高中生物光合作用与呼吸作用中代谢考点的探究

李鹏枭

摘要：新陈代谢是证明生物具有生命活动能力的基本特征，具体的包括能量代谢和物质代谢两个方面。但对于绿色植物来说，新陈代谢包括光合作用和呼吸作用两个方面。植物的光合作用和呼吸作用也是高中生物课程中的学习重点和难点，也是历年高考中的重点问题。文章对高中阶段，同学们学习生物光合作用和呼吸作用中代谢考点中的重点问题和难点问题进行分析，为同学们整理重点内容，加深同学们对知识的理解。

关键词：高中生物；光合作用；呼吸作用；代谢考点

绿色植物无论是否在有光的环境都能进行呼吸作用，吸收空气中的氧气。释放二氧化碳，而且呼吸作用的强弱与自然环境的温度有关，与光源并无关系。绿色植物在光源下会同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用是对空气中的二氧化碳进行吸收，将氧气释放出。所以光合作用和呼吸作用都会因空气环境的差异而有所区别。所以，在不同的情况下，植物光合作用和呼吸作用的代谢强度表示方式也有所不同，文章主要对不同的表现方式进行了论述。

一、在黑暗状况下光合作用和呼吸作用的表现方式

在黑暗状况下，绿色植物不会进行光合作用，只发生呼吸作用。在此情况下，绿色植物会从外部自然环境中吸取氧气，发挥呼吸作用，将自身体内的二氧化碳释放到外部自然环境中，在黑暗状况下呼吸作用相对强度的表示方法有三种：一是用二氧化碳的释放量表示，或用实验容内二氧化碳的增加量。二是用氧气的吸收量表示，或用实验容器内氧气的减少量表示[1]。三是用植物的干重的变化量也就是实验有机物的减轻量表示。此时，植物二氧化碳的释放速率等于氧气的吸收速率。

二、在有光状况下光合作用和呼吸作用的表现方式

在有光状况下，植物会同时进行光合作用和吸收作用。这种情况下植物气体的代谢方法具有以下特点：首先，在有光情况下植物的光合作用强度要大于呼吸作用时的强度，而且植物光合作用下会利用二氧化碳（在图1中用M表示）但除植物呼吸作用产生（在图1中用M1表示）的二氧化碳外，其不足部分会从外界自然环境中吸收（在图1中用M2表示）（如图1所示）；而这时种植物光合作用差生的氧气（在图1中用N表示）但除植物呼吸作用时自身吸收的氧气（在图1中用N1表示）供自身消耗外，植物体内多余的氧气将会释放到外界自然环境中（在图1中用N2表示）[2]。

其次，有光状况下，会出现植物光合作用的强度与呼吸作用强度相同的情况。这时外部环境中氧气和二氧化碳的含量并没有发生变化，植物自身在进行光合作用时吸收的氧气量与呼吸作用中释放的氧气量相等，植物光合作用想外界释放二氧化碳的含量与植物自身发生呼吸作用吸收的二氧化碳量相等。最后，在有光状况下，会出现植物光合作用强度小于植物呼吸作用强度的情况。在这种情况下，植物呼吸作用中利用的氧气（在图2中用Q表示）有一部分是来自光合作用中自身产生的（在图2中用Q1表示），但除了这部分外，其余不足的部分是从外界自然环境中吸收的（在图2中用Q2表示）；植物在进行呼吸作用时，自身产生的二氧化碳（在图2中用P表示）除了满足自身光合作用的需求（在图2中用P1表示）外，其剩余部分的二氧化碳可以释放到外部环境中（在图2中用P2表示）（具体示意图如图所示）[3]。

通过图1和图2的对比分析可以得出以下数量关系：M=M1+M2；N1+N2=N；P=P1+P2；Q=Q1+Q2。

在有光情况下，植物呼吸作用和光合作用相对强度的表示方法有以下内容：首先，在光合作用强度大于呼吸作用强度时，光合作用强度的表示方式有三种：一是用单位时间内植物光合作用中氧气的产生量表示，即植物光合作用产生氧气的速率等于环境中氧气的增加速率和呼吸作用利用氧气的速率之和，表达式为：N1+N2=N。二是用植物光合作用中单位时间内二氧化碳的利用量来表示，即植物光合作用吸收二氧化碳速率（密闭空间内二氧化碳的减少速率）与呼吸作用产生二氧化碳的速率之和表示，表达式为：M=M1+M2。三是用植物自身重量也就是有机物的增加量与呼吸作用分解的有机物之和来表示。

其次，在光合作用强度等于呼吸作用强度时。由于在此情况下外部环境中氧气与二氧化碳的含量并没有变化，而且植物光合作用吸收二氧化碳的含量也与呼吸作用释放的二氧化碳的含量相等，光合作用时释放的氧气量也与呼吸作用时吸收的氧气量相等。

最后，在光合作用强度小于呼吸作用强度时，光合作用强度的表示方式有三种：一是用植物呼吸作用中二氧化碳的释放量与实验容器内二氧化碳的增加量之差表示，即P-P1 。二是用植物呼吸作用中氧气的吸收量与实验容器内氧气的减少量之差来表示，即Q-Q1。三是用植物呼吸作用分解有机物的量与自身重量减轻量之差来表示。

案例分析

在测试植物光合作用的强度实验中，必须前推测出该叶片呼吸作用的强度。通过呼吸作用的強度，将叶片放置在有光的环境中，然后推测在一个小时内环境中氧气的增加量和二氧化碳的增加量。目前该叶片处在25℃常温无光环境下，外部环境中氧气的减少速率是每小时1.5mg。问：叶片在25℃有光环境下，其氧气增加速率为每小时2.5mg，这时光合作用中吸收二氧化碳的速率为。解析：在光照条件下，光合作用产生氧气的速率与呼吸作用消耗氧气的速率相等，所以，在此时，在该叶片产生氧气速率为每小时2.5mg时，光合作用产生氧气的速率为每小时2.5mg+1.5mg=4mg。

综上所述，以上所谓内容即为同学总结的生物光合作用与呼吸作用中代谢考点内容，希望能对同学有所帮助，并欢迎同学的补充和探讨。

参考文献：

[1]高五平.正确解读图表破解光合作用和呼吸作用关系的难题[J].考试周刊，2012，19（21）：6-7.

[2]喻明君.高中生物呼吸作用和光合作用解题技巧分析[J].科学大众（科学教育），2013，15（12）：57-57.

（作者单位：河南省郑州市第四中学高二八班 450000）