田奇林

“光合作用與呼吸作用”是歷年高考的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，且題型多樣?，F(xiàn)以高考試題為例，就高考各題型的解題思維模板進(jìn)行探討。

一、概念原理類解題模板

例1 （2014新課標(biāo)Ⅰ，2）正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是

A.O2的產(chǎn)生停止 B.CO2的固定加快

C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降

【答案】B

【解析】用黑布將培養(yǎng)瓶罩住，光反應(yīng)停止，氧氣的產(chǎn)生停止；光反應(yīng)停止，[H]和ATP的產(chǎn)生停止，導(dǎo)致暗反應(yīng)C3的還原速度減慢，C3在葉綠體內(nèi)積累導(dǎo)致二氧化碳的固定減慢；光反應(yīng)停止，ATP的生成減少，ATP/ADP比值下降；光反應(yīng)停止，NADPH（[H]）的產(chǎn)生減少，NADPH/NADP+比值下降。

【解題模板】掌握光合作用的相關(guān)基本概念和原理是考生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確、全面地掌握其概念的本質(zhì)及相關(guān)概念之間的聯(lián)系是高考的基本要求，也是考查理解能力和綜合能力的良好載體。解題思維模板如下：

二、坐標(biāo)曲線類解題模板

例2 （2014四川，6）將桑樹和大豆分別單獨(dú)種植（單作）或兩種隔行種植（間作），測得兩種植物的光合速率如圖所示（注：光飽和點(diǎn)是光合速率達(dá)到最大值時所需的最低光照強(qiáng)度）。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是

A.與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強(qiáng)度均沒有受到影響

B.與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點(diǎn)均增大

C.間作雖然提高了桑樹的光合速率，但降低了大豆的光合速率

D.大豆植株開始積累有機(jī)物時的最低光照強(qiáng)度單作大于間作

【答案】D

【解析】由圖曲線分析可知，桑樹間作時比單作時呼吸強(qiáng)度大，大豆間作時比單作時呼吸強(qiáng)度小，均受到影響。間作時，桑樹光飽和點(diǎn)增大，大豆光飽和點(diǎn)減小。在某一光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，間作也提高了大豆的光合速率。從大豆曲線圖中可看到光合速率大于零表示有機(jī)物的積累，其最低光照強(qiáng)度單作大于間作。

【解題模板】坐標(biāo)曲線中，多以時間、位置、光照強(qiáng)度、溫度等易測量的因素為橫坐標(biāo)，以事物的某種性質(zhì)為縱坐標(biāo)，以曲線表示事物變化及性質(zhì)間的相互關(guān)系，用來分析生命現(xiàn)象，從而揭示生物體結(jié)構(gòu)、代謝、生命活動及生物環(huán)境相互作用的關(guān)系等方面的本質(zhì)特性。坐標(biāo)曲線圖的類型很多，有單一曲線型、多重曲線型等。曲線的關(guān)鍵是數(shù)和形，數(shù)就是曲線中的點(diǎn)——起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn)；形就是曲線的變化趨勢及變化動態(tài)。解題思維模板如下：

三、數(shù)據(jù)計算類解題模板

例3 （2014廣東，26）觀測不同光照條件下生長的柑橘，結(jié)果見下表。請回答下列問題：

【答案】（1）自由擴(kuò)散 C5 [H]（或NADPH）和ATP （2）增加葉面積 提高葉綠素含量 （3）較少 較少 凈光合速率 葉面積

【解析】（1）二氧化碳進(jìn)入細(xì)胞的方式是自由擴(kuò)散；在光合作用的暗反應(yīng)過程中，二氧化碳與細(xì)胞中的C5結(jié)合生成C3，該過程叫作二氧化碳的固定；C3在ATP供能下被[H]還原成有機(jī)物或C5。

（2）據(jù)表可知，弱光下柑橘的葉色呈深綠色，平均葉面積也增大了。所以柑橘是通過增加葉綠素的含量和增大平均葉面積，來吸收更多的光能。

（3）平均葉面積×氣孔密度=平均每片葉的氣孔總數(shù)，弱光下平均每片葉的氣孔總數(shù)為28.4×100×752= 2135680（個），強(qiáng)光下平均每片葉的氣孔總數(shù)為13.6×

100×826 =1123360（個），后者遠(yuǎn)少于前者；要計算單位時間內(nèi)平均每片葉CO2的吸收量，可用凈光合速率×平均葉面積的值來表示，弱光下為28.4×0.0001×3.87≈ 0.01 μmolCO2·s-1；強(qiáng)光下為13.6×0.0001×4.33≈

0.006 μmolCO2·s-1；后者也是小于前者。對強(qiáng)光下生長柑橘適度遮陰，首先因光照強(qiáng)度減弱，凈光合速率發(fā)生改變；其次，為了適應(yīng)弱光環(huán)境，葉綠素的含量增加；最后，葉面積擴(kuò)大。

【解題模板】計算題的考查核心在于通過定量計算考查考生對相關(guān)概念、原理和生理過程的理解和掌握程度。（1）總光合速率=凈光合速率+呼吸速率，具體可通過如下關(guān)系來計算：①光合作用O2產(chǎn)生量=O2釋放量+細(xì)胞呼吸O2消耗量；②光合作用CO2消耗量=CO2吸收量+細(xì)胞呼吸CO2產(chǎn)生量；③光合作用有機(jī)物合成量=有機(jī)物積累量+細(xì)胞呼吸有機(jī)物消耗量。（2）以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長（自然狀態(tài)下以一天24小時為單位）：①凈光合速率大于0時，植物因積累有機(jī)物而正常生長；②凈光合速率等于0時，植物因無有機(jī)物積累而不能生長；③凈光合速率小于0時，植物因有機(jī)物量減少而不能生長，且長時間處于此種狀態(tài)下植物將死亡。其解題思維模板如下：

四、直方坐標(biāo)圖類解題模板

例4 （2014安徽，29Ⅰ）某課題小組研究紅光與藍(lán)光對花生幼苗光合作用的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。（注：氣孔導(dǎo)度越大，氣孔開放程度越高）

（1）與15 d幼苗相比，30 d幼苗的葉片凈光合速率 。與對照組相比， 光處理組的葉肉細(xì)胞對CO2的利用率高，據(jù)圖分析，其原因是 。

（2）葉肉細(xì)胞間隙CO2至少需要跨 層磷脂雙分子層才能到達(dá)CO2固定的部位。

（3）某同學(xué)測定30 d幼苗的葉片葉綠素含量，獲得紅光處理組的3個重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別為2.1 mg·g-1、3.9 mg·g-1、4.1 mg·g-1。為提高該組數(shù)據(jù)的可信度，合理的處理方法是 。

【答案】（1）高 藍(lán) 藍(lán)光促進(jìn)了氣孔開放，CO2供應(yīng)充分，暗反應(yīng)加快 （2）3 （3）隨機(jī)取樣進(jìn)行重復(fù)測定

【解析】（1）與15 d幼苗相比，30 d幼苗的CO2吸收量更大，說明30 d幼苗的凈光合速率更大。三種光照射，藍(lán)光處理的組吸收的CO2更多，胞間CO2濃度更低，說明對CO2的利用率更高，而藍(lán)光處理的組氣孔導(dǎo)度也最大，說明藍(lán)光通過促進(jìn)了氣孔開放，使CO2供應(yīng)充分，加快暗反應(yīng)，最終提高光合速率。

（2）CO2固定部位在葉綠體基質(zhì)，因此葉肉細(xì)胞間隙的CO2至少需要穿過細(xì)胞膜、葉綠體外膜、內(nèi)膜共3層膜（即3層磷脂雙分子層）才能到達(dá)作用部位。

（3）為了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度，可做到隨機(jī)取樣，并進(jìn)行重復(fù)測定，避免偶然性。

【解題模板】直方圖是在坐標(biāo)軸平面上畫出的長方形（即柱形）圖像，其最大特點(diǎn)是反映某個“點(diǎn)”上的量變多少。故在構(gòu)建“柱（條）形坐標(biāo)圖”時，一是要抓住“點(diǎn)”，使“點(diǎn)”定位準(zhǔn)確；二是要抓住“形”，使“形”符合“柱（條）形坐標(biāo)圖”的畫法要求。解題思維模板如下：

五、圖示圖解類解題模板

例5 （2014重慶，9）棉花幼鈴（幼果）獲得光合產(chǎn)物不足會導(dǎo)致其脫落。為研究某種外源激素對棉花光合產(chǎn)物調(diào)配的影響，某課題組選擇生長整齊的健壯植株，按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，激素處理方式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如題圖所示（上述處理不影響葉片光合與呼吸強(qiáng)度）。

（1）該放射性物質(zhì)中被標(biāo)記的元素是 。光合作用過程中，含標(biāo)記元素的化合物被光反應(yīng)提供的 還原成糖類。在適宜溫度下測得葉片光飽和點(diǎn)，若其他條件不變，進(jìn)一步提高溫度，則該葉片光飽和點(diǎn)的變化是 。

（2）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷，幼鈴脫落顯著減少的是

組。B組幼鈴放射性強(qiáng)度百分比最低，說明B組葉片的光合產(chǎn)物 。為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計，增設(shè)了D組（激素處理葉片），各組幼鈴的放射性強(qiáng)度百分比由高到低排序是 。由此可知，正確使用該激素可改善光合產(chǎn)物調(diào)配，減少棉鈴脫落。

（3）若該激素不能促進(jìn)插條生根，卻可促進(jìn)種子萌發(fā)和植株增高，其最可能是。

【答案】（1）碳 NADPH（[H]） 降低 （2）C 輸出減少 C>A>B>D （3）赤霉素

【解析】（1）題中研究外源激素對棉花光合產(chǎn)物調(diào)配的影響，光合產(chǎn)物用碳元素標(biāo)記。首先標(biāo)記CO2，CO2被固定為C3，C3被光反應(yīng)提供的[H]還原為糖類和C5。原光飽和點(diǎn)是在適宜條件下測得的，若提高溫度，酶活性減低，能固定的CO2量和利用的光能減少，光飽和點(diǎn)降低。

（2）由題干可知，幼鈴脫落是光合產(chǎn)物不足導(dǎo)致，對比A、B、C三組，發(fā)現(xiàn)C組幼鈴中有機(jī)物占比最高，因而幼鈴脫落顯著減少。B組中葉片的放射性強(qiáng)度的百分比較高，說明有機(jī)物占比較多，輸出較少。由題中數(shù)據(jù)可知，激素可抑制葉片有機(jī)物的輸出，有利于幼鈴有機(jī)物的輸入，因而用激素處理葉片，導(dǎo)致葉片有機(jī)物輸出明顯較少，且小于B組，因而幼鈴的放射性強(qiáng)度百分比由高到低依次為C>A>B>D。

（3）促進(jìn)種子萌發(fā)和植株增高，但不能促進(jìn)扦插枝條生根的激素為赤霉素。

【解題模板】該類試題可包含大量的生物學(xué)信息，反映生命現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展以及生物的結(jié)構(gòu)、生理和相互聯(lián)系；多是通過圖形創(chuàng)設(shè)新情景，提供新材料；或是以圖形的方式展示生物原理、過程等，對考生綜合能力要求高。解題思維模板如下：

六、實(shí)驗(yàn)探究類解題模板

例6 （2014江蘇單科，31）為研究浮游藻類的光合作用，將一種綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長期，并以此為材料，測定了藻細(xì)胞在不同條件下的凈光合速率（Pn）。左圖為光合放氧測定裝置的示意圖；右圖是不同NaHCO3濃度（pH 8.5，25℃）條件下測得的Pn 曲線圖。請回答下列問題：

（1）通過變換左圖中光源，可研究 、 對光合作用的影響。

（2）在測定不同光照對Pn的影響時，如不精確控制溫度，則測得的光照與Pn的關(guān)系 （填“呈正相關(guān)”“呈負(fù)相關(guān)”或“難以確定”）。

（3）由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO2濃度很低，藻光合作用主要通過胞內(nèi)碳酸酐酶（CA）分解水中的HCO3-獲得CO2。右圖中達(dá)到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為 ；在更高NaHCO3濃度下，Pn不再增加的主要原因有 、 。

（4）培養(yǎng)基中的HCO3-與CO32-之間的離子平衡與pH有關(guān)，堿性條件下pH越高，HCO3-越少，CO32-越多，而CO32-幾乎不能被該藻利用。在測定不同pH（7.0～10.0）對光合作用的影響時，導(dǎo)致Pn發(fā)生變化的因素有 、 。

【答案】（1）光強(qiáng) 光質(zhì) （2）難以確定 （3）120 mg·L-1 達(dá)到了CO2飽和點(diǎn) CA量有限 （4）CO2（或HCO3-）供應(yīng)量不同 CA（細(xì)胞）活性變化

【解析】（1）可調(diào)光源可改變光照強(qiáng)度、光的波長（光質(zhì)），從而可以研究光強(qiáng)和光質(zhì)對光合作用的影響。

（2）溫度是無關(guān)變量，溫度過高或過低都會影響酶的活性而影響光合作用，使得難以確定光照對Pn的影響，因此在實(shí)驗(yàn)過程中要使無關(guān)變量相同且適宜，以便排除對實(shí)驗(yàn)的干擾。

（3）由圖可以看出，達(dá)到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為120 mg·L-1；在更高NaHCO3濃度下，外界因素是CO2濃度達(dá)到了CO2飽和點(diǎn)，不能吸收更多的CO2；內(nèi)部因素是CA量不足，不能催化分解更多的HCO3-。

（4）由題意可知，pH一方面會影響HCO3-的含量，從而影響Pn；另一方面pH也會影響CA酶的活性，從而影響Pn。

【解題模板】密閉裝置的問題一般都是通過氣壓的變化來衡量光合作用、呼吸作用的變化，氣壓的變化通過液滴的移動來衡量，解答這類問題時我們首先要明確與所研究生理過程有關(guān)的氣體，再弄清楚引起氣壓變化的氣體是哪種。實(shí)驗(yàn)探究型試題要求考生設(shè)計實(shí)驗(yàn)原理，選擇實(shí)驗(yàn)器材，安排實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，主要考查考生是否理解實(shí)驗(yàn)原理和具備分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，是否具有靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)知識的能力，是否具有在不同情景下遷移知識的能力。解題思維模板如下：

綜上所述，解答光合作用與呼吸作用類試題時，要重視解題思維模板的結(jié)構(gòu)，針對不同題型的特點(diǎn)，采取不同的方法進(jìn)行分析判斷，答題要注重使用生物學(xué)名詞規(guī)范答題，竭力提高得分率。