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1、高考提分微課高考提分微課(二二)總光合速率、凈光合速率、呼吸速率總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測定的辨析與測定-2-一二一、關于總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析1.總光合速率、凈光合速率與呼吸速率的關系(1)綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織只進行細胞呼吸,測得數據為呼吸速率(如下圖中的A點)。(2)綠色組織在有光條件下,光合作用與細胞呼吸同時進行,測得的數據為凈光合速率。(3)總(真正)光合速率=凈光合速率+呼吸速率。(4)對各點(段)光合作用和細胞呼吸的分析-3-一二-4-一二黑暗條件下,細胞不進行光合作用,只進行細胞呼吸。吸收的O2的物質的量等于其釋放的CO2的物質的量。如

2、上圖所示,在較弱光照強度下,細胞呼吸強度大于光合作用強度,細胞表現為吸收O2、放出CO2。在光補償點時,細胞呼吸強度等于光合作用強度,細胞表現為既不吸收氣體,也不放出氣體。光合作用產生的O2全部被線粒體吸收;細胞呼吸產生的CO2全部被葉綠體吸收。如上圖所示,在較強光照強度下,光合作用強度大于細胞呼吸強度,細胞表現為吸收CO2、放出O2。-5-一二?？记€分析-6-一二-7-一二-8-一二注意:總光合作用速率曲線與細胞呼吸速率曲線的交點表示此時光合作用速率=細胞呼吸速率,不要認為凈光合作用速率曲線與細胞呼吸速率曲線的交點也表示光合作用速率=呼吸作用速率,此時總光合作用速率恰恰是細胞呼吸速率的2倍

3、。-9-一二典例1(2016安徽皖江師范模擬,31)在CO2濃度為0.03%、溫度恒定且適宜的條件下,測定植物甲和植物乙在不同光照條件下的光合速率,結果如下圖。下列有關分析正確的是()-10-一二A.光照強度為1 klx時,植物甲開始進行光合作用B.光照強度為3 klx時,植物乙的總光合速率是0 mg/(100 cm2葉h)C.若在C點時突然停止CO2供應,短時間內植物甲的葉綠體中C3的含量會增加D.D點時限制植物乙的光合速率增大的主要環(huán)境因素是CO2的濃度 答案解析解析關閉光照強度為1 klx時,植物甲的光合作用強度等于細胞呼吸強度,A項錯誤;光照強度為3 klx時,總光合速率=凈光合速率+

4、呼吸速率=0+20=20 mg/(100 cm2葉h),B項錯誤;對于植物甲,C點時突然停止CO2供應,CO2固定受阻,短時間內導致C3的含量減少,C項錯誤;D點時植物乙到達光飽和點,因此光照強度不再是限制因素,而題中又提出“溫度恒定且適宜”,因此此時限制植物乙的光合速率增大的主要因素是CO2的濃度,D項正確。答案解析關閉D-11-一二2.凈(表觀)光合速率與總(真正)光合速率的微觀水平分析注m表示CO2,n表示O2。(1)呼吸速率用產物CO2表示:m1即線粒體釋放CO2量或“黑暗”條件下細胞或植物體釋放CO2量。用底物O2表示:n1即線粒體吸收O2總量或“黑暗”條件下細胞或植物體從外界吸收的

5、O2量。-12-一二(2)總光合速率用CO2表示:m1+m2,即葉綠體利用CO2或固定CO2總量(此為細胞呼吸量與凈光合作用量之和)。用O2表示:n1+n2,即葉綠體利用O2的總量(此為細胞呼吸量與凈光合作用量之和)。-13-一二典例2(2016四川成都二模,3)甲圖表示某種植物光合作用強度與光照強度的關系,乙圖表示該植物葉肉細胞的部分結構(圖中M和N代表兩種氣體)。據圖判斷,下列說法錯誤的是(注:不考慮無氧呼吸)()A.甲圖中A點對應的縱坐標的數值即為乙圖中的m2或n2B.在甲圖中的A點時,乙圖中不存在的過程是m3、m4、n3、n4C.在甲圖中C點時,乙圖中不存在的過程是m2、m3、n2、n

6、3D.甲圖中E點以后,乙圖中n4不再增加,其主要原因是m1值太低 答案解析解析關閉甲圖中的A點表示植物只能進行細胞呼吸,不能進行光合作用,則乙圖中的m2或n2可表示此時植物的細胞呼吸強度,乙圖中不存在的過程是m3、m4、n3、n4,A、B兩項正確;在甲圖中C點時,光合作用強度等于細胞呼吸強度,植物不吸收氣體,也不釋放氣體,所以乙圖中不存在的過程是m2、m3、n2、n3,C項正確;甲圖中E點以后,乙圖中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,D項錯誤。答案解析關閉D-14-一二二、總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的測定1.氣體體積變化法測光合作用O2產生(或CO2消耗)的體積(1)裝置中溶液的作用

7、:在測細胞呼吸速率時NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在測凈光合速率時NaHCO3溶液可提供CO2,保證了容器內CO2濃度的恒定。-15-一二(2)測定原理在黑暗條件下,甲裝置中的植物只進行細胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的CO2,所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。在光照條件下,乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸,由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定,所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率,可代表凈光合速率?？?真正)光合速率=凈光合速率+呼吸速率。-16-一二(3)測定方法將植物(甲裝置)置于黑暗中一定的時間,記

8、錄紅色液滴移動的距離,計算呼吸速率。將同一植物(乙裝置)置于光下相同時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算凈光合速率。根據呼吸速率和凈光合速率可計算得到總(真正)光合速率。(4)物理誤差的校正:為減小氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應設置對照實驗,即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗,根據紅色液滴的移動距離對原實驗結果進行校正。-17-一二典例3(2016四川成都七中入學考試,11)某興趣小組設計了如下圖所示的實驗裝置若干組,室溫25 下進行了一系列的實驗,下列有關敘述錯誤的是()-18-一二A.若X溶液為CO2緩沖液并給予光照,液滴移動距離可表示凈光合作用強度大小B.若要測真正光合強度,需另加設

9、一裝置遮光處理,X溶液為NaOH溶液C.若X溶液為清水并給予光照,光合作用大于細胞呼吸時,液滴右移D.若X溶液為清水并遮光處理,消耗的底物為脂肪時,液滴左移 答案解析解析關閉當裝置給予光照時,裝置內植物既進行光合作用,也進行細胞呼吸,CO2緩沖液可保持裝置內CO2濃度不變,那么液滴移動距離即表示凈光合作用產生O2的多少,A項正確;真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,測呼吸速率需另加設一裝置遮光處理(不能進行光合作用),將X溶液更換為NaOH溶液,那么測得液滴移動距離即為有氧呼吸消耗O2的量,B項正確;若X溶液為清水并給予光照,裝置內植物光合作用吸收的CO2量=釋放的O2量,植物有氧呼吸吸收的O

10、2量=釋放的CO2量,液滴不移動,C項錯誤;若X溶液為清水并遮光處理,植物只進行有氧呼吸,但由于消耗的底物為脂肪,其消耗O2的量大于產生CO2的量,故液滴向左移動,D項正確。答案解析關閉C-19-一二2.“黑白瓶”測透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量“黑瓶”不透光,測定的是有氧呼吸量;“白瓶”給予光照,測定的是凈光合作用量?！昂诎灼俊痹囶}是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題。一般規(guī)律如下:總光合作用量(強度)=凈光合作用量(強度)+有氧呼吸消耗量(強度)。在有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量;白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈

11、光合作用量;二者之和為總(真正)光合作用量。沒有初始值的情況下,白瓶中測得的現有量-黑瓶中測得的現有量=總(真正)光合作用量。-20-一二典例4(2016北京朝陽期中,11)下表是采用黑白瓶(不透光瓶可透光瓶)測定夏季某池塘不同深度水體中初始平均氧濃度與24小時后平均氧濃度,并比較計算后的數據。下列有關分析正確的是()A.水深1 m處白瓶中水生植物24小時制造的氧氣為3 g/m3B.水深2 m處黑瓶中水生植物不能進行水的光解,但能進行C3的還原C.水深3 m處白瓶中水生植物產生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體D.水深4 m處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進行光合作用 答案解析解析關閉當裝置給予光照時

12、,裝置內植物既進行光合作用,也進行細胞呼吸,CO2緩沖液可保持裝置內CO2濃度不變,那么液滴移動距離即表示凈光合作用產生O2的多少,A項正確;真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,測呼吸速率需另加設一裝置遮光處理(不能進行光合作用),將X溶液更換為NaOH溶液,那么測得液滴移動距離即為有氧呼吸消耗O2的量,B項正確;若X溶液為清水并給予光照,裝置內植物光合作用吸收的CO2量=釋放的O2量,植物有氧呼吸吸收的O2量=釋放的CO2量,液滴不移動,C項錯誤;若X溶液為清水并遮光處理,植物只進行有氧呼吸,但由于消耗的底物為脂肪,其消耗O2的量大于產生CO2的量,故液滴向左移動,D項正確。答案解析關閉C-

13、21-一二3.“半葉法”測光合作用有機物的產生量半葉法的原理是:植物進行光合作用形成有機物,而有機物的積累可使葉片單位面積的干重增加,但是,葉片在光下積累光合產物的同時,還會通過輸導組織將同化物運出,從而使測得的干重積累值偏低。為了消除這一偏差,必須將待測葉片的一半遮黑,測量相同時間內葉片被遮黑的一側單位面積干重的減少值,作為同化物輸出量(和呼吸消耗量)的估測值?！案牧及肴~法”采用燙傷、環(huán)割或化學試劑處理等方法來損傷葉柄韌皮部活細胞,以防止光合產物從葉中輸出(這些處理幾乎不影響木質部中水和無機鹽向葉片的輸送),僅用一組葉片,且無須將一半葉片遮黑,既簡化了實驗過程,又提高了測定的準確性。-22-

14、一二典例5某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率,做了如圖所示實驗。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機物的輸入和輸出),于不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片烘干后稱其重量,測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y-2z-x)/6 gcm-2h-1(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變化對葉生理活動的影響)。則M處的實驗條件是()-23-一二A.下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時B.下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時C.下午4時后在陽光下照射1小時D.晚上8時后在無光下放置3小時 答案解析解析關閉起始干重為上午10時移走時的葉圓片干重x克,從上午10時到下午4時,

15、葉片在這6小時內既進行光合作用,又進行呼吸作用,所以下午4時移走的葉圓片干重(y克)減去上午10時移走時的葉圓片干重(x克)的差值,就等于該葉圓片凈光合作用產生干物質的量:(y-x)克。若要求出呼吸作用干物質量,應將葉片遮光處理,先假設葉片遮光處理為a小時后干重為z克,下午4時移走的葉圓片干重y 克減去葉片遮光處理a小時后的干重z克差值,就是呼吸作用干物質量:(y-x)克。已知:測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y-2z-x)/6 gcm-2h-1,據真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率,得出:(3y-2z-x)/6=(y-x)/6+(y-x)/a,計算出a=3小時,A項正確。答案解析關閉A-

16、24-一二典例6某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合速率進行測定。將對稱葉片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做處理,并采用適當的方法阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后,在A、B的對應部位截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為MA、MB,獲得相應數據,則可計算出該葉片的光合速率,其單位是mg/(dm2h)。請分析回答下列問題。-25-一二(1)MA表示6小時后葉片初始質量-呼吸作用有機物的消耗量;MB表示6小時后()+()-細胞呼吸有機物的消耗量。(2)若M=MB-MA,則M表示。(3)總光合速率的計算方法是。(4)本方法也可用于測定葉片的呼吸速率,寫出實驗設計思路。答

17、案解析解析關閉葉片A部分遮光,不能進行光合作用,但可照常進行細胞呼吸。葉片B部分不做處理,既能進行光合作用,又可以進行細胞呼吸。分析題意可知,MB表示6 h后葉片初始質量+光合作用有機物的總產量-細胞呼吸有機物的消耗量,MA表示6 h后葉片初始質量-細胞呼吸有機物的消耗量,則MB-MA就是光合作用6 h有機物的總產量(B葉片被截取部分在6 h內光合作用合成的有機物總量)。由此可計算凈光合速率,即M除以截取面積,再除以時間。答案解析關閉(1)葉片初始質量光合作用有機物的總產量(2)B葉片被截取部分在6 h內光合作用合成的有機物總量(3)M除以截取面積,再除以時間,即M/(截取面積時間)(4)將從測定葉片的相對應部分切割的等面積葉片分開,一部分立即烘干稱重,另一部分在黑暗中保存幾小時后再烘干稱重,根據二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率