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1、高考提分微课高考提分微课( (二二) ) 总光合速率、净光合速率、总光合速率、净光合速率、呼吸速率呼吸速率 的的辨析与测定辨析与测定 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -2- 一二 一、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析 1.总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系 (1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行细胞呼吸,测得数 据为呼吸速率(如下页左上图中的A点)。 (2)绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得 的数据为净光合速率。 (3)总(真正)光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (4
2、)对各点(段)光合作用和细胞呼吸的分析 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -3- 一二 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -4- 一二 在黑暗条件下,细胞不进行光合作用,只进行细胞呼吸。O2的 吸收量等于CO2的释放量。 在较弱光照强度下,细胞呼吸强度大于光合作用强度,细胞表 现为吸收O2,释放CO2。 在光补偿点时,细胞呼吸强度等于光合作用强度,细胞表现为 既不吸收气体,也不放出气体。光合作用产生的O2全部被线粒体
3、吸 收;细胞呼吸产生的CO2全部被叶绿体吸收。 在较强光照强度下,光合作用强度大于细胞呼吸强度,细胞表 现为吸收CO2,释放O2。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -5- 一二 常考曲线分析 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -6- 一二 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -7- 一二 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合
4、速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -8- 一二 注意:总光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的交点表示,光 合作用速率=细胞呼吸速率,但不要认为净光合作用速率曲线与细 胞呼吸速率曲线的交点也表示光合作用速率=呼吸作用速率,此时 总光合作用速率恰恰是细胞呼吸速率的2倍。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -9- 一二 典例1在CO2浓度为0.03%、温度恒定且适宜的条件下,测定植物 甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率,结果如下图。下列有关 分析正确的是( )
5、 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 A.光照强度为1 klx时,植物甲开始进行光合作用 B.光照强度为3 klx时,植物乙不进行光合作用 C.若在C点时突然停止CO2供应,短时间内植物甲的叶绿体中C3 的含量会增加 D.D点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓 度 -10- 一二 答案解析解析 关闭 光照强度为1 klx时,植物甲的光合作用强度等于细胞呼吸强度,A项错误; 光照强度为3 klx时,植物乙的总光合速率=净光合速率+呼吸速率 =0+20=20 mg/(100 cm2叶h),B项
6、错误;对于植物甲,C点时突然停止CO2供 应,CO2固定受阻,导致短时间内C3的含量减少,C项错误;D点是植物乙的光 饱和点,因此光照强度不再是限制因素,而题中又提出“温度恒定且适宜”, 因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度,D项 正确。 答案解析 关闭 D 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -11- 一二 2.净(表观)光合速率与总(真正)光合速率的微观水平分析 注m1,m2表示CO2的消耗量;n1,n2表示O2的产生量。 (1)呼吸速率 用CO2表示:m1,即线粒体释放CO2的
7、量或“黑暗”条件下细胞或 植物体释放CO2的量。 用O2表示:n1,即线粒体吸收O2的量或“黑暗”条件下细胞或植物 体从外界吸收的O2的量。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -12- 一二 (2)总光合速率 用CO2表示:m1+m2,即叶绿体利用CO2或固定CO2总量(为细胞 呼吸量与净光合作用量之和)。 用O2表示:n1+n2,即叶绿体产生O2的总量(为细胞呼吸量与净光 合作用量之和)。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨
8、析与测定 -13- 一二 典例2 图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,图乙 表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图 判断,下列说法错误的是(注:不考虑无氧呼吸)( ) A.图甲中A点对应的纵坐标的数值可用图乙中的m2或n2表示 B.在图甲中A点时,图乙中不存在的过程是m3、m4、n3、n4 C.在图甲中C点时,图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、n3 D.图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低 答案解析解析 关闭 图甲中的A点表示植物只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,则图乙中的 m2或n2可表示此时植物的细胞呼吸强度,图乙中不存在的过程是
9、m3、m4、 n3、n4,A、B两项正确;在图甲中C点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度, 植物不吸收气体,也不释放气体,所以图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、 n3,C项正确;图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,D 项错误。 答案解析 关闭 D 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -14- 一二 (1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容 器中的CO2;在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2,以保证容 器内CO2浓度的恒定。 二、总光合速率、净光合速率、
10、呼吸速率的测定 1.气体体积变化法测光合作用产生O2(或消耗CO2)的体积 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -15- 一二 (2)测定原理 在黑暗条件下,甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶 液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距 离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。 在光照条件下,乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由 于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红 色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。 总(真正)光合速率=
11、净光合速率+呼吸速率。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -16- 一二 (3)测定方法 将植物(甲装置)置于黑暗中一定的时间,记录红色液滴移动的 距离,计算呼吸速率。 将同一植物(乙装置)置于光下相同时间,记录红色液滴移动的 距离,计算净光合速率。 根据呼吸速率和净光合速率可计算得到总(真正)光合速率。 (4)物理误差的校正:为减小气压、温度等物理因素所引起的误差, 应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红 色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光
12、合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -17- 一二 典例3某兴趣小组设计了如右上图所示的实验装置若干组,室温 25 下进行了一系列的实验,下列有关叙述错误的是( ) 注装置内氧气充足,不考虑无氧呼吸。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -18- 一二 A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光 合作用强度大小 B.若要测真正光合强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为 NaOH溶液 C.若X溶液为清水并给予光照,光合作用强度大于细胞呼吸强度
13、 时,液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,液滴左移 答案解析解析 关闭 给予光照时,装置内植物既进行光合作用,也进行细胞呼吸,CO2缓冲液可 保持装置内CO2浓度不变,此时液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的 多少,A项正确;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,测呼吸速率需另加 设一个遮光处理(不能进行光合作用)的装置并将X溶液更换为NaOH溶液, 此时液滴移动距离即为有氧呼吸消耗O2的量,B项正确;若X溶液为清水并 给予光照,一段时间后,密闭装置内植物光合作用吸收的CO2量=释放的O2 量,植物有氧呼吸吸收的O2量=释放的CO2量,液滴不移动,C项错误;若X溶 液为
14、清水并遮光处理,植物只进行有氧呼吸,但由于消耗的底物为脂肪,其 消耗O2的量大于产生CO2的量,故液滴向左移动,D项正确。 答案解析 关闭 C 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -19- 一二 2.“黑白瓶”测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量 “黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量,“白瓶”给予光照,测定的是 净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧 呼吸强度推算总光合作用强度的试题。一般规律如下: 总光合作用量(强度)=净光合作用量(强度)+有氧呼吸消耗量 (强度); 在有初始值的情况下,黑
15、瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增 加量)为有氧呼吸量,白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为 净光合作用量,两者之和为总(真正)光合作用量; 没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现 有量=总(真正)光合作用量。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -20- 一二 A.水深1 m处白瓶中水生植物24 h制造的氧气为3 g/m3 B.水深2 m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解,但能进行C3的 还原 C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒 体 D.水深4 m处白瓶和黑瓶
16、中的水生植物均不进行光合作用 典例4下表是采用黑白瓶(不透光瓶和可透光瓶)测定夏季某池塘 不同深度水体中初始平均O2浓度与24 h后平均O2浓度,并比较计算 后的数据。下列有关分析正确的是( ) 答案解析解析 关闭 白瓶透光,瓶内植物可进行光合作用和细胞呼吸,黑瓶不透光,瓶内植物只 能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间,黑瓶中所测得的数据表示 瓶内植物细胞呼吸所消耗的氧气量为1.5 g/m3,白瓶中所测得的数据表示 瓶内植物光合作用产生的氧气量与细胞呼吸消耗的氧气量的差值。综上 分析可知:在水深1 m处白瓶中水生植物24 h制造的氧气量为 3+1.5=4.5(g/m3),A项错误;水深2
17、m处黑瓶中水生植物不能进行光合作用, 也就不能进行水的光解和C3的还原,B项错误;水深3 m处白瓶中水生植物 光合作用产生的氧气量与细胞呼吸消耗的氧气量相等,因此产生ATP的细 胞器是叶绿体和线粒体,C项正确;在水深4 m处白瓶中水生植物24 h制造 的氧气量为-1+1.5=0.5(g/m3),能进行光合作用,D项错误。 答案解析 关闭 C 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -21- 一二 3.“半叶法”测光合作用有机物的产生量 半叶法的原理:植物进行光合作用形成有机物,而有机物的积累 可使叶片单位面积的
18、干重增加,但是,叶片在光下积累光合产物的 同时,还会通过输导组织将同化物运出,从而使测得的干重积累值 偏低。为了消除这一偏差,必须将待测叶片的一半遮黑,测量相同 时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值,作为同化物输出 量(和呼吸消耗量)的估测值。 “改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶 柄韧皮部活细胞,以防止光合产物从叶中输出(这些处理几乎不影 响木质部中水和无机盐向叶片的输送),仅用一组叶片,且无须将一 半叶片遮黑,就能达到实验目的,既简化了实验过程,又提高了测定 的准确性。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光
19、合速率、呼吸速率的辨析与测定 -22- 一二 典例5某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如下 图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和 输出),在不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆 片,烘干后称其质量,测得叶片的光合作用速率=(3y-2z-x)/6 g/(cm2h)(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变 化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( ) 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -23- 一二 A.下午4时后将整个实验装置遮光3 h B.下
20、午4时后将整个实验装置遮光6 h C.下午4时后在阳光下照射1 h D.晚上8时后在无光下放置3 h 答案解析解析 关闭 叶圆片的起始干重为上午10时移走时的x g,从上午10时到下午4时,叶片在 这6 h内既进行光合作用,又进行细胞呼吸,所以下午4时移走的叶圆片干重 (y g)减去上午10时移走时的叶圆片干重(x g)的差值,就等于该叶圆片净光 合作用产生干物质的量:(y-x)g。若要求出细胞呼吸消耗的干物质量,应将 叶片遮光处理,先假设叶片遮光处理a h后干重为z g, 下午4时移走的叶圆 片干重y g减去叶片遮光处理a h后的干重z g的差值,就是细胞呼吸消耗的 干物质量:(y-z)g。
21、已知测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y-2z- x)/6g/(cm2h),据真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,得出:(3y-2z-x)/6 =(y-x)/6+(y-z)/a,计算出a=3(h),A项正确。 答案解析 关闭 A 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 -24- 一二 典例6某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。 将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的 方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后,在A、 B的对应部位截取同等面积的叶片,烘
22、干称重,分别记为MA、MB,获 得相应数据,则可计算出该叶片的光合速率,其单位是mg/(dm2h)。 请分析回答下列问题。 高考提分微课高考提分微课 (二二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定 (1)MA表示6 h后叶片初始质量-细胞呼吸有机物的消耗量;MB表 示6 h后 + -细胞呼吸有机物的消耗量。 (2)若M=MB-MA,则M表示 。 (3)总光合速率的计算方法是 。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率,写出实验设计思路。 。 -25- 一二 答案解析解析 关闭 叶片A遮光,不能进行光合作用,但可照常进行细胞呼吸。叶片B不做处理,
23、 既能进行光合作用,又可以进行细胞呼吸。分析题意可知,MB表示6 h后叶 片初始质量+光合作用有机物的总产量-细胞呼吸有机物的消耗量,MA表 示6 h后叶片初始质量-细胞呼吸有机物的消耗量,则MB-MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。 由此可计算净光合速率,即M除以截取面积,再除以时间。 答案解析 关闭 (1)叶片初始质量 光合作用有机物的总产量 (2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量 (3)M除以截取面积,再除以时间,即M/(截取面积时间) (4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开,一部分立即烘干 称重,另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重,根据二者干重差即可 计算出叶片的呼吸速率