光合速率和呼吸速率的關系解讀及測定實用教案

1、考向一光合速率和呼吸速率的關系(gun x)高考這樣考【典例】(2014全國卷)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。第1頁/共64頁第一頁，共65頁。據(jù)圖回答下列問題：(1)當CO2濃度為a時，高光強下該植物(zhw)的凈光合速率為_。CO2濃度在ab時，曲線_表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于c時，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是_。第2頁/共64頁第二頁，共65頁。(3)當環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要

2、采取提高(t go)CO2濃度的措施來提高(t go)該種植物的產(chǎn)量，還應該同時考慮_這一因素的影響，并采取相應措施。第3頁/共64頁第三頁，共65頁?！窘忸}指南】(1)關鍵知識(zh shi)：凈光合速率=總光合速率-呼吸速率。(2)圖示信息：坐標圖中凈光合速率小于0時，光合速率小于呼吸速率；凈光合速率為0時，光合速率=呼吸速率；凈光合速率大于0時，光合速率大于呼吸速率。第4頁/共64頁第四頁，共65頁。【解析】本題考查環(huán)境因素對光合速率(sl)的影響。(1)圖中CO2濃度為a時，高光強(曲線A)下的縱坐標為0，即凈光合速率(sl)為0；CO2濃度在ab時，曲線A、B、C均表現(xiàn)為上升趨勢，即

3、凈光合速率(sl)均隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于c時，高光強條件下(曲線A)的凈光合速率(sl)仍然能夠隨著CO2濃度的增加而增加，由此可知。限制B、C凈光合速率(sl)增加的環(huán)境因素是光強。第5頁/共64頁第五頁，共65頁。(3)CO2濃度小于a時，3種光強下，凈光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是說呼吸作用產(chǎn)生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)圖中CO2濃度和光強會影響凈光合速率，從而影響植物(zhw)的產(chǎn)量，故為提高植物(zhw)的產(chǎn)量，應綜合考慮CO2濃度和光強的影響。第6頁/共64頁第六頁，共65頁。答案(d n)：(1)0A、B和C(2)光強

4、(3)大于(4)光強第7頁/共64頁第七頁，共65頁。備考這樣(zhyng)做1.記住基本關系式：真正(總)光合速率=凈(表觀)光合速率+_。2.理解“三率”的表示方法：項目項目常用表示方法常用表示方法真正光真正光合速率合速率O O2 2產(chǎn)生產(chǎn)生( (生成生成) )速率速率COCO2 2固定速率固定速率有機物產(chǎn)生有機物產(chǎn)生( (制制造、生成造、生成) )速率速率呼吸(hx)速率第8頁/共64頁第八頁，共65頁。項目項目常用表示方法常用表示方法凈凈( (表觀表觀) )光合速率光合速率O O2 2釋放速率釋放速率 COCO2 2吸收速率吸收速率有機物積累速率有機物積累速率呼吸呼吸速率速率黑暗中黑暗

5、中O O2 2吸收速率吸收速率黑暗中黑暗中COCO2 2釋放速率釋放速率有機物消耗速率有機物消耗速率第9頁/共64頁第九頁，共65頁。根據(jù)(gnj)表格內(nèi)容完善下面的公式：(1)光合作用O2的產(chǎn)生量=光合作用O2的_量+黑暗中O2的_量。(2)光合作用CO2的固定量=光合作用CO2的_量+黑暗中CO2的_量。(3)光合作用有機物的產(chǎn)生量=光合作用有機物的_量+有機物的_量。釋放(shfng)吸收(xshu)吸收釋放積累消耗第10頁/共64頁第十頁，共65頁。3.看懂曲線模型：(1)O點：植物只進行(jnxng)_。C點：光合速率達到_。細胞(xbo)呼吸最大值第11頁/共64頁第十一頁，共65

6、頁。(2)AB段：凈光合速率_0(填“”“=”或“”“=”或“”“=”或“”)，植物因積累有機物而生長。第12頁/共64頁第十二頁，共65頁。預測這樣練1.某生物(shngw)研究小組在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進行植物栽培實驗，連續(xù)48 h測定溫室內(nèi)CO2濃度及植物CO2吸收速率，得到如下圖所示曲線(整個過程呼吸速率恒定)，據(jù)圖分析正確的是()第13頁/共64頁第十三頁，共65頁。第14頁/共64頁第十四頁，共65頁。A.圖中植物呼吸速率與光合速率相等的時間點有3個B.綠色植物吸收CO2速率達到最大的時刻是第45小時C.實驗開始的前24小時比后24小時的平均光照強度弱D.實驗全過程葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生(c

7、hnshng)ATP的場所是線粒體和葉綠體第15頁/共64頁第十五頁，共65頁。【解析】選C。圖中細線是在恒溫密閉環(huán)境中測得的CO2吸收速率(sl)，當吸收速率(sl)為零時，表示植物不從外界吸收CO2，此時光合作用所需的所有CO2全由細胞呼吸提供，即此時呼吸速率(sl)與光合速率(sl)相等。據(jù)圖可知呼吸速率(sl)與光合速率(sl)相等的點有4個，分別在第6、18、30、42小時；據(jù)曲線分析，CO2吸收速率(sl)最大時對應的時間是第36小時；由曲線圖看出，前24小時比后24第16頁/共64頁第十六頁，共65頁。小時的平均CO2吸收速率低，因此，前24小時比后24小時的平均光照強度弱；實驗

8、過程中葉肉細胞內(nèi)既進行細胞呼吸又進行光合作用，產(chǎn)生ATP的場所(chn su)包括細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。第17頁/共64頁第十七頁，共65頁。2.(2017濟南模擬)如圖表示一生長迅速的植物在夏季24 h內(nèi)CO2凈吸收量和凈釋放(shfng)量(單位：mg)。請回答： 世紀金榜導學號77982072第18頁/共64頁第十八頁，共65頁。(1)在_時，該植物既沒有CO2的凈吸收，也沒有CO2的凈釋放，說明此時刻植物_。(2)測定(cdng)植物呼吸速率比較簡單的方法是_。假設該植物在24 h內(nèi)呼吸速率不變，則該植物的呼吸速率為_mg/h，最高光合速率約為_mg/h。第19頁/共64頁第十九

9、頁，共65頁。(3)該植物在一晝夜中有機物積累量的代數(shù)式可表示為_(用字母表示)。(4)若某一階段，該植物體對CO2的吸收量與釋放量總是符合圖中所示的曲線，說明植物正處于旺盛生長狀態(tài)(zhungti)，因為這一階段_。第20頁/共64頁第二十頁，共65頁?！窘馕觥?1)從圖中可以看出，在18：00和6：00時，該植物CO2的吸收量均為0，即細胞呼吸產(chǎn)生的CO2剛好被光合作用吸收，光合作用強度與細胞呼吸強度相等。(2)在黑暗條件下植物只進行細胞呼吸，單位時間內(nèi)CO2釋放(shfng)量可以表示呼吸速率，測定植物呼吸速率比較簡單的方法是測定在黑暗條件下單位時間內(nèi)CO2釋放(shfng)第21頁/共

10、64頁第二十一頁，共65頁。量。圖中植物夜間CO2的釋放量為10 mg/h，該值表示呼吸速率。圖中C區(qū)段CO2吸收的最高值為75 mg/h，此值表示凈光合速率，此時真正光合速率為凈光合速率+呼吸速率=75+10=85 mg/h。(3)白天(bi tin)植物光合速率大于呼吸速率，則A和C區(qū)段表示白天(bi tin)積累的有機物；夜間只進行細胞呼吸，則B區(qū)段表示夜間消耗的有機物，故該植物在一晝夜中有機物積累量的代數(shù)式可表示為A+C-B。第22頁/共64頁第二十二頁，共65頁。(4)圖中A+C的面積大于B，表示光合作用強度大于細胞呼吸強度(同化作用大于異化作用)，植物積累的有機物較多，說明該植物正

11、處于旺盛生長(shngzhng)階段。第23頁/共64頁第二十三頁，共65頁。答案：(1)18：00和6：00光合作用強度與細胞呼吸強度相等(2)測定在黑暗條件下單位時間內(nèi)CO2的釋放量1085(3)A+C-B(4)A+C的總面積大于B，表示(biosh)植物光合作用強度大于細胞呼吸強度(同化作用大于異化作用)，植物積累的有機物較多第24頁/共64頁第二十四頁，共65頁。3.某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后釋放(shfng)CO2的速率。吸收或釋放(shfng)CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如下(吸收或釋放(shfng)CO2的速率是指單位面積

12、葉片在單位時間內(nèi)吸收或釋放(shfng)CO2的量)，回答下列問題：第25頁/共64頁第二十五頁，共65頁。第26頁/共64頁第二十六頁，共65頁。(1)在光照條件下，圖形A+B+C的面積(min j)表示該植物在一定時間內(nèi)單位面積(min j)葉片光合作用_，其中圖形B的面積(min j)表示_。從圖形C可推測該植物存在另一個_的途徑。CO2進出葉肉細胞都是通過_的方式進行的。(2)在上述實驗中，若提高溫度、降低光照，則圖形_(填“A”或“B”)的面積(min j)變小，圖形第27頁/共64頁第二十七頁，共65頁。_(填“A”或“B”)的面積(min j)增大，原因是_。第28頁/共64頁第

13、二十八頁，共65頁?！窘馕觥勘绢}考查光合作用和細胞呼吸的相關知識及對圖形的識別能力。(1)根據(jù)坐標圖分析，A為葉肉細胞進行光合作用時CO2的凈吸收量，即凈光合速率。而B、C均為遮光后釋放的CO2量，即B+C的總和則是植物自身產(chǎn)生CO2的量，光照下A+B+C的面積(min j)表示光合作用過程中固定的CO2的總量。遮光之后，植物主要進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2，根據(jù)第29頁/共64頁第二十九頁，共65頁。遮光后平穩(wěn)段的直線的變化趨勢可以推出B的面積表示這段時間內(nèi)植物細胞呼吸放出的CO2量，而C則表示植物可能通過其他途徑產(chǎn)生CO2。CO2屬于小分子，進出細胞都是通過自由擴散的方式進行(jnxng)的。(

14、2)提高溫度，細胞呼吸增強，降低光照，光合作用減弱，因此單位面積葉片在單位時間內(nèi)的A面積減小，B面積增大。第30頁/共64頁第三十頁，共65頁。答案：(1)固定CO2總量細胞呼吸放出的CO2量釋放CO2(其他(qt)答案合理也可)自由擴散(2)AB光合速率降低，呼吸速率增強(其他(qt)答案合理也可)第31頁/共64頁第三十一頁，共65頁?？枷蚨夂纤俾逝c呼吸速率的測定 高考這樣考【典例】(2014江蘇高考)為研究浮游藻類的光合作用，將一種(y zhn)綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長期，并以此為材料，測定了藻細胞在不同條件下的凈光合速率(Pn)。圖1為光合放氧測定裝置的示意圖；圖2是不同NaHCO3濃度，

15、25)條件下測得的Pn曲線圖。請回答下列第32頁/共64頁第三十二頁，共65頁。問題(wnt):第33頁/共64頁第三十三頁，共65頁。(1)通過變換圖1中光源，可研究(ynji)_、_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的關系_(填“呈正相關”“呈負相關”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3HCO第34頁/共64頁第三十四頁，共65頁。獲得CO2。圖2中達到最大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

16、養(yǎng)基中的 與 之間的離子平衡與pH有關，堿性條件下pH越高， 越少， 越多，而 幾乎不能被該藻利用(lyng)。在測定不同10.0)對光合作用的影響時，導致Pn發(fā)生變化的因素有_、_。23CO23CO23CO3HCO3HCO第35頁/共64頁第三十五頁，共65頁?！窘忸}探究】1.分析影響測定凈光合速率的兩大因素：(1)光照(gungzho)：圖1中提供可調(diào)光源，改變光合速率的途徑有兩個：_、_。(2)溫度：通過影響_來影響光合作用。光強光的波長(bchng)(光質(zhì))酶的活性第36頁/共64頁第三十六頁，共65頁。2.分析 影響(yngxing)光合作用的原理： 通過兩個方面影響(yngxing

17、)光合作用：影響(yngxing)溶液pH和_。3HCO3HCOCO2的供應(gngyng)第37頁/共64頁第三十七頁，共65頁?！窘馕觥勘绢}考查光合作用的影響因素和酶活性的影響因素。(1)可調(diào)光源能改變光照強度、光的波長(光質(zhì))，從而可以研究光強和光質(zhì)對光合作用的影響。(2)溫度是無關變量，溫度過高或過低都會影響酶的活性，從而影響光合作用，難以確定光照對Pn的影響，因此(ync)在實驗過程中要使無關變量相同且適宜，以排除對實驗的干擾。第38頁/共64頁第三十八頁，共65頁。(3)由題圖可以看出，達到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為120 mgL-1；在更高NaHCO3濃度下，外界(wij

18、i)因素是CO2濃度達到了飽和，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 。(4)由題意可知，pH一方面會影響 的含量，從而影響Pn；另一方面pH也會影響CA(細胞)的活性，從而影響Pn。3HCO3HCO第39頁/共64頁第三十九頁，共65頁。答案：(1)光強光質(zhì)(2)難以確定(3)120 mgL-1達到了CO2飽和點CA量有限(4)CO2(或 )供應量不同(b tn)CA(細胞)活性變化3HCO第40頁/共64頁第四十頁，共65頁。 備考這樣做1.利用指示劑測定光合速率和細胞(xbo)呼吸速率：(1)方法：利用溴麝香草酚藍水溶液測定環(huán)境中_量。(2)原理：CO2會使溴麝

19、香草酚藍水溶液由_變綠再變_。CO2藍黃第41頁/共64頁第四十一頁，共65頁。2.利用氣體體積變化測定光合速率和細胞呼吸速率：(1)經(jīng)典(jngdin)實驗裝置：第42頁/共64頁第四十二頁，共65頁。(2)實驗裝置(zhungzh)解讀：甲裝置(zhungzh)：置于黑暗中，紅色液滴變化是由無氧呼吸產(chǎn)生的_引起的，因此可測定綠色植物的無氧呼吸速率。乙裝置(zhungzh)：置于黑暗中，紅色液滴變化是由有氧呼吸吸收的_引起的，因此可測定綠色植物的有氧呼吸速率。CO2O2第43頁/共64頁第四十三頁，共65頁。丙裝置(zhungzh)：置于光照下，NaHCO3的作用是保證容器內(nèi)_的恒定，滿足綠

20、色植物光合作用的需要，紅色液滴移動是由于光合作用產(chǎn)生的_和細胞呼吸消耗的O2引起的，因此可測定綠色植物的凈光合速率。CO2O2第44頁/共64頁第四十四頁，共65頁。 預測這樣練1.某同學研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸。具體操作如下：取3個相同的透明玻璃瓶a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用a、b、c 3瓶從待測水體深度取水，測定c瓶中水(zhn shu)內(nèi)容氧量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測水體深度，經(jīng)24 h取出，測兩瓶氧含量，結果如圖所示。則24 h待測深度水體中生物第45頁/共64頁第四十五頁，共65頁。光合作用和有氧呼吸的情況是世紀金榜導學號77982074()A.

21、24 h待測深度(shnd)水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是vmol/瓶第46頁/共64頁第四十六頁，共65頁。B.24 h待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣(yngq)量是kmol/瓶C.24 h待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣(yngq)量是(k-v)mol/瓶D.24 h待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣(yngq)量是(k-v)mol/瓶第47頁/共64頁第四十七頁，共65頁?！窘馕觥窟xD。根據(jù)(gnj)題意知，a瓶生物在黑暗條件下僅能進行有氧呼吸，24 h待測深度水體中生物進行有氧呼吸消耗的氧氣量為(w-v)mol/瓶；b瓶生物在光照條件下，氧氣的增加量為(k-w)mol/瓶

22、，即瓶內(nèi)生物24 h進行光合作用和有氧呼吸凈積累的氧氣量(凈光合量)為(k-w)mol，故24 h待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量=呼吸消耗的氧氣量+凈光合量=(w-v)+(k-w)=(k-v)mol/瓶。第48頁/共64頁第四十八頁，共65頁。2.研究者用儀器檢測(jin c)擬南芥葉片在光-暗轉換條件下CO2吸收量的變化，每2 s記錄一個實驗數(shù)據(jù)并在圖中以點的形式呈現(xiàn)。第49頁/共64頁第四十九頁，共65頁。(1)在開始檢測后的200 s內(nèi)，擬南芥葉肉細胞利用光能分解_，同化CO2。而在實驗的整個過程中，葉片可通過_將儲藏在有機物中穩(wěn)定的化學能轉化為_和熱能(rnng)。(2)圖中顯

23、示，擬南芥葉片在照光條件下CO2吸收量在_molm-2s-1范圍內(nèi)，在300 s時CO2_達到2.2molm-2s-1。由此得出，第50頁/共64頁第五十頁，共65頁。葉片的總(真正)光合速率是_molCO2m-2s-1。(本小題所填數(shù)值保留至小數(shù)點后一位)(3)從圖中還可看出(kn ch)，在轉入黑暗條件下100 s以后，葉片的CO2釋放_，并達到一個相對穩(wěn)定的水平，這提示在光下葉片可能存在一個與在黑暗中不同的呼吸過程。第51頁/共64頁第五十一頁，共65頁。(4)為證明葉片(ypin)在光下呼吸產(chǎn)生的CO2中的碳元素一部分來自葉綠體中的五碳化合物，可利用_技術進行研究。第52頁/共64頁第

24、五十二頁，共65頁?！窘忸}指南】(1)關鍵知識：葉片(ypin)的總(真正)光合速率=呼吸速率+凈(表觀)光合速率。(2)圖示信息：CO2吸收量表示凈(表觀)光合速率，CO2吸收量為0，表示總(真正)光合速率=呼吸速率。第53頁/共64頁第五十三頁，共65頁?！窘馕觥勘绢}主要考查光合作用和細胞呼吸的原理及其應用。(1)葉肉細胞利用光能分解水，產(chǎn)生氧氣。細胞呼吸過程是將有機物中穩(wěn)定的化學能轉化(zhunhu)為ATP中活躍的化學能和熱能。(2)從圖中可以看出CO2吸收量范圍是0.6molm-2s-l。300 s時沒有光照，CO2應該是第54頁/共64頁第五十四頁，共65頁。釋放量。葉片的總光合速

25、率=呼吸速率+凈光合速率，因此總光合速率應該為2m-2s-1。(3)在轉入黑暗條件下100 s以后，葉片的CO2釋放量逐漸減少，說明黑暗條件中的呼吸過程可能與有光條件時不同。(4)為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO2中的碳元素一部分來自葉綠體中的五碳化合物，可利用同位素示蹤技術(jsh)進行研究。第55頁/共64頁第五十五頁，共65頁。答案：(1)水細胞呼吸(hx)ATP中的化學能釋放量(3)逐漸減少(4)14C同位素示蹤第56頁/共64頁第五十六頁，共65頁。3.如圖所示是研究光合作用和細胞呼吸的實驗(shyn)裝置，根據(jù)相關知識回答問題：第57頁/共64頁第五十七頁，共65頁。(1)甲裝置試管(shgun)中收集的氣體可以使帶火星的木條復燃，說明綠色植物的光合作用放出了_。(2)孫武同學利用甲裝置進行了進一步探究，實驗結果如下表：試管與臺燈的距離試管與臺燈的距離( (厘米厘米) )1010202030304040每分鐘產(chǎn)生的氣泡數(shù)每分鐘產(chǎn)生的氣泡數(shù)( (個個) )6060252510105 5第58頁/共64頁第