光合速率和呼吸速率的關系解讀及測定

1、關于光合速率和呼吸速率的關系解讀及測定現(xiàn)在學習的是第一頁，共64頁考向一光合速率和呼吸速率的關系高考這樣考【典例】(2014全國卷)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示?，F(xiàn)在學習的是第二頁，共64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_。現(xiàn)在學習的是第三頁，共64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。(

2、4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應該同時考慮_這一因素的影響，并采取相應措施?，F(xiàn)在學習的是第四頁，共64頁【解題指南】(1)關鍵知識：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?，F(xiàn)在學習的是第五頁，共64頁【解析】本題考查環(huán)境因素對光合速率的影響。(1)圖中CO2濃度為a時，高光強(曲線A)下的縱坐標為0，即凈光合速率為0；CO2濃度在ab時，曲線A、B、C均表現(xiàn)為上升趨勢，即凈光合速率均隨CO2濃度的增高而增高。

3、(2)CO2濃度大于c時，高光強條件下(曲線A)的凈光合速率仍然能夠隨著CO2濃度的增加而增加，由此可知。限制B、C凈光合速率增加的環(huán)境因素是光強?，F(xiàn)在學習的是第六頁，共64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，從而影響植物的產(chǎn)量，故為提高植物的產(chǎn)量，應綜合考慮CO2濃度和光強的影響?，F(xiàn)在學習的是第七頁，共64頁答案：(1)0A、B和C(2)光強(3)大于(4)光強現(xiàn)在學習的是第八頁，共64頁備考這樣做1.記住基本關系式：真正(總)光合速率=凈(表

4、觀)光合速率+_。2.理解“三率”的表示方法：項目常用表示方法真正光合速率O2產(chǎn)生(生成)速率CO2固定速率有機物產(chǎn)生(制造、生成)速率呼吸速率現(xiàn)在學習的是第九頁，共64頁項目常用表示方法凈(表觀)光合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機物消耗速率現(xiàn)在學習的是第十頁，共64頁根據(jù)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。釋放吸收吸收釋放積累消耗現(xiàn)在學習的

5、是第十一頁，共64頁3.看懂曲線模型：(1)O點：植物只進行_。C點：光合速率達到_。細胞呼吸最大值現(xiàn)在學習的是第十二頁，共64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?，F(xiàn)在學習的是第十三頁，共64頁預測這樣練1.某生物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()現(xiàn)在學習的是第十四頁，共64頁現(xiàn)在學習的是第十五頁，共64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

6、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ATP的場所是線粒體和葉綠體現(xiàn)在學習的是第十六頁，共64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，當吸收速率為零時，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，即此時呼吸速率與光合速率相等。據(jù)圖可知呼吸速率與光合速率相等的點有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現(xiàn)在學習的是第十七頁，共64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；實驗過

7、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的場所包括細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。現(xiàn)在學習的是第十八頁，共64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凈吸收量和凈釋放量(單位：mg)。請回答： 世紀金榜導學號77982072現(xiàn)在學習的是第十九頁，共64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?，F(xiàn)在學習的是第二十頁，共64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_(

8、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)，因為這一階段_?，F(xiàn)在學習的是第二十一頁，共64頁【解析】(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釋放現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共64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

9、 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)白天植物光合速率大于呼吸速率，則A和C區(qū)段表示白天積累的有機物；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。現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共64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，說明該植物正處于旺盛生長階段?，F(xiàn)在學習的是第二十四頁，共64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(

10、3)A+C-B(4)A+C的總面積大于B，表示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現(xiàn)在學習的是第二十五頁，共64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CO2的速率。吸收或釋放CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如下(吸收或釋放CO2的速率是指單位面積葉片在單位時間內(nèi)吸收或釋放CO2的量)，回答下列問題：現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共64頁現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共64頁(1)在光照條件下，圖形A+B+C的面積表示該植物在一定時間內(nèi)單位面積葉片光合作用_，其中圖形B的面積表示_。從圖形C可推測該植物存在另一個_

11、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”)的面積變小，圖形現(xiàn)在學習的是第二十八頁，共64頁_(填“A”或“B”)的面積增大，原因是_?，F(xiàn)在學習的是第二十九頁，共64頁【解析】本題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)現(xiàn)在學習的是第三十頁，共64頁

12、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的。(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?，F(xiàn)在學習的是第三十一頁，共64頁答案：(1)固定CO2總量細胞呼吸放出的CO2量釋放CO2(其他答案合理也可)自由擴散(2)AB光合速率降低，呼吸速率增強(其他答案合理也可)現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共64頁考向二光合速率與呼吸速率的測定 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

13、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(pH 8.5，25)條件下測得的Pn曲線圖。請回答下列現(xiàn)在學習的是第三十三頁，共64頁問題:現(xiàn)在學習的是第三十四頁，共64頁(1)通過變換圖1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現(xiàn)在學習的是第三十五頁，共64頁獲得CO2。圖2

14、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。在測定不同pH(7.010.0)對光合作用的影響時，導致Pn發(fā)生變化的因素有_、_。23CO23CO23CO3HCO3HCO現(xiàn)在學習的是第三十六頁，共64頁【解題探究】1.分析影響測定凈光合速率的兩大因素：(1)光照：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(光質(zhì))酶的活性現(xiàn)在學習的是第三十七頁，共64頁2.分析 影響光合作

15、用的原理： 通過兩個方面影響光合作用：影響溶液pH和_。3HCO3HCOCO2的供應現(xiàn)在學習的是第三十八頁，共64頁【解析】本題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。現(xiàn)在學習的是第三十九頁，共64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，外界因素是CO2濃度達到了飽和，不能吸收更多的

16、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現(xiàn)在學習的是第四十頁，共64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CA(細胞)活性變化3HCO現(xiàn)在學習的是第四十一頁，共64頁 備考這樣做1.利用指示劑測定光合速率和細胞呼吸速率：(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會使溴麝香草酚藍水溶液由_變綠再變_。CO2藍黃現(xiàn)在學習的是第四十二頁，共64頁2.利用氣體

17、體積變化測定光合速率和細胞呼吸速率：(1)經(jīng)典實驗裝置：現(xiàn)在學習的是第四十三頁，共64頁(2)實驗裝置解讀：甲裝置：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：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現(xiàn)在學習的是第四十四頁，共64頁丙裝置：置于光照下，NaHCO3的作用是保證容器內(nèi)_的恒定，滿足綠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現(xiàn)在學習的是第四十五頁，共64頁 預測這樣練1.某同學研究甲湖泊中X深

18、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(jié)果如圖所示。則24 h待測深度水體中生物現(xiàn)在學習的是第四十六頁，共64頁光合作用和有氧呼吸的情況是世紀金榜導學號77982074()A.24 h待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是vmol/瓶現(xiàn)在學習的是第四十七頁，共64頁B.24 h待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是kmol/瓶C.24 h待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是(k-v)mol/瓶D

19、.24 h待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是(k-v)mol/瓶現(xiàn)在學習的是第四十八頁，共64頁【解析】選D。根據(jù)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，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?，F(xiàn)在學習的是第四十九頁，共64頁2.研究者用儀器檢測擬南芥葉片在光-暗轉(zhuǎn)換條件下CO2吸收量

20、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)?，F(xiàn)在學習的是第五十頁，共64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(zhuǎn)化為_和熱能。(2)圖中顯示，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，現(xiàn)在學習的是第五十一頁，共64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，在轉(zhuǎn)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

21、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?，F(xiàn)在學習的是第五十二頁，共64頁(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_技術進行研究?，F(xiàn)在學習的是第五十三頁，共64頁【解題指南】(1)關鍵知識：葉片的總(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?，F(xiàn)在學習的是第五十四頁，共64頁【解析】本題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(zhuǎn)化為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0.20.6molm-2s-l。300 s時沒有光照，CO2應該是現(xiàn)在學習的是第五十五頁，共64頁釋放量。葉片的總光合速率=呼吸速率+凈光合速率，因此總光合速率應該為2.42.8molCO2m-2s-1。(3)在轉(zhuǎn)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進行研究?，F(xiàn)在學習的是第五十六頁，共64頁答案：(1)水細胞呼吸ATP中的化學能(2)0