一輪-總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測(cè)定(共25張)(課堂PPT)課件

1、高考提分微課(二)總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測(cè)定小專題 總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測(cè)定1-2-一二一、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(guān)系(1)綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,測(cè)得數(shù)據(jù)為呼吸速率(如下頁(yè)左上圖中的A點(diǎn))。(2)綠色組織在有光條件下,光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行,測(cè)得的數(shù)據(jù)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(duì)各點(diǎn)(段)光合作用和細(xì)胞呼吸的分析2-3-3-4-在黑暗條件下,細(xì)胞不進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。O2的吸收量等于CO2的釋放量。在較弱光照強(qiáng)度下,細(xì)胞呼

2、吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度,細(xì)胞表現(xiàn)為吸收O2,釋放CO2。在光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),細(xì)胞呼吸強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度,細(xì)胞表現(xiàn)為既不吸收氣體,也不放出氣體。光合作用產(chǎn)生的O2全部被線粒體吸收;細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2全部被葉綠體吸收。在較強(qiáng)光照強(qiáng)度下,光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,細(xì)胞表現(xiàn)為吸收CO2,釋放O2。4-5-一二常考曲線分析 5-6-一二6-7-一二7-8-注意:總光合作用速率曲線與細(xì)胞呼吸速率曲線的交點(diǎn)表示,光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率,但不要認(rèn)為凈光合作用速率曲線與細(xì)胞呼吸速率曲線的交點(diǎn)也表示光合作用速率=呼吸作用速率,此時(shí)總光合作用速率恰恰是細(xì)胞呼吸速率的2倍。8根據(jù)關(guān)鍵詞判定:檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光

3、合速率真正(總) 光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量9-10-一二典例1在CO2濃度為0.03%、溫度恒定且適宜的條件下,測(cè)定植物甲和植物乙在不同光照條件下的光合速率,結(jié)果如下圖。下列有關(guān)分析正確的是()A.光照強(qiáng)度為1 klx時(shí),植物甲開始進(jìn)行光合作用B.光照強(qiáng)度為3 klx時(shí),植物乙不進(jìn)行光合作用C.若在C點(diǎn)時(shí)突然停止CO2供應(yīng),短時(shí)間內(nèi)植物甲的葉綠體中C3的含量會(huì)增加D.D點(diǎn)時(shí)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D10解析：光照強(qiáng)度為1 klx時(shí),植物甲的光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)

4、度,A項(xiàng)錯(cuò)誤;光照強(qiáng)度為3 klx時(shí),植物乙的總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=0+20=20 mg/(100 cm2葉h),B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于植物甲,C點(diǎn)時(shí)突然停止CO2供應(yīng),CO2固定受阻,導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)C3的含量減少,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D點(diǎn)是植物乙的光飽和點(diǎn),因此光照強(qiáng)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(shí)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,D項(xiàng)11-12-2.凈(表觀)光合速率與總(真正)光合速率的微觀水平分析注m1,m2表示CO2的消耗量;n1,n2表示O2的產(chǎn)生量。(1)呼吸速率用CO2表示:m1,即線粒體釋放CO2的量或“黑暗”條件下細(xì)胞或植物體釋放CO2

5、的量。用O2表示:n1,即線粒體吸收O2的量或“黑暗”條件下細(xì)胞或植物體從外界吸收的O2的量。(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(為細(xì)胞呼吸量與凈光合作用量之和)。用O2表示:n1+n2,即葉綠體產(chǎn)生O2的總量(為細(xì)胞呼吸量與凈光合作用量之和)。12-13-一二典例2 圖甲表示某種植物光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系,圖乙表示該植物葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)(圖中M和N代表兩種氣體)。據(jù)圖判斷,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(注:不考慮無(wú)氧呼吸)()A.圖甲中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的數(shù)值可用圖乙中的m2或n2表示B.在圖甲中A點(diǎn)時(shí),圖乙中不存在的過(guò)程是m3、m4、n3、n4C.在圖甲

6、中C點(diǎn)時(shí),圖乙中不存在的過(guò)程是m2、m3、n2、n3D.圖甲中E點(diǎn)以后,圖乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低 答案解析圖甲中的A點(diǎn)表示植物只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,不能進(jìn)行光合作用,則圖乙中的m2或n2可表示此時(shí)植物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,圖乙中不存在的過(guò)程是m3、m4、n3、n4,A、B兩項(xiàng)正確;在圖甲中C點(diǎn)時(shí),光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,植物不吸收氣體,也不釋放氣體,所以圖乙中不存在的過(guò)程是m2、m3、n2、n3,C項(xiàng)正確;圖甲中E點(diǎn)以后,圖乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。D13-14-一二(1)裝置中溶液的作用:在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí)NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在測(cè)凈光合速

7、率時(shí)NaHCO3溶液可提供CO2,以保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定。（適宜濃度的CO2緩沖液用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定，滿足光合作用需求）二、總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的測(cè)定1.氣體體積變化法測(cè)光合作用產(chǎn)生O2(或消耗CO2)的體積14-15-一二(2)測(cè)定原理在黑暗條件下,甲裝置中的植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2,所以單位時(shí)間內(nèi)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(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸,由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定,所以單位時(shí)間內(nèi)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

8、?？?真正)光合速率=凈光合速率+呼吸速率。(3)測(cè)定方法將植物(甲裝置)置于黑暗中一定的時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算呼吸速率。將同一植物(乙裝置)置于光下相同時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算凈光合速率。根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)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(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。15-16-一二典例3某興趣小組設(shè)計(jì)了如右上圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組,室溫25 下進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn),下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()注裝置內(nèi)氧氣充足,不考慮無(wú)氧呼吸。 A.若X溶液為C

9、O2緩沖液并給予光照,液滴移動(dòng)距離可表示凈光合作用強(qiáng)度大小B.若要測(cè)真正光合強(qiáng)度,需另加設(shè)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,光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí),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(shí),液滴左移C16-17-2.“黑白瓶”測(cè)透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量“黑瓶”不透光,測(cè)定的是有氧呼吸量,“白瓶”給予光照,測(cè)定的是凈光合作用量。“黑白瓶”試題是一類通過(guò)凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題。一般規(guī)律如下:總光合作用量(強(qiáng)度)=凈光合作用量(強(qiáng)度)+有氧呼吸消耗量(強(qiáng)度);在有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳

10、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)為凈光合作用量,兩者之和為總(真正)光合作用量;沒(méi)有初始值的情況下,白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量-黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量=總(真正)光合作用量。即：總光合作用量=凈光合量（白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量-初始量）+有氧呼吸消耗量（初始量-黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量）17-18-A.水深1 m處白瓶中水生植物24 h制造的氧氣為3 g/m3B.水深2 m處黑瓶中水生植物不能進(jìn)行水的光解,但能進(jìn)行C3的還原C.水深3 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生ATP的細(xì)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(jìn)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)測(cè)

11、定夏季某池塘不同深度水體中初始平均O2濃度與24 h后平均O2濃度,并比較計(jì)算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是() 答案解析C18白瓶透光,瓶?jī)?nèi)植物可進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸,黑瓶不透光,瓶?jī)?nèi)植物只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在相同條件下培養(yǎng)一定時(shí)間,黑瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示瓶?jī)?nèi)植物細(xì)胞呼吸所消耗的氧氣量為1.5 g/m3,白瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示瓶?jī)?nèi)植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量與細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量的差值。綜上分析可知:在水深1 m處白瓶中水生植物24 h制造的氧氣量為3+1.5=4.5(g/m3),A項(xiàng)錯(cuò)誤;水深2 m處黑瓶中水生植物不能進(jìn)行光合作用,也就不能進(jìn)行水的光解和C3的還原,B項(xiàng)錯(cuò)誤;水深3 m處白瓶中

12、水生植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量與細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量相等,因此產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體,C項(xiàng)正確;在水深4 m處白瓶中水生植物24 h制造的氧氣量為-1+1.5=0.5(g/m3),能進(jìn)行光合作用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。19-20-3.“半葉法”測(cè)光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量半葉法的原理:植物進(jìn)行光合作用形成有機(jī)物,而有機(jī)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(chǎn)物的同時(shí),還會(huì)通過(guò)輸導(dǎo)組織將同化物運(yùn)出,從而使測(cè)得的干重積累值偏低。為了消除這一偏差,必須將待測(cè)葉片的一半遮黑,測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)葉片被遮黑的一側(cè)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(cè)值?！案牧及肴~法”采用

13、燙傷、環(huán)割或化學(xué)試劑處理等方法來(lái)?yè)p傷葉柄韌皮部活細(xì)胞,以防止光合產(chǎn)物從葉中輸出(這些處理幾乎不影響木質(zhì)部中水和無(wú)機(jī)鹽向葉片的輸送),僅用一組葉片,且無(wú)須將一半葉片遮黑,就能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?既簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程,又提高了測(cè)定的準(zhǔn)確性。20-21-一二典例5某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率,做了如下圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部做環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出),在不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片,烘干后稱其質(zhì)量,測(cè)得葉片的光合作用速率=(3y-2z-x)/6 g/(cm2h)(不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響)。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是()A

14、.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3 hB.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6 hC.下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射1 hD.晚上8時(shí)后在無(wú)光下放置3 hA21-22- 答案解析葉圓片的起始干重為上午10時(shí)移走時(shí)的x g,從上午10時(shí)到下午4時(shí),葉片在這6 h內(nèi)既進(jìn)行光合作用,又進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以下午4時(shí)移走的葉圓片干重(y g)減去上午10時(shí)移走時(shí)的葉圓片干重(x g)的差值,就等于該葉圓片凈光合作用產(chǎn)生干物質(zhì)的量:(y-x)g。若要求出細(xì)胞呼吸消耗的干物質(zhì)量,應(yīng)將葉片遮光處理,先假設(shè)葉片遮光處理a h后干重為z g, 下午4時(shí)移走的葉圓片干重y g減去葉片遮光處理a h后的干重z g的差值,就是細(xì)胞呼吸消

15、耗的干物質(zhì)量:(y-z)g。已知測(cè)得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y-2z-x)/6g/(cm2h),據(jù)真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,得出:(3y-2z-x)/6 =(y-x)/6+(y-z)/a,計(jì)算出a=3(h),A項(xiàng)正確。22-23-一二典例6某研究小組采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定。將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做處理,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6 h后,在A、B的對(duì)應(yīng)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(yīng)數(shù)據(jù),則可計(jì)算出該葉片的光合速率,其單位是mg/(dm2h)。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。(1)M

16、A表示6 h后葉片初始質(zhì)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量;MB表示6 h后+-細(xì)胞呼吸有機(jī)物消耗量。(2)若M=MB-MA,則M表示。(3)總光合速率的計(jì)算方法是。(4)本方法也可用于測(cè)定葉片的呼吸速率,寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。葉片初始質(zhì)量光合作用有機(jī)物總產(chǎn)量B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量M除以截取面積,再除以時(shí)間,即M/(截取面積時(shí)間)將從測(cè)定葉片的相對(duì)應(yīng)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(shí)后再烘干稱重,根據(jù)二者干重差即可計(jì)算出葉片的呼吸速率23葉片A遮光,不能進(jìn)行光合作用,但可照常進(jìn)行細(xì)胞呼吸。葉片B不做處理,既能進(jìn)行光合作用,又可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸

17、。分析題意可知,MB表示6 h后葉片初始質(zhì)量+光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量,MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量,則MB-MA就是光合作用6 h有機(jī)物的總產(chǎn)量(B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量)。由此可計(jì)算凈光合速率,即M除以截取面積,再除以時(shí)間。(1)葉片初始質(zhì)量光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量(2)B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量(3)M除以截取面積,再除以時(shí)間,即M/(截取面積時(shí)間)(4)將從測(cè)定葉片的相對(duì)應(yīng)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(shí)后再烘干稱重,根據(jù)二者干重差即可計(jì)算出葉片的呼吸速

18、率24拓展：4、連續(xù)光照與交替光照類問(wèn)題 光合作用中的光反應(yīng)和暗反應(yīng)是在不同酶的催化作用下相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行的。一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，在連續(xù)光照條件下，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP不能及時(shí)被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)抑制了光反應(yīng)的進(jìn)行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。 而在光照和黑暗交替進(jìn)行的條件下，光反應(yīng)剛停止時(shí)暗反應(yīng)仍可進(jìn)行一段時(shí)間，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP可以被暗反應(yīng)充分利用，從而提高了光能利用率。25（例7）為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)

19、間均為135s，處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： A組：先光照后黑暗，時(shí)間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50% B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70% C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94% D組（對(duì)照組）：光照時(shí)間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100% 回答下列問(wèn)題：26（1）單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量_（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是_ ；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要_，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的