光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座

光合速率和呼吸速率關(guān)系解讀及測(cè)定光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第1頁考向一光合速率和呼吸速率關(guān)系高考這么考【典例】(·全國(guó)卷Ⅱ)某植物凈光合速率改變趨勢(shì)如圖所表示。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第2頁據(jù)圖回答以下問題：(1)當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下該植物凈光合速率為____________。CO2濃度在a～b時(shí)，曲線_________表示了凈光合速率隨CO2濃度增高而增高。(2)CO2濃度大于c時(shí)，曲線B和C所表示凈光合速率不再增加，限制其增加環(huán)境原因是_________。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第3頁(3)當(dāng)環(huán)境中CO2濃度小于a時(shí)，在圖示3種光強(qiáng)下，該植物呼吸作用產(chǎn)生CO2量__________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收CO2量。(4)據(jù)圖可推測(cè)，在溫室中，若要采取提升CO2濃度辦法來提升該種植物產(chǎn)量，還應(yīng)該同時(shí)考慮______這一原因影響，并采取對(duì)應(yīng)辦法。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第4頁【解題指南】(1)關(guān)鍵知識(shí)：凈光合速率=總光合速率-呼吸速率。(2)圖示信息：坐標(biāo)圖中凈光合速率小于0時(shí)，光合速率小于呼吸速率；凈光合速率為0時(shí)，光合速率=呼吸速率；凈光合速率大于0時(shí)，光合速率大于呼吸速率。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第5頁【解析】本題考查環(huán)境原因?qū)夂纤俾视绊憽?1)圖中CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)(曲線A)下縱坐標(biāo)為0，即凈光合速率為0；CO2濃度在a～b時(shí)，曲線A、B、C均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，即凈光合速率均隨CO2濃度增高而增高。(2)CO2濃度大于c時(shí)，高光強(qiáng)條件下(曲線A)凈光合速率依然能夠伴隨CO2濃度增加而增加，由此可知。限制B、C凈光合速率增加環(huán)境原因是光強(qiáng)。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第6頁(3)CO2濃度小于a時(shí)，3種光強(qiáng)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CO2量大于光合作用吸收CO2量。(4)圖中CO2濃度和光強(qiáng)會(huì)影響凈光合速率，從而影響植物產(chǎn)量，故為提升植物產(chǎn)量，應(yīng)綜合考慮CO2濃度和光強(qiáng)影響。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第7頁答案：(1)0

A、B和C(2)光強(qiáng)(3)大于(4)光強(qiáng)光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第8頁備考這么做1.記住基本關(guān)系式：真正(總)光合速率=凈(表觀)光合速率+_________。2.了解“三率”表示方法：項(xiàng)目慣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(jī)物產(chǎn)生(制造、生成)速率呼吸速率光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第9頁項(xiàng)目慣用表示方法凈(表觀)光合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機(jī)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(jī)物消耗速率光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第10頁依據(jù)表格內(nèi)容完善下面公式：(1)光合作用O2產(chǎn)生量=光合作用O2_____量+黑暗中O2_____量。(2)光合作用CO2固定量=光合作用CO2_____量+黑暗中CO2_____量。(3)光合作用有機(jī)物產(chǎn)生量=光合作用有機(jī)物_____量+有機(jī)物_____量。釋放吸收吸收釋放積累消耗光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第11頁3.看懂曲線模型：(1)O點(diǎn)：植物只進(jìn)行_________。C′點(diǎn)：光合速率達(dá)到_______。細(xì)胞呼吸最大值光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第12頁(2)AB段：凈光合速率__0(填“>”“=”或“<”)，植物不能生長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。(3)B點(diǎn)：凈光合速率__0(填“>”“=”或“<”)，植物不能生長(zhǎng)。(4)BC段：凈光合速率__0(填“>”“=”或“<”)，植物因積累有機(jī)物而生長(zhǎng)。<=>光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第13頁預(yù)測(cè)這么練1.某生物研究小組在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行植物栽培試驗(yàn)，連續(xù)48h測(cè)定溫室內(nèi)CO2濃度及植物CO2吸收速率，得到以下列圖所表示曲線(整個(gè)過程呼吸速率恒定)，據(jù)圖分析正確是(

)光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第14頁光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第15頁A.圖中植物呼吸速率與光合速率相等時(shí)間點(diǎn)有3個(gè)B.綠色植物吸收CO2速率到達(dá)最大時(shí)刻是第45小時(shí)C.試驗(yàn)開始前24小時(shí)比后24小時(shí)平均光照強(qiáng)度弱D.試驗(yàn)全過程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP場(chǎng)所是線粒體和葉綠體光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第16頁【解析】選C。圖中細(xì)線是在恒溫密閉環(huán)境中測(cè)得CO2吸收速率，當(dāng)吸收速率為零時(shí)，表示植物不從外界吸收CO2，此時(shí)光合作用所需全部CO2全由細(xì)胞呼吸提供，即此時(shí)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點(diǎn)有4個(gè)，分別在第6、18、30、42小時(shí)；據(jù)曲線分析，CO2吸收速率最大時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)間是第36小時(shí)；由曲線圖看出，前24小時(shí)比后24光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第17頁小時(shí)平均CO2吸收速率低，所以，前24小時(shí)比后24小時(shí)平均光照強(qiáng)度弱；試驗(yàn)過程中葉肉細(xì)胞內(nèi)既進(jìn)行細(xì)胞呼吸又進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生ATP場(chǎng)所包含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第18頁2.(·濟(jì)南模擬)如圖表示一生長(zhǎng)快速植物在夏季24h內(nèi)CO2凈吸收量和凈釋放量(單位：mg)。請(qǐng)回答：世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)77982072光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第19頁(1)在________時(shí)，該植物既沒有CO2凈吸收，也沒有CO2凈釋放，說明此時(shí)刻植物___________。(2)測(cè)定植物呼吸速率比較簡(jiǎn)單方法是________________________。假設(shè)該植物在24h內(nèi)呼吸速率不變，則該植物呼吸速率為________mg/h，最高光合速率約為________mg/h。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第20頁(3)該植物在一晝夜中有機(jī)物積累量代數(shù)式可表示為________(用字母表示)。(4)若某一階段，該植物體對(duì)CO2吸收量與釋放量總是符合圖中所表示曲線，說明植物正處于旺盛生長(zhǎng)狀態(tài)，因?yàn)檫@一階段_______________________________。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第21頁【解析】(1)從圖中能夠看出，在18：00和6：00時(shí)，該植物CO2吸收量均為0，即細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2剛好被光合作用吸收，光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等。(2)在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量能夠表示呼吸速率，測(cè)定植物呼吸速率比較簡(jiǎn)單方法是測(cè)定在黑暗條件下單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第22頁量。圖中植物夜間CO2釋放量為10mg/h，該值表示呼吸速率。圖中C區(qū)段CO2吸收最高值為75mg/h，此值表示凈光合速率，此時(shí)真正光合速率為凈光合速率+呼吸速率=75+10=85mg/h。(3)白天植物光合速率大于呼吸速率，則A和C區(qū)段表示白天積累有機(jī)物；夜間只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，則B區(qū)段表示夜間消耗有機(jī)物，故該植物在一晝夜中有機(jī)物積累量代數(shù)式可表示為A+C-B。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第23頁(4)圖中A+C面積大于B，表示光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(同化作用大于異化作用)，植物積累有機(jī)物較多，說明該植物正處于旺盛生長(zhǎng)階段。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第24頁答案：(1)18：00和6：00光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等(2)測(cè)定在黑暗條件下單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量10

85

(3)A+C-B

(4)A+C總面積大于B，表示植物光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(同化作用大于異化作用)，植物積累有機(jī)物較多光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第25頁3.某研究小組測(cè)得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2速率和遮光(完全黑暗)后釋放CO2速率。吸收或釋放CO2速率隨時(shí)間改變趨勢(shì)示意圖以下(吸收或釋放CO2速率是指單位面積葉片在單位時(shí)間內(nèi)吸收或釋放CO2量)，回答以下問題：光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第26頁光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第27頁(1)在光照條件下，圖形A+B+C面積表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片光合作用____________，其中圖形B面積表示______________。從圖形C可推測(cè)該植物存在另一個(gè)____________路徑。CO2進(jìn)出葉肉細(xì)胞都是經(jīng)過__________________方式進(jìn)行。(2)在上述試驗(yàn)中，若提升溫度、降低光照，則圖形__________(填“A”或“B”)面積變小，圖形光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第28頁__________(填“A”或“B”)面積增大，原因是________________________________。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第29頁【解析】本題考查光合作用和細(xì)胞呼吸相關(guān)知識(shí)及對(duì)圖形識(shí)別能力。(1)依據(jù)坐標(biāo)圖分析，A為葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用時(shí)CO2凈吸收量，即凈光合速率。而B、C均為遮光后釋放CO2量，即B+C總和則是植物本身產(chǎn)生CO2量，光照下A+B+C面積表示光合作用過程中固定CO2總量。遮光之后，植物主要進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，依據(jù)光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第30頁遮光后平穩(wěn)段直線改變趨勢(shì)能夠推出B面積表示這段時(shí)間內(nèi)植物細(xì)胞呼吸放出CO2量，而C則表示植物可能經(jīng)過其它路徑產(chǎn)生CO2。CO2屬于小分子，進(jìn)出細(xì)胞都是經(jīng)過自由擴(kuò)散方式進(jìn)行。(2)提升溫度，細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，降低光照，光合作用減弱，所以單位面積葉片在單位時(shí)間內(nèi)A面積減小，B面積增大。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第31頁答案：(1)固定CO2總量細(xì)胞呼吸放出CO2量釋放CO2(其它答案合理也可)自由擴(kuò)散(2)A

B光合速率降低，呼吸速率增強(qiáng)(其它答案合理也可)光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第32頁考向二光合速率與呼吸速率測(cè)定高考這么考【典例】(·江蘇高考)為研究浮游藻類光合作用，將一個(gè)綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)久，并以此為材料，測(cè)定了藻細(xì)胞在不一樣條件下凈光合速率(Pn)。圖1為光合放氧測(cè)定裝置示意圖；圖2是不一樣NaHCO3濃度(pH8.5，25℃)條件下測(cè)得Pn曲線圖。請(qǐng)回答以下光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第33頁問題:光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第34頁(1)經(jīng)過變換圖1中光源，可研究________、_______對(duì)光合作用影響。(2)在測(cè)定不一樣光照對(duì)Pn影響時(shí)，如不準(zhǔn)確控制溫度，則測(cè)得光照與Pn關(guān)系__________(填“呈正相關(guān)”“呈負(fù)相關(guān)”或“難以確定”)。(3)因?yàn)槿鯄A性藻培養(yǎng)液中游離CO2濃度很低，藻光合作用主要經(jīng)過胞內(nèi)碳酸酐酶(CA)分解水中光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第35頁取得CO2。圖2中到達(dá)最大Pn值最低NaHCO3濃度為_______；在更高NaHCO3濃度下，Pn不再增加主要原因有__________________、_______________。(4)培養(yǎng)基中與之間離子平衡與pH相關(guān)，堿性條件下pH越高，越少，越多，而幾乎不能被該藻利用。在測(cè)定不一樣pH(7.0～10.0)對(duì)光合作用影響時(shí)，造成Pn發(fā)生改變?cè)蛴衉____、____。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第36頁【解題探究】1.分析影響測(cè)定凈光合速率兩大原因：(1)光照：圖1中提供可調(diào)光源，改變光合速率途徑有兩個(gè)：_____、_______________。(2)溫度：經(jīng)過影響_________來影響光合作用。光強(qiáng)光波長(zhǎng)(光質(zhì))酶活性光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第37頁2.分析影響光合作用原理：經(jīng)過兩個(gè)方面影響光合作用：影響溶液pH和___________。CO2供給光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第38頁【解析】本題考查光合作用影響原因和酶活性影響原因。(1)可調(diào)光源能改變光照強(qiáng)度、光波長(zhǎng)(光質(zhì))，從而能夠研究光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)光合作用影響。(2)溫度是無關(guān)變量，溫度過高或過低都會(huì)影響酶活性，從而影響光合作用，難以確定光照對(duì)Pn影響，所以在試驗(yàn)過程中要使無關(guān)變量相同且適宜，以排除對(duì)試驗(yàn)干擾。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第39頁(3)由題圖能夠看出，到達(dá)最大Pn值最低NaHCO3濃度為120mg·L-1；在更高NaHCO3濃度下，外界原因是CO2濃度到達(dá)了飽和，不能吸收更多CO2；內(nèi)部原因是CA量不足，不能催化分解更多。(4)由題意可知，pH首先會(huì)影響含量，從而影響Pn；另首先pH也會(huì)影響CA(細(xì)胞)活性，從而影響Pn。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第40頁答案：(1)光強(qiáng)光質(zhì)(2)難以確定(3)120mg·L-1到達(dá)了CO2飽和點(diǎn)CA量有限(4)CO2(或)供給量不一樣CA(細(xì)胞)活性改變光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第41頁

備考這么做1.利用指示劑測(cè)定光合速率和細(xì)胞呼吸速率：(1)方法：利用溴麝香草酚藍(lán)水溶液測(cè)定環(huán)境中___量。(2)原理：CO2會(huì)使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由___變綠再變___。CO2藍(lán)黃光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第42頁2.利用氣體體積改變測(cè)定光合速率和細(xì)胞呼吸速率：(1)經(jīng)典試驗(yàn)裝置：光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第43頁(2)試驗(yàn)裝置解讀：①甲裝置：置于黑暗中，紅色液滴改變是由無氧呼吸產(chǎn)生___引發(fā)，所以可測(cè)定綠色植物無氧呼吸速率。②乙裝置：置于黑暗中，紅色液滴改變是由有氧呼吸吸收__引發(fā)，所以可測(cè)定綠色植物有氧呼吸速率。CO2O2光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第44頁③丙裝置：置于光照下，NaHCO3作用是確保容器內(nèi)___恒定，滿足綠色植物光合作用需要，紅色液滴移動(dòng)是因?yàn)楣夂献饔卯a(chǎn)生__和細(xì)胞呼吸消耗O2引發(fā)，所以可測(cè)定綠色植物凈光合速率。CO2O2光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第45頁

預(yù)測(cè)這么練1.某同學(xué)研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。詳細(xì)操作以下：取3個(gè)相同透明玻璃瓶a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用a、b、c3瓶從待測(cè)水體深度取水，測(cè)定c瓶中水內(nèi)容氧量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測(cè)水體深度，經(jīng)24h取出，測(cè)兩瓶氧含量，結(jié)果如圖所表示。則24h待測(cè)深度水體中生物光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第46頁光合作用和有氧呼吸情況是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)77982074(

)A.24h待測(cè)深度水體中生物有氧呼吸消耗氧氣量是vmol/瓶光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第47頁B.24h待測(cè)深度水體中生物光合作用產(chǎn)生氧氣量是kmol/瓶C.24h待測(cè)深度水體中生物有氧呼吸消耗氧氣量是(k-v)mol/瓶D.24h待測(cè)深度水體中生物光合作用產(chǎn)生氧氣量是(k-v)mol/瓶光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第48頁【解析】選D。依據(jù)題意知，a瓶生物在黑暗條件下僅能進(jìn)行有氧呼吸，24h待測(cè)深度水體中生物進(jìn)行有氧呼吸消耗氧氣量為(w-v)mol/瓶；b瓶生物在光照條件下，氧氣增加量為(k-w)mol/瓶，即瓶?jī)?nèi)生物24h進(jìn)行光合作用和有氧呼吸凈積累氧氣量(凈光合量)為(k-w)mol，故24h待測(cè)深度水體中生物光合作用產(chǎn)生氧氣量=呼吸消耗氧氣量+凈光合量=(w-v)+(k-w)=(k-v)mol/瓶。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第49頁2.研究者用儀器檢測(cè)擬南芥葉片在光-暗轉(zhuǎn)換條件下CO2吸收量改變，每2s統(tǒng)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并在圖中以點(diǎn)形式展現(xiàn)。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第50頁(1)在開始檢測(cè)后200s內(nèi)，擬南芥葉肉細(xì)胞利用光能分解____________，同化CO2。而在試驗(yàn)整個(gè)過程中，葉片可經(jīng)過__________將儲(chǔ)備在有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)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______________μmol·m-2·s-1范圍內(nèi)，在300s時(shí)CO2________到達(dá)2.2μmol·m-2·s-1。由此得出，光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第51頁葉片總(真正)光合速率是___μmolCO2·m-2·s-1。(本小題所填數(shù)值保留至小數(shù)點(diǎn)后一位)(3)從圖中還可看出，在轉(zhuǎn)入黑暗條件下100s以后，葉片CO2釋放_(tái)_________，并到達(dá)一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定水平，這提醒在光下葉片可能存在一個(gè)與在黑暗中不一樣呼吸過程。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第52頁(4)為證實(shí)葉片在光下呼吸產(chǎn)生CO2中碳元素一部分來自葉綠體中五碳化合物，可利用________________技術(shù)進(jìn)行研究。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第53頁【解題指南】(1)關(guān)鍵知識(shí)：葉片總(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。光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第54頁【解析】本題主要考查光合作用和細(xì)胞呼吸原理及其應(yīng)用。(1)葉肉細(xì)胞利用光能分解水，產(chǎn)生氧氣。細(xì)胞呼吸過程是將有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍化學(xué)能和熱能。(2)從圖中能夠看出CO2吸收量范圍是0.2～0.6μmol·m-2·s-l。300s時(shí)沒有光照，CO2應(yīng)該是光合速率和呼吸速率的關(guān)系解讀及測(cè)定專家講座第55頁釋放量。葉片總光合速率=呼吸速率+凈光合速率，所以總光合速率應(yīng)該為2.4～2.8μmolCO2·m-2·s-1。(3)在轉(zhuǎn)入黑暗條件下100s以后，葉片CO2釋放量逐漸降低，說明黑暗條件中呼吸過程可能與有光條件時(shí)不一樣。