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高考提分微课(二)总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定-2-一二一、关于总光合速率、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)对各点(段)光合作用和细胞呼吸的分析-3-一二-4-一二①黑暗条件下,细胞不进行光合作用,只进行细胞呼吸。吸收的O2的物质的量等于其释放的CO2的物质的量。②如上图所示,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、放出CO2。③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全部被线粒体吸收;细胞呼吸产生的CO2全部被叶绿体吸收。④如上图所示,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、放出O2。-5-一二⑤常考曲线分析-6-一二-7-一二-8-一二注意:总光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的交点表示此时光合作用速率=细胞呼吸速率,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。-9-一二典例1(2016安徽皖江师范模拟,31)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()-10-一二A.光照强度为1klx时,植物甲开始进行光合作用B.光照强度为3klx时,植物乙的总光合速率是0mg/(100cm2叶·h)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的浓度答案解析解析关闭光照强度为1klx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3klx时,总光合速率=净光合速率+呼吸速率=0+20=20[mg/(100cm2叶·h)],B项错误;对于植物甲,C点时突然停止CO2供应,CO2固定受阻,短时间内导致C3的含量减少,C项错误;D点时植物乙到达光饱和点,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因素是CO2的浓度,D项正确。答案解析关闭D-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m表示CO2,n表示O2。(1)呼吸速率①用产物CO2表示:m1即线粒体释放CO2量或“黑暗”条件下细胞或植物体释放CO2量。②用底物O2表示:n1即线粒体吸收O2总量或“黑暗”条件下细胞或植物体从外界吸收的O2量。-12-一二(2)总光合速率①用CO2表示:m1+m2,即叶绿体利用CO2或固定CO2总量(此为细胞呼吸量与净光合作用量之和)。②用O2表示:n1+n2,即叶绿体利用O2的总量(此为细胞呼吸量与净光合作用量之和)。-13-一二典例2(2016四川成都二模,3)甲图表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,乙图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.甲图中A点对应的纵坐标的数值即为乙图中的m2或n2B.在甲图中的A点时,乙图中不存在的过程是m3、m4、n3、n4C.在甲图中C点时,乙图中不存在的过程是m2、m3、n2、n3D.甲图中E点以后,乙图中n4不再增加,其主要原因是m1值太低答案解析解析关闭甲图中的A点表示植物只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,则乙图中的m2或n2可表示此时植物的细胞呼吸强度,乙图中不存在的过程是m3、m4、n3、n4,A、B两项正确;在甲图中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,所以乙图中不存在的过程是m2、m3、n2、n3,C项正确;甲图中E点以后,乙图中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-14-一二二、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的测定1.气体体积变化法——测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积(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,保证了容器内CO2浓度的恒定。-15-一二(2)测定原理①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。②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。③总(真正)光合速率=净光合速率+呼吸速率。-16-一二(3)测定方法①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。②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。③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。-17-一二典例3(2016四川成都七中入学考试,11)某兴趣小组设计了如下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()-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,光合作用大于细胞呼吸时,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当装置给予光照时,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,那么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装置遮光处理(不能进行光合作用),将X溶液更换为NaOH溶液,那么测得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,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-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:①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)。②在有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(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;二者之和为总(真正)光合作用量。③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。-20-一二典例4(2016北京朝阳期中,11)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度,并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是()水深/m1234白瓶中O2浓度/(g·m-3)+3+1.50-l黑瓶中O2浓度/(g·m-3)-1.5-1.5-1.5-1.5A.水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为3g/m3B.水深2m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3m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4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用答案解析解析关闭当装置给予光照时,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,那么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装置遮光处理(不能进行光合作用),将X溶液更换为NaOH溶液,那么测得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,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-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是: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,既简化了实验过程,又提高了测定的准确性。-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,做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出),于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量,测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y-2z-x)/6g·cm-2·h-1(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()-23-一二A.下午4时后将整个实验装置遮光3小时B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时C.下午4时后在阳光下照射1小时D.晚上8时后在无光下放置3小时答案解析解析关闭起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克,从上午10时到下午4时,叶片在这6小时内既进行光合作用,又进行呼吸作用,所以下午4时移走的叶圆片干重(y克)减去上午10时移走时的叶圆片干重(x克)的差值,就等于该叶圆片净光合作用产生干物质的量:(y-x)克。若要求出呼吸作用干物质量,应将叶片遮光处理,先假设叶片遮光处理为a小时后干重为z克,下午4时移走的叶圆片干重y克减去叶片遮光处理a小时后的干重z克差值,就是呼吸作用干物质量:(y-x)克。已知:测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y-2z-x)/6g·cm-2·h-1,据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,得出:(3y-2z-x)/6=(y-x)/6+(y-x)/a,计算出a=3小时,A项正确。答案解析关闭A-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小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,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/(dm2·h)。请分析回答下列问题。-25-一二(1)MA表示6小时后叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量;MB表示6小时后()+()-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。。答案解析解析关闭叶片A部分遮光,不能进行光合作用,但可照常进行细胞呼吸。叶片B部分不做处理,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6h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6h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6h有机物的