光合速率和呼吸速率的关系解读及测定实用教案

1、考向一光合速率和呼吸速率的关系(gun x)高考这样考【典例】(2014全国卷)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。第1页/共64页第一页，共65页。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物(zhw)的净光合速率为_。CO2浓度在ab时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。第2页/共64页第二页，共65页。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要

2、采取提高(t go)CO2浓度的措施来提高(t go)该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。第3页/共64页第三页，共65页。【解题指南】(1)关键知识(zh shi)：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。(2)图示信息：坐标图中净光合速率小于0时，光合速率小于呼吸速率；净光合速率为0时，光合速率=呼吸速率；净光合速率大于0时，光合速率大于呼吸速率。第4页/共64页第四页，共65页。【解析】本题考查环境因素对光合速率(sl)的影响。(1)图中CO2浓度为a时，高光强(曲线A)下的纵坐标为0，即净光合速率(sl)为0；CO2浓度在ab时，曲线A、B、C均表现为上升趋势，即

3、净光合速率(sl)均随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，高光强条件下(曲线A)的净光合速率(sl)仍然能够随着CO2浓度的增加而增加，由此可知。限制B、C净光合速率(sl)增加的环境因素是光强。第5页/共64页第五页，共65页。(3)CO2浓度小于a时，3种光强下，净光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)图中CO2浓度和光强会影响净光合速率，从而影响植物(zhw)的产量，故为提高植物(zhw)的产量，应综合考虑CO2浓度和光强的影响。第6页/共64页第六页，共65页。答案(d n)：(1)0A、B和C(2)光强

4、(3)大于(4)光强第7页/共64页第七页，共65页。备考这样(zhyng)做1.记住基本关系式：真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+_。2.理解“三率”的表示方法：项目项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产生产生( (生成生成) )速率速率COCO2 2固定速率固定速率有机物产生有机物产生( (制制造、生成造、生成) )速率速率呼吸(hx)速率第8页/共64页第八页，共65页。项目项目常用表示方法常用表示方法净净( (表观表观) )光合速率光合速率O O2 2释放速率释放速率 COCO2 2吸收速率吸收速率有机物积累速率有机物积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释放速率释放速率有机物消耗速率有机物消耗速率第9页/共64页第九页，共65页。根据(gnj)表格内容完善下面的公式：(1)光合作用O2的产生量=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)光合作用有机物的产生量=光合作用有机物的_量+有机物的_量。释放(shfng)吸收(xshu)吸收释放积累消耗第10页/共64页第十页，共65页。3.看懂曲线模型：(1)O点：植物只进行(jnxng)_。C点：光合速率达到_。细胞(xbo)呼吸最大值第11页/共64页第十一页，共65

6、页。(2)AB段：净光合速率_0(填“”“=”或“”“=”或“”“=”或“”)，植物因积累有机物而生长。第12页/共64页第十二页，共65页。预测这样练1.某生物(shngw)研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如下图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定)，据图分析正确的是()第13页/共64页第十三页，共65页。第14页/共64页第十四页，共65页。A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C.实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D.实验全过程叶肉细胞内产生(c

7、hnshng)ATP的场所是线粒体和叶绿体第15页/共64页第十五页，共65页。【解析】选C。图中细线是在恒温密闭环境中测得的CO2吸收速率(sl)，当吸收速率(sl)为零时，表示植物不从外界吸收CO2，此时光合作用所需的所有CO2全由细胞呼吸提供，即此时呼吸速率(sl)与光合速率(sl)相等。据图可知呼吸速率(sl)与光合速率(sl)相等的点有4个，分别在第6、18、30、42小时；据曲线分析，CO2吸收速率(sl)最大时对应的时间是第36小时；由曲线图看出，前24小时比后24第16页/共64页第十六页，共65页。小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱；实验

8、过程中叶肉细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用，产生ATP的场所(chn su)包括细胞质基质、线粒体和叶绿体。第17页/共64页第十七页，共65页。2.(2017济南模拟)如图表示一生长迅速的植物在夏季24 h内CO2净吸收量和净释放(shfng)量(单位：mg)。请回答： 世纪金榜导学号77982072第18页/共64页第十八页，共65页。(1)在_时，该植物既没有CO2的净吸收，也没有CO2的净释放，说明此时刻植物_。(2)测定(cdng)植物呼吸速率比较简单的方法是_。假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为_mg/h，最高光合速率约为_mg/h。第19页/共64页第十九

9、页，共65页。(3)该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为_(用字母表示)。(4)若某一阶段，该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线，说明植物正处于旺盛生长状态(zhungti)，因为这一阶段_。第20页/共64页第二十页，共65页。【解析】(1)从图中可以看出，在18：00和6：00时，该植物CO2的吸收量均为0，即细胞呼吸产生的CO2刚好被光合作用吸收，光合作用强度与细胞呼吸强度相等。(2)在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，单位时间内CO2释放(shfng)量可以表示呼吸速率，测定植物呼吸速率比较简单的方法是测定在黑暗条件下单位时间内CO2释放(shfng)第21页/共

10、64页第二十一页，共65页。量。图中植物夜间CO2的释放量为10 mg/h，该值表示呼吸速率。图中C区段CO2吸收的最高值为75 mg/h，此值表示净光合速率，此时真正光合速率为净光合速率+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，则A和C区段表示白天(bi tin)积累的有机物；夜间只进行细胞呼吸，则B区段表示夜间消耗的有机物，故该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B。第22页/共64页第二十二页，共65页。(4)图中A+C的面积大于B，表示光合作用强度大于细胞呼吸强度(同化作用大于异化作用)，植物积累的有机物较多，说明该植物正

11、处于旺盛生长(shngzhng)阶段。第23页/共64页第二十三页，共65页。答案：(1)18：00和6：00光合作用强度与细胞呼吸强度相等(2)测定在黑暗条件下单位时间内CO2的释放量1085(3)A+C-B(4)A+C的总面积大于B，表示(biosh)植物光合作用强度大于细胞呼吸强度(同化作用大于异化作用)，植物积累的有机物较多第24页/共64页第二十四页，共65页。3.某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放(shfng)CO2的速率。吸收或释放(shfng)CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放(shfng)CO2的速率是指单位面积

12、叶片在单位时间内吸收或释放(shfng)CO2的量)，回答下列问题：第25页/共64页第二十五页，共65页。第26页/共64页第二十六页，共65页。(1)在光照条件下，图形A+B+C的面积(min j)表示该植物在一定时间内单位面积(min j)叶片光合作用_，其中图形B的面积(min j)表示_。从图形C可推测该植物存在另一个_的途径。CO2进出叶肉细胞都是通过_的方式进行的。(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形_(填“A”或“B”)的面积(min j)变小，图形第27页/共64页第二十七页，共65页。_(填“A”或“B”)的面积(min j)增大，原因是_。第28页/共64页第

13、二十八页，共65页。【解析】本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识及对图形的识别能力。(1)根据坐标图分析，A为叶肉细胞进行光合作用时CO2的净吸收量，即净光合速率。而B、C均为遮光后释放的CO2量，即B+C的总和则是植物自身产生CO2的量，光照下A+B+C的面积(min j)表示光合作用过程中固定的CO2的总量。遮光之后，植物主要进行细胞呼吸产生CO2，根据第29页/共64页第二十九页，共65页。遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物细胞呼吸放出的CO2量，而C则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子，进出细胞都是通过自由扩散的方式进行(jnxng)的。(

14、2)提高温度，细胞呼吸增强，降低光照，光合作用减弱，因此单位面积叶片在单位时间内的A面积减小，B面积增大。第30页/共64页第三十页，共65页。答案：(1)固定CO2总量细胞呼吸放出的CO2量释放CO2(其他(qt)答案合理也可)自由扩散(2)AB光合速率降低，呼吸速率增强(其他(qt)答案合理也可)第31页/共64页第三十一页，共65页。考向二光合速率与呼吸速率的测定 高考这样考【典例】(2014江苏高考)为研究浮游藻类的光合作用，将一种(y zhn)绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度，

15、25)条件下测得的Pn曲线图。请回答下列第32页/共64页第三十二页，共65页。问题(wnt):第33页/共64页第三十三页，共65页。(1)通过变换图1中光源，可研究(ynji)_、_对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系_(填“呈正相关”“呈负相关”或“难以确定”)。(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的3HCO第34页/共64页第三十四页，共65页。获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为_；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有_、_。(4)培

16、养基中的 与 之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高， 越少， 越多，而 几乎不能被该藻利用(lyng)。在测定不同10.0)对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有_、_。23CO23CO23CO3HCO3HCO第35页/共64页第三十五页，共65页。【解题探究】1.分析影响测定净光合速率的两大因素：(1)光照(gungzho)：图1中提供可调光源，改变光合速率的途径有两个：_、_。(2)温度：通过影响_来影响光合作用。光强光的波长(bchng)(光质)酶的活性第36页/共64页第三十六页，共65页。2.分析 影响(yngxing)光合作用的原理： 通过两个方面影响(yngxing

17、)光合作用：影响(yngxing)溶液pH和_。3HCO3HCOCO2的供应(gngyng)第37页/共64页第三十七页，共65页。【解析】本题考查光合作用的影响因素和酶活性的影响因素。(1)可调光源能改变光照强度、光的波长(光质)，从而可以研究光强和光质对光合作用的影响。(2)温度是无关变量，温度过高或过低都会影响酶的活性，从而影响光合作用，难以确定光照对Pn的影响，因此(ync)在实验过程中要使无关变量相同且适宜，以排除对实验的干扰。第38页/共64页第三十八页，共65页。(3)由题图可以看出，达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120 mgL-1；在更高NaHCO3浓度下，外界(wij

18、i)因素是CO2浓度达到了饱和，不能吸收更多的CO2；内部因素是CA量不足，不能催化分解更多的 。(4)由题意可知，pH一方面会影响 的含量，从而影响Pn；另一方面pH也会影响CA(细胞)的活性，从而影响Pn。3HCO3HCO第39页/共64页第三十九页，共65页。答案：(1)光强光质(2)难以确定(3)120 mgL-1达到了CO2饱和点CA量有限(4)CO2(或 )供应量不同(b tn)CA(细胞)活性变化3HCO第40页/共64页第四十页，共65页。 备考这样做1.利用指示剂测定光合速率和细胞(xbo)呼吸速率：(1)方法：利用溴麝香草酚蓝水溶液测定环境中_量。(2)原理：CO2会使溴麝

19、香草酚蓝水溶液由_变绿再变_。CO2蓝黄第41页/共64页第四十一页，共65页。2.利用气体体积变化测定光合速率和细胞呼吸速率：(1)经典(jngdin)实验装置：第42页/共64页第四十二页，共65页。(2)实验装置(zhungzh)解读：甲装置(zhungzh)：置于黑暗中，红色液滴变化是由无氧呼吸产生的_引起的，因此可测定绿色植物的无氧呼吸速率。乙装置(zhungzh)：置于黑暗中，红色液滴变化是由有氧呼吸吸收的_引起的，因此可测定绿色植物的有氧呼吸速率。CO2O2第43页/共64页第四十三页，共65页。丙装置(zhungzh)：置于光照下，NaHCO3的作用是保证容器内_的恒定，满足绿

20、色植物光合作用的需要，红色液滴移动是由于光合作用产生的_和细胞呼吸消耗的O2引起的，因此可测定绿色植物的净光合速率。CO2O2第44页/共64页第四十四页，共65页。 预测这样练1.某同学研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取3个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c 3瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水(zhn shu)内容氧量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24 h取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24 h待测深度水体中生物第45页/共64页第四十五页，共65页。光合作用和有氧呼吸的情况是世纪金榜导学号77982074()A.

21、24 h待测深度(shnd)水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是vmol/瓶第46页/共64页第四十六页，共65页。B.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气(yngq)量是kmol/瓶C.24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气(yngq)量是(k-v)mol/瓶D.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气(yngq)量是(k-v)mol/瓶第47页/共64页第四十七页，共65页。【解析】选D。根据(gnj)题意知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24 h待测深度水体中生物进行有氧呼吸消耗的氧气量为(w-v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k-w)mol/瓶

22、，即瓶内生物24 h进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)为(k-w)mol，故24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量=呼吸消耗的氧气量+净光合量=(w-v)+(k-w)=(k-v)mol/瓶。第48页/共64页第四十八页，共65页。2.研究者用仪器检测(jin c)拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。第49页/共64页第四十九页，共65页。(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解_，同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过_将储藏在有机物中稳定的化学能转化为_和热能(rnng)。(2)图中显

23、示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在_molm-2s-1范围内，在300 s时CO2_达到2.2molm-2s-1。由此得出，第50页/共64页第五十页，共65页。叶片的总(真正)光合速率是_molCO2m-2s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)(3)从图中还可看出(kn ch)，在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放_，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。第51页/共64页第五十一页，共65页。(4)为证明叶片(ypin)在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用_技术进行研究。第52页/共64页第

24、五十二页，共65页。【解题指南】(1)关键知识：叶片(ypin)的总(真正)光合速率=呼吸速率+净(表观)光合速率。(2)图示信息：CO2吸收量表示净(表观)光合速率，CO2吸收量为0，表示总(真正)光合速率=呼吸速率。第53页/共64页第五十三页，共65页。【解析】本题主要考查光合作用和细胞呼吸的原理及其应用。(1)叶肉细胞利用光能分解水，产生氧气。细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转化(zhunhu)为ATP中活跃的化学能和热能。(2)从图中可以看出CO2吸收量范围是0.6molm-2s-l。300 s时没有光照，CO2应该是第54页/共64页第五十四页，共65页。释放量。叶片的总光合速

25、率=呼吸速率+净光合速率，因此总光合速率应该为2m-2s-1。(3)在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放量逐渐减少，说明黑暗条件中的呼吸过程可能与有光条件时不同。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用同位素示踪技术(jsh)进行研究。第55页/共64页第五十五页，共65页。答案：(1)水细胞呼吸(hx)ATP中的化学能释放量(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪第56页/共64页第五十六页，共65页。3.如图所示是研究光合作用和细胞呼吸的实验(shyn)装置，根据相关知识回答问题：第57页/共64页第五十七页，共65页。(1)甲装置试管(shgun)中收集的气体可以使带火星的木条复燃，说明绿色植物的光合作用放出了_。(2)孙武同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如下表：试管与台灯的距离试管与台灯的距离( (厘米厘米) )1010202030304040每分钟产生的气泡数每分钟产生的气泡数( (个个) )6060252510105 5第58页/共64页第