高考生物一轮复习必修1微专题5植物“三率”的判定及测定学案

微专题5植物“三率”的判定及测定1．总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析（1）内在关系。①细胞呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。③总光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。（2）根据关键词判定。总（真正）光合速率净（表观）光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2的量“从环境（容器）中吸收”或“环境（容器）中减少”的CO2的量黑暗中释放的CO2的量“产生”或“制造”的O2的量“释放至容器（环境）中”或“容器（环境）中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2的量“产生”“合成”或“制造”的有机物的量“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量黑暗中消耗的有机物的量2.光合速率的测定方法（1）气体体积变化法——测定气体的变化量。注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。①甲装置在黑暗条件下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，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。②乙装置在光照条件下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，因此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总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，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。（2）叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物的生成量。①操作示意图。②结果分析。a．净光合速率＝（z－y）/2S（S为叶圆片面积，下同）。b．呼吸速率＝（x－y）/2S。c．总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S。（3）半叶法——测定光合作用有机物的制造量。①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（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射6h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。②计算：设被截取部分初始干重为M。a．被截取部分的呼吸速率＝（M－MA）/6。b．被截取部分的净光合速率＝（MB－M）/6。c．被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（MB－MA）/6。（4）黑白瓶法——测水中溶氧量的变化。注：瓶中O2充足，不考虑无氧呼吸。（5）间隔光照法——比较有机物的合成量。测定方法：光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和NADPH除满足暗反应的正常需求外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和NADPH不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔期植物可利用光照时积累的光反应产物再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照比连续光照条件下制造的有机物多。1．（2024·广州高三期中）利用下图所示装置可探究某生存状态良好的绿色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸（忽略装置内其他微生物的干扰）。下列相关叙述正确的是（）A．若要验证该植物在光下释放O2，应将装置二和装置三分别放在黑暗和光照条件下B．若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，应选择装置一和装置三C．光照条件下，装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量、O2生成量D．黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物只进行有氧呼吸解析：选B。光合作用需要CO2，CO2缓冲液可提供CO2，若验证植物在光下释放O2，应将装置三置于光下，液滴移动的距离代表光合作用中O2的释放量，A项错误。若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，自变量是CO2的有无，装置一中的氢氧化钠溶液吸收CO2，装置三中的CO2缓冲液可提供CO2，B项正确。光照条件下，装置一红色液滴移动的距离可表示呼吸作用中O2的吸收量，装置三中红色液滴移动的距离可表示光合作用中O2的释放量，C项错误。黑暗条件下，若装置一中的红色液滴不移动，则该植物在装置一中只进行无氧呼吸；若装置二中的红色液滴不移动，该植物在装置二中进行有氧呼吸，D项错误。2．（2024·中山高三模拟）某课外小组用传感器测定了不同条件下250mL有鱼和无鱼池水的溶解氧变化，获得下表数据。下列说法正确的是（）瓶子编号12345条件26℃、光照26℃、黑暗26℃、光照10℃、光照10℃、黑暗材料池水池水池水＋鱼池水池水＋鱼2小时后的溶解氧变化/μg0.378－0.065－0.758－0.03－0.215A.1号瓶池水中植物光合作用产生的氧气量为0.378μgB．4号瓶池水中的植物不能进行光合作用C．26℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136μgD．池水中植物光合作用的最适温度为26℃解析：选C。26℃光照条件下，1号瓶溶氧量增加是池水中的植物同时进行光合作用和呼吸作用的结果，溶氧量的增加量表示净光合作用下氧气的净积累量，实际氧气产生量为0.378＋0.065＝0.443μg，A项错误；4号瓶池水中的植物在有光照情况下，通常会进行光合作用，产生此结果的原因可能是光合作用强度小于呼吸作用强度，B项错误；根据1、3号瓶可知，26℃光照条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378＋0.758＝1.136μg，C项正确；题表中只有10℃和26℃两个温度，无法确定池水中植物光合作用的最适温度，D项错误。3．（2024·茂名一模）为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如下图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是（）A．光照0～5min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化B．光照的5～20min，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的转化逐渐停止C．黑暗的20～30min，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化D．光暗交替处理30min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大解析：选B。由题图可知，在开始光照的0～5min内，ATP含量迅速上升，而ADP含量迅速下降，依据二者之间的转化关系，说明叶绿体中发生了ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP的转化过程，A项正确；在光照处理的5～20min内，叶绿体内持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已处在动态平衡中，B项错误；在黑暗处理的20～30min内，ADP含量迅速上升，ATP含量迅速下降，说明叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，C项正确；由题图可知，在光暗交替处理的30min内，ATP与ADP的含量变化较大，即光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大，D项正确。4．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了下图所示实验。在叶柄基部做环剥处理（仅限制叶片有机物的输入和输出），在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，测得叶片的光合作用速率＝[（3y－2z－x）/6]g/（cm2·h）（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（）A．下午4时后将整个实验装置遮光3hB．下午4时后将整个实验装置遮光6hC．下午4时后在阳光下照射1hD．晚上8时后在无光条件下放置3h解析：选A。起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重xg,从上午10时到下午4时，叶片在这6h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（yg）减去上午10时移走时的叶圆片干重（xg）的差值就等于该叶圆片净光合作用产生干物质的量：（y－x）g。若要求出呼吸作用消耗干物质的量，应将叶片进行遮光处理，先假设叶片遮光处理a小时后干重为zg，下午4时移走的叶圆片干重（yg）减去叶片遮光处理a小时后的干重（zg）的差值就是呼吸作用消耗干物质的量：（y－z）g。已知测得叶片的光合作用速率＝[（3y－2z－x）/6]g/（cm2·h），据真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，得出（3y－2z－x）/6＝（y－x）/6＋（y－z）/a，计算出a＝3，A项符合题意。5.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6h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）。请分析并回答下列问题：（1）MA表示叶片初始质量－6h的呼吸作用有机物的消耗量；MB表示＋－6h的呼吸作用有机物的消耗量。（2）若M＝MB－MA，则M表示______________________________________。（3）真正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。___________________________________________________。解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可正常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既可以进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示叶片初始质量＋6h的光合作用有机物的总产量－6h的呼吸作用有机物的消耗量，MA表示叶片初始质量－6h的呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用