高考一轮复习拓展微课3 光合速率与呼吸速率的模型分析与实验测定课件PPT
展开一、光合速率与呼吸速率的模型分析1.真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的模型分析(1)内在关系①细胞呼吸速率:植物非绿色组织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真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率。
a.当光照强度为0时,若CO2吸收量为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速率,该 曲线代表净光合速率,如图甲。b.当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表真正光合速率,如图乙。
(2)判定方法①根据坐标曲线判定
2.光合作用与呼吸作用的相关曲线分析 图中曲线c表示净光合速率,d表示呼吸速率,c+d表示总光合速率。在A 点时,总光合速率是呼吸速率的2倍。
1.某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下光合作用速率和细 胞呼吸速率,绘制了甲、乙、丙、丁所示的四幅图。图中“a”点不能表示 光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
解析 图甲中a点的含义是光照下CO2的吸收量等于黑暗中CO2的释放 量,表示净光合作用速率等于细胞呼吸速率,此时光合作用速率是细胞呼吸速 率的2倍,A错误。
2.(2020山东威海一模)下图表示25 ℃时,葡萄和草莓在不同光照强度条件下 CO2吸收量的变化曲线。下列叙述正确的是 ( )A.M点时葡萄的净光合速率为10 mg·m-2·h-1B.已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃,若将环境温度改变为30 ℃,其他条件不变,则P点将左移C.对草莓而言,若白天和黑夜的时间各为12 h,则平均光照强度在X klx以上才能正常生长D.光照强度为Y klx时葡萄和草莓光合作用合成有机物的量相等
解析 由图可知,M点时葡萄的净光合速率为8 mg·m-2·h-1,A错误;已知葡 萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃,若将环境温度改变 为30 ℃,其他条件不变,则呼吸速率升高,光合速率下降,P点将右移,B错误;光 照强度为Y klx时葡萄和草莓光合作用积累的有机物的量相等,但呼吸速率不 相等,故合成的有机物的量不相等,D错误。
3.(2020宁夏银川二中高三一模)某研究小组研究温度对某绿色植物光合作用 与呼吸作用的影响(其他实验条件均相同且适宜),结果如图所示。下列关于 该实验的叙述正确的是 ( )
A.温度高于35 ℃时,该植物不能正常生长的原因是不能进行光合作用B.25 ℃和30 ℃时,该植物的CO2消耗量基本相等C.该植物的呼吸作用最适温度为35 ℃D.温度由5 ℃升高到25 ℃的过程中,该植物积累的有机物量逐渐减少
答案 B 由图可知:大于35 ℃时,光合作用消耗CO2的量小于呼吸作用产生 CO2的量,说明光合速率小于呼吸速率,植物体不能生长,A错误;大于35 ℃时, 呼吸作用产生的CO2量还在增加,说明呼吸速率的最适温度大于35 ℃,C错误; 5 ℃~25 ℃,光合作用CO2消耗量一直大于呼吸作用产生的CO2量,说明净光合 速率大于0,该植物积累的有机物量逐渐升高,D错误。
4.(2020湖北武汉华中师大一附中高三测试)某同学在探究光照强度对某植物 光合作用速率影响的实验中,绘制了如图所示的柱形图(在光照强度分别 为a、b、c和d,其他条件相同且适宜时,单位时间内该植物某叶肉细胞中CO2 与O2量的变化,其中M代表叶绿体中O2的产生总量,N代表叶肉细胞的CO2释 放量)。已知光照强度不影响叶肉细胞的呼吸速率。下列有关叙述错误的是 ( )
A.光照强度为b时,该叶肉细胞光合作用速率等于细胞呼吸速率B.光照强度为c时,该叶肉细胞叶绿体产生的O2全部供给线粒体利用C.光照强度为a时,光合作用强度为0D.光照强度为d时,光合作用从外界环境中吸收2个相对单位的CO2
答案 A 由题意可知,M代表单位时间内叶绿体中O2的产生总量,即光合作 用速率。光照强度为b时,叶肉细胞CO2释放量>0,故此时该叶肉细胞光合作 用速率小于细胞呼吸速率,A错误。
二、光合速率与呼吸速率的实验测定1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置
(2)测定方法及解读①测定呼吸速率(装置甲)a.装置甲烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。c.置于适宜温度环境中。d.单位时间内向左移动距离代表呼吸速率。
②测定净光合速率(装置乙)a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满 足光合作用需求。b.给予较强光照处理,且温度适宜。c.单位时间内向右移动距离代表净光合速率。③根据“总(真正)光合速率=呼吸速率+净光合速率”可计算得到总(真正)光合速率。
(3)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对 照实验,即用死亡的相同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.“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率“黑白瓶”问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,其中“黑瓶”不透光,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”给予光照,瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少 量)为净光合作用量。
3.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量 “半叶法”的原理是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或用呼吸抑制剂处 理)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,M=MB-MA,M表示B 叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
4.“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素利用针筒排出叶肉细胞间隙的空气,使叶片沉于水中。在光合作用过程中植 物吸收CO2放出O2,O2在细胞间积累,使下沉的叶片上浮。根据在相同时间内 上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮至液面所需时间的长短),就能比较 光合作用的强弱。
5.叶圆片称量法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量 测定光合速率(S为叶圆片面积)。 (1)净光合速率=(z-y)/2S;(2)呼吸速率=(x-y)/2S;(3)总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
[特别提醒] 光合作用与细胞呼吸实验设计中实验条件的控制方法(1)增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或煮沸冷却。(3)除去容器中的二氧化碳——氢氧化钠溶液。(4)保持容器中二氧化碳浓度不变——NaHCO3溶液。(5)除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中较长时间。(6)除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光。(7)消除种子表面微生物对种子细胞呼吸速率测定的影响——消毒。(8)除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热(脱色)。(9)得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
5.(2020山东威海一模)如图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的装置。下列 叙述正确的是 ( )
A.将种子浸透的作用是增加种子细胞中结合水的含量,从而增强种子的代谢 作用B.实验开始时,红色小液滴位于0点,在其他条件适宜的情况下,一段时间后,红 色小液滴将向右移动C.小液滴停止移动后,种子的呼吸方式是有氧呼吸D.为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起,需另设放置煮熟种子 的对照实验装置
答案 D 将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量,从而增强种 子的代谢作用,A错误;实验开始时,红色小液滴位于0点,在其他条件适宜的情 况下,一段时间后,种子呼吸会消耗氧气,故红色小液滴将向左移动,B错误;小 液滴停止移动后,说明其不再消耗氧气,即进行无氧呼吸,C错误。
6.下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置,氧气传感器可监测O2 浓度的变化,下列叙述错误的是 ( )A.该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响B.加入NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的CO2C.拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度D.若将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的细胞呼吸作用强度
解析 分析题图,该实验的自变量是不同单色光,因变量是光合作用强度, 故实验目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响,A正确;加入NaHCO3 溶液是为保证容器中CO2浓度的恒定,B错误;相同条件下,自然光下比单色光 下金鱼藻的光合作用要强,因此拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的O 2浓度高于单色光下O2浓度,C正确;若将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的 呼吸作用强度,D正确。
7.(2020湖北武汉部分学校摸底)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法 测定夏季某池塘不同深度24 h的水体中平均O2浓度与初始O2浓度比较后发 生的变化。下列叙述正确的是 ( )
注:“+”表示增加;“-”表示减少
A.在水深1 m处白瓶中水生植物产生的氧气为3 g/m3B.在水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率C.在水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用D.在水深4 m处白瓶中水生植物产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线 粒体
答案 D 在水深1 m处白瓶中水生植物产生的氧气为3+1.5=4.5(g/m3),A错 误;在水深2 m处白瓶中水生植物光合速率=1.5+1.5=3(g/m3),其大于所有生物 的呼吸速率1.5 g/m3,B错误;在水深3 m处白瓶中水生植物光合速率为0+1.5= 1.5(g/m3),进行光合作用,C错误。
8.(2020黑龙江大庆实验中学模拟)如图所示,将对称叶片左侧遮光,右侧曝光, 并采用一定的方法阻止两部分之间的物质与能量的转移。在适宜光照下照 射6小时,从两侧截取同等单位面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单 位:g)。下列相关叙述正确的是 ( )A.右侧叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,不吸收绿光B.叶片右侧脱色后,用碘蒸气处理呈深蓝色C.(b-a)/6代表该叶片的呼吸速率D.(b+a)/6代表该叶片的总光合速率
解析 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,较少吸收绿光,A错误;照 光与不照光部分的生理过程中的差别是光合作用是否进行,但它们都进行呼 吸作用,b=叶片原重量+总光合作用产生量-呼吸消耗量,a=叶片原重量-呼吸 消耗量,因此b-a=光合作用合成有机物的总量,(b-a)/6代表该叶片的总光合速 率,C、D错误。
9.光合作用受多种因素的影响,某实验小组想利用如图所示装置对影响植物 光合作用的两大因素进行研究,以便为大棚种植时条件的控制提供依据,实验 中温度条件适宜且稳定。回答下列问题。
(1)假定光合作用的产物和呼吸作用的底物都是葡萄糖,忽略无氧呼吸,密闭 容器中不放缓冲液时,液滴不移动,原因是 。(2)由表中数据可以看出, 为限制光合作用的环境 因素;比较7、8、9组结果可以得出,此时限制光合作用的因素可能是 。(3)1组和2组左移的距离相等,对此作出的解释是 。(4)大棚中可采取 (至少答出两点)等措施提高CO2浓度。
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