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2024届高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用微专题3光合速率和呼吸速率及测定方法课件
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这是一份2024届高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用微专题3光合速率和呼吸速率及测定方法课件，共25页。PPT课件主要包含了答案C，答案A，答案B等内容，欢迎下载使用。
微专题3 光合速率和呼吸速率及测定方法专题知识1 光合速率和呼吸速率的关系
1．光合速率和呼吸速率的表达方式在黑暗时，植物体只能进行呼吸作用，所以在黑暗条件下测得的数据就是呼吸速率；而在光照条件下，植物体可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此在光下直接测得的数据是净光合速率。总光合速率无法直接测得，只能间接求得：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。总光合速率、净光合速率和呼吸速率有关的关键词见下表。
注：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量
2．光合速率和呼吸速率的图解分析
3．CO2(光)补偿点移动方向的判断植物的CO2(光)补偿点和饱和点受外界环境影响。当外界环境变化时，CO2(光)补偿点和饱和点都会发生相应变化，如下图所示。
(1)呼吸速率增加，CO2(光)补偿点B应右移。(2)呼吸速率减小，CO2(光)补偿点B应左移。(3)呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点B右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点B左移。
1．(2022·山东雷州)将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h－1B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高
解析：T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A项错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B项错误；密闭容器内CO2的含量一定，随着光合作用的进行，CO2浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降，C项正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D项错误。
2．(2022·山东周口)图甲中的试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．Q点的O2净释放量为零，是因为Q点的光合作用强度为零B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降C．在图乙上绘制试管B结果的曲线，Q点应右移D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制试管A结果的曲线，R点应右移
解析：Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A项错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B项错误；试管B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C项正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D项错误。
3．(2022·吉林长春五校联考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图；图2表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合作用速率的关系；图3是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得的室内CO2浓度与时间关系曲线。回答下列问题：
(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的________________。分离叶绿体中色素常用的方法是________________。(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为________回到叶绿体。经测定，由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少，从图1分析，原因是___________________________________________________________________________________________________。(3)图2中的A点表示__________________________；C点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有____________________________________。当光照强度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的CO2的量是___________________________________________CO2mg·(100cm2·h)－1。(4)由图3可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是________点。24点与0点相比，植物体内有机物总量的变化情况是________(填“增大”“不变”或“减少”)。
解析：(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。从图1分析，叶绿体外的代谢途径中，产生了CO2释放出去，所以由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少。(3)图2中的A点表示细胞只进行呼吸作用；C点时，光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。当光照强度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的CO2的量＝12＋6＝18[CO2mg·(100cm2·h)－1]。(4)图3表示密闭玻璃温室内的CO2浓度与时间关系的曲线，F点和H点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，而CO2浓度最低点就是氧气浓度的最高点，即H点；J点时CO2浓度高于E点，表明J点时植物体内的有机物减少。
答案：(1)类囊体薄膜 纸层析法 (2)甘油酸 叶绿体外的代谢途径中产生了CO2释放出去 (3)细胞呼吸释放CO2的速率 细胞质基质、线粒体、叶绿体 18 (4)H 减少
专题知识2 光合速率和呼吸速率的测定方法
1．液滴移动法——测定光合作用中O2增加的体积或CO2消耗的体积(1)测定装置。
(2)测定方法。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．玻璃钟罩应遮光处理，以排除光合作用的干扰。c．置于适宜温度环境中。d．红色液滴向左移动(装置甲中的红色液滴在单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。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NaHCO3溶液，用于保证容器内CO2浓度的恒定，满足光合作用的需求。b．必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c．红色液滴向右移动(装置乙中的红色液滴在单位时间内向右移动的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。④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——测溶氧量(或CO2量)的变化黑瓶不透光，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，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
3．称重法——测定光合作用有机物的产生量检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。将叶片一半遮光，一半曝光。遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值。综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。4．叶片上浮法——检测O2释放速率利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气，充以水分使叶片沉于水中，在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。
1．(2022·广东惠州)某研究小组为了探究酵母菌细胞呼吸方式，设计了如下页图所示的实验装置(实验中微生物均有活性，瓶内充满空气)。下列叙述错误的是( )
A．如果酵母菌只进行有氧呼吸，则有色液滴不移动B．如果有色液滴左移，左移值就是酵母菌消耗的氧气值C．如果要测呼吸商(释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比)，则必须增加一个装置，即把NaOH换成清水，其他与此装置相同D．如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动
解析：如果酵母菌只进行有氧呼吸，则其中的O2含量会减少，而产生的CO2被氢氧化钠溶液吸收，所以有色液滴一定左移，A项错误；由于产生的CO2被氢氧化钠溶液吸收，如果有色液滴左移，则左移值就是酵母菌消耗的氧气值，B项正确；如果要测呼吸商，则必须增加一个装置，即把NaOH换成清水，可以测定呼吸作用产生CO2和消耗O2的差值，其他与此装置相同，C项正确；由于乳酸菌只进行无氧呼吸，且只产生乳酸，如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动，D项正确。
2．(2022·辽宁实验中学)某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。剩余水样立即测定初始溶解氧量为10 mg/L。将瓶密封后，五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后测定瓶中溶解氧量。请根据记录数据(见下表)判断，下列说法正确的是( )
A．光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，说明a为黑暗条件B．光照强度为b时，植物不能发生光合作用C．原水层与c的白瓶溶解氧量相同，可以推测原水层的光照强度为cD．当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30 mg/L
解析：光照强度为b时，白瓶溶解氧量与初始溶解氧量相等，说明净光合速率为零，植物能发生光合作用，B项错误；原水层与光照强度为c时的白瓶溶解氧量虽相同，但呼吸速率不同[原水层的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以两者的总光合速率不同，光照强度不同，C项错误；当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量＝表观光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D项错误。
3．(2022·湖南衡阳)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是( )A．遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低B．照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合C．照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的D．要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
解析：遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A项错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B项正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D项错误。
4．(2021·江苏南京)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
微专题3 光合速率和呼吸速率及测定方法专题知识1 光合速率和呼吸速率的关系
1．光合速率和呼吸速率的表达方式在黑暗时，植物体只能进行呼吸作用，所以在黑暗条件下测得的数据就是呼吸速率；而在光照条件下，植物体可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此在光下直接测得的数据是净光合速率。总光合速率无法直接测得，只能间接求得：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。总光合速率、净光合速率和呼吸速率有关的关键词见下表。
注：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量
2．光合速率和呼吸速率的图解分析
3．CO2(光)补偿点移动方向的判断植物的CO2(光)补偿点和饱和点受外界环境影响。当外界环境变化时，CO2(光)补偿点和饱和点都会发生相应变化，如下图所示。
(1)呼吸速率增加，CO2(光)补偿点B应右移。(2)呼吸速率减小，CO2(光)补偿点B应左移。(3)呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点B右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点B左移。
1．(2022·山东雷州)将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h－1B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高
解析：T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A项错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B项错误；密闭容器内CO2的含量一定，随着光合作用的进行，CO2浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降，C项正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D项错误。
2．(2022·山东周口)图甲中的试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．Q点的O2净释放量为零，是因为Q点的光合作用强度为零B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降C．在图乙上绘制试管B结果的曲线，Q点应右移D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制试管A结果的曲线，R点应右移
解析：Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A项错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B项错误；试管B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C项正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D项错误。
3．(2022·吉林长春五校联考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图；图2表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合作用速率的关系；图3是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得的室内CO2浓度与时间关系曲线。回答下列问题：
(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的________________。分离叶绿体中色素常用的方法是________________。(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为________回到叶绿体。经测定，由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少，从图1分析，原因是___________________________________________________________________________________________________。(3)图2中的A点表示__________________________；C点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有____________________________________。当光照强度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的CO2的量是___________________________________________CO2mg·(100cm2·h)－1。(4)由图3可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是________点。24点与0点相比，植物体内有机物总量的变化情况是________(填“增大”“不变”或“减少”)。
解析：(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C5和1分子O2反应生成1分子C3和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。从图1分析，叶绿体外的代谢途径中，产生了CO2释放出去，所以由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少。(3)图2中的A点表示细胞只进行呼吸作用；C点时，光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。当光照强度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的CO2的量＝12＋6＝18[CO2mg·(100cm2·h)－1]。(4)图3表示密闭玻璃温室内的CO2浓度与时间关系的曲线，F点和H点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，而CO2浓度最低点就是氧气浓度的最高点，即H点；J点时CO2浓度高于E点，表明J点时植物体内的有机物减少。
答案：(1)类囊体薄膜 纸层析法 (2)甘油酸 叶绿体外的代谢途径中产生了CO2释放出去 (3)细胞呼吸释放CO2的速率 细胞质基质、线粒体、叶绿体 18 (4)H 减少
专题知识2 光合速率和呼吸速率的测定方法
1．液滴移动法——测定光合作用中O2增加的体积或CO2消耗的体积(1)测定装置。
(2)测定方法。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．玻璃钟罩应遮光处理，以排除光合作用的干扰。c．置于适宜温度环境中。d．红色液滴向左移动(装置甲中的红色液滴在单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。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NaHCO3溶液，用于保证容器内CO2浓度的恒定，满足光合作用的需求。b．必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c．红色液滴向右移动(装置乙中的红色液滴在单位时间内向右移动的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。④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——测溶氧量(或CO2量)的变化黑瓶不透光，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，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
3．称重法——测定光合作用有机物的产生量检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。将叶片一半遮光，一半曝光。遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值。综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。4．叶片上浮法——检测O2释放速率利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气，充以水分使叶片沉于水中，在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。
1．(2022·广东惠州)某研究小组为了探究酵母菌细胞呼吸方式，设计了如下页图所示的实验装置(实验中微生物均有活性，瓶内充满空气)。下列叙述错误的是( )
A．如果酵母菌只进行有氧呼吸，则有色液滴不移动B．如果有色液滴左移，左移值就是酵母菌消耗的氧气值C．如果要测呼吸商(释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比)，则必须增加一个装置，即把NaOH换成清水，其他与此装置相同D．如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动
解析：如果酵母菌只进行有氧呼吸，则其中的O2含量会减少，而产生的CO2被氢氧化钠溶液吸收，所以有色液滴一定左移，A项错误；由于产生的CO2被氢氧化钠溶液吸收，如果有色液滴左移，则左移值就是酵母菌消耗的氧气值，B项正确；如果要测呼吸商，则必须增加一个装置，即把NaOH换成清水，可以测定呼吸作用产生CO2和消耗O2的差值，其他与此装置相同，C项正确；由于乳酸菌只进行无氧呼吸，且只产生乳酸，如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动，D项正确。
2．(2022·辽宁实验中学)某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。剩余水样立即测定初始溶解氧量为10 mg/L。将瓶密封后，五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后测定瓶中溶解氧量。请根据记录数据(见下表)判断，下列说法正确的是( )
A．光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，说明a为黑暗条件B．光照强度为b时，植物不能发生光合作用C．原水层与c的白瓶溶解氧量相同，可以推测原水层的光照强度为cD．当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30 mg/L
解析：光照强度为b时，白瓶溶解氧量与初始溶解氧量相等，说明净光合速率为零，植物能发生光合作用，B项错误；原水层与光照强度为c时的白瓶溶解氧量虽相同，但呼吸速率不同[原水层的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以两者的总光合速率不同，光照强度不同，C项错误；当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量＝表观光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D项错误。
3．(2022·湖南衡阳)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是( )A．遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低B．照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合C．照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的D．要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
解析：遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A项错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B项正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D项错误。
4．(2021·江苏南京)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
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