高考生物复习必修一第三单元微专题三光合速率和呼吸速率及测定方法课件

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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(　　)