总光合速率、净光合速率与呼吸速率的辨析

重点1 重点2
(3)实验进行30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况
如下表：
实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸
作用强度 测定植物净光
甲装置 乙装置 甲装置 乙装置
____(填“左”或“右”)移1.5 cm 右移0.5 cm ____(填“左”或“右”)移4.5 cm 右移0.5 cm
会向右移。无氧呼吸的第二阶段有 CO2产生，但不产生ATP。
(3) 装置甲内无 CO2 ，而装置丙内有 CO2 ，且 CO2 浓度在一段时 间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作 用的必需原料。
重点1 重点2
答案
(1)关闭
(2)甲和乙
完全遮光
装置甲中的有色液滴 无氧呼吸的第二阶段
测得的数据为净光合速率。 (3)总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
图1
重点1 重点2
(4)各点(段)光合作用和呼吸作用分析 曲线对 应点 细胞生 理活动 ATP产生 细胞或植物 场所 体外观表现
图示
只进行细胞
呼吸，不进 只在细胞 从外界吸收
A点
行 光 合 作 质基质和 O2 ，向外界 用 —— 呼 吸 线粒体 排出CO2 速率
向左移，装置乙中的有色液滴向右移 (3)甲和丙 C3
重点1
重点2
光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制 ①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物； ②减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水； ③除去容器中CO2——氢氧化钠溶液； ④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中； ⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热；
色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
重点1 重点2
②在光照条件下乙装置中的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，所以单位
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真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (3)测定方法 ①将植物 ( 甲装置 ) 置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动
因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗 O2 量等于玻璃钟罩内
气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为 (1.5 ＋ 0.5)×2 ＝ 4(g/h)；净光合速率为 (4.5—0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的 净光合作用量是 8×15 ＝ 120(g) ，一昼夜葡萄糖的积累量等于 15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同
的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物 ( 乙装置 ) 置于光下一定时间，记录红色液滴移 动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
重点1 重点2
(4)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。
从内涵和外延掌握总光合速率、净光合速率与 呼吸速率，会判断巧计算，全取高考拉分题
重点1
重点2
重点1 总光合速率、净光合速率与呼吸 速率的测定（三率测定）
1.测定组织细胞呼吸速率的方法 (1)测定组织细胞呼吸速率的装置与原理 ①装置
重点1
重点2
②指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量 来表示。 ③原理：组织细胞呼吸作用吸收 O2，释放 CO2，CO2被 NaOH 溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单
重点1 重点2
解析
(1)可通过该装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用
和光合作用，故需记录有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外， 装置必须密闭，即要关闭活塞。(2)可利用装置甲和装置乙来探 究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光 处理，装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生 的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内 无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知，若 植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴
距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下： ①甲、乙两装置的 D 中放入 ____________________________ 。 ②把甲、乙装置放在___________________________________。 ③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和 距离。
注
若试题以坐标曲线形式出现，如果光照强度为0时，CO2吸
收量为0，则为真正光合速率，如果光合速率数值有负值，则为
净光合速率。
重点1 重点2
2.总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系 (1) 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测 得数据为呼吸速率(A点)。
(2) 绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，
位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。
(2)物理误差的校正 ①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物 的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 ②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰， 应对装置及所测种子进行消毒处理。
重点1 重点2
③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，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等 量 O2，而NaHCO3溶液可保证装置内 CO2浓度的恒定，因此， 玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响.而不受CO2气 体减少量的影响。对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素
重点1 重点2
(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境
注
m表示Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
n表示O2
(1)呼吸速率 ①用产物 CO2 表示： m1 即线粒体释放 CO2 量或 “ 黑暗 ” 条件 下细胞或植物体释放CO2量。 ②用底物O2表示：n1即线粒体吸收O2总量或“黑暗”条件下 细胞或植物体从外界吸收的O2量。
重点1 重点2
(2)总光合速率 ①用 CO2 表示： m1 ＋ m2 即 “ 叶绿体 ” 利用 CO2 或固定 CO2 总量 (此为呼吸量与净光合量之和)。 ②用O2表示：n1＋n2即叶绿体产生或释放O2总量(此为呼吸耗
由于呼吸作用过程中有 CO2和O2两种气体的变化，因此通过 在试管内放NaOH溶液来吸收CO2，消除CO2对瓶内气压的影 响，测出动物呼吸时所消耗的氧气量，而不是直接测定动物 呼吸时所释放的 CO2 量， D 错误。将广口瓶放入盛有温水的
水槽内是为了使瓶内温度恒定；由于动物呼吸消耗氧气会让
瓶内的气压降低，因此红墨水会向右移动，A、B、C正确。 答案 D
进行呼吸作用。用 NaOH 溶液除去玻璃钟罩内的 CO2 ，植物进 行 呼 吸 作 用 消 耗 一 定 量 的 O2 ， 释 放 等 量 的 CO2 ， 而 CO2 被 NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少 量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足
光 合 作 用 所 需 的 条 件 ： 充 足 的 光 照 、 一 定 浓 度 的 CO2( 由
重点1
重点2
AB 段 ( 不 含A、B
呼吸量＞光合量 ——净光合＜0
从外界吸收 O2 ， 向 外 界
点)
排出CO2
与外界不发 细胞质基质、 生气体交换 线粒体、叶
B点
光合量＝呼吸量 ——净光合＝0
绿体
光合量＞呼吸量 ——净光合＞0
从外界吸收
CO2, 向 外 界
释 放 O2—— 此时植物可 更新空气
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。回答下列问题：
(1) 实验前，应 ________( 填“打开”或“关闭”) 活塞，记录 有色液滴的位置。
重点1
重点2
(2)忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置____________ 来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行 ____________ 处理，若 ________________________ ，则该植 物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和 CO2的无氧呼吸； 该植物的根尖细胞内，能产生 CO2 ，但不伴随 ATP 合成的生
重点1 重点2
B点之后
(5)常考曲线分析
重点1
重点2
以测定的CO2吸收量与释放量为指标
重点1
重点2
特别提醒
总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合
速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线
交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是
呼吸速率的2倍。
重点1
重点2
3.净(表观)光合速率与实际(总)光合速率宏观与微观水平分析
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光；
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光； ⑧线粒体提取——细胞匀浆离心。
重点1
重点2
重点2 辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率
第一步⇨研析内涵、明点析线，宏观微观并举，点悟
解题切入点
1.理清净光合速率和真正光合速率内涵 在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容 器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，用于表示净 光合速率，而真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
于 15 h 的净光合作用量减去 9 h 的呼吸作用消耗量，即 120 －
4×9＝84(g)。 答案 (1)①NaOH溶液 ②遮光 (2)①NaHCO3溶液，装置乙 (3) 左
作为对照 右 (4)4
②光照充足、温度等相同且适宜的环境中 84
重点1
重点2
3.利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物的
注
用脂肪(或脂质)含量高的种子，如油料种子做测定实验，
则水滴移动更明显(因其消耗O2量更大)。
重点1
重点2
2.植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法
(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时 NaOH溶液可吸
收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，
保证了容器内CO2浓度的恒定。 (2)测定原理 ①在黑暗条件下甲装置中的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 ，所以单位时间内红
重点1
重点2
2.某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小
组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究 课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合 作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
重点1
重点2
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。 ②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行 ________处理，放在温度等 相同且适宜的环境中。 ③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和
重点1
重点2
常用表示方法
项目 表示方法
①“测定的”植物(叶片)吸收CO2量或“实验容器内”CO2的减少
净光合速率 量；②“植物 ( 叶片 )”释放 O2 量或“容器内”O2 的增加量；③植 物(叶片)“积累”葡萄糖量或植物(叶片)质量(有机物)增加量 真正光合速率 呼吸速率 ( 遮光条 件下测得) ①叶绿体“吸收”CO2 量；②叶绿体“释放”O2 量；③植物或叶 绿体“产生”葡萄糖量 黑暗条件下，植物CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量
合作用强度
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g， 那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h.一昼夜葡 萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
重点1 重点2
解析
要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定
呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只
理 过 程 是 ____________________________________________ 。
(3) 忽 略 装 置 内 其 他 微 生 物 的 干 扰 ， 最 好 选 择 装 置 ____________ 来验证 CO2 是植物进行光合作用的必需原料。 在暗反应阶段中，CO2需要转化成____________才能被[H]还 原。
重点1
重点2
1.(2015· 福建泉州毕业班质检，28)如图装置可用于测定动物的 呼吸速率。下列关于该装置的叙述错误的是( )
A.试管内加入的试剂是NaOH溶液 B.温水的作用是使瓶内温度相对稳定 C.实验中玻璃管内的红墨水向右移动 D.该装置直接测定动物呼吸释放的CO2量
重点1 重点2
解析
该装置通过瓶内的气压变化来测定动物的呼吸速率。