一轮 总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定(共25张PPT)
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典例2 图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,图乙表示 该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断,下列 -13说法错误的是 (注:不考虑无氧呼吸)( ) 一
二
D
A.图甲中A点对应的纵坐标的数值可用图乙中的m2或n2表示 B.在图甲中A点时,图乙中不存在的过程是m3、m4、n3、n4 C.在图甲中C点时,图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、n3 D.图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低
检测指标 呼吸速率
CO2 O2 有机物
净光合速率 真正(总) 光合速率
利用量、固定量、 消耗量 产生量 制造量、产生量
释放量(黑暗) 吸收量 吸收量(黑暗) 释放量 消耗量(黑暗) 积累量
典例1在CO2浓度为0.03%、温度恒定且适宜的条件下,测定植 物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率,结果如下图。下列 -10有关分析正确的是( )
-3-
①在黑暗条件下,细胞不进行光合作用,只进行细 胞呼吸。O2的吸收量等于CO2的释放量。 ②在较弱光照强度下,细胞呼吸强度大于光合作用 强度,细胞表现为吸收O2,释放CO2。 ③在光补偿点时,细胞呼吸强度等于光合作用强度, 细胞表现为既不吸收气体,也不放出气体。光合作 用产生的O2全部被线粒体吸收;细胞呼吸产生的 CO2全部被叶绿体吸收。 ④在较强光照强度下,光合作用强度大于细胞呼吸 强度,细胞表现为吸收CO2,释放O2。
“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等 方法来损伤叶柄韧皮部活细胞,以防止光合产物从叶 中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向 叶片的输送),仅用一组叶片,且无须将一半叶片遮黑, 就能达到实验目的,既简化了实验过程,又提高了测定 的准确性。
典例5某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如下 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 -212的叶 和输出 ), 在不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为 1 cm 一 二 圆片,烘干后称其质量,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( )
二、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的测定 一 二 1. 气体体积变化法 ——测光合作用产生O2(或消耗 CO2)的体积
-14-
(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,以保证容器内CO2浓度的恒定。（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）
图甲中的A点表示植物只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,则图乙中的m2 或n2可表示此时植物的细胞呼吸强度,图乙中不存在的过程是m3、m4、n3、 n4,A、B两项正确;在图甲中C点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度,植物不 吸收气体,也不释放气体,所以图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、n3,C项正 确;图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,D 项错误。 解析 答案
A
A.下午4时后将整个实验装置遮光3 h B.下午4时后将整个实验装置遮光6 h C.下午4时后在阳光下照射1 h D.晚上8时后在无光下放置3 h
拓展：4、连续光照与交替光照类问题 光合作用中的光反应和暗反应是在不同酶的催化 作用下相对独立进行的。一般情况下，光反应的速率 比暗反应快，在连续光照条件下，光反应产生的[H] 和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应抑制了光反应 的进行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。 而在光照和黑暗交替进行的条件下，光反应刚停 止时暗反应仍可进行一段时间，光反应产生的[H]和 ATP可以被暗反应充分利用，从而提高了光能利用率。
典例3某兴趣小组设计了如右上图所示的实验装置若干组,室温 -1625 ℃下进行了一系列的实验,下列有关叙述错误的是( )
一 二
C
注装置内氧 气充足,不考虑 无氧呼吸。
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光 合作用强度大小 B.若要测真正光合强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为 NaOH溶液 C.若X溶液为清水并给予光照,光合作用强度大于细胞呼吸强度 时,液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,液滴左移
-12-
注m1,m2表示CO2的消耗量;n1,n2表示O2的产生量。 (1)呼吸速率 ①用CO2表示:m1,即线粒体释放CO2的量或“黑暗”条件下细胞或植 物体释放CO2的量。 ②用O2表示:n1,即线粒体吸收O2的量或“黑暗”条件下细胞或植物体 从外界吸收的O2的量。 (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(为细胞呼 吸量与净光合作用量之和)。 ②用O2表示:n1+n2,即叶绿体产生O2的总量(为细胞呼吸量与净光合 作用量之和)。
小专题 总光合速率、净光合速率、 呼吸速率的辨析与测定
高考提分微课(二) 总光合速率、净光合速率、呼吸速率 的辨析与测定
-2一 二 一、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析 1.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细胞 呼吸,测得数据为呼吸速率(如下页左上图中的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,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。 (4)对各点(段)光合作用和细胞呼吸的分析
解析 答案
3.“半叶法”——测光合作用有机物的产生量
-20-
半叶法的原理:植物进行光合作用形成有机物,而有 机物的积累可使叶片单位面积的干重增加,但是,叶片 在光下积累光合产物的同时,还会通过输导组织将同 化物运出,从而使测得的干重积累值偏低。为了消除 这一偏差,必须将待测叶片的一半遮黑,测量相同时间 内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值,作为同 化物输出量(和呼吸消耗量)的估测值。
-4-
-5一 二
⑤常考曲线分析
-6一 二
-7一 二
-8-
注意:总光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的 交点表示,光合作用速率=细胞呼吸速率,但不要认为 净光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的交点也 表示光合作用速率=呼吸作用速率,此时总光合作用 速率恰恰是细胞呼吸速率的2倍。
根据关键词判定:
一 二
D
A.光照强度为1 klx时,植物甲开始进行光合作用 B.光照强度为3 klx时,植物乙不进行光合作用 C.若在C点时突然停止CO2供应,短时间内植物甲的叶绿体中C3的 含量会增加 D.D点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度
2.净(表观)光合速率与总(真正)光合速率的微观水平分析
1 +3 -1.5
2 +1.5 -1.5
3 0 -1.5
4 -l -1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24 h制造的氧气为3 g/m3 B.水深2 m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解,但能进行C3 的还原 C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线 粒体 D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
（例7）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家 以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实 验．各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且 稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中 光合作用产物的含量．处理方法和实验结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含 量为50% B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗 时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%． C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗 时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%． D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量 为100%． 回答下列问题：
2.“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量 -17“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。“黑白瓶”试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。一般规律如下: ①总光合作用量(强度)=净光合作用量(强度)+有氧呼吸消耗量 (强度); ②在有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增 加量)为有氧呼吸量,白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量) 为净光合作用量,两者之和为总(真正)光合作用量; ③没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现 有量=总(真正)光合作用量。
即：总光合作用量=净光合量（白瓶中测得的现有量初始量）+有氧呼吸消耗量（初始量-黑瓶中测得的现 有量）
典例4下表是采用黑白瓶(不透光瓶和可透光瓶)测定夏季某池 -18塘不同深度水体中初始平均O2浓度与24 h后平均O2浓度,并比较 计算后的数据。下列有关分析正确的是( )
C
水深 /m 白瓶中 O2 浓度 /(g· m-3) 黑瓶中 O2 浓度 /(g· m-3)
5、红外线CO2传感器---测装置内CO2浓度的变化
利用CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红 外线的降低量有一线性关系，故CO2含量变化即可灵敏地反 映在检测仪上
6、小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大 小
(2)测定原理 -15①在黑暗条件下,甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH 一 二 溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2,所以单位时间内红色液滴左移 的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。 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总(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)置于黑暗中一定的时间,记录红色液滴移 动的距离,计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下相同时间,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总(真正)光合速率。 (4)物理误差的校正:为减小气压、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。
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______ 高于 （填 “高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依 据是 __________________________________________________ C组光照时间只有D组的一半，但光合产物的 _______________________ ； 相对含量却是D组的94% 光照 ， C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要______ 基质 ． 这些反应发生的部位是叶绿体的______ （2）A、B、C三组处理相比，随着光照和黑暗次数（频率） __________________的 和还原H 能够及时利用与及时再生， 增加，使光下产生的ATP ____________ 从而提高了光合作用中CO2的同化量．
典例2 图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,图乙表示 该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断,下列 -13说法错误的是 (注:不考虑无氧呼吸)( ) 一
二
D
A.图甲中A点对应的纵坐标的数值可用图乙中的m2或n2表示 B.在图甲中A点时,图乙中不存在的过程是m3、m4、n3、n4 C.在图甲中C点时,图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、n3 D.图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低
检测指标 呼吸速率
CO2 O2 有机物
净光合速率 真正(总) 光合速率
利用量、固定量、 消耗量 产生量 制造量、产生量
释放量(黑暗) 吸收量 吸收量(黑暗) 释放量 消耗量(黑暗) 积累量
典例1在CO2浓度为0.03%、温度恒定且适宜的条件下,测定植 物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率,结果如下图。下列 -10有关分析正确的是( )
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①在黑暗条件下,细胞不进行光合作用,只进行细 胞呼吸。O2的吸收量等于CO2的释放量。 ②在较弱光照强度下,细胞呼吸强度大于光合作用 强度,细胞表现为吸收O2,释放CO2。 ③在光补偿点时,细胞呼吸强度等于光合作用强度, 细胞表现为既不吸收气体,也不放出气体。光合作 用产生的O2全部被线粒体吸收;细胞呼吸产生的 CO2全部被叶绿体吸收。 ④在较强光照强度下,光合作用强度大于细胞呼吸 强度,细胞表现为吸收CO2,释放O2。
“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等 方法来损伤叶柄韧皮部活细胞,以防止光合产物从叶 中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向 叶片的输送),仅用一组叶片,且无须将一半叶片遮黑, 就能达到实验目的,既简化了实验过程,又提高了测定 的准确性。
典例5某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如下 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 -212的叶 和输出 ), 在不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为 1 cm 一 二 圆片,烘干后称其质量,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( )
二、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的测定 一 二 1. 气体体积变化法 ——测光合作用产生O2(或消耗 CO2)的体积
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(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,以保证容器内CO2浓度的恒定。（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）
图甲中的A点表示植物只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,则图乙中的m2 或n2可表示此时植物的细胞呼吸强度,图乙中不存在的过程是m3、m4、n3、 n4,A、B两项正确;在图甲中C点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度,植物不 吸收气体,也不释放气体,所以图乙中不存在的过程是m2、m3、n2、n3,C项正 确;图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,D 项错误。 解析 答案
A
A.下午4时后将整个实验装置遮光3 h B.下午4时后将整个实验装置遮光6 h C.下午4时后在阳光下照射1 h D.晚上8时后在无光下放置3 h
拓展：4、连续光照与交替光照类问题 光合作用中的光反应和暗反应是在不同酶的催化 作用下相对独立进行的。一般情况下，光反应的速率 比暗反应快，在连续光照条件下，光反应产生的[H] 和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应抑制了光反应 的进行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。 而在光照和黑暗交替进行的条件下，光反应刚停 止时暗反应仍可进行一段时间，光反应产生的[H]和 ATP可以被暗反应充分利用，从而提高了光能利用率。
典例3某兴趣小组设计了如右上图所示的实验装置若干组,室温 -1625 ℃下进行了一系列的实验,下列有关叙述错误的是( )
一 二
C
注装置内氧 气充足,不考虑 无氧呼吸。
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光 合作用强度大小 B.若要测真正光合强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为 NaOH溶液 C.若X溶液为清水并给予光照,光合作用强度大于细胞呼吸强度 时,液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,液滴左移
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注m1,m2表示CO2的消耗量;n1,n2表示O2的产生量。 (1)呼吸速率 ①用CO2表示:m1,即线粒体释放CO2的量或“黑暗”条件下细胞或植 物体释放CO2的量。 ②用O2表示:n1,即线粒体吸收O2的量或“黑暗”条件下细胞或植物体 从外界吸收的O2的量。 (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(为细胞呼 吸量与净光合作用量之和)。 ②用O2表示:n1+n2,即叶绿体产生O2的总量(为细胞呼吸量与净光合 作用量之和)。
小专题 总光合速率、净光合速率、 呼吸速率的辨析与测定
高考提分微课(二) 总光合速率、净光合速率、呼吸速率 的辨析与测定
-2一 二 一、总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析 1.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细胞 呼吸,测得数据为呼吸速率(如下页左上图中的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,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。 (4)对各点(段)光合作用和细胞呼吸的分析
解析 答案
3.“半叶法”——测光合作用有机物的产生量
-20-
半叶法的原理:植物进行光合作用形成有机物,而有 机物的积累可使叶片单位面积的干重增加,但是,叶片 在光下积累光合产物的同时,还会通过输导组织将同 化物运出,从而使测得的干重积累值偏低。为了消除 这一偏差,必须将待测叶片的一半遮黑,测量相同时间 内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值,作为同 化物输出量(和呼吸消耗量)的估测值。
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-5一 二
⑤常考曲线分析
-6一 二
-7一 二
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注意:总光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的 交点表示,光合作用速率=细胞呼吸速率,但不要认为 净光合作用速率曲线与细胞呼吸速率曲线的交点也 表示光合作用速率=呼吸作用速率,此时总光合作用 速率恰恰是细胞呼吸速率的2倍。
根据关键词判定:
一 二
D
A.光照强度为1 klx时,植物甲开始进行光合作用 B.光照强度为3 klx时,植物乙不进行光合作用 C.若在C点时突然停止CO2供应,短时间内植物甲的叶绿体中C3的 含量会增加 D.D点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度
2.净(表观)光合速率与总(真正)光合速率的微观水平分析
1 +3 -1.5
2 +1.5 -1.5
3 0 -1.5
4 -l -1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24 h制造的氧气为3 g/m3 B.水深2 m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解,但能进行C3 的还原 C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线 粒体 D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
（例7）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家 以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实 验．各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且 稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中 光合作用产物的含量．处理方法和实验结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含 量为50% B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗 时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%． C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗 时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%． D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量 为100%． 回答下列问题：
2.“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量 -17“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。“黑白瓶”试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。一般规律如下: ①总光合作用量(强度)=净光合作用量(强度)+有氧呼吸消耗量 (强度); ②在有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增 加量)为有氧呼吸量,白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量) 为净光合作用量,两者之和为总(真正)光合作用量; ③没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现 有量=总(真正)光合作用量。
即：总光合作用量=净光合量（白瓶中测得的现有量初始量）+有氧呼吸消耗量（初始量-黑瓶中测得的现 有量）
典例4下表是采用黑白瓶(不透光瓶和可透光瓶)测定夏季某池 -18塘不同深度水体中初始平均O2浓度与24 h后平均O2浓度,并比较 计算后的数据。下列有关分析正确的是( )
C
水深 /m 白瓶中 O2 浓度 /(g· m-3) 黑瓶中 O2 浓度 /(g· m-3)
5、红外线CO2传感器---测装置内CO2浓度的变化
利用CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红 外线的降低量有一线性关系，故CO2含量变化即可灵敏地反 映在检测仪上
6、小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大 小
(2)测定原理 -15①在黑暗条件下,甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH 一 二 溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2,所以单位时间内红色液滴左移 的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。 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总(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)置于黑暗中一定的时间,记录红色液滴移 动的距离,计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下相同时间,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总(真正)光合速率。 (4)物理误差的校正:为减小气压、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。
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______ 高于 （填 “高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依 据是 __________________________________________________ C组光照时间只有D组的一半，但光合产物的 _______________________ ； 相对含量却是D组的94% 光照 ， C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要______ 基质 ． 这些反应发生的部位是叶绿体的______ （2）A、B、C三组处理相比，随着光照和黑暗次数（频率） __________________的 和还原H 能够及时利用与及时再生， 增加，使光下产生的ATP ____________ 从而提高了光合作用中CO2的同化量．