考点7 净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算
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第一篇 专题二 细胞代谢
考点7 净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算
栏目 索引
静悟提纲 核心点拨 题组特训
静悟提纲
核心点拨
1.呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、 (CH2O)等产物的生成量来表示。但根据测量时的实际情况，光合作用速 率又分为净光合速率和真光合速率。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， 都可代表净光合速率，而植物真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。而 呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有 机物减少量都可表示呼吸速率。
规律三：产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的 摩尔数之比为19∶1。 规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时， 应使用C6H12O6＋6H2O＋6O2 ―酶 ―→ 6CO2＋12H2O＋能量和C6H12O6 ―酶 ―→
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根 据化学方程式计算的规律和方法进行解答。 规律五：如果在题干中没有给出所要计算的具体数值，只有体积比，则 可将此比值当成实际体积(或物质的量)进行计算，最后求解。
(2)不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定
条件
题目中常见的关键语句
光照 条件下
植物“产生”的O2量，或植物 “合成”的有机物的量
植物“释放”的O2量，或植物 “积累”的有机物的量
黑暗
植物“吸收”的CO2量 植物“释放”的CO2量
条件下
植物“吸收”的O2量
所指的含义 实质上是在叶绿体中产生的量，即 光合作用总量或真正光合作用量 实质上是净光合作用量，即光合作 用总量－细胞呼吸消耗量
(1)番茄的黄化突变可能__抑__制___(填“促进”或“抑制”)叶绿素a向叶绿素 b转化的过程。 解析 由表格可知，突变体中叶绿素a/b与类胡萝卜素/叶绿素比值升高， 叶绿素减少使叶片呈现黄化色泽，可能的原因是突变可能抑制了叶绿素a 向叶绿素b转化的过程。
1234
解析 答案
(2)突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率比野生型降低了_2_.9_4_ μ mol·m－2 ·s－1。研究人员认为气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素， 依据是__突__变__体__叶__片__中__的__细__胞__间__C__O_2_浓__度__高___。
12
相对气孔开 水分利用
度(%)
效率
100
1.78
B
干旱
0.03
7.5
62
1.81
C
适宜
0.06
15
83
3.10
D
干旱
0.06
9.5
47
3.25
1234
(1)与C组相比，限制B组作物光合作用的环境因素有_土__壤__含__水__量__、__C__O_2__ _浓__度__；若在D组的基础上适当提高温度，则该作物净光合速率会__降__低__ _(_或__减__弱__) ；提高CO2浓度，作物对水分的利用效率会_提__高__(_或__增__大__)_。 解析 据表分析可知，与C组相比，B组与其不同之处为土壤含水量和 CO2浓度，故这两个因素为限制B组作物光合作用的环境因素。在D组的 基础上适当提高温度，会超过光合作用的最适温度，则该作物净光合速 率会降低；若提高CO2浓度，光合作用增强，作物对水分的利用效率会 增大。
材料
类胡萝
叶绿
净光合作用速率
卜素/叶
细胞间CO2浓度 呼吸速率(μmol
素a/b 绿素 (μmol CO2·m－2·s－1) (μmol CO2·m－2·s－1) CO2·m－2·s－1)
突变体 9.30 0.32
5.66
239.07
3.60
野生型 6.94 0.28
8.13
210.86
4.07
1234
题组特训
题组一 透过坐标中数据，辨析相关规律 1.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用 与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是
1234
A.光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
√B.光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃相等
实质上是净光合作用量 实质上是细胞呼吸释放量 实质上是细胞呼吸吸收量
(3)有机物积累量的表示方法：一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示) 可用式子表示为：积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的 CO2量。 2.有关细胞呼吸计算的规律总结 规律一：细胞有氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶O2＝1∶6∶6；无氧呼吸时， 葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。 规律二：消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2的摩尔 数之比为1∶3；有氧呼吸消耗氧气摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的 二氧化碳摩尔数之和的比为3∶4。
(1)从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为__X___mg·cm－2·h－1(用图 中字母表示)，实际光合速率可表示为_Y_＋__2_X___mg·cm－2·h－1(用图中字母 表示)。
1234
解析 答案
(2)从图分析，恒定在上述__1_4__℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物 叶片1 cm2增重最多，增重了__3_6___mg。
1234
解析 答案
解析 干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中水的供 应减少，光反应减慢，其为暗反应提供的ATP和[H]会减少。干旱通过影 响气孔开度而影响暗反应；干旱对光反应和暗反应的影响大小无从判定， 所以认为干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用的观点不合理。
源自文库
1234
解析 答案
4.某种番茄的黄化突变体与野生型相比，叶片中的叶绿素、类胡萝卜素含 量均降低。净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及 相关指标如表所示：
解析 根据题表可知，突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为净光合 速率＋呼吸速率＝5.66＋3.60＝9.26(μmol CO2·m－2·s－1)，同理，野生型 叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为8.13＋4.07＝12.20(μmol CO2·m－2·s－1)， 突 变 体 叶 片 中 叶 绿 体 的 CO2 的 消 耗 速 率 比 野 生 型 低 12.20 － 9.26 ＝ 2.94(μmol CO2·m－2·s－1)。由于突变体叶片中的胞间CO2浓度较高，所以 气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素。
C.如果该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X ＋2)kg，则总光合速率为34 kg·h－1
D.若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线
1234
解析 答案
2.如图表示在不同温度下， 测定某植物叶片 1 cm2质量 (mg)变化情况(均考虑为有机 物的质量变化)的操作流程及 结果，据图分析回答问题：
1234
解析 答案
题组二 透过表格中数据，辨析相关规律 3.(2018·淄博一模)科研人员为探究土壤含水量、CO2浓度对某作物生长的 影响，在最适温度和光照强度的智能温室内进行实验的结果如下表。请 分析回答：
组别 A
土壤含水量 适宜
CO2浓度(%) 0.03
净光合速率 (μmol CO2·m－2·s－1)
1234
解析 答案
(2)研究发现，干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中 水的供应减少，导致为暗反应提供的__A_T_P__和__[H__] _减少。因此，有人认为 干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用，结合表中数据分析，上述 观点_不__合__理__(填“合理”或“不合理”)，理由是__干__旱__通__过__影__响__气__孔__开__ _度__而__影__响__暗__反__应__；__干__旱__对__光__反__应__和__暗__反__应__的__影__响__大__小__无__从__判__定___。
考点7 净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算
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静悟提纲 核心点拨 题组特训
静悟提纲
核心点拨
1.呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、 (CH2O)等产物的生成量来表示。但根据测量时的实际情况，光合作用速 率又分为净光合速率和真光合速率。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， 都可代表净光合速率，而植物真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。而 呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有 机物减少量都可表示呼吸速率。
规律三：产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的 摩尔数之比为19∶1。 规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时， 应使用C6H12O6＋6H2O＋6O2 ―酶 ―→ 6CO2＋12H2O＋能量和C6H12O6 ―酶 ―→
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根 据化学方程式计算的规律和方法进行解答。 规律五：如果在题干中没有给出所要计算的具体数值，只有体积比，则 可将此比值当成实际体积(或物质的量)进行计算，最后求解。
(2)不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定
条件
题目中常见的关键语句
光照 条件下
植物“产生”的O2量，或植物 “合成”的有机物的量
植物“释放”的O2量，或植物 “积累”的有机物的量
黑暗
植物“吸收”的CO2量 植物“释放”的CO2量
条件下
植物“吸收”的O2量
所指的含义 实质上是在叶绿体中产生的量，即 光合作用总量或真正光合作用量 实质上是净光合作用量，即光合作 用总量－细胞呼吸消耗量
(1)番茄的黄化突变可能__抑__制___(填“促进”或“抑制”)叶绿素a向叶绿素 b转化的过程。 解析 由表格可知，突变体中叶绿素a/b与类胡萝卜素/叶绿素比值升高， 叶绿素减少使叶片呈现黄化色泽，可能的原因是突变可能抑制了叶绿素a 向叶绿素b转化的过程。
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解析 答案
(2)突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率比野生型降低了_2_.9_4_ μ mol·m－2 ·s－1。研究人员认为气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素， 依据是__突__变__体__叶__片__中__的__细__胞__间__C__O_2_浓__度__高___。
12
相对气孔开 水分利用
度(%)
效率
100
1.78
B
干旱
0.03
7.5
62
1.81
C
适宜
0.06
15
83
3.10
D
干旱
0.06
9.5
47
3.25
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(1)与C组相比，限制B组作物光合作用的环境因素有_土__壤__含__水__量__、__C__O_2__ _浓__度__；若在D组的基础上适当提高温度，则该作物净光合速率会__降__低__ _(_或__减__弱__) ；提高CO2浓度，作物对水分的利用效率会_提__高__(_或__增__大__)_。 解析 据表分析可知，与C组相比，B组与其不同之处为土壤含水量和 CO2浓度，故这两个因素为限制B组作物光合作用的环境因素。在D组的 基础上适当提高温度，会超过光合作用的最适温度，则该作物净光合速 率会降低；若提高CO2浓度，光合作用增强，作物对水分的利用效率会 增大。
材料
类胡萝
叶绿
净光合作用速率
卜素/叶
细胞间CO2浓度 呼吸速率(μmol
素a/b 绿素 (μmol CO2·m－2·s－1) (μmol CO2·m－2·s－1) CO2·m－2·s－1)
突变体 9.30 0.32
5.66
239.07
3.60
野生型 6.94 0.28
8.13
210.86
4.07
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题组特训
题组一 透过坐标中数据，辨析相关规律 1.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用 与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是
1234
A.光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
√B.光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃相等
实质上是净光合作用量 实质上是细胞呼吸释放量 实质上是细胞呼吸吸收量
(3)有机物积累量的表示方法：一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示) 可用式子表示为：积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的 CO2量。 2.有关细胞呼吸计算的规律总结 规律一：细胞有氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶O2＝1∶6∶6；无氧呼吸时， 葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。 规律二：消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2的摩尔 数之比为1∶3；有氧呼吸消耗氧气摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的 二氧化碳摩尔数之和的比为3∶4。
(1)从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为__X___mg·cm－2·h－1(用图 中字母表示)，实际光合速率可表示为_Y_＋__2_X___mg·cm－2·h－1(用图中字母 表示)。
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解析 答案
(2)从图分析，恒定在上述__1_4__℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物 叶片1 cm2增重最多，增重了__3_6___mg。
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解析 答案
解析 干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中水的供 应减少，光反应减慢，其为暗反应提供的ATP和[H]会减少。干旱通过影 响气孔开度而影响暗反应；干旱对光反应和暗反应的影响大小无从判定， 所以认为干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用的观点不合理。
源自文库
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解析 答案
4.某种番茄的黄化突变体与野生型相比，叶片中的叶绿素、类胡萝卜素含 量均降低。净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及 相关指标如表所示：
解析 根据题表可知，突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为净光合 速率＋呼吸速率＝5.66＋3.60＝9.26(μmol CO2·m－2·s－1)，同理，野生型 叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为8.13＋4.07＝12.20(μmol CO2·m－2·s－1)， 突 变 体 叶 片 中 叶 绿 体 的 CO2 的 消 耗 速 率 比 野 生 型 低 12.20 － 9.26 ＝ 2.94(μmol CO2·m－2·s－1)。由于突变体叶片中的胞间CO2浓度较高，所以 气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素。
C.如果该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X ＋2)kg，则总光合速率为34 kg·h－1
D.若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线
1234
解析 答案
2.如图表示在不同温度下， 测定某植物叶片 1 cm2质量 (mg)变化情况(均考虑为有机 物的质量变化)的操作流程及 结果，据图分析回答问题：
1234
解析 答案
题组二 透过表格中数据，辨析相关规律 3.(2018·淄博一模)科研人员为探究土壤含水量、CO2浓度对某作物生长的 影响，在最适温度和光照强度的智能温室内进行实验的结果如下表。请 分析回答：
组别 A
土壤含水量 适宜
CO2浓度(%) 0.03
净光合速率 (μmol CO2·m－2·s－1)
1234
解析 答案
(2)研究发现，干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中 水的供应减少，导致为暗反应提供的__A_T_P__和__[H__] _减少。因此，有人认为 干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用，结合表中数据分析，上述 观点_不__合__理__(填“合理”或“不合理”)，理由是__干__旱__通__过__影__响__气__孔__开__ _度__而__影__响__暗__反__应__；__干__旱__对__光__反__应__和__暗__反__应__的__影__响__大__小__无__从__判__定___。