光合速率和呼吸速率的关系解读及测定.ppt

光合速率和呼吸速率的关系解读及测定 考向一光合速率和呼吸速率的关系高考这样考 典例 2014 全国卷 某植物净光合速率的变化趋势如图所示 据图回答下列问题 1 当CO2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为 CO2浓度在a b时 曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高 2 CO2浓度大于c时 曲线B和C所表示的净光合速率不再增加 限制其增加的环境因素是 3 当环境中CO2浓度小于a时 在图示的3种光强下 该植物呼吸作用产生的CO2量 填 大于 等于 或 小于 光合作用吸收的CO2量 4 据图可推测 在温室中 若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量 还应该同时考虑 这一因素的影响 并采取相应措施 解题指南 1 关键知识 净光合速率 总光合速率 呼吸速率 2 图示信息 坐标图中净光合速率小于0时 光合速率小于呼吸速率 净光合速率为0时 光合速率 呼吸速率 净光合速率大于0时 光合速率大于呼吸速率 解析 本题考查环境因素对光合速率的影响 1 图中CO2浓度为a时 高光强 曲线A 下的纵坐标为0 即净光合速率为0 CO2浓度在a b时 曲线A B C均表现为上升趋势 即净光合速率均随CO2浓度的增高而增高 2 CO2浓度大于c时 高光强条件下 曲线A 的净光合速率仍然能够随着CO2浓度的增加而增加 由此可知 限制B C净光合速率增加的环境因素是光强 3 CO2浓度小于a时 3种光强下 净光合速率均小于0 即呼吸速率大于光合速率 也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量 4 图中CO2浓度和光强会影响净光合速率 从而影响植物的产量 故为提高植物的产量 应综合考虑CO2浓度和光强的影响 答案 1 0A B和C 2 光强 3 大于 4 光强 备考这样做1 记住基本关系式 真正 总 光合速率 净 表观 光合速率 2 理解 三率 的表示方法 呼吸速率 根据表格内容完善下面的公式 1 光合作用O2的产生量 光合作用O2的 量 黑暗中O2的 量 2 光合作用CO2的固定量 光合作用CO2的 量 黑暗中CO2的 量 3 光合作用有机物的产生量 光合作用有机物的 量 有机物的 量 释放 吸收 吸收 释放 积累 消耗 3 看懂曲线模型 1 O点 植物只进行 C 点 光合速率达到 细胞呼吸 最大值 2 AB段 净光合速率 0 填 或 或 或 植物因积累有机物而生长 预测这样练1 某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验 连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率 得到如下图所示曲线 整个过程呼吸速率恒定 据图分析正确的是 A 图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B 绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C 实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D 实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体 解析 选C 图中细线是在恒温密闭环境中测得的CO2吸收速率 当吸收速率为零时 表示植物不从外界吸收CO2 此时光合作用所需的所有CO2全由细胞呼吸提供 即此时呼吸速率与光合速率相等 据图可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个 分别在第6 18 30 42小时 据曲线分析 CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时 由曲线图看出 前24小时比后24 小时的平均CO2吸收速率低 因此 前24小时比后24小时的平均光照强度弱 实验过程中叶肉细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用 产生ATP的场所包括细胞质基质 线粒体和叶绿体 2 2017 济南模拟 如图表示一生长迅速的植物在夏季24h内CO2净吸收量和净释放量 单位 mg 请回答 世纪金榜导学号77982072 1 在 时 该植物既没有CO2的净吸收 也没有CO2的净释放 说明此时刻植物 2 测定植物呼吸速率比较简单的方法是 假设该植物在24h内呼吸速率不变 则该植物的呼吸速率为 mg h 最高光合速率约为 mg h 3 该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为 用字母表示 4 若某一阶段 该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线 说明植物正处于旺盛生长状态 因为这一阶段 解析 1 从图中可以看出 在18 00和6 00时 该植物CO2的吸收量均为0 即细胞呼吸产生的CO2刚好被光合作用吸收 光合作用强度与细胞呼吸强度相等 2 在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸 单位时间内CO2释放量可以表示呼吸速率 测定植物呼吸速率比较简单的方法是测定在黑暗条件下单位时间内CO2释放 量 图中植物夜间CO2的释放量为10mg h 该值表示呼吸速率 图中C区段CO2吸收的最高值为75mg h 此值表示净光合速率 此时真正光合速率为净光合速率 呼吸速率 75 10 85mg h 3 白天植物光合速率大于呼吸速率 则A和C区段表示白天积累的有机物 夜间只进行细胞呼吸 则B区段表示夜间消耗的有机物 故该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A C B 4 图中A C的面积大于B 表示光合作用强度大于细胞呼吸强度 同化作用大于异化作用 植物积累的有机物较多 说明该植物正处于旺盛生长阶段 答案 1 18 00和6 00光合作用强度与细胞呼吸强度相等 2 测定在黑暗条件下单位时间内CO2的释放量1085 3 A C B 4 A C的总面积大于B 表示植物光合作用强度大于细胞呼吸强度 同化作用大于异化作用 植物积累的有机物较多 3 某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光 完全黑暗 后释放CO2的速率 吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下 吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量 回答下列问题 1 在光照条件下 图形A B C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用 其中图形B的面积表示 从图形C可推测该植物存在另一个 的途径 CO2进出叶肉细胞都是通过 的方式进行的 2 在上述实验中 若提高温度 降低光照 则图形 填 A 或 B 的面积变小 图形 填 A 或 B 的面积增大 原因是 解析 本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识及对图形的识别能力 1 根据坐标图分析 A为叶肉细胞进行光合作用时CO2的净吸收量 即净光合速率 而B C均为遮光后释放的CO2量 即B C的总和则是植物自身产生CO2的量 光照下A B C的面积表示光合作用过程中固定的CO2的总量 遮光之后 植物主要进行细胞呼吸产生CO2 根据 遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物细胞呼吸放出的CO2量 而C则表示植物可能通过其他途径产生CO2 CO2属于小分子 进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的 2 提高温度 细胞呼吸增强 降低光照 光合作用减弱 因此单位面积叶片在单位时间内的A面积减小 B面积增大 答案 1 固定CO2总量细胞呼吸放出的CO2量释放CO2 其他答案合理也可 自由扩散 2 AB光合速率降低 呼吸速率增强 其他答案合理也可 考向二光合速率与呼吸速率的测定高考这样考 典例 2014 江苏高考 为研究浮游藻类的光合作用 将一种绿藻培养至指数生长期 并以此为材料 测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率 Pn 图1为光合放氧测定装置的示意图 图2是不同NaHCO3浓度 pH8 5 25 条件下测得的Pn曲线图 请回答下列 问题 1 通过变换图1中光源 可研究 对光合作用的影响 2 在测定不同光照对Pn的影响时 如不精确控制温度 则测得的光照与Pn的关系 填 呈正相关 呈负相关 或 难以确定 3 由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低 藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶 CA 分解水中的 获得CO2 图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为 在更高NaHCO3浓度下 Pn不再增加的主要原因有 4 培养基中的与之间的离子平衡与pH有关 碱性条件下pH越高 越少 越多 而几乎不能被该藻利用 在测定不同pH 7 0 10 0 对光合作用的影响时 导致Pn发生变化的因素有 解题探究 1 分析影响测定净光合速率的两大因素 1 光照 图1中提供可调光源 改变光合速率的途径有两个 2 温度 通过影响 来影响光合作用 光强 光的波长 光质 酶的活性 2 分析影响光合作用的原理 通过两个方面影响光合作用 影响溶液pH和 CO2的供应 解析 本题考查光合作用的影响因素和酶活性的影响因素 1 可调光源能改变光照强度 光的波长 光质 从而可以研究光强和光质对光合作用的影响 2 温度是无关变量 温度过高或过低都会影响酶的活性 从而影响光合作用 难以确定光照对Pn的影响 因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜 以排除对实验的干扰 3 由题图可以看出 达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120mg L 1 在更高NaHCO3浓度下 外界因素是CO2浓度达到了饱和 不能吸收更多的CO2 内部因素是CA量不足 不能催化分解更多的 4 由题意可知 pH一方面会影响的含量 从而影响Pn 另一方面pH也会影响CA 细胞 的活性 从而影响Pn 答案 1 光强光质 2 难以确定 3 120mg L 1达到了CO2饱和点CA量有限 4 CO2 或 供应量不同CA 细胞 活性变化 备考这样做1 利用指示剂测定光合速率和细胞呼吸速率 1 方法 利用溴麝香草酚蓝水溶液测定环境中 量 2 原理 CO2会使溴麝香草酚蓝水溶液由 变绿再变 CO2 蓝 黄 2 利用气体体积变化测定光合速率和细胞呼吸速率 1 经典实验装置 2 实验装置解读 甲装置 置于黑暗中 红色液滴变化是由无氧呼吸产生的 引起的 因此可测定绿色植物的无氧呼吸速率 乙装置 置于黑暗中 红色液滴变化是由有氧呼吸吸收的 引起的 因此可测定绿色植物的有氧呼吸速率 CO2 O2 丙装置 置于光照下 NaHCO3的作用是保证容器内 的恒定 满足绿色植物光合作用的需要 红色液滴移动是由于光合作用产生的 和细胞呼吸消耗的O2引起的 因此可测定绿色植物的净光合速率 CO2 O2 预测这样练1 某同学研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸 具体操作如下 取3个相同的透明玻璃瓶a b c 将a先包以黑胶布 再包以铅箔 用a b c3瓶从待测水体深度取水 测定c瓶中水内容氧量 将a瓶 b瓶密封再沉入待测水体深度 经24h取出 测两瓶氧含量 结果如图所示 则24h待测深度水体中生物 光合作用和有氧呼吸的情况是世纪金榜导学号77982074 A 24h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是vmol 瓶 B 24h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是kmol 瓶C 24h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是 k v mol 瓶D 24h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是 k v mol 瓶 解析 选D 根据题意知 a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸 24h待测深度水体中生物进行有氧呼吸消耗的氧气量为 w v mol 瓶 b瓶生物在光照条件下 氧气的增加量为 k w mol 瓶 即瓶内生物24h进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量 净光合量 为 k w mol 故24h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量 呼吸消耗的氧气量 净光合量 w v k w k v mol 瓶 2 研究者用仪器检测拟南芥叶片在光 暗转换条件下CO2吸收量的变化 每2s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现 1 在开始检测后的200s内 拟南芥叶肉细胞利用光能分解 同化CO2 而在实验的整个过程中 叶片可通过 将储藏在有机物中稳定的化学能转化为 和热能 2 图中显示 拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在 mol m 2 s 1范围内 在300s时CO2 达到2 2 mol m 2 s 1 由此得出 叶片的总 真正 光合速率是 molCO2 m 2 s 1 本小题所填数值保留至小数点后一位 3 从图中还可看出 在转入黑暗条件下100s以后 叶片的CO2释放 并达到一个相对稳定的水平 这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程 4 为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物 可利用 技术进行研究 解题指南 1 关键知识 叶片的总 真正 光合速率 呼吸速率 净 表观 光合速率 2 图示信息 CO2吸收量表示净 表观 光合速率 CO2吸收量为0 表示总 真正 光合速率 呼吸速率 解析 本题主要考查光合作用和细胞呼吸的原理及其应用 1 叶肉细胞利用光能分解水 产生氧气 细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能 2 从图中可以看出CO2吸收量范围是0 2 0 6 mol m 2 s l 300s时没有光照 CO2应该是 释放量 叶片的总光合速率 呼吸速率 净光合速率 因此总光合速率应该为2 4 2 8 molCO2 m 2 s 1 3 在转入黑暗条件下100s以后 叶片的CO2释放量逐渐减少 说明黑暗条件中的呼吸过程可能与有光条件时不同 4 为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物 可利用同位素示踪技术进行研究 答案 1 水细胞呼吸ATP中的化学能 2 0 2 0 6释放量2 4 2 8 3 逐渐减少 4 14C同位素示踪 3 如图所示是研究光合作用和细胞呼吸的实验装置 根据相关知识回答问题 1 甲装置试管中收集的气体可以使带火星的木条复燃 说明绿色植物的光合作用放出了 2 孙武同学利用甲装置进行了进一步探究 实验结果如下表 由此得出的结论是 3 利用乙装置研究绿色植物的细胞呼吸时 为防止光合作用的干扰 应对该装置进行 处理 一段时间后 玻璃管中红墨水将向 填 左 或 右 移动 解析 1 甲装置用来验证植物的光合作用产生氧气 光合作用的条件是光 该装置放在温暖的光