光合作用和呼吸作用3(精)

1、光合作用和呼吸作用综合方法技能复习学案 3 2015.01.29 180【考纲要求】 一、光合作用条件骤变对各物质质量的变化的分析方法 1.动态分析：光照与 CO2 浓度变化对植物细胞内 C3、C5、H、ATP、 C6H1206 合成量的影响 当外界因素中光照强弱、CO2 浓度骤然变化 时，短时间内 将直接影响光合作用过程中 C3、C5、 H、ATP、C6H1206 生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关 系归纳如下： (1 如图: 光合作用和呼吸作用综合方法技能复习学案 3 (2 分析 当外界因素中光照强弱、CO 2 浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用 过程中 C 3、C

2、 5、H、ATP 及 C 6H 120 6 生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质 的含量，它们的关系归纳如下： 【典型例题 1】如图所示为研究光照强度和 CO 2 浓度对某植物光合作用速率 的影响下 列有关叙述中不正确的是（ A 曲线中 a 点转向 b 点时，叶绿体中 C 3 浓度升高 B 曲线中 b 点转向 d 点时叶绿体中 C 5 浓度升高 C .曲线中 C 点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 D .在一定范围内增加光照和 CO 2 浓度,有利于提高光合效 率 答案:A、曲线中 a 点转向 b 点时,光照强度 增强,光反应 产生的H和 ATP 增多，被还原的 C 3 增多,生成的 C 5

3、 增多，而 CO 2 被 C 5 固定 形成 C 3 的过程不变，故 C 3 的含量将减少，A 错误； B、 曲线中 b 点转向 d 点时,CO 2 浓度降低,CO 2 用与暗反应中和 C 5 固定生 成 C3的反应减 弱,因此叶绿体中 C5 浓度升高,B 正确； C、 曲线中 c 点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量，C 正确； D、 在一定范围内增加光照和 CO 2 浓度,有利于提高光合效率,D 正确 故选:A . 【变式训练 1】如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图 ， C 点和 B 点相比较,叶肉细胞内的 C3、C5、ATP 和H的含量发生的变化依次是（ A .升、升

4、、升、升 B.降、降、降、降 C .降、升、升、升 D.升、升、降、降 答案 C 解析：光反应和暗反应中 C3、C5、ATP、ADP 四种物质与光反应条件中的 光和暗反应条件中 的 CO2 之间的关系。 C 点与 B 点相比由于气温升高，气孔关闭，CO2 的吸收量减少，导致叶肉细胞内 C3的含量减 少（短时间内 C3 的生成量减少，而被还原消耗的 C3 的量不变，C5 的含 量增多（短时间内 C5 的生成量不变,而与 CO2 结合消耗的 C5 的量减少,ATP 和H 的含量增多（短时间内 ATP 和 H的生成量不变，而还原过程中消耗掉的 ATP 和H减少。 二、光合速率与呼吸速率的计算方法 (

5、一呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中,测定实验容器内 C02 增加量、 02 减少量或有机物减少量。 (二净光合速率和真正光合速率 1. 净光合速率：常用一定时间内 02 释放量、C02 吸收量或有机物积累量表 2. 真正光合速率：常用一定时间内 02 的产生量、C02 固定量或有机物产生量 表示。 3. 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测得的数值为呼吸速率 (A 点 (2 绿色组织在有光条件下光合作用与细细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光 合速率。 (3 真正光合速率二净光合速率+呼吸速率。 4. 表观(净光合速率的测定方法(如图 (1NaHC03 溶液作

6、用：玻璃瓶中的 NaHC03 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定, 满足了绿色植 物光合作用的需求。 (2 .植物光合作用速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛 细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。 光合速率的测定方法： A:干物质量的积累半叶法”-测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位 叶面积干物质积累数 【典型例题 2】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用半叶法”对番茄叶 片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A 遮光，另一部分(B 不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。 在适宜光照下照射 6 小时后，在 A、

7、B 的对应 部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为 MA、MB , 获 得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/(dm2 h。 问题： （1 可用什么方法阻止两部分叶片 的物质和能量转移？ 可先在中央大叶脉基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑 制剂处理 （2 6 小时内上述 B 部位截取的叶片 光合作用合成有机物的总量（M 为 M=MB-MA . 解析:本方法又叫半叶称重法，常用大田农作物的光合速率测定。 如图 1 所示， A 部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。另一半 B 部分叶片既能进行光合作用,又可以进行呼吸作用。 题中:MB 表示 6

8、 小时后叶片初 始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量，MA 表示 6 小时后初 始质量-呼吸作用有机物的消耗 量,所以,M=MB-MA,就是光合作用有机物的经过 6 小时干物质的积累数（B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。 这样,真正光合速率（单位:mg /dm2 h 就是 M 值除以时间再除以面积就可测得。 答案：B 叶片被截取部分在 6 小时内光合作用 合成的有机物总量 【变式训练 2】某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示 实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出，于不同时间分别 在同一叶片上陆续取下面积为 1cm2 的叶

9、圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体 真正光合作用速率=(3y 2z x /6 g cm-2 /(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( A. 下午 4 时后将整个实验装置遮光 3 小时 B. 下午 4 时后将整个实验装置遮光 6 小时 C. 下午 4 时后在阳光下照射 1 小时 D. 晚上 8 时后在无光下放置 3 小时 解析:起始干重为上午 10 时移走时的叶圆片干重 x 克，从上午 10 时到下午 4 时, 叶片在这 6 小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午 4 时移走的叶圆片干 重 y 克减去上午 10 时移走时的叶圆

10、片干重 x 克的差值,就等于该叶圆片净光合作用 干物质量：(y x 克.若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片 遮光处理为 M 小时后干重为 z 克，下午 4 时移走的叶圆片干重 y克减去叶片遮光 处理 M 小时后的干重 z克差值，就是呼吸作用 干物质量： (y 一 x 克。已知:测得叶片的叶绿体光合作用速率 =(3y 一 2z x /6 g cm-2 h- 1 ,据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,得出:(3y 一 2z x /6 =(y 一 x / 6 + (y 一 Z / M ,计算出 M = 3 小时,A 选项正确。 B.气体体积变化法-测光合作用 02 产生(或

11、CO2 消耗的体积 【典型例题 3】某生物兴趣小组设计了图 3 装置进行光合速率的测试实验(忽 略温度对气体膨胀的影响。 测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的 NaOH 溶液；将玻 璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中;1 小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度， 得 X 值。 测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入 NaHC03 缓冲溶液将装置 放在光照充足、温度适宜的环境中;1 小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得 Y 值。 请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因： 项目红墨水滴 移动方向原因分析 a .向左移 c.测定植物呼吸作用速率 动 b .向右移 d.

12、测 定植物净光合作用强度动 C.玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧 呼吸消耗 02,而释放的C02 气体被装置烧杯中 NaOH 溶液吸收，导致装置内气 体、压强减小，红色液滴向左移动 D.装置的烧杯中放入 NaHC03 缓冲溶液可维持 装置中的 C02 浓度；将装置放在光照充足、 温度适宜的环境中，在植物的生长 期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释 放 02,致装置内气 体量增加，红色液滴向右移动 解析：测定植物的呼吸作用强度时，将玻璃钟罩 遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植 物进行有氧呼吸消耗 02,而释放的 C02 气体被装置烧杯中的 Na0H 溶液吸收，导

13、致装置内气 体量减小，压强减小，红色 液滴向左移动，向左移动的距离 X，就代表植物进行有氧呼吸消 耗的量 02 量，也 就是有氧呼吸产生的 C02量。测定植物的净光合作用强度：装置的烧 杯中放入 NaHC03 缓冲溶液可维持装置中的 C02 浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的 环境中，又处在植物的生长期， 其光合作用强度超过呼吸作用强度， 表现为表观 光合作用释放 02,第页，共 4 页 致装置内气体量增加， 红色液滴向右移动， 向右移动距离丫，就代表表观光 合作用释放 02 量，也就是表观光合作用吸收的 C02 量。所以，依据实验原理： 真正光合速率=呼吸速率+表观光合速率，就可以计算出光

14、合速率。C.测溶氧量 的变化-黑白瓶法 【典型例题 4】某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水 样，分装于六 对 黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为 10mg/L,白瓶为 透明玻璃瓶，黑 瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件 下，分别在起始和 24 小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据 女口下：表 2 光照强度（klx）0 （黑暗）a b c d e 白瓶溶氧量（mg/L 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量（mg/L 3 3 3 3 3 3（ 1）黑瓶中溶解氧的含量降低为 3mg/L 的原因是 生 物呼吸消耗氧气；该瓶中所有生物细胞 呼吸

15、消耗的 02 量为 7 mg/L24h。 （2）当 光照强度为 c 时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 21mg/L24h。 （3）光照强 度至少为 a（填字母）时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。 解 析：（1）由光合作用的总反应式 6CO2+12H2S C6H12O6+6O2+6H2O，可知反 应前后气体体 积不变，所以不需要调节针筒容量就可使水滴维持在 X 处。（2） 光照条件下，由于光合作用吸收的 CO2 由缓冲液补充，缓冲液能维持 CO2 浓度， 同时释放出 O2 导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴 X 不移动，其针筒中单 位时间内 O2气体容 量的增加就代表表观光合速率的大小。 由题可知，若以释放 出的氧气量来代表表观光合速率， 该植物的表观光合作用速率是（0.6-0.2） X 3=1.2（mL/h。 （3）瓶中液体改放为 NaOH 溶液，则装置内 CO2 完全被吸收，植 物体不能进行光合作用，只 能进行呼吸作用，瓶中气体的变化即呼吸消耗的 O2 的变化。则在有光条件下该植物的真正光 合速率=表观光合速率+呼吸速率， 既 1.2+0.1 2=1.4 （mL/h ） 。D.定性比较光合作用强度的大小-小叶片浮起数量法 【典型例题 5】探究光照强