高三生物一轮复习微专题课件：光合速率与呼吸速率的模型分析与实验测定

1、光合速率与呼吸速率的模型分析与实验测定知识整合1.净光合速率、真正光合速率、呼吸速率(1)构建数学模型(2)数学公式:净光合速率=真正光合速率-呼吸速率。(3)三种速率的表示方法真正光合速率净光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”(叶绿体吸收)的CO2量“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量黑暗中释放的CO2量“产生”或“制造”的O2量“释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2量黑暗中吸收的O2量“产生”“合成”或“制造”的有机物的量“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量黑暗中消耗的有机物的量2.光合速率、呼吸速率的测定方法(1)“装置图法”测定光合速率与

2、呼吸速率测定装置测定方法及解读甲:测定呼吸速率a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。c.置于适宜温度环境中。d.红色液滴向左移动(装置甲单位时间内红色液滴向左移动距离代表呼吸速率)。乙:测定净光合速率a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液(NaHCO3溶液),用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合作用需求。b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。c.红色液滴向右移动(装置乙单位时间内红色液滴向右移动距离代表净光合速率)。根据“总(真正)光合速率=呼吸速率+净光合速率”可计算得到总(真正)光合速率。物理误差的校正:为防止气压、温度等物

3、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。(2)“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中,测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化,借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光,瓶中生物仅能进行呼吸作用;白瓶透光,瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此,真正光合作用量(光合作用总量)=白瓶中氧气增加量+黑瓶中氧气减少量。(3)“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不作处理,并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂

4、处理)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、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/(dm2h)。即M=MB-MA,M表示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。(4)“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气,充以水分使叶片沉于水中。在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中溶解度很小且在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用的强弱。命题探究1.一

5、位同学研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸时,设计了如下操作:取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c,并将a用不透光黑布包扎起来;将a、b、c三个瓶子均在湖中X深度取满水,并测定c瓶中水的溶氧量;将a、b两瓶密封后再沉入X深度水体中,24小时后取出;测定a、b两瓶中水的溶氧量,三个瓶子的测量结果如图所示。关于24小时内X深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的分析正确的是( )A.光合作用产生的氧气量为(k-w)mol/瓶B.有氧呼吸消耗的氧气量为(k-v)mol/瓶C.光合作用产生的氧气量为(k-v)mol/瓶D.有氧呼吸消耗的氧气量为v mol/瓶C2.植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,

6、光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题。(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率(填“大于”“等于”或“小于”)0。答案:(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低大于2.植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其

7、他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是 。答案:(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以O2增多时,有氧呼吸会增加3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(1)大豆种子和牛肉都含有丰富的蛋白质,但两者的功能相差极大,从蛋白质结构方面分析,原因是 。答案:(1)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同;肽链的盘曲、折叠

8、方式及其形成的空间结构千差万别答案:(2)降低细胞呼吸,减少有机物的消耗3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(2)大豆种子收获之后,常放在低温、干燥、低氧的环境中储存,其目的是 。答案:(3)磷脂双分子层和水通道3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(3)风干的大豆种子只有吸收足够的水

9、才能进行旺盛的代谢活动,使胚生长。从细胞组成和结构的角度来推测,水分可经过细胞膜中的(填两个结构)从细胞外进入细胞内。3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(4)在密闭玻璃装置中,测定光强度对大豆幼苗光合速率的影响。甲图表示实验装置;乙图表示在一定条件下测得的该幼苗光照强度与净光合速率的关系,回答下列问题。将甲装置放在黑暗的环境中,烧杯中装入的液体是NaOH,则该装置内红色液滴在单位时间内移动的体积可以用来测定该植株的值。答案:(4)有氧呼

10、吸作用强度3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(4)在密闭玻璃装置中,测定光强度对大豆幼苗光合速率的影响。甲图表示实验装置;乙图表示在一定条件下测得的该幼苗光照强度与净光合速率的关系,回答下列问题。将甲装置放在充足的光照的环境中,烧杯中装入的液体是NaHCO3,则该装置内红色液滴在单位时间内向右移动的体积可以用来测定该植株的值。答案:净(表观)光合作用强度3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探

11、究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关问题。(4)在密闭玻璃装置中,测定光强度对大豆幼苗光合速率的影响。甲图表示实验装置;乙图表示在一定条件下测得的该幼苗光照强度与净光合速率的关系,回答下列问题。将甲装置内的绿色植物换成大豆种子,烧杯中装入的液体是NaOH,若该装置内红色液滴不移动,(填“能”或“不能”)说明大豆种子没有进行细胞呼吸。答案:不能3.大豆是世界重要的粮食作物,富含丰富的蛋白质,同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验,请分别根据实验设计过程回答相关

12、问题。(4)在密闭玻璃装置中,测定光强度对大豆幼苗光合速率的影响。甲图表示实验装置;乙图表示在一定条件下测得的该幼苗光照强度与净光合速率的关系,回答下列问题。据乙图分析,当光照强度为2 klx时,大豆幼苗的绿色器官光合作用强度(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用强度。适当提高CO2浓度,图乙中的E点将向移动。当光照强度为4 klx时,该植物制造的葡萄糖最多为mg/(100 cm2叶面积小时)。答案:大于左11.254.植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程,即在光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2。由于这种反应需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,故称光呼吸。Rubisco是一个双

13、功能的酶,具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。RuBP(1,5-二磷酸核酮糖,C5)既可与CO2结合,经此酶催化生成PGA(3-磷酸甘油酸,C3),进行光合作用;又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(2-磷酸乙醇酸,C2),进行光呼吸。具体过程如下图所示。(1)Rubisco在光照条件下,可以催化RuBP与CO2生成PGA,再利用光反应产生的将其还原;也可以催化RuBP与O2反应。推测O2与CO2比值(填“高”或“低”)时,有利于光呼吸而不利于光合作用。答案:(1)NADPH高4.植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程,即在光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2。由于这种

14、反应需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,故称光呼吸。Rubisco是一个双功能的酶,具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。RuBP(1,5-二磷酸核酮糖,C5)既可与CO2结合,经此酶催化生成PGA(3-磷酸甘油酸,C3),进行光合作用;又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(2-磷酸乙醇酸,C2),进行光呼吸。具体过程如下图所示。(2)请写出鉴定Rubisco的化学本质是否是蛋白质的两种生物学方法。第一种方法是用检验;第二种方法是用检验。答案:(2)双缩脲试剂蛋白酶4.植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程,即在光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2。由于这种反应需叶绿体参

15、与,并与光合作用同时发生,故称光呼吸。Rubisco是一个双功能的酶,具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。RuBP(1,5-二磷酸核酮糖,C5)既可与CO2结合,经此酶催化生成PGA(3-磷酸甘油酸,C3),进行光合作用;又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(2-磷酸乙醇酸,C2),进行光呼吸。具体过程如下图所示。(3)比较细胞呼吸和光呼吸的区别,写出你进行比较的角度(至少写出三个方面): 。答案:(3)对光的要求、进行部位、底物、产物、能量状况、反应条件等4.植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程,即在光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2。由于这种反应需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,故称光呼吸。Rubisco是一个双功能的酶,具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。RuBP(1,5-二磷酸核酮糖,C5)既可与CO2结合,经此酶催化生成PGA(3-磷酸甘油酸,C3),进行光合作用;又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA