理清两大代谢的物质 能量关系 把握相关曲线及三率测定 全取高考拉分题 重点1辨析总光合速率 净光合速率与呼吸速率 1 微观辨析总光合速率 净光合速率和呼吸速率的关系 以光合速率大于呼吸速率为例 2 常考曲线分析 以测定的CO2吸收量与释放量为指标 特别提醒 总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率 呼吸速率 不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率 呼吸速率 此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍 视角1总光合速率 净光合速率及呼吸速率的计算 1 将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份 在不同温度下分别暗处理1h 再光照1h 光照强度相同 测其有机物变化 得到如图数据 下列说法正确的是 A 该植物在27 时生长最快 在29 和30 时不表现生长现象B 该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29 C 在27 28 和29 时光合作用制造的有机物的量相等D 30 时光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物都是1mg h 解析暗处理后有机物减少量代表呼吸速率 4个温度下分别为1mg h 2mg h 3mg h 1mg h 光照后与暗处理前的有机物增加量代表1h光合作用制造有机物量和2h呼吸作用消耗有机物量的差值 所以4个温度下总光合速率 有机物制造量 分别为5mg h 7mg h 9mg h 3mg h 该植物在29 时生长最快 4个温度下都表现生长现象 该植物在29 条件下制造的有机物量最多 该植物在30 条件下光合作用制造的有机物为3mg h 呼吸作用消耗的有机物为1mg h 答案B 2 适宜的温度和一定的CO2浓度等条件下 某同学对甲 乙两种高等植物设计实验 测得的相关数据如下表 下列说法错误的是 注 光照强度单位为klx CO2吸收量或释放量单位为 mg 100cm2 h 1 A 本实验中 适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量B 光照强度为1klx时 甲植物叶肉细胞的叶绿体中ATP由叶绿体基质移向类囊体薄膜C 光照强度为3klx时 甲 乙两植物固定CO2速率的差为1 5mg 100cm2 h D 甲 乙两植物相比较 甲植物更适合在弱光下生长 解析本实验中 适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量 光照强度为自变量 A正确 光照强度为1klx时 甲植物光合速率与呼吸速率相等 叶绿体中ATP产生于类囊体薄膜 消耗于叶绿体基质 因此叶绿体中ATP由类囊体薄膜移向叶绿体基质 B错误 光照强度为3klx时 甲的真正光合速率 11 5 5 16 5mg 100cm2 h 而乙的真正光合速率 15mg 100cm2 h 因此甲 乙两植物固定CO2速率的差 16 5 15 1 5mg 100cm2 h C正确 甲 乙植物比较 甲植物更适合在弱光下生长 这是因为甲植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度和光合速率达到最大值时的最小光照强度均比较小 D正确 答案B 视角2结合曲线模型分析总光合速率 净光合速率和呼吸速率 3 2016 四川卷 5 三倍体西瓜由于含糖量高且无子 备受人们青睐 下图是三倍体西瓜叶片净光合速率 Pn 以CO2吸收速率表示 与胞间CO2浓度 Ci 的日变化曲线 以下分析正确的是 A 与11 00时相比 13 00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B 14 00后叶片的Pn下降 导致植株积累有机物的量开始减少C 17 00后叶片的Ci快速上升 导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D 叶片的Pn先后两次下降 主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度 慧眼识图获取信息 答案D 4 下列关于曲线的描述 正确的是 A 图1中 两曲线的交点对应的温度是净光合速率为0时的温度B 图2中 C点对所有进行光合作用的细胞来说 叶绿体消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量C 图3中A B两点为光合速率和呼吸速率相等的点D 若呼吸作用的原料全部为葡萄糖 则图1中30 时10h需消耗葡萄糖15mg 解析本题考查对光合作用图解的分析和理解 图1中 虚线表示的是净光合速率 实线表示的是呼吸速率 A错误 图2中C点表示整个植物体光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量 但对于进行光合作用的细胞来说 叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量 B错误 图3中A B两点都表示CO2浓度变化的转折点 此时光合速率等于呼吸速率 C正确 由图1可知 30 时植物呼吸作用每小时产生3mgCO2 根据呼吸作用的总反应式可推知 6CO2 C6H12O6 设1h需消耗葡萄糖xmg 则 6 44 3 180 x x 2 045mg h 则10h约需消耗葡萄糖20 45mg D错误 答案C 重点2三率测定的三种实验模型 模型1 半叶法 测定光合作用有机物的生产量 本方法又叫半叶称重法 即检测单位时间 单位叶面积干物质产生总量 常用于大田农作物的光合速率测定 在测定时 叶片一半遮光 一半曝光 分别测定两半叶的干物质重量 进而计算叶片的真正光合速率 呼吸速率和净光合速率 典例1 某研究小组采用 半叶法 对番茄叶片的光合速率进行测定 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 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速率 其单位是mg dm2 h 请分析回答下列问题 1 MA表示6h后叶片初始质量 呼吸作用有机物的消耗量 MB表示6h后 呼吸作用有机物的消耗量 2 若M MB MA 则M表示 3 真正光合速率的计算方法是 4 本方法也可用于测定叶片的呼吸速率 写出实验设计思路 解析叶片A部分遮光 虽不能进行光合作用 但仍可照常进行呼吸作用 叶片B部分不做处理 既能进行光合作用 又可以进行呼吸作用 分析题意可知 MB表示6h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6h后叶片初始质量 呼吸作用有机物的消耗量 则MB MA就是光合作用6h有机物的总产量 B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量 由此可计算真正光合速率 即M值除以时间再除以面积 答案 1 叶片初始质量光合作用有机物的总产量 2 B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量 3 M值除以时间再除以面积 即M 截取面积 时间 4 将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开 一部分立即烘干称重 另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重 根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率 进行光合速率 呼吸速率计算 常用如下关系 1 摩尔数数量关系C6H12O6 CO2 O2 1 6 6 2 分子量关系 C6H12O6 180 6CO2 6 44 6O2 6 32 模型2陆生植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法 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 保证了容器内CO2浓度的恒定 2 测定原理 在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸 由于NaOH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 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 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 3 测定方法 将植物 甲装置 置于黑暗中一定时间 记录红色液滴移动的距离 计算呼吸速率 将同一植物 乙装置 置于光下一定时间 记录红色液滴移动的距离 计算净光合速率 根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率 4 物理误差的校正 为防止气压 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 典例2 细胞呼吸是生物非常重要的生命活动 请回答 1 如图表示人体细胞内有氧呼吸的过程 其中a c表示相关过程 甲 乙表示相应物质 图中物质甲表示 物质乙表示 图中a b c所代表的过程中 产生能量最多的是 该反应进行的场所是 图中O2的作用是 2 如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置 在实验过程中酵母菌始终保持活性 忽略实验室的温度和大气压强对实验结果的影响 据图填写上表内容 若仍然通过观察液滴的移动情况来确定酵母菌是否只进行有氧呼吸 应如何完善实验设计 解析 1 由题图可知 a表示有氧呼吸的第一阶段 发生的反应是葡萄糖分解成丙酮酸和 H 并产生少量的能量 b表示有氧呼吸的第二阶段 发生的反应是第一阶段产生的丙酮酸和水分解成CO2和 H 并产生少量的能量 c表示有氧呼吸的第三阶段 发生的反应是前两个阶段产生的 H 和氧气结合生成水 产生大量的能量 图中的物质甲是有氧呼吸第三阶段产生的水 物质乙是有氧呼吸第二阶段产生的CO2 图中a b c所代表的过程中 产生能量最多的是c 该反应进行的场所是线粒体内膜 图中O2的作用是与 H 结合成生水并产生大量能量 2 分析题图 氢氧化钠溶液可吸收细胞呼吸产生的CO2 而有氧呼吸消耗氧气 红色液滴会向压强小的一侧移动 即向左移 如果红色液滴不移动 说明容器中的气体量没发生变化 可以得出的结论是酵母菌只进行无氧呼吸 要确定酵母菌是否只进行有氧呼吸 可以将装置中的氢氧化钠溶液换成等量的蒸馏水 其他条件不变 若只进行有氧呼吸 则红色液滴不移动 若进行无氧呼吸 则红色液滴向右移动 答案 1 H2OCO2 c线粒体内膜 与 H 结合生成水并产生大量能量 2 在 只进行无氧呼吸 将装置中的氢氧化钠溶液换成等量的蒸馏水 其他条件相同 典例3 利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用 假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖 且不能进行产生乳酸的无氧呼吸 回答下列问题 1 实验前 应 填 打开 或 关闭 活塞 记录有色液滴的位置 2 忽略装置内其他微生物的干扰 可利用装置来探究该植物的呼吸作用类型 此时应对实验装置进行处理 若 则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸 该植物的根尖细胞内 能产生CO2 但不伴随ATP合成的生理过程是 3 忽略装置内其他微生物的干扰 最好选择装置来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料 在暗反应阶段中 CO2需要转化成才能被 H 还原 解析 1 可通过该装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用 故需记录有色液滴的位置 或所在的刻度 另外 装置必须密闭 即要关闭活塞 2 可利用装置甲和装置乙来探究该植株的呼吸作用类型 实验时一定要对装置进行完全遮光处理 装置甲内含有氢氧化钠溶液 可吸收植株呼吸作用产生的CO2 若呼吸作用消耗氧气 则有色液滴向左移 装置乙内无吸收CO2的溶液 根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知 若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸 则装置乙中的有色液滴会向右移 无氧呼吸的第二阶段有CO2产生 但不产生ATP 3 装置甲内无CO2 而装置丙内有CO2 且CO2浓度在一段时间内不变 故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料 答案 1 关闭 2 甲和乙完全遮光装置甲中的有色液滴向左移 装置乙中的有色液滴向右移无氧呼吸的第二阶段 3 甲和丙C3 光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制 增加水中O2 泵入空气或吹气或放入绿色水生植物 减少水中O2 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中CO2 氢氧化钠溶液 除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境中 除去叶中叶绿素 酒精隔水加热 除去光合作用对呼吸作用的干扰 给植株遮光 如何得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光 线粒体提取 细胞匀浆离心 模型3巧借 黑白瓶 原理 速解光合速率测定及相关数据推算 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是常见题型 掌握常见的 黑白瓶 问题的测定原理 是解答此类试题的关键 具体方法如下 1 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 总光合作用量 强度 净光合作用