光合作用和呼吸作用3(精)

1、光合作用和呼吸作用綜合方法技能復(fù)習(xí)學(xué)案 3 2015.01.29 180【考綱要求】 一、光合作用條件驟變對(duì)各物質(zhì)質(zhì)量的變化的分析方法 1.動(dòng)態(tài)分析：光照與 CO2 濃度變化對(duì)植物細(xì)胞內(nèi) C3、C5、H、ATP、 C6H1206 合成量的影響 當(dāng)外界因素中光照強(qiáng)弱、CO2 濃度驟然變化 時(shí)，短時(shí)間內(nèi) 將直接影響光合作用過(guò)程中 C3、C5、 H、ATP、C6H1206 生成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì)的含量,它們的關(guān) 系歸納如下： (1 如圖: 光合作用和呼吸作用綜合方法技能復(fù)習(xí)學(xué)案 3 (2 分析 當(dāng)外界因素中光照強(qiáng)弱、CO 2 濃度驟然變化時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將直接影響光合作用 過(guò)程中 C 3、C

2、 5、H、ATP 及 C 6H 120 6 生成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì) 的含量，它們的關(guān)系歸納如下： 【典型例題 1】如圖所示為研究光照強(qiáng)度和 CO 2 濃度對(duì)某植物光合作用速率 的影響下 列有關(guān)敘述中不正確的是（ A 曲線中 a 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 b 點(diǎn)時(shí)，葉綠體中 C 3 濃度升高 B 曲線中 b 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 d 點(diǎn)時(shí)葉綠體中 C 5 濃度升高 C .曲線中 C 點(diǎn)產(chǎn)生的限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量 D .在一定范圍內(nèi)增加光照和 CO 2 濃度,有利于提高光合效 率 答案:A、曲線中 a 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 b 點(diǎn)時(shí),光照強(qiáng)度 增強(qiáng),光反應(yīng) 產(chǎn)生的H和 ATP 增多，被還原的 C 3 增多,生成的 C 5

3、 增多，而 CO 2 被 C 5 固定 形成 C 3 的過(guò)程不變，故 C 3 的含量將減少，A 錯(cuò)誤； B、 曲線中 b 點(diǎn)轉(zhuǎn)向 d 點(diǎn)時(shí),CO 2 濃度降低,CO 2 用與暗反應(yīng)中和 C 5 固定生 成 C3的反應(yīng)減 弱,因此葉綠體中 C5 濃度升高,B 正確； C、 曲線中 c 點(diǎn)產(chǎn)生的限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量，C 正確； D、 在一定范圍內(nèi)增加光照和 CO 2 濃度,有利于提高光合效率,D 正確 故選:A . 【變式訓(xùn)練 1】如圖是一晴朗夏日某植物光合作用強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線圖 ， C 點(diǎn)和 B 點(diǎn)相比較,葉肉細(xì)胞內(nèi)的 C3、C5、ATP 和H的含量發(fā)生的變化依次是（ 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：光反應(yīng)和暗反應(yīng)中 C3、C5、ATP、ADP 四種物質(zhì)與光反應(yīng)條件中的 光和暗反應(yīng)條件中 的 CO2 之間的關(guān)系。 C 點(diǎn)與 B 點(diǎn)相比由于氣溫升高，氣孔關(guān)閉，CO2 的吸收量減少，導(dǎo)致葉肉細(xì)胞內(nèi) C3的含量減 少（短時(shí)間內(nèi) C3 的生成量減少，而被還原消耗的 C3 的量不變，C5 的含 量增多（短時(shí)間內(nèi) C5 的生成量不變,而與 CO2 結(jié)合消耗的 C5 的量減少,ATP 和H 的含量增多（短時(shí)間內(nèi) ATP 和 H的生成量不變，而還原過(guò)程中消耗掉的 ATP 和H減少。 二、光合速率與呼吸速率的計(jì)算方法 (

5、一呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗環(huán)境中,測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器內(nèi) C02 增加量、 02 減少量或有機(jī)物減少量。 (二凈光合速率和真正光合速率 1. 凈光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi) 02 釋放量、C02 吸收量或有機(jī)物積累量表 2. 真正光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi) 02 的產(chǎn)生量、C02 固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量 表示。 3. 光合速率與呼吸速率的關(guān)系 (1 綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測(cè)得的數(shù)值為呼吸速率 (A 點(diǎn) (2 綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)據(jù)為凈光 合速率。 (3 真正光合速率二凈光合速率+呼吸速率。 4. 表觀(凈光合速率的測(cè)定方法(如圖 (1NaHC03 溶液作

6、用：玻璃瓶中的 NaHC03 溶液保證了容器內(nèi) CO2 濃度的恒定, 滿足了綠色植 物光合作用的需求。 (2 .植物光合作用速率指標(biāo)：植物光合作用釋放氧氣，使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，毛 細(xì)管內(nèi)的水滴右移。單位時(shí)間內(nèi)水滴右移的體積即是光合速率。 光合速率的測(cè)定方法： A:干物質(zhì)量的積累半葉法”-測(cè)光合作用有機(jī)物的生產(chǎn)量，即單位時(shí)間、單位 葉面積干物質(zhì)積累數(shù) 【典型例題 2】某研究小組用番茄進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，采用半葉法”對(duì)番茄葉 片的光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。其原理是：將對(duì)稱葉片的一部分(A 遮光，另一部分(B 不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。 在適宜光照下照射 6 小時(shí)后，在 A、

7、B 的對(duì)應(yīng) 部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為 MA、MB , 獲 得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是 mg/(dm2 h。 問(wèn)題： （1 可用什么方法阻止兩部分葉片 的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移？ 可先在中央大葉脈基部用熱水、或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑 制劑處理 （2 6 小時(shí)內(nèi)上述 B 部位截取的葉片 光合作用合成有機(jī)物的總量（M 為 M=MB-MA . 解析:本方法又叫半葉稱重法，常用大田農(nóng)作物的光合速率測(cè)定。 如圖 1 所示， A 部分遮光，這半片葉片雖不能進(jìn)行光合作用，但仍可照常進(jìn)行呼吸作用。另一半 B 部分葉片既能進(jìn)行光合作用,又可以進(jìn)行呼吸作用。 題中:MB 表示 6

8、 小時(shí)后葉片初 始質(zhì)量+光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量-呼吸作用有機(jī)物的消耗量，MA 表示 6 小時(shí)后初 始質(zhì)量-呼吸作用有機(jī)物的消耗 量,所以,M=MB-MA,就是光合作用有機(jī)物的經(jīng)過(guò) 6 小時(shí)干物質(zhì)的積累數(shù)（B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。 這樣,真正光合速率（單位:mg /dm2 h 就是 M 值除以時(shí)間再除以面積就可測(cè)得。 答案：B 葉片被截取部分在 6 小時(shí)內(nèi)光合作用 合成的有機(jī)物總量 【變式訓(xùn)練 2】某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做了如圖所示 實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出，于不同時(shí)間分別 在同一葉片上陸續(xù)取下面積為 1cm2 的葉

9、圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片的葉綠體 真正光合作用速率=(3y 2z x /6 g cm-2 /(不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的 影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的 影響。則 M 處的實(shí)驗(yàn)條件是( A. 下午 4 時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光 3 小時(shí) B. 下午 4 時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光 6 小時(shí) C. 下午 4 時(shí)后在陽(yáng)光下照射 1 小時(shí) D. 晚上 8 時(shí)后在無(wú)光下放置 3 小時(shí) 解析:起始干重為上午 10 時(shí)移走時(shí)的葉圓片干重 x 克，從上午 10 時(shí)到下午 4 時(shí), 葉片在這 6 小時(shí)內(nèi)既進(jìn)行光合作用，又進(jìn)行呼吸作用，所以下午 4 時(shí)移走的葉圓片干 重 y 克減去上午 10 時(shí)移走時(shí)的葉圓

10、片干重 x 克的差值,就等于該葉圓片凈光合作用 干物質(zhì)量：(y x 克.若要求出呼吸作用干物質(zhì)量，應(yīng)將葉片遮光處理，先假設(shè)葉片 遮光處理為 M 小時(shí)后干重為 z 克，下午 4 時(shí)移走的葉圓片干重 y克減去葉片遮光 處理 M 小時(shí)后的干重 z克差值，就是呼吸作用 干物質(zhì)量： (y 一 x 克。已知:測(cè)得葉片的葉綠體光合作用速率 =(3y 一 2z x /6 g cm-2 h- 1 ,據(jù)真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率,得出:(3y 一 2z x /6 =(y 一 x / 6 + (y 一 Z / M ,計(jì)算出 M = 3 小時(shí),A 選項(xiàng)正確。 B.氣體體積變化法-測(cè)光合作用 02 產(chǎn)生(或

11、CO2 消耗的體積 【典型例題 3】某生物興趣小組設(shè)計(jì)了圖 3 裝置進(jìn)行光合速率的測(cè)試實(shí)驗(yàn)(忽 略溫度對(duì)氣體膨脹的影響。 測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度：裝置的燒杯中放入適宜濃度的 NaOH 溶液；將玻 璃鐘罩遮光處理，放在適宜溫度的環(huán)境中;1 小時(shí)后記錄紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度， 得 X 值。 測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度：裝置的燒杯中放入 NaHC03 緩沖溶液將裝置 放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中;1 小時(shí)后記錄紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度，得 Y 值。 請(qǐng)你預(yù)測(cè)在植物生長(zhǎng)期紅墨水滴最可能移動(dòng)方向并分析原因： 項(xiàng)目紅墨水滴 移動(dòng)方向原因分析 a .向左移 c.測(cè)定植物呼吸作用速率 動(dòng) b .向右移 d.

12、測(cè) 定植物凈光合作用強(qiáng)度動(dòng) C.玻璃鐘罩遮光，植物只進(jìn)行呼吸作用，植物進(jìn)行有氧 呼吸消耗 02,而釋放的C02 氣體被裝置燒杯中 NaOH 溶液吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)氣 體、壓強(qiáng)減小，紅色液滴向左移動(dòng) D.裝置的燒杯中放入 NaHC03 緩沖溶液可維持 裝置中的 C02 濃度；將裝置放在光照充足、 溫度適宜的環(huán)境中，在植物的生長(zhǎng) 期，光合作用強(qiáng)度超過(guò)呼吸作用強(qiáng)度，表現(xiàn)為表觀光合作用釋 放 02,致裝置內(nèi)氣 體量增加，紅色液滴向右移動(dòng) 解析：測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，將玻璃鐘罩 遮光處理，綠色植物只進(jìn)行呼吸作用，植 物進(jìn)行有氧呼吸消耗 02,而釋放的 C02 氣體被裝置燒杯中的 Na0H 溶液吸收，導(dǎo)

13、致裝置內(nèi)氣 體量減小，壓強(qiáng)減小，紅色 液滴向左移動(dòng)，向左移動(dòng)的距離 X，就代表植物進(jìn)行有氧呼吸消 耗的量 02 量，也 就是有氧呼吸產(chǎn)生的 C02量。測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度：裝置的燒 杯中放入 NaHC03 緩沖溶液可維持裝置中的 C02 濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的 環(huán)境中，又處在植物的生長(zhǎng)期， 其光合作用強(qiáng)度超過(guò)呼吸作用強(qiáng)度， 表現(xiàn)為表觀 光合作用釋放 02,第頁(yè)，共 4 頁(yè) 致裝置內(nèi)氣體量增加， 紅色液滴向右移動(dòng)， 向右移動(dòng)距離丫，就代表表觀光 合作用釋放 02 量，也就是表觀光合作用吸收的 C02 量。所以，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理： 真正光合速率=呼吸速率+表觀光合速率，就可以計(jì)算出光

14、合速率。C.測(cè)溶氧量 的變化-黑白瓶法 【典型例題 4】某研究小組從當(dāng)?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八?樣，分裝于六 對(duì) 黑白瓶中，剩余的水樣測(cè)得原初溶解氧的含量為 10mg/L,白瓶為 透明玻璃瓶，黑 瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件 下，分別在起始和 24 小時(shí)后以溫克碘量法測(cè)定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數(shù)據(jù) 女口下：表 2 光照強(qiáng)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為 3mg/L 的原因是 生 物呼吸消耗氧氣；該瓶中所有生物細(xì)胞 呼吸

15、消耗的 02 量為 7 mg/L24h。 （2）當(dāng) 光照強(qiáng)度為 c 時(shí)，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量為 21mg/L24h。 （3）光照強(qiáng) 度至少為 a（填字母）時(shí)，該水層產(chǎn)氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。 解 析：（1）由光合作用的總反應(yīng)式 6CO2+12H2S C6H12O6+6O2+6H2O，可知反 應(yīng)前后氣體體 積不變，所以不需要調(diào)節(jié)針筒容量就可使水滴維持在 X 處。（2） 光照條件下，由于光合作用吸收的 CO2 由緩沖液補(bǔ)充，緩沖液能維持 CO2 濃度， 同時(shí)釋放出 O2 導(dǎo)致密閉裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，若使水滴 X 不移動(dòng)，其針筒中單 位時(shí)間內(nèi) O2氣體容 量的增加就代表表觀光合速率的大小。 由題可知，若以釋放 出的氧氣量來(lái)代表表觀光合速率， 該植物的表觀光合作用速率是（0.6-0.2） X 3=1.2（mL/h。 （3）瓶中液體改放為 NaOH 溶液，則裝置內(nèi) CO2 完全被吸收，植 物體不能進(jìn)行光合作用，只 能進(jìn)行呼吸作用，瓶中氣體的變化即呼吸消耗的 O2 的變化。則在有光條件下該植物的真正光 合速率=表觀光合速率+呼吸速率， 既 1.2+0.1 2=1.4 （mL/h ） 。D.定性比較光合作用強(qiáng)度的大小-小葉片浮起數(shù)量法 【典型例題 5】探究光照強(qiáng)