專項(xiàng)3光合速率與呼吸速率的模型分析與實(shí)驗(yàn)測定-2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)疑難專項(xiàng)突破

2023年生物一輪復(fù)習(xí)疑難專項(xiàng)突破專項(xiàng)3

光合速率與呼吸速率的模型分析與實(shí)驗(yàn)測定一、光合速率與呼吸速率的模型分析專項(xiàng)梳理1.真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率的模型分析1）內(nèi)在關(guān)系①細(xì)胞呼吸速率：植物非綠色組織或綠色組織在黑暗條件下測得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。②凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量綠色組織所吸收的CO2量或釋放的O2量。③真正光合速率＝凈光合速率＋細(xì)胞呼吸速率。2）判定方法①根據(jù)坐標(biāo)曲線判定甲乙a.當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收量為負(fù)值，該值的絕對(duì)值代表細(xì)胞呼吸速率，該曲線代表凈光合速率，如圖甲。b.當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，光合速率也為0，該曲線代表真正光合速率，如圖乙。2）判定方法②根據(jù)關(guān)鍵詞判定檢測指標(biāo)細(xì)胞呼吸速率凈光合速率真正（總）光合速率CO2釋放量（黑暗）吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量（黑暗）釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量（黑暗）積累量制造量、產(chǎn)生量2.光合作用與呼吸作用的相關(guān)曲線分析圖1圖21）圖1中曲線Ⅰ表示總光合量，曲線Ⅲ表示呼吸量，曲線Ⅱ表示凈光合量。交點(diǎn)D對(duì)應(yīng)點(diǎn)E，此時(shí)凈光合量為0，B點(diǎn)時(shí)植物生長最快。2）圖2中曲線c表示凈光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示總光合速率。在G點(diǎn)時(shí)，總光合速率是呼吸速率的2倍。專項(xiàng)微練1.

某校生物興趣小組以玉米為實(shí)驗(yàn)材料，研究不同條件下光合速率與呼吸速率，繪制了甲、乙、丙、丁四幅圖，哪幅圖中“a”點(diǎn)不能表示光合速率等于呼吸速率(

)CA.

甲

B.

乙

C.

丙

D.

丁[解析]

圖甲中光合速率代表實(shí)際光合速率，二者交點(diǎn)a代表光合作用速率等于呼吸作用速率，A不符合題意；圖乙中a點(diǎn)后二氧化碳的含量開始降低，即光合作用速率大于呼吸作用速率，故a點(diǎn)含義是光合作用速率等于呼吸作用速率，B不符合題意；圖丙中a點(diǎn)的含義是二氧化碳的吸收量等于釋放量，即表示凈光合作用速率等于呼吸作用速率，此時(shí)光合作用速率是呼吸作用速率的二倍，C符合題意；圖丁中a點(diǎn)二氧化碳的吸收量為0，說明此時(shí)光合作用速率等于呼吸作用速率，D不符合題意。2.

[2021江蘇南京三模]如圖是某植物葉片凈光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）與胞間CO2濃度（Ci）的日變化曲線，相關(guān)分析正確的是(

)A.

與11：00時(shí)相比，13：00時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較高B.

14：00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株積累有機(jī)物的量開始減少C.

17：00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D.

葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度D[解析]

分析曲線可知，與11：00時(shí)相比，13：00時(shí)葉片凈光合速率較低，說明13：00時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較低，A錯(cuò)誤；14：00后葉片的Pn下降，但葉片凈光合速率仍遠(yuǎn)大于0，說明植株積累有機(jī)物的量繼續(xù)增多，B錯(cuò)誤；17：00后葉片的Ci快速上升，是由于光照減弱，ATP、NADPH產(chǎn)生減少，C3的還原減弱，暗反應(yīng)速率也降低，C錯(cuò)誤；對(duì)比分析兩曲線走勢可知，葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度，D正確。3.

[2020寧夏銀川二中高三一模]某研究小組研究溫度對(duì)某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響（其他實(shí)驗(yàn)條件均相同且適宜），結(jié)果如圖所示。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是(

)A.

溫度高于35

℃時(shí)，該植物不能正常生長的原因是不能進(jìn)行光合作用B.

25

℃和30

℃時(shí)，該植物的CO2消耗量基本相等C.

該植物的呼吸作用最適溫度為35

℃D.

溫度由5

℃升高到25

℃的過程中，該植物積累的有機(jī)物量逐漸減少B[解析]

由圖可知，溫度高于35

℃時(shí)，光合作用消耗CO2的量小于呼吸作用產(chǎn)生CO2的量，說明光合速率小于呼吸速率，故植物體不能正常生長，A錯(cuò)誤；由圖可知，25

℃和30

℃時(shí)，該植物的CO2消耗量基本相等，B正確；大于35

℃時(shí)，呼吸作用產(chǎn)生CO2的量還在增加，說明呼吸速率的最適溫度大于35

℃，C錯(cuò)誤；5

℃~25

℃時(shí)，光合作用CO2消耗量一直大于呼吸作用產(chǎn)生CO2的量，說明凈光合速率逐漸增強(qiáng)，該植物積累的有機(jī)物逐漸升高，D錯(cuò)誤。

A.

光照強(qiáng)度為b時(shí)，該葉肉細(xì)胞光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率B.

光照強(qiáng)度為c時(shí)，該葉肉細(xì)胞葉綠體產(chǎn)生的O2全部供給線粒體利用C.

光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用強(qiáng)度為0D.

光照強(qiáng)度為d時(shí)，光合作用從外界環(huán)境中吸收2個(gè)相對(duì)單位的CO2A[解析]

光照強(qiáng)度為b時(shí)，該葉肉細(xì)胞光合作用速率小于細(xì)胞呼吸速率，A錯(cuò)誤；c點(diǎn)表示整個(gè)植物的光補(bǔ)償點(diǎn)，此時(shí)整個(gè)植物的光合作用速率=整個(gè)植物的呼吸作用速率，該葉肉細(xì)胞葉綠體產(chǎn)生的O2全部供給線粒體利用，B正確；a表示整個(gè)植物的呼吸作用速率，光合作用強(qiáng)度為0，C正確；光照強(qiáng)度為d時(shí)，光合作用釋放到外界環(huán)境的氧氣量為2個(gè)單位，即從外界環(huán)境中吸收2個(gè)相對(duì)單位的CO2，D正確。二、光合速率與呼吸速率的實(shí)驗(yàn)測定拓展梳理1.“裝置圖法”測定光合速率與呼吸速率1）測定裝置2）測定方法及解讀①測定呼吸速率（裝置甲）a.裝置甲燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液，用于吸收CO2。b.裝置甲遮光處理,以排除光合作用的干擾。c.置于適宜溫度環(huán)境中。d.紅色液滴向左移動(dòng)（裝置甲單位時(shí)間內(nèi)向左移動(dòng)距離代表呼吸速率）。②測定凈光合速率（裝置乙）a.裝置乙燒杯中放入適宜濃度的NaHCO3溶液,用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定,滿足光合作用需求。b.必須給予較強(qiáng)光照處理,且溫度適宜。c.紅色液滴向右移動(dòng)（裝置乙單位時(shí)間內(nèi)向右移動(dòng)距離代表凈光合速率）。③根據(jù)“總（真正）光合速率=呼吸速率+凈光合速率”可計(jì)算得到總（真正）光合速率。④物理誤差的校正:為防止氣壓、溫度等物理因素引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。2.“黑白瓶法”測定光合速率與呼吸速率“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題，其中“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量，可分為有初始值與沒有初始值兩種情況，規(guī)律如下：規(guī)律1：有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量（或二氧化碳的增加量）為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量（或二氧化碳的減少量）為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。規(guī)律2：沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量與黑瓶中測得的現(xiàn)有量之差即總光合作用量。3.“半葉法”測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量“半葉法”的原理是將對(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t小時(shí)后,在A、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,（MB-MA）÷t表示被截取部分單位時(shí)間制造的有機(jī)物總量。4.“葉片上浮法”探究影響光合作用的因素利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙的空氣,充以水分使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2,O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累,使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少（或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長短）,即能比較光合作用強(qiáng)度的強(qiáng)弱。5.葉圓片稱量法測定有機(jī)物的變化量如圖所示以有機(jī)物的變化量測定光合速率（S為葉圓片面積）。

提醒

光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)條件的控制方法1）增加水中氧氣——泵入空氣或放入綠色水生植物。2）減少水中氧氣——容器密封或油膜覆蓋，或煮沸冷卻。3）除去容器中的二氧化碳——?dú)溲趸c溶液。4）保持容器中二氧化碳濃度恒定——NaHCO3溶液。5）除去葉片中原有的淀粉——置于黑暗環(huán)境中較長時(shí)間。6）除去光合作用對(duì)細(xì)胞呼吸的干擾——給植株遮光。7）消除種子表面微生物對(duì)種子細(xì)胞呼吸速率測定的影響——消毒。8）除去葉片中葉綠素——酒精隔水加熱（脫色）。9）得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光。專項(xiàng)微練5.

[2020山東威海一模]如圖是探究有活性的水稻種子呼吸作用的裝置。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.

將種子浸透的作用是增加種子細(xì)胞中自由水的含量，從而增強(qiáng)種子的代謝作用B.

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，紅色小液滴位于0點(diǎn)，在其他條件適宜的情況下，一段時(shí)間后，紅色小液滴將向左移動(dòng)C.

小液滴停止移動(dòng)后，種子的呼吸方式是有氧呼吸D.

為確保紅色小液滴的移動(dòng)僅由種子的生理活動(dòng)引起，需另設(shè)放置煮熟種子的對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝置C[解析]

將種子浸透的作用是增加種子細(xì)胞中自由水的含量，從而增強(qiáng)種子的代謝作用，提高其呼吸作用，A正確；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，紅色小液滴位于0點(diǎn)，在其他條件適宜的情況下，一段時(shí)間后，由于種子呼吸會(huì)消耗O2釋放CO2，CO2被KOH溶液吸收，因此紅色小液滴將向左移動(dòng)，B正確；小液滴停止移動(dòng)后，說明種子不再消耗O2，進(jìn)行無氧呼吸，C錯(cuò)誤；為確保紅色小液滴的移動(dòng)僅由種子的生理活動(dòng)引起，需另設(shè)放置煮熟種子的對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝置，觀察小液滴是否移動(dòng)，D正確。6.

[2020安徽蚌埠調(diào)研]如圖是生物興趣小組測定光合作用和呼吸作用的實(shí)驗(yàn)裝置圖（裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度相對(duì)穩(wěn)定）。在一定光照條件下觀察結(jié)果如下，合理的是(

)A.

甲裝置水滴不動(dòng)，乙裝置水滴左移

B.

甲裝置水滴右移，乙裝置水滴右移C.

甲裝置水滴右移，乙裝置水滴不動(dòng)

D.

甲裝置水滴左移，乙裝置水滴右移A[解析]

在相同的環(huán)境條件下，甲裝置中的綠色植物光合速率大于呼吸速率時(shí)裝置中水滴向右移；甲裝置中的綠色植物光合速率等于呼吸速率時(shí)水滴不動(dòng)；甲裝置中的綠色植物光合速率小于呼吸速率時(shí)裝置中水滴向左移，而乙裝置中，青蛙呼吸作用消耗氧氣，放出的二氧化碳又因碳酸氫鈉溶液的作用而被吸收，所以氣體減少，裝置中水滴應(yīng)向左移，故選A。7.

[2021遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)二模]某生物科研小組從池塘某一深度取水樣，分裝到六對(duì)黑白瓶中（白瓶為透光瓶，黑瓶為不透光瓶）。剩余水樣立即測定初始溶解氧，測得溶解氧為10

mg/L。將瓶密封后有五對(duì)置于五種不同強(qiáng)度的光照條件下（溫度相同），一對(duì)放回原水層，24小時(shí)后，測定瓶中溶解氧量，請(qǐng)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)（如表）判斷相關(guān)說法正確的是(

)光照強(qiáng)度（lx）abcde原水層白瓶溶氧量（mg/L）31019303019黑瓶溶氧量（mg/L）333332A.

光照強(qiáng)度為a時(shí)，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，說明a為黑暗條件B.

光照強(qiáng)度為b時(shí)，植物不能發(fā)生光合作用C.

原水層與c的白瓶溶解氧含量相同，可以推測原水層的光照強(qiáng)度為cD.

當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量都是30

mg/LA[解析]

黑瓶中的生物沒有接受光照，植物不能通過光合作用產(chǎn)生氧氣，但細(xì)胞呼吸可以消耗氧氣，光照強(qiáng)度為a時(shí)，黑、白瓶中剩余溶解氧量均為3

mg/L，說明兩瓶中的植物沒有進(jìn)行光合作用，a為黑暗條件，A正確；光照強(qiáng)度為b時(shí)，白瓶溶解氧量與初始溶解氧量（初始溶解氧為10

mg/L）相等，說明凈光合速率為零，總光合作用產(chǎn)氧量和呼吸作用耗氧量相等，B錯(cuò)誤；黑瓶中溶解氧的消耗量為呼吸作用強(qiáng)度，原水層的呼吸速率=10-2=8

（mg/L），c的白瓶呼吸速率=10-3=7

（mg/L），光合作用速率=凈光合速率+呼吸速率，原水層與c的白瓶光合速率不同，光照強(qiáng)度不同，C錯(cuò)誤；當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量=（30-10）+（10-3）=27

（mg/L），D錯(cuò)誤。8.

[2020黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬]如圖所示，將對(duì)稱葉片左側(cè)遮光，右側(cè)曝光，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)，從兩側(cè)截取單位面積的葉片，烘干稱重，分別記為a和b（單位：g）。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.

右側(cè)葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，不吸收綠光B.

葉片右側(cè)脫色后，用碘蒸氣處理呈深藍(lán)色C.

（b-a）/6代表該葉片的呼吸速率D.

（b+a）/6代表該葉片的總光合速率B[解析]

葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，較少吸收綠光，A錯(cuò)誤；分析圖示，葉片右側(cè)能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉，脫色后用碘蒸氣處理呈深藍(lán)色，B正確；照光與不照光部分的生理過程中差別是光合作用是否進(jìn)行，但同時(shí)它們都進(jìn)行呼吸作用，b=葉片原重量+總光合作用-呼吸消耗，a=葉片原重量-呼吸消耗，因此b-a=光合作用合成有機(jī)物的總量，（b-a）/6代表該葉片的總光合速率，C、D錯(cuò)誤。9.

[2021天津南開區(qū)二模]某研究小組利用圖一裝置來研究在一定的二氧化碳濃度下，光照強(qiáng)度分別對(duì)植物甲、乙光合作用的影響，結(jié)果如圖二所示（整個(gè)過程呼吸強(qiáng)度不變），請(qǐng)回答下列問題：圖一圖二1）

要想獲得圖二中A、B的值，圖一裝置應(yīng)放在_______環(huán)境中，溶液A應(yīng)是____________。為了使測得