1、光合速率和呼吸速率的关系解读及测定,考向一光合速率和呼吸速率的关系高考这样考【典例】(2014全国卷)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。,据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在ab时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。,(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该
2、同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。,【解题指南】(1)关键知识：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。(2)图示信息：坐标图中净光合速率小于0时，光合速率小于呼吸速率；净光合速率为0时，光合速率=呼吸速率；净光合速率大于0时，光合速率大于呼吸速率。,【解析】本题考查环境因素对光合速率的影响。(1)图中CO2浓度为a时，高光强(曲线A)下的纵坐标为0，即净光合速率为0；CO2浓度在ab时，曲线A、B、C均表现为上升趋势，即净光合速率均随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，高光强条件下(曲线A)的净光合速率仍然能够随着CO2浓度的增加而增加，由此可知。限制B、C净光合速率增加的环
3、境因素是光强。,(3)CO2浓度小于a时，3种光强下，净光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是说呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)图中CO2浓度和光强会影响净光合速率，从而影响植物的产量，故为提高植物的产量，应综合考虑CO2浓度和光强的影响。,答案：(1)0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强,备考这样做1.记住基本关系式：真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+_。2.理解“三率”的表示方法：,呼吸速率,根据表格内容完善下面的公式：(1)光合作用O2的产生量=光合作用O2的_量+黑暗中O2的_量。(2)光合作用CO2的固定量=光合作用CO2的_量+黑暗中C
4、O2的_量。(3)光合作用有机物的产生量=光合作用有机物的_量+有机物的_量。,释放,吸收,吸收,释放,积累,消耗,3.看懂曲线模型：(1)O点：植物只进行_。C点：光合速率达到_。,细胞呼吸,最大值,(2)AB段：净光合速率_0(填“”“=”或“”“=”或“”“=”或“”)，植物因积累有机物而生长。,预测这样练1.某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如下图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定)，据图分析正确的是(),A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C.实验开
5、始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D.实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体,【解析】选C。图中细线是在恒温密闭环境中测得的CO2吸收速率，当吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收CO2，此时光合作用所需的所有CO2全由细胞呼吸提供，即此时呼吸速率与光合速率相等。据图可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个，分别在第6、18、30、42小时；据曲线分析，CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时；由曲线图看出，前24小时比后24,小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱；实验过程中叶肉细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用，产生ATP的场所包括细胞质
6、基质、线粒体和叶绿体。,2.(2017济南模拟)如图表示一生长迅速的植物在夏季24 h内CO2净吸收量和净释放量(单位：mg)。请回答： 世纪金榜导学号77982072,(1)在_时，该植物既没有CO2的净吸收，也没有CO2的净释放，说明此时刻植物_。(2)测定植物呼吸速率比较简单的方法是_。假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为_mg/h，最高光合速率约为_mg/h。,(3)该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为_(用字母表示)。(4)若某一阶段，该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线，说明植物正处于旺盛生长状态，因为这一阶段_。,【解析】(1)从图中
7、可以看出，在18：00和6：00时，该植物CO2的吸收量均为0，即细胞呼吸产生的CO2刚好被光合作用吸收，光合作用强度与细胞呼吸强度相等。(2)在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，单位时间内CO2释放量可以表示呼吸速率，测定植物呼吸速率比较简单的方法是测定在黑暗条件下单位时间内CO2释放,量。图中植物夜间CO2的释放量为10 mg/h，该值表示呼吸速率。图中C区段CO2吸收的最高值为75 mg/h，此值表示净光合速率，此时真正光合速率为净光合速率+呼吸速率=75+10=85 mg/h。(3)白天植物光合速率大于呼吸速率，则A和C区段表示白天积累的有机物；夜间只进行细胞呼吸，则B区段表示夜间消耗的有
8、机物，故该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B。,(4)图中A+C的面积大于B，表示光合作用强度大于细胞呼吸强度(同化作用大于异化作用)，植物积累的有机物较多，说明该植物正处于旺盛生长阶段。,答案：(1)18：00和6：00光合作用强度与细胞呼吸强度相等(2)测定在黑暗条件下单位时间内CO2的释放量1085(3)A+C-B(4)A+C的总面积大于B，表示植物光合作用强度大于细胞呼吸强度(同化作用大于异化作用)，植物积累的有机物较多,3.某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下
9、(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量)，回答下列问题：,(1)在光照条件下，图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用_，其中图形B的面积表示_。从图形C可推测该植物存在另一个_的途径。CO2进出叶肉细胞都是通过_的方式进行的。(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形_(填“A”或“B”)的面积变小，图形,_(填“A”或“B”)的面积增大，原因是_。,【解析】本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识及对图形的识别能力。(1)根据坐标图分析，A为叶肉细胞进行光合作用时CO2的净吸收量，即净光合速率。而B、C均为遮光后释放的CO2量，即B
10、+C的总和则是植物自身产生CO2的量，光照下A+B+C的面积表示光合作用过程中固定的CO2的总量。遮光之后，植物主要进行细胞呼吸产生CO2，根据,遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物细胞呼吸放出的CO2量，而C则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子，进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。(2)提高温度，细胞呼吸增强，降低光照，光合作用减弱，因此单位面积叶片在单位时间内的A面积减小，B面积增大。,答案：(1)固定CO2总量细胞呼吸放出的CO2量释放CO2(其他答案合理也可)自由扩散(2)AB光合速率降低，呼吸速率增强(其他答案合理也可),考向二光合速率与
11、呼吸速率的测定 高考这样考【典例】(2014江苏高考)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5，25)条件下测得的Pn曲线图。请回答下列,问题:,(1)通过变换图1中光源，可研究_、_对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系_(填“呈正相关”“呈负相关”或“难以确定”)。(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的,获得CO2。图2中达到最大P
12、n值的最低NaHCO3浓度为_；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有_、_。(4)培养基中的 与 之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高， 越少， 越多，而 几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.010.0)对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有_、_。,【解题探究】1.分析影响测定净光合速率的两大因素：(1)光照：图1中提供可调光源，改变光合速率的途径有两个：_、_。(2)温度：通过影响_来影响光合作用。,光强,光的波长(光质),酶的活性,2.分析 影响光合作用的原理： 通过两个方面影响光合作用：影响溶液pH和_。,CO2的供应,【解析】本题考查光合作用的影响因素
13、和酶活性的影响因素。(1)可调光源能改变光照强度、光的波长(光质)，从而可以研究光强和光质对光合作用的影响。(2)温度是无关变量，温度过高或过低都会影响酶的活性，从而影响光合作用，难以确定光照对Pn的影响，因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜，以排除对实验的干扰。,(3)由题图可以看出，达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120 mgL-1；在更高NaHCO3浓度下，外界因素是CO2浓度达到了饱和，不能吸收更多的CO2；内部因素是CA量不足，不能催化分解更多的 。(4)由题意可知，pH一方面会影响 的含量，从而影响Pn；另一方面pH也会影响CA(细胞)的活性，从而影响Pn。,答案：(1)光
14、强光质(2)难以确定(3)120 mgL-1达到了CO2饱和点CA量有限(4)CO2(或 )供应量不同CA(细胞)活性变化,备考这样做1.利用指示剂测定光合速率和细胞呼吸速率：(1)方法：利用溴麝香草酚蓝水溶液测定环境中_量。(2)原理：CO2会使溴麝香草酚蓝水溶液由_变绿再变_。,CO2,蓝,黄,2.利用气体体积变化测定光合速率和细胞呼吸速率：(1)经典实验装置：,(2)实验装置解读：甲装置：置于黑暗中，红色液滴变化是由无氧呼吸产生的_引起的，因此可测定绿色植物的无氧呼吸速率。乙装置：置于黑暗中，红色液滴变化是由有氧呼吸吸收的_引起的，因此可测定绿色植物的有氧呼吸速率。,CO2,O2,丙装置
15、：置于光照下，NaHCO3的作用是保证容器内_的恒定，满足绿色植物光合作用的需要，红色液滴移动是由于光合作用产生的_和细胞呼吸消耗的O2引起的，因此可测定绿色植物的净光合速率。,CO2,O2,预测这样练1.某同学研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取3个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c 3瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内容氧量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24 h取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24 h待测深度水体中生物,光合作用和有氧呼吸的情况是世纪金榜导学号77982074()A.24 h待测深度水体中生物有氧呼
16、吸消耗的氧气量是vmol/瓶,B.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是kmol/瓶C.24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k-v)mol/瓶D.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k-v)mol/瓶,【解析】选D。根据题意知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24 h待测深度水体中生物进行有氧呼吸消耗的氧气量为(w-v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k-w)mol/瓶，即瓶内生物24 h进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)为(k-w)mol，故24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量=呼吸消耗的氧气量+净光合量=
17、(w-v)+(k-w)=(k-v)mol/瓶。,2.研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。,(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解_，同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过_将储藏在有机物中稳定的化学能转化为_和热能。(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在_molm-2s-1范围内，在300 s时CO2_达到2.2molm-2s-1。由此得出，,叶片的总(真正)光合速率是_molCO2m-2s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100
18、s以后，叶片的CO2释放_，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。,(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用_技术进行研究。,【解题指南】(1)关键知识：叶片的总(真正)光合速率=呼吸速率+净(表观)光合速率。(2)图示信息：CO2吸收量表示净(表观)光合速率，CO2吸收量为0，表示总(真正)光合速率=呼吸速率。,【解析】本题主要考查光合作用和细胞呼吸的原理及其应用。(1)叶肉细胞利用光能分解水，产生氧气。细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。(2)从图中可以看出CO2吸收量
19、范围是0.20.6molm-2s-l。300 s时没有光照，CO2应该是,释放量。叶片的总光合速率=呼吸速率+净光合速率，因此总光合速率应该为2.42.8molCO2m-2s-1。(3)在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放量逐渐减少，说明黑暗条件中的呼吸过程可能与有光条件时不同。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用同位素示踪技术进行研究。,答案：(1)水细胞呼吸ATP中的化学能(2)0.20.6释放量2.42.8(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪,3.如图所示是研究光合作用和细胞呼吸的实验装置，根据相关知识回答问题：,(1)甲装置
20、试管中收集的气体可以使带火星的木条复燃，说明绿色植物的光合作用放出了_。(2)孙武同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如下表：,由此得出的结论是_。(3)利用乙装置研究绿色植物的细胞呼吸时，为防止光合作用的干扰，应对该装置进行_处理，一段时间后，玻璃管中红墨水将向_(填“左”或“右”)移动。,【解析】(1)甲装置用来验证植物的光合作用产生氧气。光合作用的条件是光，该装置放在温暖的光下，照射一段时间，试管中收集的气体可以使带火星的木条复燃，表明收集起来的气体有助燃作用，而氧气能够助燃，说明绿色植物的光合作用放出了氧气。(2)分析表中的结果，得出的结论是光照越强，光合作用越强(或光照越弱，光合作用越弱)。,(3)光合作用只能在光下进行，细胞呼吸有光、无光都能进行；细胞呼吸吸收氧气、释放二氧化碳，而二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了。因此，利用乙装置研究绿色植物的细胞呼吸时，为防止光合作用的干扰，应对该装置进行遮光处理，一段时间后，玻璃管中红墨水将向左移动。,答案：(1)氧气(2)光照越强，光合作用越强(或光照越弱，光合作用越弱)(3)遮光左,
