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1、光合作用和呼吸作用综合方法技能复习学案32015.01.29180【考纲要求】一、光合作用条件骤变对各物质质量的变化的分析方法1. 动态分析：光照与C02浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP、C6H1206合成量的影响 当外界因素中光照强弱、C02浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、 H、ATP、C6H1206生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：（1）如图：C3、C5、H、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系釦牛3C5H和ATP（ch2o） 合成量模型分析光照强度由 强到弱,叫供 应不变增加减少光照强
2、度由 弱到强，叫供 应不变减少增加增加增加归纳如下:物质的量 Ay* -光照光照强齊72.C5、H、ATP、:（C血0）合成量一一f物质的量物质的量芫合作用速車C5、H、ATP C3.(CH2O)合成量 时间/C3(CH2O)合歳量 、C,H、ATP条件H和ATP（阻0） 合成量模型分析光照不变， co?量由充足 到不足减少增加增加减少光照不变， co?量由不足 到充足增加减少减少增加【典型例题1】如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响.下列有关叙述中不正确的是（）A. 曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度升高B. 曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5浓度升高C. 曲线中
3、C点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量D. 在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合效 率答案：A、曲线中a点转向b点时，光照强度增强，光反应产生的H和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的 过程不变，故C3的含量将减少，A错误；B、曲线中b点转向d点时，CO2浓度降低，CO2用与暗反应中和C5固定生成C3的反应减 弱，因此叶绿体中C5浓度升高，B正确；C、曲线中c点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量，C正确；D、在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合效率，D正确. 故选：A.【变式训练1】 如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化
4、的曲线图，C点和B点 相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和H的含量发生的变化依次是（）光合作用强度AI6 9 12 15 18 21 24A. 升、升、升、升C.降、升、升、升 答案CB. 降、降、降、降D.升、升、降、降解析：光反应和暗反应中C3、C5、ATP、ADP四种物质与光反应条件中的光和暗反应条件中 的CO2之间的关系。C点与B点相比由于气温升高，气孔关闭，CO2的吸收量减少，导致叶肉细胞内C3的含量减 少（短时间内C3的生成量减少，而被还原消耗的C3的量不变），C5的含量增多（短时间内C5 的生成量不变，而与CO2结合消耗的C5的量减少），ATP和H的含量增多（短时间内ATP和
5、 H的生成量不变，而还原过程中消耗掉的ATP和H减少）。二、光合速率与呼吸速率的计算方法（一）呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、02减少量或有机物减少量。（二）净光合速率和真正光合速率1. 净光合速率：常用一定时间内02释放量、C02吸收量或有机物积累量表示。2. 真正光合速率：常用一定时间内02的产生量、C02固定量或有机物产生量表示。co2吸收光补偿点 CA真正光合速率3. 光合速率与呼吸速率的关系(1) 绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)J I 3 1 11 1 1 j 1 1 1 | |0D(2) 绿色组织在有光条件下光合作用
6、与细细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。(3) 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。4. 表观(净)光合速率的测定方法(如图)(1) NaHC03溶液作用：玻璃瓶中的NaHC03溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植 物光合作用的需求。(2) 植物光合作用速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内 的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。光合速率的测定方法：A:干物质量的积累“半叶法”-测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物 质积累数【典型例题2】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是
7、：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作用强度，其单位是 mg/(dm2 h)。问题：(1) 可用什么方法阻止两部分叶片的物质和能量转移？可先在中央大叶脉基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑 制剂处理(2) 6小时内上述B部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量（M）为M=MB-MA .解析：本方法又叫半叶称重法，常用大田农作物的光合速率测定。如图1所示，A部分遮 光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍
8、可照常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进 行光合作用，又可以进行呼吸作用。 题中：MB表示6小时后叶片初始质量+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6小时后初始质量-呼吸作用有机物的消耗 量， 所以，M=MB-MA，就是光合作用有机物的经过6小时干物质的积累数（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）。 这样，真正光合速率（单位：mg/dm2h） 就是M值除以时间再除以面积就可测得。答案：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【变式训练2】 某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶 柄基部作环剥处理（仅限制叶片有机物的输
9、入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取 下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体真正光合作用速率=（3y 一 2z x） / 6 gcm-2h-1（不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的 影响）。则M处的实验条件是（）环剥后的叶柄A.下午4时后将整个实验装置遮光3小时B. 下午4时后将整个实验装置遮光6小时C. 下午4时后在阳光下照射1小时D. 晚上8时后在无光下放置3小时解析：起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克,从上午10时到下午4时，叶片在这 6小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y克减去上午 10时移走时
10、的叶圆片干重x克的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：（y x）克. 若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理为M小时后干重为z克， 下午4时移走的叶圆片干重y克减去叶片遮光处理M小时后的干重z克差值，就是呼吸作用 干物质量：（y x）克。已知:测得叶片的叶绿体光合作用速率=（3y 一 2zx） / 6 g *cm-2 4i-1 ， 据真正光合速率二表观光合速率+呼吸速率，得出：（3y 2zx） / 6 = （y 一 x） / 6 + （y 一 Z） / M ， 计算出M二3小时，A选项正确。B.气体体积变化法一-测光合作用O2产生（或CO2消耗）的体积【典型例题3】
11、某生物兴趣小组设计了图3装置进行光合速率的测试实验（忽略温度 对气体膨胀的影响）。 测定植物的呼吸作用强度:装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液;将玻璃钟罩遮光处理, 放在适宜温度的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。 测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液；将装置放在光照充足、 温度适宜的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。绿色植物玻璃钟罩请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因:项目红墨水滴移动方向燮3.：原因分析测定植物呼吸作用速率a .向 左 移C动测定植物净光合作用强度b.向右移d动C.玻璃钟罩遮光，植物只进行
12、呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗02，而释放的C02气体被装小烧杯置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动D.装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液可维持装置中的C02浓度：将装置放在光照充足、温度 适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放02,致装置内气体量增加，红色液滴向右移动解析：测定植物的呼吸作用强度时，将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植 物进行有氧呼吸消耗02,而释放的C02气体被装置烧杯中的NaOH溶液吸收，导致装置内气 体量减小，压强减小，红色液滴向左移动，向左移动的距离X,就代表植物进行有氧呼吸消 耗
13、的量02量，也就是有氧呼吸产生的C02量。 测定植物的净光合作用强度：装置的烧 杯中放入NaHC03缓冲溶液可维持装置中的C02浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境 中，又处在植物的生长期，其光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放02,计算黑光瓶速率致装置内气体量增加，红色液滴向右移动，向右移动距离Y,就代表表观光合作用释放02量, 也就是表观光合作用吸收的C02量。所以，依据实验原理:真正光合速率=呼吸速率+表 观测溶&的变以【典型例题4】某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对 黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑
14、瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和 24小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下：表2光照强度(klx)0 (黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333(1) 黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是 生物呼吸消耗氧气;该瓶中所有生物细胞 呼吸消耗的02量为7 mg/L 24h。(2) 当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为21mg/L 24h。(3) 光照强度至少为a (填字母)时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。 解析：(1) 由光合作用的总反应式6C02+12
15、H20 一 C6H1206+602+6H20,可知反应前后气体体 积不变，所以不需要调节针筒容量就可使水滴维持在X处。(2) 光照条件下，由于光合作用吸收的C02由缓冲液补充，缓冲液能维持C02浓度，同时释 放出02导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内02气体容 量的增加就代表表观光合速率的大小。由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率, 该植物的表观光合作用速率是(0.6-0.2)X 3=1.2(mL/h)。(3) 瓶中液体改放为NaOH溶液，则装置内C02完全被吸收，植物体不能进行光合作用，只 能进行呼吸作用，瓶中气体的变化即呼吸消耗的O2的变化。则在有光条件下该植物的真正光 合速率=表观光合速率+呼吸速率
