2019版高考生物二輪增分策略 專題二考點7 凈光合作用速率和總光合作用速率及相關(guān)計算學(xué)案

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1、 考點?7 凈光合作用速率和總光合作用速率及相關(guān)計算 1．呼吸速率、總(真正)光合速率與表觀光合速率的關(guān)系的確認(rèn) (1)光合作用速率表示方法：通常以一定時間內(nèi)?CO2?等原料的消耗量或?O2、(CH2O)等產(chǎn)物的生成 量來表示。但根據(jù)測量時的實際情況，光合作用速率又分為凈光合速率和真光合速率。在有光 條件下，植物同時進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，實驗容器中?O2?增加量、CO2?減少量或有機(jī)物的增加 量，都可代表凈光合速率，而植物真光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。而

2、呼吸速率是將植物 置于黑暗中，實驗容器中?CO2?增加量、O2?減少量或有機(jī)物減少量都可表示呼吸速率。 (2)不同情況下凈光合量、真光合量和呼吸量的判定 條件 題目中常見的關(guān)鍵語句 所指的含義 植物“產(chǎn)生”的?O2?量，或植物“合 實質(zhì)上是在葉綠體中產(chǎn)生的量，即光 成”的有機(jī)物的量 合作用總量或真正光合作用量 光照條件下 植物“釋放”的?O2?量，或植物“積 實質(zhì)上是凈光合作用量，即光合作用 累”的有機(jī)物的量 植物“吸收”的?CO2?量 黑暗條件下 植物“釋放”的?CO2?量 植物“吸收”的?O2?

3、量 總量－細(xì)胞呼吸消耗量 實質(zhì)上是凈光合作用量 實質(zhì)上是細(xì)胞呼吸釋放量 實質(zhì)上是細(xì)胞呼吸吸收量 (3)有機(jī)物積累量的表示方法：一晝夜有機(jī)物的積累量?(用?CO2?的量表示)可用式子表示為：積累 量＝白天從外界吸收的?CO2?量－晚上呼吸釋放的?CO2?量。 2．有關(guān)細(xì)胞呼吸計算的規(guī)律總結(jié) 規(guī)律一：細(xì)胞有氧呼吸時，葡萄糖∶CO  2 ∶O2＝1∶6∶6；無氧呼吸時，葡萄糖∶CO ∶酒精＝ 2 1∶2∶2?或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。 規(guī)律二：消耗等量葡萄糖時，則酒精發(fā)酵與有氧呼吸產(chǎn)生的?CO2?的摩爾數(shù)

4、之比為?1∶3；有氧呼 吸消耗氧氣摩爾數(shù)與有氧呼吸和酒精發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳摩爾數(shù)之和的比為?3∶4。 規(guī)律三：產(chǎn)生同樣數(shù)量的?ATP?時，無氧呼吸與有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩爾數(shù)之比為?19∶1。 1 規(guī)律四：在進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸的氣體變化計算及反應(yīng)速率比較時，應(yīng)使用?C6H12O6＋6H2O＋ 酶 酶 6O2――→6CO2＋12H2O＋能量和?C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量這兩個反應(yīng)式，并結(jié)合化學(xué) 課上所學(xué)的，根據(jù)化學(xué)方程式計算的規(guī)律和方法進(jìn)行解答。 規(guī)律五：如果在題干中沒有給出所要計算的具體數(shù)值，只有體積比，則可

5、將此比值當(dāng)成實際體 積(或物質(zhì)的量)進(jìn)行計算，最后求解。 題組一 透過坐標(biāo)中數(shù)據(jù)，辨析相關(guān)規(guī)律 1．以測定的?CO2?吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響， 結(jié)果如圖甲所示。下列分析正確的是( ) 4 A．光照相同時間，在?20?℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多 B．光照相同時間，35?℃時光合作用制造的有機(jī)物的量與?30?℃相等 C．如果該植物原

6、重?X?kg，置于暗處?4?h?后重(X－1)kg，然后光照?4?h?后重(X＋2)kg，則總光合 3 速率為 kg·h－1 D．若將乙裝置中?NaHCO3?溶液換成蒸餾水，則在黑暗條件下可測得?B?曲線 答案 B 解析 在光照時間相同的情況下，在?25?℃時，CO2?吸收量最大，即光合作用凈合成量最大，積 累的有機(jī)物最多，A?錯誤；在光照時間相同的情況下，30?℃時光合作用的總量為?3.50(凈合成量) ＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50?mg/h，35?℃時光合作用的總量為?3.00(凈合成量)＋3.50(呼吸消耗 量)＝6.50?mg/h，二者相同

7、，B?正確；該植物原重?X?kg，置于暗處?4?h?后重(X－1)kg，然后光照 2 4?h?后重(X＋2)kg，則總光合速率為?1?kg·h－1，C?錯誤；將乙裝置中?NaHCO3?溶液換成氫氧化鈉 溶液，則在黑暗條件下可測得?B?曲線，D?錯誤。 2．如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片?1?cm2?質(zhì)量(mg)變化情況(均考慮為有機(jī)物的質(zhì)量變 化)的操作流程及結(jié)果，據(jù)圖分析回答問題： (1)從圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為________mg·cm?－2·h－1(用圖中字母表

8、示)，實際 光合速率可表示為________mg·cm?－2·h－1(用圖中字母表示)。 (2)從圖分析，恒定在上述________℃下，維持?12?h?光照，12?h?黑暗，該植物葉片?1?cm2?增重最 多，增重了______mg。 答案 (1)X Y＋2X (2)14 36 解析 (1)由圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為?X(mg·cm－2·h－1)，而單位時間光照下葉 片重量的增加量表示的是凈光合速率，故光照?1?小時總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝?M＋ Y－(M－X)＋X＝Y(jié)＋2X(mg·cm－2·h－1)。(2)從結(jié)果可以看出，在?

9、14?℃下，維持?12?h?光照，12?h 黑暗，該植物葉片增重最多，凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率＝?(3＋2×2)×12－2×24＝ 36(mg)。 題組二 透過表格中數(shù)據(jù)，辨析相關(guān)規(guī)律 3．(2018·如皋一模?)科研人員為探究土壤含水量、?CO2?濃度對某作物生長的影響，在最適溫度 和光照強(qiáng)度的智能溫室內(nèi)進(jìn)行實驗的結(jié)果如下表。請分析回答： 組別  土壤含水量??CO2?濃度(%) 凈光合速率(μmol CO2·m－2·s－1) 相對氣孔 開度(%) 水分利用 效率 A B C

10、 D 適宜 干旱 適宜 干旱 0.03 0.03 0.06 0.06 12 7.5 15 9.5 100 62 83 47 1.78 1.81 3.10 3.25 (1)與?C?組相比，限制?B?組作物光合作用的環(huán)境因素有_____________________；若在?D?組的基礎(chǔ) 上適當(dāng)提高溫度，則該作物凈光合速率會__________；提高?CO2?濃度，作物對水分的利用效率會 ________________。 (2)研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫導(dǎo)致

11、類囊體結(jié)構(gòu)破壞、光合色素含量和光反應(yīng)中水的供應(yīng)減少，導(dǎo)致為 暗反應(yīng)提供的?______________________?減少。因此，有人認(rèn)為干旱主要通過影響光反應(yīng)進(jìn)而影 響光合作用，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，上述觀點?__________________(?填“合理”或“不合理”)， 3 理由是_____________________________________________________________ _______________________________________________________________________

12、_?。 答案 (1)土壤含水量、CO2?濃度 降低(或減弱) 提高(或增大) (2)ATP?和[H] 不合理 干旱 通過影響氣孔開度而影響暗反應(yīng)；干旱對光反應(yīng)和暗反應(yīng)的影響大小無從判定 解析 (1)據(jù)表分析可知，與?C?組相比，B?組與其不同之處為土壤含水量和?CO2?濃度，故這兩個因 素為限制?B?組作物光合作用的環(huán)境因素。在?D?組的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高溫度，會超過光合作用的最適 溫度，則該作物凈光合速率會降低；若提高?CO2?濃度，光合作用增強(qiáng)，作物對水分的利用效率會 增大。?(2)干旱脅迫導(dǎo)致類囊體結(jié)構(gòu)破壞、光合色素含量和光反應(yīng)中水的供應(yīng)減少，光反應(yīng)減 慢，其為

13、暗反應(yīng)提供的?ATP?和[H]會減少。干旱通過影響氣孔開度而影響暗反應(yīng)；干旱對光反應(yīng) 和暗反應(yīng)的影響大小無從判定，所以認(rèn)為干旱主要通過影響光反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用的觀點不 合理。 4．某種番茄的黃化突變體與野生型相比，葉片中的葉綠素、類胡蘿卜素含量均降低。凈光合作 用速率(實際光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及相關(guān)指標(biāo)如表所示： (μ?mol??CO2·m???·s )??????????????? ) 材料 葉綠素 a/b 凈光合作用 類胡蘿卜???速率(μ?mol 素/葉綠素??CO2·m－2·s－ 1  細(xì)胞

14、間?CO2?濃度 －2 －1  呼吸速率(μ?mol CO2·m－2·s－1) 突變體 野生型 9.30 6.94 0.32 0.28 5.66 8.13 239.07 210.86 3.60 4.07 －9.26＝2.94(μ?mol?CO2·m－2·s－1)。由于突變體葉片中的胞間?CO2?濃度較高，所以氣孔因 (1)番茄的黃化突變可能_________(填“促進(jìn)”或“抑制”)葉綠素?a?向葉綠素?b?轉(zhuǎn)化的過程。 (2)突變體葉片中葉綠體對?CO2?的消耗速率比

15、野生型降低了______?μ mol·m－2·s－1。研究人員 認(rèn)為氣孔因素不是導(dǎo)致突變體光合速率降低的限制因素，依據(jù)是?___________________?。 答案 (1)抑制 (2)2.94 突變體葉片中的細(xì)胞間?CO2?濃度高 解析 (1)由表格可知，突變體中葉綠素?a/b?與類胡蘿卜素/葉綠素比值升高，葉綠素減少使 葉片呈現(xiàn)黃化色澤，可能的原因是突變可能抑制了葉綠素?a?向葉綠素?b?轉(zhuǎn)化的過程。(2)根 據(jù)題表可知，突變體葉片中葉綠體對?CO2?的消耗速率為凈光合速率＋呼吸速率＝5.66＋3.60 ＝9.26(μ?mol?CO2·m－2·s－1)，同理，野生型葉片中葉綠體對CO2?的消耗速率為?8.13＋4.07 ＝12.20(μ?mol?CO2·m－2·s－1)，突變體葉片中葉綠體的?CO2?的消耗速率比野生型低?12.20 秀 素不是導(dǎo)致突變體光合速率降低的限制因素。 4