2020版高考生物 第四单元 细胞的能量供应与利用 补上一课2“三率”测定及相关实验设计课件 中图版

理清两大代谢的物质、能量关系，把握相关曲线及三率测定，全取高考拉分题第一步⇨研析内涵、明点析线，宏观微观并举，点悟解题切入点1.总光合速率、净光合速率和呼吸速率的常用表示方法(1)微观点悟重点1辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率(2)归纳总结总光合速率O2产生速率CO2固定(或消耗)速率有机物产生(或制造、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率2.常考曲线分析曲线Ⅱ：净光合量（即Ⅰ－Ⅲ差值）交点D对应E，此时净光合量为“0”，B点为植物生长最快点图2表示真正光合速率与光照强度的关系以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标特别提醒总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。第二步⇨研析题型，变换视角，全取高考拉分题视角1总光合速率、净光合速率及呼吸速率的计算(2019·广东湛江市调研)为探究不同pH对草莓产量的影响，科研人员先将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗进行黑暗处理，然后再分别置于pH为a、b、c、d和e的培养液中培养，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片净光合速率、呼吸速率，结果如表所示。请回答下列问题：注：表格中的数据为O2的吸收速率或释放速率，单位为(μmol·mg－1·h－1)。培养液pH呼吸速率净光合速率a200150b210240c220300d240270e250250(1)除了可以通过测定O2释放量，还可以通过测定________________________(答出一种即可)来计算净光合速率。(2)在该实验中，pH为________的培养液中总光合速率最大。(3)培养草莓幼苗的过程中应隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足，还能防止培养液的________发生变化影响实验结果。(4)植物若能正常生长，其光合作用固定的有机物的量要________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗的有机物的量。pH为e时，要保证草莓幼苗能正常生长，每天光照时间应大于________h。解析(1)净光合速率除了可以用O2的释放量来表示，还可以用CO2的吸收量或有机物的积累量来表示。(2)总光合速率是净光合速率和呼吸速率之和，故题表中总光合速率最大时对应的培养液的pH是c。(3)本题研究的是不同pH对草莓产量的影响，在培养过程中，植物根对离子的选择性吸收和根细胞呼吸作用产生的CO2，都会改变培养液的pH，从而影响实验结果。(4)植物若要正常生长，其光合作用固定的有机物的量要大于呼吸作用消耗的有机物的量，当pH为e时，要保证草莓幼苗能正常生长(设每天需要的光照时间为th)，则要满足500×t250×24，t12，即每天光照时间应大于12h。答案(1)CO2的吸收量或有机物的积累量(答出一种即可)(2)c(3)pH(4)大于12视角2曲线图中3个常考点(“光为O”点、补偿点、饱和点)的移动问题1.(2019·益阳市、湘潭市调研)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是()A.Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零B.P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降C.在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移D.降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移解析Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。答案C视角3结合曲线模型分析总光合速率、净光合速率和呼吸速率【典例】(2017·北京卷，2)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是()A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25℃C.在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是10～50℃[慧眼识图获取信息]答案D【即学即练】(2018·山东潍坊市高三统考)科研人员分别在25℃和42℃培养条件下(其他条件均相同且适宜)，测得某植物的部分数据如图所示。已知该植物生长的适宜温度条件是25～35℃。请回答相关问题：(1)图中甲组代表________℃下测得的结果，作出该判断的理由是___________________________________________________________________________________________。(2)某兴趣小组测定了25～42℃范围内该植物的净光合速率，发现30℃时净光合速率最大，则30℃________(填“是”“不是”或“不一定是”)光合作用的最适温度，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若将培养温度由25℃快速提升至42℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显________(填“上升”或“下降”)，这一变化的主要原因可能是______________________________________________________________________________________。解析(1)分析图形可知，甲组比乙组的净光合速率大，应是植物生长的适宜温度，因此甲组代表25℃下测得的结果。(2)植物的净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，30℃时净光合速率最大，可能是此时呼吸速率低，因为没有测定此温度下的呼吸速率，无法确定该植物在此温度下的实际光合速率的大小，因而无法确定此温度是否为光合作用的最适温度。(3)温度由25℃快速提升至42℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显升高，原因可能是42℃已经不是该植物光合作用的适宜温度，故该植物的光合速率下降，对CO2的利用速率降低。答案(1)25此温度属于该植物适宜生长的温度，与42℃相比，净光合速率大(2)不一定是没有测定相应温度下的呼吸速率，无法确定实际光合作用速率(3)上升光合作用减弱，叶肉细胞对二氧化碳的利用速率降低重点2三率测定的6种实验模型模型1气体体积变化法——测定光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积[实验原理](1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。【典例1】(2019·辽宁五校协作体联考)某实验室中有三套完全相同的装置，装置内的绿色植物为长势相近的君子兰，培养条件如表所示，经2小时的实验后，测定并记录相关数据。已知氧传感器用于测定装置内的O2含量。请分析并回答下列问题：装置培养条件刻度尺读数数据显示屏读数开始时2小时后开始时2小时后甲温度为T1、光照适宜0ADE乙温度为T2、光照适宜0BDF丙温度为T2、黑暗0CDG注：君子兰细胞中光合作用和细胞呼吸相关酶的最适温度分别为T1和T2，且T2T1。(1)三套装置的君子兰细胞中，均能产生ATP的场所是________；装置甲中的数据A代表___________________________________________________________。(2)若增加一套实验装置，光照适宜条件下，在实验过程中，将温度逐渐由T1升高至T2，并测得数据显示屏读数由D变为H，则E、F、H的大小关系是_____________________。(3)若B＝0，则在君子兰的叶肉细胞中，叶绿体产生O2的量________(填“大于”“等于”或“小于”)线粒体消耗O2的量；若B为正数，C为负数，则该植物在温度为T2、光照适宜的条件下，呼吸速率与光合速率之比＝________(用B、C表示)。解析(1)丙装置中的君子兰只能进行细胞呼吸，因此，三套装置的君子兰细胞中均能产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体；A代表在装置甲对应的培养条件下，君子兰的净光合速率。(2)当温度由T1逐渐升高至T2时，君子兰细胞的光合速率下降，呼吸速率上升，则H应小于E、大于F。(3)若B＝0，则说明整体上君子兰的光合速率等于呼吸速率，但就君子兰的叶肉细胞而言，其光合速率大于呼吸速率，即叶肉细胞中叶绿体产生O2的量大于线粒体消耗O2的量；在温度为T2、光照适宜的条件下，君子兰的呼吸速率可表示为－C/2，光合速率＝(B－C)/2，因此，两者之比＝－C/(B－C)＝C/(C－B)。答案(1)细胞质基质和线粒体君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下，2小时内释放O2的量(或君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下的净光合速率)(2)EHF(3)大于C/(C－B)或－C/(B－C)模型2黑白瓶法——测溶氧量的变化通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题是常见题型，掌握常见的“黑白瓶”问题的测定原理，是解答此类试题的关键。具体方法如下：(1)“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。(3)在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。【典例2】(2019·湖北襄阳四中调研)某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样(其中有植物)，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为用黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，24h后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，记录数据如表所示。根据信息，回答下列问题：光照强度/klx0abcde白瓶溶氧量/(mg·L－1)31016243030黑瓶溶氧量/(mg·L－1)333333(1)黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是________________________；该瓶中所有生物在24h内通过细胞呼吸消耗的O2量为________mg/L。(2)当光照强度为cklx时，在24h内白瓶中植物产生的O2量为________mg/L。光照强度至少为________klx时，该水层生物产氧量才能维持其正常生活耗氧量所需。当光照强度为________klx时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加。(3)若将光照强度为aklx下的白瓶移至光照强度为bklx条件下，则该瓶中植物细胞的光合作用速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，其主要原因是____________。C3经一系列变化可形成________________________________________________。解析(1)在黑暗条件下，植物只能进行呼吸作用消耗O2，不能进行光合作用产生O2，所以溶解氧的含量由10mg/L降低为3mg/L，24h内该瓶中所有生物通过呼吸作用消耗的O2量为10－3＝7mg/L。