2020高考生物大一轮复习 微专题三 光合作用和呼吸作用过程中“三率”计算及有机物积累量计算课件 新

微专题三|光合作用和呼吸作用过程中“三率”计算及有机物积累量计算知识归纳一、光合作用和呼吸作用过程中“三率”的判断和计算1．“三率”的概念及内在关系(1)呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量。(2)真正(总)光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。(3)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。数值关系为：净光合速率＝光合速率－呼吸速率。2．“三率”的判断(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值代表呼吸速率，该曲线则代表净光合速率；若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。(2)根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。(3)根据代谢过程图解进行判定：图中①和④分别表示从外界吸收的CO2和释放到外界中的O2，两者均表示净光合速率；图中②和⑤分别表示线粒体进行细胞呼吸产生的CO2和消耗的O2，两者均表示呼吸速率；图中③和⑥分别表示叶绿体进行光合作用利用的CO2和产生的O2，两者均表示真正光合速率。故：③＝①＋②；⑥＝④＋⑤。(4)根据关键词判定(单位时间内的变化量)呼吸速率真正光合速率净光合速率主体线粒体叶绿体植物体或细胞O2吸收量(黑暗)产生量释放量有机物消耗量(黑暗)制造量积累量CO2释放量(黑暗)利用量、固定量、消耗量吸收量提示：表中“CO2吸收量”是指植物体或植物细胞吸收的CO2量，代表净光合速率；若有文字表述为“光合作用CO2吸收量”则代表真正光合速率。命题探究1．图甲表示某光强度和适宜温度下，该植物光合强度增长速率随CO2浓度变化的情况，图乙表示在最适温度及其他条件保持不变的情况下，某植物叶肉细胞CO2释放量随光强度变化的曲线。下列叙述正确的是()A．图甲中，与F点相比，E点三碳化合物的含量较高B．图甲中，与G点相比，F点植物光合速率和光饱和点均较高C．图乙中若其他条件不变，CO2浓度下降则A点将向右移动D．若图乙中的B点骤变为C点时，短时间内NADPH含量将下降解析：与F点相比，E点CO2浓度较低，三碳化合物合成较少，所以E点三碳化合物的含量较低，A错误；图甲曲线表示某光强度和适宜温度下，该植物光合强度增长速率随CO2浓度的变化情况，只要光合强度增长速率为正值，植物光合速率都在不断增加，G点CO2浓度较F点高，所以G点光合速率和光饱和点均较F点高，B错误；若图乙中CO2浓度下降，光补偿点将增大，所以A点将向右移动，C正确；若图乙中B点骤变为C点时，光强度增加，短时间内光反应加快，NADPH含量将上升，D错误。答案：C2．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2s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200s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________μmol·m－2·s－1范围内，在300s时CO2________达到2.2μmol·m－2·s－1。由此得出，叶片的总(真正)光合速率大约是________μmolCO2·m－2·s－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100s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。解析：(1)细胞进行光合作用时可利用光能分解H2O产生O2和[H]。细胞呼吸可将储存在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)据图分析，照光条件下CO2吸收量为0.2～0.6μmol·m－2·s－1。在300s时CO2吸收量为负值，即CO2释放量可达到2.2μmol·m－2·s－1。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以总光合速率为2.4～2.8μmol·m－2·s－1。(3)根据题中所给信息“转入黑暗条件下100s以后”得出，需要分析的是300s之后的曲线变化趋势，由图可知300s后CO2释放量逐渐减少，最后达到一个稳定水平。(4)利用同位素示踪技术可以追踪生物体内某元素或某物质的来源和去路。答案：(1)水细胞呼吸ATP中的化学能(2)0.2～0.6释放量2.4～2.8(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪3．(2019·陕西八校联考)植物生理学家对光合作用进行了大量的研究，如图是其中的一些实验数据曲线，请分析回答：甲图(1)图中资料显示，影响光合作用的环境因素除光照强度外，还有________________，光照强度影响光合作用的信息来自________图。(2)如果提高光照强度，则m点的位置将会如何移动？________。(3)甲图中AB段和CD段影响光合作用的主要限制因子分别是________和________。(4)乙图中，在相同的光照强度下，不同植物的光合作用速率不同，出现这种差异的根本原因是________________________________。(5)若丙图中的曲线Ⅲ表示某植物的呼吸速率，则曲线Ⅰ和Ⅱ表示的速率名称分别是________、________。(6)在温室大棚内生产农作物，如遇阴雨天，为了不减产，采取白天适当降温的措施，该措施的依据来自________图。解析：(1)甲图显示的是光照强度和CO2浓度对光合作用的影响，乙图显示的是光照强度对光合作用的影响，丙图显示的是温度对光合作用的影响。(2)m点表示一定光照强度下CO2的饱和点(即光合速率达到最大时的最小CO2浓度)，由甲图可知，随着光照强度的增大，CO2饱和点也增大，因此，如果提高光照强度，则m值增大，即m点向右移动。(3)甲图中AB段表示随着CO2浓度的增大，光合速率增大，这说明限制AB段光合作用的主要环境因子为CO2浓度；CD段光合速率达到最大值，不受CO2浓度的影响，而此时光照强度增大，最大光合速率也增大，因此限制CD段光合作用的主要环境因子为光照强度。(4)不同生物性状不同的根本原因是遗传物质不同，乙图中在相同光照强度下不同植物的光合速率不同，根本原因是它们所含有的与光合作用有关的基因不同。(5)植物的实际(或真)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，若曲线Ⅲ表示呼吸速率，曲线Ⅰ先上升后保持稳定，表示实际(或真)光合速率，曲线Ⅱ随呼吸速率增大先上升后下降，表示净光合速率。(6)阴雨天，白天光照强度小，此时适当降低温度，可以使呼吸速率下降(根据丙图)，则植物的净光合速率可能仍大于0，有利于植物积累有机物。答案：(1)CO2浓度、温度甲、乙(缺一不可)(2)右移(3)CO2浓度光照强度(4)不同植物与光合作用有关的基因不同(意思相同即可)(5)实际光合速率(真光合速率)净光合速率(6)丙知识归纳二、植物有机物积累量的计算方法1．计算方法：常见以下两种情况(1)持续光照条件下：有机物积累量＝V净·t。(2)有时光照有时黑暗条件下，有两种计算方法：方法一：有机物积累量＝光合作用产生量－呼吸作用消耗量＝(V净＋V呼)·t光－V呼·(t光＋t暗)方法二：有机物积累量＝光照时的积累量－黑暗时的消耗量＝V净·t光－V呼·t暗2．注意事项(1)判断植物体能否正常生长，即判断植物有机物积累量是否大于0。(2)注意所求与已知的物质是否一致，如已知CO2的量求葡萄糖的量，则需要借助反应式运用化学计算方法进行换算。(3)计算结果还应注意时间、面积、质量、物质的量等单位是否统一。命题探究4．将一片新鲜叶片放在特殊的装置内，在相同温度下，给予不同强度的光照。测到氧气释放量如下表所示：光照强度(klx)02468101214O2[μL/(cm2叶面积·min)]－0.200.20.40.81.21.21.2对该数据分析错误的是()A．该叶片呼吸作用吸收O2的速率为0.2μL/(cm2叶面积·min)B．光强为2klx时，光合速率与呼吸速率相等C．光强为8klx时，光合作用产生O2的速率为0.8μL/(cm2叶面积·min)D．不改变其他条件下，光强超过10klx后，光合速度不再提高解析：当光照强度为零时，只进行呼吸作用，此时氧气的释放量可以表示呼吸作用强度，A正确；光强为2klx时，氧气释放量为零，说明此时光合速率等于呼吸速率，B正确；光强为8klx时，光合作用释放氧气的速率为0.8μL/(cm2叶面积·min)，产生氧气的速率为1μL/(cm2叶面积·min)，C错误；由表格知：不改变其他条件下，光强超过10klx后，光合速度不再提高，D正确。答案：C5．某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为30℃和35℃，图示曲线表示该植物在恒温30℃时光合速率与光照强度的关系，据图回答问题：(1)图示中，X点时生成ATP的场所是________________________，W点的含义是________________________________________________________________________。(2)若其他条件不变，将温度调节到35℃，Z点将向________移动，若该植物出现黄化现象，Y点将沿横轴向________移动。(3)同Y点相比，Z点时C5含量________，原因是_________________________________________________________________________________________________________。(4)光照强度由0～W间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为________，光合作用有机物的积累量为________。(用S1、S2、S3表示)解析：(1)X点对应的光照强度为0，此时植物细胞只进行细胞呼吸，所以产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。(2)若其他条件不变，将温度调节到35℃，此时光合作用强度减弱，达到最大光合速率需要的光照强度降低，Z点向左上方移动；若该植物出现黄化现象，叶绿素含量降低，光合作用强度降低，而Y点代表光补偿点(光合作用与呼吸作用强度相等)，所以需要更强的光照才能与呼吸作用强度相等，Y沿横轴向右移动。(3)与Y点相比，Z点的光照强度较强，生成的[H]和ATP较多，C3还原速率加快，生成的C5较多。(4)由图示可知，在0～W间，呼吸作用总量为S1＋S2，光合作用有机物的净积累量等于光合作用有机物的产生量减去呼吸作用有机物的消耗量，即(S2＋S3)－(S1＋S2)＝S3－S1。答案：(1)细胞质基质和线粒体光合速率达到最大时的最低光照强度(2)左上右(3)升高光照增强，光反应增强，C3还原速率加快，而CO2的固定速率不变(4)S1＋S2S3－S16．图1表示水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。图2表示密闭容器及自然环境中某植物光合作用曲线，图3表示该植物在自然环境中处于25℃条件下光合作用强度随光照强度变化的坐标图(光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃)。请分析回答：(1)图1中t2→t3，限制光合速率的因素是________。t3→t4，暗反应________(填“减弱”“不变”或“增强”)，光反应随之________(填“减弱”“不变”或“增强”)。(2)图2中光合作用强度与呼吸作用强度相等的点有________个，FG段密闭容器内CO2浓度下降缓慢的原因是_____________________________________________。(3)图3中b点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有________________________；若将温度从25℃提高到30℃时，d点的移动