（选考）2021版新高考生物一轮复习 加强提升课（2） 辨析“三率”及“三率”测定的5种实验模型学案

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.加强提升课(2)辨析“三率”及“三率”测定的5种实验模型突破一植物“三率”的判定1．“三率”的判定方法2．相关计算植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。1．适宜的温度和一定的CO2浓度等条件下，某同学对甲、乙两种高等植物设计实验，测得的相关数据如下表。下列说法错误的是()光合速率与呼吸速率相等时的光照强度光合速率达到最大值时的最小光照强度光合速率达到最大值时的CO2吸收量黑暗条件下CO2释放量甲植物13115.5乙植物393015注：光照强度单位为klx；CO2吸收量或释放量单位为mg/(100cm2·h)。A．本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量B．光照强度为1klx时，甲植物叶肉细胞的叶绿体中ATP由叶绿体基质移向类囊体薄膜C．光照强度为3klx时，甲、乙两植物固定CO2速率的差为1.5mg/(100cm2·h)D．甲、乙两植物相比较，甲植物更适合在弱光下生长2解析：选B。本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量，光照强度为自变量，A正确；光照强度为1klx时，甲植物光合速率与呼吸速率相等，叶绿体中ATP产生于类囊体薄膜，消耗于叶绿体基质，因此叶绿体中ATP由类囊体薄膜移向叶绿体基质，B错误；光照强度为3klx时，甲的真正光合速率＝11＋5.5＝16.5mg/(100cm2·h)，而乙的真正光合速率＝15mg/(100cm2·h)，因此甲、乙两植物固定CO2速率的差＝16.5－15＝1.5mg/(100cm2·h)，C正确；甲、乙植物比较，甲植物更适合在弱光下生长，这是因为甲植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度和光合速率达到最大值时的最小光照强度均比较小，D正确。2．将生长状况相同的某种植物的叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如图数据。下列说法正确的是()A．该植物在27℃时生长最快，在29℃和30℃时不表现生长现象B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29℃C．在27℃、28℃和29℃时光合作用制造的有机物的量相等D．30℃时光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物都是1mg/h解析：选B。暗处理后有机物减少量代表呼吸速率，4个温度下分别为1mg/h、2mg/h、3mg/h、1mg/h，光照后与暗处理前的有机物增加量代表1h光合作用制造有机物量和2h呼吸作用消耗有机物量的差值，所以4个温度下总光合速率(有机物制造量)分别为5mg/h、7mg/h、9mg/h、3mg/h。该植物在29℃时生长最快，4个温度下都表现生长现象；该植物在29℃条件下制造的有机物的量最多；该植物在30℃条件下光合作用制造的有机物为3mg/h，呼吸作用消耗的有机物为1mg/h。突破二“三率”测定的5种实验方法方法1气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理①在黑暗条件下甲装置中的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吸收O2的速率，可代表呼吸速率。3②在光照条件下乙装置中的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。(3)测定方法①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(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。方法2“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”透光，给予光照，测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类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。一般规律如下：(1)总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸消耗量(强度)。(2)有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。(3)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。方法3“半叶法”——测光合作用有机物的产生量半叶法的原理：植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低。为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量(或呼吸消耗量)的估测值。“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞，以防止光合产物从叶中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向叶片的输送)，仅用一组叶片，且无须将一半叶片遮黑，既简化了实验过程，又提高了测定的准确性。方法4叶圆片称重法——测定有机物的变化量本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量测定光合速率，如图所示以有机物的变化量表示(S为叶圆片面积)。净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；4总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。方法5间隔光照法——比较有机物的合成量光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。3．(2020·安徽太和一中高三预测押题)某兴趣小组设计了如右图所示的实验装置若干组，室温25℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述，错误的是()A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度的大小B．若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移解析：选C。当装置给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的多少，A正确；真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，测呼吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用)，为去除有氧呼吸产生CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得液滴移动的距离即为有氧呼吸消耗O2的量，B正确；若X溶液为清水并给予光照，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，植物只进行有氧呼吸，但由于消耗的底物为脂肪，其消耗O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制(1)增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物。(2)减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。(3)除去容器中CO2——氢氧化钠溶液。5(4)除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。(5)除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。(7)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。(8)线粒体提取——细胞匀浆离心。4．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。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，在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，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6[g/(cm2·h)](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()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：选A。起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重xg，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(yg)减去上午10时移走时的叶圆片干重(xg)的差值，就等于该叶圆片净光合作用产生干物质的量：(y－z)g。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a小时后干重为zg，下午4时移走的叶圆片干重yg减去叶片遮光处理a小时后的干重zg的差值，就是呼吸作用干物质量：(y－z)g。已知测得叶片的叶绿体光合作用速率＝(3y－2z－x)/6[g/(cm2·h)]，据真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率，得出：(3y－2z－x)/6＝(y－z)/6＋(y－x)/a，计算出a＝3小时，A项正确。5．(不定项)(2020·山东泰安调研)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是()水深(m)1234白瓶中O2浓度(g/m3)＋3＋1.50－1黑瓶中O2浓度(g/m3)－1.5－1.5－1.5－1.5A．水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为4.5g/m3B．水深2m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原6C．水深3m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体D．水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用解析：选AC。白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5g/m3，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值。综上分析可知，在水深1m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5(g/m3)，A正确；水深2m处白瓶中水生植物能进行光合作用，也能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g/m3)，能进行光合作用，D错误。6．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。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6h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速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：(1)MA表示6h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6h后_____________＋______________－呼吸作用有机物的消耗量。(2)若M＝MB－MA，则M表示________