(共27张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
素能提升课3 植物光合速率和呼吸速率测定方法
第5章 细胞的能量供应和利用
提升点 气体体积变化法
——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积
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我仰
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团结守纪勤学春
浅仰芹 气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积
甲装置 乙装置
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的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
(2)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。
1．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：
甲装置 乙装置
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入________________，装置乙作为对照。
②把甲、乙装置放在_____________________________________________。
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如表：
实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度 甲装置 ______(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置 右移0.5 cm
测定植物净光合作用强度 甲装置 ______(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置 右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
[解析] (1)要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)÷0.5＝4 g/h；净光合速率为(4.5－0.5)÷0.5＝8 g/h，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120 g，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84 g。
[答案] (1)①NaOH溶液 ②遮光 (2)①NaHCO3溶液 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中 (3)左 右 (4)4 84
2．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：
甲
(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是_________________________________________________________________________________。
(3)测得该植物的一些实验数据如下：
30 ℃ 15 ℃黑暗下5 h
一定光照15 h 黑暗下5 h
吸收CO2 660 mg 释放CO2 220 mg 释放CO2 110 mg
若该植物处于白天均温30 ℃，晚上均温15 ℃，有效日照12 h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。
(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：
乙
①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________________。
②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是___________
________________________________________________________________。
[解析] (1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增多。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264 mg，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180 mg。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸作用强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。
[答案] (1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱 (2)C3减少、C5增多 (3)180 (4)①B点和C点 ②不能一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜的呼吸作用大于光合作用
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