第5章 素能提升课3植物光合速率和呼吸速率的关系及测定 课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
素能提升课3　植物光合速率和呼吸速率的关系及测定
第5章　细胞的能量供应和利用
1．表示方法及相互关系
(1)细胞呼吸速率：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——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
(2)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
(3)真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。
提升点1　光合速率和呼吸速率的关系
2．判定方法
(1)根据坐标曲线判定
①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。
②当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。
(2)根据叶绿体与线粒体之间气体交换图判断
(3)根据关键词判定
检测指标 细胞呼吸速率 净光合速率 真正(总)光合速率
CO2 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量
O2 吸收量(黑暗) 释放量 产生量
有机物 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量
(4)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。
1．用某种大小相似的绿色植物叶片，分组进行光合作用实验：已知叶片实验前重量，在不同温度下分别暗处理1 h，测其重量变化，再立即光照1 h(光照强度相同)，测其重量变化，得到如下表所示结果。仅考虑表中的四个温度，下列相关叙述错误的是(　　)
组别 甲 乙 丙 丁
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后重量变化/mg －1 －2 －3 －1
光照后与暗处理前相比重量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋1
A．27 ℃与30 ℃时，该植物的真正光合速率不相同
B．若每天光照12 h，该植物在29 ℃条件下不能正常生长
C．该植物在28 ℃时，光照1 h能制造7 mg有机物
D．温度可通过影响酶的活性来影响细胞的光合速率
√
B　[暗处理1 h后重量减少量，即为其每小时的呼吸速率；光照1 h后与暗处理前相比重量变化＝每小时总光合速率－2×每小时呼吸速率，27 ℃该植物的真正光合速率(即每小时总光合速率)＝3＋2×1＝5；30 ℃该植物的真正光合速率(即每小时总光合速率)＝1＋2×1＝3，即27 ℃与30 ℃时，该植物的真正光合速率不相同，A正确。该植物在29 ℃条件下每小时总光合速率＝3＋2×3＝9，每小时的呼吸速率＝3，若每天光照12小时，则一天的净光合量＝一天总光合量－一天呼吸量＝12×每小时总光合速率－24×每小时的呼吸速率＝12×9－24×3＝36，由于一天的净光合量大于0，说明植物可以积累有机物，可以正常生长，B错误。该植物在28 ℃条件下每小时总光合速率＝3＋2×2＝7，即其光照1 h能制造7 mg有机物，C正确。植物光合速率需要酶的催化，温度会影响酶活性，进而影响细胞的光合速率，D正确。]
2．葡萄和草莓都是人们喜爱的水果，如图表示25 ℃时，葡萄和草莓在不同光照强度下CO2吸收量的变化曲线。据图回答以下问题：
(1)据图可知，__________更应该种植在阳光充足的地方，在M点对应条件下，葡萄的真正光合速率为________________(用CO2吸收量表示)。已知葡萄光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25 ℃和
30 ℃，若将环境温度由25 ℃改变为30 ℃，其他条件不变，则P点向________移动，M点向________移动。
葡萄
10 mg·m-2·h-1
右
左下
(2)在25 ℃的环境中，若白天和黑夜的时间各为12 h，白天平均光照强度为Y klx，则草莓一天中单位面积叶片积累的葡萄糖约为________mg。(保留小数点后两位)
(3)在草莓的大棚种植中，若要提高草莓的产量，则可以采取的措施是_________________________________________________(答出2点即可)。
40.91
适当增加光照时间、增施有机肥、夜间适当降低温度
[解析]　(1)据题图可知，X是草莓的光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等，N点是草莓的光饱和点，与草莓相比，葡萄的光补偿点和饱和点都比草莓的高，因此葡萄可能是阳生植物，草莓可能是阴生植物。故葡萄更应该种植在阳光充足的地方。植物的真正光合速率＝呼吸速率＋净光合作用速率，故在M点对应条件下，葡萄的真正光合速率＝葡萄的呼吸速率＋葡萄的净光合作用速率＝2＋8＝10 mg·m-2·h-1。P点表示呼吸速率与光合速率相同，若将环境温度改变为30 ℃，细胞呼吸速率增加，需要更强的光照才能达到CO2吸收量平衡，所以P点将右移，M点向左下移动。
(2)据题图可知，草莓的呼吸速率为1 mg·m-2·h-1，净光合作用速率为
6 mg·m-2·h-1，白天和黑夜的时间各为12 h，白天平均光照强度在Y klx，则草莓一天的CO2吸收量＝12×6－12×1＝60 mg，根据光合作用的总反应式可知，消耗6 mol CO2会产生1 mol葡萄糖，则草莓一天中单位面积叶片积累的葡萄糖约为(180×60)/(6×44)＝40.91 mg。(3)适当增加光照时间来增加光合作用合成有机物的量，增施有机肥增加CO2浓度来提高光合作用强度从而提高有机物的合成量，夜间适当降低温度以降低呼吸速率，减少有机物的消耗量，故这些措施均可提高草莓的产量。
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，保证容器内CO2浓度的恒定。
提升点2　植物光合速率与呼吸速率的测定
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。
3．图示实验装置是研究环境因素对植物光合作用影响的经典装置。下列对实验过程中装置条件及实验结果的叙述错误的是(　　)
A．为了实验的准确性，应设置一组容器内放置一盆等体积死植株的对照组
B．若X溶液为CO2缓冲液，液滴移动距离可表
示植株的净光合强度
C．若X溶液为CO2缓冲液并遮光处理，液滴移
动距离可表示植株的有氧呼吸强度
D．若X溶液为NaOH溶液并将植株换为消毒的萌发种子，则该装置可用来判断种子的呼吸方式
√
D　[为了实验的准确性，应设置一组容器内放置一盆等体积死植株的对照组，排除环境因素(如气压、气温等)对实验的影响，A正确；若X溶液为CO2缓冲液，瓶内O2的增加会导致液滴移动，且液滴移动的距离表示的是植株的净光合强度(O2的释放速率)，B正确；若X溶液为CO2缓冲液并遮光处理，则此时植株不能进行光合作用、只能进行呼吸作用，有氧呼吸消耗O2，产生等量的CO2被缓冲液吸收，即O2的减少会导致液滴左移，故液滴移动距离可表示植株的有氧呼吸强度，C正确；若X溶液为NaOH溶液并将植株换为消毒的萌发种子，此时液滴移动距离仅表示种子呼吸时吸收O2的量，但无法判断种子具体的呼吸方式，D错误。]
4．图1中的甲表示光照强度对净光合速率的影响曲线图，图1中的乙表示温度对净光合速率和呼吸速率的影响曲线图，图2表示探究与光合作用相关的实验装置示意图。据图回答下列问题。
(1)据图1可知，在相应的温度条件下，苹果树幼苗的呼吸速率_____ (填“大于”“等于”或“小于”)梨树幼苗的呼吸速率，光照强度大于b时，限制光合速率的主要环境因素是___________________。一般条件下，苹果树幼苗生长速率大于梨树幼苗，原因是___________________________________________________________________。
小于
温度和CO2浓度
相同光照
强度下，苹果树幼苗吸收CO2的速率(或净光合速率)大于梨树幼苗
(2)据图1中的乙分析，最适合植物生长的温度是_________，温度从30 ℃升至35 ℃后，植物的呼吸速率、实际光合速率和生长速率的变化情况：_____________________。
25 ℃
升高、不变、降低
(3)利用图2所示的装置_________(填“能”或“不能”)一次测定出植株的实际光合速率。假设CO2浓度改变不影响呼吸速率，用该装置可以验证适宜浓度的CO2范围内，随着CO2浓度的升高光合速率逐渐增大，请简述实验处理方法及实验结果： ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
处理方法：用图中的
不能
装置设置A、B、C三组，装置内NaHCO3溶液的浓度适宜且大小为A>B>C，其他条件适宜且相同，一段时间后测定装置内的气体增加量；实验结果：气体增加量的大小关系为A>B>C
[解析]　(1)图1甲中坐标曲线的起点表示呼吸速率，起点越靠下说明呼吸速率越大，据图可知，苹果树幼苗的呼吸速率小于梨树幼苗。当光照强度大于b时，限制光合速率的主要环境因素是温度和CO2浓度。植物的生长速率取决于净光合速率，从图1甲中可以看出，相同光照强度下，苹果树幼苗吸收CO2的速率(或净光合速率)大于梨树幼苗，所以苹果树幼苗的生长速率大于梨树幼苗。
(2)据图1中的乙可知，在25 ℃时植物的净光合速率最大，所以该温度下植物生长速率最快。实线表示呼吸速率，虚线表示净光合速率，二者之和为实际光合速率，所以温度从30 ℃升至35 ℃后，植物的呼吸速率、实际光合速率和生长速率的变化情况为升高、不变、降低。(3)由于实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，但在光照下植物同时进行光合作用和细胞呼吸，所以用图2所示的装置不能一次测定出植株的实际光合速率。装置中的NaHCO3溶液的浓度大小可以调整CO2浓度，所以用该装置可以验证适宜浓度的CO2范围内，随着CO2浓度的升高光合速率逐渐增大，具体操作方法及实验结果如下：
处理方法：用图中的装置设置A、B、C三组，装置内NaHCO3溶液的浓度适宜且大小为A>B>C(模拟CO2浓度的不同)，其他条件适宜且相同，一段时间后测定装置内的气体(O2)增加量；实验结果：气体增加量的大小关系为A>B>C。