提綱

核心點(diǎn)撥

1．呼吸速率、總(真正)光合速率與表觀光合速率的關(guān)系的確認(rèn)

(1)光合作用速率表示方法：通常以一定時(shí)間內(nèi)CO₂等原料的消耗量或O₂、(CH₂O)等產(chǎn)物的生成量來表示。但根據(jù)測量時(shí)的實(shí)際情況，光合作用速率又分為凈光合速率和真光合速率。在有光條件下，植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，實(shí)驗(yàn)容器中O₂增加量、CO₂減少量或有機(jī)物的增加量，都可代表凈光合速率，而植物真光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。而呼吸速率是將植物置于黑暗中，實(shí)驗(yàn)容器中CO₂增加量、O₂減少量或有機(jī)物減少量都可表示呼吸速率。

(2)不同情況下凈光合量、真光合量和呼吸量的判定

(3)有機(jī)物積累量的表示方法：一晝夜有機(jī)物的積累量(用CO₂的量表示)可用式子表示為：積累量＝白天從外界吸收的CO₂量－晚上呼吸釋放的CO₂量。

2．有關(guān)細(xì)胞呼吸計(jì)算的規(guī)律總結(jié)

規(guī)律一：細(xì)胞有氧呼吸時(shí)，葡萄糖∶CO₂∶O₂＝1∶6∶6；無氧呼吸時(shí)，葡萄糖∶CO₂∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。

規(guī)律二：消耗等量葡萄糖時(shí)，則酒精發(fā)酵與有氧呼吸產(chǎn)生的CO₂的摩爾數(shù)之比為1∶3；有氧呼吸消耗氧氣摩爾數(shù)與有氧呼吸和酒精發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳摩爾數(shù)之和的比為3∶4。

規(guī)律三：產(chǎn)生同樣數(shù)量的ATP時(shí)，無氧呼吸與有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩爾數(shù)之比為19∶1。

規(guī)律四：在進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸的氣體變化計(jì)算及反應(yīng)速率比較時(shí)，應(yīng)使用C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O_2→6CO₂＋12H₂O＋能量和C₆H₁₂O_6→2C₂H₅OH＋2CO₂＋少量能量這兩個(gè)反應(yīng)式，并結(jié)合化學(xué)課上所學(xué)的，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的規(guī)律和方法進(jìn)行解答。

規(guī)律五：如果在題干中沒有給出所要計(jì)算的具體數(shù)值，只有體積比，則可將此比值當(dāng)成實(shí)際體積(或物質(zhì)的量)進(jìn)行計(jì)算，最后求解。

題組特訓(xùn)

題組一　透過坐標(biāo)中數(shù)據(jù)，辨析相關(guān)規(guī)律

1．以測定的CO₂吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖甲所示。下列分析正確的是()

A．光照相同時(shí)間，在20 ℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多

B．光照相同時(shí)間，35 ℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30 ℃相等

C．如果該植物原重X kg，置于暗處4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X＋2)kg，則總光合速率為3/4 kg·h^－1

D．若將乙裝置中NaHCO₃溶液換成蒸餾水，則在黑暗條件下可測得B曲線

答案　B

解析　在光照時(shí)間相同的情況下，在25 ℃時(shí)，CO₂吸收量最大，即光合作用凈合成量最大，積累的有機(jī)物最多，A錯(cuò)誤；在光照時(shí)間相同的情況下，30 ℃時(shí)光合作用的總量為3.50(凈合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50mg/h，35 ℃時(shí)光合作用的總量為3.00(凈合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50mg/h，二者相同，B正確；該植物原重X kg，置于暗處4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X＋2)kg，則總光合速率為1 kg·h^－1，C錯(cuò)誤；將乙裝置中NaHCO₃溶液換成氫氧化鈉溶液，則在黑暗條件下可測得B曲線，D錯(cuò)誤。

2．如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片1 cm²質(zhì)量(mg)變化情況(均考慮為有機(jī)物的質(zhì)量變化)的操作流程及結(jié)果，據(jù)圖分析回答問題：

(1)從圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為________mg·cm^－2·h^－1(用圖中字母表示)，實(shí)際光合速率可表示為________mg·cm^－2·h^－1(用圖中字母表示)。

(2)從圖分析，恒定在上述________℃下，維持12 h光照，12 h黑暗，該植物葉片1 cm²增重最多，增重了______mg。

答案　(1)XY＋2X(2)1436

解析　(1)由圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為X(mg·cm^－2·h^－1)，而單位時(shí)間光照下葉片重量的增加量表示的是凈光合速率，故光照1小時(shí)總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y(jié)＋2X(mg·cm^－2·h^－1)。(2)從結(jié)果可以看出，在14 ℃下，維持12 h光照，12 h黑暗，該植物葉片增重最多，凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率＝(3＋2×2)×12－2×24＝36(mg)。

題組二　透過表格中數(shù)據(jù)，辨析相關(guān)規(guī)律

3．科研人員為探究土壤含水量、CO₂濃度對某作物生長的影響，在最適溫度和光照強(qiáng)度的智能溫室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表。請分析回答：

(1)與C組相比，限制B組作物光合作用的環(huán)境因素有_____________________；若在D組的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高溫度，則該作物凈光合速率會(huì)__________；提高CO₂濃度，作物對水分的利用效率會(huì)________________。

(2)研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫導(dǎo)致類囊體結(jié)構(gòu)破壞、光合色素含量和光反應(yīng)中水的供應(yīng)減少，導(dǎo)致為暗反應(yīng)提供的______________________減少。因此，有人認(rèn)為干旱主要通過影響光反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，上述觀點(diǎn)__________________(填“合理”或“不合理”)，理由是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)土壤含水量、CO₂濃度　降低(或減弱)　提高(或增大)(2)ATP和[H]　不合理　干旱通過影響氣孔開度而影響暗反應(yīng)；干旱對光反應(yīng)和暗反應(yīng)的影響大小無從判定

解析　(1)據(jù)表分析可知，與C組相比，B組與其不同之處為土壤含水量和CO₂濃度，故這兩個(gè)因素為限制B組作物光合作用的環(huán)境因素。在D組的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高溫度，會(huì)超過光合作用的最適溫度，則該作物凈光合速率會(huì)降低；若提高CO₂濃度，光合作用增強(qiáng)，作物對水分的利用效率會(huì)增大。(2)干旱脅迫導(dǎo)致類囊體結(jié)構(gòu)破壞、光合色素含量和光反應(yīng)中水的供應(yīng)減少，光反應(yīng)減慢，其為暗反應(yīng)提供的ATP和[H]會(huì)減少。干旱通過影響氣孔開度而影響暗反應(yīng)；干旱對光反應(yīng)和暗反應(yīng)的影響大小無從判定，所以認(rèn)為干旱主要通過影響光反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用的觀點(diǎn)不合理。

4．某種番茄的黃化突變體與野生型相比，葉片中的葉綠素、類胡蘿卜素含量均降低。凈光合作用速率(實(shí)際光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及相關(guān)指標(biāo)如表所示：

(1)番茄的黃化突變可能_________(填“促進(jìn)”或“抑制”)葉綠素a向葉綠素b轉(zhuǎn)化的過程。

(2)突變體葉片中葉綠體對CO₂的消耗速率比野生型降低了______ μ mol·m^－2·s^－1。研究人員認(rèn)為氣孔因素不是導(dǎo)致突變體光合速率降低的限制因素，依據(jù)是___________________。

答案　(1)抑制　(2)2.94　突變體葉片中的細(xì)胞間CO₂濃度高

解析　(1)由表格可知，突變體中葉綠素a/b與類胡蘿卜素/葉綠素比值升高，葉綠素減少使葉片呈現(xiàn)黃化色澤，可能的原因是突變可能抑制了葉綠素a向葉綠素b轉(zhuǎn)化的過程。(2)根據(jù)題表可知，突變體葉片中葉綠體對CO₂的消耗速率為凈光合速率＋呼吸速率＝5.66＋3.60＝9.26(μmol CO₂·m^－2·s^－1)，同理，野生型葉片中葉綠體對CO₂的消耗速率為8.13＋4.07＝12.20(μmol CO₂·m^－2·s^－1)，突變體葉片中葉綠體的CO₂的消耗速率比野生型低12.20－9.26＝2.94(μmol CO₂·m^－2·s^－1)。由于突變體葉片中的胞間CO₂濃度較高，所以氣孔因素不是導(dǎo)致突變體光合速率降低的限制因素。