高考热点：总光合速率、净光合速率与呼吸速率的辨析

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本文导读目录：

1、净光合速率是什么 何谓净光合速率

2、高考热点：总光合速率、净光合速率与呼吸速率的辨析

3、梳理 ｜ 净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算

　　1、净光合速率是指光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类（即净光合作用产生的糖类）的速率：总光和速率是指光合作用产生糖类的速率；净光合作用=总光合作用-呼吸作用消耗。 　　2、光合速率：光合作用强弱的一种表示法，又称“光合强度”。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示，亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。 　　以上就是高考网小编为大家介绍的关于净光合速率是什么 何谓净光合速率问题，想要了解的更多关于《净光合速率是什么 何谓净光合速率》相关文章，请继续关注高考网！　　高考的出题中，光合作用和呼吸作用被考到的频率很高，几乎年年都会有相关的代谢考题。不言而喻，与光合、呼吸这边相关的代谢知识，基础概念都是重点内容。但此块知识较抽象，学生往往不易于理解，尤其总光合作用、净光合作用与呼吸作用概念间的辨析更是难上加难，笔者从概念的表述，三率测定、三者的联系以及常见曲线图等方面进行教学，效果较好，想与同行分享。 　　外界条件是有光，放在密闭容器中的绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，测出的O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，可以表示净光合速率，而真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 　　有哪些常用的表示方法呢，其实可参考如下表示： 　　【净光合速率】： 　　①“测定出”植物(叶片)吸收CO2量或“实验容器内”CO2的减少量； 　　②“植物(叶片)”释放O2量或“容器内”O2的增加量； 　　③植物(叶片“) 积累”葡萄糖量或植物(叶片)质量(有机物)增加量。 　　【总光合速率】： 　　①叶绿体“吸收”CO2量； 　　②CO2的同化量； 　　③叶绿体“释放”O2量； 　　④O2产生总量； 　　⑤植物或叶绿体“产生”葡萄糖量； 　　⑥植物制造有机物的量。 　　【呼吸速率】：黑暗条件下，①植物CO2释放量；②O2吸收量；③ 有机物消耗量。 　　第一，外界环境黑暗，绿色组织在此条件下只进行呼吸作用或非绿色组织测得的数据为呼吸速率(A点)。 　　第二，外界环境有光，植物绿色细胞中线粒体和细胞质基质内进行呼吸作用，叶绿体中进行光合作用，从外界表观测得的数据则代表净光合速率。 　　第三，总光合速率等于净光合速率与呼吸速率之和。 　　第四，各点(段)光合作用和呼吸作用分析例如如下图示： 　　第五，常考曲线分析 　　曲线上的A点只进行细胞呼吸，不进行光合作用——呼吸速率是指单位时间从外界吸收O2的量或向外界排出CO2量，此时的生理过程是在细胞质基质和线粒体这两个场所中进行。 　　AB段(不含A、B点)呼吸量＞实际光合量——净光合＜0 　　B点实际光合量＝呼吸量——净光合＝0，所以与外界不发生气体交换。 　　B 点之后实际光合量＞呼吸量——净光合＞0 从外界吸收 　　CO2,向外界释放O2——此时植物可更新空气。 　　3、总光合速率、净光合速率与呼吸速率的测定 　　3.1呼吸速率的测定 　　（1）装置 　　（2）指标：细胞呼吸速率常用单位时间内，CO2的释放量或O2的吸收量来表示。 　　（3）原理：外界环境是无光的条件下，组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被小瓶中的NaOH溶液吸收，使整个容器内气体的压强减小，刻度管内的水滴就会左移。单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。 　　3.2理误差的校正 　　第一，如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则不能准确测出植物的呼吸速率，原因是光合速率会干扰到呼吸速率的检测。 　　第二，如果选取种子充当实验材料，必须得考虑微生物的存在而进行呼吸作用从而干扰实验的检测，所以应对装置及所测种子进行消毒处理。 　　第三，避免实验过程中气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活 (如将种子煮熟)，其他条件均不变。注用脂肪(或脂质)含量高的种子，如油料种子做测定实验，则水滴移动更明显（因其消耗O2 量更大）。 　　3.3植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法 　　3.3.1 装置中所使用的溶液发挥的作用 　　用NaOH溶液吸收容器中的CO2，只需通过氧气的变化量测出细胞的呼吸速率；碳酸氢钠分解产生二氧化碳，保证容器内二氧化碳的恒定，只需测定容器中氧气的增加量，获知植物的净光合速率。 　　3.3.2测定原理 　　甲装置中的植物在黑暗条件下，吸收氧气使气压变小，而释放的二氧化碳又被氢氧化钠吸收不影响容器的气压。故整体装置的气压变小，液滴左移，左移的体积可代表呼吸速率。 　　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。 　　真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 　　3.3.3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。 　　3.3.4物理误差的校正 　　设置对照试验，以确保实验过程中气压是由植物的生理过程而产生变化，与实验装置本身无关。 　　【例1】用CO2吸收量与释放量作为测定的指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。下列分析正确的是（ ） 　　A.用相同的时间光照，35℃时，植物光合作用制造的有机物量与30℃时的相等 　　B.用相同的时间光照，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多 　　C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少； 　　D.两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等； 　　【解析】在此题中只提供了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率，如题图所示。如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢？我们可以利用总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率，从而还原出总光合速率的曲线(如右图所示)，再来回答题中问题就非常容易了。 　　【例2】测定植物叶片叶绿体的光合速率，某同学设计并做了如下实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光 3 小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g/ cm－2h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响（) ） 　　A.(3y－2z－x)/6B.(3y－2z－x)/3 　　C. (2y－x－z)/6D.(2y－x－z)/3 　　【解析】分析题意可知，上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝ 　　(3y－2z－x)/6。 　　笔者多年从以上几个方面进行光合作用、呼吸作用专题复习，取得明显的教学的效果，尤其是对易混淆的生物概念的理解，把抽象的概念通过实验具体化，通过对比学生容易理解、区分，精选试题培养了学生思维能力，同时学生解决问题、分析问题的能力也有了较大的提高。 　　[1]教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试大纲、考试说明[S]. 　　[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准[S].人民教育出版社, 　　[3]杜志建.试题调研[M].新疆青少年出版社. 　　[4]王朝银.创新设计复习用书[M].陕西人民出版社.扫码关注微信公众号“生命教育观察”，回复“高考关注”获取中学所有学科学习、复习资源；回复“健康”，获取健康身心系列；回复“美图”获取中学生物备课更多美图资源；回复“必修1”或“必修2”或“必修3”或“选修1”或“选修3”可分别获取各必修、选修新课和复习课等学习素材，回复“2021试卷”获取最新高考模拟题……回复任何数字或关键词有惊喜哦。记得点“在看”哦~　　提纲 　　核心点拨 　　1．呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认 　　(1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物的生成量来表示。但根据测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真光合速率。在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，都可代表净光合速率，而植物真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。而呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。 　　(2)不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定 　　条件 　　题目中常见的关键语句 　　所指的含义 　　光照条件下 　　植物“产生”的O2量，或植物“合成”的有机物的量 　　实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真正光合作用量 　　植物“释放”的O2量，或植物“积累”的有机物的量 　　实质上是净光合作用量，即光合作用总量－细胞呼吸消耗量 　　植物“吸收”的CO2量 　　实质上是净光合作用量 　　黑暗条件下 　　植物“释放”的CO2量 　　实质上是细胞呼吸释放量 　　植物“吸收”的O2量 　　实质上是细胞呼吸吸收量 　　(3)有机物积累量的表示方法：一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示)可用式子表示为：积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。 　　2．有关细胞呼吸计算的规律总结 　　规律一：细胞有氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶O2＝1∶6∶6；无氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。 　　规律二：消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2的摩尔数之比为1∶3；有氧呼吸消耗氧气摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的二氧化碳摩尔数之和的比为3∶4。 　　规律三：产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩尔数之比为19∶1。 　　规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时，应使用C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量和C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根据化学方程式计算的规律和方法进行解答。 　　规律五：如果在题干中没有给出所要计算的具体数值，只有体积比，则可将此比值当成实际体积(或物质的量)进行计算，最后求解。 　　题组特训 　　题组一　透过坐标中数据，辨析相关规律 　　1．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是() 　　A．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 　　B．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃相等 　　C．如果该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X＋2)kg，则总光合速率为3/4 kg·h－1 　　D．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线 　　答案　B 　　解析　在光照时间相同的情况下，在25 ℃时，CO2吸收量最大，即光合作用净合成量最大，积累的有机物最多，A错误；在光照时间相同的情况下，30 ℃时光合作用的总量为3.50(净合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50mg/h，35 ℃时光合作用的总量为3.00(净合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50mg/h，二者相同，B正确；该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X＋2)kg，则总光合速率为1 kg·h－1，C错误；将乙装置中NaHCO3溶液换成氢氧化钠溶液，则在黑暗条件下可测得B曲线，D错误。 　　2．如图表示在不同温度下，测定某植物叶片1 cm2质量(mg)变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及结果，据图分析回答问题： 　　(1)从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为________mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)，实际光合速率可表示为________mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)。 　　(2)从图分析，恒定在上述________℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片1 cm2增重最多，增重了______mg。 　　答案　(1)XY＋2X(2)1436 　　解析　(1)由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X(mg·cm－2·h－1)，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照1小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X(mg·cm－2·h－1)。(2)从结果可以看出，在14 ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片增重最多，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率＝(3＋2×2)×12－2×24＝36(mg)。 　　题组二　透过表格中数据，辨析相关规律 　　3．科研人员为探究土壤含水量、CO2浓度对某作物生长的影响，在最适温度和光照强度的智能温室内进行实验的结果如下表。请分析回答： 　　组别 　　土壤含水量 　　CO2浓度(%) 　　净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1) 　　相对气孔开度(%) 　　水分利用效率 　　A 　　适宜 　　0.03 　　12 　　100 　　1.78 　　B 　　干旱 　　0.03 　　7.5 　　62 　　1.81 　　C 　　适宜 　　0.06 　　15 　　83 　　3.10 　　D 　　干旱 　　0.06 　　9.5 　　47 　　3.25 　　(1)与C组相比，限制B组作物光合作用的环境因素有_____________________；若在D组的基础上适当提高温度，则该作物净光合速率会__________；提高CO2浓度，作物对水分的利用效率会________________。 　　(2)研究发现，干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中水的供应减少，导致为暗反应提供的______________________减少。因此，有人认为干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用，结合表中数据分析，上述观点__________________(填“合理”或“不合理”)，理由是_____________________________________________________________ 　　________________________________________________________________________。 　　答案　(1)土壤含水量、CO2浓度　降低(或减弱)　提高(或增大)(2)ATP和[H]　不合理　干旱通过影响气孔开度而影响暗反应；干旱对光反应和暗反应的影响大小无从判定 　　解析　(1)据表分析可知，与C组相比，B组与其不同之处为土壤含水量和CO2浓度，故这两个因素为限制B组作物光合作用的环境因素。在D组的基础上适当提高温度，会超过光合作用的最适温度，则该作物净光合速率会降低；若提高CO2浓度，光合作用增强，作物对水分的利用效率会增大。(2)干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中水的供应减少，光反应减慢，其为暗反应提供的ATP和[H]会减少。干旱通过影响气孔开度而影响暗反应；干旱对光反应和暗反应的影响大小无从判定，所以认为干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用的观点不合理。 　　4．某种番茄的黄化突变体与野生型相比，叶片中的叶绿素、类胡萝卜素含量均降低。净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及相关指标如表所示： 　　材料 　　叶绿素a/b 　　类胡萝卜素/叶绿素 　　净光合作用速率(μmol CO2·m－2·s－1) 　　细胞间CO2浓度(μmol CO2·m－2·s－1) 　　呼吸速率(μmol CO2·m－2·s－1) 　　突变体 　　9.30 　　0.32 　　5.66 　　239.07 　　3.60 　　野生型 　　6.94 　　0.28 　　8.13 　　210.86 　　4.07 　　(1)番茄的黄化突变可能_________(填“促进”或“抑制”)叶绿素a向叶绿素b转化的过程。 　　(2)突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率比野生型降低了______ μ mol·m－2·s－1。研究人员认为气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素，依据是___________________。 　　答案　(1)抑制　(2)2.94　突变体叶片中的细胞间CO2浓度高 　　解析　(1)由表格可知，突变体中叶绿素a/b与类胡萝卜素/叶绿素比值升高，叶绿素减少使叶片呈现黄化色泽，可能的原因是突变可能抑制了叶绿素a向叶绿素b转化的过程。(2)根据题表可知，突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为净光合速率＋呼吸速率＝5.66＋3.60＝9.26(μmol CO2·m－2·s－1)，同理，野生型叶片中叶绿体对CO2的消耗速率为8.13＋4.07＝12.20(μmol CO2·m－2·s－1)，突变体叶片中叶绿体的CO2的消耗速率比野生型低12.20－9.26＝2.94(μmol CO2·m－2·s－1)。由于突变体叶片中的胞间CO2浓度较高，所以气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素。▐ 来源：本文综合来源于囡波湾生物、网络，如有侵权，请及时联系删除！ 　　扫码关注更多精彩推文除署名外均归原作者所有，本公众号只提供平台 　　点分享 　　点收藏 　　点点赞 　　点在看

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