2019版高考生物一輪復(fù)習 第三單元 細胞的新陳代謝 補上一課2“三率”測定及相關(guān)實驗設(shè)計創(chuàng)新備考學(xué)案 中圖版

1、補上一課2“三率”測定及相關(guān)實驗設(shè)計理清兩大代謝的物質(zhì)、能量關(guān)系，把握相關(guān)曲線及三率測定，全取高考拉分題重點1辨析總光合速率、凈光合速率與呼吸速率第一步研析內(nèi)涵、明點析線，宏觀微觀并舉，點悟解題切入點1.微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系（以光合速率大于呼吸速率為例）項目表示方法呼吸速率線粒體釋放CO2量（m1）；黑暗條件下細胞（植物體）釋放CO2量（葡萄糖消耗量）線粒體吸收O2量（n1）；黑暗條件下細胞（植物體）吸收O2量凈光合速率細胞（植物體）吸收的CO2量（m2）；植物（葉片）積累葡萄糖量細胞（植物體）釋放的O2量（n2）真正光合速率葉綠體利用、固定CO2量m3或（m1m2）

2、；植物（葉綠體）產(chǎn)生葡萄糖量葉綠體產(chǎn)生、釋放O2量n3或（n1n2）2.?？记€分析以測定的CO2吸收量與釋放量為指標【特別提醒】總光合速率與呼吸速率曲線交點處表示此時光合速率呼吸速率，不要認為凈光合速率曲線與呼吸速率曲線交點處也表示光合速率呼吸速率，此時總光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。第二步研析題型，變換視角，全取高考拉分題視角1總光合速率、凈光合速率及呼吸速率的計算1.將生長狀況相同的某種植物的葉片均分成4等份，在不同溫度下分別暗處理1 h，再光照1 h（光照強度相同），測其有機物變化，得到如圖數(shù)據(jù)。下列說法正確的是（）A.該植物在27 時生長最快，在29 和30 時不表現(xiàn)生長現(xiàn)象B.該植

3、物呼吸作用和光合作用的最適溫度在所給的4個溫度中都是29 C.在27 、28 和29 時光合作用制造的有機物的量相等D.30 時光合作用制造的有機物等于呼吸作用消耗的有機物都是1 mg/h解析暗處理后有機物減少量代表呼吸速率，4個溫度下分別為1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，光照后與暗處理前的有機物增加量代表1 h光合作用制造有機物量和2 h呼吸作用消耗有機物量的差值，所以4個溫度下總光合速率（有機物制造量）分別為5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h。該植物在29 時生長最快，4個溫度下都表現(xiàn)生長現(xiàn)象；該植物在29 條件下制造的有機物量最多；該植物在30

4、 條件下光合作用制造的有機物為3 mg/h，呼吸作用消耗的有機物為1 mg/h。答案B2.適宜的溫度和一定的CO2濃度等條件下，某同學(xué)對甲、乙兩種高等植物設(shè)計實驗，測得的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。下列說法錯誤的是（）光合速率與呼吸速率相等時的光照強度光合速率達到最大值時的最小光照強度光合速率達到最大值時的CO2吸收量黑暗條件下CO2釋放量甲植物13115.5乙植物393015注：光照強度單位為klx；CO2吸收量或釋放量單位為mg（100 cm2h）1。A.本實驗中，適宜的溫度和一定的CO2濃度屬于無關(guān)變量B.光照強度為1 klx時，甲植物葉肉細胞的葉綠體中ATP由葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜C.光照強度為

5、3 klx時，甲、乙兩植物固定CO2速率的差為1.5 mg/（100 cm2h）D.甲、乙兩植物相比較，甲植物更適合在弱光下生長解析本實驗中，適宜的溫度和一定的CO2濃度屬于無關(guān)變量，光照強度為自變量，A正確；光照強度為1 klx時，甲植物光合速率與呼吸速率相等，葉綠體中ATP產(chǎn)生于類囊體薄膜，消耗于葉綠體基質(zhì)，因此葉綠體中ATP由類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)，B錯誤；光照強度為3 klx時，甲的真正光合速率115.516.5 mg/（100 cm2h），而乙的真正光合速率15 mg（100 cm2h），因此甲、乙兩植物固定CO2速率的差16.5151.5 mg（100 cm2h），C正確；甲、乙

6、植物比較，甲植物更適合在弱光下生長，這是因為甲植物光合速率與呼吸速率相等時的光照強度和光合速率達到最大值時的最小光照強度均比較小，D正確。答案B視角2結(jié)合曲線模型分析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率3.（2016四川卷，5）三倍體西瓜由于含糖量高且無子，備受人們青睞。下圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）與胞間CO2濃度（Ci）的日變化曲線，以下分析正確的是（）A.與11：00時相比，13：00時葉綠體中合成C3的速率相對較高B.14：00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株積累有機物的量開始減少C.17：00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠高于光反應(yīng)速率D.葉片的Pn先

7、后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強度慧眼識圖獲取信息答案D4.下列關(guān)于曲線的描述，正確的是（）A.圖1中，兩曲線的交點對應(yīng)的溫度是凈光合速率為0時的溫度B.圖2中，C點對所有進行光合作用的細胞來說，葉綠體消耗的CO2量等于細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量C.圖3中A、B兩點為光合速率和呼吸速率相等的點D.若呼吸作用的原料全部為葡萄糖，則圖1中30 時10 h需消耗葡萄糖15 mg解析本題考查對光合作用圖解的分析和理解。圖1中，虛線表示的是凈光合速率，實線表示的是呼吸速率，A錯誤；圖2中C點表示整個植物體光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量，但對于進行光合作用的細胞來說，葉綠體消

8、耗的CO2量大于細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量，B錯誤；圖3中A、B兩點都表示CO2濃度變化的轉(zhuǎn)折點，此時光合速率等于呼吸速率，C正確；由圖1可知，30 時植物呼吸作用每小時產(chǎn)生3 mg CO2，根據(jù)呼吸作用的總反應(yīng)式可推知：6CO2C6H12O6，設(shè)1 h需消耗葡萄糖x mg，則（644）/3180/x，x2.045 mg/h，則10 h約需消耗葡萄糖20.45 mg，D錯誤。答案C模型1“半葉法”測定光合作用有機物的生產(chǎn)量本方法又叫半葉稱重法，即檢測單位時間、單位葉面積干物質(zhì)產(chǎn)生總量，常用于大田農(nóng)作物的光合速率測定。在測定時，葉片一半遮光，一半曝光，分別測定兩半葉的干物質(zhì)重量，進而計算葉片的真正光

9、合速率、呼吸速率和凈光合速率?！镜淅?】 某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合速率進行測定。將對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理，并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合速率，其單位是mg/（dm2h）。請分析回答下列問題：（1）MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量呼吸作用有機物的消耗量；MB表示6 h后（）（）呼吸作用有機物的消耗量。（2）若MMBMA，則M表示_。（3）真正光合速率的計算方法是_。（4）本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，寫出實驗設(shè)

10、計思路。_。解析葉片A部分遮光，雖不能進行光合作用，但仍可照常進行呼吸作用。葉片B部分不做處理，既能進行光合作用，又可以進行呼吸作用。分析題意可知，MB表示6 h后葉片初始質(zhì)量光合作用有機物的總產(chǎn)量呼吸作用有機物的消耗量，MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量呼吸作用有機物的消耗量，則MBMA就是光合作用6 h有機物的總產(chǎn)量（B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機物總量）。由此可計算真正光合速率，即M值除以時間再除以面積。答案（1）葉片初始質(zhì)量光合作用有機物的總產(chǎn)量（2）B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機物總量（3）M值除以時間再除以面積，即M/（截取面積時間）（4）將從測定葉片的相對應(yīng)

11、部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據(jù)二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率。進行光合速率、呼吸速率計算，常用如下關(guān)系：（1）摩爾數(shù)數(shù)量關(guān)系C6H12O6CO2O2166（2）分子量關(guān)系：C6H12O6（180）6CO2（644）6O2（632）模型2陸生植物光合速率與呼吸速率的實驗測定常用方法（1）裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。（2）測定原理在黑暗條件下甲裝置中的植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單

12、位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。在光照條件下乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。真正光合速率凈光合速率呼吸速率。 （3）測定方法將植物（甲裝置）置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。將同一植物（乙裝置）置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。（4）物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗

13、，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。【典例2】 細胞呼吸是生物非常重要的生命活動。請回答：（1）如圖表示人體細胞內(nèi)有氧呼吸的過程，其中ac表示相關(guān)過程，甲、乙表示相應(yīng)物質(zhì)。圖中物質(zhì)甲表示，物質(zhì)乙表示。圖中a、b、c所代表的過程中，產(chǎn)生能量最多的是，該反應(yīng)進行的場所是。圖中O2的作用是_。（2）如圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，在實驗過程中酵母菌始終保持活性（忽略實驗室的溫度和大氣壓強對實驗結(jié)果的影響）。紅色液滴移動情況結(jié)論.向移動進行有氧呼吸，同時可能進行無氧呼吸.不移動據(jù)圖填寫上表內(nèi)容。若仍然通過觀察液滴的移動情況來確定酵母菌是否只進行有氧呼吸，應(yīng)如何完善實驗設(shè)計？_。解析（

14、1）由題圖可知，a表示有氧呼吸的第一階段，發(fā)生的反應(yīng)是葡萄糖分解成丙酮酸和H，并產(chǎn)生少量的能量；b表示有氧呼吸的第二階段，發(fā)生的反應(yīng)是第一階段產(chǎn)生的丙酮酸和水分解成CO2和H，并產(chǎn)生少量的能量；c表示有氧呼吸的第三階段，發(fā)生的反應(yīng)是前兩個階段產(chǎn)生的H和氧氣結(jié)合生成水，產(chǎn)生大量的能量。圖中的物質(zhì)甲是有氧呼吸第三階段產(chǎn)生的水，物質(zhì)乙是有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的CO2。圖中a、b、c所代表的過程中，產(chǎn)生能量最多的是c，該反應(yīng)進行的場所是線粒體內(nèi)膜。圖中O2的作用是與H結(jié)合成生水并產(chǎn)生大量能量。（2）分析題圖，氫氧化鈉溶液可吸收細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，而有氧呼吸消耗氧氣，紅色液滴會向壓強小的一側(cè)移動，即向左

15、移；如果紅色液滴不移動，說明容器中的氣體量沒發(fā)生變化，可以得出的結(jié)論是酵母菌只進行無氧呼吸。要確定酵母菌是否只進行有氧呼吸，可以將裝置中的氫氧化鈉溶液換成等量的蒸餾水，其他條件不變，若只進行有氧呼吸，則紅色液滴不移動，若進行無氧呼吸，則紅色液滴向右移動。答案（1）H2OCO2c線粒體內(nèi)膜與H結(jié)合生成水并產(chǎn)生大量能量（2） .在.只進行無氧呼吸將裝置中的氫氧化鈉溶液換成等量的蒸餾水，其他條件相同【典例3】 利用以下裝置可探究某綠色植物的生理作用。假如該植物的光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物均為葡萄糖，且不能進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸。回答下列問題：（1）實驗前，應(yīng)（填“打開”或“關(guān)閉”）活塞，記錄有色

16、液滴的位置。（2）忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，可利用裝置來探究該植物的呼吸作用類型，此時應(yīng)對實驗裝置進行處理，若，則該植物在進行有氧呼吸的同時也進行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸；該植物的根尖細胞內(nèi)，能產(chǎn)生CO2，但不伴隨ATP合成的生理過程是_。（3）忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，最好選擇裝置來驗證CO2是植物進行光合作用的必需原料。在暗反應(yīng)階段中，CO2需要轉(zhuǎn)化成才能被H還原。解析（1）可通過該裝置中有色液滴的移動情況來反映呼吸作用和光合作用，故需記錄有色液滴的位置（或所在的刻度）；另外，裝置必須密閉，即要關(guān)閉活塞。（2）可利用裝置甲和裝置乙來探究該植株的呼吸作用類型，實驗時一定要對裝置進行完全

17、遮光處理，裝置甲內(nèi)含有氫氧化鈉溶液，可吸收植株呼吸作用產(chǎn)生的CO2，若呼吸作用消耗氧氣，則有色液滴向左移；裝置乙內(nèi)無吸收CO2的溶液，根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的特點可知，若植物進行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸，則裝置乙中的有色液滴會向右移。無氧呼吸的第二階段有CO2產(chǎn)生，但不產(chǎn)生ATP。（3）裝置甲內(nèi)無CO2，而裝置丙內(nèi)有CO2，且CO2濃度在一段時間內(nèi)不變，故這兩套裝置適合用于驗證CO2是植物進行光合作用的必需原料。答案（1）關(guān)閉（2）甲和乙完全遮光裝置甲中的有色液滴向左移，裝置乙中的有色液滴向右移無氧呼吸的第二階段（3）甲和丙C3光合作用和細胞呼吸實驗探究中常用實驗條件的控制增加水中O2泵入空

18、氣或吹氣或放入綠色水生植物；減少水中O2容器密封或油膜覆蓋或用涼開水；除去容器中CO2氫氧化鈉溶液；除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中；除去葉中葉綠素酒精隔水加熱；除去光合作用對呼吸作用的干擾給植株遮光；如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光；線粒體提取細胞勻漿離心。模型3巧借“黑白瓶”原理，速解光合速率測定及相關(guān)數(shù)據(jù)推算通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題是常見題型，掌握常見的“黑白瓶”問題的測定原理，是解答此類試題的關(guān)鍵。具體方法如下：（1）“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量?？偣夂献饔昧浚◤姸龋﹥艄夂献饔昧浚◤姸龋┯醒鹾粑浚◤姸龋?。（2

19、）有初始值的情況下，黑瓶中O2的減少量（或CO2的增加量）為有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量（或CO2的減少量）為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。（3）在沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量黑瓶中測得的現(xiàn)有量總光合作用量?！镜淅?】 下表所示是采用黑白瓶（不透光瓶可透光瓶）法測定夏季某池塘不同深度水體中，初始平均O2濃度與24小時后平均O2濃度比較后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是（）水深/m1234白瓶中O2濃度/（gm2）31.501黑瓶中O2濃度/（gm2）1.51.51.51.5A.水深1 m處白瓶中水生植物24小時產(chǎn)生的O2為3 g/m2B.水深2 m處白瓶中水生植物光合速率等于所

20、有生物的呼吸速率C.水深3 m處白瓶中水生植物不進行光合作用D.水深4 m處白瓶中藻類植物產(chǎn)生ATP的場所是葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體解析根據(jù)題意可知，黑瓶中水生植物只能進行呼吸作用，白瓶中水生植物既能進行光合作用又能進行呼吸作用，在相同條件下培養(yǎng)一定時間，黑瓶中所測得的數(shù)據(jù)即為正常的呼吸消耗量；由表中數(shù)據(jù)可知，在水深1 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生的O2量31.54.5（g/m2）；水深2 m處白瓶中水生植物光合速率1.51.53.0g/（m2d），呼吸速率為1.5 g/m（m2d）。水深3 m處白瓶中水生植物光合作用量等于呼吸作用量，即1.5 g/m2；水深4 m處白瓶中藻類植物能進行光合作用和

21、呼吸作用，故白瓶中藻類植物產(chǎn)生ATP的場所是葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。答案D“三率”測定及相關(guān)實驗加強練1.如圖裝置可用于測定動物的呼吸速率。下列關(guān)于該裝置的敘述錯誤的是（）A.試管內(nèi)加入的試劑是NaOH溶液B.溫水的作用是使瓶內(nèi)溫度相對穩(wěn)定C.實驗中玻璃管內(nèi)的紅墨水向右移動D.該裝置直接測定動物呼吸釋放的CO2量解析該裝置通過瓶內(nèi)的氣壓變化來測定動物的呼吸速率。由于呼吸作用過程中有CO2和O2兩種氣體的變化，因此通過在試管內(nèi)放NaOH溶液來吸收CO2，消除CO2對瓶內(nèi)氣壓的影響，測出動物呼吸時所消耗的氧氣量，而不是直接測定動物呼吸時所釋放的CO2量，D錯誤。將廣口瓶放入盛有溫水的水槽內(nèi)是為

22、了使瓶內(nèi)溫度恒定；由于動物呼吸消耗氧氣會讓瓶內(nèi)的氣壓降低，因此紅墨水會向右移動，A、B、C正確。答案D2.某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強度測試的研究課題，設(shè)計了如圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關(guān)問題。（1）先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下：甲、乙兩裝置的D中都放入，裝置乙作為對照。將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進行處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。（2）測定植物的凈光合作用強度，方法步驟如下：甲、乙兩裝置的D中放入_。把甲、乙裝置放在_。

23、30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。（3）實驗進行30 min后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表：實驗30 min后紅墨水滴移動情況測定植物呼吸作用強度甲裝置（填“左”或“右”）移1.5 cm乙裝置右移0.5 cm測定植物凈光合作用強度甲裝置（填“左”或“右”）移4.5 cm乙裝置右移0.5 cm（4）假設(shè)紅墨水滴每移動1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是g/h；白天光照15 h。一晝夜葡萄糖的積累量是g（不考慮晝夜溫差的影響）。解析要測定光合作用強度必須先測定呼吸作用強度，在測定呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使

24、植物只進行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出呼吸作用強度。在測定凈光合作用強度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2（由NaHCO3溶液提供），光合作用過程中消耗一定量CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素（如氣壓等）對實驗產(chǎn)生影響的結(jié)果，實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼

25、吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為（1.50.5）24（g/h）；凈光合速率為（4.50.5）28（g/h），白天光照15 h的凈光合作用量是815120（g），一晝夜葡萄糖的積累量等于15 h的光合作用實際產(chǎn)生量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即1204984（g）。答案（1）NaOH溶液遮光（2）NaHCO3溶液，裝置乙作為對照光照充足、溫度等相同且適宜的環(huán)境中（3）左右（4）4843.（2017江西省吉安最后一卷）光合作用是自然界中最基本的物質(zhì)和能量代謝，根據(jù)光合作用相關(guān)實驗和細胞代謝方面的知識回答如圖有關(guān)問題：（1）若將甲裝置用來探究CO2是否是光合作用的原料，則還應(yīng)該再增加一個裝置，做法是將NaHCO3溶液換成等量的溶液，其他條件同該裝置。（2）圖乙裝置可用來探究光照強度對光合作用強度的影響。