PAGEPAGE17微專題(一)總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測定1.厘清凈光合速率和總光合速率的內(nèi)涵在有光條件下,植物同時進行光合作用和細胞呼吸,試驗容器中O2的增加量、CO2的削減量或有機物的增加量,用于表示凈光合速率,而總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。項目表示方法凈光合速率①“測定的”植物(葉片)CO2的汲取量或“試驗容器內(nèi)”CO2的削減量;②“植物(葉片)”O(jiān)2的釋放量或“容器內(nèi)”O(jiān)2的增加量;③植物(葉片)“積累”葡萄糖的量或植物(葉片)質(zhì)量(有機物)的增加量總光合速率①葉綠體“汲取”CO2的量;②葉綠體“釋放”O(jiān)2的量;③植物或葉綠體“產(chǎn)生”葡萄糖的量呼吸速率黑暗條件下,植物CO2釋放量、O2汲取量或葡萄糖消耗量注:若試題以坐標(biāo)曲線形式出現(xiàn),光照強度為0時,CO2的釋放量或O2的汲取量為呼吸速率;假如光合速率數(shù)值有負值,則為凈光合速率?！镜淅?】(2024浙江7月選考)將某植物葉片分別得到的葉綠體,分別置于含不同蔗糖濃度的反應(yīng)介質(zhì)溶液中,測量其光合速率,結(jié)果如圖所示。圖中光合速率用單位時間內(nèi)單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是()A.測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片分別得到的葉綠體的光合速率B.若分別的葉綠體中存在肯定比例的破裂葉綠體,測得的光合速率與無破裂葉綠體的相比,光合速率偏大C.若該植物較長時間處于遮陰環(huán)境,葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中BC段對應(yīng)的關(guān)系相像D.若該植物處于開花期,人為摘除花朵,葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中AB段對應(yīng)的關(guān)系相像2.常考曲線分析

甲A點:黑暗條件下細胞呼

乙曲線a

丙曲線c注:總光合作用速率曲線與細胞呼吸速率曲線的交點表示光合作用速率=細胞呼吸速率,但不要認為凈光合作用速率曲線與細胞呼吸速率曲線的交點也表示光合作用速率=呼吸作用速率,此時總光合作用速率是細胞呼吸速率的兩倍。【典例2】(2024山東臨沂一模)溫度對植物光合作用的不利影響包括低溫柔高溫,低溫又可分為冷害和凍害兩種。冷害通常是指在1~12℃以下植物所遭遇的危害;凍害是指溫度在0℃以下,引起細胞結(jié)冰而使植物受到損害。大豆植株光合作用、細胞呼吸與溫度的關(guān)系如圖,A~D點分別表示曲線中不同的交點?；卮鹣铝袉栴}。(1)凈光合速率是指。圖中A點和點對應(yīng),在0~25℃范圍內(nèi),光合速率明顯比呼吸速率上升得快,說明。

(2)(多選)在0~10℃,大豆植株的光合速率明顯下降,可能緣由是()A.低溫引起葉片的部分氣孔關(guān)閉,造成CO2供應(yīng)不足B.低溫降低酶的活性,使CO2的固定和還原速率顯著下降C.暗反應(yīng)過程受阻,不能為光反應(yīng)剛好供應(yīng)原料,阻礙了光反應(yīng)進行D.低溫環(huán)境使植物接收更多光能維持體溫,光合作用利用的光能削減E.光合產(chǎn)物運輸速率下降,致使在葉肉細胞積累,反過來抑制光合作用F.低溫使細胞質(zhì)流淌性減弱,不利于葉綠體調(diào)整方向充分接受光照G.低溫降低了生物膜的流淌性,影響物質(zhì)運輸使光合作用減弱(3)當(dāng)溫度高于30℃時,大豆植株光合速率隨溫度上升明顯下降的主要緣由是(至少答出兩點)。

(4)在其他條件相宜狀況下,探究適合大豆植株生長的最適溫度。請簡要寫出試驗設(shè)計思路和預(yù)期結(jié)果。3.氣體體積變更法——測光合作用產(chǎn)生O2(或消耗CO2)的體積(1)裝置中溶液的作用:在測細胞呼吸速率時,NaOH溶液可汲取容器中的CO2;在測凈光合速率時,NaHCO3溶液可供應(yīng)CO2,以保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理①在黑暗條件下,甲裝置中的植物只進行細胞呼吸,由于NaOH溶液汲取了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2,所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2汲取速率,可代表呼吸速率。②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。③總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中肯定的時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下相同時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算凈光合速率。③依據(jù)呼吸速率和凈光合速率計算得到總光合速率。(4)物理誤差的校正:為減小氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置比照試驗,即用死亡的綠色植物分別進行上述試驗,依據(jù)紅色液滴的移動距離對原試驗結(jié)果進行校正。【典例3】(2024山東淄博模擬)如圖1,將一株小麥密閉在無色玻璃鐘罩內(nèi),在室內(nèi)調(diào)溫25℃,賜予恒定相宜的光照60min,然后遮光處理60min。全程用CO2傳感器測定鐘罩內(nèi)CO2濃度的變更,得到圖2曲線。據(jù)圖回答下列各題。(1)若要獲得小麥的總光合速率,(填“須要”或“不須要”)另設(shè)比照組。0~60min小麥的總光合速率為μmolCO2/(L·h)。

(2)試驗10min時,小麥葉肉細胞進行光合作用所需CO2的來源是。在停止光照后,短時間內(nèi)葉綠體內(nèi)C3的含量。

4.“黑白瓶”——測透光、不透光兩瓶中O2的剩余量“黑瓶”不透光,測定的是有氧呼吸量,“白瓶”賜予光照,測定的是凈光合作用量?！昂诎灼俊痹囶}是一類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。一般規(guī)律如下:①總光合作用量(強度)=凈光合作用量(強度)+有氧呼吸消耗量(強度);②在有初始值的狀況下,黑瓶中O2的削減量(或CO2的增加量)為有氧呼吸量,白瓶中O2的增加量(或CO2的削減量)為凈光合作用量,兩者之和為總光合作用量;③沒有初始值的狀況下,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?】(2024全國Ⅱ)回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者的能量來自,生產(chǎn)者的能量可以干脆流向(答出2點即可)。

(2)通常,對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說,可依據(jù)水體中含氧量的變更計算誕生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機物總量)。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量,可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣,將水樣分成三等份,一份干脆測定O2含量(A);另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個玻璃瓶中,密閉后放回取樣處,若干小時后測定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下,本試驗中C與A的差值表示這段時間內(nèi);C與B的差值表示這段時間內(nèi);A與B的差值表示這段時間內(nèi)。

5.“半葉法”——測光合作用有機物的產(chǎn)生量半葉法的原理:植物進行光合作用形成有機物,而有機物的積累可使葉片單位面積的干重增加,但是,葉片在光下積累光合產(chǎn)物的同時,還會通過輸導(dǎo)組織將同化物運出,從而使測得的干重積累值偏低。為了消退這一偏差,必需將待測葉片的一半遮黑,測量相同時間內(nèi)葉片被遮黑的一側(cè)單位面積干重的削減值,作為同化物輸出量(和呼吸消耗量)的估測值?！案牧及肴~法”采納燙傷、環(huán)割或化學(xué)試劑處理等方法來損傷葉柄韌皮部活細胞,以防止光合產(chǎn)物從葉中輸出(這些處理幾乎不影響木質(zhì)部中水和無機鹽向葉片的輸送),僅用一組葉片,且無須將一半葉片遮黑,就能達到試驗?zāi)康?既簡化了試驗過程,又提高了測定的精確性?！镜淅?】某同學(xué)欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率,做了如下圖所示試驗。在葉柄基部做環(huán)剝處理(僅限制葉片有機物的輸入和輸出),在不同時間分別在同一葉片上接連取下面積為1cm2的葉圓片,烘干后稱其重量,測得葉片的光合作用速率=(3y-2z-x)/6〔g/(cm2·h)〕(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變更對葉生理活動的影響)。則M處的試驗條件是()A.下午4時后將整個試驗裝置遮光3hB.下午4時后將整個試驗裝置遮光6hC.下午4時后在陽光下照耀1hD.晚上8時后在無光下放置3h學(xué)科素養(yǎng)達成評價情境探究一激酶激酶是一類從高能供體分子轉(zhuǎn)移磷酸基團到特定靶分子(底物)的酶,這一過程稱為磷酸化。一般而言,磷酸化的目的是“激活”或“能化”底物分子,增大它的能量。“激酶”的本意指的是使底物分子“激烈”的酶,所以一般指從一個核苷三磷酸轉(zhuǎn)移磷酸基至受體分子的酶,底物分子通過這個磷酸基的轉(zhuǎn)移獲得能量而被激活(變得更不穩(wěn)定)。下圖為人體激素A作用于靶細胞的機理示意圖。(1)上文中“高能供體分子”可能指的是什么物質(zhì)?有同學(xué)認為:“高能供體分子”就是含有的能量多的化合物。你認同這個觀點嗎?(2)“激酶”的底物分子被“激活”或“能化”的方式是什么?(3)磷酸化可使蛋白質(zhì)的活性發(fā)生變更,干脆緣由是什么?【情境應(yīng)用】ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化,磷酸化的蛋白質(zhì)會變更形態(tài)做功,從而推動細胞內(nèi)系列反應(yīng)的進行(機理如圖所示)。下列說法錯誤的是()A.ATP推動細胞做功,存在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)過程B.磷酸化的蛋白質(zhì)做功,失去的能量主要用于再生ATPC.ATP水解與磷酸化的蛋白質(zhì)做功均屬于放能反應(yīng)D.肌肉在收縮過程中,肌肉中的能量先增加后削減情境探究二丙酮酸和H2O在線粒體中徹底分解在真核細胞中,丙酮酸是在線粒體基質(zhì)中氧化分解的。1分子丙酮酸(化學(xué)式C3H4O3)首先脫去1分子CO2和部分[H],生成1分子C2化合物。該化合物再經(jīng)過多種形式的轉(zhuǎn)化,最終產(chǎn)生2分子CO2。后來科學(xué)家發(fā)覺,向鴿子胸肌懸浮液中加入檸檬酸(C6化合物)、α-酮戊二酸(C5化合物)、琥珀酸(C4化合物)和草酰乙酸(C4化合物)等有機酸,都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率,而且線粒體中存在檸檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酸→草酰乙酸的反應(yīng)途徑。假如向懸浮液中加入一種能與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶的物質(zhì),阻斷琥珀酸向草酰乙酸的轉(zhuǎn)化,則琥珀酸積累,丙酮酸的氧化分解停止。令科學(xué)家意外的是,在這一狀況下向懸浮液中加入草酰乙酸,也會使琥珀酸的積累量增加。(1)依據(jù)上述試驗結(jié)果可以推想丙酮酸氧化分解產(chǎn)生CO2的整個過程是一個由多種有機酸參與的“環(huán)狀”途徑還是“直鏈狀”途徑?請嘗試用箭頭和文字構(gòu)建此途徑。(2)依據(jù)各種有機酸的結(jié)構(gòu)特點,推想該過程的哪些環(huán)節(jié)有CO2生成?！厩榫硲?yīng)用】線粒體中的琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫,脫下的氫可將藍色的甲烯藍還原成無色的甲烯白。丙二酸與琥珀酸結(jié)構(gòu)相像,可與琥珀酸脫氫酶結(jié)合,但不會脫氫。為探究丙二酸對琥珀酸脫氫反應(yīng)是否有抑制作用,進行試驗設(shè)計。下列敘述不合理的是()A.試驗假設(shè):丙二酸對琥珀酸脫氫反應(yīng)有抑制作用B.試驗取材:大白鼠心肌細胞含有較多的線粒體,可從其研磨液中提取琥珀酸脫氫酶C.試驗分組:比照組加琥珀酸、試驗組加丙二酸,兩組都加入甲烯藍和琥珀酸脫氫酶D.視察指標(biāo):藍色的甲烯藍還原成無色的甲烯白時間的長短情境探究三[H]在線粒體內(nèi)膜上接著氧化并釋放大量能量糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的過程都只能產(chǎn)生少量ATP,有氧呼吸中大量ATP是伴隨O2對[H]的氧化生成的,這是一個怎樣的過程呢?20世紀(jì)60年頭,米切爾(PeterMitchell,1920—1992)在探討細菌的跨膜質(zhì)子運輸過程中獲得靈感,提出[H]氧化過程中釋放的能量會用于將線粒體基質(zhì)中的H+泵到線粒體內(nèi)膜和外膜的間隙中,H+再沿著一種特別的酶流回線粒體基質(zhì),推動該酶催化ATP的合成。之后,科學(xué)家測到線粒體內(nèi)膜外側(cè)的膜電位明顯高于內(nèi)側(cè)。當(dāng)將提取自線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)A嵌到人工脂質(zhì)體上,人為限制脂質(zhì)體膜內(nèi)、外兩側(cè)形成H+濃度梯度時,脂質(zhì)體所在溶液中的ADP和Pi轉(zhuǎn)化成了ATP。(1)[H]氧化過程中釋放的電子和H+的最終受體是什么物質(zhì)?(2)線粒體內(nèi)膜在生成ATP的過程中起什么作用?(3)資料中的蛋白質(zhì)A對應(yīng)米切爾假說中的什么物質(zhì)?【情境應(yīng)用】下圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖,PSⅠ和PSⅡ分別是光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ,是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體,能汲取利用光能進行電子的傳遞,PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì),其中PQ在傳遞電子的同時能將H+運輸?shù)筋惸殷w腔中,圖中實線為電子的傳遞過程,虛線為H+的運輸過程,ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成,在進行H+順濃度梯度運輸?shù)耐瑫r催化ATP的合成。請回答下列問題。(1)分析圖中電子傳遞的整個過程可知,最初供應(yīng)電子的物質(zhì)為,最終接受電子的物質(zhì)為。

(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣去向是。圖中用于暗反應(yīng)的物質(zhì)是。

(3)合成ATP依靠于類囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差,圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加的過程有

。

(4)探討發(fā)覺,葉綠素中含有鎂元素,PSⅠ中含鐵元素,PC中含銅元素,PSⅡ中含錳元素,由此推想,通過可防止光合作用的效率降低。

情境探究四C4植物和C3植物的光合作用植物在高溫、強光照和干旱環(huán)境的條件下氣孔是關(guān)閉的,C4植物能利用葉片內(nèi)細胞間隙中含量很低的CO2進行光合作用,C3植物則不能。常見的C3植物有菠菜、水稻、小麥等,常見的C4植物有玉米、甘蔗等。在甘蔗、玉米等植物的葉肉細胞中,葉綠體固定CO2的最初產(chǎn)物是含4個碳的草酰乙酸,然后轉(zhuǎn)化為蘋果酸進入維管束鞘細胞的葉綠體中釋放CO2(簡稱C4途徑),再進行卡爾文循環(huán)(C3途徑)。C4途徑起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的實力。(1)若用放射性同位素14C標(biāo)記大氣中的CO2,則在C4植物中14C的轉(zhuǎn)移途徑是什么?最終是在什么細胞中合成淀粉的?(2)試說明C4植物能在干旱熱帶地區(qū)生存的緣由。(3)已知C4途徑中的關(guān)鍵酶PEP羧化酶對CO2的親和力是C3途徑中的關(guān)鍵酶Rubisco對CO2親和力的60倍,據(jù)此比較分析晴朗的夏季正午C3植物和C4植物光合作用強度會有何差異?理由是什么?【情境應(yīng)用】許多植物體內(nèi)只有一條固定CO2的途徑,即卡爾文循環(huán),也稱為C3途徑,這樣的植物被稱為C3植物;還有一些植物如玉米、甘蔗除了具有C3途徑外,還有另外一條固定CO2的途徑,即C4途徑,這樣的植物被稱為C4植物,如下圖所示。C4途徑起到了“CO2泵”的作用,能將葉肉細胞四周低濃度的CO2聚集到維管束鞘細胞葉綠體內(nèi)形成高濃度的CO2進行高效的光合作用。C3植物葉肉細胞含有大量葉綠體,維管束鞘細胞不含葉綠體;C4植物葉肉細胞有正常的葉綠體,維管束鞘細胞含有沒有基粒的葉綠體,進行光合作用時葉肉細胞葉綠體內(nèi)無淀粉合成,維管束鞘細胞葉綠體內(nèi)有大量淀粉合成。請回答下列問題。C4植物固定CO2的途徑(1)C3植物和C4植物體內(nèi)固定CO2的物質(zhì)分別是、。C3植物和C4植物葉片內(nèi)進行光合作用的細胞分別是、。

(2)探討發(fā)覺,C4途徑固定CO2的酶比C3途徑固定CO2的酶對CO2的親和力高60多倍,據(jù)此推想C3植物和C4植物比較,CO2補償點較低的是,中午因溫度較高氣孔關(guān)閉,對光合作用影響較小的是。

(3)將C3植物和C4植物黑暗處理24h,再進行一小段時間的光照,經(jīng)脫色處理后,再用碘液對C3植物和C4植物的葉肉細胞和維管束鞘細胞染色,出現(xiàn)藍色的細胞有。

微專題(一)總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的辨析與測定典例1A測得植物葉片的光合速率是葉片的總光合速率減去葉片的呼吸速率,而分別得到的葉綠體的光合速率,就是總光合速率,A項正確;破裂葉綠體,其葉綠素釋放出來,被破壞,導(dǎo)致消耗二氧化碳削減,測得的光合速率與無破裂葉綠體的相比,光合速率偏小,B項錯誤;若該植物較長時間處于遮陰環(huán)境,光照不足,光反應(yīng)減弱,影響碳反應(yīng)速率,蔗糖合成始終較少,C項錯誤;若該植物處于開花期,人為摘除花朵,葉片光合作用產(chǎn)生的蔗糖不能運到花瓣,在葉片積累,光合速率下降,葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中BC段對應(yīng)的關(guān)系相像,D項錯誤。典例2答案(1)綠色植物單位時間內(nèi)單位葉面積有機物的積累量(或單位時間內(nèi)光合作用生成有機物的量與細胞呼吸消耗有機物的量之差)B此溫度范圍內(nèi)隨溫度的上升,光合作用酶的活性比細胞呼吸酶的活性增加得更快、活性更高,對光合作用的影響更大(2)ABCEFG(3)高溫引起催化光合作用的酶活性降低,甚至變性破壞;高溫下蒸騰速率增高,導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,使CO2供應(yīng)不足;高溫導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)變更,甚至受損等(4)試驗思路:取生長狀況相同的健壯大豆植株若干,均分成5~6個試驗組,分別置于20~30℃范圍內(nèi)的一系列溫度梯度下、其他條件相同且相宜的環(huán)境中培育,測量不同溫度下的CO2汲取量(或干物質(zhì)的增加量),依據(jù)測量結(jié)果推斷最適溫度所在的溫度區(qū)間,然后縮小溫度梯度范圍接著重復(fù)試驗。預(yù)期結(jié)果:測得的CO2汲取量最高值對應(yīng)的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度。解析(1)凈光合速率是指綠色植物單位時間內(nèi)單位葉面積有機物的積累量,或單位時間內(nèi)光合作用生成有機物的量與細胞呼吸消耗有機物的量之差。圖中的A點表示凈光合速率為零,即總光合速率與呼吸速率相等,和B點對應(yīng)。光合作用和細胞呼吸所需的酶并不相同,它們的最適溫度也不一樣,在0~25℃范圍內(nèi),光合速率比呼吸速率上升得快,說明此溫度范圍內(nèi)隨溫度的上升,對光合作用的酶更相宜,光合作用酶的活性比細胞呼吸酶的活性增加得更快、活性更高,對光合作用的影響更大。(2)低溫引起葉片的部分氣孔關(guān)閉,從而導(dǎo)致CO2的供應(yīng)量不足,使得光合速率下降,A項正確;低溫使酶的活性降低,進而導(dǎo)致CO2的固定和還原速率降低,B項正確;暗反應(yīng)通過為光反應(yīng)供應(yīng)ADP、Pi、NADP+等物質(zhì)影響光反應(yīng)速率,C項正確;植物的體溫維持并非靠光能的安排來確定,D項錯誤;低溫可能影響光合產(chǎn)物的運輸,使光合產(chǎn)物積累,抑制光合作用的進行,E項正確;葉綠體呈橢球形或球形,正常狀況下可以通過調(diào)整方始終變更受光面積,低溫可以影響細胞質(zhì)的流淌,可能會影響葉綠體接受光能,F項正確;低溫影響生物膜的流淌性,影響對光合作用原料和產(chǎn)物的運輸,進而抑制光合作用,G項正確。(3)高溫環(huán)境對植物光合作用的影響是多方面的,可能是影響了相關(guān)酶的活性,或者是造成氣孔關(guān)閉,影響CO2的供應(yīng),或者干脆破壞了葉綠體的結(jié)構(gòu),使其受損。(4)本試驗的目的是探究適合大豆植株生長的最適溫度,所以試驗自變量為溫度,因變量可以用單位時間內(nèi)CO2的汲取量或者有機物的積累量來表示,故試驗思路為取生長狀況相同的健壯大豆植株若干,均分成5~6個試驗組,分別置于20~30℃范圍內(nèi)的一系列溫度梯度下、其他條件相同且相宜的環(huán)境中培育,測量不同溫度下的CO2汲取量(或干物質(zhì)的增加量),依據(jù)測量結(jié)果推斷最適溫度所在的溫度區(qū)間,然后縮小溫度梯度范圍接著重復(fù)試驗。試驗的預(yù)期結(jié)果為測得的CO2汲取量最高值對應(yīng)的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度。典例3答案(1)不須要1600(2)線粒體供應(yīng)和胞外汲取增多(或上升)解析總光合速率=凈光合速率(光照條件)+呼吸速率(黑暗條件)。由CO2濃度曲線可知,0~60min,光照條件下CO2濃度降低,小麥光合作用強度大于細胞呼吸強度;60~120min,黑暗條件下CO2濃度上升,小麥進行細胞呼吸。(1)由圖2曲線可知,前60min測定的是凈光合速率為1200μmolCO2/(L·h),后60min測定的是呼吸速率為400μmolCO2·L-1·h-1,則總光合速率=1200十400=1600〔μmolCO2/(L·h)〕。(2)試驗10min時,光合作用強度大于細胞呼吸強度,植物表現(xiàn)為汲取CO2,此時植物光合作用所需CO2來源于外界環(huán)境和線粒體。光照停止,光反應(yīng)停止,不再產(chǎn)生ATP和NADPH,短時間內(nèi),C5與CO2反應(yīng)生成C3的速率不變;隨著ATP、NADPH含量的削減,C3被還原成C5的速率下降,因此C3含量增多。典例4答案(1)太陽能初級消費者、分解者(2)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量解析(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者主要是光能自養(yǎng)型的綠色植物,其能量來自太陽能。生產(chǎn)者固定的能量可以通過食物鏈流向初級消費者,通過枯枝敗葉等流向分解者。(2)在不透光的玻璃瓶中,生產(chǎn)者只進行細胞呼吸,不進行光合作用。在透光的玻璃瓶中,生產(chǎn)者既進行光合作用,又進行細胞呼吸。生產(chǎn)者光合作用的總放氧量=生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量+生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量。A為水體初始溶氧量,處理后乙瓶中的O2含量(C)與A的差值為生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量;A與處理后甲瓶中的O2含量(B)的差值為生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量;C與B的差值,即(C-A)+(A-B),表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量。典例5A葉圓片的起始干重為上午10時移走時的xg,從上午10時到下午4時,葉片在6h內(nèi)既進行光合作用,又進行細胞呼吸,所以下午4時移走的葉圓片干重(yg)減去上午10時移走時的葉圓片干重(xg)的差值,就等于該葉圓片凈光合作用產(chǎn)生干物質(zhì)的量:(y-x)g。若要求出細胞呼吸消耗的干物質(zhì)量,應(yīng)將葉片遮光處理,先假設(shè)葉片遮光處理ah后干重為zg,下午4時移走的葉圓片干重yg減去葉片遮光處理ah后的干重zg的差值,就是細胞呼吸消耗的干物質(zhì)量:(y-z)g。已知測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y-2z-x)/6〔g/(cm2·h)〕,據(jù)總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,得出:(3y-2z-x)/6=(y-x)/6+(y-z)/a,計算出a=3。學(xué)科素養(yǎng)達成評價情境探究一(1)提示ATP是生物細胞中最重要的高能化合物。除了ATP外,常見的高能化合物還有磷酸肌酸、GTP、UTP、CTP等。高能化合物和化合物所含有的能量多是兩個概念,例如,葡萄糖氧化分解可以產(chǎn)生32個ATP,ATP是高能化合物,但一般不認為葡萄糖是高能化合物。高能化合物指體內(nèi)氧化分解時,一些化合物通過能量轉(zhuǎn)移得到了部分能量,成為一類儲存了較高能量的化合物,它們是生物釋放、儲存和利用能量的媒介,是生物界干脆的供能物質(zhì)。(2)提示ATP多以這種通過磷酸基團等轉(zhuǎn)移的方式,而非單獨水解的方式,參與酶促反應(yīng)供應(yīng)能量,用以驅(qū)動須要加入自由能的吸能反應(yīng)。(3)提示蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的變更影響蛋白質(zhì)的功能。ATP末端的磷酸基團與底物分子的結(jié)合與釋放都會引起其構(gòu)象(形態(tài))的變更,從而使底物分子的功能、活性發(fā)生變更?！厩榫硲?yīng)用】B據(jù)圖分析,ATP將蛋白質(zhì)分子磷酸化,形成ADP和磷酸化的蛋白質(zhì),同時蛋白質(zhì)的形態(tài)變更,當(dāng)磷酸化的蛋白質(zhì)上的磷酸基團脫落時會發(fā)生形態(tài)變更做功。ATP推動細胞做功過程中,ATP的水解是放能反應(yīng),蛋白質(zhì)磷酸化過程是吸能反應(yīng),因此該過程存在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng),A項正確;合成ATP的能量來源于光合作用和呼吸作用,磷酸化的蛋白質(zhì)做功失去的能量并不能用于再生ATP,B項錯誤;ATP水解是放能反應(yīng),磷酸化的蛋白質(zhì)做功也屬于放能反應(yīng),C項正確;在肌肉收縮過程中,ATP先使肌肉中的能量增加,變更形態(tài),這是吸能反應(yīng),然后肌肉做功,失去能量,復(fù)原原狀,這是放能反應(yīng),肌肉在收縮過程中,肌肉中的能量先增加后削減,D項正確。情境探究二(1)提示(2)提示丙酮酸變成C2化合物的時候產(chǎn)生1分子CO2,C6化合物轉(zhuǎn)化為C5化合物產(chǎn)生1分子CO2,C5化合物轉(zhuǎn)化為C4化合物產(chǎn)生1分子CO2。【情境應(yīng)用】C該試驗的目的是探究丙二酸對琥珀酸脫氫反應(yīng)是否有抑制作用,故可假設(shè)丙二酸對琥珀酸脫氫反應(yīng)有抑制作用,A項正確;線粒體中含琥珀酸脫氫酶,故可從大白鼠心肌細胞研磨液中提取琥珀酸脫氫酶,B項正確;試驗的自變量是有無丙二酸,故比照組加琥珀酸、甲烯藍和琥珀酸脫氫酶,試驗組加琥珀酸、丙二酸、甲烯藍和琥珀酸脫氫酶,C項錯誤;本試驗的因變量為是否產(chǎn)氫,觀測指標(biāo)可以是藍色的甲烯藍還原成無色的甲烯白時間的長短,D項正確。情境探究三(1)提示O2。(2)提示線粒體內(nèi)膜上通過呼吸鏈進行電子傳遞使[H]脫下H+進入到內(nèi)膜外的腔中,造成內(nèi)膜內(nèi)外的質(zhì)子濃度差。線粒體內(nèi)膜上的這些特別蛋白質(zhì)則利用電子賜予的能量將線粒體基質(zhì)中的H+泵入內(nèi)膜和外膜的間隙中,構(gòu)建了跨內(nèi)膜的H+濃度梯度(質(zhì)子濃度差)。(3)提示ATP合成酶?！厩榫硲?yīng)用】答案(1)水NAD