光合速率的測(cè)定方法講課教案

光合速率的測(cè)定方法例析

例1.

某研究小組用番茄進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。其原理是：將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ上仍谌~柄基部用熱水、或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理）阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)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(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/(dm2·h)。問(wèn)題：若M=MB-MA，則M表示

1.“半葉法”---測(cè)光合作用有機(jī)物的生產(chǎn)量，即單位時(shí)間、單位葉面積干物質(zhì)產(chǎn)生總量B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量變式訓(xùn)練1.某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做了如圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出)，于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2z—x)／6g·cm-2·h-1(不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響)。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是(

)

A．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)

B．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時(shí)C．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射1小時(shí)

D．晚上8時(shí)后在無(wú)光下放置3小時(shí)A解析：起始干重為上午10時(shí)移走時(shí)的葉圓片干重x克，從上午10時(shí)到下午4時(shí)，葉片在這6小時(shí)內(nèi)既進(jìn)行光合作用，又進(jìn)行呼吸作用，所以下午4時(shí)移走的葉圓片干重y克減去上午10時(shí)移走時(shí)的葉圓片干重x克的差值，就等于該葉圓片凈光合作用干物質(zhì)量：（y一x）克。若要求出呼吸作用干物質(zhì)量，應(yīng)將葉片遮光處理，先假設(shè)葉片遮光處理為M小時(shí)后干重為z克，下午4時(shí)移走的葉圓片干重y克減去葉片遮光處理M小時(shí)后的干重z克差值，就是呼吸作用干物質(zhì)量：（y一x）克。已知：測(cè)得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2z—x)／6g·cm-2·h-1

，

據(jù)真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2z—x)／6=（y一x）/6+（y一x）/M，計(jì)算出M=3小時(shí)，A選項(xiàng)正確。2

.氣體體積變化法--測(cè)光合作用O2產(chǎn)生(或CO2消耗)的體積

例2：某生物興趣小組設(shè)計(jì)了圖3裝置進(jìn)行光合速率的測(cè)試實(shí)驗(yàn)（忽略溫度對(duì)氣體膨脹的影響）。

①測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度：裝置的燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液；將玻璃鐘罩遮光處理，放在適宜溫度的環(huán)境中；1小時(shí)后記錄紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度，得X值。②測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度：裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中；1小時(shí)后記錄紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度，得Y值。請(qǐng)你預(yù)測(cè)在植物生長(zhǎng)期紅墨水滴最可能移動(dòng)方向并分析原因

a．向左移動(dòng)

c．將玻璃鐘罩遮光處理，綠色植物只進(jìn)行呼吸作用，植物進(jìn)行有氧呼吸消耗O2，而釋放的CO2氣體被裝置燒杯中NaOH溶液吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體量減小，壓強(qiáng)減小，紅色液滴向左移動(dòng)項(xiàng)目紅墨水滴移動(dòng)方向原因分析測(cè)定植物呼吸作用速率a．

c．

測(cè)定植物凈光合作用強(qiáng)度b．

d．

d．裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中，在植物的生長(zhǎng)期，光合作用強(qiáng)度超過(guò)呼吸作用強(qiáng)度，表現(xiàn)為表觀光合作用釋放O2，致裝置內(nèi)氣體量增加，紅色液滴向右移動(dòng)b．向右移動(dòng)

變式訓(xùn)練2.

圖4是探究綠色植物光合作用速率的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶?jī)?nèi)的二氧化碳濃度，該裝置置于20℃環(huán)境中。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細(xì)管內(nèi)的水滴在位置X。20min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在位置X處。據(jù)此回答下列問(wèn)題：

（1）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，20min后，要使水滴維持在位置X處，針筒的容量

（需向左/需向右/不需要）調(diào)節(jié)。（2）若以釋放出的氧氣量來(lái)代表凈光合作用速率，該植物的凈光合作用速率是

mL/h。（3）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量濃氫氧化鈉溶液，在20℃、無(wú)光條件下，30min后，針筒的容量需要調(diào)至0.1mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X處。則在有光條件下該植物的實(shí)際光合速率是

mL/h。不需要

1.21.4解析：（1）由光合作用的總反應(yīng)式6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O，可知反應(yīng)前后氣體體積不變，所以不需要調(diào)節(jié)針筒容量就可使水滴維持在X處。（2）光照條件下，由于光合作用吸收的CO2由緩沖液補(bǔ)充，緩沖液能維持CO2濃度，同時(shí)釋放出O2導(dǎo)致密閉裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，若使水滴X不移動(dòng)，其針筒中單位時(shí)間內(nèi)O2氣體容量的增加就代表表觀光合速率的大小。由題可知，若以釋放出的氧氣量來(lái)代表表觀光合速率，該植物的表觀光合作用速率是（0.6-0.2）×3=1.2(mL/h)。（3）瓶中液體改放為NaOH溶液，則裝置內(nèi)CO2完全被吸收，植物體不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行呼吸作用，瓶中氣體的變化即呼吸消耗的O2的變化。則在有光條件下該植物的真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，既1.2+0.1×2=1.4（mL/h）。答案：（1）不需要

（2）1.2(mL/h)

（3）1.4（mL/h）光照強(qiáng)度（klx）0（黑暗）abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)3333333.黑白瓶法---測(cè)溶氧量的變化例3：

某研究小組從當(dāng)?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?，分裝于六對(duì)黑白瓶中，剩余的水樣測(cè)得原初溶解氧的含量為10mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下，分別在起始和24小時(shí)后以溫克碘量法測(cè)定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數(shù)據(jù)如下：

表2（1）黑瓶中溶解氧的含量降低為3mg/L的原因是

；該瓶中所有生物細(xì)胞呼吸消耗的O2量為

mg/L·24h。（2）當(dāng)光照強(qiáng)度為c時(shí)，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量為

mg/L·24h。（3）光照強(qiáng)度至少為

（填字母）時(shí)，該水層產(chǎn)氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。光照強(qiáng)度（klx）0（黑暗）abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333黑瓶中植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，生物呼吸消耗氧氣

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a解析：黑白瓶法常用于水中生物光合速率的測(cè)定。白瓶就是透光瓶，里面可進(jìn)行光合作用和呼吸作用。黑瓶就是不透光瓶，只能進(jìn)行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時(shí)間，黑瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的變化可以確定表觀光合作用量，然后就可以計(jì)算出總光合作用量。（1）黑瓶中溶解氧的含量降低為3mg/L的原因是：黑瓶沒(méi)有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，其中的生物呼吸消耗氧氣，該瓶中所有生物細(xì)胞呼吸消耗的O2量為：原初溶解氧-24小時(shí)后氧含量，即10-3=7（mg/L·24h）。（2）當(dāng)光照強(qiáng)度為c時(shí)，表觀光合速率的大小為：24小時(shí)后氧含量-原初溶解氧，即24-10=14（mg/L·24h）。呼吸速率為10-3=7（mg/L·24h）。真正光合速率為14+7=21（mg/L·24h）.（3）黑暗時(shí)，黑白瓶都是3mg/L·24h，說(shuō)明水體生物呼吸速率為10-3=7（mg/L·24h），所以光照強(qiáng)度至少為a時(shí)，凈光合速率為10-3=7（mg/L·24h），才能維持水中生物正常生活耗氧量所需。（1）黑瓶中植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，生物呼吸消耗氧氣

7（2）21

（3）a4：小葉片浮起數(shù)量法---定性比較光合作用強(qiáng)度的大小

例4：

探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，操作過(guò)程如下：

表3步驟操作方法說(shuō)明材料處理打孔取生長(zhǎng)旺盛的菠菜葉片綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片。注意避開(kāi)大的葉脈。抽氣將小圓形葉片置于注射器內(nèi)，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可重復(fù)幾次。沉底將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。葉片細(xì)胞間隙充滿水而全都沉到水底。分組取3只小燒杯，標(biāo)記為A、B、C，分別倒入20mL富含CO2的清水。分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片。先用口通過(guò)玻璃管向清水內(nèi)吹氣。對(duì)照用3盞40W臺(tái)燈分別向A、B、C3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照。光照強(qiáng)弱（自變量）可通過(guò)調(diào)節(jié)

來(lái)決定。觀察觀察并記錄葉片浮起的數(shù)量（因變量）。實(shí)驗(yàn)預(yù)期：____燒杯中的小葉片浮起的數(shù)目最多。注意:本實(shí)驗(yàn)除通過(guò)觀察相同時(shí)間內(nèi)，葉片上浮數(shù)量的多少來(lái)反映光合作用速率的大小；還可以通過(guò)三個(gè)燒杯中上浮相同葉片數(shù)量所用時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)描述。但該實(shí)驗(yàn)方法只能比較大小，無(wú)法測(cè)出具體的量變臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離A5.

紅外線CO2傳感器---測(cè)裝置中CO2濃度的變化

例5：為測(cè)定光合作用速率，將一植物幼苗放入大錐形瓶中，瓶中安放一個(gè)CO2傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)不同條件下瓶中CO2濃度的變化，如下圖5所示。相同溫度下，在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)得結(jié)果如圖6所示。請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）在60～120min時(shí)間段內(nèi)，葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度的變化趨勢(shì)為

。理由是

。（2）在60～120min時(shí)間段，瓶?jī)?nèi)CO2濃度下降的原因是

。此時(shí)間段該植物光合速率為

ppm／min。逐漸降低C02的濃度逐漸降低植物的光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度25解析：（1）在60～120min時(shí)間段內(nèi)，葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度的變化趨勢(shì)為逐漸降低，理由是C02的濃度逐漸降低。（2）在60～120min時(shí)間段，瓶?jī)?nèi)CO2濃