光合作用和呼吸作用計算

2021-03-01 超級生物


今天說說光合和呼吸類計算技巧。

與光合作用和細胞呼吸相關的計算


7．用大小相同的輪藻葉片分組進行光合作用實驗：已知葉片實驗前質量，在不同溫度下分別暗處理1h，測其質量變化，立即再光照1h(光照強度相同、保持相應溫度不變)，再測其質量變化。得到如下表結果：

組別

1

2

3

4

溫度/℃

27

28

29

30

暗處理後質量變化/mg

－1

－2

－3

－1

光照後與暗處理前質量變化/mg

＋3

＋3

＋3

＋1

以下說法錯誤的是(雙選) (　　)

A．光照1h內，第4組輪藻合成有機物總量為3mg

B．光照1h內，第1、2、3組輪藻釋放的O2量相等

C．光照1h內，四組輪藻光合作用強度均大於呼吸作用強度

D．該輪藻與呼吸作用有關的酶的最適溫度在29℃至30℃之間

答案　BD

解析　光照後與暗處理前質量變化中包含的是「1h光合作用製造有機物的量－2h呼吸  作用消耗有機物的量」，故光照1h內，第4組輪藻合成有機物總量為1＋2×1＝3(mg)，A項正確；光照1h內釋放的O2量代表的是淨光合速率，也可用光照1h內積累的有機物量來表示，故第1、2、3組輪藻光照1h內積累的有機物量分別為4(3＋1)、5(3＋2)、6(3＋3)，B項錯誤；光照1h內，四組輪藻光合作用強度分別是5mg/h、7mg/h、9mg/h、3mg/h，四組輪藻呼吸作用強度分別是1mg/h、2mg/h、3mg/h、1mg/h，C項正確；從暗處理後1h的質量變化可知，該輪藻與呼吸作用有關的酶的最適溫度在29℃左右，即28℃至30℃之間，D項錯誤。

解題啟示　本題用有機物的相關量來代表淨光合速率和呼吸速率，除此之外，還可用CO2或O2的相關量來代表淨光合速率和呼吸速率。呼吸速率是綠色植物組織在黑暗條件下測得的數值(O2消耗量，或CO2產生量，或有機物消耗量)；淨光合速率是綠色植物組織在一定光照條件下測得的數值(O2釋放量，或CO2吸收量，或有機物積累量)。

(1)總光合速率＝淨光合速率＋呼吸速率，具體可通過如下關係來計算：

①光合作用O2產生量＝O2釋放量＋細胞呼吸O2消耗量；

②光合作用CO2消耗量＝CO2吸收量＋細胞呼吸CO2產生量；

③光合作用有機物合成量＝有機物積累量＋細胞呼吸有機物消耗量。

(2)以淨光合速率的大小來判斷植物能否正常生長(自然狀態下以一天24小時為單位)：

①淨光合速率大於0時，植物因積累有機物而正常生長；

②淨光合速率等於0時，植物因無有機物積累而不能生長；

③淨光合速率小於0時，植物因有機物量減少而不能生長，且長時間處於此種狀態下植物將死亡。

8．將某種綠色植物的葉片放在特定的實驗裝置中，研究其在10℃、20℃的溫度條件下，分別置於5klx、10klx光照和黑暗條件下的光合作用和細胞呼吸，結果如圖。據圖所做的推測中，正確的是 (　　)

A．該葉片在20℃、10klx的光照強度下，每小時光合作用固定的CO2量約是8.25mg

B．該葉片在5klx光照強度下，10℃時積累的有機物比20℃時的少

C．該葉片在10℃、5klx的光照強度下，每小時光合作用所產生的O2量是3mg

D．通過實驗可知，葉片的淨光合速率與溫度和光照強度均成正比

答案　A

解析　葉片在20℃、10klx時，每小時光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8.25mg；在5klx光照強度下，10℃時積累的有機物比20℃時的多；在10℃、5klx的光照強度下每小時光合作用所產生的O2量是(6＋1)/2＝3.5mg；淨光合速率與植物細胞的呼吸速率和光合速率有關，僅就圖中曲線而言，不能得出淨光合速率與溫度和光照強度的關係。

9．有一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培養液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的酒精和CO2的量如下表所示。請回答下列問題：

氧濃度(%)

a

b

c

d

產生CO2的量

9 mol

12.5 mol

15 mol

30 mol

產生酒精的量

9 mol

6.5 mol

6 mol

0 mol

(1)由上表可知，酵母菌細胞_____________________________________________________。

(2)氧濃度為b時，經有氧呼吸產生的CO2為______mol。

(3)氧濃度為c時，約有______%的葡萄糖用於酒精發酵。

(4)氧濃度為a時，酵母菌是否進行有氧呼吸？________。為什麼？________________________________________________________________________。

(5)經測定，在無氧條件下酵母菌消耗的葡萄糖中，僅有1.5%用於自身生長發育和繁殖等生命活動，剩餘98.5%則用於_________________________________________________。

答案　(1)既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸　(2)6　(3)66.7　(4)否　因為此時產生的酒精和CO2的物質的量相等　(5)形成酒精等產物

解析　(1)氧濃度為a、b、c時都產生了酒精，說明酵母菌能進行無氧呼吸；氧濃度為d時只產生CO2，不產生酒精，說明酵母菌能進行有氧呼吸。(2)氧濃度為b時，酵母菌產生了6.5mol的酒精，則其無氧呼吸產生的CO2為6.5mol，剩下的6mol CO2為有氧呼吸所產生。(3)氧濃度為c時，酵母菌產生的酒精為6mol，則其無氧呼吸產生的CO2為6mol，而CO2產生總量為15mol，因此有氧呼吸產生的CO2為9mol。據無氧呼吸的反應式「C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量」，可知有3mol葡萄糖用於無氧呼吸；據有氧呼吸的反應式「C6H12O6＋6H2O＋6O2――→6CO2＋12H2O＋能量」，可知有1.5mol葡萄糖用於有氧呼吸，則用於酒精發酵的葡萄糖所佔比例為3/(3＋1.5)×100%≈66.7%。(4)氧濃度為a時，酵母菌產生了CO2和酒精，且二者的物質的量相等，說明此時酵母菌只進行無氧呼吸，不進行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖經無氧呼吸產生酒精和CO2，合成少量ATP。

方法規律　酵母菌為兼性厭氧型生物，試題中以其為實驗材料進行實驗，依據耗氧量和酒精、CO2等的產生量來分析其在不同氧濃度下的細胞呼吸方式及其強度關係。

1據,是否,消耗,O2不消耗O2——無氧呼吸,\x(消耗O2,——有氧呼吸)(耗氧量＝CO2產生量  →只進行有氧,　呼吸,耗氧量＜CO2產生量→兩種呼吸方,　式並存,耗氧量＞CO2產生量→  呼吸底物可,　能有脂質

說明：若已知的是酒精產生量，則其物質的量等於無氧呼吸產生CO2的物質的量。

(2)據產物劃分

(3)動物細胞中CO2隻來自有氧呼吸，其產生場所只有線粒體。

(4)酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸共存時呼吸強度大小(消耗葡萄糖速率)

CO2釋放量＞O2消耗量


VCO2/VO2＝4/3

有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等

VCO2/VO2＞4/3

無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大於有氧呼吸的

1＜VCO2/VO2＜4/3

有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大於無氧呼吸的

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