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【转载】光合速率测定方法总结  

2016-04-28 21:54:31|  分类: 分子与细胞 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自天马行空《光合速率测定方法总结》

        光合速率指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或者是O2的释放量;也可以用单位时间、单位叶面积干物质的积累量来表示。

光合速率测定方法总结 - 天马行空 - 天马行空的网易博客

真正光合速率(总光合速率)=表观光合速率(净光合速率)+呼吸速率

一、干物质量的积累“半叶法”---测光合作用有机物的生产量,即单位时间、单位叶面积干物质积累数

例1  某研究小组用番茄进行光合作用实验,采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是:将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射a小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MA、MB,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm2·h)。

问题:

(1)可用什么方法阻止两部分叶片的物质和能量转移?

(2)a小时内上述B部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量(M)为__________。

 光合速率测定方法总结 - 天马行空 - 天马行空的网易博客

 答案:(1)可先在中央大叶脉基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理(2)M=MB-MA

【变式训练】某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(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1cm2的叶圆片烘干后称其重量,测得叶片的叶绿体真正光合作用速率=(3y一2z—x)/6 g·cm-2·h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(    )
A.下午4时后将整个实验装置遮光3小时    
B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C.下午4时后在阳光下照射1小时          
D.晚上8时后在无光下放置3小时

光合速率测定方法总结 - 天马行空 - 天马行空的网易博客

   答案:A

二、气体体积变化法---测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积

例2  某生物兴趣小组设计了图3 装置进行光合速率的测试实验(忽略温度对气体膨胀的影响)。

①测定植物的呼吸作用强度:装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液;将玻璃钟罩遮光处理,放在适宜温度的环境中;1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度,得X值。

②测定植物的净光合作用强度:装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液;将装置放在光照充足、温度适宜的环境中;1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度,得Y值。

请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因:

光合速率测定方法总结 - 天马行空 - 天马行空的网易博客

 

项目

红墨水滴移动方向

原因分析

测定植物呼吸作用速率

a.              

c.                                

测定植物净光合作用强度

b.                

d.                              

  答案:a向左移动 b向右移动c.玻璃钟罩遮光,植物只进行呼吸作用,植物进行有氧呼吸消耗O2,而释放的CO2气体被装置烧杯中NaOH溶液吸收,导致装置内气体、压强减小,红色液滴向左移动d.装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液可维持装置中的CO2浓度;将装置放在光照充足、温度适宜的环境中,在植物的生长期,光合作用强度超过呼吸作用强度,表现为表观光合作用释放O2,致装置内气体量增加,红色液滴向右移动

【变式训练】图4是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图,装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度,该装置置于20℃环境中。实验开始时,针筒的读数是0.2mL,毛细管内的水滴在位置X。20min后,针筒的容量需要调至0.6mL的读数,才能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题:

(1)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水,重复上述实验,20min后,要使水滴维持在位置X处,针筒的容量(需向左/需向右/不需要)调节。

(2)若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率,该植物的净光合作用速率是           mL/h。

(3)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液,在20℃、无光条件下,30min后,针筒的容量需要调至0.1mL的读数,才能使水滴仍维持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是         mL/h。

         答案:(1)不需要(2)1.2(3)1.4

三、测溶氧量的变化---黑白瓶法

例3  某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,分别在起始和24小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量,记录数据如下: 表2

光合速率测定方法总结 - 天马行空 - 天马行空的网易博客

 (1)黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是                    ;该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为         mg/L·24h。

(2)当光照强度为c时,白瓶中植物光合作用产生的氧气量为         mg/L·24h。

(3)光照强度至少为      (填字母)时,该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。

         答案:(1)生物的呼吸作用;7(2)21(3)a

【变式训练】以下实验是对低等植物的水域生态系统进行的测定。

步骤1:取两个相同的透明玻璃瓶,分别编号为1号、2号。

步骤2:用两个瓶同时从水深3m处取水样(都装满),立即测定2号瓶中的溶氧量,将1号瓶密封瓶口沉入原取水样处。

步骤3:24h后将1号瓶取出,测定瓶中的溶氧量。按以上步骤重复3次,结果1号瓶溶氧量平均值为6.5mg,2号瓶溶氧量平均值为5.3mg。

(1)24h后,1号瓶中溶氧变化量是                     ,这说明                                                           

(2)经过24h后,1号瓶增加的有机物量(假设全为葡萄糖)为                                            

(3)现欲使实验过程同时还能测出1号瓶24h中实际合成的有机物总量,需补充3号瓶进行实验。简述需补充的实验内容(请自行选择实验用具):                                                                                                   

(4)设3号瓶溶氧量平均值为a,则1号瓶实际合成葡萄糖量为                 

答案:(1)增加1.2mg   水生植物光合作用强度大于呼吸作用  (2)1.13mg

(3)另取一个和1号、2号相同的瓶,设法使之不透光,设为3号瓶,其他处理和1号瓶相同,24h后测定溶氧量,重复3次,去平均值。(4)15/16×(6.5-a)

四、定性比较光合作用强度的大小---小叶片浮起数量法

例4  探究光照强弱对光合作用强度的影响,操作过程如下:


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 本实验除通过观察相同时间内,叶片上浮数量的多少来反映光合作用速率的大小;还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能定性比较,无法测出具体的量变。

 五、测装置中CO2浓度的变化---红外线CO2传感器

原理:由于CO2对红外线有较强的吸收能力,CO2的多少与红外线的降低量之间有一线性关系,因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上,常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。

例5 为测定光合作用速率,将一植物幼苗放入大锥形瓶中,瓶中安放一个CO2传感器来监测不同条件下瓶中CO2浓度的变化,如下图5所示。相同温度下,在一段时间内测得结果如图6所示。请据图回答:


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 (1)在60~120min时间段内,叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为                                 。理由是                              

(2)在60~120min时间段,瓶内CO2浓度下降的原因是                       。此时间段该植物光合速率为         ppm/min。

         答案:(1)逐渐降低 CO2浓度降低的趋势逐渐降低 (2)植物的光合作用强度大于呼吸作用强度 25

【变式训练】将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中,如下图所示。在连续60分钟监测的过程中,植物一段时间以固定的光照强度持续照光,其余时间则处于完全黑暗中,其他外界条件相同且适宜,测得瓶内CO2浓度变化结果如图-4所示。据此分析可知(  )

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    A.最初10min内,瓶内CO2浓度逐渐下降,说明植物的光合作用逐渐增强

    B.第20~30min内,瓶内植物光合作用逐渐减弱,呼吸作用逐渐增强

    C.第40~60min内,瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等

    D.瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为90ppmCO2/min  

 答案:D

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