2020-2021學(xué)年生物新教材人教必修1學(xué)案：第5章 素能提升課　光合作用和細(xì)胞呼吸過程的相關(guān)實(shí)驗(yàn) Word版含解析

1、細(xì)胞呼吸方式的探究實(shí)驗(yàn)素能建構(gòu)根據(jù)液滴移動(dòng)的方向判斷細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置(1)裝置分析：酵母菌在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)既有氣體的產(chǎn)生又有氣體的消耗，而氣體量的變化會(huì)引起廣口瓶中的壓強(qiáng)變化，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)方向可判斷細(xì)胞呼吸方式。裝置甲中小燒杯加入naoh溶液，目的是吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的co2，所以裝置甲液滴移動(dòng)的距離代表o2的消耗量。裝置乙中清水不能吸收o2也不能吸收co2，則裝置乙中液滴移動(dòng)的距離代表co2產(chǎn)生量與o2消耗量的差值。實(shí)驗(yàn)過程分析：呼吸底物以葡萄糖為例，根據(jù)反應(yīng)式c6h12o66o26h2o6co212h2o，可知進(jìn)行有氧呼吸時(shí)氣體體積不變；根據(jù)反應(yīng)式c6h12o62c2h5oh2c

2、o2可知，進(jìn)行無氧呼吸時(shí)氣體體積增加。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析裝置甲裝置乙實(shí)驗(yàn)結(jié)果紅色液滴左移紅色液滴不移動(dòng)酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸紅色液滴不移動(dòng)紅色液滴右移酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸紅色液滴左移紅色液滴右移酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1如圖是探究酵母菌呼吸方式的裝置，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()a假設(shè)裝置甲中的液滴左移，裝置乙中的液滴不動(dòng)，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸b假設(shè)裝置甲中的液滴不動(dòng)，裝置乙中的液滴右移，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸c(diǎn)假設(shè)裝置甲中的液滴左移，裝置乙中的液滴右移，說明酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸d假設(shè)裝置甲和裝置乙的液滴均不移動(dòng)，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸或只進(jìn)行無氧呼吸d裝置

3、甲中的液滴向左移動(dòng)，說明消耗了o2，裝置乙中的液滴不移動(dòng)，說明消耗的o2與產(chǎn)生的co2相等，沒有進(jìn)行無氧呼吸，則酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸，a正確；裝置甲中的液滴不移動(dòng)，說明沒有消耗o2，裝置乙中的液滴向右移動(dòng)，說明產(chǎn)生了co2，則酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸，b正確；裝置甲中的液滴向左移動(dòng)，說明消耗了o2，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，裝置乙中的液滴向右移動(dòng)，說明產(chǎn)生的co2多于消耗的o2，說明酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸，則酵母菌同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，c正確；裝置甲中的和裝置乙中的液滴均不移動(dòng)，說明酵母菌已死亡，d錯(cuò)誤。2為了探究酵母菌的細(xì)胞呼吸類型，按裝置1圖示裝配實(shí)驗(yàn)材料和用具，若想得到科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，還必須設(shè)

4、計(jì)裝置2。下列相關(guān)敘述不正確的是()a裝置2中甲是等量的酵母菌培養(yǎng)液，乙是等量的蒸餾水b若裝置1和2中紅色液滴的移動(dòng)方向相反，則酵母菌同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸c(diǎn)若裝置1中紅色液滴左移，則細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)都能產(chǎn)生h和atpd降低實(shí)驗(yàn)溫度，裝置中紅色液滴移動(dòng)變慢是由于酵母菌內(nèi)相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的活化能降低d若裝置1中紅色液滴向左移動(dòng)，則表示酵母菌進(jìn)行了有氧呼吸，若不動(dòng)，則說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸，所以為了探究酵母菌是否同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，那么裝置2中甲可代表等量酵母菌培養(yǎng)液，乙可代表等量的蒸餾水，a選項(xiàng)正確；分析裝置2，若紅色液滴向右移動(dòng)，則表示酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸，若不動(dòng)，則說明酵母菌

5、只進(jìn)行有氧呼吸，可見，裝置1和2中紅色液滴的移動(dòng)方向相反，則酵母菌同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，b選項(xiàng)正確；若裝置1中紅色液滴左移，則說明酵母菌進(jìn)行了有氧呼吸，而有氧呼吸的第一階段和第二階段均有h和atp產(chǎn)生，其中第一階段和第二階段的對(duì)應(yīng)場所分別為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，c選項(xiàng)正確；低溫會(huì)導(dǎo)致酵母菌呼吸速率變慢的原理是低溫導(dǎo)致呼吸酶活性降低，反應(yīng)速率減慢，d選項(xiàng)錯(cuò)誤。細(xì)胞呼吸速率和光合速率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)素能建構(gòu)1“裝置圖法”測(cè)定光合速率與呼吸速率(1)測(cè)定裝置(2)測(cè)定方法及解讀測(cè)定呼吸速率(裝置甲)a裝置甲燒杯中放入適宜濃度naoh溶液用于吸收co2。b玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用的干擾。c置

6、于適宜溫度環(huán)境中。d紅色液滴向左移動(dòng)(用裝置甲單位時(shí)間內(nèi)向左移動(dòng)的距離代表呼吸速率)。測(cè)定凈光合速率(裝置乙)a裝置乙燒杯中放入適宜濃度的co2緩沖液，用于保證容器內(nèi)co2濃度恒定，滿足光合作用需求。b必須給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。c紅色液滴向右移動(dòng)(用裝置乙單位時(shí)間內(nèi)向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率)。根據(jù)“總(真正)光合速率呼吸速率凈光合速率”可計(jì)算得到總(真正)光合速率。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(duì)照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。2紅外線co2傳感器由于co2對(duì)紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，co2的多少

7、與紅外線的降低量之間有一定的線性關(guān)系，因此co2含量的變化即可靈敏地反映在檢測(cè)儀上，常用紅外線co2傳感器來測(cè)量co2濃度的變化。3“黑白瓶法”測(cè)定光合速率與呼吸速率將裝有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水層中，測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測(cè)定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用總量)白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量。4“半葉法”測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量“半葉法”的原理是將對(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?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制

8、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)，即可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/(dm2·h)，則有mmbma，m表示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。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3如圖為某研究小組測(cè)定光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用影響的實(shí)驗(yàn)裝置。將該裝置先放在黑暗條件下一段時(shí)間，然后給予不同強(qiáng)度的光照。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()a溫度、co2濃度和有色液滴的移動(dòng)距離都是無關(guān)變量bco2緩沖液的作用是維持容器中co2濃度的穩(wěn)定c如果有色液滴向右移動(dòng)，說明該植物不進(jìn)行光合作用d如

9、果有色液滴向左移動(dòng)，說明該植物不進(jìn)行光合作用b依題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用的影響，自變量是光照強(qiáng)度，因變量是光合作用強(qiáng)度，有色液滴的移動(dòng)距離作為觀測(cè)的指標(biāo)，溫度、co2濃度等都是無關(guān)變量；co2緩沖液的作用是維持容器中co2濃度的穩(wěn)定；有色液滴移動(dòng)的距離是由裝置內(nèi)o2的變化量引起的，如果有色液滴向右移動(dòng)，說明光合作用釋放的氧氣量大于呼吸作用吸收的氧氣量；如果有色液滴向左移動(dòng)，說明光合作用釋放的氧氣量小于呼吸作用吸收的氧氣量。4將一株小麥密閉在無色玻璃鐘罩內(nèi)，在室內(nèi)調(diào)溫25 ，給予恒定適宜的光照60 min，然后遮光處理60 min。全程用co2傳感器測(cè)定鐘罩內(nèi)co2

10、濃度的變化，得到圖2曲線。圖1圖2(1)若要獲得小麥的真正光合速率，_(填“需要”或“不需要”)另設(shè)對(duì)照組。060 min小麥的真正光合速率為_mol co2/(l·h)。(2)實(shí)驗(yàn)10 min時(shí)，小麥葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用所需co2的來源是_。在停止光照的瞬間葉綠體內(nèi)c3的含量_。解析(1)前60 min測(cè)定凈光合速率，后60 min測(cè)定呼吸速率，不必另設(shè)對(duì)照組。真正光合速率凈光合速率呼吸速率(2 000800)(1 200800)1 600mol co2/(l·h)。(2)光合作用旺盛，葉綠體需要較多co2，包括線粒體供給和胞外吸收。停止光照，葉綠體內(nèi)缺少nadph和at

11、p，不能進(jìn)行還原c3的過程。答案(1)不需要1 600(2)線粒體供給和胞外吸收增多(或升高)5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10 mg/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，24小時(shí)后測(cè)定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數(shù)據(jù)如下：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(1)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/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·24 h)。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度為c

12、 klx時(shí)，白瓶中植物產(chǎn)生的氧氣量為_mg/(l·24 h)。(3)光照強(qiáng)度至少為_(填字母)klx時(shí)，該水層產(chǎn)氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。解析(1)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/l的原因是黑瓶沒有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，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量為原初溶解氧減去24小時(shí)后氧含量，即1037mg/(l·24 h)。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度為c klx時(shí)，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量即總光合作用量凈光合作用量呼吸作用消耗量(2410)721mg/(l·24 h)。(3)光照強(qiáng)度為a klx時(shí)，白瓶中溶氧量不變，說明植

13、物光合作用產(chǎn)生的氧氣剛好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照強(qiáng)度為a klx時(shí)，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動(dòng)態(tài)平衡。答案(1)黑瓶中植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，其中的生物呼吸作用消耗氧氣7(2)21(3)a6某研究小組采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定。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ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6 h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)算出該葉片的光合速率，其單位是mg/(dm2·h)。請(qǐng)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(jī)物的消耗量；mb表示6 h后_呼吸作用有機(jī)物的消耗量。(2)若mmbma，則m表示_。(3)光合速率的計(jì)算方法是_。(4)本方法也可用于測(cè)定葉片的呼吸速率，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：_。解析葉片a部分遮光，雖不能進(jìn)行光合作用，但仍可照常進(jìn)行呼吸作用。葉片b部分不做處理，既能進(jìn)行光合作用，又可以進(jìn)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(jī)物的總產(chǎn)量呼吸作用有機(jī)物的消耗量，ma表示6 h后葉片初始質(zhì)量呼吸作用有機(jī)物的消耗量，則mbma就是光合作用6 h有