專題2 考點(diǎn)3 光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)3光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)■要點(diǎn)整合1．光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)條件的控制方法增加水中氧氣——泵入空氣或放入綠色水生植物。減少水中氧氣——容器密封或油膜覆蓋。除去容器中的二氧化碳——?dú)溲趸c溶液。⑷保持容器中二氧化碳濃度不變——NaHCO3溶液。除去葉片中原有的淀粉——置于黑暗環(huán)境中一段時(shí)間。除去光合作用對(duì)細(xì)胞呼吸的干擾——給植株遮光。消除種子表面微生物對(duì)種子細(xì)胞呼吸速率測(cè)定的影響——消毒。探究酵母菌的呼吸方式，檢測(cè)產(chǎn)生的CO2情況——用澄清石灰水或溴麝香草酚藍(lán)水溶液。除去葉片中葉綠素——酒精隔水加熱。如何得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光。2．光合作用、細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)技巧變量的控制手段，如光照強(qiáng)度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進(jìn)行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，若要確認(rèn)CO2是光合作用的原料,應(yīng)以CO2有無(wú)(如添加NaHCO3,還是添加NaOH設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn))為變量，若要確認(rèn)CO2濃度對(duì)光合速率的影響，則應(yīng)以不同濃度的co2緩沖液為變量。典型的方法“黑白瓶法”：用黑瓶(無(wú)光照的一組)測(cè)得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，用白瓶(有光照的一組)測(cè)得的為凈光合作用強(qiáng)度，綜合兩者即可得到真光合作用強(qiáng)度。梯度法：用一系列不同光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強(qiáng)度、溫度或co2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。題型一細(xì)胞呼吸影響因素的實(shí)驗(yàn)探究(2018?天津，5)為探究酵母菌的呼吸方式，在連通CO2和02傳感器的100mL錐形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培養(yǎng)液，密封后在最適溫度下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中的O2和CO2相對(duì)含量變化見(jiàn)下圖。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()"ft?，酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降t3時(shí)，培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時(shí)快若降低10°C培養(yǎng)，02相對(duì)含量達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間會(huì)縮短實(shí)驗(yàn)后的培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色答案C解析t1ft2，培養(yǎng)液中02相對(duì)含量下降，但與Oft］段相比，下降幅度變小，故酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降，A正確；t3時(shí)，培養(yǎng)液中O2相對(duì)含量比較低，酵母菌主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸，1時(shí)，培養(yǎng)液中O2相對(duì)含量較高，酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸。t3時(shí)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率與t1時(shí)產(chǎn)生CO2的速率近似相等，相同量的葡萄糖無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2量比有氧呼吸少，可見(jiàn)t3時(shí)培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時(shí)快，B正確；由題意可知，曲線是在最適溫度下獲得的，若降低10C培養(yǎng)，則呼吸速率下降，02相對(duì)含量達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；因酵母菌在后期進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生了酒精，故實(shí)驗(yàn)后的培養(yǎng)液濾液加入適量橙色的酸性重鉻酸鉀溶液后會(huì)變成灰綠色，D正確。（2018?漯河高級(jí)中學(xué)二模）下圖是探究小鼠在不同溫度下呼吸速率（用單位時(shí)間的耗氧量表示）的實(shí)驗(yàn)裝置，打開(kāi)夾子A,可使水檢壓計(jì)左右水平一致；關(guān)閉夾子A,用注射器向廣口瓶中注入5mL02，水檢壓計(jì)左側(cè)液面升高，記錄左右液面重新相平時(shí)所用的時(shí)間。下列敘述錯(cuò)誤的是（）用注射器向廣口瓶中注入5mL氧氣后要立刻關(guān)閉夾子B測(cè)定小鼠的呼吸速率需要多次重復(fù)進(jìn)行，最后取平均值小鼠在25C時(shí)的呼吸速率高于10C時(shí)的呼吸速率NaOH的作用是排除小鼠呼吸產(chǎn)生的CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾答案C解析用注射器向廣口瓶中注入5mL氧氣后要立刻關(guān)閉夾子B，否則氧氣袋及注射器中的氧氣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而不能保證廣口瓶?jī)?nèi)的氣體變化只是由小鼠的細(xì)胞呼吸引起的，A正確；測(cè)定小鼠的呼吸速率要在安靜的狀態(tài)下進(jìn)行，需要多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后取平均值，B正確；小鼠為恒溫動(dòng)物，為保持體溫恒定，在10°C時(shí)，代謝加強(qiáng)，產(chǎn)熱增加，呼吸速率大于25C時(shí)的呼吸速率，C錯(cuò)誤；NaOH的作用是排除細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，使實(shí)驗(yàn)中氣體的變化僅為氧氣的變化，D正確?！練w納提煉】探究呼吸方式的實(shí)驗(yàn)材料的選擇若探究種子呼吸狀況，不必遮光，但需要死亡的種子作對(duì)照，還需對(duì)種子表面消毒。若探究植物(或幼苗)的呼吸狀況，應(yīng)遮光處理，以防止光合作用干擾，同時(shí)可設(shè)置同種狀況但已經(jīng)死亡的植物(或幼苗)作對(duì)照。題型二光合作用影響因素的實(shí)驗(yàn)探究植物的光合作用速率既與自身因素有關(guān)，也受多種外界因素影響。如圖是兩株植物在一定凈光合作用速率凈光合作用速率光合作用過(guò)程中，細(xì)胞吸收的CO2首先與 結(jié)合，所形成的產(chǎn)物接受 提供的能量并被 還原，最終形成有機(jī)物。BC段影響玉米光合速率的主要環(huán)境因素為 。B點(diǎn)時(shí)，小麥葉肉細(xì)胞光合作用速率 (填“大于”“小于”或“等于”)細(xì)胞呼吸速率。C點(diǎn)時(shí)兩者光合作用速率是否相等？ (填“是”“否”或“不一定”)，說(shuō)明理由： 。研究發(fā)現(xiàn)CO2濃度為A時(shí)，玉米葉肉細(xì)胞C3的生成速率明顯大于小麥，試分析玉米凈光合作用為0時(shí)所需co2濃度低于小麥的直接原因是 (假設(shè)兩植物呼吸強(qiáng)度相等)。答案(1)C5ATP[H]光照強(qiáng)度(或溫度)等于(2)不一定兩者的細(xì)胞呼吸速率不清楚玉米光合作用暗反應(yīng)過(guò)程中相關(guān)酶的活性高(或玉米暗反應(yīng)中固定CO2的酶的活性高)解析據(jù)圖分析，隨著CO2濃度的增加，小麥和玉米的凈光合速率都先增加，后趨于穩(wěn)定,且玉米先增加，先穩(wěn)定，說(shuō)明玉米能夠利用較低濃度的二氧化碳進(jìn)行光合作用；A、B兩點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率為0,即光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等；C點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率相等，但是兩種植物的呼吸速率不一定相等，所以兩者的光合作用速率也不一定相等。細(xì)胞吸收的CO2參與暗反應(yīng)過(guò)程中C3的固定過(guò)程，即與c5結(jié)合形成c3；c3的還原需要光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和［H］的作用，最終形成有機(jī)物。BC段玉米的凈光合作用速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明影響其光合作用速率的因素不是二氧化碳濃度，而是光照強(qiáng)度或者溫度。B點(diǎn)時(shí),小麥的凈光合作用速率為0,說(shuō)明小麥植株的光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等。(2)C點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率相等，但是兩種植物的細(xì)胞呼吸速率不一定相等，所以兩者的光合作用速率也不一定相等。(3)根據(jù)題意分析，在相同光照強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度的條件下，且兩者的呼吸速率相等，而A點(diǎn)玉米的葉肉細(xì)胞C3的生成速率明顯大于小麥，說(shuō)明玉米利用較低濃度的二氧化碳的能力較強(qiáng)，可能是因?yàn)橛衩坠夂献饔冒捣磻?yīng)過(guò)程中相關(guān)酶的活性高。(2018?惠州二模)下圖是取生長(zhǎng)旺盛、狀態(tài)一致的新鮮綠葉，用打孔器打出若干圓片，平均分成四組，各置于相同的密閉裝置內(nèi)，在其他條件相同且適宜的情況下，分別置于四種不同溫度(［、t2、t3、t4)下，測(cè)得相同光照時(shí)間后各裝置02的增加值及黑暗條件下的02消耗值?；卮鹣铝袉?wèn)題：(q/SE)(q/SE)迴起協(xié)拴f本實(shí)驗(yàn)中能減少實(shí)驗(yàn)誤差保證實(shí)驗(yàn)的可信性的措施有 (答兩點(diǎn)即可)。t1溫度條件下比t2溫度條件下C3的合成速率 (填“大”或“小”)。t4溫度條件下的光合速率 (填“大于”“小于”或“等于”)t3溫度條件下的光合速率。若在該光照條件下探究新鮮葉片積累有機(jī)物的最適溫度，你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是答案(1)生長(zhǎng)旺盛且狀態(tài)一致的葉圓片、新鮮綠葉均等分組、相同的光照時(shí)間、相同的光照強(qiáng)度(2)小(3)大于(4)在一定溫度范圍內(nèi)，設(shè)置一系列溫度梯度的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定該光照強(qiáng)度下，各溫度條件下O2的增加值，02增加值峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即最適溫度解析(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量是不同溫度，因變量是光照條件下各裝置02的增加值及黑暗條件下02的消耗值。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，保證實(shí)驗(yàn)的可信性，無(wú)關(guān)變量應(yīng)控制相同且適宜，因此相應(yīng)的措施有：生長(zhǎng)旺盛且狀態(tài)一致的葉圓片、新鮮綠葉均等分組、相同的光照時(shí)間、相同的光照強(qiáng)度等。(2)暗反應(yīng)階段，C5與CO2反應(yīng)生成C3。由柱形圖可知，在t1時(shí)，黑暗條件下02消耗值(CO2的生成值)小于t2時(shí)黑暗條件下02的消耗值，即t1時(shí)呼吸速率小于t2時(shí)呼吸速率，t］光照條件下02增加值小于t2時(shí)02增加值，即t1時(shí)凈光合速率小于t2時(shí)凈光合速率，因?yàn)榭偣夂纤俾识艄夂纤俾?呼吸速率，所以t1時(shí)光合速率vt2時(shí)光合速率，即t2時(shí)C3的合成速率大。(3)黑暗條件下02的消耗值表示呼吸速率，光照條件下的02增加值表示凈光合速率，凈光合速率二光合速率-呼吸速率。t3、t4溫度條件下的凈光合速率依次是12.2mg/h和12.0mg/h，呼吸速率依次是8.0mg/h和12.0mg/h，進(jìn)而推知：光合速率依次是20.2mg/h和24.0mg/h?？梢?jiàn)，t4溫度條件下的光合速率大于*溫度條件下的光合速率。(4)新鮮葉片積累有機(jī)物的量的多少取決于凈光合速率的大小，凈光合速率越大，新鮮葉片積累有機(jī)物的量越多。若在該光照條件下探究新鮮葉片積累有機(jī)物的最適溫度，則自變量是不同溫度，因變量是光照條件下各裝置02的增加值，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路是：在一定溫度范圍內(nèi)，設(shè)置一系列溫度梯度的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定該光照強(qiáng)度下，各溫度條件下O2的增加值，。2增加值峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即最適溫度。題型三光合作用速率的測(cè)定(2018?六安一中三模)用等體積的三個(gè)玻璃瓶甲、乙、丙，同時(shí)從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿水樣，立即測(cè)定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測(cè)定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。下列有關(guān)分析合理的是()透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mg丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生［H］的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1mg在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量約為1.1mg答案B解析丙瓶?jī)?nèi)無(wú)光，其中的浮游植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，產(chǎn)生［H］的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，A錯(cuò)誤；丙瓶消耗的氧氣可代表浮游植物的呼吸消耗，約為4.9-3.8=1.1（mg）,B正確；乙瓶植物光合作用產(chǎn)生o2，瓶?jī)?nèi)CO2減少，丙瓶植物消耗o2，瓶?jī)?nèi)co2增多，因此乙瓶水樣的pH比丙瓶的高，C錯(cuò)誤；乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量二凈光合作用釋放氧氣量+細(xì)胞呼吸消耗氧氣量=5.6-4.9+（4.9-3.8）二1.8（mg）,D錯(cuò)誤。（2018?安慶二模）研究人員以小麥幼苗為材料，利用密閉透光裝置對(duì)影響光合作用的環(huán)境因素進(jìn)行研究（有關(guān)代謝速率以單位時(shí)間內(nèi)氣體體積變化量表示，不考慮無(wú)氧呼吸）。回答下列問(wèn)題：（1） 小麥葉肉細(xì)胞光合作用光反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是 ，若突然大幅度減弱光照，則短期內(nèi)葉肉細(xì)胞中c3和C5含量的變化情況分別為 。（2） 為測(cè)定溫度為T(mén)、光照強(qiáng)度為a時(shí)的真正光合速率，研究人員設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn)：甲組將小麥幼苗置于溫度為T(mén)黑暗、放置NaOH溶液的條件下，測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)氣體體積減少量為X；乙組將生長(zhǎng)狀況與甲組相同的小麥幼苗置于 條件下，測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)氣體體積增加量為Y。該植物真正光合速率為 。（3）當(dāng)Y等于0時(shí)的光照強(qiáng)度是否為葉肉細(xì)胞的光補(bǔ)償點(diǎn)？為什么？ 。答案（1）（葉綠體）類(lèi)囊體薄膜（或基粒）（C3）增多、（C5）減少（2）溫度為T(mén)、光照強(qiáng)度為a、放置NaHCO3（或KHCO3等）溶液X+Y（3）不是，因?yàn)閅等于0時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合速率等于整個(gè)植株的呼吸速率，大于葉肉細(xì)胞的呼吸速率（合理即可）解析（1）光反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體類(lèi)囊體薄膜，暗反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。若突然大幅度減弱光照，則短期內(nèi)葉肉細(xì)胞中ATP和［H］生成減少，C3還原減慢，而CO2與C5結(jié)合生成C3的速率不變，故C3含量增多、C5含量減少。（2）黑暗條件下，測(cè)得的單位時(shí)間氣體體積減小量X表