考點精練 光合作用與細胞呼吸實驗探究及結(jié)果分析

[名校]考點精練-光合作用與細胞呼吸實驗探究及結(jié)果分析光合作用與細胞呼吸實驗探究及結(jié)果分析1.光合作用與細胞呼吸相關(guān)實驗設(shè)計的方法總結(jié)(1)葉圓片浮起法驗證光合速率:在適宜濃度的CO2溶液中,不同光照強度下,統(tǒng)計單位時間內(nèi)葉圓片浮起的數(shù)目。(2)自變量的控制手段,如光照強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)進行控制,不同溫度可用不同恒溫裝置控制,若要確認CO2是光合作用的原料,應(yīng)以CO2有無(如添加CO2緩沖液,還是添加NaOH設(shè)置對照實驗)為自變量,若要確認CO2濃度對光合速率的影響,則應(yīng)以不同濃度的CO2緩沖液為自變量。2.利用液滴移動測定光合速率(1)實驗裝置(2)測定原理①在黑暗條件下,甲裝置中的植物只進行細胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2,所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。②在光照條件下,乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸,由于CO2緩沖液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定,所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率,可代表凈光合速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。(4)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)置對照實驗,即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗,根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。3.“黑白瓶”法“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題,其中“黑瓶”不透光,測定的是有氧呼吸量;“白瓶”給予光照,測定的是凈光合作用量,可分為有初始值與沒有初始值兩種情況,規(guī)律如下:規(guī)律①:有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量;白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量;二者之和為總光合作用量。規(guī)律②:沒有初始值的情況下,白瓶中測得的現(xiàn)有量與黑瓶中測得的現(xiàn)有量之差為總光合作用量。4.理清光合作用與呼吸作用實驗設(shè)計中實驗條件的控制方法(1)增加水中氧氣——泵入空氣或放入綠色水生植物。(2)減少水中氧氣——容器密封或油膜覆蓋。(3)除去容器中的二氧化碳——氫氧化鈉溶液。(4)保持容器中二氧化碳濃度不變——CO2緩沖液。(5)除去葉片中原有的淀粉——置于黑暗環(huán)境中一段時間。(6)除去光合作用對呼吸作用的干擾——給植株遮光。(7)消除種子表面微生物對種子細胞呼吸速率測定的影響——消毒。(8)探究酵母菌的呼吸方式,檢測產(chǎn)生的CO2情況——用澄清石灰水或溴麝香草酚藍水溶液。(9)除去葉中葉綠素——酒精隔水加熱。(10)如何得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光。考法一利用指示劑顯色法解決光合作用與細胞呼吸的實驗分析1.BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用,進行了如下實驗:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色,之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長狀況一致的等量水草,另一支不加水草,密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見下表。試管編號1234567水草無有有有有有有距日光燈的距離(cm)20遮光*1008060402050min后試管中溶液的顏色淺綠色X淺黃色黃綠色淺綠色淺藍色藍色*遮光是指用黑紙將試管包裹起來,并放在距日光燈100cm的地方。若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響,回答下列問題:(1)本實驗中,50min后1號試管的溶液是淺綠色,則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是由引起的;若1號試管的溶液是藍色,則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的顏色應(yīng)為(填“淺綠色”“黃色”或“藍色”),判斷依據(jù)是。(3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明在此條件下水草?？挤ǘ疾榕c光合作用速率相關(guān)的實驗分析2.為探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響,設(shè)計進行下列實驗。實驗材料和用具:100mL量筒,50W、100W、200W和400W的臺燈,冷開水,NaHCO3溶液,黑藻等。實驗步驟:①準備4套如圖4-18所示的裝置,編號為1~4。在瓶中各加入500mL質(zhì)量濃度為0.01g/mL的NaHCO3溶液后用冷開水充滿。②取4等份長勢相同的黑藻分別放入1~4號裝置。③將4套裝置放入暗室中,然后分別用50W、100W、200W和400W的臺燈等距離照射1~4號裝置,觀察氣泡的產(chǎn)生情況。④30min后停止光照,測量光合作用釋放的O2體積(mL)。以上實驗重復(fù)三次,實驗結(jié)果見表格。分析并回答有關(guān)問題:組別次數(shù)123450W100W200W400W第一次5.012.021.019.2第二次5.311.520.018.5第三次5.012.020.019.0(1)該實驗中應(yīng)控制的無關(guān)變量有(答出兩項)。(2)上表的實驗數(shù)據(jù)是如何得出的?。(3)上表測得的氧氣量并非光合作用實際產(chǎn)生的氧氣量,其原因是。(4)對表中數(shù)據(jù)進行分析,得出的結(jié)論是

。(5)若想確定黑藻生長的最適光照強度,請在本實驗的基礎(chǔ)上寫出進一步探究的實驗思路:

。1.[2020·全國卷Ⅰ]種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖,下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述,錯誤的是()A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細胞只進行無氧呼吸B.若細胞只進行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等C.若細胞只進行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收也無CO2釋放D.若細胞同時進行有氧和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多2.[2019·全國卷Ⅱ]馬鈴薯塊莖儲藏不當會出現(xiàn)酸味,這種現(xiàn)象與馬鈴薯塊莖細胞的無氧呼吸有關(guān)。下列敘述正確的是()A.馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖B.馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸是由丙酮酸轉(zhuǎn)化而來C.馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATPD.馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高會增加酸味的產(chǎn)生3.[2019·全國卷Ⅱ]回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者的能量來自于,生產(chǎn)者的能量可以直接流向(答出2點即可)。(2)通常,對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說,可根據(jù)水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機物總量)。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量,可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣,將水樣分成三等份,一份直接測定O2含量(A);另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個玻璃瓶中,密閉后放回取樣處,若干小時后測定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下,本實驗中C與A的差值表示這段時間內(nèi);C與B的差值表示這段時間內(nèi);A與B的差值表示這段時間內(nèi)。?直擊評分細則?考點三【考法提煉】1.(1)不同光強下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黃色水草不進行光合作用,只進行呼吸作用,溶液中CO2濃度高于3號管(3)光合作用強度等于呼吸作用強度,吸收與釋放的CO2量相等[解析]本題考查光照強度對某種水草光合作用和呼吸作用的影響。(1)題中1號試管是對照組,與2至7號試管相比可知,水草的有無和光照強弱都會影響溶液中CO2的濃度,導(dǎo)致溶液的顏色發(fā)生變化。1號和7號試管光照強度相同,若它們的溶液均為藍色,則有無水草對溶液的顏色沒有影響,說明2至7號試管的實驗結(jié)果不可靠。(2)2號試管遮光后,水草不進行光合作用而只進行呼吸作用,溶液中CO2濃度增高,顏色變黃。(3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明溶液中CO2的濃度不變,此條件下水草的光合作用強度等于呼吸作用強度。2.(1)CO2量(或NaHCO3溶液量及濃度)、溫度、pH、光照時間、黑藻量等(2)讀取量筒中收集到的水的體積(3)黑藻自身的呼吸作用會消耗氧氣(4)一定范圍內(nèi)隨著光照強度升高,光合作用強度隨之升高;超出該范圍,光合作用強度下降(5)縮小光強梯度,在100W~400W范圍內(nèi)設(shè)置更多組進行實驗[解析](1)探究光照強度對黑藻光合作用強度的影響,自變量是光照強度,因變量是氧氣釋放量,無關(guān)變量有CO2量(或NaHCO3溶液量及濃度)、溫度、pH、光照時間、黑藻量等。(2)黑藻光合作用強度大于呼吸作用強度,釋放O2,使瓶中的壓強增大,水從排水管排出,因此,讀取量筒中水的體積就可以得出表格中的實驗數(shù)據(jù)。(3)題表測得的氧氣量并非光合作用實際產(chǎn)生的氧氣量,因為黑藻自身的呼吸作用會消耗O2,水中還會溶解少量O2。(4)對表中的數(shù)據(jù)分析,得出的結(jié)論是一定范圍內(nèi)隨著光照強度升高,光合作用強度隨之升高;超出該范圍,光合作用強度下降。(5)據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可知,縮小光強梯度,在100W~400W范圍內(nèi)設(shè)置更多組進行實驗,可以得出黑藻生長的最適光照強度。理真題明高考1.D[解析]當種子呼吸作用的底物是葡萄糖且只進行無氧呼吸時,生成的CO2和乙醇的分子數(shù)相等,A正確;只進行有氧呼吸時,吸收O2的分子數(shù)和釋放CO2的分子數(shù)相等,B正確;只進行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸時,無O2吸收,也無CO2釋放,C正確;若同時進行有氧呼吸和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)可能小于或等于釋放的CO2的分子數(shù),D錯誤。2.B[解析]本題考查馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的過程。馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,A錯誤;在馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸過程中,第一階段是葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸,第二階段是丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸,B正確;馬鈴薯塊莖細胞進行無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程為第一階段,有少量ATP生成,C錯誤;馬鈴薯塊莖細胞進行無氧呼吸時才產(chǎn)生乳酸,氧氣濃度升高會抑制其無氧呼吸過程,不會增加酸味的產(chǎn)生,D錯誤。3.(1)太陽能初級消費者、分解者(2)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量[解析]本題考查生態(tài)系統(tǒng)的能量流動以及水體中浮游植物光合速率與呼吸速率的測定。(1)森林生態(tài)系統(tǒng)為自然生態(tài)系統(tǒng),生產(chǎn)者的能量來自太陽能,在生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者可以被初級消費者捕食,其枯枝落葉也可以被分解者分解,因此,生產(chǎn)者的能量可直接流向初級消費者和分解者。(2)在實驗中,測得的數(shù)值A(chǔ)是水體中的含氧量,以此為對照。甲瓶不透光,一定時間后瓶內(nèi)氧氣的含量因細胞呼吸的消耗而下降,乙瓶在有光的條件下,其內(nèi)浮游植物可進行光合作用,一定時間后,乙瓶中的氧氣含量增加。若甲、乙瓶中只有生產(chǎn)者且呼吸作用相同,C與A的差值表示在光下進行一定時間的光合作用后,凈積累的氧氣的量,即生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量;C與B的差值表示生產(chǎn)者通過光合作用產(chǎn)生的氧氣的總量;A與B的差值表示生產(chǎn)者呼吸作用消耗的氧氣的量?！局睋粼u分細則】4.(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量,使密閉小室中CO2濃度降低,光合速率也隨之降低大于0(2)甲種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加,而O2與有機物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié),所以當O2增多時,有氧呼吸會增加[解析](1)植物在適宜條件下照光,光合速率大于呼吸速率,植物光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量,使密閉小室中CO2濃度降低,光合速率也隨之降低。甲種植物凈光合速率為0時,此時的CO2濃度為甲種植物CO2補償點,由于甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的,也就是說此時CO2濃度高于乙種植物的CO2補償點,所以乙種植物的凈光合速率大于0。(2)將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中,題目暗示了密閉小室中有CO2,并且給予了光照,植物可以進行光合作用,放出O2,使得小室中的O2濃度越來越高,而O2與有機物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié),所以當O2增多時,有氧呼吸會增加。5.(1)增強(2)降低氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度,經(jīng)干旱處理后,再測定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組,在干旱條件下,一組進行ABA處理,另一組作為對照組,一段時間后,分別測定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小,對照組氣孔開度不變。[解析]本題考查氣孔開度對光合作用的影響及實驗設(shè)計。(1)成熟植物細胞的吸水能力與細胞液的濃度相關(guān),由題意可知,經(jīng)干旱處理后,該植物根細胞中溶質(zhì)濃度增大,因此細胞的吸水能力增強。(2)由題意可知,干旱處理后,葉片的氣孔開度減小,這會使CO2的供應(yīng)減少,導(dǎo)致植物的光合速率降低。(3)根據(jù)題意需設(shè)計實驗驗證干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的這一結(jié)論。這一結(jié)論包含兩個方面:一是缺水不引起氣孔開度減小,二是干旱條件下A