專(zhuān)題二 作業(yè)（五）光合作用和細(xì)胞呼吸類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

專(zhuān)題二作業(yè)（五）光合作用和細(xì)胞呼吸類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析一、選擇題1．(2022·廣東高考)種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提和保障。生產(chǎn)實(shí)踐中常用TTC法檢測(cè)種子活力，TTC(無(wú)色)進(jìn)入活細(xì)胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保溫一段時(shí)間后部分種胚出現(xiàn)紅色。下列敘述正確的是()A．該反應(yīng)需要在光下進(jìn)行B．TTF可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成C．TTF生成量與保溫時(shí)間無(wú)關(guān)D．不能用紅色深淺判斷種子活力高低解析：選B種子通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生[H]的過(guò)程不需要光，A錯(cuò)誤；細(xì)胞呼吸的第一階段能產(chǎn)生[H]，且該過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，[H]可將TTC還原成TTF，B正確；保溫時(shí)間長(zhǎng)短可影響[H]的生成量，進(jìn)而影響TTF的生成量，C錯(cuò)誤；活力高的種子代謝旺盛，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的[H]多，還原成的TTF也多，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中種胚出現(xiàn)的紅色深，反之，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中種胚出現(xiàn)的紅色淺，故能用紅色深淺判斷種子活力高低，D錯(cuò)誤。2．用等體積的甲、乙、丙三個(gè)玻璃瓶，同時(shí)從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿(mǎn)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(白天12h、夜晚12h)后取出玻璃瓶，分別測(cè)定乙、丙兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如表(不考慮化能合成作用及水深對(duì)溫度的影響)。下列有關(guān)分析合理的是()分組透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙含氧量/mg4.95.63.8A．根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無(wú)法計(jì)算出植物的實(shí)際光合速率B．乙瓶中的植物一晝夜通過(guò)光合作用產(chǎn)生了0.7mg的氧氣C．白天正午時(shí)刻乙瓶中植物的葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP最多的場(chǎng)所是線(xiàn)粒體內(nèi)膜D．如果丙瓶放在水深1m處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則丙瓶的含氧量較0.5m處基本不變解析：選D根據(jù)甲瓶、丙瓶可以計(jì)算出植物的呼吸速率，根據(jù)甲瓶、乙瓶可以計(jì)算出植物的凈光合速率，二者相加就是實(shí)際光合速率，A錯(cuò)誤；乙瓶中的植物一晝夜增加的氧氣量是0.7mg，實(shí)際通過(guò)光合作用產(chǎn)生的氧氣量需加上一晝夜呼吸消耗的氧氣量，B錯(cuò)誤；白天正午時(shí)刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以產(chǎn)生ATP最多的場(chǎng)所是葉綠體類(lèi)囊體薄膜，C錯(cuò)誤；玻璃瓶丙不透光，該瓶中的植物只進(jìn)行呼吸作用，如果丙瓶從水深0.5m改變?yōu)樗?m進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(不考慮水深對(duì)溫度的影響)，呼吸速率基本不受影響，所以丙瓶中的含氧量基本不變，D正確。3．(2023·九江二模)南瓜植株的葉肉細(xì)胞在光下合成有機(jī)物，以淀粉的形式儲(chǔ)存。研究發(fā)現(xiàn)，給予植物持續(xù)光照，葉肉細(xì)胞中淀粉的含量會(huì)先增加而后穩(wěn)定。為解釋這種現(xiàn)象，研究人員提出以下兩種假設(shè)，假設(shè)一：當(dāng)葉肉細(xì)胞內(nèi)淀粉含量達(dá)到一定值后，淀粉的合成停止。假設(shè)二：當(dāng)葉肉細(xì)胞內(nèi)淀粉含量達(dá)到一定值后，淀粉的合成與降解同時(shí)存在。下列說(shuō)法不合理的是()A．葉肉細(xì)胞在光下積累淀粉，此時(shí)南瓜植株可能沒(méi)有積累有機(jī)物B．光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈嶤．為支持假設(shè)成立，假設(shè)一需要測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中CO2吸收速率的變化，假設(shè)二不需要D．為支持假設(shè)二，實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中淀粉降解產(chǎn)物的含量變化解析：選C若非綠色細(xì)胞的呼吸作用消耗的有機(jī)物超過(guò)了葉肉細(xì)胞積累的淀粉，則南瓜植株可能沒(méi)有積累有機(jī)物，A正確；光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?，B正確；CO2是光合作用的原料，為支持假設(shè)成立，假設(shè)一和假設(shè)二都需要測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中CO2吸收速率的變化，C錯(cuò)誤；假設(shè)二認(rèn)為當(dāng)葉肉細(xì)胞內(nèi)淀粉含量達(dá)到一定值后，淀粉的合成與降解同時(shí)存在，為了支持假設(shè)二，實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中降解產(chǎn)物的含量變化，D正確。4．某生物興趣小組將伊樂(lè)藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中，以白熾燈作為光源，移動(dòng)白熾燈調(diào)節(jié)其與大試管的距離，分別在10℃、20℃和30℃溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄單位時(shí)間內(nèi)不同距離下枝條產(chǎn)生的氣泡數(shù)目，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)研究的是光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合速率的影響B(tài)．A點(diǎn)和C點(diǎn)的限制因素分別為溫度和光照強(qiáng)度C．B點(diǎn)條件下伊樂(lè)藻能進(jìn)行光合作用D．若在缺鎂的培養(yǎng)液中進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，則B點(diǎn)向右移動(dòng)解析：選D從曲線(xiàn)圖可以看出，實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度和溫度，因變量為光合速率，該實(shí)驗(yàn)研究的是光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合速率的影響，A正確。A點(diǎn)處，小范圍改變距離不會(huì)影響氣泡產(chǎn)生量，而隨溫度的增大，氣泡產(chǎn)生量增加，說(shuō)明限制因素是溫度；C點(diǎn)處，隨距離的增大，氣泡產(chǎn)生量減少，而改變溫度氣泡產(chǎn)生量不會(huì)變化，說(shuō)明C點(diǎn)的限制因素為光照強(qiáng)度，B正確。B點(diǎn)時(shí)剛好無(wú)氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明伊樂(lè)藻的光合速率等于呼吸速率，伊樂(lè)藻仍進(jìn)行光合作用，C正確。若在缺鎂的培養(yǎng)液中進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，呼吸強(qiáng)度不變，但葉綠素合成受阻，光合作用減弱，需要增大光照強(qiáng)度才能使光合速率等于呼吸速率，故B點(diǎn)向左移動(dòng)，D錯(cuò)誤。5．(2023·泰州模擬)“半葉法”測(cè)定光合速率時(shí)，將對(duì)稱(chēng)葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作處理，設(shè)法阻止兩部分聯(lián)系。光照6小時(shí)后，在A、B截取等面積的葉片，烘干稱(chēng)重，分別記為a、b，光照前截取同等面積的葉片烘干稱(chēng)重的數(shù)據(jù)為m0，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．若m0－a＝b－m0，則表明該實(shí)驗(yàn)條件下葉片的光合速率等于呼吸速率B．本實(shí)驗(yàn)需阻止葉片光合產(chǎn)物向外運(yùn)輸，同時(shí)不影響水和無(wú)機(jī)鹽的輸送C．忽略水和無(wú)機(jī)鹽的影響，A部分葉片可在給B光照時(shí)剪下進(jìn)行等時(shí)長(zhǎng)的暗處理D．選擇葉片時(shí)需注意葉齡、著生節(jié)位、葉片的對(duì)稱(chēng)性及受光條件的一致性解析：選Am0－a表示細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物的重量，b－m0表示凈光合作用積累有機(jī)物的重量，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，說(shuō)明此時(shí)光合速率是呼吸速率的2倍，A錯(cuò)誤。6．(2023·浙江1月選考)為探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A．酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實(shí)驗(yàn)的自變量B．酵母菌可利用的氧氣量是本實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量C．可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測(cè)指標(biāo)D．不同方式的細(xì)胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等解析：選C由題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，則氧氣的有無(wú)是自變量，酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是無(wú)關(guān)變量，A、B錯(cuò)誤；酵母菌不同呼吸方式的產(chǎn)物不同，可用酒精和CO2的生成量作為因變量的檢測(cè)指標(biāo)，C正確；消耗等量葡萄糖時(shí)，有氧呼吸比無(wú)氧呼吸釋放的能量多，D錯(cuò)誤。7．(2023·合肥聯(lián)考)為了探究光照強(qiáng)度和土壤含水量對(duì)密閉容器中某植株光合速率的影響，研究小組進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)處理及其結(jié)果如圖所示，其中20%、40%、60%為土壤含水量，弱、中、強(qiáng)為光照強(qiáng)度，光合速率的單位為mgCO2·dm－2·h－1。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()A．相同土壤含水量下，隨著圖中光照強(qiáng)度的增加，光合速率隨之增強(qiáng)B．相同光照強(qiáng)度下，隨著圖中土壤含水量的增加，光合速率隨之增強(qiáng)C．中強(qiáng)度光照和土壤含水量為40%的條件最有利于該植株的生長(zhǎng)D．弱強(qiáng)度光照條件下，土壤含水量不是限制該植株光合作用的環(huán)境因素解析：選B相同土壤含水量下，隨著圖中光照強(qiáng)度的增加，光合速率先增強(qiáng)后減弱，A錯(cuò)誤；相同光照強(qiáng)度下，隨著圖中土壤含水量的增加，光合速率隨之增強(qiáng)，B正確；圖中的實(shí)驗(yàn)條件中，中強(qiáng)度光照和土壤含水量為60%的條件最有利于該植株的生長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；弱強(qiáng)度光照條件下，隨著土壤含水量的增加，該植株光合作用隨之增強(qiáng)，說(shuō)明弱強(qiáng)度光照條件下，土壤含水量是限制該植株光合作用的環(huán)境因素，D錯(cuò)誤。8．(2023·福州模擬)研究發(fā)現(xiàn)，植物在高鹽環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，如過(guò)氧化氫等?；钚匝鯐?huì)攻擊磷脂分子，影響植物的光合作用。為了研究褪黑素對(duì)鹽脅迫下紫花苜蓿光合作用和生理指標(biāo)的影響，科研人員用中苜1號(hào)和WL903兩種紫花苜蓿為材料，設(shè)置了對(duì)照組(CK組)、NaCl組(200mmol/LNaCl＋1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液)和MT組(100μmol/L褪黑素＋200mmol/LNaCl＋1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示(CAT為過(guò)氧化氫酶)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．CK組需要添加等量的1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液B．由圖可知，鹽脅迫能降低紫花苜蓿的光合速率C．在鹽脅迫下，紫花苜蓿WL903具有更強(qiáng)的抗逆性D．褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對(duì)光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷解析：選C對(duì)照組的處理是沒(méi)有鹽脅迫也不加褪黑素，其他條件應(yīng)和實(shí)驗(yàn)組相同，A正確；NaCl組(鹽脅迫)中苜1號(hào)和WL903的凈光合速率均低于CK組，B正確；與CK組相比，NaCl組中苜1號(hào)及WL903的凈光合速率均降低，而WL903凈光合速率的下降幅度更大，說(shuō)明WL903的抗逆性較弱，C錯(cuò)誤；與NaCl組相比，MT組凈光合速率和CAT活性均升高，推測(cè)褪黑素通過(guò)提高CAT活性減少過(guò)氧化氫(活性氧)含量，從而緩解鹽脅迫下活性氧對(duì)光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷，D正確。二、非選擇題9．(2023·武漢模擬)鋅是植物必需的一種微量元素，參與植物體內(nèi)酶的組成、葉綠素合成等生理過(guò)程，與植物的光合作用密切相關(guān)。但是過(guò)量的鋅會(huì)影響葉綠體中酶的活性，破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)?？嚅瑢?duì)重金屬有較強(qiáng)的吸收能力，研究人員設(shè)計(jì)盆栽實(shí)驗(yàn)研究鋅對(duì)苦楝光合作用的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)定了4組處理，CK為空白對(duì)照組，L1、L2、L3土壤中的鋅含量依次增大，每個(gè)處理組設(shè)置30個(gè)盆栽，在實(shí)驗(yàn)的第60天進(jìn)行光合色素含量的采集，結(jié)果如下表。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：處理葉綠素a/(mg·kg－1)葉綠素b/(mg·kg－1)類(lèi)胡蘿卜素/(mg·kg－1)凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)CK(0mg·kg－1)1.340.430.377.51L1(100mg·kg－1)0.870.370.235.93L2(300mg·kg－1)0.590.280.143.61L3(500mg·kg－1)0.320.210.112.74(1)實(shí)驗(yàn)中每一組均設(shè)置30個(gè)盆栽的目的是________________________________________________________________________________________________________。(2)為了測(cè)定葉片光合色素的含量，需要先對(duì)光合色素進(jìn)行提取。提取時(shí)需要加入________以溶解色素。根據(jù)題干信息及表推測(cè)，隨著土壤中鋅含量的增大，苦楝葉綠素含量降低的原因是____________________________________________________________________________________。(3)研究人員進(jìn)一步測(cè)定了第60天各組苦楝相同部位的若干葉片的氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度，如圖所示。①與CK組相比，其余三組的氣孔導(dǎo)度均降低，胞間CO2濃度卻增大，原因是__________________________________________________；推測(cè)氣孔導(dǎo)度改變并不是L2與L1、L3與L2光合速率不同的直接原因，做出這個(gè)判斷的依據(jù)是____________________________________________________________。②綜合以上信息分析，鋅能降低苦楝凈光合速率的主要原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)設(shè)置平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)求平均值，可減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。(2)葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，可以用無(wú)水乙醇提取色素；根據(jù)題干信息“鋅是植物必需的一種微量元素，參與植物體內(nèi)酶的組成、葉綠素合成”“過(guò)量的鋅會(huì)影響葉綠體中酶的活性，破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)”及表推測(cè)，隨著土壤中鋅含量的增大，苦楝葉綠素含量降低的原因是過(guò)量的鋅影響葉綠素的合成及分解。(3)①與CK組相比，其余三組的氣孔導(dǎo)度均降低，從環(huán)境中吸收的CO2減少，但鋅處理組葉綠體被破壞，苦楝的凈光合速率下降，說(shuō)明從胞間吸收的CO2減少，導(dǎo)致胞間CO2濃度增大；L2比L1氣孔導(dǎo)度大，但胞間CO2濃度無(wú)顯著差異，L3比L2氣孔導(dǎo)度小，但胞間CO2濃度大，推測(cè)氣孔導(dǎo)度改變并不是L2與L1、L3與L2光合速率不同的直接原因。②綜合分析，鋅能降低苦楝凈光合速率的主要原因是過(guò)量的鋅破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，降低葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的含量，導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提