届一轮复习人教版热点题型二 探究光合作用细胞呼吸的方式及速率的测定方法教案Word格式文档下载.docx
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“液滴移动法”测定光合速率
(1)测定装置
(2)测定方法及解读
①测定呼吸速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。
b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。
c.置于适宜温度环境中
d.红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
②测定净光合速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。
c.红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
高一生物科研兴趣小组从校博雅湖的某一深度取得一桶水样,分装于六对密封黑白瓶中(白瓶为透明瓶,黑瓶为不透光瓶),剩余的水样测得初始溶氧量为10mg/L。
将六对密封黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下(由a→e逐渐加强),其他条件相同,24小时后,实测获得六对黑白瓶中溶氧量,记录数据如下。
下列分析错误的是( )
光照强度(klx)
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg/L)
3
10
16
30
黑瓶溶氧量(mg/L)
E
A.瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24h内为7mg/L
B.光照强度为d、e时,黑瓶中溶氧量应为3mg/L
C.光照强度为c时,在24h内白瓶中植物产生的氧气量为28mg/L
D.光照强度为d时,再增加光照强度,瓶中溶解氧的含量也不会增加
(1)黑瓶不透光,不能进行光合作用,因此黑瓶中氧气的减少是由于细胞呼吸消耗,单位时间氧气变化代表细胞呼吸强度。
(2)白瓶透光,能进行光合作用,溶液中氧气的变化是光合作用和细胞呼吸的综合结果,单位时间内氧气的变化可以代表净光合作用强度;
实际光合作用强度=净光合作用强度+细胞呼吸强度。
答案 C
解析 分析黑瓶可知,24h氧气的消耗量是10-3=7mg/L,即瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24h内为7mg/L,A项正确;
由光照强度0、a、b、c时测得数据可知,光照强度变化,消耗的氧气不变,因此光照强度为d、e时,黑瓶中溶氧量应为3mg/L,B项正确;
光照强度为c时,24h氧气的增加量是24-10=14mg/L,呼吸消耗量是7,因此在24h内白瓶中植物产生的氧气量为14+7=21mg/L,C项错误;
由表格数据可知,d对应的光照强度是光的饱和点,再增加光照强度,瓶中溶解氧的含量也不会增加,D项正确。
“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶,只有细胞呼吸,而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸,所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值,用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值,综合两者即可得到真正光合作用强度值。
现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度,将对称叶片的一半遮光(A),另一半不遮光(B),并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。
在适宜光照和温度下照射一段时间,在A、B中截取对应部分相等面积的叶片,烘干称重,分别记作m1和m2,单位mg/(dm2·
h)。
下列说法正确的是( )
A.该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下,能测出实际光合作用的强度
B.(m2-m1)表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量
C.m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小
D.m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小
(1)光照下光合作用和细胞呼吸生理过程均发生,则有机物的增加量代表净光合作用强度;
而黑暗中只进行细胞呼吸不进行光合作用,则在黑暗中有机物的减少量代表细胞呼吸强度。
(2)假设原来半片叶重为m0,m1和m2分别表示在适宜光照和温度下照射一段时间后的被截取的部分(A部分)干重和被截取的部分(B部分)干重,而在该时间段内,前者只进行细胞呼吸,而后者同时进行光合作用和细胞呼吸,则m0-m1=细胞呼吸速率,m2-m0为光照下的净光合作用速率,实际光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸速率=m2-m0+m0-m1=m2-m1,即为B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的合成量。
答案 A
“半叶法”测光合作用有机物的生产量
将叶片一半遮光,一半曝光,遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值,综合两者可计算出真正光合作用强度值。
需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理,以防止有机物的运输。
图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下,光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。
图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片,抽取叶片细胞内的气体,平均分成若干份,然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中,给予相同的一定强度光照,测量圆叶片上浮至液面所需时间,其记录结果绘成曲线图。
A.图1中在d点时光合速率达到最大,此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度
B.图1中c点与b点相比,叶绿体中[H]的合成速率不变
C.从图2分析,bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度,而c点以后曲线上行,其原因最可能是NaHCO3浓度过大,导致细胞失水,从而影响细胞代谢
D.适当增加光照强度重复图2实验,b点将向下移动
(1)图1中纵坐标是指光合作用强度增长率,从a点至d点光合作用强度一直在增加,在d点时增长率为0,则该点光合作用强度达到最大值,此时CO2足够高,已不再是限制因素,由题干“适宜温度下”可知,此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度。
(2)图1中c点比b点的光合作用强度大,叶绿体中[H]的合成速率增加。
(3)图2中bc段曲线平缓说明CO2不再是限制因素,限制因素可能是光照强度,c点以后曲线上行说明上浮所需时间越来越长,其原因最可能是NaHCO3浓度过大,导致细胞失水,从而影响细胞代谢。
(4)适当增加光照强度重复图2实验,光合作用强度会增加,产生的O2更多,叶片上浮的时间更短,b点将向下移动。
答案 B
“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素
利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气,充以水分,使叶片沉于水中。
在光合作用过程中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。
根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用的强弱。
1.为探究光照强度对光合作用的影响,某兴趣小组设计了如图所示的实验装置,在25℃条件下进行了一系列实验。
A.在无光条件下,液滴向左移动
B.在有光条件下,液滴向右移动
C.在有光条件下,液滴向右移动的距离代表光合速率
D.随光照强度的增强,液滴向右移动的距离逐渐增大
解析 由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变,所以引起装置中气压变化的原因是O2的变化。
无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸,消耗O2,液滴左移,A项正确;
有光条件下,绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2,又进行光合作用产生O2,若光合作用>细胞呼吸,液滴右移;
若光合作用=细胞呼吸,液滴不移动;
若光合作用<细胞呼吸,液滴左移,B项错误;
在有光条件下,液滴向右移动的距离代表净光合速率,C项错误;
在达到光饱和点之前随光照强度的增强,液滴向右移动的距离逐渐增大,D项错误。
2.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。
一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下(不考虑化能合成作用)。
下列有关分析合理的是( )
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9mg
5.6mg
3.8mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg
C.在一昼夜后,乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D.在一昼夜内,乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mg
解析 丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体基质,A项错误;
本实验中氧气含量甲瓶-丙瓶=4.9mg-3.8mg=1.1mg,可表示一昼夜丙瓶中生物细胞呼吸消耗的氧气量,乙瓶-甲瓶=5.6mg-4.9mg=0.7mg,可表示一昼夜乙瓶中生物产生的净氧气量,因此乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量=1.1mg+0.7mg=1.8mg,B项正确,D项错误;
一昼夜后,乙瓶水样中的CO2含量下降,因此其pH上升,而丙瓶中只进行细胞呼吸,CO2含量上升,pH下降,乙瓶水样的pH比丙瓶的高,C项错误。
3.下表是采用黑白瓶(不透光瓶-可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度,并比较计算后的数据。
水深(m)
1
2
4
白瓶中O2浓度(g/m3)
+3
+1.5
-1
黑瓶中O2浓度(g/m3)
-1.5
下列有关分析正确的是( )
A.水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为3g/m3
B.水深2m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C.水深3m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D.水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
解析 在水深1m处白瓶中水生植物产生的氧气为3+1.5=4.5g/m3,A项错误;
在水深2m处白瓶中水生植物光合作用的光反应与暗反应都能够正常进行,B项错误;
水深3m处白瓶中水生植物光合作用等于细胞呼吸,因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体,C项正确;
在水深4m处白瓶中植物光合速率为:
-1+1.5=0.5g/m3,可进行光合作用,D项错误。
4.(2017·
南京校级月考)在同天时间里,从经过暗处理的植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片,称取其质量,实验情况如图所示,在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下进行分析,其中错误的是( )
A.叶圆片y比叶圆片x重
B.(y-x)g可代表从上午10时到下午4时有机物的净增加量
C.在下午4时至晚上10时这段时间内,细胞呼吸消耗有机物的量可表示为(y-z)g
D.假设全天温度保持不变,则从上午10时到下午4时,一个叶圆片制造的有机物为(y-x)g
答案 D
解析 y经过了光合作用,比在饥饿处理下的叶片多积累了一些有机物,因此y比x重,A项正确;
(y-x)g可代表从上午10时到下午4时有机物的净增加量,B项正确;
下午4时到晚上10时整个装置都在黑暗中,植物叶片只进行细胞呼吸,(y-z)g表示这6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量,C项正确;
(y-x)g可代表从上午10时到下午4时光合作用中有机物的净增加量,(y-z)g表示这6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量,所以从上午10时到下午4时,一个叶圆片制造的有机物=6个小时细胞内有机物的净增加量+6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量=(y-x)+(y-z)=2y-x-z,D项错误。
5.(2017·
无锡月考)如图所示的玻璃容器中,甲中注入蒸馏水并投入少量的新鲜绿叶碎片,乙中注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片,密闭后,设法减少液面上方的气体压强,会看到叶片沉入水中。
然后甲黑暗处理,乙用相当强度光照射容器,两装置叶片都重新浮出液面,下列关于叶片重新浮出液面原因的分析正确的是( )
A.叶片吸水膨胀,密度减小
B.叶片消耗养料重量减轻
C.乙装置叶片上浮是NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
D.甲装置叶片上浮是因为CO2充满叶肉细胞间隙,乙装置是因为O2充满叶肉细胞间隙
解析 叶片浮出水面的原因是叶片进行细胞呼吸和光合作用,产生的气体浮在叶面上,A项错误;
叶片进行光合作用会使养料重量增加,B项错误;
NaHCO3溶液的作用是保持容器内二氧化碳的浓度稳定,C项错误;
甲装置叶片上浮是因为进行细胞呼吸产生的CO2充满叶肉细胞间隙,乙装置是因为叶片进行光合作用产生的O2充满叶肉细胞间隙,D项正确。
6.图甲为研究光合作用的实验装置,用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片,再用气泵抽出气体直至叶片沉底,然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙),下列相关分析正确的是( )
A.在ab段,随着水温的增加,光合速率逐渐减小
B.上浮至液面的时间可反映表观光合速率的相对大小
C.通过图乙分析可以找到真正光合作用的最适温度
D.因为抽气后不含氧气,实验过程中叶片不能进行有氧呼吸
解析 ab段,随着水温的增加,叶圆片上浮至液面所需要的时间缩短,说明氧气产生速率加快,光合速率逐渐增大,A项错误;
根据题意可知,上浮至液面的时间可反映表观光合速率的相对大小,B项正确;
通过图乙分析可以找到净光合作用的最适温度,C项错误;
虽然抽气后不含氧气,但实验过程中的光照可以引起光合作用产生氧气,故实验过程中叶片能进行有氧呼吸,D项错误。
7.图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图,图乙为所测得的结果。
(1)图甲中NaHCO3溶液作用是________________________________。
(2)请写出控制本实验自变量的一种方法________________________________________。
(3)为了防止无关变量对实验结果的干扰,本实验还应设置对照实验,请问对照装置如何设置?
________________________________________________________________________
(4)实验测得,当用40W灯泡照射时,红色液滴没有发生移动,这是因为此时______________。
(5)图甲所示装置无法测得A点数据,除非将其中的NaHCO3溶液换为____________溶液,且将装置放在____________环境中。
答案
(1)维持密封瓶内CO2量的稳定
(2)用不同瓦数灯泡或改变灯与广口瓶的距离 (3)将装置中的茉莉花换成等量死花,其他设置与装置甲一样 (4)光合速率等于呼吸速率 (5)NaOH 黑暗(或遮光)
解析 由题意可知,甲是研究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置,甲中NaHCO3溶液的作用是维持密封瓶内CO2量的稳定。
实验的自变量是光照强度,可以用不同功率的电灯泡或相同功率的电灯泡与实验装置之间的距离控制光照强度的变化。
该实验通过液滴移动的距离表示光合作用强度,由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动,因此为了消除物理因素对实验结果的干扰,可以将装置中的茉莉花换成等量死花,其他设置与装置甲一样,纠正无关变量对实验结果的影响。
用40W灯泡照射时,红色液滴没有发生移动说明光合作用产生的氧气与有氧呼吸吸收的氧气相等,即光合作用强度与细胞呼吸强度相等;
光照条件下既进行光合作用,也进行细胞呼吸,测得的数值是净光合作用量,为了测得实际光合作用强度,需要将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液,且将装置放在黑暗条件下测出细胞呼吸强度,用测得的光合作用强度+细胞呼吸强度才是植物实际光合作用强度。
8.(2018·
徐州第一中学调研)如图表示在不同温度下,测定某植物叶片质量变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及结果,据图分析回答问题:
(1)由图分析可知,该植物的呼吸速率可表示为______,总光合速率可表示为________。
在13~16℃之间,随着温度的升高,细胞呼吸强度将________(填“增强”“减弱”或“不变”),实际光合作用的强度将________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(2)恒定在上述________℃温度下,维持10小时光照,10小时黑暗,该植物叶片增重最多,增重了________mg。
答案
(1)X Y+2X 增强 增强
(2)14 30
解析
(1)呼吸速率可用单位时间内有机物的减少量来表示,所以是X。
净光合速率可用单位时间内有机物的积累量来表示,而总光合速率还要加上细胞呼吸消耗有机物的量,所以是Y+2X。
在13~16℃之间,随着温度的升高,细胞呼吸强度很明显在逐渐增强,光合作用强度也在逐渐增强。
(2)单位时间的净光合作用的积累量是Y+X,10小时的积累量是10(Y+X),再黑暗10小时,只有细胞呼吸,消耗的有机物的量是10X,经过10小时光照,10小时黑暗,剩余的有机物的量是10Y,据题图可知,在14℃时增重最多,增加的量是30mg。
二、细胞呼吸的方式探究与速率测定
为了探究酵母菌细胞呼吸的方式,某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。
以下关于该实验的说法,不正确的是( )
A.甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的细胞呼吸方式
B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C.将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成绿色,证明有乙醇产生
D.乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是耗尽B瓶中的O2以形成无氧环境
(1)写出酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的反应式:
C6H12O6+6H2O+6O2
12H2O+6CO2+能量、C6H12O6
2C2H5OH(乙醇)+2CO2+少量能量。
(2)甲组营造的是有氧环境,而乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是耗尽B瓶中的O2,以形成无氧环境,所以二者分别探究酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸方式。
(3)甲组加入NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2,以排除空气中的CO2对实验结果的干扰。
(4)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。
物质鉴定法探究酵母菌的细胞呼吸方式
(1)实验原理
①酵母菌:
酵母菌是一种单细胞真菌,其代谢类型是兼性厌氧型,可用于研究细胞呼吸的不同方式。
②细胞呼吸产物的检测
a.CO2的检测
b.乙醇的检测:
在酸性条件下,橙色的重铬酸钾溶液会与乙醇发生化学反应,变成绿色。
(2)实验步骤
①配制酵母菌培养液。
②设计对比实验
a.甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气中的CO2,以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
b.乙组中B瓶应先封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽B瓶中的氧气,以确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
(3)产物检测与实验现象
条件
澄清的石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变浑浊/快
无变化
乙组(无氧)
变浑浊/慢
出现绿色
(4)实验结论
下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置图,下列说法正确的是( )
A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡
D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸
(1)装置一中NaOH溶液可吸收细胞呼吸释放出的CO2,因此刻度管内的液滴移动情况反映的是氧气消耗量的变化,因此装置一可探究酵母菌是否发生有氧呼吸。
(2)装置二中因“NaOH溶液”换成“蒸馏水”,若只进行有氧呼吸,因为消耗氧气量和释放二氧化碳量相同,则液滴不移动。
若只进行无氧呼吸,则会因释放CO2,导致液滴右移。
因此装置二可探究酵母菌是否发生无氧呼吸。
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
(1)探究装置:
欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如图所示(以发芽种子为例):
(2)结果结论
实验结果
结论
装置一液滴
装置二液滴
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸
右移
只进行产生乙醇的无氧呼吸
左移
进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
(3)误差校正:
为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。
对照装置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。
某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的细胞呼吸速率。
实验所用毛细管横截面积为1mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25℃水浴中,10min后关闭软管夹,随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。
下列分析正确的是( )
实验时间(min)
15
20
25
35
液滴移动距离(mm)
32.5
65
100
130
162.5
A.图中X为NaOH溶液,
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