2024高考生物二輪復(fù)習(xí)專題二細(xì)胞代謝考點五與光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)的探究實驗學(xué)案

PAGE9-考點五與光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)的探究試驗1．測定細(xì)胞呼吸速率(1)試驗原理：組織細(xì)胞呼吸作用汲取O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液汲取，使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，刻度管內(nèi)的液滴左移。單位時間內(nèi)液滴左移的體積表示呼吸速率。裝置乙為比照組。(2)誤差的校正：①假如試驗材料是綠色植物，整個裝置應(yīng)遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。②假如試驗材料是種子，為防止微生物呼吸對試驗結(jié)果的干擾，應(yīng)對裝置及所測種子進(jìn)行消毒處理。③為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置比照試驗，將所測的生物材料滅活(如將種子煮熟)，其他條件均不變。2．探究細(xì)胞呼吸方式(1)試驗原理：①裝置一中NaOH溶液的作用是汲取掉細(xì)胞呼吸所產(chǎn)生的CO2，著色液移動的距離代表植物細(xì)胞呼吸汲取O2的量。②裝置二中著色液移動的距離代表植物細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生CO2量。(2)結(jié)果分析：試驗現(xiàn)象結(jié)論裝置一著色液裝置二著色液不動不動只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸左移右移進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸左移不動只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸3.測定光合速率與呼吸速率(1)氣體體積改變法——測定光合作用O2產(chǎn)生的體積或CO2消耗的體積試驗原理：①甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液汲取了細(xì)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汲取速率，可代表呼吸速率。②乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(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真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(2)葉圓片稱重法——測定有機(jī)物的改變量試驗原理：測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的改變量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝eq\f(z－y,2S)；呼吸速率＝eq\f(x－y,2S)；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝eq\f(x＋z－2y,2S)。(3)半葉法——測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量試驗原理：將植物對稱葉片的一部分(A)遮光或取下置于暗處，另一部分(B)則留在光下進(jìn)行光合作用(即不做處理)，并采納適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ钃鮾刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移?？隙〞r間后，在這兩部分葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，分別烘干稱重，記為MA、MB，起先時二者相應(yīng)的有機(jī)物含量應(yīng)視為相等，照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量，超過部分即為光合作用產(chǎn)物的量，再通過計算可得出真正光合速率、呼吸速率和凈光合速率。(4)黑白瓶法——測溶氧量的改變試驗原理：將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水層中，測定單位時間內(nèi)瓶中溶解氧含量的改變，借此測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，真光合作用量(光合作用總量)＝白瓶中氧氣增加量＋黑瓶中氧氣削減量。(5)葉片上浮法——探究影響光合作用的因素試驗原理：利用“真空滲入法”排出葉肉細(xì)胞間隙的空氣，充以水分使葉片沉于水中。在光合作用過程中植物汲取CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。依據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用的強(qiáng)弱。1．某愛好小組利用如圖所示裝置(橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管)探究酵母菌的細(xì)胞呼吸類型。(1)想得到預(yù)期試驗結(jié)果，要設(shè)置比照試驗(裝置乙)，裝置乙的設(shè)置為________。(2)請預(yù)料與試驗結(jié)論相符合的現(xiàn)象，并填寫表中內(nèi)容：序號裝置中紅色液滴的移動狀況結(jié)論裝置甲裝置乙1①不移動酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸2不移動②酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸3③④酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸提示：(1)除用等量蒸餾水代替NaOH溶液外，其他設(shè)置與裝置甲完全相同(2)①向左移動②向右移動③向左移動④向右移動2．某愛好小組設(shè)計如圖所示試驗裝置探究“光照強(qiáng)度對黑藻光合速率的影響”。(1)單位時間內(nèi)有色小液滴的移動距離代表肯定量的黑藻單位時間內(nèi)什么的量？(2)假如利用該裝置測定在肯定光照強(qiáng)度下黑藻葉綠體實際光合作用的速率，可實行的方法是(寫出詳細(xì)的試驗思路)：提示：(1)釋放氧氣(2)首先不賜予光照，測出黑藻單位時間內(nèi)的氧氣汲取量(呼吸作用速率)；再賜予肯定光照條件，其他條件不變，測出黑藻單位時間內(nèi)氧氣釋放量(凈光合作用速率)；然后將光照條件下黑藻單位時間氧氣釋放量(凈光合作用速率)加上黑暗條件下黑藻單位時間內(nèi)的氧氣汲取量(呼吸作用速率)，就是該光照條件下黑藻葉綠體實際光合作用的速率。(2024·全國卷Ⅱ)通常，對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可依據(jù)水體中含氧量的改變計算誕生態(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(jī)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，一份干脆測定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，本試驗中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)________________________。解析：依題意可知：甲、乙兩瓶中只有生產(chǎn)者，A值表示甲、乙兩瓶中水樣的初始O2含量；甲瓶O2含量的改變反映的是呼吸作用耗氧量，因此B＝A－呼吸作用耗氧量；乙瓶O2含量改變反映的是凈光合作用放氧量，所以C＝A＋光合作用總放氧量－呼吸作用耗氧量。綜上分析，本試驗中，C－A＝光合作用總放氧量－呼吸作用耗氧量＝凈光合作用的放氧量，即C與A的差值表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量；C－B＝光合作用總放氧量，即C與B的差值表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者的光合作用的總放氧量；A－B＝呼吸作用耗氧量，即A與B的差值表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者的呼吸作用耗氧量。答案：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熱點一測定呼吸速率1．(2024·淄博模擬)某同學(xué)用如圖所示試驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率。試驗所用的毛細(xì)管橫截面積為1mm2，試驗起先時，打開軟管夾，將裝置放入25℃水浴中，10min后關(guān)閉軟管夾，隨后每隔5min記錄一次毛細(xì)管中液滴移動的位置，結(jié)果如下表所示。下列分析正確的是()試驗時間/min101520253035液滴移動距離/mm032.565100130162.5A．圖中X為NaOH溶液，軟管夾關(guān)閉后液滴將向右移動B．在20～30min內(nèi)氧氣的平均汲取速率為6.5mm3/minC．如將X換為清水，可測定果蠅幼蟲無氧呼吸速率D．增設(shè)的比照試驗只需將裝置中的X換成清水，并將該裝置置于相同的環(huán)境中解析：題圖中X為NaOH溶液，軟管夾關(guān)閉后液滴將向左移動，A錯誤；在20～30min內(nèi)氧氣的平均汲取速率為(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)，B正確；果蠅幼蟲無氧呼吸產(chǎn)生乳酸不產(chǎn)生CO2，無論是否進(jìn)行無氧呼吸液滴都不會移動，C錯誤；比照試驗中應(yīng)將裝置中的果蠅幼蟲換成等數(shù)量的死幼蟲，并將該裝置置于相同環(huán)境中，重復(fù)上述試驗，錯誤。答案：B熱點二探究細(xì)胞呼吸方式2．(2024·貴陽統(tǒng)測)甲、乙兩個生物愛好小組分別利用圖Ⅰ、圖Ⅱ裝置對酵母菌細(xì)胞呼吸方式進(jìn)行了如下的探究試驗?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲利用圖Ⅰ裝置探究酵母菌在有氧與無氧的條件下細(xì)胞呼吸放出的熱量的多少。材料用具：500mL保溫桶、溫度計、活性酵母菌、0.1mol/L葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。試驗步驟：①取A、B兩套裝置按下表的設(shè)計進(jìn)行試驗。裝置步驟一步驟二步驟三A加入200mL的葡萄糖溶液加入10g活性酵母菌XB加入200mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液Y加入石蠟油鋪滿液面則X是__________________；Y是__________________。②B裝置中步驟一的主要目的是________，這是限制試驗的________變量。試驗結(jié)果：略。(2)乙利用圖Ⅱ裝置(橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管)探究酵母菌的細(xì)胞呼吸類型。①想得到試驗結(jié)論還必需同時設(shè)置比照試驗，假設(shè)該裝置編號為Ⅲ，則裝置Ⅲ除用________代替NaOH溶液外，其他設(shè)計與裝置Ⅱ相同。②檢測酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生CO2時，可用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍(lán)水溶液。CO2可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液發(fā)生的顏色改變是____________。③寫出乙組改進(jìn)后所得的試驗結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)論：若裝置Ⅲ中紅色液滴向右移，裝置Ⅱ中紅色液滴不移動，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸；若________________________________________________________________________________________________________________________________________________，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸；若________________________________________________________________________________________________________________________________________________，說明酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。解析：(1)①分析表中相關(guān)內(nèi)容，考慮到試驗要遵循比照性原則、科學(xué)性原則和單一變量原則，本試驗的自變量為是否含有氧氣，其他都是無關(guān)變量，要求相同且相宜。因此X處應(yīng)填：不加入石蠟油(或通入氧氣)，目的是給酵母菌創(chuàng)建有氧環(huán)境。Y處應(yīng)填：加入10g活性干酵母，解除無關(guān)變量的影響。②B裝置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧氣，氧氣有無屬于自變量。(2)①圖Ⅱ裝置中氫氧化鈉汲取二氧化碳，紅色液滴向左移動是酵母菌有氧呼吸消耗氧氣引起的；探究呼吸方式，同時設(shè)置比照試驗，裝置Ⅲ除用等量清水代替氫氧化鈉外，其他設(shè)計與裝置Ⅱ相同。②CO2可使澄清的石灰水變渾濁；CO2可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。③裝置Ⅱ燒杯內(nèi)是氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的作用是汲取細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，所以裝置測量的是細(xì)胞呼吸消耗的氧氣的量。裝置Ⅲ燒杯內(nèi)是清水，清水不能汲取氣體，也不釋放氣體，該裝置測量的是細(xì)胞呼吸釋放的二氧化碳的量和消耗氧氣的量的差值，假如氣體體積增加，說明酵母菌進(jìn)行無氧呼吸。所以若裝置Ⅱ中紅色液滴不移動，裝置Ⅲ中紅色液滴向右移動，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸；若裝置Ⅲ中紅色液滴不移動，裝置Ⅱ中紅色液滴向左移動，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸；若裝置Ⅲ中紅色液滴向右移動，裝置Ⅱ中紅色液滴向左移動，說明酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。答案：(1)①不加入石蠟油(通入氧氣)加入10g活性酵母菌②去除氧氣自(2)①等量清水②由藍(lán)變綠再變黃③裝置Ⅲ中紅色液滴不移動，裝置Ⅱ中紅色液滴向左移裝置Ⅲ中紅色液滴向右移，裝置Ⅱ中紅色液滴向左移熱點三測定光合速率與呼吸速率3．(2024·長沙模擬)下圖是某生物愛好小組探究不同條件下光合作用和呼吸作用過程中氣體產(chǎn)生狀況的試驗示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度在恒定水平。下列幾種試驗結(jié)果(賜予相同的環(huán)境條件)，不行能出現(xiàn)的是()A．甲、乙裝置水滴都左移B．甲、乙裝置水滴都右移C．甲裝置水滴不動，乙裝置水滴左移D．甲裝置水滴右移，乙裝置水滴左移解析：依據(jù)題意可知，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度在恒定水平，故甲裝置內(nèi)的氣壓改變是由氧氣含量改變引起的，較強(qiáng)光照條件下(光合強(qiáng)度大于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴右移，黑暗或較弱光照條件下(光合強(qiáng)度小于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴左移，相宜光照條件下(光合強(qiáng)度等于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴不動；乙裝置內(nèi)青蛙只進(jìn)行細(xì)胞呼吸不進(jìn)行光合作用，故乙裝置內(nèi)水滴只會左移。答案：B熱點四探究影響光合作用的因素4．(2024·信陽統(tǒng)考)如圖為某探討小組測定光照強(qiáng)度對植物葉片光合作用影響的試驗裝置。將該裝置先放在黑暗條件下一段時間，然后賜予不同強(qiáng)度的光照。關(guān)于該試驗的敘述，正確的是()A．溫度、CO2濃度和有色液滴的移動距離都是無關(guān)變量B．CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩(wěn)定C．假如有色液滴向右移動，說明不進(jìn)行光合作用D．假如有色液滴向左移動，說明不進(jìn)行光合作用解析：依題意可知：該試驗的目的是探究光照強(qiáng)度對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，有色液滴的移動距離作為觀測的指標(biāo)，溫度、CO2濃度等都是無關(guān)變量，A錯誤；CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩(wěn)定，B正確；有色液滴移動的距離是由裝置內(nèi)O2的改變量引起的，假如有色液滴向右移動，說明光合作用釋放的氧氣量大于呼吸作用汲取的氧氣量，C錯誤；假如有色液滴向左移動，說明光合作用釋放的氧氣量小于呼吸作用汲取的氧氣量，D錯誤。答案：B熱點五考查光合作用與細(xì)胞呼吸的試驗設(shè)計5．(2024·濰坊熱身訓(xùn)練)植物固定與產(chǎn)生CO2速率相等時的光照強(qiáng)度，稱作植物的光補(bǔ)償點；植物光合作用速率最大時所須要的最小光照強(qiáng)度，稱作植物的光飽和點。某學(xué)者實行盆栽試驗方法對甜高粱幼苗分別進(jìn)行4種脅迫處理，第31天對幼苗光補(bǔ)償點、光飽和點和最大凈光合速率進(jìn)行探討，結(jié)果如表所示。請回答下列問題。處理光補(bǔ)償點(μmol·m－2·s－1)光飽和點(μmol·m－2·s－1)最大凈光合速率(μmol·m－2·s－1)CK6.80433.4215.28Cd25.86249.226.02Ca119.64364.398.13Ca213.72367.8010.42注：CK—不供鈣不加鎘，Cd—不供鈣加鎘(200μmoL/L鎘)，Ca1—供鈣加鎘(200μmoL/L鎘，2.0mmol/L鈣)，Ca2—供鈣加鎘(200μmol/L鎘，3.0mmol/L鈣)(1)與每個處理組的光補(bǔ)償點相比較，光飽和點時葉綠體內(nèi)NADPH和NADP＋含量的比值________(填“增大”“不變”“減小”)；限制幼苗光飽和點的主要環(huán)境因素有____________。(2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，可得出的初步結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)進(jìn)一步探討發(fā)覺，與CK組相比，Cd、Ca1和Ca2組光合速率下降的緣由可能是葉片內(nèi)葉綠素的含量削減造成。如何用簡潔試驗證明此可能性，請寫出試驗思路：______________________________________________。解析：(1)光補(bǔ)償點時，限制植物凈光合速率的因素為光照強(qiáng)度，所以此時葉綠體內(nèi)NADPH和NADP＋含量的比值較低；光飽和點時，光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，葉綠體內(nèi)NADPH積累，此時葉綠體內(nèi)NADPH和NADP＋含量的比值較高，所以與每個處理組的光補(bǔ)償點相比較，光飽和點時葉綠體內(nèi)NADPH和NADP＋含量的比值增大；影響植物光合作用的主要因素有：光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度，限制幼苗光飽和點的主要環(huán)境因素有CO2濃度和溫度。(2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可知：加