高考生物专题总复习 考前三个月 专题2 细胞的代谢 考点7 聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究课件.ppt

专题2细胞的代谢 考点7聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 静悟与梳理 栏目索引 排查与特训 静悟与梳理 依纲静悟 1 细胞呼吸类型判定的3类根据 1 根据反应物 产物来判断 若消耗氧气 则一定是有氧呼吸 若产物有水 则一定是有氧呼吸 若产物中有酒精或乳酸 则一定是无氧呼吸 若产物有co2 则要分情况讨论 2 根据反应场所来判断 在真核细胞中 有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中 第二 三阶段发生在线粒体中 无氧呼吸全过程发生在细胞质基质中 核心梳理 3 根据反应中物质的量的关系来判断 无co2释放和o2吸收时 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸 不消耗o2 但产生co2 细胞进行产生酒精的无氧呼吸 当co2释放量等于o2消耗量时 细胞只进行有氧呼吸 当co2释放量大于o2消耗量时 细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸 如酵母菌在不同o2浓度下的细胞呼吸 此种情况下 判断哪种呼吸方式占优势 可分析如下 若有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等 若无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸 无氧呼吸占优势 若有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸 有氧呼吸占优势 2 光合作用或细胞呼吸相关探究方法的归类分析 1 液滴移动法现有甲装置如图所示 利用该装置进行对光合作用和细胞呼吸等相关问题的测定或探究 测定真 总 光合速率 该装置置于一定的光照强度下 默认其光合速率大于呼吸速率 所以在单位时间内 该装置液滴向右移动的距离 m 表示该植物的净光合速率 即单位时间内植物向外界释放的o2量 该装置置于黑暗条件下 单位时间内液滴向左移动的距离 n 表示该植物的呼吸速率 综上所述 该植物真 总 光合速率等于上述两个测定的液滴移动距离值之和 m n 验证光合作用需要co2须另设对照装置乙 如图 与装置甲构成对照 装置乙设置 将甲装置中 3 nahco3溶液 更换成等浓度等量的naoh溶液即可 预期结果及结论 装置甲中液滴右移 装置乙中液滴左移 最终移动至最左侧 探究co2浓度对光合速率的影响须另设一个或多个装置 与装置甲构成相互对照 如图装置丙 丁所示 预期结果及结论 装置中液滴右移距离大小关系为 若丁 丙 甲 则说明光合速率与co2浓度呈正相关 若丁 丙 甲 则说明在一定范围内 光合速率随co2浓度增大而增大 当超过一定浓度后光合速率保持不变 若丙 甲 丁 则说明在一定范围内 光合速率随co2浓度增大而增大 当超过一定浓度后光合速率反而下降 若甲 丙 丁 则说明光合速率与co2浓度呈负相关 若甲 丙 丁 则说明在一定范围内 光合速率随co2浓度增大而下降 当超过一定浓度后光合速率保持不变 若丙 甲 丁 则说明在一定范围内 光合速率随co2浓度增大而下降 当超过一定浓度后光合速率再次提高 测定有氧呼吸作用强度不需要对装置甲设置对照装置 只需将装置甲置于黑暗条件下测定即可 观察指标为 液滴向左移动的距离 需重复多次测定 比较呼吸强度的大小 探究该植物发生的呼吸作用类型须另设对照装置戊如图所示 与黑暗条件下的乙装置构成对照 装置戊设置 将乙装置中 3 naoh溶液 更换成等量的h2o即可 预期结果及结论 若装置乙液滴左移 装置戊液滴不移动 则只进行有氧呼吸 若装置乙液滴不移动 装置戊液滴右移 则只进行无氧呼吸 若装置乙液滴左移 装置戊液滴右移 则有氧 无氧呼吸同时进行 若两装置液滴均左移 则表明呼吸底物可能还有脂肪等有机物 为排除由温度等物理因素引起的液滴移动的干扰 使实验结论更准确 须另设校对装置己 对照组 设置 将实验组装置中的生物更换成同种等量的消毒的死亡生物即可 2 叶圆片上浮法 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 3 半叶法 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呼吸作用强度 曝光的一半测得的数据变化值代表表观光合作用强度值 最后计算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 4 黑白瓶法 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶 只有呼吸作用 而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用 所以用黑瓶 无光照的一组 测得的为呼吸作用强度值 用白瓶 有光照的一组 测得的为表观光合作用强度值 综合两者即可得到真正光合作用强度值 排查与特训 题组一依据相关的生物学原理分析实验1 2016 全国甲 31 btb是一种酸碱指示剂 btb的弱碱性溶液颜色可随其中co2浓度的增高而由蓝变绿再变黄 某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用 进行了如下实验 用少量的nahco3和btb加水配制成蓝色溶液 并向溶液中通入一定量的co2使溶液变成浅绿色 之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中 其中6支加入生长状况一致的等量水草 另一支不加水草 密闭所有试管 各试管的实验处理和结果见下表 1 2 3 4 5 6 7 注 遮光是指用黑纸将试管包裹起来 并放在距日光灯100cm的地方 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响 回答下列问题 1 本实验中 50min后1号试管的溶液是浅绿色 则说明2至7号试管的实验结果是由 引起的 若1号试管的溶液是蓝色 则说明2至7号试管的实验结果是 填 可靠的 或 不可靠的 不同光强下水草的光合作用与呼吸作用 不可靠的 1 2 3 4 5 6 7 解析依题意并结合表中信息可知 距日光灯的距离表示光照的强弱 2号试管遮光 其内的水草不能进行光合作用 但能进行呼吸作用 3 7号试管内的水草在有光的条件下 溶液颜色的变化是光合作用吸收的co2量与呼吸作用释放的co2量的综合作用的结果 1号试管为对照组 其中的nahco3可维持co2浓度的相对稳定 2 7号试管为实验组 综上所述 若50min后 1号试管的溶液是浅绿色 则说明2 7号试管的实验结果是由水草在不同光强下光合作用与呼吸作用引起的 若1号试管的溶液是蓝色 表明即使无水草 也会引起溶液颜色变化 因而2 7号试管的实验结果是不可靠的 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 2 表中x代表的颜色应为 填 浅绿色 黄色 或 蓝色 判断依据是 解析2号试管因遮光 其内的水草不能进行光合作用消耗co2 但能通过呼吸作用释放co2 所以试管内co2浓度最高 x代表的颜色应为黄色 黄色 水草不能进行光合作用 只能进行呼吸作用 溶液中co2浓度高 于3号试管 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 3 5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化 说明在此条件下水草 解析5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同 均为浅绿色 说明在此条件下水草并未引起溶液中co2含量变化 这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等 光合作用强度等于呼吸作用强度 吸收与释放的co2量相等 1 2 3 4 5 6 7 真题重组判断与填充 1 某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验 如图 则试管中加水的主要目的是制造无氧环境 被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至atp 其余的存留在酒精中 2011 山东 4d 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响 进行了甲 乙2组实验 实验装置如图1所示 除图中实验处理不同外 其余条件相同 一段时间内产生co2总量的变化趋势如图2 2009 江苏 11c改编 答案 1 2 3 4 5 6 7 3 2015 全国 29 为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响 科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了a b c d四组实验 各组实验的温度 光照强度和co2浓度等条件相同 适宜且稳定 每组处理的总时间均为135s 处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量 处理方法和实验结果如下 a组 先光照后黑暗 时间各为67 5s 光合作用产物的相对含量为50 b组 先光照后黑暗 光照和黑暗交替处理 每次光照和黑暗时间各为7 5s 光合作用产物的相对含量为70 c组 先光照后黑暗 光照和黑暗交替处理 每次光照和黑暗时间各为3 75ms 毫秒 光合作用产物的相对含量为94 d组 对照组 光照时间为135s 光合作用产物的相对含量为100 1 2 3 4 5 6 7 回答下列问题 单位光照时间内 c组植物合成有机物的量 填 高于 等于 或 低于 d组植物合成有机物的量 依据是 c组和d组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 这些反应发生的部位是叶绿体的 答案 高于 c组只用了d组一半的光照 时间 其光合作用产物的相对含量却是d组的94 光照 基质 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析c组只用了d组一半的光照时间 其光合作用产物的相对含量却是d组的94 说明c组黑暗条件下进行了部分光合作用 暗反应消耗了atp和 h 为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料adp pi和nadp 等 所以c组单位光照时间内 合成有机物的量较高 光合产物生成在叶绿体基质中进行 1 2 3 4 5 6 7 a b c三组处理相比 随着 的增加 使光下产生的 能够及时利用与及时再生 从而提高了光合作用中co2的同化量 答案 解析 光照和黑暗交替频率 atp和 h 解析a b c三组实验中光照时间之和均为67 5s 但是处理方法不同 结果也不一样 并且单位时间内光照和黑暗交替频率越高 光合作用产物相对量越高 可知光照时产生的atp和 h 没有用完 可以在黑暗中继续利用 还原c3生成糖类等有机物及c5 c5继续与co2结合 因此提高了光合作用中co2的同化量 1 2 3 4 5 6 7 2 2017 福州一模 为研究某植物在水分相对缺乏条件下 叶表面气孔是均匀关闭 所有气孔关闭程度相同 还是不均匀关闭 有的气孔关闭 有的开放 科研人员用以下两种方法进行实验 实验 被测叶片置于含放射性的空气中 光照20s后将叶片速冻至 60 通过检测叶片放射性有机物的分布是否均匀 判断气孔是否均匀关闭 实验 被测叶片进行光照2h后 用有机溶剂将叶片脱色后用碘液染色 通过观察叶片蓝色分布是否均匀 判断气孔是否均匀关闭 1 2 3 4 5 6 7 回答下列问题 1 实验 选用的放射性元素应是 该元素在暗反应中的转移途径是 上述实验中 被测植株需要预先在黑暗中进行处理 其目的是 解析二氧化碳可以通过气孔进入细胞中 参与光合作用 并积累在有机物中 因此实验 选用的放射性元素应是14c 该元素在暗反应中的转移途径是14co2 14c3 14ch2o 上述实验中 被测植株需要预先在黑暗中进行处理 其目的是消耗叶片中原有的淀粉 14c 14co2 14c3 14ch2o 消耗叶片中原有的淀粉 解析 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 与实验 相比 实验 需要较长时间的光照 原因是 如果发生气孔不均匀关闭 叶不同区域的胞间co2浓度差异为 解析实验 中需要合成一定量的淀粉 用碘液处理后才能显示出颜色差异 因此与实验 相比 实验 需要较长时间的光照 如果发生气孔不均匀关闭 使得气孔关闭的区域胞间co2浓度低于气孔开放区域 解析 答案 合成一定量的淀粉 用碘液处理后才能显示出颜色差异 实验 中需要 气孔关闭的区域胞间co2 浓度低于气孔开放区域 1 2 3 4 5 6 7 题组二依据相关的生物原理补充完善实验3 1 2012 江苏 33节选 为探究低浓度nahso3溶液对水稻光合速率的影响 某研究小组做了如下实验 请完成实验报告 材料用具 乳熟期的温室盆栽水稻 1mmol lnahso3溶液 蒸馏水 喷壶 光合分析测定仪等 实验步骤 第一步 选取若干 的水稻植株随机平均分成甲 乙两组 甲组为对照组 乙组为实验组 第二步 每天傍晚分别将等量的 洒在甲 乙两组的水稻叶片上 次日上午测定光合速率 株型 长势 叶片均一 蒸馏水 1mmol lnahso3溶液 1 2 3 4 5 6 7 答案 结果与分析 实验结果如图 经分析可以得出的结论是 不同光照强度下低浓度nahso3溶液均可提高水稻光合速率 1 2 3 4 5 6 7 答案 2 2014 福建 26节选 氢是一种清洁能源 莱茵衣藻能利用光能将h2o分解成 h 和o2 h 可参与暗反应 低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高 使 h 转变为氢气 cccp 一种化学物质 能抑制莱茵衣藻的光合作用 诱导其产氢 已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用 为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响 设完全培养液 a组 和缺硫培养液 b组 在特定条件下培养莱茵衣藻 一定时间后检测产氢总量 实验结果 b组 a组 说明缺硫对莱茵衣藻产氢有 作用 促进 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 解析a组为对照组 产氢量 b组 a组 说明缺硫能促进莱茵衣藻产氢 为探究cccp 缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系 则需增设两实验组 其培养液为 和 添加cccp的完全培养液 添加cccp的 缺硫培养液 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 解析根据单一变量原则 研究cccp对莱茵衣藻产氢的影响时 可将自变量设置为是否添加cccp 研究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响时 可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照 而既要研究cccp和缺硫对莱茵衣藻产氢的影响 又要研究两者的相互关系时 可设置如下四组实验 1 2 3 4 5 6 7 3 2014 重庆 9节选 棉花幼铃 幼果 获得光合产物不足会导致其脱落 为研究某种外源激素对棉花光合产物调配的影响 某课题组选择生长整齐的健壮植株 按图1步骤进行实验 激素处理方式和实验结果如图2所示 上述处理不影响叶片光合与呼吸强度 则由实验结果推断 幼铃脱落显著减少的是 组 b组幼铃放射性强度百分比最低 说明b组叶片的光合产物 为优化实验设计 增设了d组 激素处理叶片 各组幼铃的放射性强度百分比由高到低排序是 由此可知 正确使用该激素可改善光合产物调配 减少棉铃脱落 解析 答案 c 输出减少 c a b d 1 2 3 4 5 6 7 解析由题干可知 幼铃脱落是光合产物不足导致 对比a b c三组 发现c组幼铃中有机物占比最高 因而幼铃脱落显著减少 b组中叶片的放射性强度的百分比较高 说明有机物占比较多 输出较少 由题中数据可知 激素可抑制叶片有机物的输出 有利于幼铃有机物的输入 因而用激素处理叶片 导致叶片有机物输出明显较少 且小于b组 因而幼铃的放射性强度百分比由高到低依次为c a b d 1 2 3 4 5 6 7 4 2017 海淀区模拟节选 为研究油茶叶片与果实关系对叶片光合作用及果实产量的影响 研究者进行了一系列实验 1 研究者对油茶植株进行了处理 处理及结果如图1所示 1 2 3 4 5 6 7 进行实验时 组要选取相同高度 南面生长的树冠外层枝条作为实验材料 目的是 解析 答案 保证各组叶片得到充足且相同强度的光照 解析进行实验时 组要选取相同高度 南面生长的树冠外层枝条作为实验材料 目的是保证各组叶片得到充足且相同强度的光照 1 2 3 4 5 6 7 组结果表明 库源比 果与叶数目比 越 叶片的净光合速率越高 解析 答案 解析根据图示 组结果表明 库源比 果与叶数目比 越大 叶片的净光合速率越高 大 1 2 3 4 5 6 7 研究者推测 摘除部分叶片后 剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高 这是由于植物体对源叶净光合速率进行了 调节 为确定符合生产需求的最佳库源比 研究者还需要测定三组实验的 解析 答案 解析研究者推测 摘除部分叶片后 剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高 这是由于植物体对源叶净光合速率进行了反馈调节 为确定符合生产需求的最佳库源比 研究者还需要测定三组实验的果实重量 反馈 果实重量 1 2 3 4 5 6 7 2 为了探究不同位置源叶光合产物的分配规律 研究者进一步实验 处理及结果如图2和如表所示 解析 答案 研究者用透光性较好的塑料袋套于枝条底端 扎紧 密封袋口 抽出袋中空气 注入浓度为500 mol mol 1的13co2和除去 的空气 一段时间后 分别检测标记上枝叶 中枝叶 下枝叶时 的13c含量 co2 果壳 种仁 1 2 3 4 5 6 7 解析为了检测到c的运输途径 可以标记二氧化碳中c元素 但要排出空气中二氧化碳 以防干扰实验 又因为光合产物运输和分配到果实中 因此注入浓度为500 mol mol 1的13co2和除去co2的空气 一段时间后 分别检测标记上枝叶 中枝叶 下枝叶时果壳 种仁的13c含量 1 2 3 4 5 6 7 实验结果表明 解析 答案 中枝叶 与果实距离最近的叶片 光合产物分配到果实中的总量最高 且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳 解析根据表格中的数据分析可知 中枝叶 与果实距离最近的叶片 光合产物分配到果实中的总量最高 且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳 1 2 3 4 5 6 7 若需要对图2中的枝叶进行修剪 最好剪去 解析 答案 解析根据表格中数据发现标记下枝叶中的果实的总量最少 因此若需要对图2中的枝叶进行修剪 最好剪去下枝叶 下枝叶 1 2 3 4 5 6 7 3 研究者想进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律 请在图3中绘制实验设计方案 解析 答案 答案如图所示 解析研究者想进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律 具体实验设计方案见答案 1 2 3 4 5 6 7 题组三依据相关的生物学原理评价和修订实验5 1 2014 安徽 29 节选 某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响 实验结果如图所示 注 气孔导度越大 气孔开放程度越高 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 与15d幼苗相比 30d幼苗的叶片净光合速率 与对照组相比 光处理组的叶肉细胞对co2的利用率高 据图分析 其原因是 高 蓝 蓝光促进了气孔开放 co2供应充分 暗反应加快 1 2 3 4 5 6 7 解析由图分析可知 30d幼苗的co2吸收量和气孔导度都比15d幼苗大 说明30d幼苗的叶片光合作用强度比15d幼苗大 净光合速率高 与自然光相比 蓝光组气孔导度大 co2供应充分 暗反应加快 叶肉细胞对co2的利用率高 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 某同学测定30d幼苗的叶片叶绿素含量 获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2 1mg g 1 3 9mg g 1和4 1mg g 1 为提高该组数据的可信度 合理的处理方法是 随机取样进行重复测定 1 2 3 4 5 6 7 解析30d幼苗的叶片叶绿素含量在红光处理组的3个重复实验数据的差异是由实验误差造成的 为了减小误差 提高该组数据的可信度 可以随机取样进行重复测定 并取平均值作为实验的最终结果 1 2 3 4 5 6 7 2 2015 安徽 29节选 科研人员探究了不同温度 25 和0 5 条件下密闭容器内蓝莓果实的co2生长速率的变化 结果见图1和图2 1 2 3 4 5 6 7 解析 答案 某同学拟验证上述实验结果 设计如下方案 称取两等份同一品种的蓝莓果实 分别装入甲 乙两个容积相同的瓶内 然后密封 将甲 乙瓶分别置于25 和0 5 条件下储存 每隔一段时间测定各瓶中的co2浓度 记录实验数据并计算co2生成速率 为了实验结果更可靠 请给出两条建议 以完善上述实验方案 不考虑温度因素 a b 选取的果实成熟度还应一致 每个温度条件下至少有3个 平行重复实验 1 2 3 4 5 6 7 解析生物实验的原则是控制单一变量原则 对照原则和可重复原则 所以为了使实验结果更可靠 选取的果实成熟度还应一致 并且每个温度条件下至少有3个平行重复实验 1 2 3 4 5 6 7 解析 6 2017 郴州三模 某校生物兴趣小组利用以下装置探究光照强度对植物净光合速率的影响 1 本实验可通过改变 来完成对自变量的控制 可通过测量 得出装置中气体的变化量 灯泡功率 或灯泡与广口瓶的距离 红色液滴移动的距离 答案 1 2 3 4 5 6 7 解析根据题干信息可知 本实验的实验目的为 探究光照强度对植物净光合速率的影响 即实验的自变量为光照强度 实验中可通过改变灯泡功率 或灯泡与广口瓶的距离 来完成对自变量的控制 可通过测量红色液滴移动的距离得出装置中气体的变化量 1 2 3 4 5 6 7 2 为防止温度变化影响实验结果 实验最好选择 填 冷光源 或 热光源 为防止气压等因素引起误差 应设置对照组来校正误差 对照组与实验组的区别在于 解析 答案 解析为防止温度变化影响实验结果 实验最好选择冷光源 为防止气压等因素引起误差 应设置对照组来校正误差 对照组与实验组的区别在于广口瓶中放置同种 大小相似的死植株 冷光源 广口瓶中放置同种 大小相似的死植株 1 2 3 4 5 6 7 3 若要测量植株的细胞呼吸速率 需要对装置作出的改变有 写出两点 解析 答案 解析若要测量植株的细胞呼吸速率 需要在黑暗条件下进行 即需要对装置遮光 暗处理或无光处理 同时需要将nahco3溶液改为naoh溶液 用于吸收植物呼吸作用产生的co2 液滴向左移动的距离表示o2的消耗量 对装置 遮光 暗处理或无光处理 将nahco3溶液改为naoh溶液 1 2 3 4 5 6 7 4 假如在第 3 小题测量植株的呼吸速率时 将装置中的nahco3溶液改为清水 红色液滴向左移动 最可能的原因是 a 有无氧呼吸存在b 呼吸底物中有脂肪c 有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率