高考生物二轮复习 考前三个月 专题2 细胞的代谢 考点9 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9聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 依纲联想 栏目索引 核心梳理 真题重温 典题特训 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呼吸作用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 1 判断下列相关叙述的正误 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 真题重温 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 3 取某种植物生长状态一致的新鲜叶片 用打孔器打出若干圆片 圆片平均分成甲 乙 丙三组 每组各置于一个密闭装置内 并分别给予a b c三种不同强度的光照 其他条件一致 照光相同时间后 测得各装置内氧气的增加量如图所示 则光照强度为a时 光合作用停止 而丙组装置内的co2含量照光后比照光前低 2009 海南 13bc改编 2 2014 江苏 31改编 以一种绿藻为材料研究浮游藻类的光合作用 测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率 pn 如图为光合放氧测定装置的示意图 请回答下列问题 1 通过变换图中光源位置 可研究 对光合作用的影响 解析可调光源与装置的位置距离 实现改变光照强度 从而可以研究光照强度对光合作用的影响 光照强度 2 在测定不同光照对pn的影响时 如不精确控制温度 则测得的光照与pn的关系 填 呈正相关 呈负相关 或 难以确定 解析温度是无关变量 温度过高或过低都会影响酶的活性从而影响光合作用 使得难以确定光照对pn影响 因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜 以便排除对实验的干扰 难以确定 3 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 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 解析与15d幼苗相比 30d幼苗的co2吸收量更大 说明30d幼苗的净光合速率更大 三种光照射 蓝光处理组吸收的co2更多 胞间co2浓度更低 说明对co2的利用率更高 而蓝光处理组的气孔导度也最大 说明蓝光通过促进气孔开放 使co2供应充分 加快暗反应 最终提高光合速率 高 蓝 蓝光促进了气孔开放 co2供应充分 暗反 应加快 2 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 4 1mg g 1 为提高该组数据的可信度 合理的处理方法是 解析为了实验数据的可信度 可做到随机取样 并进行重复测定 避免偶然性 随机取样进行重复测定 4 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 1 实验结果 b组 a组 说明缺硫对莱茵衣藻产氢有 作用 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 促进 2 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 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 可设置如下四组实验 答案添加cccp的完全培养液添加cccp的缺硫培养液 本考点问题解决 首先要依赖于考生能对教材中所涉及的光合作用和细胞呼吸的基本原理和基本实验方法 如在酵母菌细胞呼吸方式的探究和光合作用发现历程的经典实验中所蕴含的基本思路与实验方法技能 其次还要掌握如下基本思维模型 1 明确实验目的 2 根据实验目的确定实验类型 即是验证性实验还是探究性实验 3 根据实验的目的和给定的实验条件确定实验的变量 要遵循单一变量原则 条件一致且适宜性原则等 练后反思 1 甲图中 a b分别为培植于无色透明气球内 质量相等的某植物幼苗 气球可膨胀 收缩 其中b已死亡 气球内的培养液中均含co2缓冲液 维持气球内co2浓度不变 初始时指针指向正中零的位置 乙图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线 每次实验后指针复零 下列相关描述不正确的是 典题特训 a 在适宜光照条件下 指针将向右偏转b 该实验的自变量为光照强度 c点的含义为o2释放量最大c ce段说明随灯光距离的增大 o2释放量减少d f点与a b c d点的指针的偏转方向相同 但数值较小解析在适宜光照条件下 光合作用大于呼吸作用 有氧气的净释放 此时a侧浮力增大 指针将向右偏转 a正确 实验研究光照强度对光合作用的影响 实验的自变量为光照强度 c点表示o2释放量最大 净光合速率最大 b正确 据曲线图分析可知 ce段随灯光距离的增大 o2释放量减少 c正确 f点与a b c d点相比 细胞呼吸速率大于光合速率 气球内气体量减少 因此指针的偏转方向相反 d错误 答案d 判断下列叙述的正误 1 ac段 指针的偏转格数越来越大 说明光合作用越来越强 2 e点时 叶肉细胞内合成atp的细胞器有叶绿体 线粒体和细胞质基质 3 f点与a b c d点相比 指针的偏转方向相反 原因是细胞呼吸速率大于光合速率 气球内气体量减少 思维延伸 4 若去掉培养液中的co2缓冲液 指针将不偏转 因为光合作用吸收的co2量和释放的o2量相同 5 e点时 指针的偏转格数为0 这说明此距离下幼苗的光合速率和呼吸速率相等 6 若要研究植物的细胞呼吸 需要将甲图装置进行遮光处理 一段时间后 指针将向右偏转 2 某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率 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5分钟记录一次毛细管中液滴移动的位置 结果如下表所示 下列分析中 正确的是 a 图中x为naoh溶液 软管夹关闭后液滴将向右移动b 在20 30min内氧气的平均吸收速率为6 5mm3 minc 如将x换为清水 并将试管充入n2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率d 增设的对照实验可只将装置中的x换成清水 并将该装置置于相同的环境中 解析图中x为naoh溶液 naoh的作用是吸收呼吸产生的二氧化碳 软管夹关闭后液滴将向左移动 所以a错误 20 30min内毛细管中液滴移动的距离变化是130 65 65 mm 体积变化是65mm 1mm2 65mm3 平均吸收速率为6 5mm3 min 所以b正确 果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸 所以无法用此装置测定果蝇幼虫的无氧呼吸速率 所以c错误 增设的对照实验应是不加果蝇幼虫 或加入死的果蝇幼虫 并将该装置置于相同的环境中 所以d错误 答案b 3 细叶桉 喜光耐旱的高大乔木 和蛤蒌 常生长在树林中半阴处 均为湛江地区常见的植物 某科研人员研究了细叶桉凋落叶对蛤蒌幼苗的影响 部分研究结果见右图 研究结果表明 在凋落叶量为30 g kg土壤 时 主要影响了蛤蒌幼苗光合作用中的光反应速率 依据是 在凋落叶含量为90 g kg土壤 时 由于c3生成速率下降 说明蛤蒌幼苗对 的利用下降 解析从图中的柱形图看出 光合色素含量减少 c3生成速率无明显变化 光反应需要光合色素吸收光能 光合色素含量减少 故吸收的光能减少 使光反应速率降低 c3生成速率无明显变化 故对暗反应影响较小 因此主要影响蛤蒌幼苗光合作用中的光反应速率的依据是 光合色素含量减少 c3生成速率无明显变化 在凋落叶含量为90 g kg土壤 时 由于c3生成速率下降 影响了co2被c5固定形成c3 说明蛤蒌幼苗对co2 或 c5 的利用下降 答案光合色素含量减少 c3生成速率无明显变化co2 或 c5 4 下图表示研究不同浓度的co2对菠菜幼苗各项生理指标影响的实验结果 请回答 由图可知 与a组相比 c组条件下叶绿体中 h 含量 干旱初期 菠菜光合作用速率下降 其主要原因是所需的 减少而导致光合速率下降 而较高co2浓度有利于菠菜幼苗度过干旱时期 据图乙分析原因 解析据图分析 与a组相比 c组二氧化碳的浓度较高 c组三碳化合物的生成较多 三碳化合物还原消耗光反应产生的 h 也较多 叶绿体中 h 含量较低 干旱初期 菠菜光合作用速率下降 原因是气孔部分关闭 导致二氧化碳供应减少 光合作用速率下降 较高co2浓度使气孔开度下降 减少水分的散失 有利于菠菜幼苗度过干旱时期 答案低co2较高co2浓度使气孔开度下降 减少水分的散失 5 如图1是某课题组研究大丽花中度缺水时绘制的叶片净光合速率 pn 气孔导度 gs 和胞间co2浓度 ci 的变化曲线图 实验过程中其他环境因素保持适宜且不变 气孔是植物叶片与外界进行气体 如co2 o2 水蒸气等 交换的主要通道 气孔导度表示气孔张开的程度 请回答下列问题 1 据图分析 从第 天开始 影响pn的主要因素不是gs 此时pn下降的主要原因除缺水外还可能有 解析据图分析12 15天时间段内 胞间co2浓度上升 co2供应相对充足 说明此时影响pn的主要因素不是gs 此时pn下降的主要原因除缺水外还可能有色素含量下降 酶的空间结构改变或活性降低等 12 结构改变或活性降低 色素含量下降 酶的空间 2 研究表明 水分正常供应时 大气中高浓度的co2会导致大丽花胞间co2浓度 ci 升高和气孔导度 gs 下降 据此分析 此时叶片净光合速率 pn 和水分蒸腾作用的变化趋势分别是 解析胞间co2浓度 ci 升高会导致叶片净光合速率 pn 升高 气孔导度 gs 下降 会导致植物水分蒸腾作用下降 提高 下降 3 撕取新鲜的大丽花叶片下表皮制作临时装片若干 均分成甲 乙两组 甲组滴加清水 乙组滴加0 3g ml蔗糖溶液 观察结果如图2所示 据此推测气孔开闭的机制是 此时乙组 填 能 或 否 观察到质壁分离现象 解析甲组滴加清水 乙组滴加0 3g ml蔗糖溶液 甲组气孔开放 乙组气孔关闭 可以推测 保卫细胞吸水使气孔开放 失水使气孔关闭 保卫细胞是成熟的植物细胞 此时乙组能够观察到质壁分离现象 开放 失水使气孔关闭 保卫细胞吸水使气孔 能 如图是研究人员测定的不同土壤含水量条件下植物叶片的气孔导度 气孔开放程度 和胞间co2浓度的结果 请据图回答下列问题 思维延伸 图中显示随着土壤含水量降低 植物的气孔导度降低 胞间co2浓度 对此现象的推测是 缺水状态下会导致光合产物的输出变慢 细胞内光合产物积累 最终阻碍了co2的吸收利用 为判断上述推测正确与否 将培养在 条件下的植物幼苗分为a b两组 a组植物幼苗进行 处理 b组保持原有状态 若a组植物幼苗光合速率不变 则推测不成立 解析图中显示随着土壤含水量降低 植物的气孔导度降低 胞间co2浓度逐渐升高 为验证上述观点 将培养在土壤含水量低条件下的番茄幼苗分为a b两组 a组番茄幼苗进行正常供水 浇水 补水 处理 b组保持原有状态 若a组番茄幼苗光合速率不变 则推测不成立 答案逐渐升高土壤含水量低正常供水 或浇水 补水 6 某生物小组利用图1装置培养某植株幼苗 通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的o2释放速率来测量光合速率 结果如图2所示 请据图回答 1 植物根尖细胞对培养液中不同无机盐离子的吸收具有选择性 原因是 若用缺镁的完全培养液培养 叶肉细胞内 合成减少 从而影响植物对光的吸收 解析植物根尖细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输 需要载体蛋白 消耗能量 由于植物细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同 所以植物根尖细胞对培养液中不同无机盐离子的吸收具有选择性 镁是合成叶绿素的必需元素 所以用缺镁的完全培养液培养 叶肉细胞内叶绿素合成减少 从而影响植物对光的吸收 植物细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同 叶绿素 2 在光下 根尖细胞内合成 h 的场所有 解析由于根尖细胞内没有叶绿体 所以在光下 根尖细胞也只能进行呼吸作用 因而细胞内合成 h 的场所有细胞质基质和线粒体 细胞质基质和线粒体 3 曲线中t2 t4时段 玻璃罩内co2浓度最高点和最低点依次是 和 解析观察图2 t2 t4时段光合速率大于呼吸速率 表现为吸收二氧化碳 二氧化碳含量逐渐减少 因此二氧化碳浓度最高的点是t2 最低的点是t4 t2 t4 4 根据测量结果 t4时玻璃罩内o2的量与t0时相比增加了128mg 此时植物积累葡萄糖的量为 若t5时温度升高至35 植株光合速率的变化是 解析根据测量结果t4时玻璃罩内o2的量与t0时相比增加了128mg 此时植株积累葡萄糖的量为128 32 6 180 120 mg 若t5时温度升高至35 由于图示光合作用的适宜温度是25 所以植株光合速率的变化是降低 120 降低 1 幼苗在t2时刻叶肉细胞内合成atp的场所有 叶肉细胞中的光合速率 大于 等于或小于 呼吸速率 思维延伸 细胞质基质 线粒 体 叶绿体 大于 2 t4时补充co2 此时叶绿体内c3的含量 另外 t4时补充co2能显著提高植物的光饱和点 原因可能是 增加 二氧化碳浓度升高 其固定生成三碳化合物的量增多 暗反应中用于还原所需要的能量增多 3 幼苗培养一段时间后溶液中缺mg 会影响幼苗对 光的吸收 红光和蓝紫 4 如果幼苗移入坡地 干旱条件下叶片衰老速率加快 与细胞内的 激素 含量下降有关 细胞分裂素 5 将生长旺盛的某农作物植株培养在密闭 透明的玻璃钟罩内 在温度适宜恒定的条件下 测得晴朗的一昼夜钟罩内co2浓度变化曲线如图所示 请判断 a b段随着光照强度逐渐增加 光合作用速率不断提高 b c段密闭钟罩中的co2浓度低于大气中的co2浓度 c d段密闭钟罩内氧气含量充足 呼吸作用速率不断提高 d点后呼吸作用速率缓慢是因为温度较低而影响酶的活性 7 2015 安徽 29 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生成速率的变化 结果见图1和图2 1 由图可知 与25 相比 0 5 条件下果实的co2生成速率较低 主要原因是 随着果实储存时间的增加 密闭容器内的 浓度越来越高 抑制了果实的细胞呼吸 该实验还可以通过检测 浓度的变化来计算呼吸速率 解析由图可知 与25 相比 0 5 条件下的co2生成速率较低 主要原因是温度较低 导致酶的活性较低 呼吸速率较慢 随着果实储存时间的增加 密闭容器内的co2浓度越来越高 抑制了果实的细胞呼吸 该实验还可以通过检测o2浓度变化来计算呼吸速率 答案低温降低了细胞呼吸相关酶的活性co2o2 2 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 为使实验结果更可靠 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 解析根据单一变量原则 控制唯一变量而排除其他无关变量的干扰从而验证唯一变量的作用 所以 选取的果实成熟度也应一致 根据可重复性原则 同一处理在实验中出现的次数称为重复 重复的作用有二 一是降低实验误差 扩大实验的代表性 二是估计实验误差的大小 判断实验可靠程度 所以 每个温度条件下至少有3个平行重复实验 答案a 选取的果实成熟度应一致b 每个温度条件下至少有3个平行重复实验 8 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 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 回答下列问题 1 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 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 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 2 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