（四川专用）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.doc

考点9聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究依纲联想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。(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a组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有_作用。(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_。答案(1)促进(2)添加cccp的完全培养液添加cccp的缺硫培养液解析(1)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。(2)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：完全培养液缺硫培养液添加cccp添加cccp的完全培养液添加cccp的缺硫培养液不添加cccp不添加cccp的完全培养液不添加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。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()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cce段说明随灯光距离的增大，o2释放量减少df点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小答案d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。思维延伸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()(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1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 水浴中，10 min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()实验时间/min液滴移动距离/mm1001532.52065251003013035162.5a图中x为naoh溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动b在2030 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/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答案b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；2030 min内毛细管中液滴移动的距离变化是1306565(mm)，体积变化是65 mm1 mm265 mm3，平均吸收速率为6.5 mm3/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。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，部分研究结果见下图。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。答案光合色素含量减少，c3生成速率无明显变化co2(或“c5”)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。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：_。答案低co2较高co2浓度使气孔开度下降，减少水分的散失解析据图分析，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。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_。(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_、_。(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0.3 g/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。答案(1)12色素含量下降，酶的空间结构改变或活性降低(2)提高下降(3)保卫细胞吸水使气孔开放，失水使气孔关闭能解析(1)据图分析1215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。(2)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。(3)甲组滴加清水，乙组滴加0.3 g/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。思维延伸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。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。答案逐渐升高土壤含水量低正常供水(或浇水、补水)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。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。(2)在光下，根尖细胞内合成h的场所有_。(3)曲线中t2t4时段，玻璃罩内co2浓度最高点和最低点依次是_和_。(4)根据测量结果，t4时玻璃罩内o2的量与t0时相比增加了128 mg，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_。答案(1)植物细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同叶绿素(2)细胞质基质和线粒体(3)t2t4(4)120降低解析(1)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。(2)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。(3)观察图2，t2t4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。(4)根据测量结果t4时玻璃罩内o2的量与t0时相比增加了128 mg，此时植株积累葡萄糖的量为128326180120(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。思维延伸(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。答案细胞质基质、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_。答案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。答案红光和蓝紫(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。答案细胞分裂素(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：ab段随着光照强度逐渐增加，光合作用速率不断提高()bc段密闭钟罩中的co2浓度低于大气中的co2浓度()cd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。(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_。答案(1)低温降低了细胞呼吸相关酶的活性co2o2 (2)a.选取的果实成熟度应一致b每个温度条件下至少有3个平行重复实验解析(1)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。(2)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。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135 s，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67.5 s；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7.5 s；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3.75 ms；光合作用产物的相对含量为94%。d组(对照组)：光照时间为135 s；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_。(2)a、b、c三组处理相比，随着_的增加，使光下产生的_能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中co2的同化量。答案(1)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)光照和黑暗交替频率atp和h解析(1)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。(2)a、b、c三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是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在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原c3化合物生成糖类等有机物及c5化合物，c5化合物继续与co2结合，因此提高了光合作用中co2的同化量。9某科研小组选取大小和长势相似、来自不同生活环境的甲、乙两种植物若干，分别放在密闭透明的玻璃罩内并将装置置于户外。测定某天618时装置内植物氧气释放速率的相对数值见表(蒸腾作用、