(通用版)2019版高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題二 細(xì)胞代謝 考點(diǎn)3 光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)學(xué)案

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1、考點(diǎn)3光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)1光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)條件的控制方法(1)增加水中氧氣泵入空氣或放入綠色水生植物。(2)減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋。(3)除去容器中的二氧化碳?xì)溲趸c溶液。(4)保持容器中二氧化碳濃度不變NaHCO3溶液。(5)除去葉片中原有的淀粉置于黑暗環(huán)境中一段時間。(6)除去光合作用對細(xì)胞呼吸的干擾給植株遮光。(7)消除種子表面微生物對種子細(xì)胞呼吸速率測定的影響消毒。(8)探究酵母菌的呼吸方式,檢測產(chǎn)生的CO2情況用澄清石灰水或溴麝香草酚藍(lán)水溶液。(9)除去葉片中葉綠素酒精隔水加熱。(10)如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光。2光合作用、細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)的設(shè)

2、計(jì)技巧(1)變量的控制手段,如光照強(qiáng)度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡,但與植物的距離不同)進(jìn)行控制,不同溫度可用不同恒溫裝置控制,若要確認(rèn)CO2是光合作用的原料,應(yīng)以CO2有無(如添加NaHCO3,還是添加NaOH設(shè)置對照實(shí)驗(yàn))為變量,若要確認(rèn)CO2濃度對光合速率的影響,則應(yīng)以不同濃度的CO2緩沖液為變量。(2)典型的方法“黑白瓶法”:用黑瓶(無光照的一組)測得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強(qiáng)度,綜合兩者即可得到真光合作用強(qiáng)度。梯度法:用一系列不同光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度的裝置,可探究光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響。題型一細(xì)胞呼吸影響因

3、素的實(shí)驗(yàn)探究1(2018天津,5)為探究酵母菌的呼吸方式,在連通CO2和O2傳感器的100 mL錐形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培養(yǎng)液,密封后在最適溫度下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中的O2和CO2相對含量變化見下圖。有關(guān)分析錯誤的是()At1t2,酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降Bt3時,培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時快C若降低10 培養(yǎng),O2相對含量達(dá)到穩(wěn)定所需時間會縮短D實(shí)驗(yàn)后的培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色答案C解析t1t2,培養(yǎng)液中O2相對含量下降,但與0t1段相比,下降幅度變小,故酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降,A正確;t3時,培養(yǎng)液中O2相對含量比較低,酵母菌主要

4、進(jìn)行無氧呼吸,t1時,培養(yǎng)液中O2相對含量較高,酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸。t3時無氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率與t1時產(chǎn)生CO2的速率近似相等,相同量的葡萄糖無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量比有氧呼吸少,可見t3時培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時快,B正確;由題意可知,曲線是在最適溫度下獲得的,若降低10 培養(yǎng),則呼吸速率下降,O2相對含量達(dá)到穩(wěn)定所需時間會延長,C錯誤;因酵母菌在后期進(jìn)行了長時間的無氧呼吸,產(chǎn)生了酒精,故實(shí)驗(yàn)后的培養(yǎng)液濾液加入適量橙色的酸性重鉻酸鉀溶液后會變成灰綠色,D正確。2(2018漯河高級中學(xué)二模)下圖是探究小鼠在不同溫度下呼吸速率(用單位時間的耗氧量表示)的實(shí)驗(yàn)裝置,打開夾子A,可使水

5、檢壓計(jì)左右水平一致;關(guān)閉夾子A,用注射器向廣口瓶中注入5 mL O2,水檢壓計(jì)左側(cè)液面升高,記錄左右液面重新相平時所用的時間。下列敘述錯誤的是()A用注射器向廣口瓶中注入5 mL氧氣后要立刻關(guān)閉夾子BB測定小鼠的呼吸速率需要多次重復(fù)進(jìn)行,最后取平均值C小鼠在25 時的呼吸速率高于10 時的呼吸速率DNaOH的作用是排除小鼠呼吸產(chǎn)生的CO2對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾答案C解析用注射器向廣口瓶中注入5 mL氧氣后要立刻關(guān)閉夾子B,否則氧氣袋及注射器中的氧氣會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從而不能保證廣口瓶內(nèi)的氣體變化只是由小鼠的細(xì)胞呼吸引起的,A正確;測定小鼠的呼吸速率要在安靜的狀態(tài)下進(jìn)行,需要多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),最后取平均值,

6、B正確;小鼠為恒溫動物,為保持體溫恒定,在10 時,代謝加強(qiáng),產(chǎn)熱增加,呼吸速率大于25 時的呼吸速率,C錯誤;NaOH的作用是排除細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,使實(shí)驗(yàn)中氣體的變化僅為氧氣的變化,D正確。歸納提煉探究呼吸方式的實(shí)驗(yàn)材料的選擇(1)若探究種子呼吸狀況,不必遮光,但需要死亡的種子作對照,還需對種子表面消毒。(2)若探究植物(或幼苗)的呼吸狀況,應(yīng)遮光處理,以防止光合作用干擾,同時可設(shè)置同種狀況但已經(jīng)死亡的植物(或幼苗)作對照。題型二光合作用影響因素的實(shí)驗(yàn)探究3.植物的光合作用速率既與自身因素有關(guān),也受多種外界因素影響。如圖是兩株植物在一定的光照強(qiáng)度和溫度條件下測定的CO2濃

7、度對光合作用影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請回答下列問題:(1)光合作用過程中,細(xì)胞吸收的CO2首先與_結(jié)合,所形成的產(chǎn)物接受_提供的能量并被_還原,最終形成有機(jī)物。BC段影響玉米光合速率的主要環(huán)境因素為_。B點(diǎn)時,小麥葉肉細(xì)胞光合作用速率_(填“大于”“小于”或“等于”)細(xì)胞呼吸速率。(2)C點(diǎn)時兩者光合作用速率是否相等?_(填“是”“否”或“不一定”),說明理由:_。(3)研究發(fā)現(xiàn)CO2濃度為A時,玉米葉肉細(xì)胞C3的生成速率明顯大于小麥,試分析玉米凈光合作用為0時所需CO2濃度低于小麥的直接原因是_(假設(shè)兩植物呼吸強(qiáng)度相等)。答案(1)C5ATPH光照強(qiáng)度(或溫度)等于(2)不一定兩者的細(xì)胞呼吸速率不清

8、楚(3)玉米光合作用暗反應(yīng)過程中相關(guān)酶的活性高(或玉米暗反應(yīng)中固定CO2的酶的活性高)解析 據(jù)圖分析,隨著CO2濃度的增加,小麥和玉米的凈光合速率都先增加,后趨于穩(wěn)定,且玉米先增加,先穩(wěn)定,說明玉米能夠利用較低濃度的二氧化碳進(jìn)行光合作用;A、B兩點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率為0,即光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等;C點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率相等,但是兩種植物的呼吸速率不一定相等,所以兩者的光合作用速率也不一定相等。(1)細(xì)胞吸收的CO2參與暗反應(yīng)過程中C3的固定過程,即與C5結(jié)合形成C3;C3的還原需要光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和H的作用,最終形成有機(jī)物。BC段玉米的凈光合作用速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),

9、說明影響其光合作用速率的因素不是二氧化碳濃度,而是光照強(qiáng)度或者溫度。B點(diǎn)時,小麥的凈光合作用速率為0,說明小麥植株的光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等。(2)C點(diǎn)表示兩種植物的凈光合作用速率相等,但是兩種植物的細(xì)胞呼吸速率不一定相等,所以兩者的光合作用速率也不一定相等。(3)根據(jù)題意分析,在相同光照強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度的條件下,且兩者的呼吸速率相等,而A點(diǎn)玉米的葉肉細(xì)胞C3的生成速率明顯大于小麥,說明玉米利用較低濃度的二氧化碳的能力較強(qiáng),可能是因?yàn)橛衩坠夂献饔冒捣磻?yīng)過程中相關(guān)酶的活性高。4(2018惠州二模)下圖是取生長旺盛、狀態(tài)一致的新鮮綠葉,用打孔器打出若干圓片,平均分成四組,各置于相同的

10、密閉裝置內(nèi),在其他條件相同且適宜的情況下,分別置于四種不同溫度(t1、t2、t3、t4)下,測得相同光照時間后各裝置O2的增加值及黑暗條件下的O2消耗值?;卮鹣铝袉栴}:(1)本實(shí)驗(yàn)中能減少實(shí)驗(yàn)誤差保證實(shí)驗(yàn)的可信性的措施有_(答兩點(diǎn)即可)。(2)t1溫度條件下比t2溫度條件下C3的合成速率_(填“大”或“小”)。(3)t4溫度條件下的光合速率_(填“大于”“小于”或“等于”)t3溫度條件下的光合速率。(4)若在該光照條件下探究新鮮葉片積累有機(jī)物的最適溫度,你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是_。答案(1)生長旺盛且狀態(tài)一致的葉圓片、新鮮綠葉均等分組、相同的光照時間、相同的光照強(qiáng)度(2)小(3)大于 (4)在一定溫

11、度范圍內(nèi),設(shè)置一系列溫度梯度的實(shí)驗(yàn),測定該光照強(qiáng)度下,各溫度條件下O2的增加值,O2增加值峰值所對應(yīng)的溫度即最適溫度解析(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量是不同溫度,因變量是光照條件下各裝置O2的增加值及黑暗條件下O2的消耗值。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,保證實(shí)驗(yàn)的可信性,無關(guān)變量應(yīng)控制相同且適宜,因此相應(yīng)的措施有:生長旺盛且狀態(tài)一致的葉圓片、新鮮綠葉均等分組、相同的光照時間、相同的光照強(qiáng)度等。(2)暗反應(yīng)階段,C5與CO2反應(yīng)生成C3。由柱形圖可知,在t1時,黑暗條件下O2消耗值(CO2的生成值)小于t2時黑暗條件下O2的消耗值,即t1時呼吸速率小于t2時呼吸速率,t1光照條件下O2增加值小于t2時O2增加值,即t

12、1時凈光合速率小于t2時凈光合速率,因?yàn)榭偣夂纤俾蕛艄夂纤俾屎粑俾?,所以t1時光合速率t2時光合速率,即t2時C3的合成速率大。(3)黑暗條件下O2的消耗值表示呼吸速率,光照條件下的O2增加值表示凈光合速率,凈光合速率光合速率呼吸速率。t3、t4溫度條件下的凈光合速率依次是12.2 mg/h和12.0 mg/h,呼吸速率依次是8.0 mg/h和12.0 mg/h,進(jìn)而推知:光合速率依次是20.2 mg/h和24.0 mg/h??梢?,t4溫度條件下的光合速率大于t3溫度條件下的光合速率。(4)新鮮葉片積累有機(jī)物的量的多少取決于凈光合速率的大小,凈光合速率越大,新鮮葉片積累有機(jī)物的量越多。若在該

13、光照條件下探究新鮮葉片積累有機(jī)物的最適溫度,則自變量是不同溫度,因變量是光照條件下各裝置O2的增加值,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路是:在一定溫度范圍內(nèi),設(shè)置一系列溫度梯度的實(shí)驗(yàn),測定該光照強(qiáng)度下,各溫度條件下O2的增加值,O2增加值峰值所對應(yīng)的溫度即最適溫度。題型三光合作用速率的測定5(2018六安一中三模)用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙,同時從某池塘水深0.5 m處的同一位置取滿水樣,立即測定甲瓶中的氧氣含量,并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶,分別測定兩瓶中的氧氣含量,結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。下列有關(guān)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4.9 mg5.6 mg3

14、.8 mgA.丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生H的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜B在一晝夜內(nèi),丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mgC在一晝夜后,乙瓶水樣的pH比丙瓶的低D在一晝夜內(nèi),乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量約為1.1 mg答案B解析丙瓶內(nèi)無光,其中的浮游植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,產(chǎn)生H的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì),A錯誤;丙瓶消耗的氧氣可代表浮游植物的呼吸消耗,約為4.93.81.1(mg),B正確;乙瓶植物光合作用產(chǎn)生O2,瓶內(nèi)CO2減少,丙瓶植物消耗O2,瓶內(nèi)CO2增多,因此乙瓶水樣的pH比丙瓶的高,C錯誤;乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量凈光合作用釋放氧氣量細(xì)胞呼吸消耗氧氣量5

15、.64.9(4.93.8)1.8(mg),D錯誤。6(2018安慶二模)研究人員以小麥幼苗為材料,利用密閉透光裝置對影響光合作用的環(huán)境因素進(jìn)行研究(有關(guān)代謝速率以單位時間內(nèi)氣體體積變化量表示,不考慮無氧呼吸)?;卮鹣铝袉栴}:(1)小麥葉肉細(xì)胞光合作用光反應(yīng)發(fā)生的場所是_,若突然大幅度減弱光照,則短期內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3和C5含量的變化情況分別為_。(2)為測定溫度為T、光照強(qiáng)度為a時的真正光合速率,研究人員設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn):甲組將小麥幼苗置于溫度為T、黑暗、放置NaOH溶液的條件下,測得單位時間內(nèi)氣體體積減少量為X;乙組將生長狀況與甲組相同的小麥幼苗置于_條件下,測得單位時間內(nèi)氣體體積增加量為Y。該植

16、物真正光合速率為_。(3)當(dāng)Y等于0時的光照強(qiáng)度是否為葉肉細(xì)胞的光補(bǔ)償點(diǎn)?為什么?_。答案(1)(葉綠體)類囊體薄膜(或基粒)(C3)增多、(C5)減少(2)溫度為T、光照強(qiáng)度為a、放置NaHCO3(或KHCO3等)溶液XY(3)不是,因?yàn)閅等于0時,葉肉細(xì)胞的光合速率等于整個植株的呼吸速率,大于葉肉細(xì)胞的呼吸速率(合理即可)解析(1)光反應(yīng)發(fā)生的場所是葉綠體類囊體薄膜,暗反應(yīng)發(fā)生的場所是葉綠體基質(zhì)。若突然大幅度減弱光照,則短期內(nèi)葉肉細(xì)胞中ATP和H生成減少,C3還原減慢,而CO2與C5結(jié)合生成C3的速率不變,故C3含量增多、C5含量減少。(2)黑暗條件下,測得的單位時間氣體體積減小量X表示小麥幼苗的呼吸速率。要測得乙組小麥幼苗在光照強(qiáng)度為a、溫度為T時的真正光合速率,需測量相同條件下的凈光合速率,即將生長狀況與甲組相同的小麥幼苗置于溫度為T、光照強(qiáng)度為a、放置NaHCO3(或KHCO3等)溶液條件下,測得的單位時間內(nèi)氣體體積增加量Y即凈光合速率。故小麥真正光合速率凈光合速率呼吸速率YX。(3)Y等于0時,即植株的凈光合速率0,此時植株上能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞(如葉肉細(xì)胞)的光合速率等于整個植株上所有細(xì)胞的呼吸速率,所以在該條件下,葉肉細(xì)胞的光合速率應(yīng)大于其呼吸速率。6

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