（通用版）2019版高考生物二輪復習 專題二 細胞代謝 考點3 光合作用和細胞呼吸有關探究實驗學案

考點3光合作用和細胞呼吸有關探究實驗1光合作用與細胞呼吸實驗設計中實驗條件的控制方法(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氫氧化鈉溶液。(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、細胞呼吸實驗的設計技巧(1)變量的控制手段，如光照強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)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，若要確認CO2是光合作用的原料，應以CO2有無(如添加NaHCO3，還是添加NaOH設置對照實驗)為變量，若要確認CO2濃度對光合速率的影響，則應以不同濃度的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)測得的為細胞呼吸強度，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強度，綜合兩者即可得到真光合作用強度。梯度法：用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。題型一細胞呼吸影響因素的實驗探究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相對含量達到穩(wěn)定所需時間會縮短D實驗后的培養(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，酵母菌主要進行無氧呼吸，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相對含量達到穩(wěn)定所需時間會延長，C錯誤；因酵母菌在后期進行了長時間的無氧呼吸，產(chǎn)生了酒精，故實驗后的培養(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)的實驗裝置，打開夾子A，可使水檢壓計左右水平一致；關閉夾子A，用注射器向廣口瓶中注入5 mL O2，水檢壓計左側(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氧氣后要立刻關閉夾子BB測定小鼠的呼吸速率需要多次重復進行，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對實驗結(jié)果的干擾答案C解析用注射器向廣口瓶中注入5 mL氧氣后要立刻關閉夾子B，否則氧氣袋及注射器中的氧氣會影響實驗結(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)下進行，需要多次重復實驗，最后取平均值，B正確；小鼠為恒溫動物，為保持體溫恒定，在10 時，代謝加強，產(chǎn)熱增加，呼吸速率大于25 時的呼吸速率，C錯誤；NaOH的作用是排除細胞呼吸產(chǎn)生的CO2對實驗結(jié)果的干擾，使實驗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驗材料的選擇(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，應遮光處理，以防止光合作用干擾，同時可設置同種狀況但已經(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驗探究3.植物的光合作用速率既與自身因素有關，也受多種外界因素影響。如圖是兩株植物在一定的光照強度和溫度條件下測定的CO2濃度對光合作用影響的實驗結(jié)果。請回答下列問題：(1)光合作用過程中，細胞吸收的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，最終形成有機物。BC段影響玉米光合速率的主要環(huán)境因素為_。B點時，小麥葉肉細胞光合作用速率_(填“大于”“小于”或“等于”)細胞呼吸速率。(2)C點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_(假設兩植物呼吸強度相等)。答案(1)C5ATPH光照強度(或溫度)等于(2)不一定兩者的細胞呼吸速率不清楚(3)玉米光合作用暗反應過程中相關酶的活性高(或玉米暗反應中固定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行光合作用；A、B兩點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胞呼吸速率相等；C點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)細胞吸收的CO2參與暗反應過程中C3的固定過程，即與C5結(jié)合形成C3；C3的還原需要光反應產(chǎn)生的ATP和H的作用，最終形成有機物。BC段玉米的凈光合作用速率達到穩(wěn)定狀態(tài)，說明影響其光合作用速率的因素不是二氧化碳濃度，而是光照強度或者溫度。B點時，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胞呼吸速率相等。(2)C點表示兩種植物的凈光合作用速率相等，但是兩種植物的細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點玉米的葉肉細胞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，可能是因為玉米光合作用暗反應過程中相關酶的活性高。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。回答下列問題：(1)本實驗中能減少實驗誤差保證實驗的可信性的措施有_(答兩點即可)。(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物的最適溫度，你的實驗設計思路是_。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、相同的光照強度(2)小(3)大于 (4)在一定溫度范圍內(nèi)，設置一系列溫度梯度的實驗，測定該光照強度下，各溫度條件下O2的增加值，O2增加值峰值所對應的溫度即最適溫度解析(1)本實驗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。為了減小實驗誤差，保證實驗的可信性，無關變量應控制相同且適宜，因此相應的措施有：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、相同的光照強度等。(2)暗反應階段，C5與CO2反應生成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t1時凈光合速率小于t2時凈光合速率，因為總光合速率凈光合速率呼吸速率，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，進而推知：光合速率依次是20.2 mg/h和24.0 mg/h?？梢姡瑃4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，新鮮葉片積累有機物的量越多。若在該光照條件下探究新鮮葉片積累有機物的最適溫度，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，因此實驗設計的思路是：在一定溫度范圍內(nèi)，設置一系列溫度梯度的實驗，測定該光照強度下，各溫度條件下O2的增加值，O2增加值峰值所對應的溫度即最適溫度。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 mg3.8 mgA.丙瓶中浮游植物的細胞產(chǎn)生H的場所是細胞質(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行細胞呼吸，產(chǎn)生H的場所有細胞質(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)者實際光合作用釋放的氧氣量凈光合作用釋放氧氣量細胞呼吸消耗氧氣量5.64.9(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)境因素進行研究(有關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)小麥葉肉細胞光合作用光反應發(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、光照強度為a時的真正光合速率，研究人員設計兩組實驗：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。該植物真正光合速率為_。(3)當Y等于0時的光照強度是否為葉肉細胞的光補償點？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、光照強度為a、放置NaHCO3(或KHCO3等)溶液XY(3)不是，因為Y等于0時，葉肉細胞的光合速率等于整個植株的呼吸速率，大于葉肉細胞的呼吸速率(合理即可)解析(1)光反應發(fā)生的場所是葉綠體類囊體薄膜，暗反應發(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，此時植株上能進行光合作用的細胞(如葉肉細胞)的光合速率等于整個植株上所有細胞的呼吸速率，所以在該條件下，葉肉細胞的光合速率應大于其呼吸速率。6