（江蘇專版）2019版高考生物二輪增分策略 專題二 細胞代謝 考點8 光合作用與細胞呼吸的實驗探究學案.doc

考點8光合作用與細胞呼吸的實驗探究1細胞呼吸類型判定的3類根據(jù)(1)根據(jù)反應物、產(chǎn)物來判斷：若消耗氧氣，則一定包含有氧呼吸；若產(chǎn)物有水，則一定包含有氧呼吸；若產(chǎn)物中有酒精或乳酸，則一定包含無氧呼吸；若產(chǎn)物有CO2，則要分情況討論。(2)根據(jù)反應場所來判斷：在真核細胞中，有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，第二、三階段發(fā)生在線粒體中；無氧呼吸全過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中。(3)根據(jù)反應中物質(zhì)的量的關(guān)系來判斷無CO2釋放和O2吸收時，細胞只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸。不消耗O2，但產(chǎn)生CO2，細胞進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸。當CO2釋放量等于O2消耗量時，細胞只進行有氧呼吸。當CO2釋放量大于O2消耗量時，細胞同時進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2濃度下的細胞呼吸，此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢，可分析如下：若，有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若，無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，無氧呼吸占優(yōu)勢；若，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于無氧呼吸，有氧呼吸占優(yōu)勢。2光合作用或細胞呼吸相關(guān)探究方法的歸類(1)液滴移動法現(xiàn)有甲裝置如圖所示，利用該裝置進行對光合作用和細胞呼吸等相關(guān)問題的測定或探究。測定真(總)光合速率：該裝置置于一定的光照強度下，默認其光合速率大于呼吸速率，所以在單位時間內(nèi)，該裝置液滴向右移動的距離(m)表示該植物的凈光合速率，即單位時間內(nèi)植物向外界釋放的O2量。該裝置置于黑暗條件下，單位時間內(nèi)液滴向左移動的距離(n)表示該植物的呼吸速率。綜上所述，該植物真正(總)光合速率等于上述兩個測定的液滴移動距離值之和：mn。驗證光合作用需要CO2須另設對照裝置乙(如圖)，與裝置甲構(gòu)成對照。裝置乙設置：將裝置甲中“3%NaHCO3溶液”更換成等濃度等量的NaOH溶液即可。預期結(jié)果及結(jié)論：裝置甲中液滴右移，裝置乙中液滴左移，最終移動至最左側(cè)。探究CO2濃度對光合速率的影響須另設一個或多個裝置，與裝置甲構(gòu)成相互對照，如下圖裝置丙、丁所示。預期結(jié)果及結(jié)論：裝置中液滴右移距離大小關(guān)系為：若丁>丙>甲，則說明光合速率與CO2濃度呈正相關(guān)；若丁丙>甲，則說明在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而增大，當超過一定濃度后光合速率保持不變；若丙>甲丁，則說明在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而增大，當超過一定濃度后光合速率反而下降；若甲>丙>丁，則說明光合速率與CO2濃度呈負相關(guān)；若甲>丙丁，則說明在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而下降，當超過一定濃度后光合速率保持不變；若丙<甲丁，則說明在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而下降，當超過一定濃度后光合速率再次提高。測定有氧呼吸作用強度不需要對裝置乙設置對照裝置，只需將裝置乙置于黑暗條件下測定即可。觀察指標為“液滴向左移動的距離”。需重復多次測定，比較呼吸強度的大小。探究該植物發(fā)生的呼吸作用類型須另設對照裝置戊如圖所示，與黑暗條件下的裝置乙構(gòu)成對照。裝置戊設置：將裝置乙中“3%NaOH溶液”更換成等量的H2O即可。預期結(jié)果及結(jié)論：若裝置乙液滴左移，裝置戊液滴不移動，則只進行有氧呼吸；若裝置乙液滴不移動，裝置戊液滴右移，則只進行無氧呼吸；若裝置乙液滴左移，裝置戊液滴右移，則有氧、無氧呼吸同時進行；若兩裝置液滴均左移，則表明呼吸底物可能還有脂肪等有機物。為排除由溫度等物理因素引起的液滴移動的干擾，使實驗結(jié)論更準確，須另設校對裝置己(對照組)。設置：將實驗組裝置中的生物更換成同種等量的消毒的死亡生物即可。(2)葉圓片上浮法：利用真空滲入法排除葉肉細胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用的強弱。(3)半葉法：將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀光合作用強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，以防止有機物的運輸。(4)黑白瓶法：黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有細胞呼吸，而白瓶既能進行光合作用又能進行細胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細胞呼吸強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為表觀光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。題組一辨析實驗中的生物學原理1如圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對量的變化。下列說法錯誤的是()A圖甲裝置在較強光照下有色液滴向右移動，再放到黑暗環(huán)境中有色液滴向左移動B若將圖甲中的CO2緩沖液換成質(zhì)量分數(shù)為1%的NaOH溶液，其他條件不變，則植物幼苗葉綠體產(chǎn)生H的速率將不變C一定光照條件下，如果再適當升高溫度，真光合速率會發(fā)生圖乙中從b到a的變化，同時呼吸速率會發(fā)生從a到b的變化D若圖乙表示圖甲植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當提高了CO2緩沖液的濃度答案B解析裝置中的CO2緩沖液在光照下可以為光合作用提供CO2，所以在較強光照下O2不斷產(chǎn)生導致氣壓增大，有色液滴向右移動，再放到黑暗環(huán)境中，CO2緩沖液可以吸收細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，O2不斷被消耗，氣壓減小，有色液滴向左移動，A正確；將圖甲中的CO2緩沖液換成質(zhì)量分數(shù)為1%的NaOH溶液，裝置甲內(nèi)的CO2全部被氫氧化鈉吸收，光合作用只能利用來自于植物自身細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，光合速率下降，暗反應會抑制光反應的進行，故植物幼苗葉綠體產(chǎn)生H的速率將減小，B錯誤；在最適溫度條件下，再適當升高溫度，光合速率下降，真光合速率會發(fā)生圖乙中從b到a的變化，同時呼吸速率可能增大，故可能會發(fā)生從a到b的變化，C正確；圖示是在最適溫度條件下進行的，若適當提高CO2 緩沖液的濃度，光合作用強度會增加，D正確。2(2018武漢模擬)某科學工作者為探究西紅柿生長的最佳光照強度，設計了下面的實驗：首先取若干生長狀況相同的西紅柿植株，平均分為7組，分別放在密閉的玻璃容器中。實驗開始時測定CO2的濃度，12小時后再次測定CO2的濃度。實驗結(jié)果如下表：組別溫度()光照強度：普通陽光(%)開始時的CO2濃度(%)12小時后 CO2濃度(%)12500.350.368225100.350.342325200.350.306425400.350.289525600.350.282625800.350.280725950.350.279請分析回答：(1)這一實驗的自變量是_，寫出該實驗設計的一種無關(guān)變量：_。(2)實驗中第1組在12小時后CO2濃度變化的原因是_。(3)如果實驗中使用不同品種西紅柿植株，這樣的做法違背了實驗設計的_原則。(4)若將第7組植株突然移至第4組的條件下，短時間內(nèi)光合細胞中的ATP含量會_(填“增加”或“減少”)，C5的含量會_(填“增加”或“減少”)。答案(1)光照強度溫度(其他合理答案也可)(2)細胞呼吸產(chǎn)生了CO2(3)單一變量(4)減少減少 解析(1)由表格中提供的信息可以看出，光照強度是該實驗對實驗結(jié)果能夠產(chǎn)生確定影響并且可以控制的因素，為自變量；溫度、二氧化碳濃度都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，但并非實驗要控制改變的因素，為無關(guān)變量。(2)實驗中第1組沒有給予光照，在此環(huán)境中，植物只能進行細胞呼吸，產(chǎn)生的CO2會導致容器中CO2濃度升高。(3)單一變量原則是探究某種因素對實驗的影響時要保證其他變量相同，否則多變量的實驗就沒有意義了；在探究光照強度對光合作用的影響就要以光照強度為單一變量，保證溫度和CO2濃度、所用材料的生理狀態(tài)應該相同。(4)若將第7組植株突然移至第4組的條件下，光照減弱，光反應受到影響，光反應產(chǎn)物ATP和H減少，暗反應還原階段受到抑制，C5的生成減少，其含量也會減少。題組二依據(jù)原理設計和完善實驗3(2018淮安模擬)已知綠色植物的凈光合速率大于 0 才能正常生長。若將某長勢良好的綠色植物放在如圖密閉裝置中，置于適宜的溫度和光照強度下24小時，欲測定該植物在 24小時內(nèi)能否正常生長，請簡要寫出實驗思路，預期實驗結(jié)果及結(jié)論。(該段時間內(nèi)，瓶中CO2足量)(1)思路：_(2)結(jié)果及結(jié)論：_；_；_。答案(1)測定密閉裝置內(nèi)的初始CO2濃度和培養(yǎng)24小時后的CO2濃度(2)如果24小時后CO2濃度小于初始濃度，則植物24小時內(nèi)正常生長如果24小時后CO2濃度等于初始濃度，則植物24小時內(nèi)不能正常生長如果24小時后CO2濃度大于初始濃度，則植物24小時內(nèi)不能正常生長解析(1)若將該植物放在一密閉透明玻璃容器內(nèi)并置于一定溫度、光照條件下24小時，欲測定該植物這24小時內(nèi)是否有生長，根據(jù)光合作用產(chǎn)生O2吸收CO2，可測定密閉裝置內(nèi)的初始CO2(O2)濃度和培養(yǎng)24小時后的CO2(O2)濃度，比較二者大小，即可判定。(2)若24小時后CO2濃度小于初始濃度(24小時后O2濃度大于初始濃度)，則說明該時間內(nèi)光合作用大于細胞呼吸，該植物這24小時內(nèi)有生長；如果 24 小時后 CO2濃度等于初始濃度，則植物 24 小時內(nèi)不能正常生長；如果 24 小時后 CO2濃度大于初始濃度，則植物 24 小時內(nèi)不能正常生長。4低溫會迫使植物細胞產(chǎn)生大量對細胞有害的過氧化物。水楊酸可以增加細胞中超氧化物歧化酶(SOD)的活性，SOD能夠清除細胞中的過氧化物，從而增強植物的抗凍性。請根據(jù)以下提供的實驗材料，設計實驗研究水楊酸對植物抗凍性的影響。材料與用具：生理狀況一致的水稻幼苗若干株，高濃度水楊酸溶液，蒸餾水，冰箱，SOD活性檢測裝置等。(要求與說明：SOD活性的具體檢測方法不作要求，不考慮加入溶液對體積的影響，水楊酸只用噴施一次到幼苗的葉片上，抗凍性可用葉片的損傷程度判斷。)回答下列問題：(1)實驗目的：_。(2)實驗思路：選取生理狀況一致的水稻幼苗若干，均分為4組，并編號為A、B、C、D組。_；_；_；_；_。(3)請設計一張表格用于實驗結(jié)果的記錄。(4)分析與討論：適宜濃度的水楊酸溶液可以提高水稻幼苗的光合色素含量，增加幼苗對_光的吸收，促進幼苗的光合速率。為測定SOD的活性，需要對幼苗的葉片細胞做_處理。答案(1)研究不同濃度的水楊酸對植物抗凍性的影響(2)將水楊酸溶液用蒸餾水稀釋成低、中、高三種濃度對A、B、C三組水稻幼苗的葉片分別噴施一次低、中、高濃度的水楊酸，對D組水稻幼苗葉片噴施一次等體積的蒸餾水將四組水稻幼苗放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，測定各組幼苗葉片細胞中的SOD的活性，并求平均值再將四組水稻幼苗放入冰箱低溫誘導處理一段時間，觀察各組幼苗葉片的損傷程度統(tǒng)計和分析實驗數(shù)據(jù)(3)不同濃度水楊酸溶液對SOD活性和葉片損傷程度影響的結(jié)果記錄表處理方式蒸餾水低濃度水楊酸中濃度水楊酸高濃度水楊酸SOD的活性葉片損傷程度(4)可見破碎解析(1)根據(jù)題意可知，該實驗的自變量為水楊酸的濃度，因變量為SOD的活性和葉片損傷程度，實驗目的是研究不同濃度的水楊酸對植物抗凍性的影響。(2)實驗設計的一般步驟為：a.分組編號；b.設置自變量；c.進行實驗，觀察記錄結(jié)果；d.分析結(jié)果，得出結(jié)論。故該實驗的設計為：選取生理狀況一致的水稻幼苗若干，均分為4組，并編號A、B、C、D組；將水楊酸溶液用蒸餾水稀釋成低、中、高三種濃度；對A、B、C三組水稻幼苗的葉片分別噴施一次低、中、高濃度的水楊酸，對D組水稻幼苗葉片噴施一次等體積的蒸餾水；將四組水稻幼苗放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，測定各組幼苗葉片細胞中的SOD的活性，并求平均值；再將四組水稻幼苗放入冰箱低溫誘導處理一段時間，觀察各組幼苗葉片的損傷程度；統(tǒng)計和分析實驗數(shù)據(jù)。(3)用于實驗結(jié)果的記錄的表格設計應該為自變量與因變量分別設置，具體結(jié)果如下：不同濃度水楊酸溶液對SOD活性和葉片損傷程度影響的結(jié)果記錄表處理方式蒸餾水低濃度水楊酸中濃度水楊酸高濃度水楊酸SOD的活性葉片損傷程度(4)分析與討論：適宜濃度的水楊酸溶液可以提高水稻幼苗的光合色素含量，光合色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用，色素含量升高有利于葉片吸收可見光，提高光合速率；SOD存在于細胞內(nèi)，所以測定SOD的活性，需要對幼苗的葉片細胞做破碎處理。題組三依據(jù)原理評價和修訂實驗5為完成“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗，提供以下材料用具：菠菜葉、打孔器(直徑1 cm)、注射器、(40 W)臺燈、燒杯、4% NaHCO3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。(1)某同學選取其中一個因素進行探究，以下是實驗結(jié)果：時間上浮的葉圓片數(shù)量(片)蒸餾水0.5% NaHCO31% NaHCO31.5% NaHCO32% NaHCO32 min07111044 min01516137該實驗的目的是_，實驗檢測指標是：_。有哪些措施可以減少實驗誤差？_。(至少寫出二項)有同學認為葉片之所以浮起，是因為細胞呼吸消耗了有機物且產(chǎn)生了CO2導致葉片上浮的。根據(jù)實驗結(jié)果判斷該觀點是否正確？并說明理由：_。(2)利用以上材料，還可以探究的環(huán)境因素有_。(答出2個)答案(1)研究CO2濃度(或NaHCO3濃度)對葉片光合速率的影響相同時間內(nèi)燒杯中葉片浮起的數(shù)量用打孔器打出的葉片數(shù)量足夠多；每組實驗重復幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值該同學的觀點是錯誤的，因為在蒸餾水的那組實驗中，葉片一樣進行了細胞呼吸，卻沒有葉片浮起，葉片上浮的原因是光合作用強度大于細胞呼吸強度，葉片內(nèi)氧氣增多(2)光照強度、光質(zhì)解析分析表格：本實驗的自變量為不同濃度的NaHCO3溶液，因變量是單位時間內(nèi)葉圓片上浮數(shù)量，由于NaHCO3溶液的作用是提供CO2，單位時間內(nèi)葉圓片上浮數(shù)量表示的是凈光合速率，故本實驗探究的是CO2濃度(或NaHCO3濃度)對葉片光合速率的影響，結(jié)合題干條件，本實驗還可探究光照強度、光質(zhì)對光合速率的影響。 本實驗的自變量為不同濃度的NaHCO3溶液，因變量是單位時間內(nèi)葉圓片上浮數(shù)量，故主要通過重復實驗和控制無關(guān)變量來減小實驗誤差，如用打孔器打出的葉片數(shù)量足夠多；每組實驗重復幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值。有同學認為葉片之所以浮起，是因為細胞呼吸消耗了有機物且產(chǎn)生了CO2導致葉片上浮的，該同學的認識是錯誤的，因為在蒸餾水的那組實驗中，葉片一樣進行了細胞呼吸，卻沒有葉片浮起，葉片上浮的原因是光合作用強度大于細胞呼吸強度，葉片內(nèi)氧氣增多。6某興趣小組用多株生長發(fā)育狀況一致的天竺葵植株做有關(guān)光合作用和細胞呼吸的實驗，實驗步驟和分組處理見下表，回答下列問題：步驟A組B組C組D組天竺葵經(jīng)過24小時“X”處理小燒杯中加入等量液體NaOH溶液清水清水清水用無色透明玻璃罩蓋住植株和小燒杯不同光照5小時處理較強光照較弱光照較強光照黑暗處理取一片葉，脫色處理后，滴加碘液，觀察葉片顏色變化不變藍色不變藍色變藍色不變藍色注：表中的“”表示做了該項操作。(1)步驟中的“X”處理具體是指_，目的是_。(2)本實驗的自變量為_。(3)經(jīng)過步驟處理后，A組和B組植株的葉片不變藍色，可能的原因是：A組植株_，B組植株_。C組使碘液變藍色的物質(zhì)合成場所是_。(4)經(jīng)過步驟處理后，從C組和D組植株葉片上各取面積為4 cm2大小的葉片，測得其干重分別為M g和N g，假設各組實驗所用天竺葵植株葉片的呼吸速率相同，則MN可用來評價單位時間內(nèi)單位面積的C組植株葉片_(填“積累”“消耗”或“制造”)有機物的能力。(5)如果用如圖所示的裝置來探究光照強度和光合作用速率的關(guān)系，且測量指標為裝置中氧氣含量的變化，則該裝置需要進行適當修改，具體修改措施為_。為使測得的O 2變化量更精確，還應再設置一對照裝置用于排除物理因素對實驗結(jié)果的影響，對照裝置的容器和小燒杯中應分別放入_。答案(1)黑暗(無光)消耗葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)(2)光照強度和CO2濃度(3)CO2供應不足(植物不能進行光合作用)，無淀粉合成(或不能制造淀粉)，用碘液檢測不變藍(或無藍色現(xiàn)象)光照較弱，光合作用強度小于或等于細胞呼吸強度，無淀粉積累，用碘液檢測不變藍(或無藍色現(xiàn)象)葉綠體基質(zhì)(4)制造(5)將小燒杯中的蒸餾水換成CO2緩沖液(或碳酸氫鈉溶液)死的植物幼苗和CO2緩沖液解析(1)步驟中的“X”處理具體是指黑暗，目的是進行饑餓處理，消耗掉葉片中的淀粉。(2)該實驗的自變量是光照強度和CO2濃度，目的是探究光照強度、CO2濃度對光合作用強度的影響。(3)由表格信息可知，A組小燒杯中是氫氧化鈉溶液，吸收CO2，因此由于CO2不足，不能進行光合作用產(chǎn)生淀粉，用碘液檢測不變藍；B組弱光條件下，光合作用強度小，光合作用強度小于細胞呼吸強度，無淀粉積累，用碘液檢測也不變藍。(4)設天竺葵經(jīng)過24小時“X”處理后，4 cm2大小的葉片的干物質(zhì)量是a，C組光照5小時干物質(zhì)的量是a凈光合作用強度5M，D組不進行光合作用，只進行細胞呼吸，因此5小時后干物質(zhì)的量是a5細胞呼吸強度N，則MN(a凈光合作用強度5)(a5細胞呼吸強度)5(凈光合作用強度呼吸作用強度)5實際光合作用強度5小時內(nèi)有機物合成量。(5)若用該圖裝置來探究光照強度對光合作用速率的影響，且測量指標為裝置中O2含量的變化，則該裝置需要進行適當修改，將小燒杯中的蒸餾水換成CO2緩沖液或碳酸氫鈉溶液，以穩(wěn)定CO2的濃度，為使測得的O2變化量更精確，還應再設置一對照裝置，對照裝置的容器和小燒杯中應分別放入死的植物幼苗和CO2緩沖液，以消除偶然因素對實驗結(jié)果的影響。