考能专项突破(三)

3.解读光合作用与细胞呼吸过程中气体变化曲线图►热图呈现解读(1)夏季的一天中CO2吸收量和释放量变化曲线分析(如图1所示)①a点：凌晨3～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。②b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。③bc段：光合作用强度小于呼吸作用强度。④c点：上午7时左右，光合作用强度等于呼吸作用强度。⑤ce段：光合作用强度大于呼吸作用强度。⑥d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于呼吸作用强度。⑧ef段：光合作用强度小于呼吸作用强度。⑨fg段：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。(2)有关有机物情况的曲线分析(如图2所示)①积累有机物的时间段：ce段。②制造有机物的时间段：bf段。③消耗有机物的时间段：Og段。④一天中有机物积累最多的时间点：e点。⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN。(3)在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线分析(如图3所示)①如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加。②如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少。③如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变。④CO2含量最高点为c点对应时刻，CO2含量最低点为e点对应时刻。(4)在相对密闭的环境中，一昼夜O2含量的变化曲线分析(如图4所示)①如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少。②如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加。③如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变。④O2含量最高点为e点对应时刻，O2含量最低点为c点对应时刻。►典例剖析某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定)，据图分析正确的是()A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C.实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D.实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体答案C解析图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率，当吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收二氧化碳，此时光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供，即此时呼吸速率与光合速率相等。根据图解可知，呼吸速率与光合速率相等的点有4个，分别在第6、18、30、42小时，A项错误；据曲线分析，CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时，B项错误；由曲线图看出，前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱，C项正确；实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，D项错误。►跟踪训练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。2.夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是()A.甲植株在a点开始进行光合作用B.乙植株在e点有机物积累量最多C.曲线b～c段和d～e段下降的原因相同D.两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭答案D解析由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，6～18时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；b～c段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，d～e段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在b～c段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。3.实验设计的基本原则►典例剖析蓝色氧化剂DCPIP被还原后变成无色。某兴趣小组探究了水溶性物质M对光反应的影响，实验过程及结果如下表所示，请分析回答下列问题：组别实验操作蓝色消失时间(min)叶绿体悬浮液试剂1试剂2光照强度CO2甲5mL0.1%DCPIP溶液5～6滴细胞等渗液配制的M溶液(1mmol/L)2mL3klx未通入30乙5mLY60丙5mL细胞等渗液配制的M溶液(1mmol/L)2mL1klx65丁5mLY120(1)分离细胞中叶绿体的常用方法是________________。实验乙、丁中Y为________________，用细胞等渗溶液取代清水配制M溶液的目的是__________________。(2)DCPIP蓝色消失是因为光反应产生了__________。实验中观察到有气泡产生，相关气体产生的具体部位是____________________。因未通入CO2，暗反应不能为光反应提供________________________，所以气泡不能持续产生。(3)本实验的结论有：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。答案(1)差速离心法细胞等渗溶液2mL维持叶绿体的形态(2)[H]类囊体薄膜ADP和Pi(3)①物质M能促进光反应②一定范围内，光照强度增大促进光反应解析(1)分离细胞器一般用差速离心法；叶绿体离开细胞后需放在细胞等渗溶液中才能维持正常形态，因而Y为细胞等渗溶液，配制M溶液应用细胞等渗溶液。(2)蓝色氧化剂DCPIP被还原后变成无色，光反应的产物中有还原氢，还原氢与DCPIP反应使之被还原变成无色；实验中观察到有气泡产生，该气体是氧气，产生的部位是光反应阶段的场所，即类囊体薄膜；因未通入CO2，暗反应阶段无法进行，也不能为光反应阶段提供ADP和Pi，气泡不能持续产生。(3)甲组和乙组对照、丙组和丁组对照说明物质M能促进光反应产生更多的还原氢使DCPIP褪色更快；甲组和丙组、乙组和丁组对照说明一定范围内，光照强度增大促进光反应产生更多的还原氢，使DCPIP褪色更快。►技能归纳实验设计的基本原则(1)对照原则对照实验是除了一个因素之外，其他因素都保持不变的实验，通常分为实验组和对照组，实验组是接受实验变量处理的对象组，对照组是不接受实验变量处理的对象组。(2)单一变量原则所谓单一变量原则，就是要尽可能控制无关变量的作用，以确保实验变量的唯一性。①实验变量与反应变量a.实验变量也称自变量，是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量。b.反应变量又称因变量或应变量，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，应具可测性和客观性。②无关变量：无关变量又称干扰变量、控制变量，是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量。(3)等量原则实验中要做到除“单一变量”(即实验变量)外，其他变量需注意等量原则，即：①生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。②实验器具要相同。③实验试剂要相同。④处理方法要相同。►即时巩固1.如图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置一、二中分别放入等量的发芽种子，装置三中为等量的煮熟种子。若装置一左移10cm，装置二右移12cm，装置三右移2cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为()A.6∶5B.5∶6C.2∶5D.5∶2答案C解析装置三为对照实验，装置三着色液滴右移2cm，说明环境因素造成气体膨胀2cm。装置一气体减少量表示O2的消耗量，装置一左移10cm，O2减少实际为12cm。装置二右移12cm，气体增加实际为10cm，装置二气体增加量为CO2产生量与O2消耗量的差值，即为无氧呼吸产生的CO2量，无氧呼吸产生CO2的量为10cm。有氧呼吸消耗的葡萄糖为2个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖为5个单位。2.利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列说法正确的是()A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B.在光下，如果有气泡产生，可以说明光合作用产生氧气C.为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验D.为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生的速率的变化答案C解析试管中收集的气体的量表示光合作用产生的氧气量减去呼吸作用消耗的氧气量的剩余量；光下产生气泡，可能是温度增加，使气体的溶解度下降导致的，产生的也不一定是氧气；用装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化是不现实的，因为产生的气泡数太少，无法准确表达气体的产生速率。3.为探究KHCO3对水稻四叶龄幼苗光合作用的影响，称取3g四叶龄水稻叶片，均分为两份，分别做如下实验(实验中使用的氧电极可测量溶液中O2变化的速率)。实验一：采用差速离心法将一份叶片制备叶绿体，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO3溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O2释放速率。实验二：将另一份叶片切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，其他步骤与实验一相同。实验结果如图，请据图回答下列问题：(1)在实验的浓度范围内，随着KHCO3溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O2释放速率均______________，原因是光合作用所需的______________________增加。(2)在相同的KHCO3溶液浓度下，叶切片的O2释放速率______________(填“大于”、“小于”或“等于”)叶绿体的O2释放速率，原因可能是叶切片光合作用产生的O2一部分被________________________________。(3)为探究第(2)题的原因分析是否正确，设计以下实验方案，请补充：称取________________________________________________________________________，切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于浓度为0mol·L－1、0.01mol·L－1、0.05mol·L－1、0.1mol·L－1的KHCO3溶液中，在__________________条件下，分别用氧电极测定其________________。答案(1)上升CO2(2)小于呼吸作用消耗(3)1.5g四叶龄水稻叶片黑暗、20℃恒温O2消耗速率(或呼吸速率)解析(1)从图中曲线的变化趋势可知，随着KHCO3溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O2释放速率均上升，这是由于KHCO3溶液可以释放二氧化碳，使得整个光合作用速率都增加。(2)比较两条曲线，可以看出叶切片的O2释放速率小于叶绿体的O2释放速率，这是因为叶切片中有完整的细胞，可以进行呼吸作用，消耗氧气。(3)为了证明呼吸作用消耗了氧气，需要提供黑暗环境，排除光合作用的影响，并通过氧电极测定O2消耗速率。