2020届高考生物艺考生大二轮总复习 热点三 光合作用与呼吸作用相关实验教学案

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.热点三光合作用与呼吸作用相关实验[规律方法·会总结]1．六种探究光合作用强度的实验设计方法(1)液滴移动法(气体体积变化法)①黑暗条件下，装置甲中红色液滴左移的距离代表有氧呼吸消耗氧气的量。②适宜光照下，装置乙中红色液滴右移的距离代表净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率(2)黑白瓶法将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。(3)叶圆片称重法原理测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示，以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)实验过程计算净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S(4)半叶法①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。-2-②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，光照后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。(5)叶圆片上浮法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。(6)梯度法用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。2．变量的控制方法光照光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制CO2若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2有无(如添加NaHCO3还是添加NaOH设置对照实验)为变量若确认CO2浓度对光合速率的影响，则应以不同浓度的CO2缓冲液为变量温度不同温度可用不同恒温装置控制[技能提升·会应用]1．小球藻为单细胞绿藻，细胞呈球形或椭圆形，内有一个周生、杯状或片状色素体，以快速繁殖著称(能在20h增长4倍)。某生物兴趣小组想通过自主创新实验探究小球藻的光合作用与呼吸作用等生理过程，现制作如下装置进行实验(实验前均抽除两装置中原有的空气)。(1)在已知酵母菌与乳酸菌生理特性的基础上，第一生物兴趣小组设置了如下对照实验：-3-将装置一、二放在相同且适宜光照下20h，然后观察实验现象。请结合题干信息回答，此实验的自变量为________，因变量为____________________________，无关变量为________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少写两项)，观测指示为___________________________________________________。(2)兴趣小组想进一步利用以上同样装置进行实验，继续观察小球藻呼吸作用过程中装置内气体的变化情况，在实验前提条件相同的情况下，在以上两装置的通气管正中央各加上一滴带荧光的红墨水滴。你认为哪个装置更为合适？________。为什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。此时实验装置应放在__________环境中。解析：(1)酵母菌的有氧呼吸产物是CO2、H2O，无氧呼吸的产物是CO2、酒精；乳酸菌只能进行无氧呼吸，且产物只有乳酸。据此结合题意和实验装置可知：此实验的自变量为二氧化碳的有无，因变量为小球藻光合作用的速率(或光合作用的强度)，无关变量为试管中小球藻的初始数量、实验装置的气密性、锥形瓶中葡萄糖和菌类的混合液的量、温度等，观测指标为试管中小球藻的数量变化。(2)装置一锥形瓶中的酵母菌进行细胞呼吸产生的CO2会对小球藻的呼吸作用实验观察造成干扰，而装置二锥形瓶中的乳酸菌进行无氧呼吸且无二氧化碳产生，不会对小球藻的呼吸作用实验观察造成干扰，因此装置二更为适合观察小球藻的呼吸作用。为了排除光合作用的影响，此时实验装置应放在黑暗的环境中。答案：(1)CO2的有无小球藻光合作用的速率(或光合作用的强度)试管中小球藻的初始数量、实验装置的气密性、锥形瓶中葡萄糖和菌类的混合液的量、温度试管中小球藻的数量变化(2)装置二因为相较于装置一，装置二锥形瓶中乳酸菌进行无氧呼吸且无二氧化碳产生，不会对小球藻的呼吸作用实验观察造成干扰黑暗2．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重；分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：-4-(1)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6小时后(____________)＋(____________)－呼吸作用有机物的消耗量。(2)若M＝MB－MA，则M表示________________________________________________。(3)总光合速率的计算方法是__________________________________________________。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。答案：(1)叶片初始质量光合作用有机物的总产量(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量(3)M/(截取面积×时间)(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率3．为了研究在适宜的光照下，CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响，研究人员选取生理状态相同的某种植物若干，分为四组，分别设置不同的CO2浓度和施氮量，测算了净光合速率(Pn)，平均结果如图所示。根据图示，回答下列问题：(1)实验中每一组种植多盆植物并进行多次测定，其目的是__________________________________________________________________________________________________。(2)据图分析，最有利于植物积累有机物的条件组合是______________________________-5-______。氮元素被该植物吸收后运送到叶肉细胞内可用于合成多种化合物，其中的NADH主要用于_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)要达到本实验目的，还需补充的实验是________________________________________________________________________________________________________________(写出实验思路)。解析：实验中种植多盆植物并进行多次测定的目的是减少实验误差对结果的影响。(2)由题图可知，高浓度CO2和200mg·kg－1施氮量条件下净光合速率最大，最有利于积累有机物。NADH是还原性氢，可以与O2结合形成水。(3)完成实验需要算出总光合速率，所以还需要在黑暗条件下进行实验来测出植物的呼吸速率，实验思路是在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率。答案：(1)减少实验误差对结果的影响(2)高浓度CO2和200mg·kg－1施氮量与O2结合形成水(3)在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率4．为研究油茶叶片与果实关系对叶片光合作用及果实产量的影响，研究者进行了一系列实验。分析回答下列问题：(1)在油茶叶片叶绿体的__________(填部位)可经卡尔文循环将CO2转化为________，后者运输至油茶果实积累，叶片为“源”，果实是“库”。(2)研究者对油茶植株进行了处理，处理及结果如图所示：①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越大，叶片的净光合速率越__________(填“高”或“低”)。③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了__________调节。为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的_________________________________________________。解析：(1)卡尔文循环可将CO2转化为有机物，场所是叶绿体基质。(2)①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是保证各组叶片得-6-到充足且相同强度的光照。②根据图示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越大，叶片的净光合速率越高。③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了反馈调节。为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的果实重量。答案：(1)基质有机物(2)①保证各组叶片得到充足且相同强度的光照②高③反馈果实重量5．某研究小组取大田土壤为栽培基质研究了外源氯离子浓度对白菜幼苗光合作用的影响(其他条件设置为相同且最适)，实验结果见表：氯