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1、考能專項(xiàng)突破(三)3光合作用與細(xì)胞呼吸過程中氣體變化曲線解讀 熱圖呈現(xiàn)解讀(1)夏季的一天中CO2吸收量和釋放量變化曲線分析(如圖1所示)a點(diǎn):凌晨34時(shí),溫度降低,呼吸作用減弱,CO2釋放減少。b點(diǎn):上午6時(shí)左右,太陽(yáng)出來(lái),開始進(jìn)行光合作用。bc段:光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。c點(diǎn):上午7時(shí)左右,光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。ce段:光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。d點(diǎn):溫度過高,部分氣孔關(guān)閉,出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。e點(diǎn):下午6時(shí)左右,光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。ef段:光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。fg段:太陽(yáng)落山,停止光合作用,只進(jìn)行呼吸作用。(2)有關(guān)有機(jī)物情況的曲線分析(如圖2所示)積
2、累有機(jī)物的時(shí)間段:ce段。制造有機(jī)物的時(shí)間段:bf段。消耗有機(jī)物的時(shí)間段:Og段。一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn):e點(diǎn)。一晝夜有機(jī)物的積累量:SPSMSN。(3)在相對(duì)密閉的環(huán)境中,一晝夜CO2含量的變化曲線分析(如圖3所示)如果N點(diǎn)低于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加。如果N點(diǎn)高于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少。如果N點(diǎn)等于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變。CO2含量最高點(diǎn)為c點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻,CO2含量最低點(diǎn)為e點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻。(4)在相對(duì)密閉的環(huán)境中,一晝夜O2含量的變化曲線分析(如圖4所示)如果N點(diǎn)低于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少。如果
3、N點(diǎn)高于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加。如果N點(diǎn)等于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變。O2含量最高點(diǎn)為e點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻,O2含量最低點(diǎn)為c點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻。典例剖析某生物研究小組在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行植物栽培實(shí)驗(yàn),連續(xù)48小時(shí)測(cè)定溫室內(nèi)CO2濃度及植物CO2吸收速率,得到如圖所示曲線(整個(gè)過程呼吸速率恒定),據(jù)圖分析正確的是()A圖中植物呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有3個(gè)B綠色植物吸收CO2速率達(dá)到最大的時(shí)刻是第45小時(shí)C實(shí)驗(yàn)開始的前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均光照強(qiáng)度弱D實(shí)驗(yàn)全過程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是線粒體和葉綠體答案C解析圖中細(xì)線是在恒溫密閉環(huán)境中測(cè)得的二氧化
4、碳吸收速率,當(dāng)吸收速率為零時(shí),表示植物不從外界吸收二氧化碳,此時(shí)光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供,即此時(shí)呼吸速率與光合速率相等。根據(jù)圖解可知,呼吸速率與光合速率相等的點(diǎn)有4個(gè),分別在第6、18、30、42小時(shí),A項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)曲線分析,CO2吸收速率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間是第36小時(shí),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由曲線圖看出,前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均CO2吸收速率低,因此,前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均光照強(qiáng)度弱,C項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)全過程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所包括胞質(zhì)溶膠、線粒體和葉綠體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。跟蹤訓(xùn)練1甲圖中,A、B分別為培植于無(wú)色透明氣球內(nèi)、質(zhì)量相等的某植物幼苗,氣球可膨脹、收縮;其中B已死亡。氣球內(nèi)
5、的培養(yǎng)液中均含CO2緩沖液(維持氣球內(nèi)CO2濃度不變);初始時(shí)指針指向正中零的位置。乙圖為相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得的燈泡到水面的距離與指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)的關(guān)系曲線,每次實(shí)驗(yàn)后指針復(fù)零。下列相關(guān)描述不正確的是()A在適宜光照條件下,指針將向右偏轉(zhuǎn)B該實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度,c點(diǎn)的含義為O2釋放量最大Cce段說明隨燈光距離的增大,O2釋放量減少Df點(diǎn)與a、b、c、d點(diǎn)的指針的偏轉(zhuǎn)方向相同,但數(shù)值較小答案D解析在適宜光照條件下,光合作用大于呼吸作用,有氧氣的凈釋放,此時(shí)A側(cè)浮力增大,指針將向右偏轉(zhuǎn),A正確;實(shí)驗(yàn)研究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響,實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度,c點(diǎn)表示O2釋放量最大,凈光合速率最大,B正確;據(jù)曲
6、線圖分析可知,ce段隨燈光距離的增大,O2釋放量減少,C正確;f點(diǎn)與a、b、c、d點(diǎn)相比,細(xì)胞呼吸速率大于光合速率,氣球內(nèi)氣體量減少,因此指針的偏轉(zhuǎn)方向相反,D錯(cuò)誤。2夏季晴朗的一天,甲乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如圖所示。下列說法正確的是()A甲植株在a點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用B乙植株在e點(diǎn)有機(jī)物積累量最多C曲線bc段和de段下降的原因相同D兩曲線bd段不同的原因可能是甲植株氣孔無(wú)法關(guān)閉答案D解析由圖可知,a點(diǎn)是光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn),在a點(diǎn)之前就進(jìn)行光合作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;CO2的吸收速率(凈光合速率)大于零,說明植物在積累有機(jī)物,618時(shí),植物一直在積累有機(jī)物,所以有機(jī)物積累
7、量最多是在18時(shí),B項(xiàng)錯(cuò)誤;bc段的變化是由于溫度高,蒸騰作用旺盛,植物為了減少水分的散失而關(guān)閉氣孔,致使植物吸收CO2量減少,de段的變化由光照強(qiáng)度減弱引起,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在bd段,甲植株沒有出現(xiàn)CO2吸收速率下降,有可能是某種原因?qū)е缕淙~片的氣孔無(wú)法關(guān)閉,D項(xiàng)正確。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則典例剖析藍(lán)色氧化劑DCPIP被還原后變成無(wú)色。某興趣小組探究了水溶性物質(zhì)M對(duì)光反應(yīng)的影響,實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果如下表所示,請(qǐng)分析回答下列問題:組別實(shí)驗(yàn)操作葉綠體懸浮液試劑1試劑2光照強(qiáng)度CO2藍(lán)色消失時(shí)間(min)甲5 mL0.1%DCPIP溶液56滴細(xì)胞等滲液配制的M溶液(1 mmol/L)2 mL3 klx未通入
8、30乙5 mLY60丙5 mL細(xì)胞等滲液配制的M溶液(1 mmol/L)2 mL1 klx65丁5 mLY120(1)分離細(xì)胞中葉綠體的常用方法是_。實(shí)驗(yàn)乙、丁中Y為_,用細(xì)胞等滲溶液取代清水配制M溶液的目的是_。(2)DCPIP藍(lán)色消失是因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)生了_。實(shí)驗(yàn)中觀察到有氣泡產(chǎn)生,相關(guān)氣體產(chǎn)生的具體部位是_。因未通入CO2,碳反應(yīng)不能為光反應(yīng)提供_,所以氣泡不能持續(xù)產(chǎn)生。(3)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論有:_;_。答案(1)差速離心法細(xì)胞等滲溶液2 mL維持葉綠體的形態(tài)(2)NADPH類囊體膜ADP和Pi(3)物質(zhì)M能促進(jìn)光反應(yīng)一定范圍內(nèi),光照強(qiáng)度增大促進(jìn)光反應(yīng)解析(1)分離細(xì)胞器一般用差速離心法;葉綠體
9、離開細(xì)胞后需放在細(xì)胞等滲溶液中才能維持正常形態(tài),因而Y為細(xì)胞等滲溶液,配制M溶液應(yīng)用細(xì)胞等滲溶液。(2)藍(lán)色氧化劑DCPIP被還原后變成無(wú)色,光反應(yīng)的產(chǎn)物中有還原氫,還原氫與DCPIP反應(yīng)使之被還原變成無(wú)色;實(shí)驗(yàn)中觀察到有氣泡產(chǎn)生,該氣體是氧氣,產(chǎn)生的部位是光反應(yīng)階段的場(chǎng)所,即類囊體膜;因未通入CO2,碳反應(yīng)階段無(wú)法進(jìn)行,也不能為光反應(yīng)階段提供ADP和Pi,氣泡不能持續(xù)產(chǎn)生。(3)甲組和乙組對(duì)照、丙組和丁組對(duì)照說明物質(zhì)M能促進(jìn)光反應(yīng)產(chǎn)生更多的還原氫使DCPIP褪色更快;甲組和丙組、乙組和丁組對(duì)照說明一定范圍內(nèi),光照強(qiáng)度增大促進(jìn)光反應(yīng)產(chǎn)生更多的還原氫,使DCPIP褪色更快。技能歸納實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本
10、原則(1)對(duì)照原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)是除了一個(gè)因素之外,其他因素都保持不變的實(shí)驗(yàn),通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組,對(duì)照組是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組。(2)單一變量原則所謂單一變量原則,就是要盡可能控制無(wú)關(guān)變量的作用,以確保實(shí)驗(yàn)變量的唯一性。實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量a實(shí)驗(yàn)變量也稱自變量,是研究者主動(dòng)操縱的條件和因子,是作用于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的刺激變量。b反應(yīng)變量又稱因變量或應(yīng)變量,是隨自變量變化而產(chǎn)生反應(yīng)或發(fā)生變化的變量,應(yīng)具可測(cè)性和客觀性。無(wú)關(guān)變量:無(wú)關(guān)變量又稱干擾變量、控制變量,是指與研究目標(biāo)無(wú)關(guān),但卻影響研究結(jié)果的變量。(3)等量原則實(shí)驗(yàn)中要做到除“單一變量”(即實(shí)驗(yàn)變量)外,其他變量
11、需注意等量原則,即:生物材料要相同:即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來(lái)源和生理狀況等方面要盡量相同或至少大致相同。實(shí)驗(yàn)器具要相同。實(shí)驗(yàn)試劑要相同。處理方法要相同。 即時(shí)鞏固1下圖甲為某校生物興趣小組探究光照強(qiáng)度對(duì)茉莉花光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖乙為每小時(shí)所測(cè)得的結(jié)果。據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是()A本實(shí)驗(yàn)可以通過改變燈泡功率或燈與廣口瓶的距離來(lái)完成自變量的控制B本實(shí)驗(yàn)利用甲裝置即可測(cè)得圖乙結(jié)果,無(wú)需另設(shè)對(duì)照組C甲裝置不能測(cè)得圖乙中的A點(diǎn)數(shù)據(jù)D該實(shí)驗(yàn)不能用白熾燈作為光源答案C解析探究光照強(qiáng)度對(duì)茉莉花光合作用強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)中,自變量是光照強(qiáng)度,根據(jù)本實(shí)驗(yàn)提供的裝置,燈泡的瓦數(shù)或燈與廣口瓶的距
12、離都可控制該實(shí)驗(yàn)的自變量,無(wú)需另設(shè)對(duì)照組;沒有燈光照射時(shí),根據(jù)液滴左移數(shù)據(jù)可測(cè)得呼吸速率,即A點(diǎn)數(shù)據(jù);白熾燈產(chǎn)熱,會(huì)影響實(shí)驗(yàn)溫度,不符合單一變量原則,故不能用白熾燈作為光源。2利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()A試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量B在光下,如果有氣泡產(chǎn)生,可以說明光合作用產(chǎn)生氧氣C為了探究二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響,可以用不同濃度的NaHCO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)D為了探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響,用一套裝置慢慢向光源靠近,觀察氣泡產(chǎn)生的速率的變化答案C解析試管中收集的氣體的量表示光合作用產(chǎn)生的氧氣量減去呼吸作用消耗的氧氣量的剩余量;光下產(chǎn)
13、生氣泡,可能是溫度增加,使氣體的溶解度下降導(dǎo)致的,產(chǎn)生的也不一定是氧氣;用裝置慢慢向光源靠近,觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化是不現(xiàn)實(shí)的,因?yàn)楫a(chǎn)生的氣泡數(shù)太少,無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)氣體的產(chǎn)生速率。3為探究KHCO3對(duì)水稻四葉齡幼苗光合作用的影響,稱取3 g四葉齡水稻葉片,均分為兩份,分別做如下實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)中使用的氧電極可測(cè)量溶液中O2變化的速率)。實(shí)驗(yàn)一:采用差速離心法將一份葉片制備葉綠體,均分為4組,分別置于不同濃度的KHCO3溶液中,在適宜光照、20 恒溫條件下,分別用氧電極測(cè)定其O2釋放速率。實(shí)驗(yàn)二:將另一份葉片切成約1.0 mm1.0 mm小塊,均分為4組,其他步驟與實(shí)驗(yàn)一相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖,請(qǐng)據(jù)圖回答下
14、列問題:(1)在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi),隨著KHCO3溶液濃度的升高,葉綠體、葉切片的O2釋放速率均_,原因是光合作用所需的_增加。(2)在相同的KHCO3溶液濃度下,葉切片的O2釋放速率_(填“大于”、“小于”或“等于”)葉綠體的O2釋放速率,原因可能是葉切片光合作用產(chǎn)生的O2一部分被_。(3)為探究第(2)題的原因分析是否正確,設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案,請(qǐng)補(bǔ)充:稱取_,切成約1.0 mm1.0 mm小塊,均分為4組,分別置于濃度為0 molL1、0.01 molL1、0.05 molL1、0.1 molL1的KHCO3溶液中,在_條件下,分別用氧電極測(cè)定其_。答案(1)上升CO2(2)小于呼吸作用消耗(3)1.5 g四葉齡水稻葉片黑暗
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