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考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 题组一　光合作用相关实验探究与分析 ‎1．(2015·全国Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：‎ A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。‎ B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。‎ C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。‎ D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。‎ ‎(2)A、B、C三组处理相比，随着_________________________________________________‎ 的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。‎ 答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质 ‎(2)光照和黑暗交替频率　ATP和[H]‎ 解析　(1)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和[H]‎ 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 ‎，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以C组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和[H]在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物，C5化合物继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。‎ ‎2．(2016·全国甲，31)BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。‎ 试管编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光灯的距离(cm)‎ ‎20‎ 遮光*‎ ‎100‎ ‎80‎ ‎60‎ ‎40‎ ‎20‎ ‎50 min后试管中溶液的颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色 ‎*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。‎ 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：‎ ‎(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由__________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。‎ ‎(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)不同光强下水草的光合作用与呼吸作用　不可靠的 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 ‎(2)黄色　水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管 ‎(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 解析　(1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；3～7号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，2～7号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明2～7号试管的实验结果是由水草在不同光强下光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明即使无水草，也会引起溶液颜色变化，因而2～7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草并未引起溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。‎ ‎3．(地方卷精选)完成下列相关内容填充：‎ ‎(1)(2014·安徽，29Ⅰ节选)某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)‎ ‎①与15 d幼苗相比，30 d幼苗的叶片净光合速率____________。与对照组相比，________光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②某同学测定30 d幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1‎ 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 ‎ mg·g－1、3.9 mg·g－1和4.1 mg·g－1。为提高该组数据的可信度，合理的处理方法是________________________________________________________________________。‎ 答案　①高　蓝　蓝光促进了气孔开放，CO2供应充分，暗反应加快　②随机取样进行重复测定 解析　①由图分析可知，30 d幼苗的CO2吸收量和气孔导度都比15 d幼苗大，说明30 d幼苗的叶片光合作用强度比15 d幼苗大，净光合速率高。与自然光相比，蓝光组气孔导度大，CO2供应充分，暗反应加快，叶肉细胞对CO2的利用率高。②30 d幼苗的叶片叶绿素含量在红光处理组的3个重复实验数据的差异是由实验误差造成的，为了减小误差，提高该组数据的可信度，可以随机取样进行重复测定，并取平均值作为实验的最终结果。‎ ‎(2)(2014·福建，26节选)氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液(A组)和缺硫培养液(B组)，在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。‎ ‎①实验结果：B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有____________作用。‎ ‎②为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为________________________________和________________________________。‎ 答案　①促进　②添加CCCP的完全培养液　添加CCCP的缺硫培养液 解析　①A组为对照组，产氢量：B组>A组，说明缺硫能促进莱茵衣藻产氢。②根据单一变量原则，研究CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时，可将自变量设置为是否添加CCCP，研究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响时，可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照，而既要研究CCCP和缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，又要研究两者的相互关系，可设置如下四组实验：‎ 完全培养液 缺硫培养液 添加CCCP 添加CCCP的完全培养液 添加CCCP的缺硫培养液 不添加CCCP 不添加CCCP的完全培养液 不添加CCCP的缺硫培养液 题组二　呼吸作用相关实验探究与分析 ‎4.判断下列相关叙述的正误 ‎(1)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)，则试管中加水的主要目的是制造无氧环境，被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 ‎(2011·山东，4D)(　×　)‎ ‎(2)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如图1所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势如图2(2009·江苏，11C改编)(　×　)‎ 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 依纲联想 ‎1．细胞呼吸类型判定的3类根据 ‎(1)根据反应物、产物来判断：若消耗氧气，则一定是有氧呼吸；若产物有水，则一定是有氧呼吸；若产物中有酒精或乳酸，则一定是无氧呼吸；若产物有CO2，则要分情况讨论。‎ ‎(2)根据反应场所来判断：在真核细胞中，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中；无氧呼吸全过程发生在细胞质基质中。‎ ‎(3)根据反应中物质的量的关系来判断 ‎①无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。‎ ‎②不消耗O2，但产生CO2，细胞进行产生酒精的无氧呼吸。‎ ‎③当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。‎ ‎④当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：若有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势；若有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。‎ ‎2．光合作用或细胞呼吸相关探究方法的归类分析 ‎(1)液滴移动法 现有甲装置如图所示，利用该装置进行对光合作用和呼吸作用等相关问题的测定或探究。‎ 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 ‎①测定真(总)光合速率：该装置置于一定的光照强度下，默认其光合速率大于呼吸速率，所以在单位时间内，该装置液滴向右移动的距离(m)表示该植物的净光合速率，即单位时间内植物向外界释放的O2量。该装置置于黑暗条件下，单位时间内液滴向左移动的距离(n)表示该植物的呼吸速率。综上所述，该植物真(总)光合速率等于上述两个测定的液滴移动距离值之和：m＋n。‎ ‎②验证光合作用需要CO2‎ 须另设对照装置乙(如图)，与装置甲构成对照。装置乙设置：将甲装置中“3%NaHCO3溶液”更换成等浓度等量的NaOH溶液即可。‎ 预期结果及结论：装置甲中液滴右移，装置乙中液滴左移，最终移动至最左侧。‎ ‎③探究CO2浓度对光合速率的影响 须另设一个或多个装置，与装置甲构成相互对照，如图装置丙、丁所示。‎ 预期结果及结论：装置中液滴右移距离大小关系为：‎ 若丁>丙>甲，则说明光合速率与CO2浓度呈正相关；‎ 若丁＝丙>甲，则说明在一定范围内，光合速率随CO2‎ 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 考点9　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究 浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率保持不变；‎ 若丙>甲＝丁，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率反而下降；‎ 若甲>丙>丁，则说明光合速率与CO2浓度呈负相关；若甲>丙＝丁，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而下降，当超过一定浓度后光合速率保持不变；‎ 若丙