专题07 细胞代谢探究实验（课件）-2021年高考生物二轮复习讲练测（共38张PPT）

2 0 2 1 高 考 二 轮 复 习“ ” 专题7 细胞代谢实验探究 把 握 高 考 命 题 走 向 ， 练 习 和 测 试 中 夯 实 基 础 、 提 升 能 力 生 物 二 轮 复 习 课 件 Ø色素的提取与分离实验 Ø光合作用发现有关的经典实验 Ø影响光合作用因素的相关实验 Ø探究细胞呼吸方式的实验 Ø光合作用速率与呼吸作用速率的测定 1．实验原理 (1)叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于乙醇等有 机溶剂中，所以用乙醇、丙酮等能提取色素。 (2)叶绿体不同的色素在层析液中的溶解度不同，分子量小 的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快；分子量大的，溶解 度低，随层析液在滤纸上扩散得慢。所以用层析法来分离四种 色素。 步骤 方法 分析 提取 色素 ①称取 5 克绿叶剪碎， 放入研钵 ②加 SiO2 、CaCO3 和 10mL 无水乙醇(或 5mL 丙酮)迅速、充分研磨 (若没有无水乙醇，也可 用体积分数为 95%的乙 醇，但要加入适量的无 水碳酸钠，除去水分) ①加 SiO2 是为了使研磨更充分 ②加 CaCO3 是为了防止研磨时叶绿 素受到破坏。CaCO3 可中和液泡释放 的有机酸，防止色素被破坏 ③叶绿体色素易溶于无水乙醇(丙 酮)等有机溶剂 ④加无水乙醇(或丙酮)迅速研磨的 目的是减少研磨过程中叶绿体色素 的分解，减少无水乙醇(有毒性的丙 酮)的挥发 2．实验步骤和分析 步骤 方法 分析 收集 滤液 ①漏斗基部放一单层尼龙布 ②研磨液倒入漏斗内挤压 ③将滤液收集到小试管中， 用棉花塞塞住试管口 ①尼龙布起过滤作用 ②试管口用棉花塞塞紧是为了 防止无水乙醇(丙酮)挥发 制备 滤纸 条 ①将干燥的滤纸，顺着纸纹 剪成长 10cm ，宽 1cm 的纸条 ②一端剪去两个角，并在距 这一端 1cm 处划一铅笔线 ①干燥可使滤纸吸收更多的滤 液 ②顺着纸纹剪成长条，一端剪 去两个角，层析时，色素分离 效果好，可使层析液同时到达 滤液细线 步骤 方法 分析 划滤 液细 线 ①用毛细吸管吸取少量 滤液，沿铅笔线划出细、 齐、直的一条滤液细线 ②干后重复三次 ①滤液细线越细、越齐，越能防 止色素带之间部分重叠 ②重复三次，可增加色素在滤纸 上的附着量，实验结果更明显 分离 色素 将 3mL 层析液倒入烧杯 中，将滤纸条(画线一端 朝下)插入层析液中，用 培养皿盖盖上烧杯 ①层析液不能没及滤液细线，防 止色素溶解在层析液中 ②烧杯要盖培养皿盖，因为层析 液中的苯、丙酮、石油醚易挥发 3.实验结果及分析 (1)结果示意图 (2)分析 ①扩散最快的是胡萝卜素，扩散最慢的是叶绿素 b，含量 最多的是叶绿素 a。 ②从色素带的宽度可得色素含量的多少依次为：叶绿素 a> 叶绿素 b>叶黄素＞胡萝卜素。 ③从色素带的位置可得各色素在层析液中溶解度大小依次 为：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素 a>叶绿素 b。 ④在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素 a 与叶绿素 b， 距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。 例1、（08广东）提取光合色素，进行纸层析分 离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（ ） A、未见色素带，说明材料可能为黄化叶片 B、色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析 液 C、提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b D、胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取 液中的溶解度最高 掌握实验原理、方法步骤、注意事项 提取 液 例2、（07广东） （1）甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶 绿体色素提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条 清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为 。 （2）该同学改变层析液组成后继续进行实验， 滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁 出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的 色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶 液的 ____________来判断条带的色素种类。 叶绿素b 吸收光谱 例2、（07广东） （3）实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分 预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些 色素降解所造成的，丙同学则认为某些色素含量增 加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个 同学的观点是否正确？ 从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等、大小 相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料， 在相同条件下，再次进行叶绿体色素的提取分离实验， 测定和记录实验结果，比较这两种叶片各种色素的组 成及含量后，得出结论。 A、降低叶片蒸腾作用 B、增加叶片呼吸强度 C、消耗叶片中原有淀粉 D、提供叶片对光的吸收能力 光照2小时 酒精脱色 滴加碘液饥饿 萨克斯的实验有无对照？自变量是什么？因变量 是什么？ 饥饿处理的目的是什么？酒精脱色起什么作用？ 这个实验除证明光合作用的产物有淀粉外，还证 明了什么? 例4、某校生物研究性学习小组通过下列实验， 验证影响光合作用的因素。 实验步骤： 第一步：用直径为1cm的打孔器打出叶圆片40片 (避开大的叶脉)，抽去其中的气体。 第二步：把抽去气体的叶圆片连同水倒入烧杯中 放在黑暗处备用。 第三步：按下表所示条件进行实验(4只烧杯内叶 圆片数目相等） 第四步：观察记录实验结果。 烧杯 光照（lx） 温度（℃） CO2（%） 1 6000 15 0.2 2 6000 25 0.01 3 6000 25 0.2 4 2000 25 0.2 分析回答下列问题： （1）要观察并记录的实验结果是_______________ ___________________________________。 （2）3号和4号烧杯的实验是研究_________对光合 作用强度的影响，1号和3号烧杯的实验、2号和3号烧 杯的实验依次是研究________和________对光合作用 强度的影响。 烧杯内相同时间 上浮的叶圆片数或叶圆片上浮所需的时间 光照强度 温度 CO2浓度 烧杯 光照（lx） 温度（℃） CO2（%） 1 6000 15 0.2 2 6000 25 0.01 3 6000 25 0.2 4 2000 25 0.2 分析回答下列问题： （3）上述四个烧杯中，释放氧气最多的是____号 烧杯。最先浮起叶片的是______号。 （4）除上述实验中影响光合作用的环境因素外， 还有_____________等因素也对对光合作用有重要影 响。 3 3 水、无机盐 例5、课题小组利用下列装置探究种子萌发时的 呼吸方式。 ①、装置1用于测定种子萌发时细胞呼吸____________ 量。装置2用于测定种子萌发时细胞呼吸____________ _______________________。 ②、如果25℃下经20分钟读出设装置1和装置2刻度管中着色 液分别向左、向右移动，说明萌发的种子呼吸方式为 ______________________________。 氧气的消耗量 二氧化碳释放 量于氧气的消耗量的差值 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 ③、如果25℃下经20分钟读出设装置1和装置2刻度管 中着色液分别向左向左移动x和y（mm），说明萌发的 种子细胞呼吸过程中分解的有机物不仅有糖类还有 _________。 ④如果不考虑环境因素引起实验测量误差，要确保实 验数据真实反映种子的呼吸作用，此实验怎样做更严 谨？ 脂肪 种子要消毒，实验装置要灭菌 例6、采用“半叶法”对叶片的光合作用强度进 行测定，其原理是，将对称叶片的一部分（A）遮光， 另一部分（B）不作处理，并用适当方法阻止两部分 的物质转移。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作用 强度，其单位是mg/dm2h。 ①、请设计一张表格用于记录实验数据（假设实 验选定3片叶）。 ②、若M= MB － MA ，则M表示________________。 叶片编号 MB MA 1 2 3 平均值 M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成 有机物总量 平均值 答案： 例7、采用黑-白瓶（不透光-透光)法测定池塘群 落各深度日代谢的平均氧浓度变化，结果见下表，请 据表分析，该池塘一昼夜产生氧和消耗氧量各为多少。 深度 瓶中O2的变化（g/m2） 白瓶 黑瓶 1m ＋3 －1 2m ＋2 －1 3m 0 －1 4m －1 －1 水底 －3 －3 A.5、7 B.8、7 C.8、11 D.5、11 解析：白瓶中氧的变化为净光合量，黑瓶中氧的变 化为呼吸量，池塘一昼夜产生氧气量为总光合量， 即净光合量＋呼吸量 例8、右图是探究植物光合 作用速率的实验示意图，装置 中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内 的二氧化碳浓度。该装置放在 20℃环境中。实验开始时，针 筒的读数是0.2ml，毛细管内的 水滴在位置x。30分钟后，针筒 的容量需要调至0.6ml的读数， 才能使水滴仍维持在x的位置。据此实验回答下列问题： ⑴ 以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的 光合作用速率是_____mL／h。 ⑵ 用这一方法测量光合作用速率，比实际的光合速率 为低，原因是：_________________________________。 0.8 植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气 30 ⑶ 假若将该植物的叶肉下表皮涂上一层凡士林，光合 作用的速率会大幅度下降，原因是________________ ______________________________________________ ______________。 ⑷ 如果在原实验中只增加光 照强度，则针筒的容量仍维 持在0.6mL读数处。在另一相 同实验装置中，若只将温度 提升至30℃，则针筒容量需 要调至0.8mL读数，才能使水 滴维持在X的位置上。比较两 个实验可以得出什么结论_________________________ ______________________。 凡士林阻塞部分气 孔，使供应叶肉细胞的二氧化碳减少，限制了光合 作用的暗反应 实验中光不是限制光合作 用速率的因素，温度才是 1、实验试剂及作用 （1）NaHCO3 → 提供二氧化碳 （2）NaOH → 吸收二氧化碳 （3）石蜡 → 密封 （4）油层 → 密封 （5）开水冷却 → 除去水中的气体 （6）碘液 → 检验淀粉 （7）重铬酸钾 → 检验酒精 2、实验材料及方法 （1）绿色叶片碘液染色 → 观察有无淀粉形成 （2）黑藻（水生植物） → 观察气泡（即氧气） 的冒出速度 （3）沉水叶圆片上浮法 → 观察叶圆片上浮速度 和数量（气体变化） （4）黑-白瓶法 → 测气体变化（如氧气） （5）半叶法 → 测定干重变化 （6）密闭容器内气体体积变化量 → 测光合作用 与细胞呼吸速率。 （7）同位素示踪→验证光合作用中O、C元素去向 ②呼吸速率测定 ③呼吸产物判定 ④呼吸底物判断、呼吸强度比较、呼吸 场所验证 1、呼吸作用方式的探究 2、呼吸速率测定 说明：以上分析是以葡萄糖为细胞呼吸底 物的情况下的，但呼吸底物也可能是其他 有机物。如： 耗O2量＞CO2释放量—— 呼吸底物可能含有脂肪 有含氮废物生成 —— 呼吸底物为含氮物质 （如蛋白质） 3、呼吸底物判定 （03上海）在科学研究中常用呼吸商（RQ=释放CO2/吸氧 量）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种 子呼吸商的装置如下图。 关闭活塞，在25℃下经20分钟读出刻度管中着色液移 动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y(mm)。 x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答： 例 题 讲 解 NaOH溶 液 石灰水 石灰水 答案 4、呼吸产物的判断 5、呼吸强度比较 比较CO2产生多少、放出热量的多少 6、呼吸场所的验证 常用方法是离心，将细胞质基质和线粒 体分体 图 形 放 大 1.光合作用与细胞呼吸实验设计中实验条件的控制方法 (1)增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。 (2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖。 (3)除去容器中的二氧化碳——氢氧化钠溶液。 (4)保持容器中二氧化碳浓度不变——NaHCO3溶液。 (5)除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中一段时间。 (6)除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光。 (7)消除种子表面微生物对种子细胞呼吸速率测定的影响——消毒。 (8)探究酵母菌的呼吸方式，检测产生的CO2情况——用澄清石灰水或溴 麝香草酚蓝水溶液。 (9)除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热。 (10)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。 2.光合作用、细胞呼吸实验的设计技巧 (1)变量的控制手段，如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，不同温度可用不同恒温装置控 制，若要确认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，若要确认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。 (2)典型的方法 ①“黑白瓶法”：用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度，用白 瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度，综合两者即可得到真光合 作用强度。 ②梯度法：用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光 照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。 探究呼吸方式的实验材料的选择 (1)若探究种子呼吸状况，不必遮光，但需要死亡的种子作对照，还需对 种子表面消毒。 (2)若探究植物(或幼苗)的呼吸状况，应遮光处理，以防止光合作用干扰， 同时可设置同种状况但已经死亡的植物(或幼苗)作对照。 归纳提炼 1 2 3 4 5 6