1、热点题型二 探究光合作用、细胞呼吸 的方式及速率的测定方法 一、细胞呼吸的方式探究与速率测定为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是()A甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的细胞呼吸方式B加入质量分数为 10%的 NaOH 溶液是为了吸收空气中的CO2C将橙色的重铬酸钾溶液滴入 B 瓶中变成灰绿色，证明有酒精产生D乙组中 B 瓶先封口放置一段时间的目的是耗尽 B 瓶中的O2 以形成无氧环境【审题关键】(1)写出酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的反应式：C6H12O66H2O 6O2 酶12H2O 6CO2 能 量、C6H12
2、O6 酶2C2H5OH(酒精)2CO2少量能量。(2)甲组营造的是有氧环境，而乙组中 B 瓶先封口放置一段时间的目的是耗尽 B 瓶中的 O2，以形成无氧环境，所以二者分别探究酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸方式。(3)甲组加入 NaOH 溶液的目的是吸收空气中的 CO2，以排除空气中的 CO2对实验结果的干扰。(4)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。【答案】C归纳总结 物质鉴定法探究酵母菌的细胞呼吸方式(1)实验原理：酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。细胞呼吸产物的检测 aCO2的检测 CO2可使澄清石灰水变混
3、浊CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 b酒精的检测：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液会与酒精发生化学反应，变成灰绿色。(2)实验步骤：配制酵母菌培养液。设计对比实验 a甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气中的CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。b乙组中B瓶应先封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽B瓶中的氧气，以确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。(3)产物检测与实验现象：条件澄清的石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊/快无变化乙组(无氧)变混浊/慢出现灰绿色(4)实验结论
4、 葡萄糖酵母菌有O2 CO2（大量）无O2 C2H5OHCO2（少量）下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置图，下列说法正确的是()A装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸B装置一中液滴不移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸C装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动，说明酵母菌死亡D装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸【审题关键】(1)装置一中 NaOH 溶液可吸收细胞呼吸释放出的 CO2，因此刻度管内的液滴移动情况反映的是氧气消耗量的变化，因此装置一可探究酵母菌是否发生有氧呼吸。(2)装置二中因“NaOH 溶液”换成“蒸馏水”，若只进行
5、有氧呼吸，因为消耗氧气量和释放二氧化碳量相同，则液滴不移动。若只进行无氧呼吸，则会因释放 CO2，导致液滴右移。因此装置二可探究酵母菌是否发生无氧呼吸。【答案】D归纳总结 液滴移动法探究细胞呼吸的方式(1)探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)：(2)结果结论：实验结果 装置一液滴装置二液滴结论 不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸(3)误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比
6、，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的细胞呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为 1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入 25 水浴中，10 min 后关闭软管夹，随后每隔 5 min 记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是()实验时间(min)101520253035液滴移动距离(mm)032.565100130162.5A图中 X 为 NaOH 溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动B在 2030 min 内氧气的平均吸收速率为 6.5 mm3/minC如将 X 换为清水，并向试管充入 N2 即可测定果蝇幼虫无
7、氧呼吸速率D增设的对照实验只需将装置中的 X 换成清水，并将该装置置于相同的环境中【审题关键】(1)X 为 NaOH 溶液，其可吸收果蝇幼虫细胞呼吸释放的CO2，所以液滴移动情况反映的是氧气消耗量的变化，软管夹关闭后液滴将向左移动。(2)由表中信息可知，在 2030 min 内氧气变化差值为 1306565mm3，因此该时间段内的氧气平均吸收速率为 6.5(mm3/min)。(3)果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生 CO2，所以将 X 换为清水，并向试管充入 N2，无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动。(4)因气压、温度等物理因素也会影响液滴移动，为了避免该误差，则应设置对照实验，应将装置中的果蝇幼
8、虫换成等质量的死幼虫，并将该装置置于相同环境中，重复上述实验。【答案】B归纳总结 液滴移动法测定细胞呼吸的速率(1)实验装置：(2)指标：细胞呼吸速率常用单位时间内 CO2释放量或 O2吸收量来表示。(3)原理：组织细胞呼吸吸收 O2，释放 CO2，CO2被 NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示细胞呼吸速率。(4)物理误差的校正：如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰细胞呼吸速率的测定。如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，
9、应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。【特别提醒】脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生 CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的 CO2量小于消耗的 O2量，有色液滴移动明显。二、测定光合作用的速率某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图甲所示。请据图回答下列问题：(1)将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物 O2 释放速率的变化，得到如图乙所示曲线，影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是_(写两点)；观察装置中液滴的位置，c 点时刻的液滴位于起始位置的_
10、侧，装置 刻度管 中液 滴移 到最 右点是 在一 天中的_点。(2)在实验过程中的某段光照时间内，记录液滴的移动情况，获得以下数据：每隔 20 分钟记录一次刻度数据24 29 32 34 该组实验数据是在乙图曲线的_段获得的。(3)该组同学为测定该植物某时间段的 O2 产生速率。如何设置对照实验？如何处理实验数据？简要写出对照实验设计思路：_。数据处理：若在单位时间内，实验组读数为 M，对照组读数为N，该植物的真正光合速率为_。【审题关键】(1)密闭装置甲内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，因此影响其内植物光合作用速率变化的主要环境因素就只有光照强度和温度。密闭装置甲中液滴
11、移动反映密闭装置内氧气浓度的变化情况，只要有氧气释放，液滴就会右移，由图乙曲线可知，c 点之前的代谢特点是光合作用强度小于细胞呼吸强度，小室内氧气浓度降低，液滴左移。8 点至 18 点的时间段内氧气浓度一直增加，到 18 点时达到最大值，则甲装置中的液滴移动到了最右点。(2)题中表格所记录的数据为每隔 20分钟记录一次刻度数据，则表格中连续 3 个 20 分钟之间的氧气变化量相对值分别为 5、3、2，由此可看出氧气的释放速率在逐渐减小。(3)密闭装置甲中液滴移动测得的是装置内植物释放氧气量(净光合量)的变化量，若要测定该植物某时间段的 O2产生速率，还需要测定相应时间段内的细胞呼吸消耗氧气的速
12、率，则需要增设的对照实验为设置与甲一样的装置丙，将装置丙置于黑暗条件下，其他条件与甲相同，测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数。【答案】(1)光照强度、温度 左 18(或 g)(2)de 或 fg(3)设置与甲一样的装置丙，将装置丙置于黑暗条件下，其他条件与甲相同，测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数 MN归纳总结“液滴移动法”测定光合速率(1)测定装置(2)测定方法及解读：测定呼吸速率 a装置烧杯中放入适宜浓度的 NaOH 溶液用于吸收 CO2。b玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。c置于适宜温度环境中 d红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。测定净光合速率 a装置烧杯中
13、放入适宜浓度的 CO2缓冲液，用于保证容器内 CO2浓度恒定，满足光合作用需求。b必须给予较强光照处理，且温度适宜。c红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。高一生物科研兴趣小组从校博雅湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对密封黑白瓶中(白瓶为透明瓶，黑瓶为不透光瓶)，剩余的水样测得初始溶氧量为 10mg/L。将六对密封黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下(由 ae 逐渐加强)，其他条件相同，24 小时后，实测获得六对黑白瓶中溶氧量，记录数据如下。下列分析错误的是()光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)310 16 24 30 30黑瓶溶氧量(mg/L)333
14、3EEA瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在 24 h 内为 7 mg/LB光照强度为 d、e 时，黑瓶中溶氧量应为 3 mg/LC光照强度为 c 时，在 24 h 内白瓶中植物产生的氧气量为28 mg/LD光照强度为 d 时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加【审题关键】(1)黑瓶不透光，不能进行光合作用，因此黑瓶中氧气的减少是由于细胞呼吸消耗，单位时间内的氧气变化代表细胞呼吸强度。(2)白瓶透光，能进行光合作用，溶液中氧气的变化是光合作用和细胞呼吸的综合结果，单位时间内氧气的变化可以代表净光合作用强度；实际光合作用强度净光合作用强度细胞呼吸强度。【解析】分析黑瓶可知，24 h 氧气的消
15、耗量是 1037 mg/L，即瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在 24 h 内为 7 mg/L，A 项正确；由光照强度 0、a、b、c 时测得数据可知，光照强度变化，消耗的氧气不变，因此光照强度为 d、e 时，黑瓶中溶氧量应为 3 mg/L，B 项正确；光照强度为 c 时，24 h 氧气的增加量是 241014 mg/L，呼吸消耗量是 7 mg/L，因此在 24 h 内白瓶中植物产生的氧气量为 14721 mg/L，C 项错误；由表格数据可知，d 对应的光照强度是光的饱和点，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，D 项正确。【答案】C归纳总结“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率 黑瓶为黑布罩
16、住的玻璃瓶，只进行细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/(dm2h)。下列说法正确的是()A该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，能测出实际光合作用的强度B(m2m1)表示B叶片被截取的部分在光照时间
17、内有机物的积累量Cm2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小Dm1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小【审题关键】(1)光照下光合作用和细胞呼吸生理过程均发生，则有机物的增加量代表净光合作用强度；而黑暗中只进行细胞呼吸不进行光合作用，则在黑暗中有机物的减少量代表细胞呼吸强度。(2)假设原来半片叶重为m0，m1和m2分别表示在适宜光照和温度下照射一段时间后被截取的部分的(A部分和B部分)干重，而在该时间段内，前者只进行细胞呼吸，而后者同时进行光合作用和细胞呼吸，则m0m1细胞呼吸速率，m2m0为光照下的净光合作用速率，实际光合作用速率净光合作用速率细胞呼吸速率m2m0m0m1m2m1
18、，即为B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的合成量。【答案】A归纳总结“半叶法”测光合作用有机物的生产量 将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。图 1 是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随 CO2浓度变化的情况。图 2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的 NaHCO3溶液中，给予相同
19、的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线图。下列分析错误的是()A图 1 中在 d 点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B图 1 中 c 点与 b 点相比，叶绿体中H的合成速率不变C从图 2 分析，bc 段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而 c 点以后曲线上行，其原因最可能是 NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D适当增加光照强度重复图 2 实验，b 点将向下移动【审题关键】(1)图1中纵坐标是指光合作用强度增长率，从a点至d点光合作用强度一直在增加，在d点时增长率为0，则该点光合作用强度达到最大值，此时CO2浓度足够高，
20、已不再是限制因素，由题干“适宜温度下”可知，此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度。(2)图1中c点比b点的光合作用强度大，叶绿体中H的合成速率增加。(3)图 2 中 bc 段曲线平缓说明 CO2不再是限制因素，限制因素可能是光照强度，c 点以后曲线上行说明上浮所需时间越来越长，其原因最可能是 NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢。(4)适当增加光照强度重复图 2 实验，光合作用强度会增加，产生的 O2更多，叶片上浮的时间更短，b 点将向下移动。【答案】B归纳总结“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素 利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，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)，即能比较光合作用的强弱。
