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1、光合作用
通常是指綠色植物(包括藻類)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有機物,同時釋放氧氣的過程。其主要包括光反應、暗反應兩個階段,涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應步驟,對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。
2、定義
綠色植物利用太陽的光能,同化二氧化碳和水制造有機物質(zhì)并釋放氧氣的過程,稱為光合作用。光合作用所產(chǎn)生的有機物主要是碳水化合物,并釋放出能量。
(來源:文章屋網(wǎng) )
光合作用場所:
綠色植物利用太陽的光能,同化二氧化碳(CO2)和水(H2O)制造有機物質(zhì)并釋放氧氣的過程,稱為光合作用。光合作用的場所是葉綠體。光合作用所產(chǎn)生的有機物主要是碳水化合物,并釋放出能量。
光合作用主要包括光反應、暗反應兩個階段,涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應步驟,對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。
的驗證方法和訓練步驟,為學生分析和闡明了驗證過程中疑難問題與注意事項。
關(guān)鍵詞:光合作用;葉綠素;葉綠體;淀粉;驗證;訓練;操作能力
中圖分類號:Q-331 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2007)08-0197-01
生物學中教法課程中“綠色植物在光下制造淀粉”一節(jié)實驗,是該課程中的一個重要實驗環(huán)節(jié)。在此實驗過程中,我指導學生獨立思考、規(guī)范化操作,取得了良好效果和成功經(jīng)驗。
(1)目的要求:驗證綠色植物在光下制造淀粉。
(2)材料和用具:天竺葵、蠶豆、小白菜等其它綠色植物(要使實驗收到更好的效果,冬季可采用天竺葵、櫻草、蠶豆等植物,夏季最好采用金蓮花、鳳仙花、小白菜、玉米、錦葵等)。不透光的黑紙、軟木片或馬糞紙等遮光大頭針或回紋針、酒精、碘酒或碘夜、燒杯、大型玻璃杯、玻璃皿、酒精燈、三角架、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、鑷子、火柴。
(3)實驗要點:光合作用的條件――光和葉綠體。
(4)方法步驟:
把供實驗用的盆栽天竺葵或其它綠色植物先移到黑暗而溫暖的地方,以兩天以后,使葉內(nèi)的淀粉轉(zhuǎn)變成糖并運送到其他器官里去,另一部分給植物消耗了。總之,葉內(nèi)的淀粉全部消失以后才能做實驗。
從供實驗用的綠色植物的植株上選擇一片葉,用不透光的紙或軟木片將這片葉的一部分從上下兩面遮蓋,作局部遮光處理。使部分葉片照不到太陽。若用黑紙,就用回紋針把黑紙固定在葉片上夾牢,黑紙的部分必須平貼在葉片上,以防漏光,影響遮光效果。如果沒有黑紙或其它不透光的紙,可用軟木片代替,必須把軟木片剪成大小相同的圓片或其他式樣的小片。把這片葉的一部分,從上下兩面遮蓋起來用大頭針扎緊。再移到陽光下或培養(yǎng)箱的燈光下,最好是強光照射2~3h,若日光不強,可以稍將時間延長一些。然后摘下經(jīng)太陽照射后的遮光葉片,除去遮蓋物,放在盛有沸水的燒杯中煮三分鐘,殺死葉肉的細胞,使葉綠素容易釋放出來。再放在裝有酒精的燒杯里,隔水加熱,使葉綠素溶解在酒精里。當葉片變成黃色時取出,用清水沖洗以后,放在培養(yǎng)皿上,滴碘酒或碘液,稍過一會兒,再用清水沖掉碘酒或碘液??梢钥吹浇?jīng)過太陽照射的部分變成了藍色,證明葉內(nèi)產(chǎn)生了淀粉,遮光的部分沒有變成藍色,證明沒有產(chǎn)生淀粉。由此可見,綠葉只能在光下制造淀粉。
從經(jīng)過陽光照曬,酒精褪色,并用碘液處理后的天竺葵葉片上,切下變藍的薄片從橫切面上觀察葉肉細胞,要注意,煮過的葉片很軟,不易被切成薄片,可采用鑷子從變藍的葉片上撕下一層表皮,上面帶有少量葉肉細胞,把撕下的部分做成裝片,用顯微鏡觀察,這樣才能比較清楚地看到葉肉內(nèi)變藍的部分是葉綠體,其他部分沒有變藍。也可用槐或蕎麥的葉進行觀察。如果從變成藍色的天竺葵葉片上撕下一塊表皮,做成裝片,放在顯微鏡下觀察,可以清楚地看到,氣孔的保衛(wèi)細胞里有變成藍色的小顆粒,那也是葉綠體。
上述幾個實驗都說明,不是葉肉細胞中的任何部分都能形成淀粉,只使其中的葉綠體能夠形成淀粉。如果用銀邊天竺葵、彩葉草、有白色斑點的洋芋或其他植物,也可當作實驗材料。這是因為銀邊天竺葵的葉緣,彩葉草的葉片中央靠近葉柄的部分和洋芋有斑點的部分的細胞內(nèi)均不含葉綠體,加碘酒后,遮光的部分和不含葉綠體的部分不變藍。不能形成淀粉。這就證明了光合作用需要光,又需要葉綠體。
為了使實驗收到良好的效果,必須采用在光合作用中能較多的制造淀粉的植物作為實驗材料。實驗采用的材料還應該是生長旺盛的植株。如果采不到天竺葵和以上所說的植物的葉,桃樹葉、甘薯葉、吊蘭、葡萄葉也是良好的實驗材料。像洋蔥一類的植物,在光合作用中不積累淀粉,用這樣的植物做實驗是不合適的。有一些植物,如黃楊、冬青的老葉,葉綠素一時不容易溶解在酒精中,用這樣的葉做實驗,即耗費酒精,又拖延時間,也是不合適的。如果沒有合適的植物的葉,最好預先做個預實驗,把一些植物的葉試驗一下,再從中挑選效果明顯的葉用來做實驗。
在進行葉片局部遮光處理時,可以用清晰的照像底片貼在葉片的上面,代替遮光黑紙或其它遮光設備,結(jié)果在淡黃色的葉片上出現(xiàn)紫黑色的影像。
本實驗往往由于陰雨天――光太弱,或者班次太多,盆栽天竺葵不足,因缺乏材料而使教學計劃受到影響。還可以采用以下兩種方法:
①將提前部分遮蓋葉片的天竺葵放在強光下照射2~3h左右,把遮光的整個葉片全部摘下,放在培養(yǎng)皿內(nèi)蓋好,保持葉片新鮮。放置一兩天后再做實驗,也可得到同樣的效果。這樣因葉片離開植物體后,在光下制造的淀粉運不走了,一兩天內(nèi)葉片自身耗量小,這樣做就不會因上述原因而使已安排的實驗課受到影響。
②對生長在野外地里的植物也可用上述方法提前一天摘回保鮮備用。
(5)注意事項:
①如果要把葉片切成薄片,從橫切面上觀察細胞要注意,煮過的葉片很軟,不易被切成薄片,可該用鑷子從變藍的葉片上撕下一層表皮, 撕下的表皮總能帶有少量葉肉細胞,把撕下的部分做成裝片。用顯微鏡觀察,這樣也能夠較清楚地看到葉內(nèi)變藍的部分是葉綠體。
②在遮蓋一部分葉片時,由于軟木較厚較重,使用不太方便,可以用錫箔(即包香煙的錫紙)或其他不透光紙。
(6)疑難問題分析:
葉綠體是光合作用制造有機物的場所,而葉綠素是葉綠體中所含的一種色素。正常情況下,由于葉綠素的存在使得植物葉片呈現(xiàn)綠色。葉綠素的形成需要光的作用和較高的溫度條件。假若植物長期生長在暗處,顏色總是淡黃色的。韭黃的生產(chǎn)就是一個典型的實例,處于低溫條件下的植物同樣也不能形成葉綠素,所以深秋里的葉子會由綠變黃。
(7)思考與訓練:
①問答題:
A.為什么供實驗用的植物要放在暗室1~2h ?
B.同在陽光下照射都未被遮蓋的具有白色斑點的葉,為什么原來綠色部分會變藍,而白色斑點部分不變藍呢?
②實驗題:
A.填空題:
綠色植物在光下制造淀粉的實驗:把經(jīng)過遮光處理的葉片,放在酒精里脫去色素,滴上碘酒,看到遮光部分變成( )色,而未遮光的部分變成( )色,說明( )。把變成藍色的葉片部分做成裝片在顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)染成藍色的部分,只是葉肉中的()部分,從而說明淀粉是在( )里形成的。
B:驗證綠色植物在光下制造淀粉,其過程包括:
①實驗時摘下一片部分遮光的葉片,除去遮蓋物,放在裝有酒精的小燒杯中,隔水加熱,使葉綠素溶解在酒精里;②在實驗前一天晚上,用不透明的黑紙,把選擇好的一片葉的一部分,從上下兩面遮蓋起來:③在實驗的前三天,把天竺葵或其它綠色植物放在黑暗的地方;④第二天,在強光下照射2~3h后,即可進行實驗;⑤當葉片變成白色時,取出葉片,放在玻璃片上,用清水沖洗;⑥然后滴上幾滴碘酒。這時候可以看到?jīng)]有遮光的部分變成藍色,遮光部分不變色。這個實驗過程的正確順序是()。
A.③②④①⑤⑥ B.②③①④⑥⑤
例1 為探究酵母菌的細胞呼吸,將酵母菌細胞破碎并進行差速離心處理,得到細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,與酵母菌分別裝入A~F試管中,加入不同的物質(zhì),進行了如下實驗(見下表)。
(1)會產(chǎn)生CO2和H2O的試管有 ,會產(chǎn)生酒精的試管有,根據(jù)試管的實驗結(jié)果可判斷出酵母菌進行無氧呼吸的場所。(均填試管編號)
(2)有氧呼吸產(chǎn)生的[H],經(jīng)過一系列的化學反應,與氧結(jié)合形成水。2,4-二硝基苯酚(DNP)對該氧化過程沒有影響,但可使該過程所釋放的能量都以熱能的形式散失,表明DNP可使分布在上的酶無法合成ATP。若將DNP加入試管E中,葡萄糖的氧化分解(填“能”或“不能”)繼續(xù)進行。
【知識點分析】本題主要考查細胞呼吸過程的相關(guān)知識。
【解題分析】(1)分析表格,試管A中加入的是丙酮酸,在有氧條件下無法在細胞質(zhì)基質(zhì)中繼續(xù)氧化分解。試管B中加入的是葡萄糖,無氧條件下,在細胞質(zhì)基質(zhì)中能繼續(xù)氧化分解,產(chǎn)生CO2和酒精。在有氧條件下,線粒體能分解丙酮酸,所以試管C中有CO2和H2O產(chǎn)生,而試管D中無。分析試管E、F,酵母菌在有氧條件下,能把C6H12O6徹底氧化分解產(chǎn)生CO2和H2O;在無氧條件下,酵母菌進行無氧呼吸,產(chǎn)生CO2和C2H5OH。從而可以判斷,能產(chǎn)生CO2和H2O的試管有C、E,能產(chǎn)生酒精的試管有B、F。根據(jù)試管B、D、F的實驗結(jié)果可判斷酵母菌的無氧呼吸場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。
(2)根據(jù)題中的信息,DNP對[H]+O2H2O這一過程沒有影響,但可使該過程所釋放的能量都以熱能的形式散失,而不能形成ATP,由于[H]和氧結(jié)合形成水的過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,因此DNP可使分布在線粒體內(nèi)膜上的酶無法合成ATP。若將DNP加入試管E中,葡萄糖的氧化分解不受影響,但產(chǎn)生的ATP將會大大減少。
【答案】(1)C、E B、F B、D、F (2)線粒體內(nèi)膜 能
【思路點撥】酵母菌為兼性厭氧型生物,在有氧條件下進行有氧呼吸,在無氧條件下進行無氧呼吸。對于有氧呼吸及無氧呼吸的全過程要十分清晰,每一階段的反應物、產(chǎn)物、場所都要了如指掌,方能從容應對。比如有氧呼吸時,葡萄糖、水、氧氣分別參與第一、二、三階段,丙酮酸、CO2、H2O分別在第一、二、三階段形成,三個階段都有能量及ATP的生成。第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行,第二階段在線粒體基質(zhì)中進行,第三階段在線粒體內(nèi)膜上進行。
【總結(jié)歸納】有氧呼吸與無氧呼吸的比較:
考點2:呼吸作用的方式
例2 為了探究酵母菌細胞呼吸的方式,某同學將實驗材料和用具按下圖所示安裝好。以下關(guān)于該實驗的說法,不正確的是( )
A.甲、乙兩組實驗探究的分別是酵母菌在有氧、無氧條件下的呼吸方式
B.加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2
C.將橙色的重鉻酸鉀溶液滴入B瓶中變成灰綠色,證明有酒精產(chǎn)生
D.乙組中B瓶先封口放置一段時間的目的是消耗B瓶中的O2以形成無氧的環(huán)境
【知識點分析】探究酵母菌細胞呼吸的方式。
【解題分析】甲組營造的是有氧環(huán)境,乙組營造的是無氧環(huán)境,故A項正確;甲組加入NaOH溶液的目的是吸收空氣中的CO2,即排除空氣中的CO2對實驗結(jié)果的干擾,故B項正確;橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下可與酒精發(fā)生化學反應,使溶液變成灰綠色,故C項錯誤。
【答案】C
【思路點撥】探究酵母菌的細胞呼吸方式是必修1的重要實驗之一,對于實驗原理、裝置連接、注意事項等要做到非常熟悉,心中有數(shù)。
【總結(jié)歸納】(1)實驗原理:酵母菌屬于兼性厭氧菌,有氧呼吸時產(chǎn)生大量的CO2,無氧呼吸時產(chǎn)生少量的CO2。CO2可使澄清石灰水變渾濁,也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。產(chǎn)生的CO2越多,石灰水渾濁程度越大,溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間越短;反之亦然。無氧呼吸時還產(chǎn)生酒精,橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下可與酒精發(fā)生化學反應,變成灰綠色。
(2)裝置連接:實驗裝置中錐形瓶的連接順序、玻璃管插入錐形瓶中的位置要確保無誤。
(3)注意事項:A瓶中加入NaOH溶液的目的是為了吸收空氣中的CO2,用以保證第三個錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致;B瓶應封口放置一段時間,待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,以確保通入澄清石灰水中的CO2是由無氧呼吸產(chǎn)生的。
考點3:測定呼吸作用的強度
例3 下圖是為測定發(fā)芽種子的呼吸強度所用的裝置。假設呼吸底物只有葡萄糖,無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精、CO2,且不考慮外界條件的影響,下列有關(guān)說法錯誤的是( )
【知識點分析】利用液滴移動裝置測定細胞呼吸強度。
【解題分析】當發(fā)芽的種子以葡萄糖為底物只進行有氧呼吸時,會消耗O2放出等量的CO2,裝置1中NaOH溶液會吸收CO2,故液滴左移,裝置2的液滴不動,故A項正確,C項錯誤。當發(fā)芽的種子以葡萄糖為底物只進行無氧呼吸時,裝置1液滴不動,裝置2液滴右移,B項正確;當發(fā)芽的種子以葡萄糖為底物既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸時,放出的CO2量多于消耗的O2量,裝置1液滴左移,裝置2液滴右移,D項正確。
【答案】C
【思路點撥】利用液滴移動裝置測定呼吸作用的類型及強度,要同時分析兩組裝置的液滴移動情況后才能得出結(jié)論,只分析其中一組裝置是不科學的。裝置1測有氧呼吸強度,裝置2測無氧呼吸強度。
【總結(jié)歸納】(1)實驗原理:細胞有氧呼吸與無氧呼吸均放出CO2,且有氧呼吸消耗O2量與放出的CO2量相等。NaOH會吸收CO2,蒸餾水不吸收CO2。裝置1液滴移動距離代表有氧呼吸的O2消耗量,即有氧呼吸強度;裝置2液滴移動距離代表無氧呼吸釋放的CO2量,可代表無氧呼吸強度。
【解題分析】題干已經(jīng)明確告訴我們,“以測定的CO2的吸收量與釋放量為指標,研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響”,可見圖中曲線應分別為凈光合作用和呼吸作用。圖中虛線曲線標為“光照下CO2的吸收量”,進一步說明,它是凈光合作用曲線。而實際光合作用則為圖中虛線與實線之和。每個選項分析如下:
“35℃時光合作用制造的有機物的量”應為實際光合作用量,等于凈光合作用量加上呼吸量,則35℃時光合作用制造的有機物的量是3+3.5=6.5mg/h,30℃時為3.5+3=6.5mg/h,A項正確。
“20℃條件下植物積累的有機物的量”應為凈光合作用量,圖中虛線就表示凈光合作用,25℃時植物積累的有機物的量最多,B項錯誤。
溫度高于25℃時,凈光合作用積累的有機物的量開始減少,而光合作用制造的有機物的量(實際光合作用)通過計算仍在增加,25℃時實際光合作用約為3.75+2.25=6mg/h,30℃時為6.5mg/h,35℃時也為6.5mg/h,C項錯誤。
兩曲線的交點應表示凈光合作用與呼吸作用相等,而實際光合作用應為呼吸作用的2倍,D項錯誤。
【答案】A
【思路點撥】“光合作用制造的有機物的量”為實際光合作用,“植物積累的有機物的量”代表凈光合作用。
【總結(jié)歸納】如何辨析實際光合速率與凈光合速率?
1.通過文字表述辨別:凈光合速率和實際光合速率的文字表述是有區(qū)別的,實際光合速率的表述一般都直接帶有“光合作用”一詞,而凈光合速率則不涉及;實際光合速率常用“同化量”“產(chǎn)生量”“制造量”這些詞,凈光合速率則用“吸收量”“釋放量”“減少量”“增加量”“積累量”這些詞。有關(guān)習題中經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)表述,現(xiàn)列表區(qū)別如下:
(1)甲圖曲線上每一點的值代表的是凈光合速率值,實際光合速率值通常用圖中曲線上每一點的值加上呼吸速率值(A點的值)來表示。
(2)乙圖中的葉綠體從線粒體和空氣中吸收的CO2之和代表實際光合速率,葉綠體單獨從空氣中吸收的CO2代表凈光合速率。
考點8:光合作用與呼吸作用的典型曲線
例8 將一植物放在密閉的玻璃罩內(nèi),置于室外進行培養(yǎng),用CO2濃度測定儀測得了該玻璃罩內(nèi)CO2濃度的變化情況,繪制成如下圖所示曲線,下列有關(guān)說法正確的是( )
①BC段較AB段CO2濃度增加減慢,是因為低溫使植物呼吸作用減弱
②CO2濃度下降從DE段開始,說明植物進行光合作用是從D點開始
③FG段CO2濃度下降不明顯,是因為氣孔關(guān)閉,葉片對CO2的吸收減少
④H點CO2濃度最低,說明此時植物對CO2的吸收最多,光合作用最強
A.①②B.③④
C.①③D.②④
【知識點分析】本題考查光合作用與呼吸作用的聯(lián)系。
【解題分析】據(jù)圖可知,D、H點表示光合作用強度與呼吸作用強度相等,BC段還沒有光照無法進行光合作用,CO2釋放速率降低只能是溫度降低,植物在CD段開始進行光合作用,但強度小于呼吸強度,DH段光合作用強度大于呼吸作用強度,出現(xiàn)FG段的原因是光照強,氣溫高,導致蒸騰作用強,水分散失多,氣孔關(guān)閉,CO2供應不足,所以C選項正確。
【答案】C
【思路點撥】題中給出的條件為密閉的玻璃罩,當玻璃罩內(nèi)CO2濃度上升,表示呼吸作用大于光合作用,或只進行呼吸作用;當玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降,表示光合作用大于呼吸作用。圖中D、H點表示光合作用等于呼吸作用。
例9 下圖是一株綠色植物葉片在夏季的一天中CO2吸收量和釋放量的變化曲線圖,下列有關(guān)敘述不正確的是( )
A.bc、ef段光合作用都小于呼吸作用
B.ce段葉片只進行光合作用,不進行呼吸作用
C.e點是一天中有機物積累最多的時間點
D.Og段是消耗有機物時間段
【知識點分析】本題考查光合作用與呼吸作用的聯(lián)系。
【解題分析】圖中c、e點表示光合作用強度等于呼吸作用強度,b、f點分別是光合作用開始點和結(jié)束點,bc、ef段因為光合作用強度小于呼吸作用強度,故表現(xiàn)為釋放二氧化碳,A項正確。由于植物每時每刻都在進行呼吸作用,所以ce段葉片既進行光合作用,又進行呼吸作用,B項錯誤。在該植物體內(nèi)有機物積累最多的時間點是e點,ce段一直吸收二氧化碳,表明光合作用強度大于呼吸作用強度,有機物一直在積累,C項正確。植物在白天、夜間每時每刻都在進行呼吸作用,有機物的消耗一直在進行,D項正確。
【答案】B
【思路點撥】a點:凌晨2時~4時,溫度降低,呼吸作用減弱,CO2釋放減少。
b點:有微弱光照,植物開始進行光合作用。
b~c段:光合作用強度小于呼吸作用強度。
c、e點:光合作用強度等于呼吸作用強度,e點時積累的有機物最多。
d點:溫度過高,部分氣孔關(guān)閉,出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。
f點:光照消失,光合作用停止。
【總結(jié)歸納】光合作用和呼吸作用的曲線圖分析,對考生的識圖能力、綜合分析能力要求較高,難度較大,得分率也較低。做題時要從曲線的變化趨勢進行分析,從一些特殊點(交點、轉(zhuǎn)折點、最高點、最低點)著手進行突破。如光補償點(與x軸交點)、光飽和點(曲線轉(zhuǎn)折點)、只進行呼吸作用的點(與y軸交點)、積累有機物最多的點、光合作用最強點(實際光合曲線頂點)、生長最快點(凈光合曲線頂點)、光合作用消失點等。
考點9:光合作用與呼吸作用的計算題
例10 將生長狀況相同的輪藻葉片分成4等份,在不同的溫度下先暗處理1h,再光照1h(光照強度相同),前后共兩小時,得到如下表所示數(shù)據(jù)。以下說法不正確的是( )
A.催化輪藻呼吸作用的酶的最適溫度約為29℃
B.第三組輪藻釋放的氧氣量最多
C.第四組輪藻光合作用制造的有機物總量為2mg
D.四個組中的輪藻光合作用強度都大于呼吸作用強度
【知識點分析】光合作用與呼吸作用的相關(guān)計算。
【解題分析】由表中數(shù)據(jù)可知,在29℃時,葉片呼吸作用速率最大,故催化輪藻呼吸作用的酶的最適溫度約為29℃。在該實驗中,輪藻葉片進行呼吸作用2h,光合作用1h,第一組至第四組輪藻光合作用制造的有機物總量分別為5mg、7mg、9mg、3mg,C項錯誤;光合作用1h,第一組至第四組輪藻凈光合作用積累有機物的量分別為4mg、5mg、6mg、2mg,四個組中輪藻的光合作用強度都大于呼吸作用強度。凈光合作用積累有機物的量與氧氣釋放量呈正比,故第三組輪藻釋放的氧氣量最多。
【答案】C
【思路點撥】暗處理后的重量變化代表1h呼吸作用消耗的有機物量,也代表呼吸作用強度,光照后和暗處理前的重量變化表示1h光合作用制造的有機物量與2h呼吸作用消耗的有機物量的差值。由此計算出1h光合作用制造的有機物的量,即為光合作用的強度。
【總結(jié)歸納】1.光合作用和呼吸作用綜合計算題:解題關(guān)鍵是要抓住實際光合作用和凈光合作用的關(guān)系,再根據(jù)公式進行相關(guān)計算。計算公式:實際光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
2.光合作用或呼吸作用的原料消耗與產(chǎn)物生成的計算題:解題關(guān)鍵是能夠完整而準確的寫出光合作用和呼吸作用的方程式,然后借用化學上有關(guān)方程式的計算方法進行計算。
考點10:光合作用與呼吸作用的實驗
例11 為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產(chǎn)生和消耗。用所提供的材料和用具,在給出的實驗步驟和預測的實驗結(jié)果的基礎上,繼續(xù)完成實驗設計和預測實驗的結(jié)果,并對實驗結(jié)果進行分析:
實驗材料和用具:煙草幼苗、試管2支、蒸餾水、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實驗過程中溫度和光照等條件適宜,O2、CO2在水中的溶解量和無氧呼吸不計)。
實驗步驟和預測實驗結(jié)果如下:
(1)剪取兩塊相同的煙草葉片分別放在盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中,葉片均浮在水面上。
(2)用真空泵抽走兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細胞空隙間的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均沉在試管底部。
【知識點分析】驗證光合作用和呼吸作用過程中氣體的產(chǎn)生和消耗。
【解題分析】(1)題干給出的NaHCO3稀溶液可滿足光合作用對二氧化碳的需求,也可以吸收二氧化碳。
(2)根據(jù)實驗目的可知需要從兩方面來驗證:既要驗證葉片光合作用產(chǎn)生O2,又要驗證呼吸作用消耗O2。
(3)材料用具提供的有暗培養(yǎng)箱和日光燈。
(4)根據(jù)題干給出的實驗步驟(1)(2)可知本實驗的觀測指標為葉片是否上浮或下沉。
分析:驗證葉片在光合作用過程中產(chǎn)生O2(如右圖)。
實驗變量:是否有CO2。
觀測指標:下沉的葉片上浮。
實驗分組法:等組實驗法。
實驗對照:空白對照。
原因:(見下表)
分析:驗證葉片在呼吸作用過程中消耗O2(如右圖)。
實驗變量:是否有O2。
觀測指標:上浮的葉片下沉。
實驗分組法:等組實驗法。
實驗對照:空白對照。
原因:(見下表)
【答案】實驗步驟和預測實驗結(jié)果如下:(3)將兩支試管放在日光燈下,光照一段時間。結(jié)果:NaHCO3稀溶液中的葉片上浮,蒸餾水中的葉片仍在試管底部 (4)將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時間。結(jié)果:NaHCO3稀溶液中的葉片下沉,蒸餾水中的葉片仍在試管底部
分析預測的結(jié)果:(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的葉片進行光合作用,釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,葉肉細胞間隙中的O2增加,葉片上浮。而蒸餾水中缺乏CO2和O2,葉片不能進行光合作用和有氧呼吸,葉肉細胞間隙缺乏氣體,因此葉片位于試管底部 (2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的葉片只進行呼吸作用,消耗了葉肉細胞間隙中的O2,放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中,葉肉細胞間隙缺乏氣體,葉片下沉。蒸餾水中缺乏O2,葉片不能進行有氧呼吸,葉肉細胞間隙仍缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部
【思路點撥】由碳酸氫鈉稀溶液可以分析出,它可以產(chǎn)生二氧化碳也可以吸收二氧化碳。根據(jù)給出的實驗步驟“一組加入碳酸氫鈉稀溶液,另一組加入等量的蒸餾水”可知,區(qū)別在于有無二氧化碳,所以應先驗證光合作用是否產(chǎn)生氧氣,條件應進行光照。
【總結(jié)歸納】測定光合速率和呼吸速率的方法總結(jié):
1.葉片沉浮法:一種定性測定光合作用強度的方法。實驗原理是光合作用產(chǎn)生O2使葉片上浮,呼吸作用消耗O2使葉片下沉。根據(jù)葉片下沉和上浮所需時間,可定性測定光合速率的強弱。
2.半葉法:定量測定光合作用和呼吸作用強度的方法。原理及方法:將對稱葉片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不作處理,如下圖,并用適當方法阻止兩部分的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。適宜光照下照射一定時間后,在A、B的對應部位截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為MA、MB獲得相應數(shù)據(jù),根據(jù)MB與MA的差值,可計算出該葉片的實際光合作用強度,其單位是mg/dm2?h。
3.黑白瓶法:也是一種定量測定光合作用和呼吸作用強度的方法。原理及方法:取三只玻璃瓶,一只用黑膠布包上,并包以錫箔。從待測的水體深度取水,保留一瓶(初始量IB)以測定水中原來的溶氧量。將另一對黑白瓶沉入取水深度,經(jīng)過24小時或其他時間,將其取出,并進行溶氧量的測定。黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能進行呼吸作用,因此黑瓶中的溶解氧就會減少。而白瓶完全被曝曬在光下,瓶中的浮游植物可進行光合作用,因此白瓶中的溶解氧量一般會增加。所以通過黑白瓶中溶解氧量的變化,就可以估算出水體的生產(chǎn)力。根據(jù)初始瓶(IB)、白瓶(LB)、黑瓶(DB)的溶氧量,即可求:
LB-IB=凈光合速率;
IB-DB=呼吸量;
LB-DB=總光合速率。
4.液滴移動法:也是一種定量測定光合作用和呼吸作用強度的方法。實驗原理及方法:裝置中放入能調(diào)節(jié)CO2濃度的緩沖液,則液滴移動的距離代表O2釋放量,即凈光合作用強度。裝置遮光,并將緩沖液換成NaOH溶液,則可測出呼吸作用強度,進而得出實際光合作用強度,如下圖甲裝置。乙裝置的值可用來校正甲裝置的值,以排除實驗中其他因素的影響。
同步訓練
1.下圖表示綠色植物細胞內(nèi)部分物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程,下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.圖中①②兩物質(zhì)依次是H2O和O2
B.圖中(一)(二)兩階段產(chǎn)生[H]的場所都是線粒體
C.圖中(三)階段產(chǎn)生的水中的氫最終都來自葡萄糖
D.該過程只能在有光的條件下進行,無光時不能進行
2.右圖表示大氣中O2濃度對植物組織產(chǎn)生CO2的影響,其中A曲線代表CO2的釋放量,B曲線代表O2的消耗量。貯藏水果時O2濃度應調(diào)節(jié)到( )
A.O點B.K點
C.I點D.Q點
3.下圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是( )
A.CO2的固定實質(zhì)上是將ATP中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學能
B.CO2可直接被[H]還原,再經(jīng)過一系列的變化形成糖類
C.被還原的C3在相關(guān)酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照強度由強變?nèi)鯐r,短時間內(nèi)C5含量會升高
4.已知某植物進行光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃、30℃,右圖曲線表示該植物在30℃時光合作用強度與光照強度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到25℃的條件下(原光照強度和CO2濃度不變),從理論上講,圖中相應點的移動分別是( )
A.a點上移,b點左移,m值上升
B.a點下移,b點左移,m值不變
C.a點上移,b點右移,m值下降
D.a點下移,b點不移,m值上升
5.右圖曲線Ⅰ表示黃豆光合速率與光照強度的關(guān)系(最適溫度、CO2濃度為0.03%)。在B點時改變某條件,曲線變?yōu)棰?。下列分析合理的是?)
A.與B點相比,A點葉綠體中的C3含量較低
B.在B點時,升高溫度導致曲線由Ⅰ變?yōu)棰?/p>
C.制約A點光合作用的因素主要是葉綠體中色素的含量
D.制約C點光合作用的因素可能是CO2濃度
6.有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培養(yǎng)液,當通入不同濃度的氧氣時,其產(chǎn)生的酒精和CO2的量如下表所示。下列敘述中錯誤的是( )
A.氧濃度為b時,經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為6mol
B.氧濃度為d時,只進行有氧呼吸
C.氧濃度為c時,有50%的葡萄糖用于酒精發(fā)酵
D.a值約為0
7.(多選)下圖a曲線表示在一定光照強度、不同溫度條件下,某植物的光合作用量(單位時間內(nèi)同化的CO2量);b曲線表示同等條件下的呼吸作用量(單位時間內(nèi)釋放的CO2量)。依據(jù)檢測結(jié)果,可獲得的結(jié)論是( )
A.在20℃時,植物CO2的吸收速率最高
B.在20℃與30℃時,有機物積累的速度相同
C.光合作用酶的最適溫度高于呼吸作用酶的最適溫度
D.在40℃時,有機物的積累量呈負增長
8.(多選)植物的光合作用受CO2濃度、溫度與光照強度的影響。右圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下,測定某植物葉片在不同光照條件下的光合作用速率。下列有關(guān)說法不正確的是( )
A.在a點所示條件下,該植物葉肉細胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的部位只有線粒體
B.該植物葉片的呼吸速率是5mg/(100cm2葉?h)
C.在一晝夜中,將該植物葉片置于c點光照下11小時,其余時間置于黑暗中,則每100cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為45mg
D.c點之后光照強度是限制光合作用速率的主要因素
9.下圖表示綠色植物體內(nèi)幾項生理活動的關(guān)系示意圖。下列能正確描述其過程的是( )
A.①是光反應,②是暗反應,③和④都是無氧呼吸
B.能量A是光能,能量B、C和D包含ATP中的能量
C.綠色植物和藍藻含有的色素相同,都可以進行①過程
D.①和②過程只能發(fā)生在植物細胞內(nèi),③和④過程只能發(fā)生在動物細胞內(nèi)
10.下圖表示綠色植物葉肉細胞內(nèi)發(fā)生的光合作用和有氧呼吸的過程,圖中a、b為光合作用的原料,①~④表示相關(guān)過程,據(jù)圖回答:
(1)圖中①過程進行的場所是。
(2)光合作用過程中[H]來源于①過程中,用于③過程中。
(3)在有氧呼吸過程的第一階段,除了產(chǎn)生了[H]、ATP外,產(chǎn)物還有。①過程產(chǎn)生的O2用于相鄰細胞的②過程,至少經(jīng)過層膜結(jié)構(gòu)。
(4)若將該植物從CO2濃度為0.03%的環(huán)境中轉(zhuǎn)移到CO2濃度為1%的環(huán)境中,葉綠體中[H]含量將。
(5)寫出有氧呼吸的總反應式:。
11.大豆種子在萌發(fā)過程中,干重和鮮重均發(fā)生變化,鮮重的變化曲線如下圖。請回答下列問題:
(1)圖中階段種子胚細胞中自由水的含量最多,水通過的方式跨過生物膜。
(2)測得階段Ⅲ期間大豆種子干重顯著減少,可能的主要原因是:①組成細胞的化合物中,減少;②細胞代謝的發(fā)生情況是。
(3)根據(jù)階段Ⅱ測得種子吸收O2與釋放CO2的體積之比為1∶2,此時種子胚細胞的有氧呼吸與無氧呼吸消耗的葡萄糖之比為。
(4)松土能促進生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán),主要原因是:①促進根細胞的,釋放更多的CO2到大氣中;②促進根細胞吸收;③促進土壤中的分解有機物,釋放更多的CO2到大氣中。
12.圖1表示細胞內(nèi)糖分解代謝過程,其中數(shù)字表示細胞呼吸的階段;圖2為不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線。請回答下列問題:
(1)圖1中方格內(nèi)的物質(zhì)名稱是;有氧呼吸的途徑是;產(chǎn)[H]的階段是;過程③發(fā)生的場所是。
(2)圖2曲線AB段酵母菌呼吸發(fā)生的場所是;曲線BC段酵母菌呼吸的方式為。
(3)酵母菌種群數(shù)量從C點開始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外,還有乙醇含量過高、。在T1~T2時段,單位時間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有、。
13.紅掌是半陰生高等植物,下圖表示夏季時紅掌在不同遮光處理條件下凈光合速率的日變化曲線。請分析回答相關(guān)問題。
(1)適當遮光,葉綠素含量會增加,葉片對的吸收能力將顯著增強。
(2)曲線ab段葉肉細胞內(nèi)能合成[H]的場所有;曲線cd段,植物體內(nèi)有機物總量的變化情況是。
(3)M點時,對紅掌體內(nèi)所有能進行光合作用的細胞來說,葉綠體消耗的CO2量 (填“大于”“等于”或“小于”)細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量。
(4)若將植物突然轉(zhuǎn)移到高溫、強光照、干燥的環(huán)境中,此時葉肉細胞內(nèi)C3物質(zhì)的含量變化是。30%遮光處理避免了強光照和過高溫度對植株的不利影響,與曲線Ⅱ相比,曲線Ⅰ未明顯出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象的原因是 。
(5)6∶30左右,在不遮光的條件下適當增加該植物周圍的CO2濃度,光合速率的變化情況基本不變,原因是 。
14.(1)科學家通過對綠色植物轉(zhuǎn)換CO2的研究中知道:①在一定濃度范圍內(nèi),綠色植物對外界CO2的轉(zhuǎn)換為定值(實際光合作用消耗的CO2量=外界CO2量×轉(zhuǎn)換率+呼吸作用中CO2的釋放量);②綠色植物光合作用利用的CO2來自于外界與呼吸作用兩方面。已測得呼吸作用釋放的CO2為0.6μmol/h,現(xiàn)用紅外測量儀在恒溫不同光照下測得如下表數(shù)據(jù),實際光合量用葡萄糖表示。
從表中數(shù)據(jù)的對比可知影響光合作用的因素有。當光照強度為2klx,實際光合量為0.44μmol/h時,植物從外界吸收的CO2為μmol/h,植物對外界CO2的轉(zhuǎn)換率為。若外界CO2濃度為6.0μmol/h時,則該條件下綠色植物的實際光合量為μmol/h。
(2)將某種綠色植物的葉片,放在特定的實驗裝置中,研究在10℃、20℃的溫度條件下,分別置于5klx、10klx光照和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用。結(jié)果如下圖所示(橫坐標為時間,單位:小時)。
對以上結(jié)果分析正確的是( )
A.20℃時的呼吸速率是10℃時的4倍
B.在10℃、5klx的光照下,每小時光合作用產(chǎn)生的氧氣量是3mg
C.在5klx光照下,10℃時積累的有機物比20℃時少
D.在20℃、10klx光照下,每小時光合作用產(chǎn)生的氧氣量是6mg
【參考答案】
1.A 2.D 3.C 4.A 5.D 6.C 7.AD 8.AD 9.B
10.(1)葉綠體類囊體薄膜 (2)水的光解 C3的還原(或碳的還原) (3)丙酮酸 6 (4)下降 (5)C6H12O6+6H2O+6O2酶12H2O+6CO2+能量
11.(1)Ⅲ 自由擴散 (2)有機化合物(答“糖類、脂肪”等可酌情給分) 只進行呼吸作用(分解有機物),未進行光合作用(未制造有機物) (3)1∶3 (4)有氧呼吸 無機鹽 好氧微生物
12.(1)丙酮酸 ①③④ ①③ 線粒體基質(zhì) (2)細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 有氧呼吸和無氧呼吸 (3)培養(yǎng)液的pH下降 酵母菌進行無氧呼吸,產(chǎn)生的能量少 酵母菌種群數(shù)量增多
13.(1)紅光和藍紫光 (2)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 增加 (3)大于 (4)減少 遮光30%的情況下(起降溫增濕作用),植物氣孔一般不關(guān)閉 (5)6∶30左右限制光合速率的主要因素是光照強度
【解析】(1)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收效率高。(2)曲線ab段葉肉細胞既能進行光合作用又能進行有氧呼吸,這兩個過程中都有[H]的產(chǎn)生,因而能合成[H]的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。曲線cd段,凈光合速率為正值,表明植物體內(nèi)有機物總量增加。(3)M點時植物整體上光合作用消耗的CO2量等于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量,但由于植物體內(nèi)大多數(shù)細胞不進行光合作用只進行呼吸作用,因而所有進行光合作用的細胞消耗的CO2量大于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量。(4)在高溫、強光照、干燥的環(huán)境中,植物葉片的氣孔關(guān)閉,吸收的CO2減少,固定產(chǎn)生的C3減少;遮光30%的情況下(起降溫增濕作用),植物氣孔一般不關(guān)閉。(5)6∶30左右光照較弱,光反應較弱而影響到光合速率。
光合作用為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供物質(zhì)來源和能量來源,光合作用對于人類和整個生物界都具有非常重要的意義。所以,能夠理解掌握光合作用的過程,有利于學生理解和分析植物體的生理活動狀況,為解決實際問題打下良好的基礎。因此,在歷年高考中“光合作用”板塊相關(guān)內(nèi)容均為考查的重點和難點。
1 高考命題趨勢
(1)考查內(nèi)容:主要考查光合作用的全過程和影響光合作用的因素并能夠探討光合作用原理在生產(chǎn)實踐中的應用。
(2)考查形式:試題有選擇題,又有簡答題。常以圖表題、分析說明題和實驗設計題呈現(xiàn),光合作用常與呼吸作用一起命制大型綜合題。
(3)命題趨勢:通常以創(chuàng)設情境的方式考查可行性光合作用探究實驗的設計和實施以及利用數(shù)據(jù)、表格、圖形等多種方式對光合作用和呼吸作用材料和結(jié)果的分析。
2 考點例題分析
考點1:光合色素及其功能。
葉綠體中的色素具有吸收傳遞和轉(zhuǎn)換光能的功能,葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化成電能,絕大多數(shù)葉綠素a、全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素能夠吸收、傳遞光能。
【例1】(2007?上海?30)圖l表示葉綠體中色素的吸收光譜(顏色深、淺分別表示吸收量多、少)。甲、乙兩圖分別是( )
A 胡蘿卜素、葉綠素的吸收光譜
B 葉綠素、胡蘿卜素的吸收光譜
C 葉黃素、葉綠素的吸收光譜
D 葉黃素、胡蘿卜素的吸收光譜試題解析:本題考查了葉綠體色素吸收光譜的有關(guān)知識。葉綠素分子的吸收光譜是紅光部分(640~660nm)和藍紫光部分(430-450nm)。由于葉綠素對綠光吸收的最少,所以葉綠素溶液呈現(xiàn)綠色,葉片呈現(xiàn)綠色也是這個道理。類胡蘿卜素包括胡蘿卜和葉黃素,胡蘿卜能夠吸收藍紫光,也能對葉綠素起保護作用。答案選:B。
變式訓練:(2008?海南?2)關(guān)于葉綠體在光合作用過程中作用的描述,錯誤的是( )
A 葉綠體色素與ATP的合成有關(guān)
B 葉綠體色素ATP的分解
C 葉綠體色素與O2和[H]的形成有關(guān)
D,葉綠體色素能吸收和傳遞光能
試題解析:少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化成電能,絕大多數(shù)葉綠素a,全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素能夠吸收、傳遞光能。隨光能轉(zhuǎn)換成電能,NADP+導到電子和氫離子形成NADPH。這樣一部分電能就轉(zhuǎn)化成活躍的化學能儲存在了NADPH中。與此同時,葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分電能,將ADP和Pi轉(zhuǎn)化成ATP。這樣電能就轉(zhuǎn)化成活躍的化學能儲存在NADPH和ATP中。答案選:B。
考點2:光合作用過程。
光合作用的實質(zhì)是綠色植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成糖類等有機物質(zhì),同時將光能轉(zhuǎn)化成化學能儲存在有機物中,屬于植物的同化作用。其過程分為光反應階段和暗反應階段,二者發(fā)生的場所和條件均有差別。
【例2】圖1是在光照條件下,小麥葉肉細胞內(nèi)發(fā)生的生理過程。①一⑤為生理過程,a~h為物質(zhì)名稱,請回答:
(1)物質(zhì)a分布在葉綠體的___________,物質(zhì)e是________。
(2)上述①~⑤過程中,能夠產(chǎn)生ATP的過程是________,其中為綠色植物各種生命活動提供能量最多的過程和產(chǎn)生ATP最多的過程是_________,③過程進行的場所是__________。
(3)假如白天突然中斷二氧化碳的供應,則葉綠體首先積累起來的物質(zhì)是[ ]__________;假如該小麥植株從光照條件下移到黑暗處,h的變化是__________。
(4)與上圖生理活動有關(guān)的兩種細胞器可進行轉(zhuǎn)錄過程,除自身DNA和原料外,再寫出直接參與該過程的兩種有機物名稱_________。
(5)較強光照下,①過程中d的移動方向是_____________。
試題解析:該題主要考查了葉肉細胞中光合作用與呼吸作用的具體過程。物質(zhì)a為光和色素,其分布在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上,物質(zhì)e為光反應中形成的NADPH。③過程為有氧呼吸的第一階段,在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。若白天突然中斷二氧化碳的供應,則將導致C3減少,C5增多;若停止光照則C3增多,C5減少。(4)在線粒體、葉綠體中進行轉(zhuǎn)錄除需要模板與原料外,還需要酶和能量等。(6)在較強光照下①過程中的d為ADP,要移向囊狀結(jié)構(gòu)薄膜,重新合成ATP。
考點3:影響光合作用速率的因素及應用。
光合作用影響因素相關(guān)知識在生產(chǎn)實踐和生活中應用廣泛,同時此處又是高考出題的熱點。
【例3】(2009?北京?4)小麥和玉米的CO2固定量隨外界C02濃度的變化而變化(圖2)。下列相關(guān)敘述不正確的是( )
A 小麥的CO2固定量與外界CO2濃度呈正相關(guān)
B CO2濃度在100mg?L-1時小麥幾乎不固定CO2
C CO2濃度大于360mg?L-1后玉米不再固定CO2
D C4植物比C3,植物更能有效地利用低濃度CO2
試題解析:本題以直方圖作為信息的載體,考查分析信息并得出相關(guān)結(jié)論的能力。A和B選項可以從圖中分析直接得出;從圖上看,當外界C02濃度很低時,玉米(C4植物)可以固定CO2,而小麥(C3植物)幾乎不能固定CO2,即C4植物比C3植物更能有效地利用低濃度CO2;當CO2濃度大于360mg?L-1后,玉米仍然在固定CO2,只是CO2固定量不再隨外界C02濃度上升而變化。答案選:C。
考點4:實驗設計。
近年高考,更加注重學生個人實踐能力要求,實驗內(nèi)容不斷增加,光合作用作為重點內(nèi)容之一,也常常作為背景材料出現(xiàn)在試題中。相關(guān)實驗設計有以下幾方面:①光合作用發(fā)現(xiàn)史的四個經(jīng)典實驗方法手段的遷移應用及拓展;②光合作用影響因素――光照強度、二氧化碳、溫度為調(diào)控手段的實驗設計;③色
素提取和分離相關(guān)的實驗評價;④光合作用與呼吸作用綜合起來進行實驗設計。
【例4】(2006?全國理綜)為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產(chǎn)生和消耗,請用所提供的實驗材料與用具,在給出的實驗步驟和預測實驗結(jié)果的基礎上,繼續(xù)完成實驗步驟的設計和預測實驗結(jié)果,并對你的預測結(jié)果進行分析?!?實驗材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜,空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。
實驗步驟和預測實驗結(jié)果:
(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片,分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時,葉片均浮在水面。
(2)用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均下沉到試管底部。
(3)___________________________________________________________________________________。
分析預測結(jié)果:__________________。
試題解析:該實驗目的是驗證葉片在光合作用和呼吸作和過程中有氣體產(chǎn)生和消耗,因此要通過此實驗既要驗證光合作用有氣體產(chǎn)生和消耗也要驗證呼吸作用有氣體消耗和產(chǎn)生,是兩個實驗,所以光照條件不是變量,不要將一支試管放在光下另一支置于黑暗從而形成兩個變量。