Question

12．某轉(zhuǎn)基因作物有很強(qiáng)的光合作用強(qiáng)度．某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對(duì)該轉(zhuǎn)基因作物光合強(qiáng)度測(cè)試的研究課題，設(shè)計(jì)了如圖裝置．請(qǐng)你利用下列裝置完成光合作用強(qiáng)度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并分析回答有關(guān)問題：

注：A為開關(guān)；B為玻璃鐘罩；C為轉(zhuǎn)基因作物；D為燒杯（內(nèi)裝有溶液）；E為紅墨水滴；F為直尺
Ⅰ．實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）先測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度，方法步驟是：
（2）①甲、乙兩裝置的D中都放入氫氧化鈉溶液，裝置乙作對(duì)照組
（3）②將甲、乙兩裝置的玻璃鐘罩遮光處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中
（4）③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度．
（5）（2）測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度，方法步驟是：
（6）①甲、乙兩裝置的D中都放入碳酸氫鈉溶液，乙裝置作對(duì)照組
（7）②將甲、乙兩裝置放在光照強(qiáng)度、溫度相同且適宜的環(huán)境中．
（8）③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動(dòng)的方向和刻度．
（9）（3）實(shí)驗(yàn)操作30分鐘后，記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動(dòng)情況：

		實(shí)驗(yàn)1小時(shí)后紅墨水滴移動(dòng)情況
測(cè)定植物呼吸作用	甲裝置	左（填左或右移）1.5厘米
	乙裝置	右移0.5厘米
測(cè)定植物凈光合作用	甲裝置	右（填左或右移）4.5厘米
	乙裝置	右移0.5厘米

Ⅱ．實(shí)驗(yàn)分析：
假設(shè)紅墨水滴每移動(dòng)1cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1g．那么該植物的呼吸 作用速率是4g/小時(shí)．白天光照15小時(shí)，一晝夜葡萄糖的積累量是84g．（不考慮晝夜溫差影響）

Answer 1

分析 本題以裝置圖為信息載體，綜合考查光合作用和呼吸作用．通過相同的裝置分析可知，測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度和光合作用的不同在于裝置D中所放入的液體的不同．若該裝置測(cè)定細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，甲乙兩裝置的D中都放入NaOH溶液，吸收二氧化碳，因此液滴的移動(dòng)就來自于氧氣的吸收量，液滴向左移動(dòng)；此外還要排除光合作用的影響．若該裝置測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度時(shí)，甲乙兩裝置的D中都放入NaHCO₃溶液，提供原料二氧化碳，因此液滴的移動(dòng)就來自于氧氣的釋放量，液滴向右移動(dòng)，同時(shí)提供光合作用發(fā)生的適宜條件．

解答 解．Ⅰ．（1）這是關(guān)于光合作用強(qiáng)度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)題，解決這個(gè)問題要測(cè)光合作用強(qiáng)度，必須先測(cè)呼吸作用強(qiáng)度，在測(cè)呼吸作用強(qiáng)度時(shí)一定要將實(shí)驗(yàn)裝置置于黑暗條件下，使植物只進(jìn)行呼吸作用．用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO₂，植物呼吸作用消耗一定量O₂釋放等量CO₂，而CO₂被NaOH溶液吸收，根據(jù)玻璃鐘罩內(nèi)氧氣體積的減少量即可測(cè)呼吸作用強(qiáng)度．
（2）凈光合作用強(qiáng)度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)要滿足光合作用的條件，充足的光照、一定濃度的CO₂由NaHCO₃溶液提供，光合作用過程中消耗一定量CO₂釋放等量O₂，而CO₂由NaHCO₃溶液提供，因此玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O₂釋放量的影響而不受CO₂氣體減少量的影響．
（3）若該裝置測(cè)定細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，液滴的移動(dòng)就來自于氧氣的吸收量，液滴向左移動(dòng)；若該裝置測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度時(shí)，液滴的移動(dòng)就來自于氧氣的釋放量，液滴向右移動(dòng)．
Ⅱ．對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝臵乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素如溫度變化等對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)裝臵甲同樣也受環(huán)境因素的影響因此植物呼吸作用消耗O₂量等于玻璃鐘罩內(nèi)氧氣體積的改變量即1.5+0.5=2g每半小時(shí)，根據(jù)凈光合作用的測(cè)定值是4.5-0.5=4g每半小時(shí)，白天光照15小時(shí)的凈光合作用量是4×2×15=120g，一晝夜葡萄糖的積累量是15小時(shí)光合作用實(shí)際量減去24小時(shí)呼吸作用消耗量等同于15小時(shí)的凈光合作用量減去9小時(shí)的呼吸作用消耗量即8×15-4×9=84g．
故答案為：
Ⅰ．（1）①NaOH溶液     ②遮光處理 
（2）①NaHCO₃    ②將裝置甲、乙放在光照充足、溫度相同的環(huán)境中 
（3）左   右
Ⅱ．4    84

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了光合作用和呼吸作用的影響因素及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考查了學(xué)生的理解能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，試題難度中等．