Question

提高光合速率可以提高農作物的產量，光合作用過程需要許多酶的催化作用，科學家通過對有關酶及相關基因的研究，在野生植物體內找到了影響光合速率的主要基因并進行了相關實驗，得到了某種轉基因作物．某高二生物興趣小組設計了如下裝置開展了對該轉基因作物光合強率測試的研究課題．請分析并回答下列有關問題：

（1）要測量植物的真正的光合速率，可以用此裝置實驗測得的

 

來表示．在植物體內，氧氣產生于

 

中，在

 

中消耗；還原氫產生于

 

（場所），消耗于

 

（場所）．
（2）第一步：測定植物的細胞呼吸強度，方法步驟：
①取兩個相同的組合裝置（如上圖所示），編號甲、乙．其中裝置甲中

 

，乙裝置中

 

．
②

 

．
③

 

．
④

 

．
（3）第二步：測定植物的凈光合作用強度，方法步驟基本同上，但不同的處置有：
①

 

；
②

 

．

實驗	裝置	實驗30分鐘后紅墨水滴移動情況
測定植物呼吸速率	甲裝置	（填左移或右移）1.5厘米
	乙裝置	右移0.5厘米
測定植物凈光合速率	甲裝置	（填左移或右移）4.5厘米
	乙裝置	右移0.5厘米

（4）實驗數(shù)據(jù)：實驗操作30分鐘后，記錄甲裝置紅墨水滴移動情況：
（5）假設紅墨水滴每移動1cm，植物體內葡萄糖增加或減少1g，那么該植物的細胞呼吸速率（分解葡萄糖速率）是

 

g/h．白天光照15小時，一晝夜葡萄糖的積累量是

 

（不考慮晝夜溫差影響）．

Answer 1

考點：細胞呼吸的過程和意義

專題：

分析：本題主要考查影響光合作用的環(huán)境因素．
1、溫度對光合作用的影響：在最適溫度下酶的活性最強，光合作用強度最大，當溫度低于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而加強，當溫度高于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而減弱．
2、二氧化碳濃度對光合作用的影響：在一定范圍內，光合作用強度隨二氧化碳濃度的增加而增強．當二氧化碳濃度增加到一定的值，光合作用強度不再增強．
3、光照強度對光合作用的影響：在一定范圍內，光合作用強度隨光照強度的增加而增強．當光照強度增加到一定的值，光合作用強度不再增強．

解答： 解：（1）用此裝置測量植物的真正光合作用速率，可以用細胞呼吸消耗的氧氣量+釋放的氧氣量來表示．在植物體內，氧氣產生于葉綠體中，在線粒體中消耗；還原氫產生于葉綠體、細胞質基質、線粒體（場所），消耗于葉綠體（基質）、線粒體（內膜）．
（2）第一步，測定植物的細胞呼吸強度，實驗變量是能否進行呼吸作用．方法步驟如下：①取兩個相同的組合裝置（如上圖所示），編號甲、乙．其中裝置甲中裝有活的轉基因植物，乙裝置中裝有相同的但已死亡的轉基因植物作為對照；②向甲乙兩裝置的D中都均放入等量相同適宜濃度的NaOH溶液．③將裝置甲、乙的玻璃鐘罩遮光處理，放在溫度等相同環(huán)境中．④30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度．
（3）第二步，測定植物的凈光合作用強度，方法步驟是：①甲、乙兩裝置的D中都放入NaHCO₃溶液，裝置乙作對照組；②將裝置甲、乙放在光照充足、溫度等相同的環(huán)境中．
（4）測定植物細胞呼吸速率時，實驗中NaOH溶液可以吸收二氧化碳，所以消耗的氧氣使密閉環(huán)境中氣體減少，壓強降低，水滴向左移動．測定光合作用速率時，實驗中NaHCO₃溶液可以釋放二氧化碳，所以產生的氧氣使密閉環(huán)境中氣體增加，壓強升高，水滴向右移動．
（5）測定植物細胞呼吸速率時，對照組右移0.5厘米，實驗組左移1.5厘米，說明實驗30分鐘后細胞呼吸使水滴左移2厘米，所以每小時分解葡萄糖4g；測定光合作用速率時，水滴移動的速率為2×（4.5-0.5）=8厘米/小時，所以每天的積累量為8×15-（24-15）×4=84g．
故答案為：
（1）單位時間內植物細胞呼吸耗氧量+單位時間內實際測得光合作用釋放的氧氣量         葉綠體    線粒體     葉綠體、細胞質基質、線粒體       葉綠體（基質）、線粒體（內膜）
（2）①甲中裝有活的轉基因植物      乙中裝有相同的但已死亡的轉基因植物作為對照     
②向甲乙兩裝置的D中都均放入等量相同適宜濃度的NaOH溶液
③將裝置甲、乙的玻璃鐘罩遮光處理，放在溫度等相同的環(huán)境中
④30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度
（3）①將裝置中的NaOH溶液改為等量相同適宜濃度的NaHCO₃ 溶液
②將裝置甲、乙均放在相同的光照充足、溫度適宜等環(huán)境中
（4）左移     右移         （5）4     84

點評：本題意在考查學生對知識的理解能力．光合作用過程是考查的重點和難點，可以通過流程圖分析，表格比較，典型練習分析強化學生的理解．要注意，對于綠色植物來說，在有光的條件下可以進行光合作用，也可以進行細胞呼吸，在黑暗條件下只能進行細胞呼吸，所以要想研究植物的光合作用，先要研究細胞呼吸與光合作用的關系．光合作用合成有機物，而呼吸作用分解有機物．光合作用為呼吸作用提供有機物和氧氣，呼吸作用為光合作用提供二氧化碳和水．