专题2 考点5 与光合作用和细胞呼吸有关的探究实验 课件 2021年高考备考生物二轮复习专题复习

考点五 与光合作用和细胞呼吸有关的探究实验
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解析：题图中 X 为 NaOH 溶液，软管夹关闭后液滴 将向左移动，A 错误；在 20～30 min 内氧气的平均吸收 速率为(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)，B 正确；果蝇幼 虫无氧呼吸产生乳酸不产生 CO2，无论是否进行无氧呼 吸液滴都不会移动，C 错误；对照实验中应将装置中的果 蝇幼虫换成等数量的死幼虫，并将该装置置于相同环境 中，重复上述实验，D 错误。
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1．(2020·淄博模拟)某同学用如图所示实验装置测 定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用的毛细管横截面积为 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( )
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(2019·全国卷Ⅱ)通常，对于一个水生生态系统来 说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游 植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若 要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量， 可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分 成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不 透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样 处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含 量(C)。据此回答下列问题。
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(5)叶片上浮法——探究影响光合作用的因素 实验原理： 利用“真空渗入法”排出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。
专题二 细胞代谢
考点五 与光合作用和细胞呼吸有关的探究实验
1．测定细胞呼吸速率
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(1)实验原理： 组织细胞呼吸作用吸收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表示呼吸速率。装置乙为对照 组。
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(2)误差的校正： ①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呼吸速率的测定。 ②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。 ③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误 差，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。
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实验时间 /min
液滴移动 距离/mm
10 15 20 25 30 35 0 32.5 65 100 130 162.5
A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动 B．在20～30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min C．如将X换为清水，可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率 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
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装置中红色液滴的
序
移动情况
号
装置甲 装置乙
结论
1
① 不移动 酵母菌只进行有氧呼吸
2 不移动 ② 酵母菌只进行无氧呼吸
3
③
④
酵母菌既进行有氧呼吸， 又进行无氧呼吸
提示：(1)除用等量蒸馏水代替NaOH溶液外，其他 设置与装置甲完全相同 (2)①向左移动 ②向右移动 ③向左移动 ④向右移动
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提示：(1)释放氧气 (2)首先不给予光照，测出黑藻 单位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速率)；再给予一定 光照条件，其他条件不变，测出黑藻单位时间内氧气释 放量(净光合作用速率)；然后将光照条件下黑藻单位时 间氧气释放量(净光合作用速率)加上黑暗条件下黑藻单 位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速率)，就是该光照条 件下黑藻叶绿体实际光合作用的速率。
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净光合速率＝z2－Sy； 呼吸速率＝x2－Sy； 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝x＋2zS－2y。
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(3)半叶法——测定光合作用有机物的产生量
实验原理： 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处， 另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采 用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间 后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分 别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含 量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量， 超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出真正 光合速率、呼吸速率和净光合速率。
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1．某兴趣小组利用如图所示装置(橡皮塞上的弯管为 带有红色液滴的刻度玻璃管)探究酵母菌的细胞呼吸类型。
(1)想得到预期实验结果，要设置对照实验(装置 乙)，装置乙的设置为________。
(2)请预测与实验结论相符合的现象，并填写表中内 容：
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②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸， 由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位 时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表 净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (2)叶圆片称重法——测定有机物的变化量 实验原理： 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所 示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
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2．某兴趣小组设计如图所示实验装置探究“光照 强度对黑藻光合速率的影响”。
(1)单位时间内有色小液滴的移动距离代表一定量的黑藻 单位时间内什么的量？
(2)如果利用该装置测定在一定光照强度下黑藻叶绿体实 际光合作用的速率，可采取的方法是(写出具体的实验思路)：
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(4)黑白瓶法——测溶氧量的变化 实验原理： 将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中， 测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生 植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸 作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作 用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气 增加量＋黑瓶中氧气减少量。
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置对照实验，装置Ⅲ除用等量清水代替氢氧化钠外，其 他设计与装置Ⅱ相同。②CO2可使澄清的石灰水变浑 浊；CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。③ 装置Ⅱ烧杯内是氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的作用是 吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，所以装置测量的是细胞 呼吸消耗的氧气的量。装置Ⅲ烧杯内是清水，清水不能 吸收气体，也不释放气体，该装置测量的是细胞呼吸释 放的二氧化碳的量和消耗氧气的量的差值，如果气体体 积增加，说明酵母菌进行无氧呼吸。所以若装置Ⅱ中红
析，本实验中，C－A＝光合作用总放氧量－呼吸作用耗 氧量＝净光合作用的放氧量，即C与A的差值表示这段时 间内生产者净光合作用的放氧量；C－B＝光合作用总放 氧量，即C与B的差值表示这段时间内生产者的光合作用 的总放氧量；A－B＝呼吸作用耗氧量，即A与B的差值 表示这段时间内生产者的呼吸作用耗氧量。
答案：生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作 用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
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材料用具：500 mL保温桶、温度计、活性酵母菌、 0.1 mol/L葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验步骤： ①取A、B两套装置按下表的设计进行实验。
装置
步骤一
A
加入200 mL的 葡萄糖溶液
B
加入200 mL煮沸后 冷却的葡萄糖溶液
步骤二
步骤三
加入10 g活 性酵母菌
X
加入石蜡
Y
油铺满液面
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③写出乙组改进后所得的实验结果及相应的结论： 若装置Ⅲ中红色液滴向右移，装置Ⅱ中红色液滴不 移动，说明酵母菌只进行无氧呼吸； 若__________________________________________ ___________________________________________， 说明酵母菌只进行有氧呼吸； 若__________________________________________ __________________________________________， 说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
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(2)结果分析：
实验现象
装置一 装置二着
结论
着色液 色液
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已 不动
死亡
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
只进行有氧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ吸或进行有氧呼吸和产 不动
生乳酸的无氧呼吸
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2．探究细胞呼吸方式
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(1)实验原理： ①装置一中NaOH溶液的作用是吸收掉细胞呼吸所产生 的CO2，着色液移动的距离代表植物细胞呼吸吸收O2的量。 ②装置二中着色液移动的距离代表植物细胞无氧呼吸产 生CO2量。
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答案：B
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热点二 探究细胞呼吸方式 2．(2020·贵阳统测)甲、乙两个生物兴趣小组分别利 用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的 探究实验。回答下列问题：
(1)甲利用图Ⅰ装置探究酵母菌在有氧与无氧的条件 下细胞呼吸放出的热量的多少。
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在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产 者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内 __________________________；C与B的差值表示这段时 间内________________________；A与B的差值表示这段 时间内________________________。
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解析：(1)①分析表中相关内容，考虑到实验要遵循 对照性原则、科学性原则和单一变量原则，本实验的自 变量为是否含有氧气，其他都是无关变量，要求相同且 适宜。因此X处应填：不加入石蜡油(或通入氧气)，目的 是给酵母菌创造有氧环境。Y处应填：加入10 g活性干酵 母，排除无关变量的影响。②B装置葡萄糖溶液煮沸的 主要目的是去除氧气，氧气有无属于自变量。(2)①图Ⅱ 装置中氢氧化钠吸收二氧化碳，红色液滴向左移动是酵 母菌有氧呼吸消耗氧气引起的；探究呼吸方式，同时设
则X是_______________；Y是_________________。
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②B装置中步骤一的主要目的是________，这是控 制实验的________变量。
实验结果：略。 (2)乙利用图Ⅱ装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴 的刻度玻璃管)探究酵母菌的细胞呼吸类型。 ①想得到实验结论还必须同时设置对照实验，假设 该装置编号为Ⅲ，则装置Ⅲ除用________代替NaOH溶 液外，其他设计与装置Ⅱ相同。 ②检测酵母菌细胞呼吸是否产生CO2时，可用澄清 的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液。CO2可使溴麝香草酚 蓝水溶液发生的颜色变化是____________。
解析：依题意可知：甲、乙两瓶中只有生产者，A 值表示甲、乙两瓶中水样的初始O2含量；甲瓶O2含量的 变化反映的是呼吸作用耗氧量，因此B＝A－呼吸作用耗 氧量；乙瓶O2含量变化反映的是净光合作用放氧量，所 以C＝A＋光合作用总放氧量－呼吸作用耗氧量。综上分
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3.测定光合速率与呼吸速率 (1)气体体积变化法——测定光合作用O2产生的体积 或CO2消耗的体积
实验原理： ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色 液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
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