高考生物二轮复习 专题3 光合作用和细胞呼吸 考点3 光合作用和细胞呼吸的相关实验教案

光合作用和细胞呼吸的相关实验

1．光合作用与呼吸作用实验设计中实验条件的控制方法

(1)增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。

(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖。

(3)除去容器中的二氧化碳——氢氧化钠溶液。

(4)保持容器中二氧化碳浓度不变——NaHCO3溶液。

(5)除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中一段时间。

(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。

(7)消除种子表面微生物对种子细胞呼吸速率测定的影响——消毒。

(8)探究酵母菌的呼吸方式，检测产生的CO2情况——用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液。

(9)除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。

(10)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。

2．“装置图法”测定光合速率与呼吸速率

(1)测定装置

(2)测定方法及解读

①测定呼吸速率(装置甲)

a．装置甲烧杯中放入适宜浓度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(装置甲单位时间内向左移动距离代表呼吸速率)。

②测定净光合速率(装置乙)

a．装置乙烧杯中放入适宜浓度的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(装置乙单位时间内向右移动距离代表净光合速率)。

③根据“总(真正)光合速率＝呼吸速率＋净光合速率”可计算得到总(真正)光合速率。

物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

3．“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素

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。

4．“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率

将装有水和水生植物的黑、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，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。

5.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量

“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为M A、M B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。即M＝M B－M A，M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。

1．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)：____________。

提示：(1)释放氧气的量。

(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。

2．研究表明，钙(CaCl2)与脱落酸(ABA)都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。

提示：在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2和ABA的混合物处理棉花，测量并

比较四种情况下的净光合速率大小。

1．(2019·全国卷Ⅱ节选)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。

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______________________。

解析：若干小时后，透光的乙瓶中的氧气含量(C)与水样中氧气的初始含量(A)的差值表示这一时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中氧气的初始含量(A)与不透光的甲瓶中的

氧气含量(B)的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C与B的差值表示这一时间段内生产者光合作用的总产氧量。

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

2．(2016·全国卷Ⅱ)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。

若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：

(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由_______________________________

____________________________________________________

引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。

(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是__________________________________

____________________________________________________。

(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草

____________________________________________________。

解析：(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用和呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼