資源簡介

第5講　細胞呼吸和光合作用的相關(guān)實驗設(shè)計與分析
　　與細胞呼吸和光合作用相關(guān)的實驗探究類試題多以真實的科研實驗為情境,以數(shù)據(jù)表格、實驗裝置圖、柱形圖、曲線圖為命題信息,主要考查考生辨析“實驗變量”、補充“實驗步驟”、分析“實驗數(shù)據(jù)”、預(yù)測“實驗結(jié)果”、得出“實驗結(jié)論”等的能力,其中寫出實驗思路并預(yù)期實驗結(jié)果類試題是近年高考考查的熱點和重點,考生要重點關(guān)注。
主題研習(一)　光合速率與呼吸速率的測定
[典例導(dǎo)析]
　　(2025·菏澤一模)研究小組利用圖1裝置,在光合作用的最適溫度條件下,測定了不同光照強度下番茄幼苗的光合速率。該小組又以某種盆栽番茄為材料,設(shè)置“常溫+常態(tài)CO2濃度”(對照)“常溫+高CO2濃度”“高溫+常態(tài)CO2濃度”“高溫+高CO2濃度”共4組進行實驗,檢測植株中的可溶性糖和淀粉含量變化。圖2為實驗25天時測得相關(guān)的物質(zhì)含量情況。回答下列問題:
注:CO2緩沖液有吸收和釋放CO2的作用,可維持瓶內(nèi)一定的CO2濃度。
(1)在不同光照強度下,圖1裝置測定的是番茄幼苗的　　　　　　　　(填“總光合速率”或“凈光合速率”),此時液滴可能發(fā)生的移動情況是　　　　　　　。
(2)若黑暗條件下,每小時液滴左移了3個刻度單位,某一光照強度下,每小時液滴右移了8個刻度單位。假設(shè)液滴每移動1個刻度單位,植物幼苗體內(nèi)的葡萄糖量增加或減少1 g,則該番茄幼苗的呼吸速率為　　　 g/h,該光照強度條件下,白天光照12小時,一晝夜葡萄糖的積累量為　　　g。
(3)一定的光照強度下,觀察到圖1裝置的液滴右移,若再適當升高溫度,則圖1裝置液滴右移的速率將變慢,原因是___________________________________________________________________________________
__________________________。
(4)圖2實驗中的無關(guān)變量有　　　　　　　　　　　　　(答2點)。一般果實中可溶性糖含量越高,果實的甜度就越高。依據(jù)圖2實驗結(jié)果,提高番茄果實甜度的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　。根據(jù)圖2實驗結(jié)果分析,在高CO2濃度條件下,高溫對番茄光合作用的影響及判斷依據(jù)是______________
_____________________________________________________。
聽課隨筆:
[思維建模]
1.利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率
(1)將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算呼吸速率。
(2)將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算凈光合速率。
(3)根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到總光合速率。
(4)物理誤差的校正:為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差影響實驗結(jié)果,應(yīng)設(shè)置對照實驗,即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗,根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。
2.“黑白瓶法”——測溶氧量的變化
　　[微點撥]　①黑白瓶法常用于水生生態(tài)系統(tǒng)光合速率和呼吸速率的測定。②在沒有初始值m0時,可利用(m2-m1)/t計算出總光合速率。
3.“半葉法”——測定光合作用有機物的產(chǎn)生量
　　[微點撥]　①本方法又叫半葉稱重法,即測定單位時間、單位葉面積干物質(zhì)的產(chǎn)生總量,常用于大田農(nóng)作物光合速率的測定。②本方法的要點是一半葉片遮光,另一半葉片照光,同時開始實驗。③可選擇對稱于主脈的多組葉圓片,烘干稱重,分別求出WA和WB的平均值,以減小實驗誤差。
[應(yīng)用體驗]
1.在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片,抽出空氣,利用裝置圖甲,進行光合速率測定。圖乙是利用裝置圖甲測得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標圖。下列敘述不正確的是 (　　)
A.從圖乙可看出,F植物適合在較弱光照下生長
B.光照強度為1 klx時,裝置甲中放置植物E的葉圓片進行測定時,液滴左移
C.光照強度為3 klx時,E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率相等
D.光照強度為6 klx時,裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短
2.(2025·廈門模擬)研究者將對稱葉片一半遮光,另一半照光處理。經(jīng)過一段時間后,在對稱部位截取同等面積(實驗處理前干重相同)的葉片,烘干稱重,用于相關(guān)速率的計算。不考慮光照條件對葉片呼吸速率的影響,下列說法正確的是 (　　)
A.遮光處理后,短時間內(nèi)葉綠體基質(zhì)中C3的含量比照光處理時低
B.照光處理時類囊體薄膜上可發(fā)生NADP+與電子和H+結(jié)合
C.照光處理與遮光處理后葉片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要計算光合速率還需測定同等面積葉片的初始干重
3.(2025·湖南雅禮中學調(diào)研)某生物科研小組從鴨綠江的某一深度取得一桶水樣,分裝于六對黑白瓶中,剩余的水樣測得初始溶解氧的含量為10 mg·L-1,白瓶為透明玻璃瓶,黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下(a光照強度/ klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 3 3 3 3 3
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣,但沒有光照,植物不能進行光合作用產(chǎn)生氧
B.光照強度為a時,白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧量相等,說明此光照強度下植物仍然不能進行光合作用
C.當光照強度為c時,白瓶中植物產(chǎn)生的氧氣量為21 mg·L-1
D.當光照強度為d時,繼續(xù)增加光照強度,白瓶中植物的光合速率不再增加　
主題研習(二)　與光合作用、細胞呼吸有關(guān)的實驗設(shè)計分析
[典例導(dǎo)析]
　　(2024·甘肅高考)類胡蘿卜素不僅參與光合作用,還是一些植物激素的合成前體。研究者發(fā)現(xiàn)了某作物的一種胎萌突變體,其大部分種子為黃色,少部分呈白色,白色種子未完全成熟即可在母體上萌發(fā)。經(jīng)鑒定,白色種子為某基因的純合突變體。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失。將野生型和純合突變體種子在黑暗中萌發(fā)后轉(zhuǎn)移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培養(yǎng)一周,提取并測定葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量,結(jié)果如圖所示。回答下列問題。
(1)提取葉片中葉綠素和類胡蘿卜素常使用的溶劑是　　　,加入少許碳酸鈣可以　　　　　　　。
(2)野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子,因為　　　　　　　　　 　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)現(xiàn)已知此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān),本研究中支持此結(jié)論的證據(jù):①純合體種子為白色;②　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷,X最可能是　　　　　。若以上推斷合理,則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量,但不影響純合突變體中X的含量。為檢驗上述假設(shè),請完成下面的實驗設(shè)計:
①植物培養(yǎng)和處理:取野生型和純合突變體種子,萌發(fā)后在　　　　　條件下培養(yǎng)一周,然后將野生型植株均分為A、B兩組,將突變體植株均分為C、D兩組,A、C組為對照,B、D組干旱處理4小時。
②測量指標:每組取3~5株植物的葉片,在顯微鏡下觀察、測量并記錄各組的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③預(yù)期結(jié)果:　　　　　　　　　　　　　　。
聽課隨筆:
[思維建模]
1.光合作用和細胞呼吸探究實驗中常用條件的控制方法
實驗條件 控制方法
增加水中O2 泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物
減少水中O2 容器密封或油膜覆蓋或用涼開水
除去容器中CO2 NaOH溶液
維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定 適宜濃度的NaHCO3溶液
除去葉中原有淀粉 置于黑暗環(huán)境中
除去葉中葉綠素 酒精隔水加熱
除去光合作用對細胞呼吸的干擾 植株遮光處理
得到單色光 棱鏡色散或薄膜濾光
2.實驗思路設(shè)計、預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論的答題策略
(1)實驗思路設(shè)計的一般書寫模式
實驗思路設(shè)計的書寫模式一般為“分組+施加自變量+檢測因變量”,題目中涉及的無關(guān)變量必寫,題目未涉及的可略寫或簡寫,具體如下:
(2)倒推法預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論
基本思路為“根據(jù)已知條件找變量→描述變量間的關(guān)系作結(jié)論→倒推結(jié)論對應(yīng)的結(jié)果→理清順序,先結(jié)果后結(jié)論”。兩類實驗的結(jié)果和結(jié)論敘寫關(guān)鍵點分析如下:
①探究性實驗
結(jié)果的預(yù)測對應(yīng)假設(shè),常需分類討論。可以先分析可能的結(jié)論,再假設(shè)某一結(jié)論成立,結(jié)合實驗過程推測出應(yīng)有的結(jié)果,最后正向表述為“若出現(xiàn)某結(jié)果,則假定的某結(jié)論成立”。
②驗證性實驗
一般只有一個結(jié)果和一個相應(yīng)的結(jié)論,且結(jié)論就在題目中,如“驗證……”“證明……”等。故只要依據(jù)此結(jié)論,結(jié)合實驗過程推測出應(yīng)有的結(jié)果,再正向表述為“出現(xiàn)某結(jié)果,則某結(jié)論成立”即可。
[應(yīng)用體驗]
1.(2025·成都七中模擬)在適宜溫度及CO2濃度條件下,某實驗小組測得森林石櫟和青岡幼苗葉片的生理指標如表所示。請回答下列問題:
植物種類 光補償點(μmol·m-2·s-1) 光飽和點(μmol·m-2·s-1)
石櫟 39 980
青岡 23 930
(1)光照直接影響光合作用的　　　　階段,當光照強度為39 μmol·m-2·s-1時,青岡葉肉細胞消耗ADP的場所有　　　　　　　　　　。
(2)研究的兩種植物中,最適合在較弱的光照環(huán)境中生長的是　　　,判斷的論據(jù)是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　。
(3)研究發(fā)現(xiàn),空氣中氧氣濃度不同時,對受冷害的植物的光合作用速率的影響是不同的。某實驗小組欲探究低氧濃度(1%)對受冷害青岡幼苗的光合速率的影響,請簡要寫出實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論(實驗所需材料及條件都充足)。
實驗思路:_____________________________________________________________________________。
預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.(2024·安徽高考)為探究基因OsNAC對光合作用的影響,研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達株(OE),測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量,結(jié)果見下表。回答下列問題。
凈光合速率/(μmol·m-2·s-1) 葉綠素含量/(mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗葉從外界吸收1分子CO2與核酮糖 1,5 二磷酸結(jié)合,在特定酶作用下形成2分子3 磷酸甘油酸;在有關(guān)酶的作用下,3 磷酸甘油酸接受　　　　　　　釋放的能量并被還原,隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為　　　　　　　　　　　　。
(2)與WT相比,實驗組KO與OE的設(shè)置分別采用了自變量控制中的　　　　　、　　　　　(填科學方法)。
(3)據(jù)表可知,OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率　　　。為進一步探究該基因的功能,研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達量、蔗糖含量及單株產(chǎn)量,結(jié)果如圖。
結(jié)合圖表,分析OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因:①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　
第5講　細胞呼吸和光合作用的相關(guān)實驗設(shè)計與分析
主題研習(一)
[典例導(dǎo)析]　解析：(1)CO2緩沖液可以維持容器內(nèi)CO2的含量相對穩(wěn)定，液滴的移動情況反映了瓶內(nèi)O2的變化情況(釋放或吸收)，故在不同光照強度下，圖1裝置測定的是番茄幼苗的凈光合速率。由于是不同光照處理，可能出現(xiàn)：光合速率小于呼吸速率，此時表現(xiàn)為從瓶內(nèi)吸收氧氣，液滴左移；光合速率等于呼吸速率，此時幼苗既不會從瓶中吸收氧氣也不會向瓶內(nèi)釋放氧氣，液滴不移動；光合速率大于呼吸速率，幼苗向瓶內(nèi)釋放氧氣，液滴右移。
(2)假設(shè)液滴每移動1個刻度單位，植物幼苗體內(nèi)的葡萄糖量增加或減少1 g。黑暗條件下，每小時液滴左移了3個刻度單位，表示呼吸速率為3 g/h；某一光照強度下，每小時液滴右移了8個刻度單位，表示凈光合速率為8 g/h。該光照強度條件下，白天光照12小時，一晝夜葡萄糖的積累量為8×12－3×12＝60 g。
(3)由題干可知，利用圖1裝置在光合作用的最適溫度下測定光合速率，適當升高溫度，植物幼苗的總光合速率下降，呼吸速率可能增大，導(dǎo)致凈光合速率下降，最終圖1裝置液滴右移的速率變慢。
(4)由題干信息可知，圖2實驗的自變量為溫度和CO2濃度，因此需要控制相同的無關(guān)變量，無關(guān)變量有濕度、光照強度、番茄生長狀況等。一般果實中可溶性糖含量越高，果實的甜度就越高。根據(jù)“常溫＋高CO2濃度”和“高溫＋高CO2濃度”組對比可知，在高CO2濃度條件下，高溫時番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增加，而淀粉含量卻明顯減少，因此在高CO2濃度條件下，高溫不利于番茄光合作用的進行。
答案：(1)凈光合速率　右移、不移動或左移　(2)3　60　(3)利用圖1裝置在光合作用的最適溫度下測定光合速率，適當升高溫度，植物幼苗的總光合速率下降，呼吸速率可能增大，導(dǎo)致凈光合速率下降，最終液滴右移速率變慢(合理即可)　(4)濕度、光照強度、番茄生長狀況等　提高溫度和CO2濃度(高溫和高CO2濃度)　在高CO2濃度條件下，高溫不利于番茄光合作用的進行，因為在高CO2濃度條件下，高溫時番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增加，而淀粉含量卻明顯減少(合理即可)
[應(yīng)用體驗]
1．選C　根據(jù)圖乙可知，F(xiàn)植物葉圓片的光補償點比E植物低，則兩植物中F適合在較弱光照下生長，A正確；光照強度為1 klx時，E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率，裝置甲中E植物葉圓片會吸收裝置中的O2，使液滴左移，B正確；光照強度為3 klx時，E、F兩種植物葉圓片釋放O2的速率相等，但E植物葉圓片的呼吸作用強度大于F植物葉圓片，故光照強度為3 klx時，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率不相等，C錯誤；光照強度為6 klx時，E植物葉圓片凈光合作用強度大于F植物葉圓片的凈光合作用強度，E植物葉圓片釋放的O2多，故裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短，D正確。
2．選B　遮光處理后，光反應(yīng)停止，短時間內(nèi)C3被還原的過程減弱，而C5固定CO2的過程仍能繼續(xù)，故遮光處理后C3含量短時間內(nèi)會比照光處理時高，A錯誤；照光處理時類囊體薄膜上可產(chǎn)生NADPH，故可發(fā)生NADP＋與電子和H＋結(jié)合，B正確；不考慮光照條件對葉片呼吸速率的影響，因此照光處理與遮光處理后葉片的干重差是由光合作用引起的，C錯誤；利用照光處理后與遮光處理后葉片的干重差(單位時間內(nèi))可計算真正光合速率，因此不需要測定同等面積葉片的初始干重，D錯誤。
3．選B　黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒有光照，植物不能進行光合作用產(chǎn)生氧，A正確；光照強度為a時，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧的含量相等，說明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于細胞呼吸消耗，B錯誤；當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量即為總光合作用量＝凈光合作用量＋細胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21 mg·L－1，C正確；由d、e兩組數(shù)據(jù)可知，當光照強度為d時，繼續(xù)增加光照強度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正確。
主題研習(二)
[典例導(dǎo)析]　解析：(1)葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素都能溶解在有機溶劑中，所以常使用無水乙醇提取。加入少許碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞。
(2)葉綠素的形成需要光照，與弱光下相比，正常光下更有利于葉綠素的形成，所以野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高。
(3)在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失，葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都很低，說明純合突變體的光合作用弱，無法滿足植株生長對有機物的需求，因此正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子。
(4)由題圖可知，與野生型相比，純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量很低(幾乎為零)，也可說明此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān)。
(5)據(jù)題中信息“則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量”推知，激素X最可能為脫落酸。①由于正常光照條件下，純合突變體葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量均極低，不能正常生長，進一步分析可知，種子萌發(fā)后需要在弱光條件下培養(yǎng)，以保證純合突變體能夠生長。②脫落酸具有促進氣孔關(guān)閉的作用，因此在顯微鏡下觀察、測量各組的氣孔大小。③據(jù)題中信息預(yù)測實驗結(jié)果是野生型脫落酸的含量高，野生型植株中，正常條件下培養(yǎng)的A組的脫落酸的含量低于干旱條件下培養(yǎng)的B組，B組的氣孔大小明顯小于A組。純合突變體內(nèi)脫落酸合成存在缺陷，正常條件下培養(yǎng)的C組和干旱條件下培養(yǎng)的D組的氣孔大小基本相同。
答案：(1)無水乙醇　防止研磨中色素被破壞　(2)葉綠素的形成需要光照，正常光下更有利于葉綠素的形成　(3)純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失，且葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都很低，光合作用弱，無法滿足植株生長對有機物的需求　(4)與野生型相比，純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量很低(幾乎為零)　(5)脫落酸　①弱光　②氣孔大小　③B組氣孔大小明顯小于A組，C、D兩組氣孔大小基本相同
[應(yīng)用體驗]
1．解析：(1)光合作用包括光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)主要受光照強度、光質(zhì)的影響，而CO2濃度主要通過影響暗反應(yīng)影響光合作用，溫度對光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有影響。當光照強度為39 μmol·m－2·s－1時，超過了青岡的光補償點，即光合作用速率大于呼吸速率，葉肉細胞中，消耗ADP、合成ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。
(2)從表格可以看出，青岡的光補償點和光飽和點都低于石櫟，在較弱光照強度下即可生存，所以研究的兩種植物中，青岡最適合在較弱的光照環(huán)境中生長。
(3)實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論類試題解題模板一般從以下角度進行分析：
答案：(1)光反應(yīng) 細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體　(2)青岡　青岡的光補償點和光飽和點均較低，在較弱光照強度下即可生長　(3)將受冷害的青岡幼苗隨機均分成兩組，分別置于低氧濃度(1%)(甲組)和正常氧濃度(乙組)條件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時間后測定兩組幼苗的平均光合作用速率　①若甲組的光合作用速率大于乙組，則低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用有一定促進(保護)作用；②若甲組的光合作用速率小于乙組，則說明低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用有一定抑制作用；③若甲組的光合作用速率等于乙組，則低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用無影響
2．解析：(1)在光合作用的暗反應(yīng)階段，CO2被固定后形成的兩個3 磷酸甘油酸(C3)分子，在有關(guān)酶的催化作用下，3 磷酸甘油酸接受ATP和NADPH釋放的能量并被還原，隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為核酮糖 1,5 二磷酸(C5)和糖類等。
(2)與WT相比，實驗組KO為OsNAC敲除突變體，其設(shè)置采用了自變量控制中的“減法原理”；實驗組OE為OsNAC過量表達株，其設(shè)置采用了自變量控制中的“加法原理”。
(3)據(jù)表可知，OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率增大。結(jié)合圖表，OsNAC過量表達使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因是①與WT組相比，OE組葉綠素含量較高，增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，光反應(yīng)增強，促進旗葉光合作用；②與WT組相比，OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達量較高，可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出，從而增大旗葉的凈光合速率。
答案：(1)ATP和NADPH　核酮糖 1,5 二磷酸(C5)和糖類等　(2)減法原理　加法原理　(3)增大　與WT組相比，OE組葉綠素含量較高，增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，光反應(yīng)增強，促進旗葉光合作用　與WT組相比，OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達量較高，可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出，從而增大旗葉的凈光合速率(共68張PPT)
細胞呼吸和光合作用的相關(guān)實驗設(shè)計與分析
第5講
與細胞呼吸和光合作用相關(guān)的實驗探究類試題多以真實的科研實驗為情境,以數(shù)據(jù)表格、實驗裝置圖、柱形圖、曲線圖為命題信息，主要考查考生辨析“實驗變量”、補充“實驗步驟”、分析“實驗數(shù)據(jù)”、預(yù)測“實驗結(jié)果”、得出“實驗結(jié)論”等的能力，其中寫出實驗思路并預(yù)期實驗結(jié)果類試題是近年高考考查的熱點和重點，考生要重點關(guān)注。
目錄
主題研習（一）
主題研習（二）
光合速率與呼吸速率的測定
課時跟蹤檢測
與光合作用、細胞呼吸有關(guān)的實驗設(shè)計分析
主題研習（一）光合速率與呼吸速率的測定
[典例導(dǎo)析]
(2025·菏澤一模)研究小組利用圖1裝置，在光合作用的最適溫度條件下，測定了不同光照強度下番茄幼苗的光合速率。該小組又以某種盆栽番茄為材料，設(shè)置“常溫＋常態(tài)CO2濃度”(對照)“常溫＋高CO2濃度”“高溫＋常態(tài)CO2濃度”“高溫＋高CO2濃度”共4組進行實驗，檢測植株中的可溶性糖和淀粉含量變化。
注：CO2緩沖液有吸收和釋放CO2的作用，可維持瓶內(nèi)一定的CO2濃度。
圖2為實驗25天時測得相關(guān)的物質(zhì)含量情況。回答下列問題：
(1)在不同光照強度下，圖1裝置測定的是番茄幼苗的______________(填“總光合速率”或“凈光合速率”)，此時液滴可能發(fā)生的移動情況是________________________。
(2)若黑暗條件下，每小時液滴左移了3個刻度單位，某一光照強度下，每小時液滴右移了8個刻度單位。假設(shè)液滴每移動1個刻度單位，植物幼苗體內(nèi)的葡萄糖量增加或減少1 g，則該番茄幼苗的呼吸速率為_______g/h，該光照強度條件下，白天光照12小時，一晝夜葡萄糖的積累量為______g。
凈光合速率
右移、不移動或左移
3
60
(3)一定的光照強度下，觀察到圖1裝置的液滴右移，若再適當升高溫度,則圖1裝置液滴右移的速率將變慢，原因是_____________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在光合作用的最適溫度下測定光合速率，適當升高溫度，植物幼苗的總光合速率下降，呼吸速率可能增大，導(dǎo)致凈光合速率下降，最終液滴右移速率變慢(合理即可)
利用圖1裝置
(4)圖2實驗中的無關(guān)變量有_______________________________
(答2點)。一般果實中可溶性糖含量越高，果實的甜度就越高。依據(jù)圖2實驗結(jié)果，提高番茄果實甜度的措施是_____________________
____________________。根據(jù)圖2實驗結(jié)果分析，在高CO2濃度條件下，高溫對番茄光合作用的影響及判斷依據(jù)是________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
濕度、光照強度、番茄生長狀況等
提高溫度和CO2濃度
(高溫和高CO2濃度)
在高CO2濃度
條件下,高溫不利于番茄光合作用的進行,因為在高CO2濃度條件下，高溫時番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增加，而淀粉含量卻明顯減少(合理即可)
[解析]　(1)CO2緩沖液可以維持容器內(nèi)CO2的含量相對穩(wěn)定，液滴的移動情況反映了瓶內(nèi)O2的變化情況(釋放或吸收)，故在不同光照強度下，圖1裝置測定的是番茄幼苗的凈光合速率。由于是不同光照處理，可能出現(xiàn)：光合速率小于呼吸速率，此時表現(xiàn)為從瓶內(nèi)吸收氧氣，液滴左移；光合速率等于呼吸速率，此時幼苗既不會從瓶中吸收氧氣也不會向瓶內(nèi)釋放氧氣，液滴不移動；光合速率大于呼吸速率，幼苗向瓶內(nèi)釋放氧氣，液滴右移。
(2)假設(shè)液滴每移動1個刻度單位，植物幼苗體內(nèi)的葡萄糖量增加或減少1 g。黑暗條件下，每小時液滴左移了3個刻度單位，表示呼吸速率為3 g/h；某一光照強度下，每小時液滴右移了8個刻度單位，表示凈光合速率為8 g/h。該光照強度條件下，白天光照12小時，一晝夜葡萄糖的積累量為8×12－3×12＝60 g。
(3)由題干可知，利用圖1裝置在光合作用的最適溫度下測定光合速率，適當升高溫度，植物幼苗的總光合速率下降，呼吸速率可能增大，導(dǎo)致凈光合速率下降，最終圖1裝置液滴右移的速率變慢。
(4)由題干信息可知，圖2實驗的自變量為溫度和CO2濃度，因此需要控制相同的無關(guān)變量，無關(guān)變量有濕度、光照強度、番茄生長狀況等。一般果實中可溶性糖含量越高，果實的甜度就越高。根據(jù)“常溫＋高CO2濃度”和“高溫＋高CO2濃度”組對比可知，在高CO2濃度條件下，高溫時番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增加，而淀粉含量卻明顯減少，因此在高CO2濃度條件下，高溫不利于番茄光合作用的進行。
[思維建模]
1．利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率
(1)將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。
(2)將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。
(3)根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到總光合速率。
(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差影響實驗結(jié)果，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進行校正。
2．“黑白瓶法”——測溶氧量的變化
[微點撥]　①黑白瓶法常用于水生生態(tài)系統(tǒng)光合速率和呼吸速率的測定。②在沒有初始值m0時，可利用(m2－m1)/t計算出總光合速率。
3．“半葉法”——測定光合作用有機物的產(chǎn)生量
[微點撥]　①本方法又叫半葉稱重法，即測定單位時間、單位葉面積干物質(zhì)的產(chǎn)生總量，常用于大田農(nóng)作物光合速率的測定。②本方法的要點是一半葉片遮光，另一半葉片照光，同時開始實驗。③可選擇對稱于主脈的多組葉圓片，烘干稱重，分別求出WA和WB的平均值，以減小實驗誤差。
[應(yīng)用體驗]
1．在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片，抽出空氣，利用裝置圖甲，進行光合速率測定。圖乙是利用裝置圖甲測得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標圖。下列敘述不正確的是(　　)
A．從圖乙可看出，F(xiàn)植物適合在較弱光照下生長
B．光照強度為1 klx時，裝置甲中放置植物E的葉圓片進行測定時，液滴左移
C．光照強度為3 klx時，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率相等
D．光照強度為6 klx時，裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短
解析：根據(jù)圖乙可知，F(xiàn)植物葉圓片的光補償點比E植物低，則兩植物中F適合在較弱光照下生長，A正確；
√
光照強度為1 klx時，E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率，裝置甲中E植物葉圓片會吸收裝置中的O2，使液滴左移，B正確；
光照強度為3 klx時，E、F兩種植物葉圓片釋放O2的速率相等，但E植物葉圓片的呼吸作用強度大于F植物葉圓片，故光照強度為3 klx時，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率不相等，C錯誤；
光照強度為6 klx時，E植物葉圓片凈光合作用強度大于F植物葉圓片的凈光合作用強度，E植物葉圓片釋放的O2多，故裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短，D正確。
2．(2025·廈門模擬)研究者將對稱葉片一半遮光，另一半照光處理。經(jīng)過一段時間后,在對稱部位截取同等面積(實驗處理前干重相同)的葉片，烘干稱重,用于相關(guān)速率的計算。不考慮光照條件對葉片呼吸速率的影響，下列說法正確的是(　　)
A．遮光處理后，短時間內(nèi)葉綠體基質(zhì)中C3的含量比照光處理時低
B．照光處理時類囊體薄膜上可發(fā)生NADP＋與電子和H＋結(jié)合
C．照光處理與遮光處理后葉片的干重差是由呼吸作用引起的
D．要計算光合速率還需測定同等面積葉片的初始干重
√
解析：遮光處理后，光反應(yīng)停止，短時間內(nèi)C3被還原的過程減弱，而C5固定CO2的過程仍能繼續(xù)，故遮光處理后C3含量短時間內(nèi)會比照光處理時高，A錯誤；
照光處理時類囊體薄膜上可產(chǎn)生NADPH，故可發(fā)生NADP＋與電子和H＋結(jié)合，B正確；
不考慮光照條件對葉片呼吸速率的影響，因此照光處理與遮光處理后葉片的干重差是由光合作用引起的，C錯誤；
利用照光處理后與遮光處理后葉片的干重差(單位時間內(nèi))可計算真正光合速率，因此不需要測定同等面積葉片的初始干重，D錯誤。
3．(2025·湖南雅禮中學調(diào)研)某生物科研小組從鴨綠江的某一深度取得一桶水樣，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得初始溶解氧的含量為10 mg·L－1，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下(a光照強度/ klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/(mg·L－1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/(mg·L－1) 3 3 3 3 3 3
A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒有光照，植物不能進行光合作用產(chǎn)生氧
B．光照強度為a時，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧量相等，說明此光照強度下植物仍然不能進行光合作用
解析：黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒有光照，植物不能進行光合作用產(chǎn)生氧，A正確；
光照強度為a時，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧的含量相等，說明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于細胞呼吸消耗，B錯誤；
√
C．當光照強度為c時，白瓶中植物產(chǎn)生的氧氣量為21 mg·L－1
D．當光照強度為d時，繼續(xù)增加光照強度，白瓶中植物的光合速率不再增加
解析：當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量即為總光合作用量＝凈光合作用量＋細胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21 mg·L－1，C正確；
由d、e兩組數(shù)據(jù)可知，當光照強度為d時，繼續(xù)增加光照強度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加,即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正確。
主題研習（二）與光合作用、細胞呼吸有關(guān)的實驗設(shè)計分析
[典例導(dǎo)析]
(2024·甘肅高考)類胡蘿卜素不僅參與光合作用，還是一些植物激素的合成前體。研究者發(fā)現(xiàn)了某作物的一種胎萌突變體，其大部分種子為黃色，少部分呈白色，白色種子未完全成熟即可在母體上萌發(fā)。經(jīng)鑒定，白色種子為某基因的純合突變體。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失。將野生型和純合突變體種子在黑暗中萌發(fā)后轉(zhuǎn)移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培養(yǎng)一周，提取并測定葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量，結(jié)果如圖所示。回答下列問題。
(1)提取葉片中葉綠素和類胡蘿卜素常使用的溶劑是__________，加入少許碳酸鈣可以_______________________。
(2)野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高，其原因是_______________________________________________________。
無水乙醇
防止研磨中色素被破壞
葉綠素的形成需要光照，正常光下更有利于葉綠素的形成
(3)正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子，因為__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)現(xiàn)已知此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān)，本研究中支持此結(jié)論的證據(jù)：①純合體種子為白色；②__________________________
____________________________________。
與野生型相比，純合突變體
純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失，且葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都很低，光合作用弱，無法滿足植株生長對有機物的需求
葉片中類胡蘿卜素含量很低(幾乎為零)
(5)純合突變體中可能存在某種植物激素X的合成缺陷，X最可能是________。若以上推斷合理，則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量。為檢驗上述假設(shè)，請完成下面的實驗設(shè)計：
①植物培養(yǎng)和處理：取野生型和純合突變體種子，萌發(fā)后在______條件下培養(yǎng)一周，然后將野生型植株均分為A、B兩組，將突變體植株均分為C、D兩組，A、C組為對照，B、D組干旱處理4小時。
②測量指標：每組取3～5株植物的葉片，在顯微鏡下觀察、測量并記錄各組的____________。
③預(yù)期結(jié)果：_________________________________________________。
脫落酸
弱光
氣孔大小
B組氣孔大小明顯小于A組,C、D兩組氣孔大小基本相同
[解析]　(1)葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素都能溶解在有機溶劑中，所以常使用無水乙醇提取。加入少許碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞。
(2)葉綠素的形成需要光照，與弱光下相比，正常光下更有利于葉綠素的形成，所以野生型植株葉片葉綠素含量在正常光下比弱光下高。
(3)在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，純合突變體葉片中葉綠體發(fā)育異常、類囊體消失，葉綠素和類胡蘿卜素的相對含量都很低，說明純合突變體的光合作用弱，無法滿足植株生長對有機物的需求，因此正常光照條件下種植純合突變體將無法獲得種子。
(4)由題圖可知，與野生型相比，純合突變體葉片中類胡蘿卜素含量很低(幾乎為零)，也可說明此突變體與類胡蘿卜素合成有關(guān)。
(5)據(jù)題中信息“則干旱處理能夠提高野生型中激素X的含量，但不影響純合突變體中X的含量”推知，激素X最可能為脫落酸。①由于正常光照條件下，純合突變體葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量均極低，不能正常生長，進一步分析可知，種子萌發(fā)后需要在弱光條件下培養(yǎng)，以保證純合突變體能夠生長。②脫落酸具有促進氣孔關(guān)閉的作用，因此在顯微鏡下觀察、測量各組的氣孔大小。③據(jù)題中信息預(yù)測實驗結(jié)果是野生型脫落酸的含量高，野生型植株中，正常條件下培養(yǎng)的A組的脫落酸的含量低于干旱條件下培養(yǎng)的B組，B組的氣孔大小明顯小于A組。純合突變體內(nèi)脫落酸合成存在缺陷，正常條件下培養(yǎng)的C組和干旱條件下培養(yǎng)的D組的氣孔大小基本相同。
[思維建模]
1．光合作用和細胞呼吸探究實驗中常用條件的控制方法
實驗條件 控制方法
增加水中O2 泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物
減少水中O2 容器密封或油膜覆蓋或用涼開水
除去容器中CO2 NaOH溶液
維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定 適宜濃度的NaHCO3溶液
除去葉中原有淀粉 置于黑暗環(huán)境中
除去葉中葉綠素 酒精隔水加熱
除去光合作用對細胞呼吸的干擾 植株遮光處理
得到單色光 棱鏡色散或薄膜濾光
2．實驗思路設(shè)計、預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論的答題策略
(1)實驗思路設(shè)計的一般書寫模式
實驗思路設(shè)計的書寫模式一般為“分組＋施加自變量＋檢測因變量”，題目中涉及的無關(guān)變量必寫，題目未涉及的可略寫或簡寫，具體如下：
(2)倒推法預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論
基本思路為“根據(jù)已知條件找變量→描述變量間的關(guān)系作結(jié)論→倒推結(jié)論對應(yīng)的結(jié)果→理清順序，先結(jié)果后結(jié)論”。兩類實驗的結(jié)果和結(jié)論敘寫關(guān)鍵點分析如下：
①探究性實驗
結(jié)果的預(yù)測對應(yīng)假設(shè)，常需分類討論。可以先分析可能的結(jié)論，再假設(shè)某一結(jié)論成立，結(jié)合實驗過程推測出應(yīng)有的結(jié)果，最后正向表述為“若出現(xiàn)某結(jié)果，則假定的某結(jié)論成立”。
②驗證性實驗
一般只有一個結(jié)果和一個相應(yīng)的結(jié)論，且結(jié)論就在題目中，如“驗證……”“證明……”等。故只要依據(jù)此結(jié)論，結(jié)合實驗過程推測出應(yīng)有的結(jié)果，再正向表述為“出現(xiàn)某結(jié)果，則某結(jié)論成立”即可。
(1)光照直接影響光合作用的_______階段，當光照強度為39 μmol·m－2·s－1時，青岡葉肉細胞消耗ADP的場所有_______________________________。
(2)研究的兩種植物中，最適合在較弱的光照環(huán)境中生長的是_____，判斷的依據(jù)是______________________________________________________________。
[應(yīng)用體驗]
1．(2025·成都七中模擬)在適宜溫度及CO2濃度條件下，某實驗小組測得某地石櫟和青岡幼苗葉片的生理指標如表所示。請回答下列問題：
植物種類 光補償點(μmol·m－2·s－1) 光飽和點(μmol·m－2·s－1)
石櫟 39 980
青岡 23 930
光反應(yīng)
細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體
青岡
青岡的光補償點和光飽和點均較低，在較弱光照強度下即可生長
(3)研究發(fā)現(xiàn)，空氣中氧氣濃度不同時，對受冷害的植物的光合作用速率的影響是不同的。某實驗小組欲探究低氧濃度(1%)對受冷害青岡幼苗的光合速率的影響，請簡要寫出實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論(實驗所需材料及條件都充足)。
實驗思路：___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________。
將受冷害的青岡幼苗隨機均分成兩組，分別置于低氧濃度(1%)(甲組)和正常氧濃度(乙組)條件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時間后測定兩組幼苗的平均光合作用速率
預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論：____________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①若甲組的光合作用速率大于乙組，則低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用有一定促進(保護)作用；②若甲組的光合作用速率小于乙組，則說明低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用有一定抑制作用；③若甲組的光合作用速率等于乙組，則低氧濃度(1%)對受冷害的青岡幼苗的光合作用無影響
解析：(1)光合作用包括光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)主要受光照強度、光質(zhì)的影響，而CO2濃度主要通過影響暗反應(yīng)影響光合作用，溫度對光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有影響。當光照強度為39 μmol·m－2·s－1時，超過了青岡的光補償點，即光合作用速率大于呼吸速率，葉肉細胞中，消耗ADP、合成ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。
(2)從表格可以看出，青岡的光補償點和光飽和點都低于石櫟，在較弱光照強度下即可生存，所以研究的兩種植物中，青岡最適合在較弱的光照環(huán)境中生長。
(3)實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論類試題解題模板一般從以下角度進行分析：
2．(2024·安徽高考)為探究基因OsNAC對光合作用的影響，研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達株(OE)，測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量，結(jié)果見下表。回答下列問題。
凈光合速率/(μmol·m－2·s－1) 葉綠素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗葉從外界吸收1分子CO2與核酮糖- 1,5 -二磷酸結(jié)合，在特定酶作用下形成2分子3- 磷酸甘油酸；在有關(guān)酶的作用下，3 -磷酸甘油酸接受_________________釋放的能量并被還原，隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為______________________________。
(2)與WT相比，實驗組KO與OE的設(shè)置分別采用了自變量控制中的__________、__________(填科學方法)。
ATP和NADPH
核酮糖- 1,5- 二磷酸(C5)和糖類等
減法原理
加法原理
(3)據(jù)表可知，OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率______。為進一步探究該基因的功能，研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達量、蔗糖含量及單株產(chǎn)量，結(jié)果如圖。
增大
結(jié)合圖表，分析OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因：①______________________________________________________
________________________________________________________________；②______________________________________________________________
________________________________________________________________
________。
與WT組相比，OE組葉綠素含量較高，增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，光反應(yīng)增強，促進旗葉光合作用
與WT組相比，OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達量較高，可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出，從而增大旗葉的凈光合速率
解析：(1)在光合作用的暗反應(yīng)階段，CO2被固定后形成的兩個3 -磷酸甘油酸(C3)分子，在有關(guān)酶的催化作用下，3 -磷酸甘油酸接受ATP和NADPH釋放的能量并被還原，隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為核酮糖- 1,5 -二磷酸(C5)和糖類等。(2)與WT相比，實驗組KO為OsNAC敲除突變體，其設(shè)置采用了自變量控制中的“減法原理”；實驗組OE為OsNAC過量表達株，其設(shè)置采用了自變量控制中的“加法原理”。(3)據(jù)表可知，OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率增大。結(jié)合圖表，OsNAC過量表達使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因是①與WT組相比，OE組葉綠素含量較高，增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，光反應(yīng)增強，促進旗葉光合作用；②與WT組相比，OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達量較高，可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出，從而增大旗葉的凈光合速率。
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課時跟蹤檢測
（標 的題目為推薦講評題目，配有精品課件）
1
2
3
4
5
6
7
一、選擇題
1．下表是采用黑白瓶法測定的夏季某池塘不同深度水體中初始平均氧濃度與24小時后平均氧濃度，并進行比較計算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是(　　)
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2濃度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1
黑瓶中O2濃度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5
A．水深1 m處白瓶中水生植物24小時制造的O2為3 g·m－3
B．水深2 m處白瓶中水生植物不能進行水的光解但能進行C3的還原
C．水深3 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體
D．水深4 m處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進行光合作用
√
6
7
1
2
3
4
5
解析：白瓶透光，瓶內(nèi)水生植物可進行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶內(nèi)水生植物只能進行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時間，黑瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)水生植物呼吸作用所消耗的O2量，為1.5 g·m－3，白瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)水生植物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量的差值。綜上分析可知，在水深1 m處，白瓶中水生植物24小時制造的O2量為3＋1.5＝4.5 g·m－3，A錯誤；
水深2 m處白瓶中水生植物能進行光合作用,因此能進行水的光解和C3的還原，B錯誤；
水深3 m處白瓶中水生植物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量相等，因此產(chǎn)生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體，C正確；
在水深4 m處，白瓶中水生植物24小時制造的O2量為－1＋1.5＝0.5 g·m－3，能進行光合作用，D錯誤。
1
5
6
7
2
3
4
2．(2025·南通模擬)圖甲為光合作用最適溫度條件下植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對值的變化。下列說法正確的是(　　)
1
5
6
7
2
3
4
A．如果適當提高溫度，其他條件不變，則總光合速率會發(fā)生圖乙中從a到b的變化，凈光合速率可能會發(fā)生從b到a的變化
解析：甲是在光合作用最適溫度條件下進行的，如果適當提高溫度，其他條件不變，則總光合速率會降低，發(fā)生從b到a的變化；呼吸速率有可能升高，從而凈光合速率可能降低，發(fā)生從b到a的變化，A錯誤。
1
5
6
7
2
3
4
C．若圖甲中的液滴不移動，則該植株葉肉細胞光合速率等于呼吸速率
D．若圖乙表示圖甲中植物的葉肉細胞內(nèi)C5的變化，則b到a的變化可能是突然停止光照或者光照減弱
解析：若圖甲中的液滴不移動，則該植株光合速率等于呼吸速率，但葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率，C錯誤。
突然停止光照或者光照減弱，產(chǎn)生的NADPH和ATP減少，C3還原受阻，則C5的來路受阻，短時間內(nèi)去路不變，結(jié)果導(dǎo)致其含量下降，D正確。
√
1
5
6
7
2
3
4
3．如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片重量變化情況(均考慮為有機物的重量變化)的操作流程及結(jié)果。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是(　　)
A．據(jù)圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為X
B．據(jù)圖分析可知，該植物光合速率可表示為Y＋2X
C．在13～16 ℃時，隨著溫度的升高，呼吸作用強度增強，光合作用先增后降
D．溫度恒定在上述14 ℃下，維持10小時光照，10小時黑暗，該植物葉片增重最多，增重30 mg
√
1
5
6
7
2
3
4
解析：無光時，植物只進行呼吸作用，呼吸速率為M－(M－X)＝X，A正確；
該植物的呼吸速率可表示為X，而單位時間光照下葉片重量的增加量表示凈光合速率，故光照1 h總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝Y(jié)＋2X，B正確；
在13～16 ℃時，隨著溫度升高呼吸作用不斷增強，光合作用(Y＋2X)也在增強，C錯誤；
溫度是14 ℃時，植物增重量＝10×凈光合速率－10×呼吸速率＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y為3時，該植物增重最多，為30 mg，D正確。
1
5
6
7
2
3
4
4.(2025·南陽模擬)某研究小組將生長狀況相同的花生葉片分成4等份,在不同溫度下分別暗處理1 h,再在相同的光照強度下光照1 h,測其有機物變化,結(jié)果如圖所示。若不考慮葉片中表皮細胞對實驗結(jié)果的影響,下列相關(guān)敘述錯誤的是 (　　)
1
5
6
7
2
3
4
A.該實驗中,葉片的光合作用和呼吸作用的最適溫度均為29 ℃
B.29 ℃和30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率相同
C.29 ℃環(huán)境中,花生葉片若要積累有機物需每天光照時長大于8小時
D.花生葉肉細胞在27 ℃的相同光照強度下可吸收二氧化碳并釋放氧氣
√
1
5
6
7
2
3
4
解析:圖中的深色柱的有機物變化值表示呼吸速率,白色柱的有機物變化值=凈光合速率-呼吸速率,故凈光合速率=白色柱的有機物變化值+深色柱的有機物變化值,光合速率=呼吸速率+凈光合速率,光合速率=白色柱的有機物變化值+深色柱的有機物變化值×2,因此在實驗的4個溫度中,葉片的光合作用和呼吸作用的最適溫度相同,都為29 ℃,A正確；29 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率分別為9 mg·h-1和3 mg·h-1,30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率分別為3 mg·h-1和1 mg·h-1,因此29 ℃和30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率均不相同,B錯誤；
1
5
6
7
2
3
4
在29 ℃且每天光照8小時的環(huán)境中,花生葉片的凈光合速率為6×8-3×16=0,因此29 ℃環(huán)境中,花生葉片若要積累有機物需每天光照時長大于8小時,C正確；27 ℃時花生葉肉細胞的凈光合速率為4 mg·h-1,因此花生葉肉細胞在27 ℃的相同光照強度下可吸收二氧化碳并釋放氧氣,D正確。
1
5
6
7
2
3
4
二、非選擇題(除特別注明外，每空1分)
5．(8分)(2025·重慶模擬)為研究相同溫度條件下光對某植物光合作用強度的影響，用若干圖1 所示實驗裝置進行實驗(假設(shè)密閉小室內(nèi) CO2在實驗過程中充足，光照不影響溫度變化)；一段時間后測量每個裝置中 O2釋放或吸收速率，繪制曲線如圖2。
1
5
6
7
2
3
4
(1)不考慮溫度對氣體體積的影響，圖1液滴的移動是裝置中綠色植物____________________共同作用的結(jié)果，引起液滴移動的氣體是________。
(2)圖2中，距離s由O變?yōu)閍過程中，限制光合作用速率的外部因素最可能是________。距離為c時，植物葉肉細胞的光合速率_________(填“大于”
“等于”或“小于”)呼吸速率；若將圖1中的白光源替換成綠光源重復(fù)實驗，則圖2中的c將會_____移。
(3)圖2中，距離s由O變?yōu)閍過程中，O2釋放速率不變的原因是__________________________________________________________________________________（3分）。
光合作用與呼吸作用
氧氣
溫度
大于
左
距離從O到a過程中，距離越來越大，光照強度雖然減弱，但仍然高于該
植物的光飽和點
1
5
6
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2
3
4
解析：(1)不考慮溫度對氣體體積的影響，液滴的移動與玻璃瓶中綠色植物的光合作用與呼吸作用的 O2差值相關(guān)；密閉玻璃瓶中存在飽和NaHCO3溶液，CO2氣壓相對恒定，液滴的移動與瓶中O2濃度改變有關(guān)。
(2)據(jù)圖2可知，距離s由O變?yōu)閍過程中，氣體釋放速率不變，說明光照強度不是限制因素，此時最可能的限制因素是溫度；由于c是該綠色植物的光補償點，故此時葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率；由于植物幾乎不吸收綠光，故改用綠光照射，光補償點增大，圖2中c應(yīng)左移。
(3)距離從O到a過程中，距離越來越大，光照強度雖然減弱，但仍然高于該植物的光飽和點。
1
5
6
7
2
3
4
6．(14分) (2025·合肥一模)科研人員將長勢一致的桃樹幼苗平均分成正常灌水、干旱、干旱后恢復(fù)供水三組，只在幼苗枝條中部成熟葉片供給14CO2，一段時間后檢測幼根、幼葉與莖尖的光合產(chǎn)物分布，實驗結(jié)果如下圖所示。回答下列問題：
1
5
6
7
2
3
4
(1)14CO2在葉肉細胞中被利用的具體場所是____________________，其轉(zhuǎn)移的途徑為____________________________。
(2)從圖中可以看出，干旱處理使葉片中的光合產(chǎn)物輸出量_______，從而會______光合作用。桃樹幼苗干旱處理后，向幼根、幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物的比例發(fā)生變化，這一現(xiàn)象具有的適應(yīng)意義為______________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（3分）。
(3)大多數(shù)植物在干旱條件下，氣孔會以數(shù)十分鐘為周期進行周期性的開閉，稱為“氣孔振蕩”。“氣孔振蕩”是植物對干旱條件的一種適應(yīng)性反應(yīng)，有利于植物生理活動的正常進行，其原因是_____________________
_____________________________________（2分）。
葉綠體基質(zhì)
14CO2→14C3→(14CH2O)
減少
抑制
向幼根分配的光合產(chǎn)物增多，促進了桃樹幼根生長，從而能從土壤更深處吸收到更多的水分；向幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物減少,抑制了桃樹幼葉和莖尖生長,從而減少蒸騰作用散失的水分,以適應(yīng)干旱環(huán)境
又能保障CO2供應(yīng)，使光合作用正常進行
既能降低蒸騰作用強度，
1
5
6
7
2
3
4
(4)研究發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下,化學物質(zhì)ABA會促進光合色素降解，其濃度與光合色素降解速度呈正相關(guān)。給予長勢相同的桃樹ABA缺失突變體若干(基因突變導(dǎo)致不能合成ABA)、不同濃度的ABA溶液等材料，設(shè)計實驗驗證該結(jié)論，寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。
①實驗思路：_____________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________（3分） ；
②預(yù)期結(jié)果：_____________________________________________
___________________________________（2分）。
取長勢相同的桃樹ABA缺失突變體若干,平均分成3組(至少3組以上),測定光合色素的含量，用等量不同濃度的ABA溶液處理，再置于相同且干旱條件下培養(yǎng),一段時間后,測定各組葉片的光合色素含量
ABA處理的桃樹植株光合色素含量都有所降低，且ABA濃度越高，光合色素減少越多
1
5
6
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2
3
4
解析：(1)14CO2參與暗反應(yīng)，在葉肉細胞中被利用的具體場所是葉綠體基質(zhì)，其轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)。(2)比較光合產(chǎn)物的滯留量，干旱處理的實驗組葉片中光合產(chǎn)物滯留量最高，因此輸出量減少，從而抑制了光合作用過程。與對照組相比，干旱處理后向幼根所分配的光合產(chǎn)物的比例增加而向幼葉和莖尖所分配的光合產(chǎn)物的比例降低，所以干旱處理后向幼根分配的光合產(chǎn)物增多，使植物的幼根生長更快，從而能從土壤更深處吸收到更多的水分；向幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物減少，抑制了桃樹幼葉和莖尖生長，從而減少蒸騰作用散失的水分，以適應(yīng)干旱環(huán)境。 (3)在干旱條件下，蒸騰作用過強會導(dǎo)致植物缺水萎蔫，植物氣孔以數(shù)十分鐘為周期進行周期性的開閉，這樣既能降低蒸騰作用強度，又能保障CO2供應(yīng)，使光合作用正常進行，有利于植物生理活動的正常進行。(4)在干旱條件下，化學物質(zhì)ABA會促進光合色素降解，其濃度與光合色素降解速度呈正相關(guān)，本實驗的自變量為化學物質(zhì)ABA的濃度，因變量為光合色素降解速度。據(jù)此可寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果(參見答案)。
1
5
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7
2
3
4
7．（12分）(2025·蕪湖模擬)土壤鹽分過高對植物的傷害作用稱為鹽脅迫。科研人員研究鹽脅迫下竹柳苗光合作用的變化，結(jié)果如下圖，請回答下列問題：
注：CK為對照組；S1為輕度鹽脅迫；S2為中度鹽脅迫；S3為重度鹽脅迫。
1
5
6
7
2
3
4
(1)與第3天相比，第6天鹽脅迫組竹柳苗的凈光合速率下降，其中_________組(填“S2”或“S3”)是因為非氣孔因素造成的，判斷的理由是___________________________________（2分）。
(2)重度鹽脅迫條件下,12天內(nèi)竹柳苗干重的變化為______(填“增加”
“不變”或“減少”)，原因是___________________________________
_____________________（2分）。
S3
S3組在第6天時氣孔導(dǎo)度大于第3天
增加
在重度鹽脅迫情況下，雖然凈光合速率
下降，但依然大于0
1
5
6
7
2
3
4
(3)研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量明顯升高。據(jù)此推測竹柳減緩鹽脅迫對水分吸收影響的機制是_______________
______________________________________________________________________________（2分）。
該植物根細胞內(nèi)脯氨酸含量明顯升高,從而提高了細胞液濃度,提高了植物根系的吸水力
在干旱脅迫下，
(4)進一步研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量增加的機制是通過激活脯氨酸合成關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達，以及提高P5CR酶的活性。請設(shè)計實驗加以驗證該機制，簡要寫出實驗思路：____________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________（4分）。
將竹柳根細胞隨機分成兩組,一組設(shè)置高鹽環(huán)境,另一組設(shè)置正常環(huán)境，一段時間后檢測兩組細胞中關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達量、P5CR酶的活性以及脯氨酸含量并進行比較，進而得出相應(yīng)的結(jié)論
1
5
6
7
2
3
4
解析：(1)與第3天相比，第6天鹽脅迫組竹柳苗的凈光合速率下降，其中S3組是因為非氣孔因素造成的，這是因為S3組在第6天時氣孔導(dǎo)度大于第3天，但此時的凈光合速率是下降的。(2)重度鹽脅迫條件下，12天內(nèi)竹柳苗干重的變化表現(xiàn)為增加，這是因為在重度鹽脅迫情況下，雖然凈光合速率下降，但依然大于0，說明干重在增加，只是增加速率逐漸下降。(3)研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量明顯升高。據(jù)此推測由于植物自我保護性調(diào)節(jié)，在干旱脅迫下，該植物根細胞內(nèi)脯氨酸含量明顯升高，從而提高了細胞液濃度，即提高了植物根系的吸水力，進而起到了減緩鹽脅迫對水分吸收的影響。(4)由題意知，本實驗的目的是驗證竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量增加的機制是通過激活脯氨酸合成關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達，以及提高P5CR酶的活性實現(xiàn)的，因此實驗的自變量為是否進行鹽脅迫，因變量是關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達量、P5CR酶的活性以及脯氨酸含量。本實驗的設(shè)計思路見答案。課時跟蹤檢測(十四)　細胞呼吸和光合作用的相關(guān)實驗設(shè)計與分析
(標的題目為推薦講評題目,配有精品課件)
一、選擇題
1.下表是采用黑白瓶法測定的夏季某池塘不同深度水體中初始平均氧濃度與24小時后平均氧濃度,并進行比較計算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是 (　　)
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2濃度/(g·m-3) +3 +1.5 0 -1
黑瓶中O2濃度/(g·m-3) -1.5 -1.5 -1.5 -1.5
A.水深1 m處白瓶中水生植物24小時制造的O2為3 g·m-3
B.水深2 m處白瓶中水生植物不能進行水的光解但能進行C3的還原
C.水深3 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體
D.水深4 m處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進行光合作用
2.(2025·南通模擬)圖甲為光合作用最適溫度條件下植物光合速率測定裝置圖,圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對值的變化。下列說法正確的是 (　　)
A.如果適當提高溫度,其他條件不變,則總光合速率會發(fā)生圖乙中從a到b的變化,凈光合速率可能會發(fā)生從b到a的變化
B.若圖乙表示圖甲完全培養(yǎng)液中Si濃度,由a到b的變化表明了該植物不需要該離子
C.若圖甲中的液滴不移動,則該植株葉肉細胞光合速率等于呼吸速率
D.若圖乙表示圖甲中植物的葉肉細胞內(nèi)C5的變化,則b到a的變化可能是突然停止光照或者光照減弱　
3.如圖表示在不同溫度下,測定某植物葉片重量變化情況(均考慮為有機物的重量變化)的操作流程及結(jié)果。據(jù)圖分析,下列說法錯誤的是 (　　)
A.據(jù)圖分析可知,該植物的呼吸速率可表示為X
B.據(jù)圖分析可知,該植物光合速率可表示為Y+2X
C.在13~16 ℃時,隨著溫度的升高,呼吸作用強度增強,光合作用先增后降
D.溫度恒定在上述14 ℃下,維持10小時光照,10小時黑暗,該植物葉片增重最多,增重30 mg
4.(2025·南陽模擬)某研究小組將生長狀況相同的花生葉片分成4等份,在不同溫度下分別暗處理1 h,再在相同的光照強度下光照1 h,測其有機物變化,結(jié)果如圖所示。若不考慮葉片中表皮細胞對實驗結(jié)果的影響,下列相關(guān)敘述錯誤的是 (　　)
A.該實驗中,葉片的光合作用和呼吸作用的最適溫度均為29 ℃
B.29 ℃和30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率相同
C.29 ℃環(huán)境中,花生葉片若要積累有機物需每天光照時長大于8小時
D.花生葉肉細胞在27 ℃的相同光照強度下可吸收二氧化碳并釋放氧氣
二、非選擇題(除特別注明外,每空1分)
5.(8分)(2025·重慶模擬)為研究相同溫度條件下光對某植物光合作用強度的影響,用若干圖1 所示實驗裝置進行實驗(假設(shè)密閉小室內(nèi) CO2在實驗過程中充足,光照不影響溫度變化);一段時間后測量每個裝置中 O2釋放或吸收速率,繪制曲線如圖2。
(1)不考慮溫度對氣體體積的影響,圖1液滴的移動是裝置中綠色植物　　　　　　　　共同作用的結(jié)果,引起液滴移動的氣體是　　　　。
(2)圖2中,距離s由O變?yōu)閍過程中,限制光合作用速率的外部因素最可能是　　　。距離為c時,植物葉肉細胞的光合速率　　　(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率;若將圖1中的白光源替換成綠光源重復(fù)實驗,則圖2中的c將會　　移。
(3)圖2中,距離s由O變?yōu)閍過程中,O2釋放速率不變的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
6.(14分)(2025·合肥一模)科研人員將長勢一致的桃樹幼苗平均分成正常灌水、干旱、干旱后恢復(fù)供水三組,只在幼苗枝條中部成熟葉片供給14CO2,一段時間后檢測幼根、幼葉與莖尖的光合產(chǎn)物分布,實驗結(jié)果如下圖所示。回答下列問題:
(1)14CO2在葉肉細胞中被利用的具體場所是　　　　　　　,其轉(zhuǎn)移的途徑為　　　　　　　　。
(2)從圖中可以看出,干旱處理使葉片中的光合產(chǎn)物輸出量　　　,從而會　　　光合作用。桃樹幼苗干旱處理后,向幼根、幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物的比例發(fā)生變化,這一現(xiàn)象具有的適應(yīng)意義為
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
(3)大多數(shù)植物在干旱條件下,氣孔會以數(shù)十分鐘為周期進行周期性的開閉,稱為“氣孔振蕩”。“氣孔振蕩”是植物對干旱條件的一種適應(yīng)性反應(yīng),有利于植物生理活動的正常進行,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
(4)研究發(fā)現(xiàn),在干旱條件下,化學物質(zhì)ABA會促進光合色素降解,其濃度與光合色素降解速度呈正相關(guān)。給予長勢相同的桃樹ABA缺失突變體若干(基因突變導(dǎo)致不能合成ABA)、不同濃度的ABA溶液等材料,設(shè)計實驗驗證該結(jié)論,寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。
①實驗思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分);
②預(yù)期結(jié)果:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
7.(12分)(2025·蕪湖模擬)土壤鹽分過高對植物的傷害作用稱為鹽脅迫。科研人員研究鹽脅迫下竹柳苗光合作用的變化,結(jié)果如下圖,請回答下列問題:
注:CK為對照組;S1為輕度鹽脅迫;S2為中度鹽脅迫;S3為重度鹽脅迫
(1)與第3天相比,第6天鹽脅迫組竹柳苗的凈光合速率下降,其中　　　　組(填“S2”或“S3”)是因為非氣孔因素造成的,判斷的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
(2)重度鹽脅迫條件下,12天內(nèi)竹柳苗干重的變化為　　　(填“增加”“不變”或“減少”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
(3)研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量明顯升高。據(jù)此推測竹柳減緩鹽脅迫對水分吸收影響的機制是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
(4)進一步研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量增加的機制是通過激活脯氨酸合成關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達,以及提高P5CR酶的活性。請設(shè)計實驗加以驗證該機制,簡要寫出實驗思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4分)。
課時跟蹤檢測(十四)
1．選C　白瓶透光，瓶內(nèi)水生植物可進行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶內(nèi)水生植物只能進行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時間，黑瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)水生植物呼吸作用所消耗的O2量，為1.5 g·m－3，白瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)水生植物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量的差值。綜上分析可知，在水深1 m處，白瓶中水生植物24小時制造的O2量為3＋1.5＝4.5 g·m－3，A錯誤；水深2 m處白瓶中水生植物能進行光合作用，因此能進行水的光解和C3的還原，B錯誤；水深3 m處白瓶中水生植物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量相等，因此產(chǎn)生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體，C正確；在水深4 m處，白瓶中水生植物24小時制造的O2量為－1＋1.5＝0.5 g·m－3，能進行光合作用，D錯誤。
2．選D　甲是在光合作用最適溫度條件下進行的，如果適當提高溫度，其他條件不變，則總光合速率會降低，發(fā)生從b到a的變化；呼吸速率有可能升高，從而凈光合速率可能降低，發(fā)生從b到a的變化，A錯誤。若圖乙表示圖甲完全培養(yǎng)液中SiO濃度，由a到b的變化表明了該植物對SiO的吸收速率小于對水分吸收的相對速率或不需要該離子，B錯誤。若圖甲中的液滴不移動，則該植株光合速率等于呼吸速率，但葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率，C錯誤。突然停止光照或者光照減弱，產(chǎn)生的NADPH和ATP減少，C3還原受阻，則C5的來路受阻，短時間內(nèi)去路不變，結(jié)果導(dǎo)致其含量下降，D正確。
3．選C　無光時，植物只進行呼吸作用，呼吸速率為M－(M－X)＝X，A正確；該植物的呼吸速率可表示為X，而單位時間光照下葉片重量的增加量表示凈光合速率，故光照1 h總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝Y(jié)＋2X，B正確；在13～16 ℃時，隨著溫度升高呼吸作用不斷增強，光合作用(Y＋2X)也在增強，C錯誤；溫度是14 ℃時，植物增重量＝10×凈光合速率－10×呼吸速率＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y為3時，該植物增重最多，為30 mg，D正確。
4．選B　圖中的深色柱的有機物變化值表示呼吸速率，白色柱的有機物變化值＝凈光合速率－呼吸速率，故凈光合速率＝白色柱的有機物變化值＋深色柱的有機物變化值，光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率，光合速率＝白色柱的有機物變化值＋深色柱的有機物變化值×2，因此在實驗的4個溫度中，葉片的光合作用和呼吸作用的最適溫度相同，都為29 ℃，A正確；29 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率分別為9 mg·h－1和3 mg·h－1,30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率分別為3 mg·h－1和1 mg·h－1，因此29 ℃和30 ℃時葉片的光合作用速率與細胞呼吸速率均不相同，B錯誤；在29 ℃且每天光照8小時的環(huán)境中，花生葉片的凈光合速率為6×8－3×16＝0，因此29 ℃環(huán)境中，花生葉片若要積累有機物需每天光照時長大于8小時，C正確；27 ℃時花生葉肉細胞的凈光合速率為4 mg·h－1，因此花生葉肉細胞在27 ℃的相同光照強度下可吸收二氧化碳并釋放氧氣，D正確。
5．解析：(1)不考慮溫度對氣體體積的影響，液滴的移動與玻璃瓶中綠色植物的光合作用與呼吸作用的 O2差值相關(guān)；密閉玻璃瓶中存在飽和NaHCO3溶液，CO2氣壓相對恒定，液滴的移動與瓶中 O2濃度改變有關(guān)。
(2)據(jù)圖2可知，距離s由O變?yōu)閍過程中，氣體釋放速率不變，說明光照強度不是限制因素，此時最可能的限制因素是溫度；由于c是該綠色植物的光補償點，故此時葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率；由于植物幾乎不吸收綠光，故改用綠光照射，光補償點增大，圖2中c應(yīng)左移。
(3)距離從O到a過程中，距離越來越大，光照強度雖然減弱，但仍然高于該植物的光飽和點。
答案：(1)光合作用與呼吸作用　氧氣　(2)溫度　大于　左　(3)距離從O到a過程中，距離越來越大，光照強度雖然減弱，但仍然高于該植物的光飽和點
6．解析：(1)14CO2參與暗反應(yīng)，在葉肉細胞中被利用的具體場所是葉綠體基質(zhì)，其轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)。
(2)比較光合產(chǎn)物的滯留量，干旱處理的實驗組葉片中光合產(chǎn)物滯留量最高，因此輸出量減少，從而抑制了光合作用過程。與對照組相比，干旱處理后向幼根所分配的光合產(chǎn)物的比例增加而向幼葉和莖尖所分配的光合產(chǎn)物的比例降低，所以干旱處理后向幼根分配的光合產(chǎn)物增多，使植物的幼根生長更快，從而能從土壤更深處吸收到更多的水分；向幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物減少，抑制了桃樹幼葉和莖尖生長，從而減少蒸騰作用散失的水分，以適應(yīng)干旱環(huán)境。
(3)在干旱條件下，蒸騰作用過強會導(dǎo)致植物缺水萎蔫，植物氣孔以數(shù)十分鐘為周期進行周期性的開閉，這樣既能降低蒸騰作用強度，又能保障CO2供應(yīng)，使光合作用正常進行，有利于植物生理活動的正常進行。
(4)在干旱條件下，化學物質(zhì)ABA會促進光合色素降解，其濃度與光合色素降解速度呈正相關(guān)，本實驗的自變量為化學物質(zhì)ABA的濃度，因變量為光合色素降解速度。據(jù)此可寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果(參見答案)。
答案：(1)葉綠體基質(zhì)　14CO2→14C3→(14CH2O)　(2)減少　抑制　向幼根分配的光合產(chǎn)物增多，促進了桃樹幼根生長，從而能從土壤更深處吸收到更多的水分；向幼葉和莖尖分配的光合產(chǎn)物減少，抑制了桃樹幼葉和莖尖生長，從而減少蒸騰作用散失的水分，以適應(yīng)干旱環(huán)境　(3)既能降低蒸騰作用強度，又能保障CO2供應(yīng)，使光合作用正常進行　(4)①取長勢相同的桃樹ABA缺失突變體若干，平均分成3組(至少3組以上)，測定光合色素的含量，用等量不同濃度的ABA溶液處理，再置于相同且干旱條件下培養(yǎng)，一段時間后，測定各組葉片的光合色素含量　②ABA處理的桃樹植株光合色素含量都有所降低，且ABA濃度越高，光合色素減少越多
7．解析：(1)與第3天相比，第6天鹽脅迫組竹柳苗的凈光合速率下降，其中S3組是因為非氣孔因素造成的，這是因為S3組在第6天時氣孔導(dǎo)度大于第3天，但此時的凈光合速率是下降的。
(2)重度鹽脅迫條件下，12天內(nèi)竹柳苗干重的變化表現(xiàn)為增加，這是因為在重度鹽脅迫情況下，雖然凈光合速率下降，但依然大于0，說明干重在增加，只是增加速率逐漸下降。
(3)研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量明顯升高。據(jù)此推測由于植物自我保護性調(diào)節(jié)，在干旱脅迫下，該植物根細胞內(nèi)脯氨酸含量明顯升高，從而提高了細胞液濃度，即提高了植物根系的吸水力，進而起到了減緩鹽脅迫對水分吸收的影響。
(4)由題意知，本實驗的目的是驗證竹柳根細胞內(nèi)的脯氨酸含量增加的機制是通過激活脯氨酸合成關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達，以及提高P5CR酶的活性實現(xiàn)的，因此實驗的自變量為是否進行鹽脅迫，因變量是關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達量、P5CR酶的活性以及脯氨酸含量。本實驗的設(shè)計思路見答案。
答案：(1)S3　S3組在第6天時氣孔導(dǎo)度大于第3天　(2)增加　在重度鹽脅迫情況下，雖然凈光合速率下降，但依然大于0　(3)在干旱脅迫下，該植物根細胞內(nèi)脯氨酸含量明顯升高，從而提高了細胞液濃度，提高了植物根系的吸水力　(4)將竹柳根細胞隨機分成兩組，一組設(shè)置高鹽環(huán)境，另一組設(shè)置正常環(huán)境，一段時間后檢測兩組細胞中關(guān)鍵基因P5CS和P5CR的表達量、P5CR酶的活性以及脯氨酸含量并進行比較，進而得出相應(yīng)的結(jié)論

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