Question

18．某轉(zhuǎn)基因作物有很強(qiáng)的光合作用能力．某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合強(qiáng)度測試的研究課題．研究中設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置．

請利用以上裝置完成對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強(qiáng)度的測試．
I．實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）測定植物的呼吸作用強(qiáng)度，方法步驟：
①甲、乙裝置D中放入氫氧化鈉溶液，乙裝置作為對照
②將裝置甲、乙的廣口瓶遮光處理，放在溫度等相同的環(huán)境中
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水移動的方向和刻度
（2）測定植物的凈光合作用強(qiáng)度，方法步驟：
①甲、乙裝置D中放入碳酸氫鈉溶液，乙裝置作為對照組
②將裝置甲、乙放在光照強(qiáng)度、溫度等相同的環(huán)境中
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水移動方向和刻度．
（3）實(shí)驗(yàn)操作30分鐘后，記錄甲裝置紅墨水滴移動情況：

		實(shí)驗(yàn)30分鐘后紅墨水滴移動情況
測定植物 呼吸作用強(qiáng)度	甲裝置	①左（填左或右移）1.5cm
	乙裝置	右移0.5cm
測定植物凈 光合作用強(qiáng)度	甲裝置	②右（填左或右移）4.5cm
	乙裝置	右移0.5cm

Ⅱ．實(shí)驗(yàn)分析：
假設(shè)紅墨水滴每移動1cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1g．那么
（1）該植物的呼吸作用速率是4g/h；
（2）白天光照15h，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 分析實(shí)驗(yàn)裝置圖：測定植物呼吸作用時，甲裝置應(yīng)該放置于暗處，且D中應(yīng)該放NaOH，目的是吸水呼吸作用釋放的二氧化碳，所以甲裝置測量的是氧氣的消耗量．測定植物凈光合作用時，甲裝置D中應(yīng)該放碳酸氫鈉，目的是為光合作用提供二氧化碳，此時測定的是氧氣的釋放量．

解答 解：Ⅰ（1）要測光合作用強(qiáng)度必須先測呼吸作用強(qiáng)度，在測呼吸作用強(qiáng)度時一定要將實(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呼吸作用強(qiáng)度．
①甲、乙裝置D中放入等量的NaOH溶液，乙裝置作為對照組排出無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)的影響．
②要測光合作用強(qiáng)度必須先測呼吸作用強(qiáng)度，在測呼吸作用強(qiáng)度時一定要將實(shí)驗(yàn)裝置置于黑暗和溫度相同的條件下，使植物只進(jìn)行呼吸作用．
③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甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和刻度可作為呼吸作用強(qiáng)度．
（2）凈光合作用強(qiáng)度的測試實(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．
①凈光合作用強(qiáng)度的測試實(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）．
②將裝置甲、乙放在適宜光照強(qiáng)度和溫度等相同的環(huán)境中，且該溫度與實(shí)驗(yàn)步驟（1）溫度相比應(yīng)該相同．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水的運(yùn)動方向和刻度．
（3）根據(jù)以上裝置可得，在測定呼吸作用速率時，裝置中氣體量主要是氧氣的消耗，因此甲裝置中液滴左移；在測定凈光合速率時，由于二氧化碳維持相對穩(wěn)定，氣體變化主要是光合作用氧氣的凈釋放，因此液滴右移．
Ⅱ．對照裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素（如溫度變化等）對實(shí)驗(yàn)影響的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)裝置甲同樣也受環(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=2（g/半小時）；根據(jù)凈光合作用的測定值是4.5-0.5=4（g/半小時），白天光照15小時的凈光合作用量是（4×2）×15=120（g），一晝夜葡萄糖的積累量是15小時光合作用實(shí)際量減去24小時呼吸作用消耗量，等同于15小時的凈光合作用量減去9小時的呼吸作用消耗量，即8×15-4×9=84（g）．
故答案為：
I．（1）①氫氧化鈉溶液，對照
②遮光，溫度
③紅墨水移動的方向 和 刻度
（2）①碳酸氫鈉溶液     對照組
②光照強(qiáng)度，溫度
③紅墨水移動方向 和 刻度
（3）①左    ②右
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)分析：（1）4
（2）84

點(diǎn)評 本題結(jié)合圖表，考查影響光合速率的因素、測定呼吸速率及光合速率的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考查考查分析實(shí)驗(yàn)裝置圖的能力．本題的難點(diǎn)是測定呼吸速率及光合速率的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)裝置圖，完善實(shí)驗(yàn)過程，選擇適宜的試劑，準(zhǔn)確判斷不同條件下紅墨水滴的移動方向，關(guān)鍵是理解D中放不同試劑后，甲裝置測定的數(shù)值代表的含義．