光合作用和呼吸作用常见实验设计

光合作用和呼吸作用是高考的高频考点,也是重点和难点,对净光合作用和呼吸作用的测定方法很多。最常见的方法有如课件描述。

光合作用和呼吸作用 实验设计

光合作用和呼吸作用是高考的高频考点,也是重点和难点,对净光合作用和呼吸作用的测定方法很多。最常见的方法有如课件描述。

三、根据测定模型的实验原理作判断

(1)液滴移动法测定模型：密闭透光小室中放入NaHCO3缓冲液，可维持装置中的CO2浓度；将装置放在

光照充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为净光合作用释放 O2, 致装置内气体量增加，红色液滴移动。

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(2)圆片上浮法测定模型：利用减压逐出叶圆片组织间隙中的气体，叶片会 沉于水底。由于光合作用释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,叶肉细胞间隙中 的O2增加，叶圆片会由原来的下沉状态而上浮，根据上浮的快慢，即能比较光 合作用的强弱。 例 为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所 提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完 成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。 实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、溴麝香草酚蓝、NaHCO3稀 溶液(为光合作用提供原料)、真空泵、CO2充气机、暗培养箱、日光灯(实验过程 中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不 计 )。实验步骤和预测实验结果：

(1)剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水、溴麝香草酚蓝和NaHCO3 稀溶液、溴麝香草酚蓝的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上，溶液呈现蓝色。 (2)用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察 到叶片均下沉到试管底部，溶液呈现蓝色。 (3) ________。(4) _________。(5) _________。 分析预测的结果：

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【解题思路】 本题考查了怎样用酸碱指示剂定性证明光合作用吸收CO2、呼吸 作用放出CO2,怎样用叶片沉浮法定性证明光合作用产生O2、呼吸作用消耗O2。 溴麝香草酚蓝是酸碱指示剂。一开始溶液呈现蓝色，说明溶液已是碱性，所以 先使溶液呈酸性，才能检测出光合作用吸收CO2使溶液呈碱性。本题的关键是空 气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计，由此得出：蒸馏水的试管 无气体的产生和消耗，所以溶液始终呈现蓝色，叶片始终在试管底部。 【答案】 (3)向NaHCO3稀溶液试管充入CO2,使溶液呈现黄绿色，另一试管不 充CO2 (4)将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间。结果：NaHCO3稀溶液 中的叶片上浮，溶液呈现蓝色，蒸馏水中的叶片仍在试管底部，溶液呈现蓝色 (5)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片 下沉，溶液呈现黄绿色，蒸馏水中的叶片仍在试管底部，溶液呈现蓝色 分析预 测的结果：(1)光照下，NaHCO3稀溶液中的

叶片进行光合作用，吸收的CO2多于 呼吸作用放出的CO2,pH上升，溶液呈现蓝色，并且光合作用放出的O2多于呼 吸作用消耗的O2,叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2 和O2,叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，pH不变，溶液呈现蓝色，叶肉细胞 间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。(2)黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶 片进行呼吸作用，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，使pH下降，溶液呈现黄 绿色，并消耗了叶肉细胞间隙中的O2,叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸 馏水中缺乏O2,叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片

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(3)半叶法测定模型:将对称叶片左侧遮光右侧曝光,并采用适当的方法阻止 两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射一段时间后,从两侧截取同 等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位:g),则b-a所代表的是总光合量。 例3 从没有经过饥饿处理的植物的同一叶片上陆续取下面积、厚薄相同的叶 圆片，称其干重。假定在整个实验过程中温度不变，叶片内有机物不向其他部 位转移。以下分析正确的是：( )

C

A.三个叶圆片的质量大小关系一定是z>x>y B.叶圆片Z在4小时内的有机物积累量为(z-x-2y)g C.叶圆片Z在后2小时内的有机物制造量为(z+x-2y)g D.整个实验过程中呼吸速率可表示为(x-y)g/4h 解析：上午10时至中午12时，叶片只进行呼吸作用，有机物消耗量(呼吸量) 为(x-y)g。中午12时至下午14时，叶片既进行光合作用又进行呼吸作用，有机 物积累量(净光合量)为(z-y)g,故叶圆片Z在后2小时内的有机物制造量 (总光合量)=净光合量+呼吸量=(z+x-2y)g。

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(4)黑白瓶法测定模型：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，所以呼 吸作用量=黑瓶中溶解氧的变化。白瓶既能光合作用又能呼吸作用，所以净光合 作用量=白瓶中溶解氧的变化。真正光合量(总光合量)=白瓶中溶解氧的变化+ 黑瓶中溶解氧的变化。 例4 一同学研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸时，设计了如下操 作：①取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c,并将a用不透光黑布包扎起来； ②将a、b、c三个瓶子均在湖中X深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量；③将a、 b两瓶密封后再沉入X深度水体中，24小时后取出；④测定a、b两瓶中水的溶氧 量，三个瓶子的测量结果如图所示。关于24小时内X深度水体中生物光合作用和 有氧呼吸情况的分析正确的是( ) A.光合作用产生的氧气量为(k-w)mol/瓶 B.光合作用产生的氧气量为(k-v)mol/瓶 C.有氧呼吸消耗的氧气量为(k-v)mol/瓶 D.有氧呼吸消耗的氧气量为v mol/瓶

B