高中生物高考热点微练8　“液滴移动法”测定细胞呼吸与光合速率

热点微练8　“液滴移动法”测定细胞呼吸与光合速率

[规律方法]

“液滴移动法”测定细胞呼吸速率与光合速率

[方法体验]

1.(2020·江西师大附中模拟)为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　)

A.在无光条件下，液滴向左移动

B.在有光条件下，液滴向右移动

C.在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率

D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大

答案　A

解析　由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2变化，无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正确；有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移动，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B错误；在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C错误；光照强度小于光补偿点时，液滴向左移，光照强度大于光补偿点，小于光饱和点时，随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D错误。

2.(2021·福建厦门期末)如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述正确的是(　　)

A.测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行

B.测定植株的呼吸速率时，小烧杯的液体应为清水

C.直接测定植株实际光合速率时，小烧杯的液体应为NaHCO3溶液

D.测定植株的净光合速率时，应在光下进行，且小烧杯的液体应为NaOH溶液

答案　A

解析　若要测定植株的呼吸速率，需排除光合作用的影响，实验装置应置于黑暗条件下，烧杯内的液体应为NaOH溶液，A正确，B错误；若要测定实际光合速率，则需要分别测定净光合速率和呼吸速率，测呼吸速率时烧杯内的液体应为NaOH溶液，测净光合速率时烧杯内的液体应为NaHCO3溶液，C、D错误。

3.(2021·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　　)

A.甲、乙装置水滴都左移

B.甲、乙装置水滴都右移

C.甲装置水滴不动，乙装置水滴左移

D.甲装置水滴右移，乙装置水滴左移

答案　B

解析　根据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用，故乙装置内水滴只能左移。

4.(2021·陕西咸阳期末)如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20 ℃环境中，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X，30 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题：

(1)若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是________mL/h。

(2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值________(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是　。

(3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的________反应阶段。

(4)如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6 mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至0.8 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出结论：________________________________________。

(5)利用无水乙醇提取该植物叶片中色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是________________________，它们分布在叶绿体________________。

答案　(1)0.8　(2)偏低　植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气　(3)暗　(4)在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素　(5)叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素　类囊体薄膜(或基粒)

解析　(1)根据题意，烧杯中的碳酸氢钠溶液能保持容器内CO2浓度的平衡，故针筒移动的距离代表植物通过光合作用释放出的氧气量。针筒的起始读数为0.2 mL，30 min后读数为0.6 mL，则若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是(0.6－0.2)÷(30÷60)＝0.8(mL/h)。(2)由于植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，光合作用产生的氧气一部分用于植物本身的细胞呼吸，故测得的光合作用速率低于植物实际的光合作用速率。(3)凡士林能封闭气孔，阻止叶片对CO2的吸收，影响植物光合作用暗反应中CO2的固定，从而影响光合作用。(4)根据题意可知，只增加光照强度，植物光合作用速率不变，说明光照强度不是其限制因素。将温度提升至30 ℃针筒容量需要调至0.8 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上，说明适当升高温度后，植物光合作用速率增加，故在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素。(5)植物光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，它们分布在叶绿体的类囊体薄膜(或基粒)上。

5.(2020·河南新乡一模)请回答下列问题。

(1)某研究小组对甲、乙两种植物在不同光照强度下的相关指标进行了测定，得到了如表所示数据(光照强度的单位为千勒克斯，CO2的吸收和释放速率为相对值)：

当光照强度为2千勒克斯时，甲植物光合作用产生的O2的去向是______________________________________________，乙植物光合作用产生的O2的去向是________________________。当光照强度为8千勒克斯时，乙植物的总光合速率相对值是________。

(2)如图所示装置可以测定一些生理活动强度(仅考虑以葡萄糖为呼吸作用底物)：

①若甲烧杯中为酵母菌培养液，乙烧杯中为NaOH溶液，液滴向左移动，则单位时间内液滴移动的距离可代表______________________________。

②若甲烧杯中为小球藻培养液，乙烧杯中为________，将装置置于适宜光照条件下，液滴向____________________移动，则单位时间内液滴移动的距离可以代表小球藻净光合作用的强度。

答案　(1)一部分供自身线粒体有氧呼吸消耗，一部分释放到外界环境中　全部供自身线粒体有氧呼吸消耗　45　(2)①酵母菌有氧呼吸的强度　②NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)　右

解析　(1)分析表中数据可知，甲、乙两种植物的光补偿点分别是1千勒克斯、3千勒克斯，当光照强度为2千勒克斯时，甲植物的光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞有O2的释放，其产生的O2一部分供线粒体有氧呼吸消耗，一部分释放到外界环境中；而此时乙植物的光合速率小于呼吸速率，有O2的吸收，其光合作用产生的O2全部供线粒体消耗。当光照强度为8千勒克斯时，乙植物的总光合速率相对值＝净光合速率相对值＋呼吸速率相对值＝30＋15＝45。(2)①甲烧杯中的酵母菌进行有氧呼吸时消耗O2并释放CO2，其中CO2可被乙烧杯中的NaOH溶液吸收，而O2的消耗使得密闭装置中压强减小，液滴向左移动，故单位时间内液滴移动的距离可代表酵母菌有氧呼吸的强度。②当乙烧杯中为NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)时，由于装置内CO2充足，小球藻在适宜光照条件下，既能进行光合作用又能进行呼吸作用，且光合速率大于呼吸速率，释放的O2使装置内压强增大，推动着液滴向右移动，故单位时间内液滴移动的距离可以代表小球藻净光合作用的强度。