【生物】2020届一轮复习人教版实验——种子萌发时呼吸速率的测定及呼吸变化曲线学案

【生物】2020届一轮复习人教版实验——种子萌发时呼吸速率的测定及呼吸变化曲线学案

‎2020届 一轮复习 人教版 实验——种子萌发时呼吸速率的测定及呼吸变化曲线 学案 ‎[典例精析]‎ ‎　(2014·海南卷)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和 O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：‎ ‎(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是__________________，其产物是__________________。‎ ‎(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会 ‎________，主要原因是____________________________________。‎ ‎(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。‎ ‎[解析]　(1)据图可知，在12～24 h期间，O2吸收量很少，而CO2释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和CO2。(2)第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，O2的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。‎ ‎[答案]　(1)无氧　细胞质基质　酒精和CO2‎ ‎(2)减少　种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降 ‎(3)有氧 ‎　(2018·湖南十校联考)某研究小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下的实验装置。实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔5 min记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数，结果如表1所示。请回答以下问题：‎ 有色液滴移动的距离(mm)‎ 表1‎ ‎(1)装置图中的Y溶液是________，其作用是________________________________________。设置乙装置的目的是________________________________________。‎ ‎(2)实验开始后保持注射器的活塞不移动，有色液滴将向________移动(填“左”或“右”)，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是____________。‎ ‎(3)另一组该实验装置每隔5 min测量时，将注射器活塞往 ‎________(填“上”或“下”‎ ‎)移动，待有色液滴回到实验开始时的位置停止，根据活塞移动距离可测出气体的变化量，其中以小麦为材料的结果如表2所示：‎ 时间(min)‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ 注射器量取的气体 变化体积(mL)‎ ‎0‎ ‎1.5‎ ‎3.0‎ ‎4.2‎ ‎5.0‎ ‎5.5‎ 表2‎ 分析数据可知该段时间小麦种子的有氧呼吸速率为____________，在此过程中，有氧呼吸的强度越来越________。‎ ‎[解析]　(1)甲、乙装置中所放置的Y溶液为NaOH溶液，用以吸收呼吸作用产生的CO2，可以通过测量O2量的变化测定呼吸速率，乙装置的作用是对照，可排除微生物及环境因素对实验的干扰。(2)实验开始后，若保持注射器的活塞不动，甲装置进行有氧呼吸消耗O2，有色液滴会向左移动。将蚯蚓的实验装置所测得的液滴移动的距离之差除以时间，即为液滴移动的速率，由表可知在最初的0～5 min和5～10 min内有色液滴移动的速率最大，为4.5/5＝‎ ‎0.9(mm/min)。(3)甲装置内O2被消耗，生成的CO2被NaOH溶液吸收，气压下降，若要保持有色液滴的位置不变，需将注射器活塞往下移动；将量取的气体变化体积除以时间即为有氧呼吸速率，由表可知，在此过程中，有氧呼吸速率＝5.5/25＝0.22(mL/min)；且此过程中，前10 min有氧呼吸速率较大，后15 min逐渐减弱。‎ ‎[答案]　(1)NaOH　吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2　排除微生物及环境因素对实验的干扰(或对照作用)‎ ‎(2)左　0.9 mm/min ‎(3)下　0.22 mL/min　弱 考什么 ‎(1)种子萌发时呼吸方式的变化 ‎(2)种子萌发时呼吸速率的测定 主要以非选择题的形式考查 学什么 ‎(1)了解种子萌发的过程 ‎(2)掌握种子萌发过程中的物质变化规律 ‎(3)熟练运用细胞呼吸的知识解决种子萌发过程中物质变化的原因 ‎(4)学会测定种子萌发时呼吸速率的方法 ‎[知能拓展]‎ ‎1．种子萌发时呼吸速率的测定 ‎(1)实验装置 ‎(2)检测指标及原理 ‎①检测指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。‎ ‎②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的体积即表示呼吸速率。‎ 注：①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。‎ ‎②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。‎ ‎(3)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，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。‎ ‎(4)实验拓展——呼吸底物与水滴移动的关系 脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此有氧呼吸消耗脂肪时，产生CO2量小于消耗O2量，着色液移动更明显。‎ ‎2．植物组织细胞呼吸曲线解读 ‎(1)图中各点表示的生物学含义 Q点 不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸 P点 耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸 QP段 产生CO2量>耗O2量⇒同时 进行有氧呼吸和无氧呼吸 R点 产生CO2最少⇒组织细胞呼吸最弱点 ‎(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度条件。‎ ‎[角度训练]‎ 角度1　考查细胞呼吸速率的测定 ‎1．某同学用如右图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 ℃水浴中，10 min后关闭软管夹，随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是(　　)‎ 实验时间(min)‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎35‎ 液滴移动距离(mm)‎ ‎0‎ ‎32.5‎ ‎65‎ ‎100‎ ‎130‎ ‎162.5‎ A.图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动 B．在20～30 min内O2的平均吸收速率为6.5 mm3/min C．如将X换为清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率 D．增设的对照实验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中 ‎[解析]　X为NaOH溶液吸收CO2，软管夹关闭后由于有氧呼吸消耗O2，液滴将向左移动；在20～30 min内氧气的平均吸收速率为(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)；果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，液滴不会移动；对照实验应将装置中的果蝇幼虫换成等质量的死幼虫，并将该装置置于相同环境中，重复上述实验。‎ ‎[答案]　B ‎2．呼吸熵(RQ)是指单位时间内进行细胞呼吸的生物释放CO2量与吸收O2量的比值。如图表示测定消毒过的萌发小麦种子呼吸熵的实验装置，下列说法不准确的是(　　)‎ A．KOH中放置筒状滤纸的目的是增大吸收CO2的面积 B．假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25 ℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，说明10 min内小麦种子进行了无氧呼吸 C．若在25 ℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴左移30 mm，乙装置中墨滴左移200 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是0.85‎ D．为了校正还应设置一个对照装置，对照装置的大试管和小烧杯应分别放入死亡的小麦种子、清水，其他条件不变 ‎[解析]　用甲测得的数值是O2消耗量与CO2产生量的差，用乙测得的是O2的消耗量，通过计算可得出CO2的产生量及呼吸熵。墨滴移动不仅受萌发种子细胞呼吸的影响，还受微生物的呼吸及外界温度和压强变化的影响，所以本实验还应设置一个对照装置。装置中的大试管和小烧杯应分别放入等量的消毒过的死亡的小麦种子和清水，其他条件不变。‎ ‎[答案]　D 角度2　考查种子萌发时呼吸方式的变化 ‎3．如图为探究萌发的种子细胞呼吸的两个装置图，下列说法错误的是(　　)‎ A．甲装置中萌发种子只进行有氧呼吸时，有色液滴左移 B．甲装置中萌发种子只进行无氧呼吸时，有色液滴右移 C．甲、乙装置中萌发的种子必须消毒，实验均需设置对照组 D．乙装置可用于探究萌发的种子进行细胞呼吸是否产生二氧化碳 ‎[解析]　若甲装置中种子只进行有氧呼吸，则氧气消耗的同时产生等体积的二氧化碳，但二氧化碳被NaOH溶液吸收，故装置瓶内气体体积减小，有色液滴左移，A正确；若甲装置中种子只进行无氧呼吸，则没有氧气消耗，但产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收，故装置瓶内气体体积不变，有色液滴不移动，B错误；为排除微生物呼吸作用的影响，种子必须进行消毒处理，以排除无关变量如外界温度、气压等对实验的影响，上述实验均需要设置对照组，C正确；乙装置中，萌发种子的有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳，澄清石灰水遇二氧化碳后变浑浊，D正确。‎ ‎[答案]　B ‎4．研究小组通过实验探究适宜温度条件下，O2浓度变化对某植物细胞呼吸的影响，结果如图所示。据图分析错误的是(　　)‎ A．O2浓度为C时某植物呼吸方式有无氧呼吸和有氧呼吸 B．欲让某植物贮存更长时间最好选择R点对应的O2浓度 C．R点时细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体基质 D．欲测定呼吸作用强度，一定要遮光处理 ‎[解析]　O2浓度为C时，CO2的生成量多于O2的吸收量，说明既有无氧呼吸又有有氧呼吸；在R点时，呼吸作用消耗有机物的量最少，是贮存植物的最佳O2浓度；R点时，植物进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质；光照条件下植物可进行光合作用，所以欲测定呼吸作用强度一定要遮光处理。‎ ‎[答案]　C 角度3　种子萌发过程中细胞呼吸的变化分析 ‎5．种子萌发指干种子从吸收水到胚根(或胚芽)突破种皮期间所发生的一系列生理变化过程。‎ ‎(1)种子能否正常萌发，除了与_________________________‎ 等外界因素有关，还受到种子是否具有生活力等内部因素制约。测定种子的生活力常用TTC法，其原理是有生活力的种子能够进行细胞呼吸，在细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5－三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙，使种胚染为红色。死亡的种子由于没有____________，TTC不能被还原为三苯甲腙，种胚不被染成红色。‎ ‎(2)干燥种子最初的吸水不能像根的成熟区细胞那样发生____________吸水，而是依靠吸胀作用吸水，吸胀作用的大小与细胞内原生质凝胶物质对水的亲和性有关，蛋白质、淀粉和纤维素对水的亲和性依次递减。因此，含__________较多的豆类种子的吸胀作用大于含淀粉较多的禾谷类种子。‎ ‎(3)种子萌发时的吸水过程和细胞呼吸可以分为3个阶段(如图)，图中曲线1表示种子吸水过程的变化，曲线2表示CO2释放的变化，曲线3表示O2的吸收变化。在吸水的第一阶段和第二阶段，CO2的产生量________(填“大于”“等于”或“小于”)O2的消耗量，到吸水的第三阶段，O2的消耗则大大增加。这说明种子萌发初期的细胞呼吸主要是____________。吸水的第三阶段，细胞呼吸迅速增加，因为胚根突破种皮后，______________________，且新的呼吸酶和线粒体已大量形成。‎ ‎[解析]　(1)种子的萌发通常需要充足的水分、适宜的温度和足够的氧气等外界条件。细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5－三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙，使种胚染为红色。死亡的种子由于没有细胞呼吸，底物无法被脱氢酶催化，故使TTC不能被还原为三苯甲腙，种胚不能被染成红色。(2)根的成熟区细胞通过渗透作用吸水。依据题意可得出含蛋白质较多的豆类种子的吸胀作用较大。(3)种子萌发初期主要进行无氧呼吸，故在种子萌发的第一阶段和第二阶段CO2的释放量大于O2的消耗量，胚根突破种皮后，O2供应得到改善，新陈代谢旺盛，且新的呼吸酶和线粒体已大量形成，此时生长较快。‎ ‎[答案]　(1)充足的水分、适宜的温度和足够的氧气　细胞呼吸 ‎(2)渗透作用　蛋白质 ‎(3)大于　无氧呼吸　氧气供应得到改善