【生物】2021届一轮复习人教版科学思维系列(一)光合作用和细胞呼吸速率的测定　　教案

【生物】2021届一轮复习人教版科学思维系列(一)光合作用和细胞呼吸速率的测定　　教案

‎ ‎ 核心素养微专题——科学思维系列(一)光合作用和细胞呼吸速率的测定　 ‎ 命题点一　细胞呼吸方式的判定与速率的测定 ‎ ‎ ‎【典例】(2019·潍坊模拟)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置,下列说法正确的是 (　　)‎ ‎ ‎ A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸 B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移,说明酵母菌死亡 D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸 ‎【名师讲题】‎ ‎※题眼:‎ ‎1.NaOH溶液:NaOH溶液吸收CO2→有氧呼吸表现为吸收O2。‎ ‎2.装置液滴移动与呼吸方式的关系:‎ ‎(1)只进行有氧呼吸→吸收O2=放出CO2→装置一红色液滴左移,装置二红色液滴不移。‎ ‎(2)只进行无氧呼吸→只放出CO2→装置一红色液滴不移,装置二红色液滴右移。‎ ‎(3)有氧呼吸和无氧呼吸均进行→吸收O2<放出CO2→装置一红色液滴左移,装置二红色液滴右移。‎ ‎※解题:‎ 破解A.装置一液滴左移→装置一气体体积减少→酵母菌进行了有氧呼吸;装置二液滴右移→装置二气体体积增加→酵母菌进行了无氧呼吸。‎ 破解B.装置一液滴不移→装置一气体体积不变→酵母菌不进行有氧呼吸;装置二液滴右移→装置二气体体积增加→酵母菌进行了无氧呼吸。‎ 破解C.装置一液滴左移→装置一气体体积减少→酵母菌进行了有氧呼吸;装置二液滴不移→装置二气体体积不变→酵母菌不进行无氧呼吸。‎ 破解D.装置一液滴左移→装置一气体体积减少→酵母菌进行了有氧呼吸;装置二液滴右移→装置二气体体积增加→酵母菌进行了无氧呼吸。‎ ‎※答案:D。‎ ‎ ‎ ‎1.实验装置:‎ ‎ ‎ ‎2.实验原理:‎ ‎(1)装置甲中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2, 红墨水滴移动的距离代表生物材料有氧呼吸吸收O2的量。‎ ‎(2)装置乙中红墨水滴移动的距离代表生物材料无氧呼吸产生CO2的量。‎ ‎3.实验结果与结论:‎ 实验现象 结论 装置甲 装置乙 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或生物材料已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸 ‎4.空白对照组:‎ 物理误差的校正,为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,设置如图所示的装置,(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外,其余均与乙装置相同。)‎ ‎5.注意事项:‎ ‎(1)若所放材料为绿色植物,整个装置必须遮光处理,否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。‎ ‎(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置及所测材料进行消毒处理。‎ ‎(3)如果实验材料是酵母菌,实验所用的葡萄糖溶液需煮沸,目的是灭菌,排除其他微生物的细胞呼吸对实验结果造成干扰。‎ ‎ ‎ ‎1.(2020·开封模拟)‎ 某同学为探究细胞呼吸的方式,设置了如图装置两组。甲组中A处放置一定质量的马铃薯块茎(无氧呼吸产物为乳酸),B中装有一定量的NaOH溶液;乙组中A处放置等量的马铃薯块茎,B中装有等量的蒸馏水。在相同且适宜的条件下放置一段时间后,观察红色液滴的移动情况(不考虑气体水溶性、温度等因素对液滴移动的影响,设底物为葡萄糖)‎ ‎。下列叙述正确的是 (　　)‎ A.马铃薯块茎有氧呼吸的产物有 H2O、CO2和酒精 B.甲组液滴的移动情况可反映马铃薯块茎呼吸产生的 CO2量 C.甲、乙两组液滴均可以左移或不移动 D.若甲组液滴左移,乙组液滴不移动,不能确定马铃薯块茎的呼吸方式 ‎【解析】选D。马铃薯块茎有氧呼吸的产物是H2O、CO2,A错误;由于NaOH溶液能吸收CO2,所以甲组液滴移动的量可代表马铃薯块茎呼吸消耗O2的量,B错误;甲组液滴可以左移或不移动,马铃薯块茎无氧呼吸产生乳酸,故乙组液滴可以不移动,但不会左移,C错误;若甲组液滴左移,乙组液滴不移动,只能确定马铃薯进行了有氧呼吸,但不能确定其是否进行了无氧呼吸,因此不能确定马铃薯块茎的呼吸方式,D正确。‎ ‎2.将酵母细胞研磨并除去ATP后,分别放入编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的锥形瓶中。将3个锥形瓶密封后,均置于‎20 ℃‎水浴箱中,1 h后的结果如图所示。下列分析合理的是 (　　)‎ ‎ ‎ A.该实验的实验目的是探究酵母菌的细胞呼吸方式 B.由实验结果可知锥形瓶Ⅰ和Ⅱ必定进行了无氧呼吸 C.Ⅲ中的液滴向左移动说明酵母菌只进行了有氧呼吸 D.实验结果说明酵母菌进行有氧呼吸需要葡萄糖和ATP ‎【解析】选D。该实验的实验目的是探究酵母菌进行有氧呼吸的条件,A不合理;无法确定锥形瓶Ⅰ和Ⅱ是否进行无氧呼吸,B不合理;Ⅲ 中的液滴向左移动说明酵母菌消耗了氧气,进行了有氧呼吸,但不能确定有无无氧呼吸,C不合理;实验结果说明酵母菌进行有氧呼吸需要葡萄糖和ATP,D合理。‎ ‎3.甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。回答下列问题:‎ ‎ ‎ ‎(1)甲利用图Ⅰ装置来探究酵母菌在有氧与无氧的条件下细胞呼吸放出热量的多少。‎ 材料用具:500 mL保温桶、温度计、活性酵母菌、0.1 mol·L-1葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。‎ 实验步骤:‎ ‎①取A、B两套装置按下表的设计进行实验。‎ 装置 步骤一 步骤二 步骤三 A 加入200 mL的葡萄糖溶液 加入‎10 g活性酵母菌 X B 加入200 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 Y 加入石蜡油铺满液面 X是______________;Y是______________。  ‎ ‎②B装置中步骤一的主要目的是__________,这是控制实验的________变量。  ‎ 实验结果:略。‎ ‎(2)乙利用图Ⅱ装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)‎ 探究酵母菌的细胞呼吸类型。‎ ‎①想得到实验结论还必须同时设置对照实验,假设该装置编号为Ⅲ,则装置Ⅲ除用__________代替NaOH溶液外,其他设计与装置Ⅱ相同。  ‎ ‎②检测酵母菌细胞呼吸是否产生CO2时,可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液。CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生的颜色变化是________________。  ‎ ‎③写出乙组改进后所得的实验结果及相应的结论:‎ 若装置Ⅲ中红色液滴向右移,装置Ⅱ中红色液滴不移动,说明酵母菌只进行无氧呼吸;‎ 若______________________________,说明酵母菌只进行有氧呼吸; ‎ 若_____________________________,说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 ‎ ‎【解析】(1)①分析表中相关内容,考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则,本实验的自变量为是否含有氧气,其他都是无关变量,要求相同且适宜。因此X是不加入石蜡油(或通入氧气),目的是给酵母菌创造有氧环境。Y是加入‎10 g活性酵母菌, 排除无关变量的影响。‎ ‎②B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气,氧气有无属于自变量。‎ ‎(2)①图Ⅱ装置中氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,红色液滴向左移动是酵母菌有氧呼吸消耗氧气引起的;探究呼吸方式必须同时设置对照实验,装置Ⅲ除用等量清水代替氢氧化钠溶液外,其他设计与装置Ⅱ相同。‎ ‎②CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。‎ ‎③装置Ⅱ烧杯内是氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳,所以装置测量的是细胞呼吸消耗氧气的量。装置Ⅲ烧杯内是清水,清水不能吸收气体,也不释放气体,‎ 该装置测量的是细胞呼吸释放的二氧化碳的量和消耗氧气的量的差值,如果气体体积增加,说明酵母菌进行无氧呼吸。所以若装置Ⅱ中红色液滴不移动,装置Ⅲ中红色液滴向右移动,说明酵母菌只进行无氧呼吸;若装置Ⅲ中红色液滴不移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸;若装置Ⅲ中红色液滴向右移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移动,说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。‎ 答案:(1)①不加入石蜡油(通入氧气)　加入‎10 g活性酵母菌　②去除氧气　自 ‎(2)①等量清水　②由蓝变绿再变黄　③装置Ⅲ中红色液滴不移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移　装置Ⅲ中红色液滴向右移,装置Ⅱ中红色液滴向左移 命题点二　光合速率的测定 ‎ ‎ ‎【典例】(2020·张家界模拟)如图1,将一株小麦密闭在无色玻璃钟罩内,在室内调温‎25 ℃‎,给予恒定适宜的光照60 min,然后遮光处理60 min。全程用CO2传感器测定钟罩内CO2浓度的变化,得到图2曲线。‎ ‎ ‎ ‎(1)若要获得小麦的实际光合速率,________(填“需要”或“不需要”)另设对照组。0～60 min小麦的实际光合速率为________μmol CO2·L-1·h-1。  ‎ ‎(2)实验10 min时,小麦叶肉细胞进行光合作用所需CO2的来源是____________________________。在停止光照后,短时间内叶绿体内C3的含量________。  ‎ ‎【名师讲题】‎ ‎※题眼:‎ ‎1.实际光合速率测定:净光合速率(光照条件)+呼吸速率(黑暗条件)。‎ ‎2.CO2浓度曲线:0～60 min,光照条件下CO2浓度降低,光合作用强度大于细胞呼吸强度;60～120 min,黑暗条件下CO2浓度上升,小麦进行细胞呼吸。‎ ‎※解题:‎ 破解(1)曲线前后对比:‎ 前60 min测定的净光合速率→1 200 μmol CO2·L-1·h-1‎ 后60 min测定的呼吸速率→400 μmol CO2·L-1·h-1‎ 实际光合速率=1 200+400=1 600 μmol CO2·L-1·h-1‎ 破解(2)实验10 min时,光合作用强度大于细胞呼吸强度→植物表现为吸收CO2→植物光合作用所需CO2来源于外界环境和线粒体;光照停止:光反应停止→不产生ATP和[H],短时间内,C5与CO2反应生成C3的速率不变→ATP、[H]的含量减少,C3被还原成C5的速率下降→C3含量增多。‎ ‎※答案:(1)不需要　1 600‎ ‎(2)线粒体供给和胞外吸收　增多(或升高)‎ ‎ ‎ ‎　光合速率的测定:‎ ‎(1)测定依据:实际光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸速率。‎ ‎(2)测定装置:‎ ‎ ‎ ‎(3)方法解读:‎ ‎①测定细胞呼吸速率。‎ a.小烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液,用于吸收CO2。‎ b.玻璃钟罩应遮光处理,以排除光合作用的干扰。‎ c.置于适宜温度环境中。‎ d.测定单位时间内红色液滴向左移动距离,代表呼吸速率。‎ ‎②测定净光合作用速率。‎ a.小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于维持容器内CO2浓度恒定,以满足植物光合作用需求。‎ b.给予适宜光照处理,且温度适宜。‎ c.测定单位时间内红色液滴向右移动的距离,代表净光合速率。‎ ‎ ‎ ‎1.如图为探究绿色植物的相关生命活动过程的实验装置。对图示装置的分析错误的是 (　　)‎ ‎ ‎ A.红色小液滴移动的距离表示装置内O2的变化量 B.若要测呼吸速率,应将该装置置于黑暗中,对照组的植物应换成死的,但大小等条件与实验组相同 C.若要测光合速率,应给予一定的光照,单位时间内小液滴移动的距离可代表总光合速率 D.打开阀门并移除NaOH溶液后,此装置可用来验证水是光合作用的原料 ‎【解析】选C。NaOH溶液吸收二氧化碳,故红色小液滴移动的距离表示装置内O2‎ 的变化量,A正确;若要测呼吸速率,应将该装置置于黑暗中,对照组的植物应换成死的,但大小等条件与实验组相同,可以排除无关变量的影响,B正确;若要测光合速率,应给予一定的光照,装置内的NaOH溶液需要换成NaHCO3溶液,单位时间内小液滴移动的距离可代表净光合速率,C错误;要验证水是光合作用的原料,需要移除NaOH溶液,D正确。‎ ‎2.(2019·石家庄模拟)利用如图所示装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和细胞呼吸的底物均为葡萄糖,且不能进行产生乳酸的无氧呼吸(忽略装置内其他微生物的干扰)。下列相关叙述正确的是 (　　)‎ ‎ ‎ A.若要验证该植物在光下释放氧气,应将装置二和三分别放在黑暗和光照条件下 B.若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料,应选择装置一和装置三 C.光照条件下,装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量和O2生成量 D.黑暗条件下,若装置一、二中的红色液滴均不移动,则该植物只进行有氧呼吸 ‎【解析】选B。若将装置二和装置三分别放置在黑暗和光照条件下,则存在两个变量,即光照有无和烧杯内试剂的类型,不符合单一变量原则,A错误;装置一内无CO2,而装置三内有CO2且CO2浓度在一段时间内保持不变,故这两套装置适用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料,B正确;光照条件下,装置三中的植物可进行光合作用和细胞呼吸,红色液滴的移动距离代表O2的释放量,C错误;黑暗条件下,若装置一、二中的红色液滴均不移动,‎ 则该植物既不进行有氧呼吸也不进行无氧呼吸,D错误。‎ ‎3.某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况,设计了由透明的玻璃罩构成的小室,如图甲所示。据图回答下列问题:‎ ‎ ‎ ‎(1)将该装置放在自然环境下,测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物O2释放速率的变化,得到如图乙所示曲线,影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是__________(写两点);观察装置中液滴的位置,c点时刻的液滴位于起始位置的________侧,装置刻度管中液滴右移最远是在一天中的________点。 ‎ ‎(2)在实验过程中的某段光照时间内,记录液滴的移动情况,获得以下数据:‎ 每隔20分钟记录一次刻度数据 ‎……‎ ‎24‎ ‎29‎ ‎32‎ ‎34‎ ‎……‎ 该组实验数据是在图乙曲线的________段获得的。 ‎ ‎(3)该组同学为测定该植物某时间段的O2产生速率。如何设置对照实验?如何处理实验数据?‎ ‎①简要写出对照实验设计思路:______________。 ‎ ‎②数据处理:若在单位时间内,实验组读数为M,对照组读数为N,该植物的真正光合速率为________。 ‎ ‎【解析】(1)密闭装置甲内有CO2缓冲液,说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变,因此影响其内植物光合作用速率变化的主要环境因素是光照强度和温度。密闭装置甲中液滴移动反映密闭装置内氧气浓度的变化情况,只要有氧气释放,‎ 液滴就会右移,由图乙曲线可知,c点之前的代谢特点是光合作用强度小于细胞呼吸强度,小室内氧气浓度降低,液滴左移。8点至18点的时间段内氧气浓度一直增加,到18点时氧气浓度达到最大值,则18点时甲装置中的液滴右移最远。‎ ‎(2)由题表中所记录的数据可知,连续3个20分钟之间的氧气变化量相对值分别为5、3、2,由此可看出氧气的释放速率在逐渐减小。‎ ‎(3)密闭装置甲中液滴移动测得的是装置内植物释放氧气速率(净光合速率),若要测定该植物某时间段的O2产生速率,还需要测定相应时间段内的细胞呼吸消耗氧气的速率,则需要增设对照实验,应设置与甲一样的装置丙,将装置丙置于黑暗条件下,其他条件与甲相同,测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数。‎ 答案:(1)光照强度、温度　左　18(或g)　(2)de或fg　(3)①设置与甲一样的装置丙,将装置丙置于黑暗条件下,其他条件与甲相同,测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数　②M-N ‎ ‎