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细胞呼吸和光合作用的实验
一.细胞呼吸的实验
1、 探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验原理：
①NaOH溶液可吸收空气中的 CO2 ；
②CO2可使澄清的石灰水变 浑浊 ；
③CO2可使溴麝香草酚兰水溶液由 蓝 变 绿 再变 黄 ；
④ 橙 色的重铬酸钾溶液，在 酸性 条件下与酒精发生反应，变成 灰绿色 。
（2）对比实验：设置 两个或两个以上 的实验组，通过对 实验结果 的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫对比实验（不同于对照实验）。
练习1.下列有关"探究酵母菌的呼吸方式"实验的叙述，错误的是：
A. 实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
D．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
练习2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的探究，说法不正确的是：
A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
2、 测定种子萌发的呼吸速率
练习3.甲图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子生命力)。实验开始时U形管左侧与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化，实验结果见乙图。回答下列问题：

(1)种子为什么要在稀释的消毒剂中清洗杀死种子表面的微生物,防止微生物的呼吸作用干扰实验结果。
(2)此实验的实验目的是测定种子萌发时吸收氧气的速率。
(3)分析0～3.5小时内气体体积变化原因种子进行有氧呼吸吸收O2,放出CO2，后者被KOH溶液吸收，锥形瓶中气体体积缩小。分析3.5小时～4小时内标尺读数没增加最可能的原因种子进行无氧呼吸，不消耗O2。
(4)本实验存在的问题是没有设计对照实验，因此实验数据不能准确反映真实情况。请设置此实验的对照实验。用等量消毒液杀菌过的死种子代替实验组中的活种子,其他装置同于实验组。
(5)由于外界温度、压强的改变导致气体体积改变，在对照实验中气体体积变化在2小时是+0.2个单位，那么同等条件下萌发的种子此时实际呼吸速率是 1.75 单位/小时。
3、测定种子萌发的呼吸商
计算简式：RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积。
如根据不同有机物有氧呼吸反应式，可以计算出各自的呼吸商。
糖类：C6H12O66O2+6H2O→6CO2+12H2O,呼吸商RQ＝6/6＝1；
蓖麻油：2C57H104O9+157O2 →114CO2+104H2O，呼吸商为RQ＝114/157＝0．73
同理蛋白质、脂肪的呼吸商经验计算值分别为0．80、0．7

练习4.下图是准确测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置，锥形瓶中放置的种子用水浸泡后再做M处理。实验开始时管Y与管X液面相平，每隔半小时利用标尺量出X管内的液面高度变化，回答下列问题：：

（1）U管中的液体是用密度大的水银好还是用密度小的其它液体好？ 用密度小的其它液体好。
（2）种子用水浸泡后再做M处理，这样做的意义是 消除微生物呼吸作用对实验结果的影响 。
（3）欲测出呼吸商，装置乙的锥形瓶中应设置为将甲装置中的氢氧化钾浓溶液换为等量蒸馏水，其余处理相同 。若要消除无关因素的影响，还应设置丙装置。丙装置同乙，只是种子为浸泡、煮熟后再经过M处理的等量种子。若测得甲管X的液面上升200（mm），乙管X、丙管X的液面未变化，则该发芽种子的呼吸商是 1 ，此时种子呼吸方式为 有氧呼吸 。若甲管X液面上升150mm,乙管液面下降50mm,丙管液面未变化，则呼吸商为 1.33 ；若丙装置X管液面下降10mm，则呼吸商为 1.25 。
4、探究种子萌发的呼吸类型
练习5.如图所示装置测定种子萌发时进行的细胞呼吸类型。同时关闭活塞，在25℃下经过20min再观察红色液滴的移动情况，下列对实验结果的分析不符合实际的是：

A.若装置l的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明萌发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸
B．装置l的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗02的体积，装置2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放C02和消耗O2的体积之差
C．若装置l红色液滴左移，装置2红色液滴不移动，则说明萌发的种子只进行有氧呼吸
D．若装置1红色液滴不移动，装置2红色液滴右移，则说明萌发的种子只进行无氧呼吸
练习6.如图是一种可测定种子呼吸作用的密闭装置U形刻度玻璃管作为检压计。锥形瓶内放入一盛有20％ KOH溶液的小烧杯，杯中插入一根滤纸折叠条。瓶底放入一些用蒸馏水浸泡过的滤纸圆片，再将经消毒并充分吸胀的小麦种子若干平铺在滤纸圆片上，加入适量蒸馏水。整个装置密封，并置于20℃恒温环境，打开三通活塞（T），待U形管两侧液柱平衡后关闭T，开始计时。
（1）检压计左管口与大气相通，实验时室内气压的微小变化对读数都产生影响，校正时应设一对照组，对照组与实验组的不同之处是用等量死种子代替活种子 。
（2）若用该装置探究小麦种子呼吸时消耗底物的种类（通过测定CO2释放量与O2消耗量的比值推测），应增加一组装置，增加的一组与所给装置的不同之处是用等量的清水代替KOH，此时应默认小麦种子只进行 有氧 呼吸。预测干重相同的油菜和小麦种子，萌发时CO2释放量与O2消耗量的比值，油菜种子 小于 （大于、等于、小于）小麦种子。
（3）若利用该装置探究小麦种子萌发时的呼吸类型，应增加一组装置，增加的一组与所给装置的不同之处是用等量的清水代替KOH （默认小麦种子呼吸消耗的底物只有糖类）；若萌发的小麦种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则实验结果为装置一中的右侧液面升高，装置二中的左侧液面升高（设原装置为装置一，增加的一组为装置二）。
二．光合作用的实验
1、叶绿体色素的提取和分离
（1）叶绿体色素的提取和分离的实验原理分别是什么？
色素提取的原理是：色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
色素分离的原理是：不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度也不同。溶解度大的扩散速度快，溶解度小的扩散速度慢。
（2）研磨时，加入二氧化硅和碳酸钙的目的分别是什么？
加入二氧化硅的目的是使研磨充分，加入碳酸钙的目的是防止叶绿素受破坏。
（3）分离色素时，最关键的是不能让 滤液细线 触及 层析液 。
（4）滤纸条上的色素带，从上到下的色素名称和颜色是什么？
胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
（5）为避免层析液中有毒物质的污染，本实验采取了哪些做法？
①在通风条件下进行；②用培养皿盖住盛有层析液的小烧杯；③实验结束时用肥皂洗手。
2、探究光照强度对光合作用强度的影响
（1）如何设置自变量？
用三盏功率相同的台灯，每盏灯与实验装置的距离不同以改变光照强度。
（2）观察与记录的指标是什么？
同一时间段内，各装置中小圆形叶片浮起的数量（或各装置内小圆形叶片全部浮起所需的时间）。
（3）光照前，对小圆形叶片做了怎样的处理？为什么要这样处理？
用注射器是小圆形叶片内的气体全部逸出。排除小圆形叶片内原有气体对小圆形叶片上浮的干扰。
3、光合作用的发现
（1）萨克斯的实验
（2）恩格尔曼的实验
（3）同位素标记法：鲁宾和卡门的实验、卡尔文的实验。
4、光合作用强度的测定
（1）半叶法：其原理是，将植物对称叶片的一部分（A）剪下置于暗处，另一部分（B）则留在植株上，在光下进行光合作用。过一定时间后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，获得相应数据，则可计算出该植物光合作用的强度 (单位：mg/dm2·h) 。
练习7.半叶法测光合强度的实验步骤如下：
①选择测定样品：在田间选定有代表性的植物叶片（如叶片在植株上的部位、叶龄、受光条件等）20片，用小纸牌编号。
②叶子基部处理：为了使实验数据准确，必须设法使所选定的叶片中的 有机物 无法外运也不能从其他部位运入，但又不影响 水和无机盐 的供应。为此必须破坏叶柄的 韧皮部（筛管） ，但又不能伤及 木质部（导管） 。
③剪取样品：按编号次序分别剪下对称叶片的一半（即A部分）（不剪下主叶脉），按编号顺序置于湿润的环境中，贮于暗处。经过5小时后，再依次剪下另外半叶（即B部分），同样按编号置于湿润环境中，两次剪叶的速度应尽量保持一致。在实验过程中，还应尽可能使光下和暗处的温度保持一致。（速度应尽量保持一致度保持一致，这样做的目的是 排除无关因素对实验结果的影响 ）
④称重比较：将各同号叶片之A、B两部分按对应部位叠在一起，在无粗叶脉处放上已知面积的方形金属模板，用刀片沿金属板的边缘切下两个方形叶块，分别烘干至恒重，称重（分别记为WA、WB）记录。
⑤记录实验数据和分析结果。
⑥△W＝WB－WA，则△W表示： 光照下的叶片被截取部分在5小时内光合作用合成的有机物总量 。
⑦假设每次截取光照下的叶片面积为d，每次光照时间为t，则该植物光合作用强度K可表示为：△W的均值/dh 。
（2）气体体积变化法：
练习8.实验小组想利用下列装置测定某植物的光合作用强度，请回答有关问题：
①若乙装置为对照组，则其和甲装置的区别应为 装置中放置死亡的植物 。
②测定植物的净光合作用强度：
在甲、乙两装置的烧杯中加入NaHCO3溶液(NaOH或NaHCO3)；将两装置放在适宜的光照下照射1h，测定红墨水滴的移动距离；实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0.5cm，甲装置中红墨水滴向 右 移动4cm。
③测定植物的呼吸强度：在甲、乙装置的烧杯中加入 NaOH 溶液(NaOH或NaHCO3)；将两装置放在 黑暗 环境中1h，温度与②中温度相同；实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0.1cm，甲装置中红墨水滴
向 左 移动1.5cm。
④综合分析可知，该植物的实际光合强度为每小时红墨水滴向 右 移动 5.1 cm。
（3）黑白瓶法：
练习9.某同学研究湖泊中某深度处生物光合作用和需氧呼吸强度。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以锡箔。用a、b、c三个瓶从待测水体深度处取水，测定瓶中水的氧含量。将a瓶、b瓶密封再沉入原取水处，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时内待测深度水体中生物光合作用和需氧呼吸的情况是：
A．24小时内待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是vmol/瓶
B．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是kmol/瓶
C．24小时内待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶
D．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶
水深（m）
瓶中O2浓度变化（g/m3）
白瓶
黑瓶
1
+7
－2
2
+5
－2
3
+2
－2
4
0
－2
5
－2
－2
水底
－3
－3
计算方法：
总生产量=白瓶溶解氧－黑瓶溶解氧
净生产量=白瓶溶解氧－初始瓶溶解氧
呼吸作用量=初始瓶溶解氧－黑瓶溶解氧
练习10.采用黑白瓶法（黑瓶瓶外包黑胶布和铝箔，以模拟黑暗条件；白瓶为透光瓶。）测定池塘群落各深度24小时内的平均氧浓度变化，结果如下表：
则该池塘一昼夜产生氧气的量是:
A．8 g/m3 B．14 g/m3
C．22g/m3 D．32 g/m3

5、利用碘遇淀粉变蓝的原理验证光合作用的条件
练习11.下图表示把银边天竺葵（叶片边缘部分细胞中无叶绿体）放在黑暗处一昼夜后，用黑圆纸片将C处两面遮盖，移入光下几小时，再经酒精脱色后滴加碘液。请分析回答问题：
（1）经酒精脱色后，叶片B处变成了什么颜色? 黄白色。
（2）滴加碘液后只有B处变蓝，证明光合作用的产物是 淀粉 。叶片A处不变蓝的原因是 无叶绿体 。
（3）B、C构成一组对照实验，自变量是 光 ，得出的结论是 光是光合作用的必要条件 。
1.D 2.B 5.A 9.D 10.C
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