Question

5．某轉基因作物有很強的光合作用能力．某中學生物興趣小組在暑假開展了對該轉基因作物光合作用強度測試的研究課題，設計了如下裝置．請你利用下列裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關問題：

Ⅰ．方法步驟
（1）先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟是：
①甲、乙兩裝置的D中都放入NaOH溶液，裝置乙作對照．
②將裝置甲、乙的玻璃鐘罩遮光處理，放在溫度等相同的環境中．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度．
（2）測定植物的凈光合作用強度，方法步驟是：
①甲、乙兩裝置D中放入NaHCO₃溶液，乙裝置作對照．
②把裝置甲、乙放在光照充足、溫度相同的環境中．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度．
（3）實驗操作30分鐘后，記錄甲乙裝置紅墨水滴移動情況：

		實驗30分鐘后紅墨水滴移動情況
測定植物 呼吸作用強度	甲裝置	左（填左或右移）1.5cm
	乙裝置	右移0.5cm
測定植物凈 光合作用強度	甲裝置	右（填左或右移）4.5cm
	乙裝置	右移0.5cm

Ⅱ．實驗分析：
假設紅墨水滴每移動1cm，植物體內的葡萄糖增加或減少1g．那么該植物的呼吸作用速率是4g/h；白天光照15h，一晝夜葡萄糖的積累量是84g．（不考慮 晝夜溫差影響；不考慮無氧呼吸）

Answer 1

分析 凈光合作用（表現光合作用）=實際光合作用-呼吸作用，所以要測定實際光合作用量要先測定呼吸作用．呼吸作用過程消耗氧氣釋放二氧化碳，所以氧氣和二氧化碳量的變化都可以作為衡量呼吸強度的指標．根據題干中的裝置圖可以知道，該實驗是以耗氧量作為衡量指標的．所以實驗過程中就要用NaOH吸收二氧化碳以測定耗氧量．而測定呼吸強度要避免光合作用，所以要在黑暗中進行，即要做遮光處理．測定出呼吸強度后測定表觀光合作用．光合作用消耗二氧化碳釋放氧氣，所以實驗中要有提供二氧化碳的裝置，即在D中盛有碳酸氫鈉．通過測定氧氣的釋放量來測定表觀光合作用．最后根據上面的公式可計算實際光合作用量．

解答 解：Ⅰ（1）要測光合作用強度必須先測呼吸作用強度，在測呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進行呼吸作用．用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內的CO₂，植物呼吸作用消耗一定量O₂，釋放等量CO₂，而CO₂被NaOH溶液吸收，根據玻璃鐘罩內氧氣體積的減少量即可測呼吸作用強度．
（2）凈光合作用強度的測試實驗要滿足光合作用的條件：充足的光照、一定濃度的CO₂（由NaHCO₃溶液提供），光合作用過程中消耗一定量CO₂，釋放等量O₂，而CO₂由NaHCO₃溶液提供，因此，玻璃鐘罩內氣體體積的變化只受O₂釋放量的影響，而不受CO₂氣體減少量的影響．所以甲、乙兩裝置D中放入NaHCO₃溶液，乙裝置作為對照組．
（3）根據以上裝置可得，在測定呼吸作用速率時，裝置中氣體量主要是氧氣的消耗，因此甲裝置中液滴左移；在測定凈光合速率時，由于二氧化碳維持相對穩定，氣體變化主要是光合作用氧氣的凈釋放，因此液滴右移．
Ⅱ．對照裝置乙中紅墨水滴右移是環境因素（如溫度變化等）對實驗影響的結果，實驗裝置甲同樣也受環境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O₂量等于玻璃鐘罩內氧氣體積的改變量，即1.5+0.5=2（g/半小時）；根據凈光合作用的測定值是4.5-0.5=4（g/半小時），白天光照15小時的凈光合作用量是（4×2）×15=120（g），一晝夜葡萄糖的積累量是15小時光合作用實際量減去24小時呼吸作用消耗量，等同于15小時的凈光合作用量減去9小時的呼吸作用消耗量，即8×15-4×9=84（g）．
故答案為：
Ⅰ．（1）①NaOH溶液　②遮光　
（2）①NaHCO₃溶液   對照　②光照充足、溫度相同的環境中　
（3）左　右
Ⅱ.4　84

點評 本題難度適中，主要考查環境因素影響光合作用強度以及光合作用和呼吸作用的關系，要求考生具有較強的曲分析能力，從題中獲取信息的能力，在分析圖解時關鍵找到二氧化碳凈釋放為0的點．