Question

18．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強度測試的研究課題．研究中設計了如圖所示的裝置．

請利用以上裝置完成對該轉基因作物光合作用強度的測試．
I．實驗步驟：
（1）測定植物的呼吸作用強度，方法步驟：
①甲、乙裝置D中放入氫氧化鈉溶液，乙裝置作為對照
②將裝置甲、乙的廣口瓶遮光處理，放在溫度等相同的環境中
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水移動的方向和刻度
（2）測定植物的凈光合作用強度，方法步驟：
①甲、乙裝置D中放入碳酸氫鈉溶液，乙裝置作為對照組
②將裝置甲、乙放在光照強度、溫度等相同的環境中
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水移動方向和刻度．
（3）實驗操作30分鐘后，記錄甲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	①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	②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
（1）該植物的呼吸作用速率是4g/h；
（2）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）

Answer 1

分析 分析實驗裝置圖：測定植物呼吸作用時，甲裝置應該放置于暗處，且D中應該放NaOH，目的是吸水呼吸作用釋放的二氧化碳，所以甲裝置測量的是氧氣的消耗量．測定植物凈光合作用時，甲裝置D中應該放碳酸氫鈉，目的是為光合作用提供二氧化碳，此時測定的是氧氣的釋放量．

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．
①甲、乙裝置D中放入等量的NaOH溶液，乙裝置作為對照組排出無關變量對實驗的影響．
②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和溫度相同的條件下，使植物只進行呼吸作用．
③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甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和刻度可作為呼吸作用強度．
（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．
①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）．
②將裝置甲、乙放在適宜光照強度和溫度等相同的環境中，且該溫度與實驗步驟（1）溫度相比應該相同．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水的運動方向和刻度．
（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）①氫氧化鈉溶液，對照
②遮光，溫度
③紅墨水移動的方向 和 刻度
（2）①碳酸氫鈉溶液     對照組
②光照強度，溫度
③紅墨水移動方向 和 刻度
（3）①左    ②右
Ⅱ．實驗分析：（1）4
（2）84

點評 本題結合圖表，考查影響光合速率的因素、測定呼吸速率及光合速率的實驗，重點考查考查分析實驗裝置圖的能力．本題的難點是測定呼吸速率及光合速率的實驗，要求學生能根據所給實驗材料和實驗裝置圖，完善實驗過程，選擇適宜的試劑，準確判斷不同條件下紅墨水滴的移動方向，關鍵是理解D中放不同試劑后，甲裝置測定的數值代表的含義．