Question

20．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．實驗步驟
（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、乙的玻璃鐘罩進行遮光處理，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 中放入等量 NaHCO3 溶液．
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，記錄甲裝置紅墨水滴移動情況：

		實驗30min后紅墨水滴移動情況
測定植物呼吸作用	甲裝置	左移（填“左”或“右”）1.5cm
	乙裝置	右移0.5cm
測定植物凈光合作用	甲裝置	右移（填“左”或“右”）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．那么以葡萄糖增減量作為衡量指標，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． （不考慮晝夜溫度的變化對呼吸作用影響）

Answer 1

分析 據圖分析：通過相同的裝置分析可知，測定植物的呼吸作用強度和光合作用的不同在于裝置D中所放入的液體的不同．若該裝置測定細胞呼吸作用強度時，甲乙兩裝置的D中都放入NaOH溶液，吸收二氧化碳，因此液滴的移動就來自于氧氣的吸收量，液滴向左移動；此外還要排除光合作用的影響．若該裝置測定植物的凈光合作用強度時，甲乙兩裝置的D中都放入NaHCO₃溶液，提供原料二氧化碳，因此液滴的移動就來自于氧氣的釋放量，液滴向右移動，同時提供光合作用發生的適宜條件．

解答 解．Ⅰ．（1）這是關于光合作用強度測試的實驗題，解決這個問題要測光合作用強度，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．甲裝置的D中用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由甲裝置的D中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．
（3）若該裝置測定細胞呼吸作用強度時，液滴的移動就來自于氧氣的吸收量，液滴向左移動；若該裝置測定植物的凈光合作用強度時，液滴的移動就來自于氧氣的釋放量，液滴向右移動．
Ⅱ．（1）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（1.5+0.5）×2=4g/小時．凈光合速率=（5.5-0.5）×2=8g/小時，真正的光合速率=呼吸速率+凈光合速率=4+8=12g/小時．
（2）白天光照15小時的凈光合作用量是4×2×15=120g，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=84g．
故答案為：
Ⅰ（1）①NaOH 溶液 ②遮光
（2）等量 NaHCO3 溶液，（裝置乙作對照）
（3）左   右
Ⅱ.4     84

點評 本題主要考查光合作用與呼吸作用的相關知識，意在考查考生分析曲線獲取有效信息的能力；能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結論的能力；能用文字、圖表以及數學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容和計算能力．