Question

12．某转基因作物有很强的光合作用强度．某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题，设计了如图装置．请你利用下列装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：

注：A为开关；B为玻璃钟罩；C为转基因作物；D为烧杯（内装有溶液）；E为红墨水滴；F为直尺
Ⅰ．实验步骤：
（1）先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：
（2）①甲、乙两装置的D中都放入氢氧化钠溶液，装置乙作对照组
（3）②将甲、乙两装置的玻璃钟罩遮光处理，放在温度等相同且适宜的环境中
（4）③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度．
（5）（2）测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：
（6）①甲、乙两装置的D中都放入碳酸氢钠溶液，乙装置作对照组
（7）②将甲、乙两装置放在光照强度、温度相同且适宜的环境中．
（8）③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度．
（9）（3）实验操作30分钟后，记录甲、乙两装置红墨水滴移动情况：

		实验1小时后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用	甲装置	左（填左或右移）1.5厘米
	乙装置	右移0.5厘米
测定植物净光合作用	甲装置	右（填左或右移）4.5厘米
	乙装置	右移0.5厘米

Ⅱ．实验分析：
假设红墨水滴每移动1cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1g．那么该植物的呼吸 作用速率是4g/小时．白天光照15小时，一昼夜葡萄糖的积累量是84g．（不考虑昼夜温差影响）

Answer 1

分析 本题以装置图为信息载体，综合考查光合作用和呼吸作用．通过相同的装置分析可知，测定植物的呼吸作用强度和光合作用的不同在于装置D中所放入的液体的不同．若该装置测定细胞呼吸作用强度时，甲乙两装置的D中都放入NaOH溶液，吸收二氧化碳，因此液滴的移动就来自于氧气的吸收量，液滴向左移动；此外还要排除光合作用的影响．若该装置测定植物的净光合作用强度时，甲乙两装置的D中都放入NaHCO₃溶液，提供原料二氧化碳，因此液滴的移动就来自于氧气的释放量，液滴向右移动，同时提供光合作用发生的适宜条件．

解答 解．Ⅰ．（1）这是关于光合作用强度测试的实验题，解决这个问题要测光合作用强度，必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用．用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO₂，植物呼吸作用消耗一定量O₂释放等量CO₂，而CO₂被NaOH溶液吸收，根据玻璃钟罩内氧气体积的减少量即可测呼吸作用强度．
（2）净光合作用强度的测试实验要满足光合作用的条件，充足的光照、一定浓度的CO₂由NaHCO₃溶液提供，光合作用过程中消耗一定量CO₂释放等量O₂，而CO₂由NaHCO₃溶液提供，因此玻璃钟罩内气体体积的变化只受O₂释放量的影响而不受CO₂气体减少量的影响．
（3）若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动就来自于氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动就来自于氧气的释放量，液滴向右移动．
Ⅱ．对照实验装臵乙中红墨水滴右移是环境因素如温度变化等对实验影响的结果，实验装臵甲同样也受环境因素的影响因此植物呼吸作用消耗O₂量等于玻璃钟罩内氧气体积的改变量即1.5+0.5=2g每半小时，根据净光合作用的测定值是4.5-0.5=4g每半小时，白天光照15小时的净光合作用量是4×2×15=120g，一昼夜葡萄糖的积累量是15小时光合作用实际量减去24小时呼吸作用消耗量等同于15小时的净光合作用量减去9小时的呼吸作用消耗量即8×15-4×9=84g．
故答案为：
Ⅰ．（1）①NaOH溶液     ②遮光处理 
（2）①NaHCO₃    ②将装置甲、乙放在光照充足、温度相同的环境中 
（3）左   右
Ⅱ．4    84

点评 本题综合考查了光合作用和呼吸作用的影响因素及实验设计，考查了学生的理解能力和实验设计能力，试题难度中等．