Question

13．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，设计了如下装置．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NaHCO₃或NaOH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：
①甲、乙两装置的D中都放入NaOH溶液，装置乙作对照组
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
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．
（2）测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：
①甲、乙两装置的D中都放入NaHCO₃溶液，乙装置作对照组
②将甲、乙两装置放在光照强度、温度等相同且适宜的环境中．
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．
（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30分钟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2.5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．那么该植物的光合作用速率是14g/小时．白天光照15小时，一昼夜葡萄糖的积累量是66g．（不考虑昼夜温差影响）

Answer 1

分析 据图分析：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．甲装置的D中用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，CO₂可以由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由甲装置的D中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．（1）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（2.5+0.5）×2=6g/小时．净光合速率=（5.5-0.5）×2=8g/小时，真正的光合速率=呼吸速率+净光合速率=6+8=14g/小时．
（2）白天光照15小时的净光合作用量是6×2×15=180g，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8×15-6×9=66g．
故答案为：
Ⅰ．（1）①NaOH     ②遮光
（2）①NaHCO₃ ②将甲、乙两装置放在光照强度、温度等相同且适宜的环境中
（3）左     右
Ⅱ．14      66

点评 本题主要考查光合作用与呼吸作用的相关知识，意在考查考生分析曲线获取有效信息的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容和计算能力．