Question

12．某转基因作物有很强的光合作用能力．某中学生物兴趣小组在 暑假开展了对该转基因作物光合作用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：

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．
②将装置甲、乙的玻璃钟罩进行遮光处理，放在温度等相同的环境中．
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 D 中放入等量的NaHCO₃溶液，乙装置作对照组．
②把装置甲、乙放在光照充足、温度相同的环境中．
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
测定植物呼吸作用强度	甲装置	左（填左或右移）1.5cm
	乙装置	右移 0.5cm
测定植物净光合作用强度	甲装置	右（填左或右移）4.5cm
	乙装置	右移 0.5cm

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．那么以葡萄糖增减量作为衡量指标，该植物的呼吸作用速率是4g/h；白天光照 15h，一昼夜葡萄糖的 积累量是84g． （不考虑昼夜温度的变化对呼吸作用影响）

Answer 1

分析 净光合作用（表现光合作用）=实际光合作用-呼吸作用，所以要测定实际光合作用量要先测定呼吸作用．呼吸作用过程消耗氧气释放二氧化碳，所以氧气和二氧化碳量的变化都可以作为衡量呼吸强度的指标．根据题干中的装置图可以知道，该实验是以耗氧量作为衡量指标的．所以实验过程中就要用NaOH吸收二氧化碳以测定耗氧量．而测定呼吸强度要避免光合作用，所以要在黑暗中进行，即要做遮光处理．测定出呼吸强度后测定表观光合作用．光合作用消耗二氧化碳释放氧气，所以实验中要有提供二氧化碳的装置，即在D中盛有碳酸氢钠．通过测定氧气的释放量来测定表观光合作用．最后根据上面的公式可计算实际光合作用量．

解答 解：Ⅰ、（1）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．所以甲、乙两装置D中放入NaHCO₃溶液，乙装置作为对照组．
（3）根据以上装置可得，在测定呼吸作用速率时，装置中气体量主要是氧气的消耗，因此甲装置中液滴左移；在测定净光合速率时，由于二氧化碳维持相对稳定，气体变化主要是光合作用氧气的净释放，因此液滴右移．
Ⅱ．对照装置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，实验装置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=2（g/半小时）；根据净光合作用的测定值是4.5-0.5=4（g/半小时），白天光照15小时的净光合作用量是（4×2）×15=120（g），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=84（g）．
故答案为：
Ⅰ．（1）①NaOH溶液  ②遮光
（2）等量的NaHCO₃溶液，乙装置作对照组
（3）左   右
Ⅱ．4   84

点评 本题难度适中，主要考查环境因素影响光合作用强度以及光合作用和呼吸作用的关系，要求考生具有较强的曲分析能力，从题中获取信息的能力，在分析图解时关键找到二氧化碳净释放为0的点．