Question

6．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1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
实验步骤：
（1）先测定植物的呼吸作用强度，甲乙装置D中应放入NaOH溶液，实验组是甲装置，方法步骤是：（略）
（2）测定植物的净光合作用强度，甲乙装置D中应放入NaHCO₃溶液，对照组是乙装置，方法步骤是：（略）
（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

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）
（4）从图2中可以看出，光合作用速率最大时的温度为30℃．假设每天光照12小时，最有利于植物生长的温度是20℃．

Answer 1

分析 分析题图：碳酸氢钠溶液能为植物光合作用提供二氧化碳，并在实验过程中起到维持密闭装置中二氧化碳浓度的恒定作用；氢氧化钠溶液能除去密闭装置中的二氧化碳．测定植物细胞呼吸时，植物吸收氧气，产生二氧化碳（被NaOH吸收），因此体积减小，液滴左移．测定净光合作用时，植物在光下产生氧气，使容器体积增大，液滴右移．

解答 解：（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．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/半小时，根据净光合作用的测定值是4.5-0.5=4g/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．
（4）光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，最大的光合作用强度在30℃，是3.5+3=6．因为白天黑夜都是12小时，所以最有利于生长的温度的计算公式就是：净光合作用强度×12-呼吸作用强度×12=（净光合作用强度-呼吸作用强度）×12，差值最大的就是在20℃，（3.25-1.5）×12=21．
故答案为：
（1）NaOH溶液
（2）NaHCO₃溶液
（3）左 右  4 84
（4）30℃20℃

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．