Question

20．某生物研究性学习小组的同学想探究种子在萌发过程中进行的呼吸作用类型设置如图1所示实验装置．关闭活塞，在25℃下经过20分钟读出刻度管中着色液移动的方向及距离．若设整个实验过程中种子都只以葡萄糖作为能源物质，试回答下列问题：

（1）为校正装置A和装置B因外界环境因素的影响而引起的容积变化，实验中还应再设置一组对照实验，对照装置的容器底部和铁丝网中应分别放入等体积的蒸馏水和等量死亡的发芽种子．
（2）若实验过程中装置A向右移动了x，则x表示无氧呼吸释放CO₂的量；若装置B向左移动了y，则y表示呼吸作用吸收的O₂量．
（3）试写出与所列实验结论相对应的实验结果：（假设对照实验装置中着色液静止不动）
①若A静止不动，B向左移，则说明发芽种子的细胞只进行有氧呼吸．
②若A向右移，B静止不动，则说明发芽种子的细胞只进行无氧呼吸．
③若A向右移，B向左移，则说明发芽种子的细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸．
（4）图2表示该植物幼苗在温度为25℃下光合作用强度随光照强度改变的变化曲线，已知光合作用的最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃．
①若将温度升高到30℃，则a点将向下移动、b点向右移动．
②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO₂量/呼吸消耗的O₂量）为0.85，在5.5千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO₂外，每小时还应从外界吸收CO₂63毫升．

Answer 1

分析 分析图1：装置A中放了蒸馏水，二氧化碳微溶于水，由于有氧呼吸消耗氧气可产生相同体积的二氧化碳，体积不会改变，现在装置A向右移动了x，因此x代表无氧呼吸产生的二氧化碳的体积；装置B中细胞呼吸释放的二氧化碳被NaOH吸收，有氧呼吸消耗氧气，因此y代表细胞呼吸消耗的氧气的体积．
分析图2可得：图中曲线表示植物的净光合速率，当温度分别是25℃时，呼吸作用消耗的氧气量为20mL．a点代表呼吸速率，b点表示光补偿点．

解答 解：（1）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置，对照组容器和小瓶中应分别放入死的发芽种子和蒸馏水，用于校正装置A和B内因物理因素（或非生物因素）引起的容积变化．
（2）装置A中放了蒸馏水，二氧化碳微溶于水，由于有氧呼吸消耗氧气可产生相同体积的二氧化碳，体积不会改变，现在装置A向右移动了x，因此x代表无氧呼吸产生的二氧化碳的体积；装置B中细胞呼吸释放的二氧化碳被NaOH吸收，有氧呼吸消耗氧气，因此y代表细胞呼吸消耗的氧气的体积．
（3）由于有氧呼吸消耗氧气可产生相同体积的二氧化碳，体积不会改变．着色液不会移动；如果A静止不动，B向左，则说明发芽种子的细胞只进行有氧呼吸；若A向右移，B静止不动，则说明发芽种子的细胞只进行无氧呼吸；若A向右移，B向左移，则说明发芽种子的细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸．
（4）①根据题意可知：温度从25℃提高到30℃后，光合速率减慢，呼吸速率加快．图中a点代表呼吸速率，现呼吸速率加快，故a点下移；b点表示光补偿点，现光合速率减慢，呼吸速率加快b点右移．
②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO₂量/呼吸消耗的O₂量）为0.85，根据光合作用和呼吸作用的反应式可知，光合作用释放出氧气的分子数与呼吸作用释放出的二氧化碳分子数相当，故可以以氧气的释放量来计算出二氧化碳的释放量．在5.5千勒克司光强度下，1小时内呼吸作用消耗的氧气量为20mL，据此可以算出呼吸作用释放出的二氧化碳量为20×0.85=17mL．
当呼吸墒为0.85，在5.5千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO₂外，每小时还应从外界吸收CO₂=（60+20）-17=63mL．
故答案为：
（1）等体积的蒸馏水和等量死亡的发芽种子 
（2）无氧呼吸释放CO₂的量     呼吸作用吸收的O₂量   
（3）A静止不动，B向左移       A向右移，B静止不动       A向右移，B向左移
（4）①下     右       ②63

点评 本题具有一定的难度，以测定发芽种子呼吸熵的测定为背景，着重考查了对于呼吸熵测定实验装置的分析，根据实验结果进行推理是解题的关键，对于有氧呼吸与无氧呼吸过程的掌握．本题同时考查了环境因素影响光合作用和呼吸作用的相关知识，解题的关键是从图中看出两温度条件下的光合速率和呼吸速率，并且利用真光合速率=净光合速率+呼吸速率进行综合计算，要求考生具有较强的识图能力、分析能力以及计算能力．