Question

将下列装置均放于一定的气压、25℃恒温的适宜环境中，且装置2中的花生幼苗、培养液、容器等条件均与装置1相同。请根据下图的装置分析回答下列问题：

（1）若要测定该幼苗在25℃时每小时消耗O₂的量，应选用装置________。要测定以上数据，除保持一定的温度、气压等条件外，还必须将实验装置放于________的条件下。若要测定该幼苗在25℃时光合作用速率与光照强度的关系，应选用装置________。

（2）收集（1）中数据得到如图所示的曲线，则该幼苗在3 klx的光照强度下，每小时固定CO₂________mmol；若把光照强度调整到1 klx，该幼苗能否正常生长，并说明原因：         。

（3）将装置2放于适宜的温度和光照条件下，限制幼苗生长的主要原因是__________________，将装置1中的活塞关闭、刻度管密封并放在适宜的温度和光照条件下，一段时间以后，容器内的气体中_______的浓度将比空气中的高。

（4）若将装置1中的CO₂缓冲液替换为20%的NaOH溶液，则在一段时间后花生幼苗细胞内的C₃浓度将________，C₅浓度将______。

Answer

（1）2 无光 1

（2）1 不能，此光照强度下光合作用速率等于呼吸作用速率，幼苗不生长

（3）容器内CO2不足 O2

（4）降低 升高

【解析】（1）分析题图中的实验装置可知，装置2烧杯中的溶液为NaOH溶液，其作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，所以装置2可用于测定有氧呼吸速率；要测定该幼苗在25℃时每小时消耗O2的量，保持一定的温度、气压等条件外，还必须将实验装置放于无光的条件下，以避免因花生幼苗进行光合作用产生氧气而干扰实验结果；装置1烧杯中的溶液为CO2缓冲液，所以装置1可用于测定测定该幼苗在25℃时光合作用速率与光照强度的关系。

（2）根据光合作用和呼吸作用反应式可知，呼吸作用过程中，O2的吸收速率＝CO2的释放速率，光合作用过程中，O2的释放速率＝CO2的吸收速率。根据曲线图可知，该幼苗在3 klx的光照强度下，每小时固定CO2（实际光合作用量）＝净光合作用量＋呼吸作用量＝0．6＋0．4＝1 mmol；若把光照强度调整到1 klx，根据曲线图可知，此光照强度下光合作用速率等于呼吸作用速率，所以幼苗不能正常生长。

（3）若将装置1中的CO2缓冲液替换为20%的NaOH溶液，则装置内CO2含量将减少，所以一段时间后花生幼苗细胞内的C3浓度将降低；C5浓度将升高。

【考点定位】细胞呼吸、影响光合作用速率的环境因素、光合作用的基本过程

【名师点睛】1．利用气体体积变化法测定光合速率与呼吸速率

（1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。

（2）测定原理

①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。

②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。

③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

（3）测定方法

①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。

②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。

③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。

（4）物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

2．环境因素骤变对物质含量动态变化的判断

当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、NADPH、ATP的含量变化可以采用下图分析：

（1）图示：

（2）分析：

条件

过程变化

C3

C5

NADPH和ATP

模型分析

光照由强到弱，CO2供应不变

①过程减弱

②③过程减弱

④过程正常进行

增加

减少

减少或没有

光照由弱到强，CO2供应不变

①过程增强

②③过程增强

④过程正常进行

减少

增加

增加

光照不变，CO2由充足到不足

④过程减弱

①②③过程正常进行，随C3减少②③减弱，

①过程正常

减少

增加

增加

光照不变，CO2由不足到充足

④过程增强 ①②③正常进行，

随C3增加②③

增强，①过程正常

增加

减少

减少