Question

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强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。

请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。

I．实验步骤：

（1）测定植物的呼吸作用强度，方法步骤：

①甲、乙装置D中放入________________，乙装置作为____________

②将装置甲、乙的广口瓶_____________处理，放在_______________等相同的环境中

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中______________________和___________________

（2）测定植物的净光合作用强度，方法步骤：

①甲、乙装置D中放入__________________，乙装置作为__________________

②将装置甲、乙放在____________________、______________等相同的环境中

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中_____________________和_______________________。

（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	___①____(填左或右移)1．5 cm
乙装置	右移0．5 cm
测定植物净 光合作用强度	甲装置	___②____(填左或右移)4．5 cm
乙装置	右移0．5 cm

Ⅱ．实验分析：假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g。那么

（1）该植物的呼吸作用速率是___  _  __g/h；

（2）白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________g。(不考虑昼夜温差影响)

Answer

实验步骤：

（1）①氢氧化钠溶液，对照

②遮光，温度

③红墨水移动的方向 和 刻度

（2）①碳酸氢钠溶液 对照组

②光照强度，温度

③红墨水移动方向 和 刻度

（3） ①左 ②右

实验分析：（1）4

（2）84

【解析】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．

（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）．

【考点定位】 细胞呼吸的过程和意义；影响光合作用速率的环境因素

【名师点睛】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．

一般在曲线中光补偿点时，光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用释放的二氧化碳量相等，表示此时的光合速率等于呼吸速率．甲图中，光照下二氧化碳的吸收量为光合作用二氧化碳的净吸收量，该值表示的净光合作用量．