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1、,热点题型4 “变量控制法”突破光合作用和细胞呼吸的实验题,专题二 细胞代谢,考题示例,(2019全国，29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题： (1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_。,解析 经干旱处理后，植物根细胞的细胞液浓度增大，细胞液和外界溶液的浓度差增大，植物的吸水能力增强。,增强,(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_，出现这种变化的原因是_。,降低,气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少,解析 干旱处理后，叶片气孔开度减小，使CO2供应不
2、足，暗反应减弱，从而导致光合速率降低。,(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。,解析 本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。,答案 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两
3、组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。,规律方法,光合作用相关实验大多结合光合作用的原料、产物、场所和条件展开。解答此类题目时，要重点注意变量的控制。 (1)需要根据实验目的确定实验自变量 如“验证光合作用需要CO2”的实验中，自变量为CO2的有无，因此，需设置一组有CO2，另一组无CO2。 (2)依据不同的实验材料和方法确定因变量(观察对象) 如水生植物可以用气泡的产生量或产生速率为观察对象；离体叶片若事先沉入水底，可以用单位时间内上浮的叶片数目为观察对象；植物体上的叶片，可以用指示
4、剂(如碘液)处理后叶片颜色的变化为观察对象；水绵作为实验材料时要借助显微镜，以好氧细菌的分布情况为观察对象。 (3)严格控制无关变量：除了自变量不同外，无关变量要保持相同且适宜。,题组集训,1.(2019南通等七市第三次调研)为研究低温对某种热带植物叶绿体结构和代谢的影响，科研人员选用长势一致的两个品种的幼苗，分别在28 和0 条件下处理一段时间后，测定幼苗叶片离体叶绿体的放氧量和叶绿体中MDA含量(MDA是膜脂质分子过氧化产物，其含量反映叶绿体膜的受损程度)，结果如下图。请回答：,(1)在测定离体叶绿体放氧量实验中，需要控制的无关变量有_ _(至少两项)。,光照时间、光照强度、,CO2浓度、
5、湿度等,1,2,3,1,2,3,解析 植物光合作用利用水和二氧化碳转化生成氧气和有机物，需要光照，故测定离体叶绿体放氧量实验中，需要控制的无关变量有光照时间、光照强度、CO2浓度、湿度等。,1,2,3,(2)离体叶绿体中放氧的场所是_，与氧气同时产生的物质将进入_ _，直接参与_(过程)。,解析 叶绿体光反应阶段水分解释放氧，其场所在类囊体薄膜，与氧气同时产生的物质时ATP和H，ATP和H将进入(叶绿体)基质，直接参与C3的还原。,类囊体薄膜,(叶绿体),基质,C3的还原,1,2,3,(3)根据实验结果分析，叶绿体中MDA含量与膜受损程度呈_(填“正”或“负”)相关。低温胁迫引起放氧量下降的原
6、因是_，使叶绿体中色素含量_。,解析 根据图2的实验结果分析，品种A和品种B在0 条件下处理一段时间后，叶绿体中MDA含量都比28 下含量高，故叶绿体中MDA含量与膜受损程度呈正相关。低温引起叶绿体膜结构受损，从而导致放氧量下降，使叶绿体中色素含量减少。,正,叶绿体膜结构受损,减少,1,2,3,(4)本研究表明，两个品种中较耐低温的是_。,解析 结合图示1和2，可知品种B在低温下放氧量高于品种A，叶绿体中MDA含量低于品种A，说明品种B进行光合作用的效率高于品种A，故较耐低温的是品种B。,品种B,2.(2019辽宁辽阳模拟)水杨酸(SA)是一种植物内源信号物质，能提高植物的抗热性。为研究外施S
7、A对黄瓜幼苗抗高温胁迫能力的生理效应，某科研小组选取生长状况一致的黄瓜自根苗和嫁接苗若干，各自均分为5组，其中对照组(CK)放在温室中常规培养，实验组分别用浓度为0、0.05、0.10、0.50 mmolL-1的SA处理96 h后，高温处理48 h，再置于温室中恢复48 h，最终测定各组黄瓜幼苗的光能转化效率，结果如图所示。请回答下列问题：,(1)对照组和实验组培养时的环境条件除温度不同以外，其他条件应_。,相同且适宜,1,2,3,1,2,3,解析 据题意可知，本实验的自变量为黄瓜的自根苗和嫁接苗、是否经过高温处理、SA的浓度，因变量为各组黄瓜幼苗的光能转化效率，其他对实验结果有影响的因素均为
8、无关变量。为了避免无关变量的干扰，对照组和实验组培养时的环境条件除温度不同以外，其他条件(无关变量)应相同且适宜。,(2)高温胁迫能显著降低黄瓜幼苗的光能转化效率，影响光合作用的光反应阶段，推测其可能的原因是_ _。在实验室中可将黄瓜幼苗的色素提取后用_(填试剂名称)分离来验证该假设。,解析 光合作用的光反应阶段，其过程为：叶绿体中的色素分子吸收的光能，一部分将水在光下分解为H和O2，一部分在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。据此可推测：高温胁迫能影响光合作用的光反应阶段，进而显著降低黄瓜幼苗的光能转化效率，其可能的原因是高温破坏了黄瓜幼苗中叶绿素(光合色素)的结构
9、。为了验证该假设，在实验室中可将黄瓜幼苗的色素提取后用层析液进行分离。,层析液,高温破坏了黄瓜幼苗中叶绿素,(光合色素)的结构,1,2,3,(3)由图可知，黄瓜嫁接苗的耐高温能力_ (填“强于”或“弱于”)自根苗，图中几组浓度的SA均能_ _。,解析 曲线图显示：在SA的浓度相同的条件下，嫁接苗的光能转化效率高于自根苗，说明黄瓜嫁接苗的耐高温能力强于自根苗。与CK组相比，用0、0.05、0.10、0.50 mmolL-1的SA处理的实验组，其黄瓜幼苗的光能转化效率均明显降低，但用SA的浓度为0 mmolL-1处理的实验组，其黄瓜幼苗的光能转化效率降低的幅度最大，说明高温对黄瓜幼苗有伤害作用，但
10、图中几组浓度的SA均能减轻高温对黄瓜幼苗的伤害，提高其光能转化效率。,高其光能转化效率,强于,减轻高温对黄瓜幼苗的伤害，提,1,2,3,1,2,3,3.(2019陕西榆林二模)下图1表示光合作用的两个阶段；图2表示研究人员探究不同CO2浓度和降水量对华北地区玉米净光合速率影响的实验结果，其中设计的三组实验的实验数据分别为： C390W0组：390 mol/mol的大气CO2和自然降水量； C550W0组：550 mol/mol的大气CO2和自然降水量； C390W15组：390 mol/mol的大气CO2和降水量增加15%。 其中C390为标准的大气CO2浓度，P点位于C390W0组曲线上，且
11、此时的光照强度为600 lx。,1,2,3,(1)图1中，阶段1发生在_(结构)，该结构上的色素具有的主要功能是_。若突然停止光照，图1中X的含量将_(填“升高”“不变”或“降低”)。,叶绿体的类囊体薄膜,吸收、传递和转化光能,升高,1,2,3,解析 图1中阶段1表示光反应阶段，反应场所是叶绿体的类囊体薄膜，其上的叶绿素a具有吸收、传递和转化光能的作用，物质X表示三碳化合物，若突然停止光照，光反应立即停止，ATP和H不再生成，三碳化合物会由于H和ATP的减少而还原受阻，而短时间内二氧化碳固定生成三碳化合物的速率不变，所以三碳化合物的含量增加。,(2)图2的实验设计中，C390W0组起_作用；P
12、点时，仅增加15%的降水量对玉米净光合速率的提升作用比仅升高CO2浓度到550 mol/mol的提升作用效果_。,解析 C390W0组的处理条件为：390 mol/mol的大气CO2(标准的大气CO2浓度)和自然降水量，所以该组为对照组。由图可知，不同处理条件下P点时净光合速率：C390W15组C550W0组C390W0组，所以仅增加15%的降水量对玉米净光合速率的提升作用比仅升高CO2浓度到550 mol/mol的提升作用效果明显。,对照,明显,1,2,3,1,2,3,(3)C390W15组实验的结果说明，适当增加降水量可提高玉米的净光合速率，可能的原因是_ _。,解析 干旱条件下植物为了减
13、少蒸腾作用散失水分，会出现气孔关闭，而适当增加降水量可提高气孔的开放度，增加玉米对CO2的摄入量，从而促进光合作用。,进光合作用,适当增加降水量可提高气孔的开放度，增加玉米对CO2的摄入量，从而促,1,2,3,(4)上述实验_(填“能”或“不能”)证明大气CO2浓度升高至550 mol/mol和降水量增加15%这两种因素的共同作用将更大程度地提高玉米的净光合速率。若能，请说明理由；若不能，请写出实验组设计方法。 _。,不能,增设“C550W15”的实验组,1,2,3,解析 据图2显示两种因素单独作用在一定的光照强度下都能提高净光合速率，所以，它们单独作用都能促进玉米有机物的积累，从而促进产量的提高。据此可以预估两个因素共同作用可以更好地提高玉米产量。但是仅根据上述实验结果还不能做出判断，还缺乏数据支持，应增设“C550W15”(即CO2浓度为550 mol/mol和降水增加15%)的实验组进行实验，再对结果作出分析和判断。,