(新高考)高考生物二轮复习第1部分 专题突破 专题2 实验探究（一） 植物生理类的实验探究(含解析)

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(2019·全国Ⅰ，29节选)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。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。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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。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。“变量控制法”：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：①水生植物可以用气泡的产生量或产生速率为观察对象；②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；③植物体上的叶片，可以用指示剂(如碘液)处理后叶片颜色的变化为观察对象；④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。1．下图为探究光合作用的装置图，请据图回答：(1)若用上图所示装置来探究CO2是否为光合作用的原料，则还应该再增加一个装置，做法是_______________________________________________________________________________。(2)若用上图所示装置来探究元素X是否为植物的必需矿质元素，则还应该再增加一个装置，做法是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若将上图所示装置中的质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液，则在开始的短暂时间内，植物的叶绿体中C3与C5相对含量的变化情况是___________________________________________________________________________________________。答案　(1)将质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件与图所示装置相同　(2)将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件与图所示装置相同　(3)C3相对含量下降，C5相对含量上升解析　(1)在设置对照实验时，一般将要探究的因素设为自变量，其他因素必须保持一致。本实验中是否有CO2是自变量，根据题意可知增加的一组实验装置中应该没有CO2。(2)若探究元素X是否为植物的必需矿质元素，可以采用水培法，增加的装置中应将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件与图所示装置相同。(3)若将NaHCO3溶液替换为NaOH溶液，则短时间内CO2含量减少，使CO2的固定减弱，C3合成减少而消耗仍在继续，所以C3相对含量降低，C5相对含量升高。2．(2020·山东卷，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_____________________________________________________________________________________________。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_____________________________________________。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。答案　(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5)(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少解析　分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。(1)根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙(C3)的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。(3)植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。(4)干旱条件下，植物为降低蒸腾作用对水分的过度散失，气孔的开放程度降低，进而影响CO2的吸收，会间接影响光合作用速率。3．如图所示装置是研究光合作用和细胞呼吸常用的实验装置之一(实验过程中除自变量外，其他条件相同且适宜)。若A内为水培阳生植物，请用多套该装置设计实验初步估测A植物的光补偿点大小(已知实验所用光照强度分别为200 Lux、500 Lux、800 Lux、1 100 Lux、1 400 Lux、1 700 Lux，用液滴移动的距离来表示气体变化量)，写出实验设计思路，并从数学模型角度进行结果分析。实验设计思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。结果分析：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　实验设计思路：取7套装置在B中各加入一定浓度的二氧化碳缓冲液(或NaHCO3溶液)，将整个装置分别放在 0 Lux、200 Lux、500 Lux、800 Lux、1 100 Lux、1 400 Lux、1 700 Lux光照下相同时间，记录液滴移动的距离结果分析：以横坐标表示光照强度，纵坐标表示O2的吸收量或释放量，用描点作图法将所得数据连接成平滑曲线。曲线与横坐标轴交点处的光照强度即为该植物的光补偿点大小