Question

【題目】細(xì)胞呼吸原理在生活和生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，為了探究植物體的呼吸作用強(qiáng)度，研究人員進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

(1)如下圖是一種測定發(fā)芽玉米種子呼吸作用強(qiáng)度的密封裝置(U形刻度管內(nèi)裝有有色液體，用作檢壓計(jì))。向廣口瓶中一側(cè)放入盛有高濃度NaOH溶液的小燒杯，另一側(cè)放入發(fā)芽玉米種子。將整個(gè)裝置置于25 ℃恒溫環(huán)境中，打開A、B開關(guān)，通入O2，待U形管兩側(cè)液柱平衡后，關(guān)閉A、B。一段時(shí)間后，U形管兩側(cè)液柱出現(xiàn)高度差。

①U形管兩側(cè)液柱高度的變化量表示_______________________________。

②為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確嚴(yán)密，還需要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組如何設(shè)計(jì)？___________________。

(2)下表是在不同的溫度和不同氧含量的條件下，測定的一定大小的新鮮菠菜葉二氧化碳釋放量(表中為相對(duì)值)，請分析回答下列問題：

①為了能使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)地反映出呼吸強(qiáng)度的變化規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)特別注意的是什么？ ______________________。

②研究人員在對(duì)數(shù)據(jù)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)在溫度、氧含量分別為________________________的條件下所測數(shù)據(jù)最可能是錯(cuò)誤的。

③圖中數(shù)據(jù)反映出當(dāng)氧含量從20.0%上升到40.0%時(shí)，植物的呼吸強(qiáng)度一般________，其原因是_____________________________。

④由表中數(shù)據(jù)分析，蔬菜長期貯藏的最佳環(huán)境條件是____________________________，此條件下植物細(xì)胞內(nèi)二氧化碳的產(chǎn)生場所是________________________。

⑤分析表中數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)植物呼吸作用強(qiáng)度的變化規(guī)律是_______________。

Answer 1

【答案】發(fā)芽玉米種子細(xì)胞呼吸消耗氧的體積廣口瓶內(nèi)放入等量煮熟玉米種子，其他裝置不變遮光，使葉處于黑暗狀態(tài)10 ℃1.0%保持相對(duì)穩(wěn)定 受酶的數(shù)量限制(或受線粒體數(shù)量的限制)溫度為3 ℃，氧含量為3.0%時(shí)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體在一定的溫度和氧含量的范圍內(nèi)，隨溫度和氧含量的增高，呼吸作用強(qiáng)度增大

【解析】

圖示裝置能用于探究植物體（或萌發(fā)種子）的呼吸作用強(qiáng)度，其原理在于當(dāng)植物體（或萌發(fā)種子）進(jìn)行有氧呼吸后，由于消耗了氧氣，而產(chǎn)生的CO2被燒杯內(nèi)高濃度NaOH溶液所吸收，所以裝置內(nèi)氣壓減小，“U”型管中液體向右流動(dòng)，使液面左低右高，且左右液面高度差就代表植物體（或萌發(fā)種子）有氧呼吸的耗氧量。表格數(shù)據(jù)是在不同的溫度和不同氧含量的條件下，測定的一定大小的新鮮菠菜葉二氧化碳釋放量。在氧含量較低的范圍（0.1%-3.0%）內(nèi)，一定溫度范圍內(nèi)（30 ℃）逐漸升高，CO2釋放值逐漸增加，說明該溫度范圍內(nèi)隨溫度的升高，菠菜的呼吸作用增強(qiáng)，而超過該溫度則起呼吸作用強(qiáng)度可能下降。在相同溫度下，隨氧含量的增加，CO2釋放值先減小后增大，說明菠菜的呼吸作用總強(qiáng)度先減小后增大，最后基本不變。

(1)①結(jié)合前面的分析可知，由于裝置中有NaOH溶液，可以吸收裝置內(nèi)的CO2，對(duì)O2無影響。因此U形管兩側(cè)液柱高度的變化量是由于發(fā)芽的種子呼吸作用消耗了O2而引起的。

②為了避免由于外界因素變化造成誤差，需要設(shè)置對(duì)照組，以排除無關(guān)變量的干擾。而對(duì)照組的設(shè)置方法是廣口瓶內(nèi)放入等量煮熟玉米種子，其他裝置不變。

(2)①由于是測定新鮮菠菜葉二氧化碳釋放量，實(shí)驗(yàn)應(yīng)在無光條件下進(jìn)行，以免光照引發(fā)光合作用對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

②分析表格中數(shù)據(jù)變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，在溫度為10 ℃和氧含量為1.0%時(shí)，CO2釋放值為53.7，與鄰近的溫度和氧含量下的CO2釋放值不成規(guī)律性變化，所以該組數(shù)據(jù)可能是錯(cuò)誤的。

③葉片的呼吸作用受多種因素的影響，外因有O2濃度、CO2濃度、溫度等，內(nèi)因有酶的數(shù)量等。結(jié)合前面的對(duì)圖中數(shù)據(jù)反映的規(guī)律分析可知，當(dāng)氧含量從20.0%上升到40.0%時(shí)，植物的呼吸強(qiáng)度一般保持相對(duì)穩(wěn)定，可能是原因是受酶的數(shù)量限制(或受線粒體數(shù)量的限制)。

④由表中數(shù)據(jù)分析，蔬菜長期貯藏的最佳環(huán)境條件是應(yīng)選呼吸強(qiáng)度最弱（或CO2釋放量最小）時(shí)對(duì)應(yīng)的條件，即溫度為3 ℃，氧含量為3.0%，此條件下植物細(xì)胞內(nèi)既有有氧呼吸產(chǎn)生CO2，也有無氧呼吸產(chǎn)生CO2，所以產(chǎn)生CO2的場所是線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

⑤分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，植物呼吸作用強(qiáng)度在一定的溫度和氧含量的范圍內(nèi)，隨溫度和氧含量的增高，呼吸作用強(qiáng)度增大，但超過一定范圍后，呼吸作用隨溫度升高而下降，而隨氧含量升高而呼吸作用基本不變。