Question

【題目】細胞呼吸原理在生活和生產中有廣泛的應用，為了探究植物體的呼吸作用強度，研究人員進行了如下實驗：

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

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

②為了保證實驗結果準確嚴密，還需要設計對照實驗，對照組如何設計？___________________。

(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(表中為相對值)，請分析回答下列問題：

①為了能使實驗數據真實地反映出呼吸強度的變化規律，在實驗時，應特別注意的是什么？ ______________________。

②研究人員在對數據分析時，發現在溫度、氧含量分別為________________________的條件下所測數據最可能是錯誤的。

③圖中數據反映出當氧含量從20.0%上升到40.0%時，植物的呼吸強度一般________，其原因是_____________________________。

④由表中數據分析，蔬菜長期貯藏的最佳環境條件是____________________________，此條件下植物細胞內二氧化碳的產生場所是________________________。

⑤分析表中數據，我們可以發現植物呼吸作用強度的變化規律是_______________。

Answer 1

【答案】發芽玉米種子細胞呼吸消耗氧的體積廣口瓶內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10 ℃1.0%保持相對穩定 受酶的數量限制(或受線粒體數量的限制)溫度為3 ℃，氧含量為3.0%時細胞質基質、線粒體在一定的溫度和氧含量的范圍內，隨溫度和氧含量的增高，呼吸作用強度增大

【解析】

圖示裝置能用于探究植物體（或萌發種子）的呼吸作用強度，其原理在于當植物體（或萌發種子）進行有氧呼吸后，由于消耗了氧氣，而產生的CO2被燒杯內高濃度NaOH溶液所吸收，所以裝置內氣壓減小，“U”型管中液體向右流動，使液面左低右高，且左右液面高度差就代表植物體（或萌發種子）有氧呼吸的耗氧量。表格數據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，一定溫度范圍內（30 ℃）逐漸升高，CO2釋放值逐漸增加，說明該溫度范圍內隨溫度的升高，菠菜的呼吸作用增強，而超過該溫度則起呼吸作用強度可能下降。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度先減小后增大，最后基本不變。

(1)①結合前面的分析可知，由于裝置中有NaOH溶液，可以吸收裝置內的CO2，對O2無影響。因此U形管兩側液柱高度的變化量是由于發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，需要設置對照組，以排除無關變量的干擾。而對照組的設置方法是廣口瓶內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，實驗應在無光條件下進行，以免光照引發光合作用對結果產生干擾。

②分析表格中數據變化規律發現，在溫度為10 ℃和氧含量為1.0%時，CO2釋放值為53.7，與鄰近的溫度和氧含量下的CO2釋放值不成規律性變化，所以該組數據可能是錯誤的。

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，內因有酶的數量等。結合前面的對圖中數據反映的規律分析可知，當氧含量從20.0%上升到40.0%時，植物的呼吸強度一般保持相對穩定，可能是原因是受酶的數量限制(或受線粒體數量的限制)。

④由表中數據分析，蔬菜長期貯藏的最佳環境條件是應選呼吸強度最弱（或CO2釋放量最小）時對應的條件，即溫度為3 ℃，氧含量為3.0%，此條件下植物細胞內既有有氧呼吸產生CO2，也有無氧呼吸產生CO2，所以產生CO2的場所是線粒體和細胞質基質。

⑤分析表中數據發現，植物呼吸作用強度在一定的溫度和氧含量的范圍內，隨溫度和氧含量的增高，呼吸作用強度增大，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。