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【转载】对涉及光合作用和细胞呼吸有关液滴移动问题的分析  

2013-08-27 12:08:19|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,光合作用产生氧气,消耗二氧化碳,而细胞呼吸消耗氧气、产生二氧化碳。在有光条件下,绿色植物同时进行光合作用和细胞呼吸,而使密闭小室中气压变化,引起与小室相连的玻管内液滴的移动;若小室内只有种子,则只进行细胞呼吸,也会引起玻管内液滴的移动。现将以上几种情况分析如下。
  一、同时进行光合作用和细胞呼吸的液滴移动
  1、如图一,小室内放一生长旺盛的大豆苗,与小室相连的刻度玻管内有一液滴,小室内气压变化可引起液滴移动。
  若小室烧杯中装一定浓度的二氧化碳缓冲液,小室中二氧化碳浓度不变,变化的只有氧气,玻管中液滴移动完全是小室中氧气变化引起的。
  ⑴若该植物光合作用强度大于细胞呼吸强度,小室内二氧化碳浓度不变,叶片光合作用产生的氧气多于细胞呼吸消耗的氧气,小室中气体增多,压强增大,液滴右移。⑵若该植物光合作用强度等于细胞呼吸强度,光合作用产生的氧气等于细胞呼吸消耗的氧气,小室中气体量不变,液滴不移。⑶若植物光合作用强度小于细胞呼吸强度,光合作用产生氧气小于细胞呼吸消耗氧气,小室中气体量减少,液滴左移。
  2、若小室烧杯中换成清水,则液滴移动值为氧气和二氧化碳的差值。
  由于光合作用吸收二氧化碳,产生氧气,每消耗1mol二氧化碳,会产生1mol氧气;细胞呼吸消耗氧气,产生二氧化碳,每消耗1mol氧气,产生1mol二氧化碳。不管是光合作用还是细胞呼吸,氧气和二氧化碳的变化量相等,两者的差值为0,液滴不移。
  3、如图二,若锥形瓶中装一定体积的天然水,水中置水草,由于氧气和二氧化碳在水中溶解度不同,氧气溶解度小,而二氧化碳溶解度相对较大,则水草进行光合作用和细胞呼吸时会引起锥形瓶内气体变化,水的pH值也会发生变化。
  ⑴若水草的光合作用强度大于细胞呼吸的强度,产生的氧气多于消耗的氧气,消耗的二氧化碳多于产生的二氧化碳,尽管增加的氧气量等于减少的二氧化碳量,但由于二氧化碳在水中溶解度大于氧气,小室中氧气增加量多于二氧化碳的减少量,小室中气体增多,压强增大,液滴下移。同时,由于水中溶解二氧化碳减少,水的pH值升高。如:当海洋中爆发赤潮时,也会出现海水pH值升高的情况。⑵当水草光合作用强度等于细胞呼吸强度时,氧气和二氧化碳的产生量和消耗量都相等,小室中气体量不变,液滴不移。⑶若水草光合作用强度小于细胞呼吸的强度,消耗氧气多于产生氧气,产生二氧化碳多于消耗二氧化碳,减少氧气主要来自小室空气中,多产生的二氧化碳较氧气易溶于水中,小室中气体总量减少,液滴上移,水的pH值也降低。
  二、只进行细胞呼吸时的液滴移动
  1、如图三,将部分消毒过的水稻种子置于密闭试管内支架上,试管内装一定体积的浓NaOH溶液,试管中二氧化碳被NaOH溶液吸收,气体变化量为氧气变化量。
  ⑴若种子(干种子)只进行无氧呼吸,种子不消耗氧气,而产生的二氧化碳又被NaOH溶液吸收,小室气体不变,液滴不移。⑵若种子(刚萌发的种子)既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,有氧呼吸消耗氧气,产生的二氧化碳又被NaOH溶液吸收,则小室中气体减少,液滴左移。⑶若种子(萌发一段时间的种子)只进行有氧呼吸,消耗小室中氧气,产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收,液滴也左移。
  2、将上述装置试管中浓NaOH溶液换成清水,小室中气体变化量为氧气和二氧化碳的差值。
  ⑴若种子(干种子)只进行产酒精和二氧化碳的无氧呼吸,不消耗氧气,但产生二氧化碳,小室中气体量增加,液滴右移。⑵若种子(刚萌发的种子)既进行有氧呼吸又进行产酒精和二氧化碳的无氧呼吸,有氧呼吸消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相同,但无氧呼吸不消耗氧气只产生二氧化碳,小室中气体量增加,液滴右移。⑶若种子(萌发一段时间的种子)只进行有氧呼吸,消耗的氧气与产生的二氧化碳的体积相等,小室中气体体积不变,液滴不移。
  3、将消毒过的水稻种子换成消毒过的花生种子,浓NaOH溶液换成清水,小室中气体变化量为氧气和二氧化碳的差值。
  ⑴若花生种子只进行产酒精和二氧化碳的无氧呼吸,不消耗氧气,但产生二氧化碳,试管中气体量增加,液滴右移。⑵若花生种子只进行有氧呼吸,由于花生种子的主要成分为脂肪,呼吸熵小于1,消耗1mol氧气并不能产生1mol二氧化碳,小室中气体量减少,液滴左移。⑶若花生种子既进行有氧呼吸又进行产酒精和二氧化碳的无氧呼吸,液滴移动分如下三种情况:①若花生种子无氧呼吸产生的二氧化碳量多于有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳的差值,小室中气体量增多,液滴右移。②若花生种子无氧呼吸产生的二氧化碳量等于有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳的差值,小室中气体量不变,液滴不移。③若花生种子无氧呼吸产生的二氧化碳量小于有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳的差值,小室中气体量减少,液滴左移。
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