解析:本题考查渗透系统,鱼鳔是一种半透膜,鱼鳔内的蔗糖溶液高于外边,所以会从烧杯中吸水使其体积增大,使烧杯内液体浓度升高,当鱼鳔内外渗透压相等时,水进出达到平衡,烧杯液体和鱼鳔内液体浓度相同。
答案:B
【误点警示】不注意鱼鳔内和外界溶液的浓度关系是做错该题的主要原因。
考点三、渗透现象在解释实际问题中的应用
【例3】夏季高温时段,用较低温度的地下水灌溉,容易导致农作物萎蔫。其主要原因是( )
A.叶片蒸腾剧烈,水分散失快 B.植物体温度下降,气孔关闭
C.根系对矿质元素吸收减少 D.根系渗透吸水下降
解析:夏季高温时段,用较低温度的地下水灌溉,一方面会通过降低细胞膜和液泡膜上的分子的活性来降低原生质层的半透性;另一方面也会通过使植物根系的温度降低,细胞内酶活性降低,呼吸作用产生能量少,根细胞通过主动运输吸收矿质元素离子减少,导致细胞液浓度降低来降低渗透作用的发生。最终表现为根系吸水减少,出现农作物萎蔫现象。
答案:D
【误点警示】不注意从原生质层的透过性本身去分析植物吸水减少的原因;而侧重细胞呼吸对矿质离子的吸收进而对细胞液浓度的影响,这对细胞液的浓度影响不大。考生往往没有抓住问题的主要矛盾而误选C。
考点四、相关实验设计
例4 某同学进行实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料:蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤:
①—————————————————— ;
②—————————————————— 。
(2)预测实验现象并作出结论。
解析:探究实验的设计思路是:①分组编号,②填材料,并设置对照组,③在除变量以外的其他条件适宜的条件下完成实验过程(保证单一变量),④观察现象,记录结果。探究实验和验证实验的主要区别是探究实验的结果不确定,可能有多个,而验证实验的结果只有一个。本实验的设计思路主要有两个:①证明出蔗糖被水解,蔗糖的水解产物是葡萄糖,用斐林试剂即可;②观察a、b两管液面高度差的变化,如果差值增大,则说明能透过,否则不能。
答案:(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度,观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入斐林试剂,(60~65℃)水浴加热,观察A、B试管内有无砖红色沉淀
(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;
如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。;
【技巧点拨】渗透作用的进行需具备两个条件,一是具有半透膜。二是膜两边的溶液具有浓度差。半透膜面积的大小和两边的溶液浓度差的高低决定水分子进出膜的速度。
例5 为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化,请根据以下提供的实验材料与用具,写出实验思路,设计记录实验结果及原因分析的表格,并填入相应内容。
材料与用具:兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求:答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路:
①_______________________________________
②_______________________________________
③_______________________________________
(2)设计一张表格,并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
解析:本题以物质出入细胞的方式为载体,考查学生设计实验思路、提出课题名称、确定检测指标及预测实验结果等知识。所涉及的实验情境在教材中能找到其原型,是课本内容的变式,强化考生在实验全过程的体验。属于考纲实验与探究能力层次。(1)以题干中的“为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化”是题目的突破口,明确实验的自变量是NaCl溶液浓度,因变量是红细胞的形态变化。根据材料和用具中的“1.5%的NaCl溶液和蒸馏水”可知要配置不同浓度的NaCl溶液。本实验要观察细胞的形态变化,因此要制作临时装片,用显微镜观察比较。
(2)设计表格要注意表①表格要有题目②表格设计要科学③每组多个材料时要有平均值④有时在施加实验变量前要有前测。
答案:(1) ①配置质量分数由低到1.5%的NaCl溶液,分别等量加入各支试管中。②向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液,放置一定时间。③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片,用显微镜观察并比较红细胞形态的变化。
(2) 不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响
NaCl溶液的浓度 | 红细胞形态的变化 | 原因分析 |
低于一定浓度的NaCl溶液 | 体积变大甚至胀破 | 红细胞吸水 |
一定浓度的NaCl溶液 | 形态未变 | 进出红细胞的水分子数相等 |
高于一定浓度的NaCl溶液 | 皱缩 | 红细胞失水 |
【技巧点拨】解题的关键是明确实验的自变量,控制好无关变量,掌握表格设计的技巧。尤其注意题*变化,“并将预期实验结果及原因分析填入该表中”,不仅要设计表格,还要填写预测实验结果。很多同学对实验设计的相关题型不能有效找到突破口。
二、分类对比,解答细胞呼吸过程中的物质与能量问题
(一)有氧呼吸和无氧呼吸过程及比较
类型 | 有氧呼吸 | 无氧呼吸 | |
不同点 | 反应条件 | 需要O2、酶和适宜的温度 | 不需要O2,需要酶和 适宜的温度 |
呼吸场所 | 第一阶段在细胞质基质中,第二、三阶段在线粒体内 | 全过程都在细胞质基 质中 | |
分解产物 | CO2和H2O | CO2、酒精或乳酸 | |
释放能量 | 释放大量能量 | 释放少量能量 | |
特点 | 有机物彻底分解,能量完全释放 | 有机物没有彻底分解,能量没完全释放 | |
相互联系 | 其实质都是分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动需要;第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同 |
特别注意:
①有氧呼吸过程中H2O既是反应物(第二阶段利用),又是生成物(第三阶段生成),且生成的H2O中的氧全部来源于O2。
②有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。
③无氧呼吸只释放少量能量,其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
④水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因:无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
(二)典型例题分析
【例1】下列有关呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
解析:无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者是酒精和二氧化碳。有氧呼吸前两阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要O2参与,但是并没有[H]的积累,[H]只在细胞质基质中参与反应,产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖类,脂肪所储存的能量更多,因此脂肪是主要的储能物质。
答案:D
【例2】按下表设计进行实验,分组后,在相同的适宜条件下培养8~10小时,并对实验结果进行分析。
实验材料 | 取样 | 处理 | 分组 | 培养液 | 供氧情况 | |
适宜浓度 酵母菌液 | 50 mL | 破碎细胞 (细胞不完整) | 甲 | 25 mL | 75 mL | 无氧 |
乙 | 25 mL | 75 mL | 通氧 | |||
50 mL | 未处理 | 丙 | 25 mL | 75 mL | 无氧 | |
丁 | 25 mL | 75 mL | 通氧 |
下列叙述正确的是
A.甲组不产生CO2而乙组产生 B.甲组的酒精产量与丙组相同
C.丁组能量转化率与丙组相同 D.丁组的氧气消耗量大于乙组
解析:本题考查细胞呼吸的产物与能量转化,明确有氧呼吸和无氧呼吸的物质变化与能量转化情况,抓住“供氧情况”这一突破口是正确解题的关键。酵母菌在有氧条件下将葡萄糖分解成CO2和水,释放大量能量;在无氧条件下将葡萄糖分解成CO2和酒精,释放少量能量。甲、丙两组进行无氧呼吸,乙、丁两组进行有氧呼吸。甲、乙两组虽然都有CO2生成,但甲组细胞不完整,酒精产量比丙组少,丁组能量转换率较丙组高,丁组的氧气消耗多于乙组。
答案:D
【例3】 下图中,甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是
A.甲图中氧浓度为a时的情况对应乙图中的A点
B.甲图中氧浓度为b时的情况对应乙图中的CD段
C.甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的
D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
解析:本题以图示的形式,考查细胞呼吸与O2浓度的关系,准确获取图示信息是正确解题的关键。甲图中氧浓度为a时,细胞只释放CO2不吸收O2,说明细胞只进行无氧呼吸,对应乙图中的A点,A项正确;甲图中氧浓度为b时,CO2的释放量远远大于O2的吸收量,说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,且无氧呼吸强度大,应在乙图中的AC段之间,B项错误;贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c点),C项正确;氧浓度为d时,CO2释放量与O2的吸收量相等,细胞只进行有氧呼吸,因此没有酒精产生,D项正确。
答案:B
(三)呼吸作用类型的判断技巧(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)
⑴若某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等,则该生物只进行有氧呼吸。
⑵若某生物不消耗O2,只产生CO2,则只进行无氧呼吸(酒精发酵)。
⑶若某生物释放的CO2量比吸收的O2量多,则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。
⑷若某生物没有O2的吸收和CO2的释放,则该生物只进行乳酸发酵或者生物已死亡。
⑸无氧呼吸无水生成,若在呼吸作用的产物中有水生成,则进行的是有氧呼吸。
三、理清光合作用过程,巧解光合作用过程中的物质变化和能量转
(一)光合作用过程中的物质变化和能量转化常规问题分析
1.光合作用的场所、条件、物质与能量转化
光反应 | 暗反应 | |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素和酶等 | 酶、ATP和[H] |
物质变化 | 水光解产生:[H]和O2 ADP和Pi合成ATP | |
能量变化 | 光能→电能→活跃的化学能 | 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 |
- 光合作用过程中,瞬时改变条件(其它条件适宜)时相关物质含量的动态变化
条件 | 停止光照,CO2供应不变 | 突然光照,CO2供应不变 | 光照不变,停止CO2供应 | 光照不变,CO2供应过量 | 光照不变,CO2供应不变,(CH2O)运输受阻 |
C3 | ↑ | ↓ | ↓ | ↑ | ↑ |
C5 | ↓ | ↑ | ↑ | ↓ | ↓ |
[H]、ATP | ↓或没有 | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ |
有机物合成量 | ↓或没有 | ↑ | ↓或没有 | ↑ | ↓ |
对光合作用中[H]、ATP、C3和C5含量变化的判断,可以光合作用过程图解为线索,围绕影响光合作用的光照强度和CO2浓度展开。
⑴光照强度:通过影响光反应影响光合作用的进行,光照减弱时,ATP和[H]的形成减少、消耗继续,导致[H]和ATP减少;C3的还原减少、形成继续而减少;C5因为形成减少、消耗继续而减少。结果导致[H]、ATP和C5减少、C3增多。
⑵CO2浓度:通过影响暗反应影响光合作用的进行,CO2浓度降低时,C3因形成减少、消耗继续而减少,ATP、[H]和C5均因形成继续、消耗减少而积累。结果导致[H]、ATP和C5增多、C3减少。
(二)典型例题分析
例1 叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述,正确的是
A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
解析:本题考查叶绿体的结构及功能,掌握光反应和暗反应的场所及相关产物是正确解题的基础。叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上,水光解在特殊的叶绿素a的作用下实现,因此,光反应在类囊体膜上进行,产物包括O2、ATP和NADPH;暗反应是酶促反应,包括CO2的固定和淀粉等有机物的合成,在叶绿体基质中进行。
答案:D
例2根据下面的光合作用图解判断,相关说法不正确的是