Question

某中学生物兴趣小组同学为研究光合作用与细胞呼吸，设计了如图装置：A、B是两个透明的玻璃反应室，A室可

某中学生物兴趣小组同学为研究光合作用与细胞呼吸，设计了如图装置：A、B是两个透明的玻璃反应室，A室可以用水培法培养植物；T1，T2，T3，T4是四个开关；开启鼓风机可以以w升/小时的速度缓慢地为开放的系统泵入空气，为封闭的系统提供空气流动的动力；CO2分析仪可以分析并记录相应位置的CO2浓度，整个实验在20℃下进行．（1）关闭开关T1和 T3，打开T2和T4，开启鼓风机．先将小鼠放入B室，A室空置，待小鼠平静后CO2分析仪a、b记录的数据分别为x，y（单位为mg/L），此时小鼠每小时消耗葡萄糖mg15w(y?x)2215w(y?x)22．（CO2的相对分子质量取44，葡萄糖的相对分子质量取180）（2）将某植物固定于A室并加入适量植物培养液，关闭开关T2，T4，打开T1、T3，开启鼓风机，一段时间以后发现小鼠出现缺氧反应，图表示此时小鼠体内某细胞的代谢状况：（ⅰ）写出图中的X、Y所代表的物质名称：X______；Y______；图中不应该存在的反应是______ （填序号）；分析小鼠出现缺氧反应的直接原因是______；（ⅱ）在不调动四个开关的前提下，要解除小鼠的缺氧症状，可采取什么措施？______（ⅲ）该装置设计时，为什么要将空气从A室的下部泵入经过培养液再从上部流出？______．





Answer 1

（1）根据有氧呼吸的反应方程式葡萄糖和二氧化碳之间的关系：C₆H₁₂O₆∽6CO₂，由于“CO₂分析仪a、b记录的数据分别为x，y”所以小鼠产生的二氧化碳的量为w（y-x），设每小时消耗葡萄糖为a，列出方程式：

180

a

=

264

w(y?x)

，则小鼠每小时消耗葡萄

15w(y?x)

22

mg．
（2）（ⅰ）有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段：第一阶段：1C₆H₁₂O₆（葡萄糖）

酶

2C₃H₄O₃（丙酮酸）+4[H]+少量能量 （2ATP）（葡萄糖），所以X为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段的产物，为丙酮酸；有氧呼吸的第二阶段：2C₃H₄O₃（丙酮酸）+6H₂O

酶

20[H]+6CO₂+少量能量 （2ATP）Y是第二阶段的反应物水，所以Y为水；小鼠体内无氧呼吸的产物是乳酸，不产生酒精和二氧化碳，所以不应该存在④产酒精的无氧呼吸；小鼠出现缺氧反应的直接原因是植物光合作用所产生的氧气的量少于小鼠与植物细胞呼吸所消耗的氧气的量（或植物净光合作用所产生的氧气的量少于小鼠细胞呼吸所消耗的氧气的量）．
（ⅱ）在不调动四个开关的前提下，要解除小鼠的缺氧症状，需要增加光合作用作用强度，措施有适当升高温度、增强光照．
（ⅲ）该装置设计时，将空气从A室的下部泵入经过培养液再从上部流出增加植物培养液中的溶氧量，避免植物因无氧呼吸导致“烂根”．
故答案为：
（1）

15w(y?x)

22

（2）（ⅰ）丙酮酸    水    ④植物光合作用所产生的氧气的量少于小鼠与植物细胞呼吸所消耗的氧气的量（或植物净光合作用所产生的氧气的量少于小鼠细胞呼吸所消耗的氧气的量）
（ⅱ）适当升高温度、增强光照
（ⅲ）增加植物培养液中的溶氧量，避免植物因无氧呼吸导致“烂根”