【答案】　C第三单元　细胞的能量供应和利用


第1讲　降低化学反应活化能的酶

1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)(高频)
2.探究影响酶活性的因素(实验)



(对应学生用书第46页)

　酶在代谢中的作用
1．细胞代谢
2．酶的作用机理
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。
(3)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。
3．酶的作用机理分析(据图填空)
(1)没有酶催化的反应曲线是②。

(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)AC段的含义是在无催化剂催化条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动。
【判断】　
(1)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(×)
【提示】　酶只能降低化学反应的活化能，不能为反应物供能。
(2)酶只能在活细胞内发挥作用。(×)
【提示】　酶不一定只能在细胞内发挥作用，例如消化酶产生后在消化道内发挥作用。

　酶的本质和特性
1．酶的基本单位、合成场所
本质
基本单位
合成场所

绝大多数是蛋白质
氨基酸
核糖体

少数是RNA
核糖核苷酸
细胞核

2.酶的特性(连线)
　特性　　　　　　　　　　原理
①高效性　　 a．一种酶只能催化一种或一类化学反应
②专一性      b．高温、过酸、过碱使酶变性失活
③作用条件温和  c．酶降低活化能的作用更显著
【提示】　①－c　②－a　③－b
【判断】　
(1)溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的。(√)
【提示】　水解酶是蛋白质，是由核糖体合成的。
(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。(×)
【提示】　酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质。
(3)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×)
【提示】　脱氧核苷酸是DNA的组成单位。
(4)高温或低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)
【提示】　只有在高温或强酸、强碱下酶的结构被破坏，酶才会失去活性且不可恢复，而在低温下酶只是活性降低，结构未被破坏。21cnjy.com
(5)过酸或过碱均能破坏酶的结构使其失去活性。(√)
(6)能催化脂肪酶水解的是蛋白酶。(√)

(对应学生用书第47页)

酶的作用、本质及实验验证

 1.酶的本质及生理功能
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA

合成原料
氨基酸
核糖核苷酸

合成场所
核糖体
主要是细胞核(真核生物)

来源
一般来说，活细胞都能产生酶


作用场所
细胞内、外或生物体外均可

生理功能
生物催化作用

作用原理
降低化学反应的活化能

2.实验验证
(1)酶化学本质的实验验证


(2)酶的催化作用实验验证


酶与激素的比较
项目
酶
激素

来源及作用场所
活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用
专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用

化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
氨基酸衍生物、脂质等

生物功能
催化作用
调节作用

共性
在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少






有关酶的7种错误说法

错误说法
正确理解

产生场所
具有分泌功能的细胞才能产生
活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)

化学本质
蛋白质
有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)

作用场所
只在细胞内起催化作用
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用

温度影响
低温和高温均使酶变性失活
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活

作用
酶具有调节、催化等多种功能
酶只具有催化作用

作用前后
发生催化作用后被分解
催化反应前后的数量和性质没有变化

来源
有的可来源于食物等
酶只在生物体内合成



　(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是                  (　　)
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
【思路分析】　　


【解析】　　无论细胞分化到什么程度，某些基本的物质和能量代谢是所有细胞共有的，如DNA的复制、转录、翻译等，这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶，如DNA聚合酶、RNA聚合酶等，故A项正确。酶的催化作用需要一个适宜的温度，如果低于这个温度，会使分子运动减弱，反应速度降低，表现为酶活性降低，但并没有改变酶的空间结构，是一种可逆的过程，故B项错误。酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能，提高了反应速度，故C项正确。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶在一些化学反应中可作为催化剂，而在另一些化学反应中，则可能作为底物被相关蛋白酶分解，故D项正确。【版权所有：21教育】
【答案】　B


考向　结合实验情景考查酶的作用和本质
1．(2011·大纲全国卷)某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：
(1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
【解析】　　(1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标，因酶需要适宜的pH，故应加入缓冲溶液。(2)该酶与双缩脲试剂呈紫色反应，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。
【答案】　(1)脂肪　缓冲
(2)蛋白质
(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。(其他合理答案也可以)


与酶有关的曲线分析

1.表示酶高效性的曲线


(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．表示酶专一性的曲线


加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶促反应的因素
(1)温度和pH


　　　　甲　　　　　　　　乙　　　　　　丙
①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。
②在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
③过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
④从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响


　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙(在底物足量情况下)
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。
(4)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

　下面的三图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。回答下列有关问题：


(1)图一、二、三所代表的实验中，实验自变量依次为____________、____________、________。
(2)根据图一可以得出的实验结论是酶的催化作用具有________，分析原因是_____________________。
(3)图二曲线bc段产生的最可能原因____________________。
(4)图三中pH过大或过小对酶的影响是______________________。
【思路分析】　　


【解析】　　本题考查与酶有关的坐标曲线。
(1)实验的自变量是实验研究的变量，图一、二、三所代表的实验中，实验自变量依次为催化剂种类、底物浓度和pH。
(2)从图一看出酶的催化作用具有高效性，因为酶降低活化能更显著。
(3)图二曲线bc段表示当底物浓度达到一定值后，酶促反应速率不再增加，原因是在研究底物浓度对反应速率影响的实验中酶浓度是一定的。当酶分子全部参与催化时，再增加底物浓度，反应速度也不能加快了。
(4)过酸、过碱会破坏酶分子的结构，影响酶的活性。
【答案】　(1)催化剂种类　H2O2浓度(底物浓度)　pH
(2)高效性　酶降低活化能更显著
(3)过氧化氢酶数量(浓度)有限
(4)破坏酶分子的结构，影响酶的活性




有关酶的曲线分析
(1)在解答此类问题时，要特别关注纵坐标表示的是酶促反应速率，还是生成物的量。
(2)在分析温度和pH对酶活性影响的曲线时，要借助数学中分段函数的思想，分段描述，即以最适温度(pH)为界限进行表述。

考向1　双变量曲线分析
2．下图为不同条件下同种酶促反应速度的变化曲线，下列有关叙述错误的是              (　　)


A．影响AB段反应速度的主要因素是底物的浓度
B．影响BC段反应速度的主要限制因子是酶量
C．温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速度不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37 ℃
【解析】　　由图可以看出，在AB段，随着底物浓度的升高，反应速度不断增加，限制反应速度的主要因素是底物的浓度；在BC段，随着底物浓度的升高，反应速度不再增加，限制反应速度的主要因素不再是底物的浓度，而是酶量。曲线Ⅰ和Ⅱ的反应温度不一样，曲线的差异是由温度的差异引起的。只根据37 ℃、25 ℃时酶促反应速度的比较无法确定酶作用的最适温度。
【答案】　D
考向2　两曲线结合分析
3．图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是                  (　　)


　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．pH＝c时，e点为0
C．温度降低时，e点不移动，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移动，d点左移
【解析】　　O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH＝b时相比，pH＝a时酶的活性下降，e点不变，d点右移；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移；增加H2O2量，e点上移，d点右移。
【答案】　C

高考必备实验⑥
探究影响酶活性的因素
1．温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理：


②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。21·cn·jy·com
(2)实验设计思路
检测是否出现蓝
色及蓝色深浅
(3)实验设计程序
 淀粉　　　　　　　淀粉酶
　↓　　　　　　　　↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
　　　↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
　　　↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
　　　↓
滴加碘液，观察颜色变化




探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项
(1)实验室使用的α-淀粉酶最适温度为60 ℃。
(2)本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度下的分解速度不同。
(3)在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65 ℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。2·1·c·n·j·y
(4)设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。【来源：21·世纪·教育·网】

2．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理：H2O22H2O＋O2(反应式)
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。21·世纪*教育网
(2)实验流程
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3

1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴

2
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL 5%的HCl
1 mL 5%的NaOH

3
注入等量的3%的过氧化氢溶液
2 mL
2 mL
2 mL

4
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生

5
将点燃的卫生香插入试管内液面的上方
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱





探究pH对酶活性的影响实验中的注意事项
(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
(2)本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。
(3)本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。

【即时巩固】
　(2013·江苏高考改编)下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是            (　　)
试验
编号
探究课题
选用材料与试剂

①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液　新鲜的肝脏研磨液

②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液

③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液

④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　斐林试剂

A.实验①　　　　　　　B．实验②
C．实验③         D．实验④
【解析】　　过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
【答案】　B

(对应学生用书第50页)

一、与酶有关的实验设计方法
与酶有关的实验设计，可以归纳为以下五个方面
1．验证或探究酶具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。用酶和蒸馏水作对照，可用来验证酶具有催化功能。
2．验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶对不同化学反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶，也可用不同底物、同一种酶来验证或探究。
3．验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。
4．验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH为1.5。
5．验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用蛋白酶水解的方法使酶失活来证明。

　在“比较过氧化氢在不同条件下分解实验”中，实验的处理如下表所示。对实验的有关分析不正确的是                                (　　)
试管组别
实验处理


加入3%H2O2(mL)
温度
加入试剂

试管1
2
常温


试管2
2
90 ℃


试管3
2
常温
2滴3.5% FeCl3溶液

试管4
2
常温
2滴20%肝脏研磨液

A.在上表的实验设计中，探究了温度和催化剂两个自变量
B．试管2中因为没有加入任何试剂，所以应为空白对照
C．试管4和试管1的实验对照，说明酶具有催化作用
D．试管4和试管3的实验对照，说明酶的催化具有高效性
【解析】　　本题考查酶的相关实验设计。过氧化氢在不同条件下的分解速率不同，1号试管为对照组，2号、3号、4号试管为实验组，对照组中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
【答案】　B
【即时巩固】
1．(2014·山师附中模拟)某同学为验证pH值对酶活性的影响，设计了如下表中的方法步骤。下列不合理的评价有：
序号
项目
试管1
试管2

1
新鲜淀粉酶溶液
1 mL
1 mL

2
可溶性淀粉液
2 mL
2 mL

3
37 ℃水浴
5 min
5 min

4
1 mol/L盐酸
1 mL
/

5
1 mol/L NaOH
/
1 mL

6
碘液
2滴
2滴

7
结果预期
均不变蓝

A.缺少正常pH的对照组
B．实验结果预期不正确
C．检验实验结果的试剂选择不恰当
D．实验操作步骤的安排不合理
【解析】　　实验只设置了加HCl和加NaOH的实验组，还应设置加蒸馏水的正常pH的对照组；在加酸和加碱的情况下，酶失去活性，淀粉不被分解遇碘液变蓝；实验结果可以用碘液检验；实验步骤的安排应在第2、3步加盐酸和NaOH。
【答案】　C
二、实验的变量与控制
1．变量的种类
变量是实验设计中可以变化的因素或条件，依据变量间的相互关系，可分为以下两类：
(1)自变量与因变量：自变量是实验中由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。
(2)无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。
2．自变量的确定和控制
根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。例如：“探索淀粉酶的最适温度”的实验。
(1)变量的确定
自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度，即“探究什么”，则“什么”就是自变量。
(2)自变量的控制
在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25 ℃、26 ℃、27 ℃……
控制变量的方法，常用的有“施加”、“改变”、“去除”等。
3．无关变量的确定与控制
例如：请指出探究pH对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么，应如何控制？
的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。

与酶有关的实验变量分析如下：

　(2014·天津模拟)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是                  (　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究胚芽鞘的感光部位实验中，胚芽鞘是否接受单侧光照射为自变量
【解析】　　在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH分别是自变量和无关变量；在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量；在探究胚芽鞘的感光部位实验中，胚芽鞘感光部位是自变量。
【答案】　C
【即时巩固】
2．下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是(　　)
A．验证酶的专一性时，自变量一定是酶的种类
B．验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度
C．探究温度对酶活性影响时，自变量是温度
D．探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组
【解析】　　在关于酶特性实验设计中，验证酶的专一性时，可用同一种酶催化不同的物质，自变量是不同的底物。验证酶的高效性时，用酶和无机催化剂相对照，自变量是催化剂的种类。探究温度对酶活性影响时，设置不同的温度相对照，自变量是温度。探究酶催化作用的最适pH时，应设置不同的pH进行对照。
【答案】　C
第2讲　ATP与细胞呼吸

1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)(中频)
2.细胞呼吸(Ⅱ)(高频)
3.探究酵母菌的呼吸方式(实验)



(对应学生用书第53页)

　细胞的能量“通货”——ATP


(1)写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。
①结构简式：A－P～P～P。
②A：腺苷；P：磷酸基团。
(2)图中①是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。
(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
(4)写出ATP与ADP相互转化的反应式：
ATPADP＋Pi＋能量

　　　　　　　　　。
(5)ATP的来源：
①动物和人：呼吸作用。
②绿色植物：呼吸作用和光合作用。
【判断】　
(1)叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应。(√)
(2)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。(×)
【提示】　细胞质基质中也能产生ATP。
(3)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
【提示】　细胞中ATP与ADP的含量一直处于动态平衡状态。

　探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．酵母菌细胞呼吸方式
酵母菌为兼性厌氧型微生物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
2．产物的检测

试剂
现象(颜色变化)

CO2
澄清的石灰水
变混浊


溴麝香草酚蓝水溶液
蓝色→绿色→黄色

酒精
在酸性条件下，使用橙色的重铬酸钾溶液
橙色?灰绿色


　细胞呼吸
1．细胞呼吸
(1)概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
2．有氧呼吸
(1)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2酶,6CO2＋12H2O＋能量。
(2)过程：[填图]

3．无氧呼吸
(1)反应式
(2)过程
【判断】　
(1)乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生[H]，第二阶段消耗[H]。(√)
(2)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
【提示】　[H]与氧结合生成水在线粒体内膜上。
(3)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
【提示】　产生大量ATP的是有氧呼吸第三阶段。
(4)无氧呼吸不需O2参与，该过程最终有[H]的积累。(×)
【提示】　无氧呼吸产生的[H]用于还原丙酮酸。
(5)细胞呼吸必须在酶的催化下进行。(√)
(6)需氧型细菌有氧呼吸的主要场所是线粒体。(×)
【提示】　细菌无线粒体，需氧型细菌的有氧呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行。
(7)人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(×)
【提示】　人体细胞无氧呼吸不产生CO2。

(对应学生用书第54页)

ATP的结构和转化

1.ATP的结构
(1)元素组成：C、H、O、N、P。
(2)化学组成：1分子腺苷和3分子磷酸基团。
(3)结构式：


由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。　　21*cnjy*com
(4)结构简式：A－P～P～P。
2．ATP的形成途径


3．ATP与ADP的相互转化






有关ATP的结构和转化的5个易错点
(1)ATP中去掉2个磷酸基团即是构成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。
(2)ATP≠能量：ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
(3)细胞中ATP的含量并不多：ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化，这是细胞的能量供应机制。www.21-cn-jy.com
(4)ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。
(5)ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于暗反应)；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能。

　(2013·佛山二模)图1为ATP的结构，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法错误的是(　　)


A．图1的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性
D．酶1和酶2的作用机理都是降低反应的活化能
【思路分析】　　


【解析】　　图1中A表示腺嘌呤，b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶催化作用具有高效性，酶催化作用的机理是降低反应的活化能。
【答案】　A

细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所
常见的生理过程

细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐

细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段

叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复
制、转录、蛋白质合成等

线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转
录，蛋白质合成等

核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成

细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等




考向1　从代谢的角度考查ATP
1．(2013·江苏苏北四市二模)下列有关ATP的叙述错误的是(　　)
A．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP
B．ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能
C．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成ATP
D．ATP中的“A”与DNA中的碱基A含义不同
【解析】　　人体内成熟的红细胞中没有线粒体，可进行无氧呼吸，也能产生ATP，A错误。
【答案】　A
考向2　从合成部位的角度考查ATP
2．(2012·北京高考)细胞中不能合成ATP的部位是(　　)
A．线粒体的内膜
B．叶绿体中进行光反应的膜结构
C．内质网的膜
D．蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜结构
【解析】　　在线粒体内膜上会发生有氧呼吸的第三阶段，产生大量的ATP；光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，结果产生ATP和[H]；蓝藻(蓝细菌)虽然没有叶绿体，但有叶绿素等，其进行光反应的膜结构上也会产生暗反应所需的ATP和[H]；而选项C中的内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工以及脂质合成的车间，只消耗ATP，不能合成ATP。
【答案】　C


有氧呼吸和无氧呼吸

1.有氧呼吸过程中各元素来源去路


(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。
(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。
(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水在第二阶段参与反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由[H]和O2结合生成的。
2．不同生物无氧呼吸的产物不同

生物
无氧呼吸产物

植物
大多数植物细胞，如根细胞
酒精和CO2


马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等
乳酸

动物
骨骼肌细胞、哺乳动物
乳酸


成熟的红细胞等


微生物
乳酸菌等
乳酸


酵母菌等
酒精和CO2

3.有氧呼吸和无氧呼吸过程分析与比较

项目比较
有氧呼吸
无氧呼吸

不同点
反应条件
需O2、酶和适宜的温度
不需O2，需要酶和适宜的温度


场所
第一阶段：细胞质基质
第二阶段：线粒体基质
第三阶段：线粒体内膜
第一阶段：细胞质基质
第二阶段：细胞质基质


物质变化
第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H]
第二阶段：丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]
第三阶段：[H]＋O2―→H2O
第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H] 第二阶段：丙酮酸在不同酶催化作用下，分解成酒精和CO2或转化成乳酸

不同点
能量变化






释放能量
较多，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成38摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了
较少，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成2摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了

相同点
过程
第一阶段都是在细胞质基质中发生糖酵解过程，产物都为丙酮酸


实质
分解有机物，释放能量


意义
为生命活动提供能量，为物质转化提供原料


联系
无氧呼吸有氧呼吸





有关细胞呼吸的6个易错点
(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的可能是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳酸发酵。
(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余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是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
(5)无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如成熟红细胞，蛔虫等。
(6)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、好氧细菌等；原核生物的有氧呼吸发生在细胞质基质和细胞膜上。

　(2013·陕西长安一中二模)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是(　　)


A．氧浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C．氧浓度为c时，适于贮藏该植物器官
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
【思路分析】　　


【解析】　　由题图可以看出，当氧浓度为a时，只有CO2释放量，说明此时只进行无氧呼吸；氧浓度为b时，CO2释放量＝8，O2吸收量＝3，所以无氧呼吸释放CO2＝8－3＝5，消耗葡萄糖＝2.5，有氧呼吸释放的CO2＝3，消耗葡萄糖＝0.5，B正确；氧浓度为c时，呼吸作用最弱适于贮藏该植物器官；当氧浓度为d时，CO2释放量＝O2吸收量，说明只进行有氧呼吸，D错误。
【答案】　D

考向1　考查细胞呼吸的过程


3．(2013·山东省实验中学高三检测)右图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲是丙酮酸　　　　　　　B．乙是ATP
C．①和②都是膜结构  D．②能产生大量ATP
【解析】　　①细胞质基质、②是线粒体基质、③是线粒体内膜，甲是丙酮酸、乙是[H]。故选A
【答案】　A
考向2　结合问题情景考查细胞呼吸
4．(2013·福建高考)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。


请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明________________________。
【解析】　　依据有氧呼吸的相关过程，通过读图分析A、B、C三点有氧呼吸速率的高低解答(1)题；通过不同浓度KNO3溶液条件下的相关曲线相互对照解答(2)题；根据光合作用的过程和有氧呼吸、无氧呼吸的产物比较解答(3)题。
(1)有氧呼吸三个阶段发生的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，CO2在第二阶段产生。由图可知，A点时有氧呼吸速率最高，所以A点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)由图可知，在一定浓度范围内，KNO3溶液浓度越大，有氧呼吸速率下降的幅度越小，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用。(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP。叶绿素含量减少，光反应减弱，故光反应为暗反应提供的[H]和ATP减少；植物根细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时均产生CO2，故CO2无法作为检测有氧呼吸速率的指标。
【答案】　(1)线粒体基质　A　(2)减缓　30
(3)ATP　不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2


影响细胞呼吸的外界因素及其应用

1.温度
(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。


(2)应用
2．氧气
(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。


①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
(2)应用
3．水分
(1)影响

(2)应用

4．CO2
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如图：


(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。


细胞呼吸原理在生产和生活中应用的其他举例
(1)“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。
(2)工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
(3)稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞。
(4)提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。

　如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是(　　)


A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实
D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
【思路分析】　　


【解析】　　番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8 ℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15 ℃光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。
【答案】　C




(1)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。
(2)蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。
(3)种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。

考向　氧气对细胞呼吸速率的影响
5．长期浸水，会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂时细胞呼吸速率的变化曲线如图。下列叙述不正确的是(　　)www-2-1-cnjy-com


A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
B．Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
C．Ⅲ阶段曲线下降的原因与Ⅰ完全相同
D．a点的有氧呼吸强度大于b点
【解析】　　此题考查对细胞的有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解和识图读图的能力。Ⅰ阶段由于氧气逐渐减少，根细胞的有氧呼吸速率下降，到a点时，有氧呼吸降低到最低，a点后，无氧呼吸逐渐增强，Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升，到b点时，根细胞只进行无氧呼吸。Ⅲ阶段曲线下降的原因是细胞逐渐死亡，Ⅰ阶段曲线下降的原因是氧气减少。2-1-c-n-j-y
【答案】　C

高考必备实验⑦
探究酵母菌的呼吸方式





2．实验关键步骤
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
【即时巩固】
对酵母菌呼吸作用类型的探究是同学们感兴趣的实验，现有生物兴趣小组分别进行了如下实验，请根据题目要求回答


　　　      　装置一　　　　　　　　装置二
(1)本实验的自变量是______________。进行有氧呼吸的实验装置是________。
(2)如果实验设计中缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，而装置一中的澄清的石灰水变浑浊，则不一定说明__________________产生了二氧化碳，因为无法排除____________使澄清的石灰水变浑浊的可能。
(3)橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应能使溶液变成灰绿色。利用这一原理可以鉴定酒精的存在。上图中装置________的酵母菌培养液取样鉴定，一定会使重铬酸钾溶液变成灰绿色。如果两装置的酵母菌培养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，请分析装置一产生该结果的原因是_____________________。
(4)装置一中的酵母菌消耗和产生气体的场所分别是____________和________________。
【解析】　　本题考查酵母菌细胞呼吸方式的实验探究，考查实验能力。
(1)图中的装置一是研究酵母菌的有氧呼吸，装置二是研究酵母菌的无氧呼吸，实验的自变量是有无氧气。
(2)装置一中的10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验结果的影响，缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，而装置一中的澄清的石灰水变浑浊，则不一定说明有氧呼吸产生了二氧化碳。
(3)装置二中酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，会使酸性条件下重铬酸钾溶液变成灰绿色。如果两装置的酵母菌培养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，说明装置一中的酵母菌也进行了无氧呼吸，说明装置一氧气供应不足。
(4)装置一酵母菌进行有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜；产生CO2的场所是线粒体基质。
【答案】　(1)有无氧气(氧气)　一
(2)有氧呼吸　空气中的CO2
(3)二　通入的氧气量不足
(4)线粒体内膜　线粒体基质(不可以互换顺序)

(对应学生用书第59页)

细胞呼吸和相关实验
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置


　　　装置甲　　　　　　　　　　　装置乙
(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。
2．细胞呼吸类型的探究
(1)实验装置


    装置甲　　　　　　　　　　　装置乙

装置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。
(2)实验分析
现象
结论

甲装置
乙装置


液滴左移
液滴不动
只进行有氧呼吸

液滴不动
液滴右移
只进行无氧呼吸

液滴左移
液滴右移
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸

3.注意事项
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。
(2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
(3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。21*cnjy*com
4．探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)：常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。

　下图是用于测量生物吸收氧气量的实验装置。分别以20粒萌发的大豆或4条蚯蚓为材料，每隔10分钟记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数，记录如下表所示。

(1)装置图中浓氢氧化钠的作用是_________。
(2)进行种子萌发实验时，有色液体向________移动，移动的最大速率是________mm/min。
(3)动物呼吸和种子萌发实验都表明，在一段时间后，有色液滴移动的速度逐渐减缓。这是因为：__________。
(4)某同学根据表格中的数据，得出“萌发的种子比蚯蚓的呼吸速率大”的结论。你认为是否正确？________。请说明理由_________________________。
【解析】　　装置中浓氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，这样液滴的移动都是由于消耗氧气造成的。随着氧气的消耗，液滴向左移动。萌发的大豆在10～20 min间使液滴移动了16－8＝8 mm，这个距离最大，故移动的最大速率是0.8 mm/min。但随着时间的推移，氧气因消耗而减少，呼吸作用的速率逐渐减慢，有色液滴移动的速度也逐渐减缓。要比较大豆与蚯蚓的呼吸速率，则要遵循单因子变量的原则，只能是生物类型不同，而两者的质量、环境温度等条件都应相同。
【答案】　(1)吸收CO2　(2)左　0.8　(3)装置中氧气逐渐减少，呼吸作用减慢　(4)不正确　两者呼吸速率的比较需要重量、环境温度等条件相同
【即时巩固】
1．(2014·海淀区模拟)为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a～f所示装置，下列判断不合理的是
(　　)


A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→d→c→d，并从e侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D．连接f→d，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
【解析】　　a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
【答案】　B
2．以提取的鼠肝脏细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是(　　)
A．丙酮酸彻底分解和氧气的消耗都是在线粒体内进行的
B．在线粒体内不能完成葡萄糖的分解，但能完成丙酮酸的分解
C．葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的
D．有氧呼吸中，水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的
【解析】　　此题考查细胞有氧呼吸的过程和实验分析能力。向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大，说明丙酮酸是在线粒体中分解利用的。当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零，说明线粒体内不能完成葡萄糖的分解。同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明在细胞质基质中葡萄糖被分解产生了丙酮酸。有氧呼吸中，水的参与和生成都是在线粒体中进行的，不是在细胞质基质中进行的。
【答案】　D
第3讲　能量之源——光与光合作用

1.光合作用的基本过程(Ⅱ)(高频)
2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)(高频)
3.叶绿体色素的提取和分离(实验)



(对应学生用书第61页)

　捕获光能的色素和结构
1．叶绿体
(1)结构模式图




2．色素的种类和功能
色素种类
叶绿素(3/4)
类胡萝卜素(1/4)


叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素


蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色

分布
叶绿体的类囊体薄膜上

吸收光谱

　
A为叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光；B为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光

【判断】　
(1)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。(√)
(2)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(×)
【提示】　液泡中的色素不吸收光能。
(3)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。(×)
【提示】　叶绿体中的色素分布在类囊体膜上。
(4)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(×)
【提示】　H2O在光下分解为[H]和O2发生在类囊体膜上。
(5)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。(√)

　光合作用的探索历程(连线)
　

【提示】　①－b　②－a　③－e　④－c　⑤－d

　光合作用的基本过程(据图填空)
1．过程图解  


2．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2
【判断】　
(1)叶绿体是光合作用的主要场所。(×)
【提示】　光合作用的全过程都在叶绿体中进行。
(2)光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中。(×)
【提示】　光合作用需要的酶分布在类囊体膜和叶绿体的基质中。
(3)没有光反应，暗反应不能进行。(√)
(4)没有暗反应，光反应仍能正常进行。(×)
【提示】　没有暗反应，[H]和ATP积累，光反应也不能进行。

　光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2．影响因素
(1)空气中CO2浓度。
(2)土壤中水分含量。
(3)光照的时间、强度以及光的成分。
(4)温度的高低。
3．应用
控制光照的强弱和温度的高低、适当增加作物环境中CO2的浓度来提高光合作用强度。

(对应学生用书第62页)

光合作用的过程

1.光反应与暗反应的比较：




2.光合作用过程中元素去向：
6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2
①氧元素
②碳元素：CO2→C3→(CH2O)
③氢元素：H2O→[H]→(CH2O)




有关光合作用的4个易错点
(1)光合作用中光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。
(2)生成1分子葡萄糖实际需要6分子CO2,6分子五碳化合物参加固定。
(3)原核生物无叶绿体，但蓝藻等原核生物内存在光合片层和有关光合酶，也可进行光合作用。
(4)光下并不是只进行光合作用，细胞呼吸同时进行，如果有氧气释放，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；如果有二氧化碳释放，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。版权所有

　(2011·新课标全国卷)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：


(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________________，
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是________________________。
【思路分析】　　


【解析】　　(1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。
(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。
【答案】　(1)C3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少




光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量
变化的影响
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析：

分析：
条件
过程变化
C3
C5
[H]和ATP

光照由强到弱，CO2供应不变
①过程减弱，②③过程减弱，④过程正常进行
增加
减少
减少或没有

光照由弱到强，CO2供应不变
①过程增强，②③过程增强，④过程正常进行
减少
增加
增加

光照不变，CO2由充足到不足
④过程减弱，①②③过程正常进行，随C3减少②③减弱，①过程正常
减少
增加
增加

光照不变，CO2由不足到充足
④过程增强，①②③正常进行，随C3增加②③增强，①过程正常
增加
减少
减少



考向　通过图解考查光合作用的过程
1．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是(　　)


A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
【解析】　　在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。
【答案】　D


影响光合作用的因素及应用

1.光照强度
(1)曲线分析(如图)：


A点　

AB段　

B点　

B点后　

(2)应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。21教育网
2．CO2浓度


图1　　　　　　　图2
(1)曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。21教育名师原创作品
(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。
3．矿质元素


(1)曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。
(2)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，合理施肥，可以提高作物的光合作用。
4．温度对光合速率的影响


(1)温度主要通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗的有机物。
5．水分的供应对光合作用速率的影响
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。

外界因素对光合作用影响的实质
影响因素
产生影响
影响过程

光照强度
影响水的光解产生[H] 影响ATP的形成
主要是光反应阶段

CO2浓度
影响C3的合成
主要是暗反应阶段

温度
影响光合作用酶的活性




　(2013·四川高考)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)【出处：21教育名师】


(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是________，捕获光能的色素中含量最多的是________。
(2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与________结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供________。
(3)光照强度低于8×102 μmol，m－2·s－1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是________；光照强度为(10～14)×102 μmol·m－2·s－1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是_______________________。
(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是_______；转基因水稻更适宜栽种在________环境中。
【思路分析】　　


【解析】　　本题先提取图中信息，然后综合运用光合作用的过程和影响光合作用的因素等基础知识作答。
(1)高等植物叶肉细胞的叶绿体是光合作用进行的场所。捕获光能的四种色素(叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素)中，叶绿素a的含量最多。(2)光合作用过程分为光反应和暗反应，光反应阶段中产生的[H]和ATP为暗反应中C3的还原提供还原剂和能量；暗反应阶段C5先与CO2结合生成C3，C3再在光反应提供的[H]和ATP作用下还原生成有机物。
(3)在光照强度低于8×102 μmol·m－2·s－1时，转基因水稻的光合速率随光照强度的增强而增大，所以在此光照强度范围内，限制光合速率的主要因素为光照强度。光照强度增强，产生[H]、ATP增多，会提高C3还原生成有机物的速率；而气孔导度降低，细胞中CO2浓度下降，C3减少，会使C3还原为有机物的速率下降，正负影响相互抵消，光合速率可基本保持不变。(4)由图中转基因水稻和原种水稻气孔导度的差别可以判断PEPC酶会通过增大气孔导度而提高水稻在强光下的光合速率。由图分析，转基因水稻的光合速率在(8～14)×10－2 μmol·m－2·s－1范围内随着光照强度的增强而逐渐增大，所以转基因水稻适合在强光下生长。
【答案】　(1)叶绿体　叶绿素a　(2)C5　[H]和ATP
(3)光照强度　光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)　(4)增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率　强光




对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线，分析其限制因素的时候要分两部分：
(1)达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素。
(2)达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。

考向　考查各种因素对光合作用的影响
2．(2012·大纲全国卷)金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。


据图回答下列问题：
(1)该研究探讨了____________________对金鱼藻_______的影响，其中，因变量是__________。
(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照强度为____lx。
在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。
(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是
_____________________。
【解析】　　解答本题时需要灵活分析不同条件对植物光合速率的影响，分析并提取题干中的信息，并注意分析所给曲线的含义，特别是横、纵坐标的含义。
(1)从所给图示可以看出，图中横坐标分别为光照强度、光照强度、NaHCO3浓度、pH，所以研究探讨的应该是外界条件(光照强度、NaHCO3浓度、pH)对金鱼藻净光合速率的影响，因变量是净光合速率。
(2)从b图可以看出，当光照强度超过12.5×103 lx时，净光合速率不再增加。从a图可以看出，当光照强度为0时，金鱼藻净光合速率为－8，此时为无光条件，实际光合速率为0，由题干中所给信息可知，此时金鱼藻呼吸速率为8 μmol·g－1·h－1。
(3)pH主要通过影响相关酶的活性来影响光合速率。
【答案】　(1)光照强度、pH、NaHCO3浓度　净光合速率　净光合速率　(2)12.5×103　8　(3)酶活性受pH的影响

高考必备实验⑧
叶绿体色素的提取和分离
1．原理解读
(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。

3．注意事项
(1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。
(2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(3)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
(4)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。


绿叶中色素提取分离实验异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线未画成一条细线。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。

【即时巩固】
1．(2013·江苏高考)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是(　　)
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
【解析】　　过滤主要是将滤渣和滤液分开，要用吸水性差的纱布而不能用吸水性强的滤纸过滤研磨液，A错误；干燥处理定性滤纸是为了让层析液能够更快的上升，使色素更好地分离，B正确；画滤液细线，要等一次画完干燥后才能重复，防止滤液细线过粗，C错误；叶绿体中色素为脂溶性的，要用无水乙醇溶解，D错误。
【答案】　B
2．学生利用新鲜菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是(　　)


A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
【解析】　　本题考查叶绿体中色素的提取和分离，考查获取信息的能力和实验能力。甲的实验结果是没有分离出色素，色素不溶于水，因此可能是误用蒸馏水做提取液和层析液。乙的结果分离出了色素，但含量少，可能是研磨时未加入SiO2。丙图分离出了色素，但根据四种色素与点样处的距离与四种色素的含量不对应。丁的实验结果胡萝卜素和叶黄素的含量正常，叶绿素的含量很少，可能因为研磨时未加入CaCO3。
【答案】　C

(对应学生用书第66页)

光合作用的相关实验
1．实验类型
(1)与光合作用发现有关的经典实验：柳树增重实验；萨克斯验证光合作用产物——淀粉(经常考查暗处理的目的、酒精脱色处理的目的、照光与遮光对照、碘液的检验鉴定等)；恩格尔曼的实验(现象及结论、实验材料的优点、实验的巧妙之处)；鲁宾、卡门的实验(技术手段——放射性同位素标记法)。
(2)教材实验——色素的提取与分离。
(3)影响因素——光照、CO2、温度等对光合作用的影响。
(4)光合速率的测定。
2．实验试剂及作用
(1)NaHCO3→提供CO2。
(2)石蜡→密封。
(3)油层→密封。
(4)开水冷却→排除水中气体。
3．实验材料及方法
(1)绿色叶片、黑藻等——观察气泡(即O2)的冒出速度。
(2)打孔器打取小的圆形叶片——观察上浮的速度和数量。

　如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可推持瓶内的二氧化碳浓度，该装置放在20 ℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X。30分钟后，针筒的容量需要调至0.6 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此实验回答下列问题：


(1)以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是________ mL/h。
(2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值______(偏高/偏低/相同)，原因是_____。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)假若将该植物叶的下表皮涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的________反应阶段。
(4)如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6 mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至0.8 mL读数处，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出什么结论？__________________。
【解析】　　(1)20 ℃时光合作用的速率为(0.6－0.2)mL/0.5 h＝0.8 mL/h。(2)此装置测得的光合速率为净光合速率。(3)植物叶的下表皮涂上凡士林后，减少了二氧化碳的供应，影响到光合作用的暗反应。(4)温度提升后，针筒内气体变化量大于增加光照后针筒内气体变化量，可以得出在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素。
【答案】　(1)0.8
(2)偏低　植物同时进行呼吸作用，消耗了部分氧气
(3)暗
(4)在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素(其他合理答案也可以)
【即时巩固】
1．(2013·临沂一模)某植物(其叶片如图一所示)放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4 h，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液(棕黄色)显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是(　　)


图一　正常叶片示意图　　 图二　实验装置图
①X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要CO2
②W和Y两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素
③显色后X为蓝色，Y为棕黄色　④木塞处所显颜色证明光合作用需要光
A．①②　　　B．①③　　　C．②④　　　D．③④
【解析】　　X处可光合作用，Y处不能，因此实验后的结果显示出X为蓝色，Y为棕黄色；W和X两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素；X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要二氧化碳；Y处缺少二氧化碳，木塞夹着的叶片缺少光和二氧化碳，不能形成对照实验，不能证明光合作用需要光。
【答案】　B
2．(2013·淄博一模)为探究不同光照强度对某植物幼苗光合作用的影响，实验小组设计了如甲图所示的实验，图中A、B分别为培植于透光气球(可膨胀、收缩)内的、质量相等的某植物幼苗，其中B已死亡，两气球内的培养液中均含二氧化碳缓冲液。乙图为相同时间内测得的灯泡距离与指针偏转程度关系的曲线。请分析并回答下列问题：


甲　　　　　　　　　　　　　乙

(1)在适宜光照条件下，指针向___偏转，原因是___。
(2)该实验的自变量为______，c点的含义为________。
(3)ce段说明________________，e点时，指针的偏转格数为0，这说明此距离下____________。
(4)f点与a、b、c、d点相比，指针的偏转方向相反，原因是_____________。
 (5)若去掉培养液中的二氧化碳缓冲液，该实验能成功吗？为什么？_____________________。
【解析】　　考查光照强度对光合作用的影响的知识。B植物已死亡，其对照作用；在适宜的光照条件下，A植物进行光合作用释放出氧气，体积增大，指针向右偏移；根据图乙分析，c点氧气释放量最大，c—e氧气释放量逐渐减少，直到e点为0；e—f随着灯泡距离的增大，指针向左偏移，细胞的呼吸速率大于光合速率，氧气的释放量逐渐减少，气球内的气体量减少。
【答案】　(1)右　A(进行光合作用)释放氧气，浮力(体积)增大
(2)灯泡与气球的距离　氧气释放量最大(净光合速率最大)
(3)随着灯泡距离的增大，氧气释放量逐渐减少　气球内气体量无变化(幼苗的光合速率和呼吸速率相等)
(4)细胞呼吸速率大于光合速率，气球内气体量减少
(5)不能成功，因为光合作用吸收的CO2量和释放的O2量相同