第5章 细胞的能量供应和利用【速记清单】-2024-2025学年高一生物单元速记·巧练（人教版2019必修1）

第5章 细胞的能量供应和利用 内容导航 01 思维导图 知识串联重难点1酶的作用及特性 重难点2 ATP的结构及生理作用 重难点3有氧呼吸与无氧呼吸的过程及细胞呼吸原理的应用 重难点4光合作用的过程及影响光合作用的因素及其在生产中的应用 重难点5光合作用和呼吸作用综合 02 考点速记 核心必记 03 重难专攻 素养提升 04 教考衔接 科学练题 01 思维导图 02 考点速记 第1节 降低化学反应活化能的酶 一、酶的作用和本质 一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 （1）实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 ①实验原理：新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，过氧化氢酶能将过氧化氢分解，变成氧和水。经计算，质量分数为3.5%的FeC13溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeC13溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 ②方法步骤及结果分析：下图为该实验装置及结果图示，图中1、2、3、4号试管内应先加入2mL过氧化氢溶液，将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，发现与1号试管相比，2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。3号、4号试管未经加热，但依次滴加2滴FeCl3溶液、肝脏研磨液后也有大量气泡产生，这说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。3号试管与4号试管相比，4号试管的反应速率比3号试管快得多，这说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 ③实验分析：实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，上述实验中加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液是对过氧化氢溶液的不同处理，温度和催化剂都属于自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量，上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量。除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。如上述实验中反应物的浓度和反应时间等。实验中除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，上述实验中的1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。本实验的对照组未作任何处理．这样的对照组叫作空白对照。 ④实验结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不同。 3.酶在细胞代谢中的作用 （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称为活化能。 （2）酶的作用：正常由于酶能通过降低化学反应活化能而发挥催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。如下图中曲线②表示没有酶催化的反应，曲线①表示有酶催化的反应，AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能，BC段的含义是酶降低的活化能。 二、酶的本质 1.关于酶本质的探索 （1）巴斯德认为糖为变酒精必需酵母活细胞；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。科学发展过程中出现争论是正常的，巴斯德和李比希之间出现争论。因为巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。 （2）德国化学家毕希纳通过实验发现，不含酵母细胞的提取液和活酵母细胞在酿酒中发挥的作用是一样的。他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 （3）萨姆纳从刀豆种子中提取纯酶——脲酶（这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳），然后他又用多种方法证明脲酶是蛋白质。萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来，说明成功属于不畏艰苦的人。 （4）20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。 2.酶的定义：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，也有少数是RNA。 二、酶的特性 一、酶具有高效性 酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。 二、酶具有专一性 酶具有专一性是指：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。 三、酶的作用条件较温和 （1）酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度和pH条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成下面曲线图。分析这两个曲线图可以看出，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （2）一般来说，植物体内的酶最适温度范略图高于（高于、低于）动物体内的酶最适温度范围，；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70°C。动物体内的酶最适pH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。 （3）过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0°C左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在低温（0～4°C)下保存。 第2节 细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成。P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。（P86“教材”、“相关信息”） 2.由于ATP分子中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。可见ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30．54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 2、 ATP和ADP可以相互转化 1.ATP与ADP的相互转化：ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物——ADP(腺苷二磷酸的英文名称缩写)，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸(以Pi表示)，此过程即下图中的序号①表示的过程。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP，此过程即下图中的序号②表示的过程。 2.ATP与ADP相互转化所需要的能量来源：ATP与ADP相互转化所需要的能量，对于绿色植物来说，既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。 三、ATP的利用 1.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。如：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如物质的主动运输、大脑思考、电鳐发电、物质的合成和肌肉收缩都需要消耗能量。 2.ATP为主动运输供能：下图1-3表示ATP为主动运输供能过程，图中参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。图1表示当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了；图2表示在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化；图3表示载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。 3.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 四、ATP是细胞内流通的能量“货币” 1.细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质的合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。 2.许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 第3节 细胞呼吸的原理和应用 一、细胞呼吸的方式 1.实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式 （1）实验原理 ①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 ②检测CO2的产生。CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。 ③检测酒精的产生。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成灰绿色。 （2）实验步骤 ①配制酵母菌培养液：新鲜的食用酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液。 ②设计对比实验检测CO2：对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象关系的实验，对比实验叫相互对照实验。在探究酵母菌细胞的呼吸方式的实验中，需要设置有氧和无氧两种条件（如下图，图一为有氧条件，图二为无氧条件），这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比探究: 氧气条件对细胞呼吸的影响。 ③实验分析：图一中，进入A瓶的空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。图中B瓶需先密封放置一段时间后再连通盛有石灰水的锥形瓶，这样做的目的是将B瓶中的氧气消耗完后，确保是酵母菌无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。上图中澄清石灰水也可换为溴麝香草酚蓝水溶液。 ④检测酒精：从A、B瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。 （3）实验现象：图一澄清石灰水变混浊程度高且速度快，1号试管颜色无变化；图二澄清石灰水变混浊程度低且速度慢，2号试管出现灰绿色。 （4）实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。 2.细胞呼吸方式：科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 二、有氧呼吸 1.范围：对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。 2.主要场所：线粒体是有氧呼吸的主要场所。下图为线粒体结构示意图，线粒体具有内、外两层膜，依次为上图中的①②，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，即上图中的③，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质，即上图中的④。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 3.有氧呼吸总反应式：有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成: C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 4.有氧呼吸的过程：下图为有氧呼吸过程图解，其全过程可以概括地分为三个阶段，第一个阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸（图中序号⑥），产生少量的[H]（图中序号①），并且释放出少量的能量（图中序号③）。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是，丙酮酸和水（图中序号⑥和⑦）彻底分解成二氧化碳和[H]（图中CO2和序号②），并释放出少量的能量（图中序号④）。这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]（图中序号①和②），经过一系列的化学反应，与氧结合（图中序号⑧）形成水，同时释放出大量的能量（图中序号⑤）。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 5.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 6.有氧呼吸中能量转化：有氧呼吸过程中释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。 7.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 三、无氧呼吸 1.范围：除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 2.场所及过程：无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。 3.无氧呼吸中能量转化：无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 4.无氧呼吸总反应式：无氧呼吸的化学反应式可以概括为: C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量、C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量。 5.微生物的无氧呼吸：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。 四、细胞呼吸概念及意义： 1.概念：细胞呼吸是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.意义：细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。例如，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 五、细胞呼吸原理应用 1.选用“创可贴”等敷料包扎伤口，有利于伤口的痊愈，其原因是：“创可贴”等敷料既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖。2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可生产各种酒。因为：酵母菌是兼性厌氧微生物，酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖，在无氧条件下则进行酒精发酵。 3.对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐 的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。 4.在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。 5.破伤风芽孢杆菌只能进行无氧呼吸，较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。（P95“思考·讨论”第5图、“教师教学用书”） 6.有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼，人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动，在这种运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 第4节光合作用与能量转化 一 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：①用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素，这是因为绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇中；②用纸层析法可以将绿叶中不同色素分离开来，这是因为绿叶中不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 （2）方法步骤 ①提取绿叶中的色素：绿叶剪碎，加入少许二氧化硅和碳酸钙和无水乙醇后迅速、充分的研磨，然后过滤收集滤液。研磨时加入二氧化硅的作用是有助于研磨得充分，加入的碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 ②制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 ③画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。 ④分离绿叶中的色素：将滤纸条轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液。随后用棉塞塞紧试管口。 （3）观察与记录：观察滤纸条上出现的色素带数量及每条色素带的颜色会发现，滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 2.色素的种类、含量及颜色：绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类，见下图，图中序号处对应内容依次为：①叶绿素、②叶绿素a、③叶绿素b、④类胡萝卜素、⑤胡萝卜素、⑥叶黄素。 3.绿叶中色素对光的吸收：科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱，如下图，图中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，图示曲线说明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体形态：在光学显微镜下观察水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 2.叶绿体结构：下图为叶绿体结构示意图，从图中可以看出，叶绿体的外表有双层膜（既图中序号①②），内部有许多基粒（既图中序号③），基粒与基粒之间充满了基质（既图中序号④）。每个基粒都由许多类囊体构成的。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 2.叶绿体的功能 （1）资料分析： ①1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。该实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 ②在类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。 （2）叶绿体功能：恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 第4节 光合作用和能量转化 二 光合作用的原理和应用 一、光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验：综合教材102页探索光合作用原理的部分实验，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应（即下图中阶段Ⅰ）和暗反应(现在也称为碳反应)，下图为光合作用过程示意图。 2.光反应阶段 (1)光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。此阶段是在类囊体(图中序号①)的薄膜上进行的。 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子(图中序号②)的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (图中序号③)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH) (图中序号④)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi (图中序号⑤)反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应 3.暗反应阶段 (1)光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质(图中序号⑥)中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类(图中序号⑦)。 (2)20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 (3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 (一种五碳化合物)(图中序号⑧)结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子,即图中序号⑨。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH (图中序号④)还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类(图中序号⑦)；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 4.光反应与暗反应的联系：在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 二、光合作用原理的应用 1.光合作用强度：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，光合作用的强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）材料用具：略（详见P105“教材”） （2）方法步骤 ①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开大的叶脉，其原因是叶脉上没有叶绿体，会影响实验结果）。 ②抽出小圆形叶片内的气体。 ③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。 ④取3只小烧杯，分别倒入富含二氧化碳的清水（可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数为1％～2％的NaHCO3溶液来提供CO2）。 ⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 ⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。 3.影响光合作用强度的因素：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—水、CO2，动力—光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。 4.化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式。少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，硝化细菌能利用土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2）、亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。 03 重难专攻 重难点1 酶的作用及特性 （1）“四看法”分析酶促反应曲线 （2）与酶有关的实验设计 a.探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用) (1)实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶液 － 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 沸水浴煮沸1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (2)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶作用具有专一性。 (3)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色 b.探究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，从而影响淀粉的水解，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。 (2)实验步骤和结果 取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性 淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min 三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性 ①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。 ②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。 ③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。 c.探究pH对酶活性的影响 (1)反应原理(用反应式表示) 2H2O22H2O＋O2↑。 (2)鉴定原理 pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。 (3)步骤及现象 实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生 (4)结论 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。 ①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。 ②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。 重难点2 ATP的结构及生理作用 （1）ATP结构的模型构建及4种描述 描述一：1个ATP由1个腺嘌呤、1个核糖、3个磷酸基团构成； 描述二：1个ATP由1个腺苷、3个磷酸基团构成； 描述三：1个ATP脱去2个磷酸基团后成为AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)RNA的基本组成单位之一； 描述四：1个ATP脱去1个磷酸基团后成为ADP(腺苷二磷酸)和1个磷酸基团构成。 （2）模型法归纳ATP与ADP的相互转化过程 重难点3有氧呼吸与无氧呼吸的过程及细胞呼吸原理的应用 （1）有氧呼吸和无氧呼吸的比较 a.图示法分析有氧呼吸和无氧呼吸的过程 b.列表比较细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向 项目 来源 去向 [H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O； 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成水； 无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生； 无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应) c.列表比较真核生物有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 无氧 场所 细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量 少量 相 同 点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 （2）“三个依据”判断细胞呼吸方式（以葡萄糖为底物） （3）有氧呼吸与与无氧呼吸各物质间的关系比（以葡萄糖为底物，以物质的量为单位） (1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 (3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 (4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，若O2吸收量/CO2释放量=3/4，说明此条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖量与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等；若0<O2吸收量/CO2释放量<3/4，说明此条件下无氧呼吸占优势；若3/4<O2吸收量/CO2释放量<1，说明此条件下有氧呼吸占优势。 (5)题目中有时给出的条件是质量，此时就需要根据化学反应方程式和相对分子质量先进行换算，再进行比较。 重难点4光合作用的过程及影响光合作用的因素及其在生产中的应用 （1）环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 a.“过程法”分析各物质变化 当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： b.“模型法”表示C3和C5的含量变化 起始值C3高于C5(约为其2倍) （2）自然环境中植物光合作用曲线的分析——“率曲线” a点：凌晨2时—4时，温度降低，呼吸作用速率减弱，CO2释放减少； b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。； bc段：光合作用速率小于呼吸作用速率； c点：上午7时左右，光合作用速率等于呼吸作用速率； ce段：光合作用速率大于呼吸作用速率； d点:温度过高，部分气孔关闭，光合作用速率暂时下降，即出现“午休”现象，常为南方夏季作物； e点:下午6时左右，光合作用速率等于呼吸作用速率； ef段:光照减弱，光合作用速率小于呼吸作用速率； fg段:没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用； 注:曲线与横坐标相交的c点、e点为光补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率。 （3）密闭环境中植物光合作用曲线分析——“量曲线” AB段:无光照，植物只进行呼吸作用，CO2含量增加； BC段:温度降低，呼吸作用减弱，CO2含量增加，但增加速率(曲线斜率)减慢； CD段:4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度，CO2含量虽然增加，但增加速率较前一阶段继续(曲线斜率)减慢； D点:随光照增强，光合作用强度=呼吸作用强度； DH段:光照继续增强，光合作用强度>呼吸作用强度，但各个阶段光合作用强度不相同。其中FG段表示“光合午休”现象，光合速率暂时下降，CO2含量下降速率减慢； H点:随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度三呼吸作用强度； HI段:光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止； 注:曲线上的D点、H点(简称“拐点”)时光合作用强度等于呼吸作用强度。 （4）影响光合作用的因素及应用 a.内部因素 ①植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 阳生植物的细胞呼吸强度、光补偿点、光饱和点、最大光合作用强度 均高于阴生植物； 应用：阳生农作物与阴 生农作物间作或套种 ②植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 OA段，随叶龄增大，色素含量增大，酶的含量和活性增大，光合速率加快； 应用：农作物果树管理后期，适时摘除老叶。 ③叶面积指数 A点前：随叶面积指数增大，光合效率增大； A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降； 应用：①适当摘除林冠下层叶； ②合理密植，增加光合面积。 b.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度 光照强度影响光反应制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应； 应用：①温室大棚阴天时补光;②间作套种农作物、林间带树种的配置等。 ②CO2浓度 A点与A'点意义不同，B点与B'点对应的CO2浓度都表示CO2的饱和点； 应用：①农业生产上“正其行，通其风”；②温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，施用农家肥，与猪舍、鸡舍连通等方法，适当提高CO2浓度 ③温度 温度通过影响酶的活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)； 应用：①大田中适时播种；②温室中,适当增加昼夜温差,保证植物有机物的积裂 ④水分　影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 应用:在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉； E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭影响了CO2的供应。 ⑤矿质元素 N、Mg等是叶绿素合成的必需元素,若这些元素缺乏,会影响叶绿素的合成,从而影响光合作用； 应用：适时、适量增施肥料 (2)多因子对光合速率的影响 图B的P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强,光合速率不断提高；Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的其他因子； 应用：温室栽培时,当光照强度适宜时,适当提高温度同时增加CO2浓度或当温度适宜时,适当增加光照强度和CO2浓度都可以提高光合速率。 重难点5光合作用和呼吸作用综合 （1）细胞呼吸和光合作用的联系(如图) a.物质转化 C H O b.光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 （2）辨析净光合速率与总光合速率 a.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 b.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 ①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。 ②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。 ③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1不能表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。 (3)从语言文字中辨析 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量 “产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 04 教考衔接 1．中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（    ） A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质 2．酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛，在乙醛脱氢酶2（ALDH2）作用下再转化为乙酸，最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性，造成乙醛积累危害机体。下列叙述错误的是（    ） A．ALDH2活性下降的人群，饮酒后面临的风险更高 B．患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的食物 C．ALDH2可以降低乙醛转化为乙酸过程所需的活化能 D．饮酒前口服ALDH2酶制剂可预防酒精中毒 3．洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活 B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的 C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果 D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染 4．植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37℃、不同pH下的相对活性，结果见如表。下列叙述最合理的是（    ） pH酶相对活性 3 5 7 9 11 M 0．7 1．0 1．0 1．0 0．6 L 0．5 1．0 0．5 0．2 0．1 A．在37℃时，两种酶的最适pH均为5 B．在37℃长时间放置后，两种酶的活性不变 C．从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性 D．在37℃、pH为3~11时，M更适于制作肉类嫩化剂 5．红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。下列叙述错误的是（    ） 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0ml 1.0ml ② HCL溶液（6mol/L） —— 0.2ml ③ PAL酶液 1.0ml 1.0ml ④ 试管1加0.2mlH2O，2支试管置30℃水浴1小时 ⑤ HCL溶液（6mol/L） 0.2ml —— ⑥ 试管2加0.2mlH2O，测定2支试管中的产物量 A．低温提取以避免PAL 失活 B．30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 6．某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，“－”表示无）。 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 底物 + + + + + RNA组分 + + － + － 蛋白质组分 + － + － + 低浓度Mg2+ + + + － － 高浓度Mg2+ － － － + + 产物 + － － + － 根据实验结果可以得出的结论是（　　） A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性 B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高 C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性 D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性 7．ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是（　　） A．含有C、H、O、N、P B．必须在有氧条件下合成 C．胞内合成需要酶的催化 D．可直接为细胞提供能量 8．某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递 C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递 D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 9．小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是（    ） A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合 B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行 C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放 D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化 10．植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 11．水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（    ） A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 12．运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（　　） A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 13．食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（    ） A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 14．采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（    ） A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏 B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜 C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓 D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓 15．从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是（    ） 酵母菌培养液① 酵母菌培养液② 澄清的石灰水③ 酵母菌培养液④ 酵母菌培养液⑤ 酵母菌培养液⑥ 澄清的石灰水⑦ 质量分数为10%的NaOH溶液⑧ 注：箭头表示气流方向 A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③ C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦ 16．为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 17．下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 18．植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（    ） A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 19．植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　） A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 20．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 21．（不定项）ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所示，下列有关叙述错误的是（    ） A．ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度 B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞 C．Cl⁻和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输 D．若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程 22．（不定项）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（　　） A．甲曲线表示O2吸收量，该植株无氧呼吸时每个阶段皆有能量的释放 B．O2浓度为a时，该器官呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率与O2浓度呈正相关 D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 23．不经意间观察到一些自然现象，细究之下，其实有内在的逻辑。回答下列问题： (1)随着春天的来临，内蒙古草原绿意渐浓，久违的动物们纷纷现身，这种场景的出现体现了生态系统的 功能；成群的牛、羊一起在草原上觅食，他们之间虽然食性相似但是竞争不明显，可以用 来解释；草原群落的演替结果在几年内并不容易观察到，其原因是：植物每年的生长季短，且常遭食草动物啃食，导致 不易。近年来，随着生物多样性保护理念的不断深入，人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原地区。从狼在食物链中所处营养级的角度分析，他无法在牧区立足的原因有 。为了畜牧业的兴旺，牧民们对草原生态系统进行一定的干预，例如对牛羊取食之余牧草及时收割、打包，从生态系统功能的角度分析，这项干预措施的意义有 。 (2)学者在野外考察中发现了一些现象，生活在寒冷地带的木本植物，多数体表颜色较深，如叶为墨绿色，茎或枝条为黑褐色；而生活在炎热地带的木本植物，往往体表颜色较浅，如叶为浅绿色，茎或枝条为浅绿色。有些学者对此现象的解释是：在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性。 Ⅰ．某同学设计了实验方案以验证学者们的解释是否正确。在①②④各环节的选项中，分别选择1-2项，填入方案中的空格，完善一套实验方案，使之简单，可行。 ①实验材料或器材的选择预处理： ； A．两组等容量的烧杯，烧杯内盛满水 B．两种生长状态类似且体表颜色深浅有明显差异的灌木 C．一组烧杯的外壁均涂上油漆，另一组不涂 D．所有植物根植于相同条件的土壤中 ②选定正确的监测指标： ； A．植物生物量的增加值           B．温度 C．植物根长的增加值             D．植物高度的增加值 ③实验处理和过程：仿照寒冷地带的自然光照条件，将两组材料置于低温条件下（4℃），每次光照5小时。记录处理前后指标的量值。实验重复3次。 ④预测实验结果和得出实验结论。若 ，则学者们的说法成立；否则无法成立。 A．深色组水体的温度值高于浅色组 B．深色组植物体表的温度值高于浅色组 C．深色组植物高度的增加值大于浅色组 D．深色组与浅色组测得的指标差异显著 Ⅱ．上述实验环节中，选定此监测指标的理由是：ⅰ ，ⅱ监测便捷。 Ⅲ．结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能既能用于 ，又能用于 。 Ⅳ．基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有 （答出一点即可）。 24．不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。 【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。 回答下列问题： (1)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的 ，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明 。 25．花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。 26．秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用措施，研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响，测定相关指标，结果如图所示。 注：SR表示秸秆还田，NSR表示秸秆不还田；蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。 回答下列问题： (1)常采用的对提取获得的绿叶中色素进行分离的方法是 ，玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光，据图1、2可推测，等量配施氮肥条件下，与NSR相比，SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2可知，与NSR相比，SR显著提高了净光合速率，其净光合速率随着施氮量的增加 。 (2)根据图中实验结果，下列关于玉米光合作用的叙述正确的是___________。 A．胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关 B．与SR相比，NSR会降低蒸腾速率，但有利于细胞对CO2的吸收 C．与SR相比，NSR的胞间CO2浓度更高，细胞对CO2的固定量更多 D．当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，导致胞间CO2浓度降低 E．与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光能的效率下降 (3)结合上述实验结果，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因： 。 27．植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知， A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高。 28．线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。 (1)叶绿体在 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 。 (2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生 ；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为 中的化学能。 (4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养10~14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。 实验步骤的目的 简要操作过程 配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中 设置寡霉素为单一变量的对照组 ① ② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧 ③ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5章 细胞的能量供应和利用 内容导航 01 思维导图 知识串联重难点1酶的作用及特性 重难点2 ATP的结构及生理作用 重难点3有氧呼吸与无氧呼吸的过程及细胞呼吸原理的应用 重难点4光合作用的过程及影响光合作用的因素及其在生产中的应用 重难点5光合作用和呼吸作用综合 02 考点速记 核心必记 03 重难专攻 素养提升 04 教考衔接 科学练题 01 思维导图 02 考点速记 第1节 降低化学反应活化能的酶 一、酶的作用和本质 一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 （1）实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 ①实验原理：新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，过氧化氢酶能将过氧化氢分解，变成氧和水。经计算，质量分数为3.5%的FeC13溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeC13溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 ②方法步骤及结果分析：下图为该实验装置及结果图示，图中1、2、3、4号试管内应先加入2mL过氧化氢溶液，将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，发现与1号试管相比，2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。3号、4号试管未经加热，但依次滴加2滴FeCl3溶液、肝脏研磨液后也有大量气泡产生，这说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。3号试管与4号试管相比，4号试管的反应速率比3号试管快得多，这说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 ③实验分析：实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，上述实验中加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液是对过氧化氢溶液的不同处理，温度和催化剂都属于自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量，上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量。除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。如上述实验中反应物的浓度和反应时间等。实验中除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，上述实验中的1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。本实验的对照组未作任何处理．这样的对照组叫作空白对照。 ④实验结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不同。 3.酶在细胞代谢中的作用 （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称为活化能。 （2）酶的作用：正常由于酶能通过降低化学反应活化能而发挥催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。如下图中曲线②表示没有酶催化的反应，曲线①表示有酶催化的反应，AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能，BC段的含义是酶降低的活化能。 二、酶的本质 1.关于酶本质的探索 （1）巴斯德认为糖为变酒精必需酵母活细胞；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。科学发展过程中出现争论是正常的，巴斯德和李比希之间出现争论。因为巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。 （2）德国化学家毕希纳通过实验发现，不含酵母细胞的提取液和活酵母细胞在酿酒中发挥的作用是一样的。他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 （3）萨姆纳从刀豆种子中提取纯酶——脲酶（这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳），然后他又用多种方法证明脲酶是蛋白质。萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来，说明成功属于不畏艰苦的人。 （4）20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。 2.酶的定义：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，也有少数是RNA。 二、酶的特性 一、酶具有高效性 酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。 二、酶具有专一性 酶具有专一性是指：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。 三、酶的作用条件较温和 （1）酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度和pH条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成下面曲线图。分析这两个曲线图可以看出，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （2）一般来说，植物体内的酶最适温度范略图高于（高于、低于）动物体内的酶最适温度范围，；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70°C。动物体内的酶最适pH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。 （3）过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0°C左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在低温（0～4°C)下保存。 第2节 细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成。P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。（P86“教材”、“相关信息”） 2.由于ATP分子中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。可见ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30．54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 2、 ATP和ADP可以相互转化 1.ATP与ADP的相互转化：ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物——ADP(腺苷二磷酸的英文名称缩写)，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸(以Pi表示)，此过程即下图中的序号①表示的过程。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP，此过程即下图中的序号②表示的过程。 2.ATP与ADP相互转化所需要的能量来源：ATP与ADP相互转化所需要的能量，对于绿色植物来说，既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。 三、ATP的利用 1.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。如：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如物质的主动运输、大脑思考、电鳐发电、物质的合成和肌肉收缩都需要消耗能量。 2.ATP为主动运输供能：下图1-3表示ATP为主动运输供能过程，图中参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。图1表示当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了；图2表示在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化；图3表示载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。 3.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 四、ATP是细胞内流通的能量“货币” 1.细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质的合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。 2.许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 第3节 细胞呼吸的原理和应用 一、细胞呼吸的方式 1.实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式 （1）实验原理 ①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 ②检测CO2的产生。CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。 ③检测酒精的产生。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成灰绿色。 （2）实验步骤 ①配制酵母菌培养液：新鲜的食用酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液。 ②设计对比实验检测CO2：对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象关系的实验，对比实验叫相互对照实验。在探究酵母菌细胞的呼吸方式的实验中，需要设置有氧和无氧两种条件（如下图，图一为有氧条件，图二为无氧条件），这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比探究: 氧气条件对细胞呼吸的影响。 ③实验分析：图一中，进入A瓶的空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。图中B瓶需先密封放置一段时间后再连通盛有石灰水的锥形瓶，这样做的目的是将B瓶中的氧气消耗完后，确保是酵母菌无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。上图中澄清石灰水也可换为溴麝香草酚蓝水溶液。 ④检测酒精：从A、B瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。 （3）实验现象：图一澄清石灰水变混浊程度高且速度快，1号试管颜色无变化；图二澄清石灰水变混浊程度低且速度慢，2号试管出现灰绿色。 （4）实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。 2.细胞呼吸方式：科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 二、有氧呼吸 1.范围：对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。 2.主要场所：线粒体是有氧呼吸的主要场所。下图为线粒体结构示意图，线粒体具有内、外两层膜，依次为上图中的①②，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，即上图中的③，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质，即上图中的④。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 3.有氧呼吸总反应式：有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成: C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 4.有氧呼吸的过程：下图为有氧呼吸过程图解，其全过程可以概括地分为三个阶段，第一个阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸（图中序号⑥），产生少量的[H]（图中序号①），并且释放出少量的能量（图中序号③）。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是，丙酮酸和水（图中序号⑥和⑦）彻底分解成二氧化碳和[H]（图中CO2和序号②），并释放出少量的能量（图中序号④）。这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]（图中序号①和②），经过一系列的化学反应，与氧结合（图中序号⑧）形成水，同时释放出大量的能量（图中序号⑤）。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 5.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 6.有氧呼吸中能量转化：有氧呼吸过程中释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。 7.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 三、无氧呼吸 1.范围：除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 2.场所及过程：无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。 3.无氧呼吸中能量转化：无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 4.无氧呼吸总反应式：无氧呼吸的化学反应式可以概括为: C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量、C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量。 5.微生物的无氧呼吸：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。 四、细胞呼吸概念及意义： 1.概念：细胞呼吸是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.意义：细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。例如，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 五、细胞呼吸原理应用 1.选用“创可贴”等敷料包扎伤口，有利于伤口的痊愈，其原因是：“创可贴”等敷料既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖。2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可生产各种酒。因为：酵母菌是兼性厌氧微生物，酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖，在无氧条件下则进行酒精发酵。 3.对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐 的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。 4.在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。 5.破伤风芽孢杆菌只能进行无氧呼吸，较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。（P95“思考·讨论”第5图、“教师教学用书”） 6.有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼，人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动，在这种运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 第4节光合作用与能量转化 一 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：①用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素，这是因为绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇中；②用纸层析法可以将绿叶中不同色素分离开来，这是因为绿叶中不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 （2）方法步骤 ①提取绿叶中的色素：绿叶剪碎，加入少许二氧化硅和碳酸钙和无水乙醇后迅速、充分的研磨，然后过滤收集滤液。研磨时加入二氧化硅的作用是有助于研磨得充分，加入的碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 ②制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 ③画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。 ④分离绿叶中的色素：将滤纸条轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液。随后用棉塞塞紧试管口。 （3）观察与记录：观察滤纸条上出现的色素带数量及每条色素带的颜色会发现，滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 2.色素的种类、含量及颜色：绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类，见下图，图中序号处对应内容依次为：①叶绿素、②叶绿素a、③叶绿素b、④类胡萝卜素、⑤胡萝卜素、⑥叶黄素。 3.绿叶中色素对光的吸收：科学家做过这样的实验：在色素溶液与阳光之间，放置一块三棱镜。阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱，如下图，图中①为类胡萝卜素，②为叶绿素b，③为叶绿素a，图示曲线说明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体形态：在光学显微镜下观察水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 2.叶绿体结构：下图为叶绿体结构示意图，从图中可以看出，叶绿体的外表有双层膜（既图中序号①②），内部有许多基粒（既图中序号③），基粒与基粒之间充满了基质（既图中序号④）。每个基粒都由许多类囊体构成的。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 2.叶绿体的功能 （1）资料分析： ①1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。该实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 ②在类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。 （2）叶绿体功能：恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 第4节 光合作用和能量转化 二 光合作用的原理和应用 一、光合作用的原理 1.探索光合作用原理的部分实验：综合教材102页探索光合作用原理的部分实验，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应（即下图中阶段Ⅰ）和暗反应(现在也称为碳反应)，下图为光合作用过程示意图。 2.光反应阶段 (1)光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。此阶段是在类囊体(图中序号①)的薄膜上进行的。 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子(图中序号②)的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (图中序号③)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH) (图中序号④)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi (图中序号⑤)反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应 3.暗反应阶段 (1)光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质(图中序号⑥)中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类(图中序号⑦)。 (2)20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 (3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 (一种五碳化合物)(图中序号⑧)结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子,即图中序号⑨。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH (图中序号④)还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类(图中序号⑦)；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 4.光反应与暗反应的联系：在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 二、光合作用原理的应用 1.光合作用强度：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，光合作用的强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）材料用具：略（详见P105“教材”） （2）方法步骤 ①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开大的叶脉，其原因是叶脉上没有叶绿体，会影响实验结果）。 ②抽出小圆形叶片内的气体。 ③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。 ④取3只小烧杯，分别倒入富含二氧化碳的清水（可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数为1％～2％的NaHCO3溶液来提供CO2）。 ⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 ⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。 3.影响光合作用强度的因素：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—水、CO2，动力—光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。 4.化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式。少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，硝化细菌能利用土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2）、亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。 03 重难专攻 重难点1 酶的作用及特性 （1）“四看法”分析酶促反应曲线 （2）与酶有关的实验设计 a.探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用) (1)实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL － 注入蔗糖溶液 － 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 沸水浴煮沸1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (2)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶作用具有专一性。 (3)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色 b.探究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，从而影响淀粉的水解，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。 (2)实验步骤和结果 取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性 淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min 三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性 ①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。 ②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。 ③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。 c.探究pH对酶活性的影响 (1)反应原理(用反应式表示) 2H2O22H2O＋O2↑。 (2)鉴定原理 pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。 (3)步骤及现象 实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生 (4)结论 酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。 ①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。 ②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。 重难点2 ATP的结构及生理作用 （1）ATP结构的模型构建及4种描述 描述一：1个ATP由1个腺嘌呤、1个核糖、3个磷酸基团构成； 描述二：1个ATP由1个腺苷、3个磷酸基团构成； 描述三：1个ATP脱去2个磷酸基团后成为AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)RNA的基本组成单位之一； 描述四：1个ATP脱去1个磷酸基团后成为ADP(腺苷二磷酸)和1个磷酸基团构成。 （2）模型法归纳ATP与ADP的相互转化过程 重难点3有氧呼吸与无氧呼吸的过程及细胞呼吸原理的应用 （1）有氧呼吸和无氧呼吸的比较 a.图示法分析有氧呼吸和无氧呼吸的过程 b.列表比较细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向 项目 来源 去向 [H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O； 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成水； 无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生； 无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应) c.列表比较真核生物有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 无氧 场所 细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量 少量 相 同 点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 （2）“三个依据”判断细胞呼吸方式（以葡萄糖为底物） （3）有氧呼吸与与无氧呼吸各物质间的关系比（以葡萄糖为底物，以物质的量为单位） (1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 (3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 (4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，若O2吸收量/CO2释放量=3/4，说明此条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖量与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等；若0<O2吸收量/CO2释放量<3/4，说明此条件下无氧呼吸占优势；若3/4<O2吸收量/CO2释放量<1，说明此条件下有氧呼吸占优势。 (5)题目中有时给出的条件是质量，此时就需要根据化学反应方程式和相对分子质量先进行换算，再进行比较。 重难点4光合作用的过程及影响光合作用的因素及其在生产中的应用 （1）环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 a.“过程法”分析各物质变化 当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： b.“模型法”表示C3和C5的含量变化 起始值C3高于C5(约为其2倍) （2）自然环境中植物光合作用曲线的分析——“率曲线” a点：凌晨2时—4时，温度降低，呼吸作用速率减弱，CO2释放减少； b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。； bc段：光合作用速率小于呼吸作用速率； c点：上午7时左右，光合作用速率等于呼吸作用速率； ce段：光合作用速率大于呼吸作用速率； d点:温度过高，部分气孔关闭，光合作用速率暂时下降，即出现“午休”现象，常为南方夏季作物； e点:下午6时左右，光合作用速率等于呼吸作用速率； ef段:光照减弱，光合作用速率小于呼吸作用速率； fg段:没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用； 注:曲线与横坐标相交的c点、e点为光补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率。 （3）密闭环境中植物光合作用曲线分析——“量曲线” AB段:无光照，植物只进行呼吸作用，CO2含量增加； BC段:温度降低，呼吸作用减弱，CO2含量增加，但增加速率(曲线斜率)减慢； CD段:4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度，CO2含量虽然增加，但增加速率较前一阶段继续(曲线斜率)减慢； D点:随光照增强，光合作用强度=呼吸作用强度； DH段:光照继续增强，光合作用强度>呼吸作用强度，但各个阶段光合作用强度不相同。其中FG段表示“光合午休”现象，光合速率暂时下降，CO2含量下降速率减慢； H点:随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度三呼吸作用强度； HI段:光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止； 注:曲线上的D点、H点(简称“拐点”)时光合作用强度等于呼吸作用强度。 （4）影响光合作用的因素及应用 a.内部因素 ①植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 阳生植物的细胞呼吸强度、光补偿点、光饱和点、最大光合作用强度 均高于阴生植物； 应用：阳生农作物与阴 生农作物间作或套种 ②植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 OA段，随叶龄增大，色素含量增大，酶的含量和活性增大，光合速率加快； 应用：农作物果树管理后期，适时摘除老叶。 ③叶面积指数 A点前：随叶面积指数增大，光合效率增大； A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降； 应用：①适当摘除林冠下层叶； ②合理密植，增加光合面积。 b.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度 光照强度影响光反应制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应； 应用：①温室大棚阴天时补光;②间作套种农作物、林间带树种的配置等。 ②CO2浓度 A点与A'点意义不同，B点与B'点对应的CO2浓度都表示CO2的饱和点； 应用：①农业生产上“正其行，通其风”；②温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，施用农家肥，与猪舍、鸡舍连通等方法，适当提高CO2浓度 ③温度 温度通过影响酶的活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)； 应用：①大田中适时播种；②温室中,适当增加昼夜温差,保证植物有机物的积裂 ④水分　影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 应用:在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉； E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭影响了CO2的供应。 ⑤矿质元素 N、Mg等是叶绿素合成的必需元素,若这些元素缺乏,会影响叶绿素的合成,从而影响光合作用； 应用：适时、适量增施肥料 (2)多因子对光合速率的影响 图B的P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强,光合速率不断提高；Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的其他因子； 应用：温室栽培时,当光照强度适宜时,适当提高温度同时增加CO2浓度或当温度适宜时,适当增加光照强度和CO2浓度都可以提高光合速率。 重难点5光合作用和呼吸作用综合 （1）细胞呼吸和光合作用的联系(如图) a.物质转化 C H O b.光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 （2）辨析净光合速率与总光合速率 a.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 b.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 ①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。 ②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。 ③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1不能表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。 (3)从语言文字中辨析 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量 “产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 04 教考衔接 1．中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（    ） A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质 【答案】C 【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的特性：高效性、专一性以及作用条件温和的特性。 【详解】A、红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确； B、发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确； C、酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误； D、高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。 2．酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛，在乙醛脱氢酶2（ALDH2）作用下再转化为乙酸，最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性，造成乙醛积累危害机体。下列叙述错误的是（    ） A．ALDH2活性下降的人群，饮酒后面临的风险更高 B．患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的食物 C．ALDH2可以降低乙醛转化为乙酸过程所需的活化能 D．饮酒前口服ALDH2酶制剂可预防酒精中毒 【答案】D 【分析】酶的作用是降低反应的活化能，所以ALDH2作为催化乙醛脱氢的酶，可以降低乙醛转化为乙酸过程所需的活化能。 【详解】A、ALDH2活性下降的人群，乙醛不能正常转化成乙酸，导致乙醛积累危害机体，其饮酒后面临的风险更高，A正确； B、头孢类药物能抑制ALDH2的活性，使乙醛不能正常转化成乙酸，导致乙醛积累危害机体，故患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物，B正确； C、ALDH2作为催化乙醛脱氢的酶，可以降低乙醛转化为乙酸过程所需的活化能，C正确； D、酶制剂会被胃蛋白酶消化，故饮酒前口服ALDH2酶制剂被消化后不能发挥作用，不能催化乙醛分解为乙酸，不能预防酒精中毒，D错误。 3．洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活 B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的 C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果 D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染 【答案】B 【分析】碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，起到去污的效果。 【详解】A、由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活，A正确； B、由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的 ，B错误； C、碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低碱性蛋白酶的洗涤剂去污效果，添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确； D、酶具有高效性，碱性蛋白酶能使蛋白质水解成多肽和氨基酸，具有很强的分解蛋白质的能力，可有效地清除汗渍、奶渍、酱油渍等污渍，添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染，D正确。 4．植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37℃、不同pH下的相对活性，结果见如表。下列叙述最合理的是（    ） pH酶相对活性 3 5 7 9 11 M 0．7 1．0 1．0 1．0 0．6 L 0．5 1．0 0．5 0．2 0．1 A．在37℃时，两种酶的最适pH均为5 B．在37℃长时间放置后，两种酶的活性不变 C．从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性 D．在37℃、pH为3~11时，M更适于制作肉类嫩化剂 【答案】D 【分析】本题实验目的是探究两种酶在37°C、不同pH下的相对活性。根据表中数据可知，M的适宜pH为5～9，而L的适宜pH为5左右；在37°C、pH为3～11时，M比L的相对活性高。 【详解】A、根据表格数据可知，在37°C时，M的适宜pH为5～9，而L的适宜pH为5左右，A错误； B、酶适宜在低温条件下保存，在37℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B错误； C、酶发挥作用需要适宜的温度，高温会导致酶变性失活，因此从37°C上升至95°C，两种酶在pH为5时都已经失活，C错误； D、在37°C、pH为3～11时，M比L的相对活性高，因此M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。 5．红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。下列叙述错误的是（    ） 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0ml 1.0ml ② HCL溶液（6mol/L） —— 0.2ml ③ PAL酶液 1.0ml 1.0ml ④ 试管1加0.2mlH2O，2支试管置30℃水浴1小时 ⑤ HCL溶液（6mol/L） 0.2ml —— ⑥ 试管2加0.2mlH2O，测定2支试管中的产物量 A．低温提取以避免PAL 失活 B．30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 【答案】B 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。 2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性。 3、影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。 【详解】A、温度过高酶失活，因此本实验采用低温提取，以避免PAL 失活，A正确； B、因为试管2在②中加入了HCl，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B错误； C、④加H2O，补齐了②试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，保存无关变量相同，C正确； D、pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。 6．某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，“－”表示无）。 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 底物 + + + + + RNA组分 + + － + － 蛋白质组分 + － + － + 低浓度Mg2+ + + + － － 高浓度Mg2+ － － － + + 产物 + － － + － 根据实验结果可以得出的结论是（　　） A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性 B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高 C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性 D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性 【答案】C 【分析】分析：由表格数据可知，该实验的自变量是酶的组分、Mg2+的浓度，因变量是有没有产物生成，底物为无关变量。第①组为正常组作为空白对照，其余组均为实验组。 【详解】A、第①组中，酶P在低浓度Mg2+条件，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误； BD、 第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，BD错误； C、第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C正确。 7．ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是（　　） A．含有C、H、O、N、P B．必须在有氧条件下合成 C．胞内合成需要酶的催化 D．可直接为细胞提供能量 【答案】B 【分析】A代表腺苷，P代表磷酸基团，ATP中有1个腺苷，3个磷酸基团，2个高能磷酸键，结构简式为A-P～P～P。 【详解】A、ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确； B、在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误； C、ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确； D、ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。 8．某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递 C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递 D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 【答案】B 【分析】分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复。 【详解】A、通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确； B、如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误； C、根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确； D、温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。 9．小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是（    ） A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合 B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行 C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放 D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化 【答案】A 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸发生在细胞质基质中，第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，释放少量能量；第二阶段丙酮酸转化为酒精和二氧化碳或乳酸，第二阶段无能量放出。 【详解】A、有氧呼吸产生的[H]与O2结合生成H2O，无氧呼吸产生的[H]与丙酮酸结合，不与O2结合，A正确； B、有氧呼吸第一阶段在细胞质基质进行，第二、三阶段在线粒体中进行，无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行，B错误； C、无氧呼吸第一阶段也有少量能量的产生，部分以热能的形式散失，C错误； D、有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶的催化，D错误。 10．植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 【答案】C 【分析】1、 无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。 2、 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确； B、a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确； C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误； D、酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。 11．水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（    ） A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 【答案】B 【分析】无氧呼吸全过程：（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。 【详解】A、玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误； B 、玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确； C、转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误； D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。 12．运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（　　） A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 【答案】A 【分析】如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能；当中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；当高强度运动时，主要利用肌糖原供能。 【详解】A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确； B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误； C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误； D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。 13．食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（    ） A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 【答案】C 【分析】食物腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的，根据食物腐败变质的原因，食品保存就要尽量的杀死或抑制微生物的生长和大量繁殖。 【详解】A、干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A正确； B、腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而微生物的生长和繁殖，B正确； C、低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C错误； D、高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解，有利于食品保存，D正确。 14．采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（    ） A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏 B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜 C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓 D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓 【答案】C 【分析】1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差。 2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。 【详解】A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A正确； B、密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确； C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误； D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D正确。 15．从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是（    ） 酵母菌培养液① 酵母菌培养液② 澄清的石灰水③ 酵母菌培养液④ 酵母菌培养液⑤ 酵母菌培养液⑥ 澄清的石灰水⑦ 质量分数为10%的NaOH溶液⑧ 注：箭头表示气流方向 A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③ C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦ 【答案】B 【分析】酵母菌的代谢类型为异养兼性厌氧型。 （1）在有氧条件下，反应式如下：能量； （2）在无氧条件下，反应式如下：能量。 【详解】酵母菌属于异养兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时，先用NaOH去除空气中的CO2，再将空气通入酵母菌培养液，最后连接澄清石灰水检测CO2的浓度，通气体的管子要注意应该长进短出，装置组合是⑧→①→③；无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连，装酵母菌溶液的瓶子不能太满，以免溢出，装置组合是②→③，B正确，ACD错误。 16．为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 【答案】C 【分析】探究酵母菌的细胞呼吸方式的实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量；氧气的有无是自变量；需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多。 【详解】A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A错误； B、氧气的有无是自变量，B错误； C、有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确； D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多；无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D错误。 17．下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 【答案】B 【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【详解】A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误； B、画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确； C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误； D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。 18．植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（    ） A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 【答案】D 【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确； B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确； C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确； D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。 19．植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　） A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 【答案】C 【分析】由题干信息可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，来改变对光能的捕获强度。 【详解】A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确； B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱 ，B正确； C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误； D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，D正确。 20．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。 【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 21．（不定项）ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所示，下列有关叙述错误的是（    ） A．ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度 B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞 C．Cl⁻和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输 D．若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程 【答案】ABC 【分析】1、氧气进出细胞的方式为自由扩散，不需要载体和能量。 2、据图和题干信息可知：ABC转运蛋白对物质运输具有特异性，故一种转运蛋白转运一种物质。 【详解】A、O2的跨膜运输方式为自由扩散，不需要载体蛋白协助，A错误； B、据图可知，ABC转运蛋白发挥作用过程伴随水解ATP，产生能量，葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要耗能，B错误； C、据题干信息“每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异性”可知，Cl－和氨基酸跨膜运输依赖的转运蛋白不同，C错误； D、据图可知，ABC转运蛋白的功能发挥伴随ATP水解的过程，若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程，D正确。 22．（不定项）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（　　） A．甲曲线表示O2吸收量，该植株无氧呼吸时每个阶段皆有能量的释放 B．O2浓度为a时，该器官呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率与O2浓度呈正相关 D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 【答案】BC 【分析】1、据图分析，甲曲线表示二氧化碳释放量，乙曲线表示氧气吸收量。细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，氧浓度为0时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸；图中氧浓度为a时CO2的释放量大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，故此时植物只进行有氧呼吸。 2、无氧呼吸的过程： 第一阶段：在细胞质的基质中： 反应式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量 （2ATP）； 第二阶段：在细胞质基质： 反应式：2C3H4O3（丙酮酸）+4[H] 2C2H5OH（酒精）+2CO2； 或2C3H4O3（丙酮酸）+4[H] 2C3H6O3（乳酸）。 【详解】A、分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，且该植株无氧呼吸时只在第一阶段有能量释放，A错误； B、根据题意，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，氧气浓度为a时，CO2的释放量大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确； C、O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，随着氧浓度增加，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确； D、据图可知，O2浓度为a时气体交换相对值 CO2为0.6，O2为0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。 按有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6，无氧呼吸中葡萄糖∶CO2=1∶2，算得葡萄糖的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。 而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得葡萄糖的相对消耗量为0.11，明显比a点时要低，所以a点时葡萄糖的消耗速率不是最小，D错误。 23．不经意间观察到一些自然现象，细究之下，其实有内在的逻辑。回答下列问题： (1)随着春天的来临，内蒙古草原绿意渐浓，久违的动物们纷纷现身，这种场景的出现体现了生态系统的 功能；成群的牛、羊一起在草原上觅食，他们之间虽然食性相似但是竞争不明显，可以用 来解释；草原群落的演替结果在几年内并不容易观察到，其原因是：植物每年的生长季短，且常遭食草动物啃食，导致 不易。近年来，随着生物多样性保护理念的不断深入，人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原地区。从狼在食物链中所处营养级的角度分析，他无法在牧区立足的原因有 。为了畜牧业的兴旺，牧民们对草原生态系统进行一定的干预，例如对牛羊取食之余牧草及时收割、打包，从生态系统功能的角度分析，这项干预措施的意义有 。 (2)学者在野外考察中发现了一些现象，生活在寒冷地带的木本植物，多数体表颜色较深，如叶为墨绿色，茎或枝条为黑褐色；而生活在炎热地带的木本植物，往往体表颜色较浅，如叶为浅绿色，茎或枝条为浅绿色。有些学者对此现象的解释是：在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性。 Ⅰ．某同学设计了实验方案以验证学者们的解释是否正确。在①②④各环节的选项中，分别选择1-2项，填入方案中的空格，完善一套实验方案，使之简单，可行。 ①实验材料或器材的选择预处理： ； A．两组等容量的烧杯，烧杯内盛满水 B．两种生长状态类似且体表颜色深浅有明显差异的灌木 C．一组烧杯的外壁均涂上油漆，另一组不涂 D．所有植物根植于相同条件的土壤中 ②选定正确的监测指标： ； A．植物生物量的增加值           B．温度 C．植物根长的增加值             D．植物高度的增加值 ③实验处理和过程：仿照寒冷地带的自然光照条件，将两组材料置于低温条件下（4℃），每次光照5小时。记录处理前后指标的量值。实验重复3次。 ④预测实验结果和得出实验结论。若 ，则学者们的说法成立；否则无法成立。 A．深色组水体的温度值高于浅色组 B．深色组植物体表的温度值高于浅色组 C．深色组植物高度的增加值大于浅色组 D．深色组与浅色组测得的指标差异显著 Ⅱ．上述实验环节中，选定此监测指标的理由是：ⅰ ，ⅱ监测便捷。 Ⅲ．结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能既能用于 ，又能用于 。 Ⅳ．基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有 （答出一点即可）。 【答案】(1) 信息传递 生态位分化 优势种替代 捕获第二营养级生物不易；能利用的生物量不足 使能量更多地流向对人类有益的方向 (2) AC/BD B B 能反映植物吸收能量 光合作用 植物体温度的维持 覆盖较深颜色的薄膜 【分析】1、生态系统是指一定空间和时间内，由群落和非生物环境构成的一个生态学功能系统。物质循环、信息传递和能量流动是生态系统的三大基本功能。 2、自然群落中，生态位有重叠的物种会发生生态位分化。当两个物种的生态位有重叠时，往往通过自然选择作用使各自的生态位发生变化，从而减少或排除竞争，使得它们共同生存下来，这种现象称为生态位分化。 【详解】（1）①物质循环、信息传递和能量流动是生态系统的三大基本功能，春天的来临，内蒙古草原绿意渐浓，久违的动物们纷纷现身，这种场景的出现体现了生态系统的信息传递功能。 ②当两个物种的生态位有重叠时，往往通过自然选择作用使各自的生态位发生变化，从而减少或排除竞争，使得它们共同生存下来，这种现象称为生态位分化，因此可以用生态位分化来解释成群的牛、羊一起在草原上觅食，他们之间虽然食性相似但是竞争不明显的现象。 ③在草原生态系统，由于植物常遭食草动物的啃食，导致物种取代不容易发生，从而导致演替在短时间内不明显。 ④能量传递的特点是逐级递减，由于狼所处的营养级高，则归属该营养级的能量少，该营养级的个体数量相对较少，因此即使人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原地区。 ⑤从生态系统能量流动的功能解释，对牛羊取食之余牧草及时收割、打包，可以使能量更多地流向对人类有意的方向。 （2）① 要验证在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，该实验自变量是颜色深浅，因变量是吸收能量值。要达到上述实验目的，既可以选择生物材料，也可以选择非生物材料。因此第①空可以选AC，也可以选BD。 ②检测指标必须要能从实验设计的角度出发，反映实验目的，不能单纯从操作便捷角度考虑，况且便捷的角度，题干中已经有所反映，不能再从此角度作答。选定温度作为监测指标，一方面是温度值能反映植物吸收能最值的高低，另一方面是检测便捷，因此第②空选B。 ④因 鉴于第Ⅰ小问第①空的答案有两种选择，第④小问也有两种，分别与第①小问对应，若第①小问选择生物材料即BD，则第④小问也应监测生物指标，即B，若第①小问选择非生物材料即AC，则第④小问也应监测生物指标，即A，此外，深色浅色两组结果应有显著性差异，方能证明学者们说法成立，因此第④小问无论指标选择哪种，答案都还应有D。 ④上述实验环节中，选定此监测指标的理由是：一方面是温度值能反映植物吸收能最值的高低，另一方面是检测便捷。 ⑤结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能可以用于光合作用。 ⑥植物吸收的太阳能又能用于维持植物体的温度，保证酶的活性。 ⑦基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有覆盖较深颜色的薄膜，可以提高植物对太阳能的吸收。 24．不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。 【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。 回答下列问题： (1)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的 ，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明 。 【答案】 实验组的净光合速率均明显小于对照组 长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异 【分析】光饱和点：在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度为光饱和点。影响光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，内因有叶绿体中色素含量、酶的含量、酶的活性等。 【详解】据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。 25．花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。 【答案】(1) 叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇 (2)HH1 (3) 大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和， 叶绿素 ATP和NADPH (4)LH12 【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【详解】（1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。 （2）结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。　 （3）在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高与其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。 （4）根据图2数据可知，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。 26．秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用措施，研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响，测定相关指标，结果如图所示。 注：SR表示秸秆还田，NSR表示秸秆不还田；蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。 回答下列问题： (1)常采用的对提取获得的绿叶中色素进行分离的方法是 ，玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光，据图1、2可推测，等量配施氮肥条件下，与NSR相比，SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2可知，与NSR相比，SR显著提高了净光合速率，其净光合速率随着施氮量的增加 。 (2)根据图中实验结果，下列关于玉米光合作用的叙述正确的是___________。 A．胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关 B．与SR相比，NSR会降低蒸腾速率，但有利于细胞对CO2的吸收 C．与SR相比，NSR的胞间CO2浓度更高，细胞对CO2的固定量更多 D．当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，导致胞间CO2浓度降低 E．与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光能的效率下降 (3)结合上述实验结果，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因： 。 【答案】(1) 纸层析法 红光、蓝紫 ATP、NADPH和O2 先增加后减少 (2)ADE (3)过量施氮肥增加生产成本，反而可能减产；过量施氮肥会导致土壤污染、水体污染等环境问题 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3， C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】（1）绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开，因此，绿叶中的色素可以用纸层析法进行分离。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。据图1、2可知，等量配施氮肥条件下，与NSR相比，SR的玉米叶肉细胞中叶绿素相对含量高，吸收的光能相对更多，因此光反应产生的ATP、NADPH和O2也更多。据图2可知，与NSR相比，SR显著提高了净光合速率，其净光合速率随着施氮量的增加而先增加后减少。 （2）A、胞间CO2浓度是指叶肉细胞间隙的二氧化碳浓度，叶肉细胞从间隙获得二氧化碳进行光合作用，叶片气孔从外界吸收二氧化碳，补充胞间二氧化碳。因此，胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关，A正确； B、据图3可知，与SR相比，NSR蒸腾速率低，气孔导度小，不利于细胞对二氧化碳的吸收，B错误； C、据图2、3可知，与SR相比，NSR蒸腾速率更低，气孔导度更小，通过气孔进入细胞间隙的二氧化碳更少，但胞间CO2浓度更高，净光合速率更低，说明NSR对CO2的固定量更少，C错误； D、据图可知，当配施氮肥量为180kg·hm-2时，当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，利用的多，剩余的少导致胞间CO2浓度降低，D正确； E、据图3可知，与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会导致蒸腾作用下降，气孔导度减小，细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光能的效率下降，E正确。 故选ADE。 （3）据图分析可知，过量施氮肥不但增加了生产成本，还可能减产；过量施氮肥也会导致土壤污染、水体污染等环境问题。因此，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥。 27．植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知， A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高。 【答案】(1) 能量 渗透 (2) 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光：蓝光=3：2 叶绿素和含氮物质的含量最高，光合作用最强 (3) 光合速率最大且增加值最高 升高温度 【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。 【详解】（1）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。 （2）分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。 （3）由图丙可知，在25℃时，高CO2浓度时光合速率最大且增加值最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。 28．线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。 (1)叶绿体在 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 。 (2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生 ；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为 中的化学能。 (4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养10~14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。 实验步骤的目的 简要操作过程 配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中 设置寡霉素为单一变量的对照组 ① ② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧 ③ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定 【答案】(1) 类囊体薄膜 叶绿素、类胡萝卜素 (2) C5 12 (3) [H] ATP (4) 在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差 叶绿素定量测定（或测定叶绿素含量） 【分析】图示表示植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖的合成以及呼吸作用过程的代谢途径，设计实验研究线粒体对光合作用的影响。 【详解】（1）光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿素、类胡萝卜素。 （2）据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个碳原子，据图固定1个CO2合成1个C3，应为还要再生出C5，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。 （3）NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。 （4）设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$