【考点清单】专题三 细胞的代谢（12大考点）-2024-2025学年高一生物上学期期末考点大串讲（人教版2019）

必背专题三 细胞的代谢 考点01 酶在代谢中的作用 考点02 影响酶促反应速率的因素及曲线分析 考点03 ATP在能量代谢中的作用 考点04 有氧呼吸 考点05 无氧呼吸 考点06 影响细胞呼吸的因素和应用 考点07 叶绿体与捕获光能的色素 考点08 光合作用的探究历程 考点09 光合作用的原理 考点10 光合作用与细胞呼吸的过程关系 考点11 影响光合作用的环境因素及其应用 考点12 光合速率与呼吸速率综合分析 ▉考点01酶在代谢中的作用 知识点1.酶的作用 1．证明酶在代谢中的作用的经典实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解 反应式：2H2O22H2O＋ ↑ （1）变量分析（自变量、因变量、无关变量） ①实验条件常温、加热、氯化铁溶液、肝脏研磨液属于 。 ②H2O2分解速率(指标：气泡产生数量、速度，卫生香燃烧情况)属于 。 ③试管中H2O2溶液的性质、浓度和用量、FeCl3和肝脏的新鲜程度、加入试剂的量等属于 。 （2）对照实验 ①对照实验一般要设置对照组和 ，对照组起 作用。 ②在对照实验中，除了要观察的变量(自变量)外，其他变量(无关变量)都应当始终 。 无关变量要始终 。 ③实验设计原则： 、 、 等。 （3）实验分析 ①4组和1组对照，说明酶具有 作用。 ②4组和3组对照，自变量是 ，说明H2O2酶 更显著，即酶的催化作用具有 性。 （4）加热、Fe3＋、H2O2酶促进H2O2分解的原理 ①加热能促进H2O2分解是因为提供了 。 ②Fe3＋、H2O2酶能促进H2O2分解是因为 。 2．酶的作用和本质 （1）概念：酶是由 产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 ，少数酶是 。 （2）酶的作用： 作用；酶的作用机理： 。 酶在催化学反应前后自身性质和数量 (改变/不变)。 （3）合成酶的原料： 或 。 （4）合成酶的主要场所： 。（注：还有细胞核、线粒体、叶绿体） （5）酶的作用场所：可以在 发挥催化作用。 知识点2.酶的特性 1．高效性 (1)含义解读：与无机催化剂相比，酶的________________。 (2)作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。 2．专一性 (1)含义解读：每一种酶只能催化______________化学反应。 (2)曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。 3．作用条件较温和 　　　　　　  曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；_________________ 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；________条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。 【易错警示】 (1)酶在化学反应前后保持不变，酶可以反复使用。 (2)条件适宜时，酶在细胞内外均可起作用。 (3)低温抑制酶的活性，却不会使其灭活，故可低温保存酶。 ▉考点02 影响酶促反应速率的因素及曲线分析 1．影响酶活性的因素 (1)酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可以用一定条件下____________速率表示。 (2)影响酶活性的因素主要包括____________等。 ①高温、过酸、过碱可破坏酶分子____________而导致酶永久性________(不可逆转)。 ②低温并不破坏酶分子的空间结构，当温度适当升高时酶活性尚可恢复。 ③酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可________酶活性，后者则________酶活性。 2．影响酶促反应速率的曲线分析 (1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线 酶促反应　 失活　 提高　 降低　 (2)温度和pH对酶促反应速率的影响 据图可知，不同pH条件下，酶最适温度________；不同温度条件下，酶最适pH__________，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 (3)底物(反应物)浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 ①底物浓度对酶促反应速率的影响 ②酶浓度对酶促反应速率的影响 3.实验：探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素 【易错警示】 ①在酶的最适温度探究实验中，应按一定的温度梯度设置多个实验组，通过对比实验结果找出酶的最适温度。材料不能用H2O2溶液，因为高温下H2O2分解加快。若实验材料选取淀粉和淀粉酶，则不宜选用斐林试剂作检测试剂，因为斐林试剂需加热，而温度是自变量。 ②在酶的最适pH探究实验中，应按一定的pH梯度设置多个实验组，通过对比实验结果找出酶的最适pH。操作时必须先将酶置于不同pH条件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后，再加入HCl溶液或NaOH溶液。 ▉考点03 ATP在能量代谢中的作用 知识点1.ATP是一种高能磷酸化合物 1．ATP的中文名称：______________。 2．ATP的元素组成：_________________。 3．ATP结构简式：______________。其中“A”代表________，“P”代表____________，“～”代表____________________________________(这种化学键不稳定)。 4．ATP和ADP的结构 【易错警示】 (1)ATP与DNA 、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 (2)ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。因此，ATP并不是唯一的生命活动的直接供能物质。 腺苷　 知识点2.ATP与ADP的转化 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，因此ATP是______________________。 2.ATP的合成：（1）途径： 。 （2）场所： 。 （3）能量来源： 。 3.ATP和ADP可以相互转化： 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式     所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 储存在特殊的化学键(磷酐键)中的化学能 能量去路 储存于形成的特殊的化学键(磷酐键)中 用于各项生命活动 反应场所 【易错警示】 (1)ATP不等同于能量：ATP是与能量有关的一种_______________，水解时大量的能量会被释放出来。 (2)ATP在细胞内含量较______，但ATP与ADP转化非常迅速，保证了能量及时供应。 （3）ATP和ADP的相互转化不是可逆反应(注：物质可逆，能量不可逆)。ATP与ADP之间的相互转化处于动态平衡中，使ATP与ADP含量都保持________平衡。 知识点3.ATP的利用 1．吸能反应(如生物大分子的合成)一般与_____________反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应(如能源物质的氧化分解)一般与_____________相联系，释放的能量储存于ATP中。 2．ATP水解供能往往会发生__________，伴随着能量的转移，如载体蛋白磷酸化，同时被磷酸化的蛋白质____________和活性会发生改变。【易错警示】 磷酸化和去磷酸化 1.在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的_________，已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的____________。磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和蛋白质分子的去磷酸化。 蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供________基团，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白质分子的去磷酸化，在磷酸酶的作用下完成。 磷酸化　 ▉考点04 有氧呼吸 （1）概念：细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把 等有机物 分解，产生 和 ，释放 ，生成 的过程。 （2）有氧呼吸场所： 和 (主要)。 （3）线粒体增大膜面积方式： 。 与有氧呼吸有关的酶分布于线粒体的 中和 上。 （4）有氧呼吸过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 第二阶段 第三阶段 （5） 有氧呼吸总反应式： 。 （6）有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与 阶段，H2O参与 阶段，O2参与 阶 段(作用：与 结合生成 ，释放 能量)；CO2生成于 阶段，H2O生成于 阶段； 阶段释放能量最多。有氧呼吸产生的[H]实质是 。 （7）有氧呼吸各元素去向： 。 ①研究元素去向的方法： 。 ②产物CO2中的：C来自 ，O来自 和 ； 产物H2O中的：H来自 和 ，O来自 。 【归纳小结】 全面解读有氧呼吸的三个阶段 (1)第一阶段称为糖酵解。任何细胞中，糖酵解过程都是葡萄糖氧化分解的必经途径。 (2)第二阶段中丙酮酸先生成一个二碳化合物，该化合物会加入一个多种有机酸参与的循环途径，在这个途径中逐步脱氢。这一阶段也称三羧酸循环阶段，不需要 O2直接参与。 (3)第三阶段：糖酵解和丙酮酸氧化过程中生成的[H]是在______________上继续氧化的。[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O，而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的 浓度梯度。最终，H＋沿着线粒体内膜上___________酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成(见下图)。这一阶段涉及电子传递和氧化磷酸化，需要O2的参与，是有氧呼吸过程中产生ATP的主要阶段。 ▉考点05 无氧呼吸 知识点1.无氧呼吸 （1）无氧呼吸两个阶段都在 中进行。无氧呼吸 阶段与有氧呼吸完全相同，都产生了共同的中间产物 ；第二阶段在不同酶的催化下生成 或 。 （2）无氧呼吸总反应式 ①酵母菌、多数植物、苹果： 。 ②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 。 注：不同生物无氧呼吸的产物不同，是因为 不同。无氧呼吸产生的[H]实质是 。 （3）无氧呼吸只在 阶段释放出 (大量/少量)能量，合成 (大量/少量)ATP。 知识点2.细胞呼吸 (1)有氧呼吸和无氧呼吸过程关系的图解 (2)有氧呼吸与无氧呼吸的异同 项目 有氧呼吸(真核生物) 无氧呼吸 不 同 点 条件 场所   分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 能量释放 相 同 点 反应条件 酶和适宜温度 过程 实质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 （3）细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路 项目 来源 去路 [H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸： ；无氧呼吸： . ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于各项生命活动 4．意义 (1)为生物体提供________。细胞呼吸是ATP的主要来源。 (2)生物体________的枢纽，细胞呼吸过程中产生的中间产物(三羧酸循环能产生许多中间产物)可以转化为非糖物质，将蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来。 【归纳小结】 “三看法”判断细胞呼吸的类型(以葡萄糖为分解底物) (1)“一看”反应物和产物 (2)“二看”物质的量的关系 ①不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸产生酒精。 ②无CO2释放只进行无氧呼吸产生乳酸。 ③CO2释放量等于O2的吸收量只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。 ④CO2释放量大于O2的吸收量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。 ⑤酒精产生量等于CO2释放量只进行无氧呼吸产生酒精。 ⑥酒精产生量小于CO2释放量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自有氧呼吸。 (3)“三看”反应场所 ▉考点06 影响细胞呼吸的因素和应用 知识点1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）酵母菌是一种单细胞 ，属于 (真核/原核)生物。在有氧和无氧条件下都能生存， 属于 菌。 （2）CO2和酒精的检测 ①CO2可使澄清 变浑浊，也可使 水溶液由 变 再变 。 ②酒精在 性条件下与 色的 反应变成 色。 （3）实验装置： ①10%NaOH溶液应放在 瓶中，作用是 。 ②酵母菌培养液应放在 瓶中。 ③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 瓶中。 ④D瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是 。 ⑤CO2检测时， 瓶的石灰水浑浊度高， 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。 ⑥酒精检测时检测液应取自 瓶，其中只有取自 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。 （5）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 和 。 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 和少量的 。 注意：此实验为对比实验，没有对照组，两组都是实验组。 知识点2.影响细胞呼吸的主要因素 影响细胞呼吸的因素包括内部因素(如____的种类和数量)和外部环境因素，其中外部环境因素影响机理及其应用如下： 因素 曲线模型 影响机理 实践应用 温度   主要是通过影响________________来实现的。最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制 ________下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以________细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量 O2浓度 在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度大于零且小于a%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为a%及以上时，只进行____________ 适当________氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会________细胞呼吸的进行 在蔬菜和水果的保鲜中，________CO2的浓度，可提高保鲜效果 H2O 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 将种子________，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储存时间 知识点3.细胞呼吸原理的应用实例 应用 主要目的 工业发酵罐酿酒先通气后密封 酵母菌先进行____________大量繁殖，再进行____________产生酒精  用“创可贴”等敷料包扎伤口 避免______氧病原菌的繁殖 作物栽培中及时松土透气 使根细胞进行_________，利于根系的生长和对无机盐的收  稻田定期排水 防止根细胞长期进行____________，产生的________对根细胞有毒害作用，导致烂根 伤口较深时需注射破伤风抗毒血清 防止破伤风芽孢杆菌进行___________而大量繁殖 提倡慢跑等有氧运动  避免积累过多的________而使肌肉酸胀无力 ▉考点07 叶绿体与捕获光能的色素 1.【实验】绿叶中色素的提取和分离 （1）色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中。 （2）色素的分离：不同色素在 中的溶解度不同， 的随层析液在滤纸上扩散的 快，反之则慢，这样，色素就会随着 在滤纸上的扩散而分离开。分离方法： 。 （3）试剂及药品作用 ①无水乙醇作用： ； ②层析液作用： ； ③SiO2作用： ；④CaCO3作用： 。 （4）分离过程中不能让滤液细线触及层析液，原因是 。 （5）色素分离结果（见右图） 滤纸条上观察到 条色素带，自上而下依次是 、 、 和 。可知 的溶解度最高， 的溶解度最低； 的含量最多。 （6）提取和分离现象异常原因分析 Ⅰ.收集到的滤液绿色过浅 原因：①未加 ，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)含量 ； ③一次加入大量的 ，提取浓度太低；④未加 或加入过少，色素分子被破坏。 Ⅱ.滤纸条看不见色素带 原因：①忘记画 ；②滤液细线接触到 ，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 Ⅲ.滤纸条色素带重叠原因：①滤液细线画的 。 2. 捕获光能的色素 （1）绿叶中的色素包括 和 两大类，其中 含量最多(约占3/4)。 叶绿素分为 和 ，类胡萝卜素分为 和 。 （2）叶绿素分子中含有 元素；叶绿素的合成需要 条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏 分子，而 分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。 （3）叶绿素主要吸收 和 ，类胡萝卜素主要吸收 。叶绿素对 吸收量最少，绿光被反射出来，所 以叶片呈现绿色。色素只能吸收 进行光合作用，不能吸收 红外光和紫外光。（见右图） 3. 捕获光能的结构 （1）光合作用的场所是 。叶绿体增大膜面积方式： 。 （2）吸收光能的四种色素分布在 上；与光合作用有关的酶分布在 上和 中。 （3）叶绿体功能验证试验——恩格尔曼实验 巧妙之处： ①实验材料选的妙：水棉叶绿体呈 状分布，便于观察和研究 ②排除干扰的方法妙：将临时装片放在黑暗且没有空气的环境中，排除了 的影响 ③实验对照设计妙：实验组为 的叶绿体，对照组为 的叶绿体 结论：叶绿体是绿色植物 的场所，氧气是由 释放的。 ▉考点08 光合作用的探究历程 1．探究光合作用原理的部分实验 (1)19世纪80年代，恩格尔曼的水绵实验：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__________是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 (2)19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成________。但到了1928年，发现甲醛不能通过光合作用转化成______。 (3)1937年，希尔实验：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生________。 (4)1941年，鲁宾和卡门的18O标记实验：光合作用中氧气来源于 。 (5)1954年，阿尔农：光照下，叶绿体可以合成ATP，且这一过程总与____________ (过程)相伴随。 (6)20世纪40年代，卡尔文14C同位素示踪实验：光合作用中碳的转移途径为___________________。 2．光合作用经典实验中的对照和变量的分析 经典实验 变量分析 自变量相关设置 因变量观察指标 无关变量 恩格尔曼水绵和好氧细菌实验 对照组：完全暴露在光下； 实验组：黑暗环境下极细光束照射 好氧细菌分布情况 水绵与好氧细菌的临时装片处于密闭环境中 恩格尔曼三棱镜照射水绵和好氧细菌实验 对照组：正常光源照射； 实验组：黑暗环境下光线经三棱镜后照射 鲁宾和卡门的18O标记实验 实验组中，一组为植物提供H2O和C18O2，另一组为植物提供HO和CO2 小球藻释放O2的相对分子质量情况(质谱仪测量反应氧中同位素比值) 光照、温度、实验材料的新鲜程度等 卡尔文14C标记实验 实验时间(用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，实验进行不同时间后，追踪检测小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类) 小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类 光照、温度、实验材料的新鲜程度、检测时间的选择等 H2O　 ▉考点09 光合作用的原理 知识点1.光合作用的概念 1.光合作用指绿色植物通过__________，利用光能，把________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出________的过程。 2.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 ________ ________________________ 代表生物 绿色植物 ____________ 相同点 都能将____________等无机物合成为有机物 知识点2.光合作用的过程 1．光合作用分为__________阶段和暗反应阶段，二者密切相关。过程图解如下： (1)图中①②分别代表__________、__________两个阶段。A、B、C代表的生理过程依次是__________________________、__________、_________。 (2)a、b、c、d、e代表的物质名称依次是__________________、________、_________、______、_________。 (3)联系光合作用两个阶段的物质是_______和_________。前者为暗反应供______，后者为暗反应______________。C3还原　 2.光反应和暗反应的关系 过程 光反应 暗反应 条件 场所 物质 转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2＋4e－ ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2固定：C5＋CO22C3 ②C3的还原： 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 联系 光反应为暗反应提供两种重要物质：ATP和NADPH。NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋(注意产生位置和移动方向)。 【易错警示】 相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照积累的有机物多，前者因为NADPH、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。 H：3H2ONADPH中的3H_________。 C：14CO2______________。 O：HO_____；C18O2________________。 NADP＋　 3.环境条件骤变对光合作用中间代谢产物含量瞬间影响的分析 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，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： ▉考点10 光合作用与细胞呼吸的过程关系 1．光合作用与细胞呼吸的过程图解 (1)图中①～③阶段为________________________阶段，④⑤阶段为光合作用的__________________阶段。 (2)物质Ⅰ～Ⅴ分别为__________________________________。 2.光合磷酸化和氧化磷酸化 项目 电子传递链和光合磷酸化 电子传递链和氧化磷酸化 过程   不同点 发生在叶绿体的____________上 发生在线粒体的________上 需要光 不需要光 电子供体是 ，电子受体是 电子供体是 ，电子受体是 相同点 都通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP。电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP 【知识拓展】 C3植物、C4植物和CAM植物 1.自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。 2.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 3.C4途径：研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(见图1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(见图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 4.CAM途径：CAM植物夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 ▉考点11 影响光合作用的环境因素及其应用 知识点1.光合作用强度 1．光合作用强度表示方法 2．提高光能利用率的途径 延长____________，增加____________(光合作用有效面积)，提高光合作用速率(光合速率)。 知识点2.影响光合作用的环境因素及应用 1.影响原料、能量供应的因素：　 　等。 2.影响叶绿体的形成和结构的因素：无机营养、病虫害。 3.影响酶活性的因素：　 　等。 4.影响光合作用的因素在生产实践中的应用 实例 原理 间作套种 不同植物对　 　的需求不同 冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降温，抑制呼吸作用 “正其行、通其风” 增大　　浓度，有利于光合作用的进行 合理灌溉 缺少 　导致气孔关闭，CO2供应不足 5.环境因素对光合作用的影响 1.光照强度 曲线 模型 模型分析 曲线对应点 细胞生理活动 ATP 产生场所 植物组织外观表现 图示 A点 只进行细胞呼吸，不进行光 合作用 　 　 从外界吸收O2，向外界排出CO2 AB段（不含 A、B点） 　 　 　 　 从外界吸收O2，向外界排出CO2 B点 　 　 与外界不发生气体交换 B点之后 　 　 从外界吸收CO2，向外界释放O2。此时植物可更新空气 应用 ①温室生产中，适当增强光照强度，可以提高光合速率，使作物增产 ②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 2.CO2浓度 原理 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 曲线模型及分析 图1中A点表示　 　，即光合速率等于呼吸速率时的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　 　 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，提高光合速率 3.温度 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 曲线 模型 及分析 AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点：酶的　 　，光合速率最大 BC段：随着温度升高，　　，光合速率减小，50 ℃左右时光合速率几乎为零 应用 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的积累量 4.矿质元素 原理 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等 曲线 模型 及分析 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物发生　 　而导致植物光合作用强度下降 应用 在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高光能利用率 5.多因子变量对光合速率的影响 ①曲线分析 P点：限制光合速率的因素应为 ，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为 。 ②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 6.光合作用曲线中的“关键点”移动 （1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 （2）B点与C点的变化（注：只有横坐标为自变量，其他条件不变） B点（补偿点） C点（饱和点） 适当增大CO2浓度（光照强度） 适当减小CO2浓度（光照强度） 土壤缺Mg2＋ 注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。 （3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 ▉考点12 光合速率与呼吸速率综合分析 1.各种速率的表示方法及相互关系 (1)呼吸速率：有机物或_____消耗量、CO2产生量。 (2)净光合速率：有机物积累量、___________、CO2吸收量。 (3)总光合速率：有机物或O2产生量、CO2消耗量。 (4)总光合速率＝净光合速率＋____________。 2．开放环境中CO2的昼夜变化曲线分析 (1)曲线分析 M～N和P～Q ( )；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 N～P N～A和E～P 清晨和傍晚光照较弱， ；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 A点和E点 ( )；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变 A～E ( )；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加 C点 叶片细胞气孔部分关闭，出现 现象 E点 (2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2量表示) 一昼夜有机物的积累量＝ 。 3．密闭玻璃罩中CO2的昼夜变化曲线分析 A～B段 无光照，植物只进行 . B～C段 温度降低，呼吸作用 . C～D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 D点 光合作用强度 呼吸作用强度 D～H段 光合作用强度 呼吸作用强度，其中F～G段表示“光合午休”现象 H点 光合作用强度 呼吸作用强度 H～I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 (2)植物是否生长的判断方法 I点低于A点 说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用强度＞呼吸作用强度，植物生长 若I点高于A点 说明光合作用强度＜呼吸作用强度，植物体内有机物总量减少，植物不能生长 若I点等于A点 说明光合作用强度＝呼吸作用强度，植物体内有机物总量不变，植物不生长 4．测定光合速率和呼吸速率的方法 1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率 （1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可 ；在测净光合速率时，NaHCO3溶液 。 （2）测定方法 ①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算 。 ②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算 。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正（总）光合速率。 （3）物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用 分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2.半叶法 如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不作处理），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 3.黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： 规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。 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 $$ 必背专题三 细胞的代谢 考点01 酶在代谢中的作用 考点02 影响酶促反应速率的因素及曲线分析 考点03 ATP在能量代谢中的作用 考点04 有氧呼吸 考点05 无氧呼吸 考点06 影响细胞呼吸的因素和应用 考点07 叶绿体与捕获光能的色素 考点08 光合作用的探究历程 考点09 光合作用的原理 考点10 光合作用与细胞呼吸的过程关系 考点11 影响光合作用的环境因素及其应用 考点12 光合速率与呼吸速率综合分析 ▉考点01酶在代谢中的作用 知识点1.酶的作用 1．证明酶在代谢中的作用的经典实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解 反应式：2H2O22H2O＋ O2 ↑ （1）变量分析（自变量、因变量、无关变量） ①实验条件常温、加热、氯化铁溶液、肝脏研磨液属于 自变量 。 ②H2O2分解速率(指标：气泡产生数量、速度，卫生香燃烧情况)属于 因变量 。 ③试管中H2O2溶液的性质、浓度和用量、FeCl3和肝脏的新鲜程度、加入试剂的量等属于 无关变量 。 （2）对照实验 ①对照实验一般要设置对照组和 实验组 ，对照组起 对照 作用。 ②在对照实验中，除了要观察的变量(自变量)外，其他变量(无关变量)都应当始终 保持相同 。 无关变量要始终 相同且适宜 。 ③实验设计原则： 单一变量原则 、 对照性原则 、 等量适宜原则 等。 （3）实验分析 ①4组和1组对照，说明酶具有 催化 作用。 ②4组和3组对照，自变量是 催化剂种类 ，说明H2O2酶 加快H2O2分解的速率 更显著，即酶的催化作用具有 高效 性。 （4）加热、Fe3＋、H2O2酶促进H2O2分解的原理 ①加热能促进H2O2分解是因为提供了 能量 。 ②Fe3＋、H2O2酶能促进H2O2分解是因为 降低了化学反应的活化能 。 2．酶的作用和本质 （1）概念：酶是由 活细胞 产生的具有 催化 作用的有机物，其中绝大多数酶是 蛋白质 ，少数酶是 RNA 。 （2）酶的作用： 催化 作用；酶的作用机理： 降低化学反应的活化能 。 酶在催化学反应前后自身性质和数量 不变 (改变/不变)。 （3）合成酶的原料： 氨基酸 或 核糖核苷酸 。 （4）合成酶的主要场所： 核糖体 。（注：还有细胞核、线粒体、叶绿体） （5）酶的作用场所：可以在 细胞内、细胞外、体外 发挥催化作用。 知识点2.酶的特性 1．高效性 催化效率更高　 (1)含义解读：与无机催化剂相比，酶的________________。 (2)作用实质：酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。 2．专一性 (1)含义解读：每一种酶只能催化______________化学反应。一种或一类　 (2)曲线解读：酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性。 3．作用条件较温和 　　　　　　 高温、过酸、过碱　  曲线解读：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；_________________ 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；________条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。低温　 【易错警示】 (1)酶在化学反应前后保持不变，酶可以反复使用。 (2)条件适宜时，酶在细胞内外均可起作用。 (3)低温抑制酶的活性，却不会使其灭活，故可低温保存酶。 ▉考点02 影响酶促反应速率的因素及曲线分析 1．影响酶活性的因素酶促反应　 (1)酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可以用一定条件下____________速率表示。温度、pH　 (2)影响酶活性的因素主要包括____________等。失活　 空间结构　 ①高温、过酸、过碱可破坏酶分子____________而导致酶永久性________(不可逆转)。 ②低温并不破坏酶分子的空间结构，当温度适当升高时酶活性尚可恢复。降低　 提高　 ③酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可________酶活性，后者则________酶活性。 2．影响酶促反应速率的曲线分析 (1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线 酶　 酶促反应　 失活　 提高　 降低　 反应物　 (2)温度和pH对酶促反应速率的影响 不变　 也不变　 据图可知，不同pH条件下，酶最适温度________；不同温度条件下，酶最适pH__________，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 (3)底物(反应物)浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 ①底物浓度对酶促反应速率的影响 ②酶浓度对酶促反应速率的影响 底物浓度　 成正比　 酶浓度和酶活性　 3.实验：探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素 【易错警示】 ①在酶的最适温度探究实验中，应按一定的温度梯度设置多个实验组，通过对比实验结果找出酶的最适温度。材料不能用H2O2溶液，因为高温下H2O2分解加快。若实验材料选取淀粉和淀粉酶，则不宜选用斐林试剂作检测试剂，因为斐林试剂需加热，而温度是自变量。 ②在酶的最适pH探究实验中，应按一定的pH梯度设置多个实验组，通过对比实验结果找出酶的最适pH。操作时必须先将酶置于不同pH条件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后，再加入HCl溶液或NaOH溶液。 ▉考点03 ATP在能量代谢中的作用 知识点1.ATP是一种高能磷酸化合物腺苷三磷酸　 1．ATP的中文名称：______________。C、H、O、N、P　 2．ATP的元素组成：_________________。腺苷　 磷酸基团　 A—P～P～P　 3．ATP结构简式：______________。其中“A”代表________，“P”代表____________，“～”代表____________________________________(这种化学键不稳定)。一种特殊的化学键(苏教版为磷酐键)　 4．ATP和ADP的结构 【易错警示】 (1)ATP与DNA 、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 (2)ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。因此，ATP并不是唯一的生命活动的直接供能物质。 腺苷　 知识点2.ATP与ADP的转化直接能源物质　 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，因此ATP是______________________。细胞呼吸、光合作用　 2.ATP的合成：（1）途径： 。细胞质基质、线粒体、叶绿体　 （2）场所： 。 光能和有机物中的化学能　 （3）能量来源： 。 3.ATP和ADP可以相互转化： 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式     所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在特殊的化学键(磷酐键)中的化学能 能量去路 储存于形成的特殊的化学键(磷酐键)中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 【易错警示】 (1)ATP不等同于能量：ATP是与能量有关的一种_______________，水解时大量的能量会被释放出来。 (2)ATP在细胞内含量较______，但ATP与ADP转化非常迅速，保证了能量及时供应。 （3）ATP和ADP的相互转化不是可逆反应(注：物质可逆，能量不可逆)。ATP与ADP之间的相互转化处于动态平衡中，使ATP与ADP含量都保持________平衡。 高能磷酸化合物　 少　 动态　 知识点3.ATP的利用ATP的水解　 1．吸能反应(如生物大分子的合成)一般与_____________反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应(如能源物质的氧化分解)一般与_____________相联系，释放的能量储存于ATP中。磷酸化　 ATP的合成　 2．ATP水解供能往往会发生__________，伴随着能量的转移，如载体蛋白磷酸化，同时被磷酸化的蛋白质____________和活性会发生改变。【易错警示】 磷酸化和去磷酸化 1.在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的_________，已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的____________。磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和蛋白质分子的去磷酸化。 蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供________基团，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白质分子的去磷酸化，在磷酸酶的作用下完成。 空间结构　 去磷酸化　 磷酸化　 磷酸　 ▉考点04 有氧呼吸 （1）概念：细胞在 O2 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(CO2) 和 水(H2O) ，释放 能量 ，生成 大量ATP 的过程。 （2）有氧呼吸场所： 细胞质基质 和 线粒体 (主要)。 （3）线粒体增大膜面积方式： 内膜向内腔折叠形成嵴 。 与有氧呼吸有关的酶分布于线粒体的 基质 中和 内膜 上。 （4）有氧呼吸过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 细胞质基质 1葡萄糖(C6H12O6)→2丙酮酸(C3H4O3)＋4[H] 少量能量 第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸(C3H4O3)＋6H2O→6CO2＋20[H] 少量能量 第三阶段 线粒体内膜 24[H]＋6O2→12H2O 酶 大量能量 （5） 有氧呼吸总反应式： C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋大量能量 。 （6）有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与 第一 阶段，H2O参与 第二 阶段，O2参与 第三 阶 段(作用：与 [H] 结合生成 H2O ，释放 大量 能量)；CO2生成于 第二 阶段，H2O生成于 第三 阶段； 第三 阶段释放能量最多。有氧呼吸产生的[H]实质是 NADH(还原型辅酶Ⅰ) 。 （7）有氧呼吸各元素去向： 。 ①研究元素去向的方法： 同位素标记法 。 ②产物CO2中的：C来自 葡萄糖 ，O来自 葡萄糖 和 水 ； 产物H2O中的：H来自 葡萄糖 和 水 ，O来自 氧气 。 【归纳小结】 全面解读有氧呼吸的三个阶段 (1)第一阶段称为糖酵解。任何细胞中，糖酵解过程都是葡萄糖氧化分解的必经途径。 (2)第二阶段中丙酮酸先生成一个二碳化合物，该化合物会加入一个多种有机酸参与的循环途径，在这个途径中逐步脱氢。这一阶段也称三羧酸循环阶段，不需要 O2直接参与。 (3)第三阶段：糖酵解和丙酮酸氧化过程中生成的[H]是在______________上继续氧化的。[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O，而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的 浓度梯度。最终，H＋沿着线粒体内膜上___________酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成(见下图)。这一阶段涉及电子传递和氧化磷酸化，需要O2的参与，是有氧呼吸过程中产生ATP的主要阶段。 线粒体内膜　 H＋　 ATP合成　 ▉考点05 无氧呼吸 知识点1.无氧呼吸 （1）无氧呼吸两个阶段都在 细胞质基质 中进行。无氧呼吸 第一 阶段与有氧呼吸完全相同，都产生了共同的中间产物 丙酮酸 ；第二阶段在不同酶的催化下生成 酒精和CO2 或 乳酸 。 （2）无氧呼吸总反应式酶 ①酵母菌、多数植物、苹果： C6H12O6 2 C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 。酶 ②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚： C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 。 注：不同生物无氧呼吸的产物不同，是因为 酶的种类 不同。无氧呼吸产生的[H]实质是 NADH 。 （3）无氧呼吸只在 第一 阶段释放出 少量 (大量/少量)能量，合成 少量 (大量/少量)ATP。 知识点2.细胞呼吸 (1)有氧呼吸和无氧呼吸过程关系的图解 (2)有氧呼吸与无氧呼吸的异同 项目 有氧呼吸(真核生物) 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 不需氧 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 大量能量 少量能量 相 同 点 反应条件 酶和适宜温度 过程 第一阶段完全相同  实质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 （3）细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路 项目 来源 去路 [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 用于各项生命活动 4．意义能量　 (1)为生物体提供________。细胞呼吸是ATP的主要来源。代谢　 (2)生物体________的枢纽，细胞呼吸过程中产生的中间产物(三羧酸循环能产生许多中间产物)可以转化为非糖物质，将蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来。 【归纳小结】 “三看法”判断细胞呼吸的类型(以葡萄糖为分解底物) (1)“一看”反应物和产物 (2)“二看”物质的量的关系 ①不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸产生酒精。 ②无CO2释放只进行无氧呼吸产生乳酸。 ③CO2释放量等于O2的吸收量只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。 ④CO2释放量大于O2的吸收量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。 ⑤酒精产生量等于CO2释放量只进行无氧呼吸产生酒精。 ⑥酒精产生量小于CO2释放量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自有氧呼吸。 (3)“三看”反应场所 ▉考点06 影响细胞呼吸的因素和应用 知识点1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）酵母菌是一种单细胞 真菌 ，属于 真核 (真核/原核)生物。在有氧和无氧条件下都能生存， 属于 兼性厌氧 菌。 （2）CO2和酒精的检测 ①CO2可使澄清 石灰水 变浑浊，也可使 溴麝香草酚蓝 水溶液由 蓝 变 绿 再变 黄 。 ②酒精在 酸 性条件下与 橙 色的 重铬酸钾 反应变成 灰绿 色。 （3）实验装置： ①10%NaOH溶液应放在 A 瓶中，作用是 除去空气中的CO2/排除空气中CO2对实验结果的干扰 。 ②酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。 ③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。 ④D瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是 消耗瓶中的O2，防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。 ⑤CO2检测时， C 瓶的石灰水浑浊度高， C 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。 ⑥酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶，其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。 （5）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 和少量的 二氧化碳 。 注意：此实验为对比实验，没有对照组，两组都是实验组。 知识点2.影响细胞呼吸的主要因素酶　 影响细胞呼吸的因素包括内部因素(如____的种类和数量)和外部环境因素，其中外部环境因素影响机理及其应用如下： 因素 曲线模型 影响机理呼吸酶的活性　 实践应用低温　 温度   主要是通过影响________________来实现的。最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制 ________下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以________细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量降低　 O2浓度 在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度大于零且小于a%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为a%及以上时，只进行____________有氧呼吸　 适当________氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间降低　 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会________细胞呼吸的进行抑制　 在蔬菜和水果的保鲜中，________CO2的浓度，可提高保鲜效果增加　 H2O 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 将种子________，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储存时间风干　 知识点3.细胞呼吸原理的应用实例 应用 主要目的无氧呼吸　 有氧呼吸　 工业发酵罐酿酒先通气后密封 酵母菌先进行____________大量繁殖，再进行____________产生酒精  用“创可贴”等敷料包扎伤口 避免______氧病原菌的繁殖厌　 作物栽培中及时松土透气 使根细胞进行_________，利于根系的生长和对无机盐的收 酒精　 无氧呼吸　 有氧呼吸　 稻田定期排水 防止根细胞长期进行____________，产生的________对根细胞有毒害作用，导致烂根 伤口较深时需注射破伤风抗毒血清 防止破伤风芽孢杆菌进行___________而大量繁殖无氧呼吸　 提倡慢跑等有氧运动  避免积累过多的________而使肌肉酸胀无力乳酸　 ▉考点07 叶绿体与捕获光能的色素无氧呼吸　 乳酸　 1.【实验】绿叶中色素的提取和分离 （1）色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 无水乙醇中。 （2）色素的分离：不同色素在 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的 快，反之则慢，这样，色素就会随着 层析液 在滤纸上的扩散而分离开。分离方法： 纸层析法 。 （3）试剂及药品作用 ①无水乙醇作用： 溶解、提取色素 ； ②层析液作用： 分离色素 ； ③SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；④CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。 （4）分离过程中不能让滤液细线触及层析液，原因是 避免滤液细线中的色素直接溶于层析液中 。 （5）色素分离结果（见右图） 滤纸条上观察到 4 条色素带，自上而下依次是 胡萝卜素 、 叶黄素 、 叶绿素a 和 叶绿素b 。可知 胡萝卜素 的溶解度最高， 叶绿素b 的 溶解度最低； 叶绿素a 的含量最多。 （6）提取和分离现象异常原因分析 Ⅰ.收集到的滤液绿色过浅 原因：①未加 SiO2 ，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)含量 较低 ； ③一次加入大量的 无水乙醇 ，提取浓度太低；④未加 CaCO3 或加入过少，色素分子被破坏。 Ⅱ.滤纸条看不见色素带 原因：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。 Ⅲ.滤纸条色素带重叠原因：①滤液细线画的 过粗 。 2. 捕获光能的色素 （1）绿叶中的色素包括 叶绿素 和 类胡萝卜素 两大类，其中 叶绿素 含量最多(约占3/4)。 叶绿素分为 叶绿素a 和 叶绿素b ，类胡萝卜素分为 胡萝卜素 和 叶黄素 。 （2）叶绿素分子中含有 Mg 元素；叶绿素的合成需要 光照 条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏 叶绿素 分子，而 类胡萝卜素 分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。 （3）叶绿素主要吸收 蓝紫光 和 红光 ，类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 。叶绿素对 绿光 吸收量最少，绿光被反射出来，所 以叶片呈现绿色。色素只能吸收 可见光 进行光合作用，不能吸收 红外光和紫外光。（见右图） 3. 捕获光能的结构 （1）光合作用的场所是 叶绿体 。叶绿体增大膜面积方式： 类囊体堆叠形成基粒 。 （2）吸收光能的四种色素分布在 类囊体薄膜 上；与光合作用有关的酶分布在 类囊体薄膜 上和 叶绿体基质 中。 （3）叶绿体功能验证试验——恩格尔曼实验 巧妙之处： ①实验材料选的妙：水棉叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察和研究 ②排除干扰的方法妙：将临时装片放在黑暗且没有空气的环境中，排除了光线和氧的影响 ③实验对照设计妙：实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为完全曝光的叶绿体 结论：叶绿体是绿色植物 光合作用 的场所，氧气是由 叶绿体 释放的。 ▉考点08 光合作用的探究历程 1．探究光合作用原理的部分实验 (1)19世纪80年代，恩格尔曼的水绵实验：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__________是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。甲醛　 叶绿体　 (2)19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成________。但到了1928年，发现甲醛不能通过光合作用转化成______。氧气　 糖　 (3)1937年，希尔实验：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生________。H2O　 (4)1941年，鲁宾和卡门的18O标记实验：光合作用中氧气来源于 。水的光解　 (5)1954年，阿尔农：光照下，叶绿体可以合成ATP，且这一过程总与____________ (过程)相伴随。CO2→C3→(CH2O)　 (6)20世纪40年代，卡尔文14C同位素示踪实验：光合作用中碳的转移途径为___________________。 2．光合作用经典实验中的对照和变量的分析 经典实验 变量分析 自变量相关设置 因变量观察指标 无关变量 恩格尔曼水绵和好氧细菌实验 对照组：完全暴露在光下； 实验组：黑暗环境下极细光束照射 好氧细菌分布情况 水绵与好氧细菌的临时装片处于密闭环境中 恩格尔曼三棱镜照射水绵和好氧细菌实验 对照组：正常光源照射； 实验组：黑暗环境下光线经三棱镜后照射 鲁宾和卡门的18O标记实验 实验组中，一组为植物提供H2O和C18O2，另一组为植物提供HO和CO2 小球藻释放O2的相对分子质量情况(质谱仪测量反应氧中同位素比值) 光照、温度、实验材料的新鲜程度等 卡尔文14C标记实验 实验时间(用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，实验进行不同时间后，追踪检测小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类) 小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类 光照、温度、实验材料的新鲜程度、检测时间的选择等 H2O　 ▉考点09 光合作用的原理 知识点1.光合作用的概念二氧化碳和水　 叶绿体　 1.光合作用指绿色植物通过__________，利用光能，把________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出________的过程。氧气　 2.光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用光能　 化能合成作用无机物氧化释放的能量　 区别 能量来源 ________ ________________________硝化细菌　 代表生物 绿色植物 ____________ 相同点 都能将____________等无机物合成为有机物CO2和H2O　 知识点2.光合作用的过程光反应　 1．光合作用分为__________阶段和暗反应阶段，二者密切相关。过程图解如下： 暗反应　 光反应　 (1)图中①②分别代表__________、__________两个阶段。A、B、C代表的生理过程依次是__________________________、__________、_________。(CH2O)　 CO2　 NADPH　 NADP＋　 C3还原　 叶绿体中的色素　 CO2固定　 水在光下分解(水的光解)　 (2)a、b、c、d、e代表的物质名称依次是__________________、________、_________、______、_________。能　 NADPH　 ATP　 (3)联系光合作用两个阶段的物质是_______和_________。前者为暗反应供______，后者为暗反应______________。供能、供氢　 C3还原　 2.光反应和暗反应的关系 过程 光反应 暗反应 条件 必须有光 有光、无光都能进行(但若光反应停止，暗反应只能持续一小段时间) 场所 叶绿体类囊体膜 叶绿体基质 物质 转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2＋4e－ ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2固定：C5＋CO22C3 ②C3的还原： 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 联系 光反应为暗反应提供两种重要物质：ATP和NADPH。NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋(注意产生位置和移动方向)。 【易错警示】 相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照积累的有机物多，前者因为NADPH、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。 H：3H2ONADPH中的3H_________。 C：14CO2______________。 O：HO_____；C18O2________________。 NADP＋　 (C3H2O)　 14C3　 (14CH2O)　 14C3　 (14CH2O)　 18O2　 3.环境条件骤变对光合作用中间代谢产物含量瞬间影响的分析 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，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： ▉考点10 光合作用与细胞呼吸的过程关系 1．光合作用与细胞呼吸的过程图解 (1)图中①～③阶段为________________________阶段，④⑤阶段为光合作用的__________________阶段。NADPH、O2、CO2、葡萄糖、[H]　 光反应、暗反应　 有氧呼吸第一、二、三　 (2)物质Ⅰ～Ⅴ分别为__________________________________。 2.光合磷酸化和氧化磷酸化 项目 电子传递链和光合磷酸化 电子传递链和氧化磷酸化 过程   不同点 发生在叶绿体的____________上类囊体膜　 发生在线粒体的________上内膜　 需要光 不需要光 电子供体是H2O，电子受体是NADP＋ 电子供体是NADH，电子受体是O2 相同点 都通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP。电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP 【知识拓展】 C3植物、C4植物和CAM植物 1.自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。 2.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 3.C4途径：研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(见图1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(见图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 4.CAM途径：CAM植物夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 ▉考点11 影响光合作用的环境因素及其应用 知识点1.光合作用强度 1．光合作用强度表示方法 糖类　 消耗量　 生成量　 2．提高光能利用率的途径光照面积　 光照时间　 延长____________，增加____________(光合作用有效面积)，提高光合作用速率(光合速率)。 知识点2.影响光合作用的环境因素及应用 1.影响原料、能量供应的因素：　CO2浓度、光照强度　等。 2.影响叶绿体的形成和结构的因素：无机营养、病虫害。 3.影响酶活性的因素：　温度、pH　等。 4.影响光合作用的因素在生产实践中的应用 实例 原理 间作套种 不同植物对　光照　的需求不同 冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降温，抑制呼吸作用 “正其行、通其风” 增大　CO2　浓度，有利于光合作用的进行 合理灌溉 缺少　水　导致气孔关闭，CO2供应不足 5.环境因素对光合作用的影响 1.光照强度 曲线 模型 模型分析 曲线对应点 细胞生理活动 ATP 产生场所 植物组织外观表现 图示 A点 只进行细胞呼吸，不进行光 合作用 　细胞质基质和线　粒体　 从外界吸收O2，向外界排出CO2 AB段（不含 A、B点） 　呼吸强度＞光合强度　 　细胞质基质、线粒体、叶绿体　 从外界吸收O2，向外界排出CO2 B点 　光合强度＝呼吸强度　 与外界不发生气体交换 B点之后 　光合强度＞呼吸强度　 从外界吸收CO2，向外界释放O2。此时植物可更新空气 应用 ①温室生产中，适当增强光照强度，可以提高光合速率，使作物增产 ②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 2.CO2浓度 原理 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 曲线模型及分析 图1中A点表示　CO2补偿点　，即光合速率等于呼吸速率时的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　 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，提高光合速率 3.温度 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 曲线 模型 及分析 AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点：酶的　最适温度　，光合速率最大 BC段：随着温度升高，　酶的活性下降　，光合速率减小，50 ℃左右时光合速率几乎为零 应用 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的积累量 4.矿质元素 原理 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等 曲线 模型 及分析 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物发生　渗透失水　而导致植物光合作用强度下降 应用 在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高光能利用率 5.多因子变量对光合速率的影响 ①曲线分析 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。 ②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 6.光合作用曲线中的“关键点”移动 （1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 （2）B点与C点的变化（注：只有横坐标为自变量，其他条件不变） B点（补偿点） C点（饱和点） 适当增大CO2浓度（光照强度） 左移 右移 适当减小CO2浓度（光照强度） 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。 （3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 ▉考点12 光合速率与呼吸速率综合分析 1.各种速率的表示方法及相互关系O2　 (1)呼吸速率：有机物或_____消耗量、CO2产生量。O2释放量　 (2)净光合速率：有机物积累量、___________、CO2吸收量。＞　 ＝ ＜　 (3)总光合速率：有机物或O2产生量、CO2消耗量。呼吸速率　 (4)总光合速率＝净光合速率＋____________。 2．开放环境中CO2的昼夜变化曲线分析 (1)曲线分析 M～N和P～Q 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 N～P 光合作用与呼吸作用同时进行 N～A和E～P 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变 A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加 C点 叶片细胞气孔部分关闭，出现“光合午休”现象 E点 光合作用产物的积累量最大 (2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2量表示) 一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S2－(S1＋S3)。 3．密闭玻璃罩中CO2的昼夜变化曲线分析 A～B段 无光照，植物只进行呼吸作用 B～C段 温度降低，呼吸作用减弱 C～D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 D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 D～H段 光合作用强度＞呼吸作用强度，其中F～G段表示“光合午休”现象 H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 H～I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 (2)植物是否生长的判断方法 I点低于A点 说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用强度＞呼吸作用强度，植物生长 若I点高于A点 说明光合作用强度＜呼吸作用强度，植物体内有机物总量减少，植物不能生长 若I点等于A点 说明光合作用强度＝呼吸作用强度，植物体内有机物总量不变，植物不生长 4．测定光合速率和呼吸速率的方法 1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率 （1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。 （2）测定方法 ①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正（总）光合速率。 （3）物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2.半叶法 如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不作处理），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 3.黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： 规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。 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 $$