2026届高三生物专题复习： 细胞代谢 讲义

专题二 细胞代谢 专题总揽 细胞 呼吸 有氧呼吸 细胞质基质和线粒体 场所 三阶段 反应式 C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+能量(少) 酶 24[H]+6O2 12H2O+能量(多) 酶 总反 应式 无氧呼吸 场所 细胞质基质 总反 应式 C6H12O6 2C3H6O3+能量(少) 酶 影响因素 温度、O2、H2O等 光合作用 总反 应式 ADP+Pi ATP 光、酶 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 过程 光反应 暗反应 │ 场所 叶绿体类囊体的薄膜上 物质变化 水的光解 ATP的生成 H2O NADPH+O2 光 能量变化 光能→ATP和NADPH中的化学能 场所 │ 叶绿体基质 物质变化 CO2的固定 CO2+C5 2C3 酶 C3的还原 能量变化 ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能 影响因素 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+能量(少) 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 C3+NADPH (CH2O)+C5 酶 ATP 温度、CO2、光等 方向：高浓度→低浓度 操作流程 工 具 应 用 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 载体 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 目的基因的检测与鉴定 农牧业、医药卫生、食品工业 DNA的 鉴定 二苯胺法 电泳法 PCR技术 电泳 将目的基因导入受体细胞 S形增长 种群 波动 J形增长 S形增长 下降 数量变化 增长 其他变化 非生物因素 自由扩散 方向：高浓度→低浓度 特点：不需要能量和转运蛋白 物质进出细胞的方式 特点：需要转运蛋白和不需要能量 协助扩散 方向：低浓度→高浓度 主动运输 特点：需要能量和转运蛋白 结构基础：膜的流 动性 胞吞 胞吐 特点：需要能量和 不要转运蛋白 细胞代谢 过程 本质 绝大多数是蛋白质，少数为RNA 条件 酶 通过降低化学反应活化能来实施催化作用 作用 高效性、专一性、温和性 特性 C、H、O、N、P 元素组成 A–P∽P∽P 结构简式 转化 ATP ATP ADP 水解酶 合成酶 再生途径 呼吸作用、(绿色植物) 光合作用 通常作为细胞的直接能源 利用 考点一 物质进出细胞的方式 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 物质进出细胞的方式 物质进出细胞的方式 湖南T10 湖南T15 山东T2 陕晋宁青T8 山东T4 甘肃T2 湖南T8 湖南T14 ①细胞的吸水和失水 ②主动运输 自由扩散 协助扩散 ③物质出入细胞的方式综合 ④质壁分离及其复原实验 ⑤胞吞和胞吐 ⑥生物膜的结构特点 主动运输的能量来源 河北T1 陕晋宁青T8 安徽T4 浙江T15（6月） ▲知识点1 物质进出细胞的方式及影响因素 1.“三看法”判断物质进出细胞的方式一看 方向 二看 动力 主动运输维持 ； 被动运输有平衡点 三看 种类 顺浓度梯度: 运输 逆浓度梯度:主动运输 浓度差:被动运输 耗能:主动运输、____________ 脂溶性的小分子(相似相溶原理)、气体等一般为________ 葡萄糖、氨基酸、无机盐离子一般为 ；特殊情况为协助扩散，如葡萄糖进红细胞、出小肠上皮细胞，Na+进细胞，K+出细胞等 大分子、颗粒物质一般为胞吞和胞吐。但某些小分子物质也可用该方式运输,如 。 2.影响物质跨膜运输的因素及相关曲线 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)P点之后运输速率不变的原因主要是_________ ___________________________ ①____________ ②________________ 自由扩散 (2)氧浓度（影响有氧呼吸能量的产生） P点之后运输速率不变的原因主要是________________ ③____________ ④____________ (3)温度: ①温度影响生物膜的 ,进而影响所有跨膜方式的运输速率。 ②温度影响 ,影响呼吸速率,进而影响能量供应,主动运输和胞吞、胞吐均受影响。 【讲一讲】图示为线粒体内外膜的结构示意图，③是线粒体孔蛋白，负责将丙酮酸运输到膜间隙;④是线粒体丙酮酸载体(MPC)，负责将丙酮酸运输到线粒体内部。①细胞色素C氧化酶、②ATP合酶是内膜上参与有氧呼吸第三阶段的蛋白质。回答下列问题: ⑴丙酮酸根进入线粒体基质的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响，也受 及H+浓度的影响。在有氧呼吸过程中，丙酮酸通过线粒体外膜和内膜进入线粒体内的转运方式分别是 、 。 ⑵在无氧条件下，丙酮酸不能进入线粒体的原因是 。NADH积累在细胞质基质中，将丙酮酸还原为 。 ⑶氰化钾是一种剧毒物质，专一性破坏线粒体内膜上细胞色素C氧化酶的结构，使其不能将电子传递给氧气，导致ATP不能正常形成。氰化钾中毒会引起动物体温 (“升高”“降低”)，此外，动物中毒后血浆pH会_____(“升高”“降低”)。 【读一读】（P67）水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。所以水分子进出细胞膜的方式既有自由扩散，又有协助扩散，但以 为主。 （P72）一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上 的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的 。 【讲一讲】如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是( 　　) A.甲图中A∽B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离,c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度 B.乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制 C.丙图中A∽B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度 D.丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程,c点后细胞开始从外界溶液吸收水 【议一议】胞吞、胞吐是跨膜运输吗？ ▲知识点2 主动运输的能量来源 项目 转运方向 能量来源 举例 ATP驱动泵 逆浓度梯度 ATP Na+-K+泵、Ca2+泵、H+泵等 偶联转运蛋白 协同转运蛋白参与的逆浓度梯度跨膜运输方式称为协同运输,其依赖于另一种溶质的顺浓度梯度运输,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度,包括同向协同和 两种情况 利用的能量储存在其中的一种溶质的 中 ①动物细胞的细胞膜上,Na+是常用的协同转运离子,它的电化学梯度为一种分子的主动运输提供驱动力 ②细菌、酵母菌和动物细胞,绝大多数主动运输靠的是H+的电化学梯度来驱动 光驱动泵 逆浓度梯度 ________ 细菌视紫红质等物质利用光能驱动H+的转运 【讲一讲】NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )协助扩散 流动性 A.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B.NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输 C.铵毒发生后,增加细胞外的NO3-会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 【练一练】（2025·四川）某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2，相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是（  ） A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞 B.胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量 C.转运蛋白W能同时转运两种物质，故不具特异性 D.CO2分子经自由扩散，只能从胞内运输到胞外 【练一练】细菌视紫红质(bR)是嗜盐杆菌细胞膜上一种光能驱动的H+跨膜运输蛋白,经由bR形成的H+浓度梯度用于驱动ATP合成等活动(如图1所示),合成的ATP可用于同化CO2。利用破碎的嗜盐杆菌细胞膜构建囊泡模型并对其进行光诱导,囊泡外溶液pH变化如图2所示。下列说法正确的是(　 　) A.bR在核糖体上合成后需经内质网、高尔基体加工 B.图示Na+、K+的转运及H+在bR处的转运均为逆浓度梯度运输 C.嗜盐杆菌为自养生物,合成ATP所需能量直接来源于光能 D.光照时嗜盐杆菌细胞质基质内pH上升,停止光照后胞外H+浓度低于胞内 【悟一悟】（2025·湖南）顺向轴突运输分快速轴突运输（主要运输跨膜蛋白L）和慢速轴突运输（主要运输细胞骨架蛋白）两种，都以移动、停滞反复交替的方式（移动时速度无差异）向轴突末梢运输物质。用带标记的某氨基酸（合成蛋白A和B所必需）分析蛋白A和B的轴突运输方式，实验如图。下列叙述正确的是（ 　） A.氨基酸通过自由扩散进入细胞 B.蛋白A是一种细胞骨架蛋白 C.轴突运输中，胞体中形成的突触小泡与跨膜蛋白L的运输方向不同 D.在单位时间内，运输蛋白B时的停滞时间长于蛋白A 【悟一悟】（2024·浙江）植物细胞胞质溶胶中的Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ） A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度 B.通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能 C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量 D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行 【悟一悟】（2024·江苏）有同学以紫色洋葱为实验材料，进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。下列相关叙述合理的是（  ） A.制作临时装片时，先将撕下的表皮放在载玻片上，再滴一滴清水，盖上盖玻片 B.用低倍镜观察刚制成的临时装片，可见细胞多呈长条形，细胞核位于细胞中央 C.用吸水纸引流使0.3g/mL蔗糖溶液替换清水，可先后观察到质壁分离和复原现象 D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态 【串一串】 渗透 作用 防腐杀菌 环境工程：反渗透技术在环境工程中用于苦咸水、海水的淡化，去除水中有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质，废水处理回用 水肿原因 动物细胞培养条件之一具有一定渗透压的培养液 内环境稳态 判断成熟细胞的死活 测定细胞液浓度范围 比较不同植物细胞的细胞液浓度 比较未知溶液浓度大小 观察植物细胞细胞膜的存在 证明原生质层的伸缩性大于细胞壁 鉴别不同种类的溶液（如蔗糖和KNO3） 项目 测定值 单位 参考范围 血清葡萄糖 10.15 mmolL-1 3.89∽6.11 总蛋白 78 gL-1 65∽85 钠 143 mmolL-1 135∽145 氯 109 mmolL-1 99∽110 胰岛素 1.6 mlUL-1 5.0∽20.0 【讲一讲】右图是甲的血液化验的部分数据，请回答下列问题： ⑴血浆的化学组成中，血浆蛋白含量为6.9%，无机盐含量不足1%，但血浆渗透压的大小主要取决于无机盐，原因是 。 ⑵从表中可推知甲患有 病，其出现尿多的现象的的原因可能是：原尿中含有的葡萄糖过多，使原尿的 增大，肾小管和集合管对水分的重吸收能力有限，从而使尿量增加。据此推测糖尿病患者体内抗利尿激素的分泌量与正常人相比会 ，判断的依据是 。 ⑶甲因流感病毒侵染导致鼻黏膜出现组织水肿(鼻塞)的原因是：由于感染的流感病毒导致体内的前列腺素增加，使毛细血管通透性提高， 进入组织液，导致血浆渗透压 ，同时组织液渗透压增高，从而引起鼻黏膜出现组织水肿(鼻塞)。 【练一练】人类囊性纤维病的发生与氯离子的跨膜运输有关。图中分别表示正常人与患者肺部支气管上皮细胞部分物质运输情况。请回答。增加 降低 运出细胞 (1)在细胞膜结构的研究中，为大多数人所接受的是细胞膜的 模型。据图可知氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上 决定的。 (2)正常人细胞中，氯离子通过 方式转运至细胞外，随着氯离子.在细胞外浓度逐渐升高，水分子向膜外扩散的速度 (加快/减慢)，使覆盖于肺部支气管上皮细胞表面的黏液被稀释。 (3)患者细胞中，由于CFTR蛋白异常关闭，氯离子无法 ，导致支气管中黏液增多。该实例体现了细胞膜具有 功能，对生命活动有重要意义。 (4)假如你是一位药物研发人员，请写出开发治疗此疾病药物的简要思路 。 ⑸研究表明，70%的囊性纤维病是编码支气管上皮细胞膜转运载体CFTR蛋白的基因缺失了 个碱基对，致使CFTR蛋白第508位苯丙氨酸缺失，但运输氯离子的功能并未丧失。请根据右图伴侣蛋白相关知识尝试解释突变引起氯离子运输障碍的原因： CFTR蛋白因缺少 个氨基酸，导致错误的 ，被伴侣蛋白扣留在 中，不能到达细胞膜行使运输氯离子的功能（导致细胞表面的CFTR蛋白 ） 。 考点二 酶和ATP在代谢中的作用 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 酶和ATP在代谢中的作用 ATP的结 构及拓展 浙江T4（1月） 全国甲卷T2 ①酶的特性 ②酶的作用 ③酶的本质 ④酶促反应的因素及实验 ⑤ATP的结构 ⑥ATP的功能及利用 酶促反应速率的影响因素 湖南T2 河北T2 河北T2 广东T1 浙江T6（6月） ▲知识点1 ATP的结构及拓展 1.“三看法”判断物质进出细胞的方式核糖 _______ ______(A) _________(AMP) _________(ADP) _________(ATP) ∽ P A ∽ P P … ∽ P A ∽ P P ∽ P A ∽ P P 核糖 脱氧核糖 ______________________ 改变 改变 G C U … … —— CTP —— 改变 G C _ … … … —— dCTP —— … T 【讲一讲】(2024·全国甲卷)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是(　 　) A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键中 【读一读】（P86）ATP分子的结构可以简写成A一P∽P∽P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，∽代表一种 化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而 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 。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的 与其他分子结合，从而使后者发生变化。 （ P88图）参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种　 　的酶，在其作用下 　 ，该过程伴随着　 　，这一过程就是载体蛋白的磷酸化……载体蛋白的磷酸化导致其 发生变化。 【议一议】1.只有ATP是直接能源物质吗？ 2.同一个体不同细胞ATP含量相等吗？ 【练一练】ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,动物细胞中也含有dATP(脱氧核糖三磷酸),每个dATP由磷酸基团、脱氧核糖和腺嘌呤组成。下列叙述错误的是(　 　) A.与皮肤表皮细胞相比,心肌细胞含有更多的ATP B.与ATP相比,dATP五碳糖2号碳上的羟基被单独的氢原子所取代 C.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化,改变蛋白质的活性 D.若1 mol ATP水解成ADP释放的能量为30.54 kJ,则1 mol ATP彻底水解释放的能量小于91.62 kJ ▲知识点2 酶促反应速率的影响因素分析 1.酶促反应的影响因素影响反应速率的因素 影响底物与酶的接触面积 底物浓度 ___浓度 酶活性 影响酶的空间结构 温度、pH ______或激活剂 少 多 减弱 ______性抑制 ______性抑制 【讲一讲】为研究温度对酶活性的影响，实验小组用四种不同温度对等浓度的淀粉酶溶液、淀粉溶液分别进行预处理，将同温度下的淀粉酶溶液与淀粉溶液混合均匀，再在原温度下保温相同时间，测定生成物的量分别为a、b、c、d，已知a<b<c<d，但混淆了各组对应的温度。设各组对应温度依次为ta、tb、tc、td，则各组的温度从高到低排序，不可能的是（ ） A．td>tc>tb>ta B．tc>td>tb>ta C．tb>tc>td>ta D．ta>tc>tb>td 2.酶的特性及相关探究实验 【讲一讲】下列有关酶的实验叙述，正确的是( ) A.可用淀粉溶液、淀粉酶、碘液等来探究pH对淀粉酶活性的影响 B.在“探究温度对酶活性的影响"实验中，先将淀粉液与淀粉酶液混合后，再分别置于不同温度条件下相同且适宜时间 C.在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用"实验中，可通过检测是否产生还原糖来证明酶的作用具有专一性 D.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，加热、Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解的原因都是降低了过氧化氢分解反应的活化能 过氧化氢与过氧化氢酶反应，检测 产生的快慢或多少，不能选用淀粉和淀粉酶(因酸会催化淀粉自身水解) 高效性 过氧化氢分别在过氧化氢酶和Fe3+的催化作用下分解，观察气泡产生的快慢或多少 专一性 淀粉、蔗糖分别在唾液淀粉酶的催化作用下分解，用 检测，不能用碘液检测 温度对酶活性的影响 淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应，用碘液检测而不能用________检测(因需要水浴加热)。也不能选用过氧化氢与过氧化氢酶进行实验(因温度影响过氧化氢的分解) pH对酶活性的影响 斐林试剂 斐林试剂 【读一读】（P78）酶不能为细胞代谢提供能量，却可以 ；在催化过程中，酶分子 会发生 。 （P84）细胞中各类化学反应的有序进行，与 有关。 （P85）溶菌酶能够 ，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。 【议一议】1.生物体内所有的化学反应都需要酶来催化吗？ 2.核酶就是核酸酶吗？ 【悟一悟】（2025·四川）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（   ） A.升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B.D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C.若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D.2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 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30C水浴1小时 ⑤ HCI溶液(6mol/L) 0.2mL ______ ⑥ 试管2加0.2mLH20。测定2支试管中的产物量 【悟一悟】(2024·浙江）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（ ） 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 组别 甲中溶液（2mL） 乙中溶液（2mL） 不同时间测定的相对压强（kpa） 0s 50s 100s 150s 200s 250s I 肝脏研磨液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 II FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 III 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 【悟一悟】（2023·浙江）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示下列叙述错误的是（    ） A.H2O2分解生成O2导致压强改变 B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C.250s时I组和III组反应已结束而II组仍在进行 D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性 【串一串】 DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制 RNA聚合酶：用于转录时DNA解旋及核糖核苷酸间的连接 基因工程工具酶 限制酶：特异性切割DNA分子(断开磷酸二酯键) DNA连接酶：连接两个DNA片段(不具特异性) Taq酶：用于PCR扩增目的基因(耐高温) DNA解旋酶：用于DNA复制时打开双链间氢键 DNA酶：可水解DNA RNA酶：可水解RNA 可用于对遗传物质化学本质的探究(如艾弗里实验曾用到DNA酶) 遗 传 遗传物质 信息传递 光合酶存在于叶绿体 各种消化酶：可对应催化相应分子的水解 纤维素酶和果胶酶(除去植物细胞的细胞工具酶壁)、胰蛋白酶(制备动物细胞悬液) 与有氧呼吸有关酶存在于细胞质基质和线粒体 细胞工程工具酶 免疫 溶菌酶参与第一、二道防线 代谢 “多酶片”应整片吞服，可确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用(嚼碎服用会使肠溶衣包裹的酶在胃液中丧失活性) 常考 的酶 【练一练】酶作为生物催化剂,在现实生活中有着广泛的应用,创造了多姿多彩的生活。下列关于酶的应用，正确的是（ ） A.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以去除坏死组织 B.生物酶洗衣粉有强大的去污能力,可用于清洗羊毛类衣物 C.富含消化酶的多酶片,细嚼慢咽更有利于发挥其助消化功效 D.“脚气”多为真菌感染导致,可以使用溶菌酶进行治疗 【讲一讲】近年来，科学家们开发了一种新型核酶，其催化机理如图1，其中该酶的5'和3’端的臂具有靶向识别作用，环状部位为催化活性部位。因此，可通过人工化学合成不同序列的新型核酶,“指哪打哪”，对目标核酸底物进行特异性切割。 ⑴据图1可推知，构成该新型核酶的基本单位是（ ） A.氨基酸 B.核糖核苷酸 C.葡萄糖 D.脱氧核苷酸 ⑵据图1和所学知识判定，该新型核酶可能具有的酶学性质包括（ ） A.催化具有高效性 B.催化切割单链RNA C.催化具有序列特异性 D.高温会使其丧失稳定性 若改变实验条件，使DNA局部区域拆分为单链，那么该新型核酶也可以对目标DNA的特定位点进行切割，如图2所示。 ⑶该新型核酶与限制酶相比，不同之处包括（ ）(编号选填) ①只能切割单链 ②可切割DNA和RNA ③可人为设计该酶的序列，随意定位 ⑷由图2可推知，可利用该新型核酶代替限制酶进行重组DNA操作。进行此项操作，在反应体系中加入质粒后，后续的流程应为 。(编号选填并排序) ①添加新型核酶 ②添加DNA聚合酶 ③导入受体细胞 ④添加目的基因 ⑤添加DNA连接酶 ⑥筛选含重组质粒的细胞 考点三 细胞代谢中的物质与能量转化 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 细胞代谢中的物质与能量转化 光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转换 湖南T17 山东T4 山东T16 山东T21 湖南T17 山东T16 河北T19 湖南T5 山东T4 山东T17 主要集中在： ①总、净光合与呼吸速率 ②光合作用与细胞呼吸在物质和能量代谢上的区别与联系 ③光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 影响细胞呼吸和光合作用的因素 安徽T3 安徽T16 新课标全国卷·T31 广东T18 ▲ ▲知识点1 光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转换 1.氧元素在植物体内的转移途径O2 H2O 光反应 有氧呼吸Ⅲ CO2 暗反应 C3 C6H12O6 有氧呼吸Ⅱ 暗反应 有氧呼吸Ⅱ 蒸腾作用 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H] 酶 24[H]+6O2 12H2O 酶 C6H12O6 2C3H4O3+4[H] 酶 H2O NADPH+O2 光 C3H4O3 呼吸作用Ⅰ 酒精发酵 【归纳】“三种”元素转移途径(指出图中每个箭头所示的生理过程) ①C元素： CO2 （CH2O） C3H4O3（丙酮酸） ②O元素： H2O O2 H2O ③H元素： [H] （CH2O） H2O CO2 H2O [H] 无氧呼吸 第一阶段 呼吸作用Ⅰ C3H4O3 有氧呼吸第 一、二阶段 【提醒】光合作用与细胞呼吸过程的三个易错点[H] (1)光合作用过程中产生的O2全部来自 ；有氧呼吸消耗的O2全部产生 。 (2)葡萄糖 直接进入线粒体被利用,需在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H],丙酮酸和[H]进入线粒体进一步被氧化分解。 (3)在光合作用中,用18O标记CO2,可以在O2中检测到18O,转移途径为 。无氧呼吸 第一阶段 【讲一讲】(不定项）如图表示某绿色植物在生长阶段内物质的转变情况,①∽④表示反应阶段,下列叙述正确的是(　 　)有氧呼吸第 一、二阶段 A.④过程产生ATP最多,①过程光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中 B.进行②过程的CO2只来自大气,产生的C6H12O6存在于液泡中 C.进行③过程时需要有水参与,产生少量ATP D.给植物浇灌H218O，根细胞会产生C18O2,④过程不会产生H218O 【练一练】(不定项)(2025·黑吉辽蒙卷)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（  ） A.①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体 B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成 C.无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行 D.无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中 2.能量的转换过程能量的转换过程 光能 __________ 中的化学能 ___中的化学能 热能 ___中的化学能 光反应 暗反应 光合作用 细胞呼吸 用于各项生命活动 用于各项生命活动 【提醒】光反应与暗反应关系的2个“两种” ⑴为暗反应提供能量的两种物质: 。 ⑵NADPH在暗反应中的两种作用:作为 、 。 【讲一讲】光合作用是唯一能捕获和转化光能的生物学途径，下图表示光合作用过程中，发生在叶绿体类囊体膜上的电子传递和H+跨膜转移过程，其中P680和P700表示两种特殊状态的叶绿素a。 (1)CF0和CF1是复杂的蛋白质，据图分析，这两种蛋白质复合体的生理作用是 、 。 (2)据图分析，类囊体腔的H+来源有 。类囊体腔的H+远高于基质侧，在该浓度差中储存一种势能，该势能是此处形成ATP的前提。其他条件不变，若H+浓度差突然消失，短时间内叶绿体中的C3含量会增加，原因是 、 。 (3)据图分析，水光解产生的O2释放至细胞外，至少要穿过 层膜。光合作用的产物是有氧呼吸的原料，有氧呼吸的产物是光合作用的原料，但二者不是可逆反应。请对此作出解释。 (答出两点即可)。 ▲知识点2 影响细胞呼吸和光合作用的因素 1.影响细胞呼吸因素的4类曲线原理:温度影响酶活性 应用: 储存果蔬， 大棚夜间 ，减少有机物消耗 O2为0:只进行无氧呼吸 果蔬___储存点 有氧呼吸 无氧呼吸 无氧呼吸_______ 原理:CO2反馈性 细胞呼吸 应用: CO2浓度或窖藏储存果蔬 为减少有机物消耗，宜将种子风干 长期浸入水中可因无氧呼吸产生毒害 【练一练】(2023·湖南)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 【讲一讲】(不定项)(2023·山东)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 B.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逐渐增加 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 (不定项)(2024·山东)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( ) A. p点为种皮被突破的时间点 B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 2.影响光合作用因素的3类曲线 原理:影响光反应阶段NADPH 的生成 原理:影响暗反应中C3的生成 原理:通过影响酶的_____ 来影响光合作用 P点限制因素 外因:温度、 等 内因:色素含量、酶的数 量和______ P点限制因素 外因: 、光照强度 内因: 、酶的数 量和活性、 的含量 光合作用最适温度 3.净光合速率、呼吸速率与真正光合速率的关系 速率 速率 真正光合速率 黑暗环境中有机物或O2 量、CO2 量 有机物 量或O2 量、CO2 量 表示方法 表示方法 表示方法 有机物或O2产生量、CO2消耗量或 量 【想一想】如何快捷构建曲线中关键点移动的模型？呼吸 产生 消耗 【讲一讲】图1表示在20℃、大气CO2浓度条件下测得的A、B两种植物的CO2吸收速率随光照强度变化的关系曲线。请回答下列问题： ⑴如图所示的实验涉及的自变量是 。 ⑵由图1可知，A、B植物对生存环境的要求差异主要是 不同。 ⑶若CO2浓度对植物呼吸作用强度不产生影响，适当提高的CO2浓度，图1中a、b、c点移动的方向分别是 、 、 。 ⑷若已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，图2为CO2浓度一定、环境温度为25℃时，不同光照条件下测得的植物的光合作用强度。请据图在空白处绘出环境温度为30℃时，光合作用强度随光照强度变化的曲线。(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置)。 【读一读】（P94）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。在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为 ；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。 （P96）松土也有可能导致局部大气CO2浓度上升，其原因是 。 （P103）光合作用过程中NADPH的形成过程是水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去 电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。 （P104）C3是指三碳化合物--- ，C5是指五碳化合物--核酮糖-1,5-二磷酸（_____）。 （P104）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是 。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部 。 【提醒】蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，其优势在于：①溶于水——有另于多糖，②属于非还原糖较稳定(或蔗糖分子对渗透压的影响较小)——有另于单糖。 【议一议】1.氧气能抑制哺乳动物成熟红细胞的无氧呼吸吗？两个 2.处于光补偿点的植株，其叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等吗？ 【悟一悟】（2025·湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg/L）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题： (1)栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放氧反应。 (2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。 (3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg/L，培养10min后，推测该培养液pH会______，培养液中对硝基苯酚相对含量 。 (4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。 【悟一悟】（2025·广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。回答下列问题： (1) 图a中，当胞间CO2浓度在900∽1200µmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是 ____________，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2) 图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为____________。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 检测指标升高 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/ (molH2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 【悟一悟】(2024·山东)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 (1) 光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有__________________。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。  (2) 光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点____(填“高”或“低”),理由是 。  (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。  【串一串】 通过激素进行调节 改善农作物的细胞代谢 光照、CO2浓度、温度、矿质元素、水分等 合理密植 细胞 科学种植方式 生态农业、立体农业 改良作物遗传特性 增产措施 开发人工光合系统 个体 种群 群落 生态系统 影响产量的因素 生态因素 遗传因素 地理条件 温光条件 水分条件 营养条件 病虫害 内因 外因 间作、轮作、套种 【讲一讲】人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术,图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合,利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜,由一张阳膜和一张阴膜复合制成,可在直流电场的作用下,将复合层间的 H2O 解离为 H+和OH-。生物阴极引入了特定的功能微生物——嗜氢产甲烷菌,可将CO2转化为CH4进一步利用。 ⑴从发挥的作用看,光阳极相当于叶绿体中的 。光阳极吸收光子并产生光生电子(e-)和“空穴”,“空穴”带______(填“正”或“负”) 电。  ⑵生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了 的作用。自光照开始,整个系统的能量转换过程是 (用文字和箭头表示)。  ⑶嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌,由此推测该系统中双极膜具有选择透过性,具体表现为 。  ⑷同等光照条件下,研究人员发现人造叶绿体比自然植物细胞积累有机物的效率更高,从光能利用的角度分析，其主要原因是 ； 从净光合作用角度分析其可能的原因还有 (答两点)。 ⑸ 该人工光合系统在生态学上的重要意义是 (答两点即可)。 环境 条件 光合有效辐射(P) /(μmol·m-2·s-1) 蓝光 比例 (B/P) 红光 比例 (R/P) 叶绿素 a含量 /(mg·g-1) 叶绿素 b含量 /(mg·g-1) 阳光直射 10 500 0.25 0.39 1.21 0.28 建筑遮阴 1 160 0.36 0.29 1.45 0.39 冠层遮阴 800 0.33 0.27 1.58 0.45 【练一练】植物在生长过程中会遇到被建筑物或冠层叶片遮挡阳光的情况,为了探究植物对遮阴的反应,研究人员首先测定了不同遮阴环境中光合有效辐射(P)以及蓝光(B)、红光(R)在光合有效辐射中所占的比例。然后,将生长一致的某种盆栽植物随机分成A、B、C三组,分别置于阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境中生长数周,测定叶片中叶绿素的含量,结果如表所示。回答下列问题: ⑴实验后A→B→C三组植物叶片中叶绿素含量变化趋势及其生理意义是 。B、C组植物叶片中叶绿素a/b比例更适应遮阴环境，原因是 。 ⑵将实验后的A、B、C组植物同时置于建筑遮阴环境中，三组植物叶绿体中生成ATP和NADPH最多的是_____________组。 ⑶将一定数量的实验后B组植物分别置于阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境中，进行同样时长的光合作用，取叶片做脱色处理，在碘液中浸泡一段时间，取出观察，着色最深的是处于_____________环境中的叶片。 ⑷植物体一些新生的嫩叶经常会遇到被其他叶片部分遮挡的情况。研究发现光照会引起植物细胞内生长素含量减少，一个叶片左、右两部分的叶肉细胞输出的生长素会分别沿着该侧的叶柄细胞向下运输（如图所示）。据此推测，图中被遮挡嫩叶叶柄生长状态发生的变化是 ，其原因是 ，这种生理反应的意义在于 。 【串一串】 ①有氧呼吸第二个阶段 ②产生酒精的无氧呼吸 ③化石燃料的开采和使用 自由扩散 ①参与组成人体缓冲对HCO3-/H2CO3 ②参与体液调节 ①光合作用暗反应 ②化能合成作用 ①增加CO2浓度，提高光合速率 ②维持培养液的pH 参与碳循环 CO2 产 生 消 耗 调 节 循 环 澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液 检测 运输 应用 催化ATP的合成 【练一练】图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片移至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间。请回答下列问题: ⑴NaHCO3分解产生的CO2直接参与光合作用的 阶段，场所在 。 ⑵该实验的目的是 ，叶片上浮的原因是 。 ⑶请用曲线在图乙中绘出NaHCO3溶液浓度由低浓度到最适浓度的过程中测量指标的变化情况；本实验结果的测量指标还可以用 表示。 ⑷若研究光照强度对光合作用的影响，以上装置该如何改进: 。 ⑸若利用双向纸层析法可先后分离苋菜中的光合色素和花青素。将色素提取液滴在滤纸上，先使用有机层析液层析，随后滤纸逆时针旋转90°使用蒸馏水继续层析，结果如图丙，其中数字代表不同类型的色素。那么，在有机层析液中溶解度最大的是呈 色的1色素；与光合色素不同，花青素是一种 溶性色素，所以花青素色素点可能分布在 位点。丙 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题二 细胞代谢思维领航 细胞 呼吸 有氧呼吸 细胞质基质和线粒体 场所 三阶段 反应式 C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+能量(少) 酶 24[H]+6O2 12H2O+能量(多) 酶 总反 应式 无氧呼吸 场所 细胞质基质 总反 应式 C6H12O6 2C3H6O3+能量(少) 酶 影响因素 温度、O2、H2O等 光合作用 总反 应式 ADP+Pi ATP 光、酶 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 过程 光反应 暗反应 │ 场所 叶绿体类囊体的薄膜上 物质变化 水的光解 ATP的生成 H2O NADPH+O2 光 能量变化 光能→ATP和NADPH中的化学能 场所 │ 叶绿体基质 物质变化 CO2的固定 CO2+C5 2C3 酶 C3的还原 能量变化 ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能 影响因素 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+能量(少) 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 C3+NADPH (CH2O)+C5 酶 ATP 温度、CO2、光等 方向：高浓度→低浓度 操作流程 工 具 应 用 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 载体 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 目的基因的检测与鉴定 农牧业、医药卫生、食品工业 DNA的 鉴定 二苯胺法 电泳法 PCR技术 电泳 将目的基因导入受体细胞 S形增长 种群 波动 J形增长 S形增长 下降 数量变化 增长 其他变化 非生物因素 自由扩散 方向：高浓度→低浓度 特点：不需要能量和转运蛋白 物质进出细胞的方式 特点：需要转运蛋白和不需要能量 协助扩散 方向：低浓度→高浓度 主动运输 特点：需要能量和转运蛋白 结构基础：膜的流 动性 胞吞 胞吐 特点：需要能量和 不要转运蛋白 细胞代谢 过程 本质 绝大多数是蛋白质，少数为RNA 条件 酶 通过降低化学反应活化能来实施催化作用 作用 高效性、专一性、温和性 特性 C、H、O、N、P 元素组成 结构简式 A–P∽P∽P 转化 ATP ADP 水解酶 合成酶 ATP 呼吸作用、(绿色植物) 光合作用 再生途径 通常作为细胞的直接能源 利用 议 读 六诀护航 串 练 记 悟 考点一 细胞代谢/物质进出细胞的方式 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 物质进出细胞的方式 物质进出细胞的方式 湖南T10 湖南T15 山东T2 陕晋宁青T8 山东T4 甘肃T2 湖南T8 湖南T14 ①细胞的吸水和失水 ②主动运输 自由扩散 协助扩散 ③物质出入细胞的方式综合 ④质壁分离及其复原实验 ⑤胞吞和胞吐 ⑥生物膜的结构特点 主动运输的能量来源 河北T1 陕晋宁青T8 安徽T4 浙江T15（6月） ▲知识点1 细胞代谢/物质进出细胞的方式// 物质进出细胞的方式及影响因素 1.“三看法”判断物质进出细胞的方式浓度差 被动 一看 方向 二看 动力 主动运输维持 ； 被动运输有平衡点 三看 种类 顺浓度梯度: 运输 逆浓度梯度:主动运输 浓度差:被动运输 耗能:主动运输、____________ 脂溶性的小分子(相似相溶原理)、气体等一般为________ 葡萄糖、氨基酸、无机盐离子一般为 ；特殊情况为协助扩散，如葡萄糖进红细胞、出小肠上皮细胞，Na+进细胞，K+出细胞等 大分子、颗粒物质一般为胞吞和胞吐。但某些小分子物质也可用该方式运输,如 。 胞吞和胞吐 自由扩散 主动运输 神经递质 2.影响物质跨膜运输的因素及相关曲线 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)P点之后运输速率不变的原因主要是_________ ___________________________ 膜上载体的数量有限或供能有限 自由扩散 协助扩散或主动运输 ①____________ ②________________ 自由扩散 (2)氧浓度（影响有氧呼吸能量的产生） P点之后运输速率不变的原因主要是________________ 膜上载体的数量有限 主动运输 自由扩散、 协助扩散 ③____________ ④____________ (3)温度:流动性 ①温度影响生物膜的 ,进而影响所有跨膜方式的运输速率。酶活性 ②温度影响 ,影响呼吸速率,进而影响能量供应,主动运输和胞吞、胞吐均受影响。 图示为线粒体内外膜的结构示意图，③是线粒体孔蛋白，负责将丙酮酸运输到膜间隙;④是线粒体丙酮酸载体(MPC)，负责将丙酮酸运输到线粒体内部。①细胞色素C氧化酶、②ATP合酶是内膜上参与有氧呼吸第三阶段的蛋白质。回答下列问题: ⑴丙酮酸根进入线粒体基质的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响，也受 及H+浓度的影响。在有氧呼吸过程中，丙酮酸通过线粒体外膜和内膜进入线粒体内的转运方式分别是 、 。在无氧条件下，无法形成H+电化学势能，丙酮酸因 主动运输 协助扩散 MPC的数量 ⑵在无氧条件下，丙酮酸不能进入线粒体的原因是 缺乏动力而不能主动运输穿过线粒体内膜 。NADH积累在细胞质基质中，将丙酮酸还原为 。乳酸或酒精和CO2 ⑶氰化钾是一种剧毒物质，专一性破坏线粒体内膜上细胞色素C氧化酶的结构，使其不能将电子传递给氧气，导致ATP不能正常形成。氰化钾中毒会引起动物体温 (“升高”“降低”)，此外，动物中毒后血浆pH会_____(“升高”“降低”)。升高 降低 【详解】(1)由图可知，有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸，通过线粒体外膜上的③线粒体孔蛋白运输，进入膜间隙，再通过线粒体内膜上的④线粒体丙酮酸载体(MPC)，进入线粒体内部。前者运输的动力是丙酮酸浓度差，其运输方式为协助扩散;后者运输动力是H+电化学势能，运输方式为主动运输，影响其运输的因素有：丙酮酸根浓度影响，也受MPC的数量及H+浓度的影响。 (2) 由图可知，在有氧条件下，通过电子传递链积累起线粒体内膜两侧的H+浓度梯度，可以形成H+电化学势能，推动ATP形成以及丙酮酸进入线粒体基质中。由图可知，H+电化学势能的产生需要氧气，所以在无氧条件下，丙酮酸因缺乏动力而不能主动运输进入线粒体基质。有氧条件下，NADH进入线粒体内膜，与O2结合形成H2O，无氧条件下，NADH积累在细胞质基质中，将丙酮酸还原为乳酸或酒精和CO2. (3)氰化钾是一种剧毒物质，会专一性破坏线粒体内膜上细胞色素C氧化酶的结构，使其不能将电子传递给氧气，导致ATP不能正常形成，物质氧化分解释放的能量更多以热能形式散失，因此氰化钾中毒会引起动物体温偏高。氰化钾中毒后，电子不能传递给氧气，会导致丙酮酸不能进入线粒体内膜，不能进行有氧呼吸第三阶段，丙酮酸会在细胞质基质中转变为乳酸，导致中毒后血浆pH下降。 （P67）水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。所以水分子进出细胞膜的方式既有自由扩散，又有协助扩散，但以 为主。协助扩散 （P72）一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上 的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的 。蛋白质 流动性 选择透过性 如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是( B　　) A.甲图中A∽B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离,c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度 B.乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制 C.丙图中A∽B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度 D.丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程,c点后细胞开始从外界溶液吸收水 【详解】甲图ab段意味着细胞经过了吸水过程;乙图ab段细胞仅仅发生了吸水过程;丙图ab段细胞失水,会发生质壁分离现象;丁图ab段细胞失水后又吸水,可能发生了质壁分离和自动复原。甲图中A~B时间内细胞液浓度逐渐变小,细胞吸水,不会发生质壁分离,c点既不吸水也不失水,细胞液浓度等于外界溶液的浓度,A错误;乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢,即植物细胞吸水速率减慢,原因可能是细胞壁的限制,B正确;丙图中A~B时间内细胞液浓度逐渐变大,细胞失水,细胞液浓度小于外界溶液浓度,C错误;丁图中,细胞液浓度先变大后变小,可表示细胞发生了质壁分离后又自动复原,c点之前细胞就开始从外界溶液吸收水,D错误。 胞吞、胞吐是跨膜运输吗？ 跨膜运输是指物质从膜的一侧运输到另一侧，不论何种方式。在人教版跨膜运输一节内容里就有胞吞胞吐的内容。中图版的教材就更清楚了：主动运输、协助扩散、自由扩散、胞吞、胞吐都属于跨膜运输。其中前三者又称为更小范围的穿膜运输，而胞吞和胞吐运输时，物质本身并没有穿过生物膜本身，只是被被膜包裹住了而已。 ▲知识点2 细胞代谢/物质进出细胞的方式// 主动运输的能量来源 项目 转运方向 能量来源 举例 ATP驱动泵 逆浓度梯度 ATP Na+-K+泵、Ca2+泵、H+泵等 偶联转运蛋白 协同转运蛋白参与的逆浓度梯度跨膜运输方式称为协同运输,其依赖于另一种溶质的顺浓度梯度运输,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度,包括同向协同和反向协同 两种情况 利用的能量储存在其中的一种溶质的 电化学梯度 中 ①动物细胞的细胞膜上,Na+是常用的协同转运离子,它的电化学梯度为一种分子的主动运输提供驱动力 ②细菌、酵母菌和动物细胞,绝大多数主动运输靠的是H+的电化学梯度来驱动 光驱动泵 逆浓度梯度 ________光能 细菌视紫红质等物质利用光能驱动H+的转运 NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( B )协助扩散 流动性 A.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B.NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输 C.铵毒发生后,增加细胞外的NO3-会加重铵毒 D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 【详解】NH4+通过AMTs进入细胞属于协助扩散，消耗的能量不是来自ATP，A错误； NO3−从细胞内转运到细胞外是顺浓度梯度运输,不消耗能量,且需要转运蛋白(SLAH3)协助,属于被动运输中的协助扩散，B正确；增加细胞外的NO3−,可以促使H+向细胞内转运,减少细胞外的H+,从而减轻铵毒，C错误；载体蛋白NRT1.1转运NO3−属于主动运输,其转运速度主要受载体蛋白的数量和能量的影响;运输H+属于协助扩散,在载体蛋白充足的条件下,其转运速度与膜外H+浓度呈正相关，D错误。 （2025·四川）某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2，相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是（ B ） A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞 B.胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量 C.转运蛋白W能同时转运两种物质，故不具特异性 D.CO2分子经自由扩散，只能从胞内运输到胞外 【详解】从图中看出，转运蛋白W可协助组氨酸顺浓度梯度进入细胞，A错误；胞内产生的组胺跨膜运输至膜外是从低浓度至高浓度，属于主动运输，需要消耗能量，能量由组氨酸浓度梯度提供，B正确；转运蛋白W能同时转运两种物质，也具有特异性，C错误；CO2分子经自由扩散，也可以从胞外运输至胞内，例如从血浆进入肺部细胞，D错误。 细菌视紫红质(bR)是嗜盐杆菌细胞膜上一种光能驱动的H+跨膜运输蛋白,经由bR形成的H+浓度梯度用于驱动ATP合成等活动(如图1所示),合成的ATP可用于同化CO2。利用破碎的嗜盐杆菌细胞膜构建囊泡模型并对其进行光诱导,囊泡外溶液pH变化如图2所示。下列说法正确的是(　B　) A.bR在核糖体上合成后需经内质网、高尔基体加工 B.图示Na+、K+的转运及H+在bR处的转运均为逆浓度梯度运输 C.嗜盐杆菌为自养生物,合成ATP所需能量直接来源于光能 D.光照时嗜盐杆菌细胞质基质内pH上升,停止光照后胞外H+浓度低于胞内 【详解】嗜盐杆菌是原核生物,无内质网、高尔基体，A错误；Na+、K+(H+在bR处)的转运依赖H+浓度梯度(光能驱动)逆浓度梯度的主动运输，B正确；嗜盐杆菌细胞膜上的视紫红质能吸收光能,但ATP的合成是由H+浓度梯度驱动的,不是直接由光能驱动，C错误；由图2可知,光照时H+通过视紫红质运出质膜,可导致嗜盐杆菌细胞质基质内H+浓度降低,pH上升;停止光照后胞外H+通过协助扩散进入细胞内,浓度降低,但有平衡点，不会低于胞内的H+浓度，D错误。 （2025·湖南）顺向轴突运输分快速轴突运输（主要运输跨膜蛋白L）和慢速轴突运输（主要运输细胞骨架蛋白）两种，都以移动、停滞反复交替的方式（移动时速度无差异）向轴突末梢运输物质。用带标记的某氨基酸（合成蛋白A和B所必需）分析蛋白A和B的轴突运输方式，实验如图。下列叙述正确的是（　D　） A.氨基酸通过自由扩散进入细胞 B.蛋白A是一种细胞骨架蛋白 C.轴突运输中，胞体中形成的突触小泡与跨膜蛋白L的运输方向不同 D.在单位时间内，运输蛋白B时的停滞时间长于蛋白A 【详解】氨基酸是小分子物质，且是极性分子，一般通过主动运输的方式进入细胞，而非自由扩散，A错误；已知顺向轴突运输分快速轴突运输（主要运输跨膜蛋白L）和慢速轴突运输（主要运输细胞骨架蛋白）两种，在注射带标记的氨基酸，3小时就检测到带标记的A，5天才检测到带标记的B，说明蛋白A的运输速度快，属于快速轴突运输，所以蛋白A不是细胞骨架蛋白（细胞骨架蛋白是慢速轴突运输），B错误；轴突运输中，胞体中形成的突触小泡与跨膜蛋白L都是向轴突末梢运输，运输方向相同，C错误；由于蛋白A是快速轴突运输，蛋白B是慢速轴突运输，且二者移动时速度无差异，那么慢速轴突运输在单位时间内移动得少，是因为停滞时间长，所以在单位时间内，运输蛋白B时的停滞时间长于蛋白A，D正确。 （2024·浙江）植物细胞胞质溶胶中的Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ C ） A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度 B.通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能 C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量 D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行 【详解】由图可知，细胞液的pH3-6，胞质溶胶的pH7.5，说明细胞液的H+浓度高于细胞溶胶，若要长期维持膜内外的H+浓度梯度，需通过主动运输将细胞溶胶中的H+运输到细胞液中，A正确;通过离子通道运输为协助扩散，Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡属于协助扩散，不需要ATP直接供能，B正确;液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的方式为主动运输，需要消耗能量，能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供，C错误;白天蔗糖进入液泡，使光合作用产物及时转移，减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累，有利于光合作用的持续进行，D正确。 （2024·江苏）有同学以紫色洋葱为实验材料，进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。下列相关叙述合理的是（ D ） A.制作临时装片时，先将撕下的表皮放在载玻片上，再滴一滴清水，盖上盖玻片 B.用低倍镜观察刚制成的临时装片，可见细胞多呈长条形，细胞核位于细胞中央 C.用吸水纸引流使0.3g/mL蔗糖溶液替换清水，可先后观察到质壁分离和复原现象 D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态 【详解】制作临时装片时，通常是先滴一滴清水在载玻片上，然后将撕下的表皮放在清水上，再盖上盖玻片，A错误；用低倍镜观察刚制成的临时装片时，细胞核通常位于细胞的一侧，而不是中央，B错误；用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水，可以观察到质壁分离现象，但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液，C错误；当液泡体积变大，说明细胞吸水，液泡体积变小，说明细胞失水，所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化，可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态，D正确。 渗透 作用 防腐杀菌 环境工程：反渗透技术在环境工程中用于苦咸水、海水的淡化，去除水中有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质，废水处理回用 水肿原因 动物细胞培养条件之一具有一定渗透压的培养液 内环境稳态 判断成熟细胞的死活 测定细胞液浓度范围 比较不同植物细胞的细胞液浓度 比较未知溶液浓度大小 观察植物细胞细胞膜的存在 证明原生质层的伸缩性大于细胞壁 鉴别不同种类的溶液（如蔗糖和KNO3） 项目 测定值 单位 参考范围 血清葡萄糖 10.15 mmolL-1 3.89∽6.11 总蛋白 78 gL-1 65∽85 钠 143 mmolL-1 135∽145 氯 109 mmolL-1 99∽110 胰岛素 1.6 mlUL-1 5.0∽20.0 右图是甲的血液化验的部分数据，请回答下列问题： ⑴血浆的化学组成中，血浆蛋白含量为6.9%，无机盐含量不足1%，但血浆渗透压的大小主要取决于无机盐，原因是 。糖尿 血浆中虽然含有大量的蛋白质，但蛋白质相对分子质量大，单位体积溶液中蛋白质微粒数目少，产生的渗透压小 ⑵从表中可推知甲患有 病，其出现尿多的现象的的原因可能是：原尿中含有的葡萄糖过多，使原尿的 增大，肾小管和集合管对水分的重吸收能力有限，从而使尿量增加。据此推测糖尿病患者体内抗利尿激素的分泌量与正常人相比会 ，判断的依据是 。增加 糖尿病患者因大量失水导致细胞外液渗透压升高，最终促使垂体释放更多的抗利尿激素 渗透压 ⑶甲因流感病毒侵染导致鼻黏膜出现组织水肿(鼻塞)的原因是：由于感染的流感病毒导致体内的前列腺素增加，使毛细血管通透性提高， 进入组织液，导致血浆渗透压 ，同时组织液渗透压增高，从而引起鼻黏膜出现组织水肿(鼻塞)。降低 血浆蛋白质 【详解】⑴渗透压大小主要取决于溶液中溶质微粒数目的多少，血浆中虽然含有大量的蛋白质，但蛋白质相对分子质量大，单位体积溶液中蛋白质微粒数目少，而无机盐的溶质微粒多，因此蛋白质产生的渗透压较无机盐小，故血浆渗透压的大小主要取决于无机盐。 ⑵甲因体内的胰岛素缺乏，导致血糖浓度明显偏高，因而患有糖尿病。渗透压是溶质微粒对水的吸引力，糖尿病患者通常都会出现尿多的现象。分析原因可能是原尿中含有的葡萄糖过多，使原尿的渗透压增大，肾小管和集合管对水分的重吸收能力降低，从而使尿量增加。因为糖尿病患者有多尿的症状，所以大量失水导致细胞外液渗透压升高，最终促使垂体释放更多的抗利尿激素，使得糖尿病患者体内抗利尿激素的分泌量与正常人相比会增加。 ⑶前列腺素使毛细血管通透性提高，由血浆进入组织液的蛋白质增多，组织液渗透压升高，组织液增多，从而导致鼻黏膜肿胀(鼻塞)。 人类囊性纤维病的发生与氯离子的跨膜运输有关。图中分别表示正常人与患者肺部支气管上皮细胞部分物质运输情况。请回答。增加 降低 运出细胞 (1)在细胞膜结构的研究中，为大多数人所接受的是细胞膜的 模型。据图可知氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上 决定的。主动运输 流动镶嵌 CFTR蛋白 (2)正常人细胞中，氯离子通过 方式转运至细胞外，随着氯离子.在细胞外浓度逐渐升高，水分子向膜外扩散的速度 (加快/减慢)，使覆盖于肺部支气管上皮细胞表面的黏液被稀释。运出细胞 加快 (3)患者细胞中，由于CFTR蛋白异常关闭，氯离子无法 ，导致支气管中黏液增多。该实例体现了细胞膜具有 功能，对生命活动有重要意义。控制物质进出细胞 (4)假如你是一位药物研发人员，请写出开发治疗此疾病药物的简要思路 。 开发可以促进氯离子转运至细胞外的药物或增加细胞膜上的正常CFTR蛋白的数量，或者及时排出黏稠分泌物等的药物 ⑸研究表明，70%的囊性纤维病是编码支气管上皮细胞膜转运载体CFTR蛋白的基因缺失了 个碱基对，致使CFTR蛋白第508位苯丙氨酸缺失，但运输氯离子的功能并未丧失。请根据右图伴侣蛋白相关知识尝试解释突变引起氯离子运输障碍的原因： CFTR蛋白因缺少 个氨基酸，导致错误的 ，被伴侣蛋白扣留在 中，不能到达细胞膜行使运输氯离子的功能（导致细胞表面的CFTR蛋白 ） 。 3 折叠 1 减少 内质网 【详解】(1)在细胞膜结构的研究中，为大多数人所接受的是细胞膜的流动镶嵌模型。据图可知氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上CFTR蛋白决定的。 (2)由图可知，氯离子向外运输需要消耗ATP，说明其运输方式是主动运输;伴随着氯离子转运至细胞外，外界溶液的浓度逐渐增大，导致外界溶液的浓度大于细胞质浓度，水分子向膜外扩散的速度加快。 (3)由图可知，CFTR蛋白异常关闭，导致氯离子无法运出细胞，即功能正常的CFTR蛋白空间结构发生改变，使氯离子无法运出细胞，导致支气管中黏液增多。氯离子的运输也体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能。 (4)患者出现呼吸困难、肺部感染等症状在于氯离子的运输障碍，因此在治疗上可开发可以促进氯离子转运至细胞外的药物或增加细胞膜上的正常CFTR蛋白的数量，或者及时排出黏稠分泌物等的药物。 ⑸研究表明，70%的囊性纤维病的病因是:编码支气管上皮细胞膜转运载体CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基对，致使CFTR蛋白第508位苯丙氨酸缺失，但运输氯离子的功能并未丧失。根据题干提供的原理，突变引起氯离子运输障碍的原因:CFTR蛋白因缺少一个氨基酸，导致错误的折叠，被伴侣蛋白扣留在内质网中，不能到达细胞膜行使运输氯离子的功能(导致细胞表面的CFTR蛋白减少) 考点二 细胞代谢/酶和ATP在代谢中的作用 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 酶和ATP在代谢中的作用 ATP的结 构及拓展 浙江T4（1月） 全国甲卷T2 ①酶的特性 ②酶的作用 ③酶的本质 ④酶促反应的因素及实验 ⑤ATP的结构 ⑥ATP的功能及利用 酶促反应速率的影响因素 湖南T2 河北T2 河北T2 广东T1 浙江T6（6月） ▲知识点1 细胞代谢/酶和ATP在代谢中的作用//ATP的结构及拓展 1.“三看法”判断物质进出细胞的方式… 腺嘌呤 腺苷 腺苷二磷酸 腺苷一磷酸 腺苷三磷酸 核糖 _______ ______(A) _________(AMP) _________(ADP) _________(ATP) ∽ P A ∽ P P GTP ∽ P A ∽ P P ∽ P A ∽ P P 核糖 脱氧核糖 ______________________ 改变 改变 G C U … … —— CTP —— 改变 G C _ … … … —— dCTP —— … UTP dGTP dTTP T 脱氧腺苷三磷酸(dATP) (2024·全国甲卷)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是(　C　) A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键中 【详解】ATP为细胞内的直接能源物质,γ位磷酸基团脱离,ATP转化为ADP的过程释放能量,可为离子的主动运输提供能量,A正确;ATP分子水解两个高能磷酸键后,得到RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B正确;ATP可在细胞核中发挥作用,如细胞核中可进行转录过程,ATP可以为RNA的合成提供能量,故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂,C错误;光合作用光反应过程中,在有关酶的催化作用下,光合色素吸收的光能促成ADP与Pi发生化学反应,形成ATP,故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键中,D正确。 （P86）ATP分子的结构可以简写成A一P∽P∽P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，∽代表一种相互排斥 特殊的 化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而 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 。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的 与其他分子结合，从而使后者发生变化。催化ATP水解 末端磷酸基团挟能量 转移势能 （ P88图）参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种　 　的酶，在其作用下能量的转移 ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合 　 ，该过程伴随着　 　，这一过程就是载体蛋白的磷酸化……载体蛋白的磷酸化导致其 发生变化。空间结构 只有ATP是直接能源物质吗？ 蛋白质合成时肽链的延伸过程、磷脂合成以及糖原合成过程所需的能量则分别直接来自于GTP、CTP和UTP，但物质氧化时释放的能量大都必须先合成ATP，然后ATP可使GDP、CDP或UDP生成相应的GTP、CTP和UTP；NADPH可为光合作用暗反应直接供能 同一个体不同细胞ATP含量相等吗？ 尽管某些类型的细胞如心肌细胞和口腔上皮细胞中的ATP含量可能相似，但同一个体的不同细胞中ATP的含量并不一定相等。它的含量受到细胞类型、代谢状态和能量需求的影响。①细胞类型：例如，肌肉细胞由于频繁的收缩活动，需要大量的ATP，因此其ATP含量可能较高；②代谢状态：例如，在活跃进行有氧呼吸的细胞中，ATP的生成速率较快；③能量需求：细胞在进行特定活动时，如主动运输、蛋白质合成等，会消耗大量的ATP，在这些活动进行时，细胞内的ATP含量会降低。末端磷酸基团挟能量 相互排斥 能量的转移 空间结构 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,动物细胞中也含有dATP(脱氧核糖三磷酸),每个dATP由磷酸基团、脱氧核糖和腺嘌呤组成。下列叙述错误的是(　A　) A.与皮肤表皮细胞相比,心肌细胞含有更多的ATP B.与ATP相比,dATP五碳糖2号碳上的羟基被单独的氢原子所取代 C.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化,改变蛋白质的活性 D.若1 mol ATP水解成ADP释放的能量为30.54 kJ,则1 mol ATP彻底水解释放的能量小于91.62 kJ 【详解】心肌细胞对能量需求更多,其中ATP和ADP相互转化的速度快,消耗的ATP多,因而其中含有的ATP并不会远远高于皮肤表皮细胞,而是基本相同,A错误;ATP的五碳糖为核糖,dATP的五碳糖为脱氧核糖,与ATP相比,dATP五碳糖2号碳上的羟基被单独的氢原子所取代,B正确;ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,C正确;ATP的结构简式为A-P~P~P,含有2个特殊的化学键,一个普通的磷酸键,1 mol ATP彻底水解会断裂两个特殊的化学键,一个普通的磷酸键,若1 mol ATP水解成ADP释放的能量为30.54 kJ,则1 mol ATP彻底水解释放的能量小于3×30.54=91.62 kJ,D正确。 ▲知识点2 细胞代谢/酶和ATP在代谢中的作用// 酶促反应速率的影响因素分析 1.酶促反应的影响因素影响反应速率的因素 影响底物与酶的接触面积 底物浓度 ___浓度 酶活性 影响酶的空间结构 温度、pH ______或激活剂 酶 抑制剂 酶 底物 多 少 少 多 减弱 减弱 恢复 失活 竞争 ______性抑制 非竞争 ______性抑制 为研究温度对酶活性的影响，实验小组用四种不同温度对等浓度的淀粉酶溶液、淀粉溶液分别进行预处理，将同温度下的淀粉酶溶液与淀粉溶液混合均匀，再在原温度下保温相同时间，测定生成物的量分别为a、b、c、d，已知a<b<c<d，但混淆了各组对应的温度。设各组对应温度依次为ta、tb、tc、td，则各组的温度从高到低排序，不可能的是（ D ） A．td>tc>tb>ta B．tc>td>tb>ta C．tb>tc>td>ta D．ta>tc>tb>td 【详解】若td最高，则td>tc>tb>ta，A正确;若tc最高，可能超过了最适温度，导致a<b<c<d，B正确;若tb最高，可能超过了最适温度，但此时酶活性高于ta时，导致a<b<c<d，C正确;若ta最高，此时生成物的量最低，说明该温度超过了最适温度，则tb最低或仅低于ta，D错误。 2.酶的特性及相关探究实验过氧化氢与过氧化氢酶反应，检测 产生的快慢或多少，不能选用淀粉和淀粉酶(因酸会催化淀粉自身水解) 高效性 过氧化氢分别在过氧化氢酶和Fe3+的催化作用下分解，观察气泡产生的快慢或多少 专一性 淀粉、蔗糖分别在唾液淀粉酶的催化作用下分解，用 检测，不能用碘液检测 温度对酶活性的影响 淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应，用碘液检测而不能用________检测(因需要水浴加热)。也不能选用过氧化氢与过氧化氢酶进行实验(因温度影响过氧化氢的分解) pH对酶活性的影响 斐林试剂 斐林试剂 斐林试剂 斐林试剂 O2 O2 下列有关酶的实验叙述，正确的是( C ) A.可用淀粉溶液、淀粉酶、碘液等来探究pH对淀粉酶活性的影响 B.在“探究温度对酶活性的影响"实验中，先将淀粉液与淀粉酶液混合后，再分别置于不同温度条件下相同且适宜时间 C.在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用"实验中，可通过检测是否产生还原糖来证明酶的作用具有专一性 D.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，加热、Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解的原因都是降低了过氧化氢分解反应的活化能 【详解】淀粉在酸性条件下分解速度加快，即pH本身影响淀粉的水解，PH也会通过影响酶活性进而影响淀粉的水解，因此不可用淀粉溶液、淀粉酶、碘液等来探究pH对淀粉酶活性的影响，A错误;在“探究温度对酶活性的影响”实验中，先将淀粉液与淀粉酶液分别置于同一温度条件下相同且适宜时间，然后将两者混合，B错误;淀粉和蔗糖本身不是还原糖，淀粉水解产物为葡萄糖，蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖均为还原糖，淀粉+淀粉酶组实验结果为砖红色，说明淀粉酶能催化淀粉水解;蔗糖+淀粉酶组实验结果未出现砖红色，说明淀粉酶没有催化蔗糖水解，从而说明淀粉酶具有专一性，C正确;Fe3+和过氧化氢酶通过降低过氧化氢分解反应的活化能从而加快化学反应的速度，而加热不能降低化学反应所需的活化能，D错误。降低化学反应的活化能　 （P78）酶不能为细胞代谢提供能量，却可以 ；在催化过程中，酶分子 会发生 。酶在细胞中的分布　 　可逆性改变　 构象 （P84）细胞中各类化学反应的有序进行，与 有关。溶解细菌的细胞壁 （P85）溶菌酶能够 ，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。 生物体内所有的化学反应都需要酶来催化吗？ 生物体内的化学反应大部分需要酶的催化，但并非所有反应都绝对需要酶。 例如光合作用的光反应阶段中的水的光解也不需要酶，而是需要利用光能促进水的分解。 核酶就是核酸酶吗？ 核酶和核酸酶是两种不同的生物酶，它们在定义、作用、功能等方面均有差别。 核酶是具有催化功能的小分子RNA，属于生物催化剂。它可降解特异的mRNA序列，参与RNA的加工与成熟过程。核酸酶则是一种能够水解聚核苷酸链的磷酸二酯键的酶，其本质为蛋白质。核酸酶在核酸分解的第一步中发挥作用，水解核苷酸之间的磷酸二酯键。 （2025·四川）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（  D   ） A.升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B.D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C.若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D.2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 【详解】题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物（D-果糖）的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误； 转化率=产物量/底物量×100%，2h时，500g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。 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30C水浴1小时 ⑤ HCI溶液(6mol/L) 0.2mL ______ ⑥ 试管2加0.2mLH20。测定2支试管中的产物量 (2024·浙江）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（ B ） 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 【详解】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；本实验是测定酶活性的实验，需要根据单位时间内产物生成量来计算酶活性，所以不能在 1h 内将试管里的苯丙氨酸消耗完，否则产物量由实验开始时的底物量决定，而与酶活性无关，无法达到实验目的，B错误；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；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。 （2023·浙江）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示下列叙述错误的是（  C    ） A.H2O2分解生成O2导致压强改变 B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C.250s时I组和III组反应已结束而II组仍在进行 D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性 组别 甲中溶液（2mL） 乙中溶液（2mL） 不同时间测定的相对压强（kpa） 0s 50s 100s 150s 200s 250s I 肝脏研磨液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 II FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 III 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 【详解】H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2ml，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250s时I组反应已结束，但II组和III组压强仍未达到I组的终止压强10.0，故250s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比I、II组可知，在相同时间内I组（含过氧化氢酶）相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。 DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制 RNA聚合酶：用于转录时DNA解旋及核糖核苷酸间的连接 基因工程工具酶 限制酶：特异性切割DNA分子(断开磷酸二酯键) DNA连接酶：连接两个DNA片段(不具特异性) Taq酶：用于PCR扩增目的基因(耐高温) DNA解旋酶：用于DNA复制时打开双链间氢键 DNA酶：可水解DNA RNA酶：可水解RNA 可用于对遗传物质化学本质的探究(如艾弗里实验曾用到DNA酶) 遗 传 遗传物质 信息传递 光合酶存在于叶绿体 各种消化酶：可对应催化相应分子的水解 纤维素酶和果胶酶(除去植物细胞的细胞工具酶壁)、胰蛋白酶(制备动物细胞悬液) 与有氧呼吸有关酶存在于细胞质基质和线粒体 细胞工程工具酶 免疫 溶菌酶参与第一、二道防线 代谢 “多酶片”应整片吞服，可确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用(嚼碎服用会使肠溶衣包裹的酶在胃液中丧失活性) 常考 的酶 酶作为生物催化剂,在现实生活中有着广泛的应用,创造了多姿多彩的生活。下列关于酶的应用，正确的是（ A ） A.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以去除坏死组织 B.生物酶洗衣粉有强大的去污能力,可用于清洗羊毛类衣物 C.富含消化酶的多酶片,细嚼慢咽更有利于发挥其助消化功效 D.“脚气”多为真菌感染导致,可以使用溶菌酶进行治疗 【详解】胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制微生物的繁殖，A正确；生物酶洗衣粉一般会添加蛋白酶和脂肪酶，而羊毛的主要成分为蛋白质，不宜使用添加了生物酶的洗衣粉，B错误;多酶片富含消化酶，如果细嚼慢咽容易导致被人体自身消化酶所破坏，难以在肠胃中发挥作用，C错误;“脚气”多为真菌感染所导致，而溶菌酶主要是溶解细菌的细胞壁-肽聚糖，真菌细胞壁主要成分为几丁质，溶菌酶治疗真菌效果并不明显，D错误。 近年来，科学家们开发了一种新型核酶，其催化机理如图1，其中该酶的5'和3’端的臂具有靶向识别作用，环状部位为催化活性部位。因此，可通过人工化学合成不同序列的新型核酶,“指哪打哪”，对目标核酸底物进行特异性切割。 ⑴据图1可推知，构成该新型核酶的基本单位是（ D ） A.氨基酸 B.核糖核苷酸 C.葡萄糖 D.脱氧核苷酸 ⑵据图1和所学知识判定，该新型核酶可能具有的酶学性质包括（ ABC ） A.催化具有高效性 B.催化切割单链RNA C.催化具有序列特异性 D.高温会使其丧失稳定性 若改变实验条件，使DNA局部区域拆分为单链，那么该新型核酶也可以对目标DNA的特定位点进行切割，如图2所示。 ⑶该新型核酶与限制酶相比，不同之处包括（ ①②③ ）(编号选填) ①只能切割单链 ②可切割DNA和RNA ③可人为设计该酶的序列，随意定位 ⑷由图2可推知，可利用该新型核酶代替限制酶进行重组DNA操作。进行此项操作，在反应体系中加入质粒后，后续的流程应为 。(编号选填并排序)④①⑤③⑥/①④⑤③⑥ ①添加新型核酶 ②添加DNA聚合酶 ③导入受体细胞 ④添加目的基因 ⑤添加DNA连接酶 ⑥筛选含重组质粒的细胞 【详解】(1):根据图1中新型核酶的环状部位含有碱基T，可知新型核酶是一条DNA单链，组成单位是脱氧核苷酸，D正确，ABC错误。故选D。 (2)该核酶与其它酶一样具有催化的高效性，A正确;据图1可知，该核酶可催化切割单链RNA中的磷酸二酯键，B正确;根据题意可知，该酶的5'和3’端的臂与底物之间具有靶向识别作用，因此催化具有序列特异性，C正确;图中新型核酶是一条DNA单链，高温不会使DNA单链变性，D错误。故选ABC。 (3) ①②限制酶可识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，而该酶只能切割单链的底物(DNA局部区域拆分为单链才能被该新型核酶对特定位点切割)，根据图1可图2可知，该核酶可切割DNA和RNA，①②符合题意;③根据题意，可通过人工化学合成不同序列的新型核酶，“指哪打哪”，对目标核酸底物进行特异性切割，因此该核酶可人为设计相应的序列，随意定位，③符合题意。故选①②③。 (4)若要进行重组DNA操作，需要将目的基因和质粒同时加入反应体系，且需要加入新型核酶对目的基因及质粒特定位点进行切割，然后通过DNA连接酶将目的基因和质粒两个片段进行拼接，并将重组的DNA导入受体细胞，最后筛选含重组质粒的细胞，即在反应体系中加入质粒后，后续的流程应为④添加目的基因、①添加新型核酶、⑤添加DNA连接酶、③导入受体细胞、⑥筛选含重组质粒的细胞。 考点三 细胞代谢/细胞代谢中的物质与能量转化 必备知识 高考试题分布 高频考点 2025 2024 2023 细胞代谢中的物质与能量转化 光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转换 湖南T17 山东T4 山东T16 山东T21 湖南T17 山东T16 河北T19 湖南T5 山东T4 山东T17 主要集中在： ①总、净光合与呼吸速率 ②光合作用与细胞呼吸在物质和能量代谢上的区别与联系 ③光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 影响细胞呼吸和光合作用的因素 安徽T3 安徽T16 新课标全国卷·T31 广东T18 ▲ ▲知识点1 细胞代谢/细胞代谢中的物质和能量转化// 光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转换 1.氧元素在植物体内的转移途径O2 H2O 光反应 有氧呼吸Ⅲ CO2 暗反应 C3 C6H12O6 有氧呼吸Ⅱ 暗反应 有氧呼吸Ⅱ 蒸腾作用 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H] 酶 24[H]+6O2 12H2O 酶 C6H12O6 2C3H4O3+4[H] 酶 H2O NADPH+O2 光 C3H4O3 呼吸作用Ⅰ 酒精发酵 【归纳】“三种”元素转移途径(指出图中每个箭头所示的生理过程)有氧呼吸 第二阶段 酒精发酵 第二阶段 呼吸作用 第一阶段 暗反应 ①C元素： CO2 （CH2O） C3H4O3（丙酮酸） ②O元素： H2O O2 H2O ③H元素： [H] （CH2O） H2O CO2 H2O 有氧呼吸 第三阶段 有氧呼吸 第三阶段 暗反应 光反应 光反应 [H] 无氧呼吸 第一阶段 呼吸作用Ⅰ C3H4O3 有氧呼吸第 一、二阶段 【提醒】光合作用与细胞呼吸过程的三个易错点水 水 [H] (1)光合作用过程中产生的O2全部来自 ；有氧呼吸消耗的O2全部产生 。不能 (2)葡萄糖 直接进入线粒体被利用,需在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H],丙酮酸和[H]进入线粒体进一步被氧化分解。C18O2→H218O→18O2 (3)在光合作用中,用18O标记CO2,可以在O2中检测到18O,转移途径为 。无氧呼吸 第一阶段 [H] 有氧呼吸第 一、二阶段 (不定项如图表示某绿色植物在生长阶段内物质的转变情况,①∽④表示反应阶段,下列叙述正确的是(　AC 　) A.④过程产生ATP最多,①过程光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中 B.进行②过程的CO2只来自大气,产生的C6H12O6存在于液泡中 C.进行③过程时需要有水参与,产生少量ATP D.给植物浇灌H218O，根细胞会产生C18O2,④过程不会产生H218O 【详解】有氧呼吸第三阶段产生的ATP最多，因此产生ATP最多的过程是④，①过程为光反应，光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中，A正确;进行光合作用暗反应②过程的CO2来自大气和线粒体，产生的葡萄糖可运输到其他细胞，B错误;③是有氧呼吸第一、二阶段，有氧呼吸第二阶段需要水参与，产生少量的ATP和大量的[H]，C正确;给植物浇H2180后，H2180参与呼吸作用生成C1802，H2180通过光反应生成1802，1802参与过程④生成H2180，D错误。 (不定项)(2025·黑吉辽蒙卷)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ AB ） A.①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体 B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成 C.无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行 D.无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中 【详解】①为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质，②为有氧呼吸第二阶段（丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH），发生在线粒体基质；③为有氧呼吸第三阶段（NADH与氧气结合生成水），发生在线粒体内膜。②和③发生在线粒体，A正确；有氧呼吸第三阶段（③）中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水。NADH直接参与了水的形成，B正确；①（有氧呼吸第一阶段）可正常进行，但②（有氧呼吸第二阶段）需要线粒体参与，无氧时植物细胞转向无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，不进行②过程，C错误；无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如生成酒精），未转移到ATP中，D错误。 2.能量的转换过程能量的转换过程 光能 __________ 中的化学能 ___中的化学能 热能 ___中的化学能 光反应 暗反应 光合作用 细胞呼吸 用于各项生命活动 ATP 有机物 ATP和ADPH 用于各项生命活动 【提醒】光反应与暗反应关系的2个“两种”ATP和ADPH ⑴为暗反应提供能量的两种物质: 。提供能量 还原剂 ⑵NADPH在暗反应中的两种作用:作为 、 。 光合作用是唯一能捕获和转化光能的生物学途径，下图表示光合作用过程中，发生在叶绿体类囊体膜上的电子传递和H+跨膜转移过程，其中P680和P700表示两种特殊状态的叶绿素a。 (1)CF0和CF1是复杂的蛋白质，据图分析，这两种蛋白质复合体的生理作用是 、催化ATP的合成 转运H+ 。基质侧和水的光解 (2)据图分析，类囊体腔的H+来源有 。类囊体腔的H+远高于基质侧，在该浓度差中储存一种势能，该势能是此处形成ATP的前提。其他条件不变，若H+浓度差突然消失，短时间内叶绿体中的C3含量会增加，原因是 、 H+浓度差突然消失，则ATP的生成量减少，短时间内C3被还原的数量减少，但CO2的固定还在继续进行 。4 (3)据图分析，水光解产生的O2释放至细胞外，至少要穿过 层膜。光合作用的产物是有氧呼吸的原料，有氧呼吸的产物是光合作用的原料，但二者不是可逆反应。请对此作出解释催化两个反应的酶不同、两个反应过程中能量是不可逆的 (答出两点即可)。 【详解】(1)从图中可以看出，CFO运输H+，经过CF1时，CF1合成了ATP，所以其作用是催化ATP的合成。转运H+。 (2)从图中可以看出，类囊体腔的H+可以来自于基质侧，也可以来自于水的光解产生。根据题干信息“类囊体腔的H+远高于基质侧，在该浓度差中储存一种势能，该势能是此处形成ATP的前提”，所以如果H+浓度差突然消失，则ATP的生成量减少，短时间内C3被还原的数量减少，但CO2的固定还在继续进行，所以C3的含量升高。 (3)水光解产生O2的场所在类囊体腔内，所以释放至细胞外，需要穿过类囊体腔，叶绿体(2层膜)，细胞膜，所以共穿过4层膜。虽然光合作用产物是有氧呼吸的原料，有氧呼吸的产物是光合作用的原料，但催化两个反应的酶不同，且两个反应过程中能量是不可逆的，光合作用产生的ATP储存于有机物中，呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动，所以二者不是可逆反应。 ▲知识点2 细胞代谢/细胞代谢中的物质和能量转化// 影响细胞呼吸和光合作用的因素 1.影响细胞呼吸因素的4类曲线原理:温度影响酶活性 应用: 储存果蔬， 大棚夜间 ，减少有机物消耗 O2为0:只进行无氧呼吸 果蔬___储存点 有氧呼吸 无氧呼吸 无氧呼吸_______ 原理:CO2反馈性 细胞呼吸 应用: CO2浓度或窖藏储存果蔬 为减少有机物消耗，宜将种子风干 长期浸入水中可因无氧呼吸产生毒害 抑制 低温 降温 增加 最佳 消失点 (2023·湖南)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(　C　) 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 【详解】干制降低食品的含水量,会使微生物不易在上面生长和繁殖,食品保存时间延长,A正确;腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,会使微生物失水过多,从而抑制微生物的生长和繁殖,B正确;低温保存可降低酶的活性,降低细胞呼吸速率,抑制微生物的生命活动,但并非温度越低越好,一般食品保存温度为零上低温,C错误;高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并破坏食品中的酶类,降低酶类对食品有机物的分解,有利于食品保存,D正确。 (不定项)(2023·山东)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(　BC 　) A.甲曲线表示O2吸收量 B.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逐渐增加 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 【详解】图中横坐标是O2浓度,据图分析可知,当O2浓度为0时,甲曲线仍有释放,说明甲曲线表示CO2的释放量,乙曲线表示O2吸收量,A错误;O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等,由于细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时植物只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B正确;O2浓度由0到b的过程中,O2浓度逐渐升高,有氧呼吸速率逐渐上升,因此有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;假设该器官既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵，且它们产生CO2所占的比例依次为X、1-X时，计算此时消耗的葡萄糖的总量=1/2-X/3,当X=1(只进行有氧呼吸)时，消耗的葡萄糖的总量最小；当然随着O2浓度增加消耗葡萄糖会增加，所以在b点时消耗葡萄糖的速率最小，D错误。 (不定项)(2024·山东)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(　ABD ) A.p点为种皮被突破的时间点 B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 【详解】由题图可知,p点乙醇脱氢酶活性开始下降,子叶耗氧量急剧增加,说明此时无氧呼吸减弱,有氧呼吸增强,该点为种皮被突破的时间点,A正确;Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸,使得子叶耗氧速率降低,但为了保证能量的供应,乙醇脱氢酶活性继续升高,加强无氧呼吸提供能量,B正确;Ⅲ阶段种皮已经被突破,种子有氧呼吸增强,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低,C错误;q处子叶耗氧量与乙醇脱氢酶活性两条曲线对应的被氧化的NADH相等,可以认为q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同,根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式和反应过程可知,此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多,D正确。 2.影响光合作用因素的3类曲线温度 CO2浓度 色素含量 原理:影响光反应阶段NADPH 的生成 原理:影响暗反应中C3的生成 原理:通过影响酶的_____ 来影响光合作用 P点限制因素 外因:温度、 等 内因:色素含量、酶的数 量和______ P点限制因素 外因: 、光照强度 内因: 、酶的数 量和活性、 的含量 光合作用最适温度 C5 活性 活性 ATP 3.净光合速率、呼吸速率与真正光合速率的关系 吸收 释放 积累 速率 速率 真正光合速率 黑暗环境中有机物或O2 量、CO2 量 有机物 量或O2 量、CO2 量 表示方法 表示方法 表示方法 有机物或O2产生量、CO2消耗量或 量 D 净光合 固定 呼吸 产生 消耗 4.曲线中关键点移动的模型构建呼吸 产生 消耗 这里所述的关键点是指光补偿点、净光合速率最大值和光饱和点（这三个点构成直角三角形）。D B C D΄ B΄ C΄ 有利于光合作用 不利于光合作用 若适当提高CO2浓度，三角形BCD呈膨胀趋势（底边仍在横轴且重心不变），通过“共底边缩（害）放（利）”，导致光补偿点（B΄）左移、光饱和点（D΄）右移、净光合作用最大值（C΄）右上移。 图1表示在20℃、大气CO2浓度条件下测得的A、B两种植物的CO2吸收速率随光照强度变化的关系曲线。请回答下列问题：光照强度、植物种类 ⑴如图所示的实验涉及的自变量是 。光照强度 ⑵由图1可知，A、B植物对生存环境的要求差异主要是 不同。 ⑶若CO2浓度对植物呼吸作用强度不产生影响，适当提高的CO2浓度，图1中a、b、c点移动的方向分别是 、 、 。右上移 左移 不变 ⑷若已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，图2为CO2浓度一定、环境温度为25℃时，不同光照条件下测得的植物的光合作用强度。请据图在空白处绘出环境温度为30℃时，光合作用强度随光照强度变化的曲线。(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置)。c b a 【详解】⑴据图分析，该实验的自变量是光照强度和植物种类。 ⑵由图表明，A、B植物对生存环境的要求差异主要是光照强度的不同。 ⑶适当提高CO2浓度的条件下，图中a表示的呼吸强度不变，由于光合作用增强，光补偿点b应左移、光饱和点c则向右向上移动。 ⑷由题意可知光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，而此时环境温度为25℃，如果提高到30℃时，呼吸作用增强，光合作用减弱，因此代表呼吸作用强度的A点会上移，代表光合作用强度等于呼吸作用强度的B点或右移，光饱和点会上移。 （P94）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。在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为 ；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。 松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促进这些微生物对土壤有机物的分解，增加了CO2的分解和排放 　甘油、氨基酸等非糖物质　 （P96）松土也有可能导致局部大气CO2浓度上升，其原因是 。两个 （P103）光合作用过程中NADPH的形成过程是水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去 电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。 （P104）C3是指三碳化合物--- ，C5是指五碳化合物--核酮糖-1,5-二磷酸（ ）。　蔗糖　 RuBP 3-磷酸甘油酸 （P104）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是 。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部 。　运输到植株各处　 【提醒】蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，其优势在于：①溶于水——有另于多糖，②属于非还原糖较稳定(或蔗糖分子对渗透压的影响较小)——有另于单糖。+表示促进 -表示抑制 氧气能抑制哺乳动物成熟红细胞的无氧呼吸吗？两个 在O2充足的条件下，O2会推动糖分解中间产物（NADH、丙酮酸）进入有氧氧化分解的途径，导致产生较多的ATP和柠檬酸，ATP和柠檬酸会抑制无氧呼吸过程中重要的调节酶——磷酸果糖激酶的活性，从而抑制无氧呼吸的进行。 但由于哺乳动物成熟红细胞没有线粒体、缺乏有氧呼吸酶系，丙酮酸和NADH（[H]）无法进入线粒体，细胞质基质中丙酮酸的含量不会降低，即使O2充足，不会由有氧呼吸产生大量ATP和柠檬酸(抑制作用)，因而O2不会抑制哺乳动物成熟红细胞的无氧呼吸。 处于光补偿点的植株，其叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等吗？ 光补偿点是指植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照度值。当植物处于光补偿点时，意味着植物的光合速率等于呼吸速率，即光合作用的细胞（包括叶肉细胞）的光合作用速率等于所有细胞呼吸作用速率。所以对于叶肉细胞来说，光合速率是要大于呼吸速率的。 （2025·湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg/L）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：抑制   叶绿体 (1)栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放氧反应。氧气 (2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。升高 (3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg/L，培养10min后，推测该培养液pH会______，培养液中对硝基苯酚相对含量 。基本不变 (4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。 栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用 【详解】⑴栅藻是真核生物， 进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，栅藻的光合放氧量逐渐下降，对光合放氧的抑制作用增强。 ⑵由题意知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，I、Ⅱ、Ⅲ三组对比，I组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，I组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。 ⑶图b中，I组为“栅藻+光照” ，对硝基苯酚含量为40mg/L；分析图a可知，对硝基苯酚含量为20mg/L时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b的I组可知，对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。 ⑷结合题意和图b的I组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。 （2025·广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。回答下列问题： (1) 图a中，当胞间CO2浓度在900∽1200µmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是 ____________，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案） 。 (2) 图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为____________。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 光敏色素→(-)PILI5 基因→(+)脱落酸信号通路→(- )气孔开放程度  光敏色素 有机物中的化学能 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 【详解】（1）当胞间CO2浓度在900−1200μmol⋅mol−1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5 基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中 PILI5 基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在 ATP 和 NADPH 中，最终储存在有机物中）。 通路 2 中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生 PILI5 基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5 基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对 PILI5 基因表达的影响是负相关，PILI5 基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度。 （4）根据图 c 中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 升高 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/ (molH2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (2024·山东)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 (1) 光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有__________________。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 突变体细胞分裂素合成更多,导致类囊体膜蛋白稳定性较高,延缓叶绿素的降解,且细胞分裂素能促进叶绿素的合成,因此叶片变黄速度慢 ATP、NADPH　 。  (2) 光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点____(填“高”或“低”),理由是 突变体胞间CO2浓度低、气孔导度大,固定CO2能力强，在其他限制因素相同的条件下，突变体可以利用更多的光能 高　 。  (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。 突变体植株蔗糖转化酶活性高,更多的蔗糖转化为单糖,运输到籽粒的蔗糖减少 【详解】(1)光反应产生的ATP和NADPH可用于暗反应中C3的还原。对比野生型和突变体不同条件下类囊体膜蛋白稳定性可知,不同条件下突变体类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型,可能是突变体细胞分裂素合成增加,使类囊体膜蛋白稳定性增强,延缓了叶绿素的降解,且细胞分裂素可促进叶绿素的合成,故与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢。 (2)据表可知,开花14天后突变体的气孔导度大于野生型,但突变体的胞间CO2浓度低于野生型,且突变体的呼吸代谢不受影响,说明突变体光合作用更强,固定CO2能力更强,因此突变体光饱和点更高。 (3)据题图可知,与野生型相比,突变体蔗糖转化酶活性更高,而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖,故突变体内蔗糖减少,且叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处,因此突变体向外运输的蔗糖减少,导致籽粒淀粉含量低。 通过激素进行调节 改善农作物的细胞代谢 光照、CO2浓度、温度、矿质元素、水分等 合理密植 细胞 科学种植方式 生态农业、立体农业 改良作物遗传特性 增产措施 开发人工光合系统 个体 种群 群落 生态系统 影响产量的因素 生态因素 遗传因素 地理条件 温光条件 水分条件 营养条件 病虫害 内因 外因 间作、轮作、套种 人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术,图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合,利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜,由一张阳膜和一张阴膜复合制成,可在直流电场的作用下,将复合层间的 H2O 解离为 H+和OH-。生物阴极引入了特定的功能微生物——嗜氢产甲烷菌,可将CO2转化为CH4进一步利用。类囊体(基粒) ⑴从发挥的作用看,光阳极相当于叶绿体中的 。光阳极吸收光子并产生光生电子(e-)和“空穴”,“空穴”带______(填“正”或“负”) 电。 正 固定、还原 ⑵生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了 的作用。自光照开始,整个系统的能量转换过程是 (用文字和箭头表示)。 只允许H+、OH-通过,不允许O2通过 光能→电能→甲烷中的化学能 ⑶嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌,由此推测该系统中双极膜具有选择透过性,具体表现为 。  ⑷同等光照条件下,研究人员发现人造叶绿体比自然植物细胞积累有机物的效率更高,从光能利用的角度分析，其主要原因是 该系统的太阳能转化效率超过了大部分高等植物的自然光合作用，主要是因为该系统利用各种波长的光提高了光能的转化效率，而高等绿色植物的光合色素对光的吸收是有选择性的，主要吸收蓝紫光和红光 人造叶绿体中的酶催化效率更高,固碳能力更强;植物细胞要进行呼吸作用消耗部分有机物,人造叶绿体不需要 ； 从净光合作用角度分析其可能的原因还有 (答两点)。消耗CO2有利于减弱温室效应,制备清洁能源有利于减少空气污染 ⑸ 该人工光合系统在生态学上的重要意义是 (答两点即可)。 【详解】(1)由图可知,光阳极有氧气产生,光阳极相当于叶绿体中的类囊体(基粒)。由电子守恒可知,光阳极吸收光子并产生光生电子(e-)和“空穴”, “空穴”带正电。 (2)生物阴极可将CO2转化为CH4,生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了固定、还原的作用。自光照开始,整个系统的能量转换过程是光能→电能→甲烷中的化学能。 (3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌,有氧条件会抑制其增殖,光阳极有O2产生,由此推测该系统中双极膜具有选择透过性,具体表现为只允许H+、OH-通过,不允许O2通过。 (4)同等光照条件下,研究人员发现人造叶绿体比自然植物细胞积累有机物的效率更高,从光能利用的角度分析，该系统的太阳能转化效率超过了大部分高等植物的自然光合作用，主要是因为该系统利用各种波长的光提高了光能的转化效率，而高等绿色植物的光合色素对光的吸收是有选择性的，主要吸收蓝紫光和红光； 从净光合作用角度分析其可能的原因还有人造叶绿体中的酶催化效率更高,固碳能力更强;植物细胞要进行呼吸作用消耗部分有机物,人造叶绿体不需要。 ⑸该人工光合系统可将CO2转化为CH4,该人工光合系统在生态学上的重要意义是消耗CO2有利于减弱温室效应;制备清洁能源有利于减少空气污染。 环境 条件 光合有效辐射(P) /(μmol·m-2·s-1) 蓝光 比例 (B/P) 红光 比例 (R/P) 叶绿素 a含量 /(mg·g-1) 叶绿素 b含量 /(mg·g-1) 阳光直射 10 500 0.25 0.39 1.21 0.28 建筑遮阴 1 160 0.36 0.29 1.45 0.39 冠层遮阴 800 0.33 0.27 1.58 0.45 植物在生长过程中会遇到被建筑物或冠层叶片遮挡阳光的情况,为了探究植物对遮阴的反应,研究人员首先测定了不同遮阴环境中光合有效辐射(P)以及蓝光(B)、红光(R)在光合有效辐射中所占的比例。然后,将生长一致的某种盆栽植物随机分成A、B、C三组,分别置于阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境中生长数周,测定叶片中叶绿素的含量,结果如表所示。回答下列问题:叶绿素含量升高，光合作用 ⑴实验后A→B→C三组植物叶片中叶绿素含量变化趋势及其生理意义是 。B、C组植物叶片中叶绿素a/b比例更适应遮阴环境，原因是强度提高，增强对弱光的适应能力 叶绿素a主要吸收红光，叶绿素b主要吸收蓝紫光，遮光较强时蓝光比例高，所以B、C组的比例更适应遮阴环境 。 ⑵将实验后的A、B、C组植物同时置于建筑遮阴环境中，三组植物叶绿体中生成ATP和NADPH最多的是_____________组。C ⑶将一定数量的实验后B组植物分别置于阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境中，进行同样时长的光合作用，取叶片做脱色处理，在碘液中浸泡一段时间，取出观察，着色最深的是处于_____________环境中的叶片。阳光直射 ⑷植物体一些新生的嫩叶经常会遇到被其他叶片部分遮挡的情况。研究发现光照会引起植物细胞内生长素含量减少，一个叶片左、右两部分的叶肉细胞输出的生长素会分别沿着该侧的叶柄细胞向下运输（如图所示）。据此推测，图中被遮挡嫩叶叶柄生长状态发生的变化是 ，其原因是 遮光部分生长素正常，光照部分生长素含量减少，向下运输使遮光部叶柄生长快，因而向光照方向弯曲 向光照方向弯曲 ，这种生理反应的意义在于 。有利于叶片向光照处移动，进行光合作用 【详解】(1)据题干信息可知:A、B、C三组的环境条件分别为阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境，据表格数据可知随着环境中光照减弱，叶片中叶绿素含量逐渐增多;叶绿素含量上升，有利于吸收光能，提高光合作用速率，是植物对弱光环境的一种适应;据表可知:由于遮阴环境中蓝光比例较大，叶绿素b比叶绿素a对蓝光的吸收峰值更高，B、C组叶绿素a/b比例小于A组，在遮阴环境中能吸收更多的光能，因此B、C组植物叶片中叶绿素a/b比例更适应遮阴环境。 (2)植物进行光合作用时ATP和NADPH是在光反应阶段产生的，一般而言，色素含量越高，则光反应越强，故三组植物叶绿体中生成ATP和NADPH最多的是叶绿素含量最高的C组。 (3)将叶片做脱色处理后在碘液中浸泡一段时间的目的是检测淀粉的产量，光合作用强度越大，则产物的量越多，若实验后将B组植物分别置于阳光直射、建筑遮阴和冠层遮阴环境中，则三组的叶绿素含量和比例相同，此时光照强度越强，光合有效辐射越大，则光合作用越强，暗反应合成的(CH2O)等有机物越多，则着色更深，故着色最深的是处于阳光直射环境中的叶片。 (4)由于植物生长素的运输方向有极性运输和横向运输，图示植物叶片左侧被遮挡，右侧能接受光照，右侧光照导致生长素向下运输量减少，造成右侧生长速度低于左侧，故植物叶柄表现为向右侧弯曲生长;该生理意义在于可减少叶片之间的相互遮挡，增大光合作用的有效面积，提高对光能的利用率;积累更多光合产物有利于植物的生长、发育、繁殖。 ①有氧呼吸第二个阶段 ②产生酒精的无氧呼吸 ③化石燃料的开采和使用 自由扩散 ①参与组成人体缓冲对HCO3-/H2CO3 ②参与体液调节 ①光合作用暗反应 ②化能合成作用 ①增加CO2浓度，提高光合速率 ②维持培养液的pH 参与碳循环 CO2 产 生 消 耗 调 节 循 环 澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液 检测 运输 应用 催化ATP的合成 【典例】图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片移至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间。请回答下列问题:暗反应 ⑴NaHCO3分解产生的CO2直接参与光合作用的 阶段，场所在 。叶绿体基质 探究不同的CO2浓度对光合作用强度的影响 ⑵该实验的目的是 ，叶片上浮的原因是 叶圆片光合作用释放的氧气充满在细胞间隙时，增加了叶圆片的浮力，叶圆片上浮上浮上浮至液面的时间 。 ⑶请用曲线在图乙中绘出NaHCO3溶液浓度由低浓度到最适浓度的过程中测量指标的变化情况；本实验结果的测量指标还可以用 表示。 选用两组(或多组)图甲装置，在两组(或多组)烧杯中加入该相同数量的叶圆片且等量的NaHCO3溶液中，并将上述装置置于不同强度光照下，保持其他条件适宜，观察记录两组(或多组)叶圆片上浮至液面所用时间。 NaHCO3浓度 ⑷若研究光照强度对光合作用的影响，以上装置该如何改进: 。 ⑸若利用双向纸层析法可先后分离苋菜中的光合色素和花青素。将色素提取液滴在滤纸上，先使用有机层析液层析，随后滤纸逆时针旋转90°使用蒸馏水继续层析，结果如图丙，其中数字代表不同类型的色素。那么，在有机层析液中溶解度最大的是呈 色的1色素；与光合色素不同，花青素是一种 溶性色素，所以花青素色素点可能分布在 位点。③ 水 橘黄 丙 【详解】(1)在光合作用中CO2与C5结合生成两分子C3，是暗反应的CO2的固定阶段，发生在叶绿体基质。 (2) NaHCO3溶液能够分解产生CO2，因此不同浓度的NaHCO3能够为叶圆片提供稳定的CO2来源，该实验的自变量是不同的NaHCO3溶液，实际就是CO2浓度不同，因变量是光合作用的强度，所以该实验的目的是探究不同的CO2浓度对光合作用强度的影响。利用真空渗水法排除叶肉细胞间隙空气，充以水分，使叶片沉于水中，叶片上浮的原因是叶圆片光合作用释放的氧气充满在细胞间隙时，增加了叶圆片的浮力，叶圆片上浮上浮。 (3)在一定的浓度范围内，随着NaHCO3溶液浓度的升高，提供的CO2的浓度也升高，但超过一定浓度后，细胞会失水皱缩影响光合作用，NaHCO3溶液浓度由低浓度到最适浓度的过程中测量指标的变化情况如图所示；因为CO2浓度不同，光合作用强度不同，在一定范围内，随着CO2浓度的增加，光合作用增强，释放的氧气更多，在相同时间内上浮叶片数目越多。因此根据在相同时间内上浮叶片数目的多少或者叶片全部上浮所需的时间的长短，即能比较光合作用的强弱。 (4)根据对照原则和单一变量原则，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，因此实验设计:选用两组(或多组)图甲装置，在两组(或多组)烧杯中加入该相同数量的叶圆片且等量的NaHCO3溶液中，并将上述装置置于不同强度光照下，保持其他条件适宜，观察记录两组(或多组)叶圆片上浮至液面所用时间。 ⑸在有机层析液中溶解度最大的(扩散速度最快的)1色素是胡萝卜素，呈橘黄色;由题意可知，花青素是一种水溶性色素，用有机层析液时不能被层析分离，仍在色素点样处，再被蒸馏水分离会移动至③处。叶绿体基质 升高 1 学科网（北京）股份有限公司 $