第三章 细胞中能量的转换和利用（知识清单）生物苏教版2019必修1

第三章 细胞中能量的转换和利用（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 生命活动需要酶和能源物质（3个考点+2个易错辨析） 考点1酶在代谢中的作用★★★☆☆ 考点2 酶的特性★★★☆☆ 考点3 ATP在能量代谢中的作用★★★☆☆ 第2节 光合作用—光能的捕获和转换（2个考点+1个易错辨析） 考点1 叶绿体与捕获光能的色素★★★★☆ 考点2 光合作用过程★★★★★ 第3节 细胞呼吸—能量的转化和利用（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞呼吸的过程 ★★★★★ 考点2 无氧呼吸过程 ★★★★★ 第4节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（3个考点+1个易错辨析） 考点1 影响光合作用的因素和应用★★★★★ 考点2 影响细胞呼吸的因素和应用★★★★☆ 考点3 光合作用与细胞呼吸的过程关系★★★★★ 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 生命活动需要酶和能源物质 考点1 酶在代谢中的作用★★★☆☆ 1、新陈代谢：是活细胞中全部化学反应的总称，是生物与非生物最根本的区别，是生物体进行一切生命活动的基础。 2、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。 3、酶：是活细胞(来源)所产生的具有催化作用的一类有机物。 4、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。 5、酶的本质：大多数酶是蛋白质（合成酶的场所主要是核糖体，水解酶的酶是蛋白酶），少数是RNA。 6、酶的作用原理 ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC 段。 ③表示酶降低的活化能是A B段。 考点2 酶的特性★★★☆☆ 特性 解读 高效性 含义 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 相关曲线 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 专一性 含义 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 曲线及解读 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 作用条件较温和 曲线及解读 　 在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温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，但不会使其灭活，故可利用低温保存酶。 (4)加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 考点3 ATP在能量代谢中的作用★★★☆☆ 知识1　ATP是一种高能磷酸化合物 1. ATP的中文名称：腺苷三磷酸。 2. ATP的元素组成：C、H、O、N、P。 3. ATP的结构简式：A—P～P～P。其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表磷酐键(该键不稳定)。 4. ATP和ADP的结构 5. ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 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不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 (3)ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，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等。 （4）ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 知识2　ATP与ADP的相互转化 项目 ①ATP的合成 ②ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 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) 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 (1)ATP水解时，其末端的磷酸基团(○P )脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子(Pi)。 (2)ATP和ADP的相互转化不是(填“是”或“不是”)可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 (3)ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 知识3　ATP的利用 1. ATP为主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等生命活动提供能量。 2. 吸能反应(如生物大分子的合成)一般与ATP的水解反应相联系，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ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中。 3. ATP水解供能往往会发生磷酸化，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空间结构和活性会发生改变。 第2节 光合作用—光能的捕获和转换 考点1 叶绿体与捕获光能的色素★★★★☆ 1.捕获光能的色素: ①分布:叶绿体类囊体薄膜上。 ②功能:吸收、 传递、转化光能。 ③种类:叶绿素(含Mg)含量约占3/4；叶绿素a（蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色);类胡萝卜素含量约占1/4，胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色) 2.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。绿色植物对绿光的吸收最少，被反射出来，所以叶片呈现绿(绿、黄)色。(光合作用的最有效光是白光，其次是蓝紫光和红光，最无效光是绿)。光是一种电磁波。可见光的波长范围大约是400-760nm。一般情况下，光合作用所利用的光是可见光。温室或大棚种植蔬菜时，应选择无色透明的玻璃或塑料薄膜，如果用同等光照强度的光源在夜间补充光照应选用 蓝紫光或红光，不能用绿色的光源，原因是.绿光几乎不能被光合色素吸收，不利于光合作用合成有机物。 3.绿色植物光合作用的场所是叶绿体， 有关酶分布于基粒的类囊体薄膜上及基质中， 叶绿体中每个基粒都含有两个以上的类囊体，众多的基粒和类囊体增大了受光面积，这种结构必需借助电子显微镜才能看到。 4.实验：色素的提取和分离 （1）提取原理：色素能够溶解在无水乙醇中 （2）分离原理：不同色素在层析液的溶解度不同，溶解度越高的随滤纸条扩散的速度越快 （3）分离的方法：纸层析法 5. 叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)图示叶绿体的结构，图中标号①②分别表示外膜、内膜，③④⑤依次为类囊体、基粒、叶绿体基质。叶绿体基质中含有水分、无机盐和有机物(如糖类、ATP、蛋白质、核酸等)。 (2)吸收光能的色素分布于③，与光合作用有关的酶分布在③⑤。(填标号) (3)类囊体堆叠形成基粒，不仅扩展了受光面积，还增加了膜面积。 考点2 光合作用过程★★★★★ 1. 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 2. 光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 3. 总反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 4.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 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物；都是自养生物 知识2　光合作用的过程 1. 光合作用包括光反应阶段和暗反应(碳反应)阶段。在光反应阶段，在类囊体薄膜上发生了水的光解以及ATP、NADPH等物质的合成；在暗反应阶段，CO2经过一系列反应，生成了糖类等有机物。 2. 光反应和暗反应的区别和联系 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－ ②NADPH的合成：NADP＋＋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ADP、Pi以及NADP＋(注意产生位置和移动方向) 3.光合磷酸化、卡尔文循环与光合产物的输出 （1） 在光反应过程中，伴随着电子传递及光合磷酸化 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。 (2)电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。光系统Ⅱ通过在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，建立质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。  易错提示 光合产物及运输 ①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 ②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 第3节 细胞呼吸—能量的转化和利用 考点1 有氧呼吸过程 ★★★★★ 1. 概念：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。 2. 场所及过程 3. 写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：。 4. 能量的释放及其特点 (1)葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。 (2)特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，彻底氧化分解。 5.细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应，它们可以概括为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。 （1）糖酵解：发生在细胞质基质中，经过糖酵解，1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸； （2）三羧酸循环(柠檬酸循环) 该过程发生在线粒体基质中，糖酵解终产物丙酮酸经扩散作用进入线粒体，在酶的作用下脱去1分子CO2，转化为1分子乙酰辅酶A(二碳单位)和1分子NADH，乙酰辅酶A进入柠檬酸循环，该循环的第一个产物柠檬酸含有3个羧基，因此也称为三羧酸循环。在多种酶的催化作用下，在水分子的参与下，丙酮酸彻底分解为CO2和[H]，并释放出少量的能量。 （3）电子传递和ATP的合成 电子传递和ATP的合成发生在线粒体内膜上，其上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起，共同参与[H]释放的高能电子的传递和能量的转化，称为电子传递链。前两个阶段产生的[H]，释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2，在此过程中电子释放的能量将H＋由线粒体基质泵到线粒体膜间隙(线粒体内膜与外膜之间的空间)中，构建形成跨膜H＋浓度梯度。而线粒体内膜上的ATP合酶同时也是H＋协助扩散的载体，能在跨膜H＋浓度梯度的推动下合成ATP。 考点2 无氧呼吸过程 ★★★★★ 知识1　无氧呼吸 1. 概念：无氧呼吸是指在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 2. 场所和过程 3. 总反应式(以葡萄糖为底物) (1)C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量(少量) (2)C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量(少量)  易错提示 不同生物无氧呼吸的产物 生物 举例 无氧呼吸产物 植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 乳酸 动物 骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 乳酸 微生物 乳酸菌等 乳酸 酵母菌等 酒精和CO2 注：金鱼在缺氧的环境中，能在不同的组织细胞中分别产生乳酸和酒精。 知识2　细胞呼吸 1. 概念：细胞呼吸指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 2. 有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系 3. 细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源与去路 物质 来源 去路 [H] (NADH) 有氧呼吸：C6H12O6和H2O； 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸： NADH与O2结合生成水，再生为NAD＋； 无氧呼吸：还原丙酮酸，再生为NAD＋ 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)为生物体提供能量。细胞呼吸是ATP的主要来源。 (2)生物体代谢的枢纽，细胞有氧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。 第4节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素 考点1 影响光合作用的因素和应用★★★★★ 1、光合作用的应用: (1)光合作用强度：简单地说，就是指在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)呼吸速率：绿色植物组织在黑暗条件下，测得的实验容器中02的减少量或CO2的增加量。 (3)真正（总）光合速率：绿色植物组织在有光条件下进行光合作用消耗CO2或产生02的量。 (4)净（表观）光合速率：绿色植物组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的实验容器中02的增加量或CO2的减少量。 (5)净光合速率 =真正（总）光合速率 — 呼吸速率 2、影响光合作用的外界因素主要有： （1）光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率反而会下降。 A点：光照强度为0，只进行呼吸作用 AB段：光合速率<呼吸速率 B点：光合速率=呼吸速率 【光补偿点】 BC段：光合速率>呼吸速率 C点：光合作用达到最大 【C点对应光照强度为光饱和点】 （2）温度：温度可影响酶的活性。 （3）二氧化碳浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。 （4）水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。 （5）矿质元素：Mg参与叶绿素的形成 3光合作用的应用： （1）适当提高光照强度。 （2）延长光合作用的时间。 （3）增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。 （4）温室大棚用无色透明玻璃。 （5）温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。 （6）温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度。 考点2 影响细胞呼吸的因素和应用★★★★☆ 1、影响呼吸作用的因素： （1）温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱；温度越高，细胞呼吸越强。 （2）氧气：氧气充足，则无氧呼吸将受抑制；氧气不足，则有氧呼吸将会减弱或受抑制。 （3）水分：一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。 （4）CO2：环境CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。 2、呼吸作用在生产上的应用： （1）作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。 （2）粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。 （3）水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。 考点3 光合作用与细胞呼吸的过程关系★★★★★ 1. 细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 ①C：CO2有机物丙酮酸CO2。 ②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。 ③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。 (2)能量变化 易错提示 NADH、NADPH、ATP的来源与去路 一、前沿科学动态 （1）极端酶特性：极端环境微生物（高温、高盐）体内酶的耐逆机制（如特殊空间结构、辅因子结合）及其适应逻辑。（2）酶工程技术：对酶活性、稳定性、底物特异性的改造应用。（3）细胞呼吸调控：磷酸果糖激酶1的别构调节机制，线粒体动态（碎片化/融合）对有氧呼吸链功能的影响。（4）光合机制创新：蓝细菌类囊体结构与高等植物叶绿体的差异，光呼吸的代谢途径调控及降光呼吸对作物碳积累的提升作用。 考点预测 1. 细胞呼吸关键酶的调控网络 2. 线粒体自噬与代谢紊乱疾病的关联 3. 光驱动人工细胞的构建及生物光伏应用 4. 合成生物学设计的新型酶催化路径 二、热点问题分析 （1）酶与疾病：帕金森病中酪氨酸羟化酶活性异常机制，酶活性调节剂的治疗原理（如激活剂/抑制剂设计）。（2）酶的应用：酶标志物（如谷丙转氨酶）的疾病诊断原理，固定化酶在药物合成中的应用。（3）细胞呼吸实践：氧气浓度、温度对呼吸速率的影响（如低氧气调保鲜、低温储粮），中耕松土对根系有氧呼吸的促进作用。（4）光合作用与农业：光照强度、CO₂浓度对光合效率的调控，基因工程改造光合相关基因（如Rubisco酶）的增产逻辑。 考点预测 1. 气候变化（CO₂倍增、极端温度）对C3/C4植物光合作用的差异影响 2. 光污染对植物代谢节律及光合产物积累的调控 3. 微生物燃料电池（MFCs）的产电机制及污水净化应用 4. 合成微生物群落优化作物根际呼吸与养分吸收 三、科学史实引荐 （1）光合作用发现史：普利斯特利“植物更新空气”、英格豪斯“光的必要性”实验结论；萨克斯实验中暗处理（耗尽原有淀粉）、酒精脱色（去除色素干扰）的目的；恩格尔曼实验的巧妙设计（水绵螺旋叶绿体、好氧细菌指示）。（2）酶本质探索：巴斯德“活细胞产生酶”与李比希“化学物质”的观点分歧，萨姆纳提取脲酶并证明其为蛋白质的实验思路，切赫、奥特曼发现核酶（RNA酶）的补充意义。 考点预测 1. 光合作用经典实验的设计逻辑与结论推导 2. 酶本质的认知演进及关键实验证据 3. 光合色素的发现历程与分离鉴定方法 四、跨学科知识整合 （1）化学关联：ATP高能磷酸键的断裂与形成的能量转化（键能变化），光合作用暗反应中CO₂浓度对卡尔文循环平衡的影响（化学平衡移动原理）。（2）物理关联：光合色素对不同波长光的吸收特性（红光/蓝紫光吸收峰值），光合作用与细胞呼吸的能量转化遵循能量守恒定律（光能→化学能→热能/ATP中活跃化学能）。（3）跨学科技术：纳米材料模拟光合反应中心（材料学+生物学），提升人工光合效率。 考点预测 1. 光合作用与细胞呼吸的能量转化路径及守恒应用 2. 光合色素吸收特性与物理光谱的对应关系 3. ATP能量转化的化学本质4. 冷冻电镜解析光合复合物结构的跨学科原理 1.如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（　　） A.①②④中的值最大的是② B.③代表的物质是氧气 C.产生①②过程的场所是线粒体 D.酵母菌能完成图示全过程 [答案]D　 [解析]有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即④最多，A错误；图中③表示水，B错误；产生①的场所是细胞质基质，产生②的场所是线粒体基质，C错误；酵母菌能够进行有氧呼吸，即能够完成图中的全过程，D正确。 【解题方法归纳】 （1）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。 （2）葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，才能在线粒体中进一步分解。 （3）线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌（原核生物）无线粒体，但能进行有氧呼吸。 2.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（　　） A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等 C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 [答案]D　 [解析]在反应底物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产生乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；根据有氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；根据无氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。 【解题方法归纳】 掌握判断细胞呼吸方式的两大依据 3.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是( ) A. 图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B. 图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C. 图中Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D. 图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 【答案】D 【解析】因为暗反应中1 mol C5和1 mol CO2可生成2 mol C3，所以在适宜条件下，叶肉细胞内C3是C5的2倍，因此图中甲是C5，乙是C3。图中物质甲与二氧化碳结合形成乙C3，该过程只需要酶的催化，不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，A错误；植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度，则ATP和NADPH产生量减少，那么C3增加，C5减少，与图形的走势不符合，B错误；图中Ⅱ阶段甲上升，乙下降，则改变的条件可能是降低CO2浓度，进而导致C5消耗减少而表现为含量上升，同时C3生成减少而表现为含量下降，此时叶绿体中NADPH和ATP的积累是CO2浓度降低导致的结果，C错误；由以上分析可知，Ⅱ阶段的变化是由二氧化碳浓度下降导致的，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，D正确。 【解题方法归纳】 (1) 环境条件改变时“来源—去路”法判断光合作用各物质含量的变化 (2)连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 A组光合效率：100%；原理：其全时段均进行光反应与暗反应。 B组光暗交替频度较高，单位时间有机物合成量较全光照时高(其所用光照时间仅为A组一半，但有机物合成量却远高于一半)，表明在其全时段，暗反应几乎未停止。 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 ②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。 4.科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到如图实验结果。请据图判断，下列叙述错误的是（　　） A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同 C.光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高 D.光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高 【答案】D 【解析】光照强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度的温度、光照强度相同，而CO2浓度不同，A正确；光照强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度的CO2浓度和光照强度相同，而温度不同，B正确；在光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合作用强度随光照强度升高而升高，C正确；光照强度在a～c之间时，曲线Ⅲ已达到光饱和点，随光照强度增加，光合作用强度不再增加，D错误。 【解题方法归纳】 多因素对光合作用影响的曲线分析方法 　　解答多因素影响的光合作用曲线题时，找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化，将多因素转变为单一因素，从而确定限制因素。当曲线上标有条件时，说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素。 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 细胞中能量的转换和利用（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 生命活动需要酶和能源物质（3个考点+2个易错辨析） 考点1酶在代谢中的作用★★★☆☆ 考点2 酶的特性★★★☆☆ 考点3 ATP在能量代谢中的作用★★★☆☆ 第2节 光合作用—光能的捕获和转换（2个考点+1个易错辨析） 考点1 叶绿体与捕获光能的色素★★★★☆ 考点2 光合作用过程★★★★★ 第3节 细胞呼吸—能量的转化和利用（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞呼吸的过程 ★★★★★ 考点2 无氧呼吸过程 ★★★★★ 第4节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（3个考点+1个易错辨析） 考点1 影响光合作用的因素和应用★★★★★ 考点2 影响细胞呼吸的因素和应用★★★★☆ 考点3 光合作用与细胞呼吸的过程关系★★★★★ 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 生命活动需要酶和能源物质 考点1 酶在代谢中的作用★★★☆☆ 1、新陈代谢：是活细胞中全部化学反应的总称，是生物与非生物最根本的区别，是生物体进行一切生命活动的基础。 2、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。 3、酶：是活细胞(来源)所产生的具有催化作用的一类有机物。 4、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。 5、酶的本质：大多数酶是蛋白质（合成酶的场所主要是核糖体，水解酶的酶是蛋白酶），少数是RNA。 6、酶的作用原理 ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC 段。 ③表示酶降低的活化能是A B段。 考点2 酶的特性★★★☆☆ 特性 解读 高效性 含义 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 相关曲线 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 专一性 含义 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 曲线及解读 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 作用条件较温和 曲线及解读 　 在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温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，但不会使其灭活，故可利用低温保存酶。 (4)加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 考点3 ATP在能量代谢中的作用★★★☆☆ 知识1　ATP是一种高能磷酸化合物 1. ATP的中文名称：腺苷三磷酸。 2. ATP的元素组成：C、H、O、N、P。 3. ATP的结构简式：A—P～P～P。其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表磷酐键(该键不稳定)。 4. ATP和ADP的结构 5. ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 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不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 (3)ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，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等。 （4）ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 知识2　ATP与ADP的相互转化 项目 ①ATP的合成 ②ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 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) 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 (1)ATP水解时，其末端的磷酸基团(○P )脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子(Pi)。 (2)ATP和ADP的相互转化不是(填“是”或“不是”)可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 (3)ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 知识3　ATP的利用 1. ATP为主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等生命活动提供能量。 2. 吸能反应(如生物大分子的合成)一般与ATP的水解反应相联系，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ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中。 3. ATP水解供能往往会发生磷酸化，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空间结构和活性会发生改变。 第2节 光合作用—光能的捕获和转换 考点1 叶绿体与捕获光能的色素★★★★☆ 1.捕获光能的色素: ①分布:叶绿体类囊体薄膜上。 ②功能:吸收、 传递、转化光能。 ③种类:叶绿素(含Mg)含量约占3/4；叶绿素a（蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色);类胡萝卜素含量约占1/4，胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色) 2.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。绿色植物对绿光的吸收最少，被反射出来，所以叶片呈现绿(绿、黄)色。(光合作用的最有效光是白光，其次是蓝紫光和红光，最无效光是绿)。光是一种电磁波。可见光的波长范围大约是400-760nm。一般情况下，光合作用所利用的光是可见光。温室或大棚种植蔬菜时，应选择无色透明的玻璃或塑料薄膜，如果用同等光照强度的光源在夜间补充光照应选用 蓝紫光或红光，不能用绿色的光源，原因是.绿光几乎不能被光合色素吸收，不利于光合作用合成有机物。 3.绿色植物光合作用的场所是叶绿体， 有关酶分布于基粒的类囊体薄膜上及基质中， 叶绿体中每个基粒都含有两个以上的类囊体，众多的基粒和类囊体增大了受光面积，这种结构必需借助电子显微镜才能看到。 4.实验：色素的提取和分离 （1）提取原理：色素能够溶解在无水乙醇中 （2）分离原理：不同色素在层析液的溶解度不同，溶解度越高的随滤纸条扩散的速度越快 （3）分离的方法：纸层析法 5. 叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)图示叶绿体的结构，图中标号①②分别表示外膜、内膜，③④⑤依次为类囊体、基粒、叶绿体基质。叶绿体基质中含有水分、无机盐和有机物(如糖类、ATP、蛋白质、核酸等)。 (2)吸收光能的色素分布于③，与光合作用有关的酶分布在③⑤。(填标号) (3)类囊体堆叠形成基粒，不仅扩展了受光面积，还增加了膜面积。 考点2 光合作用过程★★★★★ 1. 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 2. 光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 3. 总反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 4.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 光能 无机物氧化释放的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物；都是自养生物 知识2　光合作用的过程 1. 光合作用包括光反应阶段和暗反应(碳反应)阶段。在光反应阶段，在类囊体薄膜上发生了水的光解以及ATP、NADPH等物质的合成；在暗反应阶段，CO2经过一系列反应，生成了糖类等有机物。 2. 光反应和暗反应的区别和联系 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－ ②NADPH的合成：NADP＋＋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ADP、Pi以及NADP＋(注意产生位置和移动方向) 3.光合磷酸化、卡尔文循环与光合产物的输出 （1） 在光反应过程中，伴随着电子传递及光合磷酸化 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。 (2)电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。光系统Ⅱ通过在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，建立质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。  易错提示 光合产物及运输 ①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 ②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 第3节 细胞呼吸—能量的转化和利用 考点1 有氧呼吸过程 ★★★★★ 1. 概念：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。 2. 场所及过程 3. 写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：。 4. 能量的释放及其特点 (1)葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。 (2)特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，彻底氧化分解。 5.细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应，它们可以概括为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。 （1）糖酵解：发生在细胞质基质中，经过糖酵解，1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸； （2）三羧酸循环(柠檬酸循环) 该过程发生在线粒体基质中，糖酵解终产物丙酮酸经扩散作用进入线粒体，在酶的作用下脱去1分子CO2，转化为1分子乙酰辅酶A(二碳单位)和1分子NADH，乙酰辅酶A进入柠檬酸循环，该循环的第一个产物柠檬酸含有3个羧基，因此也称为三羧酸循环。在多种酶的催化作用下，在水分子的参与下，丙酮酸彻底分解为CO2和[H]，并释放出少量的能量。 （3）电子传递和ATP的合成 电子传递和ATP的合成发生在线粒体内膜上，其上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起，共同参与[H]释放的高能电子的传递和能量的转化，称为电子传递链。前两个阶段产生的[H]，释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2，在此过程中电子释放的能量将H＋由线粒体基质泵到线粒体膜间隙(线粒体内膜与外膜之间的空间)中，构建形成跨膜H＋浓度梯度。而线粒体内膜上的ATP合酶同时也是H＋协助扩散的载体，能在跨膜H＋浓度梯度的推动下合成ATP。 考点2 无氧呼吸过程 ★★★★★ 知识1　无氧呼吸 1. 概念：无氧呼吸是指在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 2. 场所和过程 3. 总反应式(以葡萄糖为底物) (1)C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量(少量) (2)C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量(少量)  易错提示 不同生物无氧呼吸的产物 生物 举例 无氧呼吸产物 植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 乳酸 动物 骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 乳酸 微生物 乳酸菌等 乳酸 酵母菌等 酒精和CO2 注：金鱼在缺氧的环境中，能在不同的组织细胞中分别产生乳酸和酒精。 知识2　细胞呼吸 1. 概念：细胞呼吸指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 2. 有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系 3. 细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源与去路 物质 来源 去路 [H] (NADH) 有氧呼吸：C6H12O6和H2O； 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸： NADH与O2结合生成水，再生为NAD＋； 无氧呼吸：还原丙酮酸，再生为NAD＋ 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)为生物体提供能量。细胞呼吸是ATP的主要来源。 (2)生物体代谢的枢纽，细胞有氧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。 第4节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素 考点1 影响光合作用的因素和应用★★★★★ 1、光合作用的应用: (1)光合作用强度：简单地说，就是指在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)呼吸速率：绿色植物组织在黑暗条件下，测得的实验容器中02的减少量或CO2的增加量。 (3)真正（总）光合速率：绿色植物组织在有光条件下进行光合作用消耗CO2或产生02的量。 (4)净（表观）光合速率：绿色植物组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的实验容器中02的增加量或CO2的减少量。 (5)净光合速率 =真正（总）光合速率 — 呼吸速率 2、影响光合作用的外界因素主要有： （1）光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率反而会下降。 A点：光照强度为0，只进行呼吸作用 AB段：光合速率<呼吸速率 B点：光合速率=呼吸速率 【光补偿点】 BC段：光合速率>呼吸速率 C点：光合作用达到最大 【C点对应光照强度为光饱和点】 （2）温度：温度可影响酶的活性。 （3）二氧化碳浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。 （4）水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。 （5）矿质元素：Mg参与叶绿素的形成 3光合作用的应用： （1）适当提高光照强度。 （2）延长光合作用的时间。 （3）增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。 （4）温室大棚用无色透明玻璃。 （5）温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。 （6）温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度。 考点2 影响细胞呼吸的因素和应用★★★★☆ 1、影响呼吸作用的因素： （1）温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱；温度越高，细胞呼吸越强。 （2）氧气：氧气充足，则无氧呼吸将受抑制；氧气不足，则有氧呼吸将会减弱或受抑制。 （3）水分：一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。 （4）CO2：环境CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。 2、呼吸作用在生产上的应用： （1）作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。 （2）粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。 （3）水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。 考点3 光合作用与细胞呼吸的过程关系★★★★★ 1. 细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 ①C：CO2有机物丙酮酸CO2。 ②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。 ③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。 (2)能量变化 易错提示 NADH、NADPH、ATP的来源与去路 一、前沿科学动态 （1）极端酶特性：极端环境微生物（高温、高盐）体内酶的耐逆机制（如特殊空间结构、辅因子结合）及其适应逻辑。（2）酶工程技术：对酶活性、稳定性、底物特异性的改造应用。（3）细胞呼吸调控：磷酸果糖激酶1的别构调节机制，线粒体动态（碎片化/融合）对有氧呼吸链功能的影响。（4）光合机制创新：蓝细菌类囊体结构与高等植物叶绿体的差异，光呼吸的代谢途径调控及降光呼吸对作物碳积累的提升作用。 考点预测 1. 细胞呼吸关键酶的调控网络 2. 线粒体自噬与代谢紊乱疾病的关联 3. 光驱动人工细胞的构建及生物光伏应用 4. 合成生物学设计的新型酶催化路径 二、热点问题分析 （1）酶与疾病：帕金森病中酪氨酸羟化酶活性异常机制，酶活性调节剂的治疗原理（如激活剂/抑制剂设计）。（2）酶的应用：酶标志物（如谷丙转氨酶）的疾病诊断原理，固定化酶在药物合成中的应用。（3）细胞呼吸实践：氧气浓度、温度对呼吸速率的影响（如低氧气调保鲜、低温储粮），中耕松土对根系有氧呼吸的促进作用。（4）光合作用与农业：光照强度、CO₂浓度对光合效率的调控，基因工程改造光合相关基因（如Rubisco酶）的增产逻辑。 考点预测 1. 气候变化（CO₂倍增、极端温度）对C3/C4植物光合作用的差异影响 2. 光污染对植物代谢节律及光合产物积累的调控 3. 微生物燃料电池（MFCs）的产电机制及污水净化应用 4. 合成微生物群落优化作物根际呼吸与养分吸收 三、科学史实引荐 （1）光合作用发现史：普利斯特利“植物更新空气”、英格豪斯“光的必要性”实验结论；萨克斯实验中暗处理（耗尽原有淀粉）、酒精脱色（去除色素干扰）的目的；恩格尔曼实验的巧妙设计（水绵螺旋叶绿体、好氧细菌指示）。（2）酶本质探索：巴斯德“活细胞产生酶”与李比希“化学物质”的观点分歧，萨姆纳提取脲酶并证明其为蛋白质的实验思路，切赫、奥特曼发现核酶（RNA酶）的补充意义。 考点预测 1. 光合作用经典实验的设计逻辑与结论推导 2. 酶本质的认知演进及关键实验证据 3. 光合色素的发现历程与分离鉴定方法 四、跨学科知识整合 （1）化学关联：ATP高能磷酸键的断裂与形成的能量转化（键能变化），光合作用暗反应中CO₂浓度对卡尔文循环平衡的影响（化学平衡移动原理）。（2）物理关联：光合色素对不同波长光的吸收特性（红光/蓝紫光吸收峰值），光合作用与细胞呼吸的能量转化遵循能量守恒定律（光能→化学能→热能/ATP中活跃化学能）。（3）跨学科技术：纳米材料模拟光合反应中心（材料学+生物学），提升人工光合效率。 考点预测 1. 光合作用与细胞呼吸的能量转化路径及守恒应用 2. 光合色素吸收特性与物理光谱的对应关系 3. ATP能量转化的化学本质4. 冷冻电镜解析光合复合物结构的跨学科原理 1.如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（　　） A.①②④中的值最大的是② B.③代表的物质是氧气 C.产生①②过程的场所是线粒体 D.酵母菌能完成图示全过程 2.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（　　） A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等 C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 3.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是( ) A. 图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B. 图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C. 图中Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D. 图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 4.科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到如图实验结果。请据图判断，下列叙述错误的是（　　） A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同 C.光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高 D.光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $