2026届高三生物一轮复习讲义高考特训营细胞的能量供应和利用

该高中生物学讲义围绕细胞能量供应和利用模块，整合酶、ATP、细胞呼吸、光合作用等高考核心考点，按“结构-功能-应用”逻辑串联知识，通过课标解读、考点梳理、方法归纳、真题精讲、分层练习五环节，帮助学生构建物质与能量观，突破反应原理、影响因素等难点。 讲义注重科学思维与探究实践，创新“实验-模型-真题”三阶教学，如通过酶活性探究培养变量控制能力，建构光合作用模型深化物质转化理解，设置A组基础巩固、B组综合应用及情境拓展题，分层提升解题能力，为教师提供考点突破策略和复习节奏指导，助力高效备考。

第三单元　细胞的能量供应和利用 第9讲　降低化学反应活化能的酶 课标要求 说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响 关键词索引 本质　催化　活化能　高效性　专一性 特训点一　酶的本质、作用和特性 1.酶的本质及生理功能 2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验过程： 　 (2)变量分析： 3.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的是____________段。  (2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是____________段。  (3)表示酶降低的活化能的是________段。  (4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向________移动。  4.关于酶本质的探索 5.酶的催化特性(连线) 拓展链接 一些具有专一性的物质 (1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性内切核酸酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点上切割DNA分子。 (2)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因是它的靶细胞膜上或靶细胞内存在与该激素特异性结合的受体。 (3)tRNA：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 (4)抗体：一种抗体只能与特定抗原发生特异性结合。 6.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 (1)实验原理：淀粉和蔗糖都是______。它们在相关酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与________在水浴加热条件下发生氧化还原反应，生成________的氧化亚铜沉淀。  (2)设计思路： 思路 自变量 因变量 思路一：通过改变底物种类，验证酶的专一性 _______ 底物是否分解 思路二：通过改变酶的种类，验证酶的专一性 _______ 底物是否分解 (3)实验结论：淀粉酶只催化______水解，不能催化______水解，酶具有________。  知识必备答案：1.蛋白质　RNA　核糖核苷酸　核糖体　内外　活细胞　催化　活化能 2.(1)小、少、慢　大、多、快　(2)催化剂种类　单位时间产生气泡数目多少　温度　新鲜程度 3.AC　BC　AB　上 4.蛋白质　RNA 5.①—b　②—a　③—c 6.(1)非还原糖　斐林试剂　砖红色　(2)底物种类　酶的种类　(3)淀粉　蔗糖　专一性 概念诊断 1.酶是活细胞合成的具有调节作用的有机物。(　　) 答案：× 提示：酶具有催化作用，不具有调节作用。 2.酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。(　　) 答案：√ 3.酶是在核糖体上合成的生物大分子。(　　) 答案：× 提示：少数酶的化学本质是RNA，不在核糖体上合成。 4.酶提供了反应过程中所必需的活化能。(　　) 答案：× 提示：酶不提供能量，作用机理是降低化学反应的活化能。 5.加热与加入酶都能使反应速率加快，二者作用机制相同。(　　) 答案：× 提示：加热提供化学反应的活化能，加入酶降低化学反应的活化能。 6.酶制剂应在最适温度和最适pH条件下保存。(　　) 答案：× 提示：酶制剂应在低温、最适pH条件下保存，不能在最适温度下保存。 探究点　影响酶特性的因素 【情境引领】　(必修1 P83进一步探究延伸)胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶的活性，进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人员进行了下列实验：在酶量一定且环境适宜的条件下，检测加入板栗壳黄酮对胰脂肪酶酶促反应速率的影响，结果如图1所示。请回答下列问题： 【问题生成】 (1)由图1可知，板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有______(填“促进”或“抑制”)作用。  提示：抑制　 (2)图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时，胰脂肪酶才能发挥作用，因此酶的作用具有________性。图2中B和C为板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用机理的两种推测的模式图。结合图1分析，板栗壳黄酮的作用机理应为________(填“B”或“C”)。  (2)提示：专一　B 【归纳总结】 1.建构模型分析影响酶促反应速率的因素的曲线 【模型解读】 (1)反应物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(见图1、图2) ①图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，一段时间内酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量(浓度)的限制，酶促反应速率不再增加。 ②图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 (2)温度和pH与酶促反应速率的关系(见图3) ①图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。 ②图3：反应物溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应物溶液温度的变化不改变酶作用的最适pH。 (3)反应时间与酶促反应速率的关系(见图4、图5、图6) ①图4、图5、图6的时间t0、t1和t2是一致的。 ②随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。 ③t0~t1，因反应物较充足，所以酶促反应速率较大，反应物消耗较快，生成物生成较快。t1~t2，因反应物含量较少，所以酶促反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物不再增加，此时酶促反应速率为0。 2.解答坐标曲线题的“四部曲” 【真题示范】　(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见下表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　) 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++ Ce5 + ++ — — Ay3-Bi-CB — — ++ +++ Ay3 — — +++ ++ Bi — — — — CB — — — — 注：—表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强 A.Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响 B.Bi无催化活性，但可判断Bi与Ay3的催化专一性有关 C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 解答本题的关键是根据表格找到以不同方式构建的新肽链具有的不同催化效果，结合选项分析，得出答案。 答案：B 解析：Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，前者(缺少Ce5)不能催化纤维素类底物，后者(Ay3与Ce5同时存在)催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A项正确；不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化褐藻酸类底物，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B项错误；Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，无论是否缺少Ce5，两者催化褐藻酸类底物的活性相同，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C项正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的催化活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D项正确。 考法预测 考法1　围绕酶的本质、作用和特性，考查生命观念 1.梨果实储藏过程中常发生果肉褐变，其原因是在多酚氧化酶(PPO)的作用下，酚类物质被氧化成褐色的醌类物质，即发生酶促褐变反应。褐变反应不利于梨果实的储藏和加工，L-半胱氨酸能和酚类物质竞争PPO的活性位点。下列相关说法正确的是(　　) A.L-半胱氨酸作为人体的必需氨基酸能用来合成蛋白质 B.推测L-半胱氨酸和PPO的结合在一定程度上可避免果肉发生褐变反应 C.L-半胱氨酸会减少梨果实褐变过程中PPO提供的活化能 D.L-半胱氨酸和PPO结合后使后者变性而丧失催化活性 答案：B 解析：L-半胱氨酸是非必需氨基酸，A项错误；由题干信息“L-半胱氨酸能和酚类物质竞争PPO的活性位点”可推测，L-半胱氨酸和PPO的结合在一定程度上可避免果肉发生褐变反应，B项正确；PPO能降低化学反应的活化能，本身并不为反应提供能量，C项错误；L-半胱氨酸与酚类物质竞争PPO的活性位点，抑制了酚类物质与PPO结合，并没有导致PPO变性而丧失催化活性，D项错误。 考法2　结合酶特性相关的曲线等模型分析，考查科学思维 2.(2025·安徽合肥模拟)PET是一种造成“白色污染”的塑料。自然界中的L酶能破坏PET中的化学键，有利于PET的降解、回收和再利用。研究人员尝试对L酶进行改造，获得了一种催化活性更高的突变酶。下图表示突变酶对PET的降解率随时间变化的曲线。下列相关说法正确的是(　　) A.随着温度升高，突变酶和L酶对PET的降解率都会不断上升 B.突变酶和L酶都可以为PET中化学键的破坏提供活化能 C.PET浓度增大，突变酶的活性会增加，导致其对PET的降解率上升 D.反应9 h内，突变酶的活性和浓度会影响其对PET的降解率 答案：D 解析：温度太高会使酶变性失活，导致突变酶和L酶对PET的降解率下降，A项错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，B项错误；提高底物浓度不会改变酶的活性，C项错误；反应9 h内，突变酶对PET的降解率逐渐上升，PET的降解受酶的催化，故突变酶对PET的降解率受突变酶的活性和浓度的影响，D项正确。 特训点二　(探究·实践)探究影响酶活性的因素 1.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理： _____淀粉麦芽糖___________ ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响________，滴加碘液，根据是否出现__________________来判断酶的活性。  (2)实验步骤 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 加等量________ 2 mL 2 mL 2 mL 2 控制不同温度条件 37 ℃温水 (5 min) 沸水 (5 min) 冰块 (5 min) 3 加等量对应温度的新鲜____溶液  1 mL 1 mL 1 mL 4 加等量_____ 1滴 1滴 1滴 5 观察实验现象 不出现蓝色或呈现碘液的颜色 蓝色 蓝色 [注意]　在上述实验操作中，不能先加入等量淀粉酶再分别控制温度。因为酶具有高效性，先加入酶后，酶在常温下就可以发挥催化作用，影响实验结果。 (3)实验结论：____________________。  2.探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理：____________________________(反应式)。  ②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响____________，可用________的卫生香燃烧的情况来检验单位时间内产生O2的多少。  (2)实验步骤 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mLHCl 1 mLNaOH 3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察现象 卫生香复燃 卫生香不复燃 卫生香不复燃 [注意]　上述实验步骤中，不能把调节pH和注入等量的H2O2溶液这两个步骤调换，因为酶与底物一接触，就会发生催化作用，使H2O2分解，影响实验结果。 (3)实验结论：________________________。  3.探究影响酶活性实验的“四部曲” (1)分组编号：将实验器具分组编号并装入相应的等量试剂。 (2)控制变量：控制影响酶活性的条件(如温度、pH等)，即首先将底物、酶液分别处理到预设的条件。 (3)进行反应：让酶液与底物混合，在预设的条件(如温度、pH等)下反应，无关变量保持相同且适宜。 (4)结果检测：检测实验的因变量，并记录实验结果，得出结论。 拓展链接 酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜” (1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 (3)在探究pH对酶活性的影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后，再让酶与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让底物与酶接触。 (4)在探究温度对酶活性的影响实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温、常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 知识必备答案：1.(1)蓝色　不出现蓝色　淀粉水解　蓝色及蓝色的深浅　(2)可溶性淀粉溶液　淀粉酶　碘液　(3)温度影响酶的活性 2.(1)2H2O22H2O+O2↑　O2的生成速率　点燃　(3)pH能影响酶的活性 概念诊断 1.探究温度对酶活性的影响实验中，可以过氧化氢为底物，肝脏研磨液提供过氧化氢酶。(　　) 答案：× 提示：由于过氧化氢的分解受温度的影响，所以探究温度对酶活性的影响实验中，不能以过氧化氢为底物。 2.探究淀粉酶的专一性实验中，用淀粉和蔗糖作为底物，不用碘液检测。(　　) 答案：√ 3.探究酶的最适pH实验中，进行预实验能确定有效pH范围，减少实验误差。(　　) 答案：× 提示：预实验能检验实验的科学性和可行性，不能减小实验误差。 4.探究pH对酶活性的影响实验中，将底物与酶混合后再调节pH。(　　) 答案：× 提示：探究pH对酶活性影响的实验中，应在预设条件下混合，即应该先调节pH再混合。 5.反应物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。(　　) 答案：√ 6.探究酶的高效性实验中，实验组加适量酶液，对照组加等量蒸馏水。(　　) 答案：× 提示：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效果更显著。探究酶的高效性实验中，两个实验组分别加适量酶液、等量无机催化剂。 考法　围绕实验的设计分析和拓展应用，考查科学探究 1.(2024·重庆渝北模拟)淀粉和蔗糖都是非还原糖，在酶的催化作用下都能水解成还原糖。为探究淀粉酶的催化作用，某同学做了如下实验。下列分析错误的是(　　) 步骤 操作 试管① 试管② 1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL - 注入蔗糖溶液 - 2 mL 2 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 3 60 ℃水浴 5 min 5 min 4 注入斐林试剂 2 mL 2 mL 5 水浴加热 1 min 1 min A.该实验的自变量是反应底物的种类 B.该实验中试管②是作为空白对照组 C.该实验的因变量是两支试管内的颜色变化 D.该实验可以证明淀粉酶催化作用的专一性 答案：B 解析：根据表格可知，该实验有两个实验组，自变量是反应底物的种类，该实验的目的是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用，即探究酶的专一性，A项正确；该实验中试管②也是实验组，不是空白对照组，B项错误；还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下，会生成砖红色沉淀，故该实验的因变量是两支试管内的颜色变化，C项正确；该实验的预期结果是试管①出现砖红色沉淀，试管②没有砖红色沉淀，说明淀粉酶可以催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，体现酶的专一性，D项正确。 2.(2025·黑龙江哈尔滨测试)植物体内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸，能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性，进行以下4组实验，实验条件及结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　) 条件及产物 组别 ① ② ③ ④ 果胶 + + + + 多聚半乳糖醛酸酶 + + + + Ca2+ - + - - Mn2+ - - + - 55 ℃ - - - + 半乳糖醛酸 + - +++ ++ 注：+表示存在和量的多少，-表示无；①~③组在常温下实验 A.由①④组对照可知，自变量为温度，因变量为半乳糖醛酸的量 B.由①②③组对照可知，多聚半乳糖醛酸酶的活性受离子影响 C.该实验说明喷施Mn2+制剂可缩短果实成熟期 D.该实验证明多聚半乳糖醛酸酶不具有专一性 答案：D 解析：由①④组对照可知，实验条件只有温度不同，自变量为温度，因变量为半乳糖醛酸的量，A项正确；①②③组对照，加入的离子不同，半乳糖醛酸的量不同，表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受离子影响，B项正确；喷施Mn2+制剂，半乳糖醛酸增多，进而促进果实的软化和成熟脱落，缩短果实成熟期，C项正确；多聚半乳糖醛酸酶具有专一性，D项错误。 1.试剂检测法鉴定酶的本质 2.用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性 (1)验证酶的高效性 ①设计思路：验证酶具有高效性的方法是“对比法”，实验变量为不同类型催化剂，因变量为反应速率。 ②设计方案： 项目 实验组 实验组 材料 等量的同一种底物 试剂 一定量的与底物相对应的“酶溶液”(如生物材料研磨液) 等量的“无机催化剂” 现象 反应速率很快或反应用时短 反应速率缓慢或反应用时长 结论 酶具有高效性 (2)验证酶的专一性 ①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行，从而得出结论。 ②设计方案： 项目 方案一 方案二 实验组 实验组 实验组 实验组 材料 同种底物 (等量) 一定量的与酶相对应的底物 等量的另外一种底物 试剂 一定量的与底物相对应的酶 等量的另外一种酶 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生 反应 发生 反应 不发生 反应 结论 酶具有专一性 酶具有专一性 3.用“梯度法”探究影响酶活性的最适温度或最适pH (1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。相邻组间的差值(梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。 (2)设计方案： 组别编号 1 2 …… n 实验材料 等量的同种底物和酶 温度(或pH) t1(或a1) t2(或a2) …… tn(或an) 衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少或底物剩余量的多少 实验结论 生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH) 一、核心概念——重落实 1.(必修1 P78)活化能：____________________________________所需要的能量。  提示：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态 2.(必修1 P79思考·讨论拓展)设计简单的实验验证从大豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路：________________________________。  提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入等量的双缩脲试剂，都出现紫色反应，说明脲酶是蛋白质 3.(必修1 P82)酶的专一性是指______________________________________。细胞代谢能够有条不紊地进行，与__________________是分不开的。  提示：每一种酶只能催化一种或一类化学反应　酶的专一性 4.(必修1 P84相关信息)人发烧时不想吃东西，原因是 _________________________________________________________________。  提示：体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢 5.(必修1 P84)______________________，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下____________________，因此，酶制剂适宜在低温下保存。  提示：过酸、过碱或温度过高　酶的空间结构稳定 二、真题体验——明考向 1.(2024·浙江1月选考)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。 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL ② HCl溶液(6 mol·L-1 ) — 0.2 mL ③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL ④ 试管1中加入0.2 mL H2O。两支试管30 ℃水浴1 h ⑤ HCl溶液(6 mol·L-1) 0.2 mL — ⑥ 试管2中加入0.2 mL H2O。测定两支试管中的产物量 下列叙述错误的是(　　) A.低温提取以避免PAL失活 B.30 ℃水浴1 h使苯丙氨酸完全消耗 C.步骤④加H2O补齐反应体系体积 D.步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 答案：B 解析：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项正确；因为试管2在步骤②中加入了HCl溶液，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B项错误；步骤④加H2O，补齐了步骤②中试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，保证无关变量相同，C项正确；pH过低或过高，酶均会失活，步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D项正确。 2.(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶的制作工序包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　) A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B.发酵时应保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶的活性 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶的品质 答案：C 解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A项正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B项正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C项错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构遭到破坏，使多酚氧化酶失活，以防止过度氧化影响茶的品质，D项正确。 3.(2023·浙江卷)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示的装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。 组 别 甲中溶液 (0.2 mL) 乙中溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强/kPa 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3溶液 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 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.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组反应仍在进行 D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性 答案：C 解析：H2O2的分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A项正确；甲中溶液为酶或无机催化剂等，乙中溶液是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B项正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)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250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C项错误；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项正确。 4.(2023·辽宁卷改编)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.SDS可以提高MMP2和MMP9的活性 B.10 ℃保温降低了MMP2和MMP9的活性 C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9的活性 D.MMP2和MMP9降解明胶都具有专一性 答案：A 解析：37 ℃保温、加SDS、加缓冲液组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积比37 ℃保温、不加SDS、加缓冲液组的小，说明明胶被降解得更少，故MMP2和MMP9的活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9的活性，A项错误；与37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)下MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解得更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保温降低了MMP2和MMP9的活性，B项正确；缓冲液可以维持pH条件的稳定，从而维持MMP2和MMP9的活性，C项正确；MMP2和MMP9都属于酶，酶具有专一性，D项正确。 5.(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　　) 组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/% ① 9 + 90 38 ② 9 + 70 88 ③ 9 - 70 0 ④ 7 + 70 58 ⑤ 5 + 40 30 注：+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白 A.该酶的催化活性依赖于CaCl2 B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9 D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 答案：C 解析：分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70 ℃，而③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A项正确；分析①②组可知，除温度以外，①②组pH相同且都添加CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B项正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C项错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D项正确。 A组(对点特训) 对点1　酶的本质、作用和特性 1.(2025·湖北武汉模拟)生命的本质是什么?“活力论”认为生物的一切活动都是由“活力”(构成生物体的非物质因素)所支配的。“活力论”否定生命的物质性，并将生命活动看作是由凌驾于物质之上的“活力”引起的。下列观点或事实支持“活力论”的是(　　) A.海尔蒙特认为酵母中存在着非物质的特殊活性成分使其具有不同功能的潜能或活力 B.施旺将葡萄汁加热煮沸杀死酵母细胞后，葡萄汁就不会再发酵成酒 C.毕希纳根据“无细胞的发酵”提出，细胞中每一种化学反应都是由特定的酶催化的 D.拉瓦锡根据糖发酵过程的定量分析结果提出，发酵只是一个氧化还原反应 答案：A 解析：17世纪，海尔蒙特提出酵母及其他生物中存在着特殊活性成分，这可以使个体或器官具有不同功能的潜能或活力，这是“活力论”对酵母菌发酵现象的解释，A项正确；施旺将葡萄汁加热煮沸杀死酵母细胞后，葡萄汁就不会再发酵成酒，据此，施旺提出，活酵母菌在发酵过程中起着非常关键的作用，活性成分必须在细胞活力存在下才能起作用，否定“活力论”，B项错误；毕希纳根据“无细胞的发酵”提出，细胞中每一种化学反应都是由特定的酶催化的，所有的生命过程，都可以解释为酶作用的结果，否定“活力论”，C项错误；拉瓦锡根据糖发酵过程的定量分析结果提出，发酵只是一个氧化还原反应，呼吸不过是一种燃烧形式，这是用“机械论”对发酵现象进行的解释，D项错误。 2.(2024·黑龙江大庆模拟)下图表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析正确的是(　　) A.曲线②表明催化化学反应的效率较低 B.上述实验验证了酶的催化具有专一性的特点 C.曲线①表示在使用酶催化条件下的能量变化 D.a与b的差值说明酶降低活化能的作用更显著 答案：D 解析：曲线①表示在使用无机催化剂催化条件下的能量变化，曲线②表示在使用酶催化条件下的能量变化，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化化学反应的效率更高，A、C两项错误，D项正确；题述实验验证了酶的催化具有高效性的特点，B项错误。 3.某同学在酶量和反应时间相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验并得到相应的三条曲线(如图)，甲曲线表示反应速率随反应物浓度的变化，乙曲线表示一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度的变化，丙曲线表示一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度的变化。下列分析错误的是(　　) A.甲、丙组反应速率均不再增加的原因可能是受到酶浓度的限制 B.适当增加酶浓度，乙曲线最终可能会与甲曲线重合 C.增大反应物浓度可以减弱W2对反应速率的影响 D.W1和W2均通过改变酶的空间结构来抑制酶的活性 答案：D 解析：当反应物浓度不再是限制因素时，甲、丙组反应速率均不再增加的原因可能是受到酶浓度的限制，A项正确；乙曲线表示一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度的变化，说明W1是非竞争性抑制剂，可能降低了酶的活性，若适当增加酶浓度，则反应速率可能提高，乙曲线最终可能会与甲曲线重合，B项正确；丙曲线表示一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度的变化，说明W2是竞争性抑制剂，增大反应物浓度，会增加反应物对W2的竞争，可以减弱W2对反应速率的影响，C项正确；W1通过改变酶的空间结构来抑制酶的活性，而W2与反应物竞争与酶结合的位点，酶的活性并未改变，D项错误。 对点2　探究影响酶活性的因素 4.(2024·湖北宜昌模拟)物质M能被酶N催化分解，Pb2+能与酶N牢固结合而使其失活。某研究小组做了如下两组物质M的分解实验： 实验一：在最适pH和温度条件下探究一定范围内酶N的浓度对酶促反应速率的影响。 实验二：各组均加入等量微量Pb2+，其他条件与实验一相同，测定酶促反应速率。 下列有关说法错误的是(　　) A.实验一和实验二中的物质M都应保持过量的状态 B.Pb2+通过与物质M竞争相同结合位点使酶N失活 C.若略微升高实验一的反应温度，酶促反应速率会接近实验二反应速率 D.实验一和实验二的自变量和因变量都相同 答案：B 解析：实验一和实验二都是测定一定条件下酶的浓度对酶促反应速率的影响，为观察不同酶促反应速率，两组实验中的物质M都应保持过量的状态，A项正确；Pb2+能与酶N牢固结合而使其失活，无法推知Pb2+与酶N的结合位点是否与物质M和酶N的结合位点相同，故Pb2+可能通过与酶N的其他位点结合，导致酶N的空间结构改变而失活，B项错误；实验二的酶促反应速率低于实验一，实验一是在最适温度下进行的，若略微升高实验一的反应温度，酶活性会降低，则酶促反应速率会接近实验二反应速率，C项正确；实验一和实验二的自变量都是酶N的浓度，因变量都是酶促反应速率，D项正确。 5.某同学将一个马铃薯切成三块形状与体积都相同的立方体，分别加入H2O2溶液中，反应相同时间后，测量甲、乙、丙三组实验的氧气产生量，结果如右图所示。下列叙述正确的是(　　) A.本实验可以用来探究温度、pH对酶活性的影响 B.若甲组在25 ℃条件下进行反应，则乙组可能在30 ℃条件下进行反应 C.若乙组在pH＝4条件下进行反应，则丙组可能在pH＝7条件下进行反应 D.若甲组加入1体积的H2O2，则乙组可能加入3体积的H2O2 答案：C 解析：加热会使H2O2发生分解，故本实验不能用于探究温度对酶活性的影响，A项错误；植物体内的酶的最适温度为40~50 ℃，若甲组和乙组的反应温度分别为25 ℃和30 ℃，则乙组氧气产生量应高于甲组，与题图不符，B项错误；酶的作用条件较温和，丙组氧气产生量高于乙组，pH＝4条件(酸性条件)下，乙组酶的活性受影响，C项正确；氧气产生量与底物H2O2有关，若甲组加入1体积的H2O2，乙组加入3体积的H2O2，则乙组氧气产生量应多于甲组，与题图不符，D项错误。 6.(2024·广东湛江一模)纺织厂常用枯草杆菌生产的α-淀粉酶除去织物中的淀粉。为探究α-淀粉酶的最适温度，某科研小组在适宜条件下进行了实验，棉花初始质量为5 g，每组在各自温度下保温20 min后测量棉花减重，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是(　　) 组别 1 2 3 4 5 6 棉花减重/g 0 0.12 0.16 0.22 0.23 0.15 温度/℃ 25 35 45 55 65 75 A.该实验应保证每组加入的α-淀粉酶的浓度、体积及棉花的初始质量完全相同 B.每组应先将α-淀粉酶与棉花混合，再进行保温 C.实验结果表明α-淀粉酶的最适温度为55~75 ℃ D.若验证α-淀粉酶具有专一性，可用其处理脂肪，再用苏丹Ⅲ染液检验脂肪分解情况 答案：B 解析：该实验中加入的α-淀粉酶的浓度、体积及棉花的初始质量等属于无关变量，应保证相同且适宜，A项正确；每组应先将α-淀粉酶和棉花分别预热到设置温度，再进行混合，以保证结果的准确性，B项错误；据题表数据分析，65 ℃条件下棉花减重最多，说明α-淀粉酶的最适温度为55~75 ℃，C项正确；若验证α-淀粉酶具有专一性，可以用其催化不同的底物，即可用其处理脂肪，再用苏丹Ⅲ染液检验脂肪分解情况，进而可说明酶具有专一性，D项正确。 B组(综合特训) 7. (2025·湖南永州模拟)针对某酶促反应，某同学在酶量和反应时间都相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验并得到相应的三条曲线，如图所示。甲曲线表示反应速率随反应物浓度的变化，乙曲线表示一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度的变化，丙曲线表示一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度的变化。据图判断，关于该实验结果的叙述，错误的是(　　) A.若仅提高甲组酶量重新实验，其最大反应速率会增大 B.若在甲组中加入W1重新实验，其最大反应速率会降低 C.可推测在与酶的结合过程中，W2和反应物无竞争关系 D.若要减弱W2对反应速率的影响，可加大反应物浓度 答案：C 解析：若仅提高甲组酶量重新实验，由于反应物浓度不变，则单位时间内最大反应速率会增大，A项正确；加入W1后，反应速率下降，随着反应物浓度上升，反应速率也不能恢复，W1很可能是非竞争性抑制剂，若在甲组中加入W1重新实验，W1会结合酶的非活性中心导致酶的空间构象发生改变，酶的活性下降，则其最大反应速率会降低，B项正确；由丙曲线的趋势来看，W2最初抑制了酶促反应，但随着反应物浓度升高，这种抑制被解除，可推测W2为竞争性抑制剂，在与酶结合的过程中，W2与反应物竞争酶，可通过加大反应物浓度来减弱W2对反应速率的影响，C项错误，D项正确。 8. (2025·山东济南检测)米胚芽是天然的脂肪酶抑制剂原料，从中提取的脂肪酶抑制剂A可作为一种良好的减肥药物。为探讨抑制剂A的抑制机理，研究者进行了实验探究：将底物乳液、抑制剂A和胰脂肪酶按3种顺序加入，反应相同时间后，测定和计算对酶促反应的抑制率，结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A.上述反应应该在温度为37℃、pH为7.6左右的条件下进行 B.顺序3应该是底物乳液与抑制剂A混合预热10 min后，加入胰脂肪酶进行反应 C.抑制剂A主要通过与酶结合，阻碍底物—酶的结合来达到抑制作用 D.抑制剂A通过抑制脂肪酶发挥作用来阻止脂肪的消化，起到减肥作用 答案：C 解析：本实验的目的是探讨脂肪酶抑制剂A的抑制机理，温度和pH均为无关变量，实验过程中要求无关变量相同且适宜，因此，该实验需要在温度为37 ℃、pH为7.6左右的条件下进行，A项正确；结合题图可知，该实验的自变量是加入抑制剂A、底物乳液和胰脂肪酶的顺序变化，因此，顺序3应该是底物乳液与抑制剂A混合预热10 min后，加入胰脂肪酶进行反应，B项正确；根据实验结果可知，顺序3的抑制率最高，这说明抑制剂A主要通过与底物结合，进而阻碍底物—酶的结合来达到抑制作用，C项错误；抑制剂A通过抑制脂肪酶与底物的结合，进而发挥阻止脂肪消化的作用，减少了脂肪分解产物的吸收，因而可起到减肥作用，D项正确。 9.(2024·广东广州一模)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率，回收水解产物对苯二甲酸(PTA)，能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液，设置6个温度组别，在适宜条件下反应8 h，根据PTA浓度来判断ICCG活性大小，结果如图。回答下列问题： (1)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解，这体现了酶具有________性。  (2)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度，科研工作者先在40~90 ℃进行__________，再选取60~80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是_________________________________________________________________。  (3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性，原因是________________________________________________________________。  (4)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响，完善以下实验步骤。 实验试剂：一定浓度的ICCG溶液、三种浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。 实验步骤： ①向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加________________________，随后在________℃下处理30 min，获得孵育液。  ②各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液，再分别加入等量的上述三组孵育液，在适宜条件下反应8 h，检测并比较________。  答案：(1)专一　(2)预实验　维持反应体系中pH的相对稳定　(3)ICCG的化学本质是蛋白质，重金属可使蛋白质变性　(4)①等量的一定浓度的ICCG溶液　72　②PTA浓度 第10讲　细胞的能量“货币”ATP 课标要求 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 关键词索引 高能磷酸化合物　化学键　转化　吸能反应　放能反应 特训点一　ATP的结构 1.ATP是一种高能磷酸化合物 ①ATP的中文名称：__________。ATP的元素组成：________________。  ②ATP结构简式：____________。其中A代表______，P代表__________，~代表____________________(这种化学键不稳定)。  ③ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达________kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。  2.ATP和ADP的结构 3.ATP的供能原理 拓展链接 　　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并不是唯一的供应生命活动的直接供能物质。 知识必备答案：1.①腺苷三磷酸　C、H、O、N、P ②A—P~P~P　腺苷　磷酸基团　一种特殊的化学键 ③30.54 3.负电荷　特殊的化学键　末端磷酸基团 概念诊断 1.腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中。(　　) 答案：√ 2.AMP(腺苷一磷酸)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料。(　　) 答案：× 提示：AMP是RNA合成的原料，正常的人体细胞内不能进行RNA的自我复制。 3.一分子AMP中只有一个特殊的化学键。(　　) 答案：× 提示：AMP中不含有特殊的化学键。 4.1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(　　) 答案：× 提示：1个ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成。 5.DNA与ATP所含元素的种类相同。(　　) 答案：√ 【真题示范】　(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 提升信息转化能力 信息 转化信息(对接问题) ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 细胞中绝大多数生命活动的直接能源物质是ATP RNA RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，ATP分子水解两个高能磷酸键，β和γ位磷酸基团脱离，α位32P保留 答案：C 解析：ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A项正确；ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——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项正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA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项错误；光合作用光反应可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，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项正确。 考法预测 考法　围绕ATP的结构，形成物质与能量观 1.(2025·河北石家庄模拟)细胞代谢往往伴随着能量的变化，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP的合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.ATP的合成需要小分子之间多次脱水缩合 B.ATP的水解产物可为RNA的合成提供原料 C.ATP水解时，催化①和④处化学键断裂的酶相同 D.ATP的水解往往伴随着吸能反应的进行 答案：C 解析：由图可知，核糖与腺嘌呤、核糖与磷酸、磷酸与磷酸之间均有脱水缩合，故ATP合成需要小分子之间多次脱水缩合，A项正确；ATP的水解产物可为某些RNA的合成提供原料，ATP脱去两分子磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本单位之一)，B项正确；酶具有专一性，ATP水解时，催化①和④处化学键断裂的酶不同，C项错误；ATP的水解能释放能量，故ATP的水解往往伴随着吸能反应的进行，D项正确。 2.鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和腺嘌呤(A)一样也可以形成相应的核苷三磷酸，G、C、U和A参与形成的核苷三磷酸分别为GTP、CTP、UTP和ATP，它们都属于高能磷酸化合物，结构和功能也都类似，但ATP的用途更广泛。下列叙述正确的是(　　) A.CTP全称是胞嘧啶腺苷三磷酸，与ATP的命名方式相同 B.每个GTP由1个鸟苷(脱氧核糖+鸟嘌呤)和3个磷酸基团组成 C.UTP分子中特殊的化学键断裂后，产物中含有某些酶的基本组成单位 D.因为细胞内含有大量ATP，所以ATP是细胞主要的直接能源物质 答案：C 解析：ATP又叫腺苷三磷酸，其中A表示腺苷，T表示三个，P表示磷酸基团，按此命名规则，CTP应该是胞苷三磷酸，与题意不符，A项错误；每个GTP由1个鸟苷(核糖+鸟嘌呤)和3个磷酸基团组成，B项错误；UTP分子中特殊的化学键断裂后，产物是尿嘧啶核糖核苷酸(RNA的基本单位之一)，某些酶的化学本质是RNA，C项正确；细胞内ATP含量很少，但ATP与ADP相互转化迅速，D项错误。 特训点二　ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 1.ATP和ADP的相互转化 2.ATP的利用 (1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+释放为例) (2)ATP——细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应：一般与ATP的______反应相联系，由ATP水解提供能量，如蛋白质的合成。  ②放能反应：一般与ATP的______相联系，释放的能量储存在ATP中，如葡萄糖的氧化分解。  知识必备答案：1.细胞质基质、线粒体、叶绿体　光能　化学能 2.(1)磷酸化　空间结构　(2)水解　合成 概念诊断 1.酶的合成需要ATP供能，ATP的水解需要酶的催化。(　　) 答案：√ 2.ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成。(　　) 答案：√ 3.人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。(　　) 答案：× 提示：由于ATP在体内含量不高，且ATP与ADP的相互转化时刻处于动态平衡之中，所以人在剧烈运动时，骨骼肌细胞中ATP的含量也不会明显增多或减少。 4.细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。(　　) 答案：× 提示：细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应。 探究点　ATP的利用 【情境引领】　某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。 【问题生成】 (1)作为能量“货币”的ATP还具有什么功能? 提示：参与细胞信号传递。 (2)蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了怎样的生物学意义? 提示：通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点。 (3)蛋白质磷酸化和去磷酸化反应是否受温度的影响?判断的依据是什么? 提示：是。温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应。 【归纳总结】 1.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 解读： 2.细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所 考法1　围绕ATP的合成与利用，形成物质与能量观 1.(2024·河南郑州高三质量预测)下图展示了生物体内与ATP有关的部分反应。下列相关叙述错误的是(　　) A.过程②⑥表示ATP的水解，通常与吸能反应相联系 B.叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重不一定增加 C.过程③的产物为糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物 D.一片处于稳定状态的森林中，光反应同化的能量与过程⑥释放的能量相等 答案：D 解析：过程②⑥表示ATP的水解，释放能量，一般与吸能反应相联系，A项正确；叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重不一定增加，因为还有其他不能进行光合作用的细胞通过呼吸作用消耗有机物，B项正确；过程③表示光合作用暗反应阶段产生糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物，C项正确；一片处于稳定状态的森林中，光反应同化的能量大于过程⑥释放的能量，D项错误。 考法2　借助ATP结构与功能的拓展，考查科学思维与科学探究 2.(2024·广东深圳高三模拟)磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP(A—P~P~P)。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激，检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量，结果如下表所示。根据实验结果，下列有关分析正确的是(　　) 物质 种类 对照组/(10-6mol·g-1) 实验组/(10-6mol·g-1) 收缩前 收缩后 收缩前 收缩后 ATP 1.30 1.30 1.30 0.75 ADP 0.60 0.60 0.60 0.95 A.对照组中的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化 B.实验组中的肌肉组织细胞中有ATP的分解，也有ATP的合成 C.对照组中的磷酸肌酸没有参与ATP的再生合成 D.实验组数据表明部分生命活动可利用靠近A的磷酸键 答案：B 解析：肌肉收缩需要ATP提供能量，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，虽然对照组肌肉收缩前后ATP和ADP的含量没有变化，但有ATP和ADP的相互转化，A项错误；肌肉组织细胞呼吸作用释放的能量少部分可用于合成ATP，且实验组肌肉组织细胞收缩后ATP含量降低，ADP含量升高，故实验组中有ATP的消耗，也有ATP的生成，B项正确；磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP，对照组中的磷酸肌酸参与ATP的再生合成，C项错误；实验组数据中没有AMP的含量变化，故不能表明部分生命活动利用了靠近A的磷酸键，D项错误。 一、核心概念——重落实 1.(必修1 P86)ATP是细胞内的一种___________________________________。  提示：高能磷酸化合物 2.(必修1 P89)许多吸能反应与____________相联系；许多放能反应与____________相联系。  提示：ATP水解的反应　ATP的合成 3.(必修1 P86正文)ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解的原因：____________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解 4.(必修1 P87正文)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：______________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中 5.(必修1 P89正文)分析萤火虫尾部发光的原理：__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素 二、真题体验——明考向 1.(2022·浙江1月选考改编)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　) A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B.分子中与磷酸基团相连接的化学键都是特殊的化学键 C.在水解酶的作用下不断地合成和水解 D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 答案：D 解析：1分子的ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A项错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P~P~P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，而核糖与磷酸基团相连的化学键是普通磷酸键，B项错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C项错误；吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D项正确。 2.(2021·北京卷)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述，下列错误的是(　　) A.含有C、H、O、N、P 　 B.必须在有氧条件下合成 C.胞内合成需要酶的催化 　 D.可直接为细胞提供能量 答案：B 解析：ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A项正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程释放的能量也能用于合成ATP，B项错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C项正确；ATP是细胞生命活动的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D项正确。 3.(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记的磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　) A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性 C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等 D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内 答案：B 解析：根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A项错误；腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B项正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团中，C项错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D项错误。 A组(对点特训) 对点1　ATP的结构 1.ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内4种高能磷酸化合物，它们在结构上只是碱基不同。下图是ATP的化学结构图，A、B表示物质，α、β、γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是(　　) A.叶肉细胞中蔗糖的合成过程一定消耗ATP B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质 C.物质A和B分别是腺嘌呤和核糖，A和B组成腺苷 D.ATP水解释放的能量可用于生物体的各项生命活动，包括ATP的合成 答案：D 解析：由葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程(吸能反应)消耗ATP，A项正确；1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，即磷酸、核糖和G(鸟嘌呤)，B项正确；1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖、3个磷酸基团，其中物质A为腺嘌呤，物质B为核糖，腺苷由腺嘌呤和核糖组成，C项正确；ATP水解释放的能量可用于生物体的各项生命活动，ATP的合成利用的是光能或有机物分解释放的能量，D项错误。 2.生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们在人体合成代谢中有一定差异，如表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 高能磷酸化合物 主要用途 ATP 作为能量“货币” GTP 用于蛋白质的合成 UTP 用于糖原的合成 CTP 用于脂肪和磷脂的合成 A.GTP脱去两个磷酸基团后是DNA合成的原料之一 B.UTP除了用于糖原的合成，其脱去两个磷酸基团后还可作为转录的原料 C.无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体 D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP 答案：B 解析：GTP分子脱去两个磷酸基团后，可得到鸟嘌呤核糖核苷酸，其是组成RNA的基本单位，A项错误；表中显示，UTP可用于糖原的合成，另外UTP分子脱去两个磷酸基团后，可得到尿嘧啶核糖核苷酸，其可作为合成RNA的原料，因而可作为转录的原料，B项正确；无光情况下，叶肉细胞不能进行光合作用，此时叶肉细胞内合成ATP的过程只能是细胞呼吸，发生的场所是线粒体和细胞质基质，C项错误；ATP作为能量“货币”，在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均可来自ATP，D项错误。 3.(2024·山东泰安调研)关于ATP释放机制存在两种解释：①ATP同分泌蛋白一样通过囊泡释放；②ATP通过某种通道介导释放。研究发现，PXL通道蛋白可以在红细胞膜上形成通道且可介导ATP释放。下列叙述正确的是(　　) A.ATP分子内的特殊的化学键都水解断裂为细胞主动运输提供能量 B.哺乳动物血液中的成熟红细胞内没有PXL通道蛋白表达有关的基因 C.ATP的释放方式同分泌蛋白一样时，不需要考虑浓度差，也不消耗能量 D.若ATP通过红细胞膜的PXL通道蛋白介导释放，可推断该运输方式是主动运输 答案：B 解析：主动运输是一种逆浓度梯度的运输方式，需要消耗能量，可由ATP分子内远离A的特殊的化学键断裂供能，A项错误；哺乳动物血浆中的成熟红细胞内DNA已经解体，因此没有PXL通道蛋白表达有关的基因，B项正确；分泌蛋白的释放过程是胞吐过程，需要消耗能量，C项错误；通道蛋白介导的运输方式是协助扩散，D项错误。 对点2　ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 4.驱动蛋白不仅能催化ATP水解，还能与细胞骨架特异性结合，并沿着细胞骨架定向行走，将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置。驱动蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子。下列叙述错误的是(　　) A.驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架 B.细胞骨架是物质和细胞器运输的轨道 C.ATP的水解一般与细胞中的吸能反应相联系 D.代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率远大于合成速率 答案：D 解析：驱动蛋白不仅能催化ATP水解，还能与细胞骨架特异性结合，并沿着细胞骨架定向行走，A项正确；物质和细胞器借助细胞骨架运输，B项正确；ATP水解释放能量，一般与细胞中的吸能反应相联系，C项正确；细胞代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，但两者处于平衡状态，D项错误。 5.(2024·湖北黄冈高三月考)下图表示ATP与ADP的相互转化过程。下列相关叙述错误的是(　　) A.图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖 B.可以通过呼吸作用分解来自食物中的有机物为ATP充电 C.运动时，肌肉细胞中ATP的充电速率远高于放能速率 D.ATP充电和ATP放能所需要的酶不同 答案：C 解析：运动时，肌肉细胞中ATP的合成速率和分解速率始终处于一种动态平衡状态，C项错误。 6.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，错误的是(　　) A.蛋白质去磷酸化过程是一个放能的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATP B.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化 C.蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现的 D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系 答案：A 解析：分析题图可知，蛋白质去磷酸化过程没有产生ATP，A项错误；ATP中远离腺苷的磷酸基团被释放后，使无活性蛋白质磷酸化形成有活性蛋白质，B项正确；结构决定功能，蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现的，C项正确；蛋白质磷酸化过程吸收ATP水解释放的能量，使ATP变为ADP，故蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D项正确。 B组(综合特训) 7. (2025·辽宁抚顺检测)睡眠是动物界普遍存在的现象，腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合成及转运示意图；为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化，研究者设计了一种腺苷传感器，并使之表达在BF区的细胞膜上，其工作原理如图2所示。下列说法正确的是(　　) A.储存在囊泡中的ATP通过主动运输的方式转运至胞外 B.ATP可被膜上的水解酶水解，脱去2个磷酸产生腺苷 C.腺苷与腺苷受体结合改变其空间结构，从而使绿色荧光蛋白发出荧光 D.满足实验要求的传感器数量随着正常睡眠—觉醒周期而变化 答案：C 解析：由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，A项错误；ATP的结构简式为A—P~P~P，其中A代表腺苷，所以ATP需要被膜外或膜内的水解酶水解，脱去3个磷酸产生腺苷，B项错误；由图2可知，腺苷与腺苷受体结合改变其空间结构，从而使绿色荧光蛋白发出荧光，C项正确；腺苷是一种重要的促眠物质，腺苷传感器可记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑胞外腺苷水平的变化，所以，胞外腺苷水平随着正常睡眠—觉醒周期而变化，而非传感器数量，D项错误。 8.对核酸分子合成的深入研究表明，DNA复制过程中所需的原料是dNTP，其中d表示脱氧，N表示碱基，T表示3个，P表示磷酸基团，其结构如图所示。合成子链的过程中，与模板链互补配对的dNTP脱去1个焦磷酸(由2个磷酸分子组成)后，连接到子链的一端。RNA的合成原料与之类似。请回答下列问题： (1)若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“①”“②”“③”“④”或“⑤”)上。  (2)DNA复制过程中的________酶可以沿模板链的________(填“3'→5'”或“5'→3'”)方向移动，将dNTP连接到子链末端。  (3)上述酶分子只能催化单个dNTP连接到正在延伸的子链末端，而RNA聚合酶可以从子链的第一个核苷酸开始合成，据此分析，细胞内DNA复制起始时需先合成一小段__________________分子。结合上述信息，写出dATP分子在DNA合成过程中的作用：_______________________________________。  (4)科学家利用五碳糖中2'和3'碳原子均脱氧的双脱氧核苷酸(ddNTP)掺入DNA体外复制反应体系的原料中，由于该类物质无法与延伸中的子链末端形成________________键，DNA的复制将会终止，可用于DNA序列的鉴定。  答案：(1)③　(2)DNA聚合　3'→5'　(3)RNA片段 提供能量、作为原料　(4)磷酸二酯 解析：(1)合成子链的过程中，与模板链互补配对的dNTP脱去1个焦磷酸(由2个磷酸分子组成)后，即脱去①②后，连接到子链的一端，所以带有32P的磷酸基团应在dATP的③上。(2)DNA复制需要DNA聚合酶催化，子链延伸方向为5'→3'，子链与模板链反向平行，所以DNA聚合酶沿模板链的3'→5'方向移动。(3)由题意可知，DNA聚合酶只能催化单个dNTP连接到正在延伸的子链末端，所以细胞内DNA复制起始时需先合成一小段RNA片段分子，dATP在DNA合成过程中既作为原料，又提供能量。(4)DNA复制时，脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。 9.ATP广泛存在于微生物细胞中，且在一定生理时期内含量较为稳定，因此利用ATP生物荧光检测技术能快速检测生活饮用水中的细菌数量，其原理如下图所示。请回答下列相关问题： (1)荧光素被氧化的过程是________(填“吸能”或“放能”)反应；ATP荧光检测仪测得的荧光值越大，说明取样水中的细菌数量________(填“越多”或“越少”)。  (2)研究者发现，荧光素被氧化的过程中，Mg2+能提高ATP与荧光素酶的结合能力，促进荧光的形成。为确定Mg2+的最适浓度，研究者进行了相关实验，请简要写出实验思路：__________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (3)ATP生物荧光检测技术__________(填“能”或“不能”)用于检测生活饮用水中的病毒含量，原因是____________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)吸能　越多　(2)将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内，振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值　(3)不能　病毒自身不能合成ATP，其生命活动所需的能量来源于宿主细胞 解析：(1)荧光素酶催化荧光素和O2反应需要能量，故荧光素被氧化的过程是吸能反应；由于ATP广泛存在于微生物细胞中，且在一定生理时期内含量较为稳定，故ATP荧光检测仪测得的荧光值越大，说明ATP越多，即取样水中的细菌数量越多。(2)为确定Mg2+的最适浓度，相关实验的自变量应为Mg2+浓度，因变量为荧光强度，实验思路为将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内，振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值。(3)由于病毒不能合成ATP，其生命活动所需的能量来源于宿主细胞，故ATP生物荧光检测技术不能用于检测生活饮用水中的病毒含量。 第11讲　细胞呼吸的原理和应用 课标要求 说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量 关键词索引 无氧呼吸　有氧呼吸　丙酮酸　[H]　酒精　乳酸 特训点一　细胞呼吸的方式与过程 1.细胞呼吸的概念 有机物在细胞内经过一系列的__________，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成________的过程。  2.有氧呼吸 (1)概念：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________氧化分解，产生____________，释放能量，生成________的过程。  (2)过程图解 (3)有氧呼吸的总反应式 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 (4)能量转化 拓展链接 (1)线粒体不可以分解葡萄糖 真核细胞中葡萄糖的彻底氧化分解离不开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解，只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。 (2)脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量是因为脂肪与葡萄糖相比，含H量高。 3.无氧呼吸 (1)过程图解 (2)能量 ①只在__________释放少量能量，生成少量ATP。  ②葡萄糖分子中的大部分能量存留在____________________中。  知识必备答案：1.氧化分解　ATP 2.(1)彻底　二氧化碳和水　大量ATP　(2)细胞质基质 C6H12O6丙酮酸+[H]　线粒体基质　丙酮酸+H2OCO2+[H]　线粒体内膜　[H]+O2H2O　大量　(4)ATP　热能 3.(1)细胞质基质　细胞质基质　乳酸　C2H5OH(酒精) (2)第一阶段　酒精或乳酸 概念诊断 1.有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。(　　) 答案：× 提示：有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。 2.人体产生CO2的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。(　　) 答案：√ 3.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。(　　) 答案：× 提示：有氧呼吸第二阶段需要水的参与，不需要O2的直接参与。 4.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(　　) 答案：× 提示：有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。 5.马铃薯块茎无氧呼吸第二阶段产生少量ATP，可用于各项生命活动。(　　) 答案：× 提示：无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP。 6.人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(　　) 答案：× 提示：人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2。 探究点　有氧呼吸和无氧呼吸的过程比较 【情境引领】　鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如图所示。 【问题生成】 (1)鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物有____________________________________。  提示：乳酸、酒精和CO2　 (2)图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶是否完全相同?________，原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：不是　图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同 【归纳总结】 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 (1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路： (2)反应物和产物： ①在有氧呼吸过程中，CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。 ②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自O2，场所是线粒体内膜。 (3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路： 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 用于生命活动 【真题示范】　(2024·甘肃卷)梅、兰、竹、菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡。关于此现象，下列叙述错误的是(　　) A.根系细胞呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B.根系细胞呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C.浇水过多抑制了根系细胞的有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D.根系细胞细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 解答本题的关键是明确细胞呼吸产生的能量用于生命活动，如矿质元素的吸收，而水分的吸收不需要消耗能量，无氧呼吸第二阶段丙酮酸和NADH反应生成酒精和CO2，酒精对根系细胞产生毒害作用，再结合选项判断答案。 答案：B 解析：大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系细胞呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A项正确；根系细胞吸收水分属于被动运输，不消耗能量，B项错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸，C项正确；根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生并积累酒精等有害物质，D项正确。 考法预测 考法1　结合有氧呼吸与无氧呼吸的过程，考查生命观念 1.科研人员对野生酵母菌进行诱变处理，导致图中某呼吸酶基因发生突变，获得了高产酒精酵母，该突变酵母甚至在有氧条件下也能产生酒精。下列说法错误的是(　　) A.高产酒精酵母可能是酶3基因发生突变而产生的新品种 B.野生酵母菌在细胞质基质和线粒体基质中都能产生CO2 C.O2充足时，野生酵母菌细胞质基质中因缺少NADH导致丙酮酸不能转化成 酒精 D.O2充足时，高产酒精酵母在线粒体中大量消耗NADH 答案：D 解析：根据题图中丙酮酸的代谢途径可知，在酶3的催化作用下，NADH和O2反应生成H2O和NAD+，高产酒精酵母的产生机理可能是酶3基因发生突变，导致NADH大量累积，有氧呼吸不能正常进行，丙酮酸用于无氧呼吸的量增多，酒精的生成量增多，A项正确；酵母菌能进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，在细胞质基质和线粒体基质中都能产生CO2，B项正确；O2充足时，细胞质基质中的NADH进入线粒体中被利用，野生酵母菌细胞质基质中因缺少NADH导致丙酮酸大量用于有氧呼吸，而不能转化成酒精，C项正确；O2充足时，野生酵母菌在线粒体中大量消耗NADH，产生H2O，并释放大量的能量，而高产酒精酵母的酶3基因发生突变，在线粒体中无法利用NADH，D项错误。 2.(2024·福建泉州模拟)乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质，科研人员将乳酸脱氢酶基因导入酿酒酵母中，获得乳酸乙酯高产菌株，有关代谢途径如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.过程①产生的[H]可参与过程②③④ B.过程②中生成H2O的场所是线粒体内膜 C.过程②和过程③产生CO2的场所相同 D.过程③④⑤都在细胞质基质中进行 答案：C 解析：过程①为有氧呼吸(无氧呼吸)第一阶段，产生的[H]参与有氧呼吸第三阶段时，与O2反应形成H2O，参与无氧呼吸第二阶段时，和丙酮酸反应形成酒精和CO2或乳酸，A项正确；过程②为有氧呼吸第二、三阶段，H2O是第三阶段的产物，第三阶段发生在线粒体内膜上，B项正确；有氧呼吸第二阶段(过程②)产生CO2，场所是线粒体基质，过程③为无氧呼吸第二阶段，场所是细胞质基质，C项错误；过程③④为无氧呼吸，过程⑤利用细胞质中的物质合成乳酸乙酯，二者都在细胞质基质中进行，D项正确。 考法2　借助细胞呼吸类型的判断，考查科学思维 3.种子贮藏过程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的分子数相等 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呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数多 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乙醇的无氧呼吸时均可产生CO2，其中产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，因此若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A项正确；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项正确；根据无氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C项正确；以葡萄糖为底物，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项错误。 1.“三看法”判断细胞呼吸的类型(以葡萄糖为底物) (1)一看反应物和产物 ①消耗O2或产物中有水，一定存在有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。 (2)二看物质的量的关系 ①无CO2产生：乳酸发酵。 ②不消耗O2，产生CO2：酒精发酵。 ③消耗O2量＝产生CO2量：有氧呼吸。 ④消耗O2量＜产生CO2量：有氧呼吸、无氧呼吸。 根据产生CO2量与消耗O2量的多少，又分为以下三种情况： 若/＝4/3，则有氧呼吸＝无氧呼吸。 若/＞4/3，则有氧呼吸＜无氧呼吸。 若/＜4/3，则有氧呼吸＞无氧呼吸。 (3)三看反应的场所 ①真核生物体内，若只在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸。 ②若有线粒体参与，则存在有氧呼吸。 2.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的摩尔数关系比(以葡萄糖为底物) (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。 (3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。 特训点二　(探究·实践)探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 2.实验步骤 (1)配制酵母菌培养液。 (2)设计对比实验： ①图甲装置中空气先通过NaOH溶液的目的是________________。  ②图乙装置中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是__________。  (3)产物检测： ①检测CO2的产生，装置如上图所示。 ②检测酒精的产生：自A、B瓶中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。  3.实验现象 (1)甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且____装置中浑浊程度高且快。  (2)2号试管中溶液颜色由________________，1号试管中溶液____________。  4.实验结论 葡萄糖 知识必备答案：1.浑浊　溴麝香草酚蓝　橙色重铬酸钾 2.(2)①去除空气中的CO2　②耗尽O2　(3)②重铬酸钾 3.(1)甲　(2)橙色变成灰绿色　不变色 4.CO2(大量)+H2O　C2H5OH+CO2(少量) 概念诊断 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式时，采用了对比实验法。(　　) 答案：√ 2.探究酵母菌细胞呼吸的方式时，可用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液来检测CO2的产生。(　　) 答案：√ 3.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(　　) 答案：× 提示：酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2。 4.在探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中，可直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液检测酒精。(　　) 答案：× 提示：检测酒精时应从培养液中取样检测，不能直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液。 5.在测定无氧呼吸时，锥形瓶中加入酵母菌培养液后应立即连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。(　　) 答案：× 提示：在测定无氧呼吸时锥形瓶中加入酵母菌培养液后应密封放置一段时间，目的是消耗锥形瓶中的O2。 6.酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定。(　　) 答案：× 提示：酸性重铬酸钾溶液只能鉴定酒精，不能鉴定细胞呼吸的其他产物。 考法　围绕实验操作过程和注意事项，考查科学探究 1.下图表示探究有活性的水稻种子呼吸作用的实验装置。下列叙述错误的是(　　) A.将种子浸透的目的是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子细胞的代谢作用 B.实验开始时，红色小液滴位于0，在适宜条件下一段时间后，红色小液滴将向右移动 C.红色小液滴停止移动后，种子的呼吸方式是无氧呼吸 D.为证明红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置 答案：B 解析：将种子浸透的目的是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子细胞的代谢作用，提高其呼吸作用，A项正确；实验开始时，红色小液滴位于0，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，由于种子细胞呼吸会消耗氧气，而产生的二氧化碳会被KOH溶液吸收，故红色小液滴将向左移动，B项错误；红色小液滴停止移动后，种子不再消耗氧气，即只进行无氧呼吸，C项正确；为证明红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置，观察红色小液滴是否移动，D项正确。 2.(2025·河北承德模拟)某中学教师在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的“有氧呼吸组”的实验装置设置时，尝试进行了如图所示的实验改进(阀门A适时打开，阀门B、C均打开)。下列叙述错误的是(　　) A.可先关闭阀门A使1号注射器充分反应后再开始实验 B.实验开始时，2号和3号注射器的推进器均不移动 C.4号注射器内的溶液将会迅速由橙色变成灰绿色 D.2号注射器内酵母菌的线粒体基质会消耗水产生CO2 答案：C 解析：在1号注射器中，Fe3+会催化H2O2分解产生O2，若先关闭阀门A，可使1号注射器中O2含量升高，有利于实验的进行，A项正确。实验开始时，2号注射器内酵母菌会进行有氧呼吸，有氧呼吸吸收O2的量等于放出CO2的量，因而2号注射器的压强不变，其推进器不发生移动；3号注射器中CO2体积不变，则3号注射器的推进器也不移动，B项正确。细胞呼吸产生的CO2会与4号注射器内的溴麝香草酚蓝溶液反应，其颜色会由蓝变绿再变黄，C项错误。线粒体基质进行有氧呼吸第二阶段时，会消耗水产生CO2，D项正确。 1.细胞呼吸材料的选择和处理 (1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 (2)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。 2.实验注意事项 (1)实验装置 甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、乙两组为对比实验，设置的分别是有氧、无氧条件。 (2)无关变量控制 ①有氧装置中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。 ②B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。 (3)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应适当延长培养时间，以耗尽溶液中的葡萄糖。 特训点三　影响细胞呼吸的因素及其应用 1.温度对细胞呼吸的影响 原理 细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响________来影响细胞呼吸速率  应用 ①保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可________保鲜时间  ②提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当________温度，可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量  2.O2浓度对细胞呼吸的影响 (1)原理：O2是__________所必需的，且O2对无氧呼吸过程有________(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有________(填“促进”或“抑制”) 作用。  (2)应用 ①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧微生物的______呼吸。  ②作物栽培中的中耕松土，保证作物根系的正常细胞呼吸。 ③提倡慢跑，使肌细胞通过无氧呼吸产生的______减少。  ④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生______，防止酒精中毒，烂根死亡。  3.CO2浓度对细胞呼吸的影响 原理 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会________(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行  应用 在蔬菜和水果保鲜中，适当________CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗  4.水对细胞呼吸的影响 (1)原理 ①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，________含量升高，细胞呼吸加快。  ②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。 (2)应用 ①抑制细胞呼吸：晒干的种子________含量降低，细胞呼吸减慢，有利于 储藏。  ②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。 知识必备答案：1.酶活性　延长　降低 2.(1)有氧呼吸　抑制　促进　(2)①无氧　③乳酸 ④酒精 3.抑制　增加 4.(1)自由水　(2)自由水 概念诊断 1.酿酒过程中早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。(　　) 答案：× 提示：酿酒过程中早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸而大量繁殖。 2.慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(　　) 答案：× 提示：慢跑时，氧气供应不足，肌细胞通过无氧呼吸补充，主要进行的仍为有氧呼吸。 3.破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(　　) 答案：√ 4.严格的无氧环境有利于水果保鲜。(　　) 答案：× 提示：低氧会抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于水果保鲜，而水果在无氧条件下进行无氧呼吸会产生酒精，不利于保鲜。 5.粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(　　) 答案：× 提示：粮食种子适宜在低温、低氧、干燥的环境中储藏。 6.中耕松土、适时排水都通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用。(　　) 答案：√ 探究点　细胞呼吸的影响因素 【情境引领】　科研小组研究了低氧胁迫对某种植物根细胞呼吸作用的影响。取该种植物甲、乙两个品种，分别在正常通气和低氧条件下进行实验，并在一周后测定根系中乙醇的含量，结果如下表所示。 品种 甲 乙 正常通气一周后乙醇含量/(μmol·) 2.5 2.5 低氧处理一周后乙醇含量/(μmol·) 6 4 【问题生成】 (1)该实验的自变量是__________________。  提示：通气状况、植物品种 (2)低氧条件下，________品种对氧气浓度的变化较为敏感，判断依据是_________________________________________________________________。  提示：甲　与乙品种相比，低氧处理后甲品种根系中乙醇含量的上升幅度较大 (3)若长期处于低氧条件下，该种植物两个品种吸收无机盐的速率均会下降，原因是________________________________________________________。  提示：低氧条件下，根细胞主要进行无氧呼吸，产生的ATP较少，用于吸收无机盐的能量较少，因此吸收无机盐的速率会下降 【归纳总结】 1.内部因素 2.温度和O2浓度对细胞呼吸的影响曲线分析 (1)温度对细胞呼吸的影响曲线 ①a为呼吸酶的最适温度，温度为a时，细胞呼吸速率最快。 ②温度低于a时，随着温度降低，酶的活性下降，细胞呼吸受抑制。 ③温度高于a时，随着温度升高，酶的活性下降甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。 (2)O2浓度对细胞呼吸的影响曲线 【真题示范】　(多选)(2024·山东卷)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点处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 解答本题的关键是明确在种皮被突破前，种子主要进行无氧呼吸，种皮被突破后，种子吸收O2量增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱；结合题图中不同阶段、不同点对比作出分析，再结合细胞呼吸不同阶段的物质变化作出判断。 答案：ABD 解析：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项正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧量降低，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项正确；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减小，C项错误；q点处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相等，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D项正确。 考法预测 考法1　围绕细胞呼吸的应用，考查科学思维与社会责任 1.(2024·内蒙古呼和浩特统考)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是(　　) A.皮肤破损较深或者被锈钉扎伤的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清 B.利用密封保鲜袋保存车厘子，可减少水分散失和降低细胞呼吸速率 C.农作物种子储藏在无氧、低温条件下，细胞呼吸速率降低，储藏寿命显著延长 D.与玉米种子相比，花生种子萌发时呼吸作用需要大量氧气，播种时宜浅播 答案：C 解析：皮肤破损较深或者被锈钉扎伤的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清，以防止伤口感染，A项正确；车厘子在塑料袋中密封保存，降低氧气浓度，使呼吸速率降低，同时可以减少水分散失，起到保鲜作用，B项正确；种子应该在低氧、低温的条件下储藏，此时细胞呼吸速率较低，C项错误；与玉米种子相比，花生等油料作物中含C、H的比例较高，有氧呼吸时需要消耗大量的氧气，故播种时应该浅播，D项正确。 考法2　围绕影响细胞呼吸的因素的分析，考查科学思维 2.下图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响。下列叙述错误的是(　　) A.与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低 B.与B点相比，限制C点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度 C.由图可知，有氧呼吸的最适温度为30~35 ℃ D.O2浓度不变，适当提高A点温度，有氧呼吸速率可能增大 答案：C 解析：当O2浓度为60%时，30 ℃时的有氧呼吸速率比20 ℃时的大，说明与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低，A项正确。当O2浓度为20%时，C点升高温度，有氧呼吸速率会增大；当温度为15 ℃时，C点增加O2浓度，有氧呼吸速率也会增大，所以限制C点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度，B项正确。由题图可知，30 ℃条件下O2充足时有氧呼吸速率最高，说明有氧呼吸的最适温度应为20~35 ℃，适当升高A点温度，可能会提高有氧呼吸速率，C项错误，D项正确。 3.(2024·辽宁锦州模拟)为研究低氧状态对青瓜根细胞呼吸的影响，某研究小组用A、B两个青瓜品种进行实验研究，图示结果为一周后测得的根系中乙醇的含量。据图分析，下列说法正确的是(　　) A.在低氧条件下，A品种的根细胞只可能进行无氧呼吸 B.根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程也要产生ATP C.正常通气时，青瓜根细胞产生的CO2来自线粒体和细胞质基质 D.在低氧条件下，B品种的根细胞通过无氧呼吸产生的CO2比A品种多 答案：C 解析：在低氧条件下，A品种的根细胞进行无氧呼吸产生的乙醇比B品种多，但不能确定A品种的根细胞只能进行无氧呼吸，A项错误；根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程发生在无氧呼吸第二阶段，不会产生ATP，B项错误；正常通气时，测得的根系中有少量的乙醇，说明青瓜根细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，所以产生的CO2来自线粒体和细胞质基质，C项正确；在低氧条件下，A品种的根细胞进行无氧呼吸产生的乙醇比B品种多，说明在低氧条件下，A品种的根细胞进行无氧呼吸产生的CO2比B品种多，D项错误。 一、核心概念——重落实 1.(必修1 P92图5-8延伸)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构与功能上相适应的特点有____________________________________。  提示：线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶 2.(必修1 P94相关信息)1 mol葡萄糖通过有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸的过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了 3.(必修1 P94正文)所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，原因是__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来 4.(必修1 P95思考·讨论)包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：为伤口创造透气的环境，避免厌氧病菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈 5.在低氧条件下，有机物消耗少的原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因O2不足，强度也比较弱，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱，有机物消耗少 6.(必修1 P95思考·讨论)花盆里的土壤板结，若不及时松土，将影响根细胞吸收无机盐离子，原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：空气不足会抑制根细胞有氧呼吸，影响能量的释放，而根细胞吸收无机盐离子的过程属于主动运输，需要细胞呼吸提供能量 7.(必修1 P95思考·讨论)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：密封地窖内CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 二、真题体验——明考向 1.(2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是(　　) A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 答案：D 解析：细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，包括一系列酶促反应，需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A项错误；当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但其仍具有活性，B项错误；ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其对PFK1活性的调节属于负反馈调节，C项错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP含量减少，ADP和AMP含量会增多，导致AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中ATP含量增多，从而维持能量供应，D项正确。 2.(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　) A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快 D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP 答案：D 解析：有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A项正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B项正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C项正确；无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT产生ATP的量与△sqr相同，D项错误。 3.(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　) A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸 C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳 答案：A 解析：有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，此过程中1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该过程中丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]；有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，此过程中[H](还原型辅酶Ⅰ)与氧气反应生成水，同时释放大量的能量，A项符合题意。 4.(2023·山东卷)水淹时，玉米根细胞较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　) A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质的 B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C.转换为丙酮酸产酒精途径时产生的ATP增多以缓解能量供应不足 D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 答案：B 解析：玉米根细胞较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，属于主动运输，是逆浓度梯度进行的，故液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质的，A项错误；玉米根部短时间水淹，根部周围O2含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，故检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B项正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C项错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]量与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]量相同，D项错误。 A组(对点特训) 对点1　细胞呼吸的方式与过程 1.(2024·福建福州模拟)葡萄糖是哺乳动物最重要的能源物质。呼吸作用第一阶段(糖酵解)中，葡萄糖被分解成丙酮酸和NADH。丙酮酸可被NADH还原为乳酸，但是大量的乳酸并没有被哺乳动物排出体外。哺乳动物的大多数组织可吸收血液中的乳酸并将其转化成丙酮酸和有氧呼吸第二阶段(柠檬酸循环)的中间产物，也可在一定条件下重新生成葡萄糖(糖异生)。下列叙述错误的是(　　) A.糖酵解和柠檬酸循环发生的场所不同，但都能生成少量ATP B.葡萄糖代谢产生乳酸后，大部分的能量保留在乳酸中 C.进食后，胰岛B细胞分泌的胰岛素增多，糖异生过程增强 D.禁食一段时间后，肝糖原可分解为葡萄糖参与糖酵解 答案：C 解析：由题干信息可知，糖酵解为产生少量ATP的呼吸作用第一阶段，发生的场所是细胞质基质，柠檬酸循环为有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，也产生少量ATP，A项正确；产生乳酸的无氧呼吸过程只释放少量能量，大部分能量保留在乳酸中，B项正确；胰岛素的功能是降低血糖，进食后糖异生过程减弱，C项错误；当禁食使血糖浓度下降时，胰高血糖素可促进肝糖原分解为葡萄糖，葡萄糖参与糖酵解，D项正确。 2.番茄红素是植物中所含的一种脂溶性天然色素，主要存在于番茄的成熟果实中。下图表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程，图中柠檬酸循环又称为有氧呼吸第二阶段。下列叙述错误的是(　　) A.物质X为丙酮酸，参与有氧呼吸第二阶段 B.线粒体内进行的柠檬酸循环不需要氧气参与 C.催化物质X合成番茄红素的酶在细胞质基质中起作用 D.番茄细胞中释放能量最多的阶段发生的场所是线粒体基质 答案：D 解析：物质X为葡萄糖分解产生的丙酮酸，丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段，A项正确；有氧呼吸第二阶段不需要氧气参与，B项正确；物质X合成番茄红素的过程发生在细胞质基质中，因此相关的酶在细胞质基质中起作用，C项正确；番茄细胞中释放能量最多的阶段为有氧呼吸第三阶段，发生的场所是线粒体内膜，D项错误。 对点2　探究酵母菌细胞呼吸的方式 3.(2024·长沙市一中质检)通过下图所示的甲、乙两组装置探究酵母菌细胞呼吸的方式。取20 g新鲜的食用酵母菌，均分为两份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中，再分别向锥形瓶中注入5%的葡萄糖溶液，将实验装置置于25~35 ℃的环境中培养8~10 h。下列分析错误的是(　　) A.甲、乙两组为对比实验，实验结果事先都是已知的 B.若适当增加锥形瓶A、B中葡萄糖溶液的量，不会影响实验结果 C.若环境温度低于25~35 ℃，可适当延长培养时间，不会影响实验结论 D.若通过检测酒精的产生确定酵母菌细胞呼吸的方式，应将酵母菌的培养时间适当延长 答案：A 解析：甲组为有氧呼吸组，乙组为无氧呼吸组，甲、乙两组为对比实验，实验目的是探究酵母菌细胞呼吸的方式，实验结果事先可以预测，但不都是已知的，A项错误。若适当增加锥形瓶A、B中葡萄糖溶液的量，不会影响酵母菌的细胞呼吸类型，因此不会影响实验结果，B项正确。若环境温度低于25~35 ℃，酶的活性相对较低，可适当延长培养时间，不会影响实验结论，C项正确。若通过检测酒精的产生确定酵母菌细胞呼吸的方式，由于酵母菌只在无氧呼吸时才产生酒精，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以消耗完瓶内的氧气，使酵母菌进行无氧呼吸；另外由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，D项正确。 4.图1所示装置可用于测定酵母菌细胞呼吸的方式，其中三个烧瓶口分别连接氧气传感器、二氧化碳传感器、酒精传感器，可用于测定相应物质的含量，相关数据的测定结果如图2所示。下列叙述错误的是(　　) A.若图1所示装置的温度改变，则图2中的相关数据可能会发生改变 B.300 s时，酵母菌细胞只进行无氧呼吸，在细胞质基质中产生酒精 C.200~300 s时，酵母菌细胞产生ATP的场所包括细胞质基质和线粒体 D.图2中，a、b两条线相交之前，酵母菌细胞主要进行无氧呼吸，此过程中无NADH产生 答案：D 解析：酶活性受温度影响，若图1所示装置的温度改变，则图2中的相关数据可能会发生改变，A项正确；300 s时，装置中氧气含量为0，则酵母菌细胞只进行无氧呼吸，产生酒精的场所为细胞质基质，B项正确；图2中200~300 s，氧气含量逐渐减小，酒精含量逐渐增加，因此酵母菌细胞可进行有氧呼吸和无氧呼吸，此时酵母菌细胞产生ATP的场所包括细胞质基质和线粒体，C项正确；图2中，a、b两条线相交之前，酵母菌细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸的第一、二阶段和无氧呼吸第一阶段均会产生NADH，D项错误。 对点3　影响细胞呼吸的因素及其应用 5.(2024·河北石家庄模拟)游泳时，人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述，正确的是(　　) A.游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解 B.缺氧时，骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量，产生ATP C.有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多 D.剧烈运动时，骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1 答案：D 解析：葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体被进一步分解，A项错误；无氧呼吸的第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段是丙酮酸转化为乳酸，不释放能量，B项错误；有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和NADH，释放少量能量，第三阶段是NADH与O2结合生成水，释放大量能量，C项错误；人体细胞进行无氧呼吸不消耗O2，不产生CO2，因此虽然剧烈运动时，骨骼肌细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，但分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比仍为1，D项正确。 6.(2024·辽宁大连模拟)将等量且足量的银杏种子分别放在O2浓度不同的密闭容器中，一段时间后，测定O2的吸收量和CO2的释放量，结果如下表。下列有关叙述正确的是(　　) O2浓度/% 0 1 2 3 5 7 10 15 20 25 O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量/mol 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A.银杏种子细胞在O2浓度为0~3%和3%~25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸 B.当O2浓度为3%时，银杏种子细胞进行无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的2倍 C.O2浓度越高，银杏种子细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 D.银杏种子细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和CO2 答案：B 解析：根据题意和题表可知，当O2浓度≥5%时，O2吸收量与CO2释放量相等，说明细胞只进行有氧呼吸；当O2浓度小于5%大于0时，CO2释放量大于O2吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸；当O2浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，A项错误。当O2浓度为3%时，根据细胞呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.05 mol，无氧呼吸释放的CO2量为0.5-0.3＝0.2 mol，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.1 mol，可见，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的2倍，B项正确。从表格中可以看出，当O2浓度达到20%时，即使再增加O2浓度，有氧呼吸强度也不再增大，产生的ATP不再增多，C项错误。银杏种子细胞进行无氧呼吸时，产物是酒精和CO2，D项错误。 B组(综合特训) 7.(2025·河北秦皇岛模拟)细胞呼吸过程中，线粒体呼吸链正常时，丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成CO2和NADH。当线粒体呼吸链受损时，丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生下图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。回答下列问题： (1)丙酮酸被PDH催化生成CO2和NADH，该过程发生的具体场所是______________。  (2)呼吸链受损会导致有氧呼吸异常，则通过②产生的代谢物X是________(填物质名称)。  (3)经过④形成的丙酮酸参与代谢可转化为其他物质，请列举出丙酮酸可以转化出的两种物质：__________。  (4)注射适量的酶A和酶B溶液可降低线粒体呼吸链受损导致的危害，其中酶A降低危害的原理可能是____________，酶B降低危害的原理可能是________________________。  答案：(1)线粒体基质　(2)乳酸　(3)甘油、氨基酸、葡萄糖等　(4)减少乳酸积累，维持pH相对稳定　催化H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害 解析：(1)丙酮酸进入线粒体被PDH催化生成CO2和NADH，是有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质。(2)呼吸链受损时，丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X积累，动物细胞无氧呼吸的产物是乳酸，故代谢物X为乳酸。(3)乳酸通过④形成丙酮酸，丙酮酸可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的一些产物为丙酮酸等，这些产物可以进一步形成葡萄糖。故丙酮酸可以转化为甘油、氨基酸、葡萄糖等。(4)注射适量的酶A和酶B溶液可降低线粒体呼吸链受损导致的危害，由图可知，酶A可以催化乳酸和O2反应形成丙酮酸，故酶A可减少乳酸积累，维持pH相对稳定；酶B可以催化H2O2分解生成水和O2，避免H2O2对细胞的毒害。 8.(2024·山东菏泽模拟)涝害是制约牡丹生长发育的重要因素，为提高牡丹涝害下的抗逆性，科研人员利用甲、乙两个品种的牡丹进行实验，研究了淹水胁迫下外源钙对这两种牡丹呼吸代谢的影响，其部分结果如表(测定数值为根细胞的酒精含量，单位：μmol·L-1)。回答下列问题： 处理时间/天 1 8 16 24 甲 淹水 0.10 0.70 1.62 2.86 淹水+CaCl2 0.09 0.61 1.18 2.35 乙 淹水 0.09 1.30 2.20 3.21 淹水+CaCl2 0.11 1.05 1.73 2.74 (1)牡丹根细胞在未遭遇淹水胁迫时，其能量主要来源于______________(填场所)，而遭遇了淹水胁迫后，牡丹根细胞会产生酒精和CO2，可使用澄清石灰水或者______________溶液来检测CO2。  (2)据表分析，在淹水胁迫下，甲、乙品种牡丹根细胞的酒精含量与处理时间之间最可能呈现的关系均为________________________________。  (3)施加CaCl2________(填“能”或“不能”)改善淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙品种牡丹的毒害，作出此判断的理由是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)现欲进一步研究外源物质X和外源钙对乙品种牡丹的影响，请完善下列实验的设计思路。 组别 实验处理 1 一定量的蒸馏水+乙 2 等量的外源钙+乙 3 a._______________________________ 4 b._______________________________ 培养一段时间后，检测各组__________________并记录。  答案：(1)线粒体内膜　溴麝香草酚蓝　(2)随着处理时间的延长，甲、乙品种牡丹根细胞的酒精含量逐渐增加　(3)能　与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后，甲、乙品种牡丹根细胞的酒精含量均有不同程度的下降　(4)a.等量的外源物质X+乙　b.等量的外源钙和(等量的)外源物质X+乙　根细胞的酒精含量 解析：(1)在未遭遇淹水胁迫时，牡丹根细胞进行有氧呼吸，能量主要来源于线粒体内膜；遭遇淹水胁迫后，牡丹根细胞会进行无氧呼吸产生酒精和CO2，可使用澄清石灰水或者溴麝香草酚蓝溶液来检测CO2。(2)据表分析，在淹水胁迫下，随着处理时间的延长，甲、乙品种牡丹根细胞的酒精含量逐渐增加。(3)与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后，甲、乙品种牡丹根细胞的酒精含量均有不同程度的下降，说明施加CaCl2能改善淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙品种牡丹的毒害。(4)为了排除无关变量的影响，保持单一变量，表中a处的实验处理是等量的外源物质X+乙，b处的实验处理是等量的外源钙和(等量的)外源物质X+乙；培养一段时间后，检测各组根细胞的酒精含量(因变量)并记录。 情境素材 　　糖酵解(细胞呼吸第一阶段)和丙酮酸分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢? 20世纪60年代，生物化学家米切尔在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感，提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H+再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。之后，科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上，人为控制脂质体膜内、外两侧形成H+浓度梯度时，脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。 情境应用 1.研究发现，在线粒体内膜两侧存在H+浓度差。H+顺浓度梯度经ATP合酶转移至线粒体基质的同时，驱动ATP的合成(如图所示)。 据图得出的下列结论中，错误的是(　　) A.ATP合酶中存在跨膜的H+通道 B.H+可直接穿过内膜磷脂双分子层 C.此过程发生在有氧呼吸第三阶段 D.线粒体的内、外膜功能存在差异 答案：B 解析：H+通过ATP合酶中的H+通道穿过内膜磷脂双分子层，而不是直接穿过内膜磷脂双分子层，B项错误。 2.(2024·北京西城区高三检测)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如下图。下列说法错误的是(　　) A.H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输导致线粒体基质的pH升高 B.F1是载体蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用 C.在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统 D.在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加 答案：B 解析：H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输导致线粒体基质的H+减少从而使pH升高，A项正确；F1在线粒体内膜上既可充当载体蛋白起运输作用，又可以充当酶来催化ATP的合成，B项错误；硝化细菌也进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C项正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D项正确。 3. (2024·湖南湘潭高三联考)正常情况下，线粒体内膜上H+的氧化与ATP合成相偶联，如图所示。研究发现，FCCP作为解偶联剂作用于线粒体内膜，使外膜、内膜之间空腔中的质子不通过ATP合酶，而是通过解偶联蛋白通道直接回到基质中；抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述错误的是(　　) A.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给O2 B.加入抗霉素A，细胞由有氧呼吸转为无氧呼吸，产生酒精和CO2 C.FCCP和抗霉素A均作用于线粒体内膜，两者作用机理不相同 D.加入FCCP后，可使线粒体内膜合成ATP减少，释放热能增加 答案：B 解析：有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子通过电子传递链最终传递给O2，生成水，A项正确；加入抗霉素A，完全阻止线粒体耗氧，细胞只能进行无氧呼吸，若为动物细胞，则无氧呼吸产物为乳酸，B项错误；FCCP作为解偶联剂能作用于线粒体内膜，抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，所以FCCP和抗霉素A均作用于线粒体内膜，但作用机理不相同，C项正确；细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，由题意可知，FCCP作为解偶联剂使线粒体合成的ATP减少，则加入FCCP后，细胞呼吸释放的能量更多以热能的形式散失，D项正确。 4.(2024·辽宁沈阳模拟)下图表示细胞有氧呼吸过程中，线粒体内膜上合成ATP的过程。下列叙述正确的是(　　) A.H+从膜间隙向线粒体基质的运输属于自由扩散 B.通过结构①能实现细胞中ATP的大量贮存 C.好氧细菌可以发生上述过程，但是效率较低 D.有氧呼吸中有机物中稳定的化学能→电能→ATP中活跃的化学能 答案：D 解析：据图分析可知，H+由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，属于协助扩散，A项错误；H+通过结构①可以合成ATP，ATP在细胞内的含量很少，故不能实现ATP的大量贮存，B项错误；好氧细菌为原核生物， 没有线粒体，C项错误；有氧呼吸的能量转化过程是有机物中稳定的化学能→电能→ATP中活跃的化学能，D项正确。 5.(2022·山东等级考改编)有氧呼吸第三阶段线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至线粒体内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如下图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法错误的是(　　) A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多 C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，ATP合成减少 答案：A 解析：由题图可知，与25 ℃时相比，4 ℃时耗氧量增加，有氧呼吸第三阶段增强，故4 ℃时线粒体内膜上的电子传递过程未受阻，A项错误；与25 ℃时相比，短时间4 ℃处理，耗氧量较多，ATP生成量较少，说明4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多，释放的能量较多的用于产热，B、C两项正确；DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中，会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，ATP合成减少，D项正确。 第12讲　捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与 氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的 化学能 关键词索引 叶绿素　红光　蓝紫光　纸层析　光反应　暗反应　NADPH　C3　C5　 特训点一　捕获光能的色素和结构 1.捕获光能的色素 (1)叶绿体中色素的种类和颜色 (2)叶绿体中色素的吸收光谱 拓展链接 关于光合色素的四点提醒 (1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都含有光合色素。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 (3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。 (4)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。 2.叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图 (2)结构 (3)功能：进行________________的场所。  (4)恩格尔曼的实验：需氧细菌主要分布于____________被光束照射部位的周围。  知识必备答案：1.(1)叶绿素　蓝绿　黄绿　类胡萝卜素 叶黄素　(2)400~760 nm　可见光　红光和蓝紫光　蓝紫光 2.(2)①双层膜　②暗反应　③光合色素　光反应　(3)光合作用　(4)叶绿体 概念诊断 1.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　) 答案：√ 2.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　) 答案：√ 3.叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(　　) 答案：× 提示：叶片黄化，叶绿素减少，叶绿体对红光的吸收减少。 4.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　) 答案：× 提示：叶绿体基质中不含色素，含有光合作用需要的酶。 5.叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　) 答案：× 提示：叶绿体内膜光滑，和外膜面积相近。 考法1　围绕捕获光能的色素，考查生命观念 1.下图表示正常绿叶的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率)。由图中信息分析，下列叙述错误的是(　　) A.色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制 B.总吸收光谱与叶绿素a的吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素 C.总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用 D.总吸收光谱与作用光谱在450~500 nm波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶绿素对能量的转换效率高 答案：D 解析：色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制；作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制，A项正确。总吸收光谱与叶绿素a的吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了含有叶绿素a，还含有其他吸收光能的色素，B项正确。总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用，C项正确。绿叶中的类胡萝卜素主要吸收450~500 nm波长的光(蓝紫光)，在可见光的其他波段，总吸收光谱与作用光谱几乎完全重叠，说明绿叶中色素吸收的光能几乎全部用于光合作用；总吸收光谱与作用光谱在450~500 nm波长处出现较大差异，说明绿叶中色素吸收的光能有一部分不能转化成光合产物中的能量，但不能比较叶绿素与其他色素对能量的转换效率，D项错误。 考法2　围绕叶绿体的结构，考查结构与功能观 2. (2024·江苏南通模拟)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下，Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下，光激活Rubisco活化酶，使Rubisco构象发生变化，释放C5暴露出活性位点，然后Rubisco活性位点与CO2结合后再与类囊体排出的Mg2+结合，形成活化状态的Rubisco，过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活 B.光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动 C.类囊体内腔中的pH上升，有利于Mg2+释放到叶绿体基质 D.CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂，也是Rubisco的催化底物 答案：B 解析：酶只有催化作用，吸收、传递、转化光能的是光合色素，A项错误；由题图可知，光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动，进而维持类囊体中的高H+浓度，B项正确；类囊体内腔中的pH下降，有利于Mg2+释放到基质，C项错误；Mg2+是Rubisco的活化剂，但不是Rubisco的催化底物，CO2是Rubisco的催化底物，而不是Rubisco的活化剂，D项错误。 特训点二　(探究·实践)绿叶中色素的提取和分离 1.绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 (2)步骤和结果 2.完成绿叶中色素的提取和分离实验的表格 过程 注意事项 操作目的 提 取 色 素 (1) 选新鲜的绿叶 使滤液中____含量高  (2) 研磨时加无水乙醇 ____色素  (3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和____色素  (4) 迅速、充分研磨 防止乙醇挥发，充分溶解色素 (5) 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化 分 离 色 素 (1) 滤纸预先干燥处理　　 使层析液在滤纸上快速扩散 (2) 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整、_____ (3) 滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明 (4) 滤液细线不能触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 知识必备答案：1.(1)有机溶剂　(2)碳酸钙　两角　干燥　层析液　胡萝卜素　叶绿素b 2.色素　溶解　保护　不重叠 概念诊断 1.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇分离绿叶中的色素。(　　) 答案：× 提示：因色素易溶于有机溶剂，所以无水乙醇在绿叶中色素的提取和分离实验中起到提取色素的作用。 2.制备滤纸条时将滤纸条剪去两角的目的是使色素在滤纸条上扩散时均匀整齐。(　　) 答案：√ 3.层析时试管口加棉塞的目的是防止层析液挥发。(　　) 答案：√ 4.绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快。(　　) 答案：× 提示：溶解度高的色素随层析液在滤纸条上扩散得快。 【真题示范】　(2024·广东卷)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是(　　) A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B.研磨时用水补充损失的提取液 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D.用过的层析液直接倒入下水道 答案：C 解析：本实验的目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，应选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A项错误；色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B项错误；由于滤纸条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C项正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D项错误。 考法预测 考法　围绕绿叶中色素的提取和分离实验操作，考查科学探究 1.为探究和开发天然食用色素，某研究小组取等量相同品种的红枣，用某种溶剂提取红枣中水溶性的红色素，用紫外光谱仪测定不同温度下提取液的吸光度(吸光度越大，红色素含量越高)，实验结果如下图所示。下列分析错误的是(　　) A.取等量相同品种的红枣遵循的是单一变量原则 B.提取红色素的较适宜温度为60~80 ℃ C.提取红枣中红色素的溶剂不能用于提取光合色素 D.实验目的是探究温度对红枣中红色素合成的影响 答案：D 解析：实验过程中应保持无关变量一致，遵循单一变量原则，取等量相同品种的红枣遵循的是单一变量原则，A项正确；分析柱形图可知，用某种溶剂提取红枣中水溶性的红色素，在60~80 ℃，红色素含量最高，B项正确；光合色素是脂溶性色素，红枣中红色素是水溶性的，故提取红枣中红色素的溶剂不能用于提取光合色素，C项正确；图中自变量是温度，因变量是提取液的吸光度，因此实验目的是探究温度对红枣中红色素提取量的影响，D项错误。 2.(2025·江苏苏州模拟)十字花科植物羽衣甘蓝具有极强的耐寒性，叶片形态美观多变，色彩绚丽，是冬季重要的观叶植物。为探究其叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列有关分析错误的是(　　) A.色素1在层析液中的溶解度最小，色素4在层析液中溶解度最大 B.色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水 C.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中，色素5可能存在于液泡中 D.色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光 答案：A 解析：色素1在层析液中的溶解度最大，色素4在层析液中溶解度最小，A项错误；根据5种色素的层析结果可知，色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水，B项正确；色素1、2、3、4溶于有机溶剂，可能分布在叶绿体中，色素5可溶于水，可能存在于液泡中，C项正确；色素1和2为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，色素3和4为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，D项正确。 特训点三　光合作用的原理 1.探索光合作用的部分经典实验 2.光合作用过程 (1)光反应阶段 ①条件：__________。  ②场所：____________。  ③物质变化 a.将H2O分解为____________，其中H+与NADP+结合形成____________。  b.使ADP和Pi反应形成______。  ④能量变化：光能转化为储存在__________中活跃的化学能。  (2)暗反应阶段 ①条件：____________都能进行。  ②场所：____________。  ③过程(卡尔文循环) a.CO2的固定：C5+CO2 ________。  b.C3的还原：2C3________+C5。  ④能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为______________________。  [巧记]　光合作用过程的“一、二、三、四” 3.绿色植物光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 条件 ____、光合色素、酶、  水、ADP、NADP+、Pi ______、NADPH、  ______、多种酶、C5  场所 _________ _________ 物质 变化 ________、ATP的合成  CO2的固定、 _______ 能量 变化 光能转化为_____________ ________________转化为有机物中稳定的化学能  联系 光反应为暗反应提供____________，暗反应为光反应提供____________________。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，光反应也不能正常进行  拓展链接 与光合作用过程有关的易错点 (1)暗反应有没有光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但持续时间不长，故一般认为植物晚上只进行呼吸作用。 (2)光反应快于暗反应，光照总时间相同时，光照和黑暗间隔处理比持续光照处理有机物积累得多。因为光照和黑暗间隔处理时NADPH、ATP基本不积累，利用充分；但持续光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。如甲持续光照10分钟，乙光照5秒和黑暗5秒相间隔持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙(暗反应时间长)。 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 _____ _____________ _____________ 代表生物 绿色植物 _________ 相同点 都能将______________等无机物合成为有机物  知识必备答案：1.叶绿体　叶绿体　O2　水　ATP　CO2 2.(1)①有光　②类囊体薄膜　③a.O2和H+　NADPH b.ATP　④ATP和NADPH　(2)①有没有光　②叶绿体基质　③a.2C3　b.(CH2O)　④有机物中稳定的化学能 3.光　ATP　CO2　叶绿体类囊体薄膜　叶绿体基质　水的光解　C3的还原　ATP、NADPH中活跃的化学能　ATP、NADPH中活跃的化学能　NADPH和ATP　NADP+、ADP和Pi 4.光能　氧化无机物释放出的能量　硝化细菌　CO2和H2O 概念诊断 1.鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物是淀粉。(　　) 答案：× 提示：鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物——氧气中的氧来 自水。 2.植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(　　) 答案：× 提示：植物细胞中H2O2分解也能产生O2。 3.颤蓝细菌能进行光合作用制造有机物。(　　) 答案：√ 4.光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。(　　) 答案：× 提示：光合作用中ATP的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。 5.在光合作用中C从CO2开始先后经C3、C5最后形成糖类。(　　) 答案：× 提示：在光合作用中C从CO2经C3形成糖类，不经过C5。 探究点　光合作用相关原理 【情境引领】　下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收、利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H+运输到类囊体腔中，图中实线为电子(e-)的传递过程，虚线为H+的运输过程，ATP合酶由CF0和CF1两部分组成。 【问题生成】 (1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e-，失去e-的叶绿素分子能够从H2O中夺取e-，使H2O分解为____________；e-由H2O释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给______________(e-的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在____________中。  提示：O2和H+　NADP+　NADPH和ATP (2)据图分析，使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有 _________________________________________________________________。  提示：H2O的光解产生H+；PQ运输H+；合成NADPH消耗H+ (3)由图可知，图中ATP合酶的作用有________________________________。合成ATP依赖于__________________________形成的电化学势能。  提示：运输H+和催化ATP的合成　类囊体膜两侧的H+浓度差 【归纳总结】 光反应中的光系统和电子传递链 (1)镶嵌在类囊体膜上的光合色素分子有序地排列在一起，它们能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。失去电子的色素分子有很强的夺电子能力，它们从水分子中夺取电子，使H2O分解成H+和O2。 (2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H+从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP+，NADP+获得电子后与H+结合，生成NADPH。 (3)类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H+顺浓度梯度经ATP合酶进入叶绿体基质，推动了ATP的生成。 【真题示范】　(2024·湖北卷)植物甲花的产量、品质(与叶黄素含量呈正相关)与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　) 组 别 光照处理 首次开 花时间 茎粗/ mm 花的叶黄素含量/(g·kg-1) 鲜花累计平均产量/(kg·hm-2) ① 光照8 h/黑暗16 h 7月4日 9.5 2.3 13 000 ② 光照12 h/黑暗12 h 7月18日 10.6 4.4 21 800 ③ 光照16 h/黑暗8 h 7月26日 11.5 2.4 22 500 A.第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且花的产量最高 B.植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C.综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组光照处理 D.植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 提升信息转化能力 信息 转化信息(对接问题) 题干和表 格信息 该实验的自变量是不同光照处理，因变量是首次开花时间、茎粗、花的叶黄素含量、鲜花累计平均产量 表格数据 第③组花的产量最高，第②组花的品质最高，第①组最先开花 答案：C 解析：三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但第①组花的产量最低，A项错误；植物甲花的品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不呈负相关，B项错误；第②组花的叶黄素含量最高，说明花的品质最好，第③组鲜花累计平均产量最高，说明花的产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组光照处理，C项正确；第②组花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高的，说明植物甲花的产量不是最高的，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不呈正相关，D项错误。 考法预测 考法1　结合光合作用的探究历程，考查科学思维与科学探究 1.光合作用的发现是众多科学家不断努力的结果。1937年，英国植物学家希尔首次获得了离体叶绿体悬浮液，将此悬浮液(含水，不含CO2)与黄色的高铁(F)盐混合，照光后发现叶绿体有气泡放出，溶液由黄色变为浅绿色，遮光则没有气泡产生，也没有颜色变化。下列叙述错误的是(　　) A.实验过程中可以检测到糖类的生成 B.实验表明O2是叶绿体在光照条件下产生的 C.溶液出现颜色变化的原因是叶绿体在光照条件下生成的还原剂将F还原为F D.与恩格尔曼的水绵实验相比，希尔的实验排除了细胞内其他结构的影响 答案：A 解析：此悬浮液中不含CO2，暗反应无法正常进行，糖类无法生成，A项错误；实验现象是在照光后发现叶绿体有气泡放出，遮光则没有气泡产生，说明O2的产生一定要有光照，B项正确；实验在光照条件下，溶液由黄色(F)变为浅绿色(F)，说明光反应阶段的产物NADPH可以将F还原为F，C项正确；希尔的实验将叶绿体离体，与细胞内其他结构分开，排除了其他结构在光合作用中可能造成的影响，D项正确。 考法2　结合光合作用的过程，考查科学思维 2.(2024·河南高三联考)下图表示类囊体薄膜的亚显微结构及光反应过程。依据所学，不能作出的判断是(　　) A.光系统由包括多种蛋白质在内的许多分子组成 B.光系统Ⅰ和光系统Ⅱ分别完成水的光解和NADPH的形成 C.类囊体薄膜上的光合色素分子可吸收、传递、转化光能 D.类囊体薄膜内H+浓度高于膜外是形成ATP的能量来源 答案：B 解析：由图可知，光系统由叶绿素、多种蛋白质等分子组成，A项不符合题意；由图可知，光系统Ⅱ完成水的光解，光系统Ⅰ被光激发，同时接受光系统Ⅱ传递来的电子，形成NADPH，B项符合题意；类囊体薄膜上的光合色素分子可吸收、传递、转化光能，C项不符合题意；图中显示类囊体薄膜内H+浓度高于类囊体薄膜外，膜内外H+的浓度差为ATP形成提供化学势能，D项不符合题意。 3.我国科学家在国际上首次实现了CO2到淀粉的从头合成，突破CO2人工合成淀粉技术。图中C1模块是用无机催化剂把CO2还原为甲醇，C3模块是将甲醇转换为C3，C6模块是将C3合成为C6，Cn模块是将C6再聚合成为淀粉。下列叙述错误的是(　　) A.图中由CO2到GAP的过程相当于叶绿体中CO2的固定过程 B.由GAP到G-6-P的过程在叶绿体内需要NADPH作为还原剂 C.Cn模块合成淀粉的过程伴随着水的生成 D.在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量少 答案：D 解析：分析题图可知，由CO2到GAP(C3)的过程相当于叶绿体中CO2的固定过程，A项正确；由GAP到G-6-P的过程相当于C3被还原的过程，该过程所需的还原剂是光反应产物NADPH，B项正确；Cn模块将C6再聚合成为淀粉，合成淀粉的过程是脱水缩合过程，伴随着水的生成，C项正确；淀粉的积累量＝光合作用的产生量-呼吸作用的消耗量，在植物体中，进行光合作用的同时也进行细胞呼吸，而在人工途径中只模拟光合作用过程，没有呼吸作用的消耗，因此在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量多，D项错误。 光合作用过程中元素的去向分析 考法3　围绕不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析，考查科学思维 4.光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列相关说法正确的是(　　) A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小 B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C.突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 答案：B 解析：突然中断CO2供应，使暗反应中CO2的固定停止，而C3的还原仍在进行，导致C3减少、C5增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A项错误；突然中断CO2供应会使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，B项正确；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改为绿光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将使暗反应中C3的还原减弱，导致C5减少、C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C项错误；突然将绿光改为红光，会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增多，而ADP相对含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，D项错误。 环境因素骤变对物质含量动态变化的判断 (1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化 C3含量增加 (2)物质含量变化的分析 条件 C3含量 C5含量 NADPH和 ATP的含量 (CH2O) 合成量 模型分析 光照强度由强到弱，CO2供应不变 增加 减少 减少或没有 减少 光照强度由弱到强，CO2供应不变 减少 增加 增加 增加 光照不变，CO2量由充足到不足 减少 增加 增加 减少 光照不变，CO2量由不足到充足 增加 减少 减少 增加 一、核心概念——重落实 1.(必修1 P98探究·实践拓展)某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因是____________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取的绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏 2.(必修1 P101拓展应用1拓展)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层，请从水层透光与植物光能捕获两个层面解释原因：______________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收多，即到达海水的深层的光线是相对富含短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层 3.(必修1 P102思考·讨论)1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在无CO2的条件下给予光照，可以释放出O2，由此实验你能得出的结论是________________________________________。  提示：光合作用的光反应与暗反应是两个相对独立的过程 4.(必修1 P103相关信息)水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH。NADPH的作用是______________________________________________________。  提示：可作为暗反应阶段的还原剂，储存部分能量供暗反应阶段利用 5.(必修1 P103图5-14拓展)(1)光照停止后，暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是_______________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (2)CO2不足使暗反应减弱后，光反应也无法正常进行，原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：(1)暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止后，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间；但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行　(2)光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP+，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行 6.(必修1 P104正文拓展)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，请写出可能的实验思路：__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 二、真题体验——明考向 1.(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体薄膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光复合体，PS Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 答案：C 解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A项正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B项正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，可增强对光能的捕获，C项错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，D项正确。 2.(2024·甘肃卷改编)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分呈黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体的种子。在正常光(400 μmol·m-2·s-1)下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周，提取并测定叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题： (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是________，加入少许碳酸钙可以_____________________________________________________________。  (2)野生型植株叶片中叶绿素含量在正常光下比在弱光下高，其原因是_________________________________________________________________。  (3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)现已知纯合突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有①纯合突变体种子为白色；②________________________________________ _________________________________________________________________。  (5)已知纯合突变体中存在某种植物激素X的合成缺陷，干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中激素X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在______________的条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。  ②测量指标：每组取3~5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的叶绿体的大小及数量。 ③预期结果： ______________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)无水乙醇　防止研磨中色素被破坏　(2)叶绿素的形成需要光照，正常光照更有利于叶绿素的形成　(3)正常光照条件下纯合突变体叶片中叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求　(4)与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)　(5)含水量等适宜　B组叶绿体的大小及数量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组 解析：(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。(2)叶绿素的形成需要光照，正常光照更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片中叶绿素含量在正常光下比在弱光下高。(3)在正常光(400 μmol·m-2·s-1)下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。(4)由图可知，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)，说明纯合突变体与类胡萝卜素合成有关。(5)已知纯合突变体中存在某种植物激素X的合成缺陷，干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中激素X的含量。为检验上述假设，并结合题干信息“在正常光(400 μmol·m-2·s-1)下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失”可知，该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是叶绿体的大小及数量，而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。 3.(2021·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： (1)图b表示图a中的____________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。  (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是____________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于__________________________，从而提高光反应速率。  ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率相对值分别为1.00、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)类囊体薄膜　NADPH　减慢　(2)①Fecy　实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于叶绿体A双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与叶绿体A双层膜完整时无明显差异　②类囊体薄膜上的色素吸收光能　③ATP的合成依赖于H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低 解析：(1)光反应发生在叶绿体中的类囊体薄膜上，即图b表示图a中的类囊体薄膜，光反应过程中，光合色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于叶绿体A双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与叶绿体A双层膜完整时无明显差异，说明叶绿体的双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体薄膜上的色素吸收光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。③根据图b可知，ATP的合成依赖于H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 A组(对点特训) 对点1　捕获光能的色素和结构 1.(2024·江苏泰州期末)叶绿体的类囊体薄膜上分布的色素可以分为两类：一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，主要完成吸收和传递光能的作用；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。下列叙述错误的是(　　) A.通常用无水乙醇提取叶绿体内的色素 B.叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 C.处于特殊状态的叶绿素a实现了光能的转变 D.植物生长过程中缺P会导致光合速率下降 答案：B 解析：叶绿体中的色素能溶于有机溶剂，但不溶于水，因此实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A项正确；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B项错误；少数处于特殊状态的叶绿素a能捕获光能，将光能转换为电能，实现了光能的转变，C项正确；植物生长过程中缺P会影响ATP和NADPH的合成以及类囊体膜的形成，导致光合速率下降，所以在生产中应适时追施磷肥，D项正确。 2.(2024·江苏南通模拟)下图表示阳生植物蒲公英某细胞器的电镜照片。下列叙述正确的是(　　) A.结构①有两层生物膜，内膜面积比外膜面积大 B.结构②上分布着吸收、传递、转换光能的光敏色素 C.结构③中含核糖体，能翻译出与光合作用有关的酶 D.适当遮阴后，结构②的数量和膜面积急剧减少 答案：C 解析：叶绿体是双层膜结构，故结构①有两层生物膜，但内、外膜面积几乎相等，A项错误。结构②是由类囊体堆叠而成的基粒，类囊体薄膜上分布着吸收、传递、转换光能的光合色素；而光敏色素分布于植物的各个器官中，是植物体本身合成的一种调节生长发育的蛋白质，B项错误。叶绿体是半自主细胞器，其结构③(叶绿体基质)中含核糖体(蛋白质合成的场所)，能翻译出与光合作用有关的酶(化学本质为蛋白质)，C项正确。适当遮阴后，光照强度减弱，为适应这一变化，结构②(基粒)的数量和膜面积可能会有所增加，D项错误。 对点2　绿叶中色素的提取和分离 3.科研人员以中华蚊母树为实验材料，探究不同提取方法对绿叶中色素的提取效果，结果如下表。下列相关叙述错误的是(　　) 提取方法 方法1(液氮法) 方法2(研磨法) 方法3(浸提法) 叶绿素a/(mg·g-1) 0.55 0.49 0.16 叶绿素b/(mg·g-1) 0.17 0.16 0.13 总叶绿素/(mg·g-1) 0.72 0.65 0.29 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中，可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 答案：C 解析：方法1(液氮法)中，液氮可以使叶片迅速冰冻，进行研磨时可以使细胞破碎充分、操作时间短，有利于提高提取率，A项正确；通过方法2(研磨法)提取色素时，研磨不彻底、用尼龙布过滤等都会损失一定量的色素，B项正确；通过方法3(浸提法)提取色素时，主要是浸提液的种类和浸提时间影响色素的提取量，光照强度不影响，C项错误；色素可以溶解于有机溶剂中，所以三种方法都可以用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D项正确。 对点3　光合作用的原理 4.(2025·山东聊城检测)Rubisco是一种能催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。某种藻类能够吸收水体中的CO2和HC，使细胞中无机碳含量高出胞外500~1 000倍以上，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。下列相关叙述错误的是(　　) A.Rubisco催化CO2固定的过程发生在叶绿体基质中 B.由图可知，该藻类可以通过主动运输的方式吸收并积累HC C.光合作用中卡尔文循环过程所需的ATP全部来自细胞呼吸 D.若培养液中加入一定量H14C，则可通过追踪放射性来验证图中碳的转移途径 答案：C 解析：Rubisco能催化CO2固定，形成C3，该过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中，A项正确；根据题图可知，该藻类吸收HC的过程消耗能量，使叶绿体中HC浓度高于细胞质基质中HC浓度，且高于细胞外HC浓度，即该藻类通过主动运输的方式吸收并积累HC，B项正确；卡尔文循环过程中所需的ATP来源于光反应，C项错误；H14C能分解产生14CO2，14CO2能被用于暗反应，14C具有放射性，因此若培养液中加入一定量H14C，则可通过追踪放射性来验证图中碳的转移途径，D项正确。 5.淀粉和蔗糖均为小麦光合作用的产物，两者合成过程中均需利用丙糖磷酸作为原料，丙糖磷酸转运体(TPT)能将卡尔文循环中产生的丙糖磷酸不断运出叶绿体，同时将等分子数的磷酸(Pi)反向运回叶绿体基质，具体过程如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.CO2的供应量不变，突然降低光照强度，丙糖磷酸含量减少，C3含量增加 B.NADPH和ATP分别为C3的还原提供还原剂和能量 C.若使用TPT专一抑制剂处理小麦叶片，则叶绿体中淀粉合成量持续增加 D.若将离体叶绿体悬浮于Pi浓度较低的培养液中，则细胞质基质中蔗糖合成量增加 答案：A 解析：突然降低光照强度，光反应提供的ATP和NADPH减少，C3的还原减少，进而导致丙糖磷酸合成量减少，而由于CO2的供应量不变，故C3生成量不变，C3含量增加，A项正确；ATP和NADPH均可以为C3的还原提供能量，B项错误；TPT能将卡尔文循环中产生的丙糖磷酸不断运出叶绿体，若使用TPT专一抑制剂处理小麦叶片，则丙糖磷酸被留在叶绿体内，合成淀粉，由于淀粉合成增加，大量积累在叶绿体中不能及时运出，抑制了光合作用的进行，所以叶绿体中淀粉合成量会增加，但是不会持续增加，C项错误；当细胞质基质中的Pi浓度低时，会限制丙糖磷酸从叶绿体中运出，促使淀粉在叶绿体基质中形成，导致细胞质基质中蔗糖合成量减少，D项错误。 B组(综合特训) 6. (2025·湖南常德模拟)某实验小组将叶绿体和相关化学物质在抽去空气的溶液中进行了如下实验： 组别 甲组 乙组 丙组 丁组 叶绿体 类型 完整叶 绿体 叶绿体破裂 后的匀浆 完整叶 绿体 叶绿体破裂后的匀浆 加入的 物质 NADP+ 溶液 NADP+ 溶液 DCPIP 溶液 DCPIP溶液 条件 适宜的温度和光照等条件 溶液中 的物质 及颜色 微量O2 微量O2和 NADPH 微量O2，溶液为蓝紫色 微量O2，溶液变为无色 注：DCPIP是一种可以接受氢的化合物，氧化态呈蓝紫色，被还原后呈无色 下列关于该实验的分析，正确的是(　　) A.对比丙组和丁组，说明DCPIP能穿过叶绿体的双层膜 B.该实验说明产生的O2中的氧元素一定来源于H2O，而不来源于CO2 C.向实验后的甲组通入CO2并黑暗处理，可证明光反应和暗反应不是同一个化学反应 D.向实验后的乙组通入CO2并黑暗处理，检测NADPH的含量可证明其参与暗反应 答案：D 解析：丙组利用完整的叶绿体进行实验，无还原态DCPIP生成，最可能的原因是DCPIP不能穿过完整叶绿体的双层膜，A项错误；该实验在抽去空气的溶液中发生，说明水的光解产生了O2，但该实验没有直接研究氧元素的转移路径，无法直接证明产生的O2中的氧元素的来源，B项错误；向实验后的甲组通入CO2并黑暗处理，由于没有NADPH，不发生暗反应，无法证明光反应和暗反应不是同一个化学反应，C项错误；向实验后的乙组通入CO2并黑暗处理，检测NADPH的含量，若减少则可证明其参与暗反应，D项正确。 7.下图是绿色植物光合作用的过程示意图，A~G代表物质，反应Ⅰ、Ⅱ为光合作用的两个阶段。已知图中PSBS是一种类囊体膜蛋白，类囊体腔内的H+浓度改变后，被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放。回答下列问题： (1)绿色植物通过光合作用，将叶绿体中色素吸收的光能最终转化为______________(填能量形式)储存在图中的________(填字母)中。  (2)反应Ⅱ发生的场所是____________。光照充足时，在大棚中使用CO2发生器，短时间内叶肉细胞中C5的含量将________(填“升高”或“降低”)。  (3)H+通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白的功能有_________________________________________________________________；  B表示______________。  (4)据图分析，光照过强会导致类囊体腔内pH______(填“升高”或“降低”)，该刺激激活PSBS后，可避免叶绿体结构被破坏；但光合作用产生的有机物会减少，原因是_____________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)稳定的化学能　F　(2)叶绿体基质　降低　(3)运输(H+)和催化(ATP合成)　ADP和Pi　(4)降低　被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，水的光解被抑制，导致NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，所以光合作用产生的有机物减少 解析：(1)光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光合作用过程中光能最终被转化为稳定的化学能储存在糖类等有机物(F)中。(2)暗反应在叶绿体基质中进行；CO2是暗反应的原料，光照充足时，在大棚内使用CO2发生器后，CO2的浓度升高，C5的消耗速率增加，合成速率不变，故短时间内C5的含量将降低。(3)H+通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白能够作为载体蛋白运输H+，并作为ATP合成酶催化ATP合成；B表示ADP和Pi。(4)据图分析，光照过强会导致水光解量增加，产生的H+增加，类囊体腔内pH降低，类囊体腔内的H+浓度改变会激活PSBS，导致电子在类囊体膜上的传递受到抑制，水的光解被抑制，导致NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，因此光合作用产生的有机物会减少。 8.(2024·湖南衡阳模拟)作用光谱显示的是不同波长的光合作用效率；吸收光谱显示的是一种给定物质对于不同波长光的吸收百分率。下图表示光合作用的作用光谱与叶绿素a吸收光谱的关系。森林中阳生植物多居上层，林下几乎都是散射光(主要为蓝紫光)，人参、三七等阴生植物适合在弱光条件下生存。请分析回答下列问题： (1)阴生植物叶片具有的适应弱光生长的结构特点是________________________(至少答出两点)等。  (2)阴生植物叶绿体中叶绿素b/叶绿素a的值________(填“大于”“等于”或“小于”)阳生植物，推断理由是___________________________________ _________________________________________________________________。  (3)叶绿体的类囊体膜上光合色素的作用是______________________；从图中可以看出，光合作用的作用光谱与叶绿素a吸收光谱不完全相同，其原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)现提供叶肉细胞匀浆、适当的介质、低渗溶液、离心机、充足的14CO2及ATP和NADPH等试剂，请设计实验验证光合作用的CO2固定发生在叶绿体基质中，而不在类囊体薄膜上，写出实验思路(提示：物质检测与提纯等方法不做要求)。 答案：(1)叶薄，细胞壁薄，机械组织不发达，叶绿体颗粒大、呈深绿色　(2)大于　阴生植物吸收的散射光主要为蓝紫光，在蓝紫光区，叶绿素b的吸收光谱大于叶绿素a，蓝紫光对于叶绿素b更有效　(3)吸收、传递和转换光能　除少数特殊状态的叶绿素a外，类囊体膜上的光合色素可吸收、传递光能，扩大了可进行光合作用的光的波长范围，同时这些色素吸收的光能传递给少数特殊状态的叶绿素a完成光能转换，从而增大了光合作用的作用光谱　(4)取适量叶肉细胞匀浆经差速离心后提取叶绿体，将叶绿体置于低渗溶液中使其吸水涨破，分离出类囊体薄膜和叶绿体基质，再分别向类囊体薄膜和叶绿体基质中加入14CO2及ATP和NADPH等试剂，一段时间后，检测两组是否含有14C的碳水化合物。 解析：(1)阴生植物叶片具有的适应弱光生长的结构特点是叶薄，细胞壁薄，机械组织不发达，叶绿体颗粒大、呈深绿色等。(2)阴生植物吸收的散射光主要为蓝紫光，在蓝紫光区，叶绿素b的吸收光谱大于叶绿素a，蓝紫光对于叶绿素b更有效。故阴生植物叶绿体中叶绿素b/叶绿素a的值大于阳生植物。(3)叶绿体的类囊体膜上光合色素的作用是吸收、传递和转换光能。除少数特殊状态的叶绿素a外，类囊体膜上的光合色素可吸收、传递光能，扩大了可进行光合作用的光的波长范围，同时这些色素吸收的光能传递给少数特殊状态的叶绿素a完成光能转换，从而增大了光合作用的作用光谱。故从图中可以看出，光合作用的作用光谱与叶绿素a吸收光谱不完全相同。(4)为验证光合作用的CO2固定发生在叶绿体基质中，而不在类囊体薄膜上，可取适量叶肉细胞匀浆经差速离心后提取叶绿体，将叶绿体置于低渗溶液中使其吸水涨破，分离出类囊体薄膜和叶绿体基质，再分别向类囊体薄膜和叶绿体基质中加入14CO2及ATP和NADPH等试剂，一段时间后，检测两组是否含有14C的碳水化合物。 第13讲　影响光合作用的因素及其应用 课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 关键词索引 光照　二氧化碳浓度　饱和点　补偿点 特训点一　影响光合作用强度的因素的实验分析 1.光合作用强度 2.影响光合作用强度的因素 3.探究环境因素对光合作用强度的影响 (1)实验原理 (2)实验装置分析 ①设置自变量：自变量是光照强度，通过调整________________来调节光照强度的大小。  ②中间盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。 ③CO2的供应：事先向小烧杯中的清水中吹气或者用质量分数为1%~2%的__________溶液。  (3)实验步骤及操作要点 实验步骤 操作要点 ①制备圆形小叶片 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉) ②排出细胞间隙中的气体 a.将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气 b.用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片_________________ ③分装圆形小叶片 a.将上述处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用 b.向3只小烧杯分别倒入富含CO2的清水 c.将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中 ④给予不同的光照强度 将3只小烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5 W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的______来调节光照强度  ⑤观察并记录 观测并记录单位时间内3只烧杯中圆形小叶片上浮的数量，或者是_______________________________ (4)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而________。  知识必备答案：1.糖类　消耗量　生成量 2.水分　CO2浓度　温度　强弱 3.(1)下沉　(2)光源与烧杯的距离　NaHCO3　(3)全部沉到水底　距离　浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间长短　(4)增强 概念诊断 1.在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，NaHCO3浓度越高，圆形小叶片浮起来的速率就越快。(　　) 答案：× 提示：超过一定浓度后，随着NaHCO3溶液浓度的增大，植物细胞失水增多，细胞代谢减慢，光合作用速率会降低。 2.在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在小烧杯和光源之间加一盛水的玻璃柱进行隔温处理。(　　) 答案：√ 3.因为配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中圆形小叶片只能进行无氧呼吸。(　　) 答案：× 提示：虽然配制的NaHCO3溶液中不含O2，但圆形小叶片本身可进行光合作用产生O2，所以整个实验过程中圆形小叶片可进行有氧呼吸。 考法　围绕环境因素对光合作用强度影响的原理，考查科学探究 1.(2025·湖南邵阳质检)某同学用打孔器在菠菜叶片上打出若干圆形小叶片，并用多组如图所示的实验装置探究环境因素对光合作用强度的影响。下列说法错误的是(　　) A.用打孔器打出圆形小叶片后，直接均分为若干组，放入盛有清水的烧杯中待用 B.可用不同功率的LED灯来探究光照强度对光合作用强度的影响 C.可用不同浓度的NaHCO3溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响 D.同一时间段内装置中圆形小叶片浮起的数量可反映叶肉细胞的光合作用强度 答案：A 解析：叶肉细胞间隙中有残留的空气，需要将其置于注射器内，注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出，处理过的圆形小叶片应放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，A项错误；不同功率的LED灯的光照强度不同，可用来探究光照强度对光合作用强度的影响，B项正确；不同浓度的NaHCO3溶液提供的CO2的浓度不同，可用来探究CO2浓度对光合作用强度的影响，C项正确；同一时间段内装置中圆形小叶片浮起的数量越多，说明光合作用越强，D项正确。 2.(2025·山东临沂模拟)光抑制指的是光能超过光合系统所能利用的量时，光合功能下降的现象。为了探究强光和其他环境胁迫因素对植物光合速率的影响，某同学设计了如下实验： 分组 温度 光照 圆形小叶片上浮数量 A 10 ℃ 50 W 3 B 10 ℃ 150 W 2 C 10 ℃ 250 W 1 D 30 ℃ 50 W 8 E 30 ℃ 150 W 5 F 30 ℃ 250 W 4 G 50 ℃ 50 W 0 H 50 ℃ 150 W 0 I 50 ℃ 250 W 0 下列说法错误的是(　　) A.若圆形小叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏低 B.实验中可以通过改变距离达到改变光照强度的目的 C.强光下低温增加了光抑制可以通过对比C组和D组得出 D.当温度为50 ℃时圆形小叶片上浮数量为0，分析原因可能为酶变性失活 答案：C 解析：大叶脉处没有叶绿体，所以若圆形小叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏低，A项正确；LED灯功率相同，但可改变LED灯与小烧杯的距离来获得不同的光照强度，B项正确；由表可知，对比C组和F组，可得出强光下低温增加了光抑制，C项错误；温度为50 ℃时光照强度无论如何改变，圆形小叶片上浮数量均为0，意味着光合作用停止，分析原因可能为温度太高，酶变性失活，D项正确。 特训点二　影响光合作用强度的因素的模型分析 探究点　影响光合作用强度的因素 【情境引领】　当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 【问题生成】 (1)该实验的自变量为____________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有________________________(答出两个即可)。  提示：拟南芥种类、光照强度　CO2浓度、温度 (2)根据本实验能不能比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱?理由是什么? 提示：不能。强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的NPQ强度高，能减少强光对PSⅡ造成损伤，但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 (3)与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量多还是少?若测得突变体的暗反应强度高于野生型的，则原因是什么? 提示：少。突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤。 【归纳总结】 1.探究单因子变量对光合速率的影响 (1)据图解读光照强度对光合作用强度的影响 A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸。 AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)。 BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。 D点：光饱和点(光照强度达到D点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。 (2)据图解读CO2浓度对光合作用强度的影响 A点：CO2补偿点(光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度)。 A'点：进行光合作用所需的最低CO2浓度。 B和B'点：CO2饱和点(在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增大而增强)。 (3)据图解读温度对光合作用强度的影响 光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。植物一般在10~35 ℃下能正常进行光合作用，其中AB段(10~35 ℃)，随着温度的升高，光合作用强度逐渐增强，B点(35 ℃)以后，由于与光合作用有关的酶活性下降，光合作用强度开始减弱，50 ℃左右光合作用停止。 (4)水分对光合作用强度的影响 ①原理：水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，另外水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 ②曲线分析 图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。 图2曲线中E点光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应。 2.多因子变量对光合速率的影响 考法1　围绕单因素对光合速率的影响，考查科学思维 1.(2025·河北邯郸质检)下图表示某植物在不同光照强度下的CO2吸收量和CO2释放量情况，其中B、C点分别表示光补偿点和光饱和点。下列说法错误的是(　　) A.A点对应的CO2释放量可以表示植物在黑暗环境中的细胞呼吸强度 B.B点的含义是植物的光合作用强度与细胞呼吸强度相等时所对应的光照强度 C.C点的含义是植物的光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强的最小光照强度 D.若该植物生存环境中的CO2浓度下降，则B点会向右移，C点会向左移，D点会向右上移 答案：D 解析：A点对应的光照强度为0，可以用来表示植物在黑暗环境中的细胞呼吸强度，A项正确；B点是光补偿点，它的含义是植物的光合作用强度与细胞呼吸强度相等时所对应的光照强度，B项正确；C点是光饱和点，它的含义是植物的光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强的最小光照强度，C项正确；若该植物生存环境中的CO2浓度下降，则补偿呼吸需要更大的光照强度，同时由于CO2的限制，光合速率降低，所以B点会向右移，C点会向左移，D点会向左下移，D项错误。 考法2　围绕多因素对光合速率的影响，考查科学思维 2.在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素，不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响，实验结果如图。据图分析，下列有关说法正确的是(　　) A.与B点相比，D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢 B.光照强度为800 lx是玉米在25 ℃条件下的光饱和点 C.与G点相比，制约C点光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度 D.在土壤含水量为40%~60%的条件下，施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用 答案：D 解析：与B点相比，D点光照强度增大，光反应增强，叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快，A项错误；若光照强度增大，光合速率可能会继续升高，光照强度为800 lx不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点，B项错误；与G点相比，制约C点光合作用强度的因素有土壤含水量，没有光照强度，C点与G点光照强度相同，C项错误；在土壤含水量为40%~60%的条件下，施肥或增大光照强度，光合速率均增大，因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用，D项正确。 一、核心概念——重落实 1.(必修1 P105探究·实践)阅读实验流程并分析实验装置，回答下列问题： (1)该实验的自变量是光照强度，实验中可通过_______________________ _________________来设置自变量。  (2)LED灯会产生热量，距离越近(功率越大)热量越多，从而影响装置溶液的温度，请你提出改进措施： ____________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (3)因变量是光合作用强度，实验中是通过测算____________________________ ___________________来观测因变量的。  提示：(1)调整LED灯与小烧杯的距离或改变LED灯的功率大小　(2)在LED灯和小烧杯之间放一盛水的玻璃柱，该玻璃柱可以吸收灯光的热量，避免光照对小烧杯内水温产生影响　(3)单位时间内圆形小叶片上浮的数量或者浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间 2.停止供水后，光合速率下降，原因是________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：一方面，水是光合作用的原料；另一方面，缺水会导致气孔开度降低，CO2供应不足，影响光合作用的暗反应，导致光合速率下降 3.“正其行，通其风”是通过提高________来提高光合速率的。夜晚适当降低温度是为了_______________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：CO2浓度　降低与呼吸作用有关的酶的活性，减少细胞呼吸对有机物的消耗，从而增加一天中有机物的积累量 4.整个植株表现为单位时间内CO2吸收量为0时，该植株叶肉细胞的光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度，原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：大于　该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼吸速率，因此叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度 二、真题体验——明考向 1.(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放O2的速率 C.四组实验中，0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D.若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 答案：B 解析：本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量是CO2浓度(通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现)，温度、光照等属于无关变量，应相同且适宜，A项错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片通过光合作用释放O2的速率越大，叶圆片上浮所需时长越短，B项正确；四组实验中，0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C项错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D项错误。 2.(2022·北京卷)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(　　) A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C.CO2浓度为200 μL·时，温度对光合速率影响小 D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 答案：D 解析：分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最大，之后光合速率随着温度的继续升高而减小，A项不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L-1时，最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370 μL·L-1时，最适温度为30 ℃；当CO2浓度为1 000 μL·L-1时，最适温度接近40 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度升高会使光合作用最适温度升高，B项不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L-1时，光合速率随温度升高而改变的程度不大，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随温度升高而变化的程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C项不符合题意。10 ℃条件下，CO2浓度为200~370 μL·L-1时，光合速率有显著提高，而CO2浓度为370~1 000 μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且CO2浓度为370 μL·L-1与1 000 μL·L-1时，光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D项符合题意。 3.(2024·安徽卷)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)的净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题： 水稻材料 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/(mg·g-1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受____________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为____________________________。  (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的________、________。(填科学方法)  (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。  结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________；  ②__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ______________________。  答案：(1)ATP和NADPH　C5(核酮糖-1，5-二磷酸)和淀粉等　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进了旗叶的光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为C5(核酮糖-1，5-二磷酸)和淀粉等。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)题图和表中信息显示，OE组的净光合速率、叶绿素含量、编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，但OE组的蔗糖含量低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进了旗叶的光合作用；②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用。 4.(2023·全国乙卷)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题： (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、____________________(答出2点即可)等生理过程。  (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_______________________ __________________________________________________________________ ______________________。  (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔____(填“能”或“不能”)维持一定的开度。  答案：(1)光合作用和呼吸作用　(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，促进保卫细胞吸水膨胀，气孔开放　(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，使保卫细胞渗透压上升，促进保卫细胞吸水膨胀，气孔开放　(4)不能 解析：(1)气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔的开闭会影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，促进保卫细胞吸水膨胀，气孔开放。(3)蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了保卫细胞的渗透压，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大。(4)光反应可为暗反应的进行提供ATP和NADPH，某种除草剂能阻断光合作用的光反应，光反应被阻断后，暗反应因缺少能量和NADPH不能进行，导致光合速率下降，合成的有机物减少，导致保卫细胞的渗透压下降，吸水能力下降，气孔开度减小，故在使用该除草剂的条件下，进行光照不能使气孔维持一定的开度。 5.(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻的野生型(WT)和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。光补偿点：光合作用过程中吸收的CO2与呼吸作用过程中释放的CO2等量时的光照强度。) 水稻材料 叶绿素/(mg·g-1) 类胡萝卜素/(mg·g-1) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和__________________________，ygl叶片主要吸收可见光中的________光。  (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和__________________。  (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体____________________，这是其高产的原因之一。  (4)试分析在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：_____________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值上升　蓝紫　(2)高于　呼吸速率较高　(3)有机物积累较多　(4)见下图　为什么达到光饱和点时ygl的净光合速率高于WT 解析：(1)ygl的叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值比较高，故其叶片呈黄绿色。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，由ygl叶色呈黄绿色可推测，ygl叶片主要吸收蓝紫光。(2)根据图a可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的趋势曲线图见答案。分析图a和绘制的曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率不同，根据两图可提出问题：为什么达到光饱和点时ygl的净光合速率高于WT? 6.(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。  (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但O2的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有____________、____________；O2的产生速率继续增加的原因是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______________________发挥作用。  答案：(1)蓝紫色　(2)C5供应不足　CO2供应不足　强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生O2的速率增强　(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成 解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的浓度、温度等；其内部因素有酶的活性、色素的含量、C5的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有C5供应不足、CO2供应不足；O2的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生O2的速率增强。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成来发挥作用的。 7.(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是________________________________________________________________。  (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的______，因而生长更快。  (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米植株生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。  实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。  结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__________________________。  答案：(1)高(或多)　遮阴条件下植物合成较多的叶绿素以适应弱光环境(或遮阴促进了叶绿素合成相关基因的表达)　(2)有机物[或糖类或(CH2O)]　(3)培养条件　A组和C组　遮阴比例　以其他作物为材料重复上述实验(或探究提高玉米产量的最适遮阴比例) 解析：(1)由题图可知，C组与A组相比，遮阴环境中的叶片叶绿素含量较光照环境中的高，这是植物对弱光的一种适应，通过增加叶绿素合成来提高叶绿素含量，进而提高对光能的利用率。(2)结合图b中B1照光区域与B2遮阴区域的数据可知，B组玉米植株的平均净光合速率为(20.5+7.0)÷2＝13.75 μmol CO2·m-2·s-1，大于A组玉米植株的净光合速率11.8 μmol CO2·m-2·s-1，净光合速率可反映植物单位时间积累的有机物的量，故B组的玉米植株会积累更多的有机物，因而生长更快。(3)探究B组处理方法是否能提高作物产量，需选用前期培养条件一致、生长状态相似的玉米植株为材料，分组设置对照。据图a可知，该实验的自变量为遮阴比例，常态处理组(A组)和100%遮阴处理组(C组)为对照组，为控制单一变量，需保证除遮阴比例外其他环境条件一致。若已证明50%遮阴比例可以提高玉米产量，则下一步可以其他作物为材料重复实验，或探究提高玉米产量的最适遮阴比例，比如进一步探究25%、75%等遮阴比例时的玉米产量。 A组(对点特训) 对点1　影响光合作用强度的因素的实验分析 1.某同学在探究环境因素对光合作用强度的影响的活动中，以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 W聚光灯、温度计、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。下列叙述错误的是(　　) A.NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2 B.降低聚光灯的瓦数可导致黑藻光合作用释放O2的速率变慢 C.选用不同颜色的玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光照强度对光合作用强度的影响 D.由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH改变，可用精密pH试纸检测溶液pH来估测光合速率变化 答案：C 解析：NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2，常作为光合作用的原料，A项正确；降低聚光灯的瓦数可降低光照强度，导致黑藻光合作用释放O2的速率变慢，B项正确；选用不同颜色的玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光质对光合作用强度的影响，C项错误；由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH变大，可用精密pH试纸检测溶液pH来估测光合速率变化，D项正确。 2.(2024·山东潍坊模拟)将正常生长的绿萝在黑暗中放置24 h，取形态相近的枝条水培于1~4号烧杯中，按下表处理6 h。各处理组取1.5 g叶片，用无水乙醇水浴加热脱色后晾干，用研钵研碎并溶解淀粉，定量测定淀粉浓度，结果如下表。下列对该实验的推测，不合理的是(　　) 编号 处理组 淀粉浓度/(g·L-1) 1 黑暗、清水组 0 2 40 W光照、清水组 0.243 3 40 W光照、0.1%NaHCO3组 0.844 4 40 W光照、1.0%NaHCO3组 1.452 A.黑暗处理24 h的叶片呼吸作用会导致淀粉减少 B.自变量是光照的有无和水培液的不同 C.能检测到淀粉说明叶片净光合速率大于零 D.淀粉合成量会随NaHCO3溶液浓度增高而增多 答案：D 解析：黑暗处理24 h的目的是使叶片通过呼吸作用消耗原有的淀粉，A项合理；观察各组处理的不同条件可知，自变量是光照的有无和水培液的不同，B项合理；由1、2组可知，能检测到淀粉说明有光合产物积累，因此能检测到淀粉说明叶片净光合速率大于零，C项合理；该实验的NaHCO3溶液浓度只有0.1%和1.0%两组数据，无法确定其他浓度情况下淀粉合成量的变化，D项不合理。 3.(2024·山东滨州模拟)为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从25 ℃环境移入40 ℃环境中培养，测得相关数据如图所示。下列结论正确的是(　　) A.与40 ℃环境相比，25 ℃环境更有利于三种植物的光合作用 B.据图推测，甲植物的胞间CO2浓度与处理前相等 C.处理后，丙植物光合作用时吸收CO2的速率最小 D.与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制 答案：D 解析：甲植物在40 ℃环境下的光合速率上升，A项错误；与处理前相比，甲植物光合速率上升，CO2消耗较快，但气孔导度几乎不变，故甲植物的胞间CO2浓度与处理前相比下降，B项错误；题图所测指标是处理后占处理前的比例，不能比较三者之间吸收CO2的速率大小，C项错误；由于与乙植物相比，丙植物在40 ℃环境下的光能捕获效率减少较多，而气孔导度减少较少，说明其光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制，D项正确。 对点2　影响光合作用强度的因素的模型分析 4.(2024·广东广州综合测试)在“探究NaCl对光合作用的影响”的实验中，用含有100 mmol·L-1NaCl的完全营养液培养水稻幼苗，测定其光合速率和气孔导度，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A.单位时间、单位叶面积的O2释放量可代表真光合速率 B.必须增加用完全不含NaCl的营养液培养幼苗作为对照 C.该实验缺乏对照无法确定气孔导度与光合速率有关 D.气孔导度降低使C3减少，进而减少对光反应产物的消耗 答案：D 解析：单位时间、单位叶面积的O2释放量可代表净光合速率，A项错误；由图可知，本实验设置了前后自身对照，无须增加对照组，结合题图可知，NaCl处理导致光合速率及气孔导度下降，且随着处理时间的延长，抑制作用越明显，B、C两项错误；气孔导度降低导致CO2吸收减少，C3的合成减少，进而减少了对光反应产物的消耗，D项正确。 5.(2024·山东青岛模拟)光合作用是自然界最重要的化学反应之一，光合作用的限制因素有内因和外因两个方面，外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度。下图表示实验人员测得的光照强度对单个叶片光合速率的影响。下列相关叙述错误的是(　　) 注：光极限是指光合作用吸收CO2量随着光照强度的增加而上升的光照强度范围；CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光照强度的增加而上升的光照强度范围 A.阴生植物的光极限和CO2极限一般小于阳生植物 B.在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能左移 C.达到CO2极限时，限制光合速率的因素可能是CO2浓度或温度 D.实际生产中施肥过多会影响植物吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成 答案：B 解析：与阳生植物相比，阴生植物对光的需求小，呼吸作用弱，所以阴生植物的光极限和CO2极限一般小于阳生植物，A项正确。在光合作用最适温度下适当升温，光合速率下降，若呼吸速率增大，光补偿点可能右移，B项错误。光合作用的限制因素中外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，达到CO2极限时，光合速率不随光照强度改变，则限制光合速率的因素可能是CO2浓度或温度，C项正确。实际生产中施肥过多会减少植物吸水量，甚至导致植物失水；施肥不足，植物可能缺乏N，影响与光合作用相关的色素和酶的合成，D项正确。 6.(2024·重庆沙坪坝期末)浒苔是一种生活在潮间带的大型绿藻，为避免过高的光照强度造成损伤，进化出了多种适应机制，其中NPQ(非光化学淬灭：光合色素吸收的部分光能不用于光合电子传递途径的ATP合成，而以热能的形式耗散)是一种重要的快速能量耗散机制。为探究高光照胁迫对浒苔NPQ的影响及NPQ变化原因，研究人员进行了相关实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.采用纸层析法分离浒苔光合色素，滤纸条上由上至下第三条色素带呈黄绿色 B.叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯度促进浒苔NPQ的产生，且后者影响更显著 C.其他条件不变，在高光照下，浒苔的CO2饱和点更高 D.高光照下浒苔的NPQ增强，细胞损伤减少，但光能利用率下降 答案：D 解析：实验室常用纸层析法分离叶绿体中的色素，滤纸条上由上至下第三条色素带为叶绿素a，呈蓝绿色，A项错误；当加入DTT或DCCD时，浒苔NPQ相较于高光照组都有所降低，故叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯度都促进了NPQ的产生，当抑制叶黄素循环时，NPQ下降更显著，故二者中叶黄素循环对NPQ的影响更显著，B项错误；高光照下浒苔吸收光能更多，但NPQ也会增强，阻止ATP的合成，故不能判断高光照下浒苔的ATP合成量是否增多，也不能断定其CO2饱和点更高，C项错误；高光照下浒苔的NPQ增强，更多能量以热能的形式耗散，光能利用率下降，D项正确。 B组(综合特训) 7.油菜终花后叶片大量凋落，角果皮成为生育后期最主要的光合器官。某研究小组设置了0 kg·hm-2、60 kg·hm-2、120 kg·hm-23个钾肥浓度梯度，分别表示不施钾肥处理(K0)、钾肥施用不足处理(K60)和推荐施钾肥量处理(K120)，研究了不同钾肥用量下油菜角果皮的光合特性，结果如下表所示。回答下列问题： 施钾量对油菜角果皮CO2传输特征参数的影响 施钾处理 K0 K60 K120 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 6.18 7.68 9.81 气孔导度/(mol·m-2·s-1) 0.08 0.11 0.12 胞间CO2浓度/(μmol·mol-1) 254.2 272.4 250.8 叶绿体CO2浓度/(μmol·mol-1) 59.7 135.9 103.0 (1)用________提取到油菜叶片的光合色素后，为减少其他光合色素的干扰，可通过对比光合色素对________(填“红光”“蓝紫光”或“绿光”)的光吸收率来计算其叶绿素含量，原因是_______________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (2)据题表分析，推测增施钾肥可以提高角果皮的净光合速率的原因可能是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________。  (3)大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，这是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行，其原因是_____________________________________________________________ __________________________________________________________________ ______________________。  (4)研究发现，蓝光可激活保卫细胞内的系列生理过程，引发其细胞膜上内向K+通道打开，K+大量内流，有利于气孔张开。科研人员培育出保卫细胞中能大量表达K+通道蛋白的油菜突变体，试图提高气孔开合的动力，即光照增强时气孔打开得更快，光照减弱时气孔关闭得也更快。为探究增加K+通道蛋白能否提高气孔开合速率，请简要写出实验设计思路： _____________________________ __________________________________________________________________ ______________________。  答案：(1)无水乙醇　红光　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，通过比较对红光的光吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量　(2)增施钾肥能够提高角果皮的气孔导度，从而使叶绿体CO2浓度提高，暗反应速率加快　(3)气孔周期性的闭合既能降低蒸腾作用强度减少水分散失，又能保障CO2的供应，使光合作用正常进行　(4)将正常油菜和油菜突变体置于蓝光下照射，检测正常油菜和油菜突变体气孔开合所需时间随光照强度的变化 解析：(1)用无水乙醇可以提取绿叶中的色素，由于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，通过比较对红光的光吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量。(2)由表可知，随着钾肥浓度的增大，气孔导度增加，从而使叶绿体CO2浓度提高，暗反应速率加快，光合速率加快，进而使角果皮的净光合速率提高。(3)气孔既是CO2进出的场所，也是蒸腾作用的通道，气孔周期性的闭合既能降低蒸腾作用强度减少水分散失，又能保障CO2的供应，使光合作用正常进行，有利于植物对干旱条件的适应。(4)实验设计思路见答案。 特训点一　光合作用与细胞呼吸过程的关系 探究点　光合作用和细胞呼吸的关系 【情境引领】　光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。下图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ~Ⅶ代表物质，①~⑤代表过程。 【问题生成】 (1)图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过几层生物膜?说说判断的依据。 提示：6层。图中Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，表示CO2，产生场所是线粒体基质，其在相邻细胞的叶绿体基质中被利用，至少需要穿过线粒体(2层膜)、线粒体所在细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的叶绿体(2层膜)，共6层生物膜。 (2)图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ、Ⅰ和Ⅳ是不是同一种物质?说说判断的依据。 提示：Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质。图中Ⅱ是水光解产物O2，Ⅲ能与C5结合形成C3，表示CO2，Ⅴ与有氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ形成水，Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，因此Ⅴ是O2，Ⅳ是[H]，Ⅶ是CO2，故Ⅱ(O2)和Ⅴ(O2)是同一种物质，Ⅲ(CO2)和Ⅶ(CO2)是同一种物质；Ⅰ是NADPH(还原型辅酶Ⅱ)，Ⅳ是NADH(还原型辅酶Ⅰ)，两者是不同物质。 (3)图中①②③④过程都伴随ATP的合成吗? 提示：②过程伴随着ATP的水解，③④⑤过程伴随着ATP的合成。 【归纳总结】 细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 (2)能量变化 (3)光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 考法　结合光合作用与细胞呼吸过程的关系，考查科学思维 1.下图表示水稻某细胞内甲、乙两个重要的生理过程，其中①~④代表不同的反应阶段。下列有关叙述错误的是(　　) A.甲、乙两个生理过程产生的NADPH、[H]是同一种物质 B.阶段②与阶段③的反应都发生在生物膜结构上 C.阶段①与阶段④的反应都不发生在生物膜结构上 D.在特定条件下，甲、乙两个生理过程可以被同时抑制 答案：A 解析：甲表示光合作用，乙表示有氧呼吸，其中的[H]是NADH，A项错误；②表示光合作用的光反应阶段，场所是类囊体薄膜，③表示有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，两者都发生在生物膜结构上，B项正确；①表示暗反应阶段，场所是叶绿体基质，④表示有氧呼吸的第一、二阶段，场所是线粒体基质，两者都不发生在生物膜结构上，C项正确；在特定条件下，甲、乙两个生理过程可以被同时抑制，如在极端高温等条件下，酶活性受抑制，两者可以被同时抑制，D项正确。 2.下图表示植物叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸的过程及两者之间的联系，其中甲~戊表示生理过程，a~d表示相关物质。下列说法正确的是(　　) A.物质a表示ATP，物质c表示O2，物质d表示CO2 B.甲表示光合作用的光反应阶段，对光能的吸收不需要酶的直接参与 C.若该植物的叶肉细胞产生的物质c和物质d的量相等，则该植物的净光合速率为0 D.用18O同时标记H2O和CO2，可探究光合作用产物O2中O的来源 答案：B 解析：物质a表示光反应产生的ATP和NADPH，物质c表示O2，物质d表示有氧呼吸第二阶段产生的CO2，A项错误；甲表示光合作用的光反应阶段，对光能的吸收不需要酶的参与，B项正确；若物质c和物质d的量相等，则该植物的叶肉细胞的净光合速率为0，但是该植物还有一些细胞只进行细胞呼吸不进行光合作用，就整个植株而言，净光合速率小于0，C项错误；用18O分别标记H2O和CO2，才可探究光合作用产物O2中O的来源，D项错误。 特训点二　光合速率与呼吸速率的关系 探究点　植物“三率” 【情境引领】　科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英幼苗光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如图所示。据图思考以下问题： 【问题生成】 (1)在光照条件下，蒲公英的总光合速率在30 ℃与35 ℃时是否相同?判断的依据是什么? 提示：相同。据图可知，实线表示净光合速率曲线，虚线表示呼吸速率曲线，实际光合速率＝净光合速率+呼吸速率，30 ℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.0+3.5＝6.5 mg·h-1，35 ℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.5+3.0＝6.5 mg·h-1。 (2)一直处于光照条件下，什么温度最有利于蒲公英生长?说说判断的依据。 提示：25 ℃。在光照条件下，图中数据表明温度在25 ℃时，蒲公英的净光合速率最大，最有利于蒲公英生长。 【归纳总结】 1.辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例) (2)结合曲线辨析 2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 ①判定方法 ②相关计算 a.光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。 b.光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量+细胞呼吸CO2释放量。 c.光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)-细胞呼吸葡萄糖消耗量。 3.“三率”的常考曲线分析 ① ② ③以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标 4.光合速率与呼吸速率的探究方法 (1)利用图示装置测定植物光合速率与呼吸速率 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光合速率。 (2)叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，下图表示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率＝(z-y)/2S；呼吸速率＝(x-y)/2S；总光合速率＝净光合速率+呼吸速率＝(x+z-2y)/2S。 (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O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2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。 (4)半叶法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，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，光合作用产物的量为MB-MA，再通过计算得出总光合速率。 考法　结合光合速率与呼吸速率的关系，考查科学思维 1.(2025·湖北襄阳检测)下图表示在温度适宜、CO2浓度一定的密闭条件下，测得的光照强度对某植株光合作用影响的曲线。下列有关叙述错误的是(　　) A.自然条件下，影响P点上下移动的主要外界因素是温度 B.图中M点时，细胞中能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体 C.若将该植株从L点条件下突然转移至M点条件下，则短时间内C3含量将下降 D.若每天光照8小时，植株能够正常生长，则平均光照强度应大于6 klx 答案：C 解析：P点时没有光照，吸收O2的量代表的是呼吸速率，则自然条件下，影响P点上下移动的主要外界因素是温度，A项正确。图中M点时，O2释放速率为0，说明此时光合速率等于呼吸速率，则细胞中能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体，B项正确。若将该植物从L点条件下突然转移至M点条件下，光照变弱，则短时间内光反应产生的NADPH和ATP减少，还原C3的量减少，而C3的合成量几乎不变，则C3含量将增多，C项错误。由图可知，光照强度为0时，该植株只进行细胞呼吸，每小时消耗的O2量为2 mmol，该植株一天通过细胞呼吸消耗的O2量为2×24＝48 mmol。实验条件下，每天进行8小时光照，每小时通过光合作用制造的O2量必须大于48÷8＝6 mmol，净光合作用O2释放速率应该大于6-2＝4 mmol·h-1，植株才能积累有机物，正常生长，则平均光照强度应该大于6 klx，D项正确。 2.(2024·陕西西安校考)某生物兴趣小组以密闭温室中的玉米为实验材料，研究不同条件下的光合速率和呼吸速率，绘制了甲、乙两图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.两图中a点对应的光合速率均等于呼吸速率 B.图甲中的c点对应的温度是玉米生长的最适温度 C.图乙一天当中，b点时有机物积累量最多 D.图乙条件下，经过一昼夜玉米体内有机物会增多 答案：A 解析：图甲中，两曲线的交点a对应的净光合速率等于呼吸速率，图乙中a、b点对应的光合速率均等于呼吸速率，A项错误；由图甲可知，c点净光合速率最大，有机物积累最多，故图甲中的c点对应的温度是玉米生长的最适温度，B项正确；图乙中，b点时光合作用等于呼吸作用，而b点后光合作用小于呼吸作用，有机物减少，所以一天中，b点时该植物体内有机物积累量最多，C项正确；由图乙可知，一昼夜密闭温室中的CO2含量减少，所以一昼夜后该植物体内有机物的含量增加，D项正确。 1.(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A.呼吸作用变强，消耗大量养分 B.光合作用强度减弱，有机物合成减少 C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 答案：D 解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A项正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B项正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C项正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D项错误。 2.(2024·全国甲卷)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题： (1)该植物叶片在温度为a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是______________________ ___________________________________________。  (2)在温度为d时，该植物体的干重会减少，原因是________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。  (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是__________________________________(答出一点即可)。  (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，在温室栽培农作物的过程中，白天温室的温度应控制在______________最大时的温度。  答案：(1)不相等　叶片在温度为a和c时的呼吸速率不相等　(2)在温度为d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根细胞等不进行光合作用，仍进行呼吸作用消耗有机物　(3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足(或温度过高，导致酶的活性降低)　(4)光合速率和呼吸速率差值 解析：(1)该植物叶片在温度为a和c时的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，叶片有机物积累速率不相等。(2)在温度为d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用，如根细胞等，因此该植物体的干重会减少。(3)温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2供应不足，暗反应速率降低；同时酶的活性降低，导致CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。(4)为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 3.(2024·吉林卷)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2的值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题： (1)反应①是________过程。  (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是________和________。  (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除有外界环境外，还有________和________。(填生理过程)7~10时株系1和株系2与WT的净光合速率逐渐产生差异，原因是__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________。据图3中的数据__________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是____________________________________ __________________________________________________________________ __________________。  (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________________。  答案：(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)光呼吸　呼吸作用　7~10时，随着光照强度的增加，株系1和株系2由于转入了改变光呼吸的相关基因，光呼吸速率降低，较多的C5和能量参与光合作用　不能　总光合速率＝净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标表示CO2浓度，无法得出呼吸速率　(4)与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH，合成少量ATP，故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除有外界环境外，还可以有光呼吸和呼吸作用。7~10时，随着光照强度的增加，株系1和株系2由于转入了改变光呼吸的相关基因，光呼吸速率降低，较多的C5和能量参与光合作用，因此与WT相比，株系1和株系2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标表示CO2浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 4.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，图中M表示初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题： (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是_______________________________________ _________________________________________________________________。  (2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。  (3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c组中光合速率最大的是________组，判断依据是____________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。  答案：(1)红光和蓝紫光　光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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　(2)大于　(3)b　由于温度保持恒定，所以a、b、c组的呼吸速率都一样，光照t时间时，a、c组的光合速率都等于呼吸速率，而b组光合速率仍然大于呼吸速率　(4)升高 解析：(1)光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，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。(2)植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO2产生O2，呼吸作用消耗O2产生CO2。分析题图可知，光照t时间时，a组O2浓度少于b组，说明b组产生的O2更多，光合速率更大，消耗的CO2更多，即a组CO2浓度大于b组。(3)由于温度保持恒定，所以a、b、c组的呼吸速率都一样，光照t时间时，a、c组的光合速率都等于呼吸速率，而b组光合速率仍然大于呼吸速率。(4)光照t时间后，c、d组O2浓度相同，即c、d组光合速率不再变化，c组的光照强度为光饱和点。将d组密闭装置打开，会增加CO2浓度，再以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会升高。 A组(对点特训) 对点1　光合作用与细胞呼吸过程的关系 1.(2024·辽宁沈阳一模)下图表示菠菜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，图中①~⑥代表有关生理过程。下列叙述错误的是(　　) A.过程①②③不在生物膜上进行 B.参与过程②③⑤的酶的种类不同 C.过程②③④⑤都有ATP产生 D.过程③产生的[H]全部来自丙酮酸 答案：D 解析：过程①表示光合作用暗反应阶段C3的还原过程，发生在叶绿体基质中；过程②表示有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中；过程③表示有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中，故过程①②③均不在生物膜上进行，A项正确。酶具有专一性，过程②③⑤的反应物和生成物不相同，故参与过程②③⑤的酶的种类不相同，B项正确。过程②③④表示有氧呼吸的三个阶段，过程⑤表示光反应阶段，故过程②③④⑤均有ATP产生，C项正确。过程③(有氧呼吸第二阶段)是丙酮酸和H2O反应产生CO2和[H]的过程，释放少量能量，产生的[H]部分来自丙酮酸，部分来自H2O，D项错误。 2.(2024·辽宁大连模拟)下图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。下列相关叙述正确的是(　　) A.Ⅲ过程在第二阶段消耗水，第三阶段产生水 B.若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，则植物体干重将减少 C.Ⅰ过程中产生的O2参与Ⅲ过程的第二阶段 D.物质X是从叶绿体基质移向类囊体薄膜的 答案：A 解析：图中Ⅲ过程表示有氧呼吸，其第二阶段消耗水，第三阶段产生水，A项正确；Ⅰ过程表示光合作用的光反应阶段，Ⅱ过程表示光合作用的暗反应阶段，Ⅲ过程表示有氧呼吸，若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，即光合速率大于呼吸速率，则植物体干重将增加，B项错误；Ⅰ过程表示光合作用的光反应阶段，产生的O2参与Ⅲ过程的第三阶段，C项错误；物质X是ATP，ATP从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质，D项错误。 3.(2024·广东茂名模拟)下图是某生物体内某个细胞的部分代谢示意图。下列有关叙述正确的是(　　) A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，该生物一定为高等植物 B.甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态，该生物一定能存活 C.该生物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关 D.该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP可以来自乙 答案：C 解析：分析题图可知，甲可利用CO2合成有机物，表示叶绿体；乙可利用O2产生CO2进行有氧呼吸，表示线粒体，该植物不一定是高等植物，如有些低等植物中也含有叶绿体和线粒体，A项错误。题图中只有能够进行光合作用的细胞的物质与能量处于平衡状态，但是植物还有不进行光合作用的细胞，则整株植物的光合速率小于呼吸速率，故该生物不能存活，B项错误。植物依靠叶绿体将光能转变为化学能，即光合作用一定与甲有关，C项正确。该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP只能来自甲，D项错误。 对点2　光合速率与呼吸速率的关系 4.将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h-1 B.T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累 C.T1~T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降 D.T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高 答案：C 解析：T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，总光合速率＝净光合速率+呼吸速率＝10+2＝12 mg·h-1，A项错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B项错误；密闭容器内CO2的含量一定，随着光合作用的进行，CO2浓度逐渐降低，所以T1~T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降，C项正确；T3时刻后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D项错误。 5.(2024·黑龙江佳木斯校考)黑白瓶法多用于研究浮游植物生产量，所用白瓶完全透光，黑瓶不透光。用若干个黑白瓶，装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭，进行实验测试，结果如图所示。下列相关说法正确的是(　　) A.白瓶中的生物白天只进行光合作用 B.瓶中生物24小时呼吸消耗氧气量为7 mg C.a光照强度下，不能满足瓶中生物对氧气所需量 D.a光照强度下，白瓶中生物24小时氧气净释放量为7 mg 答案：B 解析：白瓶中的生物白天既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，A项错误；黑瓶中的生物只进行呼吸作用，所以瓶中生物呼吸消耗氧气量只看黑瓶即可，所以瓶中生物24小时呼吸消耗氧气量为10-3＝7 mg，B项正确；a光照强度下，白瓶中24小时后溶解氧的含量还是10 mg，说明净光合速率等于0，即a光照强度下，刚好满足白瓶中生物对氧气所需量，白瓶中生物24小时光合作用释放氧气量为0，C、D两项错误。 6.科学家通过实验观察到，正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。下图表示适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，图中CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位为μmol··。下列说法错误的是(　　) A.突然遮光，短时间内叶绿体中C3的含量会上升 B.光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸 C.若降低光照强度，则图形A的面积变小 D.光照条件下该植物叶绿体固定CO2的速率为10 μmol·· 答案：D 解析：突然遮光，光反应产物ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，故C3的含量会上升，A项正确；停止光照后，光反应立即停止，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”，并且超过了黑暗条件下的呼吸作用，说明光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸，B项正确；若降低光照强度，光合作用减弱，图形A的面积会变小，C项正确；计算光照条件下该植物叶绿体固定CO2的速率时，应该加上CO2释放速率，所以光照条件下该植物叶绿体固定CO2的速率为7+3＝10 μmol··s-1，但若遮光(完全黑暗)后，再立即给予光照，由于“CO2的猝发”，CO2释放速率为5 μmol··s-1，则光照条件下该植物叶绿体固定CO2的速率为7+5＝12 μmol··s-1，D项错误。 B组(综合特训) 7.柱花草主要生存在年平均气温为19~25 ℃的地区，其对低温胁迫较为敏感，易发生冷害。下表表示科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合速率等相关指标。下列分析正确的是(　　) 组别 甲组(6 ℃处理) 乙组(25 ℃处理) 丙组(36 ℃处理) 净光合速率/ (μmol O2·m-2·s-1) 3.11 14.78 14.14 总光合速率/ (μmol O2·m-2·s-1) 3.51 15.15 14.51 CO2固定酶活性/ (μmol CO2·mg-1 蛋白· min-1) 3.34 6.68 6.07 A.本实验中的对照组是甲组，乙组、丙组为实验组 B.6 ℃处理对柱花草生长的影响比36 ℃处理更大 C.在6 ℃处理条件下，可通过增加CO2浓度来提高柱花草的总光合速率 D.与光合作用相比，温度胁迫对柱花草的呼吸作用有显著影响 答案：B 解析：分析题意可知，柱花草主要生存在年平均气温为19~25 ℃的地区，故三组实验中，乙组为对照组，A项错误；与乙组比较，甲组的净光合速率和总光合速率下降程度均比丙组更显著，因而6 ℃处理对柱花草生长的影响更大，B项正确；6 ℃处理条件下，影响光合速率的主要因素是CO2固定酶活性，故通过增加CO2浓度不一定能提高总光合速率，C项错误；由表中数据可以看出，6 ℃处理和36 ℃处理条件下，总光合速率和净光合速率均相差不大，而总光合速率＝净光合速率+呼吸速率，则可说明温度改变对呼吸速率影响较小，D项错误。 8.(2024·四川资阳诊断)随着大气中CO2浓度的升高，大豆等植物的光合作用发生了明显变化。某科研人员探究一天中不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率的变化，结果如下图所示。请回答下列问题： (1)提取大豆叶肉细胞中色素的常用溶剂是________。研究发现，在大气CO2浓度升高的情况下，叶绿体色素含量上升，意义是________________________ _________________________________________________________________。  (2)10时，CO2浓度由350 μmol·mol-1突然增至750 μmol·mol-1，短时间内叶绿体内C3/C5的值将________(填“升高”或“降低”)。  (3)7时，不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率大致相等，原因是______________________________；与11时相比，13时净光合速率低的原因是__________________________________________________________________ ____________________________________。  (4)若大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，大豆植株________(填“能”或“不能”)正常生长，从光合作用和呼吸作用的角度分析，其原因为__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)无水乙醇　提高叶绿体对光能的捕获能力，满足还原C3所需的ATP和NADPH　(2)升高　(3)光照强度弱，光反应合成的NADPH和ATP少　温度较高，部分气孔关闭，CO2供应不足　(4)不能　并非植物所有的细胞都能进行光合作用，而植物所有的活细胞都能进行呼吸作用，当大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，大豆植株的光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，有机物无法积累，大豆植株不能正常生长 解析：(1)光合色素易溶于有机溶剂，因此常用无水乙醇等有机溶剂提取大豆叶肉细胞中的色素。在大气CO2浓度升高的情况下，光合作用的暗反应速率加快，光反应产生的ATP和NADPH的消耗速率随之加快，此时叶绿体色素含量上升，以提高叶绿体对光能的捕获能力，满足还原C3所需的ATP和NADPH。(2)CO2浓度增加，暗反应阶段CO2与C$