第5章 细胞的能量供应和利用 章末整合提升-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本高中生物学讲义通过思维导图系统构建细胞代谢知识体系，涵盖酶、ATP、细胞呼吸、光合作用等核心概念，结合框架图梳理活化能、有氧呼吸过程等重难点，呈现物质与能量观等生命观念的内在联系。 特色在于高考真题与考情结合的练习设计，如2024广东高考酶活性实验分析题，培养科学思维与探究实践素养，通过真题解析分层指导，基础生掌握方法，优秀生深化理解，助力教师实施精准复习教学。

►对应学生用书P148 1．细胞代谢是指细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。 2．活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 3．对照实验是指除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。 4．对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，也叫相互对照实验。 5．有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 6．无氧呼吸是指在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 7．光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 8．希尔反应是指离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 9．CO2的固定是指绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5结合。 10．化能合成作用是指少数种类的细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 11．Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。 12．过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。酶制剂适宜在低温下保存。 13．ATP中末端磷酸基团容易脱离下来的原因是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团容易离开ATP而与其他分子结合，说明它具有较高的转移势能。 14．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应。 15．细胞内的ATP和ADP间的相互转化不是可逆反应，是因为物质可逆，能量不可逆。 16．ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。 17．同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中。 18．细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。 19．叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一是将水分解为氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 20．温室或大棚种植蔬菜时，应选择无色透明的玻璃或塑料薄膜，不能用绿色的光源，原因是绿光几乎不能被光合色素吸收，不利于光合作用合成有机物。 21．干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是叶片气孔开度降低，CO2的吸收量减少。 22．农田中施用农家肥的好处是农家肥中的有机物被土壤中微生物分解成无机盐，增加土壤肥力，同时不断释放二氧化碳，为光合作用提供原料。 结合图中给出的一、二级结构，按照你的理解，完善本章思维导图。 考点 考情解密 酶和ATP 命题情境：涉及具体生产生活实践中的不同植物的代谢过程，如盐胁迫、干旱胁迫、强光等对植物光合速率的影响，还有C4植物、CAM植物等的光合作用。试题情境多样，以下两种居多：一是当代科学家所做的一种或多种环境因素影响细胞代谢的实验数据表或坐标曲线图，二是大学教材中细胞代谢过程的文字或图解等。 考查形式：选择题和简答题。 素养体现：考查生命观念中的结构与功能观、物质和能量观、适应与进化观，科学思维和科学探究等学科素养。 细胞呼吸 光合作用 考点一　酶的本质、作用、特性 1．(2024·河北高考)下列关于酶的叙述，正确的是(　　) A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物 B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存 C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上 D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶 解析：选D。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D正确。 2．(2024·广东高考)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 解析：选B。由表可知，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，二者的催化功能不同，Ay3－Bi－CB与Ce5－Ay3－Bi－CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时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正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3－Bi－CB与Ce5－Ay3－Bi－CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要评价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正确。 考点二　细胞的能量“货币”ATP 3．(2024·全国甲卷·改编)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～表示一种特殊的化学键。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位磷酸基团之间的特殊化学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位磷酸基团之间的特殊化学键 解析：选C。离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D正确。 4．(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称为特殊的化学键 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 解析：选D。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错误；ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是特殊的化学键，B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错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，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正确。 考点三　细胞呼吸的原理和应用 5．(2024·甘肃高考)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．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B．根系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有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 解析：选B。根系吸收无机盐的方式为主动运输，需要呼吸作用提供能量，根系呼吸产生的能量减少会使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分子的方式为被动运输，不需要消耗能量，B错误；根系在长时间水淹的条件下，氧气不足，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，C正确；细胞无氧呼吸的场所为细胞质基质，其呼吸产物中的酒精会对根系细胞造成伤害，D正确。 6．(2024·广东高考)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Δsqr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Δsqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP 解析：选D。有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A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Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr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Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与Δsqr相同，D错误。 考点四　光合作用的原理和应用 7．(2024·贵州高考)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　) A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 解析：选D。提取光合色素时加入碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏，A正确；由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，B正确；不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 8．(2024·广东高考)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是(　　) A．ATP B．NADP＋ C．NADH D．DNA 解析：选D。由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，将NADP＋和H＋转化为NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中，D正确，A、B、C错误。 考点五　细胞呼吸与光合作用的联系 9．(2023·北京高考)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 解析：选C。CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 10．(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，其中M为初始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”)。 解析：(1)植物进行光合作用时捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中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，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a组的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的二氧化碳也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组幼苗的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组幼苗的光合速率等于呼吸速率；而b组幼苗在光照t时间时光合速率大于呼吸速率。由于实验过程中温度保持恒定，因此实验过程中呼吸速率不变，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充二氧化碳，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。 答案：(1)红光和蓝紫光　光合色素中的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　密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率　(4)升高 11．(2024·甘肃高考·节选)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，其种子大部分为黄色，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。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1)，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)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，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，因为________________________________________________________________________。 (4)现已知此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纯合体种子为白色；②________________________________________________________________________。 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，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。(3)在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1)，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)，说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。 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，正常光下更有利于叶绿素的形成　(3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，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) 学科网（北京）股份有限公司 $