(共46张PPT)
第三章
细胞中能量的转换和利用
第1节
生命活动需要酶和能源物质
第1课时
生物催化剂酶
用舌头舔一下米饭或馒头能感觉到甜味吗？
如果放在口中细细咀嚼呢？
是什么原因让我们感觉到了甜味？
淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麦芽糖。
观察生活中的生物学现象，进行思考并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
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）的影响
1.结构与功能观：酶的功能与特性是由其独特的空间结构决定的。（生命观念）
2.通过分析与综合，总结酶的作用机理及特性。（科学思维）
3.学会设计对照实验，证明酶的作用、探究酶的特性。（科学探究）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
1．科学家对酶本质的探索历程
一、酶的本质
分析资料，总结各位科学家在“酶的本质”的探索过程中做出了哪些贡献？
思考讨论：
1.巴斯德和李比希的观点
各是什么？有什么积极意义？各有什么局限性？
2.巴斯德和李比希出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
通过阅读并分析教材中的资料，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
毕希纳实验
3.从毕希纳实验中可以得出什么结论？
4.萨姆纳研究的是哪种酶？你认为他成功的主要原因是什么？
5.切赫和奥特曼有什么新发现？
6.酶的本质是什么？
通过阅读并分析教材中的资料，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与整个细
胞的活动有关
发酵与细胞中
某些物质有关
酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用
酶是蛋白质
巴斯德之前
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
少数RNA也具有催化功能
能催化生化反应的酶绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有生物催化功能。
2．酶的本质
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核(主要)
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
在细胞内外均具有生物催化功能
【归纳提升】
对酶进行归纳提升，体现了科学思维的核心素养。
思考：酶被分解的产物是什么？
怎样设计实验证明酶的本质？
针对特定的生物学现象，进行观察、提问并提出如何进行实验设计，体现了科学探究的核心素养。
哺乳动物成熟的红细胞和其他体细胞在结构和功能上有明显不同。
(1)该细胞不能产生酶，原因是什么？
(2)该细胞是否含有酶？请说出判断依据。
提示：(1)该细胞没有细胞核和核糖体等细胞器。
(2)含有。哺乳动物成熟红细胞可以进行细胞代谢，细胞中的生化反应需要酶的催化。
对红细胞和体细胞进行观察分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【例1】下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．绝大多数酶的合成与核糖体有关
C．同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同
D．活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
B
酶作为催化剂，反应前后数量及性质均不发生改变，A错误；绝大多数酶是蛋白质，故其合成与核糖体有关，B正确；同一生物体内的各种酶所需要的最适温度相同，但最适pH可能不同，如人体内的唾液淀粉酶和胃蛋白酶，C错误；酶是活细胞产生的，但酶在细胞内、外均可起催化作用，D错误。
二、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢物的场所：细胞内
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。需要酶的催化。
1．酶促反应：由__催化的化学反应称为酶促反应。
2．酶催化作用的实质：____________________。
3．活化能：在一定____下，分子从____转变为容易发生化学反应的______所需的____称为活化能。
酶
降低化学反应的活化能
温度
基态
过渡态
能量
4．活化分子
(1)含义：处于______的分子称为活化分子。
(2)使活化分子增多一般有两种途径
①不使用______，通过____或____等方法，使一部分分子________而成为活化分子。
②使用______降低生化反应所需的______，活化能越__，活化分子就越__。
5．酶能降低生化反应所需的______，使生化反应在____能量水平上进行，从而____生化反应。
过渡态
催化剂
加热
光照
获得能量
催化剂
活化能
低
多
活化能
较低
加快
为什么在酶的催化作用下,过氧化氢的分解速度加快了呢？
通过对比，产生疑问，体现了科学探究的核心素养。
酶作用机制：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，催化效率更高。
1.图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。
2.若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
【易错提醒】
1.酶作为催化剂，降低了化学反应的活化能，本身并不被消耗，并不为化学反应提供能量，不改变化学反应的方向和生成物的量。
2.用加热的方法不能降低化学反应的活化能，但可以增加反应物分子的内能，从而增加活化分子数。
对酶的易错点进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例2】关于酶催化作用的机制，说法错误的是（
）
A.酶能显著的降低反应的活化能
B.酶能给反应提供能量
C.酶与无机催化剂都能加快化学反应速率
D.酶具有高效性
B
酶催化作用的机制显著降低反应的活化能。
1．在____的条件下，酶有很高的________，能使生物体内的化学反应快速进行，即酶的催化作用具有______。
2．一种酶只能催化____或____生化反应，这是酶催化作用的______。
3．酶的催化作用通常是在____、____下进行的。酶是由______产生的，一般在细胞______均具有催化活性。
适宜
催化效率
高效性
一种
一类
专一性
常温
常压
活细胞
内、外
三、酶的特性
4．酶活性
(1)含义：酶催化生化反应的能力。
(2)衡量指标：酶催化生化反应的速率。
(3)影响因素：
①反应体系中的______和________等。
②多种环境因素如____、____等。
酶浓度
底物浓度
温度
pH
③环境中pH对酶活性的影响
a．酶的适宜pH一般在______之间。
b．酶活性______的pH称为酶的最适pH。
c．在____或____的条件下，酶活性一般会明显降低，甚至会________。
6～8
最大时
过酸
过碱
变性失活
④环境中温度对酶活性的影响
a．在一定的__________，酶活性随着温度的升高而____，超过一定温度后，酶活性________。
b．酶活性最高时的温度称为酶的________。
c．适当升高温度，能____生化反应速率，但温度过高会使酶________，从而____生化反应速率。
d．适当降低温度，可以____酶活性，____生化反应速率，但一般____使酶失活。
温度范围内
上升
反而下降
最适温度
加快
变性失活
降低
抑制
降低
不会
1.实验原理：不同条件，会影响过氧化氢酶分解为水和氧气的速率。
2.实验结论：实验中的不同条件都能加快过氧化氢的分解，与无机催化剂相比，酶的催化效率要高得多。
步骤
试管编号
说明
1
2
3
4
一
H2O2
浓度
剂量
二
剂量
结果
气泡产生
卫生香燃烧
结论
比较过氧化氢在不同条件下的分解
2mL
2mL
2mL
2mL
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
反应条件
自变量
因变量
无关变量
y=k·x
变量
对照组
实验组
对照实验
思考讨论：
1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？这一现象说明什么？
2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
提示：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
提示：不能
3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
提示：说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
通过观察实验，根据实验现象，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
4、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？
这说明什么？
提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多。
提示：细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
5、为什么说酶对于细胞反应的顺利进行至关重要？
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
实验讨论：
通过观察实验，根据实验现象，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【归纳提升】
1.实验中的相关变量
自变量
因变量
无关变量
1号：加入一定量蒸馏水
用单位时间内产生气泡数量的多少及带火星木条燃烧情况表示H2O2分解速率
H2O2溶液的浓度和体积；酵母菌液和FeCl3溶液的浓度和体积；酵母菌液的新鲜程度；环境中的温度、pH等
2号：加入等量质量分数为5%的FeCl3溶液
3号：加入等量新鲜的酵母菌液
2.对照实验
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持相同且适宜，并将结果进行比较的实验。
对照实验一般要设置对照组（未做任何处理）和实验组（做相应处理）。
3.实验分析
1、3号试管对照，可以说明酶具有催化作用。其中1号为空白对照组，3号为实验组。
1、2、3号试管对照，可以说明酶的催化作用具有高效性。其中1号为空白对照组，2号为条件对照组，3号为实验组。
【拓展延伸】
酶的特性分析
(1)表示酶高效性的曲线(图1)
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
③实验——酶的催化作用具有高效性
【例3】下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是( )
A．若有气体大量产生，可推测
新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，
量筒中产生气体的速率可能会加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
C
土豆片中含有过氧化氢酶，促使H2O2大量分解产生O2，增加新鲜土豆片的数量，H2O2酶的数量增加，会使H2O2分解加快，气体产生速度加快，A、B正确。一段时间后气体量不再增加的原因最有可能是底物H2O2消耗殆尽，C错误；酶的活性受温度影响较大，为保证实验的严谨性需要控制温度等无关变量，D正确。
酶的相关曲线分析
1．酶催化作用的高效性
(1)曲线：
加入酶、无机催化剂和不加催化剂时，化学反应达到平衡点时所需时间不同：
(2)要素解读：
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
2．酶催化作用的专一性
(1)曲线：
分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶，底物剩余量不同：
(2)要素解读：
①加入麦芽糖酶，蔗糖剩余量不变，而麦芽糖剩余量减少。
②麦芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麦芽糖水解。
3．底物浓度影响酶促反应速率
(1)曲线：
(2)要素解读：
①底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。
②当底物浓度达到一定值后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再增加。
4．酶浓度影响酶促反应速率
(1)曲线：
(2)要素解读：
在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
5．温度和pH共同作用对酶活性的影响
(1)曲线：
(2)要素解读：
①反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
②反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
酶浓度和底物浓度对反应速率的影响和温度、pH对反应速率的影响，本质上有什么不同？
提示：温度、pH通过影响酶活性影响反应速率；酶浓度、底物浓度通过影响酶与底物的接触面积影响酶促反应速率。
酶曲线的分析方法
(1)明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同。
(2)理解曲线所表示的意义。横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示因变量随自变量的变化而变化。
(3)图中出现多个自变量时，要分析图中某一自变量对因变量的影响，应首先确定其他自变量为一定值。
【归纳提升】
对酶曲线进行归纳提升，体现了科学思维的核心素养。
【例4】如图表示在不同条件下，酶催化反应情况。以下有关叙述不正确的是( )
A．图①能用来表示反应物浓度与反应时间的关系
B．图①能用来表示酶活性与pH的关系
C．与实线相比，图②中的虚线能表示酶量增加，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋对H2O2分解的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
随着反应时间的延长，反应物剩余量降低，A正确；由pH对酶活性的影响可知，B错误；酶量增加后，反应达到平衡所需时间减少，C正确；与无机催化剂相比，酶具有高效性，D正确。
B
酶
发现
作用
本质
蛋白质或RNA
催化作用：降低化学反应的活化能
高效性、专一性、作用条件温和（实验验证）
特性
酶的探究历程
曲线分析
1．下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
C．同一生物体内的各种酶催化反应条件都相同
D．任何一个活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
B
酶作为催化剂，其质量和数量在化学反应前后不变，A错误；
酶的本质是蛋白质或RNA
，其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，B正确；同一生物体内的各种酶催化反应条件不一定都相同，C错误；哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，酶在细胞内都能起催化作用，D错误。
2.下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图，图中①②③④表示的条件分别是( )
A.H2O2酶催化 FeCl3催化 加热 自然条件
B.加热 自然条件 H2O2酶催化 FeCl3催化
C.加热 FeCl3催化 自然条件 H2O2酶催化
D.自然条件 加热 FeCl3催化 H2O2酶催化
D
由乙图曲线①②③④可以看出④的反应速率快于①②③，活化能比较低，故④可能是加入的H2O2酶催化、①表示在自然条件下的反应过程；②和③比较，③的活化能比②低，故③为加入了无机催化剂，②为较高温度下。故④自然条件、③加热、②FeCl3催化、①H2O2酶催化，D符合题意。
3.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是( )
A．甲酶能够抵抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
B
分析曲线可知：甲酶在蛋白酶的作用下，酶活性不改变，说明甲酶能够抵抗该种蛋白酶降解，其化学本质不是蛋白质，应是RNA；乙酶在蛋白酶的作用下，酶活性降低，说明该种蛋白酶能改变其分子结构，所以乙酶的化学本质是蛋白质。
4.下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
(1)没有酶催化的反应曲线是
。
(2)有酶催化的反应曲线是
。
(3)AC段的含义是______________________________________。
(4)BC段的含义是
。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则B点在纵轴上将向
移动,即反
应需要的活化能要
。
②
①
在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能
酶降低的活化能
上
增大
快乐源自心态：知足常乐，摆脱烦恼；自得其乐，消除痛苦；苦中作乐，寻求开心；偷着找乐，化解忧愁。(共30张PPT)
第1节
生命活动需要酶和能源物质
第2课时
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
银烛秋光冷画屏
轻罗小扇扑流萤
天阶夜色凉如水
卧看牵牛织女星
——杜牧《七夕》
用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取两等份分别装入两支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后……
A
B
葡萄糖溶液2mL
ATP注射液2mL
A
B
无荧光出现
有荧光
出现
15min
暗处
从A、B试管的实验现象中你得出的结论是?
ATP供能，葡萄糖不供能。
根据实验现象，进行提问，体现了科学探究的核心素养。
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
1.结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。（生命观念）
2.分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
一、ATP的分子结构及特点
1．中文全称：__________。
2．组成：1分子[b]____,1分子[c]______,3分子[a]____
3．结构简式：______________
4．符号含义A：腺嘌呤核苷__________T：__P：________～：_________
腺苷三磷酸
核糖
腺嘌呤
磷酸
A—P～P～P
核糖腺嘌呤
三
磷酸基团
磷酐键
提示：ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。ATP和ADP在细胞内能迅速发生相互转化，ATP水解直接为生命活动提供能量，产生ADP和Pi，ADP和Pi接受细胞代谢(主要是细胞呼吸)或光合作用产生的能量迅速合成ATP。无论在安静状态还是在剧烈运动、饥饿状态，ATP和ADP的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。
怎样理解ATP是细胞内“取之不尽”的直接能源物质？
对ATP是直接能源物质提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．ATP的分子组成(如图)
(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。
(2)AMP是RNA的基本组成单位。
(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个磷酐键，“3”表示3个磷酸基团。
【归纳提升】
对ATP的组成进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
2．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中末端磷酐键易断裂和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
对ATP的结构和功能之间的关系进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
生物体内常见的能源物质
1.能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP
2.主要能源物质：糖类
3.储能物质：脂肪、淀粉、糖原
4.良好的储能物质：脂肪
5.直接能源物质：ATP
6.最终能量来源：太阳能
7.供能先后顺序：糖类、脂肪、蛋白质
对能源物质进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
对ATP认识的误区
(1)ATP的普通磷酸键和磷酐键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于磷酐键中。
(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，因此不可将ATP与能量等同。
【易错提醒】
对ATP的易错点进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
【例1】(多选)如图表示ATP的结构，下列相关说法错误的是( )
A．b键断裂后形成ADP和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动
a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤，B错误；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位，C错误；ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动，D正确。
ABC
1．ATP的水解
由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键容易断裂。ATP分子末端的______断裂后，ATP转化为______(腺苷二磷酸)和游离的____(HPO)。在这个过程中，ATP是通过________而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的基团是一个______(－PO)，而不是______(－OPO)。
二、ATP和ADP的相互转化和利用
磷酐键
ADP
Pi
基团转移
磷酰基
磷酸基
2．ATP在细胞内的含量：____。
3．相互转化
ATP在转化为____________并________时，在______的催化作用下，______可以________，同时与一个游离的____结合，转化为ATP。
4．意义
(1)为细胞提供所需的ATP。
(2)使ATP仍然维持相对恒定的水平。
(3)既能及时且持续地为________________，又能避免__________。
很低
ADP和Pi
释放能量
有关酶
ADP
接受能量
Pi
生命活动提供能量
能量的浪费
5．ATP是驱动细胞中各种生命活动的____________
(1)ATP是细胞内绝大多数生命活动能够________的能源物质，可以直接为生物体的大多数________提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的____、____、____、____都和ATP密切相关。
(2)细胞内许多储能物质氧化分解__________，虽然不能________________，但可以用于________________的反应并储存在______中，再通过________________的反应满足生物体生命活动对__________。
通用能量货币
直接利用
需能反应
利用
转化
储存
释放
释放的能量
直接用于生命活动
ADP转化为ATP
ATP
ATP转化为ADP
能量的需求
ADP转化成ATP的过程中，所需的能量从哪里来？ATP水解释放的能量用于哪儿？
通过观察和分析ATP和ADP的相互转化，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
2.ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
动物和人等
绿色植物
能量
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP
+Pi+
ATP
酶
动物、人等:通过呼吸作用分解有机物释放的能量
绿色植物:呼吸作用和光合作用
ATP水解释放的能量能转化成热能、光能等，ATP储存的能量能来自热能和光能吗？
提示：不能。ATP储存的能量可以由光能转化而来，但不能由热能转化而来。
通过观察和分析ATP和ADP的相互转化，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【归纳提升】
1．ATP和ADP的相互转化过程
(1)关系式：
(2)过程
(3)意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。
对ATP和ADP的相互转化进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
2．ATP和ADP的相互转化不可逆
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量
末端磷酐键断裂，通过基团(－PO)转移提供能量
能量去路
形成末端的磷酐键
用于生长、发育、运动和生殖等许多生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
相应生理活动
主要是光合作用、细胞呼吸
肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等
ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化是不可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆。
3．易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析
(1)甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系
①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
(2)乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
对ATP的易混曲线进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
【例2】下列对“
”的叙述中，正确的是( )
A．①过程和②过程所需的酶都是一样的
B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解
C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中
D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能
C
①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃的化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。
①
②
ATP
全称
结构简式
形成途径
与ADP相互转化
利用
光合作用
呼吸作用
ATP
ADP+Pi+能量
酶I
酶Ⅱ
腺苷三磷酸
A-P～P～P
各种形式的能量
作用
直接能源物质
1．下列关于ATP分子的叙述，错误的是( )
A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基
B．ATP脱去所有磷酐键后就是ADP
C．ATP中的两个磷酐键储存有大量能量
D．ATP断裂了所有磷酐键后可作为合成核糖核酸的基本原料
B
ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有磷酐键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。
2.有关反应式ATP
ADP＋Pi＋能量的叙述，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自细胞呼吸
D
①
②
肺泡的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量，A正确；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的，B正确；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和吸能反应②之间流通，才保证生命活动的顺利进行，C正确；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自细胞呼吸。但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自细胞呼吸，还来自光合作用，D错误。
3．当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的磷酐键个数分别是( )
A．20个和30个
B．20个和40个
C．40个和40个
D．40个和60个
B
一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个磷酐键。20个腺苷，对应60个磷酸基团，即只能形成20个ATP分子，共含有40个磷酐键。
4.生活在水深200m海洋中的电鳗能通过发出高达5000V的生物电，击昏
敌害、保护自己、获取食物。电鳗发生生物电的能量直接来自（ ）
A．脂肪的分解
B．ATP的分解
C．蛋白质的分解
D．葡萄糖的分解
ATP的中文名称叫腺苷三磷酸，是新陈代谢所需能量的直接来源，水解时远离A的磷酸键断裂释放能量，可转化成电鳗的生物电。
B
B
C
A1
A2
Pi
Pi
E2
E1
5.分析ATP与ADP的相互转化示意图，回答问题
(1)图中Pi代表磷酸，B代表
，C代表
(2)E1不是物质，在人和动物体内，E1来自___
__作用，
绿色植物体内则来自
作用和
作用。
(3)A1和A2相同吗？_____。根据你的分析，它们的作用是
。
ATP
ADP
呼吸
呼吸
光合
催化ATP的形成和水解
不同
A1和A2分别是ATP合成酶和ATP分解酶，催化的反应不同。
如果你希望成功，那么就要以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。(共40张PPT)
第2节
光合作用——光能的捕获和转换
第1课时
解开光合作用之谜 叶绿体与光能的捕获
与细胞中的色素有关。
1．为什么有些植物的叶片不是绿色的?
2．为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
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
1.叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。（生命观念）
2.分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。（科学思维）
3.科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。（科学探究）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
一、解开光合作用之谜
时间
人物
实验方法
结论
1627年
海尔蒙特
采用了定量研究的方法
柳树生长所需养料主要来自__，而不是____
1779年
英格豪斯
把带叶的枝条放入水里，发现绿叶只在阳光下产生气体，在黑暗处不产生气体
后来，人们明白了空气的组成后，才确定绿叶在阳光下放出的气体是____
水
土壤
O2
1864年
萨克斯
采用______________的方法
叶片在光下能产生____
19世纪60年代
?
利用光学仪器
光合作用中利用的光与叶绿素吸收光能有关
1941年
鲁宾和
卡门
运用____________
光合作用释放的O2来自__
1948年
卡尔文
用14C标记CO2，追踪光合作用中碳元素的行踪
CO2被用于合成____等有机物
碘蒸气处理叶片
淀粉
同位素标记法
水
糖类
O2全部来自于H2O吗？如何证明？
对实验现象进行观察、分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．萨克斯的实验
(1)实验过程及现象
碘蒸气处理
一半曝光―――――→变蓝
黑暗中饥饿处理的绿叶
一半遮光―――――→不变蓝
碘蒸气处理
(2)实验分析
①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。
【归纳提升】
对解开光合作用之谜的实验进行归纳提升，体现了科学思维的核心素养。
2．鲁宾和卡门的实验
(1)实验过程及结论
H218O＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2
光合作用释放的O2来自水。
(2)实验分析
设置了对照实验，自变量是标记物质(H218O和C18O2)，因变量是O2的放射性。
【例1】下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是( )
A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
C
②与④中H2O均被18O标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。
恩格尔曼实验
二、叶绿体与光能的捕获
1．恩格尔曼的实验
(1)实验材料：____和________。
水绵是一种藻类，常生活在淡水中，细胞中有
__________________的带状______。
水绵
好氧细菌
一条或多条螺旋排列
叶绿体
(2)实验过程和结果
水绵
黑暗
――→
好氧细菌
无空气
极细光束照射→细菌集中于____________________部位完全曝光→好氧
细菌分布于______________部位用透过三棱
镜的光照射→在______和______的
__________都聚集了大量的好氧细菌
被光束照射到的叶绿体
叶绿体所有受光
红光区
蓝光区
叶绿体部位
(3)实验结论
叶绿体中含有能有效地吸收利用____和____的物质，这些物质吸收的光与__________________有关。
红光
蓝光
绿叶在光下产生氧气
1.选材好:
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；
用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。
2.设计妙:
没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；
用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照
的部位，相当于一组对照实验。
【归纳提升】
恩格尔曼实验的巧妙之处
叶绿体、色素与光合作用
1.并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。
2.色素不只是分布于叶绿体中，也可分布于液泡中，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。
3.叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。
【拓展延伸】
【例2】1880年，德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜
产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察到细菌的聚集
情况如图所示。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是( )
A．细菌在不同光下的分布不同，细菌
聚集多的地方，细菌光合作用强
B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，
水绵光合作用强
C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有
机物多，水绵光合作用强
D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速率加快，则该种光有利于光合作用
B
恩格尔曼的实验巧妙的利用了好氧细菌会聚集在氧气含量高的部位，得出了光合作用的场所为叶绿体，产物之一为氧气；该细菌的异化作用类型为需氧型，丝状绿藻的同化方式为自养型。从图示可以看出，光合作用吸收多的光谱是红橙光和蓝紫光；用白光或同种单色光均匀照射，各部位光合作用强度相等，产生的氧气也同样多，故好氧细菌会均匀分布。
2．光合色素
(1)分布：叶绿体中的类囊体膜上
(2)种类、颜色与吸收光谱
种类
颜色
吸收光谱
叶绿素
叶绿素a
______
主要吸收和利用______和____
叶绿素b
______
类胡萝卜素
胡萝卜素
______
主要吸收______，还有保护__________________的作用
叶黄素
____
蓝绿色
黄绿色
蓝紫光
红光
橙黄色
黄色
蓝紫光
叶绿素免遭强光伤害
(3)作用：光合色素能吸收大部分的______用于光合作用，但对____吸收最少，大部分____被反射出来，因而叶片呈现绿色。
可见光
绿光
绿光
（1）温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
（2）一般植物的叶片在春夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这一现象的原因。
与生活联系
在春夏季节，叶子中叶绿素含量高于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好，叶子呈现出来类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。
叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，因此应选用无色或蓝紫色的玻璃。
运用生物学的知识和方法，解决现实生活问题，体现了社会责任的核心素养。
影响叶绿素合成的因素
1.光照：影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
2.温度：影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子容易被破坏。
3.矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
【拓展延伸】
对影响叶绿素合成的因素进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例3】如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素( )
A．叶绿素、类胡萝卜素
B．类胡萝卜素、叶绿素
C．叶黄素、叶绿素a
D．叶绿素a、叶绿素b
A
据题图分析，色素A吸收波峰为红光和蓝紫光，则表示叶绿素；色素B吸收波峰只有蓝紫光，则表示类胡萝卜素。
观看绿叶中色素的提取和分离视频
3．提取和分离叶绿体中的光合色素
(1)实验原理
①提取：________等有机溶剂能____绿叶中的各种光合色素。
②分离：色素在________的溶解度____，因而在滤纸上的________也有差异。
(2)实验步骤
无水乙醇
溶解
层析液中
不同
扩散速度
步骤
方法
原因
提取色素
?
①选取新鲜叶片：色素含量高
②加入少许二氧化硅和碳酸钙：作用分别是________、________
③加入5
mL无水乙醇：溶解色素
研磨充分
保护色素
制备滤纸条
?
剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散____
分离色素
画滤液细线
画得__、__：防止色素带重叠
分离色素
?
层析装置示意图
①层析液不能触及滤液细线：防止色素溶于层析液中
②烧杯加盖：防止层析液挥发
过快
细
直
（2）为什么色素会在滤纸条上分离？
不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散的速度快。
（1）提取叶绿体色素时使用什么溶剂？
叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
（3）制备滤纸条时为何要剪掉两角？
（4）在画滤液细线时有什么要求？
提示：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
提示：剪掉两角目的是：防止两边滤液扩散速度太快，使色素带扩散均匀。
（5）分离绿叶中的色素时，将滤纸条插入层析液中，为什么不能让滤液细线触及层析液？
提示：如果滤液细线触及层析液，那么滤纸条上的色素会溶于层析液中。
（6）过滤时能否用滤纸代替单层尼龙布？
提示：不能用滤纸代替单层尼龙布，因为滤纸对色素具有吸附作用，若用滤纸过滤，会导致收集到的滤液色素含量少，使实验效果不明显或失败。
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
提示：色素的含量不同。叶绿素a的色素带最宽，说明叶绿素a在4种色素中的含量最多，胡萝卜素色素带最窄，说明胡萝卜素的含量最少。
（7）为什么不同颜色的色素带宽度不同？
（8）依据色素分离的原理分析为什么色素在滤纸条上会有这样的排布？
提示：各种色素在层析液中溶解度的高低依次是：胡萝卜素﹥叶黄素﹥叶绿素a﹥叶绿素b。
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
提示：在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。
（9）在滤纸上距离最近的两条色素带是？距离最远的两条色素带是？
试着画出滤纸条上的色素带。
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
滤纸条上色素带的分布和对光的吸收
1.若最终得到的色素带颜色浅，不清晰，原因可能
有哪些？
2.若最终得到的色素带重叠，不整齐，原因可能有
哪些？
3.若最终没得到色素带，原因可能有哪些？
①未加二氧化硅
；
②无水乙醇加多；
③叶片不够新鲜、浓绿；④画滤液细线时没重复
①制备滤纸条时，未剪去两角；②滤液细线画得不够细、直、齐
①未加碳酸钙；②未加无水乙醇；③层析液触及滤液细线
根据实验过程及注意事项，大家再考虑以下问题：
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【易错提醒】
实验中注意的事项
1.一般选择新鲜的绿叶，其叶绿素含量较高。
2.研磨过程中加入无水乙醇的作用是溶解色素。
3.提取色素的无水乙醇不应一次加入，为保证提取效果，应分多次加入。
4.研磨过程要迅速、充分，目的是防止乙醇挥发，并使色素充分溶解。
5.碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏，且主要保护的是叶绿素。
6.色素提取最好在弱光下进行，因为叶绿素不稳定，见光易分解。
7.滤液细线不能触及层析液，防止色素溶解在层析液中而观察不到色素带。
8.试管（烧杯）口一定要盖严，防止层析液中成分挥发。
对实验中的注意事项进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例4】下列分离绿叶中色素的装置中，正确的是(
)
B
分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带。层析时，滤液细线不能触及层析液；由于层析液易挥发，且有毒性，所以要用培养皿盖盖住烧杯。
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
（吸收红光和蓝紫光）
（吸收蓝紫光）
含量约占3/4
含量约占1/4
叶绿体功能的验证实验
光合色素
叶绿体和光合色素
提取和分离叶绿体中的光合色素
叶绿体与光能的捕获
解开光合作用之谜
1627年
1779年
1864年
19世纪60年代
1940年
1948年
1.请按时间先后顺序排列下列事件( )
①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证明了光合作用释放的氧气来自参加反应的水 ③荷兰科学家英格豪斯发现绿叶只有在阳光下产生气体，在黑暗处不产生气体 ④德国生物科学家恩格尔曼用水绵做实验，证明光合作用会产生氧气，且产生氧气的多少和光合作用的效率成正比
A．①②③④
B．④③②①
C．③①④②
D．①③②④
C
1779年，英格豪斯发现绿叶只有在阳光下产生气体，在黑暗处不产生气体；萨克斯在1864年证明叶片光合作用产生了淀粉；恩格尔曼则是在19世纪80年代用水绵做实验，证明自己的观点；最晚的是鲁宾和卡门在1940年采用同位素标记法，证明光合作用释放的O2来自水，因此C选项是正确的。
2.大棚种植西兰花能够让我们在寒冷的冬季也能享受其美味。为了增加其产量，大棚内照明灯的颜色和大棚的塑料薄膜颜色选择最好的组合为( )
A．蓝紫光或红光、无色透明
B．蓝紫光或红光、黄色透明
C．白光、黄色透明
D．白光、无色透明
A
由于照明灯的功率是一定的，所以在相同的功率下，用蓝紫光或红光的照明灯，植物利用光能的效率最高；由于太阳光是一定的，所以用无色透明的塑料薄膜，植物获得光能更多。
3.某同学用韭黄研磨后的提取液进行色素分离，在
滤纸条上将出现几条明显的色素带（
）
A.0条
B.1条
C.2条
D.4条
C
韭黄生长在没有光照的环境中，因此不含有叶绿素，只含有叶黄素和胡萝卜素两种色素。
4.某小组同学用菠菜叶进行色素的提取和分离实验时，观察到的色素带颜色较浅，其可能的原因有( )
①无水乙醇加入量太多②未加CaCO3③未加SiO2
④使用放置了数天的菠菜叶⑤只画了一次滤液细线
A．2种
B．3种
C．4种
D．5种
D
无水乙醇的作用是提取色素，若加入太多，则色素的浓度降低，会导致观察到的色素带颜色过浅，①正确；未加CaCO3，叶绿素分子会被破坏，导致观察到的色素带颜色较浅，②正确；未加SiO2研磨不充分，则色素的提取量会偏少，会导致观察到的色素带颜色较浅，③正确；使用放置了数天的菠菜叶，部分叶绿素已被分解，也会导致观察到的色素带颜色较浅，④正确；画滤液细线次数太少，滤纸条上的色素含量较少，也会导致滤纸条上色素带颜色较浅，⑤正确。
5.某同学在做“提取和分离叶绿体色素”实验时，操作情况如下所述，
结果实验失败，请指出其错误所在：
(1)将5克新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入丙酮、二氧化硅、碳酸钙
后，迅速研磨，然后按要求过滤。________________________________
______________。
(2)用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，
并连续迅速地重复画2～3次。____________________________________
______________________________。
(3)把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤
纸条上的扩散。
__。
未去除粗叶脉和将叶剪碎，降低了叶绿素的提取率
上一次滤液细线未干燥就画下一次，使滤液细线过粗或线上色素较淡
由于摇晃，层析液接触滤液细线，溶解了色素
学会放心的人找到自由，学会遗忘的人找到轻松，懂得关怀的人身边有朋友。(共32张PPT)
第2节
光合作用——光能的捕获和转换
第2课时
绿色植物光合作用的过程
为了提高空气质量，人们常常在客厅或者卧室等处摆放一些花卉等绿色植物。
绿色植物是如何更新周围
环境中空气的呢？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
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
1.能初步用结构和功能观说明叶绿体是光合作用的场所。
（生命观念）
2.用物质和能量观，阐明光合作用过程。（生命观念）
3.分析归纳，比较光反应和暗反应。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
1．证明实验
(1)实验过程：1937年前后，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取__________，并向悬液中加入______，然后给予光照后观察。
(2)实验现象：①Fe3＋被还原为________。
②离体的叶绿体____________。
(3)实验结论：一定程度上证明了______________________。
(4)该实验意义：使光合作用的研究从____________水平进入到了________________水平。
一、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
草酸铁
Fe2＋
释放出了O2
叶绿体悬液
光合作用在叶绿体中进行
器官(叶片)
细胞器(叶绿体)
2．在普通光学显微镜下，叶绿体是______观察到的细胞器。
3．光照强度对叶肉细胞中叶绿体分布的影响
(1)细胞内的叶绿体一般分布在________与____之间的细胞质中。
(2)在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到________，以最大限度地吸收光能，保证______的光合作用。
(3)当光照强度很高时，叶绿体会移动到________，以避免强光的伤害。
最容易
细胞质膜
液泡
细胞顶面
高效率
细胞侧面
【例1】下列关于参与光合作用的叶绿体说法，正确的是( )
A.1937年前后，英国科学家希尔的实验使光合作用的研究从器官水平进入了细胞器水平
B.当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞顶面
C.叶绿体中的色素分布在基质中
D.光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中
A
当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害，B错误；叶绿体中的色素分布在类囊体膜上，C错误；类囊体膜上和叶绿体基质中都有，D错误。
二、光合作用过程
1．光反应
(1)场所：__________________(________和与光反应有关的酶就分布在__________)。
(2)条件：________________等。
叶绿体的类囊体膜上
光合色素
类囊体膜上
光、光合色素和酶
(3)过程：
①在类囊体膜上，______等光合色素________。
②水裂解释放O2，并将电子传递给某些______________。
③电子传递：光合色素吸收光能，使某些__________分子(接受了最初由________传递而来的电子)受到激发________，电子在不同的物质(__________)之间传递。
叶绿素
吸收光能
基态叶绿素分子
基态叶绿素
水的裂解
释放电子
电子传递体
④ATP和NADPH的形成：__________(____________)接受电子被还原成_________(____________，常表示为_____，在暗反应阶段发挥作用)
，能量也由光能转换为____，再由____转换为化学能，储存在______和__________中。
⑤在光反应中，________________，______________，电子传递，ATP和NADPH的形成是____________，共同完成光反应，即将______最终转换为______并产生O2。
NADP＋
还原型辅酶Ⅱ
NADPH
还原型辅酶Ⅱ
[H]
电能
电能
ATP
NADPH
光合色素吸收光能
水裂解释放O2
耦合在一起的
太阳能
化学能
2．暗反应
(1)场所：__________。
(2)发现者：______及其研究团队。
(3)条件：_________________________等。
叶绿体基质
卡尔文
CO2、ATP、NADPH和酶
(4)过程：
①暗反应又称为__________，简单地说，__________就是将____、______和__________转变为________(一种三碳糖)的复杂生化反应。
②CO2的固定：绿叶细胞从外界吸收的______进入叶绿体基质，与细胞中的一种__________(C5)结合，形成两个__________(C3)。
卡尔文循环
卡尔文循环
CO2
ATP
NADPH
磷酸丙糖
CO2
五碳化合物
三碳化合物
③C3的还原：在______的催化下，____接受光反应阶段提供的
____和____，经过一系列________，部分转变为____，另一部分又
形成____，继续参与____________。
④暗反应是由__催化的一系列复杂的________。在这一过程中，
将光反应过程中形成的___________中的化学能，转化为储存于
________________。
有关酶
C3
物质
能量
生化反应
糖类
C5
CO2的固定
酶
生化反应
ATP和[H]
糖分子中的化学能
1.在无光条件下，暗反应能否长期进行？
提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应终将停止。
2.若暗反应停止，光反应能否持续进行？
提示：不能，若暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，将抑制光反应的进行。
3.科学研究表明，光合作用的产物除糖类和O2外，还有蛋白质和脂肪等。如何用实验证明这种观点？
提示：用14C标记参加光合作用的CO2，测定含14C的产物中是否有蛋白质、脂肪等。
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
3．光合作用过程示意图
(1)图中Ⅰ为______阶段，Ⅱ为______阶段，二者不仅同时进行，而且__________，共同完成光合作用过程。
(2)叶绿体中的光合色素吸收太阳能，将________________，形成了______________________________。
光反应
暗反应
耦合在一起
光能转换为化学能
推动CO2和H2O合成糖的动力
4．光合作用
(1)概念：光合作用是绿色植物细胞中的______从太阳光中________，
并将这些能量在______________转变为________的过程中，__________
为糖分子中______的过程。
(2)总反应式
__________________________________。
叶绿体
捕获能量
CO2和H2O
糖与O2
转换并储存
化学能
(3)意义
①光合作用是一项复杂的________过程，也是一个______转变为______的重要途径。
②光合作用对地球表面的________、大气组成、________乃至所有生物的____，人类的生产和生活都有至关重要的意义。
能量转换
无机物
有机物
生态面貌
生物进化
生存
5．化能合成作用
(1)概念：通过____外界环境中的______获得的______来合成______，这种制造有机物的方式，称为化能合成作用。
(2)生物类型：自然界中的一些微生物，如土壤中的________、硫细菌和______等。
(3)意义：对维持地球上的________和__________、流动也具有一定的作用。
氧化
无机物
化学能
有机物
硝化细菌
铁细菌
物质循环
能量的转换
【归纳提升】1.光反应和暗反应区别和联系
光反应阶段
暗反应阶段（碳反应）
场所
条件
物质变化
能量变化
联系
项目
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
光、色素、酶
多种酶
2H2O
→O2+4NADPH
ADP+Pi+能量→ATP
光能→ATP、NADPH中的化学能
ATP、NADPH中的化学能→糖类中的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH
暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料
2C3
CO2+C5→2C3
NADPH
(CH2O)
+C5
ATP
过程
对光反应和暗反应的区别和联系进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
条件
C3
C5
NADPH和ATP
(CH2O)
停止光照
CO2供应不变
光照不变
停止CO2供应
增加
减少
增加
减少
减少
减少
减少
增加
光能
H2O
CO2
还
原
（CH2O）
叶绿体
色素
供氢
酶
供能
多种酶参加催化
2C3
C5
固定
ADP+Pi
ATP
酶
水在光下分解
O2
NADPH
NADP+
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
对改变某一条件光合作用中各物质的变化进行分析归纳，体现了科学思维的核心素养。
【归纳提升】2.光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中C、O元素转移途径
①H2O
光反应
18O2
NADPH
暗反应
（CH2O）+
H2O
②14CO2
固定
14C3
（14CH2O）
14C3
14C5
对光合作用过程中元素的转移进行分析归纳，体现了科学思维的核心素养。
(2)叶绿体中[H]、ATP、ADP和Pi的运动方向
①[H]和ATP：类囊体膜→叶绿体基质。
②ADP和Pi：叶绿体基质→类囊体膜。
【归纳提升】3.光合作用和化能合成作用的异同
项目
光合作用
化能合成作用
不同点
生物类型
绿色植物和光合细菌
硝化细菌等
能量来源
光能
体外物质氧化释放的化学能
相同点
代谢类型
自养需氧型
物质变化
将无机物转化为储存能量的有机物
对光合作用和化能合成作用的异同点进行比较，体现了科学思维的核心素养。
【例2】下图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述中正确的是( )
A．该反应的场所是类囊体的薄膜
B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成
D．无光条件有利于暗反应进行
图示过程为暗反应的过程，它发生在叶绿体的基质中，C3的还原过程需要光反应为之提供ATP、[H]，所以在有光状态下反应进行更为有利，而且此过程中需要酶的参与，温度会影响酶的活性，温度越适宜反应越快。
B
物质变化
能量变化
反应场所
光合作用过程
光反应
暗反应
光能
活跃的化学能
CO2+C5→C3
C3→(CH2O)+C5
水→O2+NADPH
ADP+Pi→ATP
依
据
1.科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在植物体内的转移途径是( )
A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖
B．二氧化碳→ATP→葡萄糖
C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物
D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物
D
二氧化碳用于光合作用的暗反应，首先二氧化碳和五碳化合物结合，一分子CO2被固定后，形成两分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下一部分还原成糖类等有机物，另一部分重新转变成五碳化合物。综上所述，D符合题意，A、B、C不符合题意。
2.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是( )
A．叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体的类囊体薄膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
D
光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的，该过程必须在有光的条件下才能进行；暗反应是在叶绿体基质中进行的，该过程有光无光均可。故选D。
3.
在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是（
）
A.红光,ATP下降
B.红光,未被还原的C3上升
C.绿光,[H]下降
D.绿光,C5上升
C
叶绿体中的色素主要吸收利用的可见光是红光和蓝紫光等，吸收的绿光很少，因此与同等强度的白光相比，红光下植物光合效率更高，而绿光下则光合效率非常低。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光，吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体内产生的ATP和[H]增多，C3的还原增加，导致未被还原的C3减少，故A、B项错误；将白光改为光照强度相同的绿光，光反应减弱，叶绿体内产生的ATP和[H]减少，C3的还原量降低，导致C5减少，
故C项正确、D项错误。
4.（2020年天津等级考）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（
）
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
A
乙醇酸是在光合作用暗反应阶段产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
5.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题(以下问题均用图中字母或相应文字回答)：
(1)甲指光合作用的
，
乙指光合作用的
。
(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象
发生的直接原因是
的供给不足。
(3)在该过程中具有还原性的是
。若CO2停止供应，首先增加的是
。
(4)能量转换的过程是光能→
→
。
(5)请写出光合作用的总反应式：
请写出E生成F的反应式：
。
(6)在D中，含量最少的是
，含量最多的是
。
甲表示光反应阶段，乙表示暗反应阶段；A是水，B是氧气，C是[H]，D是色素分子，E是ATP，F是ADP和Pi，H是二氧化碳，I是五碳化合物，J是三碳化合物，L是有机物。
光反应阶段
暗反应阶段
CO2
C
I
E(ATP)中活跃的化学能
L(有机物)中稳定的化学能
CO2＋H2O------------->(CH2O)＋O2
光能
叶绿体
ATP---------->ADP＋Pi＋能量
胡萝卜素
叶绿素a
酶
昨天是已经走过的，明天是即将走过的，唯有今天正在走过……(共59张PPT)
第3节
细胞呼吸——能量的转化和利用
随着生活水平的提高，人们越来越注重身体健康，有氧运动成了人们的首选。
人体通过什么活动吸入氧气？
细胞内
+
糖
类
+
水
O2
O2
肺的通气
（呼吸现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
能
量
+
CO2
细胞呼吸
（呼吸本质）
呼吸
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量
1.线粒体结构与细胞呼吸的关系。（生命观念）
2.分析有氧呼吸的三个阶段，及无氧呼吸与有氧呼吸的异同，理解细胞呼吸的实质。（科学思维）
3.根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。（科学探究）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
1．细胞呼吸
(1)概念：细胞呼吸主要是指____、____和______等有机物在______内氧化分解为________________，同时__________并生成______的过程。
(2)特点：细胞呼吸是连续的代谢过程，由一系列________组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要________参与。
(3)类型：生物细胞呼吸包括细胞________和________两类。
一、细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径
糖类
脂质
蛋白质
活细胞
CO2或其他物质
释放出能量
ATP
生化反应
特定的酶
有氧呼吸
无氧呼吸
细胞呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
细胞呼吸与日常生活中所说的呼吸有什么不同？
呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程
通过细胞呼吸与呼吸运动对比，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
2．有氧呼吸
(1)概念：细胞有氧呼吸是指在__的参与下，细胞内的______彻
底氧化分解产生____________，同时释放能量，生成__________的
过程。细胞有氧呼吸主要发生在______内。
①第一阶段：
a.场所：___________
b.是否需要氧参与：_____________
c.生化反应：1mol葡萄糖分解形成2mol_______，同时产生_______
和少量能量。这一阶段又被称为糖酵解过程。
氧
有机物
二氧化碳和水
大量ATP
线粒体
线粒体基质
不需要氧参与
丙酮酸
少量[H]
②第二阶段：
a．场所：__________
b．是否需要氧参与：________________
c．生化反应：丙酮酸在______的催化下，先转化成__________，再形成______，______进一步分解。上述过程生成______，同时产生__________并释放________。部分__也参与了这一阶段的反应。
d．重要性：这一阶段把____、______和____等物质代谢联系起来，也是________的枢纽。
线粒体基质
不需要氧直接参与
多种酶
乙酰辅酶A
柠檬酸
柠檬酸
CO2
大量[H]
少量能量
水
糖类
蛋白质
脂肪
能量代谢
③第三阶段：
a．场所：__________
b．是否需要氧参与：____
c．生化反应：24[H]＋6O2
12H2O＋大量能量
线粒体内膜
需要
多种酶
(3)以葡萄糖为底物，细胞有氧呼吸的总反应式：
___________________________________________________。
(4)意义：细胞________是大多数生物特别是人和高等动植物获取能量的主要途径。
有氧呼吸
C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量
酶
有氧呼吸过程
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2+12H2O+能量
总反应式
1、有氧呼吸产生CO2中C元素、O元素分别来源于哪里?
2、有氧呼吸产生H2O中H元素、O元素分别来源于哪里?
3、线粒体能否直接利用葡萄糖，为什么？
4、有氧呼吸哪个阶段产生能量？哪个阶段产能最多？反应式中能量能否写成ATP？
结合实验分析有氧呼吸的化学式，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1.结合线粒体的结构模式图，试从以下两个角度分析线粒体与有氧呼吸相适应的特点：
（1）从膜结构上分析。
内膜向内腔折叠形成嵴，使内膜表面积大大增加，增大了有氧呼吸酶的附着面积，为能量的释放提供了足够的空间。
（2）从有氧呼吸所需酶上分析。
内膜和基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶，从而保证有氧呼吸的顺利进行。
C6H12O6
+
6O2
+
6H2O
6CO2
+
12H2O
+
能量
酶
化学反应式：
2.依据各个阶段的反应物和产物，写出有氧呼吸的反应方程式，并标出O原子的转移过程。
【易错提醒】
1.有氧呼吸反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。
2.反应式前后的H2O不能去掉，因为反应过程中，在第二阶段消耗水，而第三阶段生成水。
3.反应式中间不能用等号，要用箭头。
4.反应条件“酶”不能省去。
对有氧呼吸反应式进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
有氧呼吸三个阶段需注意的四个问题
(1)三个阶段所需酶不同。
(2)CO2的产生是在第二阶段，H2O的产生在第三阶段。
(3)H2O的消耗在第二阶段，O2的消耗仅发生在第三阶段。
(4)三个阶段都有能量释放，第三阶段释放能量最多。
【归纳提升】
对有氧呼吸反应式中的注意事项进行梳理总结，体现了科学思维的核心素养。
思考总结：
(1)产生CO2的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(2)产生H2O的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(3)氧气参与的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(4)产生ATP的阶段
＿＿＿＿＿＿＿＿
(5)产生ATP最多的阶段＿＿＿＿＿＿
(6)产生[H]的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(7)消耗[H]的阶段___＿＿＿＿_____
第二阶段
第三阶段
第三阶段
每个阶段
第三阶段
第一、二阶段
第三阶段
对有氧呼吸过程进行分析归纳，体现了科学思维的核心素养。
【例1】有氧呼吸全过程的物质变化可分三个阶段：C6H12O6→丙酮酸+[H]；丙酮酸→CO2+[H]；[H]+O2→H2O，有关以上叙述正确的是（
）
A.?第③阶段反应极易进行，无需酶的催化
B.?第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP
C.?第①②阶段能为其他化合物的合成提供原料
D.?第①阶段与无氧呼吸的第①阶段不同
C
③是有氧呼吸的第三阶段，该阶段需要酶的催化，A错误；②是有氧呼吸的第二阶段，有ATP的生成，B错误；第一阶段和第二阶段的产物可以为其他化合物的合成提供原料，C正确；①是糖酵解阶段，该阶段有氧呼吸与无氧呼吸相同，D错误。
苹果储存久了，会
有什么气味散发出来？
剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会产生什么感觉？
对生活中的生物学现象，进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．概念：在__________的条件下，细胞通过__的催化作用，把葡萄糖等______分解为____(C2H5OH)和CO2或分解为____(C3H6O3)等物质，同时释放____能量的过程，被称为无氧呼吸。
2．场所：__________。
二、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量
无氧或缺氧
酶
有机物
乙醇
乳酸
较少
细胞质基质
1.无氧呼吸过程：
第一阶段
第二阶段
场所
反应物
生成物
产生ATP数量
是否需氧
细胞质基质
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸和[H]
少量
否
丙酮酸
酒精+CO2
无
否
乳酸
阅读教材，完成下面表格
2.无氧呼吸的类型
产生酒精
产生乳酸
高等动物和人体；高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根)；乳酸菌等微生物
高等植物；
酵母菌等微生物
近69%的能量都以热能的形式散失掉。
1mol葡萄
糖分解为乳酸释放能量196.65kJ
有61.08kJ转移至ATP中，
能量转换效率约为31％。
3.无氧呼吸过程产生的能量
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
植物和酵母菌等生物无氧呼吸反应式：
高等动物和人体，高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根)，乳酸菌等微生物无氧呼吸反应式：
C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量
酶
C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量
酶
【归纳提升】
1.无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。无氧呼吸释放的能量少，是因为无氧呼吸过程中有机物分解不彻底，还有大量的能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。
2.酶的不同决定了丙酮酸还原产物的不同：大多数植物细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2，但是玉米的胚、马铃薯块茎和甜菜块根等细胞的无氧呼吸却产生乳酸，人体细胞、动物细胞及乳酸菌等无氧呼吸的产物是乳酸。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
?
有氧呼吸
无氧呼吸
不
同
点
反应条件
需要O2、相关酶等
不需要O2、需要相关酶等
反应场所
第一阶段发生在细胞质基质，第二阶段发生在线粒体基质，第三阶段发生在线粒体内膜
第一、二阶段均发生在细胞质基质
产物
CO2、H2O
乙醇和CO2或乳酸
能量转化
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能、热能、不完全氧化分解的产物乙醇或乳酸中的化学能
特点
有机物彻底氧化分解，释放大量能量
有机物不完全氧化分解，释放少量能量
相
同
点
实质
有机物氧化分解，释放能量，合成ATP的过程
意义
①细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量来源；②产生中间代谢产物为体内其他化合物的合成提供原料；③维持恒温动物的体温
联系
有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同
【例2】（2020年全国卷Ⅰ）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（
）
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
D
细胞同时进行有氧和无氧呼吸，若无氧呼吸产生酒精，则吸收的氧气量小于二氧化碳的生成量。若无氧呼吸产生乳酸，则吸收氧气的量等于释放的二氧化碳的量。
3．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌
代谢类型
细胞呼吸方式
生物，在有氧和无氧条件下都能够
。
兼性厌氧
生存
有氧呼吸
无氧呼吸
酵母菌是一种单细胞真菌，是真核生物，属于兼性厌氧型生物。
(2)呼吸产物的检测
检测产物
试剂
现象
CO2
澄清石灰水
石灰水变____
CO2
________________
由蓝色变为______
酒精
酸性条件下的________溶液
橙色变____
混浊
溴麝香草酚蓝溶液
黄绿色
重铬酸钾
绿色
(3)实验结论
①酵母菌在__________条件下都能进行细胞呼吸。
②产物
有氧条件：大量的________和______
无氧条件：产生____，还产生少量的________
有氧和无氧
二氧化碳
水
酒精
二氧化碳
4．以葡萄糖为底物，则细胞无氧呼吸反应式
(1)______________________________________________。
(2)____________________________________。
5．意义：在____的条件下为生物供能。
缺氧
设计实验
提出问题
进行实验
验证假设、形成结论
作出假设
（一）提出问题
1.酵母菌在有氧还是无氧条件下进行细胞呼吸？
2.酵母菌在上述条件下细胞呼吸的产物是什么？
针对特定的生物学现象，进行提问，体现了科学探究的核心素养。
发面过程中，酵母菌在有氧或无氧的条件下进行呼吸作用产生CO2。
联系生活实际，尝试作出你的假设：
发面前
发面后
酵母菌密封发酵过程中无氧条件进行呼吸作用产生酒精。
联系生活实际，尝试作出你的假设：
（二）作出假设
1.酵母菌在有氧和无氧条件下均可进行细胞呼吸。
2.酵母菌在有氧条件下产生CO2和H2O，在无氧条件下产生酒精和CO2。有氧条件下细胞呼吸产生的CO2比无氧条件下多。
1.实验思路
2.分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
（三）设计实验
有氧和无氧
鉴定酒精产生的方法
鉴定CO2产生的方法
比较CO2多少的方法
保证酵母菌在整个实验过程中正常生活的条件
——通气或密封瓶口放置一段时间
——酸性条件下酒精与重铬酸钾溶液进行反应
——通入石灰水或溴麝香草酚蓝溶液
——石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液颜色变化时间
——葡萄糖溶液的量和浓度、温度、pH等
自变量
因变量
无关变量
3.探讨将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因？
（1）加热煮沸的原因。
①杀死溶液中的其他微生物，排除影响；
②排出溶液中的CO2。
（2）冷却的原因。
防止溶液温度过高将酵母菌杀死。
4.在有氧条件的装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
提示：使进入A瓶的空气先经过NaOH溶液处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
对实验现象进行观察，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
5.观看探究酵母菌呼吸方式的视频完成下面的表格:
有氧条件
无氧条件
通入澄清石灰水
混浊程度＿
混浊程度＿
通入溴麝香草酚蓝溶液
变黄时间＿
变黄时间＿
加入酸性重铬酸钾溶液
＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿
不变色
绿色
高
短
低
长
6.确定酵母菌的细胞呼吸方式的指标是CO2还是酒精？试分析原因。
提示：酒精。有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2
，
只有无氧呼吸才能产生酒精。
对实验现象进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
实验结论：
3.在无氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
2.在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2。
日常生活中做馒头、酿酒都要使用酵母菌，它们分别应用了酵母菌的哪种呼吸方式呢？
对生活中的生物学现象进行观察，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【易错提醒】
1.配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可以加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌。
2.探究有氧呼吸装置：让空气间歇性的依次通过3个锥形瓶，在通入A瓶之前先用氢氧化钠溶液处理，这样既能保证O2的供应，又能排除空气中的二氧化碳对实验结果的干扰。
3.探究无氧呼吸装置：锥形瓶封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，其目的是先让酵母菌将瓶中的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的二氧化碳来自无氧呼吸。
对实验中的注意事项进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
根据液滴移动的方向判断细胞呼吸方式的实验装置
【素养提升】
(1)装置分析：酵母菌在进行细胞呼吸时既有气体的产生又有气体的消耗，而气体量的变化会引起广口瓶中的压强变化，根据红色液滴的移动方向可判断细胞呼吸方式。
①装置甲中小烧杯加入NaOH溶液，目的是吸收细胞呼吸产生的CO2，所以装置甲液滴移动的距离代表O2的消耗量。
②装置乙中清水不能吸收O2也不能吸收CO2，则装置乙中液滴移动的距离代表CO2产生量与O2消耗量的差值。
实验过程分析：呼吸底物以葡萄糖为例，①根据反应式C6H12O6＋6O2＋6H2O
酶
6CO2＋12H2O，可知进行有氧呼吸时气体体积不变；②根据反应式C6H12O6
酶
2C2H5OH＋2CO2可知，进行无氧呼吸时气体体积增加。
(2)实验现象及结果分析
装置甲
装置乙
实验结果
红色液滴左移
红色液滴不移动
酵母菌只进行有氧呼吸
红色液滴不移动
红色液滴右移
酵母菌只进行无氧呼吸
红色液滴左移
红色液滴右移
酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
【例3】检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是( )
A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸
B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸
C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生二氧化碳
D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾变绿色
澄清的石灰水用于检测二氧化碳，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，因此产生的气体使澄清的石灰水变混浊，不能说明酵母菌只进行有氧呼吸；溴麝香草酚蓝水溶液也用于检测二氧化碳，因此产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，不能说明酵母菌只进行无氧呼吸。
C
1．细胞呼吸是维持生物体生命活动的________。
2．细胞呼吸释放的能量，一部分以__的形式散失，一部分主要储存在______中，供给生物体的____________。
3．ATP为细胞的生命活动提供了____。
4．生物体的________，一些生物的____、发光现象，物质的________，细胞的____和生长等，都需要消耗______所提供的能量。
三、细胞呼吸产生能量的利用
基本保证
热
ATP
各种生命活动
动力
各种运动
放电
主动运输
分裂
ATP
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
乳酸
酒精和CO2
高等植物及酵母菌等微生物
高等动物和人体,高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根),乳酸菌等微生物
C6H12O6
+
6O2
+
6H2O
6CO2
+
12H2O
+
能量
酶
探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸
无氧呼吸
实验装置
产物检测
1.如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（
）
A．②处产生[H]和CO2
B．①、②、③三处都产生ATP
C．②处消耗丙酮酸
D．③处发生[H]与O2的结合反应
B
图示中①为线粒体外膜和内膜间的空隙，②为线粒体基质，③为线粒体的内膜。丙酮酸和H2O反应产生CO2和[H]发生在线粒体基质中；线粒体中产生ATP的部位是线粒体基质和内膜；[H]与O2结合发生在有氧呼吸的第三阶段，发生场所是线粒体内膜③。
2.水稻根尖细胞呼吸过程中，若单位时间内CO2释放量与O2吸收量的比值大于1，其原因是( )
A．出现了无氧呼吸
B．分解了脂肪
C．无氧呼吸强度大于有氧呼吸
D．有氧呼吸强度大于无氧呼吸
A
水稻有氧呼吸过程中CO2释放量与O2吸收量相等，无氧呼吸过程中不吸收O2，只放出CO2。当CO2释放量与O2吸收量比值大于1时，表明同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；由于脂肪的碳氢比例比较高，其氧化分解时CO2的释放量小于O2的吸收量，故若呼吸作用分解的底物中含有脂肪，则会出现单位时间内CO2释放量与O2吸收量比值小于1的现象，与题干不符。
3.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是( )
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
D
根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和【H】，含18O
的葡萄糖中的18O
到了丙酮酸中；再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和【H】，含18O
的丙酮酸中的18O
到了二氧化碳中，即18O
转移的途径是：葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
4.
(多选)在一定条件下，某同学利用葡萄糖溶液培养酵母菌并探究酵母菌细胞呼吸的方式。在该实验中不会出现的现象是( )
A．只有在无氧条件下酵母菌才能进行增殖并代谢产生CO2
B．酒精与重铬酸钾溶液在酸性条件下混合后，溶液出现绿色
C．CO2使溴麝香草酚蓝溶液由黄绿色变为蓝色
D．用葡萄糖溶液培养酵母菌时，培养液的温度发生变化
AC
酵母菌属于兼性厌氧生物，在有氧和无氧条件下，酵母菌都能进行增殖，A错误；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在酸性条件下能与重铬酸钾溶液反应使其变成绿色，B正确；酵母菌细胞呼吸产生的CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色，C错误；用葡萄糖溶液培养酵母菌时，酵母菌能进行有氧呼吸和无氧呼吸，都能释放出能量，使培养液的温度发生变化，D正确。
5．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下：据图回答下列问题：
（1）图中的A是
。
（2）反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是
。
（3）粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为
。
（4）利用酵母菌酿酒，无氧条件下，在酵母菌体内进行的是图中
过程。
（5）细胞呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在
中，用于生物体的各项生命活动。
本题考查了有氧呼吸和无氧呼吸过程，对于细胞有氧呼吸与无氧呼吸过程的掌握、把握知识点间的内在联系是解题的关键。
丙酮酸
①②④
种子在有氧呼吸过程中产生了水
③
ATP
6.为了探究酵母菌的细胞呼吸类型，按装置1图示装配实验材料和用具，若想得到科学
的实验结论，还必须设计装置2。下列相关叙述不正确的是( )
A.装置2中甲是等量的酵母菌培养液，乙是等量的蒸馏水
B.若装置1和2中红色液滴的移动方向相反，
则酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.若装置1中红色液滴左移，则细胞质基质
和线粒体基质都能产生[H]和ATP
D.降低实验温度，装置中红色液滴移动变慢是由于酵母菌内相关化学反应的活化能降低
装置1中向左移动，表示进行有氧呼吸，若不动，说明只进行无氧呼吸，那么装置2中甲可代表等量的酵母菌培养液，乙可代表等量的蒸馏水，A选项正确；分析装置2，若向右移动，表示进行无氧呼吸，若不动，说明只进行有氧呼吸，可见，装置1和装置2中移动方向相反，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B选项正确；若装置1中左移，说明进行有氧呼吸，而有氧呼吸的第一和第二阶段均有[H]和ATP产生，其中第一和第二阶段的对应场所分别为细胞质基质和线粒体基质，C选项正确；低温会导致呼吸速率变慢的原理是低温导致呼吸酶活性降低，反应速率减慢，D选项错误。
D
幻想在漫长的生活征途中顺水行舟的人，他的终点在下游。只有敢于扬风帆、顶恶浪的勇士，才能争到上游。(共61张PPT)
第4节
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素
果蔬保鲜的核心问题就是如何减缓呼吸作用，抑制新陈代谢，使新鲜果蔬处于休眠或半休眠状态。冷藏法是目前普遍使用的果蔬保鲜方法，但其保鲜时间比较短。
【思考】
冷藏法减缓果蔬呼吸作用的途径是什么？
针对生活中的生物学现象，进行观察并提出提问，体现了科学探究的核心素养。
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．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。
2．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。
1.通过比较，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系。（科学思维）
2.基于给定的条件，设计实验探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。（科学探究）
3.依据环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，指导农业生产，解决实际问题。（社会责任）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
1．光合速率：可以用单位时间单位______上的____________或__________来表示。
2．光照是植物进行光合作用的必要条件
(1)光照强度会影响光合速率
①光照强度可以用单位叶面积上所接收的可见光量来表示。
②光照强度对光合速率的影响示意图
③在________内，光合速率随着光照强度的____而相应____；当达到________后，光照强度即使继续增强，光合速率也________。
一、影响光合作用的环境因素
一定范围
增强
增加
某一定值
不再增加
叶面积
CO2固定量
O2释放量
(2)光质
①叶绿体中的色素对____光质的光有____________。
②实验表明，叶绿素a和叶绿素b在__________和______各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在___________。
叶绿体中的色素______或________绿光。
不同
不同的吸收值
蓝紫光区
红光区
蓝紫光区
不吸收
很少吸收
3．CO2是光合作用的原料之一
(1)CO2浓度对光合速率的影响示意图
(2)在________内，植物光合速率随着环境中CO2浓度的____而____，
在CO2浓度达到________后，再增加CO2浓度，光合速率也________。
一定范围
上升
增加
某一定值
不再增加
4．温度对光合作用中______的影响很大，因而对光合速率也有明显的影响。酶对温度______，____或____会导致酶活性____，光合速率也会降低。
酶活性
很敏感
低温
高温
降低
5．土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率
(1)水是光合作用的____之一，充足的水分能____影响植物的光合速率。
(2)氮素是______、____的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的____和叶数量的____，从而增加________，____地影响植物的光合速率。
(3)镁是______的组成成分，适时补充镁元素可以促进____________，从而影响光合速率。
原料
直接
蛋白质
核酸
增大
增多
光照面积
间接
叶绿素
叶绿素的合成
1．光照强度
(1)原理分析：光照强度主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生，进而限制暗反应阶段。
(2)曲线分析
A点
光照强度为0，此时只进行细胞呼吸；A点的CO2释放量表示细胞呼吸速率
AB段
开始进行光合作用，随光照强度的增强，光合作用强度也增强，但光合作用强度小于细胞呼吸强度
B点
光合作用强度＝细胞呼吸强度(细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用)，此时光照强度称为光的补偿点
BC段
随光照强度的增强，光合作用强度不断增强
C点
光照强度增强，光合作用强度基本不变，此时光照强度C′点称为光的饱和点，C点的CO2吸收量表示净光合作用速率
(3)应用分析
①欲使植物正常生长，则光照强度应大于B点对应的光照强度。
②适当提高光照强度可增加作物产量。
③阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，间作套种时农作物的种类要合理搭配。
2．CO2的浓度
(1)原理分析：通过影响暗反应阶段，制约C3生成。
(2)曲线分析
图1 图2
①走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
②关键点分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。
图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)应用分析
①温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等；
②大棚中“正其行，通其风”，以及多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度
(1)原理分析：通过影响酶活性进而影响光合作用。
(2)曲线分析
①AB段：随着温度升高，光合作用增强。
②B点：光合作用最适温度。
③BC段：随着温度升高，光合作用减弱。
④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。
(3)应用分析
①适时播种。
②温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
【易错提醒】
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？
运用生物学的知识和方法，解决农业生产上的问题，体现了社会责任的核心素养。
白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不能进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量，从而提高产量。
然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响呼吸相关酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对植物生长显然不利。
4．水和营养元素
(1)水：是光合作用重要的反应物，又可影响气孔的开闭，间接影响CO2的吸收，还可影响光合产物的运输，从而影响光合速率。
(2)营养元素：影响细胞内许多化合物的合成，从而影响植物体的光合作用，如氮是构成细胞内叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素，可以促进叶面积的增大和叶片数量的增多，从而影响光合作用。
各种环境因素同时对植物的光合作用产生影响，请问冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分别是什么？
提示：冬季早晨温度较低，温度是限制光合作用的主要因素；夏季早晨温度较高，光照较弱，光照是限制光合作用的主要因素。
针对生活中的生物学现象，进行观察并提问，体现了科学探究的核心素养。
其他影响光合作用的因素
(1)因叶绿体中色素对各种色光的吸收不同，光质(不同色光)也会影响光合作用强度。
(2)光照时间的长短不影响光合作用速率，但可以影响植物体光合作用的总量，从而影响植物的生长。
(3)叶龄也会影响光合作用强度，随叶龄的增大，叶面积逐渐增大，光合作用速率也随之增大，到成熟时达到最大，之后随叶片衰老，叶绿素不断分解，光合作用速率随之下降。
【拓展延伸】
对影响光合作用的因素进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
图像
含义
P点及P点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随横坐标所表示的因子的不断加强，光合速率不断提高；当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素
应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当调节温度，增大光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率
5．多因子变量
【例1】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25
℃和
30
℃。如图表示该植物在25
℃时光合作用强度与光照强度的关系。若
将温度提高到30
℃的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点
的移动应该是( )
A．a点上移，b点左移，m点上移
B．a点不移，b点左移，m点不移
C．a点下移，b点右移，m点下移
D．a点下移，b点不移，m点上移
温度由25
℃升高到30
℃，对于细胞呼吸而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a点因细胞呼吸加强而往下移。b点为光补偿点，一方面细胞呼吸加强，需较强的光照强度才能产生与细胞呼吸消耗量相当的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以b点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选C。
C
1．呼吸速率是植物____________的一个重要指标，常用单位____或单位____的植物体在单位____内所________或__________的量来表示。
2．温度主要影响了与细胞呼吸有关的________。
(1)在一定的温度范围内，酶活性因温度的升高而____，呼吸速率也会____；到达最高值后，因温度高于酶的____温度，酶活性____，因而呼吸速率也随着温度的升高而____。
(2)细胞呼吸的最适温度、最低温度和最高温度会因植物的____和________的不同而有较大差异。
二、影响细胞呼吸的环境因素
细胞代谢强弱
面积
重量
时间
吸收O2
释放CO2
酶的活性
提高
增高
最适
降低
下降
种类
生理状态
(3)植物细胞呼吸的最适温度一般____光合作用的最适温度，因此，当细胞呼吸处于最适温度时，细胞呼吸____，而光合作用可能已经有所____。
高于
旺盛
减弱
3．氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件
(1)在氧浓度____的范围内，植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而____，但增至一定程度时，呼吸速率就________了。
(2)在____条件下，植物可短暂地进行____呼吸，但由于有机物的______氧化，积累的______氧化产物会对细胞产生____，所以，无氧呼吸最终常会使植物受到____。
较低
升高
不再升高
缺氧
无氧
不完全
不完全
毒害
伤害
(3)苹果细胞无氧呼吸会积累过多____，结果细胞受到毒害而死亡，失
去______________的能力，最后苹果腐烂。同样，动物在剧烈运动时
会因无氧呼吸积累过多的____，从而出现________。
(4)在以________为主的生物体内，随着氧浓度的提高，有氧呼吸会
____，无氧呼吸会有所____。
酒精
抵御微生物入侵
乳酸
肌肉酸痛
有氧呼吸
增强
减弱
4．二氧化碳是细胞呼吸的最终产物
(1)空气中二氧化碳的体积分数约为0.033%。当二氧化碳体积分数高于____时，细胞呼吸明显受到抑制。
(2)在土壤中，根系__________的细胞呼吸会产生大量的二氧化碳，当土壤板结、深层通气不良时，积累的二氧化碳体积分数可达____________，甚至更高。此时若不及时________，根部细胞的有氧呼吸会________。
5%
土壤微生物
4%～10%
中耕松土
严重受阻
(3)一些植物(如豆科植物)种子由于____的限制，细胞呼吸产生的二氧化碳____被释放出来，种皮内积聚较高浓度的二氧化碳会____细胞呼吸，导致种子进入____状态。
种皮
难以
抑制
休眠
5．植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。在一定范围内，细胞呼吸速率随组织含水量的增加而____。________的细胞呼吸速率很低，而当种子______，细胞呼吸速率迅速增高。
增高
干燥种子
吸水后
6．植物____的不同以及同一植物的____组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。
(1)不同种类的植物呼吸速率____。一般来说，旱生植物生长____，细胞呼吸速率比水生植物__；阴生植物所处的地方光照强度____，细胞呼吸速率比阳生植物__。
种类
不同
不同
缓慢
低
较弱
低
(2)同一种植物在不同的____________，细胞呼吸速率有所不同。一般在______、______等生长旺盛期，细胞呼吸速率____。同一种植物的____器官，细胞呼吸速率也有所不同，一般____器官比____器官的细胞呼吸速率高，____的组织器官比____的组织器官的细胞呼吸速率高。
生长发育时期
幼苗期
开花期
增高
不同
生殖
营养
幼嫩
衰老
1．影响细胞呼吸的内因——遗传因素
遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同，进而影响细胞呼吸的类型、速率等。
(1)生物的细胞呼吸类型
①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数动植物。
②厌氧型生物——需要在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风杆菌。
③兼性厌氧生物——在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。
【归纳提升】
对影响呼吸作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)
①不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。
②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。
2．影响细胞呼吸的外因——环境因素
(1)温度
①影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35
℃之间。
②应用
低温储存食品
大棚栽培在夜间和阴天适当降温
温水和面发得快
CO2产生量
O2浓度
O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸分别有何影响？用曲线表示出来。
无氧呼吸
有氧呼吸
O2浓度对酵母菌产生的CO2量有何影响？用曲线表示出来。
CO2总量
说出A、B两点
有氧呼吸和无氧
呼吸有何关系？
A
B
.
.
有氧呼吸和无氧呼吸放出CO2量相等
无氧呼吸消失只进行有氧呼吸
(2)氧气
在图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点时，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率是否相等？
根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式：
C6H12O6→6CO2（有氧呼吸），C6H12O6→2CO2（无氧呼吸），
可知，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为1:3。
提示：不相等。图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点，表示两者释放的二氧化碳的量相等。
①影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2
对无氧呼吸过程有抑制作用。
a．O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
b．0c．O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
d．O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
②应用:中耕松土促进植物根部有氧呼吸；无氧发酵过程需要严格控制无氧环境；低氧储存粮食、水果和蔬菜
【例2】研究小组通过实验探究适宜温度条件下某绿色植物呼吸速率受氧
气浓度的影响，结果如下图所示。据图分析正确的是（
）
A.?A点时细胞呼吸产生二氧化碳的场所
是线粒体的基质
B.?P点无氧呼吸和有氧呼吸相等，CO2生
成量等于O2吸收量
C.?欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理
D.?贮存蔬果最好选择无氧条件，以降低有氧呼吸消耗有机物
C
A点时CO2生成量大于O2吸收量，说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，产生二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体的基质，A项错误；P点时CO2生成量等于O2吸收量，说明植物只进行有氧呼吸，B项错误；欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理，以排除光合作用产生氧气的影响，C项正确；无氧条件下无氧呼吸较为旺盛，有机物消耗较多，贮存蔬果最好选择A点时的氧浓度，D项错误。
（3）水分
①影响
水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应
水作为生物化学反应的介质影响反应的进行
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢
②应用
粮食在入仓前要进行晾晒处理
干种子萌发前进行浸泡处理
(4)CO2
①影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图所示。
②应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
低温
酶活性低
呼吸强度低
水含量少
呼吸强度低
低温
酶活性低
呼吸强度低
低氧
抑制呼吸
增加氧气含量，促进呼吸
1、贮藏粮食为什么要低温、干燥？
2.贮藏蔬菜、水果为什么要低温、低氧？
3.水稻的晒田，农作物的中耕松土有什么道理？
针对生活中的生物学现象，进行观察并提问，体现了科学探究的核心素养。
有一句关于锄地(中耕松土)的谚语“锄头下面有肥”，请结合所学知识分析该谚语的合理性。
提示：松土可增加土壤中的氧气浓度，促进农作物的有氧呼吸强度，进而增强矿质元素的吸收。
针对生活中的生物学现象，进行观察并提问，体现了科学探究的核心素养。
1．“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
(1)测定装置
(2)测定方法及解读
①测定呼吸速率(装置甲)
a．装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。
b．玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。
c．置于适宜温度环境中。
d．红色液滴向左移动(用装置甲单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
细胞呼吸速率和光合速率的测定实验
【素养提升】
2．红外线CO2传感器
由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。
3．“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率
将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行细胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和细胞呼吸。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
4．“半叶法”测定光合作用有机物的产生量
“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，即可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)，则M＝MB－MA，M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
【例2】以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( )
A．图甲中氧浓度为a时的情况对应的是图乙中的A点
B．图甲中氧浓度为b时的情况对应的是图乙中的CD段
C．图甲的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的氧浓度
D．图甲中氧浓度为d时没有乙醇产生
图甲中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点，A正确；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度(图甲中的氧浓度c)，故C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D正确。
B
1．增加________、延长________等可以充分利用光能。
2．适当增强细胞呼吸可以促进作物的________。
(1)在水稻生产中，适时采取____和____等措施，就是为了改善________条件，以增强根系的细胞呼吸。
三、光合作用和细胞呼吸原理的应用
光照面积
光照时间
生长发育
露田
晒田
土壤通气
(2)________也有利于作物的细胞呼吸和光合作用。作物种植过密，在____和________的情况下，细胞呼吸消耗过大，光合作用产物被__________，因而__________降低，产量受到影响。
3．在储藏果蔬时，一般采用________温度或氧浓度的方法，____细胞呼吸，以减少____________。
4．在储藏粮食时，通过降低粮仓的____，使储存的种子保持____，以抑制细胞呼吸，____保存期限。
合理密植
高温
光照不足
较多地分解
净光合速率
适当降低
抑制
有机物的消耗
湿度
干燥
延长
水分（应用：合理灌溉）
矿质元素（应用：合理施肥）
温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”
CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰等）
光质（光的颜色）
光照
光照时间：
（应用：延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光照强度，间作套种（提高光能的利用率）
（应用：大棚种植用红光或
蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
对影响光合作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
促进呼吸
抑制呼吸
在储存水果、蔬菜和粮食时，为充分保持营养成分，应尽量降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，结合氧浓度与二氧化碳的产生量分析，在储存水果、蔬菜和粮食时，是不是氧气浓度越低越好？
提示：在储存水果、蔬菜和粮食时，并不是氧气浓度越低越好，氧气的浓度应维持在产生二氧化碳的量为最小值的附近。
粮食储藏的条件
一定范围内的低温、干燥、低氧
果蔬储藏的条件
一定范围内的低温、湿度、低氧
【归纳总结】
运用生物学的知识和方法，解决现实生活问题。体现了社会责任的核心素养。
【例3】(多选)下列现象中能体现细胞呼吸原理应用的是( )
A．稻田要定期排涝
B．包扎伤口时，要用透气的消毒纱布
C．温室大棚内悬挂发红色光的灯管
D．控制通气，可利用醋酸杆菌制醋
稻田要及时排水，防止植物的根细胞因缺氧而进行无氧呼吸，产生乙醇，对根系造成毒害作用，A正确；在伤口中可能有破伤风杆菌，氧气能抑制其无氧呼吸，所以要用透气的消毒纱布包扎伤口，B正确；温室大棚内悬挂发红色光的灯管，有利于植物的光合作用，没有体现细胞呼吸原理，C错误；醋酸杆菌的代谢类型属于异养需氧型，所以控制通气，可利用醋酸杆菌制醋，D正确。
ABD
影响
呼吸
作用
的
因素
影响
光合
作用
的
因素
温度
CO2浓度
土壤中的含水量和无机盐的种类
光照
光合速率
应用
光照强度
光质
温度
CO2浓度
O2浓度
植物种类的不同和同一植物的不同组织器官
植物组织含水量
呼吸速率
应用
1.《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（?）
A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率
B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用
C．可以增强农作物的抗性
D．增强农作物的蒸腾作用
A
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素等。“正其行，通其风”可以确保通风透光，为光合作用提供充足的光照和二氧化碳，从而有利于提高光合作用的效率。
2.如图为光合作用与光照强度之间关系的曲线，光照强度在B点时，限制光合作用强度进一步升高的因素是(
)
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分
A．②③
B．③④
C．①②
D．②④
A
光照强度为B点时，达到了饱和点，此时影响光合作用强度增高的因素有二氧化碳浓度、温度，A正确；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），B错误；光照强度为B点时，达到了饱和点，再增加光照强度，光合作用强度也不再增加，C错误；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），D错误
3.下图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是(
)
A.
影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度
B.
ce段下降主要是由于气孔关闭造成的
C.
ce段与fg段光合速率下降的原因相同
D.
该植物进行光合作用的时间区段是bg
B
影响bc段光合速率的外界因素有光照强度、温度等，A错误；ce段下降主要是由于气孔关闭使二氧化碳吸收减少，B正确；fg段光合速率下降的原因是光照强度下降，C错误；该植物进行光合作用的时间区段是ah，D错误。
4.（2020年山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
模块1和模块2
C5
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_______
（填“增加”
或“减少”
）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效
率也会发生改变，原因是________________________________________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量
_____（填“高于”、“低于”
或“等于”）植物，原因是_____________________________________________________________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________________________________________。人工光合作用系统由
于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
减少
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
高于
人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
5.右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试分析：
释放的相对值
CO2
（1）A点表示植物组织释放CO2较多，
这些CO2是_________的产物。
（2）由A到B
CO2的释放量急剧减小，其原因是____________________________________。
（3）由B到C
CO2的释放量又不断增加，其主要
原因是________________________________；
到
C点以后CO2的释放量不再增加，其主要原因是
____________________________________。
随O2的增加，无氧呼吸受到抑制
随O2浓度增大，有氧呼吸不断加强
无氧呼吸
受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强
0
O2的浓度(%)
本题考查影响细胞呼吸的因素相关知识，意在考查学生能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容的能力。
昨天是已经走过的，明天是即将走过的，唯有今天正在走过……
