第10讲 细胞的能量“通货”——ATP
ATP的主要来源——细胞呼吸
[考纲要求] 1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。2.细胞呼吸(Ⅱ)。3.实验：探究酵母菌的呼吸方式。
一、细胞的能量“通货”——ATP
1． 写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。
(1)结构简式：A—P～P～P。
(2)A：腺苷；P：磷酸基团。
2． 图中①是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。
3． 图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
4． 写出ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADP＋Pi＋能量。
5． ATP的来源
(1)动物和人：呼吸作用。(2)绿色植物：呼吸作用和光合作用。
[判一判]
1． ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖 ( × )
提示 只要有RNA的地方就有核糖，有少数酶的化学本质为RNA。
2． 根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体 ( × )
提示 还有细胞质基质。
3． 叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧 ( × )
4． 有光条件下只有叶绿体能产生ATP，有氧条件下只有线粒体能产生ATP ( × )
二、细胞呼吸的方式
1． 有氧呼吸
(1)过程
(2)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2． 无氧呼吸
(1)场所：细胞质基质。
(2)条件：无氧和多种酶。
(3)生成物：酒精和二氧化碳或乳酸。
(4)反应式
①产物为酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
②产物为乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
[判一判]
1． 无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应 ( × )
提示 无氧呼吸也是呼吸作用，其本质也是氧化分解释放能量。
2． 水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度 ( × )
提示 低氧环境中消耗有机物最少，并不是完全无氧环境下。
3． 有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中 ( √ )
提示 有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。
4． 人体剧烈运动时，CO2/O2>1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生 ( × )
提示 人体无氧呼吸产生乳酸，无CO2产生，即CO2只能通过有氧呼吸在线粒体中产生，故CO2/O2＝1。
5． 无氧呼吸对生物体都有害 ( × )
6． 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 ( √ )
考点一 ATP的结构与作用
1． 完善ATP的结构图示
(1)由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。
(2)由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2． ATP的形成途径
3． ATP与ADP的相互转化
易错警示 对ATP和ADP之间的相互转化是不可逆反应的分析
(1)反应条件不同：ATP分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。
(2)能量来源不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，供代谢消耗， 这个能量不能再反过来用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。
(3)反应场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解。
1． 某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是 ( )
A．葡萄糖是生命的燃料
B．ATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多
C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP
D．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速
答案 B
解析 葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，有生命的燃料之称。1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2 870 kJ。ATP中高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，故1 mol ATP分子含有的化学能小于30.54×3＝91.62 kJ。脂肪作为主要储能物质，氧化分解释放的能量，部分用于合成ATP，部分以热能的形式散失掉；脂肪属于生物大分子，在合成时需消耗ATP。细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速，保证了细胞持续的能量供应。
2． 下列有关ATP的叙述，不正确的是 ( )
A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP
B．在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡
C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
答案 C
解析 ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。
1． ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：
(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
2． 生物体内的能源物质分类
分类 内容
主要能源物质 糖类(提供70%左右的能量)
直接能源物质 ATP
最终能源 太阳能
储能物质 脂肪、淀粉(植物)、糖原(动物)
主要储能物质 脂肪
一般不供能的能源物质 蛋白质
考点二 分析比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程
1． 完善细胞呼吸的过程图解
2． 在有氧呼吸总反应式中标出氧元素的来源和去路
3． 比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
条件 需O2、酶 不需O2、需酶
产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 大量 少量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没有完全释放
相同点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
易错警示 有关细胞呼吸的4个易错点：(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
3． 将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 ( )
A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸
B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少
D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体
答案 D
解析
据O2
与CO2
的比例
4． 有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol
产生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol
下列叙述错误的是 ( )
A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸
B．b值对应的氧浓度为零
C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 mol
D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵
答案 D
解析 根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。
细胞呼吸类型的判断
在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：
1．无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。
2．不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。
3．当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。
4．当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：
(1)若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。
(2)若>，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。
(3)若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。
考点三 聚焦细胞呼吸的环境因素及应用
1． 温度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响
呼吸速率。
①最适温度时，细胞呼吸最强。
②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(3)应用：①低温下贮存蔬菜水果。
②温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。
2． O2浓度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读
①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加
强。
③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
(3)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂。
3． 含水量
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：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。当含水量过多时，呼吸速
率减慢，甚至死亡。
(3)应用：作物栽培中，合理灌溉。
4． CO2浓度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作
用。
(3)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑
制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
易错警示 细胞呼吸原理在生产生活中的6点应用举例
(1)“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。(2)工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。(3)稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞。(4)作物栽培需中耕松土，防止土壤板结，促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。(5)粮食种子保存：零上低温、低氧、干燥；果蔬贮藏：零上低温、低氧、中等湿度。(6)提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
5． 如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是 ( )
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实
D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
答案 C
解析 番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8 ℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15 ℃光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。
技法提炼
蔬菜、水果与种子储藏条件的区别
蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。
实验八 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1． 实验原理
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
2． 实验流程
思考 (1)通入A瓶的空气中不能含有CO2的原因是什么？
(2)B瓶应封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水锥形瓶的原因是什么？
提示 (1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，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是由无氧呼吸产生的。
6． 不考虑大气压强、温度等变化的影响，从下面装置中挑选装置进行实验，探究某生物的细胞呼吸方式，写出预期结果及结论。
本题的实验目的是探究某生物的细胞呼吸方式，因此要设置两套细胞呼吸装置。两套细胞呼吸装置中的单一变量是NaOH溶液与蒸馏水，其他所有项目应该一致。加蒸馏水的装置内气压的变化是由CO2与O2共同决定的，因此选装置一和装置二。
预期结果和结论分别是：(1)若装置一着色液左移，装置二着色液不动，则表明该生物只进行有氧呼吸；(2)若装置一着色液不动，装置二着色液右移，则表明该生物只进行无氧呼吸；(3)若装置一着色液左移，装置二着色液右移，则表明该生物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
(1)有同学认为装置三也是必要的，你认为有必要吗？______________________。
(2)若实验时装置一和装置二中的着色液均左移，呼吸底物还只是葡萄糖吗？________________________________________________________________________。
答案 (1)没有必要 (2)不只是葡萄糖
选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型。
1． 实验材料分析
(1)装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。
(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。
2． 实验结果分析
装置一 装置二 结果
红色液滴左移 红色液滴不动 只进行有氧呼吸
红色液滴不动 红色液滴右移 只进行无氧呼吸
红色液滴左移 红色液滴右移 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 概念区分不清 细胞质基质 ② 对小麦种子无氧呼吸的产物分辨不清 酒精
③ 没有根据图示作答 过程③ ④ 没有答到问题的实质 在相关酶的作用下尽可能的将能量转移到ATP中
⑤ 表述不到位 增大吸收CO2的面积 ⑦ 没有审清“因物理因素引起的气体体积变化” 将甲、乙两装置中萌发的小麦种子换成等量的煮沸杀死的小麦种子
⑥ 分不清“或”、“和”的含义 有氧呼吸和无氧呼吸
题组一 ATP的相关知识
1． (2008·广东卷，4)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是 ( )
A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源
B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP
C．线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧
D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
答案 B
解析 叶肉细胞在光照条件下，叶绿体可通过光反应产生ATP，在有氧条件下，细胞质基质、线粒体可通过呼吸作用产生ATP，因此选B；C中叶绿体内合成ATP不需要氧；D中叶绿体产生的ATP用于自身暗反应，不用于其他生命活动需要。
2． (2008·天津理综，6)下列有关ATP的叙述，正确的是 ( )
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加 ③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加 ④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案 B
解析 Na＋进出细胞一般为主动运输，消耗能量；在体温调节中，肾上腺素和甲状腺激素是协同作用，都可以通过促进新陈代谢而达到增加产热的作用。
题组二 细胞呼吸的过程及类型
3． 判断正误
(1)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标全国卷，2A) ( × )
(2)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标全国卷，2B)
( × )
(3)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标全国卷，2C)
( × )
(4)细胞呼吸必须在酶的催化下进行(2009·全国Ⅱ理综，1A) ( √ )
(5)人体硬骨组织细胞也进行呼吸(2009·全国Ⅱ理综，1B) ( √ )
(6)酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸(2009·全国Ⅱ理综，1C) ( √ )
(7)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖(2011·海南，3C) ( × )
(8)小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱(2011·海南，3D) ( × )
4． (2012·江苏卷，23)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选) ( )
A．1和3都具有双层生物膜
B．1和2所含酶的种类不同
C．2和3都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
答案 BD
解析 分析有氧呼吸过程可知：在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段，将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，并产生少量ATP，所以1为细胞质基质，甲为丙酮酸；在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段，将丙酮酸和水分解为CO2、[H]，并产生少量ATP，所以2为线粒体基质，乙为[H]；在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP，所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同，进行的化学反应也不同，B项正确；2线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲为丙酮酸，乙为[H]，D项正确。
题组三 细胞呼吸的影响因素及应用
5． (2009·江苏卷，11)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是 ( )
答案 C
解析 据图知，甲脱气培养，酵母菌只进行无氧呼吸；乙不脱气培养，酵母菌进行有氧呼吸，产生的CO2总量多于甲。此实验为培养初期阶段，所以CO2总量一直呈快速上升趋势。
6． (2009·广东卷，4)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于 ( )
A．降低呼吸强度 B．降低水分吸收
C．促进果实成熟 D．促进光合作用
答案 A
解析 地窖中O2浓度低，CO2浓度高，抑制植物的有氧呼吸，降低有机物的消耗，有利于种子、果蔬的储存。
题组四 与细胞呼吸有关的实验探究
7． (2009·福建理综，26Ⅰ)如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。
材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL
的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的
热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①__________________________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②________________________ 加入石蜡油，铺满液面
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________，这是控制实验的______________变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置。请写出C装置的实验步骤：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C ③______________________ ④__________ 加入石蜡油，铺满液面
(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若A、B、C装置在温度大小关系是________________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。
答案 (1)①不加入石蜡油 ②加入10 g活性干酵母
(2)除去氧气 自
(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ④不加入活性干酵母 (4)A>B>C
解析 (1)结合表中相关内容，根据实验设计的对照原则和单一变量原则，可以确定①处为“不加入石蜡油”，②处为“加入10 g活性干酵母”。(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是除去氧气，以控制实验的自变量。(3)要测定B装置内因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置，因为应设计成空白对照，即③处为“加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液”，④处为“不加入活性干酵母”。因为酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，A、B、C装置的温度大小关系是A>B>C。
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
ATP相关知识 1、2
细胞呼吸的过程及类型 3、4、5、8、12
影响细胞呼吸的因素及相关计算 6、7、10、13
细胞呼吸的应用 15
实验与探究 9、11、14
1． 下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法，不正确的是 ( )
A．细胞内蛋白质的合成总与ATP的水解反应相关联
B．ATP是高能化合物，其分子中有三个高能磷酸键
C．细胞内有机物氧化分解时总是伴随有ATP的合成
D．细胞呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要O2参与
答案 B
解析 蛋白质的合成是一个耗能过程，需要ATP水解提供能量；ATP分子中含有两个高能磷酸键；细胞内有机物氧化分解时释放能量，故伴随有ATP的合成；在有氧呼吸的第三阶段[H]与O2结合生成水，产生大量的能量。
2． 下列过程能使细胞中ADP含量增加的是 ( )
A．甘油通过细胞膜进入细胞
B．线粒体中[H]与O2结合生成水
C．叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖
D．细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸
答案 C
解析 能使细胞中ADP含量增加的过程就是消耗ATP的过程。甘油通过细胞膜进入细胞的过程属于自由扩散，不消耗ATP；线粒体中[H]与O2结合生成水与细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸均是生成ATP的过程；叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖的过程需消耗ATP。
3． 如图表示人体细胞中的两类呼吸作用。下列有关叙述中，不正确的是 ( )
A．③过程既产生[H]，也消耗[H]
B．③过程释放的能量比②过程多
C．③过程需要大量O2参与
D．②③过程进行的场所相同
答案 D
解析 ②过程发生在细胞质基质中，③过程发生在线粒体中，二者进行的场所不同。
4． 下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是 ( )
A．人体成熟的红细胞没有线粒体，不能产生ATP
B．长跑时人体产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
C．青藏高原的哺乳动物细胞产生能量的主要生理过程是有氧呼吸
D．ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质
答案 C
解析 人体成熟的红细胞没有线粒体，但它可进行无氧呼吸产生ATP；人体细胞的有氧呼吸会产生二氧化碳，而无氧呼吸的产物是乳酸；ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。
5． 不同种类的生物在不同的条件下，呼吸作用方式不同。若分解底物是葡萄糖，则下列对呼吸作用方式的判断不正确的是 ( )
A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸
B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸
C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸
D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡
答案 D
解析 动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2，也不释放CO2，故D错误。
6． 将等量的小麦种子分别放在不同O2浓度的密闭容器中，1小时后，容器中O2和CO2的变化情况如表：
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 0.7 0.7
CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0. 6 0.7 0.7 0.7
下列有关叙述中正确的是 ( )
A．在O2浓度为0～3%时只进行无氧呼吸
B．贮藏时应选择O2浓度为5%的适宜条件
C．有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强
D．无氧呼吸的产物是乳酸和CO2
答案 B
解析 在O2浓度为0～3%时，小麦种子既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸；小麦种子无氧呼吸的产物是酒精和CO2。
7． 如图表示大气温度及氧气浓度对非绿色植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是 ( )
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛时所处的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜
答案 C
解析 温度对植物细胞呼吸的影响主要是通过影响与细胞呼吸相关的酶的活性来实现的，由图甲可知，B点对应的温度下CO2释放的相对值最高，即细胞呼吸最旺盛，故A、B两项正确。图乙中DE段CO2释放的相对值下降的主要原因是无氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸逐渐增强，C项错误。贮藏水果或蔬菜时，应降低贮藏物的细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，故与D、F点相比，E点所对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜，D项正确。
8． 下图为生物体内的部分物质代谢示意图。对此图的解释正确的是 ( )
A．在人体内，①②过程所需的酶相同
B．在人体细胞的细胞质基质中含有③⑥过程所需的酶
C．在酵母菌体内，当④过程加强时，⑥过程也会加强
D．在生物细胞内发生的④过程还需要H2O作为反应物
答案 D
解析 人体内不同的化学反应需要的酶不同；人体无氧呼吸不能产生酒精和二氧化碳；酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，当有氧呼吸加强时，无氧呼吸减弱；丙酮酸分解为二氧化碳和[H]需要水参加反应。
9． 某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸，实验设计如下。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中的气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化。(忽略其他原因引起的容积变化)下列有关说法不正确的是 ( )
A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量
B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值
C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸
D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵
答案 D
解析 由于甲组装置内放的是NaOH溶液，吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2体积变化所致。乙组装置内放的是蒸馏水，那么乙组右管液面变化是由锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的；甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸；甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵。
10．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是 ( )
A．O2浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C．O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸
D．O2浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
答案 D
解析 O2浓度为a时，有氧呼吸强度最弱；O2浓度为b时，细胞呼吸释放的CO2总量为8，O2的吸收量为3，由此可知，细胞无氧呼吸释放的CO2量为5，有氧呼吸释放的CO2量为3，因此细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖量为2.5，细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5，所以O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5；同理，O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸；O2浓度为d时，细胞只进行有氧呼吸。
11．某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净，切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，装置示意图如图。下列说法不正确的是 ( )
A．向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水
答案 B
解析 该实验的目的是研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物，故充入N2的目的是制造无氧环境；若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵；为防止马铃薯块茎上杂菌呼吸作用干扰实验结果，实验前需对马铃薯块茎消毒，检验CO2也可用澄清石灰水。
12．如图所示为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，下列相关叙述错误的是 ( )
A．曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是细胞质基质和线粒体
B．曲线BC段酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸
C．乙醇含量过高是酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因之一
D．T1～T2时间段消耗葡萄糖量迅速增加的原因是酵母菌进行有氧呼吸
答案 D
解析 曲线AB段酵母菌进行有氧呼吸，其发生的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；曲线BC段开始有乙醇产生，可知此时酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸，B正确；随着培养的进行，营养物质大量被消耗，代谢废物(乙醇、CO2等)积累，都将影响酵母菌的生长，C正确；在T1～T2时间段内，一是酵母菌进行无氧呼吸，需要消耗更多的葡萄糖，二是由于酵母菌种群数量增多，使得单位时间内消耗葡萄糖量迅速增加，D错误。
13．有一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示。请回答下列问题：
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
(1)由上表可知，酵母菌细胞________________________________________________。
(2)氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为______mol。
(3)氧浓度为c时，约有______%的葡萄糖用于酒精发酵。
(4)氧浓度为a时，酵母菌是否进行有氧呼吸？________。为什么？__________________。
(5)经测定，在无氧条件下酵母菌消耗的葡萄糖中，仅有1.5%用于自身生长发育和繁殖等生命活动，剩余98.5%则用于_______________________________________________。
答案 (1)既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸 (2)6 (3)66.7 (4)否 因为此时产生的酒精和CO2的物质的量相等 (5)形成酒精等产物
解析 解答本题的关键是理解细胞呼吸的过程，并根据表中数据准确判断酵母菌在不同氧浓度下的细胞呼吸方式。(1)氧浓度为a、b、c时都产生了酒精，说明酵母菌能进行无氧呼吸；氧浓度为d时只产生CO2，不产生酒精，说明酵母菌能进行有氧呼吸。(2)氧浓度为b时，酵母菌产生了6.5 mol的酒精，则其无氧呼吸产生的CO2为6.5 mol，剩下的6 mol CO2为有氧呼吸所产生。(3)氧浓度为c时，酵母菌产生的酒精为6 mol，则其无氧呼吸产生的CO2为6 mol，而CO2产生总量为15 mol，因此有氧呼吸产生的CO2为9 mol。据无氧呼吸的反应式“C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量”，可知有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸；据有氧呼吸的反应式“C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量”，可知有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，则用于酒精发酵的葡萄糖所占比例为3/(3＋1.5)×100%≈66.7%。(4)氧浓度为a时，酵母菌产生了CO2和酒精，且二者的物质的量相等，说明此时酵母菌只进行无氧呼吸，不进行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和CO2，合成少量ATP。
14．(2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。
试管编号加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌
A B C D E F
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有__________，会产生酒精的试管有__________，根据试管__________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)继续进行。
答案 (1)C、E B、F B、D、F (2)线粒体内膜 能
解析 (1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热的形式耗散；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。
15．在科学研究中常用呼吸熵(RQ＝释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x mm和y mm。x和y值反映了容器内气体体积的减少量(装置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸产生的CO2)。请回答下列问题：
(1)若测得x＝180 mm，y＝50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是________(保留两位小数)。假设发芽种子仅进行有氧呼吸，根据呼吸熵数值可以推测有氧呼吸分解的有机物中除________以外还有其他有机物。
(2)为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置，对照装置的容器和小瓶中分别放入等量死的发芽种子和蒸馏水，设置对照装置的目的是
______________________________________________________
___________________________________________________________________________
_______________。
(3)假设发芽种子呼吸消耗的有机物全部为葡萄糖，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离x＝300 mm，y＝－100 mm(装置2着色液向右移动了100 mm)，则可推断有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是________。
答案 (1)0.72 糖类 (2)用于校正装置1和装置2内因物理因素(或非生物因素)引起的容积变化 (3)1∶1
解析 (1)装置1中着色液移动距离代表O2消耗量，装置2中着色液移动距离代表O2消耗量减去CO2释放量，故该发芽种子的呼吸熵为130/180≈0.72。若种子仅进行有氧呼吸且底物均为糖类的话，装置2中着色液应不移动。(2)另设一组对照，除加入的是等量死的发芽种子外，其他条件均与装置2相同，其目的是排除无关变量对实验结果的影响。(3)用着色液的移动距离表示容器中气体体积的变化。由题意可知，总耗氧量是300，总二氧化碳释放量为400。有氧呼吸消耗氧气量为300，释放二氧化碳量为300，消耗葡萄糖量为300/6＝50；无氧呼吸释放的二氧化碳量为400－300＝100，消耗葡萄糖量为100/2＝50。
教师备课资源
1．有氧呼吸三个阶段的比较
阶段项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸和水 还原氢和氧气
生成物 丙酮酸和还原氢 二氧化碳和还原氢 水
产生ATP数量 少量 少量 大量
需要ATP情况 需要 不需要 不需要
与氧的关系 无关 无关 有关
2． 无氧呼吸的过程与分析
(1)无氧呼吸的过程
(2)不同生物无氧呼吸的产物不同
生物 无氧呼吸产物
植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2
马铃薯块茎、甜菜块根 乳酸
动物 乳酸
微生物 乳酸菌等 乳酸
酵母菌等 酒精和CO2
3． 三种类型细胞呼吸比较
类型比较 有氧呼吸 无氧呼吸Ⅰ(产物为酒精) 无氧呼吸Ⅱ(产物为乳酸)
发生范围 绝大多数动物和植物、全部好氧微生物 多数厌氧及兼性厌氧微生物(如酵母菌)、暂时缺氧状态下的植物细胞 乳酸菌、处于暂时缺氧状态下的动物细胞、人体细胞及马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等
反应场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
耗O2状态 消耗O2 不消耗O2
释放能量情况 大量 少量
是否产生H2O 产生H2O 不产生H2O
相同点 ①第一阶段均相同，即：C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋少量能量；②实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能
4． 呼吸作用类型的判断技巧(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)
(1)若某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸(或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸)。
(2)若某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸(酒精发酵)。
(3)若某生物产生的CO2量比消耗的O2量多，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。
(4)若某生物没有O2的消耗和CO2的产生，则该生物只进行乳酸发酵或者已死亡。
(5)无氧呼吸无水生成，若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸。第11讲 能量之源——光与光合作用
[考纲要求] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。3.实验：叶绿体色素的提取和分离。
一、捕获光能的色素和叶绿体的结构
1．叶绿体
(1)结构示意图
(2)结构
决定
(3)功能：进行光合作用的场所
决定
(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位
巧记 叶绿体：叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。
2．色素的种类和功能
色素 功能
叶绿素 叶绿素a：蓝绿色 吸收蓝紫光和红光
叶绿素b：黄绿色
类胡萝卜素 叶黄素：黄色 吸收蓝紫光
胡萝卜素：橙黄色
[解惑] (1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获。(2)叶绿体中的色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体的薄膜上和基质中。
二、光合作用的探索历程
[连一连]
[思考] ⑤和⑥中科学家用什么样的技术手段得出实验结论？该技术手段有何用途？
提示 同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。
三、光合作用的反应式及过程
1．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．过程
(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi。
[判一判]
1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 ( × )
提示 分布在类囊体的薄膜上。
2．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 ( × )
提示 类囊体的薄膜上和叶绿体基质中都有。
3．叶绿体是光合作用的主要场所 ( × )
提示 是全部场所。
4．暗反应必须在无光条件下进行。 ( × )
四、影响光合速率的环境因素
1．空气中CO2的浓度。
2．土壤中水分的多少。
3．光照的长短与强弱以及光的成分。
4．温度的高低等。
考点一 分析光合作用的过程
完善光合作用的过程图解并思考
1．在光合作用总反应式中标出各元素的来源和去路
2．填表比较光反应和暗反应
项目 光反应 暗反应
条件 需要光、色素和酶等 不需要光和色素，但需要多种酶、ATP和[H]
场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中
物质转化 水的光解：H2O→[H]＋O2 ATP的形成：ADP＋Pi＋光能ATP CO2的固定：CO2＋C52C3 C3的还原：C3＋[H](CH2O)＋C5
能量转化 光能→电能→活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi
易错警示 与光合作用过程有关的3个易错点
(1)若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用
甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。
(2)CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。
(3)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。
1．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是 ( )
A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
答案 D
解析 在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的
生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。
2．(2011·新课标全国卷，29)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(1)图中物质A是__________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________，
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_____________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的__________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的______(高、低)，其原因是_______________________________________。
答案 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少
解析 (1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。
请结合下图，分析当光照与CO2浓度发生如表变化时，表格中相关信息如何填充
条件 C3 C5 [H]和ATP 模型分析
光照由强到弱，CO2供应不变 增加 减少 减少或没有
光照由弱到强，CO2供应不变 减少 增加 增加
光照不变，CO2由充足到不足 减少 增加 增加
光照不变，CO2由不足到充足 增加 减少 减少
考点二 聚焦影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
1．单因子因素
(1)光照强度
①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。
②图像分析：A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。
完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。
答案
③应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)光照面积
①图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。
②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。
(3)CO2浓度
①原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3生成。
②图像分析：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，而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
③应用分析：大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合作用速率。
(4)温度
①原理分析：是通过影响酶活性进而影响光合作用。
②图像分析：低温导致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。
③应用分析：温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
(5)必需矿质元素
①图像分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
②应用分析：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
2．多因子因素
(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，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，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，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。
易错警示 光合作用影响因素中的2个易忽略点
(1)易忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会
受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的 多。
(2)易忽略CO2浓度对光合作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。
3．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是 ( )
A．甲图中，在a′点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度
B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低
C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的
D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案 D
解析 甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如a′点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如b′点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。
4．如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是 ( )
A．当处于a或b点时，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATP
B．当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，a点可能降到b点
C．与a点相比，b点时叶绿体中三碳化合物含量较多
D．a点与b点光合作用速率差异的原因是光照强度和CO2浓度的不同
答案 B
解析 叶肉细胞每时每刻都要进行呼吸作用，所以细胞质基质、线粒体基质可产生ATP，而光合作用产生ATP的场所是叶绿体中的类囊体薄膜上。环境中缺镁时叶绿素的合成减少，相同光照强度等条件下光合作用速率会下降。b点与a点相比处于相同光照强度但CO2浓度低，所以合成三碳化合物的量较少，而二者产生的[H]和ATP一样多，从而还原消耗的三碳化合物量相同，所以b点时叶绿体中三碳化合物含量较少。从图中可知，a点与b点光合作用速率差异的原因是CO2浓度的不同。
对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线，分析其限制因素的时候要分两部分：
(1)达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素。
(2)达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。
考点三 光合作用发现史中的经典实验分析
1．1771年普利斯特利实验
本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2．1864年萨克斯实验
(1)本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2)本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，表观因变量为是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
3．1880年恩格尔曼实验
(1)本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
(2)本实验中为自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧细菌分布。
易错警示 恩格尔曼实验方法的巧妙之处
(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。
(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
4．1941年鲁宾、卡门实验
(1)本实验方法为同位素标记法。
(2)本实验为相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。
5．德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 ( )
①本实验未设对照组 ②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因 ③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．①～④全部 B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有②③
答案 D
解析 该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。
6．1880年美国生物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，观察细菌的聚集情况(如图)。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．细菌对不同的光反应不一样，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，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用
答案 B
解析 好氧细菌是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，
也就是水绵光合作用强的地方。实验九 绿叶中色素的提取与分离
完善下面的实验过程
易错警示 实验中的注意事项及操作目的
过程 注意事项 操作目的
提取色素 (1) 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
(2) 研磨时加无水乙醇 溶解色素
(3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
(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不重叠
(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) 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
7．(2011·广东卷，29)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号 叶绿素溶液(mL) 调pH至 处理时间(min) 溶液颜色
① 3.0 Y 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取叶绿素的X应该为____________，原因是_____________________________
______________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是_____________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则_____________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
答案 (1)无水乙醇 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 (2)8.0 pH梯度差为1.0，所以Y为8.0
(3)酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色
(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
主要步骤：①制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1 cm处画一铅笔细线。
②画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。
③纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。
④观察实验结果。
解析 (1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。(2)该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
1．利用教材原理解答延伸式实验
(1)教材原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，因此各种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同而分离。
(2)原理应用：利用纸层析法检测叶绿素产品时，若只有叶绿素，则滤纸条上只有两条色素带(叶绿素a和叶绿素b)，若含有其他色素则滤纸条上含有多条色素带。
2．明确题干信息抓准自变量
题意明确提出：“探究pH对叶绿素稳定性的影响”，显然告诉我们实验的自变量是“pH”；据表中信息可以看出因变量是色素的“颜色”；本实验采用设计pH梯度进行定量探究。分析表格可知，②③④组的pH相差1.0，可推断pH梯度值是1.0，因此实验组①的pH应是8.0。为保证实验结果准确性，不同实验组叶绿素溶液的量及处理时间都要严格遵循等量原则和单一变量原则。
3．“绿色”食用色素的使用要求
分析表格数据可知：当pH小于6.0时，叶绿素被破坏变成黄褐色，导致叶绿素溶液颜色发生改变。因此在使用叶绿素做食品色素时，一定要控制好pH，不能低于6.0。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 错别字失分 光反应 ② 不清楚光反应与暗反应内部限制因素的区别 色素的数量
③ 没有审清题意，应答物质，不能答过程 C3 ④ 表述不完整失分 酶的活性
⑤ 不能根据图B中的实验确定观察指标 光合作用产生的氧气的量 ⑥ 不清楚因变量如何检测 一定时间内光合作用产生的气泡数(或气体的量)
题组一 叶绿体的结构与功能
1．判断正误
(1)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(2009·安徽，1A) ( )
(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中(2009·安徽，1B) ( )
(3)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质
(2010·天津，1改编) ( )
(4)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP
(2009·浙江，4C) ( )
(5)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用(2009·全国Ⅱ，1D) ( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．(2011·新课标全国卷，3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比， 其叶片光合作用强度下降，原因是 ( )
A．光反应强度升高，暗反应强度降低
B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低
D．光反应强度降低，暗反应强度不变
答案 B
解析 镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁植物不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使幼苗吸收光能的能力减弱，光合作用的光反应强度降低，故A、C项错误；因为暗反应需要光反应提供[H]和ATP，故光反应强度降低后，为暗反应提供的[H]和ATP减少，暗反应的强度也降低，故B项正确，D项错误。
3．(2011·浙江理综，1改编)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是 ( )
A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
C．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D．离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应
答案 D
解析 植物光合作用的光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行，因此破坏叶绿体外膜，不影响O2的产生；离体的叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶，获得ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应，故D正确；植物生长过程中，叶绿体中色素的比例会随植物生长期、光照、温度等的变化而变化；与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱。
题组二 影响光合作用的因素及应用
4．(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如右图所示。下列说法正确的是 ( )
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
答案 D
解析 由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，6～18时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；b～c段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，d～e段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在b～d段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。
5．(2012·浙江理综，30)某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。请回答：
(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是__________的原料，又是光合产物在植物体内__________的主要介质。
(2)在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是______点，其主要原因是_________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是____________。此时类囊体结构破坏，提供给暗反应的____________减少。
(4)生产实践中，可适时喷施植物激素中的__________，起到调节气孔开度的作用。
答案 (1)光合作用 运输 (2)B 气孔开度降低，CO2吸收减少(答出一项即可) (3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可) [H]和ATP (4)脱落酸
解析 (1)水是绿色植物光合作用的原料，同时也是无机盐离子及光合产物在植物体内运输的主要介质。停止供水后，光合速率会下降。(2)比较分析图像中的A、B两点：B点时由于已经停止供水，气孔开度相对较小，则CO2的吸收量相对减少，生成的C3减少，达到光饱和点时所需光反应提供的[H]和ATP减少，因此光饱和点较低。(3)停止供水一段时间后，由于无机盐及有机物的运输受阻，叶绿素合成速率减慢甚至停止，类胡萝卜素颜色逐渐显露出来，呈现黄色，若此时类囊体结构破坏，光反应提供给暗反应的[H]和ATP将相对减少。(4)在缺水条件下，植物叶片中脱落酸的含量增多，引起气孔关闭，农业生产中常用脱落酸作为抗蒸腾剂喷施植物叶片，使气孔关闭，以降低蒸腾速率。
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
光合作用的探索与过程 1、2、3、4、5、10
影响光合作用的因素 8、9、11、12、13、14
光合作用的相关实验 6、7、15
1.生长于较弱阳光下的植物，当提高CO2浓度时，光合速率并未加快。对这一现象最可能的解释是 ( )
A．呼吸作用受阻影响光合作用
B．使C3还原的还原剂和ATP不足
C．暗反应过程所需的酶在弱光条件下活性低
D．呼吸作用强，大量消耗光合作用产物
答案 B
解析 分析题干可知，光合速率并未加快是由于光反应提供的ATP和[H]不足，导致C3还原过程受阻。
2．2,6 二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6 二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明 ( )
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
答案 C
解析 依据题中信息可判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生。有O2释放，说明该过程有O2产生。类囊体是光合作用光反应阶段的场所，说明光反应能产生还原剂和O2。
3．将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是 ( )
A．随机、均匀分布在混合液中
B．集中分布在上下两端
C．集中分布在中央位置
D．集中分布在溶液的下层
答案 B
解析 白光透过三棱镜后照射到水绵上，其中两端的红光和蓝紫光被水绵吸收利用得最多，故两端产生的氧气最多，因此好氧细菌集中分布在两端。
4．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是 ( )
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体
B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成
D．在无光条件下，有利于暗反应进行
答案 B
解析 图示为光合作用的暗反应阶段，该反应进行的场所是叶绿体基质，故A错误；C3生成C6H12O6需在多种酶的催化下，利用ATP提供的能量，通过[H]的还原进行，故B正确；若该生理过程已在最适温度条件下进行，提高温度反而会降低酶的活性，会使反应减慢，故C错误；在无光条件下，暗反应会因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D错误。
5．下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述，正确的是 ( )
A．叶绿体放出氧气的速率有可能与线粒体消耗氧气的速率相等
B．叶绿体白天进行着ATP的合成，夜晚进行着ATP的水解
C．随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率增大，线粒体的呼吸速率减小
D．线粒体产生的CO2在光照条件下全部扩散到叶绿体中，在黑暗条件下全部扩散到细胞外
答案 A
解析 当叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，叶绿体放出氧气的速率与线粒体消耗氧气的速率相等；叶绿体白天也进行ATP的合成与水解；在其他条件一定的情况下，随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率逐渐增大，当CO2浓度增大到一定值后，光合速率就不再随CO2浓度的增大而增大；当叶肉细胞的光合速率小于呼吸速率时，线粒体产生的CO2有一部分扩散到叶绿体中，另外一部分扩散到细胞外。
6．为了研究植物的光合作用和细胞呼吸，取生长状况一致的新鲜菠菜叶片，用打孔器打出若干圆片(避开大的叶脉)，平均分为甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭容器内，分别给予a、b、c不同强度的光照，其他条件适宜并且一致。一段时间后，测得氧气的含量，甲装置未见变化、丙增加的氧气量比乙多。对以上实验分析错误的是 ( )
A．光照强度为a时，光合作用仍在进行
B．乙、丙装置中增加的氧气来自水的光解
C．光照时乙装置内叶片的净光合速率小于丙装置
D．丙装置中的叶片光反应产生的[H]可与氧气反应生成水
答案 D
解析 由题干可知，实验的自变量为光照强度，其余条件均适宜。a条件下没有氧气放出，是因为细胞呼吸速率等于光合速率，光合作用仍在进行，A正确；氧气来源于水的光解，B正确；丙装置内氧气的增加量比乙多，说明丙装置内叶片的净光合速率大于乙，C正确；光反应产生的[H]用于暗反应，不能用于细胞呼吸。
7．下列教材中的实验，科学家使用的科技手段显著不同于其他的是 ( )
A．恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所
B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水
C．卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
D．科学家对分泌蛋白的合成和分泌的研究
答案 A
解析 选项B、C、D中都运用了同位素标记法，而选项A中运用了显微镜观察法。
8．冬季修建一些温室大棚可为居民提供新鲜蔬菜，下列有关说法正确的是 ( )
A．一般情况下，大棚内的蔬菜进行光合作用利用的光都是自然光
B．为提高产量，在阴雨天可适当提高大棚内的温度
C．增施农家肥可提高大棚内的二氧化碳浓度，促进晚上暗反应的进行，有利于有机物的积累
D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关
答案 A
解析 阴雨天应保持一定的昼夜温差，适当提高白天的温度，降低晚上的温度，B错误；晚上没有光照，暗反应因缺乏ATP和[H]的供应而不能进行，C错误；叶绿素a、叶绿素b主要吸收蓝紫光(波长450 nm左右)和红光(波长650 nm左右)，而对绿色(波长500 nm左右)的吸收则很少，因此叶绿素对光的吸收效率与光的波长不呈正相关，D错误。
9．在环境中的CO2浓度恒定、温度适宜的情况下，测定植物叶片在不同光照条件下CO2的吸收量，结果如表(表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量)：
光照强度(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 9.0 10.0
CO2吸收量(mg·100 cm－2·h－1) －2.0 2.0 6.0 10.0 12.0 12.0
下列选项中正确的是 ( )
A．光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率不变
B．光照强度在2.0 klx时，细胞内不进行光合作用
C．光照强度在8.0 klx时，细胞既吸收CO2又吸收O2
D．超过9.0 klx时，光合速率不再增加，此时外界CO2浓度是其主要的环境制约因素
答案 D
解析 光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率随光照强度的增大而增大，A错误；光照强度在2.0 klx时细胞仍进行光合作用，但光合速率小于呼吸速率，B错误；光照强度在8.0 klx时，光合作用强度远大于呼吸作用强度，细胞吸收二氧化碳用于光合作用，光合作用产生的氧气除满足有氧呼吸所需外，还有氧气释放出来，C错误；光照强度超过9.0 klx时，光合速率不再增加，光照强度不再是限制光合速率增加的因素，在温度适宜的条件下，限制光合速率增加的环境因素主要是外界CO2浓度，D正确。
10．下图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构以及在这两种膜上发生的生化反应。下列有关叙述不正确的是 ( )
A．甲、乙两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体中
B．乙中的[H]主要来自于葡萄糖的分解
C．甲、乙两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素分别是光照和温度
答案 B
解析 由图可知：甲表示水的光解，在叶绿体的类囊体薄膜上进行，影响因素主要是光照；乙表示水的生成，发生在有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜上进行，影响因素主要是温度(影响酶的活性)；两种膜上均有ATP生成，因此，A、C、D三项均正确；乙中的[H]主要来自有氧呼吸的第二阶段，由丙酮酸和H2O彻底水解形成，葡萄糖的水解只是产生了很少量的[H]，故B错误。
11．将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是 ( )
A．甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同
B．甲、乙两叶片的光合作用强度都将逐渐下降
C．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲叶片的呼吸强度一定比乙低
D．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较乙低
答案 B
解析 不同种植物在相同光照和温度等条件下，光合作用和细胞呼吸的强度不一定相同。在密闭小室中，由于光合作用的进行，CO2浓度降低，光合作用强度逐渐下降，直到与细胞呼吸作用强度相等。若甲叶片所在小室CO2浓度较乙低，说明甲叶片进行光合作用固定CO2的能力较乙高，消耗的CO2多。
12．图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气释放量的影响，结果如图2曲线所示。据图分析，下列叙述不正确的是 ( )
A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同
B．Q点的氧气释放量为零，表示光合作用强度为零
C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气
D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案 B
解析 乙中盛有缺镁培养液，这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量减少，从而影响小球藻对光的吸收，影响其光合作用。由图2可知，Q点的氧气释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。P点代表光照强度为0时，呼吸作用对氧气的消耗量。若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。
13．夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24小时的检测，结果如图1。图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：
(1)图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？________。原因是_____________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是____________________
_____________________________________________________________________。
(3)处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________；而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。
答案 (1)O2 是 F点的O2含量高于A点(一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量) (2)减少 增加 光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行 (3)A、C、D、E A、C、D、E
解析 (1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故而C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故而C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。
14．图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。图2为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。请据图回答下列问题：
(1)图1中，当O2浓度在________范围时(填字母)，a＝b。O2浓度为A时，a与b的关系式是____________。
(2)图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为________(仅用字母a表示)。
(3)图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是_______________________________
____________。
(4)在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有___________________________
____________。
答案 (1)C～E b＝2a (2)7a (3)光合作用、呼吸作用
(4)细胞质基质、线粒体
解析 (1)当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即a＝b。当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2浓度为A时，植物呼吸作用释放的CO2量为2a。光照强度为F时，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2释放量＝7a。(3)G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。(4)叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。
15．某科学工作者为探究西红柿生长的最佳光照强度，设计了下面的实验。首先取若干生长状况相同的西红柿植株，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始时测定CO2的浓度，12小时后再次测定CO2的浓度。实验结果如下表。请分析回答下列问题：
组别 温度(℃) 光照强度：普通阳光(%) 开始时的CO2浓度(%) 12小时后的CO2浓度(%)
1 25 0 0.35 0.368
2 25 10 0.35 0.342
3 25 20 0.35 0.306
4 25 40 0.35 0.289
5 25 60 0.35 0.282
6 25 80 0.35 0.280
7 25 95 0.35 0.279
(1)这一实验的自变量是____________________，写出该实验设计的一种无关变量：______________________________________________________________________。
(2)实验中第1组在12小时后CO2浓度变化的原因是__________________________
______________________________________________________________________。
(3)如果在实验过程中使用了不同品种的西红柿植株，这样设计违背了科学实验的____________________原则。
(4)若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的ATP含量会________，C5的含量会__________________________________________________。
(5)该实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：____________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案 (1)光照强度 温度(其他合理答案也可) (2)细胞呼吸产生了CO2 (3)单一变量 (4)下降 下降 (5)增加若干实验组，依次增加光照强度
解析 该实验是探究不同光照条件下的光合速率，自变量是光照强度，无关变量是温度、水分、矿质元素等。实验的第1组是在黑暗条件下进行的，不能进行光合作用，CO2浓度增加的原因是西红柿植株进行呼吸作用产生了CO2。实验设计应当遵循单一变量原则，实验材料应选用同一品种且生长状况相同的西红柿植株。光合作用中的光反应阶段产生ATP，光照强度减弱，ATP合成减少，此时C5的产生减少，消耗不变，故C5含量下降。光照强度达到95%时，12小时后的CO2浓度较其他组别低，但不能确定其是不是最佳光照强度，需要再设置若干实验组，依次增加光照强度，12小时后再测定容器内的CO2浓度。
教师备课资源
1．叶绿体色素的种类及吸收光谱
色素种类 吸收光 吸收光谱图示
叶绿素(含量约占3/4) 叶绿素a(蓝绿色) 吸收红光和蓝紫光
叶绿素b(黄绿色) 吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素(含量约占1/4) 胡萝卜素(橙黄色) 吸收蓝紫光
叶黄素(黄色) 吸收蓝紫光
2.“同位素示踪法”在光合作用研究中的应用
(1)根据同位素标记法判断水的光解释放的氧来自水：
小球藻＋HO＋CO2―→18O2；小球藻＋H2O＋C18O2―→O2
结论：释放到空气中的O2中的“O”来自光反应中水的光解。
(2)根据同位素标记法判断C、H、O的转移途径
3H2O[3H](C3H2O)＋3H2O
14C18O214C3(14CHO)＋HO
结论：暗反应产物H2O和(CH2O)中的“O”来自从外界吸收的CO2，(CH2O)中的“C”来自外界吸收的CO2，(CH2O)中的“H”来自光合作用中的水。
3．不同颜色温室大棚的光合效率
(1)无色透明的大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。
(2)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。2014年高考生物大一轮复习 第三单元 第9讲 降低化学反应活化能的酶
1． 涵盖范围
本单元包括必修1第五章内容，即与能量供应和利用密切相关的两类重要物质——酶和ATP；两种重要的生理过程——光合作用和细胞呼吸。
2． 考情分析
(1)考查力度：重点必考内容，所占分值比重较大。
(2)考查内容
①酶与ATP
a．通过与无机催化剂相比，理解酶的特性。结合图文转换，分析影响酶活性的曲线、图表等。
b．掌握ATP的结构，比较不同生物中ATP合成途径的不同。
②光合作用与细胞呼吸
a．运用图文结合法使光合作用与细胞呼吸的场所、物质变化的关系形象化、直观化，便于理解和记忆。
b．以图表、曲线形式表示环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，强化坐标曲线的分析，关注曲线特殊点和线段的意义，掌握分析曲线的规律方法。
c．归纳有关光合作用和细胞呼吸的实验设计的规律方法，注重实验过程中实验变量的确定与控制，以及实验预测、推断及相关结论分析。
(3)考查题型
①选择题考查某些小的考点，如ATP的分子结构、酶的本
质及特性等。
②简答题以图解、曲线、计算的形式考查两大生理过程。
③实验题考查酶活性、光合作用和细胞呼吸的影响因素。
3． 复习指导
(1)复习线索
以上述能量的转化过程为线索，系统复习光合作用、细胞呼吸过程并辐射ATP和酶的有关知识。
②CO2＋H2OO2＋(CH2O)酶,CO2＋H2O＋能量
以物质的合成与分解为主线，将光合作用与细胞呼吸有机联系起来进行复习。
(2)复习方法
①图解法：光合作用、细胞呼吸过程图解以及与叶绿体、线粒体结构模式图有机结合。
②比较法：列表比较光合作用和细胞呼吸、光反应和暗反应、有氧呼吸和无氧呼吸等。
③实践联系：光合作用、细胞呼吸原理在实践中的应用。
第9讲 降低化学反应活化能的酶
[考纲要求] 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.实验：探究影响酶活性的因素。
一、酶的作用与本质
1． 酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。
2． 酶的概念
判一判 (1)酶在生物体内有催化和调节作用 ( × )
(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 ( × )
(3)酶催化作用的实质是提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行 ( × )
(4)细胞质中没有作用于DNA的解旋酶 ( × )
提示 在叶绿体、线粒体中含有，而叶绿体、线粒体都属于细胞质。
(5)细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 ( √ )
3． 酶本质的探索(连一连)
二、酶的特性
1． 高效性：催化效率约是无机催化剂的107～1013倍。
2． 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
3． 作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。
[解惑] 酶与无机催化剂的相同之处：
(1)化学反应前后数量和性质不变。
(2)加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不能改变平衡点。
(3)都能降低化学反应的活化能。
[巧记] 酶的来源与特性：活细胞内来合成，降低化能是本领，高效专一需温和，催化反应属它行。
考点一 聚焦酶的本质、作用和特性
结合教材完善下表内容
项目 内容 解读
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料为氨基酸或核糖核苷酸
产生部位 活细胞 (1)由活细胞产生(哺乳动物成熟的红细胞除外) (2)合成场所：核糖体或细胞核(3)作用场所：细胞内、细胞外或体外
生理功能 催化作用 反应前后其本身的量和化学性质不变
作用机理 降低化学反应的活化能 使反应在温和条件下快速进行
酶的特性 高效性 催化效率是无机催化剂的107～1013倍
专一性 每种酶只催化一种或一类化学反应
温和性 (1)强酸、强碱和高温能使酶永久失活，其原因是能破坏蛋白质的空间结构，引起蛋白质变性(2)低温仅是降低酶的活性，由低温恢复至适宜温度时，酶活性可以恢复
易错警示 酶与激素的比较
项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等
生物功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
1． (2011·新课标全国卷，2)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右图所示。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
答案 B
解析 观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，说明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解；从酶的化学成分上来看，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，甲酶有可能是具有生物催化作用的RNA；乙酶的活性不断降低，说明能被该种蛋白酶降解，其本质为蛋白质；乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变。
2． 下列关于酶的叙述中，正确的是 ( )
A．人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C．与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中
D．酶均是由腺细胞合成的，具有高效性、专一性
答案 C
解析 酶的活性受温度、pH的影响，消化酶在消化道内起催化作用，消化道不属于内环
境；有的酶是RNA，不在核糖体上合成；活细胞能合成酶(哺乳动物成熟的红细胞除外)，
用于自身代谢需要，因此A、B、D所述错误。光合作用光反应的酶分布在类囊体薄膜
上，暗反应的酶分布在叶绿体基质中，C正确。
考点二 聚焦分析与酶有关的图像与曲线
1． 酶高效性的曲线
(1)如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。
答案
(2)由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；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。因此，酶不能(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。
2． 酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显
加快，说明酶A能催化该反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B
不能催化该反应。
3． 影响酶活性的曲线
(1)分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
(2)分析图A、B中曲线的起点和终点有何特点？思考原因是什么？
答案 过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构。
(3)分析图C中的曲线，反应溶液中pH的变化是否会影响酶作用的最适温度呢？不会。
(4)若将A图中的横坐标改为底物浓度或酶浓度，曲线又该如何画呢？请在下面的坐标系中绘出。
答案
文字说明：酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性限制；在底物量充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
易错警示 温度、pH和底物浓度、酶浓度影响酶促反应速率的机理
温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的，而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
3． 用某种酶进行有关实验的结果如图所示，下列有关说法错误的是 ( )
A．该酶的最适催化温度为30 ℃左右
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由实验结果可知酶具有专一性
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 ℃左右。图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可见该酶为麦芽糖酶。图3能说明Cl－是酶的激活剂、Cu2＋是酶的抑制剂。图4说明酶具有专一性。
4． 如图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中，不正确的是 ( )
A．图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系
B．图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
C．图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
答案 C
解析 在图①中作垂直于横轴的一条直线来帮助理解，在底物浓度充足时，酶量增加一倍，反应速率则增加一倍；其他条件不变时，增加酶浓度，可明显缩短反应时间；当反应物的量很少时，图③能表示在反应开始后的一段时间内反应速率与时间的关系；过氧化氢酶的催化效率具有高效性，因此可用图②中的虚线表示。
技法提炼
“四看法”分析酶促反应曲线
1．一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。
2．二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
3．三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
4．四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
实验七 与酶相关的实验探究
1． 验证酶的本质
(1)验证酶是蛋白质
实验组：待测酶溶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应；对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂→紫色反应。
变量分析：自变量为待测酶溶液和标准蛋白质溶液；因变量为是否有紫色反应。
(2)验证酶是RNA
实验组：待测酶溶液＋吡罗红试剂→是否出现红色；对照组：标准RNA溶液＋吡罗红试剂→出现红色。
变量分析：自变量为待测酶溶液和标准RNA溶液；因变量为是否出现红色。
2． 验证酶的催化作用
实验组：底物＋相应的酶液→底物是否被分解；对照组：底物＋等量蒸馏水→底物不被分解。
变量分析：自变量为相应的酶液的有无；因变量为底物是否被分解。
3． 验证酶的专一性
(1)方案一：用同种酶催化两种不同物质
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：另一反应物＋等量相同酶溶液→反应物不被分解。
(2)方案二：用两种不同酶催化同一物质
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液→反应物不被分解。
变量分析：方案一中的自变量为反应物的不同，方案二的自变量为酶溶液的不同，因变量均为反应物是否被分解。
4． 验证酶的高效性(案例——比较过氧化氢在不同条件下的分解)
变量分析：
5． 探究温度对酶活性的影响
(1)原理
①完善下面的反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)步骤
步骤 项目 试管1 试管2 试管3
1 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 放置在不同温度环境 0 ℃ 100 ℃ 60 ℃
3 加入新配制的α 淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
4 完成反应 5 min 5 min 5 min
5 滴入碘液 2滴 2滴 2滴
6 观察结果 变蓝 变蓝 不变蓝
变量分析：
(3)若要探究某种酶的最适温度，实验又该如何设计(请写出思路)
答案
6． 探究pH对酶活性的影响
(1)原理
①反应原理：H2O2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
(2)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 mL盐酸 1 mL NaOH溶液
3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
(3)若要探究该酶的最适pH，实验又该如何设计(请写出思路)
答案
易错警示 有关四类探究实验的注意事项
(1)在验证酶的专一性实验中的注意事项
①选择好检测反应物的试剂，如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，则适宜选用斐林试剂检测反应物是否被分解，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。
(2)在验证酶的高效性实验中的注意事项
①实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。
②实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
③滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。
④H2O2分解过程有气泡冒出，若反应一段时间，不再有气泡冒出，说明反应结束；若在不增加H2O2量的前提下，使气泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2浓度。
(3)在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项
①实验室使用的α 淀粉酶最适温度为60 ℃。
②由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物。
③本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。
④本实验中步骤2、步骤3一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。
(4)在探究pH对酶活性的影响实验中的注意事项
①实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
②本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。
③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
5． 某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。
(1)某同学设计了如下实验方案和步骤：取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向3支试管中加入3 mL糨糊，再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙3支试管分别置于0 ℃、35 ℃、100 ℃下约5 min，取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡)，50～65 ℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价，其中正确的是________。
①实验步骤不正确 ②温度设置不合理 ③不能用斐林试剂检验
(2)某小组同学对过氧化氢酶的活性是否受pH影响的问题很感兴趣，并设计了实验操作步骤：
①向甲、乙试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；②向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；③向甲、乙试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；④观察试管中发生的变化。
小组讨论1：____________________是本实验的因变量，可观测的指标是______________
__________________________________________________________________________________________________________________________________；
小组讨论2：操作步骤中存在缺陷，应该__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________；
小组讨论3：若按改进后的方案进行实验，可能出现的实验结果和结论是______________
__________________________________________________________。
答案 (1)①和③ (2)小组讨论1：过氧化氢分解速率 试管中产生的气泡数量 小组讨论2：增加丙试管，在第二步中加入1 mL蒸馏水，其他操作与甲、乙试管相同 小组讨论3：甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生的气泡数量多，则过氧化氢酶的活性受pH影响；甲、乙、丙3支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响(答案合理即可)
解析 (1)①实验步骤不正确，应先对底物和酶做同温处理再混合；②温度设置合理，包括了低温、唾液淀粉酶的较适宜温度和高温；③不能用斐林试剂检验，斐林试剂检验还原糖的实验需要加热，改变了本实验的自变量。因此，本小题的3种说法中，①和③正确。(2)小组讨论1：随着自变量的变化而变化的变量称为因变量，本实验中随着pH的变化，过氧化氢分解速率改变，所以过氧化氢分解速率是因变量；过氧化氢分解速率可以通过底物被催化的速率、产物产生的速率得以表现，其中氧气的产生量即气泡的产生情况的观察更容易操作，所以可以将试管中产生的气泡数量作为观测指标。小组讨论2：本实验的自变量为pH，自变量具体值的设置要有代表性，需要增加中性环境下的实验。小组讨论3：该小组同学在进行实验前，并不明确实验结果，但结合所学知识，至少可以预测两种情况：甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生的气泡数量多，则过氧化氢酶的活性受pH影响；甲、乙、丙3支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 不理解因变量属于反应变量 过氧化氢分解速率 ② 不理解因变量应如何观测 试管中产生的气泡数量
③ 没有审清题目要求 再增加丙试管，第二步换为1 mL蒸馏水，第三步不做处理，其他步骤不变 ④ 没有审清该实验属于探究类，结果要与结论对应 甲、乙、丙三支试管中产生的气泡量不同，则过氧化氢酶的活性受pH影响
⑤ 没有审清该实验属于探究类，结果要与结论对应 甲、乙、丙三支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响 ⑥ 答题不规范 冷藏
题组一 酶的相关知识
1． 判断正误
(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸(2011·天津，1A) ( )
(2)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率(2011·天津，1B) ( )
(3)酶和激素都是蛋白质(2010·上海，17A) ( )
(4)酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用(2010·上海，17D) ( )
(5)蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病(2008·广东，6B) ( )
(6)蛋白酶可以水解所有的肽键(2008·广东，6C) ( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2． (2009·重庆卷，1)下列有关酶的叙述，正确的是 ( )
A．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B．酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
答案 C
解析 低温能够抑制酶的活性，但并不破坏其结构；酶是具有催化作用的有机物，绝大多数为蛋白质，少数为RNA；细胞质基质中能进行无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，有催化葡萄糖分解的酶；细胞质中的线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA，能够进行自我复制及转录，在此过程中需要解旋酶将DNA双链打开。
题组二 与酶相关的曲线题
3．(2011·海南卷，5)某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶
催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，
向反应液中加入催化该反应的酶。右图中能正确表示加酶后反
应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是 ( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
答案 D
解析 酶能降低化学反应的活化能，提高反应速率，缩短反应时间，但不改变反应结果。甲曲线反应速率减慢，不正确；乙曲线同样未能体现酶的高效性，不正确；丙曲线反应物浓度不可能迅速下降后又上升，不正确；丁曲线反应物浓度迅速下降且达到一定浓度后保持平衡状态，正确。
4． (2009·宁夏卷，2)右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 ( )
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
答案 B
解析 酶活性受温度的影响，在低温时酶活性低，随着温度的升高，酶活性逐渐增强，到达最适宜温度后，再升高温度，酶活性下降，当温度过高时，酶的空间结构被破坏，酶变性失活，因此B项正确。温度由t2下降到最适温度时，酶活性升高；酶在低温时活性降低，但空间结构不会被破坏，温度升高，酶活性恢复，因此常在低温下保存酶。
题组三 与酶有关的实验设计
5． (2012·大纲全国卷，33)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。
③将5支试管加入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃左右 (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色
解析 解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。(1)唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，70 ℃时酶会变性失活。(2)加入斐林试剂后，需要沸水浴加热才能看到砖红色沉淀。
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
酶的本质、作用和特性 1、2、3
酶的相关曲线分析 4、6、8、9、10、11
与酶有关的实验探究 5、7、12、13、14
1． 下列有关酶的叙述中，不正确的是 ( )
A．酶是活细胞产生的一类有机物
B．酶催化功能的本质是提高反应的活化能
C．过酸、过碱或温度过高会改变酶的空间结构
D．酶不会随催化反应的进行而减少
答案 B
解析 酶提高催化效率的本质在于降低反应的活化能。
2． 右图表示过氧化氢被分解的曲线，说明酶具有 ( )
①专一性 ②高效性 ③催化特性 ④在温和条件下进行
A．①② B．②
C．②③ D．①②④
答案 C
解析 由图中曲线可知，加酶的反应最先到达平衡点，加入Fe3＋的反应次之，未加酶的反应速度最慢。对三条曲线处理因素的分析可判定，本图体现的是酶的高效性，同时也体现了酶与无机催化剂一样，具有催化作用。
3． 图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化
条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确
的是 ( )
A．ad段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要
的活化能
B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将
向下移动
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生
改变
D．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，b在纵轴上将向上移动
答案 D
解析 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，在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能应用ac段表示，A错误；一般而言，无机催化剂的催化效果比酶的催化效果差，降低活化能的效果没有酶的显著，b在纵轴上应向上移动，B错误；增加反应物A的量，反应所需的活化能不变，图中曲线的形状不发生改变，C错误；改变酶促条件后，酶的活性降低，降低活化能的效果变差，反应所需的活化能增加，b在纵轴上将向上移动，D正确。
4． 对化学本质为蛋白质的酶而言，下列符合其催化反应变化规律的曲线应是 ( )
答案 D
解析 解题时需要注意纵坐标与横坐标表示的含义。温度与反应速率的关系如选项A曲线所示；过酸或过碱都会造成酶失活，从而影响反应速率；一般而言，当酶量加倍时，反应速率加快，但由于底物的量是一定的，最后产物量应相等。
5． 关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是 ( )
A．若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物
B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
答案 B
解析 酶具有专一性，若探究pH对唾液淀粉酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物；若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不能选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为使用斐林试剂必须水浴加热，一般选择碘液来检测实验结果；若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用斐林试剂对实验结果进行检测。
6． 研究化合物P对淀粉酶活性的影响时，得到如图所示的实验结
果。下列有关叙述不正确的是 ( )
A．底物浓度可影响酶促反应速率
B．若反应温度不断升高，则A点持续上移
C．P对该酶的活性有抑制作用
D．曲线①所代表的反应比曲线②先达到反应平衡
答案 B
解析 由图可知，底物浓度在一定范围内，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，A正确；酶促反应都有适宜的温度，超过这一温度时，酶的活性会降低，酶促反应速率下降，A点不会持续上移，B错误；与仅有酶的曲线相比，加入化合物P后酶促反应速率降低，说明P对该酶的活性有抑制作用，C正确；从坐标图可以看出，曲线①条件下比②条件下反应速率高，故达到反应平衡所需的时间要短，D正确。
7． 下表表示探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是 ( )
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL2%新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有，“－”表示无，“＋”的多少代表颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比在60 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
答案 B
解析 ①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色沉淀产生，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B正确、C错误；④～⑥号试管均未呈现砖红色，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，A、D错误。
8． 如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应的生
成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是 ( )
A．温度不同
B．pH不同
C．酶量不同
D．反应底物的量不同
答案 D
解析 曲线的纵坐标为生成物的量，起点相同，最高点三条线重合，说明生成物的量相同，则反应底物的量也应该相同。
9． 如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是 ( )
A．图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升
B．图乙中，a点对应的温度称为最适温度
C．图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活
D．图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低
答案 D
解析 由于酶数量的限制，当反应物达到一定的浓度后，反应速率不再随反应物浓度的增加而上升。酶活性最大时所对应的温度称为最适温度。一般情况下，高温、过酸和过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，因此，当pH从6上升到10的过程中，酶活性一直为0。
10．影响酶活性的因素有很多，包括温度、酸碱度、反应物浓度、
酶浓度等。如图表示的是在最适温度条件下，反应物浓度对
淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法错误的
是 ( )
A．若在A点时温度升高5 ℃，则反应速率减慢
B．若在A点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率不变
C．若在B点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率会加快
D．若在B点时温度升高5 ℃，则反应速率不改变
答案 D
解析 该图表示的是在最适温度条件下，反应物浓度对淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。改变温度会导致反应速率下降，因此在A点或B点时温度升高5 ℃，反应速率都会减慢；在A点时，影响反应速率的主要因素是反应物浓度，因此往混合物中加入少量淀粉酶，反应速率不变；在B点时，反应物浓度已不再是影响反应速率的因素，因此往混合物中加入少量淀粉酶，反应速率加快。
11．图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是 ( )
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．pH＝c时，e点为0
C．温度降低时，e点不移动，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移动，d点左移
答案 C
解析 O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。与pH＝b时相比，pH＝a时酶的活性下降，e点不变，d点右移，A错误；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解，B错误；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移，C正确；增加H2O2量，e点上移，d点右移，D错误。
12．鱼被宰杀后，鱼肉中的三磷酸腺苷(ATP)经过降解生成对鱼肉鲜味贡献最大的物质——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下该物质会被进一步降解，导致鱼肉鲜味下降，风味变差。为了研究鱼类的保鲜方法，研究者从常见淡水鱼(草鱼、鱼和鳝鱼)的肌肉中分离纯化得到ACP。并对该酶活进行了一系列研究。相关实验结果如下，分析回答下列问题。
ACP在不同浓度金属离子中的相对活性
金属离子 浓度(mmol/L) 相对活性 (%)
草鱼 鱼 鳝鱼
Na＋ 30 100.83 101.47 96.03
Zn2＋ 1 112.38 116.06 158.13
Ca2＋ 5 65.21 96.18 88.18
(1)鱼肉保鲜的思路为在IMP被降解前采取一定措施有效________ACP的活性。据图1可知，草鱼ACP活性的最适pH为________左右。
(2)据图2可知，3种鱼的ACP的最适反应温度最低的是________；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，对鳝鱼肌肉ACP活性影响的机理________(填“相同”或“不同”)，其中pH低于3.8会破坏ACP的________。
(3)由表可知，对ACP活性有激活作用的金属离子是________，可以通过在鱼肉中添加微量的________来抑制鱼肉鲜味的下降。
答案 (1)抑制 5.0 (2)鱼 相同 分子结构
(3)Zn2＋ Ca2＋
解析 (1)由题目所给信息酸性磷酸酶能导致鱼肉鲜味下降、风味变差可推知，鱼肉保鲜的思路为在IMP被降解前采取有效措施抑制ACP的活性。由图1可以直接看出草鱼ACP活性的最适pH为5.0左右。(3)由表可知，Na＋对ACP的活性基本不产生影响，Zn2＋可以使ACP活性增强，Ca2＋可以使ACP活性降低。
13．某同学将马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。
Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过
氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支
试管都产生气体。请回答下列问题：
(1)该实验的课题是___________________________________________________________
_____________。
(2)该实验中的自变量是______________________。
(3)各实验组均在30 ℃下进行的原因是：①__________________________；②________________________________________________________________________。
Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。
(4)曲线A是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。
(5)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响
(2)pH (3)30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度 排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响 (4)Ⅱ (5)同一种酶的最适pH是一定的
解析 Ⅰ.根据题干可知，该实验的自变量是pH，因变量是酶的活性，故该实验的研究课题是探究不同pH对酶活性的影响。除了pH外，其他影响酶活性的因素是该实验的无关变量(如温度)，在实验过程中，各实验组的无关变量应保持一致且适宜，故均在30 ℃下进行。Ⅱ.马铃薯提取液的量减半，导致过氧化氢酶的量减半，酶促反应速率减慢，则在相同pH下，剩余的过氧化氢量较多，故曲线A是实验Ⅱ的结果。两实验中，过氧化氢酶的最适pH是一样的。
14．酶具有催化作用和专一性。请选用相应的实验材料与用具设计验证实验，并回答相关问题。
实验材料与用具：鸡蛋清、牛胰蛋白酶溶液、牛胰淀粉酶溶液、蒸馏水、双缩脲试剂、试管、小烧杯、小刀、恒温水浴锅(温度可调)、时钟等。
实验步骤及相关问题：
(1)该实验不能用双缩脲试剂鉴定，为什么？______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①将鸡蛋清放入小烧杯中加热使其凝固；
②将凝固蛋白切成等体积小块，_________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
⑤观察、记录实验结果。
(3)该实验的因变量是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。
(4)该实验中说明酶具有催化作用的实验组合是___________________________________
_________________________________________________________。
答案 (1)实验组和对照组均呈紫色(只要答案合理即可)
(2)②均分为三份，分别放入编号为1、2、3的三支试管中
③分别向1、2、3号试管中加入适量且等量(2 mL)的蒸馏水、牛胰蛋白酶溶液、牛胰淀粉酶溶液 ④将上述三支试管放入37 ℃(或适宜温度)的恒温水浴锅中保温一段时间
(3)蛋白块的消失情况或单位时间内蛋白块体积大小的变化 (4)1、2号试管(答案只要与实验步骤中的试管编号相符即可)
解析 本实验给的鸡蛋清和酶的化学成分都是蛋白质，实验组和对照组在实验结束时都仍然存在蛋白质，遇到双缩脲试剂，都能发生紫色反应。验证酶的催化特性实验的自变量为酶的有无，验证酶的专一性实验的自变量为酶的种类(底物相同的情况下)或底物的种类(所用酶相同的情况下)，两实验的因变量为蛋白块的消失情况。设计实验时，保证对照组和实验组除了自变量不一样外，其他无关变量(如温度、酶的浓度)应保持一致且适宜。
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与酶有关的曲线解读
(1)曲线识别
首先，要识别曲线纵、横坐标的含义，然后对曲线中重要的
点和段进行理解，并结合酶特性方面的知识准确识别曲线。
在如图所示的曲线中，用单位时间内生成物的生成量或达到
生成物的生成量的最大值所需要的时间来反映酶活性的高低
(或酶促反应速率)。三条曲线的最大值都一样，说明三组的反应底物含量一样。但是，
生成物的量达到最大值(或底物被消耗完毕)时所用时间不一样，其中a的条件最有利于酶发挥作用，最不利的是c。三条曲线的差异可能是由温度、pH引起的，也可能是由酶浓度引起的。
(2)曲线描述
描述曲线时往往会忽略一些细节问题，从而导致不应有的失分。描述时要注意以下几点：
①找准是哪两个变量之间的关系。一般来说，横坐标表示的是自变量，纵坐标表示的是因变量，二者具有因果关系，在描述中要出现这两个变量。
②就曲线进行描述，不要完整地用教材中的知识机械地描述，要具体情况具体分析。
③一定要注意范围的界定，因为不同范围中的曲线变化并非一样，变化趋势和变化速率都会有所不同。如下列四条曲线：
对图1和图2的描述：曲线最高点所对应的温度或pH称最适温度或pH；在最适温度或pH之前，随温度或pH的升高，酶的活性增强；在最适温度或pH之后，随温度或pH的升高，酶的活性下降；低温下酶的活性较低，高温、强酸、强碱下酶的活性丧失。
对图3的描述：在底物量足够，其他条件不变、反应系统中不含有抑制酶活性的物质的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
对图4的描述：在底物浓度较低时，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快；在底物浓 度较高时，底物浓度增加，酶促反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定程度时，酶促反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，酶促反应速率也几乎不再改变。
(3)多曲线分析
不同的酶具有不同的最适温度或pH，比较不同的曲线时，不仅要关注曲线之间的“异”，还要关注曲线之间的“同”。如图所示，图1表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；图2表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。
从图1可以看出，两条曲线的变化趋势相同，但植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。图2中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶C活性曲线只是画了一部分(从图2中无法知道酶C的最适温度)，从图2中也可以看出，酶活性温度范围最窄的是酶B。
