第三节 细胞呼吸
1．阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。
2．比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，学会运用对比的方法理解相关的生物学知识。
3．阐明呼吸作用的本质，了解细胞呼吸和细胞供能的关系。
4．说明细胞呼吸的原理和意义，了解其在生产和生活中的应用。
1．细胞呼吸产生能量
（1）细胞呼吸的概念：主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着能量释放的过程。
（2）细胞呼吸的类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
（3）细胞呼吸的特点：在温和的条件下有机物被酶催化而氧化分解，能量逐步释放出来，没有剧烈的发光、放热现象。
（4）细胞呼吸的本质：氧化分解有机物释放能量。
（5）细胞呼吸的意义：为生物体的生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料。
2．细胞呼吸的过程
（1）有氧呼吸
①概念：有氧呼吸是细胞呼吸的主要类型，是活细胞在氧气的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
②场所：细胞质基质和线粒体。
③过程：有氧呼吸的过程可概括为以下三个阶段：
第一阶段：在细胞质基质中进行，1 mol葡萄糖分解形成2 mol丙酮酸，同时产生少量的[H]和少量的ATP。
第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸进一步分解成CO2和[H]，同时产生少量的ATP，部分水也参与了反应。
第三阶段：在线粒体内膜上进行，一系列反应产生的[H]在线粒体中和氧结合，在产生水的同时形成大量的ATP。
④总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O ＋能量。
⑤能量利用率：1_161/2 870＝40%。
（2）无氧呼吸
①概念：活细胞无需氧的参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH和CO2或C3H6O3等物质，同时释放较少能量的过程。
②场所：细胞质基质。
③反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量（少量）
C6H12O62C3H6O3＋能量（少量）
④有氧呼吸和无氧呼吸的比较：
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质和线粒体 始终在细胞质基质
条件 需氧分子、酶 不需要氧分子，需酶
产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 大量 少量
相同点 联系 从葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同
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
储存久的苹果和梨吃起来有很浓的酒味，你知道是什么原因吗？
提示：苹果内部细胞在缺氧的条件下进行无氧呼吸分解葡萄糖产生酒精，所以有酒味。
（3）细胞呼吸的实质：分解有机物，释放能量，产生ATP。
3．细胞呼吸原理的应用
（1）在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。
（2）对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法降低细胞呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗。
储藏粮食、水果、蔬菜时采取的管理措施有哪些？
提示：（1）向储藏器内充一定量N2、CO2。
（2）粮食晒干后储藏（丧失自由水，降低代谢强度）。
（3）控制储藏器内O2在较低浓度（细胞呼吸最微弱）。
（4）低温。
知识点一 细胞呼吸过程
1．有氧呼吸
（1）有氧呼吸的概念。
活细胞在氧的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
（2）有氧呼吸图解。
说明：第一阶段：C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋能量（少量）
第二阶段：2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H]＋能量（少量）
第三阶段：24[H]＋6O212H2O＋能量（大量）
（3）场所：细胞质基质（第一阶段）和线粒体（第二、三阶段）。
主要场所为线粒体。
线粒体的结构（如图）
①双层膜：外膜使线粒体与周围的细胞质基质分开；内膜上有许多与呼吸作用有关的酶；②嵴：由内膜向内腔折叠形成，嵴使内膜的表面积大大增加，更有利于有氧呼吸的进行；③基质：有少量的DNA和RNA，有许多与有氧呼吸有关的酶。
（4）总反应式（箭头表示反应物中各元素的动向）。
或简写成：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量
（5）能量的产生与去向。
1 mol葡萄糖共释放能量2 870 kJ，其中1 161 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余能量以热能的形式散失（59.55%左右）。有氧呼吸的能量转换效率大约是40.45%，细胞中这种能量转换率是比较高的，因为人类发明的内燃机产生能量的效率只有15%～25%。
有氧呼吸三个阶段的比较
2．无氧呼吸
（1）概念：指活细胞无需氧参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸）等物质，同时释放较少能量的过程。
（2）场所：细胞质基质。
（3）过程：（以葡萄糖为底物）
第一阶段：C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋能量（少量）
第二阶段：2C3H4O32C2H5OH＋2CO2或者2C3H4O32C3H6O3
无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也是不同的：大多数植物、酵母菌、苹果的无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
（4）能量的产生与去向：无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP,1 mol葡萄糖分解成酒精时，共释放能量225.9 kJ，其中61.08 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能形式散失（72.49%左右）；1 mol葡萄糖分解成乳酸时，共释放能量196.65 kJ，其中61.08 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能的形式散失（68.94%左右）。
（5）总反应式。
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量
【例1】 关于真核细胞呼吸的说法，正确的是（ ）
A．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
B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C．无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D．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
解析：无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段的脱氢过程就是有机物被氧化的过程。水果的贮藏需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗。若贮藏在完全无氧环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既消耗了大量有机物，又增加了水果中酒精的含量，降低了水果的品质和质量。无氧呼吸的酶存在于细胞质基质中，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体内膜和基质中。
答案：D
有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖，其他有机物如氨基酸、脂肪等也可以作为呼吸底物。底物的脱氢被氧化，加氢被还原。
有氧呼吸的场所，在真核生物中主要是线粒体，在原核生物细胞中，由于没有线粒体，有氧呼吸的主要场所是细胞膜和细胞质。
同等质量的化合物，含C、H比例高的放能多，所消耗的氧气也多。比如，同质量的花生种子和玉米种子在萌发时，花生种子耗氧多。
【例2】 有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（ ）
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧 ④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的反应
A．②③⑤ B．②④⑤ C．②③④ D．①②⑤
解析：有氧呼吸主要在线粒体中进行，无氧呼吸主要在细胞质基质中。有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段反应相同，所以都能生成丙酮酸，另外细胞呼吸反应都需要酶的催化，都能产生ATP。
答案：B
有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。
有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化的过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。
【例3】 酵母菌发酵（无氧呼吸）产生二氧化碳n mol。在安静状态下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的二氧化碳量是（ ）
A．1/3n mol B．3n mol
C．6n mol D．12n mol
解析：酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，产生n mol 二氧化碳，消耗的葡萄糖为n/2 mol。在安静状态下，人有氧呼吸消耗葡萄糖n/2 mol，产生的二氧化碳量是3n mol。
答案：B
掌握无氧呼吸和有氧呼吸的反应式是解决该类题型的规律：
有氧呼吸总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋大量能量；
无氧呼吸总反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
知识点二 影响细胞呼吸的因素
1．内部因素（遗传因素）
（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2．外部因素及应用
外界因素 图示 原理 应用
温度 细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程。在一定范围内，细胞呼吸随温度的升高而加快，但超过最适温度后，细胞呼吸将逐渐减弱，直至停止 大棚蔬菜的种植，保持一定的昼夜温差，或阴天适当降温，有利于增产
氧气 在一定范围内有氧呼吸强度随氧气浓度升高而增大；氧气对无氧呼吸有抑制作用 作物栽培中，采取中耕松土等措施防止板结，保证根细胞正常呼吸，以促进其对矿质元素的吸收、利用
CO2 从化学平衡角度分析，CO2浓度增大，呼吸速率下降 在果蔬保存中，如增加CO2浓度，减弱细胞呼吸，降低其代谢强度，达到保鲜目的
含水量 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的升高而加强，随含水量的减少而减弱 作物种子的储藏，需风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用
途径 措施与方法
延长光照时间 补充光照
增大光合作用面积 间作、合理密植
提高光合作用效率 控制适宜光强、适当提高二氧化碳的浓度（如通风、施有机肥）、合理施肥（供应适量的无机盐）
提高净光合作用效率 维持适当的昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）
【例4】 蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（ ）
A．低温、干燥、低氧
B．低温、湿度适中、低氧
C．高温、干燥、低氧
D．高温、湿度适中、高氧
解析：低温降低酶的活性，减少呼吸作用对有机物的消耗；湿度适中可减少蔬菜和水果水分的过分丢失，保持蔬菜和水果的品质；低氧可维持较低的有氧呼吸，提供最低限度的能量供给，同时防止无氧呼吸产生酒精，导致水果和蔬菜腐烂变质。
答案：B
贮存蔬菜和水果应该保持蔬菜和水果的品质不受影响，有机物的消耗最少，所以应该降低蔬菜和水果的呼吸作用对有机物的消耗，同时还不能让蔬菜和水果的呼吸作用产生酒精影响品质，所以提供的储藏条件是低温、湿度适中、低氧。水果的贮存需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗，低湿环境是为了降低水果水分的蒸发。
1．细胞呼吸发生在（ ）
A．代谢旺盛的活细胞中 B．所有活细胞中
C．高等动植物细胞中 D．微生物细胞中
解析：所有活细胞生命活动都需要能量，能量都由细胞呼吸提供。
答案：B
2．（2012·江苏淮安范集中学期末）有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是（ ）
A．葡萄糖分解成丙酮酸
B．丙酮酸分解成CO2和[H]
C．氢和氧结合生成水
D．丙酮酸转化为酒精和二氧化碳
解析：有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是第三阶段，即氢和氧结合生成水。
答案：C
3．用黄豆生豆芽，1 kg黄豆可以生5 kg豆芽，在这一过程中，有机物含量的变化是（ ）
A．变少 B．变多
C．不变 D．先变少，后变多
解析：黄豆在萌发过程中，细胞呼吸十分强烈，有机物消耗明显，因此有机物会变少。黄豆芽是用黑布罩起来培养的，不让黄豆芽见光，所以在培养黄豆芽的过程中有机物是不可能增加的。黄豆芽质量的增加主要是大量吸水的缘故。
答案：A
4．（2012·江苏海安期末测试）科学家用含18O的葡萄糖来追踪有氧呼吸中的氧原子，发现其转移途径是（ ）
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
解析：根据有氧呼吸的三个阶段的反应，第一阶段葡萄糖反应生成丙酮酸和还原性氢，所以氧原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸，第二阶段的反应是丙酮酸结合水生成二氧化碳和还原性氢，所以氧原子的转移途径是丙酮酸→二氧化碳。
答案：D
5．下图是测定植物细胞呼吸的装置，请据下图回答问题。
（1）A瓶内NaOH的作用是吸收CO2，那么B瓶内石灰水的作用是_______________，D瓶内的石灰水的作用是____________。
（2）C装置用不透光的玻璃罩罩住植物的原因是________________________________。
（3）如将C装置中的植株换成萌发的种子，C装置可否换成透光的玻璃罩？________。
（4）如果将C装置内的植物换成乳酸菌（无氧呼吸型生物）营养液则D中的现象为__________；其原因是________________________________________。
答案：（1）检验通入的气体中二氧化碳是否被完全吸收 检验植物的呼吸作用是否产生二氧化碳
（2）防止植物进行光合作用，吸收二氧化碳对实验结果造成干扰
（3）可以
（4）不变浑浊 乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸，不产生二氧化碳第一节 ATP和酶
第一课时 生命活动的能量“通货”——ATP
问题导学
活动与探究1
1．ATP生成ADP
（1）请写出ATP生成ADP的反应式。
（2）ATP生成ADP过程中能量的来源和去路分别是什么？
2．ADP生成ATP
（1）请写出ADP生成ATP的反应式。
（2）ADP生成ATP过程中能量的来源和去路分别是什么？
3．生物体的各种生命活动都需要能量，因此生物体内储存着很多的ATP，这种说法是否正确？请分析原因。
迁移与应用1
下列关于“ATPADP＋Pi＋能量”反应式的叙述，正确的是（ ）。
A．反应式物质可逆，能量不可逆
B．反应式能量可逆，物质不可逆
C．两者均可逆
D．生物体内，ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用
1．合成ATP所需能量的来源
能量来源
2．ATP和ADP的相互转化不是可逆反应
（1）从反应条件看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶，即反应所需要的酶不同。
（2）从反应场所看：ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所有细胞膜（供主动运输消耗能量）、叶绿体基质（将ATP中的能量转化为有机物中的化学能）、细胞核（DNA复制和RNA合成所消耗的能量）等。因此，ATP合成与分解的场所不尽相同。
（3）从能量上看：ATP水解释放的能量原是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各种生命活动之用，不能再使Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要来自有机物分解产生的化学能和太阳能。因此，ATP水解和ATP合成反应产物中的能量来源和用途是不同的。
总之，ATP与ADP的相互转化，从物质方面看可逆，从酶、进行场所、能量方面看不可逆，即整体来看二者的反应不可逆，而是细胞内ATP与ADP的循环过程。
二、ATP的功能和生命活动所需能量的供应机制
活动与探究2
1．ATP释放出的能量可转换成哪些形式的能量？请列举三种能量及用途。
2．一方面，ATP不断地被细胞内的生命活动消耗，而另一方面，细胞内ATP的含量却很低。你认为细胞内的ATP会因为生命活动的消耗利用而降低为0吗？为什么？
3．储存在ATP中的能量可来自哪些有机化合物？
迁移与应用2
短跑运动员在比赛过程中为骨骼肌细胞直接提供能量的物质是（ ）。
A．葡萄糖 B．脂肪 C．ATP D．蛋白质
其他能源物质或能源与ATP的关系
答案：
活动与探究1：
1．（1）提示：ATP ADP＋Pi＋能量
（2）提示：能量来源于ATP中高能磷酸键的断裂；用于各种需能的生命活动。
2．（1）提示：ADP＋Pi＋能量 ATP
（2）提示：能量来源于生物化学反应释放的能量，如植物光合作用、呼吸作用；动物和人的呼吸作用；能量去路是用于ATP的生成。
3．提示：不正确，生物体活细胞中ATP和ADP在不停地相互转化，这既可避免一时用不尽的能量白白流失掉，又保证了及时供应生命活动所需的能量，因此生物体内并没有储存较多的ATP，ATP在细胞中含量很少。
迁移与应用1：A 解析：ATP与ADP的转变仅仅只是物质上的可逆，能量不可逆 ，另外，反应的条件也不同，并不表示化学上的可逆反应。
活动与探究2：
1．提示：例如，电能：用于神经冲动传导等；机械能：用于运动、肌肉的收缩等；渗透能：用于物质的吸收等；光能：用于发光等；化学能：用于生物大分子的合成等。
2．提示：细胞内的ATP不会因为生命活动的消耗利用而降低为0，原因是细胞内ATP的消耗和合成是一个动态的平衡过程，ATP和ADP间快速地相互转化保证了ATP含量的相对稳定性。
3．提示：储存在ATP中的能量可来自糖类、蛋白质、脂肪、磷酸肌酸等有机化合物。
迁移与应用2：C 解析：ATP是一切生命活动的直接能源物质。
当堂检测
1．由30个腺苷和60个磷酸基团合成的全部ATP中共有高能磷酸键（ ）。
A．30个 B．60个 C．40个 D．20个
2．下列关于ATP的化学组成的说法中，正确的是（ ）。
A．ATP的结构简式为A—P～P～P
B．ATP中的A表示腺嘌呤
C．含有三个高能磷酸键
D．含有腺嘌呤和脱氧核糖
3．ADP转化为ATP时需要（ ）。
A．Pi、酶、腺苷和能量 B．Pi、能量
C．能量、腺苷和酶 D．Pi、能量和酶
4．萤火虫尾部发光，是荧光素接受ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，这些化学能来自APPP的哪些磷酸键？（ ）
A．①② B．②③ C．① D．③
5．ATP在细胞中的含量及生成速度分别是（ ）。
A．很多，很快 B．很少，很慢 C．很多，很慢 D．很少，很快
答案：
1．C 解析：1个ATP分子中含有1个腺苷，2个高能磷酸键，3个磷酸基团，因此30个腺苷和60个磷酸基团最多能形成20个ATP，共含40个高能磷酸键。
2．A 解析：1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子的磷酸组成1分子ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
3．D 解析：ATP比ADP多1个磷酸基团，储存的能量也比ADP多，所以ADP转化为ATP时需要磷酸（Pi）和能量，该转化过程需要酶的催化。
4．D 解析：此题考查ATP结构与功能的关系。ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，APPP中的③很容易水解，放出大量的能量供生命活动利用。
5．D 解析：细胞代谢所需能量的直接来源为ATP，但是ATP在细胞内含量很少，只有快速生成才能满足能量需求，可通过ADP与ATP的迅速转化而实现。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第二节 光合作用
秋天可以看到红色、黄色、紫色的叶片，你知道这是为什么吗？为什么在夏天看不到这些颜色？这些物质的作用是什么？
1．说明光合作用以及对它的认识过程，了解光合作用研究的历史。
2．解释光合作用的光反应、暗反应的过程及相互关系。
3．研究影响光合作用速率的环境因素。
4．简述化能合成作用。
1．回眸历史，解开光合作用之谜
年代、科学家 过程（依据） 结论或结果
17世纪中叶范·海尔蒙特（比利时） 离土植物浇足水 植物所需养料主要来自水，而不是土壤
1771年普利斯特莱（英） 密闭玻璃罩＋绿色植物＋ 植物生长需要吸收CO2，同时释放出O2，即植物可以更新空气
1779年扬·英根豪斯（荷兰） 带叶枝条放到水里 植物需要阳光才能制造出O2
1864年萨克斯（德国） 黑暗中饥饿处理的绿叶→ 绿色叶片在光下能产生淀粉
1883年恩格尔曼（德国） 水绵＋好氧菌 O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用场所
1940年鲁宾和卡门（美国） HO＋CO2→植物→18O2C18O2＋H2O→植物→O2 光合作用释放的氧气来自水糖类中的氢也来自水
2．光合色素与光能的捕获
（1）捕获光能的色素
绿叶中的色素有四种，它们可分为两大类：
（2）色素的功能：吸收、传递和转化光能的作用，用于光合作用。
（3）吸收光谱：不同波长的光波吸收的情况：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
3．光合作用的过程
（1）场所：叶绿体。
（2）过程：
①光反应：场所是叶绿体的类囊体膜上，过程是类囊体膜上的叶绿素等吸收、传递和转换光能。一方面将水分子分解成氧和氢，氧以分子形式释放出去；另一方面，在有关酶的作用下将光能转变成化学能储存在ATP和能态的[H]中，参加暗反应。
②暗反应：场所是叶绿体的基质中，过程：绿叶通过气孔吸收的CO2先与植物体内的五碳化合物结合，其次，在有关酶的作用下，一些三碳化合物接受ATP提供的能量并且被[H]还原，经过一系列复杂的变化，形成糖类等物质。另一些三碳化合物又形成五碳化合物。
（3）光合作用的总反应式：
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
（4）概念：绿色植物通过叶绿体吸收光能，将CO2和H2O合成有机物并释放O2，同时也将光能转化为化学能储存在糖类和其他有机物中，这一过程称为光合作用。
（5）实质：①把无机物合成储存能量的有机物；②把光能转变为活跃的化学能再转变成稳定化学能储存在糖类和其他有机物中。
有人说早上早起到小树林中去呼吸更多的氧气，这种说法对吗？那么你学了光合作用后，认为是早练好，还是晚练好？
提示：这种说法不对。植物在晚上只进行呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳，使空气中的二氧化碳增加，氧气减少。光合作用只能在光下进行，白天光合作用吸收空气中的二氧化碳，产生氧气，使空气中的二氧化碳减少，氧气增加。所以一天中早上二氧化碳浓度最高，氧气浓度最低，傍晚二氧化碳浓度最低，氧气浓度最高，最好是晚练。
4．影响光合作用的环境因素
光照强度、CO2浓度和温度等都对光合作用具有一定的影响。农业生产中主要通过延长光照时间、增加光照面积和增强光合作用效率等途径提高光能利用率。
知识点一 提取和分离叶绿体中的色素
实验原理：
①各种色素能溶解在有机溶剂（无水乙醇等）中形成溶液，使色素从生物组织中脱离出来。
②各种色素都能溶解在层析液中，但在层析液中的溶解度不同：溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素可以在滤纸上扩散而分开，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。
提取和分离叶绿体中的色素
步骤 方法 原因
提取绿叶中的色素 ①加入（石英砂）：有助于研磨得充分；②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏；③加入丙酮：为了溶解、提取色素
将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的小漏斗中过滤，滤液于试管中，并用棉塞塞紧试管口 ①单层尼龙布：过滤叶脉及石英砂等；②试管口塞满：防止丙酮挥发
制备滤纸条 ①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多；②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线
画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔细线画出一条细而直的滤液细线，吹干后再重复画两三次 ①画得细而直，为防止色素带重叠而影响分离效果；②画两三次，是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显
分离绿叶中的色素 ①层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；②覆盖烧杯是为了防止层析液中成分挥发
观察与分析
实验中应注意的问题：
①选材：选材时应注意选取鲜嫩、色浓绿、少浆汁的叶片，如菠菜叶、棉花叶等。
②画滤液细线：用滤液沿铅笔线画线时，应以细、直、颜色浓绿为标准；重复画线时，必须在前一次画的线干燥后再进行，否则会造成滤液细线过粗，不能将色素分开；重复2～3次。
③在研磨绿叶过程中加入石英砂（二氧化硅），是为了增加杵棒与研钵之间的摩擦力，使之研磨充分，否则叶绿体中的色素就不能被充分提取出来。叶绿素分子很容易分解，在研磨过程中破坏了细胞的结构，细胞液中的有机酸释放出来，很容易破坏叶绿素分子。为了缓冲研磨液的pH，中和释放出来的有机酸，防止破坏叶绿素分子，在研磨过程中要加入碳酸钙。
④实验用的丙酮等有机溶剂有毒且容易挥发，使用时要注意。如研磨时用纸盖住研钵，滤液的小试管用棉塞塞紧，层析时要用培养皿盖盖上烧杯，这些都是为了防止有毒物质的挥发。实验结束后，要用肥皂将手洗净。
⑤将滤纸条插入层析液时，一定不能让滤纸条的滤液细线触及层析液，否则，滤液细线中的色素分子将溶解在层析液中，使实验失败。
【例1】 在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是（ ）
①未加石英砂，研磨不充分 ②一次加入大量的无水酒精提取 ③分次加入少量无水酒精提取 ④使用放置数天的菠菜叶
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
解析：对实验材料研磨时，未加石英砂，研磨不充分，会使色素分子不能从细胞内充分释放出来；一次加入大量无水酒精提取，会使提取液中色素浓度减小；菠菜叶放置数天后，叶绿素部分分解，含量减小；以上三种情况均会使提取液绿色变浅，而分次加入少量无水酒精提取，不至于使提取液色素浓度减小，有利于保证滤液中色素的量。
答案：D
叶绿体色素的提取和分离实验中，加入无水乙醇是为了溶解色素；加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏；加入石英砂是为了迅速充分研磨；色素分离的原理是色素在层析液中溶解度不同，从而在滤纸上的扩散速率不同。
知识点二 光合作用的过程
1．图解
光合作用过程中的物质变化分析
条件 C3 C5 [H]和ATP （CH2O）合成量
停止光照CO2供应不变 增加 下降 减少或没有 减少或没有
突然增强光照CO2供应不变 减少 增加 增加 增加
光照不变停止CO2供应 减少 增加 增加 减少或没有
光照不变CO2供应增加 增加 减少 减少 增加
光照不变CO2供应不变（CH2O）运输受阻 增加 减少 增加 减少
2．总反应式：CO2＋H2O（CH2O）＋O2
3．比较
光反应和暗反应的区别和联系
项目 光反应 暗反应
实质 光能转化为化学能并放出氧气 同化二氧化碳形成有机物
条件 需叶绿素、光、水和酶 不需叶绿素和光，需多种酶、ATP、[H]、二氧化碳
场所 叶绿体类囊体膜上 叶绿体基质
物质转化 2H2O4[H]＋O2 ADP＋PiATP CO2的固定：CO＋C5→2C3CO2的还原：2C3（CH2O）
能量的转化 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供ATP和还原剂[H]，在多种酶的作用下，接受光反应提供的[H]和ATP，最终将CO2还原成（CH2O），还生成ADP、Pi
【例2】 下图是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素（18O）分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。
（1）在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是________和________；向第二组提供的物质是________和________；向两组共同提供的是________________。
（2）图中A和B分别代表________和________，它们的相对分子质量比是________。
（3）这个实验说明了______________________________________________________。
解析：通过图示可清晰看到提供给第一组的物质是H2O和C18O2；提供给第二组的是HO和CO2。向两组共同提供的是光能、小球藻。虽然向每组提供的水和二氧化碳都有氧，但通过同位素的不同标记以及实验的有意安排，使光合作用释放出的氧却为A和B两种。两位科学家的实验结果是A为O2，而B为18O2。O2和18O2的相对分子质量比是32∶36＝8∶9。
答案：（1）H2O C18O2 HO CO2 光能和小球藻
（2）O2 18O2 8∶9
（3）光合作用产生的氧气中的氧全部来自水
【例3】 离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，则短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是（ ）
A．C3化合物增多、C5化合物减少 B．C3化合物增多、C5化合物增多
C．C3化合物减少、C5化合物增多 D．C3化合物减少、C5化合物减少
解析：在光合作用暗反应过程中：C3化合物和C5化合物的转化可简单表示为：C5＋CO2―→C3―→C5，如果突然中断CO2的供应，新的C3化合物不能产生，原有C3化合物还原过程仍在进行。因此，造成C3化合物减少，C5化合物增多。
答案：C
光合作用中C3、C5、ATP、ADP四种物质与光和CO2间的关系：
（1）此图中若停止光照
此种情况可简单表示如下：
（2）此图中若停止CO2供应
此种情况可简单表示如下：
（CO2停→④停，③进行）（③停→②停，①进行）
知识点三 影响光合作用强度的因素及应用
影响光合作用的因素及应用
1．内部因素
内部因素 图示 应用
阳生植物与阴生植物的光能利用能力 由图示看出，阴生植物光补偿点与光饱和点均小于阳生植物，即B＜B′，C＜C′。因此当图中光照大于C点所对应的强度时提高光照强度对阳生植物更有利
自身叶面积指数、叶片生长状况对光能利用能力 图甲图乙 由图甲知，无论是栽培农作物，还是植树、养花，种植的密度都应当合理。由图乙知，农作物、果树管理后期适当摘除老叶残叶及茎叶，都是根据该图原理，降低细胞呼吸消耗有机物
2.外部因素（单因子）
因素 原理 图象 应用
光照强度 影响光反应阶段，制约ATP及[H]的产生，进而制约暗反应 欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点 阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，因此种植阴生植物应避免过强光照
CO2浓度 影响暗反应阶段，制约C3生成 大气CO2浓度过低时（OA段）植物无法进行光合作用 a.大田中增加空气流动，以增大CO2浓度b．温室中增大CO2浓度，即增施气肥c．增施有机肥
温度 通过影响酶活性进而影响光合作用（主要制约暗反应） 植物光合作用在最适温度时效率最高，温度过低、过高均不利于植物生长 a.大田中适时播种b．温室栽培应用：冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度，以提高光合作用效率；晚上降温，以降低呼吸作用，保证有机物积累
无机盐离子 无机盐离子可通过参与构成与光合作用相关的重要化合物对光合作用造成直接或间接影响，如K＋可影响光合产物的运输和积累 在一定范围内无机盐离子越丰富，光合作用速率越快，但超过饱和点后，光合作用将不再增加，甚至可能会造成危害 合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。施用有机肥，微生物分解后既可补充CO2又可提供各种无机盐离子
水分 是光合作用的原料之一；缺水时可导致叶气孔关闭，致使CO2供应不足而影响光合速率 保障水的供应，不仅满足光合作用的原料需求，而且可使枝叶挺立、气孔开放，有利于接受光照及CO2进入 为保障植物光合作用，应适时适量进行合理灌溉
多因子对光合作用速率的影响
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，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。
②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增
加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来提高光合速率，以达到增产的目的。
【例4】将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（ ）
A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
解析：由图中曲线不难看出，二氧化碳浓度过低，光合作用不能进行，若适当增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增加，暗反应吸收的二氧化碳增加，光合作用增强，所以a点应该左移，b点应该右移。
答案：D
光反应的产物ATP和[H]是暗反应的必要条件。影响光合作用的条件有二氧化碳浓度、光照强度、温度等。
1．（2012·南京国际实验学校期末）高等植物光合作用暗反应阶段的场所是（ ）
A．叶绿体的基质中 B．叶绿体的类囊体膜上
C．线粒体的基质中 D．A、B、C三者都可
解析：高等植物光合作用暗反应的场所是叶绿体基质。
答案：A
2．光合作用过程中，不需要酶参与的过程是（ ）
A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能
C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成
解析：在光反应过程中，叶绿体中的色素利用吸收的光能，一方面在酶的作用下与ADP和磷酸结合形成ATP，另一方面将水分解为氧和氢，叶绿素等色素吸收光能的过程不需要酶的参与。在暗反应中，绿叶从外界吸收来的CO2首先在酶的作用下与植物体内的一种五碳化合物结合，形成两个三碳化合物分子，这个过程就是CO2的固定。三碳化合物在ATP和多种酶的作用下，接受光反应过程产生的氢被还原，然后经过一系列复杂的变化，形成葡萄糖，这个过程就是三碳化合物的还原。由此可见，在光合作用过程中，A、C、D三个方面的进行都需要酶的参与，B过程不需要酶的参与。
答案：B
3．在进行“提取和分离叶绿体中的色素”的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（ ）
A．滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果
B．滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使结果不明显
D．滤纸条上的几种色素会混合起来
解析：在进行“提取和分离叶绿体中的色素”的实验时，不能让层析液没及滤液细线是由于色素会溶解在层析液中而使结果不明显。
答案：C
4．（2012·江苏海安期末测试）在做植物实验的暗室中，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）
A．红光灯 B．绿光灯
C．白炽灯 D．蓝光灯
解析：由于叶绿体中的色素对绿色的光吸收最少，所以安装绿光灯植物光合作用强度最弱。
答案：B
5．图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。根据图回答下列问题。
（1）图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是________。
（2）图1中ATP形成所需的能量最终来自于__________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是____________。
（3）图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是______________________。
（4）曲线b表示的化合物是________________________，在无光照时，其含量下降的原因是____________________________。
解析：（1）光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。
（2）光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3→（14CH2O）。
（3）（4）题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。
答案：（1）[H] 水在光下分解 用于C3的还原
（2）太阳光能 （CH2O）
（3）C3 CO2与C5结合形成C3，而C3不能被还原
（4）C5 C5与CO2结合形成C3，且C3不能被还原为C5第三节 细胞呼吸
问题导学
一、细胞呼吸的类型和过程
活动与探究1
1．阅读教材有氧呼吸过程示意图，思考回答。
（1）在有氧呼吸过程中，[H]产生和被氧化分别是哪一阶段？
（2）在有氧呼吸过程中，CO2的产生在哪一阶段？
（3）在有氧呼吸过程中，H2O的参与和产生在哪一阶段？
（4）用放射性同位素标记参与有氧呼吸的O2，将首先会在哪种产物中检测到放射性？
（5）依据有氧呼吸过程的图解，试比较三个阶段的相同点。
2．列表比较有氧呼吸三个阶段的不同点。
阶段 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 ____________ ____________ ____________
物质变化 1分子葡萄糖→___________＋________ ________＋水→____＋______ [H]＋______
能量释放 ____能量 ______能量 ______能量
O2参与情况 ________ ________ ______
3．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞不能进行有氧呼吸，这种说法对吗？说明理由。
4．阅读教材第72页“课题研究”的有关内容，回答以下问题。
（1）图416中油脂层和澄清的石灰水分别起什么作用？
（2）图416所示的实验能否构成对照实验？如能构成对照实验，自变量是什么？因变量是什么？因变量的检测指标是什么？
5．试从以下几个方面比较有氧呼吸和无氧呼吸。
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 先在__________中，后在________中（主要在________中） 在____________中
条件 ____________ __________________
物质变化 葡萄糖________，产生________ 葡萄糖__________，形成__________________
能量变化 释放________，形成________ 释放________，形成______________________
相同点 联系 ________的反应完全相同，并且都在____________中进行
实质 分解________，释放________，形成____，供生命活动利用
迁移与应用1
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（ ）。
A．1和2都具有双层生物膜
B．1和2所含酶的种类相同
C．2和3都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
1．有氧呼吸的总反应式和元素的去向
注意：书写有氧呼吸的反应式时切不可漏掉“酶”和“能量”。
2．不同生物的无氧呼吸产物不同：动物细胞的无氧呼吸产物只能为乳酸；植物细胞的无氧呼吸产物一般为酒精和CO2，但玉米的胚、甜菜的块根、马铃薯的块茎无氧呼吸的产物为乳酸。
3．由产物的类型和比例判断植物器官或酵母菌的呼吸类型
O2吸收量＝CO2释放量→只进行有氧呼吸
O2吸收量＜CO2释放量→两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自无氧呼吸
酒精量＝CO2量→只进行无氧呼吸
酒精量＜CO2量→两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自有氧呼吸
二、环境因素对细胞呼吸的影响原理和应用
活动与探究2
1．结合有氧呼吸、无氧呼吸的反应式列举总结影响细胞呼吸的因素。
2．下图中细胞呼吸的最适温度范围是多少？温度过高与过低都会抑制呼吸，其作用机理有什么不同？
3．当外界温度降低时，变温动物和恒温动物体内的呼吸作用强度将如何变化？
4．下图中，在O2浓度为零时、浓度为10%以下及浓度为10%以上时细胞呼吸的方式分别是什么？
5．粮油种子贮藏的环境条件和水果、蔬菜保鲜的环境条件分别是什么？其共同目的是什么？
迁移与应用2
贮藏苹果时既要保持其口感又要减少养分的消耗，下列最适宜的贮藏条件是（ ）。
A．高CO2浓度、低氧浓度和零下低温
B．低CO2浓度、高氧浓度和零下低温
C．低氧浓度、高CO2浓度和零上低温
D．完全无氧、高CO2浓度和零上低温
影响细胞呼吸的因素
（1）温度
①曲线图：
温度能影响细胞呼吸，主要是影响呼吸酶的活性。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。
②应用：低温下贮存蔬菜和水果；大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。
（2）氧气
①曲线图：
A．对无氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，被完全抑制（如图a）。
B．对有氧呼吸：随O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时将不再随O2浓度增加而增加。（此时限制因素主要是酶的活性和呼吸底物浓度，如图b）。
C．某绿色植物非绿色部位受O2影响（情况如图c）。
②应用：适当降低氧气浓度，抑制细胞呼吸消耗，延长蔬菜、水果的保鲜时间。
（3）CO2
①曲线图：
作为呼吸产物，根据化学平衡原理，CO2浓度高会抑制反应向正反应方向进行；CO2浓度增高，会降低细胞内pH，使呼吸酶的活性降低。同理，低浓度的CO2会在一定程度上促进细胞呼吸。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加二氧化碳浓度或充入氮气，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。
（4）水分
①曲线图：
水是原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在细胞内的水环境中才能完成。
②应用：将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏。
三、细胞呼吸（有氧呼吸）与光合作用的关系及其应用
活动与探究3
下表所示为光合作用与细胞呼吸的比较，填写空白内容并回答后面的问题。
光合作用 细胞呼吸
代谢类型 合成作用（或同化作用） 分解作用（或异化作用）
物质变化 ______________ ________________
能量变化 _____→化学能_____ 化学能→______
实质 合成________，储存______ 分解________，释放______，供细胞利用
场所 ________ 活细胞（主要在______）
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
1．细胞呼吸与光合作用有怎样的联系？
2．细胞呼吸与光合作用是可逆反应吗？为什么？
3．何种细胞只进行细胞呼吸？何种细胞只进行光合作用？何种细胞既进行细胞呼吸又进行光合作用？
4．只考虑提高光合作用的效率，不考虑细胞呼吸能达到提高农作物产量的目的吗？为什么？
迁移与应用3
某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程，如下图所示。对此解释错误的是（ ）。
A．a表示光合作用，只在叶绿体中发生
B．b表示有氧呼吸，只在线粒体中发生
C．a过程产生氧气和水
D．b过程会消耗氧气和水
1．细胞呼吸与光合作用的关系可用下图表示：
2．净光合作用速率
（1）内涵：净光合作用速率＝实际光合作用速率—细胞呼吸速率。
（2）应用：欲提高农作物的产量，应想法提高净光合作用的速率。
（3）曲线分析
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为细胞呼吸速率（A点）。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合作用速率。
③B点为补偿点
补偿点指光合作用和细胞呼吸速率相等时的点，即曲线与横轴的交点。补偿点的移动规律是：
a．若细胞呼吸速率增加，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。
b．若细胞呼吸速率基本不变，条件的改变使光合作用速率下降时，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。
④C点为饱和点
饱和点指光合作用达到最大值时的开始点。饱和点的移动规律是：
条件的改变使光合作用速率下降时，饱和点下移、左移，反之上移、右移。
答案：
活动与探究1：
1．（1）提示：[H]产生的阶段：第一、二阶段。
[H]被氧化的阶段：第三阶段。
（2）提示：CO2只在第二阶段产生。
（3）提示：H2O在第二阶段参与，在第三阶段产生。
（4）提示：O2是在第三阶段参与反应的，产物是H2O，故在H2O中能测到。
（5）提示：都需要酶的参与，都有能量的产生。
2．细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 2分子丙酮酸 少量[H] 丙酮酸 CO2 大量[H] O2→H2O 少量 少量 大量 不参与 不参与 参与
3．提示：不对。如原核生物中的好氧细菌没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，仍可进行有氧呼吸，如硝化细菌等。
4．（1）提示：油脂层起到密封酵母菌和葡萄糖溶液、阻止氧气进入溶液的作用；石灰水起到对呼吸产物CO2的检测作用。
（2）提示：能构成对照实验，自变量为是否提供有氧条件，因变量为呼吸能否进行，检测指标为有无呼吸产物（用CO2表示）生成。
5．细胞质基质 线粒体 线粒体 细胞质基质 氧气、多种酶 无氧参加，需多种酶 彻底分解 CO2和H2O 不彻底分解 乳酸或酒精、CO2等 大量能量 大量ATP 少量能量 少量ATP（还有部分能量储存在简单有机物中） 第一阶段 细胞质基质 有机物 能量 ATP
迁移与应用1：D 解析：1→2→3表示真核细胞有氧呼吸，1过程在细胞质基质中进行，无膜结构，甲为丙酮酸，2过程在线粒体基质中进行，乙为[H]，产生少量能量，3在线粒体内膜上进行，能产生大量能量；1→3表示原核细胞的有氧呼吸过程，发生的场所为细胞质基质，乙为丙酮酸。
活动与探究2：
1．提示：影响细胞呼吸的因素包括内因和外因，内因主要指酶的种类和数量以及决定酶种类和数量的遗传因素，外因包括氧气（影响有氧呼吸）、呼吸底物、水分、呼吸产物、温度等。
2．提示：最适温度范围是25～35 ℃。温度过高使呼吸酶活性降低，甚至变性失活，过低使呼吸酶活性降低，但不会失活。
3．提示：当外界温度降低时，变温动物体内的呼吸作用强度将减弱，恒温动物为维持体温恒定，需分解更多的有机物，体内呼吸强度将增强。
4．提示：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，进行两种呼吸作用，浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
5．提示：粮油种子贮藏时，要干燥、低温、低氧；水果、蔬菜保鲜时，要低温、低氧、保持一定的湿度。其共同目的都是抑制呼吸作用，使有机物的消耗最少。
迁移与应用2：C 解析：影响细胞呼吸的因素主要有水分、氧气和温度。题干中要求减少养分的消耗，所以只能从氧气浓度和温度两方面考虑。酶活性在一定温度范围内，随温度的升高而增强，故低温是贮藏行之有效的方法之一，但零下低温会引起冻伤而使苹果口感不佳。氧气是有氧呼吸的原料，二氧化碳是细胞呼吸的产物，降低反应物O2浓度或增加产物CO2浓度都会降低细胞呼吸的速率。完全无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸，而氧气的存在可以起到抑制无氧呼吸的作用，因此氧气应调节到一个合适的浓度，在这个浓度下，氧气对无氧呼吸和有氧呼吸都可起抑制作用，有机物的消耗达到最低。
活动与探究3：
无机物 有机物 有机物 无机物 光能 （储能） ATP（放能） 有机物 能量 有机物 能量 叶绿体 线粒体
1．提示：光合作用的产物可作为细胞呼吸的物质基础（有机物和O2均为有氧呼吸所利用），细胞呼吸产生的CO2可为光合作用所利用。
2．提示：不是可逆反应，因为反应的场所、条件和酶都不相同。
3．提示：动物细胞、植物的非绿色细胞只进行细胞呼吸。没有只进行光合作用、不进行细胞呼吸的细胞。有叶绿体的植物细胞既进行细胞呼吸又进行光合作用。
4．提示：只考虑提高光合作用的效率、不考虑细胞呼吸不能很好达到提高农作物产量的目的，因为在光合作用合成有机物的同时，细胞呼吸也在消耗有机物，在提高光合作用的效率时，细胞呼吸的效率也可能被提高。正确的考虑应为：想法增加光合作用与细胞呼吸的差值。
迁移与应用3：B 解析：图中的a、b两过程分别是光合作用和细胞呼吸。绿色植物的叶肉细胞中光合作用是在叶绿体中进行的，其产物还有氧气和水，故A、C正确；细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式，有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二和第三阶段是在线粒体中进行的，无氧呼吸都是在细胞质基质中进行的，故B错误。
当堂检测
1．在有氧呼吸过程中，分解水和生成水分别发生在（ ）。
A．第一阶段和第二阶段
B．第二阶段和第三阶段
C．第三阶段和第一阶段
D．第三阶段和第二阶段
2．有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（ ）。
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧 ④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的反应
A．①②⑤ B．②③④ C．②③⑤ D．②④⑤
3．在下列哪种条件下，对栽培番茄增产有利？（ ）
A．日温15 ℃，夜温30 ℃ B．昼夜恒温26 ℃
C．日温26 ℃，夜温15 ℃ D．日温45 ℃，夜温15 ℃
4．下列关于植物细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）。
A．细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B．是否产生二氧化碳是有氧呼吸与无氧呼吸的主要区别
C．高等植物进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸
D．种子库中储藏的风干种子不进行细胞呼吸
5．下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是（ ）。
C6H ＋4[H]＋能量
A．只发生在细胞有氧时
B．只发生在细胞缺氧时
C．只发生在线粒体内
D．只发生在细胞质基质内
答案：
1．B 解析：在有氧呼吸过程中，第二个阶段为丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，第三个阶段为前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，所以水的分解是在第二个阶段，水的生成是在第三个阶段。
2．D 解析：无氧呼吸不能在线粒体中进行且不需要氧，两种细胞呼吸都需要酶，都产生ATP，第一阶段都生成丙酮酸。
3．C 解析：增产的有力措施是促进光合作用，适当抑制细胞呼吸。从温度来看，白天升温可促进光合作用，但温度过高会使植物叶片气孔关闭，光合作用受到抑制；晚上只进行细胞呼吸，适当降温可以减少夜间有机物消耗。
4．A 解析：细胞呼吸从葡萄糖开始，先在细胞质基质中生成丙酮酸，有氧条件下丙酮酸进入线粒体彻底分解成二氧化碳。因此，丙酮酸是可以通过线粒体双层膜的。植物属有氧呼吸型生物，但保留无氧呼吸能力；植物的无氧呼吸可以将丙酮酸分解生成二氧化碳和酒精或乳酸。细胞呼吸是活细胞普遍要进行的代谢过程，因为细胞呼吸产生ATP，为各种生命活动提供能量。风干种子尽管代谢率很低，只要还是活的，就要进行细胞呼吸。
5．D 解析：葡萄糖分解成丙酮酸的过程是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，A、B两项错误；葡萄糖分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质内，线粒体内只进行有氧呼吸的第二、三阶段，C项错误，D项正确。
此表格高度可根据版面自行调整，不是估计高度
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第二课时 光合作用的过程及影响光合作用的环境因素
问题导学
一、光合作用的过程
活动与探究1
填写以下表格。
光合作用光反应阶段和暗反应阶段的比较
光反应 暗反应
场所 ________ 叶绿体内的基质中
条件 色素、光、酶、水 __________________
反应产物 [H]、O2、____ 有机物、ADP、Pi、水
物质变化 2H2O4[H]＋O2↑ADP＋Pi＋能量ATP （1）CO2的固定：CO2＋C52C3（2）C3的还原：
能量变化 光能→______________ __________________________________
实质 光能转变为化学能，水光解产生____和____ 同化CO2形成（CH2O）
联系 （1）光反应为暗反应提供____和能量______（2）暗反应产生的____和____为光反应合成ATP提供原料
1．光照是影响暗反应的条件吗？
2．联系光反应和暗反应的物质是什么？
3．在黑暗环境，暗反应能进行吗？为什么？
4．填充下列光合作用的过程的流程图。
迁移与应用1
光反应的产物中，哪些是暗反应进行所必需的条件？（ ）
①（CH2O） ②CO2 ③ATP ④[H] ⑤氧 ⑥酶 ⑦水
A．③④⑤⑥ B．②③④ C．①③⑥⑦ D．③④
1．光合作用反应式及其元素去向
（2）完整反应式：
2．环境条件变化对叶绿体中ATP、[H]、C3、C5含量变化的影响
在明确变化条件的基础上，通过比较被分析物质生成量和消耗量的大小确定其含量的升降。具体分析如下：
（1）
即：光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓。
（2）
即：CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓。
二、影响光合作用的因素及光合作用原理的应用
活动与探究2
1．写出光合作用的总反应式并由此反应式总结出影响光合作用的因素。
2．绘制光照强度对光合作用的影响曲线并进行适当的解释。
3．在进行植物温室栽培时，适量燃烧石油液化气或放一些干冰能够增产，你知道是什么原因吗？
4．在大棚种植时，晚上有时适量进行人工光照，你知道原因是什么吗？
迁移与应用2
下图表示某植物光照强度与光合作用速率的关系，下列说法正确的是（ ）。
A．O点的生物学含义是光合作用与细胞呼吸达到动态平衡
B．光照强度在达到A点以前，植物不能正常生活
C．A点以后，光照强度不再是光合作用的限制因素
D．此图不能表示植物光照强度与光合作用强度的关系
答案：
活动与探究1：
类囊体膜上 多种酶、CO2、ATP、[H] ATP ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 O2 [H] [H] ATP ADP Pi
1．提示：光照是直接影响光反应的条件，但不是直接影响暗反应的条件。虽然光照不直接影响暗反应，但是会间接影响暗反应。
2．提示：该物质是ATP和[H]，光反应生成ATP和[H]，而暗反应消耗利用光反应生成的ATP和[H]。
3．提示：不能。因为光反应和暗反应是一个有机的统一整体，在黑暗环境，光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP和[H]。
4．提示：
迁移与应用1：D 解析：暗反应进行所必需的条件有CO2、ATP、[H]、酶，但只有ATP、[H]是光反应的产物。
活动与探究2：
1．提示：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
影响光合作用的因素有：光照、CO2、水、营养元素、色素、酶以及影响色素合成和影响酶活性的一切因素。
2．提示：
在一定范围内，随光照强度的增强，光合作用的速率越来越大，达到饱和点（A）后，随光照强度的增强，光合作用的速率不再变化，原因是CO2浓度、营养元素的供应等因素是有限的。
3．提示：二氧化碳是光合作用的原料，适量燃烧石油液化气或放一些干冰是为了增加二氧化碳浓度，使光合作用强度增加，合成的有机物增多，使作物增产。
4．提示：延长光照时间，即延长光合作用合成有机物的时间，从而提高产量。
迁移与应用2：C 解析：O点无光，植物不能进行光合作用，只进行细胞呼吸，故A项错；超过O点随光照逐渐加强，光合作用逐渐加强，当光合作用速率超过细胞呼吸速率后，植物就可以正常生长，故B项说法不够全面；从题中图解可以看出，A点以后，光合作用速率不再随光照强度的增加而增加，故此时光照强度不再是光合作用的限制因素，故C项正确。
1．环境因素对光合作用的影响分析和应用
（1）光
①光照强度：在一定范围内，光照强度逐渐增强，光合作用速率也随着加强；但光照增强到一定程度时，光合作用速率就不再增加。
②光质：光的波长也影响光合作用的速率，通常在红光下光合作用最快，蓝紫光下次之，绿光下最慢。
③在生产上的应用：
a．延长光合作用时间：通过轮种，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间，是合理利用光能的一项重要措施。
b．增加光合作用面积：合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
（2）CO2浓度
①CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。在一定的范围内，植物光合作用速率随CO2浓度增大而增强，但当达到一定浓度后，光合作用速率不再增强。如下图：
②在生产上的应用：温室栽培植物时，施用有机肥，可适当提高室内二氧化碳的浓度。
（3）温度
①温度通过影响酶活性来影响光合作用速率。在一定范围内随温度的升高，光合作用速率加快；但当温度过高时，则会使光合作用速率下降。
②在生产上的应用：适时播种；温室栽培时，白天适当提高温度，提高光合作用；晚上适当降低温度，以降低呼吸作用，保证植物有机物的积累。
（4）水分
①水既是植物进行光合作用的原料，又是植物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（如夏季植物的“午休”现象）。
②在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。
（5）营养元素
①营养元素会直接或间接影响光合作用。如N、Mg、Fe、Mn等是叶绿素合成所必需的元素，N还是参与光合作用的酶的组成成分，P是ATP分子及类囊体膜的组成成分等。
②在生产上的应用：合理施肥，适时适量地施肥。
2．光合作用速率
（1）定义：光合作用速率是表征光合作用快慢的物理量。
（2）表示方法：通常以单位时间单位叶面积上吸收的CO2的mg数表示，或以O2、（CH2O）等产物的生成量来表示。
（3）净光合速率和真正光合速率
①净光合速率：即表观光合作用速率，常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；
②真正光合速率：即实际的光合作用速率，常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示，真正的光合作用速率无法直接测出。
（4）规律方法
①若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。
②有机物积累量一般为净光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。
③若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为净光合速率。
④光合作用过程同化的CO2的量是实际光合速率；
⑤光合作用过程产生的O2量是实际光合速率；
⑥吸收CO2的量或放出的O2量——是说净光合速率。
当堂检测
1．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是（ ）。
A．光反应不需要酶，暗反应需要酶
B．光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2
D．光反应储存能量，暗反应释放能量
2．我国青藏高原农区小麦产量高，新疆、甘肃产的瓜果特别甜，其主要原因是（ ）。
A．昼夜温差大，太阳辐射强 B．CO2浓度高
C．雨量充沛 D．气温偏低，水分蒸发少
3．在叶绿体中，[H]和ADP的运动方向是（ ）。
A．[H]和ADP同时由类囊体膜向叶绿体基质运动
B．[H]和ADP同时由叶绿体基质向类囊体膜运动
C．[H]由类囊体膜向叶绿体基质运动，ADP的运动方向正好相反
D．ADP由类囊体膜向叶绿体基质运动，[H]的运动方向正好相反
4．下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是（ ）。
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是氧气，可参与有氧呼吸
C．③是三碳化合物，能被氧化为（CH2O）
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
5．在晴天中午，密闭的玻璃温室中栽培的小麦，即使温度及水分条件适宜，光合作用速率仍然较低，其主要原因是（ ）。
A．O2浓度过低 B．O2浓度过高
C．CO2浓度过低 D．CO2浓度过高
答案：
1．B 解析：光反应进行的条件是需要水、光照、酶和叶绿素，暗反应进行的条件是需要酶、CO2、ATP和[H]。
2．A 解析：我国青藏高原地区海拔高，太阳辐射强，白天可以形成更多的糖类等光合产物；同时由于昼夜温差大，夜晚温度低，呼吸消耗的有机物减少，因此小麦产量高。新疆、甘肃产的瓜果特别甜也是由于上述原因。
3．C 解析：[H]在叶绿体类囊体膜上产生，在叶绿体基质中被利用；ADP在叶绿体基质中产生，在类囊体膜上被利用。
4．B 解析：根据光合作用图解可知，图中①是光合色素，分布在叶绿体类囊体薄膜（基粒）上；②是氧气，可参与有氧呼吸，与[H]结合生成水，并释放大量的能量；③是三碳化合物，在由光反应阶段提供的[H]和ATP的作用下还原为（CH2O）；④是ATP，在叶绿体类囊体薄膜（基粒）上生成。
5．C 解析：晴天中午光照太强导致气孔关闭，环境进入叶肉细胞的CO2减少，暗反应不能顺利进行导致光合作用速率较低。
此表格高度可根据版面自行调整，不是估计高度
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第二节 光合作用
第一课时 光合色素与光能的捕获
问题导学
一、光合作用的探究历程
活动与探究1
阅读教材“回眸历史”，填写下表。
年代 实验过程及结果 结论
1771年 英国科学家普利斯特莱将点燃的蜡烛与绿色植物一起放入一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放入密闭的玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死
1864年 德国科学家萨克斯把绿叶放在暗处几小时，消耗掉叶内原有的营养物质，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘液处理叶片，遮光的一半无颜色变化，曝光的一半呈深蓝色
1883年 德国科学家恩吉尔曼把丝状绿藻和好氧细菌放在没有空气且黑暗的环境中，用极细光束照射丝状绿藻，发现好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射的部位；若把上述实验完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体的所有部位 ________是绿色植物进行光合作用的场所，氧是由________释放出来的
1940年 美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法进行光合作用实验。第一组向植物提供HO和CO2，释放的氧是18O2；第二组向植物提供H2O和C18O2，释放的氧是O2 光合作用释放的氧全部来自________
1.普利斯特莱的实验有什么不足？
2．萨克斯和恩吉尔曼的实验巧妙之处分别是什么？
3．鲁宾和卡门的实验是怎样操作的？
迁移与应用1
将一株植物培养在HO中并进行光照，过一段时间后18O存在于（ ）。
A．光合作用生成的水中
B．仅在周围的水蒸气中
C．仅在植物释放的氧气中
D．植物释放的氧气和周围的水蒸气中
经典实验常常是高考实验的命题素材，对经典实验应从实验设计、实验结论、实验技巧和不足等方面进行分析和挖掘。
二、实验：提取和分离叶绿体中的色素
活动与探究2
1．请分析实验中石英砂、碳酸钙、丙酮和层析液各有什么作用。
2．根据实验结果，尝试绘出滤纸条上的色素带，标注各色素带的名称并给出必要的解释。
3．丙酮和层析液都易挥发，具有一定的毒性，请说出实验过程中采取了哪些防范措施？
4．试分析滤液细线不能触及层析液的原因。
迁移与应用2
某同学在做提取叶绿体色素的实验时，收集到的色素提取液为淡绿色。分析产生该结果的可能原因是（ ）。
①研磨不充分，色素未能充分提取出来 ②乙醇加入量太多，稀释了色素提取液 ③乙醇加入量太少，色素未提取出来 ④未加碳酸钙粉末，叶绿素分子已被破坏
A．①③④ B．①②④ C．③④ D．①②
1．提取和分离叶绿体中的色素实验成功的关键
（1）叶片新鲜，颜色要深绿，含有较多色素。
（2）研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被细胞内有机酸破坏，所以要加入碳酸钙。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
（3）滤液细线要画得细而直，以防止色素带重叠。且要重复若干次，以增加色素量，使色素带更加清晰。
（4）滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线上的色素会溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
2．色素在层析液中的溶解度不同
溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素分离。
（1）四种色素的溶解度高低依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
（2）两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶绿素b。
（3）两色素带间距离最小的是：叶绿素a与叶绿素b。
（4）相邻两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶黄素。
（5）色素带最宽、色素含量最多的是：叶绿素a。
（6）色素带最窄、色素含量最少的是：胡萝卜素。
三、光合色素的吸收光谱
活动与探究3
1．阅读教材第64页中的“积极思维”栏目，分析恩吉尔曼实验说明的问题是什么？
2．阅读教材第65页第1段的内容，总结叶绿体中不同色素对光谱的吸收特点并尝试用坐标曲线进行表示。
3．结合色素对光的吸收特点分析：农民进行大棚种植时，应选用无色透明薄膜，还是蓝色薄膜？并请简要说明原因。
迁移与应用3
塑料大棚补充人工光源时（假设光照强度相同），应选择何种颜色的光源？（ ）
A．绿光源 B．黄光源 C．白光源 D．蓝光源
1．建塑料大棚对薄膜颜色和补充人工光源对光源颜色的选择
（1）建塑料大棚应选择无色透明薄膜，原因是：无论选择何种颜色的薄膜，总光源均相同（太阳光），有色大棚主要透过同色光（且还反射掉一部分），其他光被吸收，而无色透明薄膜日光中各种色光均可通过，光合作用对非红光和蓝紫光并非不吸收，只是吸收量较少，所以无色透明大棚用于光合作用的有效光照强度最强，光合效率最高。
（2）补充人工光源时应选择红光源或蓝紫光源，原因是：红光和蓝紫光对光合作用最有效，在光照强度相同的前提下，红光源或蓝紫光源用于光合作用的有效光照强度比其他颜色的光源强，光合效率高。
2．影响叶绿素合成的因素
（1）光照：光是影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需营养元素：叶绿素中含N、Mg等必需营养元素，缺乏将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。
答案：
活动与探究1：
植物可以更新空气 叶片在光下能产生淀粉 叶绿体 叶绿体 水
1．提示：（1）缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将小鼠单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
（2）指出了植物可以更新空气，但没有认识到植物更新空气要在有光照的条件下才可以。
（3）未指明植物更新空气的成分。
2．提示：（1）萨克斯实验的巧妙之处有：①实验前把绿叶放在暗处几小时，消耗掉叶内原有的营养物质，以消除原有营养物质对实验结果的干扰；②使叶片一半曝光，另一半遮光，构成了对照实验，能很好地得出实验结论；③用碘液检测实验结果（有无淀粉生成），比较灵敏。
（2）恩吉尔曼实验的巧妙之处有：①实验材料比较好：丝状绿藻叶绿体比较大，易观察，好氧细菌比较小，用好氧细菌检测放氧部位比较精确；②把实验装置放在黑暗没有空气的环境中，排除了环境对自变量和实验结果的干扰；③用极细的光束照射叶绿体，能使叶绿体区分为被照光部位和未被照光部位，构成了自身对照。
3．提示：用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，分两组进行实验，第一组实验的原料是H2O和C18O2；第二组实验的原料是HO和CO2，其他实验条件都相同。
迁移与应用1：D 解析：光合作用过程中产生的氧来自水，所以将一株植物培养在HO中并进行光照，过一段时间后光合作用产生的氧气中有18O，此外植物的蒸腾作用在不断进行，植物吸收的HO一部分通过蒸腾作用从叶片的气孔散失到周围空气中。所以植物释放的氧气和周围的水蒸气中都有18O。
活动与探究2：
1．提示：（1）石英砂可以使研磨充分。
（2）碳酸钙可以防止叶绿素的分解。
（3）叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂丙酮中，用丙酮可以把色素从生物组织中提取出来。
（4）层析液的作用是分离色素。色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度小的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可将不同色素分离开。
2．提示：
3．提示：（1）迅速研磨。
（2）滤液收集完毕后，及时用棉塞塞紧试管口。
（3）层析时用培养皿覆盖烧杯。
4．提示：层析液由航空汽油和丙酮按10∶1的比例配制而成，为有机溶剂，如果滤液细线触及层析液，色素会被溶解，而不能在滤纸条上层析出来。
迁移与应用2：B 解析：提取绿叶中色素时，收集到的提取液呈淡绿色，其原因可能有以下几种：一是选取的叶片含色素少；二是研磨不充分，色素未能充分提取出来；三是提取液太多，使色素提取液浓度降低；四是未加碳酸钙，造成研磨过程中叶绿素分子被破坏。本题中①②④的表述是正确的。
活动与探究3：
1．提示：恩吉尔曼的实验能说明：丝状绿藻的光合作用主要利用红光和蓝光。
2．提示：叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光。将不同色素的吸收光谱用坐标曲线表示如下：
3．提示：选无色透明薄膜。无色透明薄膜的透射光为白光，蓝色薄膜的透射光只有蓝色光，不利于光合作用。
迁移与应用3：D 解析：由于光合作用主要利用红光和蓝紫光，所以在光照强度相同的前提下，补充人工光源时，最好选择红光源和蓝紫光源。
当堂检测
1．第一次通过实验证明光合作用放出的O2来自H2O，而非CO2的科学家是（ ）。
A．海尔蒙特 B．萨克斯
C．鲁宾和卡门 D．卡尔文
2．下面不可作为叶绿体色素提取试剂的是（ ）。
A．丙酮 B．乙醇
C．甘油 D．水
3．在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。
A．红橙光灯 B．绿光灯
C．白炽灯 D．蓝光灯
4．用纸层析法分离叶绿体的色素时，在滤纸条上相距最远的两条色素带是（ ）。
A．胡萝卜素和叶绿素a B．胡萝卜素和叶绿素b
C．叶黄素和叶绿素b D．叶绿素a和叶绿素b
5．某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（ ）。
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条
B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条
D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
答案：
1．C 解析：依据识记内容直接作答。
2．D 解析：叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂，但不能溶解于水，所以水不可作为叶绿体色素的提取试剂。
3．B 解析：在所有颜色的光中，绿光被光合作用的利用率最低，所以为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装绿光灯。
4．B 解析：在用纸层析法分离叶绿体中的色素时，滤纸条上的色素带从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以相距最远的两条色素带是胡萝卜素和叶绿素b。
5．B 解析：水稻的叶黄素缺失，则对蓝紫光的吸收减少，对红光的吸收无明显差异，A、C项错误。色素层析条带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶黄素缺失则色素层析条带从上至下缺第2条，故B项正确。D项错误。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第二课时 酶与酶促反应
问题导学
一、与酶有关的探究实验
活动与探究1
1．请结合教材第56页“酶具有催化性”的实践活动，思考下列问题。
（1）实验中为什么选用新鲜的酵母菌液？
（2）实验中选用蒸馏水的目的是什么？
（3）该实验的现象及结论分别是什么？
（4）探究酶的催化性时判断反应进行的程度的两项指标分别是什么？
2．结合教材第56页“酶具有特异性”的实践活动，讨论下列问题。
（1）在制备可溶性淀粉溶液时，为什么使用完全冷却的淀粉溶液，而不用刚煮沸的淀粉溶液？
（2）该实验设置了对照实验，那么实验中的无关变量有哪些？单一变量是什么？
（3）该实验中能否将斐林试剂改成碘液？
3．结合教材第58页课题研究“影响酶促反应速率的因素”，思考讨论以下问题。
（1）如探究pH对酶活性的影响，自变量和无关变量分别是什么？
（2）“研究指导”中的实验方案有对照吗？如有对照，是何种类型的对照？
（3）“研究指导”中的实验方案中酶活性的检测指标是什么？
（4）“研究指导”中的实验方案中小滤纸片的作用是什么？它为什么能浮出液面？
迁移与应用1
一分子过氧化氢酶能在1 min内使5×105个过氧化氢分子分解成水和氧，相当于三价铁离子催化速率的109倍，但对糖的水解不起作用。这种现象说明酶具有（ ）。
A．稳定性 高效性 B．高效性 特异性
C．多样性 稳定性 D．多样性 特异性
有关酶的实验探究设计
1．酶是蛋白质的验证思路
通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量为待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量为是否出现紫色反应。同理，也可用派洛宁来验证酶是RNA。
2．酶的催化作用的验证思路
实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。
3．酶的特异性探究
此实验中的自变量可以是不同底物，也可以是不同酶溶液，因变量是底物是否被分解。
设计思路一：换底物不换酶
设计思路二：换酶不换底物
注意：①选择好检测底物的试剂。如底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的特异性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。②保证蔗糖的纯度和新鲜程度是实验的关键。
4．酶的高效性实验探究
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。
5．酶的适宜条件的探究
实验的自变量（即单一变量）为温度或pH，因变量是底物分解的速率或存在量。
实验设计的一般步骤：分组编号→不同处理→平衡无关变量→现象观察→结果分析→得出结论。
（1）对适宜温度的探究
①设计思路：设置对照实验
底物＋t1＋酶溶液，底物＋t2＋酶溶液，底物＋t3＋酶溶液……底物＋tn＋酶溶液底物分解的速率或存在的量。
②实验步骤（图解展示）：
底物 酶溶液
↓ ↓
在各自所控制温度下处理一段时间
↓
底物与酶溶液混合
↓
在各自所需温度下保温一段时间
↓
检测
在实验步骤中要注意：
a．在酶溶液和底物混合之前，需要把两者分别放在各自所需温度下保温一段时间。
b．若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而实验中需严格控制温度。
（2）对适宜pH的探究
设计思路：底物＋pH1＋酶溶液，底物＋pH2＋酶溶液，底物＋pH3＋酶溶液……底物＋pHn＋酶溶液底物分解的速率或存在量。
二、影响酶促反应速率的曲线分析
活动与探究2
1．绘出温度影响酶促反应速率的曲线，并尝试分析高温和低温对酶活性的影响是否一致？
2．根据pH对酶促反应速率的影响，探讨胃蛋白酶进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
3．结合教材叙述，尝试绘出酶浓度、底物浓度对酶促反应速率影响的曲线，并分析形成的原因。
迁移与应用2
如下图所示，在下列试管中均加入3 mL浆糊。A、C中各注入2 mL清水，B、D中各注入2 mL新鲜的唾液淀粉酶，保温5 min后分别滴入碘液，不变蓝色的是（ ）。
1．表示酶的特异性的曲线
说明：（1）在A底物中加入酶A，反应速率与未加酶时相比，明显加快，说明酶A催化A底物反应。
（2）在A底物中加入酶B，反应速率与未加酶时相同，说明酶B不催化A底物反应。
由此可知酶A特异性地作用于A底物，而酶B则无此作用。
2．表示酶的高效性的曲线
说明：（1）反应速率①＞②＞③。
（2）酶的高效性是与无机催化剂相比而言的。
（3）催化剂只改变反应速率，不改变反应的平衡点。
3．温度、pH对酶活性影响
影响因素 酶的活性 酶的结构 活性恢复情况
低温 降低 未破坏 可恢复
高温 降低或失活 破坏 不可恢复
过酸 失活 破坏 不可恢复
过碱 失活 破坏 不可恢复
答案：
活动与探究1：
1．（1）提示：选用新鲜的酵母菌液，以保证酶的数量和活性。
（2）提示：实验中设置加入蒸馏水的试管作为对照组，目的是增强实验结论的说服力。
（3）提示：现象：滴加新鲜酵母菌液的试管中卫生香燃烧剧烈，滴加蒸馏水的试管中卫生香没有明显变化。
结论：酶具有催化作用。
（4）提示：气泡的产生速率和卫生香燃烧的猛烈程度。
2．（1）提示：若用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，会破坏淀粉酶的活性。
（2）提示：实验的无关变量有：所加待测溶液和试剂的体积、保温时间、加热时间等。
实验中的单一变量是试管中的待测溶液。
（3）提示：该实验中不能用碘液代替斐林试剂，因为碘液只能使淀粉变蓝，而与蔗糖没有特殊的颜色反应，不能检验蔗糖是否被淀粉酶水解。
3．（1）提示：自变量是pH的变化，而温度、实验材料的用量等都是无关变量。
（2）提示：有对照。pH分别为5、7、9的3个组构成相互对照。
（3）提示：附着有过氧化氢酶的滤纸片从放入各烧杯液面到再浮出液面这一过程所用的时间。
（4）提示：小滤纸片附着有过氧化氢酶，是分解H2O2的过氧化氢酶的载体。H2O2被过氧化氢酶分解为H2O和O2，O2会附着在滤纸片上，使滤纸片向上运动直至浮出液面。
迁移与应用1：B 解析：过氧化氢酶的催化效率比无机催化剂铁离子的催化效率高，说明酶具有高效性；过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，不能催化糖类的水解，说明酶具有特异性。
活动与探究2：
1．提示：
分析：（1）曲线的最高点对应的温度为该酶的最适温度，此时酶的活性最高，酶促反应速率最高。
（2）在达到最适温度之前，随着温度的升高，酶促反应速率也逐渐加快；超过了最适温度，酶促反应速率会迅速下降。
（3）温度过高可使酶活性丧失，但温度过低只会降低酶的活性，而不会使酶活性丧失。
2．提示：不能。胃蛋白酶的最适pH大约是2.0，人体小肠内的pH约为7.8，胃蛋白酶进入小肠后，失去活性，不能发挥作用。
3．提示：（1）
分析：在底物充足、其他条件固定且适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
（2）
分析：在酶量一定的条件下，在一定范围内，酶促反应速率会随着底物浓度的增加而加快，但达到一定浓度后酶促反应速率就不再加快了。
迁移与应用2：B 解析：A、C中加入了清水，浆糊的成分不变，加入碘液变蓝。B、D加入唾液淀粉酶，D中温度过高，酶失活，浆糊中的淀粉未被水解，而B中的淀粉被淀粉酶水解了，所以滴入碘液后B不变蓝A、C、D变蓝。
当堂检测
1．能够促使淀粉水解的酶是（ ）。
A．麦芽糖酶 B．淀粉酶 C．蛋白酶 D．脂肪酶
2．在其他条件适宜的情况下，下列因素对酶活性的影响可用图示表示的是（ ）。
A．温度 B．反应物浓度 C．pH D．抑制剂浓度
3．FeCl3和过氧化氢酶都能催化H2O2分解为H2O和O2，但过氧化氢酶和FeCl3的区别是（ ）。
A．过氧化氢酶必须在较高温度下发挥作用
B．过氧化氢酶必须在强酸条件下发挥作用
C．过氧化氢酶使H2O2分解释放O2的速度快
D．过氧化氢酶使H2O2分解释放O2的速度慢
4．下面图示过氧化氢被分解速率的曲线，说明酶的哪一特性？（ ）
①专一性 ②高效性 ③催化特性 ④在温和条件下进行
A．①④ B．②③ C．①② D．③④
5．欲探究温度对酶促反应速率的影响规律，以下设计合理的是（ ）。
A．把pH的变化确定为自变量
B．把pH的变化确定为无关变量
C．把酶和底物混合后，再置于相应的温度下处理
D．只能用生成物的生成速率表示酶促反应速率的大小
答案：
1．B 解析：酶具有特异性，促使淀粉水解的酶只能是淀粉酶。
2．B 解析：温度过高或过酸、过碱都会使酶失活。抑制剂会抑制酶的活性，反应速率也会随之降低。在酶一定量的条件下，反应速率随反应物浓度的增加而增加，但当反应物达到一定量时，由于酶数量的限制，反应速率不再增加。
3．C 解析：酶具有高效性，因此和FeCl3相比，过氧化氢酶分解H2O2的速度比较快。H2O2酶的化学本质为蛋白质，在高温、强酸、强碱条件下变性失活。
4．B 解析：和没有催化剂相比，过氧化氢酶能加快过氧化氢的分解，说明了酶的催化特性；和Fe3＋相比，过氧化氢酶分解过氧化氢的速度快，说明了酶的高效性。欲说明专一性需将不同的酶进行比较；欲说明酶在温和条件下进行作用，需将不同条件的处理进行比较。
5．B 解析：由实验目的可知：温度的变化为实验变量（自变量），pH、实验材料的用量等为无关变量。为确保严格控制温度，需单独用设计的温度处理酶和底物后，再将它们混合；酶促反应速率可用生成物的生成速率表示，也可用底物的消耗速率表示。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。
