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第5章 细胞的能量供应和利用
①说明酶在代谢中的作用、本质和特性。
②解释ATP的化学组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。
③简述线粒体的结构和功能；说明细胞呼吸的方式、原理和实质；探讨细胞呼吸原理的应用。
④简述叶绿体的结构和功能；说明光合作用的原理和应用以及科学家对光合作用原理的认识过程；研究影响光合作用强度的环境因素。
7个重点：①酶的作用、本质和特性；
②ATP的化学组成和特点及其在能量代谢中的作用；
③有氧呼吸的过程及原理；
④绿叶中色素的种类和作用；
⑤光合作用的发现及研究史；
⑥光合作用的光反应、暗反应过程及相互
关系；
⑦影响光合作用强度的环境因素。
6个难点：①酶降低化学反应活化能的原理；
②控制变量的科学方法；
③ATP与ADP的相互转化；
④探究酵母菌细胞呼吸的方式；
⑤光反应和暗反应的过程；
⑥探究影响光合作用强度的环境因素。
12个考点：①酶的种类、分布、特性与保存；
②探究影响酶促反应速率的因素；
③探究酶的专一性；④酶的本质及作用原理；
⑤ATP在能量代谢中的作用；⑥有氧呼吸和无氧呼吸的比较；
⑦探究酵母菌细胞呼吸的方式；⑧影响细胞呼吸的主要因素；
⑨种子萌发的条件及物质变化；⑩捕获光能的色素；
光合作用与细胞呼吸的综合应用； 影响光合作用的因素。
第1节 降低化学反应活化能的酶
课标要点 学法指导
说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响 1.生命观念：通过建立温度、pH对酶活性的影响等数学模型，理解影响酶活性的规律和实质
2．科学探究：能够根据实验原理，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论
3．社会责任：通过学习酶的作用机理及特性，能够解释“发烧使人食欲减退”等生产生活中的实际例子
知识导图
课前 · 新知导学
1．细胞代谢
(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多_________，统称为细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件：需________的催化。
(3)意义：细胞代谢是______________的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
(1)实验原理：
酶在细胞代谢中的作用
化学反应
酶
细胞生命活动
(2)实验过程和现象：
试管编号 试剂 处理 现象
1 2 mL H2O2溶液 常温 几乎无气泡产生
2 2 mL H2O2溶液 90 ℃水浴加热 有_____气泡产生
3 2 mL H2O2溶液 3.5%FeCl3溶液2滴 有_____气泡产生
4 2 mL H2O2溶液 新鲜肝脏研磨液2滴 有_____气泡产生
较少
较多
大量
(3)实验结论：酶具有________作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率________。
(4)实验中变量的控制：
①自变量：______________的对实验对象进行处理的因素。如本实验中____________和______________等。
②因变量：因________改变而变化的变量。如本实验中__________________。
催化
更高
人为控制
FeCl3溶液
肝脏研磨液
自变量
H2O2分解速率
③无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的__________，如肝脏的新鲜程度等。
(5)对照实验：
除作为____________的因素外，其余因素都____________，并将____________进行比较的实验。对照实验一般要设置对照组和____________组。
可变因素
自变量
保持一致
结果
实验
过氧化氢酶在反应前后有变化吗？如果增加过氧化氢酶的数量，最终产生的气体总量会怎样？
__________________________________________________。
微思考
提示：酶在化学反应前后的数量和性质均不改变；不变
3．酶的作用原理
(1)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________状态所需要的能量。
(2)作用机理：酶能________化学反应的活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更________，因而催化效率________。
常态
活跃
降低
显著
更高
下列关于活化能的叙述，不正确的是 ( )
A．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
B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能
C．酶可以降低化学反应的活化能
D．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著
【答案】B
【解析】酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著；水浴加热可以给化学反应提供能量，但不能降低化学反应的活化能。
1．关于酶本质的探索历程
酶的本质
科学家 主要成就及观点
巴斯德之前 发酵是________过程，与__________无关
巴斯德(法) 只有____________参与才能进行发酵
李比希(德) 酵母菌细胞裂解释放出___________才会引起发酵
毕希纳(德) 获得不含酵母菌细胞的________，但未能分离鉴定出酶
纯化学
生命活动
酵母菌细胞
某些物质
提取液
2．酶的本质
酶是________产生的具有________作用的有机物，其中绝大多数酶是________，少数是________。
科学家 主要成就及观点
萨姆纳(美) 用______提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是__________
切赫和奥尔特曼(美) 发现少数________也具有生物催化功能
丙酮
蛋白质
RNA
活细胞
催化
蛋白质
RNA
酶是生物体内很多生化反应的必要条件，下列关于酶的叙述中，正确的是 ( )
A．酶的基本单位是氨基酸
B．酶的作用能够使更多的反应物转化为产物
C．酶都是在核糖体上合成的
D．食物中的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下消化成氨基酸
【答案】D
【解析】蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽，然后在肽酶的作用下水解成氨基酸。
1．高效性
(1)含义：酶的催化效率大约是_______________的107～1013倍(酶的高效性是相对于无机催化剂而言的)。
(2)意义：使细胞代谢快速进行。
2．专一性
(1)含义：每一种酶只能催化_______________化学反应。
(2)意义：使_____________有条不紊地进行。
酶的特性
无机催化剂
一种或一类
细胞代谢
3．酶的作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般是在比较_____________下进行的。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，酶的活性都会明显降低；过酸、过碱或温度过高，都会使酶的___________遭到破坏，使酶永久失活。低温可使酶的______明显下降，但在适宜的条件下其活性可以________，因此酶制剂适宜在________下保存。
温和的条件
空间结构
活性
恢复
低温
1．酶活性及影响因素
(1)含义：酶对化学反应的____________。
(2)影响酶活性的主要因素：____________和__________。
2．探究影响酶活性的条件
(1)探究温度对酶活性的影响：
影响酶活性的条件
催化效率
温度
pH
步骤 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL
步骤 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后____________ 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 变蓝 ______ 变蓝 结论 酶的催化作用需在____________下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 保温5 min
不变蓝
适宜的温度
(2)探究pH对酶活性的影响：
①取8支洁净的试管，编号，分别加入_______________________。
②用________或________溶液调节成不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。
③分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。
④用________________________来检测氧气的生成情况。
等量新鲜的肝脏研磨液
盐酸
NaOH
点燃但无火焰的卫生香
某生物实验小组欲探究温度对淀粉酶活性的影响，已知淀粉酶催化淀粉水解是一个多步反应，会依次形成较大分子糊精、小分子糊精、麦芽糖，加入碘液后的溶液颜色分别是蓝紫色、橙红色、黄褐色(碘液颜色)。下列操作错误的是 ( )
A．设置一系列温度梯度，确定淀粉酶活性较强的温度范围
B．将淀粉酶溶液、淀粉溶液分别保温处理后再进行混合
C．通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱
D．混合保温一段时间后，在保温装置中直接加碘液即可检测淀粉水解情况
【答案】D
【解析】探究温度对酶活性的影响实验的前提是不知道酶的最适温度，因此需设置一系列温度梯度进行实验，最终得到酶活性较高的温度范围，A正确；实验过程中需将酶和淀粉溶液分别保温，达到一定温度后再混合，B正确；通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱，C正确；为防止在保温装置中酶继续催化淀粉水解，混合保温相同时间后应加入强酸或强碱等物质终止反应，再加碘液检测淀粉水解情况，D错误。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．选择实验材料的注意事项
(1)肝脏要制成研磨液。因为研磨液能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。
(2)实验时要选用新鲜的肝脏或土豆片。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菌的作用下分解，造成细胞中酶的数量减少，且活性降低。
比较H2O2在不同条件下的分解
(3)滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一个滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性，从而导致得出错误的结论。
2．控制变量的科学方法
(1)
(2)
分析实验中的变量及对照类型有哪些？
分析该实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组，完成下表。
提示：H2O2分解速率 加入H2O2的量 1 2、3、4
自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组
2号：水浴加热； 3号：加FeCl3溶液； 4号：加肝脏研磨液 ______ ________；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度等 ____号 试管 ____号
试管
[对点精练]
1．有关“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的叙述，错误的是 ( )
A．加热降低了化学反应的活化能
B．该实验的自变量是温度、催化剂的种类
C．溶液的体积、试管的洁净程度为无关变量
D．与3号试管相比，4号试管中过氧化氢分解得更快，证明该酶具有高效性
【答案】A
【解析】2号试管产生的气泡比1号试管多，是因为加热提高了反应物质的活性，使分子运动加快进而提高反应速率，并不能说明加热可以降低化学反应所需的活化能，A错误；比较该1号和2号试管可知，实验的自变量是温度；比较该3号和4号试管可知，实验的自变量是催化剂的种类，B正确；该实验的自变量是温度、催化剂的种类，溶液的体积、试管的洁净程度为无关变量，C正确；4号试管和3号试管的变量是催化剂的种类，与3号试管相比，4号试管中过氧化氢分解得更快，产生的气泡更多，体现了酶降低活化能的速率高于无机催化剂，证明了该酶具有高效性，D正确。
2．(2023·湖北名校期末)某兴趣小组进行了如下实验，用点燃但无火焰的卫生香放到①～④号试管管口观察复燃情况。对比分析各组实验，下列分析不合理的是 ( )
A．仅比较①②号试管，即可说明酶具有高效性
B．仅比较③④号试管，不足以说明过氧化氢酶的催化需要适宜的pH
C．本实验还能以试管中气泡的产生速率为实验观测指标
D．加一组只含H2O2的对照组与②号比较可以证明酶具有催化作用
【答案】A
【解析】①②号试管中的自变量是催化剂的种类，须增加一组空白对照，才能根据实验结果说明酶具有高效性，A错误；③④号试管中的自变量是pH的不同，且两试管中酶因为强酸和强碱的处理而失去活性，反应速率无差别，因此根据两个试管中的现象不足以说明过氧化氢酶的催化需要适宜的pH，B正确；本实验还可以试管中气泡的产生速率为实验观测指标，代表的是酶促反应速率，C正确；加一组只含H2O2的对照组与②号比较，二者之间的自变量是有无酶的催化，因而可以证明酶具有催化作用，D正确。
[知识归纳]
(1)酶的本质：
酶的本质和作用原理
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 具有生物催化功能 (2)酶的作用机理：
酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：
①图中ac和bc段分别表示无催化剂和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，但会提供能量。
[对点精练]
1．下列有关酶的叙述正确的是 ( )
A．有的酶从食物中获得，有的酶从体内转化而来
B．酶在代谢中有多种功能
C．酶只在细胞内发挥作用
D．酶是有机物
【答案】D
【解析】酶是由活细胞产生的，A错误；酶在代谢中具有催化作用，B错误；酶可以在细胞内或细胞外发挥作用，C错误；不论是蛋白质类的酶还是RNA类的酶，都是有机物，D正确。
2．如图曲线表示物质A生成物质P的化学反应在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。据图判断不正确的是 ( )
A．bc段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生所需要的活化能
B．ad段表示在无催化剂催化的条件下，使物质A生成物质P反应发生所需要的活化能
C．若物质A与物质P之间转化的反应为可逆反应，酶可同样地降低正、逆反应的活化能
D．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动
【答案】B
【解析】bc段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生所需要的活化能；ac段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生所需要的活化能；若物质A与物质P之间转化的反应为可逆反应，酶可同样地降低正、逆反应的活化能；由于酶比无机催化剂降低化学反应的活化能更显著，所以若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动。
[知识归纳]
酶促反应曲线
[对点精练]
1．(2023·陕西西安期末)图甲、乙、丙分别表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。图丁表示在最适温度下该酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线。下列有关叙述错误的是( )
A．图甲中，反应速率不再上升是因为受到酶浓度的限制
B．图乙中，a点到b点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏
C．图丙可表示pH对胃蛋白酶催化反应的反应速率的影响
D．如果适当降低温度，则图丁中的M值将保持不变
【答案】C
【解析】图甲表明，反应物浓度超过某一浓度时，反应速率不再随反应物浓度增大而增大，此时的限制因素是酶的浓度，A正确；超过最适温度后，高温会使酶的空间结构发生不可逆的变化，故图乙中，a点到b点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏使酶的活性降低，B正确；胃蛋白酶的最适pH为0.9～1.5，与图示中最适pH为8.0左右不符，图丙不可表示pH对胃蛋白酶催化反应的反应速率的影响，C错误；图丁是在最适温度下测得的曲线，温度降低后酶的活性降低，底物完全反应所需要的时间延长，但最终生成氨基酸的总量不变，即M值不变，D正确。
2．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3实验结果可知酶具有高效性
D．由图4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，但不能确定30 ℃为该酶的最适催化温度，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。由图4说明酶具有专一性。
【方法技巧】 图解酶的专一性
[知识归纳]
1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。
(2)淀粉水解：
①淀粉检测：加入碘液，溶液变蓝色。
②淀粉酶可催化淀粉水解。
③酸性环境可以使部分淀粉水解。
探究影响酶活性的条件
(3)H2O2分解：
①H2O2可分解为H2O和O2。
②H2O2可在过氧化氢酶的催化作用下快速分解。
③常温下H2O2易分解，高温可以使H2O2分解加快。
2．实验方案设计与预期结果
比较项目 探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
实验材料 淀粉溶液、淀粉酶溶液 H2O2溶液、过氧化氢酶溶液
变量控制 无关 变量 反应物与酶的量、溶液pH等应适宜且相同 反应物与酶的量、温度等应适宜且相同
比较项目 探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
实验材料 淀粉溶液、淀粉酶溶液 H2O2溶液、过氧化氢酶溶液
变量控制 自变量 先将反应物溶液与酶溶液在各梯度温度下分别保温，然后混合 先将反应物溶液与酶溶液分别调至各梯度pH，然后混合
因变量检测 滴加碘液，观察溶液颜色变化 观察气泡产生的快慢
预期结果 酶活性较低时，溶液变为蓝色 酶活性较低时，气泡产生较慢
3．酶相关实验探究的“宜”与“不宜”
(1)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(2)在探究酶的最适温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(3)在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
[对点精练]
1．(2022·广东学业水平考试)实验探究pH对过氧化氢酶活性的影响，结果如下：
实验材料、条件与结果 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5
实验材料 H2O2溶液/mL 2 2 2 2 2
猪肝研磨液 (含过氧化氢酶)/滴 2 2 2 2 2
实验条件 pH 4 5 6 7 8
水浴温度/℃ 37 37 37 37 37
实验结果 产生气体的速率 最慢 慢 快 最快 较快
下列分析正确的是 ( )
A．自变量为H2O2溶液和猪肝研磨液
B．过氧化氢酶活性随pH升高而增强
C．可依据气泡产生的速率判断酶活性
D．过氧化氢酶只有在37 ℃时才有活性
【答案】C
2．下列有关“探究影响酶活性的条件”实验的叙述，正确的是 ( )
A．若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，则pH是自变量，过氧化氢分解速率是无关变量
B．若探究温度对酶活性的影响，可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，应将淀粉与淀粉酶两溶液混合后再调温度
D．若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测
【答案】D
【解析】若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，则pH是自变量，过氧化氢分解速率是因变量，A项错误；若探究温度对酶活性的影响，不可选择新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液进行反应，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，B项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，应先将淀粉溶液与淀粉酶溶液在各自所需的温度下保温一段时间再混合，C项错误；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不可选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度，D项正确。
课堂 · 延伸提分
(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。
(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
(3)酶作用的实质是降低化学反应的活化能，不是提供能量。
(4)并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶，大多数活细胞一般都能产生酶。
易错易混：酶的本质与酶促反应
(5)适量增加酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加；若适当增加反应物的浓度，提高反应速率的同时生成物的量会增加。
(6)不同因素影响酶促反应速率的本质不同。
①温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。
②底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
例1 (2022·湖南衡阳期末)如图表示酶浓度一定时，反应速率和pH、反应物浓度、温度的关系曲线，其中甲曲线是在最适的温度和pH条件下的关系曲线，下列有关表述错误的是 ( )
A．曲线甲、丙分别表示反应物浓度、pH对酶促反应速率的影响
B．在B点再降低酶的浓度，反应速率减慢
C．E点到F点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏
D．将处于J点条件下的该酶溶液调整到H点条件下，酶活性显著升高
【答案】D
【解析】甲曲线表示在最适温度和pH条件下，某种酶促反应速率与反应物浓度之间的关系，丙曲线与横轴有两个交点，说明过酸和过碱条件下酶失活，进而表现为反应速率下降为0，因此代表pH对酶促反应速率的影响，A正确；
甲表示最适温度和pH条件下某酶促反应速率与反应物浓度之间的关系，B点反应速率达到最大，此时限制酶促反应速率的因素是酶浓度，故B点再降低酶的浓度，反应速率减慢，B正确；乙曲线代表温度对酶促反应的影响，E点到F点为高于最适温度条件下，随着温度的升高，反应速率的变化，即此时反应速率逐渐下降是由酶的空间结构逐渐被破坏引起的，C正确；丙曲线代表pH对酶促反应速率的影响，将处于J点条件下的该酶溶液调整到H点条件下时，酶活性不会升高，因为在J点条件下酶已经失去活性，且不可恢复，D错误。
错因分析：一是对影响酶促反应速率的曲线理解不透彻；二是对影响酶促反应速率的曲线上转折点的影响因素分析不到位；三是对温度和PH对酶活性的影响机理理解不到位或理解错误。
例2 如图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响，下列说法正确的是( )
A．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质
B．随着反应物浓度的增加，反应速率B点不
再加快，限制反应速率增高的原因是酶的数量有限
C．在A点适当提高反应温度，反应速率有所
提高
D．在C点提高反应物浓度，反应速率不变，产物量也不变
解题技巧：酶相关曲线的分析题的答题方法
【答案】B
【解析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，A错误；图示为在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响，因酶量是一定的，所以随着反应物浓度的增加，反应速率B点不再加快，限制反应速率增高的原因是酶的数量有限，B正确；图示在最适温度下进行，在A点适当提高反应温度，因酶的活性减弱，反应速率有所下降，C错误；C点限制反应速率增高的原因是酶的数量有限，因此在C点提高反应物浓度，反应速率不变，但产物量会增大，D错误。
审题流程：
第一步 试题分析。
这些以坐标曲线图的形式呈现信息的试题，在考查酶相关知识点时最为常见。借助曲线图可以呈现酶的作用特点、影响酶活性的因素、实验结果等信息，同时也可以考查学生的识图、析图能力。若能掌握相关的解题方法将会事半功倍。常采用“四析法”审读坐标曲线图。
第二步 曲线分析。
“一析”横、纵坐标的含义。横坐标通常表示实验的自变量(X)，常见的有时间、温度、pH、底物浓度、酶浓度等；而纵坐标通常表示实验的因变量(Y)，常见的因变量(Y)有反应速率、生成物的量、底物剩余量等。需要注意的是，若纵坐标表示生成物的量，则酶浓度不会改变其最大值，底物浓度才能改变其最大值。
“二析”曲线走势。根据曲线的走势可明确因变量(Y)是怎样随自变量(X)的变化而变化的。
“三析”特殊点。分析反应曲线中起点、终点、转折点、交叉点等表示的含义及产生的原因。若因变量(Y)随着自变量(X)的变化而变化，则自变量(X)是限制因素；当自变量(X)超过一定的值以后，因变量(Y)不再随自变量(X)变化而发生变化，则限制因素不再是自变量(X)，而是自变量(X)以外的其他因素。
“四析”曲线条数。当存在多条曲线时，应先对每一条曲线单独分析，然后再综合分析。若需要分析曲线间的关系，可从以下两点入手分析：①当横坐标相同时，对应的纵坐标之间的关系；②当纵坐标相同时，对应的横坐标之间的关系。
第三步 各项击破。
本题以反映实验结果的曲线图为载体，考查学生对影响酶促反应速率的因素的理解能力以及对曲线的分析能力。解决本题的关键在于：明确横、纵坐标的含义以及曲线的变化趋势、起点、转折点、终点等点的含义，对比分析导致曲线出现变化的原因，再运用所学的“温度对酶活性影响”的相关知识加以分析，合理地解释特定情境下的曲线含义，在解题的过程中就可以有效处理，从而得到答案。
小练 · 素养达成
1.(2023·浙江衢州期末)生物体内的化学反应在常温常压下进行，与体内存在的生物催化剂——酶密切相关。下列关于酶的叙述正确的是
( )
A．酶由活细胞产生，只能在细胞内起作用
B．所有的酶均含C、H、O、N四种元素
C．酶作为生物催化剂，为化学反应提供能量
D．一种酶只能催化一种底物的反应
【答案】B
【解析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，在细胞内外、生物体外都可以起作用，A错误；绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，蛋白质的组成元素主要为C、H、O、N，RNA的组成元素是C、H、O、N、P，故所有酶都含有C、H、O、N元素，B正确；酶的作用机理是能够降低化学反应的活化能，不能为化学反应提供能量，C错误；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的特性，D错误。
2．(2023·黑龙江佳木斯校考)纺织工业上的褪浆工序通常有两类，分别是化学法和加酶法。化学法，需要7～9 g/L的NaOH溶液，在70～80 ℃条件下作用12 h，褪浆率仅为50%～60%；而加酶法，用少量细菌淀粉酶在适宜的条件下，只需作用5 min，褪浆率即可达到98%，这一事实说明 ( )
A．酶具有多样性 B．酶具有高效性
C．酶具有专一性 D．酶具有稳定性
【答案】B
【解析】酶能降低化学反应的活化能，使化学反应容易进行；与无机催化剂相比，酶的催化作用具有专一性、高效性。依题意“用少量细菌淀粉酶在适宜的条件下，只需作用5 min，褪浆率即可达到98%”，说明酶具有高效性。综上所述，A、C、D错误，B正确。
3．关于下图所示实验的叙述中，错误的是 ( )
A．甲装置是实验组，乙装置是对照组
B．H2O2溶液的浓度属于无关变量
C．乙试管产生气泡的速率比甲试管快
D．清水和肝脏研磨液为自变量，H2O2分解
速率为因变量
【答案】A
【解析】本题考查的是探究过氧化氢酶催化作用的相关实验。用新鲜肝脏研磨液处理的为实验组，加清水的为对照组，其他的变量(如H2O2溶液的浓度等)能引起反应速率改变的变量称为无关变量，应遵守等量原则。
4．(2023·广东广州期末)图中曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析，错误的是 ( )
A．降低反应温度后，反应速率可用曲线a表示
B．在B点增加酶量，反应速率可用曲线c表示
C．酶量是限制曲线AB段反应速率的
主要因素
D．增加pH后重复该实验，A、B点位
置都将下移
【答案】C
【解析】曲线b是在最适温度、最适pH条件下测得的，降低温度后，酶活性降低，反应速率下降，可用曲线a表示，A正确。B点以后，酶促反应速率不再随反应物浓度的增大而增大，说明反应物浓度不是限制因素，有可能是酶量限制了酶促反应速率的进一步提高。因此在B点增加酶量，可以进一步提高反应速率，即可用曲线c表示，B正确。AB段表示反应速率随反应物浓度的增加而增加，说明限制AB段反应速率的主要因素是反应物浓度，C错误。曲线b是在最适温度、最适pH条件下测得的，增大pH，酶的活性逐渐减弱，A、B点位置都下移，D正确。
5．下面列出的材料供任意选用，实验用具充足。请回答有关问题。(注：答案中溶液可不写浓度)。供选：(以下未说明的百分浓度均为质量分数浓度，各溶液均新配制)2%淀粉酶溶液、20%肝脏研磨液、3%FeCl3溶液、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、5%HCl、5%NaOH、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂、酸碱缓冲液。
(1)利用所供材料，________(填“能”或“不能”)通过实验验证“酶具有高效性”。
(2)要证明pH对酶活性的影响，为避免酸碱对反应物本身水解的影响，选用的反应物最好是__________。
(3)研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是____________，最好用“加入_____________(试剂)观察颜色变化”的方法来捕获实验结果。
(4)要证明温度对酶活性的影响，选用的反应物最好是__________，捕获实验结果的方法是________________，观察颜色褪去的程度。
(5)测定淀粉酶活性时，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入____________________________以维持其酸碱度稳定。
【答案】(1)能 (2)过氧化氢溶液
(3)淀粉溶液和蔗糖溶液 斐林试剂
(4)淀粉溶液 加入碘液 (5)酸碱缓冲液
【解析】(1)分析实验材料，实验能利用体积分数为3%的过氧化氢溶液作为实验的底物，20%肝脏研磨液、3%FeCl3溶液作为催化剂，来验证“酶具有高效性”。(2)由于酸性条件下淀粉易分解，因此淀粉不能作为探究pH对酶活性影响的实验材料，因此要证明pH对酶活性的影响，选用的反应物最好是过氧化氢溶液。(3)研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是淀粉溶液和蔗糖溶液，由于淀粉酶可以水解淀粉而不能水解蔗糖，最好用加入斐林试剂观察砖红色是否出现来捕获实验结果。
(4)由于过氧化氢在高温下易分解，因此要证明温度对酶活性的影响，选用的反应物最好是淀粉溶液，通过加入碘液观察蓝色褪去的程度判断淀粉的分解量。(5)测定淀粉酶活性时，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入酸碱缓冲液以维持其酸碱度稳定。(共49张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
课前 · 新知导学
ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷三磷酸
A－P～P～P
核糖
磷酸基团
特殊的化学键
3．ATP的特点
(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个_______________，储存大量能量。
(2)ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，即末端磷酸基团具有较高的___________。末端磷酸基团易脱落，释放出大量________。
4．ATP的功能
ATP是生命活动的_______________，能够直接为生命活动提供能量。
特殊的化学键
转移势能
能量
直接能源物质
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．ATP去掉两个磷酸基团后为DNA基本单位之一
D．含有腺嘌呤和脱氧核糖
【答案】A
【解析】1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成ATP，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B、D错误；ATP去掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，C错误。
1．转化过程
(1)ATP转化为ADP：
①ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端__________挟______与其他分子结合，从而使后者发生变化，ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物________(腺苷二磷酸)，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的________(以Pi表示)。
ATP与ADP的相互转化及ATP的利用
磷酸基团
能量
ADP
磷酸
Pi
能量
Pi
Pi
能量
2．转化过程中能量的来源和去向
(1)ADP合成ATP的能量来源：
①绿色植物，既可来自_____，也可以来自_________所释放的能量。
②动物、人、真菌和大多数细菌，均来自细胞进行呼吸作用时分解________所释放的能量。
(2)ATP水解成ADP释放的能量去向：____________________。
光能
呼吸作用
有机物
各项生命活动
3．相互转化特点
(1)ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于__________之中的。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了__________________。
4．ATP的利用
(1)ATP利用的实例：
动态平衡
生物界的统一性
主动运输
收缩
思考
吸能
(2)ATP是细胞内流通的能量“货币”：
①化学反应中的能量变化与ATP的关系：
吸能反应：一般与______________相联系；
放能反应：一般与______________相联系。
②能量通过____________在吸能反应和放能反应之间流通。
ATP的水解
ATP的合成
ATP分子
ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h约有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？
_____________________________________________________。
微思考
提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要
有人把ATP比作细胞的能量“货币”，说明ATP是细胞生命活动的 ( )
A．直接能源 B．储备能源
C．间接能源 D．主要能源
【答案】A
【解析】ATP是细胞生命活动的直接能源。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．ATP的分子组成(如图)
ATP的结构和功能
(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”表示两个特殊的化学键，“3”表示3个磷酸基团。
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中末端磷酸基团容易水解和形成，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。
1．ATP中含有的能量是什么能？主要储存在哪些部位？
2．20个腺苷和60个磷酸最多可以组成多少个ATP？这些ATP分子中所含的特殊的化学键有多少个？
1．提示：化学能；特殊的化学键。
2．提示：20；40。
[对点精练]
1．(2022·浙江学业水平考试)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是 ( )
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
【答案】D
【解析】一个ATP分子由一个腺苷(一个腺嘌呤和一个核糖)、3个磷酸基团、2个特殊的化学键组成，A错误。ATP分子中具有2个特殊的化学键，1个普通磷酸键，B错误。酶具有专一性，ATP与ADP循环转化所需酶的种类不相同。ATP水解酶催化ATP水解，ATP合成酶催化ATP的合成，C错误。吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
2．下图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是 ( )
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．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
【答案】D
【解析】a键断裂后形成ADP和Pi，A项错误；图中3表示腺嘌呤，2与3结合为腺苷，即ATP中的A，B项错误；1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C项错误；ATP的组成元素为C、H、O、N、P，D项正确。
[知识归纳]
1．相互转化的过程
(1)图示：
ATP与ADP的相互转化
(2)分析：
①光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。
②主动运输等吸能反应与ATP的水解相联系，所以ATP是直接能源物质。
③ATP在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。
2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环利用的”。
[对点精练]
1．(2023·四川内江开学考)下图从左到右表示ATP合成和分解的过程，下列叙述错误的是 ( )
A．图中的“A”代表腺苷，图中的“P”代表磷酸基团
B．所有活细胞内都能发生ATP和ADP的相互转化
C．一般情况下，放能反应与ATP的合成相联系
D．ATP和ADP相互转化能使细胞中储存大量ATP
【答案】D
【解析】ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，图中的“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，A正确；活细胞中发生着各种化学反应，时刻不停地发生着ATP和ADP的相互转化，并且处于动态平衡中，B正确；许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量，放能反应与ATP合成相联系，C正确；ATP和ADP可以相互转化，但细胞中储存的ATP较少，D错误。
2．如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定 ( )
A．A为ADP，B为ATP
B．能量1和能量2来源相同
C．酶1和酶2是同一种酶
D．X1和X2是同一种物质
【答案】D
【解析】由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP中远离A的特殊化学键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2是催化不同反应的不同的酶；X1和X2是同一种物质Pi。
课堂 · 延伸提分
ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。
生物体中与能量有关的物质：
(1)直接能源物质——ATP。
(2)主要的能源物质——糖类。
(3)主要的储能物质——脂肪。
(4)植物特有的储能物质——淀粉。
(5)动物特有的储能物质——糖原。
(6)最终能量来源——太阳能。
易错易混：ATP与能量
例1 (2023·江苏苏州期末)ATP是细胞内的能量“货币”，如图为ATP分子的结构式图解，a、b、c表示相应的结构，①②表示化学键。GTP与ATP结构相似，下列叙述错误的是 ( )
A．GTP含有的糖为核糖
B．ATP并不是细胞中所有需要能量的
生命活动的唯一直接供能物质
C．化学键①和化学键②断开时所释放
的能量不同
D．a表示腺嘌呤，b表示腺苷
【答案】D
【解析】GTP与ATP结构相似，ATP中含有的糖为核糖，所以GTP含有的糖也为核糖，A正确；ATP是细胞内绝大多数生命活动能够直接利用的能源物质，可以直接为生物体的大多数需能反应提供能量，B正确；化学键②是特殊的化学键，断开时所释放的能量比①多，C正确；a表示腺苷，b表示腺嘌呤核糖核苷酸，D错误。
错因分析：一是对ATP的组成成分和结构掌握不到位；二是对ATP并不是唯一的供能物质理解不透彻。
例2 ATP是细胞直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P。下列有关分析错误的是 ( )
A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
C．在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一
D．dATP具有特殊的化学键，可能为细胞的某些反应提供能量
解题技巧：信息题的答题方法
【答案】C
【解析】根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成特殊的化学键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，而dATP是脱氧腺苷三磷酸，在DNA合成过程中，dATP不是构成DNA的基本单位之一，C错误；dATP含有2个特殊的化学键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。
审题流程：
第一步 解读题干，提取信息。
分析题干内容，概括信息主旨。
由题干“dATP(d表示脱氧)是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P”可知，从ATP和dATP的中文名称、英文简称和结构简式进行对比，ATP与dATP就只有分子中五碳糖的种类不同，它们应该具有相似的结构、功能和化学性质。可以从ATP推测dATP。
第二步 对接教材，迁移知识。
弄清考查的知识点，对应教材中的相关章节。
根据题干“ATP是细胞直接的能源物质”考查的知识点，与教材中第5章第2节“细胞的能量‘货币’ATP”密切相关：
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A腺嘌呤，①腺苷，②腺苷一磷酸，③ADP，④ATP，⑤普通化学键，⑥特殊的化学键。
(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
(3)结构特点：
①ATP分子中远离A的那个特殊的化学键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新合成ATP。
②特殊化学键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
2．ATP与ADP的相互转化
第三步 各项击破，正确作答。
逐个选项分析，结合教材知识判断正误。
小练 · 素养达成
1．下列关于ATP的叙述正确的是 ( )
A．每个ATP分子含有1个磷酸基团
B．每个ATP分子含有3个特殊化学键
C．ATP不能水解释放能量
D．ATP是一种高能磷酸化合物
【答案】D
【解析】每个ATP分子含有3个磷酸基团，A错误；每个ATP分子含有2个特殊化学键，B错误；ATP能水解释放能量，C错误；ATP是一种高能磷酸化合物，D正确。
2．在ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，下图圆圈中“A”依次表示的是 ( )
A．腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷
B．腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
C．腺苷、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
D．腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤
【答案】C
【解析】根据各图的表示可知：ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；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；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；核苷酸中的A为腺嘌呤。
3．(2023·吉林长春期末)如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是 ( )
A．过程①不需要酶的催化
B．机体储存有大量ATP以维持机体能量需求
C．过程①所需能量只能来自化学能
D．过程②是在酶的催化下，远离腺
苷的特殊化学键断裂，末端磷酸基团脱离
【答案】D
【解析】ATP合成和分解的过程都需要酶的催化，A错误；机体内ATP的含量很少，但可以快速转化以维持机体能量的需求，B错误；过程①的能量可以来自于化学能，也可以来自于光能，如光反应过程，C错误；ATP水解的过程中，在ATP水解酶的催化作用下，远离腺苷的特殊化学键断裂，末端磷酸基团脱离，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化，D正确。
4．科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩。这说明 ( )
A．葡萄糖是能源物质 B．ATP是储能物质
C．葡萄糖是直接能源物质 D．ATP是直接能源物质
【答案】D
【解析】题干“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。
5．(2022·云南昆明期末)如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列说法正确的是 ( )
A．图甲中的A代表的是腺嘌呤，a代表腺嘌呤脱氧核苷酸
B．放能反应与ATP的水解反应相联系，ATP水解时末端磷酸基团易脱离
C．ATP与ADP相互转化过程中物质和能量是可循环利用的
D．ATP的合成过程可发生在叶肉细胞的叶绿体、线粒体和细胞质基质中
【答案】D
【解析】a代表腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；ATP水解通常与吸能反应相关联，B错误；ATP与ADP相互转化过程中能量是不可循环利用的，C错误；光合作用和呼吸作用均能产生ATP，所以ATP的合成过程可发生在叶肉细胞的叶绿体、线粒体和细胞质基质中，D正确。(共80张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
课标要点 学法指导
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式 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．生命观念：阐述细胞呼吸过程中物质和能量变化，形成物质和能量观；理解线粒体结构与其功能，形成结构与功能观
2．科学思维：利用归纳与概括的方法比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同
3．科学探究：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
知识导图
课前 · 新知导学
1．实验原理
(1)酵母菌是一种________真菌，其代谢类型是___________型，可用于研究___________的不同方式。
(2)CO2的检测：
①澄清石灰水＋CO2→变________，且混浊程度与CO2产量有关。
②蓝色的_______________溶液＋CO2→由_______________，且变黄时间长短与CO2产量有关。
(3)酒精的检测：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液＋酒精，变成灰绿色。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
单细胞
兼性厌氧
细胞呼吸
混浊
溴麝香草酚蓝
蓝变绿再变黄
2．组装实验装置
(1)有氧条件装置：
(2)无氧条件装置：
NaOH溶液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
酵母菌
(2)检测CO2的产生：装置如下图所示，将此实验装置放到25～35 ℃的环境中培养8～10 h。
(3)检测酒精的产生：
重铬酸钾
4．实验现象及结论
(1)实验现象：
①甲、乙两装置中石灰水都变________，但甲中混浊程度高且速度________。
②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管__________。
(2)实验结论：
①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生_______CO2。
②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生_______和少量CO2。
混浊
快
不变色
大量
酒精
为什么要将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入培养瓶中？
________________________________________________。
微思考
提示：加热煮沸的目的是杀死溶液中的细菌，同时还能排出溶液中的O2。冷却的原因是防止高温将酵母菌杀死
下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是 ( )
A．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C．实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
【答案】D
【解析】由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，所以不能根据澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。
1．有氧呼吸的主要场所——线粒体(如下图)
(1)写出图中序号代表的结构名称：①_______；②_____________；③____________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在________(填图中序号)上。
(3)线粒体的分布：集中在______________的部位。
有氧呼吸
外膜
内膜形成的嵴
线粒体基质
②③
代谢旺盛
2．有氧呼吸的总反应式：___________________________________ ______________。
3．物质转化过程
12H2O＋能量
4．能量转化
ATP
热能
我们常说的“呼吸”与细胞呼吸有什么区别？
________________________________________________。
微思考
提示：呼吸是指通过呼吸运动吸入氧气，排出二氧化碳的过程。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并合成ATP的过程
有氧呼吸过程中，产生[H]较多和产生ATP最多的阶段分别是 ( )
①第一阶段 ②第二阶段 ③第三阶段
A．①② B．②③
C．①③ D．③③
【答案】B
【解析】有氧呼吸第一阶段仅产生少量的NADH和少量的ATP，第二阶段产生较多的NADH和少量的ATP，第三阶段消耗NADH，产生大量ATP。
1．场所：_______________。
2．类型和过程
无氧呼吸
细胞质基质
丙酮酸
NADH
酒精
乳酸
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
2C3H6O3＋少量能量
水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于 ( )
A．能量不足 B．酒精中毒
C．乳酸中毒 D．CO2中毒
【答案】B
【解析】水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸会产生酒精和二氧化碳，酒精含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。
1．有氧呼吸原理的应用
(1)利用淀粉、___________或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行____________，避免肌细胞产生大量________。
(3)栽培时及时松土有利于______________。
(4)稻田定期排水有利于根系_____________，防止幼根变黑、腐烂。
细胞呼吸原理的应用
醋酸杆菌
有氧呼吸
乳酸
根系生长
有氧呼吸
2．无氧呼吸原理的应用
(1)利用粮食通过________发酵可以生产各种酒。
(2)包扎伤口应选用________的敷料。
(3)破伤风芽孢杆菌可通过____________进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。
酵母菌
透气
无氧呼吸
储藏苹果时既要保持其口感又要减少水分的消耗，下列最适宜的储藏条件是 ( )
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
【答案】C
【解析】储藏苹果时，细胞呼吸速率低，有机物消耗最少时最佳，故应选低氧、高CO2和零上低温，零下低温会引起冻伤。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．实验课题的分析
(1)本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
(2)根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧或无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧或无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：
酵母菌细胞呼吸的方式
课题名称 课题① 课题②
自变量 有氧和无氧
因变量 产生CO2的多少 酒精的有无
观察指标 ①澄清石灰水变混浊的程度； ②溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄所用时间的长短 重铬酸钾溶液的颜色变化
无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等 实验结论 在有氧条件下产生的CO2多 在无氧条件下才能产生酒精
2．实验装置的分析
(1)甲装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是使进入A瓶中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
(2)乙装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自无氧呼吸。
[对点精练]
1．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，以下说法中正确的是 ( )
A．两个装置均需要在黑暗条件下进行
B．装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成
C．装置乙是对照组，装置甲是实验组
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
【答案】B
【解析】两个装置均不需要在黑暗条件下进行；Ⅱ处酵母菌无氧呼吸产生酒精；此实验是对比实验，没有对照组，都是实验组；装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2。
2．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的分析，错误的是 ( )
A．实验过程中氧气的有无是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素
B．培养液中葡萄糖浓度过高会影响酵母菌的繁殖和生长
C．在有氧和无氧条件下培养酵母菌的培养液温度都升高
D．酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液检测
【答案】D
【解析】本实验的自变量是氧气的有无，A正确；培养液中葡萄糖浓度过高会导致酵母菌过度失水死亡，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸均可产生能量，故培养酵母菌的培养液温度都升高，C正确；酵母菌细胞无氧呼吸的产物有酒精，能用酸性重铬酸钾溶液检测，有氧呼吸的产物不能用酸性重铬酸钾溶液检测，D错误。
[知识归纳]
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
(注：[H]指的是NADH)
有氧呼吸和无氧呼吸
2．有氧呼吸过程中各元素的来源和去路
(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。
(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自O2，场所是线粒体内膜。
(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。
3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需要O2 不需要O2
发生场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中 细胞质基质中
生成产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 释放能量 1 mol葡萄糖彻底释放能量2 870 kJ，其中约977.28 kJ转移至ATP中；三个阶段都产生ATP 1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精和CO2)，其中均只有61.08 kJ转移至ATP中；只有第一阶段产生ATP
特点 有机物彻底氧化分解，能量完全释放 有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放
为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？
提示：①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
[对点精练]
1．下列有关人体在100米比赛中身体发生的生理反应的叙述，正确的是 ( )
A．在100米比赛中，腿部肌肉细胞产生CO2的场所只有线粒体基质
B．无氧呼吸时，葡萄糖中能量的主要去向是以热能的形式散失
C．在有氧呼吸的三个阶段中，产生ATP时均伴有[H]的生成
D．若用18O标记葡萄糖，一段时间后在生成的水中可以检测到18O
【答案】A
【解析】人体细胞中二氧化碳只有经过有氧呼吸产生，故在100米短跑比赛中，运动员腿部肌肉细胞中CO2的产生场所只有线粒体基质，A正确；无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要储存在不彻底氧化分解产生的有机产物中，释放的能量的主要去向是以热能形式散失，B错误；有氧呼吸三个阶段都产生ATP，但是只有第一阶段和第二阶段有[H]的生成，C错误；用18O标记葡萄糖，有氧呼吸过程中葡萄糖中的氧进入二氧化碳，因此在生成的水中不能检测到18O，D错误。
2．(2023·广东汕尾期末)细胞进行的某代谢过程如图甲所示，与该代谢密切相关的细胞器如图乙所示，相关叙述正确的是 ( )
A．图甲中的全部代谢过程都发生在图乙所示的结构中
B．图中T1、T2、T3阶段分别发生在①②③所示的结构中
C．图中的[H]指的是NADH，Ⅰ、Ⅱ分别是H2O和O2
D．人体的细胞都能通过该代谢为细胞的生命活动提供能量
【答案】C
【解析】根据图示信息判断，图乙为线粒体，图甲代谢过程是有氧呼吸过程。有氧呼吸的第一阶段T1发生在细胞质基质，并不在线粒体中，A错误。①②③分别是线粒体外膜、内膜和线粒体基质，T1、T2、T3阶段分别是有氧呼吸的第一、二、三阶段，这三个阶段分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上，B错误。第一、二阶段产生的[H]是NADH。第二阶段有H2O参与，第三阶段有O2参与，C正确。人体的绝大部分细胞能通过有氧呼吸为细胞的生命活动提供能量，但成熟的红细胞等没有线粒体的细胞通过无氧呼吸提供能量，D错误。
【方法技巧】 判断细胞呼吸方式的三大依据
[知识归纳]
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来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃ 之间。
影响细胞呼吸的主要外界因素及应用
2．O2浓度
(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。
4．CO2浓度
(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，如下图所示。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
下面甲、乙、丙三图分别表示温度、含水量、CO2浓度对细胞呼吸的影响。
1．结合甲图，在温室大棚中应如何通过控制温度来提高产量？2.根据乙图，种子在储藏前为什么要晾干？干种子萌发时为什么要浸泡处理？
3．结合丙图所示的原理，在蔬菜、水果保鲜时我们可采取什么措施？
1．提示：温室栽培夜晚要通风降温，以减少呼吸消耗有机物。
2．提示：储存种子之前要进行晾干处理，以降低含水量，从而降低呼吸速率。干种子萌发前要浸泡处理，以增加含水量提高呼吸速率。
3．提示：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。
[对点精练]
1．下列关于细胞呼吸原理在生活、生产中应用的说法，不正确的是 ( )
A．晒干的种子因呼吸作用减弱而可以保存更长时间
B．泡菜的制作主要利用了乳酸菌无氧呼吸的原理
C．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
D．低温、低氧、适宜的湿度等条件有利于水果和蔬菜的保鲜
【答案】C
【解析】晒干的种子，水分减少，呼吸作用减弱，因而可以保存更长时间，A正确；泡菜的制作主要利用了乳酸菌无氧呼吸产生乳酸的原理，B正确；用透气的纱布包扎伤口可避免厌氧微生物的繁殖，C错误；低温、低氧、适宜的湿度等条件有利于水果和蔬菜的保鲜，粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存，D正确。
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．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合苹果贮藏的氧浓度
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
【答案】B
【解析】甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中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(图甲中的c浓度)的氧浓度，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，因此没有酒精产生，D正确。
【方法技巧】 影响细胞呼吸的内部因素
以植物为例，从以下3个角度分析
项目 规律 举例
遗传 特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物的呼吸速率小于水生植物的，阴生植物的呼吸速率小于阳生植物的
器官 类型 同植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官的呼吸速率大于营养器官的
生长发育阶段 同一植物的同一器官在不同的生长发育阶段呼吸速率不同 幼苗期、开花期植株器官的呼吸速率高，成熟期呼吸速率低
课堂 · 延伸提分
(1)产生CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有CO2的产生。
(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水的来源和去向不同，所以不是同一分子。
(3)无氧呼吸只有第一阶段释放少量能量，第二阶段不释放能量。
(4)呼吸作用释放的能量小部分转化成ATP中的能量，大部分以热能的形式散失。
(5)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。
易错易混：细胞呼吸的5个易错点
例1 (2023·河北邯郸期末)如图是玉米不同部位的细胞中呼吸作用的部分过程。据图分析，有关叙述正确的是 ( )
A．玉米同一细胞中可同时存在催化丙酮酸生成乳酸或酒精的酶
B．物质c为乳酸，玉米胚中丙酮酸转化成c时释放出少量能量
C．试剂甲(重铬酸钾溶液)与酒精在酸性条件下发生反应，变成橙色
D．玉米叶肉细胞在线粒体内膜上生成物质b，同时释放大量能量
【答案】D
【解析】由图可知，玉米不同细胞进行无氧呼吸的产物不同，同一细胞中只存在催化丙酮酸生成乳酸或生成酒精的酶，A错误；分析题图可知，物质c为乳酸，丙酮酸生成乳酸属于无氧呼吸第二阶段，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP，B错误；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色，C错误；图中物质a为CO2、b为H2O，在有氧呼吸第三阶段，[H]与氧结合形成水，同时释放出大量能量，该阶段在线粒体内膜上进行，D正确。
错因分析：一是对无氧呼吸产物不同的根本原因没有理解到位；二是对无氧呼吸只有第一阶段释放能量没有掌握；三是对细胞呼吸产物的检测方法记忆不准确；四是对有氧呼吸的过程、发生的场所、能量的释放掌握不熟练。
例2 在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是( )
解题技巧：细胞呼吸方式的判断与计算题的解题技巧
条件 a b c d
CO2释放量/mol 10 8 6 7
O2吸收量/mol 0 3 4 7
A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
C．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
D．c条件下，无氧呼吸最弱
【答案】B
【解析】a条件下，O2吸收量为0，种子只进行无氧呼吸，呼吸产物为CO2和酒精，没有乳酸，A错误；d条件下，吸收的O2量与释放的CO2量相等，表明只进行有氧呼吸，产生的CO2全部来自线粒体，B正确；b条件下，有氧呼吸吸收3 mol O2需要消耗0.5 mol葡萄糖同时产生3 mol CO2，余下5 mol CO2由无氧呼吸产生，需要消耗2.5 mol葡萄糖，C错误；c条件下仍存在无氧呼吸，而d条件下不进行无氧呼吸，D错误。
审题流程：
第一步 解读题干和表格，提取信息。
分析题干内容，概括信息主旨。
由题干和表格信息可知，该植物细胞无氧呼吸的类型是酒精发酵；a条件下不消耗O2，释放CO2，只进行无氧呼吸；d条件下消耗O2量等于释放的CO2量，只进行有氧呼吸；b和c条件下释放CO2量多于消耗O2量，故同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但强度不同。
第二步 对接教材，迁移知识。
弄清考查的知识点，对应教材中的相关章节。
根据题干“测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖”，考查的知识点与教材中第5章第3节“细胞呼吸的原理和应用”密切相关。
依据O2消耗量和CO2产生量来判断细胞呼吸方式，具体如下。
①不消耗O2：
a．无CO2产生：细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸；
b．有CO2产生：细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。
②消耗O2，产生CO2：
a．VCO2/VO2＝1，细胞只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。
b．VCO2/VO2<1，细胞进行有氧呼吸分解的底物中可能有脂肪参与。
c．VCO2/VO2>1，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。
此种情况下，判断哪种细胞呼吸方式占优势的方法：若VCO2/VO2＝4/3，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若VCO2/VO2>4/3，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；若VCO2/VO2<4/3，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。
第三步 各项击破，正确解答。
逐个选项分析，结合教材知识判断正误。
小练 · 素养达成
1．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是 ( )
A．细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程
B．细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换
C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D．细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程
【答案】B
【解析】细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。
2．(2023·四川凉山期末)下图是某细胞内进行有氧呼吸的物质转化过程，其中①、②表示物质。下列有关叙述正确的是 ( )
A．动物都进行有氧呼吸，细菌都进行无氧呼吸
B．用18O标记葡萄糖，则在细胞进行有氧呼吸产生的H2O中能最先检测到18O
C．图中的[H]只能在有氧呼吸时产生
D．图中②是氧气，
参与有氧呼吸的第三阶
段
【答案】D
【解析】动物细胞在缺氧条件下，部分细胞可进行无氧呼吸，部分细菌可进行有氧呼吸，如醋酸杆菌，A错误；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，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，产物水中不会检测到18O，B错误；图中的[H]在无氧呼吸第一阶段也产生，C错误；图中②是氧气，参与有氧呼吸的第三阶段，与第一、二阶段产生的[H]结合生成水，D正确。
3．(2023·黑龙江双鸭山开学考)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A．氧浓度为a时最适于贮藏该植物器官
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
【答案】B
【解析】分析题图可知：氧气浓度为a时，二氧化碳的释放量较大，即细胞呼吸强度较大，不适于贮藏该植物器官，贮存该植物器官应选择二氧化碳释放量最低的点，A错误；由题图知：氧气浓度为b时，细胞有氧呼吸消耗的氧气是3，产生的二氧化碳是3，无氧呼吸释放的二氧化碳是8－3＝5，根据有氧呼吸和无氧呼吸的总反应方程式可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖∶有氧呼吸消耗的葡萄糖为(5÷2)∶(3÷6)＝5∶1，即无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍，B正确；
氧气浓度为c时，细胞呼吸产生的二氧化碳多于吸收的氧气，细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧浓度为d时，细胞呼吸产生的二氧化碳等于吸收的氧气，说明细胞只进行有氧呼吸，故氧浓度为d时，无氧呼吸最弱(为0)，C错误；氧气浓度为d时，细胞呼吸产生的二氧化碳和吸收氧气的量相等，细胞只进行有氧呼吸，D错误。
4．某生物实验小组为探究酵母菌呼吸方式的有关问题设计了如图实验装置。实验中先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，后向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有30 ℃温水的烧杯中，用重物拴住并固定，再将整个装置置于30 ℃的恒温箱中，下列说法正确的是 ( )
A．如果将酵母菌换成乳酸菌，其他条件相同且适宜，气球可能会浮起
B．为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，应将加热煮沸后冷却的酵母菌培养液(或不含酵母菌的培养液)注入气球作为对照实验
C．如果要确认气球内酵母菌是否进行过无氧呼吸，可以在碱性条件下利用重铬酸钾溶液检测培养液中是否含有酒精
D．整个实验过程中，气球的体积会一直增大
【答案】B
【解析】乳酸菌无氧呼吸的产物只有乳酸，如果将酵母菌换成乳酸菌，其他条件相同且适宜，则不会得到相同的结果，A错误；为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，进行对比实验，当环境因素如温度、压强的变化，也可能导致实验误差，应设计一对照实验。设计实验装置与上述装置相比，将气球中的酵母菌培养液，换成加热煮沸后冷却的酵母菌培养液(或不含酵母菌的培养液)，观察烧杯中液面变化量，为对照实验，B正确；如果要确认气球内酵母菌是否进行过无氧呼吸，可以在酸性条件下利用重铬酸钾检测发酵液中是否含有酒精，C错误；整个实验过程中，酵母菌先有氧呼吸后无氧呼吸，气球的体积最后增大，增大到一定程度后不再增大，D错误。
5．甲图为呼吸作用示意图，乙图为线粒体结构模式图。请据图回答：
(1)甲图中，E代表的物质可能是____________________，动物细胞可以进行的过程为阶段________(填字母)。
(2)甲图中C、D阶段发生的场所依次对应于乙图中的__________(填序号)。
(3)甲图中从A阶段到产生E物质的阶段的呼吸方式是________，写出有关的反应式：____________________________________。
(4)人体剧烈运动时，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是5∶3，则人体产生的二氧化碳与消耗氧气之比是________；剧烈运动后，人体会有酸胀的感觉，原因是______________________________。(共91张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
课标要点 学法指导
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.生命观念：叶绿体的基粒大大扩展了膜面积，与叶绿体的功能相适应；理解光合作用过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观
2．科学探究：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；设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响，分析相关实验变量
3．社会责任：根据光合作用原理指导生产实践
知识导图
课前 · 新知导学
1．实验原理
绿叶中色素的提取与分离
实验步骤 原理
提取色素 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂______________中
分离色素 各种色素在层析液中的_________不同：____________高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而色素就会随着___________在滤纸上的扩散而分开
无水乙醇
溶解度
溶解度
层析液
5 g
少许SiO2和CaCO3，再加入5～10 mL
无水乙醇
单层尼龙布
棉塞
剪去两角
去角一端1 cm
毛细吸管
滤液干后
一到两次
滤液细线
观察结果 滤纸条上色素带有四条(如图)
滤纸条上色素带的宽窄代表什么含义？
__________________________________________________。
微思考
提示：色素的含量。色素含量多、色素带宽，反之则窄
关于光合色素提取和分离实验的叙述，正确的是 ( )
A．菠菜绿叶可被用作色素提取的材料，在使用前用清水浸泡清洗，提取效果会更好
B．加入少许CaCO3能避免类胡萝卜素被破坏
C．色素分离的原理是色素易溶解于层析液
D．用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时(从上往下)第二条色素带缺失
【答案】D
【解析】由于色素不溶于水，用清水洗绿叶不影响实验结果，A错误；加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，B错误；色素分离的原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，C错误；用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时从上往下第二条色素带为叶黄素的色带，会缺失，D正确。
1．绿叶中色素的种类与光能吸收
色素的功能和叶绿体的结构和功能
色素种类 叶绿素(3/4) 类胡萝卜素(1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
颜色 ________ ________ 橙黄色 ______
光能吸收 主要吸收________和________ 主要吸收________ 分布 叶绿体的_______________上 蓝绿色
黄绿色
黄色
蓝紫光
红光
蓝紫光
类囊体的薄膜
2．叶绿体的结构和功能
(1)分布：主要分布在植物的__________内。
(2)形态：扁平的________或________。
(3)结构：
(4)功能：绿色植物进行__________的场所。
叶肉细胞
椭球形
球形
外
类囊体
叶绿体基质
光合作用
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是什么？
_____________________________________________。
微思考
提示：在春夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素，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，叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色
下图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是 ( )
A．①具有选择透过性
B．吸收光能的色素分布在②上
C．与光合作用有关的酶只分布在③中
D．叶绿体具有双层膜
【答案】C
【解析】叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透过性，A、D正确；吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上，即②上，B正确；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和基质中，C错误。
1．光合作用的概念
光合作用的原理及探索
场所 主要是________ 反应物 __________、水
条件 光照、多种酶 产物 有机物、______
能量来源 ________ 实质 合成________、储存能量
叶绿体
二氧化碳
氧气
光能
有机物
2．探索光合作用原理的部分实验
C
科学家 实验过程或依据 实验结论
19世纪末～1928年 科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的______和______被分开，______被释放，____与______结合成甲醛，然后甲醛缩合成糖 甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成______
1937年，英国植物学家希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出______ 离体叶绿体在适当条件下发生____的光解、产生______的化学反应称作希尔反应。说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应
O
O2
C
H2O
糖
氧气
水
氧气
H2O
ATP
CO2
光合
碳
卡尔文循环
作用
3．光合作用的过程
(1)光反应阶段：
①条件：________。
②场所：________________。
③物质变化：
a．将H2O分解为________，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。
b．使ADP和Pi反应形成________。
④能量变化：
将光能转化为储存在_______________中的化学能。
有光
类囊体的薄膜上
氧和H＋
ATP
NADPH、ATP
有光无光
叶绿体基质
2C3
有机物中稳定的化学能
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．叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，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
【答案】D
【解析】光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体的基质中进行的。
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造_______________。
(2)影响因素和衡量指标：
光合作用原理的应用
糖类的数量
水分
CO2
温度
长短与强弱
原料
产物
2．探究环境因素对光合作用强度的影响
实验流程：
生长旺盛的绿叶
小圆形叶片30片
小圆形叶片内的气体逸出
充满水
CO2
强、中、弱
小圆形叶片浮
起的数量
用一水生植物做如图所示的处理，不影响单位时间内产生气泡数的是 ( )
A．玻璃容器的容积
B．台灯与玻璃容器的距离
C．溶于水中的CO2的量
D．水生植物的叶片数
【答案】A
【解析】台灯与玻璃容器的距离决定了光照强度，溶于水中的CO2是光合作用的原料，水生植物叶片数目决定了叶绿体数目。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．绿叶中色素的提取与分离实验的异常现象分析
绿叶中色素的提取与分离
异常现象 原因
收集到的 滤液绿色 过浅 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
异常现象 原因
滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直
②滤液细线过粗
滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
2．注意事项及原因分析
过程 注意事项 原因分析
提取色素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇 溶解色素
加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨 减少乙醇挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管口加棉塞 减少乙醇挥发和色素氧化
过程 注意事项 原因分析
分离色素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
[对点精练]
1．(2023·吉林辽源期末)下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是 ( )
A．连续多画几次滤液细线，以增加色素含量
B．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
C．水稻在收获时节，叶片中色素量
的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁)
D．甲、乙、丙、丁依次表示胡萝卜
素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b
【答案】C
【解析】画滤液细线应等上一次画线干燥后，再进行下一次画线，从而增加色素含量，A错误；四种色素都能溶解在层析液中，溶解度越大，扩散的距离越大，所以丁色素的溶解度最大，B错误；甲是叶绿素b，乙是叶绿素a，丙是叶黄素，丁是胡萝卜素，水稻在收获时节，叶绿素分解，叶片中色素量的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁)，C正确；甲、乙、丙、丁依次表示叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，D错误。
2．(2023·湖北荆州期末)为研究光照强度对植物光合色素的影响，某同学进行了不同光照条件下菠菜叶片的光合色素提取和分离实验，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。有关叙述正确的是( )
A．实验结果说明，增加光照能促进光合色素的合成
B．Ⅲ条带颜色呈蓝绿色，通常情况下，其中色素含量最多
C．Ⅰ条带中的色素在层析液中的溶解度最小
D．为保证层析效果，滤纸条插入层析液中越深越好
【答案】B
【解析】在强光条件下，Ⅰ、Ⅱ条带变宽，Ⅲ、Ⅳ条带变窄，说明增加光照能促进类胡萝卜素的合成，但抑制叶绿素的合成，A错误；Ⅲ条带是叶绿素a，颜色呈蓝绿色，通常情况下，4种色素中叶绿素a占的比例最多，B正确；Ⅰ条带中的色素在层析液中的溶解度最大，C错误；在将滤纸插入层析液中时，一定不能让层析液没及滤液细线，D错误。
[知识归纳]
1．叶绿体中的色素与吸收光谱
色素功能和叶绿体的结构和功能
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．叶绿体功能的验证实验——恩格尔曼实验
(1)实验过程及现象：
(2)实验结论：
①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体释放的。
(3)实验设计的“四妙”：
①实验材料选得“妙”：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②排除干扰的方法“妙”：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。
③观测指标设计得“妙”：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
④实验对照设计得“妙”：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。
[对点精练]
1．如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图，下列有关叙述错误的是 ( )
A．①和②均为选择透过性膜
B．③上分布有与光反应有关的色素和酶，
这些色素对绿光吸收最少
C．③上所含色素均含Mg2＋，故缺Mg2＋时这些色素都无法合成
D．在③上形成的产物NADPH和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量
【答案】C
【解析】叶绿素分子中含Mg2＋，胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2＋。
2．无论是在植物工厂里，还是在自然界中，植物捕获光能都要依靠光合色素。下列有关叙述错误的是 ( )
A．类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应
B．叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色
C．一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光
D．纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化不影响实验结果
【答案】D
【解析】叶绿体色素包括类胡萝卜素和叶绿素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用于光合作用光反应阶段，A正确；叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色，B正确；一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光，主要吸收可见光中的蓝紫光和红光，C正确；纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化会影响实验结果，D错误。
【方法技巧】 影响叶绿素合成的3个因素
[知识归纳]
1．光反应与暗反应的比较
光合作用的过程
项目 光反应(准备阶段) 暗反应(完成阶段)
能量 变化 光能转变成ATP中活跃的化学能和NADPH中的能量 ATP中活跃的化学能和NADPH中的能量转变成贮存在(CH2O)中的稳定的化学能
相互 联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 2．光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、NADPH、ATP含量的变化可以采用如图分析：
①以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。
②在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；NADPH和ATP的含量变化是一致的，都增加或都减少。
如图为光合作用过程，请分析回答：
(1)光反应和暗反应都需要光吗？原料分别有哪些？
(2)光反应和暗反应的酶分布在叶绿体的什么部位？
(3)光反应的产物有哪些？产物的去向、用途如何？
(1)提示：光反应需要光，暗反应有光无光都可以；光反应的原料：H2O、ADP、Pi、NADP＋；暗反应的原料：CO2以及光反应产生的ATP、NADPH。
(2)提示：光反应的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的酶分布在叶绿体的基质中。
(3)提示：光反应的产物有ATP、NADPH以及O2；ATP、NADPH将进入叶绿体基质参与暗反应，用于C3的还原；而O2则进入线粒体参与细胞呼吸，或以气体形式从植物表皮的气孔释放进入大气。
[对点精练]
1．(2023·四川宜宾期末)下图表示某植物的光合作用过程，A、B代表生理过程，①②③④代表物质。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．希尔研究了离体叶绿体在适当条件下利用H2O产生①的过程
B．A过程中的能量变化为光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能
C．鲁宾、卡门利用同位素标记法研究CO2中碳原子的转移途径
D．土壤中缺乏N、P、Mg，会影响光合作用强度
【答案】C
【解析】1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气，得出结论：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生①氧气，A正确；A光反应过程将光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能，B正确；卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物，C错误；N、P、Mg等元素是光合作用正常进行的必需元素，缺乏时会影响光合作用，D正确。
2．(2023·湖南名校校考)如图表示绿色植物光合作用部分过程的图解，下列分析错误的是 ( )
A．该过程不需要光，发生的场所为叶绿体基质
B．细胞呼吸过程中也产生物质A，同样具有还原C3的作用
C．CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→糖类、C5
D．突然降低CO2浓度，短时间
内C5的含量上升
【答案】B
【解析】图示过程是光合作用的暗反应阶段，不需要光，发生的场所为叶绿体基质，A正确；题图中A是NADPH，细胞呼吸中产生的[H]实际上是还原型辅酶I(NADH)，故细胞呼吸和光合作用产生的[H]不是同一种物质，细胞呼吸中产生的[H]不具有还原C3的作用，B错误；暗反应中CO2首先被C5固定生成C3，C3再被还原生成(CH2O)和C5，故CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→糖类、C5，C正确；突然降低CO2浓度，短时间内C5的消耗量降低，而C5的合成量不变，所以C5的含量升高，D正确。
[知识归纳]
1．单因子变量对光合速率的影响
(1)光照强度(如图)：
影响光合作用的因素
①曲线分析：
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。
(2)CO2浓度(如图)：
①曲线分析：
图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
(3)温度(如图)：
①曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合速率。
②应用：冬季，温室栽培白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
2．多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析：
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(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，也可同时适当增加CO2浓度，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。
[对点精练]
1．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是 ( )
A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同
B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
【答案】D
【解析】从图中可以看出，光照强度为a～c时，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ光合作用强度并没有随光照强度升高而升高。在a点时曲线Ⅱ和Ⅲ的外界条件只有一个不同，那就是CO2浓度。在光照强度为a～b时，图中曲线Ⅰ的趋势是上升的。
2．(2023·湖南邵阳期末)图甲为某阳生植物在不同温度条件下，CO2吸收或产生速率的变化曲线，其中实线表示净光合速率，虚线表示呼吸速率，图乙为该植物叶片不同光照强度条件下，CO2吸收量的变化曲线(单位均为mmol·cm-2·h-1)。下列叙述不正确的是 ( )
A．温度为30 ℃和40 ℃时，该植物叶绿体暗反应固定CO2的速率相等
B．该植物在光照强度为1 klx时，只要白天时间比晚上长，即可正常生长
C．如果换成阴生植物，图乙中的C点一般要上移
D．图乙中影响D点光合速率的主要环境因素是光照强度
【答案】B
【解析】据图甲分析，温度为30 ℃时，叶绿体固定二氧化碳的速率为2＋8＝10，温度为40 ℃时，叶绿体固定二氧化碳的速率5＋5＝10，A正确；该植物在光照强度为1 klx时，叶片光合速率等于呼吸速率，对于整株植株而言光合速率小于呼吸速率，即使一直光照植株都不能正常生长，B错误；如果换成阴生植物，所需光照强度减弱，合成的有机物也会减少，呼吸作用减弱，因此图乙的C点一般要上移，C正确；图乙中影响D点光合速率的主要环境因素是光照强度，D正确。
课堂 · 延伸提分
光合作用的实质是一系列能同时进行，又相互影响的化学反应。反应中某些物质的合成和消耗呈现动态平衡，使得各化学反应相互联系、相互影响。如NADPH、ATP、C3和C5等。
例1 离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是 ( )
A．C3增多、C5减少 B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多 D．C3减少、C5减少
易错易混：光合作用中的物质变化
【答案】C
【解析】叶绿体在光照条件下进行的光反应为暗反应提供ATP和NADPH。C3在NADPH的还原作用下形成有机物或C5。此时中断CO2供应，C5不能与CO2结合成C3，短时间内C3减少，C5增多。
错因分析：一是不清楚C3、C5的合成与消耗是一种动态平衡；二是不理解改变环境因素之后对平衡的影响。
例2 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
B．绿光，NADPH下降
D．绿光，C5上升
【答案】C
解题技巧：信息题的答题方法
【解析】叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，则光反应速率有所增强，即ATP和NADPH增加，被还原的C3增加，未被还原的C3减少，C5生成增加，C5含量上升，故A、B项错误；叶绿体色素对绿光吸收最少，若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和ATP减少，故短时间内NADPH含量会下降，C项正确；同理，绿光下由于NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，故短时间内C5的含量会下降，D项错误。
审题流程：
第一步 题干信息的提取。
找到核心描述和要求，进行解读和转化，能帮助我们迅速地接近答案。如“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”，意味着叶绿体内各化学反应已达到动态平衡，各类化合物含量相对稳定。“突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射”意味着光反应对光能的利用突然增强或减弱，平衡被打破，瞬间叶绿体内化合物含量有所变化。“组合正确”意味着对应关系准确，要从四个选项中找到正确的答案。
第二步 选项信息的判断。
对每个选项的描述作出准确的判断。选项描述的知识要迅速与自己记忆的知识和题干信息做出比对，判断对错。当描述的知识综合性较强时，要学会分割和推理。
第三步 做出选择。
技法指导：本题考查光合作用的基本过程和影响因素的相关知识，意在考查学生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。光合作用是由一系列化学反应组成的，在内外因素不发生变化时各化学反应处于动态平衡中，叶绿体中各类化合物含量保持稳定。内外因素突然改变对各类化学反应速率的影响，时间有先后，在建立新的平衡之前，叶绿体中各类化合物含量有变化，从变化时间先后入手分析能解决此类问题。四个选项彼此联系紧密，可直接选出答案。
小练 · 素养达成
1.(2023·山东泰安开学考)图甲是叶绿体结构示意图，图乙是绿叶中色素分离的结果(①～④代表叶绿体结构，A～D代表4种色素)，下列相关叙述错误的是( )
A．②上与光反应有关的色素对绿光吸收较少
B．利用无水乙醇分离色素的原因是色素溶于乙醇
C．A色素带为胡萝卜素，溶解度最大
D．在②和④中，有许多进行光合作用所必需的酶
【答案】B
【解析】②为类囊体薄膜，上面分布有与光反应有关的光合色素，光合色素对绿光吸收最少，主要吸收红光和蓝紫光，A正确；色素易溶于有机溶剂，故可用无水乙醇提取色素，因色素在层析液中的溶解度不同，故分离色素用的是层析液，B错误；A色素带为胡萝卜素，因其在层析液中的溶解度最高，扩散速度最快，离滤液细线距离最远，C正确；②类囊体薄膜为光反应的场所，④叶绿体基质为暗反应的场所，在②和④中，有许多进行光合作用所必需的酶，D正确。
2．(2023·广东肇庆期末)1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，将离体的叶绿体加入具有氢受体(如NADP＋)的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体有氧气放出，生成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。下列相关分析错误的是 ( )
A．希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应
B．在此过程中，H2O分解产生O2的同时，还生成了NADPH
C．光合作用中O2的释放和CO2的利用，是可以暂时分离的
D．光合作用整个过程都直接需要光照
【答案】D
【解析】希尔实验的悬浮液中只有水，没有CO2不能合成糖类，说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，A正确；根据题意可知，H2O在光下分解产生O2的同时生成了H＋，H＋与NADP＋结合生成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)，B正确；希尔实验中在没有加入CO2的情况下生成了O2，说明O2的释放和CO2的利用，是可以暂时分离的，C正确；光合作用过程分为光反应和暗反应，光反应需要有光照，暗反应有无光照都可发生，D错误。
3．(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是 ( )
A．Rubisco存在于细胞质基质中
B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP
D．Rubisco催化C5和CO2结合
【答案】D
【解析】CO2的固定发生于暗反应阶段，场所是叶绿体基质，A错误。CO2的固定过程在有光和无光条件下都能进行，但Rubisco需要光激活，B错误。CO2的固定过程需要酶的参与，不需要消耗ATP，C错误。由题干信息可知，催化CO2固定形成C3的酶是Rubisco，D正确。
4．(2023·山东青岛开学考)沃柑果皮易剥，汁多香甜，深受消费者喜爱。图甲表示沃柑植株进行光合作用的部分过程，A～E表示物质；图乙表示适宜温度下光照强度对沃柑叶肉细胞光合作用的影响。下列说法错误的是 ( )
A．图甲中C、D两种物质分别代表ATP和C5
B．长期处于图乙中b点的光照强度下，沃柑无法合成有机物
C．其他条件不变，适当提高图甲中A的浓度，图乙中b点会左移
D．d点之后限制CO2吸收速率的主要因素可能是CO2浓度
【答案】B
【解析】图甲中C、D两种物质分别代表ATP和C5，光反应产生的ATP为C3还原过程提供能量，产生的C3重新还原成一分子C5和一分子有机物，A正确；图乙b点表示叶肉细胞呼吸作用的速率等于光合作用的速率，长期处于b点的光照强度下，沃柑无法积累有机物，B错误；甲中A是CO2，适当提高其浓度，光合作用增强，则达到叶肉细胞呼吸作用的速率等于光合作用的速率所需的光照强度减小，即图乙中b点会左移，C正确；图乙中d点之后，光照强度饱和，限制植物光合速率的外界因素主要是CO2浓度、水分等，D正确。
5．右面分别是叶绿体结构模式图和绿色植物光合作用过程图解，请据图回答：
(1)吸收光能的色素分布在叶绿体的[②]__________上。
(2)暗反应的场所是在____________，暗反应需要光反应提供[④]________和[⑤]________。
(3)过程Ⅰ中能量变化情况是____________________________。
(4)过程Ⅲ称为____________，其产物是________。
(5)夏日的午后，如果气温过高，叶片的气孔关闭，导致[ ] _______供应大大减少，C3的产量随之_______(填“增加”或“减少”)。
(6)写出绿色植物光合作用的总反应式：______________。
【答案】(1)类囊体薄膜 (2)叶绿体基质 NADPH ATP
(3)光能转变成ATP中(活跃)的化学能 (4)CO2的固定 C3 (5)⑥ CO2 减少(共16张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
微专题1 关于酶的实验设计
“三法”突破酶的实验设计题型
1．“试剂检测法”鉴定酶的本质
(1)设计思路：从酶的化学本质来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计鉴定方案即可。
(2)设计方案：
2．“对比法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性：
①设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化相同底物的反应速率进行比较，得出结论。
②设计方案：
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 (如生物材料研磨液) 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长
结论 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性：
①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行而得出结论。
②设计方案：
项目 方案一 方案二 实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种底物(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相 对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 (2)设计方案：
为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述中正确的是 ( )
方案 催化剂 底物 pH 温度
① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温
② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜
③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度
④ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温
A．方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
【答案】B
【解析】在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性。
下列有关酶的实验设计思路正确的是 ( )
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
C．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
D．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
【答案】D
【解析】利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液不能验证酶的专一性，因为碘液不能与蔗糖反应，也不能与蔗糖的水解产物反应，所以不能检测，所以A错误；胃蛋白酶的最适pH是1.5左右，在pH为7和11的环境中变性失活，其pH梯度设置不合理，故无法验证pH对酶活性的影响，所以B错误；过氧化氢在高温条件下易分解，所以不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，所以C错误；酶的高效性是指酶与无机催化剂相比较催化效率高，所以D正确。
为验证酶的专一性，选用适当的实验器材和药品进行实验。
(1)实验器材和药品：试管、量筒、温度计、2%淀粉溶液、2%蔗糖溶液、α 淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液、水浴锅等。
(2)实验步骤：
步骤一：取4支干净的试管，编号。在1、3号试管中加2 mL 2%淀粉溶液，在2、4号试管中加____________溶液。
步骤二：在1、2号试管中加1 mL α 淀粉酶溶液，在3、4号试管中加1 mL________溶液。
步骤三：将1、2、3、4号试管分别放置在各自相应的最适温度下的水浴锅保温10分钟。
步骤四：选择__________(填检验试剂的名称)进行检验。
(3)实验结果：1号试管呈________色，2号试管呈________色，3号试管呈________色，4号试管呈________色。
(4)实验结论：说明____________________。
(5)还可利用上述实验器材和药品探究________对酶活性的影响。
【答案】(2)2 mL 2% 蔗糖 蔗糖酶 斐林试剂 (3)砖红 蓝 蓝 砖红 (4)酶具有专一性 (5)温度
【解析】(2)根据“在1、3号试管中加入2 mL 2%淀粉溶液”可知在2、4试管中要加入2 mL 2%蔗糖溶液，形成对照；根据“在1、2号试管中加入1 mL α 淀粉酶”可知在3、4试管中要加入蔗糖酶溶液，形成对照，利用还原糖与斐林试剂在加热条件下形成砖红色沉淀的原理，来进行检验。(3)选择斐林试剂，1号试管里的淀粉被水解产生麦芽糖和葡萄糖，两者是还原糖，会产生砖红色沉淀。2号试管里的蔗糖没有被分解，呈现斐林试剂的蓝色。
3号试管里的淀粉没有被分解，呈现斐林试剂的蓝色。4号试管里的蔗糖被分解成葡萄糖和果糖，两者均是还原糖，所以产生砖红色沉淀。(4)通过四支试管的结果可以知道，淀粉酶只分解了淀粉，蔗糖酶只分解了蔗糖，证明了酶具有专一性。(5)上述实验器材中有水浴锅，可以利用水浴锅来做到控制温度的变化，探究温度对酶活性的影响。(共17张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
微专题2 光合作用和细胞呼吸的综合应用
1．光合作用与细胞呼吸的比较
(1)图示：
(2)光合作用与有氧呼吸过程的比较：
项目 光合作用 有氧呼吸
场所 叶绿体 细胞质基质和线粒体
C的变化 CO2→C3→C6H12O6 C6H12O6→C3H4O3→CO2
NADPH或NADH的变化 H2O→NADPH→C6H12O6 C6H12O6→[H]→H2O
NADPH或NADH的作用 NADPH用于还原C3 NADH用于还原O2
O2的变化 H2O→O2 O2→H2O
项目 光合作用 有氧呼吸
能量变化 光能→C6H12O6中的化学能 C6H12O6中的化学能→ATP中的能量和热能
ATP 产生于光反应，用于暗反应中C3的还原 有氧呼吸三个阶段都产生ATP，用于除暗反应外的各项生命活动
影响因素 光照、温度、CO2浓度等 O2浓度、温度等
2．光合作用与细胞呼吸过程中NADPH、NADH和ATP的来源和去向
项目 光合作用 有氧呼吸
NADPH 或NADH 来源 H2O光解产生NADPH 有氧呼吸第一、二阶段产生NADH
去向 NADPH用于还原C3 NADH用于第三阶段还原O2
ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生
去向 用于C3还原供能 用于各项生命活动(植物C3的还原除外)
3．光合作用和细胞呼吸的相关计算
(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。
(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。
(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
①光合作用产生的O2量＝实测的O2释放量＋细胞呼吸消耗的O2量。
②光合作用固定的CO2量＝实测的CO2吸收量＋细胞呼吸释放的CO2量。
③光合作用产生的葡萄糖量＝葡萄糖的积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗的葡萄糖量。
如图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，下列叙述正确的是 ( )
A．过程①发生在叶绿体中，过程③发生在线粒体中
B．过程①产生NADH，过程③消耗NADPH
C．若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重增加
D．过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系
【答案】D
【解析】过程①发生在叶绿体中，过程③发生在细胞质基质和线粒体中，A项错误；过程①产生NADPH，过程③产生NADH，也消耗NADH，B项错误；若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重不一定增加，因为植物体还有很多细胞没有叶绿体，只进行细胞呼吸，C项错误；过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系，D项正确。
(2021·北京卷)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是 ( )
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
【答案】B
【解析】由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近3 nmol·cm－2·s－1，A正确。CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误。由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确。由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物 (如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和______________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止_________________， 又能保证_______________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
【答案】(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 呼吸作用
(2)蒸腾作用过强，失水过多 暗反应和光合作用
(3)实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。
预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。
【解析】(1)白天叶肉细胞产生ATP的途径有呼吸作用和光合作用，对应的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止蒸腾作用丢失大量水分，又能保证光合作用暗反应的正常进行。(3)实验设计时遵循对照原则和单一变量原则，无关变量相同且适宜。若以pH作为检测指标，验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。
具体实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。由于植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式，因此预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(共59张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
章末总结
构建 · 知识网络
归纳 · 专题小结
1．不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点
光合作用与细胞呼吸“三率”(呼吸速率、净光合速率和总光合速率)的判断及相关计算
2．光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析
(1)“三率”的表示方法：
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应CO2量，也称为表观光合速率。
③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD对应的CO2总量。
(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。
(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。
(4)图1中B对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。
科研人员研究不同温度条件下菠菜叶片的净光合速率的变化情况结果如下图。下列分析不正确的是 ( )
A．温度通过影响酶活性对光合作用的影响只与暗反应有关
B．此实验中CO2浓度是无关变量，各组间需保持一致和稳定
C．温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下菠菜的实际光合速率为6
D．菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度
【答案】A
【解析】温度通过影响酶活性对光合作用的影响与光反应和暗反应均有关，A错误；本实验的自变量是光照强度与温度，因变量是净光合速率，CO2浓度等其他因素是无关变量，B正确；据图可知，温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下菠菜净光合速率为2，呼吸速率为4，根据真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，可知，此时其实际光合速率为6，C正确；据图可知，菠菜叶片进行光合作用的最适温度是30 ℃左右，呼吸作用的最适温度是40 ℃左右，因此菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度，D正确。
下图表示某高等植物叶肉细胞中的A、B两种细胞器及相关生理活动。下列有关叙述错误的是 ( )
A．A内的光合作用强度大于B内的呼吸作用强度
B．A细胞器产生的ATP只能用于暗反应过程
C．葡萄糖进入B细胞器被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量
D．图示叶肉细胞中有有机物的积累，这是植物得以生长的物质基础
【答案】C
【解析】A、B分别表示叶绿体和线粒体。叶绿体中的CO2来自线粒体和细胞外，叶绿体释放的O2的去向是进入线粒体和释放到细胞外，说明叶绿体内的光合作用强度大于线粒体内的呼吸作用强度，A正确；叶绿体产生的ATP只能用于暗反应过程，B正确；丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量，C错误；图示叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度，有有机物的积累，这是植物得以生长的物质基础，D正确。
1．绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
(1)典型图示：
自然环境及密闭容器中相关变量的模型构建
(2)曲线解读：
①积累有机物时间段：CE段。
②制造有机物时间段：BF段。
③消耗有机物时间段：OG段。
④一天中有机物积累最多的时间点：E点。
⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
项目 一昼夜CO2含量的变化曲线图(密闭室中CO2变化状况) 一昼夜O2含量的变化曲线图(密闭室中O2变化状况)
如果N点低于M点 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
如果N点高于M点 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
项目 一昼夜CO2含量的变化曲线图(密闭室中CO2变化状况) 一昼夜O2含量的变化曲线图(密闭室中O2变化状况)
如果N与M点一样高 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
含量最高点 CO2含量最高点为C点 O2含量最高点为E点
含量最低点 CO2含量最低点为E点 O2含量最低点为C点
如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏的某一晴天，乙图为春天的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是 ( )
A．适当提高温度可以增加OA的绝对值
B．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重
C．两图中DE时间段叶绿体中C3含量均大大减少
D．甲图中E点和G点相比，E点叶绿体中的ATP含量较多
【答案】C
【解析】有机物总积累量可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，A正确；甲图中G点光合强度＝呼吸强度，以后呼吸强度大于光合强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，B正确；甲图中DE段是因为光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，C3来源减少，去路未变，含量减少，乙图是因为光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率减弱，C3来源不变，去路降低，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。
(2023·河南郑州期末)晴朗夏季，某兴趣小组将用全素营养液培养的花生植株放入密闭的玻璃罩内，置于室外继续培养，获得实验结果如下图所示。其中甲图表示玻璃罩内的CO2含量一昼夜的变化情况(A点表示玻璃罩内起始CO2浓度)，乙图表示该植株一昼夜CO2释放速率或吸收速率，丙图表示花生叶肉细胞中两种细胞器的四种生理状态。下列有关叙述正确的是 ( )
A．甲图中的D点与丙图中的②对应，D点之后植株开始进行光合作用
B．甲图中的H点与乙图中的e点对应，此时植株的光合作用最强
C．乙图中ac段发生的生理过程对应丙图中的②
D．乙图中积累有机物的时段是ci段
【答案】C
【解析】甲图中的D点表示光合速率与呼吸速率相等的状态，此时叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用，对应于丙图中的①对应，D点之前植株已经开始进行光合作用，A错误；甲图中的H点表示光合速率与呼吸速率相等的状态，与乙图中的h点对应。甲图中的DE段CO2含量下降速度最快即净光合速率最大，此时光合作用最强，B错误；乙图中ac段植物处于黑暗状态，细胞只进行呼吸作用，对应于丙图中的④状态，C正确；乙图中dh段植物吸收CO2，光合速率大于呼吸速率，积累有机物，而hi段植物释放CO2，光合速率小于呼吸速率，体内有机物减少，D错误。
1．测定光合速率的常用方法
(1)利用装置法测定植物光合速率与呼吸速率：
“三率”常用的测定方法及实验探究
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(2)叶圆片称量法：
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
(3)黑白瓶法：
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
(4)半叶法：
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时两者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(5)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。
(6)“梯度法”探究影响光合作用的因素：
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
2．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中必须注意的三点：
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)答题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25 ℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是 ( )
A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B．若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
【答案】C
【解析】当装置给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的多少，A正确；真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，测呼吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用)，为去除有氧呼吸产生CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得液滴移动距离即为有氧呼吸消耗O2的量，B正确；
若X溶液为清水并给予光照，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，植物只进行有氧呼吸，但由于消耗的底物为脂肪，其消耗O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。
某同学为了探究光照强度与植物光合作用的关系，设计了如下实验：取4株带有5个叶片、株高相近的西红柿植株，分别放在4个密闭的玻璃容器内，以4种不同的光照强度进行实验；实验开始前先测定CO2浓度并使各组容器内的CO2浓度保持相同，12小时后，再测定CO2浓度。实验装置如下图，实验结果见下表。
(1)该同学的实验目的是____________________________；实验的自变量是____________；需控制的条件是___________________________ _____________(答2点)等。
组别 温度/℃ 光照强 度/% 开始时CO2 浓度/% 12小时后CO2 浓度/% 植株叶片数
1 25 0 0.35 0.368 5
2 25 20 0.35 0.306 5
3 25 60 0.35 0.282 5
4 25 95 0.35 0.279 5
(2)实验中设置1组的目的是____________；2至4组，实验前后CO2浓度的差值可表示______________________________。
(3)该同学的实验设计缺乏严谨性，请对其提出合理的改进建议：___________________。
【答案】(1)研究光照强度与光合作用速率的关系 光照强度 温度、开始时的CO2浓度、植物叶片数和高度等 (2)作为空白对照 西红柿植株12 h内的净光合作用量 (3)每种光强下设置3个重复的实验(或缩小相邻组别之间的光照强度差值，增加实验组)
【解析】(1)由题意“探究光照强度与植物光合作用的关系”和“以4种不同的光照强度进行实验”可知，该同学的实验目的是研究光照强度与光合作用速率的关系，实验的自变量是光照强度。为了排除无关变量对实验结果的干扰，对于诸如“温度、开始时的CO2浓度、植物叶片数和高度”等无关变量，各组均需加以控制相同条件。(2)实验中，1组控制的光照强度为0，属于对照组，即设置1组的目的是作为空白对照。
在有光的条件下，密闭玻璃容器内的植物幼苗既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，容器内CO2浓度的变化是其中植物幼苗光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的差值所致，据此可知：2～4组所对应的实验前后CO2浓度的差值可表示西红柿植株12 h内的净光合作用量。(3)为了增加实验设计的严谨性，减少实验误差，依据实验设计应遵循的原则和表中信息可知，合理的改进建议是：每种光强下设置3个重复的实验，或缩小相邻组别之间的光照强度差值，增加实验组。
典练 · 素养提升
一、生命观念
通过对酶、ATP的学习，理解细胞的功能绝大多数基于化学反应；从物质与能量的视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化；能用局部与整体观分析细胞各部分结构分工与合作的过程。
二、科学思维
基于酶的特性、ATP的结构特点、细胞呼吸的机理以及光合作用的机理，能运用归纳、演绎等科学思维方法，用图示、模型等方式，说明细胞代谢的规律。
三、科学探究
通过对酶的特性、细胞呼吸的方式、光合色素的提取和分离、影响光合作用的因素等学习实践活动，加深对细胞代谢的理解；提出对特定问题的设计方案，通过实验与探究等方式探讨相关问题。
四、社会责任
主动关注生产和生活实践，能运用细胞代谢的相关知识，为农业生产和健康生活实践提出合理建议。
1．(生命观念)(2023·湖南名校开学考)ATP是细胞中的能量“货币”，下列关于ATP的叙述中正确的是 ( )
A．叶肉细胞在光下能产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．1个ATP分子中有3个磷酸基团和3个特殊的化学键
C．人在安静状态下，肌肉细胞中会积累很多的ATP备用
D．ATP水解释放的化学能大部分转变为热能散失
【答案】A
【解析】叶肉细胞在光下既可以进行细胞呼吸也可以进行光合作用，细胞呼吸过程中能产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体，光合作用发生于叶绿体中，光反应过程也可以产生ATP，A正确；1个ATP分子中有3个磷酸基团，但只有2个特殊的化学键，B错误；细胞中ATP的含量很少，C错误；ATP水解释放的化学能可用于各项生命活动，转化为光能、机械能或化学能，不会转化为热能，D错误。
2．(科学思维)(2023·重庆名校期末)图1中Ⅰ、Ⅱ分别为在无催化剂和酶条件下某化学反应的能量变化，图2表示影响酶促反应的相关因素与酶促反应速率的关系。请结合图示分析，下列说法正确的是 ( )
A．据图1分析，若将酶改为无机催化剂，b点在纵轴上应下移
B．图1中，若适当提高温度，ac值减小，使反应更容易进行
C．图2中，将处于D点条件下的该酶溶液调整到E点条件下，酶活性显著升高
D．图2的BC段适当增加底物浓度，反应速率一定会增大
【答案】C
【解析】在图1中，酶所降低的活化能可以用ab段的能量值来表示；与酶相比无机催化剂降低活化能的作用相对弱些，因此b在纵轴上将上移，A错误。图1中，加热不改变化学反应的活化能，只是为底物提供了能量，适当加热，a在纵轴上不移动，ac值不变，B错误；图2中，D是在低温条件下，酶的活性受到抑制，升高温度后，酶的活性显著升高，C正确；图2中，BC段可能是由于底物浓度升高，酶的催化速率不变，此时增加底物浓度，反应速率不变，D错误。
3．(社会责任)(2023·江苏苏州开学考)党的二十大报告作出全方位夯实粮食安全根基的安排，要求牢牢守住十八亿亩耕地红线，确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。提高粮食产量和储藏粮食是我们的责任和义务。依据生物学原理，下列有关粮食产量提高和储藏措施的叙述错误的是 ( )
A．合理密植有利于改善田间CO2浓度和光能利用率
B．中耕松土和适时排水，可以促进作物根系呼吸作用
C．常采取降低温度和氧气含量、保持一定湿度等措施来储藏粮食
D．大豆和玉米的间作，可以提高阳光利用率、补充土壤氮元素的消耗
【答案】C
【解析】合理密植既可防止种内斗争，又有利于改善田间CO2浓度和光能利用率，增强光合作用，减少植物呼吸作用消耗，提高农作物产量，A正确；中耕松土和适时排水，促进植物根系的有氧呼吸，降低无氧呼吸，利于植物的生长，B正确；粮食的保存环境是低温、低氧和干燥，以降低粮食的呼吸作用，减少粮食中有机物的消耗，C错误；大豆的根瘤菌有固氮能力，能增强土壤肥力，玉米和大豆间作可以增强通风，有利于提高阳光利用率进而增强光合作用，D正确。
4．(科学探究)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别加入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。
请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是__________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。____________________________________。
【答案】(1)线粒体基质 A (2)减缓 30
(3)不能，因为无氧呼吸也会产生CO2
【解析】(1)细胞有氧呼吸第二阶段生成CO2，进行的场所是线粒体基质；由图示可知，A、B、C三点中A点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的[H]最多。(2)据图可知，加KNO3溶液组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30 mmol·L－1的KNO3溶液组速率最高，作用效果最好。(3)根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为无氧呼吸也会产生CO2。
5．(科学思维)图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：
(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的________上。
(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示________阶段，反应场所是__________。
(3)图甲A生理过程的产物是__________。
(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是________和________。
(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合作用强度不再增大的原因是__________，限制了光合作用________阶段的进行。
(6)写出光合作用的总反应式：______________________________。
【解析】(1)光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，A表示光反应阶段，场所是类囊体薄膜；B表示暗反应阶段，场所是叶绿体基质。(3)光反应的产物有NADPH、ATP、O2。(4)图乙表示影响光合作用的外界因素有光照强度和CO2浓度。(5)图乙曲线Ⅱ a点以后CO2浓度过低，限制了暗反应进行。(共81张PPT)
第5章 植物生命活动的调节
①简述生长素的发现历程；
②理解生长素的生理功能及其特性；
③分析几种与生长素功能相关的现象；
④比较几种植物激素的来源和功能；
⑤了解植物生长调节剂的用途；
⑥理解环境因素与植物的生命活动调节间
的关系；
⑦探索植物生长调节剂的应用。
4个重点：①生长素的发现历程；
②生长素的作用及其特性；
③生物生长调节剂的用途；
④探索植物生长调节剂的应用。
2个难点：①与生长素相关的实验；
②生长素的作用及其特性。
3个考点：①生长素的发现；
②生长素的作用；
③其他植物激素及生长调节剂的作用。
第1节 植物生长素
课标要点 学法指导
1.概述科学家经过不断的探索，发现了植物生长素 2．揭示生长素在调节植物生长时表现出两重性，既能促进生长，也能抑制生长 1.循着科学家的足迹体验生长素的发现历程，并列表比较(科学探究、科学思维)
2．结合教材实例和思维训练，理解植物生长素的极性运输(科学思维)
3．结合实例列举生长素的生理作用，分析生长素的作用特点(生命观念)
知识导图
课前 · 新知导学
1．达尔文和他儿子的实验
(1)植物的向光性：在________照射下，植物朝向______方向生长的现象。
(2)实验处理及现
象：
生长素的发现过程
单侧光
光源
向光弯曲
不发生弯曲
不发生弯曲
光源
(3)实验分析：对比分析得出结论。
①②实验：生长弯曲与_____________有关。
①③④实验：感受光刺激的部分位是_______________。
(4)结果解释。
胚芽鞘________受单侧光刺激后，就向下面的_________传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长_____，因而使胚芽鞘出现_________弯曲。
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端
尖端
伸长区
快
向光性
2．鲍森·詹森实验
(1)实验处理及现象：
胚芽鞘尖端和下面部分之间插入琼脂片＋单侧光→______________
(2)实验结论：
胚芽鞘尖端产生的影响可透过_________传递给下部。
向光弯曲生长
琼脂片
3．拜尔实验
(1)实验处理及现象：
把切下的胚芽尖端移至左端＋黑暗→________________
向右弯曲生长
把切下的胚芽鞘尖端移至右端＋黑暗→________________
(2)实验结论：
胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部____________。
向左弯曲生长
分布不均匀
4．温特实验
(1)实验处理及现象：
(2)实验结论：胚芽鞘尖端能产生一种化学物质，会造成胚芽鞘弯曲生长，这种化学物质被命名为________。
朝对侧弯曲生长
生长素
5．生长素的化学本质
(1)1934年，从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——_______________。
(2)1946年，从高等植物中分离出生长素，并确认就是___________。
(3)植物体内除吲哚乙酸(IAA)处，还有_________________、______ ____________等。
吲哚乙酸(IAA)
吲哚乙酸
苯乙酸(PPA)
吲哚
丁酸(IBA)
6．植物向光性的解释
单侧光照射
向光
两侧生长不均匀
7．植物激素
(1)概念：
①产生部位：植物体内。
②运输途径：从产生部位运送到___________。
③生理作用：影响植物___________。
④化学本质：微量___________。
(2)种类：植物激素除了生长素以外，还有___________、细胞分裂素、___________、乙烯等。
作用部位
生长发育
有机物
赤霉素
脱落酸
将含有生长素的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘正中央，给予单侧光照射时，胚芽鞘为什么直立生长？
______________________________________。
【答案】没有尖端，就没有感光部位，生长素就不会因单侧光的照射而分布不均匀，所以胚芽鞘直立生长
微思考
胚芽鞘产生生长素的部位、感受单侧光刺激的部位和弯曲生长的部位分别是 ( )
A．尖端、尖端、尖端
B．尖端、尖端、尖端下面的部分
C．尖端、尖端下面的部分、尖端下面的部分
D．尖端、尖端下面的部分、尖端
【答案】B
【解析】生长素发现历程的实验中已证明产生生长素的部位、感受单侧光刺激的部位都是胚芽鞘尖端，而弯曲生长的部位是尖端下面的部分。
1．生长素的合成
(1)主要部位：芽、幼嫩的叶和_______________。
(2)来源：由____________转变而来。
2．生长素的运输
(1)极性运输：只能从______________________________，而不能反过来运输，也就是只能__________地运输，是一种____________。
生长素的合成、运输和分布
发育中的种子
色氨酸
形态学上端运输到形态学下端
单方向
主动运输
(2)非极性运输：在成熟组织中通过______________进行。和其他有机物运输相同。
3．分布
生长素相对集中分布在____________的部分。
输导组织
生长旺盛
生长素和动物激素是否一样，都是由特定的器官产生的？
______________________________________。
【答案】不是，动物激素是由特定的器官或细胞产生的，但生长素可以在植物体的很多部位产生
微思考
侧芽生长素的浓度总是高于顶芽，但是顶芽产生的生长素仍大量积存在侧芽部位，这是因为生长素的运输方式属于 ( )
A．自由扩散 B．主动运输
C．协助扩散 D．渗透作用
【答案】B
【解析】题干中突出了生长素可以从低浓度向高浓度一侧运输，说明生长素具有主动运输的特点。
1．作用方式
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2．作用效果
(1)细胞水平：促进细胞______________、诱导细胞分化等；
(2)器官水平：影响器官的____________，如促进________________发生，影响花、叶和果实发育等。
生长素的生理作用
伸长生长
生长、发育
侧根和不定根
(3)作用特点：
①生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长，因________、植物细胞的成熟情况和________的种类不同而有较大的差异。
②幼嫩细胞对生长素________，衰老细胞比较迟钝；
③根、芽、茎对生长素的敏感程度由大到小为________________。
浓度
器官
敏感
根>芽>茎
3．顶端优势的概念与原因
(1)概念：________优先生长，________生长受抑制的现象。
(2)原因：
(3)解除方法：____________。
顶芽
侧芽
顶芽
低
促进
侧芽
高
受到抑制
去除顶端
不同器官对生长素的敏感性是否相同？
______________________________________。
【答案】不相同，对生长素敏感性由强到弱的顺序是根、芽、茎
微思考
可以证明生长素低浓度促进生长，而高浓度抑制生长的情况是 ( )
A．植物的向光性
B．顶端优势
C．生长素集中分布在生长旺盛的部位
D．生长素促进扦插枝条生根
【答案】B
【解析】顶端优势中，由于侧芽中生长素浓度较高，所以发挥抑制作用，而顶芽中生长素浓度较低，所以生长素发挥促进作用。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．生长素发现过程中的重要实验
(1)达尔文的实验(19世纪末)：
植物生长素的发现过程
(2)鲍森·詹森(1913年)和拜尔的实验(1918年)：
(3)温特的实验(1926年)：
(4)1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸(IAA)。
(5)1946年，从高等植物中分离出生长素，并确认它就是IAA。
2．植物激素
(1)概念：植物激素是由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
(2)种类：常见的植物激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等。
(3)特征：
①内生性：它是植物在生活过程中细胞内部形成的代谢产物。
②能移动：自产生部位移动至作用部位，移动的方式和速度随植物激素种类的不同而不同，也随植物器官特征的不同而不同。
③微量和高效：植物激素在植物体内含量很少，但调节作用显著。
以下是关于胚芽鞘的A、
B、C、D、E五组实验，请据
图思考下列问题。
1．A组中的胚芽鞘如何生长？得出什么结论？
2．B组中的胚芽鞘如何生长？得出什么结论？
3．C组中的胚芽鞘①②③如何生长？④能向光弯曲生长说明了什么？
4．D组中的胚芽鞘①②如何生长？a、b、c琼脂块中的生长素浓度是什么关系？
5．E组中的胚芽鞘①②③如何生长？
【答案】
1．①直立生长，②向光弯曲生长；说明胚芽鞘的尖端是感光部位。
2．①直立生长，②向光(小孔)弯曲生长；说明向光性的产生需要单侧光照射。
3．①向右弯曲生长，②直立生长，③向光弯曲生长；④向光弯曲生长，说明生长素能透过琼脂块。
4．①直立生长，②向左弯曲生长；IAA的浓度：a>b>c。
5．①直立生长；②向光弯曲生长；③向小孔弯曲生长。
[对点精练]
1．下列实验中能够证明胚芽鞘的弯曲生长是因尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的是 ( )
【答案】C
【解析】图A实验说明胚芽鞘的向光性与尖端有关，A错误；图B中左边的胚芽鞘向光弯曲，右边的胚芽鞘直立生长，说明感光部位可能是尖端，B错误；图C对照实验中通过分别将尖端放在左、右侧进行实验，并在黑暗条件下进行，说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端产生的物质在其下部分布不均匀有关，C正确；图D实验不能体现尖端的影响，D错误。
2．图中能说明胚芽鞘尖端是感受光刺激部位的最佳实验组合为 ( )
A．①②③ B．②③④
C．④⑤⑥ D．①④⑥
【答案】C
【解析】根据题干可知实验的单一变量是感受光刺激的部位是否为胚芽鞘尖端，因此实验组合④⑤⑥是能说明胚芽鞘尖端是感受光刺激部位的最佳实验组合。
【方法技巧】 判断植物“长不长、弯不弯”
注：①判断生长素的有无，一看有没有产生部位，二看有没有人为施加；②尖端下部伸长区相当于生长素作用的“靶细胞”部位。
[知识归纳]
1．生长素的产生
(1)主要合成部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。合成生长素最活跃的部位是具有分裂能力的分生组织，成熟的叶片等部位也能产生生长素，但产生的量很少。
(2)合成过程：色氨酸经过一系列反应可转变为生长素。
生长素的产生、运输和分布
2．生长素的分布
生长素在植物体各器官中都有分布，但相对集中地分布在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。而趋向衰老的组织和器官中含量极少。植物各部分生长素含量比较如下：
(1)合成部位<积累部位，如顶芽<侧芽、分生区<伸长区。
(2)生长旺盛的部位>衰老部位，如根尖分生区>老根。
3．生长素的运输特点
(1)纵向运输：
①极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端往形态学下端运输，而不能反过来运输，也就是只能单方向地运输，称为极性运输。极性运输是由遗传物质决定的，不受重力影响。
②非极性运输：在成熟组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输，和其他有机物的运输没有区别。
(2)横向运输：外界某些刺激可使生长素在尖端进行横向运输。刺激因素有单侧光、重力、离心作用等。
①单侧光：产生生长素、感受光照和发生横向运输的部位都在尖端，而生长部位及发生弯曲的部位在尖端以下的伸长区。
②重力：当植物横向放置时，重力使生长素由远地侧横向运输至近地侧，使近地侧的生长素浓度高于远地侧的。
③离心作用：旋转时，由于离心作用，生长素发生横向运输，使外侧的生长素多于内侧的。
某同学欲通过实验得出“生长素的极性运输，只能从植物形态学上端(顶端)向形态学下端(基端)运输，而不能倒转过来运输”的结论，设计了如下实验：
1．a与b两组的对照类型为哪一种（空白对照、相互对照、自身对照）？
【答案】相互对照。
2．若仅设计a组，有什么不足之处？
【答案】仅能证明生长素能从形态学上端运输到形态学下端，但不能证明倒转过来不能运输。
3．若b组形态学上端在上，而把含生长素的琼脂块放在下面，行吗？为什么？
【答案】不行。不能排除重力作用。
[对点精练]
1．如图表示将玉米苗尖端分别置于不含生长素的相同的琼脂块上，并做不同的处理，一段时间后，测定琼脂块中的生长素含量，并分别用a～f表示。下列有关叙述错误的是 ( )
A．若向光侧的生长素会被分解，则a＞b、c＜d
B．若光照不导致生长素分解，生长素由向光侧移向背光侧，则c＋d＝e＋f，且e＜f
C．图甲中的玉米苗尖端向上直立生长，而图丁中的玉米苗尖端向左弯曲生长
D．图乙中的玉米苗尖端向左弯曲生长，其原因是背光侧的细胞分裂较快
【答案】D
【解析】若向光侧的生长素会被分解，则a＞b，c＜d，A正确；若光照不导致生长素分解，生长素由向光侧移向背光侧，则c＋d＝e＋f，且e2．用同位素14C标记的吲哚乙酸来处理一根枝条的一端，然后探测另一端是否有放射性14C的吲哚乙酸存在。如图所示，下列有关处理方法及结果的叙述正确的是 ( )
A．处理甲图中的A端，在甲图中的B端探测不到14C的存在
B．处理甲图中的B端，在甲图中的A端探测到14C的存在
C．处理乙图中的A端，在乙图中的B端探测到14C的存在
D．处理乙图中的B端，在乙图中的A端探测到14C的存在
【答案】D
【解析】生长素从形态学上端向形态学下端运输，即甲图从A到B，所以处理甲图中A端，可以在甲图中的B端探测到14C的存在，A错误。处理甲图中的B端，不能在甲图中的A端探测到14C的存在，B错误。生长素从形态学上端向形态学下端运输，即乙图从B到A，处理乙图中A端，不能在乙图中的B端探测到14C的存在，C错误。处理乙图中的B端，能在乙图中的A端探测到14C的存在，D正确。
【方法技巧】 辨别形态学上端与形态学下端
在形态学上，分生迅速，向上或向下延伸的是上端；分生缓慢，不延伸或延伸很少的是下端。对于地上部分而言，树枝是形态学上端，而树干是形态学下端。对于地下部分而言，根尖是形态学上端，根基是形态学下端。
[知识归纳]
1．作用方式
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2．生理作用
(1)细胞水平上：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等。
(2)器官水平上：影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
生长素的生理作用
3．作用特点
(1)具体表现：一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长。
(2)影响因素：
①生长素浓度：不同浓度的生长素作用于同一器官，引起的生理效应一般不同(促进效果不同或抑制效果不同)。
如图所示，对芽而言，B点对应的生长素浓度为最适浓度；B点之前，随着生长素浓度的升高，其对芽生长的促进作用逐渐加强；B点到B′点之间，随着生长素浓度的升高，其对芽生长的促进作用逐渐减弱；B′点对应的生长素浓度对芽的生长既不促进也不抑制；当生长素浓度高于B′点对应的浓度时，生长素对芽的生长起抑制作用，生长素浓度过高甚至能杀死植物。
②器官种类：不同器官对生长素的敏感度不同，生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系如图所示。
同一浓度的生长素作用于不同器官，引起的生理效应不同。这是因为不同的器官对生长素的敏感度不同，一般敏感性强弱为根>芽>茎(如图所示)。根的最适生长素浓度大约是10－10mol·L－1；芽的最适生长素浓度大约是10－8mol·L－1；茎的最适生长素浓度大约是10－4mol·L－1。
③植物细胞的成熟情况：一般来说，与衰老的细胞相比，幼嫩的细胞对生长素更敏感。
(3)典型实例——顶端优势：
①概念：顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象。
②原因：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高。侧芽的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。
③解除方法：去掉顶芽。摘除顶芽后，侧芽处的生长素浓度降低，侧芽受到的抑制作用就会被解除，侧芽萌动、加快生长。
④应用：如棉花的打顶、果树整枝、盆景修剪等。
[对点精练]
1．如图表示生长素浓度对植物根、芽和茎生长的影响，据图分析，下列叙述正确的是 ( )
A．a、b、c点对应的生长素浓度依次是促进根、茎、芽生长的最适浓度
B．d点对应的生长素浓度对茎的生长具有促进作用，对芽的生长具有抑制作用
C．生长素对三种器官的作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长
D．幼嫩的细胞对生长素浓度敏感，衰老的细胞对生长素浓度不敏感
【答案】C
【解析】图中a、b、c对应的生长素浓度分别是促进根、芽、茎生长的最适浓度，A错误；d点对应的生长素浓度对茎和芽的生长都是促进作用，B错误；由图可知，生长素对三种器官的作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，C正确；由该图不能判断幼嫩的细胞和衰老的细胞对生长素浓度的敏感程度，D错误。
2．将燕麦胚芽鞘和大豆下胚轴切段放在含2%蔗糖的培养液中进行实验，一段时间后向培养液中加入等量的10μmol·L-1生长素溶液(IAA)，并定时测量切段的延伸速率，结果如图所示。下列分析正确的是( )
A．该实验的自变量是用IAA处理的时间，无关变量是切段的长度
B．在0～1 h，IAA促进燕麦胚芽鞘伸长的效果最为明显
C．培养液中含有的2%蔗糖能在一定程度上防止切段细胞渗透失水
D．燕麦对IAA较敏感，IAA处理1 h后会抑制燕麦胚芽鞘生长
【答案】C
【解析】该实验的自变量是用IAA处理后的时间和植物的种类，无关变量是切段的长度，A错误；在0～1 h中，燕麦胚芽鞘的延伸速率达到最大值，此后延伸速率保持稳定，所以燕麦胚芽鞘是在近1 h至1 h之后的延伸效果都很明显，B错误；培养液中含有的2%蔗糖能在一定程度上防止切段细胞渗透失水，C正确；图中燕麦胚芽鞘先达到延伸速率的最大值，说明其对IAA较敏感，IAA处理1 h后胚芽鞘的延伸速率不变，燕麦胚芽鞘能够继续生长，D错误。
【方法技巧】 “三看法”判断是否表现出生长素作用的两重性
小练 · 素养达成
1．在生长素的发现过程中，有很多科学家进行了实验来探究生长素的成分和作用。下列有关叙述正确的是 ( )
A．达尔文父子的实验证明了有某种化学物质从苗尖端传递到了下面
B．波森 詹森的实验选择明胶和云母的原因是化学物质能够透过明胶却不能透过云母
C．温特的实验必须在单侧光下进行，否则不能得出支持达尔文假说的结论
D．植物细胞能利用色氨酸在核糖体上合成生长素
【答案】B
【解析】达尔文父子的实验证明了有某种影响从苗尖端传递到下面，A错误；波森·詹森的实验选择明胶和云母的原因是化学物质能够透过明胶却不能透过云母，从而得出相应的结论，B正确；温特的实验不需要在单侧光下进行，C错误；植物细胞利用色氨酸合成生长素，但不是在核糖体上，D错误。
2．如图是燕麦胚芽鞘的部分向光性实验，下列相关叙述错误的是 ( )
A．胚芽鞘①的背光侧比向光侧生长得快
B．胚芽鞘②因无尖端存在，不表现向光性生长
C．胚芽鞘③因受单侧光刺激而弯向光源生长
D．单侧光对胚芽鞘④无影响，其仍直立生长
【答案】C
【解析】含尖端的胚芽鞘①能感受单侧光的刺激，生长素在背光侧分布比向光侧多，表现为弯向光源生长，A正确；胚芽鞘②无尖端，不产生生长素，也不能感受单侧光刺激，故既不生长也不弯曲，B正确；胚芽鞘③无尖端，不能感受单侧光的刺激，但琼脂块中的生长素向下运输，使背光一侧的生长素含量多于向光一侧的，从而造成其弯向光源生长，C错误；锡箔小帽不透光，单侧光对胚芽鞘④无影响，其仍直立生长，D正确。
3．下列与生长素的产生、运输和分布相关的叙述，正确的是 ( )
A．生长素只能在幼嫩的芽、叶和发育的种子中产生
B．生长素是在核糖体中经氨基酸的脱水缩合形成的
C．生长素在植物体内只能进行极性运输
D．生长素在植物体的各器官中都有分布
【答案】D
【解析】生长素主要的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子，在这些部位，色氨酸经过一系列反应可转变成生长素，生长素的化学本质是吲哚乙酸不是蛋白质，A、B错误；在成熟组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输，C错误；生长素在植物体的各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位，D正确。
4．关于生长素的生理作用的理解，下列叙述不正确的是 ( )
A．生长素既能促进发芽，也能抑制发芽
B．生长素既能防止落花落果，也能疏花疏果
C．不同浓度的生长素对同一器官的作用效果一定不同
D．棉花摘心的目的是去除顶端优势，促进侧芽生长
【答案】C
【解析】生长素的作用具有两重性，既能促进生长，也能抑制生长，既能促进发芽，也能抑制发芽，既能防止落花落果，也能疏花疏果，A、B正确；不同浓度的生长素对同一器官的作用效果可能相同，C错误；棉花摘心就是去掉顶芽，进而解除顶端优势，促进侧芽生长，使枝条增多，达到增产的目的，D正确。
5．(2022·广东珠海模拟)《农桑辑要》是元朝司农撰写的一部农业科学著作，其中描述“苗长高二尺之上，打去冲天心……叶叶不空，开花结实”。此项操作与生长素有关，下列有关叙述正确的是 ( )
A．生长素是由谷氨酸经过一系列反应转变形成的
B．“打去冲天心”是为了促进侧芽合成生长素
C．该描述证明生长素能够促进棉花的开花结实
D．该描述是通过解除顶端优势实现增产的例子
【答案】D
【解析】色氨酸是生长素合成的前体物质，生长素是由色氨酸经过一系列反应转变形成的，A错误；“打去冲天心”是为了减少顶芽生长素运输到侧芽，“打去冲天心”不能促进侧芽合成生长素，B错误；生长素的作用是促进植物生长，没有促进开花结实的作用，该实例说明通过抑制营养生长，促进生殖生长，起到促进开花结实的作用，C错误；“打去冲天心”的意思是摘除顶端，从而解除顶端优势实现增产，D正确。(共56张PPT)
第5章 植物生命活动的调节
第2节 其他植物激素
课标要点 学法指导
1．举例说明几种主要植物激素的作用 2．植物激素可通过协同、拮抗等方式共同实现对植物生命活动的调节 1．通过列表法，总结植物激素的种类和作用(生命观念)
2．举例说明植物激素间的相互作用(科学思维)
知识导图
课前 · 新知导学
1．赤霉素的发现
(1)发现问题：当水稻感染了__________后，会出现___________的现象。
(2)作出假设：赤霉菌产生的_____________能促进植物增高，从而使水稻患__________。
其他植物激素的种类和作用
赤霉菌
植株疯长
某种物质
恶苗病
(3)实验过程：将赤霉菌培养基的_________喷施到水稻幼苗上，这些幼苗也出现__________的症状；从赤霉菌的________________中分离出致使水稻患恶苗病的物质称为赤霉素。
(4)得出结论：赤霉素能引起__________。之后，科学家在植物体内发现并成功提取赤霉素。
滤液
恶苗病
培养基滤液
植物疯长
2．四类植物激素的合成与作用
激素名称 合成部位 主要作用
赤霉素 主要是幼芽、______和________________ 促进___________，从而引起植株增高；促进细胞____________；促进__________、开花和果实发育
细胞分裂素 主要是______ 促进____________；促进____________，侧枝发育、叶绿素合成
脱落酸 ________________等 抑制____________；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠
乙烯 植物体各个部位 促进____________；促进开花；促进叶、花、果实脱落
幼根
未成熟的种子
细胞伸长
分裂与分化
种子萌发
根尖
细胞分裂
芽的分化
根冠、萎蔫的叶片
细胞分裂
果实成熟
不同种类的植物激素的作用是否完全不同？
______________________________________。
【答案】不是，有些激素的作用有相似之处，例如赤霉素和细胞分裂素都能促进细胞分裂
微思考
果实的生长发育和成熟受多种激素的调节。下列叙述正确的是 ( )
A．细胞分裂素在果实生长中起促进作用
B．生长素对果实的发育和成熟没有影响
C．乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用
D．脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落
【答案】A
【解析】细胞分裂素的主要生理作用是促进细胞分裂和组织的分化，延缓衰老，常用于蔬菜和水果的保鲜，A正确；生长素的作用表现出两重性，既能促进生长、发芽、果实发育，防止落花落果等，也能抑制生长、发芽，也能疏花疏果，B错误；乙烯能增强细胞膜的通透性和酶的活性，加强果实细胞的呼吸作用，促进果实中有机物的转化，从而促进果实成熟，也能刺激叶子脱落、抑制精的伸长，C错误；脱落酸能抑制植物的细胞分裂和种子的萌发，促进花、果实和叶的脱落，D错误。
1．相互关系
在植物的生长发育和_____________变化的过程中，某种激素的含量会______________，同时多种激素共同调控植物的_____________和对环境的适应。
2．举例
(1)生长素主要促进________的分裂，细胞分裂素主要促进________的分裂，二者协调促进___________的完成，表现出_______作用。
植物激素之间的相互作用
适应环境
发生变化
生长发育
细胞核
细胞质
细胞分裂
协同
(2)种子萌发过程中，赤霉素___________，脱落酸_______萌发，二者作用效果相反。
(3)不同激素在代谢上还存在着_____________，如生长素浓度________到一定值时，会________乙烯的合成；乙烯含量升高，会________生长素的作用。
促进萌发
抑制
相互作用
升高
促进
抑制
3．含量与作用的关系
植物各器官中同时存在着多种植物激素，决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的___________，而是不同激素的____________。
4．激素分泌的顺序性
在植物生长发育过程中，不同种激素的调节往往表现出一定的__________。植物的生长、发育是由多种激素相互作用形成的____________调控的。
绝对含量
相对含量
顺序性
调节网络
不同种类的植物激素之间在发挥作用时，是否完全没有联系？
______________________________________。
【答案】不是，植物的生命活动往往是多种激素共同协调相互作用的结果
微思考
乙烯和生长素都是重要的植物激素，下列叙述正确的是 ( )
A．生长素是植物体内合成的天然化合物，乙烯是体外合成的外源激素
B．生长素在植物体内分布广泛，乙烯仅存在于果实中
C．生长素有多种生理作用，乙烯的作用只是促进果实成熟
D．生长素有促进果实发育的作用，乙烯有促进果实成熟的作用
【答案】D
【解析】乙烯和生长素都是重要的植物激素，都由植物的一定部位产生，并广泛分布于植物的多种组织中，其中生长素在生长旺盛的部位分布更多，而乙烯在成熟的果实中分布更多。生长素具有促进生长、促进果实发育、促进扦插枝条生根、防止落花落果等多种生理功能；乙烯具有促进果实成熟、增开雌花、刺激叶子脱落等多种功能。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．赤霉素的发现
其他植物激素的种类和作用
2．生长素和其他植物激素
植物激素 合成部位 分布 主要作用 主要应用
赤霉素 幼芽、幼根和未成熟的种子 主要分布在植物生长相对旺盛的部位 促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进细胞分裂与分化；促进种子萌发、开花和果实发育 促进矮生性植物长高；解除种子休眠
细胞分裂素 主要是根尖 主要分布在正在进行细胞分裂的部位 促进细胞分裂；促进芽的分化、侧枝发育和叶绿素合成 保持蔬菜鲜绿，延长储藏时间
植物激素 合成部位 分布 主要作用 主要应用
脱落酸 根冠、萎蔫的叶片等 将要脱落的器官和组织中含量多 抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠 使棉叶在棉铃成熟前脱落
乙烯 植物体各个部位 各器官中都存在 促进果实成熟；促进开花；促进叶、花、果实脱落 催熟
植物激素 合成部位 分布 主要作用 主要应用
生长素 芽、幼嫩的叶和发育中的种子 主要分布在生长旺盛的部位 促进细胞伸长生长、诱导细胞分化；促进侧根和不定根的发生，影响花、叶和果实发育 除草剂；促进扦插枝条生根；培育无子果实；棉花保铃
[对点精练]
1．植物顶芽产生生长素向下运输，使侧芽附近生长素浓度较高，抑制侧芽的生长，形成顶端优势。用细胞分裂素处理侧芽，侧芽生长形成侧枝。关于植物激素作用的叙述不正确的是 ( )
A．顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长
B．去顶芽或抑制顶芽的生长素运输可促进侧芽生长
C．细胞分裂素能促进植物的顶端优势
D．侧芽生长受不同植物激素共同调节
【答案】C
【解析】由题干信息分析可知，顶芽产生的生长素向下运输使得顶芽处生长素浓度降低，侧芽处生长素浓度增加，从而抑制侧芽生长，这能够体现生长素的两重性，故顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长，A正确；由题干信息可知，顶芽产生的生长素向下运输，使侧芽附近生长素浓度较高，抑制侧芽的生长，故去顶芽或抑制顶芽的生长素运输可促进侧芽生长，B正确；用细胞分裂素处理侧芽，侧芽生长形成侧枝，这说明细胞分裂素能抑制植物的顶端优势，C错误；由题干信息可知，侧芽生长受不同植物激素共同调节，D正确。
2．(2022·四川泸县第一中学高二开学考试)植物激素调节是植物生命活动调节的主要方式，对植物的生长发育来说至关重要。有些植物，种子没有休眠期，收获时如遇雨水和高温，就会在植株上萌发，这种现象称为胎萌。下列有关植物激素及其应用的分析和判断正确的是( )
A．用细胞分裂素处理插条形态学上端比下端更易生根
B．用赤霉素处理会抑制大麦种子萌发，但能促进其产生α-淀粉酶
C．促进果实发育和成熟分别用植物激素萘乙酸和乙烯利
D．合理使用脱落酸能有效抑制玉米等作物的胎萌现象
【答案】D
【解析】细胞分裂素可以刺激细胞分裂、伸长，用一定浓度的生长素能够促进插条生根，故两端都会生根，又因为生长素在植物体内由形态学上端向形态学下端运输并促进生根，故形态学下端生根量更多，形态学下端比上端更易生根，A错误；赤霉素可以解除休眠，促进种子的萌发，所以用适宜浓度的赤霉素处理大麦种子，无须发芽就可以产生α－淀粉酶，B错误；促进果实发育和成熟分别是生长素和乙烯，萘乙酸和乙烯利不属于植物激素，是植物生长调节剂，C错误；脱落酸是植物生长抑制剂，合理使用脱落酸能有效抑制玉米等作物的胎萌现象，D正确。
[知识归纳]
1．不同植物激素作用的相关性
(1)生长素和赤霉素：
植物激素间的相互作用
①促进合成：赤霉素通过促进色氨酸合成生长素来促进细胞伸长。
②抑制分解：赤霉素对生长素的分解具有抑制作用，赤霉素与生长素对促进细胞伸长具有协同作用。
(2)生长素和细胞分裂素：
(3)生长素和乙烯：
低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度升高到一定值时，就会促进乙烯的合成，乙烯含量的升高，反过来会抑制生长素的作用。
(4)脱落酸和赤霉素：
①种子萌发过程中，脱落酸和赤霉素两种激素浓度的变化：
赤霉素促进种子萌发，脱落酸抑制种子萌发，所以种子是否萌发取决于赤霉素和脱落酸浓度之比，两者对种子萌发的作用是相反的。
2．植物的生长、发育，是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的
果实在不同发育时期植物激素的种类和含量是不同的，这是受植物基因控制的，其实质是基因选择性表达的结果。
(1)在果实的细胞分裂过程中，细胞分裂素、生长素、赤霉素浓度较高。
(2)在细胞伸长过程中占主导作用的激素是生长素和赤霉素。
[对点精练]
1．下图是植物激素对某植物果实发育、成熟、衰老和脱落的调节作用，A、B、C代表不同的植物激素。下列说法正确的是 ( )
A．激素A对细胞伸长、生长具有促进作用
B．低浓度的生长素可以促进落花落果
C．果实成熟时激素B含量减少
D．激素C在幼嫩的组织和器官中含量较多
【答案】A
【解析】激素A为赤霉素，对细胞伸长、生长具有促进作用，A正确；低浓度的生长素可以保花保果，B错误；果实成熟时激素B（乙烯）含量增加，C错误；激素C（脱落酸）在衰老的组织和器官中含量较多，D错误
【解析】根据题干信息，题图中a过程应该表示促进，b过程表示抑制，A正确；生长素的生理作用具有两重性，c过程可能是促进，也可能是抑制，B正确；据图分析，赤霉素是通过促进生长素的合成而促进生长的，并不是缺乏赤霉素的植物体就无法完成生长素的合成，C错误；根据题干中“赤霉素对矮生玉米的作用效果明显，而对正常株高玉米的作用效果不明显”可知，控制玉米茎秆高度的基因可能与赤霉素的合成代谢有关，通过控制赤霉素的合成，来影响生长素的合成量，进而影响细胞伸长，控制茎秆高度，D正确。
2．中国科学院的植物生理学家研究的某种果实成熟过程中的激素变化如下图所示，下列说法不合理的是 ( )
A．在果实的细胞分裂和细胞伸长时期生长素浓度较高
B．在果实生长发育的各个时期，生长素起主导作用
C．在果实成熟时，果实中含量升高的激素有乙烯和脱落酸
D．在果实生长发育过程中是多种植物激素共同协调起作用的
【答案】B
【解析】由图可知，在细胞分裂和细胞伸长时期生长素浓度较高，A正确；在果实生长发育的各个时期，各种激素共同起作用，B错误，D正确。在果实成熟时乙烯和脱落酸含量升高，C正确。
【方法技巧】
1．熟记植物激素的生理作用
2．正确区分具有协同作用和对抗作用的植物激素
(1)具有协同作用的激素：
①促进生长的激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素。
②延缓叶片衰老的激素：细胞分裂素和生长素。
(2)具有对抗作用的激素：
①器官脱落：
②种子萌发：
课堂 · 延伸提分
(1)促进果实发育和成熟的激素是不同的：果实发育主要是生长素作用的结果，果实成熟主要是乙烯作用的结果。
(2)生长素与细胞分裂素促进生长的作用原理是不同的：生长素促进细胞伸长，即体积增大；细胞分裂素促进细胞分裂，即细胞数目增多，二者共同促进植株生长。
(3)在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用、共同调节。
(4)激素调节只是植物生命活动调节的一部分，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果(基因的选择性表达)。
易错易混1：植物生命活动调节的四个易误点
下列关于植物激素调节的说法，不正确的是 ( )
A．各种植物激素不是孤立地起作用，而是相互作用、共同调节
B．植物激素的合成受基因的控制
C．光照、温度等环境因子会影响植物激素的合成与调节过程
D．在豌豆幼苗的生长过程中，生长素与乙烯的作用是相互促进的
【答案】D
【解析】在豌豆幼苗的生长过程中，低浓度的生长素能够促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进乙烯的合成，而乙烯含量的增高反过来会抑制生长素促进细胞伸长的作用，所以D错误。
(1)植物生长与多种植物激素之间的关系：
易错易混2：植物激素对植物生长的影响
(2)赤霉素与生长素在促进细胞伸长方面的关系：
(3)生长素与乙烯在促进细胞伸长方面的关系：
下图表示多种植物激素对黄瓜幼苗生长的调节作用，据图判断下列叙述错误的是 ( )
A．①②③代表的植物激素分别是赤霉素、生长素、乙烯
B．激素①②③在促进幼苗生长过程中具有协同作用
C．a浓度的激素②抑制细胞伸长、b浓度的激素②促进细胞伸长，激素②的作用具有低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特性
D．在幼苗生长过程中，除了图中的激素①②③外还有其他植物激素的作用
【答案】B
【解析】由图分析可知①和②都可以促进细胞伸长，说明是赤霉素和生长素，因为a浓度下的②使多种组织合成③抑制细胞伸长，推出③是乙烯，所以②是生长素，则①是赤霉素；③和①在促进幼苗生长过程中是对抗作用；a浓度的激素②抑制细胞伸长，b浓度的激素②促进细胞伸长体现了生长素的作用特性；在幼苗生长过程中，多种激素相互协调共同起作用。
小练 · 素养达成
1．关于植物激素的叙述，正确的是 ( )
A．植物激素是由植物体内的内分泌腺合成、分泌的微量有机物
B．植物的向光性可以说明生长素能促进植物的生长
C．乙烯能促进果实的成熟，所以在幼嫩的果实中含量较多
D．细胞分裂素能促进细胞的分裂和细胞的伸长，所以在茎尖、根尖含量较多
【答案】B
【解析】植物激素是由一定部位产生的，如叶原基、嫩叶和发育中的种子，A错误；植物的向光性本身就是生长现象的表现，所以可说明生长素能促进植物的生长，B正确；乙烯广泛存在于植物体的多种组织中，特别是在成熟的果实中含量最多，其重要作用是促进果实成熟，C错误；细胞分裂素存在于正在进行细胞分裂的部位，其主要作用是促进细胞分裂和组织分化，使细胞伸长的植物激素是生长素，D错误。
2．下列有关乙烯的叙述中不正确的是 ( )
A．是一种气体激素 B．能抑制果实成熟
C．存在于多种植物组织中 D．能促使南瓜多开雌花
【答案】B
【解析】乙烯是一种气体激素，它广泛存在于植物体的多种组织中，特别是成熟的果实中含量较多，它的主要作用是促进果实的成熟。在生产上，还用它来促使葫芦科植物多开雌花。
3．农业生产上常用一定浓度的生长素类调节剂溶液喷洒棉花植株，说明生长素能够 ( )
A．促进棉花的生根 B．促进棉铃的发育
C．促进棉花的生长 D．防止落花落果
【答案】D
【解析】生长素类调节剂在农业生产中的应用有三个方面，一是促进扦插的枝条生根，二是促进果实发育，三是防止落花落果。用生长素类调节剂喷洒棉花植株，是利用其可防止落花落果的作用来达到保蕾保铃的效果，达到高产的目的。
4．下列有关脱落酸的叙述，错误的是 ( )
A．脱落酸能促进植物由生长状态进入休眠状态，抑制种子的萌发，提高植物的抗逆性
B．脱落酸对植物生长的抑制作用可被赤霉素解除
C．脱落酸在植物某器官中的含量与其生长的活跃程度呈负相关
D．脱落酸能促进果实成熟
【答案】D
【解析】脱落酸能促进叶和果实的衰老和脱落，并不能促进果实的成熟。
5．下列相关叙述中与植物激素的作用无关的是 ( )
A．果树的修芽剪枝
B．肥田之法，种绿豆最佳，小豆、芝麻次之
C．红柿摘下未熟，每篮用木瓜两三枚放入，得气即发，并无涩味
D．种子萌发后，根向地生长，茎背地生长
【答案】B
【解析】果树的修剪，意在解除顶端优势，与生长素的作用的特点有关，A不符合题意；豆科植物有利于固氮菌生长，种植豆科植物能够增加土壤肥力，与植物激素无直接关系，B符合题意；“红柿摘下未熟，每篮用木瓜两三枚放入，得气即发，并无涩味”，这种气是指乙烯，是乙烯促进果实成熟的应用实例，C不符合题意；种子萌发后根向地生长，茎背地生长，是由同一植物的不同器官对生长素的敏感性不同及生长素的作用特点导致的，D不符合题意。(共55张PPT)
第5章 植物生命活动的调节
第3节 植物生长调节剂的应用
课标要点 学法指导
1．举例说明生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等植物激素及其类似物在生产上得到了广泛应用 2．查找植物生长调节剂在生产中应用的相关资料 1．结合实例，探讨植物生长调节剂的选择、施用目的和方法等(科学思维、社会责任)
2．通过实践，探索植物生长调节剂的应用(科学探究)
知识导图
课前 · 新知导学
1．概念
由___________的，对植物的生长、发育有__________的化学物质。
2．优点
原料广泛、____________、____________等。
3．类型(根据分子结构不同划分)
(1)与植物激素类似：如吲哚丁酸与__________结构类似。
(2)与植物激素完全不同：如____________、矮壮素等。
植物生长调节剂的类型和作用
人工合成
调节作用
容易合成
效果稳定
生长素
α-萘乙酸
植物生长调节剂和植物激素相比，哪种在植物体内更容易被分解？
______________________________________。
【答案】植物激素。植物生长调节剂在植物体内缺乏能促进其分解的酶，所以不容易被分解
微思考
下列关于植物生长调节剂的叙述，正确的是 ( )
A．植物生长调节剂是指一些具有植物激素活性的人工合成物质
B．植物生长调节剂具有容易合成、原料广泛、效果不稳定的特点
C．植物生长调节剂的分子结构与植物激素相似
D．植物生长调节剂可以替代植物激素发挥作用，使用时不用考虑药物浓度
【答案】A
【解析】植物生长调节剂是人工合成的，对植物的生长、发育有着调节作用的化学物质，A正确。与植物激素相比，植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点，B错误。植物生长调节剂从分子结构来看，主要有两大类：一类分子结构和生理效应与植物激素类似；另一类分子结构与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应，C错误。植物生长调节剂可以替代植物激素发挥作用，但使用时需要考虑药物浓度和药物毒性，D错误。
1．选择植物生长调节剂需考虑的因素
(1)实际情况。
(2)施用________、_______和_______。
(3)调节剂残留、价格和施用是否方便等。
2．施用效果的决定因素
如施用浓度、_________、部位以及施用时植物的_____________和气候条件等。
植物生长调节剂的施用
目的
效果
毒性
时间
生理状态
1．预实验的目的
(1)为进一步的实验摸索________。
(2)检验实验设计的___________和可行性。
2．实验原理
生长素类调节剂的作用与其浓度有很大关系，如适宜浓度的2,4 D可以促进插条生根。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
条件
科学性
3．实验设计
(1)插条处理方法：
①浸泡法：要求溶液的浓度较小，并且最好是在_________和空气湿度_________的地方进行，处理时间较长。
②沾蘸法：要求溶液浓度_________，处理时间________。
(2)变量控制：自变量为________________________，无关变量为__________________、植物材料条件等。
(3)确定因变量：_______________。
遮阴
较高
较高
较短
药物的不同浓度
处理时间长短
根的数目
在实验过程中，可能会出现不同浓度的生长素类调节剂对促进生根的效果相同的情况，那么最适浓度应该在什么范围？
______________________________________。
【答案】应在这两个浓度之间
微思考
探究不同浓度的生长素类调节剂溶液对某植物插条生根的影响，实验组的结果如下表。下列叙述错误的是 ( )
A．促进该植物插条生根的最适浓度介于a～d之间
B．生根数多的实验组根的长度也更长
C．若清水对照组中平均生根数为15，则该实验中最大浓度为c
D．仅据此表不能判断各浓度对该植物插条生根的影响是促进还是抑制
组别 浓度a 浓度b 浓度c 浓度d
平均生根数 29 20 7 29
【答案】B
【解析】 a与d浓度下生根数目较多且相同，根据生长素作用的特点，最适浓度应介于a～d之间，A正确；题干中不能得出生根数与根长之间的关系，B错误；生长素类调节剂在浓度过高时会抑制生根，与清水对照组比较，只有浓度c时表现为抑制，说明其浓度最高，C正确；判断各种浓度对该植物插条生根的影响是促进还是抑制，应与清水对照组比较生根数，表格中无清水对照组，D正确。
课堂 · 重难探究
[知识归纳]
1．概念
由人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质，称为植物生长调节剂。
2．类型
(1)分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。
(2)分子结构与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应，如α－萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
植物生长调节剂的类型和作用
3．优点
(1)提高作物产量、改善产品品质。
延长或终止种子、芽及块茎的休眠，调节花的雌雄比例，促进或阻止开花，诱导或控制果实脱落，控制植株高度、形状等。
(2)减轻人工劳动，如减少园林植物的修剪次数。
4．负面影响
(1)使用不当，可能影响作物产量和产品品质。
(2)过量使用，可能给人体健康和环境带来不利影响。
5．应用实例
类型 应用实例
赤霉素 ①在芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理，可以使芦苇的纤维长度增加50%左右；
②啤酒生产中用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生α－淀粉酶，从而简化工艺，降低啤酒酿造成本；
③用赤霉素打破莴苣、马铃薯、人参种子的休眠；促进芹菜等的营养生长，增加产量
类型 应用实例
生长素类 调节剂 ①用NAA促进甘薯、黄杨、葡萄的生根；对苹果、梨进行疏花疏果，促进脱落；对棉花进行保花保果，防止脱落；
②2,4－D可用做除草剂，除去单子叶农作物田间的双子叶杂草
乙烯利 ①用乙烯利催熟凤梨(菠萝)，做到有计划上市；
②用乙烯利促进黄瓜、南瓜的雌花分化
膨大素 使西瓜、草莓、葡萄等长势加快、个头变大，加快水果成熟，提前上市
青鲜素 延长马铃薯、大蒜、洋葱储藏期
1．植物激素发挥作用后一般会被相应的酶降解，植物生长调节剂的作用效果比植物激素更稳定，可能的原因是什么？
【答案】植物体内没有分解植物生长调节剂的酶。
2．赤霉素是植物激素，也是一种植物生长调节剂，从化学结构上分析人工合成的赤霉素和植物体内的赤霉素在结构上有何关系？
【答案】二者结构相同或相似。
3．儿童使用乙烯利催熟的水果，会不会导致早熟现象的出现？为什么？
【答案】不会。植物激素通过和植物细胞表面的受体结合而发挥作用，人体细胞表面没有相应的受体。
[对点精练]
1．用月季作为实验材料进行NAA促进扦插枝条生根的验证实验中，预实验结果如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．通过预实验可以确定最佳浓度范围是2×10-6～6×10-6 mol/L
B．NAA促进扦插枝条生根的最适浓度是4×10-6 mol/L
C．该实验处理枝条的方法可以使用浸泡法和沾蘸法
D．NAA不属于植物激素
【答案】B
【解析】由图可知，在浓度为4×10-6 mol/L处生根最多，其最佳浓度范围是2×10-6～6×10-6 mol/L，但不能确定最适浓度是4×10-6 mol/L，A正确、B错误；处理枝条的方法有浸泡法和沾蘸法两种，C正确；NAA不是由植物体内产生的，不属于植物激素，D正确。
2．下列关于植物激素的应用，正确的是 ( )
A．苹果树开花后，喷施适宜浓度的脱落酸可防止果实脱落
B．用赤霉素处理马铃薯块茎，可延长其休眠时间以利于储存
C．用一定浓度乙烯利处理采摘后未成熟的香蕉，可促其成熟
D．用生长素类调节剂处理二倍体番茄幼苗，可得到多倍体番茄
【答案】C
【解析】脱落酸的作用是促进叶和果实的脱落，A错误；赤霉素可解除种子和块茎的休眠，B错误；适宜浓度的乙烯利可促进果实的成熟，C正确；生长素类调节剂可促进未授粉的雌蕊发育为无子果实，但不能得到多倍体，D错误。
[知识归纳]
1．插条的选择与处理
(1)插条选择：以1年生枝条为最好(形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)，插条部位以枝条中部剪取的插条为最好，基部较差。
(2)扦插枝条的处理：枝条的形态学上端削成平面，下端削成斜面，这样在扦插后可增大枝条吸水面积，促进成活；每一枝条留3～4个芽，所选枝条的芽数尽量一样多。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
2．实验变量分析
(1)本实验的自变量是生长素类调节剂浓度，所以需要配制一系列浓度梯度的生长素类调节剂溶液。
(2)处理时间、实验材料、处理时的温度等为无关变量，各组实验应保持相同且适宜。
(3)实验的测量指标应是枝条的生根数目。
3．为了保证实验设计的严谨性，还需要设置重复实验和一定的对照实验
(1)平行重复实验：每组枝条数应为多个，统计数据取每组枝条生根数或生根长度的平均值。
(2)对照实验：预实验时需要设置清水的空白对照，在预实验的基础上再次实验时可不设置空白对照。
4．实验结果处理与异常原因分析
(1)对实验结果进行处理时，要根据实验数据，以生长素类调节剂的浓度为横坐标，以根的数目为纵坐标，绘制曲线图，确定最适浓度范围。
(2)可能出现的问题及原因分析：
①不能生根。主要有以下几种可能：一是枝条所带叶片较多，蒸腾作用过强，失水太多；二是配制的营养液缺乏某种营养元素或缺氧；三是没有分清形态学的上端与下端。
②生根过少：配制生长素类调节剂溶液时，浓度梯度要密一些，组别要多一些，浓度梯度过稀、组别过少易错过最适浓度范围，导致生根过少。
[对点精练]
1．某实验小组用等量不同浓度的2，4-D溶液分别浸泡绿豆种子，探究不同浓度的2，4-D溶液对绿豆发芽的影响。在相同且适宜条件下培养12 h，得到如图的实验结果。下列分析正确的是( )
A．0.4 mg·L-1的2，4-D溶液促进芽的生长、抑制根的生长
B．2，4-D溶液既能促进根的生长，也能抑制根的生长
C．1 mg·L-1的2，4-D溶液是培养无根豆芽的最适浓度
D．2，4-D属于植物激素，具有与生长素相同的生理功能
【答案】B
【解析】与0 mg·L-1的2，4-D溶液对根和芽的作用相比较，可知0.4 mg·L-1的2，4-D溶液促进芽和根的生长，A错误；0.4 mg·L-1的2，4-D溶液促进根的生长，但大于0.7 mg·L-1的2，4-D溶液抑制根的生长，B正确；1 mg·L-1的2，4-D溶液抑制根的生长，促进芽的生长，但不能确定是否是培养无根豆芽的最适浓度，C错误；2，4-D属于植物生长调节剂，D错误。
2．用不同浓度的生长素类调节剂溶液处理某植物插条使其生根，结果如下表。相关叙述错误的是 ( )
组别 1 2 3 4
实验处理 清水 浓度a 浓度b 浓度c
平均生根数 15 29 38 7
A．设置第1组实验的目的是作为空白对照
B．根据实验结果无法比较a、b、c浓度的大小
C．实验结果表明促进插条生根的最适浓度在a和c之间
D．该生长素类调节剂对根的生理作用具有低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长的特点
【答案】C
【解析】根据平均生根数可知，第2、3组的生长素类调节剂为促进生根作用，而第4组为抑制作用，所以c的浓度最高，但不能确定a和b两个浓度的大小。若a＜b，则最适浓度在a和c之间；若a＞b，则最适浓度在0和a之间。
【方法技巧】 “五步法”设计和完善植物激素类实验
课堂 · 延伸提分
(1)植物激素≠植物生长调节剂。植物激素是植物体内产生的有机物，植物生长调节剂是人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。植物生长调节剂的生理效应与植物激素类似，植物生长调节剂的分子结构与植物激素可能类似，也可能完全不同。
(2)生长素≠生长素类调节剂。色氨酸经过一系列反应可转变成生长素，吲哚乙酸(IAA)、苯乙酸(PPA)都是生长素，而α－萘乙酸(NAA)和2,4－D都是人工合成的生长素类调节剂。生长素类调节剂的生理作用与生长素类似，也具有两重性。
易错易混1：两对易混概念
(3)范畴大小的区别：
下列有关植物激素或植物生长调节剂的叙述，正确的是( )
A．乙烯、乙烯利、生长素、α－萘乙酸都是植物激素
B．在植物体内合成的吲哚乙酸、苯乙酸都是生长素
C．生长素的生理作用具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特性，但2,4－D的生理作用不具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特性
D．植物生长调节剂的分子结构和生理效应与植物激素类似
【答案】B
【解析】生长素和乙烯是植物激素，乙烯利、α－萘乙酸是植物生长调节剂，A错误。生长素并非仅仅是指吲哚乙酸，苯乙酸也属于生长素，B正确。2,4－D是一种生长素类调节剂，生长素类调节剂的生理作用与生长素类似，也具有低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特性，C错误。植物生长调节剂的生理效应与植物激素类似，但其分子结构与植物激素可能类似，也可能与植物激素完全不同，D错误。
(1)有子果实的获取：
易错易混2：获得无子果实的方法
(2)无子果实的获取：
(3)用生长素或生长素类调节剂处理不会改变细胞中的遗传物质，所以无子番茄的细胞经植物组织培养获得的个体为正常个体。
(4)无子番茄的遗传物质未发生改变，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄为有子番茄。
用下列方法处理番茄一定能获得无子番茄的是 ( )
A．开花后，在雌蕊柱头上涂适宜浓度的生长素溶液
B．开花前套袋，开花后在雌蕊柱头上涂雄蕊产生的花粉
C．在花蕾期去掉雄蕊，在雌蕊柱头上涂适宜浓度的生长素溶液并套袋
D．开花后，去掉雄蕊，在雌蕊柱头上涂适宜浓度的生长素溶液并套袋
【答案】C
【解析】开花后，雌蕊可能已经完成了受粉，能够产生种子，A错误；番茄是雌雄同花自花受粉植物，虽然套袋，但是雌蕊和雄蕊可以在袋内完成受粉，从而产生种子，B错误；要获得无子番茄，需要在花蕾期去掉雄蕊，在雌蕊柱头上涂适宜浓度的生长素溶液并套袋，C正确；开花后，雌蕊可能已经完成了受粉，能够产生种子，所以此时去掉雄蕊不能保证获得无子番茄，D错误。
小练 · 素养达成
1．α－萘乙酸(NAA)是一种生长素类调节剂。下列有关α－萘乙酸的叙述，错误的是 ( )
A．在植物体内不能合成
B．既能促进生长，也能抑制生长
C．可用于防止果实和叶片的脱落
D．可用于解除棉花的顶端优势
【答案】D
【解析】生长素类调节剂是人工合成的，在植物体内不能合成，A正确；生长素类调节剂具有与生长素相似的生理效应，既能促进生长，也能抑制生长，B正确；α－萘乙酸可用于防止果实和叶片的脱落，C正确；摘除棉花的顶芽，可以解除棉花的顶端优势，使用α－萘乙酸不能解除棉花的顶端优势，D错误。
2．植物生长调节剂在生产上得到了广泛的应用。下列叙述错误的是 ( )
A．适宜浓度的NAA可促进无子果实的形成
B．一定浓度的人工合成的赤霉素可以使芦苇的纤维长度增加
C．用一定浓度的乙烯利处理番茄可以延长储存时间
D．高浓度的2,4－D可以除去小麦田间的双子叶杂草
【答案】C
【解析】NAA属于生长素类调节剂，用适宜浓度的NAA可促进无子果实的形成，A正确；赤霉素可以促进细胞的伸长，从而促进植物茎秆伸长，一定浓度的赤霉素可以使芦苇的纤维长度增加，B正确；乙烯利的作用是催熟，用一定浓度的乙烯利处理番茄会促进其成熟，反而不利于储存，C错误；不同作物对生长素的敏感度不同，利用高浓度的2,4－D可以除去小麦田间的双子叶杂草，D正确。
3．向日葵和番茄都能产生种子和果实，人们主要收获向日葵种子，番茄果实。上述两种植物在开花期间，遇到连续的阴雨天，影响了植物的传粉，管理人员及时喷洒了一定浓度的生长素类调节剂。下列关于采取这一措施产生的结果的叙述，正确的是 ( )
A．两种植物都能形成无子果实，产量未受影响
B．两种植物都能形成无子果实，向日葵的产量下降
C．两种植物都能形成无子果实，产量都下降
D．番茄形成有子果实，产量上升，向日葵不能形成无子果实
【答案】B
【解析】向日葵和番茄可能没有完成受精，喷洒一定浓度的生长素类调节剂，两种植物都能形成无子果实。但人们主要收获向日葵的种子、番茄的果实，所以向日葵的产量下降，番茄的产量未受影响。
4．如图表示柳树的扦插繁殖。下列有关说法正确的是 ( )
A．扦插时要尽量多保留芽和叶片
B．沾蘸法处理枝条时，时间相对浸泡法较长
C．扦插枝条生根的部位是形态学下端
D．芽通过产生细胞分裂素促进枝条生根
【答案】C
【解析】扦插时要少保留芽和叶片，降低叶片的蒸腾作用，A错误；沾蘸法处理枝条约5 s，浸泡法处理枝条一般几小时至一天，浸泡法时间相对较长，B错误；扦插枝条生根的部位是形态学下端，C正确；芽通过产生生长素促进枝条生根，D错误。
5．(2021·天津红桥区复兴中学高二期末)为研究植物激素对细胞的影响，某活动小组用2,4 D、NAA培养拟南芥细胞，其中①组不添加外源生长素类调节剂，②组添加2 μmol·L－1的2,4 D，③组添加2 μmol·L－1的NAA。部分实验结果见表(分裂指数指处于分裂期细胞数占细胞总数的比例)。从实验结果可以得到的结论是 ( )
A．2,4 D促进拟南芥细胞的伸长 B．NAA抑制拟南芥细胞的伸长
C．2,4 D促进拟南芥细胞的分裂 D．NAA促进拟南芥细胞的分裂
【答案】C
【解析】由表格数据可知，2,4－D能促进拟南芥细胞的分裂，而NAA 有促进细胞伸长的作用，A错误；由表格数据可知，NAA 有促进细胞伸长的作用，而2,4－D能促进拟南芥细胞的分裂，B错误；根据表中数据，①②组结果对照可知，2,4－D能促进拟南芥细胞的分裂，C正确；①③组结果对照可知，NAA能抑制拟南芥细胞的分裂，但能促进细胞伸长，D错误。
