2024届高考生物二轮复习课件 细胞代谢（共98张PPT）
文档属性
| 名称 | 2024届高考生物二轮复习课件 细胞代谢（共98张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-04 22:15:53 | ||
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文档简介
(共98张PPT)
专题三 细胞代谢
考情分析
真题任务驱动
模块知识清单
重难考点通关
重难提分技巧
高考最新动向
单元知识网络
目 录
Contents
考点一
酶与ATP
考情分析
考查内容：酶和ATP是细胞代谢有序进行的必备物质和条件，“酶”的内容主要包括酶的化学本质、作用特性以及对相关实验的分析和设计；“ATP”的内容主要包括ATP的结构及其在能量供应系统中的作用。
命题规律：从近几年的高考来看，本专题主要以选择题的形式从酶在代谢中的作用角度考查酶的本质、种类、作用特性以及与其他生理过程的联系，另外还常以实验题的形式考查与酶特性有关的实验设计。
考查趋势：近几年高考题中考查频率比较低，在地方试卷中一般以实验题的形式出现。
真题任务驱动
（2023年浙江卷）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是（ ）
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
答案：C
解析：H2O2分解生成O2导致压强增加，A正确；从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；250s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200s~250s之间压强才没有变化，C错误；组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。
组别 甲中溶液（0.2mL） 乙中溶液（0.2mL） 不同时间测定的相对压强（kPa）
0s 50s 100s 150s 200s 250s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
一、关于酶的九个易错点
模块知识清单
正确说法 错误说法
产生场所 活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等） 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 有机物（绝大多数为蛋白质，少数为RNA） 蛋白质
作用场所 可在细胞内、细胞外体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温只是抑制酶的活性，不会使酶变性失活 低温和高温均会使酶变性失活
作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 生物体内合成 有的可来源于食物等
合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸
合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体
能否重复利用 酶作为催化剂，反应前后化学性质不变，可以重复利用 不能重复利用
二、关于酶的实验设计
模块知识清单
实验名称 对照组 实验组 观测指标
验证某种酶的本质是蛋白质 已知蛋白液+双缩脲试剂 等量的待测酶溶液+双缩脲试剂 是否出现紫色
验证酶具有催化作用 底物+适量蒸馏水 底物+等量的相应酶溶液 底物分解速率或底物剩余量
验证酶具有专一性 底物+相应酶溶液 同一底物+另一酶溶液或不同底物+相同酶溶液 底物是否分解
验证酶具有高效性 底物+无机催化剂 底物+等量的相应酶溶液 底物分解速率或底物剩余量
探究酶的最适温度 温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶溶液混合 底物分解速率或底物剩余量
探究酶的最适pH pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶溶液混合
三、ATP和ADP的相互转化
模块知识清单
1.ATP和ADP的相互转化过程
（2）过程
（3）意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。
2.ATP和ADP的相互转化不可逆
项目 ATP的合成 ATP的水解
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能（光合作用）化学能（细胞呼吸） 特殊的化学键中的能量
能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
相应生理活动 主要是光合作用、细胞呼吸 肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等
结论 ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆
3.易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析
（1）甲图表示 ATP产生量与O2供给量的关系
①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给至超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
（2）乙图可在示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
四、各类能源物质及其关系
模块知识清单
1.能源物质类型
物质 原因
直接能源 ATP ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，面其他形式的能源物质中所储存的能量必须转移到ATP中，才能用于各项生命活动
主要能源 糖类 生命活动所利用的能量大约70%是由糖类提供的，所以说糖类是生命活动的主要能源物质
储能物质 脂肪 在生物体内长期储存能量的物质是脂肪。因为脂肪储存能量的效率最高，1g脂肪所储存的能量是同等质量的糖类的两倍多
最终能源 太阳能 地球上所有生物进行生命活动所需的能量几乎全部来源于绿色植物光合作用固定的太阳能，所以说生物体生命活动的最终能源是太阳能
结论 在生物体内能量的转化和传递中，ATP是一种关键的物质。ATP 是生物体内能量转化的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给
2.能源物质之间的关系
为探究酶的特性，某同学进行了相关的实验设计，下列叙述正确的是（ ）
A.可通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率来探究酶的高效性
B.用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，常用碘液进行检测
C.探究温度对α-淀粉酶活性的影响应选择三种低于60℃的温度进行实验
D.常用淀粉溶液和唾液淀粉酶为材料，在37℃下探究pH对唾液淀粉酶活性的影响
答案：A
解析：A.酶的高效性是和无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，所以可通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率来探究酶的高效性，A正确； B.用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不能用碘液进行检测，因为碘液无法检测蔗糖是否水解，B错误； C.探究温度对α-淀粉酶活性的影响应选择三种不同的温度进行实验，C错误； D.探究H+对酶活性的影响时，不能选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为淀粉在酸性条件下会分解，D错误。
故选A。
重难考点通关
考点1 分析酶的本质、作用机理与特性
实验室对磷酸酯酶性质的研究结果如下图，其中OD420是指在波长420nm时被检测物吸收的光密度，通常OD值越大，酶活性越高。下列叙述正确的是（ ）
A.酶活性是指酶催化特定反应的能力，只能通过测定反应底物的消耗速率得到
B.探究温度对磷酸酯酶的酶活性影响时，pH应维持在4.5左右
C.图2显示磷酸酯酶有两个不同的最适温度，保存该酶应在最适温度条件下进行
D.将磷酸酯酶置于60℃条件时无催化作用，降至50℃后该酶可催化反应的进行
答案：B
解析：酶催化特定反应的能力称为酶活性，测定反应底物的消耗速率或产物的生成速率等均可判断酶活性，A错误；由图1可知，该酶的最适pH为4.5左右，探究温度对磷酸酯酶活性影响的实验中，pH属于无关变量，要保持相同且适宜，因此pH需维持在4.5左右，B正确；该酶的最适温度为40℃左右，酶通常在低温条件下保存，C错误；由图2可知，该酶在60℃条件下失活，高温条件下酶的失活不可恢复，因此降低至50℃后该酶仍不能催化反应的进行，D错误。
重难考点通关
考点2 酶的相关曲线分析
ATP、ADP、AMP三者间可以发生转化，ATP是腺苷三磷酸，而dATP是脱氧腺苷三磷酸。下列说法正确的是（ ）
A.进行细胞呼吸时，细胞质基质中可以产生大量的ATP
B.一分子ADP中的两个特殊化学键水解后可释放能量
C.dATP水解产生的dAMP是构成RNA的基本单位之一
D.ATP转化为ADP与细胞中的某些吸能反应相联系
答案：D
解析：细胞质基质中可进行细胞呼吸的第一阶段，该阶段只产生少量的ATP，A错误；一分子ADP含有一个特殊化学键，ADP水解的实质是特殊化学键断裂释放能量，B错误；dATP是脱氧腺苷三磷酸，ATP是腺苷三磷酸，两者组成成分最主要的不同是dATP中含有脱氧核糖，ATP中含核糖，ATP水解产生ADP，ADP水解可产生AMP，AMP是构成RNA的基本单位之一，dATP经过水解之后可以得到dAMP，是构成DNA的基本单位之一，C错误；ATP转化为ADP的过程中释放大量能量，可用于细胞中某些吸能反应，D正确。
重难考点通关
考点3 ATP的结构和生理作用
萤火虫是鞘翅目萤科昆虫的通称，其腹部末端下方有发光器，能发黄绿色光，由于大部分的能量都转化为光能，只有少部分转化为热能，所以称之为冷光。萤火虫的发光器能发光的机理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存有大量ATP为生命活动供能
B. 荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程是一个放能反应
C. 萤火虫发光器的发光原理为我们研究提高能量转化为光能的效率提供了思路
D. ATP脱掉两个磷酸基团后的产物AMP可作为合成DNA的原料
答案：C
解析：ATP是细胞中的能量货币，但细胞中储存的ATP较少，需要ATP与ADP不断转化来为生命活动供能，A错误；荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程消耗ATP，是一个吸能反应，B错误；由于萤火虫将ATP中大部分的能量都转化为光能，只有少部分转化为热能，为我们研究提高能量转化为光能的效率提供了思路，C正确；ATP中的A=腺嘌呤+核糖，ATP脱掉两个磷酸基团后的产物AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，D错误。
重难考点通关
考点4 ATP与ADP的转化
1.酶的作用原理
（1）ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
（2）ba段的含义是酶降低的活化能。
（3）若将酶改为无机催化剂，则b值在纵轴上将向上移动。
重难提分技巧
一、常考易错的三类酶曲线
2.酶的特性
（1）图1中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线相比，只能说明酶具有催化作用。
（2）图2中两曲线比较，表明酶具有专一性（酶A和酶B对比）。
3.酶促反应的影响因素
（1）温度和pH
图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温不会使酶失活。低温可抑制酶的活性，酶分子空间结构未被破坏，温度适当升高酶可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或pH。
（2）底物浓度和酶浓度
图甲中OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。
如图所示，曲线b表示最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是（ ）
A.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示
B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示
C.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变
答案：B
解析：升高温度后，酶的活性下降，酶促反应速率降低，达到最大酶促反应的速率应降低，不能用曲线c表示，A错误；酶量减少后，酶促反应速率降低，随反应物浓度的增大，达到最大酶促反应速率较小，B正确；AB段反应速率没有达到最大，影响其酶促反应速率的主要因素应为底物浓度，C错误；减小pH，酶的活性下降，A、B点为位置均会下降，D错误。
提升训练
1.ATP与光合作用及细胞呼吸的关系
（1）与光合作用的关系
（2）与细胞呼吸的关系
重难提分技巧
二、考察ATP的综合问题
2.细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所 常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
3.ATP产生量与O2供给量之间的关系
（1）在无氧条件下，生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
（2）随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加；但当O2供给量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
（3）当横坐标表示呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。
蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，不正确的是（ ）
A.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应，释放的能量有一部分可循环用于合成ATP
B.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化
C.蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质空间结构的变化来实现的
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系
答案：A
解析：由图可知，蛋白质去磷酸化过程没有产生ATP，A错误。
提升训练
（2023年广东卷）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（ ）
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
高考最新动向
答案：C
解析：揉捻可以破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；酶的活性受温度、pH等因素的影响，发酵时，保持适宜的温度有利于维持多酚氧化酶的活性，有机酸含量增加会改变pH，进而影响多酚氧化酶的活性，B正确、C错误；高温会使多酚氧化酶失活，可防止过度氧化影响茶品质，D正确。
单元知识网络
考点二
细胞呼吸
考情分析
考查内容：细胞呼吸是细胞代谢的核心内容，包括的内容有有氧呼吸和无氧呼吸过程的区别和联系；细胞呼吸原理在生产生活中的应用；细胞呼吸方式的判断和呼吸速率分析相关的实验探究等。
命题规律：在命题角度上多与光合作用结合考查，以多变的形式对细胞呼吸的结构基础、过程原理、实践应用、实验探究等知识和能力进行综合考查，试题常联系种子萌发、种子的成熟等真实的问题情境呈现。能力考查点多为分析、判断、综合应用等。
考查趋势：经常与癌细胞的特点结合考查学生对基础知识的掌握，有时也针对呼吸作用原理的应用与其他生活常识结合考查学生综合运用的能力。
真题任务驱动
（2023年山东卷）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中非。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径、延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ）
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案：B
解析：正常玉米根细胞液泡膜上的H+转运蛋白可将细胞质基质中的H+转运进入液泡，此过程消耗能量，所以为主动运输，也就是说H+从低浓度的细胞质基质转运进入高浓度的液泡中，所以细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；有氧呼吸和酒精发酵的无氧呼吸都可以产生CO2，所以检测到水淹的玉米根有CO2的产生不一定是根细胞无氧呼吸产生的，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时不释放能量，不产生ATP，不能缓解能量供应不足，C错误；丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与产乳酸途径时消耗的[H]一样多，细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒是因为乳酸含量降低导致，D正确。
一、有氧呼吸和无氧呼吸的过程与比较
模块知识清单
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
（1）有氧呼吸
（2）无氧呼吸
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
来源 去向
[H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成H2O
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一个阶段产生 几乎用于各项生命活动
3.真核生物有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 第一个阶段在细胞质基质中，第二和第三个阶段在线粒体中 细胞质基质
条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2、酶和适宜的温度
产物 产生CO2、H2O 产生酒精和CO2或乳酸
能量 有机物中的化学能→ATP中的化学能和热能 有机物中的化学能→ATP中的化学能、热能、不彻底氧化产物中的化学能
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
相同点 联系 第一个阶段相同，即葡萄糖分解为丙酮酸和[H]的阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量合成ATP
意义 ①为生物体的各项生命活动提供能量；②为生物体内其他化合物的合成提供原料；③维持恒温动物的体温
二、影响细胞呼吸的因素
模块知识清单
1.影响细胞呼吸的内部因素分析
规律 举例
遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物
生长发育时期不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低
器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官
2.影响细胞呼吸的外部因素分析
温度 氧气浓度 水分
影响原理 影响酶活性 决定呼吸类型和强度 自由水含量较高时呼吸旺盛
坐标曲线
实践应用 在零上低温下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差以减少有机物的消耗，提高作物产量 常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间 贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
三、探究酵母菌细胞呼吸的方式
模块知识清单
1.实验原理
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验装置
①检测CO2产生的装置
甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2；乙装置中，B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌消耗尽瓶中的O2。
②检测酒精产生的实验
自A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中，分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡并观察溶液的颜色变化。
3.产物的检测
试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变浑浊（据浑浊程度可确定CO2的多少）
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄（据变色时间的长短确定CO2的多少）
酒精 重铬酸钾溶液（酸性环境） 由橙色变为灰绿色
4.实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。
四、种子萌发的条件及物质变化
1.种子萌发的条件
（1）一定的水分
种子必须吸收足够的水分才能启动一系列酶的活动，开始萌发。
（2）充足的空气
种子需要不断地进行呼吸，获得能量，才能保证生命活动的正常进行。
（3）适宜的温度
温度主要影响酶的活性，种子内部一系列生理活动都需要在适宜的温度下进行。
2.种子萌发过程中的物质变化
研究发现，金鱼具有一些与人体不同的细胞呼吸方式（如图）。下列叙述错误的是（ ）
A.金鱼的乳酸转化机制可使其在缺氧环境中生存一段时间
B.图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中
C.物质X产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP
D.图中③和⑤过程产生的少量ATP可为金鱼细胞代谢供能
答案：D
解析：在缺氧环境中，金鱼肌细胞将乳酸转化成酒精，可以防止细胞生活的环境的pH降低而引起酸中毒，以维持细胞正常的代谢，A正确；在人体内不会将乳酸转化为酒精，所以图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中，B正确；物质X是呼吸第一阶段产生的丙酮酸，产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP，C正确；图中③和⑤为无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，D错误。
重难考点通关
考点1 考察细胞呼吸方式的分析
酵母菌广泛分布于自然界，是探究细胞呼吸方式的经典实验材料，图1和图2为两个密闭装置，图3为图2装置中酵母菌培养液中不同时间物质的变化情况，据图分析，下列说法错误的是（ ）
A.图1装置的红色液滴先向左移后不动，图2装置的红色液滴先不动后向右移
B.BC段葡萄糖含量迅速减少的原因主要是酵母菌种群数量较多，但无氧呼吸提供能量较少
C.无氧呼吸被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
D.t1-t 时间段内酵母菌没有呈现“S”型增长的原因是培养后期营养物质消耗、代谢废物积累等
答案：C
解析：酵母菌无氧呼吸过程中，被分解的葡萄糖中的能量，一部分释放出来，另一部存留在酒精中，释放的能量中大部分以热能的形式散失，少部分转移到ATP中，C错误。
重难考点通关
考点2 “实验法”判断生物呼吸类型
将某作物种子置于适宜萌发的条件及该作物生长的最适光照下萌发，检测萌发过程中干重随萌发时间的变化，如图假设萌发过程中消耗底物均是葡萄糖，b点时检测到CO2释放量与O2消耗量之比为8：3。下列相关叙述错误的是（ ）
A.c点前干重减少的主要原因是呼吸作用分解有机物
B.b点时有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为1：5
C.c点后干重开始增加，是因为从c点开始进行光合作用
D.影响c→d段干重变化的主要环境因素是温度、CO2浓度
答案：C
解析：c点前干重减少，种子呼吸作用一直进行，主要原因是呼吸作用消耗有机物，A正确；b点时，CO2和O2的比例为8：3，说明有氧呼吸产生的CO2：无氧呼吸产生的CO2比例为3：5，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量（3/6）：无氧呼吸消耗的葡萄糖量（5/2）=1：5，B正确；c点后干重开始增加，说明有机物开始积累，应该是光合作用大于呼吸作用所导致的，即光合作用应在c点前就已开始，并逐渐增强，到c点时光合作用和呼吸作用相等，c点后光合作用大于呼吸作用，C错误；c→d段干重增加，光合作用大于呼吸作用，由题干信息知，光照为该作物正常生长的最适光照，所以影响干重变化的主要环境因素有温度、CO2浓度等，D正确。
重难考点通关
考点3 细胞呼吸强度的计算与分析
如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响，据图回答，有关叙述正确的是（ ）
A.细胞有氧呼吸的最适温度位于30°C和35°C之间
B.O2浓度低于20%时，30°C和 35°C的条件下有氧呼吸速率相同
C.O2浓度为0时，细胞产生ATP的场所有细胞质基质和叶绿体
D.图中限制c点有氧呼吸速率的因素只有O2浓度
答案：B
解析：据图分析，细胞有氧呼吸的最适温度位于最高值两侧的两个温度梯度之间，所以应该在20 ℃和35 ℃之间，A错误；O2浓度低于20%时，30 ℃和35 ℃温度条件下有氧呼吸速率相同，B正确；洋葱根尖没有叶绿体，O2浓度为0时，细胞产生ATP的场所是细胞质基质，C错误；图中限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度，也有温度，D错误。
重难考点通关
考点4 考察影响细胞呼吸因素的分析
1.“三看法”判定细胞呼吸的方式
注：以上数量关系是活细胞在黑暗条件下进行的以葡萄糖为底物的细胞呼吸，若CO2重难提分技巧
一、细胞呼吸方式的判断
2.“实验法”判断生物呼吸类型
（1）装置
（2）原理：植物呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的红墨水滴左移。单位时间内红墨水滴左移的体积即表示呼吸速率。
（3）结果分析
①若甲红墨水滴左移，乙红墨水滴不动，则只进行有氧呼吸。
②若甲红墨水滴不动，乙红墨水滴右移，则只进行无氧呼吸
③若甲红墨水滴左移，乙红墨水滴右移，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
（4）物理误差的校正：设置丙装置，除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。
（5）注意事项
①若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。
为研究细胞呼吸，取右侧装置2组，甲组为A处放一定质量的某种种子、B处放一定量NaOH溶液，乙组为A处放等量同种种子、B处放等量蒸馏水。相同时间后，观察液滴移动情况，下列叙述正确的是（ ）
A. 乙组液滴一定是右移或不移动
B. 甲组液滴移动的量可代表种子呼吸产生的CO2量
C. 设计乙组装置是测定种子消耗的O2量与产生的CO2量的差值
D. 为了提高实验精确度，可再设置一个A中为等量煮熟的种子，B中为等量NaOH溶液的丙装置
答案： C
解析：乙组B处放等量蒸馏水，对装置内气体变化无影响，液滴移动是由呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的，若种子仅以葡萄糖为底物进行有氧呼吸，则消耗的氧气量和释放的二氧化碳量相等，液滴不移动；若种子进行无氧呼吸，则不消耗氧气，但释放二氧化碳，使装置内气压增大，液滴右移；但种子还可能以脂肪等为底物进行细胞呼吸，若以脂肪为底物进行有氧呼吸，则消耗的氧气量大于释放的二氧化碳量，液滴左移，A错误；甲组B处放一定量NaOH溶液，能吸收二氧化碳，所以甲组装置内的气压变化仅由氧气量变化引起，B错误；乙组B处放等量蒸馏水，对装置内气体变化无影响，液滴移动是由呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的，C正确；本实验是探究细胞呼吸的方式，不需要再设置一个A中为等量煮熟的种子，B中为等量NaOH溶液的丙装置，D错误。
提升训练
1.思路：根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式中物质之间的物质的量关系，结合化学计算方法进行分析求解
2.技巧：明确以下几个等量关系。
（1）CO2释放总量=有氧呼吸释放的CO2量+无氧呼吸释放的CO2量。
（2）O2吸收量=有氧呼吸释放的CO2量。
（3）酒精产生量=无氧呼吸释放的CO2量
注：以上呼吸作用均以葡萄糖为呼吸底物。
3.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比（以葡萄糖为呼吸底物）
（1）有氧呼吸中葡萄糖：O2∶CO2=1∶6∶6
（2）无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
（3）消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。
（4）消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的物质的量之和的比为3∶4。
重难提分技巧
二、“反应式突破法”突破细胞呼吸的相关计算
将苹果贮藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的氧气时，其O2的消耗量和CO2的产生量如表所示（假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖）。则下列叙述错误的是（ ）
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞溶胶中进行
B.氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.6mol/min-1
C.氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵
D.氧浓度为b时，较适宜苹果的贮藏
答案：C
解析：氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸消耗的氧气量为0，表明细胞只进行无氧呼吸，此时苹果的细胞呼吸只在细胞质溶胶中进行，A正确；氧浓度为c时，苹果无氧呼吸产生的CO2量为1.3-0.7=0.6mol·min-1，而C2H5OH的量与无氧呼吸产生的CO2量相等，也为0.6mol·min-1，B正确；氧浓度为d时，有氧呼吸产生的CO2量为1.2mol·min-1，消耗的葡萄糖为0.2mol·min-1；无氧呼吸产生的CO2量为0.4mol·min-1，消耗的葡萄糖为0.2mol·min-1，故氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精发酵，C错误；从图表分析可知，氧浓度为b时，呼吸作用强度最低，CO2产生量最小，较适宜于苹果的储藏，D正确。
提升训练
氧浓度/% a b c d e
CO2产生量/（mol·min-1） 1.2 1 1.3 1.6 3
O2的消耗量/（mol·min-1） 0 0.5 0.7 1.2 3
1.呼吸熵（又称呼吸系数）
呼吸熵是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一个指标。组织细胞在一定时间内，释放的CO2与吸收O2的体积之比或物质的量之比叫呼吸熵（简称RQ），
探究生物细胞呼吸类型的实验装置可以用来探究生物的呼吸熵。
2.实验现象分析
重难提分技巧
三、生物呼吸熵的测定
（1）细胞呼吸的底物不同，RQ不同
①当呼吸底物是糖类（假设为葡萄糖，物质的量为1mol）
I.当O2充足时，进行有氧呼吸，葡萄糖被完全氧化分解时，反应式如下：
此时氧化分解时消耗O2量=产生CO2量，RQ=1.装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴不移动。
Ⅱ.当O2不足时，细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，部分葡萄糖形成未被完全氧化分解的中间产物（如酒精、乳酸等）
a.如果进行的是产生酒精和CO2的无氧呼吸，消耗O2量<产生CO2量，呼吸熵>1。装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴向右移动。
b.如果进行的是产生乳酸的无氧呼吸，由于乳酸发酵既不消耗O2，也不产生CO2，只有部分葡萄糖进行有氧呼吸消耗O2，产生CO2，且消耗O2量=产生CO2量，此时RQ=1。装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴不移动，但着色液滴移动距离比O2充足的条件下要小。
注意：在完全缺氧条件下，生物细胞只进行无氧呼吸。产生酒精和CO2的无氧呼吸不消耗O2，只产生CO2；产生乳酸的无氧呼吸既不消耗O2，也不产生CO2。这两种情况下无呼吸熵的概念。
②如果呼吸底物是一些富含氢的物质（如脂肪酸，CnH（2n+1）COOH），脂肪酸含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪酸与葡萄糖相比氧化分解时消耗O2量>产生CO2量，此时，RQ<1.在这种情况下，装置1中的着色液滴向左移动装置2中的着色液滴也会向左移动，而且装置1中的着色液滴移动距离更大。
③如果呼吸底物是一些含氧多的物质（如苹果酸，C4H6O5），苹果酸含氢量低，含氧量高，等质量的苹果酸与葡萄糖相比，氧化分解时消耗O2量<产生CO2量，此时，RQ>1。在这种情况下，装置1中的着色液滴向左移动装置2中的着色液滴向右移动（此时，如何与“O2不足时，从糖类为底物的发酵”进行区别，应进一步分析探究，但此种情况高中阶段一般不涉及）
（2）上述装置也可用于呼吸类型的判定。用于呼吸类型判定时，底物一般是葡萄糖。分析如下：
装置1 装置2 结果
着色液滴左移 着色液滴不动 只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸
着色液滴不动 着色液滴右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
着色液滴左移 着色液滴右移 既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸
着色液滴不动 着色液滴不动 种子已死亡或只进行产生乳酸的无氧呼吸
呼吸作用的底物可以是糖类、油脂和蛋白质，呼吸熵（RQ）是指呼吸作用所释放的CO2和吸收O2的物质的量的比值。下表是3种能源物质在彻底氧化分解时的呼吸熵。下列说法正确的是（ ）
A. 油脂的呼吸熵比糖类低，原因是油脂中的氧原子相对含量比糖类中的多
B. 若呼吸底物为葡萄糖，人体在剧烈运动时呼吸熵大于1
C. 只进行有氧呼吸的种子，若其呼吸熵为0.80，则说明该种子的呼吸底物是蛋白质
D. 若酵母菌利用葡萄糖为底物时呼吸熵大于1，说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
答案：D
解析：油脂中的氢原子相对含量比糖类中的多，呼吸作用消耗的氧气更多，则油脂的呼吸熵比糖类低，A错误；人体在剧烈运动时以需氧呼吸为主，若呼吸底物为葡萄糖，厌氧呼吸不产生CO2，则呼吸熵等于1，B错误；只进行需氧呼吸的种子，若呼吸底物为葡萄糖，则呼吸熵等于1，若其呼吸熵为0.80，则可能是不同比例的糖类、蛋白质、油脂为呼吸底物，C错误；若呼吸底物为葡萄糖，酵母菌需氧呼吸，氧气的消耗量等于二氧化碳的释放量，进行厌无氧呼吸时，不消耗氧气，会产生二氧化碳，因此若酵母菌利用葡萄糖底物时的呼吸熵大于1，即二氧化碳的释放量大于氧气消耗量，则说明酵母菌同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，D正确。
提升训练
能源物质 糖类 蛋白质 油脂
呼吸熵（RQ） 1.00 0.8 00.71
（2023年北京卷）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ）
A.低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C.高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
高考最新动向
答案：A
解析：A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。故选A。
单元知识网络
考点三
光合作用
考情分析
考查内容：光合作用为高频考点，考查的知识点非常多，包括色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程、影响光合作用的因素、光合作用与细胞呼吸综合等。
命题规律：对“影响光合作用的因素”的考查中最常见的是“光”对光合作用的影响；对“光合作用与细胞呼吸”的考查包括过程综合、曲线综合与实验综合三个维度，常结合农业生产进行考查，已出现的本专题高考试题多为非选择题，多结合曲线分析进行。
考查趋势：依然以一道大题的形式考查为主，近几年高考题中光合作用常被与植物激素调节、基因表达调控等其他知识点相关联，考查学生综合运用的能力。
真题任务驱动
（2023年江苏卷）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A. 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B. 若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C. 该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D. 用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
答案：B
解析：用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素分子被破坏，A错误；若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线变粗，易出现色素带重叠，B正确；在该实验中可以根据色素带的宽度来定性描述色素的含量，但并不能准确的测定色素的含量，C错误；花青素为水溶色素不溶于无水乙醇，用红色苋菜叶进行实验不可以得到5条色素带，D错误。
一、叶绿体中色素的提取和分离
模块知识清单
1.色素吸收光的情况
①叶绿体中的色素只吸收可见光，不吸收红外光和紫外光等。
②叶绿素对蓝紫光和红光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
③叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
2.实验原理
①色素提取的原理绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中，可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②色素分离的原理
绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因此，不同的色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
3.实验流程
（1）提取色素：加入少许SiO2和CaCO3、10mL无水乙醇，迅速研磨并用单层尼龙布过滤
（2）制备滤纸条：距剪去两角的滤纸条一端1cm处用铅笔画一条细线
（3）画滤液细线：用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线画一细线，待干后再画一两次
（4）色素分离：将适量层析液倒入试管→插人滤纸条→棉塞塞紧试管口
（5）观察结果及分析
4.实验结果
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
5.实验异常现象以及原因
①收集到的滤液颜色过浅：
溶质少：菠菜叶不新鲜，叶片发黄；剪取叶片量太少；未加SiO2，研磨不充分未加CaCO3；部分色素被破坏。
溶剂多：加入无水乙醇量太大，滤液浓度太低。
②滤纸条无色素带：未使用无水乙醇或其他有机溶剂；未画滤液细线；滤液细线接触到了层析液，色素溶解到层析液中。
③色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗。
6.叶绿体的结构和功能
（1）结构图
①双层膜：内膜、外膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。
②基粒：每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，扩大了内部膜的表面积，这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶就分布在类囊体的薄膜上。
③基质：基粒与基粒之间充满了基质，基质中含有与光合作用有关的酶。
（2）功能：进行光合作用的场所。
二、考查光合作用的探究历程
模块知识清单
1.普利斯特利的实验
（1）没有发现光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
（2）限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验
（1）该实验设置了自身对照，自变量为光的有无因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。
（2）该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。
（3）本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。
3.恩格尔曼的实验
（1）结论：叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程能产生氧气。
（2）该实验设置极细光束和黑暗完全曝光和黑暗两组对照。自变量为光照和黑暗，因变量为好氧菌聚集的部位。
4.鲁宾和卡门的实验
①该实验设置了对照，自变量是标记物质（H218O和C18O2），因变量是O2的放射性。
②鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。
三、光合作用过程及物质含量的变化分析
模块知识清单
1.光合作用的过程是由一系列的化学反应组成的，根据是否需要光照，光合作用的过程分为光反应阶段和暗反应阶段。
（1）光合作用图解
（2）光反应阶段
①概念：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫光反应阶段。
②场所：叶绿体类囊体的薄膜上（有光反应过程中所需要的色素和酶）。
③条件：必须有光、叶绿体中的色素和酶。
④过程
a.水的光解：叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面将水分解成O2和[H]，O2释放，[H]是活泼的还原剂，被传递到叶绿体基质中，作为还原剂，参与暗反应。
b.ATP的合成：叶绿体中光合色素吸收的光能，另一方面在有关酶的催化作用下，促进ADP与Pi生成ATP，光能转变为化学能储存在ATP中，参与暗反应。
⑤实质：将光能转变成活跃的化学能，释放出O2。
（3）暗反应阶段
①概念：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫暗反应阶段。
②场所：在叶绿体内的基质中进行。
③条件：多种酶参与。
④过程
a.CO2的固定：绿叶从气孔吸收的CO2与C5结合，即一个CO2分子被一个C5分子固定后，形成2个C3分子。
b.C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并被[H]还原。一部分C3经一系列变化形成糖类；另一部分C3经一系列变化形成C5，使暗反应持续进行。
⑤实质：同化CO2，将（ATP中）活跃的化学能转化成稳定的化学能，储存在形成的有机物中。
（4）光合作用中元素去向
（5）化能合成作用与光合作用的比较
化能合成作用与光合作用的本质相同，都是将无机物合成有机物；利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。
2.光合作用过程中C5、C3、[H]等物质含量的变化分析
（1）分析方法当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：
（2）含量变化的比较
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量 增加 减少 减少 增加
C5含量 减少 增加 增加 减少
[H]和ATP的含量 减少或没有 增加 增加 减少
（CH2O）的合成量 减少 增加 减少 增加
（3）模型图分析
四、影响光合作用的因素
模块知识清单
1.遗传因素
植物的光合作用能力因植物种类、同种植物的器官种类及生长时期不同而不同。
2.单因素影响
因素 对光合作用的影响 原理 应用
光照强度 主要影响光反应ATP和NADPH的产生。 （1）适当提高作物的光照强度（2）温室大棚用无色透明薄膜（3）阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，注意间作套种时，农作物的种类搭配
温度 通过影响酶的活性来影响光合作用 （1）适时播种（2）温室栽培植物时，白天适当升温至光合酶的最适温度，以提高光合速率，晚上适当降温，以降低细胞呼吸消耗
CO2浓度 影响暗反应阶段C3的生成。 （1）对农田里的农作物合理密植（2）对温室作物，增施农家肥料或使用CO2发生器适当提高CO2浓度
3.多因素分析
含义：P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子。
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充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，浓度以提高光合作用速率。
五、密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线
模块知识清单
1.图甲中各点的含义及形成原因分析
a点：温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放量减少。
b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。
bc段（不包括c点）：光合作用强度<细胞呼吸强度。
c点：光合作用强度=细胞呼吸强度。
ce段（不包括c、e点）：光合作用强度>细胞呼吸强度。
d点：过高部分气孔关团出现“光合午休”现象。
e点：光合作用强度=细胞呼吸强度。
ef段（不包括/点）：光合作用强度<细胞呼吸强度。
fg段：没有光照，停止光合作用，只进行细胞呼吸。
2.图乙中各点的含义及形成原因分析
AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。
BC段：凌晨2~4时，植物只进行细胞呼吸，但由于温度降低，细胞呼吸强度减弱。
CD段：4时后，光照微弱，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度。
D点：上年7时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。
DH段：光照继续增强，光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点：8时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。
HI段：光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。
六、光合作用与细胞呼吸的区别和联系
模块知识清单
1.光合作用和细胞呼吸过程中的物质联系
（1）C元素
（2）O元素
（3）H元素
2.光合作用和细胞呼吸过程中的能量联系
3.光合作用和细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
来源 去路
[H] 光合作用 光反应阶段水的光解 暗反应阶段还原C3形成（CH2O）等
有氧呼吸 第一阶段葡萄糖的分解及第二阶段丙酮酸和水的分解 第三阶段还原O2产生H20
ATP 光合作用 光反应阶段光能→ATP中活跃的化学能 暗反应阶段ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有氧呼吸 有机物氧化分解，第一、二、三阶段分别产生2ATP、2ATP、34ATP 在活细胞中作为生命活动的能量“通货”
七、光合作用与细胞呼吸的综合计算
模块知识清单
1.光合速率与呼吸速率
①净光合速率：
植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。
净光合速率的测定方法：将植物置于光下，测定容器中O2增加量CO2减少量或有机物增加量。
②真正光合速率：
表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量，即实际光合速率，常用O2产生量CO2固定量或有机物的产生量来表示。
呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2的增加量O2减少量或有机物减少量。
2.光合作用与呼吸作用的综合计算
光合作用与呼吸作用的综合计算在光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但两者不是可逆过程。解题时常涉及下列三项内容的计算：
①在黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织的测定值为呼吸速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
a.真正光合速率=CO2吸收量+CO2释放量，单位为mg CO2/（单位面积·单位时间）；
b.真正光合速率=O2释放量+O2吸收量，单位为mg O2/单位面积·单位时间）；
c.光合作用有机物积累量=光合作用有机物生产量-细胞呼吸有机物消耗量。
只有测出净光合速率和呼吸速率，才可推算出真正光合速率。
3.光合作用与细胞呼吸综合曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（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速率。
（3）各点的光合作用和呼吸作用分析
细胞生理活动 ATP产生场所 植物组织外观表现
A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 只有细胞质基质和线粒体 从外界吸收O2，向外界排出CO2
AB段（不含A、B点） 呼吸量>光合量 细胞质基质、线粒体、叶绿体 从外界吸收O2，向外界排出CO2
B点 光合量=呼吸量 与外界不发生气体交换
B点之后 光合量＞呼吸量 从外界吸收O2，向外界排出CO2——此时植物可更新空气
4.环境条件改变时光补偿点光饱和点的移动
①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。
秋天是一年中色彩最为斑斓的季节，“看万山红遍，层林尽染”“一年好景君须记，最是橙黄橘绿时”。秋天植物的绿叶会逐渐变黄或红，下列相关叙述错误的是（ ）
A.叶绿素不稳定，在低温条件下容易分解
B.有的植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，叶片呈现红色
C.生产实践中，常选用蓝紫色、红色等光源进行人工补光
D.用层析液分离叶绿体中的色素是因为色素可以溶解在层析液中
答案：D
解析：A、叶绿素不稳定，在低温条件下容易分解，A正确；B、有的植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，叶片呈现红色，B正确；C、生产实践中，常选用蓝紫色、红色等光源进行人工补光，C正确；D、用层析液分离叶绿体中的色素是因为色素在层析液中的溶解度不同，D错误。故选D。
重难考点通关
考点1 捕获光能的色素与结构
生物实验中的一些现象往往不能直接被观察到，而要通过标记的方法进行观察。下列相关说法错误的是（ ）
A.科学家通过3H标记的氨基酸培养豚鼠胰腺细胞，了解分泌蛋白的合成和分泌过程
B.鲁宾和卡门通过18O标记的H2O和CO2培养小球藻，检测光合产物，探究O2中O的来源
C.科学家通过诱导用不同荧光物质标记的人和鼠的细胞融合，了解荧光物质混合情况，探究细胞膜的选择透过性
D.卡尔文通过14C标记的CO2培养小球藻，检测放射性的转移途径，观察暗反应中C的转移途径
答案：C
解析：A、科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，A正确。B、鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，研究光合作用中氧气的来源，B正确。C、科学家用绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将人鼠细胞融合，探究细胞膜具有流动性，C错误。D、卡尔文通过14C标记的CO2培养小球藻，检测放射性的转移途径，观察暗反应中C的转移途径，D正确。故选：C。
重难考点通关
考点2 光合作用的探究历程与光合作用的过程
如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述中错误的是（ ）
A.b点与d点差异的主要限制因素是CO2浓度
B.a点与c点差异的主要限制因素是CO2浓度
C.ab段影响光合作用速率的主要因素是光照强度
D.bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其它条件
答案：B
解析：A、b点与d点的光照强度相同，光合作用效率不同，其差异的主要限制因素是CO2浓度，A正确；B、a点与c点的二氧化碳浓度相同，光照强度不同，故a点与c点差异的主要限制因素是光照强度，B错误；C、ab段光合作用反应速率未达到最高点，只要受横坐标光照强度影响，C正确；D、bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其它条件，与横坐标的影响因素无关，D正确。故选B。
重难考点通关
考点3 对影响光合作用的因素及应用的考察
科研人员用生长状况相近的天竺葵放入3个相同透明玻璃容器形成密闭气室，在不同的光照处理下，利用传感器定时测量气室中CO2浓度，结果如下，分析正确的是（ ）
A.Ⅱ组和Ⅲ组x1后叶肉细胞光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2相等
B.Ⅰ组因有氧呼吸产生的CO2不能用于光合作用导致气室气压升高
C.Ⅲ组x1前净光合速率先增后降最终为0
D.0—x1气室中Ⅲ组天竺葵固定CO2的量为(y3-y1)/x1ppm
答案： D
解析：Ⅱ组和Ⅲ组有光，可进行光合作用，x1后装置内部的二氧化碳浓度不变，表示此时植物的净光合速率为零，但由于根茎等很多细胞不能进行光合作用，所以叶肉细胞的光合作用速率大于叶肉细胞自身呼吸作用速率，A错误；I组为黑暗处理，植物不能进行光合作用，植物进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2的体积相同，因此装置中CO2的浓度增大，是无氧呼吸产生的结果，即Ⅰ组因无氧呼吸产生的CO2导致气室气压升高，B错误；Ⅲ组装置内部的CO2浓度逐渐降低，光合作用速率降低，因此x1前净光合速率逐渐降低直至净光合速率为零，C错误；在0～x1时段，Ⅲ组天竺葵净光合速率可以表示为（y2-y1）/x1ppm/s，此时的呼吸速率为（y3-y2）/x1ppm/s，因此天竺葵的真光合固定的CO2的平均速率为（y3-y1）/x1ppm/s，D正确。
重难考点通关
考点4 光合作用与细胞呼吸综合计算
1.常考易错的植物“三率”
（1）呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量
（2）真正（总）光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。
（3）净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率呼吸速率。
2.植物“三率”的判断
（1）根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值代表呼吸速率，该曲线则代表净光合速率；若CO2吸收值为0，该曲线代表真正（总）光合速率。
（2）根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；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。
重难提分技巧
考法一、常考易错的“三率”分析与计算
（3）根据代谢过程图解进行判定：
a.呼吸速率：②或⑤
b.净光合速率：①或④
c.总光合速率③=①+②；⑥=④+⑤。
（4）根据关键词判定：（单位时间内的变化量）
项目 呼吸速率 真正（总）光合速率 净光合速率
主体 线粒体 叶绿体 植物体或细胞
O2 吸收量（黑暗） 产生量 释放量
有机物 消耗量（黑暗） 制造量 积累量
CO2 释放量（黑暗） 利用量、固定量、消耗量 吸收量
某禾本科植物有甲、乙两个品种，在夏季某晴朗的一天对这两个品种不同时间段的净光合速率进行测定，结果如下图所示。下列分析错误的是（ ）
A.10～12时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是气孔关闭影响了暗反应
B.16～18时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是光照强度下降影响了光反应
C.8～18时两种禾本科植物叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率
D.由于16时两种植物的净光合速率达到最大，因此此时有机物积累量也达到最大
答案：D
解析：在10～12时，甲和乙净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的部分气孔关闭，影响了二氧化碳的吸收，进而影响了暗反应过程，A正确；16～18时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是光照强度下降影响了光反应从而导致光合速率下降，B正确；8～18时两种禾本科植物叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率，因为净光合速率大于0，C正确；当净光合速率大于0时，有机物就会积累，因此18h时，有机物积累量能达到最大值，D错误。
提升训练
1.植物光合速率的测定方法
①气体体积变化法
在光照充足，温度适宜的条件下，装置可用于测定植物的净光合速率，红色液滴移动量代表植物释放的氧气量。遮光条件下，红色液滴移动量代表植物吸收的氧气量，即呼吸速率，则总光合速率=净光合速率+呼吸速率。用死亡的同种植物替代绿色植物，可作为对照装置，以校对物理等因素导致的实验误差。
②红外线CO2传感器——测装置中CO2浓度的变化
测定方法：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线性关系，因此CO2含量的变化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，进而测定植物的净光合速率。
重难提分技巧
二、与光合作用有关的实验探究
③“半叶法”测定光合作用有机物生产量（或积累量）
该方法又称半叶称重法，即检测单位时间、单位面积干物质生产量（或积累量）。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正（或净）光合速率和呼吸速率。
测定方法：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不进行处理，并采用适当的方法阻止两部分间物质转移。在适宜光照下照射6h，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，则（MB－MA）表示该时间段内，相应面积的叶片有机物的生产量。若先将遮光（A）侧部分叶片取下烘干称重，6b后再取下光照（B）侧部分叶片烘干称重，分别记为MA、MB，则（MB－MA）表示该时间段内，相应面积时积累量。
④“黑白瓶”法测定水生植物的光合速率
测定方法：将装有水和水生植物的黑、白瓶置于相同且适宜条件下，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，溶氧量变化代表呼吸作用耗氧量；白瓶透光，瓶中生物能进行光合作用和呼吸作用，溶氧量变化代表净光合作用放氧量。因此，真正光合作用量（光合作用总量）=白瓶中氧气增加量（净光合作用量）+黑瓶中氧气减少量（呼吸作用量）。
2.光合速率的其他研究方法
①间隔光照法——比较有机物合成量
测定方法：光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和[H]除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和[H]不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应产物。因此在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。
②叶圆片上浮法——定性比较氧气产生速率大小
测定方法：取生长旺盛的菠菜绿色叶片，注意避开大的叶脉，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片若干。处理小圆形叶片，使叶片内的气体逸出，叶片细胞间隙充满水而全都沉到水底，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用实验时再将其放到不同强度光照下。本实验可通过观察相同时间内叶片上浮数量的多少或，上浮相同数量叶片所用时间的长短来反映不同条件下光合速率的大小，该方法只能定性比较光合速率，无法测定光合速率的大小。
下图是某实验小组为研究植物细胞的细胞呼吸和光合作用而设计的三组实验，其他相关实验条件相同且适宜。下列叙述错误的是（ ）
A.分离线粒体或叶绿体常用的方法是差速离心法
B.一段时间后进行产物检测，图甲装置无明显变化
C.由于细胞膜破裂，图乙装置无法完成葡萄糖的分解
D.图丙装置在光照下停止CO2供应，短时间内C5的含量升高
答案：C
解析：分离细胞器，例如叶绿体和线粒体的方法是差速离心法，A正确；线粒体不能分解葡萄糖，只能分解丙酮酸，所以图甲装置没有明显变化，B正确；细胞膜破裂，但试管中含有真核细胞的细胞质基质，其中含有分解葡萄糖的酶，仍然可以将葡萄糖分解，C错误；图丙装置在适宜光照下停止CO2供应，暗反应CO2固定减弱，C3还原暂时不受影响，短时间内C5的含量升高，D正确。
提升训练
1.（2023年北京卷）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（ ）
A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
高考最新动向
答案：C
解析：在低光强下,光合速率较低,随温度升高,呼吸速率上升,导致净光合速率下降,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高和温度升高,与光合酶活性增强相关,B正确;在图中两个CP点处,净光合速率为0,此时植物能进行光合作用,且光合速率和呼吸速率相等,C错误;净光合速率=总光合速率-呼吸速率,图中M点处净光合速率最大,则光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
2.（2023年海南卷）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是_____；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第_____条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是_____，该光源的最佳补光时间是_____小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_____。
（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。_____
高考最新动向
答案：（1）叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）；一和二
（2）红光+蓝光；6；不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
（3）将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
解析：（1）光合色素中叶绿素（包括叶绿素a、叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；纸层析法分离得到的四条色素带（以滤液细线为基准）自下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。
（2）从柱形图可知：在不同的补光时间内，使用红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多，促进火龙果成花的效果最好，当该光源补光时间为6小时/天时，获得的平均花朵数最多。
（3）由实验目的可知，自变量是光照强度，由题干可知光照强度有三种，故可将实验分为3组实验观测指标为火龙果产量，具体实验思路见答案。
高考最新动向
2.（2023年湖南卷）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
高考最新动向
（1）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。
（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________（答出三点即可）。
（3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。
高考最新动向
答案：（1）3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织
（2）高于；高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
（3）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
高考最新动向
解析：（1）玉米与水稻的卡尔文循环过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸直接被还原成3-磷酸甘油醛；3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在细胞质基质中被转化成蔗糖；蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过输导组织运输。
（2）干旱、高光强环境会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度较高，抑制玉米的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过输导组织及时转移出细胞，从而防止光合产物积累对光合作用的抑制。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导人水稻叶肉细胞，只提高了叶肉细胞内的CO2浓度，植物的光合作用强度受到很多因素的影响。在光饱和条件下水稻光合作用强度没有明显提高，可能的原因是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，也可能是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，还可能是原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同。
单元知识网络
感谢使用
专题三 细胞代谢
考情分析
真题任务驱动
模块知识清单
重难考点通关
重难提分技巧
高考最新动向
单元知识网络
目 录
Contents
考点一
酶与ATP
考情分析
考查内容：酶和ATP是细胞代谢有序进行的必备物质和条件，“酶”的内容主要包括酶的化学本质、作用特性以及对相关实验的分析和设计；“ATP”的内容主要包括ATP的结构及其在能量供应系统中的作用。
命题规律：从近几年的高考来看，本专题主要以选择题的形式从酶在代谢中的作用角度考查酶的本质、种类、作用特性以及与其他生理过程的联系，另外还常以实验题的形式考查与酶特性有关的实验设计。
考查趋势：近几年高考题中考查频率比较低，在地方试卷中一般以实验题的形式出现。
真题任务驱动
（2023年浙江卷）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是（ ）
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
答案：C
解析：H2O2分解生成O2导致压强增加，A正确；从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；250s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200s~250s之间压强才没有变化，C错误；组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。
组别 甲中溶液（0.2mL） 乙中溶液（0.2mL） 不同时间测定的相对压强（kPa）
0s 50s 100s 150s 200s 250s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
一、关于酶的九个易错点
模块知识清单
正确说法 错误说法
产生场所 活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等） 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 有机物（绝大多数为蛋白质，少数为RNA） 蛋白质
作用场所 可在细胞内、细胞外体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温只是抑制酶的活性，不会使酶变性失活 低温和高温均会使酶变性失活
作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 生物体内合成 有的可来源于食物等
合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸
合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体
能否重复利用 酶作为催化剂，反应前后化学性质不变，可以重复利用 不能重复利用
二、关于酶的实验设计
模块知识清单
实验名称 对照组 实验组 观测指标
验证某种酶的本质是蛋白质 已知蛋白液+双缩脲试剂 等量的待测酶溶液+双缩脲试剂 是否出现紫色
验证酶具有催化作用 底物+适量蒸馏水 底物+等量的相应酶溶液 底物分解速率或底物剩余量
验证酶具有专一性 底物+相应酶溶液 同一底物+另一酶溶液或不同底物+相同酶溶液 底物是否分解
验证酶具有高效性 底物+无机催化剂 底物+等量的相应酶溶液 底物分解速率或底物剩余量
探究酶的最适温度 温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶溶液混合 底物分解速率或底物剩余量
探究酶的最适pH pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶溶液混合
三、ATP和ADP的相互转化
模块知识清单
1.ATP和ADP的相互转化过程
（2）过程
（3）意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。
2.ATP和ADP的相互转化不可逆
项目 ATP的合成 ATP的水解
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能（光合作用）化学能（细胞呼吸） 特殊的化学键中的能量
能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
相应生理活动 主要是光合作用、细胞呼吸 肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等
结论 ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆
3.易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析
（1）甲图表示 ATP产生量与O2供给量的关系
①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给至超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
（2）乙图可在示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
四、各类能源物质及其关系
模块知识清单
1.能源物质类型
物质 原因
直接能源 ATP ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，面其他形式的能源物质中所储存的能量必须转移到ATP中，才能用于各项生命活动
主要能源 糖类 生命活动所利用的能量大约70%是由糖类提供的，所以说糖类是生命活动的主要能源物质
储能物质 脂肪 在生物体内长期储存能量的物质是脂肪。因为脂肪储存能量的效率最高，1g脂肪所储存的能量是同等质量的糖类的两倍多
最终能源 太阳能 地球上所有生物进行生命活动所需的能量几乎全部来源于绿色植物光合作用固定的太阳能，所以说生物体生命活动的最终能源是太阳能
结论 在生物体内能量的转化和传递中，ATP是一种关键的物质。ATP 是生物体内能量转化的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给
2.能源物质之间的关系
为探究酶的特性，某同学进行了相关的实验设计，下列叙述正确的是（ ）
A.可通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率来探究酶的高效性
B.用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，常用碘液进行检测
C.探究温度对α-淀粉酶活性的影响应选择三种低于60℃的温度进行实验
D.常用淀粉溶液和唾液淀粉酶为材料，在37℃下探究pH对唾液淀粉酶活性的影响
答案：A
解析：A.酶的高效性是和无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，所以可通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率来探究酶的高效性，A正确； B.用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不能用碘液进行检测，因为碘液无法检测蔗糖是否水解，B错误； C.探究温度对α-淀粉酶活性的影响应选择三种不同的温度进行实验，C错误； D.探究H+对酶活性的影响时，不能选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为淀粉在酸性条件下会分解，D错误。
故选A。
重难考点通关
考点1 分析酶的本质、作用机理与特性
实验室对磷酸酯酶性质的研究结果如下图，其中OD420是指在波长420nm时被检测物吸收的光密度，通常OD值越大，酶活性越高。下列叙述正确的是（ ）
A.酶活性是指酶催化特定反应的能力，只能通过测定反应底物的消耗速率得到
B.探究温度对磷酸酯酶的酶活性影响时，pH应维持在4.5左右
C.图2显示磷酸酯酶有两个不同的最适温度，保存该酶应在最适温度条件下进行
D.将磷酸酯酶置于60℃条件时无催化作用，降至50℃后该酶可催化反应的进行
答案：B
解析：酶催化特定反应的能力称为酶活性，测定反应底物的消耗速率或产物的生成速率等均可判断酶活性，A错误；由图1可知，该酶的最适pH为4.5左右，探究温度对磷酸酯酶活性影响的实验中，pH属于无关变量，要保持相同且适宜，因此pH需维持在4.5左右，B正确；该酶的最适温度为40℃左右，酶通常在低温条件下保存，C错误；由图2可知，该酶在60℃条件下失活，高温条件下酶的失活不可恢复，因此降低至50℃后该酶仍不能催化反应的进行，D错误。
重难考点通关
考点2 酶的相关曲线分析
ATP、ADP、AMP三者间可以发生转化，ATP是腺苷三磷酸，而dATP是脱氧腺苷三磷酸。下列说法正确的是（ ）
A.进行细胞呼吸时，细胞质基质中可以产生大量的ATP
B.一分子ADP中的两个特殊化学键水解后可释放能量
C.dATP水解产生的dAMP是构成RNA的基本单位之一
D.ATP转化为ADP与细胞中的某些吸能反应相联系
答案：D
解析：细胞质基质中可进行细胞呼吸的第一阶段，该阶段只产生少量的ATP，A错误；一分子ADP含有一个特殊化学键，ADP水解的实质是特殊化学键断裂释放能量，B错误；dATP是脱氧腺苷三磷酸，ATP是腺苷三磷酸，两者组成成分最主要的不同是dATP中含有脱氧核糖，ATP中含核糖，ATP水解产生ADP，ADP水解可产生AMP，AMP是构成RNA的基本单位之一，dATP经过水解之后可以得到dAMP，是构成DNA的基本单位之一，C错误；ATP转化为ADP的过程中释放大量能量，可用于细胞中某些吸能反应，D正确。
重难考点通关
考点3 ATP的结构和生理作用
萤火虫是鞘翅目萤科昆虫的通称，其腹部末端下方有发光器，能发黄绿色光，由于大部分的能量都转化为光能，只有少部分转化为热能，所以称之为冷光。萤火虫的发光器能发光的机理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存有大量ATP为生命活动供能
B. 荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程是一个放能反应
C. 萤火虫发光器的发光原理为我们研究提高能量转化为光能的效率提供了思路
D. ATP脱掉两个磷酸基团后的产物AMP可作为合成DNA的原料
答案：C
解析：ATP是细胞中的能量货币，但细胞中储存的ATP较少，需要ATP与ADP不断转化来为生命活动供能，A错误；荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程消耗ATP，是一个吸能反应，B错误；由于萤火虫将ATP中大部分的能量都转化为光能，只有少部分转化为热能，为我们研究提高能量转化为光能的效率提供了思路，C正确；ATP中的A=腺嘌呤+核糖，ATP脱掉两个磷酸基团后的产物AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，D错误。
重难考点通关
考点4 ATP与ADP的转化
1.酶的作用原理
（1）ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
（2）ba段的含义是酶降低的活化能。
（3）若将酶改为无机催化剂，则b值在纵轴上将向上移动。
重难提分技巧
一、常考易错的三类酶曲线
2.酶的特性
（1）图1中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线相比，只能说明酶具有催化作用。
（2）图2中两曲线比较，表明酶具有专一性（酶A和酶B对比）。
3.酶促反应的影响因素
（1）温度和pH
图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温不会使酶失活。低温可抑制酶的活性，酶分子空间结构未被破坏，温度适当升高酶可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或pH。
（2）底物浓度和酶浓度
图甲中OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。
如图所示，曲线b表示最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是（ ）
A.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示
B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示
C.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变
答案：B
解析：升高温度后，酶的活性下降，酶促反应速率降低，达到最大酶促反应的速率应降低，不能用曲线c表示，A错误；酶量减少后，酶促反应速率降低，随反应物浓度的增大，达到最大酶促反应速率较小，B正确；AB段反应速率没有达到最大，影响其酶促反应速率的主要因素应为底物浓度，C错误；减小pH，酶的活性下降，A、B点为位置均会下降，D错误。
提升训练
1.ATP与光合作用及细胞呼吸的关系
（1）与光合作用的关系
（2）与细胞呼吸的关系
重难提分技巧
二、考察ATP的综合问题
2.细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所 常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
3.ATP产生量与O2供给量之间的关系
（1）在无氧条件下，生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
（2）随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加；但当O2供给量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
（3）当横坐标表示呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。
蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，不正确的是（ ）
A.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应，释放的能量有一部分可循环用于合成ATP
B.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化
C.蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质空间结构的变化来实现的
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系
答案：A
解析：由图可知，蛋白质去磷酸化过程没有产生ATP，A错误。
提升训练
（2023年广东卷）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（ ）
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
高考最新动向
答案：C
解析：揉捻可以破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；酶的活性受温度、pH等因素的影响，发酵时，保持适宜的温度有利于维持多酚氧化酶的活性，有机酸含量增加会改变pH，进而影响多酚氧化酶的活性，B正确、C错误；高温会使多酚氧化酶失活，可防止过度氧化影响茶品质，D正确。
单元知识网络
考点二
细胞呼吸
考情分析
考查内容：细胞呼吸是细胞代谢的核心内容，包括的内容有有氧呼吸和无氧呼吸过程的区别和联系；细胞呼吸原理在生产生活中的应用；细胞呼吸方式的判断和呼吸速率分析相关的实验探究等。
命题规律：在命题角度上多与光合作用结合考查，以多变的形式对细胞呼吸的结构基础、过程原理、实践应用、实验探究等知识和能力进行综合考查，试题常联系种子萌发、种子的成熟等真实的问题情境呈现。能力考查点多为分析、判断、综合应用等。
考查趋势：经常与癌细胞的特点结合考查学生对基础知识的掌握，有时也针对呼吸作用原理的应用与其他生活常识结合考查学生综合运用的能力。
真题任务驱动
（2023年山东卷）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中非。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径、延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ）
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案：B
解析：正常玉米根细胞液泡膜上的H+转运蛋白可将细胞质基质中的H+转运进入液泡，此过程消耗能量，所以为主动运输，也就是说H+从低浓度的细胞质基质转运进入高浓度的液泡中，所以细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；有氧呼吸和酒精发酵的无氧呼吸都可以产生CO2，所以检测到水淹的玉米根有CO2的产生不一定是根细胞无氧呼吸产生的，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时不释放能量，不产生ATP，不能缓解能量供应不足，C错误；丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与产乳酸途径时消耗的[H]一样多，细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒是因为乳酸含量降低导致，D正确。
一、有氧呼吸和无氧呼吸的过程与比较
模块知识清单
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
（1）有氧呼吸
（2）无氧呼吸
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
来源 去向
[H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成H2O
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一个阶段产生 几乎用于各项生命活动
3.真核生物有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 第一个阶段在细胞质基质中，第二和第三个阶段在线粒体中 细胞质基质
条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2、酶和适宜的温度
产物 产生CO2、H2O 产生酒精和CO2或乳酸
能量 有机物中的化学能→ATP中的化学能和热能 有机物中的化学能→ATP中的化学能、热能、不彻底氧化产物中的化学能
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
相同点 联系 第一个阶段相同，即葡萄糖分解为丙酮酸和[H]的阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量合成ATP
意义 ①为生物体的各项生命活动提供能量；②为生物体内其他化合物的合成提供原料；③维持恒温动物的体温
二、影响细胞呼吸的因素
模块知识清单
1.影响细胞呼吸的内部因素分析
规律 举例
遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物
生长发育时期不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低
器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官
2.影响细胞呼吸的外部因素分析
温度 氧气浓度 水分
影响原理 影响酶活性 决定呼吸类型和强度 自由水含量较高时呼吸旺盛
坐标曲线
实践应用 在零上低温下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差以减少有机物的消耗，提高作物产量 常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间 贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
三、探究酵母菌细胞呼吸的方式
模块知识清单
1.实验原理
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验装置
①检测CO2产生的装置
甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2；乙装置中，B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌消耗尽瓶中的O2。
②检测酒精产生的实验
自A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中，分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡并观察溶液的颜色变化。
3.产物的检测
试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变浑浊（据浑浊程度可确定CO2的多少）
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄（据变色时间的长短确定CO2的多少）
酒精 重铬酸钾溶液（酸性环境） 由橙色变为灰绿色
4.实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。
四、种子萌发的条件及物质变化
1.种子萌发的条件
（1）一定的水分
种子必须吸收足够的水分才能启动一系列酶的活动，开始萌发。
（2）充足的空气
种子需要不断地进行呼吸，获得能量，才能保证生命活动的正常进行。
（3）适宜的温度
温度主要影响酶的活性，种子内部一系列生理活动都需要在适宜的温度下进行。
2.种子萌发过程中的物质变化
研究发现，金鱼具有一些与人体不同的细胞呼吸方式（如图）。下列叙述错误的是（ ）
A.金鱼的乳酸转化机制可使其在缺氧环境中生存一段时间
B.图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中
C.物质X产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP
D.图中③和⑤过程产生的少量ATP可为金鱼细胞代谢供能
答案：D
解析：在缺氧环境中，金鱼肌细胞将乳酸转化成酒精，可以防止细胞生活的环境的pH降低而引起酸中毒，以维持细胞正常的代谢，A正确；在人体内不会将乳酸转化为酒精，所以图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中，B正确；物质X是呼吸第一阶段产生的丙酮酸，产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP，C正确；图中③和⑤为无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，D错误。
重难考点通关
考点1 考察细胞呼吸方式的分析
酵母菌广泛分布于自然界，是探究细胞呼吸方式的经典实验材料，图1和图2为两个密闭装置，图3为图2装置中酵母菌培养液中不同时间物质的变化情况，据图分析，下列说法错误的是（ ）
A.图1装置的红色液滴先向左移后不动，图2装置的红色液滴先不动后向右移
B.BC段葡萄糖含量迅速减少的原因主要是酵母菌种群数量较多，但无氧呼吸提供能量较少
C.无氧呼吸被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
D.t1-t 时间段内酵母菌没有呈现“S”型增长的原因是培养后期营养物质消耗、代谢废物积累等
答案：C
解析：酵母菌无氧呼吸过程中，被分解的葡萄糖中的能量，一部分释放出来，另一部存留在酒精中，释放的能量中大部分以热能的形式散失，少部分转移到ATP中，C错误。
重难考点通关
考点2 “实验法”判断生物呼吸类型
将某作物种子置于适宜萌发的条件及该作物生长的最适光照下萌发，检测萌发过程中干重随萌发时间的变化，如图假设萌发过程中消耗底物均是葡萄糖，b点时检测到CO2释放量与O2消耗量之比为8：3。下列相关叙述错误的是（ ）
A.c点前干重减少的主要原因是呼吸作用分解有机物
B.b点时有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为1：5
C.c点后干重开始增加，是因为从c点开始进行光合作用
D.影响c→d段干重变化的主要环境因素是温度、CO2浓度
答案：C
解析：c点前干重减少，种子呼吸作用一直进行，主要原因是呼吸作用消耗有机物，A正确；b点时，CO2和O2的比例为8：3，说明有氧呼吸产生的CO2：无氧呼吸产生的CO2比例为3：5，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量（3/6）：无氧呼吸消耗的葡萄糖量（5/2）=1：5，B正确；c点后干重开始增加，说明有机物开始积累，应该是光合作用大于呼吸作用所导致的，即光合作用应在c点前就已开始，并逐渐增强，到c点时光合作用和呼吸作用相等，c点后光合作用大于呼吸作用，C错误；c→d段干重增加，光合作用大于呼吸作用，由题干信息知，光照为该作物正常生长的最适光照，所以影响干重变化的主要环境因素有温度、CO2浓度等，D正确。
重难考点通关
考点3 细胞呼吸强度的计算与分析
如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响，据图回答，有关叙述正确的是（ ）
A.细胞有氧呼吸的最适温度位于30°C和35°C之间
B.O2浓度低于20%时，30°C和 35°C的条件下有氧呼吸速率相同
C.O2浓度为0时，细胞产生ATP的场所有细胞质基质和叶绿体
D.图中限制c点有氧呼吸速率的因素只有O2浓度
答案：B
解析：据图分析，细胞有氧呼吸的最适温度位于最高值两侧的两个温度梯度之间，所以应该在20 ℃和35 ℃之间，A错误；O2浓度低于20%时，30 ℃和35 ℃温度条件下有氧呼吸速率相同，B正确；洋葱根尖没有叶绿体，O2浓度为0时，细胞产生ATP的场所是细胞质基质，C错误；图中限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度，也有温度，D错误。
重难考点通关
考点4 考察影响细胞呼吸因素的分析
1.“三看法”判定细胞呼吸的方式
注：以上数量关系是活细胞在黑暗条件下进行的以葡萄糖为底物的细胞呼吸，若CO2
一、细胞呼吸方式的判断
2.“实验法”判断生物呼吸类型
（1）装置
（2）原理：植物呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的红墨水滴左移。单位时间内红墨水滴左移的体积即表示呼吸速率。
（3）结果分析
①若甲红墨水滴左移，乙红墨水滴不动，则只进行有氧呼吸。
②若甲红墨水滴不动，乙红墨水滴右移，则只进行无氧呼吸
③若甲红墨水滴左移，乙红墨水滴右移，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
（4）物理误差的校正：设置丙装置，除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。
（5）注意事项
①若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。
为研究细胞呼吸，取右侧装置2组，甲组为A处放一定质量的某种种子、B处放一定量NaOH溶液，乙组为A处放等量同种种子、B处放等量蒸馏水。相同时间后，观察液滴移动情况，下列叙述正确的是（ ）
A. 乙组液滴一定是右移或不移动
B. 甲组液滴移动的量可代表种子呼吸产生的CO2量
C. 设计乙组装置是测定种子消耗的O2量与产生的CO2量的差值
D. 为了提高实验精确度，可再设置一个A中为等量煮熟的种子，B中为等量NaOH溶液的丙装置
答案： C
解析：乙组B处放等量蒸馏水，对装置内气体变化无影响，液滴移动是由呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的，若种子仅以葡萄糖为底物进行有氧呼吸，则消耗的氧气量和释放的二氧化碳量相等，液滴不移动；若种子进行无氧呼吸，则不消耗氧气，但释放二氧化碳，使装置内气压增大，液滴右移；但种子还可能以脂肪等为底物进行细胞呼吸，若以脂肪为底物进行有氧呼吸，则消耗的氧气量大于释放的二氧化碳量，液滴左移，A错误；甲组B处放一定量NaOH溶液，能吸收二氧化碳，所以甲组装置内的气压变化仅由氧气量变化引起，B错误；乙组B处放等量蒸馏水，对装置内气体变化无影响，液滴移动是由呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的，C正确；本实验是探究细胞呼吸的方式，不需要再设置一个A中为等量煮熟的种子，B中为等量NaOH溶液的丙装置，D错误。
提升训练
1.思路：根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式中物质之间的物质的量关系，结合化学计算方法进行分析求解
2.技巧：明确以下几个等量关系。
（1）CO2释放总量=有氧呼吸释放的CO2量+无氧呼吸释放的CO2量。
（2）O2吸收量=有氧呼吸释放的CO2量。
（3）酒精产生量=无氧呼吸释放的CO2量
注：以上呼吸作用均以葡萄糖为呼吸底物。
3.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比（以葡萄糖为呼吸底物）
（1）有氧呼吸中葡萄糖：O2∶CO2=1∶6∶6
（2）无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
（3）消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。
（4）消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的物质的量之和的比为3∶4。
重难提分技巧
二、“反应式突破法”突破细胞呼吸的相关计算
将苹果贮藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的氧气时，其O2的消耗量和CO2的产生量如表所示（假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖）。则下列叙述错误的是（ ）
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞溶胶中进行
B.氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.6mol/min-1
C.氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵
D.氧浓度为b时，较适宜苹果的贮藏
答案：C
解析：氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸消耗的氧气量为0，表明细胞只进行无氧呼吸，此时苹果的细胞呼吸只在细胞质溶胶中进行，A正确；氧浓度为c时，苹果无氧呼吸产生的CO2量为1.3-0.7=0.6mol·min-1，而C2H5OH的量与无氧呼吸产生的CO2量相等，也为0.6mol·min-1，B正确；氧浓度为d时，有氧呼吸产生的CO2量为1.2mol·min-1，消耗的葡萄糖为0.2mol·min-1；无氧呼吸产生的CO2量为0.4mol·min-1，消耗的葡萄糖为0.2mol·min-1，故氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精发酵，C错误；从图表分析可知，氧浓度为b时，呼吸作用强度最低，CO2产生量最小，较适宜于苹果的储藏，D正确。
提升训练
氧浓度/% a b c d e
CO2产生量/（mol·min-1） 1.2 1 1.3 1.6 3
O2的消耗量/（mol·min-1） 0 0.5 0.7 1.2 3
1.呼吸熵（又称呼吸系数）
呼吸熵是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一个指标。组织细胞在一定时间内，释放的CO2与吸收O2的体积之比或物质的量之比叫呼吸熵（简称RQ），
探究生物细胞呼吸类型的实验装置可以用来探究生物的呼吸熵。
2.实验现象分析
重难提分技巧
三、生物呼吸熵的测定
（1）细胞呼吸的底物不同，RQ不同
①当呼吸底物是糖类（假设为葡萄糖，物质的量为1mol）
I.当O2充足时，进行有氧呼吸，葡萄糖被完全氧化分解时，反应式如下：
此时氧化分解时消耗O2量=产生CO2量，RQ=1.装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴不移动。
Ⅱ.当O2不足时，细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，部分葡萄糖形成未被完全氧化分解的中间产物（如酒精、乳酸等）
a.如果进行的是产生酒精和CO2的无氧呼吸，消耗O2量<产生CO2量，呼吸熵>1。装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴向右移动。
b.如果进行的是产生乳酸的无氧呼吸，由于乳酸发酵既不消耗O2，也不产生CO2，只有部分葡萄糖进行有氧呼吸消耗O2，产生CO2，且消耗O2量=产生CO2量，此时RQ=1。装置1中的着色液滴向左移动，装置2中的着色液滴不移动，但着色液滴移动距离比O2充足的条件下要小。
注意：在完全缺氧条件下，生物细胞只进行无氧呼吸。产生酒精和CO2的无氧呼吸不消耗O2，只产生CO2；产生乳酸的无氧呼吸既不消耗O2，也不产生CO2。这两种情况下无呼吸熵的概念。
②如果呼吸底物是一些富含氢的物质（如脂肪酸，CnH（2n+1）COOH），脂肪酸含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪酸与葡萄糖相比氧化分解时消耗O2量>产生CO2量，此时，RQ<1.在这种情况下，装置1中的着色液滴向左移动装置2中的着色液滴也会向左移动，而且装置1中的着色液滴移动距离更大。
③如果呼吸底物是一些含氧多的物质（如苹果酸，C4H6O5），苹果酸含氢量低，含氧量高，等质量的苹果酸与葡萄糖相比，氧化分解时消耗O2量<产生CO2量，此时，RQ>1。在这种情况下，装置1中的着色液滴向左移动装置2中的着色液滴向右移动（此时，如何与“O2不足时，从糖类为底物的发酵”进行区别，应进一步分析探究，但此种情况高中阶段一般不涉及）
（2）上述装置也可用于呼吸类型的判定。用于呼吸类型判定时，底物一般是葡萄糖。分析如下：
装置1 装置2 结果
着色液滴左移 着色液滴不动 只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸
着色液滴不动 着色液滴右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
着色液滴左移 着色液滴右移 既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸
着色液滴不动 着色液滴不动 种子已死亡或只进行产生乳酸的无氧呼吸
呼吸作用的底物可以是糖类、油脂和蛋白质，呼吸熵（RQ）是指呼吸作用所释放的CO2和吸收O2的物质的量的比值。下表是3种能源物质在彻底氧化分解时的呼吸熵。下列说法正确的是（ ）
A. 油脂的呼吸熵比糖类低，原因是油脂中的氧原子相对含量比糖类中的多
B. 若呼吸底物为葡萄糖，人体在剧烈运动时呼吸熵大于1
C. 只进行有氧呼吸的种子，若其呼吸熵为0.80，则说明该种子的呼吸底物是蛋白质
D. 若酵母菌利用葡萄糖为底物时呼吸熵大于1，说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
答案：D
解析：油脂中的氢原子相对含量比糖类中的多，呼吸作用消耗的氧气更多，则油脂的呼吸熵比糖类低，A错误；人体在剧烈运动时以需氧呼吸为主，若呼吸底物为葡萄糖，厌氧呼吸不产生CO2，则呼吸熵等于1，B错误；只进行需氧呼吸的种子，若呼吸底物为葡萄糖，则呼吸熵等于1，若其呼吸熵为0.80，则可能是不同比例的糖类、蛋白质、油脂为呼吸底物，C错误；若呼吸底物为葡萄糖，酵母菌需氧呼吸，氧气的消耗量等于二氧化碳的释放量，进行厌无氧呼吸时，不消耗氧气，会产生二氧化碳，因此若酵母菌利用葡萄糖底物时的呼吸熵大于1，即二氧化碳的释放量大于氧气消耗量，则说明酵母菌同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，D正确。
提升训练
能源物质 糖类 蛋白质 油脂
呼吸熵（RQ） 1.00 0.8 00.71
（2023年北京卷）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ）
A.低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C.高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
高考最新动向
答案：A
解析：A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。故选A。
单元知识网络
考点三
光合作用
考情分析
考查内容：光合作用为高频考点，考查的知识点非常多，包括色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程、影响光合作用的因素、光合作用与细胞呼吸综合等。
命题规律：对“影响光合作用的因素”的考查中最常见的是“光”对光合作用的影响；对“光合作用与细胞呼吸”的考查包括过程综合、曲线综合与实验综合三个维度，常结合农业生产进行考查，已出现的本专题高考试题多为非选择题，多结合曲线分析进行。
考查趋势：依然以一道大题的形式考查为主，近几年高考题中光合作用常被与植物激素调节、基因表达调控等其他知识点相关联，考查学生综合运用的能力。
真题任务驱动
（2023年江苏卷）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A. 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B. 若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C. 该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D. 用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
答案：B
解析：用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素分子被破坏，A错误；若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线变粗，易出现色素带重叠，B正确；在该实验中可以根据色素带的宽度来定性描述色素的含量，但并不能准确的测定色素的含量，C错误；花青素为水溶色素不溶于无水乙醇，用红色苋菜叶进行实验不可以得到5条色素带，D错误。
一、叶绿体中色素的提取和分离
模块知识清单
1.色素吸收光的情况
①叶绿体中的色素只吸收可见光，不吸收红外光和紫外光等。
②叶绿素对蓝紫光和红光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
③叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
2.实验原理
①色素提取的原理绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中，可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②色素分离的原理
绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因此，不同的色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
3.实验流程
（1）提取色素：加入少许SiO2和CaCO3、10mL无水乙醇，迅速研磨并用单层尼龙布过滤
（2）制备滤纸条：距剪去两角的滤纸条一端1cm处用铅笔画一条细线
（3）画滤液细线：用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线画一细线，待干后再画一两次
（4）色素分离：将适量层析液倒入试管→插人滤纸条→棉塞塞紧试管口
（5）观察结果及分析
4.实验结果
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢
5.实验异常现象以及原因
①收集到的滤液颜色过浅：
溶质少：菠菜叶不新鲜，叶片发黄；剪取叶片量太少；未加SiO2，研磨不充分未加CaCO3；部分色素被破坏。
溶剂多：加入无水乙醇量太大，滤液浓度太低。
②滤纸条无色素带：未使用无水乙醇或其他有机溶剂；未画滤液细线；滤液细线接触到了层析液，色素溶解到层析液中。
③色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗。
6.叶绿体的结构和功能
（1）结构图
①双层膜：内膜、外膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。
②基粒：每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，扩大了内部膜的表面积，这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶就分布在类囊体的薄膜上。
③基质：基粒与基粒之间充满了基质，基质中含有与光合作用有关的酶。
（2）功能：进行光合作用的场所。
二、考查光合作用的探究历程
模块知识清单
1.普利斯特利的实验
（1）没有发现光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
（2）限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验
（1）该实验设置了自身对照，自变量为光的有无因变量是颜色变化（有无淀粉生成）。
（2）该实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘蒸气处理之前应用热酒精对叶片进行脱色处理。
（3）本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。
3.恩格尔曼的实验
（1）结论：叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程能产生氧气。
（2）该实验设置极细光束和黑暗完全曝光和黑暗两组对照。自变量为光照和黑暗，因变量为好氧菌聚集的部位。
4.鲁宾和卡门的实验
①该实验设置了对照，自变量是标记物质（H218O和C18O2），因变量是O2的放射性。
②鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。
三、光合作用过程及物质含量的变化分析
模块知识清单
1.光合作用的过程是由一系列的化学反应组成的，根据是否需要光照，光合作用的过程分为光反应阶段和暗反应阶段。
（1）光合作用图解
（2）光反应阶段
①概念：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫光反应阶段。
②场所：叶绿体类囊体的薄膜上（有光反应过程中所需要的色素和酶）。
③条件：必须有光、叶绿体中的色素和酶。
④过程
a.水的光解：叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面将水分解成O2和[H]，O2释放，[H]是活泼的还原剂，被传递到叶绿体基质中，作为还原剂，参与暗反应。
b.ATP的合成：叶绿体中光合色素吸收的光能，另一方面在有关酶的催化作用下，促进ADP与Pi生成ATP，光能转变为化学能储存在ATP中，参与暗反应。
⑤实质：将光能转变成活跃的化学能，释放出O2。
（3）暗反应阶段
①概念：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫暗反应阶段。
②场所：在叶绿体内的基质中进行。
③条件：多种酶参与。
④过程
a.CO2的固定：绿叶从气孔吸收的CO2与C5结合，即一个CO2分子被一个C5分子固定后，形成2个C3分子。
b.C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并被[H]还原。一部分C3经一系列变化形成糖类；另一部分C3经一系列变化形成C5，使暗反应持续进行。
⑤实质：同化CO2，将（ATP中）活跃的化学能转化成稳定的化学能，储存在形成的有机物中。
（4）光合作用中元素去向
（5）化能合成作用与光合作用的比较
化能合成作用与光合作用的本质相同，都是将无机物合成有机物；利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。
2.光合作用过程中C5、C3、[H]等物质含量的变化分析
（1）分析方法当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：
（2）含量变化的比较
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量 增加 减少 减少 增加
C5含量 减少 增加 增加 减少
[H]和ATP的含量 减少或没有 增加 增加 减少
（CH2O）的合成量 减少 增加 减少 增加
（3）模型图分析
四、影响光合作用的因素
模块知识清单
1.遗传因素
植物的光合作用能力因植物种类、同种植物的器官种类及生长时期不同而不同。
2.单因素影响
因素 对光合作用的影响 原理 应用
光照强度 主要影响光反应ATP和NADPH的产生。 （1）适当提高作物的光照强度（2）温室大棚用无色透明薄膜（3）阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，注意间作套种时，农作物的种类搭配
温度 通过影响酶的活性来影响光合作用 （1）适时播种（2）温室栽培植物时，白天适当升温至光合酶的最适温度，以提高光合速率，晚上适当降温，以降低细胞呼吸消耗
CO2浓度 影响暗反应阶段C3的生成。 （1）对农田里的农作物合理密植（2）对温室作物，增施农家肥料或使用CO2发生器适当提高CO2浓度
3.多因素分析
含义：P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子。
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充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，浓度以提高光合作用速率。
五、密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线
模块知识清单
1.图甲中各点的含义及形成原因分析
a点：温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放量减少。
b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。
bc段（不包括c点）：光合作用强度<细胞呼吸强度。
c点：光合作用强度=细胞呼吸强度。
ce段（不包括c、e点）：光合作用强度>细胞呼吸强度。
d点：过高部分气孔关团出现“光合午休”现象。
e点：光合作用强度=细胞呼吸强度。
ef段（不包括/点）：光合作用强度<细胞呼吸强度。
fg段：没有光照，停止光合作用，只进行细胞呼吸。
2.图乙中各点的含义及形成原因分析
AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。
BC段：凌晨2~4时，植物只进行细胞呼吸，但由于温度降低，细胞呼吸强度减弱。
CD段：4时后，光照微弱，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度。
D点：上年7时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。
DH段：光照继续增强，光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点：8时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。
HI段：光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。
六、光合作用与细胞呼吸的区别和联系
模块知识清单
1.光合作用和细胞呼吸过程中的物质联系
（1）C元素
（2）O元素
（3）H元素
2.光合作用和细胞呼吸过程中的能量联系
3.光合作用和细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
来源 去路
[H] 光合作用 光反应阶段水的光解 暗反应阶段还原C3形成（CH2O）等
有氧呼吸 第一阶段葡萄糖的分解及第二阶段丙酮酸和水的分解 第三阶段还原O2产生H20
ATP 光合作用 光反应阶段光能→ATP中活跃的化学能 暗反应阶段ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
有氧呼吸 有机物氧化分解，第一、二、三阶段分别产生2ATP、2ATP、34ATP 在活细胞中作为生命活动的能量“通货”
七、光合作用与细胞呼吸的综合计算
模块知识清单
1.光合速率与呼吸速率
①净光合速率：
植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。
净光合速率的测定方法：将植物置于光下，测定容器中O2增加量CO2减少量或有机物增加量。
②真正光合速率：
表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量，即实际光合速率，常用O2产生量CO2固定量或有机物的产生量来表示。
呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2的增加量O2减少量或有机物减少量。
2.光合作用与呼吸作用的综合计算
光合作用与呼吸作用的综合计算在光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但两者不是可逆过程。解题时常涉及下列三项内容的计算：
①在黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织的测定值为呼吸速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
a.真正光合速率=CO2吸收量+CO2释放量，单位为mg CO2/（单位面积·单位时间）；
b.真正光合速率=O2释放量+O2吸收量，单位为mg O2/单位面积·单位时间）；
c.光合作用有机物积累量=光合作用有机物生产量-细胞呼吸有机物消耗量。
只有测出净光合速率和呼吸速率，才可推算出真正光合速率。
3.光合作用与细胞呼吸综合曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（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速率。
（3）各点的光合作用和呼吸作用分析
细胞生理活动 ATP产生场所 植物组织外观表现
A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 只有细胞质基质和线粒体 从外界吸收O2，向外界排出CO2
AB段（不含A、B点） 呼吸量>光合量 细胞质基质、线粒体、叶绿体 从外界吸收O2，向外界排出CO2
B点 光合量=呼吸量 与外界不发生气体交换
B点之后 光合量＞呼吸量 从外界吸收O2，向外界排出CO2——此时植物可更新空气
4.环境条件改变时光补偿点光饱和点的移动
①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。
秋天是一年中色彩最为斑斓的季节，“看万山红遍，层林尽染”“一年好景君须记，最是橙黄橘绿时”。秋天植物的绿叶会逐渐变黄或红，下列相关叙述错误的是（ ）
A.叶绿素不稳定，在低温条件下容易分解
B.有的植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，叶片呈现红色
C.生产实践中，常选用蓝紫色、红色等光源进行人工补光
D.用层析液分离叶绿体中的色素是因为色素可以溶解在层析液中
答案：D
解析：A、叶绿素不稳定，在低温条件下容易分解，A正确；B、有的植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，叶片呈现红色，B正确；C、生产实践中，常选用蓝紫色、红色等光源进行人工补光，C正确；D、用层析液分离叶绿体中的色素是因为色素在层析液中的溶解度不同，D错误。故选D。
重难考点通关
考点1 捕获光能的色素与结构
生物实验中的一些现象往往不能直接被观察到，而要通过标记的方法进行观察。下列相关说法错误的是（ ）
A.科学家通过3H标记的氨基酸培养豚鼠胰腺细胞，了解分泌蛋白的合成和分泌过程
B.鲁宾和卡门通过18O标记的H2O和CO2培养小球藻，检测光合产物，探究O2中O的来源
C.科学家通过诱导用不同荧光物质标记的人和鼠的细胞融合，了解荧光物质混合情况，探究细胞膜的选择透过性
D.卡尔文通过14C标记的CO2培养小球藻，检测放射性的转移途径，观察暗反应中C的转移途径
答案：C
解析：A、科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，A正确。B、鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，研究光合作用中氧气的来源，B正确。C、科学家用绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将人鼠细胞融合，探究细胞膜具有流动性，C错误。D、卡尔文通过14C标记的CO2培养小球藻，检测放射性的转移途径，观察暗反应中C的转移途径，D正确。故选：C。
重难考点通关
考点2 光合作用的探究历程与光合作用的过程
如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述中错误的是（ ）
A.b点与d点差异的主要限制因素是CO2浓度
B.a点与c点差异的主要限制因素是CO2浓度
C.ab段影响光合作用速率的主要因素是光照强度
D.bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其它条件
答案：B
解析：A、b点与d点的光照强度相同，光合作用效率不同，其差异的主要限制因素是CO2浓度，A正确；B、a点与c点的二氧化碳浓度相同，光照强度不同，故a点与c点差异的主要限制因素是光照强度，B错误；C、ab段光合作用反应速率未达到最高点，只要受横坐标光照强度影响，C正确；D、bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其它条件，与横坐标的影响因素无关，D正确。故选B。
重难考点通关
考点3 对影响光合作用的因素及应用的考察
科研人员用生长状况相近的天竺葵放入3个相同透明玻璃容器形成密闭气室，在不同的光照处理下，利用传感器定时测量气室中CO2浓度，结果如下，分析正确的是（ ）
A.Ⅱ组和Ⅲ组x1后叶肉细胞光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2相等
B.Ⅰ组因有氧呼吸产生的CO2不能用于光合作用导致气室气压升高
C.Ⅲ组x1前净光合速率先增后降最终为0
D.0—x1气室中Ⅲ组天竺葵固定CO2的量为(y3-y1)/x1ppm
答案： D
解析：Ⅱ组和Ⅲ组有光，可进行光合作用，x1后装置内部的二氧化碳浓度不变，表示此时植物的净光合速率为零，但由于根茎等很多细胞不能进行光合作用，所以叶肉细胞的光合作用速率大于叶肉细胞自身呼吸作用速率，A错误；I组为黑暗处理，植物不能进行光合作用，植物进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2的体积相同，因此装置中CO2的浓度增大，是无氧呼吸产生的结果，即Ⅰ组因无氧呼吸产生的CO2导致气室气压升高，B错误；Ⅲ组装置内部的CO2浓度逐渐降低，光合作用速率降低，因此x1前净光合速率逐渐降低直至净光合速率为零，C错误；在0～x1时段，Ⅲ组天竺葵净光合速率可以表示为（y2-y1）/x1ppm/s，此时的呼吸速率为（y3-y2）/x1ppm/s，因此天竺葵的真光合固定的CO2的平均速率为（y3-y1）/x1ppm/s，D正确。
重难考点通关
考点4 光合作用与细胞呼吸综合计算
1.常考易错的植物“三率”
（1）呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量
（2）真正（总）光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。
（3）净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率呼吸速率。
2.植物“三率”的判断
（1）根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值代表呼吸速率，该曲线则代表净光合速率；若CO2吸收值为0，该曲线代表真正（总）光合速率。
（2）根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；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。
重难提分技巧
考法一、常考易错的“三率”分析与计算
（3）根据代谢过程图解进行判定：
a.呼吸速率：②或⑤
b.净光合速率：①或④
c.总光合速率③=①+②；⑥=④+⑤。
（4）根据关键词判定：（单位时间内的变化量）
项目 呼吸速率 真正（总）光合速率 净光合速率
主体 线粒体 叶绿体 植物体或细胞
O2 吸收量（黑暗） 产生量 释放量
有机物 消耗量（黑暗） 制造量 积累量
CO2 释放量（黑暗） 利用量、固定量、消耗量 吸收量
某禾本科植物有甲、乙两个品种，在夏季某晴朗的一天对这两个品种不同时间段的净光合速率进行测定，结果如下图所示。下列分析错误的是（ ）
A.10～12时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是气孔关闭影响了暗反应
B.16～18时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是光照强度下降影响了光反应
C.8～18时两种禾本科植物叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率
D.由于16时两种植物的净光合速率达到最大，因此此时有机物积累量也达到最大
答案：D
解析：在10～12时，甲和乙净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的部分气孔关闭，影响了二氧化碳的吸收，进而影响了暗反应过程，A正确；16～18时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是光照强度下降影响了光反应从而导致光合速率下降，B正确；8～18时两种禾本科植物叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率，因为净光合速率大于0，C正确；当净光合速率大于0时，有机物就会积累，因此18h时，有机物积累量能达到最大值，D错误。
提升训练
1.植物光合速率的测定方法
①气体体积变化法
在光照充足，温度适宜的条件下，装置可用于测定植物的净光合速率，红色液滴移动量代表植物释放的氧气量。遮光条件下，红色液滴移动量代表植物吸收的氧气量，即呼吸速率，则总光合速率=净光合速率+呼吸速率。用死亡的同种植物替代绿色植物，可作为对照装置，以校对物理等因素导致的实验误差。
②红外线CO2传感器——测装置中CO2浓度的变化
测定方法：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线性关系，因此CO2含量的变化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，进而测定植物的净光合速率。
重难提分技巧
二、与光合作用有关的实验探究
③“半叶法”测定光合作用有机物生产量（或积累量）
该方法又称半叶称重法，即检测单位时间、单位面积干物质生产量（或积累量）。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正（或净）光合速率和呼吸速率。
测定方法：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不进行处理，并采用适当的方法阻止两部分间物质转移。在适宜光照下照射6h，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，则（MB－MA）表示该时间段内，相应面积的叶片有机物的生产量。若先将遮光（A）侧部分叶片取下烘干称重，6b后再取下光照（B）侧部分叶片烘干称重，分别记为MA、MB，则（MB－MA）表示该时间段内，相应面积时积累量。
④“黑白瓶”法测定水生植物的光合速率
测定方法：将装有水和水生植物的黑、白瓶置于相同且适宜条件下，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，溶氧量变化代表呼吸作用耗氧量；白瓶透光，瓶中生物能进行光合作用和呼吸作用，溶氧量变化代表净光合作用放氧量。因此，真正光合作用量（光合作用总量）=白瓶中氧气增加量（净光合作用量）+黑瓶中氧气减少量（呼吸作用量）。
2.光合速率的其他研究方法
①间隔光照法——比较有机物合成量
测定方法：光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和[H]除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和[H]不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应产物。因此在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。
②叶圆片上浮法——定性比较氧气产生速率大小
测定方法：取生长旺盛的菠菜绿色叶片，注意避开大的叶脉，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片若干。处理小圆形叶片，使叶片内的气体逸出，叶片细胞间隙充满水而全都沉到水底，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用实验时再将其放到不同强度光照下。本实验可通过观察相同时间内叶片上浮数量的多少或，上浮相同数量叶片所用时间的长短来反映不同条件下光合速率的大小，该方法只能定性比较光合速率，无法测定光合速率的大小。
下图是某实验小组为研究植物细胞的细胞呼吸和光合作用而设计的三组实验，其他相关实验条件相同且适宜。下列叙述错误的是（ ）
A.分离线粒体或叶绿体常用的方法是差速离心法
B.一段时间后进行产物检测，图甲装置无明显变化
C.由于细胞膜破裂，图乙装置无法完成葡萄糖的分解
D.图丙装置在光照下停止CO2供应，短时间内C5的含量升高
答案：C
解析：分离细胞器，例如叶绿体和线粒体的方法是差速离心法，A正确；线粒体不能分解葡萄糖，只能分解丙酮酸，所以图甲装置没有明显变化，B正确；细胞膜破裂，但试管中含有真核细胞的细胞质基质，其中含有分解葡萄糖的酶，仍然可以将葡萄糖分解，C错误；图丙装置在适宜光照下停止CO2供应，暗反应CO2固定减弱，C3还原暂时不受影响，短时间内C5的含量升高，D正确。
提升训练
1.（2023年北京卷）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（ ）
A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
高考最新动向
答案：C
解析：在低光强下,光合速率较低,随温度升高,呼吸速率上升,导致净光合速率下降,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高和温度升高,与光合酶活性增强相关,B正确;在图中两个CP点处,净光合速率为0,此时植物能进行光合作用,且光合速率和呼吸速率相等,C错误;净光合速率=总光合速率-呼吸速率,图中M点处净光合速率最大,则光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
2.（2023年海南卷）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是_____；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第_____条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是_____，该光源的最佳补光时间是_____小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_____。
（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。_____
高考最新动向
答案：（1）叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）；一和二
（2）红光+蓝光；6；不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
（3）将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
解析：（1）光合色素中叶绿素（包括叶绿素a、叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；纸层析法分离得到的四条色素带（以滤液细线为基准）自下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。
（2）从柱形图可知：在不同的补光时间内，使用红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多，促进火龙果成花的效果最好，当该光源补光时间为6小时/天时，获得的平均花朵数最多。
（3）由实验目的可知，自变量是光照强度，由题干可知光照强度有三种，故可将实验分为3组实验观测指标为火龙果产量，具体实验思路见答案。
高考最新动向
2.（2023年湖南卷）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
高考最新动向
（1）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。
（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________（答出三点即可）。
（3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。
高考最新动向
答案：（1）3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织
（2）高于；高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
（3）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
高考最新动向
解析：（1）玉米与水稻的卡尔文循环过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸直接被还原成3-磷酸甘油醛；3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在细胞质基质中被转化成蔗糖；蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过输导组织运输。
（2）干旱、高光强环境会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度较高，抑制玉米的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过输导组织及时转移出细胞，从而防止光合产物积累对光合作用的抑制。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导人水稻叶肉细胞，只提高了叶肉细胞内的CO2浓度，植物的光合作用强度受到很多因素的影响。在光饱和条件下水稻光合作用强度没有明显提高，可能的原因是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，也可能是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，还可能是原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同。
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