1．(必修1 P78图5-1)酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用的过程中具有的共同点是①化学反应前后其数量和性质不变；②加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；③二者都能降低化学反应的活化能。
2．(必修1 P79“思考·讨论”)刀豆种子脲酶含量相当高，该酶能使尿素分解成氨和二氧化碳。萨姆纳用丙酮作溶剂来提取脲酶，脲酶的本质是蛋白质。只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。
3．(必修1 P84“相关信息”)一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40 ℃；植物体内的酶最适温度在40～50 ℃；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70 ℃。动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0，但是胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多为4.5～6.5。
4．(必修1 P84“与社会的联系”)20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的。
5.(必修1 P85“科学·技术·社会”)利用加酶洗衣粉洗涤衣服时，丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤，原因是加酶洗衣粉中含有蛋白酶，会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质纤维。加酶洗衣粉使用的水温一般在50 ℃以下，切记不能用沸水，原因是高温会使酶失去活性。
6．(必修1 P87正文)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需。但人体内ATP总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中。
7．(必修1 P88图5-7)图中载体蛋白的功能有运输Ca2＋和催化ATP水解。ATP为主动运输供能的过程中，载体蛋白是如何发生磷酸化的？载体蛋白具有ATP水解酶的作用，在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，称为载体蛋白的磷酸化。载体蛋白发生磷酸化后有什么变化？载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。
8．(必修1 P91“探究·实践”)可根据澄清石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
9．(必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸产生[H]的过程实际上是指氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
10．(必修1 P94“相关信息”)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。
11．(必修1 P94小字内容)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
12．(必修 1 P95“思考·讨论”)
(1)花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，甚至造成烂根现象，原因是根细胞无氧呼吸产生的酒精会对根系造成伤害。
(2)储藏水果、粮食的仓库，常采用降低温度、降低氧气含量等措施，目的是减弱水果和粮食的呼吸作用，以延长保质期。
13．(必修1 P97“问题探讨”)大棚蔬菜生产中，用无色透明的塑料薄膜做顶棚时产量高，原因是有色塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用，日光中各种颜色的光均能透过无色透明的塑料薄膜，光照强度较强，有利于光合作用。
14．(必修1 P103图5-14)叶绿体中C3的分子数量多于C5的分子数量，原因是暗反应中，每消耗1分子C5，会产生2分子C3。
15．(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
16．(必修1 P105正文)大棚种植使用有机肥有利于增产，从影响光合作用的因素分析，原因是有机肥被微生物分解成CO2、H2O和无机盐，提高了作物的光合速率。
17．(必修1 P106小字内容)少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动，这个过程称为化能合成作用。
酶和ATP
1．酶的作用原理
(1)ac段表示无酶催化时反应进行需要的活化能。
(2)bc 段表示有酶催化时反应进行所需要的活化能。
(3)ab段表示酶降低的活化能。
2．影响酶活性的因素的相关曲线分析
(1)高效性和专一性
提醒：酶只能缩短化学反应到平衡点所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
①与②比较：酶具有高效性；
①与③比较：酶具有催化作用。
(2)温度、pH影响酶活性，进而影响反应速率
(3)反应物浓度、酶浓度不影响酶活性，只影响反应速率
3．酶的特性相关探究实验
4．以ATP为核心，构建能量转化模型
5．ATP产生速率与O2供给量之间关系的曲线解读
提醒：(1)当横坐标表示呼吸作用强度时，ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。
(2)哺乳动物成熟的红细胞中，ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。
考向1| 酶的作用、本质与特性及相关实验
1．(2024·河北卷)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
D 解析：一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D正确。
2．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
Ay3-Bi-CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
注：“—”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
B 解析：由题表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A正确；不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
3．(2024·菏泽模拟)关于酶的催化机制，“过渡态理论”认为反应过程中，底物需要经过一个中间的过渡状态，然后才转化成产物。酶与底物的结合可以促进底物形成过渡态，过渡态和酶紧密结合，降低反应活化能，反应速率加快。以下依据中不支持该理论的有( )
A．在酶促反应进程中，确实有高能量的中间状态存在
B．用底物类似物作为抗原，诱导产生的特异性抗体能够催化反应的进行
C．酶与底物过渡态的亲和力要远大于酶与底物或产物的亲和力
D．使用底物过渡态类似物作抑制剂，抑制率小于底物类似物抑制剂
D 解析：底物需要经过一个中间的过渡状态，然后才转化成产物，酶与底物的结合可以促进底物形成过渡态，过渡态和酶紧密结合，降低反应活化能，因此在酶促反应进程中，确实有高能量的中间状态存在，之后才会降低反应活化能，A不符合题意；用底物类似物作为抗原，诱导产生的特异性抗体能与底物类似物特异结合，形成过渡态，能够催化反应的进行，支持该理论，B不符合题意；酶与底物过渡态的亲和力要远大于酶与底物或产物的亲和力，支持过渡态和酶紧密结合，C不符合题意；过渡态能和酶紧密结合，使用底物过渡态类似物作抑制剂，抑制率应该大于底物类似物抑制剂，D符合题意。
考向2| ATP结构与功能
4．(2024·全国甲卷改编)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊化学键，下列叙述错误的是( )
A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键
C 解析：ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故可用α位32P标记的ATP合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D正确。
5．(2024·潍坊一模)GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构，该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是( )
A．GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B．线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C．一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D．环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
B 解析：分析题意可知，GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，推测其结构简式应为G—P～P～P，含有两个特殊化学键，A错误；结合题意分析可知，发动蛋白具有GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B正确；结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白”可知，一般情况下，发动蛋白在细胞质基质中等待激活，C错误；分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质由氨基酸经脱水缩合形成，D错误。
光合作用与细胞呼吸的过程及关系
1．光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程
(1)物质转换
(2)能量转换
2．不同条件下光合作用与细胞呼吸的关系
(1)解读真正光合速率与呼吸速率的关系(图示)
(2)关系图解
考向1| 光合作用和细胞呼吸物质转化过程
1．(2023·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毒。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
[审题指导] (1)细胞酸中毒的原因：细胞质基质内H＋积累和无氧呼吸产生的乳酸。
(2)延缓细胞酸中毒：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。
B 解析：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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度进行，所以液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；有氧呼吸和无氧呼吸(产酒精途径)都可以产生CO2，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，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，不能缓解能量供应不足问题，消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，C、D错误。
2．(不定项)(2024·潍坊一模)在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生弱酸(HA)，导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2。下列说法正确的是( )
A．H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因
B．类囊体内 pH 与细胞内弱酸的总积累量呈正相关
C．图2结果说明 KOH 对最大氧气释放量无影响
D．弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气
ACD 解析：由题图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出H＋，由于H＋无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内H＋不断积累，出现酸化，H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因，A正确；类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸(场所为细胞质基质)产生弱酸的总积累量呈正相关，pH与细胞内弱酸的总积累量呈负相关，B错误；衣藻暗处理3 h后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加KOH，由题图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH(碱性物质)＋弱光组，且更快达到最大氧气释放量，但是最大氧气释放量基本相同，C、D正确。
光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用
1．影响细胞呼吸的四类曲线模型
2．影响光合作用因素的三类曲线
3．一昼夜植物代谢的两种模型
开放农田中植物吸收或释放CO2速率曲线模型
密闭玻璃罩内CO2浓度变化曲线模型
模型解读：
(1)光合速率与呼吸速率相等：c、g点。
(2)能积累有机物的时间(光合速率大于呼吸速率)：c～g段。
(3)有机物积累最多的点：g点。
(4)开始进行光合作用的点：b点。
(5)一昼夜后能否积累有机物：
①判断：Ⅱ－Ⅰ－Ⅲ是否大于0，若大于0，则有有机物积累。
②比较i点CO2浓度是否比a点低，若i点低于a点，则有有机物积累。
考向1| 环境因素影响细胞呼吸和光合作用
1．(不定项)(2023·山东卷)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是( )
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
BC 解析：据题图可知，当O2浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示CO2的释放量，乙表示O2吸收量，A错误。O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确。O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，O2浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时，植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确。O2浓度为a时，CO2释放量为0.6，O2吸收量为0.3，其中有0.3的CO2是由有氧呼吸产生的，0.3的CO2是由无氧呼吸产生的。按有氧呼吸C6(葡萄糖)∶O2∶CO2＝1∶6∶6，无氧呼吸C6∶CO2＝1∶2，算得C6的相对消耗量为0.05＋0.15＝0.2。而在无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6的相对消耗量为0.12，明显比O2浓度为a时低，所以O2浓度为a时葡萄糖的消耗速率一定不最小，且无氧呼吸会产生酒精，不一定适合某些生物组织的储存，D错误。
2．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是___________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______________、____________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制____________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过_______________发挥作用。
解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增加，水光解产生氧气的速率增加。(3)据题图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫色 (2)五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增加，水光解产生氧气的速率增加 (3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
考向2| 光合作用与细胞呼吸的应用
3．我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是( )
A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
C 解析：“浸曲发”是将酵母菌活化，可以使微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指酵母菌在呼吸过程中产生CO2，使溶液中出现气泡，B正确；在酿酒过程中，消除杂菌的影响主要靠“炊作饭”，即蒸熟，C错误；“舒令极冷”是将米饭摊开冷透，防止温度过高导致微生物(酵母菌)死亡，D正确。
4．(2024·甘肃卷)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是( )
A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
B 解析：大多数营养元素的吸收过程是与植物根系代谢活动密切相关的，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。
5．(2024·济宁模拟)淀粉和蔗糖是西瓜叶片光合作用的两种主要产物。下图是其叶肉细胞中光合作用的示意图，磷酸丙糖转运器(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖(TP)不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi运回叶绿体基质。回答下列问题：
(1)TP在叶绿体内的合成场所是 ，其去向有 。植物体内糖类化合物主要以 形式长距离运输。
(2)TPT运输物质严格遵循1∶1反向交换原则，即一分子物质运入，另一分子物质以相反的方向运出。将离体的叶绿体悬浮于介质中，并给予适宜条件，若5 min后人为降低介质中Pi的浓度，则叶绿体中淀粉的合成会 (填“增加”“减少”或“无明显变化”)，原因是 。
(3)科研人员给予植物24小时持续光照，测得叶肉细胞中淀粉积累量的变化如图2所示，CO2吸收量和淀粉降解产物麦芽糖的含量变化如图3所示。据图3分析，图2中12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是_____________________。
解析：(1)分析题意可知，TP是卡尔文循环产生的，该过程的场所是叶绿体基质。据题图可以看出TP去向有生成蔗糖、淀粉和C5。植物体内糖类化合物主要以蔗糖形式长距离运输。(2)据题图可知，TPT介导的运输严格遵循1∶1反向交换的原则，若介质中Pi浓度很低，TP从叶绿体输出受阻，有利于TP在叶绿体基质中合成淀粉，所以悬浮叶绿体中淀粉的合成会显著增加。(3)由题意可知，淀粉一方面在不断合成，一方面在降解成麦芽糖，由图3可知，12～24 h期间淀粉降解为麦芽糖量明显增加，所以12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是淀粉的合成与降解以相似速率同时发生。
答案：(1)叶绿体基质 生成蔗糖、淀粉和C5 蔗糖 (2)增加 介质中Pi浓度降低，TP输出受阻，有利于淀粉的合成 (3)淀粉的合成与降解以相似速率同时发生
光合作用与细胞呼吸的实验设计及分析
1．控制变量的方法
2．种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究
(1)实验设计：欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如下图所示(以发芽种子为例)。
(2)实验结果预测和结论
实验现象 结论
装置一 着色液 装置二 着色液
不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
3．呼吸速率和净光合速率测定的常用方法
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
(2)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，题中“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：
考向1| 探究影响光合作用与细胞呼吸的因素
1．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是( )
分组 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A．根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率
B．乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了 0.7 mg的氧气
C．白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜
D．如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变
D 解析：根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加为植物的实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最多的过程是光反应，其场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处不会影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。
考向2| 探究光合作用与细胞呼吸的机理
2．(不定项)(2024·泰安一模)甜瓜是一种耐淹性较强的植物。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法错误的是( )
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质中
B．Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度越高
BD 解析：题图2表示无氧呼吸的两个途径，无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，A正确；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；水淹一段时间后，酶a和酶b活性增强，但酶a活性远远大于酶b活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率增加，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2，C正确；水淹时间过长，植物体内积累的酒精对甜瓜幼苗的叶片和根部都会产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。
3．(2024·梅州质检)科研人员发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外，还有另一条借助交替氧化酶(AOX)的途径，进一步研究表明，AOX途径还与光合作用有关。研究人员进行了相关实验，其处理方式和实验结果如表所示。请回答下列相关问题：
组别 处理方式 实验结果
A 叶片＋正常光照＋AOX途径抑制剂
B 叶片＋正常光照
C 叶片＋高光＋AOX途径抑制剂
D 叶片＋高光
(1)AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应，AOX分布在植物细胞的____
_________上，在寒冷的早春，某些植物的花细胞中的AOX基因表达增加，从而提高花序温度，以吸引昆虫传粉，其提高花序温度的机理是__________________
____________________________________________________________________。
(2)提取绿叶中的色素常使用______________溶解色素，色素吸收的光能用于驱动水的分解和____________________________的合成，为C3的还原提供能量。
(3)实验中的自变量是____________________________，根据实验结果分析，AOX途径能______________ (填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比，高光条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大，判断依据是________________(用计算式表示)。
解析：(1)有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜，由题意可知，AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应，所以AOX分布在植物细胞的线粒体内膜上。由题意可知，AOX能参与有氧呼吸，所以AOX基因表达增加，使AOX含量增加，促进有氧呼吸第三阶段的进行，释放更多热能，从而提高花序温度。(2)色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇等提取色素。叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一是将水分解为氧和H＋，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP, 形成的ATP、NADPH为暗反应中C3的还原提供能量。(3)实验中的自变量为是否高光(光照强度)和是否有AOX途径抑制剂，因变量为光合色素光能捕获效率，据图分析可知，比较叶片＋正常光照＋AOX途径抑制剂(A组)和叶片＋正常光照(B组)可知，A组AOX基因的表达被抑制，其光合色素光能捕获效率比B组低，同理比较C组和D组，结果类似，说明AOX途径能提高光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比，高光条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大，因为C、D组(高光)的光合色素光能捕获效率的差值(d－c)明显大于A、B组(正常光照)的光合色素光能捕获效率的差值(b－a)。
答案：(1)线粒体内膜 AOX基因表达增加，使AOX含量增加，促进有氧呼吸第三阶段的进行，释放大量热量 (2)无水乙醇 ATP、NADPH(还原型辅酶Ⅱ) (3)是否高光(光照强度)和是否有AOX途径抑制剂 提高 (d－c)＞(b－a)(共78张PPT)
专题二 细胞代谢
专题体系 重构建
01
1．(必修1 P78图5-1)酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用的过程中具有的共同点是______________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
2．(必修1 P79“思考·讨论”)刀豆种子脲酶含量相当高，该酶能___
________________________。萨姆纳用______作溶剂来提取脲酶，脲酶的本质是_________。只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。
①化学反应前后其数量和性质不变；②加快化学反应的速率，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点；③二者都能降低化学反应的活化能
使
尿素分解成氨和二氧化碳
丙酮
蛋白质
3．(必修1 P84“相关信息”)一般来说，动物体内的酶最适温度在___
________；植物体内的酶最适温度在__________；细菌和真菌体内的酶最适温度__________，有的酶最适温度可高达______。动物体内的酶最适pH大多在_________，但是胃蛋白酶的最适pH为______；植物体内的酶最适pH大多为__________。
4．(必修1 P84“与社会的联系”)20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用______催化淀粉水解的方法来生产的。
35
～40 ℃
40～50 ℃
差别较大
70 ℃
6.5～8.0
1.5
4.5～6.5
盐酸
5．(必修1 P85“科学·技术·社会”)利用加酶洗衣粉洗涤衣服时，丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤，原因是______________
________________________________________________。加酶洗衣粉使用的水温一般在50 ℃以下，切记不能用沸水，原因是________
_____________。
6．(必修1 P87正文)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需。但人体内ATP总含量并没有太大变化，原因是______________________________
_______________________________。
加酶洗衣粉中含有蛋白酶，会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质纤维
高温会
使酶失去活性
ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中
7．(必修1 P88图5-7)图中载体蛋白的功能有_____________________
___。ATP为主动运输供能的过程中，载体蛋白是如何发生磷酸化的？_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________。载体蛋白发生磷酸化后有什么变化？______________________________________。
8．(必修1 P91“探究·实践”)可根据___________________________
_____________________________，检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
运输Ca2＋和催化ATP水
解
载体蛋白具有ATP水解酶的作用，在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，称为载体蛋白的磷酸化
载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化
澄清石灰水浑浊程度或溴麝香
草酚蓝溶液变成黄色的时间长短
9．(必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸产生[H]的过程实际上是指
_____________________________________________。
10．(必修1 P94“相关信息”)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在______中再次转化为葡萄糖。
11．(必修1 P94小字内容)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。____________________的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)
肝脏
蛋白质、糖类和脂质
12．(必修 1 P95“思考·讨论”)
(1)花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，甚至造成烂根现象，原因是__________________________________________。
(2)储藏水果、粮食的仓库，常采用降低温度、降低氧气含量等措施，目的是_________________________，以延长保质期。
根细胞无氧呼吸产生的酒精会对根系造成伤害
减弱水果和粮食的呼吸作用
13．(必修1 P97“问题探讨”)大棚蔬菜生产中，用无色透明的塑料薄膜做顶棚时产量高，原因是________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
14．(必修1 P103图5-14)叶绿体中C3的分子数量多于C5的分子数量，原因是_________________________________________。
有色塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用，日光中各种颜色的光均能透过无色透明的塑料薄膜，光照强度较强，有利于光合作用
暗反应中，每消耗1分子C5，会产生2分子C3
15．(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是______，蔗糖可以进入______，再通过韧皮部运输到植株各处。
16．(必修1 P105正文)大棚种植使用有机肥有利于增产，从影响光合作用的因素分析，原因是__________________________________
___________________________。
蔗糖
筛管
有机肥被微生物分解成CO2、H2O和无机盐，提高了作物的光合速率
17．(必修1 P106小字内容)少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些____________
时所释放的能量来制造有机物。例如，生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的________，就被硝化细菌用来将___________合成糖类。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动，这个过程称为______________。
无机物氧化
化学能
CO2和H2O
化能合成作用
高频考点 精研析
02
1．酶的作用原理
(1)ac段表示无酶催化时反应进行需要的活化能。
(2)bc 段表示____________时反应进行所需要的活化能。
(3)ab段表示酶降低的活化能。
考点一 酶和ATP
有酶催化
2．影响酶活性的因素的相关曲线分析
(1)高效性和专一性
提醒：酶只能缩短化学反应到平衡点所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
①与②比较：酶具有_________；
①与③比较：酶具有__________。
高效性
催化作用
(2)温度、pH影响酶活性，进而影响反应速率
(3)反应物浓度、酶浓度不影响酶活性，只影响反应速率
3．酶的特性相关探究实验
4．以ATP为核心，构建能量转化模型
5．ATP产生速率与O2供给量之间关系的曲线解读
提醒：(1)当横坐标表示呼吸作用强度时，ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。
(2)哺乳动物成熟的红细胞中，ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。
考向1| 酶的作用、本质与特性及相关实验
1．(2024·河北卷)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
√
D 解析：一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D正确。
2．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
Ay3-Bi-CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
注：“—”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
√
B 解析：由题表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A正确；不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
3．(2024·菏泽模拟)关于酶的催化机制，“过渡态理论”认为反应过程中，底物需要经过一个中间的过渡状态，然后才转化成产物。酶与底物的结合可以促进底物形成过渡态，过渡态和酶紧密结合，降低反应活化能，反应速率加快。以下依据中不支持该理论的有( )
A．在酶促反应进程中，确实有高能量的中间状态存在
B．用底物类似物作为抗原，诱导产生的特异性抗体能够催化反应的进行
C．酶与底物过渡态的亲和力要远大于酶与底物或产物的亲和力
D．使用底物过渡态类似物作抑制剂，抑制率小于底物类似物抑制剂
√
D 解析：底物需要经过一个中间的过渡状态，然后才转化成产物，酶与底物的结合可以促进底物形成过渡态，过渡态和酶紧密结合，降低反应活化能，因此在酶促反应进程中，确实有高能量的中间状态存在，之后才会降低反应活化能，A不符合题意；用底物类似物作为抗原，诱导产生的特异性抗体能与底物类似物特异结合，形成过渡态，能够催化反应的进行，支持该理论，B不符合题意；酶与底物过渡态的亲和力要远大于酶与底物或产物的亲和力，支持过渡态和酶紧密结合，C不符合题意；过渡态能和酶紧密结合，使用底物过渡态类似物作抑制剂，抑制率应该大于底物类似物抑制剂，D符合题意。
考向2| ATP结构与功能
4．(2024·全国甲卷改编)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊化学键，下列叙述错误的是( )
A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键
√
C 解析：ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故可用α位32P标记的ATP合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D正确。
5．(2024·潍坊一模)GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构，该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是( )
A．GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B．线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C．一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D．环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
√
B 解析：分析题意可知，GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，推测其结构简式应为G—P～P～P，含有两个特殊化学键，A错误；结合题意分析可知，发动蛋白具有GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B正确；结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白”可知，一般情况下，发动蛋白在细胞质基质中等待激活，C错误；分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质由氨基酸经脱水缩合形成，D错误。
1．光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程
(1)物质转换
考点二 光合作用与细胞呼吸的过程及关系
(2)能量转换
2．不同条件下光合作用与细胞呼吸的关系
(1)解读真正光合速率与呼吸速率的关系(图示)
(2)关系图解
考向1| 光合作用和细胞呼吸物质转化过程
1．(2023·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毒。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
√
[审题指导] (1)细胞酸中毒的原因：细胞质基质内H＋积累和无氧呼吸产生的乳酸。
(2)延缓细胞酸中毒：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。
B 解析：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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度进行，所以液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；有氧呼吸和无氧呼吸(产酒精途径)都可以产生CO2，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，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，不能缓解能量供应不足问题，消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，C、D错误。
2．(不定项)(2024·潍坊一模)在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生弱酸(HA)，导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2。下列说法正确的是( )
A．H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因
B．类囊体内 pH 与细胞内弱酸的总积累量呈正相关
C．图2结果说明 KOH 对最大氧气释放量无影响
D．弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气
√
√
√
ACD 解析：由题图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出H＋，由于H＋无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内H＋不断积累，出现酸化，H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因，A正确；类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸(场所为细胞质基质)产生弱酸的总积累量呈正相关，pH与细胞内弱酸的总积累量呈负相关，B错误；衣藻暗处理3 h后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加KOH，由题图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH(碱性物质)＋弱光组，且更快达到最大氧气释放量，但是最大氧气释放量基本相同，C、D正确。
1．影响细胞呼吸的四类曲线模型
考点三 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用
2．影响光合作用因素的三类曲线
3．一昼夜植物代谢的两种模型
模型解读：
(1)光合速率与呼吸速率相等：_____点。
(2)能积累有机物的时间(光合速率大于呼吸速率)：_____段。
(3)有机物积累最多的点：___点。
(4)开始进行光合作用的点：___点。
(5)一昼夜后能否积累有机物：
①判断：Ⅱ－Ⅰ－Ⅲ是否大于0，若______0，则有有机物积累。
②比较i点CO2浓度是否比a点低，若i点______a点，则有有机物积累。
c、g
c～g
g
b
大于
低于
考向1| 环境因素影响细胞呼吸和光合作用
1．(不定项)(2023·山东卷)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是( )
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗
葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度
下葡萄糖消耗速率最小
√
√
BC 解析：据题图可知，当O2浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示CO2的释放量，乙表示O2吸收量，A错误。O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确。O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，O2浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时，植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确。O2浓度为a时，CO2释放量为0.6，O2吸收量为0.3，其中有0.3的CO2是由有氧呼吸产生的，0.3的CO2是由无
氧呼吸产生的。按有氧呼吸C6(葡萄糖)∶O2∶CO2＝1∶6∶6，无氧呼吸C6∶CO2＝1∶2，算得C6的相对消耗量为0.05＋0.15＝0.2。而在无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6的相对消耗量为0.12，明显比O2浓度为a时低，所以O2浓度为a时葡萄糖的消耗速率一定不最小，且无氧呼吸会产生酒精，不一定适合某些生物组织的储存，D错误。
2．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是___________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______________、____________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是______________
________________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制____________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过_______________发挥作用。
解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增加，水光解产生氧气的速率增加。(3)据题图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫色 (2)五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增加，水光解产生氧气的速率增加
(3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
考向2| 光合作用与细胞呼吸的应用
3．我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是( )
A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
√
C 解析：“浸曲发”是将酵母菌活化，可以使微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指酵母菌在呼吸过程中产生CO2，使溶液中出现气泡，B正确；在酿酒过程中，消除杂菌的影响主要靠“炊作饭”，即蒸熟，C错误；“舒令极冷”是将米饭摊开冷透，防止温度过高导致微生物(酵母菌)死亡，D正确。
4．(2024·甘肃卷)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是( )
A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
√
B 解析：大多数营养元素的吸收过程是与植物根系代谢活动密切相关的，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。
5．(2024·济宁模拟)淀粉和蔗糖是西瓜叶片光合作用的两种主要产物。下图是其叶肉细胞中光合作用的示意图，磷酸丙糖转运器(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖(TP)不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi运回叶绿体基质。回答下列问题：
(1)TP在叶绿体内的合成场所是_________，其去向有_____________
________。植物体内糖类化合物主要以__________________形式长距离运输。
(2)TPT运输物质严格遵循1∶1反向交换原则，即一分子物质运入，另一分子物质以相反的方向运出。将离体的叶绿体悬浮于介质中，并给予适宜条件，若5 min后人为降低介质中Pi的浓度，则叶绿体中淀粉的合成会__________________(填“增加”“减少”或“无明显变化”)，原因是_______________________________________。
(3)科研人员给予植物24小时持续光照，测得叶肉细胞中淀粉积累量的变化如图2所示，CO2吸收量和淀粉降解产物麦芽糖的含量变化如图3所示。据图3分析，图2中12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是_____________________。
解析：(1)分析题意可知，TP是卡尔文循环产生的，该过程的场所是叶绿体基质。据题图可以看出TP去向有生成蔗糖、淀粉和C5。植物体内糖类化合物主要以蔗糖形式长距离运输。(2)据题图可知，TPT介导的运输严格遵循1∶1反向交换的原则，若介质中Pi浓度很低，TP从叶绿体输出受阻，有利于TP在叶绿体基质中合成淀粉，所以悬浮叶绿体中淀粉的合成会显著增加。(3)由题意可知，淀粉一方面在不断合成，一方面在降解成麦芽糖，由图3可知，12～24 h期间淀粉降解为麦芽糖量明显增加，所以12～24 h淀粉积累量无明显增加的原因是淀粉的合成与降解以相似速率同时发生。
答案：(1)叶绿体基质 生成蔗糖、淀粉和C5 蔗糖
(2)增加 介质中Pi浓度降低，TP输出受阻，有利于淀粉的合成 (3)淀粉的合成与降解以相似速率同时发生
1．控制变量的方法
考点四 光合作用与细胞呼吸的实验设计及分析
2．种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究
(1)实验设计：欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如下图所示(以发芽种子为例)。
(2)实验结果预测和结论
实验现象 结论
装置一
着色液 装置二
着色液
不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
3．呼吸速率和净光合速率测定的常用方法
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
(2)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，题中“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：
考向1| 探究影响光合作用与细胞呼吸的因素
1．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是( )
分组 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A．根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率
B．乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了 0.7 mg的氧气
C．白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜
D．如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变
√
D 解析：根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加为植物的实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最多的过程是光反应，其场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处不会影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。
考向2| 探究光合作用与细胞呼吸的机理
2．(不定项)(2024·泰安一模)甜瓜是一种耐淹性较强的植物。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法错误的是( )
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质中
B．Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度越高
√
√
BD 解析：题图2表示无氧呼吸的两个途径，无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，A正确；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；水淹一段时间后，酶a和酶b活性增强，但酶a活性远远大于酶b活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率增加，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2，C正确；水淹时间过长，植物体内积累的酒精对甜瓜幼苗的叶片和根部都会产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。
3．(2024·梅州质检)科研人员发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外，还有另一条借助交替氧化酶(AOX)的途径，进一步研究表明，AOX途径还与光合作用有关。研究人员进行了相关实验，其处理方式和实验结果如表所示。请回答下列相关问题：
组别 处理方式 实验结果
A 叶片＋正常光照＋AOX途径抑制
B 叶片＋正常光照
C 叶片＋高光＋AOX途径抑制剂
D 叶片＋高光
(1)AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应，AOX分布在植物细胞的_____________上，在寒冷的早春，某些植物的花细胞中的AOX基因表达增加，从而提高花序温度，以吸引昆虫传粉，其提高花序温度的机理是___________________________________________
____________________________________________________。
(2)提取绿叶中的色素常使用______________溶解色素，色素吸收的光能用于驱动水的分解和____________________________的合成，为C3的还原提供能量。
(3)实验中的自变量是____________________________，根据实验结果分析，AOX途径能______________ (填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比，高光条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大，判断依据是_________(用计算式表示)。
解析：(1)有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜，由题意可知，AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应，所以AOX分布在植物细胞的线粒体内膜上。由题意可知，AOX能参与有氧呼吸，所以AOX基因表达增加，使AOX含量增加，促进有氧呼吸第三阶段的进行，释放更多热能，从而提高花序温度。(2)色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇等提取色素。叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一是将水分解为氧和H＋，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP, 形成的ATP、NADPH为暗反应中C3的还原提供能量。(3)实验中的自变量
为是否高光(光照强度)和是否有AOX途径抑制剂，因变量为光合色素光能捕获效率，据图分析可知，比较叶片＋正常光照＋AOX途径抑制剂(A组)和叶片＋正常光照(B组)可知，A组AOX基因的表达被抑制，其光合色素光能捕获效率比B组低，同理比较C组和D组，结果类似，说明AOX途径能提高光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比，高光条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大，因为C、D组(高光)的光合色素光能捕获效率的差值(d－c)明显大于A、B组(正常光照)的光合色素光能捕获效率的差值(b－a)。
答案：(1)线粒体内膜 AOX基因表达增加，使AOX含量增加，促进有氧呼吸第三阶段的进行，释放大量热量
(2)无水乙醇 ATP、NADPH(还原型辅酶Ⅱ)
(3)是否高光(光照强度)和是否有AOX途径抑制剂 提高 (d－c)＞(b－a)
