课件16张PPT。第五章细胞的能量供应和利用 章末归纳整合网 络 构 建直 击 高 考1．(2017·新课标卷Ⅱ，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是( )
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37℃
[解析] 线粒体、叶绿体中也含DNA，DNA复制时也会有DNA合成相关酶来参与，此外即使是细胞核中使用的DNA合成有关的酶也是在细胞质的核糖体上合成的，A错误；在保证温度、pH等条件适宜的情况下，酶在生物体外仍可发挥作用，B错误；胃蛋白酶本质是蛋白质，所以利用盐析可以使其沉淀，C正确；酶应在低温条件下保存，低温可以使酶分子结构更稳定，D错误。C 2．(2017·新课标卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
[解析] 类胡萝卜只吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误，B、C、D正确。 A 3．(2016·北京，2)葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程( )
A．在无氧条件下不能进行 B．只能在线粒体中进行
C．不需要能量的输入 D．需要酶的催化D
4．(2016·新课标全国甲)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( )
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
C
[解析] 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A项正确；镁属于细胞中的无机盐范畴，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B项正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C项错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D项正确。5．(2017·新课标卷Ⅰ，30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是___________________ _________________________________________________________________________________________。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率__________ (填“大于0”“等于0”“小于0”)。 植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0 (2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)甲、乙两种植物放置在密闭小室中，一开始光合速率大于呼吸速率，这样密闭容器内的CO2浓度下降，使光合速率下降，从而使二者光合速率都降低。甲种植物的 CO2 补偿点大于乙种植物的，因此，在相同CO2浓度条件下，乙种植物净光合速率大于0。(2)将甲种植物密闭在无O2的环境下，由于光合作用产生了O2，促进了有氧呼吸的进行。 甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以O2增多时，有氧呼吸会增加 6．(2017·新课标卷Ⅱ，29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是________、__________、__________、________，[H]代表的物质主要是__________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在__________ (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是______________ ____________________。O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH C和D 在缺氧条件 下进行无氧呼吸
[解析] (1)A过程为光反应，B过程为暗反应，C过程为有氧呼吸第一阶段，D过程为有氧呼吸第二、三阶段，①为氧气，②为NADP＋，③为ADP和Pi，④为C5，在D阶段的[H]为还原性辅酶Ⅰ，即NADH。(2)除光反应产生ATP外，有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP。(3)有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段相同，在缺乏氧气的情况下，丙酮酸和[H]在细胞质基质生产酒精和二氧化碳。课件68张PPT。第五章细胞的能量供应和利用 汽车的行驶、轮船的开动、飞机的飞行都需要燃料的燃烧提供能量。同样，细胞作为一个基本的生命系统，也需要源源不断地输入能量，用于有机物的合成、肌细胞的收缩、主动运输等多项生命活动。只有保证能量的输入，细胞才能维持生命活动的有序性。那么，外界的能量如何输入细胞，又如何被细胞利用？这就是我们在本章所要探索的问题。本章我们将重点学习酶的本质和特性，ATP的产生和利用，细胞呼吸和光合作用的场所、过程及影响因素等。由于细胞呼吸和光合作用是高考命题的焦点，学习时应予以充分的重视。
本章有较多的实验和探究活动，在设计和实施时，应善于鉴别自变量和因变量，通过控制自变量，观察和检测因变量的变化，并学会设置对照组和重复实验，这些都是基本的科学方法，在提取、分离、检测一些物质时，既要理解原理，又要掌握基本的操作技能。在理解和掌握本章基础知识的基础上，应做一定量的练习题以达到巩固提高的目的。1．通过实验，理解酶的化学本质、酶的特性和影响酶活性的因素。
2．结合前面学习的有关糖类的知识，综合理解生物体内的能源物质。
3．以整个生物界能量的吸收和利用为线索，理解细胞呼吸和光合作用的意义。通过流程图，识记光合作用和细胞呼吸的过程。
4．联系初中所学习的知识进行理解。初中阶段我们学习了消化酶、绿色开花植物的呼吸作用，以及人体内的能量来自细胞中有机物的氧化分解等基础知识；观察了光合作用放氧的演示实验，并学习了光合作用及其在农业生产上的应用等基础知识。如果能回想起这些知识，对本章的学习将会有很大的帮助。第1节 降低化学反应活化能的酶自 主 学 习2．实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理：H2O2在____________、______________和肝脏研磨液中____________的作用下加速分解。细胞中 化学反应 细胞生命活动 水浴加热 FeCl3溶液 过氧化氢酶 (2)实验步骤：2 mL过氧化氢溶液 90℃ 水浴 2滴 肝脏研磨液 气泡数量 燃烧程度 (3)实验结果：___________________________________________。
(4)实验结论：
________在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的__________。4号试管产生的气泡最多，卫生香燃烧猛烈 酶 催化 二、酶的本质和作用原理
1．判断下列有关酶本质的描述
(1)酶只能在活细胞中合成。( )
(2)所有的酶都是蛋白质。( )
(3)任何细胞内的RNA都可以起催化作用。( )
√ × ×
2．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)作用机制：同无机催化剂相比，酶降低__________的作用更显著，因而
催化效率更高
↓
结果：由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下________进行常态 活跃 活化能 快速 无机催化剂 细胞代谢 一种或一类 细胞代谢 3．温度和pH对酶活性影响及曲线
(1)温度对酶活性的影响及曲线：
①T0表示酶促反应的__________，此时酶活性________。
②温度____________，酶活性降低。
③温度________，酶会失活。最适温度 最高 偏高或偏低 过高 (2)pH对酶活性的影响及曲线：
①P表示酶促反应的__________，此时酶活性________。
②pH______________，酶活性降低。
③pH______________，酶会失活。最适pH 最高 偏高或偏低 过高或过低 1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？
提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解 。？思考
2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。
提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。
3．人体口腔内的唾液淀粉酶进入胃之后还能继续发挥作用吗？为什么？
提示：不能。因为胃内pH很低，导致唾液淀粉酶失活。
1．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( )
2．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
3．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。( )
4．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。( )
5．在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的PH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。( )判断题 √ × × × × 6．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。( )
7．高温、低温都可使酶活性降低，二者的作用实质不同。( )
8．在做温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。( )
9．如果以淀粉为底物，以淀粉酶为催化剂探究温度影响酶活性的实验，则酶促反应的速率既可以通过碘液检测淀粉的分解速率，也可以通过斐林试剂检测淀粉水解产物的生成速率。( )
10．每一种酶只能催化一种或一类化学反应。( )× √ × × √ 新 知 解 读1．酶的概念和作用机理
(1)酶的概念理解：知识点1 酶的作用和本质(2)酶的作用机理：
分析可知：
①E1这一部分的活化能是指酶所降低的能量；
②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；
③E1＋E2＝E这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。2．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析讨论
(1)与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
2号试管有大量气泡产生；说明加热能促进过氧化氢的分解。
(2)在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能。
(3)3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
过氧化氢(H2O2)在一定催化剂和较温和的条件下，就可以被分解。
(4)3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
4号试管的反应速率比3号试管快。说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求。
结论
从以上实验中可以看出，4号试管最先产生气泡，并且产生的气泡多。由于放出的气泡是过氧化氢分解产生的氧气，所以4号试管中的卫生香燃烧得更猛烈，由此可以证明，与无机催化剂Fe3＋相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。也就是说，酶的催化作用具有高效性的特点。事实上，酶的催化效率是无机催化剂的107倍～1013倍。
在做有关酶的实验时，必须根据实验目的确定自变量，平衡无关变量。遵循对照原则和单一变量原则。然后才能观察到科学有效的实验现象，比较因变量，得出正确的结论。知识贴士 某同学设计了如下实验，下列叙述正确的是( )典题 1D A．本实验的自变量是催化剂的有无
B．本实验的原理是酶能降低化学反应的活化能
C．最终试管1中溶液颜色较深
D．若肝脏研磨液不新鲜，可导致两组试管卫生香的复燃程度相同
[解析] 本实验探究的是酶的高效性，自变量是催化剂的种类而不是有无，比较的是过氧化氢酶与无机盐的催化效率，A错误；本实验的原理是催化能力越强，过氧化氢分解产生的氧气越多，带火星的卫星香检测，燃烧程度可以判断出氧气产生的多少，B错误；本实验不涉及颜色比较，如果选用的肝脏不新鲜，有可能导致过氧化氢酶失去作用，从而使两组试管卫生香的复燃程度相同，D正确。〔变式训练1〕 为了认识酶作用的特性，以20%过氧化氢溶液为底物进行了一组实验，结果如下表所示。从表中不能得到的结论是( )C
A．从催化反应条件看，酶有温和性
B．从催化活性看，高温使酶失活
C．从催化底物范围看，酶有专一性
D．从催化反应效率看，酶有高效性
[解析] 从实验3和实验4对照，可以得出结论，酶发挥作用需要适宜的温度，高温能够使酶失去活性，故A、B正确；从实验1、2和3进行对照可以得出结论，酶具有高效性，故D正确；由于本实验不能证明酶的专一性，故C错误。1．酶的特性
(1)高效性：催化效率很高，使得反应速率很快。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、适宜pH条件下进行，过酸、过碱或高温都能使酶变性失去活性。知识点2 酶的特性及实验验证
①由于酶具有专一性，而细胞内的化学反应极其繁多，不同的反应需要不同的酶来催化，这说明酶具有多样性。
②实验中温度和pH的控制
在设计酶需要适宜的温度和pH的实验中，每一组实验都必须事先将底物、酶液分别处理到各自所需要控制的温度和pH，使反应一开始便达到预设温度和pH，减小实验误差。若先将底物与酶液混合后再控制温度和pH，则会由于酶的高效性，导致酶促反应在达到所控温度和pH条件前发生。知识贴士 一份淀粉酶能使一百万份淀粉水解成麦芽糖，而对麦芽糖的水解却不起作用。这种现象说明酶具有( )
A．高效性和多样性 B．高效性和专一性
C．专一性和多样性 D．稳定性和多样性
[解析] 淀粉酶与淀粉的比例为1?1000000，这足以体现其高效性；而对麦芽糖不起作用，又体现了它的专一性。典题 2B 〔变式训练2〕 为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在37℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是( )A
A．实验②
B．实验①
C．实验①、实验②都能
D．实验①、实验②都不能
[解析] 双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故本题无法从化学特性上达到目的，只有考虑物理特性，如蛋白块的变小或消失。 指 点 迷 津与酶有关的曲线解读
1．酶高效性的曲线(如图中甲)
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学反应平衡点所需的时间，不会改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．酶专一性的曲线(如图中乙)
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化A反应物参加的反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化A反应物参加的反应。
3．影响酶活性的曲线(如图)
(1)在一定条件下，酶活性最大时的温度(或pH)称为该酶的最适温度(或pH)。
(2)在一定温度(或pH)范围内，随温度(或pH)的升高，酶的活性增强；当温度(或pH)升高到一定限度时，酶活性会随温度(或pH)的升高而减弱。
(3)过酸、过碱、高温会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活，而低温时酶的活性降低，不会失活。4．酶和反应物的浓度与反应速率的关系曲线(如图)
(1)反应速率与酶浓度的关系：在反应物充足，其他条件均适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比(如图中甲)。
(2)反应速率与反应物浓度的关系：在酶量一定的条件下，在一定范围内，反应速率会随着反应物浓度的增加而增大，但当反应物浓度达到一定值后，由于受酶数量或酶活性的限制，反应速率不再增大(如图中乙)。5．反应时间对酶促反应速率的影响(如图)
(1)甲、乙，丙三图中的时间t0、t1、和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。
(3)t0～t1段，因为反应物较充足，所以反应速率较快，反应物消耗较快，生成物生成速度较快。t1～t2段，因为反应物的量减少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被耗尽，生成物也不再增加，此时反应速率为0。典题 3AC
[解析] 本题考查温度和pH对酶活性的影响及解读曲线的能力。分析曲线可知，当温度为35 ℃、pH为8时，酶促反应速率相对较快，当温度为35 ℃、pH大于或小于8时，酶促反应速率均下降，所以该酶的最适温度为35 ℃左右、最适pH为8；当pH为8时，不同温度下酶促反应速率不同，此时温度是影响酶促反应速率的主要因素；在一定范围内，随pH的升高或降低，该酶催化反应的最适温度均为35 ℃左右；当pH过高或过低时，不同温度下的反应速率可能相同，此时温度已不再是酶促反应速率的影响因素。核 心 素 养探究点 评价性实验的解题思路——探究影响酶活性的因素 某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。
(1)某同学设计了如下实验方案和步骤：取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向3支试管中加入3 mL糨糊，再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙3支试管分别置于0℃、35℃、100℃下约5 min，取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡)，50℃～65℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价，其中正确的是__________。
①实验步骤不正确
②温度设置不合理
③不能用斐林试剂检验案 例①和③
(2)某小组同学对过氧化氢酶的活性是否受pH影响的问题很感兴趣，并设计了实验操作步骤：
①向甲、乙试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
②向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；
③向甲、乙试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；
④观察试管中发生的变化。
a．小组讨论1：____________________是本实验的因变量，可观测到的指标是________________________；
b．小组讨论2：操作步骤中存在缺陷，应该__________________________ ____________________________________________；
c．小组讨论3：若按改进后的方案进行实验，可能出现的实验结果和结论是___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。过氧化氢分解速率 试管中产生的气泡数量 增加丙试管，在第②步中 加入1 mL蒸馏水，其他操作与甲、乙试管相同 甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生的气泡数量多，则过氧化氢酶的活性受pH影响；甲、乙、丙3支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响
[方法警示] 1.得分要点：
(1)答案唯一，只能是“①和③”。
(2)a.因变量必须体现能表示过氧化氢分解速率的内容，如“过氧化氢分解速率”或“O2产生速率”，观察指标与气泡产生的速率和多少有关。
b．不能是指出缺陷，必须是改正，即“增设加蒸馏水的对照组”。
2．错因案例：
(1)只答为“①”。
(2)b.答为“设置对照组”。
[技法提炼] (1)评价性实验题的解题技巧：
一看有无设置对照实验。对照组一般不做特殊处理，实验(2)中甲、乙两试管分别加入盐酸和氢氧化钠，缺少空白对照，应再设置一组不加酸或碱液，只加蒸馏水的对照组。
二看步骤顺序是否合理。实验(1)是探究温度对酶活性的影响，而在进行不同温度处理之前已将淀粉和淀粉酶混合，应先对淀粉和淀粉酶做同温处理后再混合。
三看试剂材料选择是否恰当。 实验(1)中不能选用斐林试剂检验，因为斐林试剂检验还原糖需要加热，改变了实验的自变量。
四看实验条件是否满足。实验的温度、光照等条件是否合理，是否需要搅拌、加热等。
(2)实验变量的确定与控制：
①自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，如实验(1)中的温度和实验(2)中的pH；因变量是自变量所引起的结果或结论，如实验(1)中淀粉水解程度，实验(2)中过氧化氢的分解速率，无关变量是除实验变量以外的影响实验结果与现象的因素或条件。
②实验中应操纵自变量，控制无关变量，检测因变量。
问 题 释 疑
(一)问题探讨
1．这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？
2．是胃内的化学物质将肉块分解了。
3．提示：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
(二)实验
1．2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2．不能。
3．说明FeCl3中的Fe3＋和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4．4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
(三)资料分析
1．巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。
2．提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3．毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4．萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
(四)旁栏思考题
绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所以酶比较“娇气”。知 识 构 建酶的作用和本质 酶在细胞代谢中的作用 课件48张PPT。第五章细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“通货”—ATP自 主 学 习一、ATP的结构
1．写出ATP的名称与简式三磷酸腺苷 A－P～P～P 腺苷 核糖 磷酸基团 高能磷酸键 2．结构特点
(1)高能量：ATP是一种__________________，含有两个____________。
(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，______________________易水解，释放出大量能量。高能磷酸化合物 高能磷酸键 远离腺苷的高能磷酸键 二、ATP与ADP的相互转化
1．反应式：_______________________________。
2．原因：ATP中___________________________________。
3．特点：时刻不停地发生并且处于__________之中。远离A的高能磷酸键容易断裂与形成 动态平衡 4．能量的来源与去路：三、ATP的作用
1．列举利用ATP的实例ATP的水解 ATP的合成 ATP分子 1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？
提示：RNA。
2．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？
提示：不属于，所需酶及场所等不同。
3．细胞内的所有生命活动都需要ATP直接提供能量吗？举例说明。
提示：不是，如自由扩散等。？思考 1．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。( )
2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( )
3．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。( )
4．ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。( )
5．ATP含有3个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。( )判断题 √ × √ √ ×
6．ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸根后，形成的物质为RNA的基本单位之一。( )
7．酶的合成需要ATP供能，此ATP来自于光合作用和呼吸作用。 ( )
8．酶的催化反应都需要消耗ATP。( )
9．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( )
10．活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。( )√ × × √ × 新 知 解 读1．ATP的分子组成知识点1 ATP的结构和生理功能2．ATP的生理功能
细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
3．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中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，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，许多能源物质需转化为ATP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。
①DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。
②每个ATP分子中只含有2个高能磷酸键(～)，其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或合成。知识贴士 当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和所有ATP分子中所含的高能磷酸键个数是( )
A．20个和30个 B．20个和40个
C．40个和40个 D．40个和60个
[解析] 每个ATP分子含有1个腺苷，3个磷酸基团，2个高能磷酸键。所以20个腺苷和60个磷酸共可以组成20个ATP，共含40个高能磷酸键。典题 1B 〔变式训练1〕 ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合
③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转变成ADP；反之，亦容易形成ATP
④ADP可以在酶作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变成ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①③④C
[解析] 解该题，要熟悉ATP的结构简式：A—P～P～P，其简式中含有两个高能磷酸键，并非三个；在酶作用下，远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成ADP和Pi(磷酸)，该键又可在接受能量的时候，加上一分子磷酸再次形成ATP。在这里，高能磷酸键的断裂和再形成，保证了能量的释放和储存。知识点2 ATP和ADP可以相互转化图示2：
解读：
(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的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。
(3)ATP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的相互转化是不可逆的过程
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“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，能量是不能循环的”。
不要因为ATP是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的ATP含量很高，细胞内ATP的含量并不高，ATP可以与ADP迅速地相互转化，满足机体的能量需要。知识贴士 以下是对生物体内ATP的有关叙述，其中正确的一项是( )
A．ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D．ATP与ADP的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行
[解析] ATP与ADP并不是同一种物质；ATP在细胞中含量很少；酶的催化作用使各种化学反应快速顺利地进行。典题 2A C [解析] 人体细胞中，①过程表示ATP的水解，能量来自ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂，ATP分解后释放的能量用于各项生命活动的进行；②过程表示ATP的合成过程，人体内生成ATP的能量主要来自有机物的氧化分解。指 点 迷 津一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的
1．ATP与ADP的相互转化的比较2．ATP与ADP的转化式的含义
细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。
(1)从反应条件上看：ATP的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。
(2)从反应场所上看：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同。
(3)从能量来源上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要来源于化学能和光能，即二者的能量来源不同。
提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。 下列有关“a.ATP→ADP＋Pi＋能量”和“b.ADP＋Pi＋能量→ATP”，的反应的叙述中，正确的是( )
①a、b反应过程分别表示能量的释放和储存 ②生物细胞内的b过程所需要的能量来自细胞呼吸 ③a和b在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行 ④a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行 ⑤a、b反应过程从物质角度看是可逆的，但从能量角度看是不可逆的
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．①②④⑤典题 3C
[解析] ATP的形成一般与放能反应联系在一起，ATP的分解一般与吸能反应联系在一起；生物细胞中b过程的能量来自细胞呼吸或光合作用；ATP和ADP的相互转化是循环进行的；a反应中的能量和b反应中的能量一般不同，所以a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行；a、b反应过程从物质的角度来看是可逆的，ATP和ADP以及Pi是可以反复利用的，但能量是不可以反复利用的，因为两个过程进行的场所、所需的酶等并不相同。二、ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。
(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。
(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。
(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。
由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。 (2016·天津高三模拟)如图所示四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．①和③
C．③和④ D．⑤和⑥典题 4D
[解析] 根据图分析可知“○”中所对应的含义分别为：①一磷酸腺苷AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸。⑤腺苷，⑥腺苷。核 心 素 养探究点 探究性实验的结论——探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系 在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。
(1)实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研磨成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。
(2)实验原理：萤火虫的荧光器中相关酶利用ATP而发光。案 例
(3)实验步骤：
①配置6种不同浓度的等浓度梯度的ATP溶液置于6只大小相同的小烧杯中，分别贴上标签。
②将____________分成若干等份分别放于6支试管中，贴上标签。
③在6支试管中加入____________________________。
④观察6支试管的发光现象并记录。
荧光器粉末 等量的不同浓度的ATP溶液 (4)实验现象预测及结论：
(5)最可能的结果是：______________________________________________ ____________。成正相关 逐渐减弱 成负相关 在ATP溶液浓度不同的条件下，
发光现象没有变化 在ATP浓度的一定范围内，荧光强度与ATP浓度成 正相关 [解析] 本题属于实验探究题，同学们要知道，探究性实验中的结论是不确定的，会有多种可能。本实验的目的是探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，因此我们需要配制一系列不同浓度的ATP溶液，然后将等量的萤火虫荧光器粉末放入上述溶液中，观察不同浓度的ATP溶液中粉末的发光情况。本实验的现象可能有三种：(1)发光现象随ATP溶液浓度的升高而逐渐增强；(2)发光现象随ATP溶液浓度的升高而逐渐减弱；(3)在ATP溶液不同浓度的条件下，发光现象没有变化。根据所学知识可以得出各现象说明的结论。问 题 释 疑
(一)问题探讨
1．萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。
2．萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
3．有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时，萤火虫才能发光。
(二)思考与讨论
1．1分子葡萄糖所含的能量，约是1分子ATP所含能量的94倍(指ATP转化为ADP时释放的能量)。
2．有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。知 识 构 建课件76张PPT。第五章细胞的能量供应和利用 第3节 ATP的主要来源—细胞呼吸自 主 学 习一、细胞呼吸
1．概念
(1)物质变化：有机物氧化分解，生成______________________。
(2)能量变化：释放能量并生成__________。
2．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌作为实验材料的原因：在_____________的条件下都能生存，属于_____________。二氧化碳或其他产物 ATP 有氧和无氧 兼性厌氧菌 (3)结论：
①呼吸类型：____________________。
②呼吸产物：__________________有氧呼吸和无氧呼吸 CO2、水、酒精 葡萄糖 二氧化碳和水 氧 多种酶 大量ATP 2．主要场所——线粒体3．过程
4．写出总反应式
______________________________________________。细胞质基质 丙酮酸、[H]、ATP 少量能量 线粒体基质 CO2 线粒体内膜 大量能量 三、无氧呼吸
1．发酵的概念
酵母菌、乳酸菌等微生物的__________也叫发酵，根据产物不同可分为__________和__________。
2．两种方式无氧呼吸 酒精发酵 乳酸发酵 细胞质基质 [H]＋丙酮酸 酒精＋CO2 乳酸 2C2H5OH＋2CO2 2C3H6O3 第一阶段 少量ATP 酒精或乳酸 1．线粒体是进行有氧呼吸的必需条件吗？若不是请举例说明。
提示：不是，蓝藻无线粒体可进行有氧呼吸，具有有氧呼吸酶是进行有氧呼吸的必需条件。
2．北方人做馒头时，利用酵母菌发面，发好的面团柔软而且表面水汪汪的。你知道为什么吗？
提示：酵母菌有氧呼吸产生CO2，使面团充气而变软，有氧呼吸产生的水使面团表面有水。 ？思考 1．探究酵母菌的呼吸方式时，不能用澄清的石灰水来检测CO2的产生，但可以用重铬酸钾来检测乙醇。( )
2．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。( )
3．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。( )
4．无氧呼吸能产生ATP、但没有[H]的生成过程。( )
5．有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。( )判断题 × × × × ×
6．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧时。( )
7．呼吸作用产生的能量均以热能释放。( )
8．破伤风杆菌适宜生活在有氧的环境中。( )
9．及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。( )
10．无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。( )× × × √ × 新 知 解 读1．实验原理
(1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能生存，有氧呼吸产生H2O和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。知识点1 探究酵母菌的呼吸方式↓
特别提醒：
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是酵母菌无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂的进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的。知识贴士 酵母菌被广泛用于发酵，为研究酒精发酵的产物，某研究小组设计了如图所示的装置。1号、2号试管中均加入3 mL蒸馏水和少许0.1 %BTB溶液至蓝绿色(酸性较强时，BTB溶液变为黄色)。下列有关评价合理的是( )典题 1D A．1号试管可以去除或将1号试管中BTB溶液换成澄清石灰水
B．该装置无法检验二氧化碳的生成，仍需再补充其他装置
C．温度偏高，导致发酵管内氧气少，酵母菌繁殖速度减慢，不利于发酵
D．为使发酵管中尽量少含氧气，应先将有葡萄糖液煮沸，待冷却后加入鲜酵母，再加入少许石蜡油，使之浮于混合液表面
[解析] 1号试管起对比作用；酵母菌产生的二氧化碳会使2号试管中的BTB溶液由蓝绿色变成黄色，无需其他补充装置；80℃导致酵母菌死亡和发酵过程中酶变性失活；酵母菌在无氧条件下才发酵产生酒精，发酵前将葡萄糖溶液煮沸，会使氧气逸出，冷却后加酵母菌是防止高温杀死酵母菌，加石蜡油达到隔绝空气的目的。〔变式训练1〕 某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL含酵母菌培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是( )C
A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B．若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该下降
D．该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
[解析] 若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多于消耗的氧气，气体体积增大，液面上升。知识点2 有氧呼吸3．有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催化。
三个阶段可表示如下：
特别提醒：这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一过程实际上是氧化型辅酶Ⅰ转化成还原型辅酶Ⅰ。
综合上述每氧化1mol葡萄糖，生成6mol的二氧化碳和12mol的水，同时生成38mol ATP。在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，释放出来的总能量是2870kJ，其中只有1161kJ转移至ATP的高能磷酸键上，能量转变效率只有40%左右，其余部分(1709kJ)的能量就以热能的形式散失掉了。
有氧呼吸有如下特点：
①有氧呼吸需要氧气。氧气是氧化剂，将有机物氧化分解。②有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解。所谓的彻底氧化分解，是指把有机物分解为二氧化碳和水等无机物。③释放大量的能量。由于有机物被分解成无机物，有机物分子化学键中储存的能量全部释放出来，所以释放大量的能量。知识贴士 用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是( )
A．葡萄糖―→丙酮酸―→水
B．葡萄糖―→丙酮酸―→氧
C．葡萄糖―→氧―→水
D．葡萄糖―→丙酮酸―→二氧化碳典题 2D
[解析] 葡萄糖的有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖在无氧参与的情况下分解成丙酮酸(糖酵解)，同时产生[H]和少量ATP，第二阶段是丙酮酸分解成CO2，同时产生[H]和少量ATP；第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的[H]还原从空气中吸收进来的氧，生成水，同时产生了大量的ATP。从C6H12O6被氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看出，葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
〔变式训练2〕 葡萄糖在细胞质内分解至丙酮酸的过程中，下列叙述正确的是( )
A．在线粒体中进行无氧呼吸
B．需在有氧条件下进行
C．不产生CO2
D．反应速度不受温度影响
[解析] 葡萄糖在细胞质基质中分解成两分子丙酮酸和少量[H]及少量的能量，这一阶段也是无氧呼吸的第一阶段，因此不需氧的参与。C 知识点3 无氧呼吸3．无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同的酶催化，但都是在细胞质基质中进行的。
第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。
第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。
葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
(1)无氧呼吸有如下特点：
①细胞的无氧呼吸是在缺氧的条件下进行的，以适应不利的环境条件。②细胞的无氧呼吸过程中，把有机物不彻底氧化分解，形成不彻底氧化产物。所谓不彻底的氧化产物，是指有机物经过无氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有机物，如酒精、乳酸等。③释放能量少。因为这个过程没有氧气参与，只依靠细胞内的酶来分解有机物，形成的不彻底的氧化产物中仍储存着大量能量，所以无氧呼吸过程释放的能量很少。知识贴士(2)1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸过程不但释放的能量很少，而且产生的酒精等不彻底氧化产物对生物细胞有毒害作用。所以，一般陆生植物和动物细胞不能长期忍受无氧呼吸。
(3)除酵母菌外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸外，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。 下列关于呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
[解析] 本题考查细胞呼吸的相关知识。质量相同的脂肪和糖原相比，前者H的含量高一些，因此在氧化分解时所释放的能量也会更多。典题 4D 〔变式训练3〕 比较动物有氧呼吸和无氧呼吸，最恰当的是( )
A．糖类是有氧呼吸的主要能源物质，不是无氧呼吸的主要能源物质
B．有氧呼吸产生还原氢，无氧呼吸也能产生还原氢
C．有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量
D．水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物
[解析] 有氧呼吸和无氧呼吸都是以糖类作为呼吸底物的；有氧呼吸的第一和第二阶段产生[H]，用于第三阶段与O2反应释放出大量的能量，无氧呼吸的第一阶段也产生[H]，用于第二阶段转变为其他物质；细胞呼吸都是在缓和的条件下进行的，能量缓慢释放；有氧呼吸产生水，无氧呼吸不产生水。B 1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。
生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。知识点4 影响细胞呼吸的环境因素及在生产中的应用2．氧气浓度
(1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。如图乙所示。(2)对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图丙所示。(3)绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。如图丁所示。
除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。生物含水量的多少影响呼吸作用，在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。(4)应用
①作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使O2浓度位于E点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。
②生产中利用低氧(A点的浓度)抑制细胞呼吸、减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。
3．CO2：增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 。
4．水：水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。
细胞呼吸方式的判断方法
①如果某生物产生CO2的量和消耗O2的量相等，则该生物只进行有氧呼吸；
②如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸；
③如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行；
④如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡。知识贴士 如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧气浓度下的氧气吸收量和无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量，据图判断下列说法正确的是( )典题 4B A．图中乙曲线在氧气浓度为b时无氧呼吸最强
B．图中甲曲线表示在不同氧气浓度下无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量
C．氧气浓度为d时该器官的细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
D．若甲代表的细胞呼吸方式在氧气浓度为b时消耗了A mol的葡萄糖，则乙代表的细胞呼吸方式在氧浓度为b时消耗的葡萄糖为A/2 mol
[解析] 图中乙曲线表示有氧呼吸中O2吸收量(即CO2释放量)随氧气浓度的变化；图中甲曲线表示无氧呼吸CO2的释放量随氧气浓度的变化；当氧气浓度为b时，无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量是相等的，有氧呼吸消耗的葡萄糖为无氧呼吸的1/3；当氧气浓度为d时无氧呼吸已经停止，只进行有氧呼吸。
〔变式训练4〕 我国青藏高原农区大麦高产的主要原因是由于当地( )
A．昼夜温差大，太阳辐射强
B．CO2浓度高
C．雨量充沛
D．气温偏低，水分蒸发少
[解析] 昼夜温差大，白天利于光合作用，而晚上呼吸作用较微弱，利于有机物的积累。 A 指 点 迷 津有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸三个阶段的共同产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，有氧呼吸和无氧呼吸的比较总结如下表所示。 如图表示某种植物的非绿色器官在不同O2浓度下气体吸收量和释放量的变化，请据图回答下列问题。典题 5(1)外界O2浓度在10%以下时，该器官的细胞呼吸方式是______________ ___________，你作出这种判断的理由是______________________________。
(2)该器官CO2释放量与O2吸收量两条曲线在C点相交后重合为一条曲线，这表明此时该器官的细胞呼吸方式是__________，你作出这种判断的理由是__________________________________。
(3)当外界O2浓度为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸的CO2释放量的相对值相当于有氧呼吸的________；无氧呼吸消耗葡萄糖的量的相对值相当于有氧呼吸的________。有氧呼吸和 无氧呼吸 此时CO2释放量大于O2吸收量 有氧呼吸 此时CO2释放量与O2吸收量相等 1/2 1.5倍
[解析] (1)从有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可以看出，有氧呼吸时O2吸收量与CO2释放量相等，而在O2浓度为10%以下时，CO2释放量比O2吸收量大，多出的CO2来自无氧呼吸，因此，此时该植物器官既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。(2)根据有氧呼吸的反应式，有氧呼吸时CO2释放量等于O2吸收量，再根据无氧呼吸的反应式，无氧呼吸不吸收O2，只释放CO2，得出当CO2释放量等于O2吸收量时，该植物器官只进行有氧呼吸。
(3)由有氧呼吸和产生CO2的无氧呼吸的反应式可知：有氧呼吸吸收1分子的O2必然释放1分子的CO2，无氧呼吸只释放CO2不吸收O2。O2吸收量的相对值为0.4，则有氧呼吸产生的CO2量为0.4，而CO2的释放总量是0.6，所以无氧呼吸的CO2释放量为0.6－0.4＝0.2，因此无氧呼吸的CO2释放量为有氧呼吸的1/2。又由反应式可知，有氧呼吸的CO2释放量为0.4时，需要消耗葡萄糖的量为1/6×0.4，而无氧呼吸的CO2释放量为0.2时，需要消耗葡萄糖的量为1/2×0.2，故无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值为(1/2×0.2)/(1/6×0.4)＝1.5。方法点拨：(1)细胞呼吸方式的判定方法
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。
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。核 心 素 养探究点 探究实验中确定与控制实验变量的方法
——酵母菌在不同条件下的呼吸作用 如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。
材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。案 例实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是__________，这是控制实验的_____变量。不加入石蜡油 加入10 g活性干酵母 去除氧气 自 (3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置。请写出C装置的实验步骤：
(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：__________ (用“<、＝、>”表示)，则假设成立。加入240 mL煮沸后 冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母(或加入10 g无活性干酵母) A>B>C
[方法警示] 1.得分要点：
(1)①必须体现“不加入石蜡油”。
②必须体现“10 g、活性”。
(2)必须体现“去除氧气”，必须是“自”。
(3)③必须体现“240 mL”、“煮沸后冷却”。
④必须体现“不加入活性干酵母”或“加入10 g无活性干酵母”。
(4)必须是“A>B>C”。
2．错因案例：
(1)①错答成“加入石蜡油，铺满液面”。(错因：不能达到控制实验自变量O2的目的)
②错答成“加入10 g无活性干酵母”。(错因：错误地将实验自变量理解为酵母菌)
(2)错答成“杀菌”或“去除气体”；第二问错答成“无关”。
(3)③错答成“加入240 mL的葡萄糖溶液”，④错答成“加入10 g活性干酵母”。
(4)错答为“C>B>A”。
[技法提炼] (1)分析影响“呼吸产热”的因素，找准“变量”：
①氧气影响呼吸产热。据实验的假设可知：不同的条件是“有氧”与“无氧”，确定“有无氧气”是实验的自变量，实验过程中必须加以控制。怎样来实现无氧条件呢？从表中给予的步骤可以确定，B装置中步骤三“加入石蜡油，铺满液面”的目的是隔绝空气中的氧气，也就是说B装置是控制无氧的环境，以观察实验中能量释放情况。所以A装置是用于观察有氧条件下呼吸作用释放能量的情况，方法步骤三中应该不加入石蜡油，以便空气能与溶液中的酵母菌接触。②溶液的量、细胞的数量对产热量的影响。葡萄糖溶液的量和酵母菌细胞的数量是本实验的无关变量，同样能影响产热的多少。这些对于实验结果有影响的因素，都要严格控制，因此实验组和对照组加入的葡萄糖溶液浓度和体积要一致，方法步骤二中加入的活性干酵母的量要相同，避免无关变量对实验结果的干扰。
③“变量”随实验目的改变而改变。“测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量”，呼吸作用有无就成了实验的自变量。B装置中酵母菌是可以进行呼吸作用的，那么需要设置的C装置当然就应该是不进行呼吸作用的。与B装置相比，方法步骤二中不加入活性干酵母或加入10 g无活性干酵母，其余的操作都应该与B装置保持相同。
(2)“煮沸”是灭菌还是除氧：
据题中信息：B装置对葡萄糖溶液进行了煮沸的处理。煮沸容易让我们联想到是为了除去溶液中的杂菌。如果是以此为目的，A、B两装置应进行同样的操作，否则实验变量不唯一。因此，B装置煮沸是为了去除葡萄糖溶液中的氧气，保证初始状态下酵母菌就能在无氧条件下进行呼吸。
问 题 释 疑
(一)问题探讨
1．两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
2．不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。
3．在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少很多。
(二)探究
提示：重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶(两者均为橙色)，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。
(三)小字部分的问题
有氧呼吸的能量转换效率大约是40%。这些能量大约可以使2.31025个ADP转化为ATP。
(四)旁栏思考题
提示：一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物(如酒精)的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。
(五)资料分析
1．提示：参见本节参考资料。
2．提示：胖人通过适量的运动，细胞呼吸的速率会加快，细胞内有机物的分解会增加，体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏，这样能够降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗。知 识 构 建课件99张PPT。第五章细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源——光与光合作用自 主 学 习一、捕获光能的色素
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂__________中。无水乙醇 5 g绿叶 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 玻璃漏斗 单层尼龙布 棉塞 2．分离绿叶中的色素
(1)原理：不同色素在层析液中的__________不同，__________的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
(2)步骤：溶解度 溶解度高 剪去两角 距去角的一端1 cm 毛细吸管 一两 滤液细线 滤液细线 3．分析四种色素对光吸收的差异胡萝卜素 叶黄素 蓝紫光 叶绿素b 叶绿素a 蓝紫光和红光
二、叶绿体的结构和功能
1．结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表具__________，内部有基粒和________，基粒是由__________堆叠而成。吸收光能的色素分布于____________，与光合作用有关的酶分布在________________________。
2．功能：是进行__________的场所。
双层膜 基质 类囊体 类囊体薄膜 叶绿体基粒上和基质中 光合作用
三、光合作用的探究历程
1．1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有__________。
2．1939年，美国的鲁宾和卡门利用_______________证明了___________ _________________。
3．20世纪40年代，美国的卡尔文，利用____________________技术最终探明了________在光合作用中转化成____________的途径。淀粉 同位素标记法 光合作用 释放的氧气来自水 放射性同位素标记 CO2 有机物中碳
四、光合作用的过程及应用
1．光反应
(1)场所：叶绿体的____________上。
(2)条件：________、色素、酶等。
(3)物质变化：将水分解为__________ ，将ADP和Pi合成ATP。
(4)能量变化：光能转变为_______________。
类囊体薄膜 光照 [H]和O2 活跃的化学能
2．暗反应
(1)场所：叶绿体的__________中。
(2)条件：酶、[H]、ATP。
(3)物质变化：
a．CO2的固定：C5＋CO2→__________；
b.C3的还原：C3＋[H]＋ATP→__________。
(4)能量变化：ATP中活跃的化学能转变为________________________。基质 2C3 C6H12O6 有机物中稳定的化学能 无机物的氧化 无机物→有机物 NH3、HNO2 CO2和H2O 绿色植物 硝化细菌 现成的有机物 1．夏季的树叶多为绿的海洋，到了深秋时节更有“看万山红遍，层林尽染”的美景，试从生物学角度分析其原因。
提示：春夏时节叶绿素所占比例大，故叶子为绿色，而到了深秋叶绿素大量分解，类胡萝卜素含量相对增加，故叶子为黄色或橙黄色。
2．植物能进行光合作用制造有机物，有位同学就想：“如果人能像绿色植物一样，岂不是不用吃饭了吗？”如果该同学的想法能实现，你认为人体细胞应具备什么样的结构？
提示：细胞质中有叶绿体。
3．在大棚种植时一般选用哪种颜色的薄膜？为什么？
提示：一般选用无色透明的薄膜，因为能够透过各种单色光。 ？思考 1．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( )
2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。( )
3．利用纸层析法可分离出4种叶绿体色素。( )
4．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。( )
5．光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提。( )
6．在光合作用的相关实验中，可以通过测定绿色植物在光照条件下CO2的吸收量、O2释放量以及有机物的积累量来体现植物实际光合作用的强度。( )判断题 × √ √ × √ ×
7．光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。( )
8．在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5的含量都迅速增加。( )
9．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降温，可以提高作物产量。( )
10.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定。( )√ √ × × 新 知 解 读知识点1 绿叶中色素的提取和分离2．实验步骤3．有关色素带的分析
(1)从色素带的位置可知道各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。(记忆口诀：胡黄ab)
(2)从色素带的宽度可知各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
(3)在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的相邻的两条色素带是胡萝卜素和叶黄素。
4．绿叶中的色素对光的吸收特点
(1)绿叶中的色素只吸收可见光，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的吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
实验中的注意事项
加入无水乙醇后，要进行迅速、充分的研磨，迅速研磨可以防止溶剂挥发，充分研磨是为了使更多的色素溶解在溶剂中，否则提取的色素量减少。
过滤时，不能用滤纸，要用单层尼龙布(或脱脂棉)，因为滤纸可以吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。知识贴士 在进行叶绿体色素提取和分离的实验中，不能让层析液没及滤液细线的原因是( )
A．滤纸上的几种色素会扩散不均而影响实验效果
B．滤纸上的滤纸细线会变粗而使色素带相互重叠
C．色素会溶解在层析液中，在滤纸上达不到层析效果
D．会导致不同色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同
[解析] 若层析液没及了滤液细线，会使色素溶解在层析液中，使层析效果不明显。典题 1C 〔变式训练1〕 下列有关“叶绿体色素的提取和分离”的实验叙述正确的是( )
A．加入碳酸钙防止滤液挥发
B．用NaCl溶液提取叶片中的色素
C．用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素
D．加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨
[解析] 本题考查实验中药品和试剂的作用。加入碳酸钙的目的是防止叶绿素被有机酸破坏掉；色素的提取利用的是无水乙醇；色素的分离利用的是层析液；加入二氧化硅是使研磨更充分。D 1．叶绿体的结构及功能
(1)结构：
①双层膜：分为内膜和外膜，其主要功能是控制物质进出叶绿体。知识点2 叶绿体的结构和功能②基粒：由囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
③基质：在基粒与基粒之间充满基质，基质中含有与光合作用有关的酶。
(2)功能：
叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积，含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。(3)实验设计巧妙之处：
①实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。
②没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。
③用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。
④进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的等。
①光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中，但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。
②叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积，而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。知识贴士 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是( )
A．叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上
B．叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上
C．光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
D．光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上
[解析] 叶绿体中的色素都分布在囊状结构的薄膜上。典题 2A
〔变式训练2〕 为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
[解析] 本题实际考查光合作用所需的条件。光合作用要有水分和光照及CO2。在本题所设条件下，最好没有空气，以证明光合作用的产物是氧气。临时装片中的NaHCO3溶液既提供了水分，又提供了CO2。B 1．探究历程知识点3 光合作用的探究历程2．从光合作用的探究历程可知：
(1)普利斯特利的实验的优点和不足
知识贴士 如图，在温室下，将3株脱淀粉(经过充分“饥饿”处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内，给予相同强度的光照，本实验可以证明( )典题 3B
A．光合作用速率随CO2浓度增大而增大
B．光合作用的必需条件是CO2
C．过多的CO2阻碍光合作用
D．NaHCO3能抑制光合作用
[解析] 该实验的自变量是CO2浓度，丙组缺少CO2，乙组CO2浓度比甲组高，本实验CO2浓度值组数设置不够，不能说明光合作用速率与CO2浓度的关系。
〔变式训练3〕 英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象的合理解释是( )
A．植物可以更新空气
B．蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物
C．绿色植物在光下能制造有机物
D．绿色植物在光下能释放氧气
[解析] 在今天，我们已经明确了空气中的成分以及蜡烛燃烧时消耗氧气，氧气来自于植物的光合作用。D 光合作用过程是由一系列的化学反应组成的。通常是根据是否需要光能，将光合作用的过程分为需要光能的光反应阶段和不需要光能的暗反应阶段。各阶段的物质和能量变化可用下图表示：知识点4 光合作用的过程1．过程图解2．光反应与暗反应的区别
3．光反应与暗反应的联系
(1)光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi，即两个反应阶段相辅相成，密切联系。
(2)没有光反应，暗反应缺乏[H]和ATP，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。
不同的条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律
说明：以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的，且是相对含量的变化。知识贴士 在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是( )
A．停止光照 B．停止光照并降低CO2浓度
C．升高CO2浓度 D． 降低CO2浓度
[解析] 在植物光合作用的暗反应过程中，五碳化合物能固定CO2，形成三碳化合物，三碳化合物被还原成葡萄糖和五碳化合物。植物体内五碳化合物增多，说明CO2的固定减弱。典题 4D
〔变式训练4〕 欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有( )
A．葡萄糖生成 B．淀粉生成
C．O2的释放 D．CO2的吸收
[解析] 植物光合作用中的光反应过程，是叶绿素吸收光能，将水分解为氢和氧气，另一部分能量被ADP吸收形成ATP。从题目给定的答案中，只有氧气是光反应的产物。C 知识点5 探究光照强弱对光合作用强度的影响(3)变量分析 在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装( )
A．红橙光灯 B．绿光灯
C．白炽灯 D．蓝光灯
典题 5B
[解析] 本题考查学生运用光合作用知识分析实验设计的能力，叶绿素主要吸收红橙光、蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这些色素所吸收的光能，都能用于光合作用。光合作用不吸收或很少吸收绿光，绿光下植物光合作用强度最低，题目中要求“尽可能地降低植物光合作用的强度”，当然就不能使用发红橙光和蓝紫光的灯，安装绿光灯是安全的。至于白炽灯，物理常识告诉我们，白光是由七色光组成的。〔变式训练5〕 在日光下，植物叶片中的叶绿素( )
A．大量吸收绿光 B．等量吸收不同波长的光
C．主要吸收蓝紫光和绿光 D．主要吸收蓝紫光和红光
[解析] 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。D 1．硝化细菌进行化能合成作用的过程知识点6 化能合成作用
2．与光合作用的区别
化能合成作用与光合作用的不同之处仅在于光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物，而化能合成作用是利用化学能将CO2和H2O合成有机物。 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件( )
A．具有NH3及缺氧 B．具有NH3和氧
C．具有硝酸和氧 D．具有硝酸和缺氧
[解析] 硝化细菌的化能合成作用所需要的能量来自土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)和硝酸(HNO3)的过程中释放出来的能量。因此，硝化细菌所需要的环境条件是有NH3和氧气。典题 6B
〔变式训练6〕 光合作用和化能合成作用的相同点是( )
A．都需要把太阳光作为能源 B．把无机物转变为有机物
C．都需要利用氧气 D．都需要物质氧化形成的能量
[解析] 光合作用和化能合成作用的相同点是把无机物CO2和H2O转变为有机物。B 指 点 迷 津一、光照、CO2浓度对光合作用中各物质含量的影响
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化分析如下。
1．图示2．分析提示：以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。 (2014·全国高考Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )
A．O2的产生停止 B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降
[解析] 正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H](即NADPH)停止产生，所以A、C、D三项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。典题 7B 二、光合作用与有氧呼吸的区别和联系
1．光合作用与有氧呼吸的区别3．[H]和ATP的来源、去路的比较 如图是绿色开花植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是( )
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的
B．乙过程中的ATP用于固定CO2和还原C3
C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同
D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等典题 8C
[解析] 从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A项错误；光反应过程中产生的ATP用于C3的还原，不能用于CO2的固定，B项错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C项正确；人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白，但不消耗ATP，D项错误。
三、光合作用与细胞呼吸的相关计算
1．呼吸速率的表示方法
将植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
2．净光合速率和真正光合速率的表示方法
(1)净光合速率：常用在光照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表示。
(2)真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量(或制造量)表示。3．呼吸速率、净光合速率与真正光合速率的关系
由图可知，在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，OA段表示植物呼吸速率，OD段表示植物净光合速率，OA＋OD段表示总光合速率(即真正光合速率)。即真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
4．相关计算
当植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：
(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。
(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。
(3)光合作用葡萄糖净产生量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖产生量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
5．以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长(自然状态下，以一天24 h为单位)
(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。
(2)净光合速率等于0时，植物因没有有机物积累而不能生长。
(3)净光合速率小于0时，植物因有机物减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。
警示：植物进行光合作用的同时，一定进行细胞呼吸，但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用，因为光合作用只有在有光条件下才能进行，而细胞呼吸只要是活细胞就会进行。典题 9A
[解析] 图中虚线表示的是光照下CO2的吸收量，即光合作用有机物净合成量，在光照时间相同的情况下，30℃时光合作用有机物合成的总量为3.50(有机物净合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50 mg·h－1,35℃时光合作用有机物合成的总量为3.00(有机物净合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50 mg·h－1，二者相等。在25℃时，CO2吸收量最大，即光合作用有机物净合成量最大。温度高于25℃时，如30℃时，光合作用制造的有机物的量还在增加；两曲线的交点表示光合作用的有机物净合成量等于细胞呼吸消耗量。四、光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度)，位于横轴上。
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之左移。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移；反之左移。
(3)与阳生植物相比，阴生植物CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。 已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃(原光照强度和CO2浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是( )
A．下移、右移、上移 B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移典题10C
[解析] 图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点。由题干“光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃”可知，当温度从30℃下降到25℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(d点)时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25℃时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下，要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即b点左移。核 心 素 养探究点 获取题干隐含信息的方法——影响光合作用的因素 在有光条件下，水稻叶肉细胞的叶绿体能吸收CO2进行暗反应，该过程如图a所示。研究发现，在有光、较高O2浓度条件下，水稻叶肉细胞的叶绿体也能吸收O2，而O2同样与C5结合，但形成C3与C2(一种二碳化合物)，C2在其他细胞器的参与下，经一系列反应，最终生成CO2，该过程如图b所示。请回答下列问题：案 例(1)图a中的过程①称为____________，过程②需要光反应为其提供____________ 。
(2)在适宜光照等条件下，若水稻栽培环境O2浓度增大，则水稻叶肉细胞光合速率将降低，其主要原因是高浓度的O2在叶绿体中与CO2竞争______(化合物)，导致图a中的过程_______ (填序号)首先受到抑制。
(3)请利用下列实验材料与用具，设计实验方案验证：在O2浓度较高且光照等其他条件适宜的情况下，水稻叶肉细胞能释放出CO2。
实验材料与用具：
新鲜水稻叶肉细胞、培养液(中性或偏碱)、BTB溶液(BTB对光不敏感，当受测溶液为中性或偏碱性时呈淡蓝色，弱酸性时呈淡黄色)、照明灯、O2瓶等。CO2的固定 [H]和ATP C5 ① 实验方案：
①将适量水稻叶肉细胞放入培养液中，提供____________等条件。
②向培养液中滴加适量的BTB溶液。
③利用O2瓶等装置，持续往培养液中通O2。
④一段时间后，观察溶液颜色的变化情况。
预测结果及结论：
若溶液颜色呈________色，则表明在较高浓度O2且光照等其他条件适宜的情况下水稻叶肉细胞能释放出CO2。
有同学认为该实验还不足以证明上述结论，原因是____________________ __________。适宜的光照 淡黄 缺少O2浓度适宜的 对照组 问 题 释 疑
(一)阅题探讨
1．用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。
2．因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。
(二)实验
1．滤纸条上有4条不同颜色的色素带，从上往下依次为：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。
2．滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。
(三)资料分析
1．恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
2．提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 ，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等。
3．叶绿体是进行光合作用的场所。
(四)旁栏思考题
提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。
2．提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。(六)思考与讨论2
2．物质联系：光反应阶段产生的[H]，在暗反应阶段用于还原C3；
能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，还原C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。知 识 构 建光与光合作用
