2019高中生物第5章细胞的能量供应和利用学案(8份打包）新人教版必修1

酶的作用和本质


一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
(1)场所：活细胞内。
(2)实质：各种化学反应的总称。
(3)意义：细胞生命活动的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。
(2)实验步骤：
　　编号 步骤　　 1 2 3 4
相同 处理 向4支试管中分别加入2_mL过氧化氢溶液并放在试管架上
不同 处理 不处理 放入90_℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
观察 试管内产生的气泡数量试管内卫生香燃烧程度
　　(3)实验中的相关变量：


(4)对照实验：
①含义：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
②原则：除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
二、酶的本质和作用原理
1．本质
(1)合成场所：活细胞中。
(2)化学本质：绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。
2．作用原理
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)原理：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。
一、酶在代谢中的作用
1．教材问题探讨与分析
(1)仔细阅读教材P78～P79[实验]内容，思考并讨论下列问题：
①讨论并交流：完成该实验依据的原理是什么？
提示：a.2H2O22H2O＋O2
b．等量的两种溶液中分子数目之比为Fe3＋∶过氧化氢酶＝250 000∶1。
②实验中为什么必须采用新鲜肝脏研磨液作材料？
提示：a.肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。
b．肝脏必须进行研磨，以便使过氧化氢酶释放出来，使过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解。
③实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？
提示：不能。酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。
(2)阅读教材P79[控制变量]内容，分析实验中的变量及对照类型有哪些？
提示：
①变量
②对照类型：试管1与试管2、3、4之间形成空白对照；试管2与试管3、4，试管3与试管4之间都形成了条件对照。
(3)仔细观察教材P80图5－1、5－2，并阅读相关文字内容，交流酶和无机催化剂都能催化化学反应快速进行的原因，并分析二者的不同。
提示：①酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，所以都能催化化学反应快速进行。
②同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
2．判断下列说法是否正确
(1)细胞代谢只能产生对细胞有用的物质。(×)
(2)加热、无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能。(×)
(3)无关变量是对实验没有影响的变量。(×)
二、酶的本质
1．将下列内容连接起来

2．判断下列说法是否正确
(1)酶只能在细胞内起催化作用。(×)
(2)所有的酶都是蛋白质。(×)
(3)酶和无机催化剂都能催化化学反应，所以二者没有本质区别。(×)


一、酶的作用机理
酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：

1．图中ac和bc段分别表示无机催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。
2．若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供反应所需的能量。
[特别提醒]
(1)酶和无机催化剂一样，只能催化热力学上允许进行的反应。
(2)酶可以缩短化学反应到达平衡的时间，但不能改变反应的平衡点。
(3)在反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。
二、酶化学本质的实验验证
1．证明某种酶是蛋白质
实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。
对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。
2．证明某种酶是RNA
实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色。
对照组：已知RNA液＋吡罗红染液→出现红色。

比较过氧化氢在不同条件下的分解
1．原理
新鲜肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3＋是一种无机催化剂。用一定量的过氧化氢酶和Fe3＋催化过氧化氢分解成H2O和O2，可比较两者的催化效率。
2．过程及结果
试管编号 实验设置 实验现象 结果分析
1号(2 mL H2O2溶液) 无明显气泡放出，无助燃性 H2O2的自然分解缓慢
2号(2 mL H2O2溶液) 有明显气泡放出，有助燃性 加热能促进H2O2的分解
3号(2 mL H2O2溶液) 有较多气泡放出，助燃性强 Fe3＋能催化H2O2的分解
4号(2 mL H2O2溶液) 有大量气泡放出，助燃性更强 过氧化氢酶也有催化H2O2分解的作用，且催化效率比Fe3＋高
3.实验结论
依据 酶同无机催化剂一样具有加快化学反应速率的作用 酶同无机催化剂相比，催化效率更高
结论 酶具有催化性 酶具有高效性
4.实验的变量和对照分析
(1)变量：实验过程中可以变化的因素称为变量。
(2)自变量：人为改变的变量，如实验中的氯化铁溶液。
(3)因变量：随着自变量的变化而变化的变量，如过氧化氢的分解速率。
(4)无关变量：实验过程中存在的可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
(5)对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。一般要设置对照组和实验组。

自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组
2号：90 ℃水浴加热 用产生气泡的多少表示H2O2分解速率 加入H2O2 的量；实验 室温度；FeCl3和肝 脏研磨的 新鲜程度 1号 试管 2、3、4 号试管
3号：加入质量分数3．5%的FeCl3溶液2滴
4号：加入质量分数为 20%的肝脏研磨液2滴
[特别提醒]
(1)实验时，必须用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏作实验材料。因为新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性。
(2)肝脏要研磨充分，以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中H2O2的接触面积，从而加速H2O2的分解。
(3)滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液时不能合用一支滴管，以免影响实验效果。
(4)由于反应速率快，实验时要特别注意比较产生气泡的多少、冒气泡时间的长短、卫生香的燃烧情况等。
(5)H2O2具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。

[例1]　下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶只有在生物体内才能起催化作用，起催化作用的本质是提高反应的活化能
B．所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素
C．人体内的酶进行催化过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新
D．酶都在核糖体上合成
[解析]　酶是由活细胞产生的，在细胞内和细胞外都可发挥催化作用，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。酶的本质是蛋白质或RNA，故都含有C、H、O、N四种元素，在核糖体或细胞核中合成。反应前后，酶本身不变，但在人体内的酶仍会不断更新。
[答案]　B
[例2]　已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中氧气的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
(1)实验步骤：
①取3支试管，各加入_________________________________________________，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间。
②分别向上述3支试管中加入________________________________________________。
③观察各管中____________________________。
(2)实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是：
。由此可得出的结论是________________________________________________________________________。
[解析]　分析该实验验证的问题可知，实验目的有两个：一是验证酶具有催化作用，可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究；二是验证酶具有高效性，可通过酶和FeCl3溶液的比较进行研究。因此本实验可分为三组：分别加入蒸馏水、过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液。验证性实验的结果是确定的，即加入过氧化氢酶溶液的一组O2释放速率最快，实验结论与实验验证的问题一致。
[答案]　(1)①等量且适量的H2O2溶液　②等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液　③释放气泡的快慢　(2)加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用和高效性

验证性实验的设计思路
验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在已知结论基础上的，实验原理、实验结果是已知的，因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。
实验设计思路及方法：
(1)如果需要提取、配制、处理实验材料，则把提取、配
制等操作作为第一步。
(2)分组标号。研究对象、器皿等要分组标号，设立实验组和对照组；注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。
(3)实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量；实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。
(4)培养(或饲养)、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制，经常有“相同条件下”等字眼描述，观察记录实验现象或记录测定的实验数据。

[网络构建]


填充：①蛋白质　②RNA　③降低活化能?[关键语句]
1．细胞代谢是细胞中化学反应的总称。
2．酶是生物催化剂，其催化原理是降低化学反应的活化能。
3．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少部分是 RNA。


1．在“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是(　　)
A．保护过氧化氢酶
B．有利于过氧化氢酶与反应物的接触
C．提高过氧化氢酶的活性
D．有利于对实验结果的观察
解析：选B　将新鲜肝脏制成研磨液的目的是使肝脏中的过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，提高反应速率。
2．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，滴入过氧化氢酶的试管内(　　)
A．产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧不猛烈
B．产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧猛烈
C．产生的气泡少，点燃的卫生香燃烧不猛烈
D．产生的气泡少，点燃的卫生香燃烧猛烈
解析：选B　由于过氧化氢酶降低化学反应的活化能效果显著，因此过氧化氢分解速率较快，产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧猛烈。
3．关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶只有在生物体内才能起催化作用
B．酶都有消化作用
C．调节新陈代谢的物质不是酶
D．所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应
解析：选C　酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定非在生物体内，只要条件适宜，体内体外都可起催化作用。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等，酶是对代谢过程的化学反应起催化作用。少数酶是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应。
4．在如图所示的实验中，属于自变量的是(　　)

A．催化剂
B．过氧化氢分解的速率
C．产生气泡量
D．试管中的过氧化氢溶液的量
解析：选A　由图示可知，图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液，Fe3＋和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，因此该实验的自变量是催化剂的不同。
5．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表所示。
试管组别 实验处理
加入3% H2O2(mL) 温度 加入试剂
试管1 2 常温 /
试管2 2 90 ℃ /
试管3 2 常温 2滴3.5%FeCl3溶液
试管4 2 常温 2滴20%肝脏研磨液
(1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？___________________________________，
写出一种无关变量______________。
(2)该实验用的肝脏要求新鲜是因为______________。
(3)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是________________。
(4)若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是
________________________________________。
(5)除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验，________________________________， 该对照实验说明的问题是_________________________________________________________。
(6)上述实验中的________________________是实验组、______________是对照组。
解析：(1)由表中的实验处理可知，实验的自变量是温度和催化剂，过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH等都属于无关变量。(2)肝脏放置久了，就会被微生物破坏，其中含有的过氧化氢酶被破坏，失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别，实验的自变量是催化剂种类，因此可选用表格中的试管3和试管4。(4)试管1和试管2的实验处理不同的是温度，二者比较可以说明温度对过氧化氢分解具有促进作用，其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量，促使其分解。(5)分析表格中实验处理，除试管1与试管2对照外，还有试管1与试管3或试管4，说明无机催化剂Fe3＋或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用；试管1与试管3、试管4对照，则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比Fe3＋高。(6)上述实验中的试管2、3、4是实验组，试管1是对照组。
答案：(1)温度、催化剂　过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(任写其一)　 (2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏，影响实验效果　(3)试管3和试管4　(4)加热使过氧化氢分子得到能量，促使过氧化氢分解　(5)答案一：试管1和试管3　FeCl3能催化过氧化氢的分解　答案二：试管1和试管4　肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解　答案三：试管1、试管3和试管4　FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3＋　(6)试管2、试管3和试管4　试管1

(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是(　　)

A．①　　　　　　　　　B．②
C．③ D．④
解析：选A　从图中可以看出图形①参与催化反应，并在反应前后能保持结构和性质不变，故图形①应为酶。
2．下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．组成酶的单体是氨基酸或脱氧核苷酸
B．冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而降低
C．底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶的浓度成正比
D．酶通过提供能量或降低活化能来提高反应速率
解析：选C　组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸；冬季，人体内酶的活性不随环境温度的下降而降低，因为人是恒温动物；酶通过降低活化能来提高反应速率。
3．活细胞内合成酶的原料是(　　)
A．脂肪酸 B．核苷酸
C．氨基酸 D．氨基酸或核糖核苷酸
解析：选D　绝大多数的酶是蛋白质，其基本单位是氨基酸；少数的酶是RNA，其基本单位是核糖核苷酸。
4．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似，都不剧烈，可能的原因是(　　)
A．过氧化氢溶液配置时间过长
B．肝脏不新鲜
C．试管不干净
D．A、B都有可能
解析：选D　由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈，其原因有两个方面：一是使用的过氧化氢溶液配置时间过长，自身已发生分解；二是使用的肝脏不新鲜，其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。
5．当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行；当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应立即减慢。由此可以说明(　　)
A．RNA是核酸的一种
B．RNA有时也可称为遗传物质
C．RNA主要存在于细胞质中
D．RNA也可作为生物催化剂
解析：选D　RNA被有关酶水解后，化学反应立即减慢，说明该酶催化此反应的进行，即RNA也具有催化作用，故D项正确。A、B、C三项从内容上讲均是正确的说法，但无法从题干信息中得出这些结论，故三项均错误。
6．关于酶生理功能的叙述，下列哪一项是正确的(　　)
A．能为生物体内的化学反应提供能量
B．具有催化作用，比无机催化剂的催化效率高得多
C．酶与无机催化剂降低反应活化能的效率相同
D．能促进生物体内营养物质的运输
解析：选B　酶不能为化学反应提供能量，只能降低反应的活化能；酶的催化效率远高于无机催化剂；酶的作用原理是降低反应的活化能，催化效率高于无机催化剂；酶只具有催化作用，不能促进营养物质的运输。
7．在探究不同的温度对酶活性影响的实验时，温度和pH值分别属于(　　)
A．自变量和因变量 B．因变量和无关变量
C．自变量和无关变量 D．自变量和对照变量
解析：选C　探究不同温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH等属于无关变量。
8．绝大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明(　　)
A．酶是由活细胞产生的
B．酶是生物催化剂
C．绝大多数酶的化学本质是蛋白质
D．酶的基本组成单位是多肽
解析：选C　绝大多数酶是蛋白质，而蛋白质水解后最终可得到氨基酸。
二、非选择题(共26分)
9．(11分)下表是有关H2O2的系列实验，回答有关问题。
序号 反应物 加入物质 条件 现象 X
1 H2O2 无 室温 几乎无气泡 X1
2 H2O2 氯化铁 室温 X2
3 H2O2 土豆浸出液 室温 X3
4 H2O2 新鲜唾液 室温 X4
(1)序号3的实验现象是________________。
(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是__________________，土豆浸出液能否重复使用？________(选填“能”或“不能”)。
(3)若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间，你预测X1、X2、X3、X4的大小关系是____________________________________。
解析：(1)序号3中加入土豆浸出液，含有过氧化氢酶，产生大量气泡。(2)酶可以重复使用。(3)由于酶具专一性，4中是唾液淀粉酶，对H2O2分解不起催化作用，故X1≈X4>X2>X3。
答案：(1)产生大量气泡　(2)过氧化氢酶　能　(3) X1≈X4>X2>X3
10．(15分)美国科学家T.RCech和S.Altman发现将大肠杆菌中具有催化作用的物质中的蛋白质除去后，留下的RNA仍有催化作用，故称为核酶，因此而获得了诺贝尔化学奖，某实验小组为验证该酶的化学本质为RNA，设计了如下实验，请完善实验过程。
(1)材料用具：核酶、核糖核酸酶、吡罗红染液、小试管、滴管等。
(2)实验步骤：
①取2支试管编号1、2，分别向其中加入1 mL的核酶。
②向1号试管加入1 mL的______，向______号试管加入1 mL的核糖核酸酶。控制在适宜的温度下反应一段时间。
③再向2支试管中分别加入1 mL的____________。
④观察实验现象：1号试管出现__________________，2号试管不变色。
(3)实验结论：_______________________________________________________________。
解析：本实验所依据的原理是RNA会被核糖核酸酶水解。吡罗红染液会使RNA呈现红色，而不与RNA水解产物反应。第②步依据对照原则应向1号试管中加入1 mL的清水。第③步，向2支试管中均加入的是吡罗红染液，结果1号试管出现红色，2号试管不变色。因此，可得出核酶的化学本质为RNA。
答案：(2)②清水　2　③吡罗红染液　④红色　(3)核酶的化学本质为RNA








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酶的特性


一、酶的高效性和专一性
1．高效性
(1)含义：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)意义：使细胞代谢快速进行。
2．专一性
(1)含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。
二、酶的作用条件较温和
1．酶活性
(1)含义：酶对化学反应的催化效率。
(2)影响酶活性的主要因素：温度和pH。
2．探究影响酶活性的条件
阅读教材P83～P84[探究]，将下列实验过程补充完整。
(1)探究影响酶活性的因素：
　　试管 步骤　　 1 1′ 2 2′ 3 3′
淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL /
淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL
不同温度下 处理5 min 100_℃(或0_℃) 60 ℃ 0_℃(或100_℃)
将同一温度下的两种物质混合后保温5_min
滴加碘液 1滴 1滴 1滴
结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝
结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性
(2)pH对酶活性的影响：
①取8支洁净的试管编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。
②用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。
③分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。
④用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。
3．温度和pH对酶活性的影响
下列是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。
温度(t/℃) 酸碱度(pH)

(1)P点：最适温度；Q点：最适pH。
(2)偏离P点或Q点：酶的活性降低。

一、酶的高效性和专一性实验验证
1．怎样设计实验验证酶具有专一性？(写出实验思路)
提示：(1)同一种反应物＋不同的酶→检测反应物是否发生变化；
(2)不同反应物＋同一种酶→检测反应物是否发生变化。
2．怎样设计实验验证酶具有高效性？(写出实验思路)
提示：(1)H2O2＋新鲜肝脏研磨液→观察产生气泡的多少、大小；
(2)H2O2＋Fe3＋→观察产生气泡的多少、大小。
二、酶的作用条件较温和
1．温度对酶活性的实验探究
　分析教材P83～P84探究温度对淀粉酶活性影响的实验，思考下列问题：
(1)分析实验中哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？
提示：温度是自变量，应控制淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度和用量、水浴时间、混合物的pH和实验步骤的操作顺序等所有其他条件不变。
(2)该实验可否用斐林试剂代替碘液？
提示：由于斐林试剂与还原糖只有在水浴加热至50 ℃～65 ℃时才出现砖红色沉淀，而该实验需要严格控制温度，故不宜用斐林试剂。
2．影响酶活性的因素
(1) 仔细阅读教材P85内容，总结出影响酶活性的因素有哪些？
提示：温度、pH、抑制剂或激活剂等。
(2)甲、乙两图是温度或pH对酶活性影响的数学模型。

①观察分析模型，判断甲、乙两图中影响酶活性的因素分别是什么？说明判断理由。
提示：甲图：温度；低温抑制酶的活性，不破坏酶分子结构，高温破坏酶分子结构导致永久性失活。
乙图：pH。过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏，使酶活性永久性丧失。
②分别分析甲、乙两图中AB段(或BA段)与BC段的含义。
提示：
a．甲图
b．乙图
3．判断下列说法是否正确
(1)细胞生活的环境条件改变，不会影响细胞内酶的活性。(×)
(2)细胞内所有的酶都具有相同的最适温度和最适pH。(×)
(3)温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。(√)
(4)酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应速率。(√)


影响酶促反应速率的因素

1．酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正相关。
(2)丙图说明：①酶与无机催化剂都具有催化能力，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，即酶具有高效性。
②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
2．反应物浓度对酶促反应速率的影响
通过乙图示可看出：(1)加入酶A时，一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。
(2)酶A会促进酶促反应进行，而酶B不会，说明酶具有专一性。
3．温度、pH、抑制剂或激活剂对酶促反应速率的影响
(1)温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶活性对酶促反应速率起到影响作用。
(2)温度过高、过酸、过碱都会使酶分子结构遭到破坏，酶活性永久性失活，不可再恢复。
(3)低温仅抑制酶的活性，在适宜温度范围内，升高温度酶的活性恢复。
(4)不同的酶最适温度(或pH)不同。
4．影响酶促反应速率的因素及其作用实质
酶促反应速率

探究影响酶活性的因素
1．实验原理
(1)温度对酶活性的影响：
①反应原理：

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)pH对酶活性的影响：
①反应原理：2H2O22H2O＋O2(反应式)。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
2．实验流程
(1)温度对酶活性的影响：
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 控制不同的温度条件 60 ℃热水(5分钟) 沸水(5分钟) 冰块(5分钟)
3 加入等量的新鲜淀粉酶溶液 1 mL(5分钟) 1 mL(5分钟) 1 Ml(5分钟)
4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴
5 观察实验现象 不出现蓝色(呈现碘液颜色) 蓝色 蓝色
　　(2)pH对酶活性的影响：

序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH
3 注入等量的3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
5 将带火星的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱
3.实验结论
温度和pH都会影响酶的活性，酶活性的发挥需要较温和的条件；温度过高或过低、pH过大或过小都会影响酶的活性；过氧化氢酶在中性条件下活性最大。
[特别提醒]
(1)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同：
若淀粉酶为市售的α?淀粉酶，其最适温度为50 ℃～75 ℃；若淀粉酶来自人体组织细胞，则最适温度为37 ℃左右。
(2)实验中操作步骤要规范：
在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究pH对酶活性影响的实验中，操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序，否则在调节温度或pH的过程中，酶会将淀粉或H2O2分解，导致实验失败。

[例1]　(福建高考)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。
a
由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是___________________________。

图1
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15 ℃～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃～18 ℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三
b
种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在____________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？ 。
c
理由是____________________________________________________________________。

图2
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲
d
料和成分中要注意降低_______的比例，以减少对海洋的污染。
[研析]　本题以实验情景考查酶的本质、检测和影响酶活性的因素等知识。具体解题过程如下：
[审]——关键信息
信息解读a：分析图1可知，胃蛋白酶的适宜pH为2，肠蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的适宜pH为8。在各自适宜的pH下，幽门盲囊蛋白酶的活性最高。
信息解读b：据设问(2)知实验假设是大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃～18 ℃之间。为探究三种酶的最适温度，设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度。
信息解读c：据图2显示的实验结果可知，在15 ℃～18 ℃之间，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现拐点。
信息解读d：据设问(3)知大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。
[破]——联系基础
设问(2)①可联系：酶具有专一性。蛋白酶的作用底物是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。
设问(2)②可联系：实验中变量的控制。据信息b知此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了排除pH对实验结果的影响，pH应为对应蛋白酶的最适值，胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶和肠蛋白酶的最适pH为8。
设问(2)③可联系：实验中变量的控制。为了控制温度保持不变，底物和酶都应放在恒温箱中保温一定时间后，然后混合。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。
设问(2)④可联系：据信息c可知，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，酶活性峰值未出现，因此不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃～18 ℃之间。
设问(3)可联系：酶具有专一性。由信息d可知，大菱鲆对淀粉和脂肪的消化存在障碍。食物中淀粉和脂肪含量高，不能完全被消化，会造成海洋的有机物污染。
[答]——解题规范
(1)未注意到题干中的关键信息：三种酶都是蛋白酶，从而不能准确回答出干酪素的化学本质。
(2)不明确探究酶的最适温度时，pH应控制在最适值，从而不能答出设问(2)中的第②小题。
(3)误把图2中曲线的终点认为是曲线的峰值，把设问(2)中的第④小题错答为假设成立。
[答案]　(1)幽门盲囊蛋白酶　(2)①蛋白质　双缩脲　②2和8　③恒温箱　底物消耗量(或产物生成量)　④不能　据图可知随着温度升高酶活性逐步升高，但酶活性峰值未出现　
(3)淀粉、脂肪
[例2]　下面三个图中的曲线是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。试回答下列有关问题：

(1)图1、2、3所代表的实验中，实验自变量依次为________、________、________。
(2)根据图1可以得出的实验结论是_____________________________________________。
(3)图2曲线bc段产生的最可能原因是__________________________________________。
(4)根据你的理解，图3曲线纵坐标最可能代表____________________________________。
[解析]　本题考查了与酶相关的曲线分析。(1)图1中两条曲线中一组加入过氧化氢酶，另一组加入Fe3＋，所以自变量为催化剂的种类，图2、3中只有一条曲线，则横坐标即为自变量。(2)图1中两条曲线对比，加过氧化氢酶的反应速率快，而并未改变平衡点，说明酶具有高效性。(3)图2中bc段反应速率不再变化，而H2O2是过量的，因此酶数量(浓度)是限制因素。(4)图3中横坐标为温度，而曲线表示的含义与酶活性的曲线刚好相反，所以应表示反应物剩余量的多少。
[答案]　(1)催化剂种类　H2O2浓度　温度　(2)酶的催化作用具有高效性　(3)反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制　(4)溶液中H2O2的剩余量

有关曲线分析的方法步骤
第一步：明确横、纵坐标的含义，一般情况下横坐标为自变量，纵坐标为因变量。
第二步：分析曲线中的起点、关键点，如图2中b点所表示的含义，并分析出横纵坐标的关系。
第三步：坐标系中有多条曲线时，应从两方面进行分析：
①当横坐标相同时，对应的纵坐标两者之间的关系。
②当纵坐标相同时，对应的横坐标两者之间的关系，如大小等。
综合分析多条曲线说明的问题及几者之间的关系，归纳得出结论。

[网络构建]


填充：①无机催化剂　　②一种或一类　　③最高　　④明显降低
?[关键语句]
1．酶的特性是高效性、专一性和作用条件的温和性。
2．酶具有高效性的原因是：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
3．过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构破坏而失活。
4．在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。


1．(海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述，错误的是(　　)
A．不同酶的最适温度可能相同
B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降
C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D．高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果
解析：选B　不同酶的最适温度可能相同，也可能不同。在一定的温度范围内随着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的。酶应保存在低温环境下。高温、强酸、强碱都能破坏酶的空间结构。
2．纺织工业上的褪浆工序常用两种方法：化学法，需用NaOH 7克/升～9克/升，在70 ℃～80 ℃条件下作用12小时，褪浆率仅为50%～60%；加酶法，用少量细菌淀粉酶，在适宜温度时只需5分钟，褪浆率达100%，这一事实说明(　　)
A．酶具有多样性　　　　　B．酶具有高效性
C．酶具有专一性 D．酶具有溶解性
解析：选B　由题意可知，少量淀粉酶比NaOH褪浆所用时间短得多，褪浆率高得多，说明酶具有高效性。
3．下列关于酶催化特性的叙述，正确的是(　　)
A．低温降低分子运动速率，抑制酶的活性
B．高温激发酶的活性，提高酶促反应速率
C．增大底物的浓度，酶促反应速率可以持续上升
D．增加酶的物质量，酶促反应的产物量随之增加
解析：选A　低温降低分子运动速率，从而抑制酶的活性；温度过高使酶失活，可降低酶促反应速率；增大底物的浓度，酶促反应速率还受酶浓度的影响。
4．下面是酶活性受pH影响的示意图，其中正确的是(　　)

解析：选A　酶活性受pH的影响，在最适pH时，酶活性最高，pH过低或过高，酶分子结构受到破坏，酶活性丧失，不可恢复；在最适pH范围内，酶活性随pH增大而增加，超过了最适pH，酶活性随pH增大而降低。
5．将胃蛋白酶溶液的pH由1.5调高至12的过程中，其催化活性表现为图中的(纵坐标代表催化活性，横坐标代表pH)(　　)

解析：选B　胃蛋白酶的最适宜pH范围是1.5～2.2，当pH调至12过程中，酶分子结构逐渐被破坏，酶活性逐渐丧失，最终会完全丧失活性。
6．下列A、B、C三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系，请据图回答下列问题。

(1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是___________________。
(2)图B中，b点对应的温度称_________________________________________________。
(3)图C中，c点到d点的曲线急剧下降，其原因是_________________________________。
(4)将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12 ℃和75 ℃的水浴锅中，20 min后取出，转入37 ℃的水浴锅中保温，两试管内的反应情况分别是：甲：________，乙________。
解析：(1)反应物浓度通过增加与酶的接触面积，加快酶促反应速率，图A中曲线表明在反应物浓度较低时，酶有剩余，随反应物浓度增加，反应速率加快，当所有酶分子全部参与催化反应中后，再增加反应物浓度，酶促反应速率不再增加。(2)温度通过影响酶的活性影响酶促反应速率，图B中曲线的b点酶活性最强，此点对应的温度是酶的最适温度。(3)图C中曲线的c点酶活性最强，此点对应的pH是该酶的最适pH，超过最适pH，酶活性随pH增大而减弱，因为过酸或过碱都会使酶分子结构受到破坏，导致酶活性永久失活，不可再恢复。(4)高温时酶分子结构被破坏，酶活性永久性丧失，不可再恢复，低温时，只是抑制了酶的活性，当温度升至最适温度时，其活性恢复。所以甲试管中反应速度加快，乙试管中反应不能进行。
答案：(1)受反应液中酶浓度的限制　(2)酶反应的最适温度　(3)pH升高，酶活性下降　(4)速度加快　不反应

(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共21分)
1．下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
解析：选B　有些酶是生命活动所必需的，如呼吸作用有关的酶在分化程度不同的细胞中都存在，A正确；导致酶空间结构发生破坏变形的因素有：过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活性，不会破坏其空间结构，B错误；酶的作用实质即为降低化学反应所需的活化能从而提高反应速率，C正确；酶是蛋白质或者RNA，本身是催化剂，也可作为底物被蛋白酶或者RNA酶降解，D正确。
2．如图表示一个酶促反应，它所能反映酶的一个特性和A、B、C最可能的物质依次是(　　)

A．高效性　蛋白酶　蛋白质　多肽
B．专一性　麦芽糖酶　麦芽糖　葡萄糖
C．专一性　淀粉酶　淀粉　麦芽糖
D．高效性　脂肪酶　脂肪　甘油和脂肪酸
解析：选C　由图示可知，图中A在反应前后不变化，则可推断是酶分子，B是反应物，C是产物；反应物与酶分子上的特有结构相吻合，说明酶具有专一性。图示中产物是有两个小分子组成的物质，而B是由多个小分子单位组成的大分子，由此可推断B可能是淀粉，C是麦芽糖，A则是淀粉酶。
3．如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　)

A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
解析：选B　本题曲线表示了酶活性随温度变化而变化的规律。随着温度的升高，酶活性逐渐上升，当达到一定温度后，温度继续升高，酶活性反而下降，其中酶活性最高时所对应的温度称为最适温度。反应温度由t1调到最适温度(也就是由低温调节到最适温度)时，酶活性上升。保存酶时应该选择低温保存。t1时酶活性受到抑制，但酶的空间结构没有被破坏。
4．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是(　　)
A．唾液淀粉酶、淀粉、胃淀粉酶、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
解析：选C　不同的酶具有不同的最适pH，唾液淀粉酶的最适pH约为7左右，胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，酶在过酸或过碱条件下，都会永久性失活，不可恢复；根据题意可知，将混合液调至pH＝2.0时，唾液淀粉酶完全丧失活性，其本质又是蛋白质，因此在胃蛋白酶作用下，被分解成多肽，所以在溶液中最终会有淀粉、胃蛋白酶、多肽和水存在。
5．如图表示某酶促反应反应物剩余量随pH及温度的变化曲线，下列叙述不正确的是(　　)

A．该酶的最适温度是35 ℃左右
B．随着pH的升高，酶的活性先降低后增大
C．随着温度的升高，酶的最适pH不变
D．酶的活性受温度和pH影响
解析：选B　图中反应物剩余量最少时酶活性最强，由此可看出酶的最适pH是8，不同温度下同一种酶的最适pH不变；比较4条曲线在同一pH下，35 ℃时的曲线反应物剩余量最少，由此说明该酶的最适温度在35 ℃左右。观察在某一固定温度下的曲线，反应物呈现出先下降，后上升的变化趋势，说明酶的活性在最适pH范围内随pH升高而增强，超过了最适pH范围，则随pH升高而减弱。
6．人体胃蛋白酶的最适pH为2.0，某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至2.0，此时胃蛋白酶的活性将(　　)
A．不断上升　　　　　　　B．没有活性
C．先升后降 D．先降后升
解析：选B　每种酶都有一个最适pH，此时活性最强，若所处的环境过酸或过碱均会使酶分子结构遭到破坏，从而失活。胃蛋白酶的最适pH为2.0，当其处于pH为10.0的溶液中时，已失去活性。
7．图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是(　　)

A．若有大量气体产生，则可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，则量筒中产生气体的速度加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：选C　土豆片中的过氧化氢酶能重复利用，只要有H2O2，反应就能进行，气体量不再增加的原因是H2O2已分解完。
二、非选择题(共29分)
8．(14分)如图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。

(1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其本质绝大多数是______，少数是_____。酶的作用机理是________________________。与无机催化剂相比，酶的特点是____________、____________、____________。
(2)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
随着反应物浓度的增加，反应速率加快，在________达到最高，限制反应速率继续增高的原因是_______________________________________________________________________。
(3)若此反应是唾液淀粉酶水解淀粉的反应，最适温度是37 ℃，倘若温度降低30度，最大反应速率比图中B点高还是低？________________________。若反应速率达到B点时，温度升高30度，B点的反应速率会有什么变化________________________。
解析：(1)酶的本质大多数是蛋白质，少数是RNA，酶具有催化作用，其作用机理是能够降低化学反应的活化能；与无机催化剂相比，酶具有高效性、专一性和反应条件温和的特点。(2)由图中曲线可知，A点时，由于反应底物浓度较低，此时酶有剩余，反应速率较慢；B、C点时，反应速率达到最高，此时反应底物浓度再增加，反应速率不再增加，受到酶浓度或数量的限制。(3)低温抑制酶的活性，高温破坏酶分子结构，酶活性永久性失活，不可恢复，所以酶活性在最适温度范围内，随温度升高而增强，超过最适温度，酶活性随温度升高而降低。
答案：(1)蛋白质　RNA　降低化学反应活化能　 高效性　专一性　反应条件温和　(2)B点　酶的数量有限　(3)低　反应速率降为0
9．(15分)以下是某同学关于酶特性的实验操作步骤，请根据要求回答：
步骤 操作方法 试管
甲 乙
1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL —
2 注入蔗糖溶液 — 2 mL
3 注入斐林试剂 2 mL 2 mL
4 注入新鲜的某种酶溶液 2 mL 2 mL
5 酒精灯隔水加热 2 min
6 观察现象 A B

(1)甲、乙两支试管内各物质的量要求相同的目的是 。
(2)若该实验的目的是验证酶作用的专一性，则步骤4可以选用________或________两种不同类别的酶。
(3)如果按上述步骤进行操作，分析A、B可能出现的现象及原因。
现象：______________________________________________________________________。
原因：______________________________________________________________________。
(4)出现(3)中现象的原因是该实验步骤中存在明显的缺陷，请写出正确的操作步骤。(用上表中数字表示，需增加的步骤用文字表达)_________________________________________。
解析：本实验验证的是酶的专一性，可设置同一种酶作用于不同的底物，通过底物被分解来验证，因此可选用淀粉酶或蔗糖酶；由于斐林试剂中含有NaOH，在反应前先加斐林试剂，会对酶活性造成影响。酶与底物结合需要一定的时间，加入酶后立即加热，可能使酶因高温而失活，从而不能充分催化反应。
答案：(1)为排除物质的量这一无关变量的不同对实验结果的影响，便于结果分析　(2)蔗糖酶　淀粉酶　(3)现象：可能A、B都不形成砖红色沉淀　原因：①先加斐林试剂再加酶，斐林试剂可能影响酶活性；②加入酶溶液后，直接加热，既可能使酶不能充分催化反应，又可能使酶失活而无催化作用　(4)1→2→4→适宜温度条件下，保温5 min→3→5→6



[知识归纳整合]
一、酶浓度对酶促反应速率的影响

1．甲图说明
在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正相关。
2．乙图说明
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
二、反应底物浓度对酶促反应速率的影响

通过图示可以看出：
1．加入酶A时，一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。
2．酶A会促进酶促反应的进行，而酶B不会，说明酶具有专一性。
三、pH和温度对酶活性的影响


1．甲图说明
(1)在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。
(2)过酸过碱都会使酶失活。
(3)不同的酶最适pH不同。
2．乙图说明
(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。
(2)低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。
3．丙图说明
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
[强化针对训练]
1．如图表示不同温度下酵母菌发酵时单位时间内的气体产生量与反应时间的关系。由图分析可知(　　)

A．随反应时间延长气体产量均下降
B．发酵的最适温度在30 ℃～40 ℃
C．温度达到50 ℃时酶活性逐渐减弱
D．此发酵过程中的最适pH为7
解析：选C　由图知，20 ℃、30 ℃、40 ℃下从30 min左右后，气体的产量几乎不再改变；发酵的最适温度应在40 ℃～50 ℃之间；从图中不能得出D选项结论。
2．如图表示温度或pH对酶活性的影响，据图分析，下列选项中错误的是(　　)

A．据a可知，以植物蛋白酶制剂为主要成分的松肉粉不宜与醋同用
B．制作黄桃罐头时需进行蒸煮处理，其依据的原理如c所示
C．如a、c所示，低温、高温导致酶活性下降的原理是相同的
D．唾液淀粉酶随食糜入胃后，其活性会随着pH的改变而出现b→a的变化
解析：选C　植物体内的酶最适pH大多在4.5～6.5之间，因此松肉粉不宜与醋同用；制作罐头时加热可使酶失活，利于糖类等物质的保存；胃内的pH为1.0～2.2，会导致唾液淀粉酶活性降低；高温破坏酶分子的结构，低温仅抑制酶的活性，而酶结构保持稳定。
3．某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。下列分析正确的是(　　)

A．该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右，最适pH为8
B．当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C．随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D．当pH为任一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响
解析：选A　通过分析曲线可知，该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右，最适pH为8。由坐标曲线可知，当pH为8时，影响反应速率的主要因素是温度；要想证明温度对反应速率的影响，最好使pH在最适值时进行。
4．影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。如图表示在最适温度下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是(　　)

A．若在b点增加酶的浓度，反应速率会减慢
B．若在a点提高反应温度，反应速率会加快
C．若在c点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．若在a点增加反应物浓度，反应速率将加快
解析：选D　影响反应速率的因素很多，有温度、反应物浓度、酶的浓度等。图中所给出的影响因素为反应物浓度，在b、c两点时反应物浓度较高，不再是反应速率的限制因素，在c点时增加反应物浓度不能提高反应速率，但提高酶的浓度会使反应速率提高；a点时底物浓度较低是限制因素，所以提高底物浓度会提高反应速率。
5．某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时，得到如图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．在一定范围内，底物浓度影响着酶促反应速率
B．曲线①作为对照实验
C．P对该酶的活性有抑制作用
D．若反应温度不断升高，则A点持续上移
解析：选D　本实验要探究化合物P对淀粉酶活性的影响，则不加化合物P的为对照组；分析曲线图可知，曲线①的反应速率比曲线②的大，说明化合物P对该酶的活性有抑制作用；在一定范围内，随温度的升高酶的活性升高，反应速率增大，但超过最适温度，随温度的升高，酶的活性降低，反应速率减慢。
6．图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下叙述正确的是(　　)

A．温度降低时，e点不移，d点右移
B．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
C．pH＝c时，e点为0
D．pH＝a时，e点下移，d点左移
解析：选A　温度降低时，酶活性下降，反应变慢，生成的氧气量不变，e点不移，达到平衡的时间变长，d点右移。H2O2量增加时，生成的氧气量增多，e点上移，反应时间变长， d点右移。pH＝c时，酶失活，反应无酶催化仍能进行，e点不为0。pH＝a时酶活性下降，e点不移，d点右移。
7．图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度(时间)变化的情况。下列说法中错误的是(　　)

A．T0表示淀粉酶催化反应的最适温度
B．图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别
C．图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖积累量不再上升，酶的活性已达到最大
D．图乙中A点对应的温度为T0
解析：选C　图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖积累量不再上升，因为温度过高，酶已失活，反应停止。
8．如图表示在适宜条件下，等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系曲线(①加入2滴过氧化氢酶，②加入2滴Fe3＋，③加入2滴蒸馏水)，请分析判断下列结论正确的是(　　)

A．据图分析可知，反应速率大小是①＜②＜③
B．①与②相比，得出的结论是酶具有催化作用
C．①与③相比，得出的结论是酶具有高效性
D．酶和无机催化剂只能缩短达到平衡的时间，不改变化学反应的平衡点
解析：选D　据图分析可知，①～③反应速率为③＜②＜①；结合教材实验的设计思路和曲线的含义，很容易得出B、C两项的结论是错误的，两者的结论颠倒了。
9．请针对下列酶的有关曲线回答问题：

(1)图1表示人体内某种酶在适宜的温度和pH条件下，作用于一定量的底物时，生成物量与反应时间的关系。在140 min后，曲线变成水平，这是因为____________。若其他条件不变，将该酶的浓度增加一倍，请在原图上画出生成物量变化的曲线。
(2)图2表示该酶促反应速率与底物浓度的关系。若酶量增加一倍，曲线应如何变化？请在图中画出。
(3)图3可以表示人体________(填序号)在37 ℃条件下酶促反应速率与pH的关系。
A．唾液淀粉酶　　　　　　　B．胃蛋白酶
C．胰脂肪酶 D．呼吸氧化酶
解析：(1)在温度和pH适宜的条件下，140 min后，生成物量不再增加可能是底物消耗完毕，若在其他条件不变的情况下，将酶的量增加一倍，则反应会加快，达到平衡的时间会提前，但生成物量与未增加前的最大值一致(图1)。(2)在其他条件保持适宜时，酶量增加一倍时，反应速率会加快，达到最大反应速率时的底物浓度高于增加酶量前(图2)。(3)由曲线可知：该种酶达到最大反应速率时pH约为2，故该种酶为胃蛋白酶。
答案：(1)底物量一定，底物已经被消耗尽　如图所示　(2)如图所示　(3)B









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细胞的能量“通货”——ATP


一、ATP的结构与特点
1．ATP的结构
(1)ATP的中文名称：三磷酸腺苷。
(2)根据ATP分子结构简式，写出其中字母所代表的含义。
A：腺苷，T：三个，P：磷酸基团，～：高能磷酸键。
2．结构特点
(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。
(2)ATP化学性质不稳定：在有关酶的作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。
3．ATP的功能
直接给细胞的生命活动提供能量。
二、ATP和ADP之间的相互转化

2．相互转化特点
(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
3．合成ATP的能量来源
(1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用。
(2)绿色植物：呼吸作用、光合作用。
4．ATP释放的能量来源：ATP中远离腺苷的高能磷酸键。
三、ATP的利用
1．实例

2．ATP是细胞内流通的能量“通货”
(1)吸能反应一般与ATP的水解相联系。
(2)放能反应一般与ATP的合成相联系。
(3)能量通过ATP在吸能和放能反应之间循环流通。

一、ATP分子结构
　阅读教材P88第一、二自然段，观察左栏相关信息，回答下列问题：
1．ATP的元素组成有哪些？
提示：C、H、O、N、P。
2．ATP分子是怎样储存能量的？
提示：主要通过两个高能磷酸键储存能量。
3．ATP分子在酶的作用下水解掉两分子磷酸后形成的物质是什么？利用图示表示出其结构。
提示：腺嘌呤核糖核苷酸；图示如下：

二、ATP和ADP之间的相互转化
1．教材问题探讨分析
　仔细阅读教材P88～P89相关文字，观察图5－5、5－6思考并讨论下列问题：
(1)ATP分子具有什么特点？
提示：远离腺苷的高能磷酸键易水解和重建。
(2)ATP在细胞内能大量储存吗？它是怎样来满足细胞生命活动对能量需求的？
提示：不能。通过ATP与ADP时刻不停地发生相互转化提供了稳定的能量供应机制。
2．判断下列说法是否正确
(1)ATP与ADP之间的相互转化过程中的能量来源是相同的。(×)
(2)ATP和ADP相互转化的反应是一个可逆反应。(×)
(3)所有生物细胞内ATP合成所需要的能量都来自于细胞呼吸分解有机物所释放的能量。(×)
三、ATP的利用
　判断下列说法是否正确
1．细胞内的化学反应都是吸能反应。(×)
2．能量是通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通的。(√)


ATP与ADP的相互转化
1．图示

2．分析
(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。
(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。
(3)ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。
3．ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程
反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP→ATP
类型 水解反应 合成反应
条件 水解酶 合成酶
场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化 放能 储能
能量来源 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用
能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中
[特别提醒]
(1)ATP≠能量：ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
(2)细胞中ATP的含量并不多：ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化，这是细胞的能量供应机制。

[例1]　下列关于ATP分子的叙述，错误的是(　　)
A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基
B．ATP脱去所有高能磷酸键后就是ADP
C．ATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量
D．ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料
[解析]　ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。
[答案]　B
[例2]　在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M和N循环中的有关问题：

(1)作为生物体生命活动的直接能源物质是_____，其分子结构简式为________________，
在②过程中，是由于______________________键断裂而释放出能量。
(2)在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、________和________中进行的。
(3)A1和A2具有 作用，在图中它们的作用分别是____________________________。
(4)在呼吸作用中，应该进行________过程，能量来自____________________。
(5)根吸收无机盐离子过程中，应该进行____过程，能量用于_____________________。
[解析]　(1)由图中物质转化关系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时远离A的那个高能磷酸键易断裂。ATP的水解和合成分别是由水解酶和合成酶催化。(2)反应①过程是细胞合成ATP的过程，在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应①和②过程中的酶不同，①为合成酶，②为水解酶，在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是①过程(即ATP的合成)，所需能量来自有机物的分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行②过程。
[答案]　(1)M　A－P～P～P　远离A的高能磷酸　(2)线粒体　叶绿体　(3)催化　催化ATP的合成和水解 (4)①　糖类等有机物分解释放的能量　(5)②　主动运输

生物体内的能源物质总结
(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP；
(2)主要能源物质：糖类；
(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)；
(4)主要储能物质：脂肪；
(5)直接能源物质：ATP；
(6)最终能量来源：太阳能。

[网络构建]


填充：①A－P～P～P　②ATPADP＋Pi(磷酸)＋能量　③能量直接来源
?[关键语句]
1．ATP的结构简式是A－P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。
2．一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个高能磷酸键。
3．ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量
4．细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。
5．动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。
6．绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。
7．ATP是生命活动的直接能源物质。


1．ATP的结构简式可以简写成(　　)
A．A－P－P～P　　　　　B．A－P～P～P
C．A～P～P－P D．A～P～P～P
解析：选B　ATP的结构简式是腺苷与第一个磷酸基团通过普通化学键连接，三个磷酸之间是通过两个高能磷酸键连接的。
2．海洋中的鮟鱇鱼有发光现象，其光能由(　　)
A．电能转变而来
B．ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来
C．热能转变而来
D．有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来
解析：选B　生物各项生命活动所需要的直接能源来自于ATP的水解释放。
3．下面是ATP在酶的作用下水解后的产物及释放能量，表述正确的是(　　)
A．A－P～P＋Pi＋能量 B．A－P－P＋Pi＋能量
C．A～P－P＋Pi＋能量 D．A～P～P＋Pi＋能量
解析：选A　ATP在酶的作用下水解生成ADP和磷酸，同时释放出能量。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，失去一分子磷酸，生成的ADP中有一个普通化学键和一个高能磷酸键。
4．下列对ATP的叙述中，错误的是(　　)
A．远离A的高能磷酸键容易水解
B．只在光合作用中产生
C．ATP和ADP可以相互转化
D．生命活动的直接供能物质
解析：选B　ATP分子中，远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂，释放出能量；细胞内通过ATP与ADP快速相互转化，提供了稳定的供能环境；ATP是生物生命活动的直接能源物质；ATP在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。
5．ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为(　　)
A．很多、很快 B．很少、很慢
C．很多、很慢 D．很少、很快
解析：选D　ATP在细胞内含量很少，通过ATP与ADP迅速的相互转化提供稳定的供能环境。
6．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：

(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b代表的生理过程分别是________、________。
(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则c指________。
(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自______________________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶____________(选填“相同”或“不同”)，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个高能磷酸键。(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即呼吸作用，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。(3)c过程是指ATP水解产生的能量，它用于各项生命活动。(4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自于ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。
答案：(1)2　(2)呼吸作用　光合作用　(3)生命活动　(4)远离腺苷的高能磷酸键中的化学能　(5)不同　①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性

(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．若ATP脱去了两个磷酸基团，该物质就是组成RNA的基本单位之一，其名称及所含的高能磷酸键数目为(　　)
A．腺嘌呤核糖核苷酸，0　　 B．鸟嘌呤核糖核苷酸，1
C．胞嘧啶核糖核苷酸，0 D．尿嘧啶核糖核苷酸，1
解析：选A　ATP分子含有3个磷酸基团，2个高能磷酸键。ATP水解时，远离“A”的那个高能磷酸键断裂，脱去一个磷酸基团形成ADP。ADP分子中含有2个磷酸基团，一个高能磷酸键。ADP分子脱去一个磷酸基团时，伴随着一个高能磷酸键的断裂，因此，ADP分子脱去一个磷酸基团后形成的化合物中高能磷酸键的数目为零。形成的化合物为腺嘌呤核糖核苷酸。
2．科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩。这说明(　　)
A．葡萄糖是能源物质 B．ATP是能源物质
C．葡萄糖是直接能源物质 D．ATP是直接能源物质
解析：选D　向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快出现明显的收缩，而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象，说明ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是。
3．在绿色植物进行“ADP＋Pi＋能量ATP”的反应中，参与反应的能量不可能来源于(　　)
A．淀粉 B．葡萄糖
C．光 D．糖原
解析：选D　植物中能量来自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有机物不可能是糖原，因为它是动物所特有的。
4．1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为(　　)
A．2m/5n B．2n/5m
C．n/5m D．m/5n
解析：选A　ADP转化为ATP，形成了1个高能磷酸键，1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，产生的ATP分子数为＝。
5．ATP中任何高能磷酸键水解后均可放能30.54 kJ/mol，那么，1 mol ATP中所有磷酸键储存的化学能为(　　)
A．30.54 kJ/mol
B．61.08 kJ/mol
C．91.62 kJ/mol
D．介于61.08 kJ/mol与91.62 kJ/mol之间
解析：选D　ATP分子中含有两个高能磷酸键和一个普通化学键，2个高能磷酸键含有的能量是2×30.54 kJ/mol＝61.08 kJ/mol，普通化学键中含有的能量少于30.54 kJ/mol，所以1 mol ATP中所有磷酸键储存的化学能介于61.08 kJ/mol与91.62 kJ/mol之间。
6．ATP是细胞内的能量“通货”。下列关于ATP的说法中，错误的有几项(　　)
①细胞中的吸能反应一般与ATP的合成相联系
②线粒体是蓝藻和黑藻细胞产生ATP的主要场所
③1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
④ATP在植物、动物和微生物体内的来源均相同
A．2项 B．3项
C．4项 D．1项
解析：选C　细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系；蓝藻是原核细胞生物，没有线粒体；ATP分子由1分子腺苷和3个磷酸基团组成；不同生物体内的ATP来源不同，动物和绝大多数细菌通过呼吸作用合成ATP，植物的呼吸作用和光合作用都能合成ATP。在细胞中合成ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体，ATP水解的场所非常广泛，所有消耗能量的结构都是ATP水解的场所。
7．下列关于ATP的叙述不正确的是(　　)
A．动物细胞中合成ATP所需的能量来自糖类等能源物质中的化学能
B．植物细胞中合成ATP所需的能量全部来自光反应固定的太阳能
C．温度的突然变化会影响ATP与ADP相互转化的速率
D．细胞呼吸过程产生的ATP是供应细胞生命活动的直接能源
解析：选B　植物细胞中合成ATP所需的能量来自于光合作用和呼吸作用。
8．生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是(　　)
A．太阳能、糖类、ATP B．ATP、糖类、脂肪
C．ATP、脂肪、太阳能 D．ATP、糖类、太阳能
解析：选D　生物体内生命活动的直接能源物质是ATP，主要能源物质是糖类，最终的能源物质是太阳能。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3 s以内的能量供应。某运动员在参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间变化如图所示。请据图回答下列问题：


(1)a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于________________________________。
(2)b→c过程中，ATP含量增加，说明__________加强，释放更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。
(3)从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会下降为零，说明_________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题干信息和曲线可知，肌细胞中的ATP在3 s内含量下降，说明ATP水解释放出能量供肌肉收缩利用。(2)曲线的b→c过程中，ATP含量增加，说明了在运动过程中，细胞呼吸加强，ATP的合成增多，补充能量的供应。(3)细胞内ATP和ADP之间相互转化十分迅速，维持稳定的供能机制。
答案：(1)肌肉收缩等生命活动　(2)细胞呼吸　(3)ATP在细胞内含量虽少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，构成生物体内部的稳定供能环境
10．(14分)科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久检测到神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得神经纤维周围溶液中24Na
的量变化如图所示，则：

(1)据图可知，加入某药物后，溶液中24Na的量_________；而加入ATP后，溶液中24Na的量___________。
(2)由此可见，神经纤维排出24Na需要消耗_________，通过细胞膜的方式是_______________。
(3)某药物的作用机理是_____________________________________________________。
(4)若将图中纵坐标改为“细胞中24Na的量”，请画出相应的曲线以表示细胞中24Na量的变化(注入神经纤维中24Na的总量为2)。
解析：分析曲线可知，纵坐标表示溶液中24Na的含量变化。由题干信息可知，向枪乌贼的神经纤维内注入24Na后，能在溶液中检测到24Na，说明神经纤维向外排放24Na，且加入某药物后，24Na停止排放，再加入ATP，24Na又恢复向外排放，一方面说明了24Na通过细胞膜需要消耗ATP，为主动运输，另一方面也可推断出某药物通过抑制ATP的合成从而阻断了24Na的外流。
答案：(1)不变　增加　(2)ATP　主动运输　(3)抑制了ATP的合成(或阻碍了细胞呼吸)　(4)如图









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10









细胞呼吸的方式


一、细胞呼吸概念
1．物质变化：有机物氧化分解，生成二氧化碳或其他产物。
2．能量变化：释放出能量并生成ATP。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌：
①代谢类型：在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧菌。
②细胞呼吸方式判断：在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
(2)产物检测：
①CO2的检测
②酒精的检测
(3)实验假设：
①有氧条件下：酵母菌进行有氧呼吸，产生CO2和水。
②无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
2．实验过程及结果分析
(1)配制酵母菌培养液：取20 g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中，再分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
(2)组装实验装置图并进行实验：
①有氧条件下装置，如图甲。

②无氧条件下装置，如图乙。

③将上述甲、乙两装置放置在25 ℃～35 ℃环境下培养8～10小时。
(3)观察CO2的产生：观察并记录澄清石灰水变混浊的情况。
(4)检测酒精的产生：
①取两支试管编号1和2；
②各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2 mL，分别注入试管1和2；
③分别滴入0.5 mL重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀。
(5)实验现象及分析：
　　　组　别 项　目　　　　 甲组(有氧条件) 乙组(无氧条件)
现 象 澄清的石灰水 变混浊且混浊程度高 变混浊，但速度和程度次于甲
滴加重铬酸钾的浓硫酸溶液 1号试管呈现橙色 2号试管呈现灰绿色
原因分析 有氧条件下释放的CO2多，无酒精产生 无氧条件下释放的CO2较少，同时有酒精产生
　　(6)写出实验结论：
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水。
③在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。

一、细胞呼吸概念
　读教材P91第一、二自然段。试归纳总结细胞呼吸的实质是什么？
提示：分解有机物，释放能量。
二、细胞呼吸方式探究
1．教材问题探讨分析
　仔细阅读教材P91～P92探究内容，思考并讨论下列问题：
(1)从产物角度分析，酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸产物有何不同。
提示：酵母菌在有氧条件下产生H2O和CO2；在无氧条件下产生酒精和CO2。
(2)酵母菌细胞呼吸能产生CO2，试探究如何检测CO2产生量的多少。
提示：可根据澄清石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色所需的时间长短，来检测酵母菌产生CO2的多少。
(3)探讨将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因。
提示：①加热煮沸后，葡萄糖溶液里的细菌会被杀死，可排除其他微生物对实验结果的影响；
②加热煮沸时，可排出溶液里的O2；
③若不冷却后再加入，温度过高会将酵母菌杀死。
(4)分析教材P92的实验装置图，思考下列问题：
①在有氧条件的装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
提示：使进入A瓶的空气先经过NaOH溶液处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
②B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，试分析其原因。
提示：保证瓶内原有O2被消耗掉造成无氧环境，可确保只有无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
(5)能否以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式？分析原因。
提示：不能。有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2，故不能以CO2的产生为指标确定细胞呼吸方式。应以酒精为指标，因为酵母菌只有无氧呼吸才能产生酒精。
2．判断下列说法是否正确
(1)细胞呼吸的产物都是CO2和H2O。(×)
(2)检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测。(√)
(3)酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。(×)
(4)在酸性条件下酒精与橙色的重铬酸钾反应变成灰绿色。(√)


一、实验课题的分析
1．本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
2．根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：
课题名称 课题一 课题二
自变量 有氧和无氧
因变量 产生CO2的多少 酒精的有无
观察指标 ①澄清石灰水变混浊的程度②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间的长短 重铬酸钾溶液的颜色变化
无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等
实验结论 在有氧条件下产生的CO2多 在无氧条件下才能产生酒精
二、实验装置的分析(装置见教材P92)
1．第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
2．第二组装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自于无氧呼吸。

[例]　(广东高考)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。
a

(1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并
b
在A通气口处打气，以利于__________________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是______________。
(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有__________的浓硫酸溶液来检测酒精。
(3)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适
c
宜，但酒精含量（+）比预期低。他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如__________，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“＋”表示酒精含量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。　　　　　　　　　　　　d
(4)请对预测的结果进行分析，并得出结论。
[研析]　本题考查酵母菌呼吸方式及实验探究的相关知识。具体解题过程如下：
[审]——关键信息
信息解读a：由题干“用酶将木薯淀粉降解成单糖”、酒精发酵装置中“12%木薯淀粉酶解物发酵培养基”和淀粉降解成的单糖为葡萄糖可知，发酵底物为葡萄糖。
信息解读b：发酵初期充气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸。
信息解读c：题干排除了各种因素，然后再让推测酒精含量比预期低的原因。任何一个生化反应都由三部分组成：反应物、产物和反应条件，由信息c可知，反应物和反应条件都没有问题，发酵的产物是酒精和CO2，CO2定时排出，由此可推知酒精含量低于预期的原因可能是由于产物酒精造成的。
信息解读d：由“最高含量为‘＋＋＋＋＋’”可知，实验分组时最少设置为5组。
[破]——联系基础
设问(1)可联系：酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧条件下进行有氧呼吸，代谢快，增殖快；在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。
设问(2)可联系：探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理，即橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
设问(3)(4)可联系：实验设计的单一变量原则和对照原则及实验设计的一般步骤。
[答]——研判设问
设问(1)：图中的发酵装置是选修1果酒制作装置的一个变形，发酵初期通气的目的是利于酵母菌进行有氧呼吸，繁殖大量酵母菌有利于后期发酵；实验过程中，酵母菌进行酒精发酵，产生CO2，装置内气压升高，通气阀②需要偶尔短时间打开，排出部分CO2以保持装置内气压的平衡和维持溶液pH稳定。
设问(3)(4)：由信息解读c和随着发酵的进行酒精浓度不断增大可推知，酒精含量低于预期的原因可能是不断增大的酒精含量抑制了酵母菌的无氧呼吸，使酒精的生成量减少，由此可确定实验目的为：探究酒精浓度对无氧呼吸的影响，其中自变量是酒精浓度，因变量为溶液中酒精的量。
根据设问(3)题干提示及信息解读d可知，设置5组实验，加入等量的酒精，用不同量的水进行稀释即得5种不同酒精浓度的溶液；其他条件都相同，因酒精浓度不同，对酵母菌无氧呼吸的影响将不同，根据实验结果即可得出实验结论。
[答案]　(1)提供氧气使酵母菌大量繁殖　排出产生的CO2以保持装置内气压平衡　(2)重铬酸钾　(3)酒精浓度　实验设计：①取5只锥形瓶，标号为1、2、3、4、5，分别加入等量的酵母菌、葡萄糖培养液和缓冲液。②向锥形瓶中分别加入0、20、40、60、80 mL的蒸馏水进行稀释，密封，在相同且适宜条件下培养相同时间。③一段时间后测定溶液中的酒精含量。结果如下：
锥形瓶 编号 1 2 3 4 5
酒精 含量 ＋ ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋
(4)溶液稀释倍数越高，产生的酒精的量越大，说明酒精浓度越小，越有利于酵母菌进行无氧呼吸。

[网络构建]

填充：①CO2　②有氧呼吸　③酒精　④无氧呼吸?
[关键语句]
1．酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧型生物。
2．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
3．橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。


1．下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是(　　)
A．萌发的种子　　　　　B．蛔虫
C．草履虫 D．以上均可以
解析：选A　萌发的种子既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸；蛔虫只进行无氧呼吸；草履虫只能进行有氧呼吸。
2．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是(　　)
A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
解析：选B　酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生CO2，为了防止空气中原有CO2的干扰，所以将空气先通入盛有NaOH溶液的锥形瓶中，然后再通入酵母菌溶液中。
3．检测酵母菌的发酵是否产生了酒精的试剂是(　　)
A．双缩脲试剂 B．斐林试剂
C．溴麝香草酚蓝溶液 D．重铬酸钾溶液
解析：选D　检测酒精的试剂是重铬酸钾溶液，酸性条件下该溶液遇酒精呈灰绿色。
4．请据图分析，经数小时后，U型管甲、乙两处的液面会出现下列哪种情况。(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)(　　)

A．甲处上升，乙处下降
B．甲、乙两处都下降
C．甲处下降，乙处上升
D．甲、乙两处都不变
解析：选C　由于小白鼠的呼吸作用吸收O2并产生CO2，并且产生的CO2又被NaOH溶液吸收，导致集气瓶中气体体积变小，所以U型管中的乙端上升，而甲端下降。
5．如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。实验开始时U型管左侧液面与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度变化，以下关于该实验的分析正确的是(　　)

A．种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果
B．此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率
C．一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子的细胞呼吸完全停止
D．为排除外界因素的影响，需要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为对照组
解析：选A　装置中含有空气，所以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率。一段时间后右侧液面高度不再变化，原因可能是锥形瓶内氧气消耗完毕，种子不能进行有氧呼吸，但不能说明种子的细胞呼吸完全停止。D项中对照组的设置可以校对外界环境变化带来的误差，但实验设置错误，应该用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为对照组。
6．某小组欲探究酵母菌有氧呼吸的产物，在实验中组成了如图装置。请完成以下问题。

(1)提出假设：______________________________________________________________。
(2)材料用具(略)。
(3)设计实验步骤：
①将配制好的____________，在B中装入____________，目的是__________________，在C中装入____________；
②依图安装好实验装置，并将装置_____________________________________________；
③一段时间后观察__________________________________________________________。
(4)预期实验结果：_________________________________________________________。
解析：实验假设是根据所学习知识提出的，描述实验对象与实验条件之间关系，可以是肯定性的，也可以是否定性的。根据题中图示，联系酵母菌的代谢类型，可以提出肯定性的假设：酵母菌在有氧条件下，可以进行有氧呼吸，产生CO2。实验主要利用的生物材料是酵母菌，酵母菌利用的营养物质是葡萄糖，因此，应先将配制好的酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶；实验中需要检测的因变量是CO2，所以要排除空气中含有的CO2对实验结果的影响，须在B瓶中装入NaOH溶液，吸收空气中的CO2，在C瓶中装入澄清的石灰水，检测是否生成了CO2。根据酵母菌的代谢特点可知，酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸产生CO2，CO2使澄清的石灰水变浑浊，因此实验中会观察到该现象的发生，由此可证明所提出的假设。
答案：(1)在有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸产生CO2　(3)①酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶　NaOH溶液　除去空气中的CO2　澄清石灰水　②用凡士林密封　③澄清石灰水是否变混浊　(4)若澄清的石灰水变混浊，证明酵母菌细胞进行有氧呼吸产生CO2

(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共18分)
1．检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是(　　)
A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸
B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸
C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2
D．酵母菌无氧呼吸不产生气体，但其中的产物能使重铬酸钾溶液变成灰绿色
解析：选C　酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，可通过是否有酒精的产生判断是否存在无氧呼吸，溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水都是CO2指示剂，酒精可用酸性重铬酸钾溶液进行检测。
2．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示：
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol
产生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol
下列叙述错误的是(　　)
A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸
B．b值对应的氧浓度为零
C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 mol
D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵
解析：选D　根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。
3．测定下列哪项可简便且准确判断出贮存小麦种子的细胞呼吸方式(　　)
A．有无酒精的生成
B．有无水的生成
C．有无有机物消耗
D．O2消耗量与CO2生成量的比值
解析：选D　有酒精产生时可推测其进行了无氧呼吸，但无法推测其是否也进行了有氧呼吸。有水产生时可推测其进行了有氧呼吸，但无法推测其是否也进行了无氧呼吸。无论无氧呼吸还是有氧呼吸都消耗有机物。若无O2消耗，可推测其只进行无氧呼吸；若O2消耗量等于CO2生成量，可推测其只进行有氧呼吸；若O2消耗量小于CO2生成量，可推测其既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
4．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是(　　)
A．细胞呼吸是重要的放能反应
B．细胞呼吸是细胞中有机物的一系列氧化分解过程
C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D．细胞呼吸是细胞与环境间的气体交换
解析：选D　细胞呼吸是细胞中有机物经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其他产物，释放能量并生成ATP的过程，是有机物在细胞内缓慢燃烧的过程。
5．图示为测量动物呼吸的实验装置，图中a为红墨水珠，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物(　　)

A．放出的CO2量
B．放出的O2量
C．吸收的CO2量
D．吸收的O2量
解析：选D　动物呼吸吸收O2，产生CO2，由于CO2被KOH溶液吸收，故该装置测量的是瓶中O2的减少量。
6．(江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是(　　)

A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
解析：选B　打开阀a可保证氧气的供应，A项正确；经管口3取样只能检测酒精的产生情况，B项错误；实验开始前整个装置需进行气密性检查，确保有氧、无氧条件只是通过管口1控制的，C项正确；管口2连通装有澄清石灰水的试剂瓶，通过观察澄清石灰水的混浊程度来检测CO2的产生情况，D项正确。
二、非选择题(共32分)
7．(15分)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置图，请据图分析下列问题。

(1)A瓶加入的试剂是___________，其目的是____________________________________。
(2)C瓶和E瓶加入的试剂是_________，其作用是________________________________。
(3)图中装置有无错误之处，如果有请在相应的图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据图示连接方式判断，甲图是控制有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸的实验装置，此装置要排除空气中含有的CO2对实验结果的影响，保证最终检测到的是酵母菌有氧呼吸所产生的，因此在A瓶中应加入NaOH溶液，吸收通入空气中的所有CO2。(2)C瓶中应装入澄清的石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)，目的是检验甲装置中的酵母菌在有氧条件下是否进行了有氧呼吸产生CO2。(3)由图中连接方式看出，甲装置中由B瓶连接C瓶的玻璃管应插入C瓶液面下，否则不能很好地检测实验结果。(4)图乙是探究酵母菌无氧呼吸的装置，成功与否的关键是控制无氧环境，因此应将D瓶密封一段时间，让瓶内的酵母菌将瓶中氧气消耗干净，保证形成无氧环境，再连通E瓶。
答案：(1)NaOH溶液　排除空气中CO2对实验结果的干扰　 (2)澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液) 　检测CO2的产生　
(3)

(4)D瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的(符合题意即可)
8．(17分)酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，有同学认为是氧气抑制了酵母菌的无氧呼吸；也有同学认为是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌的无氧呼吸。请完成下列实验：
(1)供选的实验试剂：5%葡萄糖溶液、酵母菌细胞(试剂1，适宜条件下，无氧呼吸、有氧呼吸均可发生)、酵母菌细胞质基质的上清液(试剂2，无氧呼吸进行的场所)、ATP溶液、蒸馏水。
(2)实验步骤：

①取锥形瓶完成如图装置，组装三套，依次编号为A、B、C。1号锥形瓶中都加10%的NaOH溶液，3号锥形瓶中都加澄清的石灰水。
②A装置2号锥形瓶中加入10 mL的试剂2、10 mL的5%葡萄糖溶液、2 mL蒸馏水；B装置2号锥形瓶中加入 ；C装置2号锥形瓶中加入
。
③A、B、C三套装置均先持续通入N2 5 min，目的是________________________，再将三套装置分别处理：A、B装置持续通入N2，C装置持续__________。
④将三套装置放在温度适宜(25 ℃～35 ℃)的相同条件下培养相同时间(8 h～10 h)。
⑤观察________________，判断是否进行无氧呼吸。
(3)预期实验结果并得出相应结论：
①若______________________________________________________________________，
则酵母菌无氧呼吸受ATP抑制，不受氧气抑制；
②若______________________________________________________________________，
则酵母菌无氧呼吸受氧气抑制，不受ATP抑制；
③若______________________________________________________________________，
则酵母菌无氧呼吸受ATP抑制，也受氧气抑制；
④若______________________________________________________________________，
则酵母菌无氧呼吸既不受ATP抑制，也不受氧气抑制。
解析：该实验探究酵母菌无氧呼吸受O2抑制还是受ATP抑制，实验的自变量是ATP、O2的有无，因变量是生成的CO2。实验材料中已给出试剂1与试剂2，所以选用试剂2，能提供进行无氧呼吸的场所。实验要设置对照实验，题目中已给出空白对照组，所以设置具有ATP的实验组和通入氧气的实验组即可，其他条件和试剂用量都与A组相同。探究性实验结果的预测需要全面，可将所有可能都预测出来，并根据结果推出相应的结论，本题已给出实验结论，所以根据结论和实验处理推测出实验结果即可。
答案：(2)②10 mL的试剂2、10 mL的5%葡萄糖溶液、2 mL ATP溶液　10 mL的试剂2、10 mL的5%葡萄糖溶液、2 mL蒸馏水(可换顺序，但应与结果对应)　③去除锥形瓶中的氧气　通入空气　⑤各装置中3号瓶是否变混浊　(3)①A装置变混浊，B装置不变混浊，C装置变混浊　②A装置变混浊，B装置变混浊，C装置不变混浊　③A装置变混浊，B装置不变混浊，C装置不变混浊　④A装置变混浊，B装置变混浊，C装置变混浊









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细胞呼吸的原理及应用


一、有氧呼吸
1．概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
2．主要场所——线粒体：

3．过程
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸、水 O2、[H]
生成物 丙酮酸、[H]、ATP CO2、[H]、ATP H2O、ATP
能量 少量能量 少量能量 大量能量
4．有氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
5．特点
(1)必要条件：有氧参与，多种酶催化。
(2)过程特点：能量是逐步释放的，有机物彻底氧化分解。
6．能量转化：1 moL葡萄糖彻底氧化分解后释放出2 870 kJ的能量，其中1_161 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能形式散失掉。
二、无氧呼吸
1．类型：对于微生物而言，根据产物的不同，可分为酒精发酵和乳酸发酵。
2．两种类型的比较：




酒精发酵 乳酸发酵
场所 细胞质基质
过程 第一阶段 葡萄糖[H]＋丙酮酸＋少量能量
第二阶段 丙酮酸酒精＋CO2 丙酮酸乳酸
反应式 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 C6H12O62C3H6O3＋少量能量
能量转化 1 mol 葡萄糖分解成乳酸后只释放196.65 kJ能量，其中有61.08 kJ储存在ATP中
三、细胞呼吸原理的应用[连线]



一、有氧呼吸
1．教材问题探讨分析
(1)仔细观察教材P93图5－8，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？
提示：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
(2)观察教材P93图5－9，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：
①试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，写出反应式并用箭头进行标注。
提示：

②分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？
提示：因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。
③细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？
提示：细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。
2．判断下列说法是否正确
(1)细胞有氧呼吸的场所是线粒体。(×)
(2)有氧呼吸过程中产生能量最多的是第三阶段。(√)
(3)细胞呼吸分解有机物释放的所有能量都用于合成ATP。(×)
二、无氧呼吸
　读教材P94～P95无氧呼吸内容，讨论并交流下列问题：
1．所有生物无氧呼吸的产物相同吗？说明理由。
提示：不同。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。
2．无氧呼吸为什么产生的能量是少量的？
提示：因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。


一、有氧呼吸和无氧呼吸的联系与区别
1．细胞呼吸的过程图解

[特别提醒]　
(1)图中忽略细胞与线粒体的大小比例。
(2)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。从丙酮酸开始由于是否有氧的存在及酶种类的差异，才分别沿着不同的途径形成不同的产物。
2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同点 条件 需氧 不需氧
场所 细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质
分解程度 葡萄糖分解彻底 葡萄糖分解不彻底
产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2
能量释放 大量能量 少量能量
相 同 点 反应条件 需酶和适宜温度
本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量

[特别提醒]　
(1)由葡萄糖的有氧呼吸反应式可知，消耗的O2与生成的CO2体积相等。
(2)有氧呼吸和酒精发酵中都有CO2生成，但H2O是有氧呼吸的特有产物。
(3)人和动物无氧呼吸产生乳酸，但有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等无氧呼吸也产生乳酸。
二、影响细胞呼吸的外界因素
1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。如图所示：

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。
2．O2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1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2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。如图所示：

[特别提醒]
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。

[例1]　(江苏高考)如图为细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选)(　　)

A．①和③都具有双层生物膜
B．①和②所含酶的种类不同
C．②和③都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
[解析]　分析题图可推测①为细胞质基质，②为线粒体基质，③为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。①与②中的反应类型不同，故所含酶也不同；③中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP，②中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量ATP。
[答案]　BD
[例2]　现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，通入不同浓度的氧气，产生的酒精和二氧化碳如图所示。则在氧气浓度为a时(　　)

A．酵母菌只进行无氧呼吸不进行有氧呼吸
B．用于无氧呼吸的葡萄糖的比例是2/5
C．酵母菌有氧呼吸消耗9 mol氧气
D．O2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响
[解析]　假设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，消耗的氧气为y，则由图中数据和细胞呼吸的反应式可计算出：
C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O
1　 　　　　　 6　 　6
x y　 15－6
得x＝3/2，y＝9
C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH
1　　 　2　　　 2
3 6 6
因此，酵母菌既进行无氧呼吸也进行有氧呼吸；用于无氧呼吸的葡萄糖比例为2/3；有氧呼吸消耗的氧气为9 mol；从图中看出，随着O2浓度的增加，产生的酒精量逐渐减少直至不产生酒精，可见O2可促进有氧呼吸，同时抑制无氧呼吸。
[答案]　C

细胞呼吸方式的判断方法
(1)依据O2吸收量和CO2释放量判断：
①不消耗O2，释放CO2―→只进行无氧呼吸；
②O2吸收量＝CO2释放量―→只进行有氧呼吸；
③O2吸收量＜CO2释放量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自无氧呼吸。
(2)依据酒精和CO2生成量判断：
①酒精量＝CO2量―→只进行无氧呼吸；
②酒精＜CO2量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自有氧呼吸。


[网络构建]

填充：①C6H12O6―→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量　
②2丙酮酸＋6H2O―→6CO2＋20[H]＋少量能量　
③24[H]＋6O2―→12H2O＋大量能量　④细胞质基质
⑤线粒体　⑥酶的活性　⑦有氧　⑧无氧　⑨抑制?
[关键语句]

2．有氧呼吸的三个阶段：
(1)细胞质基质：C6H12O6丙酮酸＋[H]＋能量
(2)线粒体基质：丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋能量
(3)线粒体内膜：[H]＋O2H2O＋能量
3．无氧呼吸的两种反应类型：
(1)C6H12O62C3H6O3＋少量能量
(2)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
4．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。


1．在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别发生在(　　)
A．第一阶段和第二阶段
B．第一阶段和第三阶段
C．第二阶段和第三阶段
D．第三阶段和第二阶段
解析：选C　在有氧呼吸的第二阶段，2分子的丙酮酸和6分子的水在酶的作用下，生成6分子的CO2和20分子[H]并释放少量的能量；第三阶段是前两阶段产生24分子[H]与6分子的O2反应，生成水并释放大量的能量。
2．有氧呼吸的三个阶段都产生的是(　　)
A．二氧化碳　　　　　　　　　B．丙酮酸
C．[H]和ADP D．ATP
解析：选D　在有氧呼吸的三个阶段中，都释放出能量，合成ATP。
3．下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是(　　)
A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞
B．剧烈运动时的人骨骼肌细胞
C．酸奶生产中的乳酸菌
D．受涝的植物根细胞
解析：选D　动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。
4．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
解析：选D　有氧呼吸过程中，物质变化过程为：C6HO6→C3HO3(丙酮酸)→C18O2。
5．某种抑制剂使细胞的呼吸作用明显下降，则同期下列物质吸收和产生减少的分别是(　　)
A．Ca2＋、丙氨酸 B．甘油、二氧化碳
C．氧气、水 D．脂肪酸、乙醇
解析：选C　细胞进行有氧呼吸消耗葡萄糖和氧气，产生CO2和水；利用某种抑制剂抑制细胞呼吸的进行，氧气的消耗量和水的产生量都会同期减少。
6．某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，此时的花序细胞(　　)
A．主要通过无氧呼吸生成ATP
B．产生的热量远多于其他细胞
C．线粒体基质不参与有氧呼吸
D．没有进行有氧呼吸第三阶段
解析：选B　耗氧速率高说明有氧呼吸强；单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量，有产热和形成ATP两个去路，ATP少说明产热多，B正确。
7．如图是酵母菌细胞有氧呼吸过程的图解。请根据图回答下列问题。

(1)图中②③所代表的物质分别是________、________。
(2)依次写出图中④、⑤、⑥所代表的能量多少：__________(选填“少量”或“大量”)。
(3)如果氧气供应不足，其产物是________，反应的场所是________，该反应可以写成：________________。
解析：(1)根据图示物质转化关系及有氧呼吸过程中的物质变化过程判断，①是葡萄糖，②丙酮酸，③是氧气，④⑤⑥都是能量。(2)有氧呼吸第一阶段、第二阶段都释放出少量能量，第三阶段则释放出大量能量。(3)若氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，其反应场所是细胞质基质。
答案：(1) 丙酮酸　 O2　(2)少量、少量、大量　(3)C2H5OH(或酒精)和CO2　细胞质基质　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量

(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．高等植物有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，它们分别形成于(　　)
①细胞质基质　②叶绿体　③核糖体　④线粒体
A．②④　　　　　　　　　　B．①④
C．③② D．④①
解析：选D　有氧呼吸放出的CO2是在线粒体内进行的第二阶段产生的，无氧呼吸只在细胞质基质中进行。
2．关于细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．种子风干脱水后呼吸强度增强
B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
解析：选B　种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，导致根系因缺氧而发生无氧呼吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量繁殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐增强。
3．在生物体内有机物氧化分解的全过程中，完全在线粒体内进行的是(　　)
A．C6H12O6＋6O2CO2＋6H2O＋能量
B．丙酮酸和水形成CO2和[H]
C．C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
D．丙酮酸转化成乳酸
解析：选B　除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中进行以外，无氧呼吸全过程、有氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。
4．在用酵母菌进行家庭酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到3种化学物质，其浓度变化如图，图中P、Q、R三曲线依次代表(　　)

A．CO2、C2H5OH、O2 B．CO2、O2、C2H5OH
C．C2H5OH、O2、CO2 D．C2H5OH、CO2、O2
解析：选A　在密闭的容器内，酵母菌开始进行有氧呼吸，消耗容器内的氧气，产生CO2和水，随着氧气的消耗酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，在整个过程中，O2减少直至消耗干净，酒精和CO2都是逐渐增加，直至容器内的葡萄糖被消耗干净，酒精和CO2的产生量不再增加。
5．一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少24 mL，CO2增加48 mL，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的(　　)
A．1/3倍 B．1/2倍
C．2倍 D．3倍
解析：选D　酵母菌进行有氧呼吸消耗O2，容器中O2减少24 mL就等于有氧呼吸消耗的O2为24 mL，根据有氧呼吸的反应式可推出有氧呼吸消耗O2的量等于其产生的CO2量，这样有氧呼吸产生的CO2为24 mL，容器中CO2增加量为酵母菌进行呼吸作用产生的CO2总量，则无氧呼吸产生的CO2为(48－24)＝24(mL)，那么无氧呼吸所消耗的葡萄糖/有氧呼吸所消耗的葡萄糖＝(24/2)/(24/6)＝3。
6．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是(　　)
A．甲试管中最终产物为CO2和H2O
B．乙试管中不发生反应
C．丙试管中有大量的ATP产生
D．丙试管中无CO2产生
解析：选B　根据题目中对酵母菌的处理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装入的是线粒体，丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三只试管中都装入葡萄糖，在无氧条件下，甲试管能够完成无氧呼吸的整个过程，产生酒精和CO2，释放出少量的能量；乙试管不发生反应；丙试管中能够完成整个的无氧呼吸过程。
7．如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于(　　)

A．线粒体、线粒体和细胞质基质
B．线粒体、细胞质基质和线粒体
C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质
D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体
解析：选C　图中酶1参与催化葡萄糖分解生成丙酮酸，为无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，是在细胞质基质中进行的；酶2参与的是有氧呼吸的第二、三阶段，它是在线粒体中进行的；酶3参与的是无氧呼吸的第二阶段，它是在细胞质基质中进行的。
8．我国加入WTO，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争中取胜的条件之一。为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采取如下措施(　　)
A．充入O2，温度为5 ℃ B．充入O2，温度为20 ℃
C．充入N2，温度为5 ℃ D．充入N2，温度为20 ℃
解析：选C　生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其有氧呼吸速率，减少有机物的消耗，因此可采用充入N2，抑制有氧呼吸，控制0 ℃以上低温，降低酶的活性，从而使细胞呼吸速率减慢。
9．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是(　　)
氧浓度(%) a b c d
CO2产生量(mol) 9 12.5 15 30
C2H5OH产生量(mol) 9 6.5 6 0
A．a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B．b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C．c浓度时有50 %的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸
D．d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
解析：选D　酵母菌无氧呼吸的反应式为：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量，有氧呼吸反应式为：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2 ＋ 12H2O＋大量能量。氧浓度为a时， CO2和C2H5OH产生量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸；氧浓度为b时，无氧呼吸产生的C2H5OH的量等于CO2的产生量，都是6.5 mol，消耗葡萄糖的量为6.5÷2＝3.23 mol；有氧呼吸释放的CO2为12.5－6.5＝6 mol，消耗的葡萄糖为1 mol，无氧呼吸速率大于有氧呼吸。氧浓度为c时，无氧呼吸消耗葡萄糖3 mol，有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9 mol，消耗葡萄糖为1.5 mol，用于酵母菌无氧呼吸的葡萄糖占×100%＝66.7%；d浓度时，没有酒精产生，表明酵母菌只进行有氧呼吸过程，没有进行无氧呼吸。
10．将苹果储藏在密闭容器中，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(　　)
氧浓度(%) a b c d e
CO2产生量(mol/min) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0
O2的消耗量(mol/min) 0 0.5 0.7 1.2 3.0
A．氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B．氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.6 mol/min
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，较适宜苹果的储藏
解析：选C　氧浓度为a时，细胞只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质；氧浓度为c时，两种呼吸方式并存，无氧呼吸产生的CO2与酒精均为0.6 mol/min；氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量分别为1.2 mol/min和0.4 mol/min，消耗葡萄糖之比为1∶1，即有1/2葡萄糖用于酒精发酵；CO2产生量最少的氧浓度点是储藏苹果的最佳浓度。
二、非选择题(共50分)
11．(14分)生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答：

(1)图中A是________，其产生的部位是________。
(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是__________，可在人体细胞中进行的是__________。
(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中________过程。
(4)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为____________。
解析：(1)根据细胞呼吸过程中的物质变化可判断，A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。(2)图中①是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段，不需要氧气参与，②是有氧呼吸第二、三阶段，其中第三阶段需要在有氧条件下完成，③和④表示无氧呼吸过程，其中能够在人体细胞进行的是①②④。(3)苹果贮藏久了，内部果肉细胞会进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，即图中①③过程。(4)有氧呼吸的反应式：C6H12O6 ＋ 6H2O ＋ 6O26CO2＋12H2O＋大量能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量，如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为1∶3。
答案：(1)丙酮酸　细胞质基质　　(2)②　①②④　(3)①③　(4)1∶3
12．(18分)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。

请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C 三点，可知__________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1 的KNO3 溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。
___________________________________________________________________________。
解析：(1)细胞有氧呼吸第二阶段生成CO2，进行的场所是线粒体基质；由图示可知，A、B、C 三点中A 点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的[H]最多。(2)据图可知，加KNO3溶液组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30 mmol·L－1的KNO3溶液组速率最高，作用效果最好。(3)根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为无氧呼吸可能会产生CO2。
答案：(1)线粒体基质　A　(2)减缓　30　(3)不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2
13．(18分)如图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。

(1)关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，读取有色液滴向________(选填“左”或“右”)移动的距离。
(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放入____________、________________________。
(3)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易腐烂。有人推测易腐烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率的实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。
①实验变量：_______________________________________________________________。
②实验假设：_______________________________________________________________。
③实验步骤：
第一步：按图安装装置，关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。
第二步：___________________________________________________________________。
第三步：___________________________________________________________________。
④预期结果及结论：
i．如果aii.________________________________________________________________________；
iii.________________________________________________________________________。
解析：(1)关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，消耗氧气，产生二氧化碳，但二氧化碳被NaOH溶液吸收，故容器中减少的气体量就是消耗的氧气量，所以读取的是有色液滴向左移动的距离。(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，应设置对照组，按照等量原则和单一变量原则，校正装置的容器和小瓶中应分别放入与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃、与实验组等量的20%的NaOH溶液。(3)本实验的目的是探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高，因此实验变量应为机械损伤，实验假设可以是“机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高”或“机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高”。
答案：(1)左　(2)与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃　与实验组等量的20%的NaOH溶液　(3)①机械损伤　②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高(或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高)　③第二步：向容器内加入与实验组等量的消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与实验组完全相同　第三步：记录相同时间内有色液滴移动距离为b　④i.机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高　ii.如果a＝b，说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响 iii.如果a>b，说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低








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捕获光能的色素和结构


一、实验：绿叶中色素的提取和分离
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无水乙醇中。
(2)过程：
步骤名称 操作过程
取材 称取5 g新鲜绿叶，剪碎，放入研钵中
研磨 加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，迅速、充分研磨
过滤 漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤
收集 用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞严
2.分离绿叶中的色素
(1)原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液扩散得快，反之则慢。因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开来。
(2)步骤：
　

二、绿叶中色素种类、分布及吸收光谱
色素种类 颜色 吸收光谱 分布
叶绿素(约占3/4) 叶绿素a 蓝绿色 主要吸收蓝紫光和红光 叶绿体中的类囊体薄膜上
叶绿素b 黄绿色
类胡萝素 (约占1/4) 胡萝卜素 橙黄色 主要吸收蓝紫光
叶黄素 黄色
三、叶绿体的结构与功能
1．形态：一般呈扁平的椭球形或球形。
2．结构：

3．功能：是进行光合作用的场所。

一、绿叶中色素的提取与分离
1．教材问题探讨分析
读教材P97—P98实验内容，讨论回答下列问题：
(1)从绿叶中提取色素的过程中，为何要将绿叶充分研磨？
提示：为了使叶绿体完全破裂，从而能提取出较多的色素。
(2)为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线有什么要求？在干燥后要重复画一两次，请分析这样做的目的。
提示：①剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。
②滤液细线要细、直、齐，可使分离的色素带不重叠。
③重复画线可增加色素含量使分离的色素带清晰，便于观察。
(3)如图是某同学实验所得到的层析结果，据图分析并填写图中自上而下色素的名称、颜色。

提示：①胡萝卜素　橙黄色　②叶黄素　黄色　③叶绿素a　蓝绿色　④叶绿素b　黄绿色
2．判断下列说法是否正确
(1)叶绿体中的色素既能溶于有机溶剂又能溶解于水中。 (×)
(2)可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取与分离。(×)
(3)向研钵中加入少量的CaCO3和少量的SiO2作用是相同的。(×)
(4)过滤色素溶液时，漏斗基部应放置多层滤纸。(×)
(5)层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少。(√)
二、叶绿体的结构与功能
1．教材问题探讨分析
(1)观察教材P99图5－11，阅读相关文字内容，讨论叶绿体与其功能相适应的结构特点有哪些？
提示：叶绿体中基粒的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素和光合作用相关的酶；在叶绿体的基质中含有与光合作用有关的酶；组成基粒的类囊体薄膜，大大增加了膜面积。
(2)阅读教材P100资料分析内容，讨论并交流下列问题：
试从实验材料选择、对照设置等方面分析恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？从该实验还可得出什么结论？
提示：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多的部位。
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多和光照少的部位，相当于一组对照实验。
④进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验。明确实验结果完全是由光照引起的等。
结论：①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体释放的。
2．判断下列说法是否正确
(1)叶绿体基质中含有少量的DNA、RNA以及少量的色素。(×)
(2)叶绿素对绿光不吸收，全部被反射，所以叶片呈绿色。(×)


一、叶片颜色变化
植物叶片呈现的颜色是叶片中各种色素的综合表现，其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之间的比例。
1．植物叶色正常是绿色的原因：正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的比例约为3∶1，所以正常叶片总是绿色。
2．秋天植物叶色变黄的原因：叶绿素不稳定，低温下易被破坏，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易被破坏，所以随着天气变冷，叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色——黄色。
二、实验注意事项
1．选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。
2．提取色素时研磨要迅速、充分的原因：无水酒精易挥发；为了使叶绿体完全破裂，从而能提取到较多的色素；叶绿素极不稳定，会在活细胞中的叶绿素水解酶作用下水解。
3．制备滤纸条：剪取两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。
4．画滤液细线要细而直，且干燥后重复画2～3次以增加色素含量。
5．色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则色素将溶解到层析液中，导致色素带不清晰。
三、实验试剂的作用
1．无水乙醇用于提取绿叶中的色素。
2．层析液用于分离绿叶中的色素。
3．研磨时加入的二氧化硅可使研磨更充分。
4．碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
[特别提醒]
绿叶中色素提取分离实验异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析：
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸细线画得过粗。
(3)滤纸条看不见色素带：
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。

[例1]　(新课标全国卷Ⅱ)关于叶绿素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
[解析]　叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素，A项正确。叶绿素a和叶绿素b吸收的光能可用于光合作用的光反应，B项正确。在红光区叶绿素a的吸收峰值高于叶绿素b，C项正确。植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少，绿光被反射出来，D项错误。
[答案]　D
[例2]　(江苏高考)关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是 (　　)
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
[解析]　在提取绿叶中色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过滤，A项错误；纸层析法分离滤液中色素时，需用干燥的定性滤纸，B项正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再重复画线2～3次，C项错误；研磨叶片时应用无水乙醇溶解色素，D项错误。
[答案]　B

[网络构建]

填充：①叶绿素a、叶绿素b　　　②胡萝卜素、叶黄素　③类囊体　　④类囊体　　
⑤DNA
?[关键语句]
1．无水乙醇能提取绿叶中的色素，层析液可分离色素。
2．用无水乙醇提取色素的原理是色素能溶解在无水乙醇中。
3．不同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。
4．二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
5．层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
6．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
7．色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶则分布于类囊体薄膜和叶绿体基质中。


1．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，研磨绿叶不需要加入(　　)
A．乙醇　　　　　　　　　B．层析液
C．二氧化硅 D．碳酸钙
解析：选B　在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，研磨绿叶之前，需要加入少量的二氧化硅、碳酸钙及10 mL无水乙醇，层析液是在分离色素时加入到烧杯中的试剂。
2．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是(　　)
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进行研磨，不用作任何处理
D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠
解析：选C　叶绿体中色素不溶于水而溶于有机溶剂无水乙醇，因此可用无水乙醇提取色素；分离色素是利用了各种色素在层析液中的溶解度的不同，随层析液在滤纸条上扩散速度不同而停留在不同位置上；提取色素研磨时，需要向研钵内加入少量的二氧化硅、碳酸钙、10 mL无水乙醇及绿叶，并迅速研磨；在滤纸条上画滤液细线时，一定要细、直、齐，防止层析后色素带重叠。
3．在进行“绿叶中色素提取和分离”的实验时，不让层析液没及滤液细线的原因是(　　)
A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果
B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使实验失败
D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散
解析：选C　叶绿体中的各种色素能够溶于有机溶剂，若在层析时，层析液没及滤纸条上的滤液细线，色素就会溶解在层析液中，导致层析后得不到色素带。
4．某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是(　　)

解析：选A　植物叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，400 nm～500 nm为蓝紫光区，600 nm～700 nm为红光区，因为叶绿素b是叶绿素的一种，所以答案选A。
5. 下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答：

(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A________10 mL，作用是________；B_________少许，作用是使研磨充分；C________少许，作用是________。
(2)图中步骤②将研磨液倒入漏斗中，漏斗基部放有________________。
(3)图中步骤③剪去两角的作用是 ，画滤液细线的要求是_____________________________________________________。
(4)图中步骤④中加盖的目的是____________；色素带最宽的是____________，扩散速度最快的是____________。(5)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量3/4的______和______分解，从而显示出________和________的颜色。
解析：(1)研磨时需要加入3种物质：10 mL无水乙醇，作用是溶解色素；二氧化硅可以增大摩擦力，使细胞和叶绿体破碎以便充分研磨；细胞研磨破碎后，会溢出有机酸，为防止叶绿素被破坏，研磨时需要加入少许碳酸钙来中和有机酸。(2)过滤研磨液时，漏斗基部通常使用单层尼龙布而不能用滤纸，因为色素可吸附在滤纸上。(3)剪去滤纸两角的作用是防止两边色素扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。 (4)4种色素在层析液中溶解度不同导致各种色素在滤纸条上的扩散速度不同，从而达到分离色素的目的。由于层析液有毒，且可以挥发，所以要加盖。色素带的宽度不同是由各种色素含量不同造成的，且色素的含量越多，色素带越宽。一般植物叶片中叶绿素a含量最多，所以叶绿素a的色素带最宽。(5)叶绿素不稳定，易分解，而叶黄素和胡萝卜素较稳定，故秋天树叶由绿变黄。
答案：(1)无水乙醇　溶解色素　二氧化硅　碳酸钙　防止色素被破坏　(2)单层尼龙布　(3)防止色素带扩散不整齐　细、齐、直　(4)防止层析液挥发　叶绿素a　胡萝卜素　(5)叶绿素a　叶绿素b　胡萝卜素　叶黄素

(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．吸收光能的色素分布在(　　)
A．叶绿体的外膜上　 　　　B．类囊体的薄膜上
C．叶绿体的内膜上 D．叶绿体的基质中
解析：选B　叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上。
2．如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素(　　)

A．叶绿素a、叶绿素b B．类胡萝卜素、叶绿素
C．叶黄素、叶绿素a D．叶绿素、类胡萝卜素
解析：选D　根据图中曲线可知，甲有两个吸收峰值，分别位于蓝紫光区和红光区，乙只有一个吸收峰值，位于蓝紫光区，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以，甲为叶绿素，乙为类胡萝卜素。
3．把叶绿素提取液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是(　　)
A．红光和蓝紫光区域 B．黄光和蓝紫光区域
C．绿光和红光 D．黄光和绿光区
解析：选A　叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。
4．用菠菜叶进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是(　　)

解析：选A　由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，而叶绿素的溶解度小，所以叶绿素a和叶绿素b分别扩散在第三和第四条色素带上。
5．(海南高考)关于叶绿素提取的叙述，错误的是(　　)
A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B．加入少许CaCO3 能避免叶绿素被破坏
C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
解析：选C　菠菜绿叶含大量的色素，易于研磨，是提取色素的良好材料。加入少许CaCO3的目的是中和液泡破坏后释放的酸性物质，防止研磨中色素被破坏。叶绿体中的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等，四种色素均溶于乙醇。研磨加石英砂的目的是使研磨更充分。
6．在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因不可能是(　　)
A．未加石英砂，研磨不充分
B．一次加入大量的丙酮提取
C．分次加入少量丙酮提取
D．使用放置数天的菠菜叶
解析：选C　实验中收集到的滤液绿色过浅，一方面可能是绿叶放置时间过长，叶绿素分解了或研磨得不充分；另一方面可能是加入的溶剂过多，不会是分次加入少量丙酮提取所致。
7．(上海高考)如图表示叶绿体色素提取和分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为(　　)

A．红色　　　B．黄色　　　C．绿色　　　D．紫色
解析：选B　在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应为黄色。
8．叶绿体色素的纸层析结果显示，叶绿素b位于层析滤纸的最下端，原因是(　　)
A．相对分子质量最小
B．相对分子质量最大
C．在层析液中的溶解度最小
D．在层析液中的溶解度最大
解析：选C　色素分离的原理是根据不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液扩散得快，溶解度小的随层析液扩散得慢，层析时随层析液在滤纸上的扩散而分离开。
9．某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　　)

A．甲可能是因为研磨时未加入SiO2
B．乙可能是因为研磨时未加入CaCO3
C．丙可能是误用蒸馏水作提取液和层析液
D．丁是正确操作得到的理想结果
解析：选D　色素的提取和分离实验中，SiO2可使菠菜叶研磨充分，CaCO3可防止叶绿素受到破坏，未加入SiO2和CaCO3时，会发生甲、乙图示的现象；丙图中色素含量基本为零，可能是误用蒸馏水作提取液和层析液的结果；丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色叶片中叶绿素a和叶绿素b多。
10．如图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是(　　)

A．①和②具有选择透过性功能
B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
C．③和④中都有与光合作用有关的酶
D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用
解析：选D　①②表示叶绿体的双层膜，它们是具有选择透过性的，③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶，④中基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶，所以色素和光合作用的酶是进行光合作用的需要条件。具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻也能进行光合作用。
二、非选择题(共50分)
11．(9分)美国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移向氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示：

(1)描述B情况下细菌的分布情况如何：____________________________________，如此分布是因为光合作用释放了________。
(2)该实验证实了光合作用的场所是________，吸收光能的色素和催化反应的酶分别分布在______________、______________。
(3)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么？ ，在________光点的细菌特别多。
解析：(1)白光的光质较为均匀，好氧细菌主要分布在能进行光合作用产生O2的叶绿体周围。(2)通过螺旋状的叶绿体与好氧细菌的关系可以看出进行光合作用的位置在叶绿体上，色素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，而酶有的分布在类囊体上，有的分布在叶绿体的基质中。(3)在C实验中的自变量是光质，主要有红、绿、蓝三区，而在红光和蓝光光点的好氧细菌远远多于绿光光点。
答案：(1)细菌集中在叶绿体周围　O2 (2)叶绿体　类囊体的薄膜上　类囊体上和基质中
(3)找出不同颜色的光对光合作用的影响　红光和蓝光
12．(12分)分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。

处理 A B C
SiO2(少量) ＋ ＋ ＋
CaCO3(少量) － ＋ ＋
95%乙醇(10毫升) ＋ － ＋
蒸馏水(10毫升) － ＋ －
注：“＋”代表加入该物质，“－”代表未加入该物质。
试回答：
(1)A处理得到的溶液颜色是__________________________________________________，
原因是____________________________________________________________________。
(2)B处理得到的溶液颜色是__________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________。
(3)C处理得到的溶液颜色是_________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________。
解析：观察表中A、B、C三个研钵的处理与结果的关系。
(1)因为A中未加CaCO3，使其中的部分叶绿素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色。(2)B中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素不能溶解于蒸馏水中，故溶液几乎无色。(3)C中加入了SiO2和CaCO3，研磨出的叶绿素等色素能溶解于有机溶剂乙醇中，故溶液为深绿色。
答案：(1)黄绿色　部分叶绿素受到破坏　(2)几乎无色　叶绿素不溶于水　(3)深绿色　大量叶绿素溶于乙醇中
13．(14分)请回答下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的问题：
(1)甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为__________________。
(2)该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的________来判断条带的色素种类。
(3)乙同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的丙同学的滤纸条上却色素分带明显。乙同学实验失败的原因可能是_________________________________________。
(4)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是_______________________________________________________。
(5)实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为是某些色素含量增加所致。根据所学知识，你将如何设计实验来判断乙、丙两个同学的观点是否正确？
_______________________________________________________________________________。
解析：(1)叶绿素b呈黄绿色。(2)不同色素溶液的吸收光谱不同，以此可区分不同的色素。(3)若层析液触及滤液细线，则色素会溶解在层析液中，滤纸条上不能得到色素带。(4)缺Mg将导致无法合成叶绿素，但却不影响类胡萝卜素的合成。(5)可通过比较色素带的有无和宽度来判断。
答案：(1)叶绿素b　(2)吸收光谱　(3)层析液触及滤液细线　(4)缺Mg植物不能合成叶绿素　(5)从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄的叶片和绿色鲜嫩的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行叶片中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片中各种色素的组成及含量后，得出结论
14．(15分)(广东高考)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素：
―→―→―→
Ⅱ.探究 pH 对叶绿素稳定性的影响：
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如表所示。

实验组号 叶绿素溶 液(mL) 调 pH 至 处理时间 (min) 溶液颜色
① 3.0 Y 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取食用叶绿素的 X 应该为__________，原因是_____________________________。
(2)表中 Y 应该为__________，原因是_________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于______食品，否则________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
解析：(1)色素不溶水，只溶于有机溶剂。但是有机溶剂大多有毒，所以应选择对人体无害的有机溶剂。(2)分析题中表格不难得出Y等于8.0，原因是pH是该实验的自变量，④到①pH逐渐增大且相邻两组的pH相差1，所以①组的pH应该为8.0。(3)从表中信息可知，酸性条件下天然叶绿素色素容易被破坏造成食品失绿而影响品质。(4)该叶绿素粗产品来自植物，检测其中是否含有其他色素可用纸层析法。
答案：(1)对人体无害的有机溶剂(食用酒精)　叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响　(2)8.0　实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿体稳定性的影响　(3)酸性　由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质　(4)纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。







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12









光合作用的原理和应用（一）


一、光合作用的概念及其探究过程
1．对光合作用概念的理解
(1)场所：绿色植物的叶绿体。
(2)能量来源：光能。
(3)反应物：CO2、H2O。
(4)产物：O2、糖类等有机物。
(5)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光合作用的探究历程
人物 实验过程及现象 结论
普利斯 特利 植物能更新空气
英格豪斯 500多次植物更新空气实验 植物体只有绿叶且在有光条件下才能更新空气
梅耶 根据能量转换和守恒定律得出 光合作用时光能转化成化学能储存起来
萨克斯 光合作用的产物除O2外还有淀粉
鲁宾和 卡门 HO＋CO2―→植物―→18O2 H2O＋C18O2―→植物―→O2 光合作用释放的氧气来自水
卡尔文 用14C标记的14CO2，供小球藻光合作用，追踪放射性 CO2中的C在光合作用中转化为有机物中的碳

二、光合作用的过程
1．光合作用过程图解

图中Ⅰ的名称是：光反应，Ⅱ的名称是：暗反应，Ⅰ＋Ⅱ总称为：光合作用。
2．光反应和暗反应过程的比较
项目 光反应 暗反应
场所 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的基质中
条件 光、色素、酶、水、ADP、Pi 多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质 变化 ①水的光解：2H2O4[H]＋O2②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
能量 变化 光能转变成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转变成贮存在(CH2O)中的稳定的化学能
相互 联系 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料

一、光合作用探究历程
1．教材问题探讨分析
读教材P101～P102内容，讨论并交流下列问题：
(1)根据所学设计实验遵循的原则，分析普利斯特利实验有没有不足之处？若有如何补充？
提示：有，缺少空白对照实验。应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，观察蜡烛燃烧情况和小鼠的生存状况。
(2)分析萨克斯实验中的变量、对照实验类型及得出的实验结论。
提示：①自变量：光照；因变量：叶片颜色变化。②自身对照。③实验结论：光合作用的产物有淀粉，还证明了光是光合作用的必要条件。
(3)鲁宾和卡门实验利用的是什么方法？实验中的自变量和因变量分别是什么？
提示：放射性同位素标记法。自变量是标记的物质，因变量是O2的放射性。
2．将下列科学家的实验和实验得出的结论连线

二、光合作用过程
1．教材问题探讨分析
　根据教材P103光合作用过程的图解，思考并回答下列问题：
(1)有人认为：光反应必须在有光条件下进行，暗反应必须在无光条件下进行，这种说法是否正确？
提示：不正确。光反应必须在有光条件下进行，暗反应有光、无光均可进行。
(2)分析光合作用过程，思考哪些过程不需要酶的催化，哪些过程需要酶的催化？
提示：色素吸收光能的过程不需要酶的催化，而ATP的形成、CO2的固定、C3的还原均需要酶的催化。
(3)试利用同位素标记法，分析光合作用过程中各元素的转移途径。
①用放射性同位素18O标记H2O中的O，则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性？
提示：在氧气中可检测到18O。反应式如下：
HO18O2[H](CH2O)＋H2O
②若用14C标记CO2中的C呢？
提示：14CO2→2C3(只有一个14C)→(14CH2O)
③试总结光合作用中各元素的去向(用箭头表示)。
提示：光合作用总反应式及各元素去向：

(4)光反应和暗反应的关系：
①在无光条件下，暗反应能否长期进行？
提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应将停止进行。
②若暗反应停止，光反应能否持续进行？
提示：不能，暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，抑制光反应的进行。
③总结光反应和暗反应的关系。
提示：光反应和暗反应相辅相成，相互依存。
2．光照强度、CO2浓度突然改变，光合作用过程中C3、C5、[H]和ATP的相对含量变化分析
(1)突然停止光照，其他条件都适宜，分析短时间内C3、C5、[H]和ATP的相对含量怎样变化？
提示：C3升高，C5降低，[H]和ATP降低。
(2)突然停止CO2供应，其他条件都适宜，分析短时间内C3、C5、[H]和ATP的相对含量怎样变化？
提示：C3降低，C5升高，[H]和ATP升高。
3．判断下列说法是否正确
(1)光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上。 (×)
(2)光反应过程中合成了ATP，需要的能量来源于呼吸作用分解的有机物。(×)
(3)光反应的进行不需要任何酶的参与。(×)
(4)高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应。(×)


光合作用和有氧呼吸的比较
续表
光合作用 有氧呼吸
代谢性质 合成代谢 分解代谢
发生 部位 含叶绿体的细胞 活细胞
反应 场所 叶绿体 主要在线粒体内(第一阶段在细胞质基质中)
条件 光、H2O、CO2、适宜温度、酶、色素 有氧、有光无光均可、适宜的温度、O2、酶
能量代谢 光能转变成化学能储存在有机物中 释放有机物中化学能，一部分转移到ATP中
物质代谢 将无机物合成有机物 有机物分解成无机物(H2O、CO2)
联系

[特别提醒]
光合速率与呼吸速率的关系
(1)光合速率的概念：光合作用进行的程度常用光合速率来表示，光合速率是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用的量(如释放多少氧，消耗多少CO2)。净光合速率常用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。总(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。
(2)二者之间的关系
净光合速率＝总光合速率－呼吸速率
(3)曲线图的含义


[例1]　关于光合作用探究历程的实验，下列叙述不正确的是(　　)
A．普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡——证明了绿色植物在光照下吸收二氧化碳，放出氧气，从而更新了空气
B．萨克斯把绿色叶片一半曝光、一半遮光作为对照，用碘蒸气处理后观察颜色变化——证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
C．恩格尔曼用水绵和好氧细菌在黑暗环境中以极细光束照射，曝光作为对照处理，观察细菌分布——证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所
D．鲁宾和卡门用同位素标记H2O和CO2，供绿色植物利用，分析各自放出的氧——证明光合作用释放的氧全部来自参加反应的H2O
[解析]　普利斯特利的实验全部是在有光的条件下进行的，并未设置对照实验(黑暗环境中的组别)，因此不能证明光照的作用；再者普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气，而并未具体到更新哪种空气成分。萨克斯的实验中有对照，光为自变量，淀粉为因变量；恩格尔曼的实验中的自变量是光照处理的位置，所以得出叶绿体是产生氧气的场所；鲁宾和卡门用同位素标记H2O和CO2，形成对照。
[答案]　A
[例2]　如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化，请据图分析：
　
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A表示________，B表示________，C表示________，D表示________。
(2)在a中发生的过程称为________，在a中含有的参与此过程的物质是________。
(3)在a中发生的能量转变是________。
(4)图乙中，从________点开始合成有机物，至_______点有机物合成终止。
(5)AB段C3含量较高，其主要原因是____________________________________________。
(6)G点C3含量极少，其原因是_________________________________________________。
(7)G点与F点相比，G点时叶绿体中[H]含量较________(选填“高”或“低”)。
[解析]　(1)根据图甲中物质转化关系可判断，A代表H2O，B代表CO2，C代表C3，D代表C5。(2)图甲中a表示叶绿体类囊体薄膜，其上分布有色素和酶，是光反应进行的场所。(3)叶绿体类囊体薄膜上发生的能量转变是光能→ATP中活跃的化学能。(4)根据图乙中C3含量的变化曲线可知，C3含量从B点开始减少，说明在有光的条件下，C3被还原，至I点时，C3含量又保持不变，说明此时没有光，不能进行光反应，缺乏[H]和ATP，暗反应停止，不再合成有机物。(5)图乙AB段缺乏光，不能进行光反应，缺乏[H]和ATP，C3不能被还原。(6)G点时光照强度强，蒸腾作用旺盛，导致气孔关闭，CO2不能通过气孔进入，缺乏CO2，CO2固定减弱，C3生成减少。(7)G点时C3缺乏，光反应正常进行，[H]积累，而F点时，C3含量比G点时高，消耗[H]多，积累的[H]少。
[答案]　(1)H2O　CO2　C3　C5　(2)光反应　色素和酶　(3)光能→ATP中活跃的化学能　(4)B　I　(5)无光不进行光反应，不产生[H]和ATP，C3不能被还原　(6)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱　(7)高

[网络构建]

填充：①水的光解　②ATP的形成　③CO2的固定　④三碳化合物的还原　

[关键语句]
1．光合作用的实质是合成有机物，储存能量；而呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量。
2．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
3．光反应的场所是类囊体薄膜，产物是O2、[H]和ATP。
4．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。
5．光合作用中的物质转变：
(1)14CO2―→14C3―→(14CH2O)；
(2)HO―→18O2。
6．光合作用的能量转变：光能―→ATP中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能。


1．(海南高考)

某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是(　　)

A．a、b 和d　　　　　　　　B．a、c 和e
C．c、d 和e D．b、c 和e
解析：选B　光合作用需要光照，部位c、e 被锡箔纸遮盖所以不能进行光合作用，而a 部位为黄白色，没有叶绿素，故也不能进行光合作用，所以a、c、e处加碘液不会变蓝。
2．鲁宾和卡门用HO和CO2作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结果的是(　　)
A．释放的氧气全是O2
B．释放的氧气一部分是O2 ，一部分是18O2
C．释放的氧气全是18O2
D．释放的氧气大部分是O2 ，少部分是18O2
解析：选C　鲁宾和卡门用HO和CO2作为原料进行光合作用实验，其目的是为了探究光合作用释放出的O2的来源，通过放射性检测，光合作用产生的O2全部来源于水。
3．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，参与暗反应必需的物质是(　　)
A．H2O、CO2、ADP B．CO2、[H]、ATP
C．H2O、CO2、ATP D．[H]、H2O、ADP
解析：选B　暗反应过程包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，在此过程中需要CO2、[H]和ATP及多种酶参与反应。
4．光合作用的光反应和暗反应依次发生在(　　)
A．细胞质、细胞核中
B．叶绿体的外膜、内膜上
C．叶绿体的类囊体薄膜上、叶绿体的基质中
D．叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上
解析：选C　光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。
5．小麦的叶肉细胞通过光合作用合成葡萄糖，组成葡萄糖的碳、氢和氧三种元素分别来自(　　)
A．CO2、C3H6O3 和H2O B．CO2、H2O和H2O
C．CO2、H2O和 CO2 D．C3H6O3、H2O和CO2
解析：选C　光合作用的反应式是CO2 ＋ H2O(CH2O)＋ O2，根据美国科学家鲁宾和卡门的实验可知，光合作用释放的O2全部来源于水，葡萄糖中的C、O来自于CO2，H来自于水。
6．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是(　　)

A．该反应的场所是类囊体的薄膜
B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成
D．无光条件有利于暗反应进行
解析：选B　图示表示光合作用的暗反应过程，其反应场所是叶绿体基质，该过程有氧和无氧条件下均能进行，但需要多种酶催化、充足的CO2、光反应提供的[H]、ATP及适宜的温度等条件，适当提高温度可以提高酶的活性，加快反应速率，但超过一定的温度范围，提高温度会使酶的活性降低，反应速率减慢。
7．如图为光合作用图解，请据图作答：

(1)填写图中名称：A________、B________、C________、D________、E________、F________、G________、H________。
(2)B存在于________内________的薄膜上；C是________剂，参与暗反应；B还能将A转变成________能并贮存在________中。
(3)D与F结合形成E的过程叫做________；E接受光反应提供的能量，被________还原成________，同时将能量贮存于其中，这个过程叫做________。
(4)用18O标记后的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在(　　)
A．植物周围的氧气中 B．植物周围的水蒸气中
C．细胞质的水中 D．叶肉细胞生成的糖类中
解析：光反应发生在类囊体薄膜上，物质变化有：水的光解，光反应的产物是O2和[H]、ATP；暗反应发生在叶绿体基质中，物质变化有①CO2的固定：CO2 ＋C5→2C3，②C3的还原：产物有(CH2O)和C5。能量变化是：光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。第(4)小题解题关键是分清被18O标记的是H2O而不是CO2。用18O标记的H2O灌溉植物，植物可通过根毛区细胞把HO吸入细胞中，HO大部分通过蒸腾作用散失到周围空气中，小部分被光解成O2，散失到空气中，还有一部分18O2被细胞呼吸所利用和[H]结合生成HO。
答案：(1)光能　叶绿体中的色素　[H]　CO2　C3　C5　(CH2O)　多种酶　(2)叶绿体　类囊体　还原　化学　ATP　(3)CO2的固定　[H]　(CH2O)　C3的还原　(4)D

(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．2,6?二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6?二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
解析：选C　依据题中信息可判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生；有O2释放，说明该过程有O2产生；类囊体是光合作用光反应阶段的场所。
2．如图表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，以下关于本实验目的的叙述中最准确的是(　　)

A．证明光合作用的必需条件是CO2
B．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
C．证明过多的CO2抑制光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
解析：选B　三组装置的不同点是CO2浓度不同，所以本实验的目的是研究不同CO2浓度条件下植物的光合作用情况。
3．根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是(　　)

A．⑤过程发生于叶绿体基质中
B．⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不仅用于还原C3，还可促进③与C5的结合
解析：选C　根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反应、暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。C3还原过程中需要ATP，CO2固定过程中不需要ATP。
4．如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是(　　)

A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
解析：选C　根据题意及图中实验处理可知，②④试管利用HO，③④试管利用C18O2，①试管没有标记，作为空白对照组，光合作用释放出的氧气全部来自于水，因此图中Y1＝Y3＜Y2＝Y4，各试管中水的质量①＝③＞②＝④，各试管中小球藻的质量①＝②＜③＝④。
5．在叶绿体中，ATP和ADP的运动方向是(　　)
A．ADP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ATP则向相反方向运动
B．ATP与ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动
C．ATP与ADP同时由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动
D．ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向则正好相反
解析：选D　叶绿体是进行光合作用的场所，光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程中消耗来自叶绿体基质的ADP，产生ATP，供暗反应阶段C3的还原，所以叶绿体中ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP则由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动。
6．如图所示某植物上的绿叶经锡箔覆盖处理后在阳光照射24小时后，将其脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的位置不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验证明(　　)

①光合作用需要CO2　②光合作用需要光　③光合作用需要叶绿体　④光合作用放出氧　⑤光合作用制造淀粉
A．①②　　　B．③⑤　　　C．②⑤　　　D．①③
解析：选C　根据题中实验处理可知，实验中控制的实验变量是光照有无。根据实验结果可知，有光照的绿叶部分，进行光合作用制造了淀粉，没有光照的部分，不能进行光合作用，没有淀粉生成。
7．离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是(　　)
A．C3增多、C5减少 B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多 D．C3减少、C5减少
解析：选C　在光合作用暗反应过程中，CO2首先与C5结合，形成2个C3，最后经一系列的循环后又产生C5。所以叶绿体在光照下进行光合作用时，C3和C5含量都维持在相对平衡的状态。如果突然中断CO2的供应，CO2固定减弱，所以C3减少而C5增多。
8．如图表示植物细胞内的物质转化过程，下列分析不正确的是(　　)

A．发生在生物膜上的生理过程有a、c、d
B．有ATP产生的生理过程是b、c、d
C．人体细胞内具有的过程是b、d
D．在光照充足、条件适宜的条件时，a强于b，c强于d
解析：选A　a表示光合作用暗反应阶段、b表示有氧呼吸第一、二阶段、c表示光合作用的光反应阶段、d表示有氧呼吸第三阶段。四个过程中a过程的场所是叶绿体基质，b过程的有氧呼吸第一阶段发生的场所是细胞质基质，二者都不是在生物膜上发生的。
9．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照，如图所示。哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程(　　)

A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁
解析：选B　光合作用的光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要叶绿素和酶。
10．番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是(　　)
A．光反应强度升高，暗反应强度降低
B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低
D．光反应强度降低，暗反应强度不变
解析：选B　镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使光合作用的光反应强度降低；因光反应为暗反应提供[H]和ATP，故光反应强度降低，其为暗反应提供的[H]和ATP减少，暗反应的强度也降低。
二、非选择题(共50分)
11．(14分)如图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在细胞内的变化曲线。据图回答：

(1)图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是____________。
(2)图1中ATP的合成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是________。
(3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是________________________________________________________________________。
(4)曲线b表示的化合物是____________，在无光照时，其含量下降的原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)光反应为暗反应提供[H]和ATP，由此可确定A是[H]，是由水在光下分解后产生的，主要是用于C3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP中，14CO2的同化途径为14CO2→214C3(只有一个14C)→(14CH2O)。(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP含量下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。
答案：(1)[H]　水在光下分解　用于C3的还原　(2)光能　(CH2O)　(3)C3　CO2与C5结合形成C3，但C3不能被还原为(CH2O)和C5　(4)C5　C5与CO2结合形成C3，但C3不能被还原为C5
12．(18分)观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收 CO2并贮存在细胞中。


(1)依图 a 分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在 0～4 时________(选填“有”或“无”)ATP和[H]的合成，原因是________________；此时段________(选填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是 ；10～16 时无明显 CO2 吸收的直接原因是__________。
(2)从图 b 可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当________。
解析：(1)0～4时，无光照，光合作用不能进行，但可以进行呼吸作用，合成ATP和[H]；此时段叶绿体内不能合成ATP和[H]，暗反应无法进行；10～16时，在长期干旱条件下，植物为了减少水分的蒸发，关闭气孔，导致CO2吸收受阻。(2)从图b中可以看出，正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大，所以为了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱，又因蝴蝶兰属阴生植物，所以栽培还需适当遮光。
答案：(1)有　呼吸作用合成　无　叶绿体在无光时不能合成ATP和[H]　气孔关闭　(2)长期干旱(或长期缺水)　遮阴
13．(18分)光和叶绿体是光合作用的重要条件，淀粉是光合作用的主要产物，要验证光合作用需要光和叶绿体。根据提供的实验材料和用具，补充完整实验步骤和实验结果，并分析完成有关问题：
(1)材料用具：银边天竺葵(叶边缘呈白色，无叶绿体)，黑纸片，打孔器，白纸板，吸管，适宜浓度的酒精，碘液，回形针。
(2)方法步骤：
①________________________________________________________________________。
②把黑纸片用回形针夹在绿色部位上，然后把植株放在阳光下照射4 h～6 h。

③剪下此叶片，用打孔器分别在A____________、B____________、C____________部位各取一个叶圆片(如图所示)。
④把取下的叶圆片放人装有酒精溶液的试管中，热水浴加热、脱色，清水中漂洗。
⑤________________________________________________________________________。
(3)预期结果：
A____________；B____________；C____________。
(4)分析问题：
①要证明光合作用需要光，需比较_______和________，其中起对照作用的是_______。
②要证明光合作用需要叶绿体，需比较_______和_______，其中起对照作用的是_______。
解析：根据题目所要验证的问题可知，该实验要求完成两个问题验证：①验证光合作用需光；②验证光合作用需叶绿体。因此实验中遮光与照光部分要形成对照，无叶绿体和有叶绿体进行对照。实验现象观察是利用淀粉遇碘变蓝的特性检验是否产生淀粉。
答案：(2)①将天竺葵放在黑暗处48 h　③黑纸片遮光部位　照光的绿色部位　照光的白色　⑤将三个叶圆片放在白纸板上，用吸管吸取碘液，分别滴在三个叶圆片上，观察结果　
(3)不变蓝色　变蓝色　不变蓝色　(4)①A　B　B　②C　B　B







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光合作用的原理和应用（二）


一、光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2．影响因素
(1)空气中CO2浓度。
(2)土壤中水分含量。
(3)光照的时间、强度以及光的成分。
(4)温度的高低。
3．应用
控制光照的强弱和温度的高低，适当增加作物环境中CO2的浓度来提高光合作用强度。
4．光照强度影响光合作用强度的实验
(1)实验流程：
打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1 cm)
　　　　
　　　　　　
抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆叶片)抽出叶片内气体(O2等)
　　　　　
　　　　　
小圆叶片沉入水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯内，小圆形叶片全部沉到水底
　　　　　　　　　　
实验处理及结果：
　　项目 烧杯　　 小圆形叶片 加富含CO2的清水 光照强度 叶片浮起的数量
甲 10片 20 mL 强 最多
乙 10片 20 mL 中 较多
丙 10片 20 mL 弱 较少
(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强(同一时间内产生O2越多，浮起的叶片越多)。
二、化能合成作用
1．化能合成作用
(1)概念：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。
(2)实例：硝化细菌能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成为糖类，供自身利用。
2．自养生物和异养生物
(1)自养生物：
①特点：能将无机环境中的CO2和H2O转化为有机物的生物。
②代表生物：进行光合作用的生物(如绿色植物)；进行化能合成作用的生物(如硝化细菌)。
(2)异养生物：
①特点：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
②代表生物：人、动物、真菌以及大多数细菌。

一、影响光合作用的因素
1．光照强度对光合作用强度的影响
(1)阅读教材P104～P105[探究]内容，思考并讨论下列问题：
①探究光照强度对光合作用强度的影响实验所依据的原理是什么？
提示：叶片含有空气上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。
②该探究实验的自变量及其设置方法分别是什么？
提示：自变量是光照的强弱；设置方法是调节台灯与实验材料之间的距离。
(2)如图表示光照强度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线讨论并回答：

①A点时，光照强度为0，对应的CO2来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？
提示：A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率。
②B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义。
提示：B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点。
③C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？
提示：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是光照强度，CO2吸收量达到最高后的主要限制因素为温度和CO2浓度。
2．CO2浓度对光合作用强度的影响
根据图示分析：

(1)分析E点的含义。
提示：E表示进行光合作用的最低CO2浓度。
(2)描述曲线变化规律。
提示：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增加而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。
3．温度对光合作用强度的影响
　如图表示温度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线，讨论下列问题：

(1)温度对光合作用强度的影响是怎样起作用的？
提示：温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用强度的。
(2)尝试描述曲线的意义。
提示：DG段随温度的升高光合速率逐渐加强；至G点时达到最大；GH段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。
二、化能合成作用
　阅读教材P105最后两自然段，回答下列问题：
1．归纳判断自养生物与异养生物的依据，并分析它们的本质区别。
提示：①判断依据：看能否把无机物合成为有机物。
②本质区别：能把无机物合成为有机物的生物是自养生物，以现成的有机物为食的生物是异养生物。
2．试从物质变化和能量变化角度，分析化能合成作用与光合作用具有哪些异同点？
提示：①相同点：均能把无机物合成为有机物，储存能量。
②不同点：合成有机物时利用的能量不同。光合作用利用的是光能；化能合成作用利用的是无机物氧化时所释放的化学能。


一、影响光合作用速率的因素
1．外界因素除光照强度、CO2浓度外，还有温度、土壤中水分、矿质离子(如Mg2＋)等。
2．植物内部因素有叶绿体数量、光合色素含量、酶的数量及活性、离子载体数量等，由植物体内的遗传因素决定。
二、细胞呼吸和光合作用的曲线分析
植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时，还进行呼吸作用释放CO2，所以测定的CO2的吸收量并不是真正光合速率，而是表观光合速率。图1表示CO2的吸收与光照强度变化的关系，图2表示线粒体与叶绿体的关系。


结合图2与图1中的曲线分析如下：
1．图1中a点光照强度为0，表示只进行呼吸作用，与图2中B图对应。
2．图1中ab段由于光照强度较弱，光合速率小于呼吸速率，所以呼吸作用释放的CO2一部分被叶绿体吸收，另一部分释放出去，与图2中A图对应。
3．图1中b点表示光合速率与呼吸速率相等，CO2表现为既不吸收也不释放，与图2中C图对应。
4．b点以后，由于光照强度变得较大，光合速率大于呼吸速率，呼吸作用释放的CO2不能够满足光合作用的需求，表现为从外界吸收CO2，与图2中D图对应。
三、光合作用与细胞呼吸的相关计算
上面图1中，Oa段表示植物呼吸速率，Od段表示植物表观光合速率(即净光合速率)，Oa＋Od段表示真正光合速率(即实际光合速率或总光合速率)，它们的关系为：真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。具体表述为：
1．光合作用消耗的CO2总量＝从外界吸收的CO2量＋呼吸作用产生的CO2量。
2．光合作用产生的O2量＝释放到外界的O2量＋呼吸作用消耗的O2量。
3．一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2总量。

[例1]　某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。取甲、乙、丙、丁四株都有5片叶的小白菜，分别用直径1 cm的打孔器打出叶圆片10片，并设法抽去叶片内气体使之下沉，置于光下。取100 mL三角瓶4个，编号1～4，按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。
编号 实验处理 30 min内上浮叶圆片数(片)
叶圆片 来源 叶圆片数(片) 自来水(mL) NaHCO3(克)
1 甲 10 40 0 2
2 乙 10 40 1 6
3 丙 10 40 3 4
4 丁 10 40 5 5
下列评价或修正不合理的是(　　)
A．自变量二氧化碳浓度的限制不严格
B．只要控制光照、温度相同即可
C．实验材料本身存在的差异会影响实验结果
D．制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处
[解析]　本实验中存在多个自变量，材料的来源不同，CO2的浓度不同，所以在一个实验中存在着多个自变量，得出的实验结果是不可靠的，一个实验中只能存在一个自变量，除了这个自变量外其他变量应保持相同。由于抽取气体后在光下还有可能产生气体，所以抽取气体后应进行黑暗处理。
[答案]　B
[例2]　(重庆高考)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应速率增强
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原后的直接产物含量降低
[解析]　光合作用中水的光解发生在叶绿体类囊体膜上而不是叶绿体基质中，A项错误；图示t2→t3，限制光合作用的主要因素是CO2浓度而不是光照强度，在t2时刻增加光照，光合速率不再提高，B项错误；充足光照条件下，在t3时刻补充CO2，光照强度不变，暗反应增强消耗光反应产物[H]和ATP增加，一定程度增强了光反应速率，C项错误；将充足光照下的植物置于暗处，短时间内叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3还原后的直接产物含量降低，D项正确。
[答案]　D

[网络构建]

填充：①光照　②暗反应　③酶的活性　④硝化细菌?
[关键语句]
1．光合作用强度的表示方法：一定时间内原料消耗量或产物生成量。
2．光合作用强度的影响因素：光照、二氧化碳浓度、温度、水分和矿质元素等。
3．硝化细菌能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成有机物。
4．同化作用主要有自养和异养两种类型，代表生物分别是绿色植物和动物、真菌等。


1．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是(　　)
A．植物体鲜重增加量　　　B．植物体干重增加量
C．O2释放量 D．CO2吸收量
解析：选A　植物光合作用消耗CO2，产生有机物和O2，因此，光合作用强度的指标可以是B、C、D选项中的指标。植物体鲜重增加量主要是水分的增加，不能作为光合作用强度的指标。
2．在其他条件适宜的情况下，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含量的变化是(　　)
A．C3和C5都迅速减少
B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少
D．C3迅速减少，C5迅速增加
解析：选C　突然停止光照，光反应停止，[H]和ATP产生停止，由于暗反应中C3还原继续进行，消耗[H]和ATP，随着[H]和ATP的减少，C3还原减慢甚至停止，但CO2的固定依然进行，因此在短时间内C3积累，C5减少。

3．如图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是(　　)
A．无光合作用，有呼吸作用
B．光合作用与呼吸作用达到动态平衡
C．无呼吸作用，有光合作用
D．光合作用与呼吸作用都不进行
解析：选B　由曲线可看出，在一定的光照强度范围内，植物光合作用强度随光照强度的增大而增大，光照强度达到一定程度后，光合作用强度不再增加。图中光照强度达到P点时，光合速率与呼吸速率相等。
4．有关硝化细菌的化能合成作用的描述，正确的是(　　)
①利用光能　②将水和二氧化碳合成为葡萄糖等有机物 ③利用环境中物质的氧化分解所产生的化学能　④在叶绿素的作用下进行　⑤自养生物　⑥异养生物
A．①②④　　 B．①③⑤ C．②③⑤　 　D．③⑤⑥
解析：选C　硝化细菌无叶绿素不能进行光合作用，而是通过化能合成作用，利用环境中物质氧化分解所产生的能量，将水和二氧化碳合成为葡萄糖等有机物，因此硝化细菌是一种自养生物。
5．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的
B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用
D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行
解析：选C　光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用；光合作用产生的ATP只用于暗反应的C3还原，不能用于其他的生命活动；光合作用合成的糖类可用于呼吸作用被分解；活细胞都能进行呼吸作用，光合作用只能在绿色植物的绿色组织细胞中进行。
6．如图是绿色植物体内光合作用和细胞呼吸的示意图，请据图回答：

(1)图中A表示的过程为________，此过程发生的场所是叶绿体的________________。
(2)图中B表示的过程为________，此过程发生的场所是________________。
(3)图中C表示的过程为___________________，这里产生的水是在________阶段形成的。
(4)当光照强度为零时，植物细胞中可以产生ATP的结构是________________。
(5)温室大棚作物如果遇到阴雨天，为避免减产，大棚的温度应该适当________，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)根据图中物质转化关系可判断，A为光合作用的光反应，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)图中B过程是暗反应，此过程发生在叶绿体基质中。(3)图中C过程表示有氧呼吸过程，其中水的产生是在有氧呼吸第三阶段形成的。(4)光照强度为0时，植物细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，因此产生ATP的结构是细胞质基质和线粒体。(5)温室大棚作物如遇到阴雨天，为避免减产，可适当降低温度，减少呼吸作用对有机物的消耗，提高产量。
答案：(1)光反应　类囊体薄膜　(2)暗反应　叶绿体基质　(3)有氧呼吸　第三　(4)线粒体、细胞质基质　(5)降低　减少呼吸作用对有机物的消耗

(时间：45分钟；满分：100分)
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率并未随之增加，主要限制因素是 (　　)
A．呼吸作用和暗反应　　　B．光反应
C．暗反应 D．呼吸作用
解析：选B　生长于较弱光照条件下的植物光反应弱，生成的ATP和[H]少，即使提高CO2浓度，暗反应的速率也不会提高，光合速率并未随之增加。
2．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)的是(　　)


解析：选B　e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
3．硝化细菌将二氧化碳和水合成为糖类，其能量来自于(　　)
A．光能 B．电能
C．化学能 D．生物能
解析：选C　硝化细菌利用将NH3氧化成亚硝酸(HNO2)、硝酸(HNO3)所释放的能量，用于将CO2和H2O合成为糖类。
4．植物光合速率受多种环境因素的影响。如图表示在不同环境条件下某植物的光合速率变化情况，关叙述正确的是(　　)

A．光照强度为1时，植物光合速率极低，细胞中ATP的含量几乎为0
B．光照强度和CO2浓度一定时，植物光合速率随着温度升高而不断加快
C．光照强度在5～6时，植物光合速率随光照强度增大而升高
D．光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度的影响明显
解析：选D　光照强度为1时，光合作用极弱，产生的ATP极少。但此时细胞呼吸较强，产生的ATP较多。光照强度和CO2浓度一定时，光合速率在一定范围内随温度升高而不断加快，但超过酶的最适温度后，光合速率随温度升高逐渐降低。由图可知，光照强度在5～6时，光合速率不再随光照强度升高而升高。当同处于15 ℃时，高浓度CO2与低浓度CO2相比，光合速率明显较大；而同处于低浓度CO2或高浓度CO2时，温度由15 ℃升高为25 ℃，光合速率略有提高，说明光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度对光合速率的影响更明显。
5．光合作用和化能合成作用的相同之处是(　　)
A．都以太阳能作为能源
B．都需要环境中的物质氧化释放的能量
C．都可以将无机物转变为有机物
D．都是高等生物的代谢类型
解析：选C　光合作用是绿色植物利用光能把CO2和H2O转化为有机物的过程；化能合成作用是某些微生物利用环境中的物质氧化释放的化学能，把CO2和H2O转变成有机物的过程。两者的不同点是，前者利用的能量是光能，后者利用的能量是化学能，两者的相同点：都是把无机物转变为有机物，从生物类型来看，前者是所有绿色植物都能进行的，而后者只有低等生物——硝化细菌等微生物才能进行。
6．某同学在玻璃温室里进行植物栽培实验。为此，他对室内空气中的二氧化碳含量进行24小时的测定，下列曲线中能正确表示其测定结果的是(　　)

解析：选C　根据一天24小时光的有无及光照强度变化规律可知，从0点→6点→12点→18点→24点，光从无→有→无，有光后经历由弱→强→弱的过程，光合作用则从不能进行→能够进行且光合速率小于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率大于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率小于呼吸速率→只能呼吸作用，因此密闭玻璃温室内CO2含量变化经历了增加→减少→增加的变化。
7．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 (　　)

A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等
解析：选A　“光照下CO2的吸收量”为净变化量或积累量，即“光合实际量－呼吸量”，“黑暗中CO2释放量”为呼吸量。由图可知，在35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等，都是3＋3.5＝6.5 mg/h。积累量最多的温度为25 ℃，此时光合作用实际量约为2.25＋3.75＝6 mg/h，此后光合作用的实际量还在增加。两曲线的交点表示呼吸量＝净光合量，或者说光合量是呼吸量的两倍，不代表二者相等。
8．如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析中，错误的是 (　　)

A．从A→B主要原因是光照增强，气温上升
B．从B→C主要原因是温度过高，酶失活
C．从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加
D．从D→E主要原因是光照减弱，气温下降
解析：选B　根据光照强度随时间变化规律及曲线的变化分析可知，A→B主要原因是光照增强，气温上升，酶活性增加，光合速率加快；B→C段由于光照强度强，蒸腾作用旺盛，叶片气孔关闭，导致缺乏CO2，光合速率降低；C→D段时，光照强度降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐打开，CO2供应增加，光合速率又加快；D→E段的变化主要原因是光照减弱，气温下降，光合速率下降。
9．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如表所示：
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收 CO2/(mg·h－1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗中释放 CO2/(mg·h－1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
下面对该表格分析中正确的是(　　)
A．昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，在20 ℃时该植物生长得最快
C．每天光照12 h,20 ℃时该植物积累的有机物最多
D．每天光照12 h,30 ℃时积累的有机物是10 ℃时的2倍
解析：选C　光照下吸收CO2量表示植物的净光合作用的量，黑暗中释放CO2量表示植物的呼吸量。昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物的净光合作用的量为3.00，植物能生长。昼夜不停地光照，植物生长得最快就是净光合作用的量最多，应在25 ℃时。每天光照12 h，黑暗12 h，植物积累有机物最多的是12 h植物净光合作用的量与12 h植物呼吸量的差值，该差值20 ℃时最多。每天光照12 h,30 ℃时积累的有机物是(3.50－3.00)×12＝0.50×12，10 ℃时积累的有机物是(1.75－0.75)×12＝1.00×12。故30 ℃时积累的有机物是10 ℃的0.5倍。
10．在农作物管理中，下列措施可以提高净光合速率的是(　　)
①通风 ②增施有机肥 ③延长生长期 ④施NH4HCO3
A．① B．①②③
C．①②④ D．①②
解析：选C　影响光合速率的外界因素通常为CO2浓度和光照强度，而增施有机肥和NH4HCO3都会提高CO2的浓度，从而提高光合速率。延长生长期可提高光合产量，但不能提高光合速率。
二、非选择题(共50分)
11．(12分)如图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸过程及其关系的图解，其中A～D表示相关过程，a～e表示有关物质，据图回答：

(1)图中b物质表示____________。
(2)A过程表示______________________，它为B过程提供了[d、e]________________。
(3)C过程进行的场所是________________。
(4)在利用塑料大棚栽培蔬菜时，如果遇到阴雨连绵的天气，可采取适当降低________的措施，抑制________(填字母)过程，以利于有机物的积累。
解析：(1)根据图示物质变化过程可判断，b物质表示O2。(2)图中A过程是光反应，B过程是暗反应，光反应产生[H]和ATP，用于暗反应中C3的还原。(3)图中C过程是有氧呼吸的第三阶段，是在线粒体内膜上进行的。(4)栽培蔬菜的塑料大棚若遇到阴雨连绵的天气时，光照弱，光合作用过程弱，因此可适当降低温度，抑制呼吸作用过程对有机物的消耗，有利于有机物的积累。
答案：(1)O2　(2)光反应阶段　[H]、ATP　(3)线粒体　(4)温度　DC
12．(18分)绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，甲图表示了两者之间的关系，请分析回答：

(1)甲图①～⑤的过程中，既没有消耗氧气，也没有产生氧气的过程是________(写标号)，能使ADP含量增多的过程主要是________(写标号)。
(2)将一盆在阳光下正常生长的植物迅速移入暗室，X物质含量发生的变化，可用乙图中的_______曲线表示，与此同时在①～⑤的过程中，会明显减弱的过程有__________(写标号)。
(3)在农业生产中为了提高农作物的产量，我们可以采用________________(至少答出两点)等方法。在探究环境因素对大棚农作物产量高低的影响时，有的同学认为应该提高环境温度，有的同学认为应该降低环境温度，你认为正确的做法是________________________________。
解析：(1)①过程表示水在光下分解，有氧气产生；X表示C3，②过程表示C3的还原，消耗[H]和ATP；③过程表示有氧呼吸的第一阶段；④过程表示有氧呼吸的第二阶段；⑤过程表示CO2的固定，所以只有①过程产生氧气，其他过程均不产生氧气，也不消耗氧气。(2)当植物由阳光下迅速移入暗室时，光反应减弱，[H]和ATP减少，C3的含量由于还原受阻，而CO2的固定正常进行而升高，可用乙图中的A曲线表示。(3)农作物的产量主要取决于有机物的积累量，所以为了提高农作物的产量，主要从提高光合作用强度和降低呼吸作用强度两方面考虑。
答案：(1)②③④⑤　②　(2)A　①②　(3)适当提高光照强度、适当提高温度(增大昼夜温差)、适当增加环境中的二氧化碳浓度等(合理即可)　适当增大昼夜温差可以提高大棚农作物的产量
13．(20分)(北京高考)为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉的含量。结果如图：

(1)光合作用暗(碳)反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳化合物，进而形成淀粉和蔗糖。
(2)由图1可知，随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率________。本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。
(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中________增加。已知叶片光合产物会运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。
(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。
(5)一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测____________叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是______________________________________________，则支持上述推测。
解析：(1)光反应为暗(碳)反应提供了[H]和ATP，暗(碳)反应的场所是叶绿体基质。(2)根据图1可以看出叶片光合速率随去除棉铃的百分率的提高而下降。图1中去除棉铃的百分率为“0”是空白对照组，植株的CO2固定速率相对值是28。(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中的蔗糖和淀粉的含量提高，说明光合产物的输出量下降，导致光合产物在叶片中积累。(4)根据题图可以看出随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率下降，而光合产物在叶片中积累，说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。(5)与只去除棉铃植株的叶片相比，如果检测到未遮光的叶片中光合产物下降且光合速率上升，则说明叶片光合产物的积累会抑制光合作用。
答案：(1)[H]　叶绿体基质　(2)逐渐下降　28　(3)淀粉和蔗糖的含量　输出量　(4)抑制　(5)未遮光　光合产物含量下降，光合速率上升

[知识归纳整合]
1．实验中变量和对照的设计
实验项 目名称 实验项目内容 实验项目作用
自变量 实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称为自变量或实验变量 针对实现实验目的而确立的可行性的措施，通过自变量直接达到预期效果
因变量 随着自变量的变化而变化的变量称为因变量，又称反应变量 是实际发生的实验现象，能直观呈现出实验结果
无关变量 除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，又称控制变量 对预期结果产生干扰即产生误差，并有对误差产生校正的效果
对照 实验 除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫对照实验 在实验室条件下，把自然发生的变化，科学地、直观地、理想化地进行再现
对照组 和实验组 对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了自变量，其他无关变量都应始终保持相同 对照组：能排除无关变量产生的误差，使实验结果更具有真实性；实验组：得出实验的实际结果

2.在解答实验题时的错误表现及预防措施
(1)错误表现
①变量分析不到位，不能准确地区分自变量、因变量和无关变量。
②实验步骤的设计不科学。
③对因变量的检测方法不正确。
④对实验结果和现象的分析不到位。
(2)预防措施
①理解实验原理，找出单一变量，做到各组之间除单一变量外，无关变量相同且适宜。
②明确材料用途，合理选择与使用材料，进行合理分组，恰当设置对照。
③合理预测因变量，并用恰当的方法将因变量转变为可以直接观察的实验现象。
[典例剖析]
　(江苏高考)为探究低浓度NaHSO3溶液对水稻光合速率的影响，某研究小组做了如下
i
实验，请完成实验报告并回答下列问题：
(1)实验报告
①材料用具：
乳熟期的温室盆栽水稻、1 mmol/L NaHSO3溶液、蒸馏水、喷壶、光合分析测定仪等。
②实验步骤：
第一步：选取若干________的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。
第二步：每天傍晚分别将等量的________、________喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。
③结果与分析：
实验结果见图1，经分析可以得出的结论是______________________________________。


(2)研究发现NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力，推测其作用部位是叶绿体的
iii
________，进而加快对图2中________(填字母A～D)物质的利用。
(3)研究小组利用上述条件设计实验，证明了0.2 μmol/L硫酸甲酯吩嗪(PMS)和1 mol/L NaHSO3效应相同，两者共同处理既不存在累加效应，也无抑制效应。请用柱形图绘制出实验结果(实验光照强度为1 000 μmol·m－2·s－1)。
　　　　　　　ⅳ
[研析]　本题考查光合作用的过程，影响光合作用的因素，光合作用的实验设计和获取信息分析问题的能力。具体解题过程如下：
[审]——关键信息
信息解读ⅰ：由题干和设问(1)②可知，实验目的是探究低浓度NaHSO3溶液对水稻光合速率的影响，自变量是水稻是否喷洒NaHSO3溶液，因变量是水稻光合速率。甲为对照组，乙为实验组。
信息解读 ⅱ：图1显示在不同光照强度下，喷洒低浓度NaHSO3溶液的水稻比对照组的水稻光合速率大。
信息解读ⅲ：由“NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力”可知，喷洒NaHSO3溶液后，ATP的合成量会增加。由图2表示暗反应过程可知，A、B、C、D分别表示CO2、C3、(CH2O)、C5。
信息解读ⅳ：由设问(3)题干信息可知，实验至少有四组：喷洒蒸馏水组(对照组)，喷洒NaHSO3组，喷洒硫酸甲酯吩嗪组，两者都喷洒组。
[破]——联系基础
设问(1)可联系：单一变量原则和实验变量的控制。据信息ⅰ可知，实验的自变量为水稻是否喷洒NaHSO3溶液；实验组应喷洒1 mmol/L NaHSO3溶液，对照组应喷洒蒸馏水；为平衡无关变量，实验组和对照组的水稻长势、株型、叶片等情况应完全相同。
设问(2)可联系：光合作用过程。ATP的合成在类囊体薄膜上进行，ATP合成增多，暗反应中CO2的固定和C3的还原过程会加快。
设问(3)：在图1中读出光照强度为1 000 μmol·m－2·s－1时，对照组和喷洒NaHSO3溶液的实验组的光合速率，再根据信息ⅳ，绘制四组实验柱形图。
[答]——解题规范
设问(1)②：第一步答“生长情况相同”也得分；第二步不按对照组、实验组的顺序回答不得分。
设问(2)：第二个空答“低浓度NaHSO3溶液可提高水稻光合速率”也得分。
[答案]　(1)②株型、长势、叶片均一　 蒸馏水　1 mmol/L的NaHSO3溶液　③不同光照强度下低浓度NaHSO3溶液均可提高水稻光合速率　(2)类囊体　A、B、D　(3)如图

[强化针对训练]
1．通过观察叶片在相应液体中的上升、下沉，可以验证光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗。下列相关描述中，错误的是(　　)
A．实验前应该用真空泵抽出液体和叶片中的气体，以减少无关变量对实验的影响
B．实验中应该进行光暗条件的变换，以改变叶片的代谢过程
C．抽气后，放在盛有NaHCO3稀溶液试管中的叶片，在适宜光照下会因为进行光合作用产生气体，而从试管底部缓缓上升
D．抽气后，放在盛有蒸馏水试管中的叶片，在黑暗中会因为进行有氧呼吸产生气体，而从试管底部缓缓上升
解析：选D　只有除去原有气体的影响，才能使因光合作用和细胞呼吸导致的气体变化得以体现。光合作用需要光，细胞呼吸不需要光，光照下光合作用和细胞呼吸同时存在，而黑暗中只进行细胞呼吸，提供光暗变换的条件才能使两者都得以体现。适宜光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2量多于细胞呼吸消耗的O2量，叶肉中的O2量增加，叶片上浮。蒸馏水中缺乏O2，所以叶片不能进行有氧呼吸。
2．如图甲是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。试回答：


(1)图甲装置中隔在灯与反应瓶之间的盛水玻璃柱的具体作用是
____________________________，此种处理是在调整实验的________变量。
(2)若实验中每隔5 min缩短一次反应瓶与盛水玻璃柱之间的距离，随着两者间距离的减小，水银柱的高度 ，产生这一结果的原因可能是
_______________________________________________________________________。
(3)某同学利用两套图甲所示装置中的部分器材进行了如图乙所示的实验(两装置内的小麦种子质量相等；开始时两个水银流体压力计的水银柱a、b高度一致)。将装置放在适宜的条件下使种子萌发，一段时间后，会发现a与b的高度关系是________。
解析：(1)影响光合作用的主要因素有光照强度、温度和CO2浓度等，根据对实验装置的分析可以推测，盛水玻璃柱的具体作用是避免光照引起温度的改变而违背单一变量原则；若温度不是人为控制的自变量，又与光合作用有关，则温度就是实验的无关变量。(2)反应瓶中有NaHCO3溶液，可以为植物提供光合作用所需要的CO2，释放的O2造成了反应瓶中气体体积的增加，最终使水银柱的高度下降；光合作用的强度越大，水银柱的高度下降的速度越快。(3)图乙中左边装置测量的是呼吸作用消耗的O2量与产生的CO2量的差值，右边装置测量的是呼吸作用消耗的O2量，故一段时间后两个水银柱高度的关系是a答案：(1)吸收灯光的热量，避免光照对试管内的水温造成影响　无关　(2)下降加快　光照强度增大，光合作用产生的O2增多　(3)a3．如图甲为探究光合作用的装置图，图乙为不同CO2浓度下温度对光合速率和呼吸速率的影响示意图。请据图回答有关问题：

甲



乙
(1)若用图甲所示装置来研究CO2是否为光合作用的原料，则还应该再增加一个装置，做法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若用图甲所示装置来探究元素X是否为植物的必需矿质元素，则还应该再增加一个装置，做法是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若将图甲所示装置中的质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液，则在开始的短暂时间内，植物的叶绿体中C3与C5相对含量的变化情况是________________________________________________________________________。
(4)图乙中，若环境温度保持在35 ℃，每日光照12小时，两昼夜后测定，植物体干重将________(选填“增加”“减少”或“不变”)。
解析：(1)在设置对照实验时，一般将要探究的因素设为变量，其他因素必须保持一致。本实验中是否有CO2就是自变量，根据题意可知增加的一组实验装置中应该没有CO2。(2)若探究元素X是否为植物的必需矿质元素，可以采用水培法，增加的装置中应将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件同图甲所示装置。(3)若将NaHCO3溶液替换为NaOH溶液，则短时间内CO2含量减少，使CO2的固定减弱，C3合成减少而消耗仍在继续，所以C3相对含量下降，C5相对含量上升。(4)35 ℃时，光照下有机物净积累量为0，所以每日光照12小时，没有有机物的积累，但是黑暗中的12小时仍有有机物的消耗，所以最终结果是植物体干重减少。
答案：(1)将质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件同图甲所示装置　(2)将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件同图甲所示装置　(3)C3相对含量下降，C5相对含量上升　(4)减少
4．(海南高考)某同学将生长一致的小麦幼苗平均分为甲、乙两组，甲组置于阳光下培养，乙组置于黑暗中培养，其他条件适宜。一段时间后，测定麦苗的干重，发现两组存在明显差异。
回答下列问题：
(1)两组麦苗中，干重较大的是______组，原因是_________________________________。
(2)观察叶片颜色，出现黄化现象的是______组，其主要原因是
_______________________________________________________________________。
(3)该实验探究了环境因子中的________对小麦______的影响。
(4)若将甲组置于红光下，乙组置于绿光下，培养一段时间后，两组麦苗中干重较大的是甲组，原因是_________________________________________________________________。
解析：(1)由于放在光下的植物可进行光合作用合成有机物，而干重即指有机物，故光下的植物干重大，即甲组能进行光合作用积累有机物，乙组不能进行光合作用，同时呼吸作用消耗有机物。(2)光能促进叶绿素的合成，植物因叶绿素的含量大故呈绿色，故在黑暗中的植物叶绿素含量少，会呈现类胡萝卜素的颜色即黄色。(3)一组有光，一组黑暗，故环境因子为光照，而干重反应出重量差别的原因是光合作用不同。(4)由于植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光，基本不吸收绿光，故用绿光照射的乙组几乎不能合成有机物，即干重小。
答案：(1)甲　甲组能进行光合作用，积累有机物；乙组不能进行光合作用，同时呼吸作用消耗有机物　(2)乙　在黑暗条件下，叶片中叶绿素降解，且无叶绿素合成　(3)光　光合作用　(4)甲组吸收的光能多，光合作用强；乙组吸收的光能少，光合作用弱








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