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第5章 细胞的能量代谢
第1节 生命活动的直接能源——ATP
第5章 细胞的能量代谢
直接
中转站
热能
ATP
合成
分泌
三磷酸腺苷
腺苷
A—P～P～P
腺苷
磷酸基
高能磷酸键
远离腺苷
远离腺苷
细胞呼吸
光合作用
×
×
×
×
√
×
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第5章
DI
WU
ZHANG
细胞的能量代谢
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第5章 细胞的能量代谢
第5章 细胞的能量代谢
叶绿素
胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
电能
类囊体膜
NADPH
叶绿体基质
五碳化合物
三碳化合物
NADPH
糖类
化学能
NADPH和ATP
ADP、NADP＋和Pi
O2和CO2
×
×
×
√
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剪滤纸条:将滤纸剪成略小于试管长与直径
的滤纸条,并在一端剪去两角
制备滤
纸条
铅笔画线:在距边缘2cm处用铅笔画一条细
横线
「用毛细吸管吸取少量滤液
滤液画线:沿铅笔线均匀地画出一条细
的滤液细线
细线
待滤液干后,重复画细线2~3次
离绿
中的色素:将5mL层析液加入
管中,装置如图所示
插入滤纸条(有滤液细线
的一端朝下),随后用胶
塞塞紧试管
注意:不能让小滤纸
条上的滤液细线触到
层析液
观察结果:滤纸条上色素带有
四条,如图所示
叶绿素l
光
2H.0+6co
)+6H0+60
叶绿体
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第5章 细胞的能量代谢
第5章 细胞的能量代谢
无氧
第一阶段
与细胞呼吸有关的酶
抑制
低氧
能量
细胞呼吸
√
×
×
×
√
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第5章 细胞的能量代谢
第5章 细胞的能量代谢
有机物
ATP
有氧呼吸
无氧呼吸
CO2和酒精
CO2和H2O
无氧
有氧
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
有氧
线粒体
丙酮酸
C6H12O6＋6O2＋6H2O
6CO2＋12H2O＋能量
√
×
×
√
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答案：D
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按ESC键退出全屏播放第3节 光合作用
第1课时 叶绿体中的色素、光合作用的过程
1.说出绿叶中色素的种类和作用。(重点) 2.掌握光合作用中的物质变化和能量变化。(重点、难点)
一、叶绿体中的色素
1．叶绿体色素的种类：叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红橙光。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。
2．叶绿体色素的功能
(1)聚光色素：包括大多数叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素；作用是吸收光能并将其传递给少数特殊状态的叶绿素a。
(2)反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a，接受其他色素传递来的光能，通过一系列的复杂过程，将其转化为电能。
二、光合作用的过程
1．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．光合作用的过程分为两个阶段
(1)光反应阶段
①场所：叶绿体的类囊体膜。
②物质变化
a．水在光下分解：水分子分解成氧和H＋。氧直接以分子形式从气孔中逸出；H＋与NADP＋和电子结合形成NADPH。
b．ADP和Pi形成ATP。
③能量变化：光能→电能→ATP、NADPH。
(2)碳反应阶段
①场所：叶绿体基质。
②物质变化
a．CO2的固定：1分子CO2＋1分子五碳化合物→2分子三碳化合物。
b．C3的还原：在酶的催化下，三碳化合物接受ATP释放的能量并被NADPH还原形成C5和糖类等；
c．ATP消耗重新形成ADP和Pi。
③能量变化：转变成糖类等有机物中的化学能。
3．光反应和碳反应的区别与联系
(1)光反应是碳反应的基础，光反应为碳反应提供了NADPH和ATP，碳反应为光反应提供了ADP、NADP＋和Pi。
(2)光反应是碳反应的物质和能量的准备阶段；碳反应是物质和能量转化的完成阶段，二者相互影响、相辅相成，共同构成了光合作用的全过程。
4．光合作用的意义
(1)光合作用是生命活动直接或间接的能源。
(2)维持大气中O2和CO2含量相对稳定。
(3)在生物进化中具有重要作用。
判一判
(1)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(×)
(2)H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中(×)
(3)CO2的固定过程发生在类囊体膜上(×)
(4)光合作用的产物——有机物是在叶绿体基质中合成的(√)
想一想
在大部分时间里，我们所看到的绿色植物的叶片是什么颜色的？为什么？
[提示] 绿色。原因是叶片中有叶绿体，叶绿体中有叶绿体色素，其中叶绿素的含量远大于类胡萝卜素的含量，叶绿素主要吸收太阳光中的红橙光和蓝紫光，对绿光的吸收量很少，而被大量反射，所以人们看到的叶片呈绿色。
叶绿体中色素的提取和分离与色素的吸收光谱
1．实验原理
(1)提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮或无水乙醇中。
(2)分离：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2．操作流程
(1)提取色素
取材：称取5
g新鲜的绿色叶片
↓
研磨：剪碎叶片，加少许SiO2和CaCO3，充分研磨。再加入15
mL丙酮或无水乙醇，迅速研磨
↓
过滤：用滤纸过滤叶片匀浆，将滤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，及时将试管口用胶塞塞严
(2)分离色素
纸条)eq
\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(剪滤纸条：将滤纸剪成略小于试管长与直径
的滤纸条，并在一端剪去两角
↓
\x(铅笔画线：在距边缘2
cm处用铅笔画一条细
的横线))))
画滤液
细线)eq
\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(用毛细吸管吸取少量滤液
↓
画线：沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线
↓
待滤液干后，重复画细线2～3次))
↓
分离绿叶
中的色素：将5
mL层析液加入试
管中，装置如图所示，
插入滤纸条(有滤液细线
的一端朝下)，随后用胶
塞塞紧试管口
注意：不能让小滤纸
条上的滤液细线触到
层析液
)
四条，如图所示：)
3．实验点拨
(1)实验中几种化学试剂的作用
①丙酮或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。
③SO2可增加杵棒与研钵间的摩擦力，易破坏细胞结构，使研磨充分。
④CaCO3可防止研磨过程中色素被破坏。
(2)提取色素时应注意的几个问题
①叶片应剪碎，有利于研磨。
②研磨要迅速充分，其目的是防止丙酮或乙醇挥发并充分溶解色素。
③收集滤液时要及时用胶塞塞紧，其目的是防止丙酮或乙醇挥发及色素分子被氧化。
(3)制备滤纸条需注意的问题
①制备滤纸条时，要在画滤液细线的一端剪去两角。这是由于层析时，边缘扩散快，中间扩散慢，剪去两角可使层析液同时到达滤液细线，从而使每条色素带呈一条直线。
②画滤液细线时，为了层析时起点相同以避免色素带重叠，要求细而直；同时，要待干燥后，重复1～2次以增加色素含量，增强实验效果。
③分离色素时，一定不能让滤纸上的滤液细线触及层析液，这是因为色素易溶解于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。
(4)影响色素溶液的因素
①叶片颜色：叶片浓绿，色素溶液浓度高。
②碳酸钙：不加碳酸钙，色素被破坏，色素溶液浓度低。
③SiO2：不加SiO2，研磨不充分，色素溶液浓度低。
④提取液的量：加入提取液过多，色素溶液浓度低。
4．叶绿体中的色素对光的吸收特点
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红橙光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
1．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用层析液进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述错误的是( )
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液细线时，滤液在点样线上只能画一次
解析：选D。据图分析可知，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。图示表明强光照下叶绿素色素带的宽度变窄，类胡萝卜素色素带的宽度变宽，说明强光照导致了该植物叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照，A、B项正确；Ⅲ和Ⅳ分别表示叶绿素a和叶绿素b，二者吸收光谱的吸收峰波长不同，C项正确；画滤液细线时，滤液在点样线上需画2～3次，以保证色素的含量，D项错误。
2．某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在色素分离中各自的作用，分别用标准层析液(石油醚∶丙酮∶苯＝20∶2∶1)、石油醚、苯、丙酮4种液体来分离菠菜叶中的色素。分离时间为140
s，实验结果如图所示。下列分析错误的是( )
A．标准层析液组为对照组，其他三组为实验组
B．层析液中石油醚的作用是分离菠菜叶色素中的胡萝卜素
C．层析液中苯的作用包括分离胡萝卜素和叶黄素
D．层析液中丙酮的作用是溶解类胡萝卜素和叶绿素
解析：选C。分析题图可知，标准层析液可将四种色素分离开来，可作为对照组，其他三组应与之对照，为实验组，A正确；石油醚可将橙黄色的胡萝卜素分离，其他三种色素不能被分离，B正确；由图可知，苯不能分离胡萝卜素和叶黄素，故C错误；丙酮无法将色素分离，但从色素距离滤液线的距离来看，色素在丙酮中的溶解度最高，故丙酮的作用是溶解类胡萝卜素和叶绿素，D正确。
光合作用的过程
1．过程图解
(1)光能在叶绿体中转换的具体过程
(2)光能转换中的重要物质
①最初电子供体是少数处于特殊状态的叶绿素a；最终电子和氢供体——H2O；最终电子和氢受体——NADP＋。
②NADPH既是能量(活跃化学能)的载体，也是还原剂。
③NADPH、ATP和NADP＋、ADP＋Pi将光反应和碳反应连接在一起。
④NADPH、ATP由叶绿体类囊体膜―→叶绿体基质；NADP＋、ADP＋Pi由叶绿体基质→叶绿体类囊体膜。
⑤光反应不仅需要有关酶，还需要色素，碳反应只需要酶。
(3)光反应与碳反应的比较
项目
光反应(准备阶段)
碳反应(完成阶段)
场所
叶绿体的类囊体膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋
多种酶、NADPH、ATP、CO2、C5
物质变化
(1)H2O→2H＋＋2e－＋O2(2)NADP＋＋2e－＋H＋→NADPH(3)ADP＋Pi―→ATP
(1)CO2固定：CO2＋C52C3；(2)C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
能量变化
光能转变成NADPH、ATP中的化学能
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NADPH、ATP为碳反应提供还原剂和能量；碳反应产生的ADP、Pi、NADP＋为光反应形成ATP、NADPH提供了原料
2.光合作用的总反应式及各元素去向
12H2O＋6CO2C6H12O6＋6H2O＋6O2
突破1 光反应过程
3．如图为光能在叶绿体中转换的示意图，U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质。下列选项错误的是( )
A．U在光合作用中的作用是吸收和传递光能
B．V吸收光能后被激发，使H2O分解，产生电子流
C．W为CO2的还原剂，其能量是稳定化学能的来源之一
D．U至Y的能量转换在叶绿体类囊体膜上进行
解析：选D。由图可知：U代表具有吸收和传递光能作用的色素、V代表处于特殊状态下的叶绿素a、W代表NADPH、X代表NADP＋、Y代表糖类。U在光合作用中的作用是吸收和传递光能；V在吸收光能后被激发，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流；W既是还原剂，又能为碳反应提供能量；U至Y的能量转换过程：光能→电能→活跃的化学能→稳定的化学能，在叶绿体类囊体膜上发生的是光能→电能→活跃的化学能，活跃的化学能→稳定的化学能是在叶绿体基质中进行的。
突破2 碳反应过程
4．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膜
B．C3生成糖类需要NADPH、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进糖类的生成
D．无光条件有利于碳反应进行
解析：选B。图示过程为碳反应的过程，它发生在叶绿体的基质中，C3的还原过程需要光反应为之提供ATP、NADPH，所以在有光状态下反应进行更为有利，而且此过程中需要酶的参与，温度会影响酶的活性，温度越适宜，反应速率越快。
突破3 光合作用过程综合分析
5．如图所示的光合作用图解分析不正确的是( )
A．若突然停止CO2供应，则短时间内NADPH的含量将上升
B．图中①为O2；②为ATP，只能用于C3的还原
C．若用3H标记的H2O进行示踪，可发现H元素的转移途径为H2O→三碳化合物→糖类
D．图示为真核生物的光合作用过程
解析：选C。A项中停止CO2供应，暗反应停止，短时间内消耗的NADPH减少，而光反应不断生成NADPH，导致NADPH含量上升。B项中光反应产生的ATP只能用于C3的还原。C项中H元素转移途径为H2O→H＋→糖类＋水。D项由于类囊体的存在，故为真核生物。
不同条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律
条件
C3
C5
NADPH和ATP
(CH2O)生成量
突然停止光照，CO2供应不变
增加
减少
减少或没有
减少或没有
突然增加光照，CO2供应不变
减少
增加
增加
增加
光照不变，突然停止CO2供应
减少
增加
增加
减少或没有
光照不变，突然增加CO2供应
增加
减少
减少
增加
光照不变，CO2供应不变，(CH2O)运输受阻
增加
减少
增加
减少
核心知识小结
[网络构建]
[规范答题]1.叶绿体是将太阳能转化成化学能并储存在绿色植物体内的细胞器。叶片中含有的叶绿体最多，是吸收、转化太阳能的最主要场所。2．叶绿体一般为扁平的椭球形或球形，由叶绿体膜、基粒和基质组成。3．叶绿体中的叶绿素主要吸收太阳光中的蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。4．光反应主要作用就是捕获太阳光能，并将太阳光能转化为ATP和NADPH中的化学能，是在叶绿体中的类囊体膜上进行的。5．碳反应主要是将CO2转化成糖类，同时将ATP和NADPH中的化学能转化成储存在糖类化合物中的化学能，是在叶绿体内的基质中进行。
[随堂检测]
1．关于叶绿体色素的叙述，错误的是( )
A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光
B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同
C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素
D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能
解析：选D。叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。绿叶中叶绿素约占3/4，类胡萝卜素约占1/4。利用纸层析法可分离叶绿体色素，提取的叶绿体色素仍能吸收光能，但叶绿体结构被破坏，导致不能进行完整的光合作用。
2．有学生在做绿叶中色素提取和分离实验时，采用圆形滤纸片，将提取出的色素溶液画在距圆心1
cm的圆圈上，将滤纸自圆心折叠后层析，经层析后，色素被分离为四个半径不同且颜色不同的同心圆(如下图所示)，请推测最外圈色素的颜色是( )
A．橙黄色
B．黄绿色
C．蓝绿色
D．黄色
答案：A
3．下列化合物与植物光合作用的关系，错误的是( )
选项
化合物
主要生理作用
A
ATP
参与CO2的固定
B
酶
催化光合作用中的化学反应
C
叶绿素
捕获光能
D
H2O
参与O2和(CH2O)的形成
解析：选A。二氧化碳的固定不需要消耗能量，ATP用于碳反应中三碳化合物的还原，A项错误；光合作用的光反应和碳反应中的化学反应都需要酶的催化，B项正确；叶绿素的作用是捕获吸收光能，C项正确；水分子参与光反应中水的光解生成O2和NADPH，NADPH参与碳反应中三碳化合物的还原，生成
(CH2O)，D项正确。
4．下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是( )
A．阶段Ⅰ表示碳反应
B．阶段Ⅱ表示光反应
C．物质a表示NADPH
D．物质b表示C3
解析：选C。图中阶段Ⅰ需要光照，属于光合作用的光反应阶段；图中阶段Ⅱ能够发生CO2的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的碳反应阶段；光反应中，水的光解产生氧气和H＋，能量储存在NADPH中被阶段Ⅱ利用，因此物质a表示NADPH；在光反应阶段，ADP＋Pi＋能量→ATP，故图中b表示ATP。
5．如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变分析正确的是( )
A．突然停止光照
B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度
D．增加光照强度
解析：选D。突然停止光照，光反应产生的NADPH和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将减少，B错误；降低环境温度，光合作用的过程均会变慢，故C3、C5的含量都将减少，C错误；增加光照强度，光反应产生的NADPH和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，D正确。
6．图甲表示光合作用部分过程的图解，图乙表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线，请据图回答问题：
(1)图甲中A表示的物质是________，它是由__________产生的，其作用主要是____________________。
(2)图甲中ATP的形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最终进入的物质主要是________。
(3)图乙中曲线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。
解析：(1)光反应为碳反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定A是NADPH，NADPH是由H2O在光下分解产生的，其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存于ATP中，14CO2的转化途径为14CO2→14C3→糖类。(3)题干中已明确a、b表示C3和C5的含量变化。光照停止后，光反应停止，NADPH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)NADPH 水在光下分解 用于C3的还原
(2)光能 糖类
(3)C3 CO2与C5结合生成C3，而C3不能被还原
(4)C5
[课时作业]
一、选择题
1．绿叶中色素的提取和分离实验中，所用试剂或实验用品与用途的对应关系见下表。正确的是( )
选项
试剂或实验用品
用途
A
滤纸条
防止色素被破坏
B
碳酸钙
有助研磨
C
无水乙醇
提取色素
D
二氧化硅
层析分离
解析：选C。滤纸条用于色素的分离；碳酸钙可以防止研磨过程中色素被破坏；无水乙醇用于色素的提取；二氧化硅可以使研磨充分。
2．在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂、药品的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得到的实验结果依次应为图中的( )
试剂
甲
乙
丙
丁
无水乙醇
－
＋
＋
＋
水
＋
－
－
－
CaCO3
＋
＋
－
＋
SiO2
＋
＋
＋
－
A．①②③④
B．②④①③
C．④②③①
D．③②①④
解析：选B。无水乙醇用于溶解绿叶中的色素，甲同学未加无水乙醇，其滤纸条上应无色素带；CaCO3能够防止研磨时色素被破坏，丙同学未加CaCO3，其滤纸条上叶绿素a、叶绿素b对应的色素带应较窄；SiO2能够使研磨更充分，丁同学未加SiO2，其滤纸条上的四种色素带均应较窄。乙同学操作正确，其滤纸条上的色素带应为正常的④分布。
3．为了探究pH对叶绿素稳定性的影响，某研究性学习小组的同学利用菠菜绿叶提取出光合色素粗品，然后在25
℃的室温条件下进行了如表实验，下列叙述正确的是( )
实验组号
色素溶液(mL)
pH
处理时间(min)
溶液颜色
①
3.0
8.0
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
A.提取色素时加入SiO2可维持研磨液pH的稳定
B．叶绿素在碱性环境中不会被破坏
C．弱酸环境中类胡萝卜素的稳定性可能低于叶绿素
D．可用纸层析法分析②④两组溶液颜色差异的原因
答案：D
4．叶绿体中的类囊体有两种：基粒类囊体和基质类囊体(如图)，基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。下列有关叙述正确是( )
A．叶绿体中的色素仅分布于基粒类囊体上
B．H2O在光下分解为H＋和O2的过程发生在基质类囊体上
C．CO2的固定过程发生在基粒类囊体上
D．在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素
解析：选D。叶绿体中的色素分布于这两种类囊体膜上；H2O的光解在两种类囊体上都能发生，因为其上含有与光反应有关的酶和色素；CO2的固定发生在叶绿体基质中。
5．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( )
A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
解析：选D。结构A为类囊体薄膜，分布有与光反应有关的色素和酶，能把光能转换为ATP、NADPH中活跃的化学能。从碳反应的过程可以看出，供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2
→C3→甲。光合作用产生的O2可进入线粒体，被细胞呼吸所利用。在光合作用中，CO2首先被C5固定形成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。
6．研究光合作用的Calvin等人进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分离放射性物质。预测实验结果正确的是( )
A．光照时间越长，积累的三碳化合物越多
B．光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多
C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的囊状结构薄膜上
D．只要给予光照，放射性就会出现在葡萄糖中
解析：选B。固定产生的三碳化合物与CO2的浓度和五碳化合物的含量有关，与光照时间无关，A项错误；14CO2与五碳化合物结合形成三碳化合物，放射性进入三碳化合物中，三碳化合物被还原形成葡萄糖和五碳化合物，放射性进入葡萄糖和五碳化合物中，所以在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多，B项正确；不论光照时间长短，放射性物质不会分布在叶绿体的类囊体薄膜上，C项错误；只要给予光照，就能进行光反应，但不一定能进行碳反应，所以放射性不一定会出现在葡萄糖中，D项错误。
7．某植物细胞质的核糖体合成LHCP蛋白能转运到叶绿体基粒上发挥作用，叶绿体基质中存在一种催化光合作用某一反应的Rubisco酶。由上述信息推断不正确的是( )
A．LHCP蛋白参与光合作用的光反应
B．LHCP蛋白通过胞吞方式进入叶绿体
C．Rubisco酶可能催化的是NADPH的形成
D．Rubisco酶可能催化的是CO2的固定
解析：选C。由题意可知，LHCP蛋白为大分子，通过胞吞的方式进入叶绿体，在叶绿体基粒上参与光反应阶段，A、B正确；Rubisco酶存在于叶绿体基质，参与碳反应，有可能催化的是CO2的固定，而NADPH是光反应的产物，因此C错误，D正确。
8．科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验(如下表所示)，用来研究光合作用过程，下列选项中对各试管得到的产物情况判断正确的是( )
试管
叶绿体结构
光照
C18O2
ATP、NADPH
五碳化合物
甲
类囊体
＋
＋
－
－
乙
基质
－
＋
＋
＋
丙
基质
＋
＋
－
＋
丁
基质和类囊体
＋
＋
－
＋
注：表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。
A．甲试管可得到18O2
B．乙试管可得到三碳化合物
C．丙试管可得到葡萄糖和淀粉
D．丁试管可得到蔗糖
解析：选B。光合作用中氧气来自水，甲试管中有类囊体和光照但没有水无法进行水的光解，故无法产生氧气，A项错误；乙试管有叶绿体基质无光照，但有碳反应需要的五碳化合物、二氧化碳和ATP、NADPH，二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，故B项正确；碳反应不需要光，但没有NADPH和ATP，三碳化合物不能被还原成淀粉，C项错误；丁试管有叶绿体基质和类囊体及二氧化碳和光照，但无水、无NADPH，无法将C3还原为糖类，D项错误。
9．进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中NADPH的含量相对稳定，在如图中a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中NADPH含量变化的曲线是( )
解析：选B。突然停止供给CO2，碳反应受到抑制，光反应产生的NADPH消耗量减少，NADPH积累量增多。
10．离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于短时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是( )
解析：选B。由于在正常情况下叶绿体中ATP和CO2的浓度均不为0，所以起点为0的A、C选项中的图示是不正确的。由于缺少CO2的供应碳反应受到了影响，同时对光反应也起到抑制作用，影响了O2的产生，所以在叶绿体中O2浓度降低。
二、非选择题
11．下面是“绿叶中色素的提取和分离”实验的部分材料和用具。据图回答下列问题：
(1)图中步骤①加入研钵内的物质为：A无水乙醇10
mL；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层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。画滤液细线的要求是细、齐、直。(4)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)二氧化硅 碳酸钙 防止色素被破坏 (2)单层尼龙布 (3)防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 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
12．如图是光合作用过程的图解，请对图仔细分析后完成下列问题：
(1)图中A代表____________，其功能是________________________________________________________________________
____________________。
(2)图中B是____________，在光合作用过程中来自于____________。
(3)图中C是________，它被传递到叶绿体的________中，用于____________________。
(4)图中D是________，在叶绿体中合成D所需的能量来自__________________________。
(5)图中E是________，请写出其分子简式________________________________________________________________________。
(6)图中F是________，它是由CO2和________结合后形成的。
(7)图中H过程表示________________，此阶段是在叶绿体的____________上进行的；I过程表示____________________，此阶段是在叶绿体的________中进行的。
解析：植物光合作用分为光反应阶段(H)和碳反应阶段(I)。A是叶绿体色素，其主要功能是吸收、传递和转化光能，将能量贮存在ATP(D)和NADPH(C)中，并能分解H2O产生O2(B)和NADPH。碳反应场所是叶绿体基质，发生的主要变化是CO2与C5(G)结合生成C3(F)，C3被NADPH还原成有机物(J)和C5，同时要消耗光反应产物ATP。
答案：(1)叶绿体中的色素 吸收、传递和转化光能
(2)O2 H2O的光解
(3)NADPH 基质 碳反应中还原C3
(4)ATP 色素吸收的光能
(5)ADP A—P～P (6)C3 C5
(7)光反应阶段 类囊体膜 碳反应阶段 基质
13．如图是光合作用过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)请填写字母所代表的物质：
a________，b________，c________，d________，e________，f________，g________。
(2)由“f”经碳反应产生“g”可以分成____________、____________两个阶段。
(3)如果用同位素3H标记参与光合作用的水，并追踪3H，它最可能的途径是____________(用图中字母表示)。
答案：(1)H2O O2 ADP＋Pi ATP NADPH CO2 糖类 (2)CO2的固定 三碳化合物的还原 (3)a→e→g
14.科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及含NADPH的载体等物质的溶液中，并在其他条件都适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成图(如图)，请根据曲线各段特点回答下列问题：
(1)ab段由于缺乏CO2，光合作用过程中的________不能进行，因此无有机物生成。
(2)bc段在提供了CO2之后，由于ab段已积累了大量的____________________，所以有机物能够快速合成。
(3)cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中的____________无法进行，又由于ab段所积累的物质被____________________，有机物生成量逐渐下降至零。
解析：(1)ab段有光照，能进行光反应，生成NADPH和ATP，但无CO2，不能进行碳反应，因此无有机物的生成。(2)bc段无光照，不能继续进行光反应，也就是不能继续生成NADPH和ATP，但有ab段生成的NADPH和ATP，因此，在有CO2的条件下，碳反应还是照样能进行，所以有机物的生成量增加。(3)cd段，仍然无光照，光反应仍然不能进行，新的NADPH和ATP无法继续生成，而ab段积累的物质(NADPH和ATP)被逐渐用完，所以有机物生成量逐渐下降，直至为零。
答案：(1)碳反应 (2)NADPH和ATP (3)光反应 逐渐用完(共46张PPT)
O2浓度变化量
0
1%
2%
3%
5%
7%
10%
15%
20%
25%
O2吸收量/mol
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
CO2释
放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放第2课时 无氧呼吸与细胞呼吸在生产、生活中的应用
1.概述无氧呼吸的过程，并列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
2．联系日常生活中的实例，了解细胞呼吸原理的应用。
一、无氧呼吸
1．概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物在胞质溶胶中分解成不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。
2．场所：胞质溶胶。
3．反应式
乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3＋能量。
酒精发酵：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。
二、有氧呼吸和无氧呼吸的比较
1．有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。
2．有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展起来的。
三、影响细胞呼吸的外界因素
1．温度：温度影响细胞呼吸主要是通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来实现的。
2．O2：O2含量的多少直接影响呼吸速率和呼吸性质。
(1)O2对无氧呼吸有抑制作用。
(2)在一定范围内，有氧呼吸的强度随O2浓度的升高而增大；在低氧条件下，有氧呼吸与无氧呼吸都能进行。
3．CO2：CO2是细胞呼吸的最终产物，当外界环境中的CO2浓度增大时，呼吸速率会减慢。
四、细胞呼吸的意义
1．细胞呼吸提供了生物体生命活动所需要的大部分能量。
2．细胞呼吸可以为其他化合物合成提供原料。
3．通过细胞呼吸能增强植物抗病能力，同时还可以促进杀菌物质的合成。
五、细胞呼吸在生产、生活中的应用
1．作物栽培：采取措施保证作物细胞呼吸正常进行。
2．粮食贮藏：采取措施降低呼吸速率。
3．果蔬贮藏：采用降低氧浓度或降低温度的方法，延长贮藏时间。
连一连
判一判
(1)有氧呼吸的场所是胞质溶胶和线粒体，无氧呼吸的场所是胞质溶胶(√)
(2)马铃薯储藏久了会有酒味产生(×)
(3)不同生物的无氧呼吸所需要的酶都是相同的(×)
(4)无氧呼吸中产生的ATP少，是由于产生的能量大部分以热能形式散失了(×)
分析：
无氧呼吸过程中产生的能量少，是由于葡萄糖分子中的大部分能量存留在了乳酸或酒精中。
(5)影响细胞呼吸的主要因素是温度等(√)
无氧呼吸
1．无氧呼吸过程
(1)产生ATP和[H]的阶段只在第一阶段。
(2)第二阶段所需的酶不同。
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
条件
需氧
不需氧
场所
胞质溶胶(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)
胞质溶胶
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄分解不彻底
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
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
突破1 有氧呼吸与无氧呼吸过程的比较
1．在密闭容器内，酵母菌利用葡萄糖产生酒精，此过程不生成( )
A．ATP
B．乳酸
C．丙酮酸
D．CO2
解析：选B。酵母菌进行无氧呼吸过程，第一阶段产生[H]和丙酮酸并释放ATP，第二阶段产生酒精和CO2，故选B。
2．结合生物体内的细胞呼吸过程示意图分析下列各选项，其中叙述正确的是( )
A．人体在剧烈运动时，所需能量主要由①④途径提供
B．能进行②过程的生物体内一定含有线粒体
C．在有氧条件下，过程③或④将受到抑制
D．导致过程③④不同的原因在于生物体所处的生活环境不同
答案：C
突破2 有氧呼吸和无氧呼吸相关计算
3．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的量如下表所示。下列叙述中错误的是( )
氧浓度
a
b
c
d
产生CO2的量(mol)
9
12.5
15
30
产生酒精的量(mol)
9
6.5
6
0
A.氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为6
mol
B．氧浓度为c时，消耗的葡萄糖有50%通过酒精发酵
C．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
D．氧浓度为a时，不进行有氧呼吸
答案：B
4．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化(呼吸底物均为葡萄糖)。下列相关叙述正确的是( )
A．O2浓度为a时，最适于贮藏该植物器官
B．O2浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸4倍
C．O2浓度为c时，无氧呼吸最弱
D．O2浓度为d时，CO2产生的场所只有线粒体
解析：选D。贮藏该植物器官应选择CO2释放量最少时对应的O2浓度，A项错误。O2浓度为b时，O2的吸收量为3，CO2的释放量为8，说明有氧呼吸产生的CO2量为3，无氧呼吸产生的CO2量为5，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式计算可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍，B项错误。O2浓度为d时，CO2释放量与O2吸收量相等，此时不进行无氧呼吸，无氧呼吸最弱，产生CO2的场所只有线粒体，C项错误、D项正确。
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―→只进行产酒精的无氧呼吸；
②O2吸收量＝CO2释放量―→只进行有氧呼吸或同时进行产乳酸的无氧呼吸；
③O2吸收量＜CO2释放量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自产酒精的无氧呼吸。
(2)依据酒精和CO2生成量判断
①酒精量＝CO2量―→只进行产酒精的无氧呼吸；
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。
影响呼吸作用的因素
温度：细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程，因此细胞呼吸对温度的变化很敏感。如下图。
氧气浓度：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸，在一定范围内，有氧呼吸强度随着氧气浓度升高而增大。如下图。
CO2浓度：当外界环境中的CO2浓度增大时，对有氧呼吸有抑制作用。
含水量：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的升高而加强，随含水量的减少而减弱。
(1)如果某种生物生活在一个缺氧的环境中，说明其进行无氧呼吸，是厌氧型的，如肠道中的蛔虫；如果某种生物生活在一个氧气丰富的环境中，说明进行有氧呼吸，是需氧型的；如果某种生物在有氧和无氧条件下都能生存，则说明其是兼性厌氧型的。
(2)原核生物无线粒体，大多进行无氧呼吸产乳酸(如乳酸菌)或者酒精和二氧化碳，但也有些原核生物进行有氧呼吸，如醋酸杆菌、蓝细菌等。绝大多数高等生物以有氧呼吸为主，体现生物呼吸方式的进化方向：无氧呼吸→有氧呼吸。
5．现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量(等量)的水。在25
℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示，请据图判断，下列说法错误的是( )
A．在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由于种子细胞的有氧呼吸引起的
B．A种子比B种子的呼吸速率快
C．A、B种子释放CO2量的变化趋势是逐渐增加
D．在O～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是种子进行了无氧呼吸
答案：C
6．细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是( )
选项
应用
措施
目的
A
种子贮存
晒干
降低自由水含量，降低细胞呼吸
B
乳酸菌制作酸奶
先通气，后密封
加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
栽种庄稼
疏松土壤
促进根有氧呼吸，利于吸收矿质离子
解析：选B。降低自由水的含量会降低细胞的代谢；乳酸菌是严格厌氧的生物，在有氧气的情况下会死亡；低温情况下会导致生物体呼吸速率降低，有利于蔬菜、水果保鲜；疏松土壤会使有氧呼吸更加旺盛，为生物体提供更多的能量。
核心知识小结
[网络构建]
[规范答题]1．无氧呼吸的两种反应类型(1)C6H12O62C3H6O3＋少量能量；(2)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。2．真核生物有氧呼吸的场所是胞质溶胶和线粒体，而无氧呼吸的场所只有胞质溶胶。3．温度主要影响呼吸酶的活性，从而影响细胞呼吸。4．氧气浓度为零时，细胞只进行无氧呼吸；随着氧气浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸受到抑制；之后，细胞只进行有氧呼吸。5．随着二氧化碳浓度增加，呼吸速率下降。6．在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
[随堂检测]
1．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、线粒体和胞质溶胶
B．线粒体、胞质溶胶和线粒体
C．胞质溶胶、线粒体和胞质溶胶
D．胞质溶胶、胞质溶胶和线粒体
答案：C
2．研究人员选取体长、体重一致的斑马鱼随机均分成对照组和训练组，其中训练组每天进行运动训练(持续不断驱赶斑马鱼游动)，对照组不进行。训练一段时间后，分别测量两组斑马鱼在静止时及相同强度运动后的肌肉乳酸相对含量，结果如下图。下列叙述正确的是( )
A．乳酸是由丙酮酸在线粒体基质中转化形成的
B．运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例
C．运动训练可降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度
D．静止时斑马鱼所需ATP主要在胞质溶胶生成
答案：B
3．如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在胞质溶胶中发生的是( )
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
解析：选B。①是有氧呼吸，发生在胞质溶胶和线粒体中。②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在胞质溶胶中。④表示ATP的合成，可发生在胞质溶胶中。
4．酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，如果两种呼吸方式都是分解C6H12O6，则产生等量的CO2时有氧呼吸与无氧呼吸所消耗的C6H12O6之比为
( )
A．1∶2
B．2∶1
C．1∶3
D．3∶1
解析：选C。有氧呼吸时，1分子C6H12O6彻底分解能产生6分子CO2，而无氧呼吸产生酒精时，1分子C6H12O6因分解不彻底，只能产生2分子CO2。因此要产生等量的CO2，则两者所消耗的C6H12O6之比为1∶3。
5．如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析不正确的是( )
A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
解析：选B。甲图中B点细胞呼吸的相对速率最高，该点对应的温度是细胞呼吸最旺盛时的温度；乙图中，曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸；不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，利用的有机物主要是葡萄糖；由乙图中的曲线Ⅱ可知，当氧气浓度达到一定值时，随氧气浓度增加，细胞呼吸速率不再增强，此时的限制因素可能是温度或呼吸酶数量。
6．下图是真核细胞内呼吸作用过程图解，请据图回答有关问题：
(1)物质X是________。
(2)在酵母菌内②和⑤过程中，物质Y产生的场所依次是
________________________________________________________________________。
(3)人体内不能进行________(填标号)过程，原因是________________________________________________________________________
________________________。
(4)在细胞呼吸过程中，实现的能量转换是有机物中稳定的化学能转换成________________________________________________________________________。
(5)花盆里的土壤板结后，要及时松土，其目的是促进________(填标号)过程的进行，从而产生大量能量，有利于植物根系对________的吸收。
解析：图示中物质X为O2，物质Y为CO2，产生CO2的场所有胞质溶胶(无氧呼吸)和线粒体基质(有氧呼吸第二阶段)。人体内由于不含催化酒精发酵所需的酶，故不能产生酒精。在细胞呼吸过程中，有机物中稳定的化学能将转换成ATP中活跃的化学能和热能。及时松土有利于促进植物根系有氧呼吸的进行，从而加速植物根系对无机盐的吸收。
答案：(1)O2 (2)线粒体基质和胞质溶胶 (3)⑤ 缺乏催化该过程所需的酶 (4)ATP中活跃的化学能和热能
(5)①②③ 无机盐
[课时作业]
一、选择题
1．如图所示，市售的塑料杯装的酸奶，从外观上看，最可能变质的是( )
解析：选C。据图分析，C项塑料杯的盖子上鼓，说明里面的气体过多，最可能已变质，被杂菌污染，因为酸奶中的乳酸菌只能进行无氧呼吸产生乳酸，没有气体生成，所以选C。
2．在细胞呼吸过程中，若有CO2放出，则可以判断此过程( )
A．一定是有氧呼吸
B．一定是无氧呼吸
C．一定不是产生乳酸的无氧呼吸
D．一定不是产生酒精的无氧呼吸
答案：C
3．下列关于葡萄糖丙酮酸CO2过程的叙述，不正确的是( )
A．①②过程可在蓝细菌和某些细菌中进行
B．②过程可在线粒体或胞质溶胶中进行
C．葡萄糖中的能量经①过程全部转移至丙酮酸中
D．酵母菌细胞在有氧和无氧条件下均可进行②过程
解析：选C。蓝细菌细胞和硝化细菌等虽没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，A正确；原核生物中的第一和第二阶段同时发生在胞质溶胶中，真核生物中有氧呼吸的第一阶段发生在胞质溶胶中，第二阶段发生在线粒体基质中，B正确；葡萄糖中的能量在①过程中释放少部分，大部分仍储存在丙酮酸中，C错误；酵母菌细胞在有氧和无氧条件下均可进行②过程，即有氧呼吸和无氧呼吸的第二阶段，并产生CO2，D正确。
4．在马拉松长跑中，运动员骨骼肌肌纤维所消耗的能量主要来自( )
A．葡萄糖的有氧分解
B．丙酮酸的水解
C．葡萄糖的无氧分解
D．脂肪酸的氧化
解析：选A。马拉松长跑中需消耗大量的能量，但主要的能量来自葡萄糖的有氧分解，部分来自无氧呼吸和其他途径。
5．某同学画了一个人体内部代谢过程示意图，请指出图中产生ATP的途径及一处错误的地方( )
A．①②③④、人体内无③过程
B．①③④、人体内无②过程
C．①③④、人体内无③过程
D．①④、人体内无②过程
解析：选D。在有氧条件下，人体有氧呼吸产生二氧化碳和水，释放大量能量；在无氧条件下，无氧呼吸产生乳酸，但无氧呼吸的第二阶段不能产生能量。则图中能产生ATP的途经是①④，人体内无②途经。
6．在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是( )
CO2释放量
O2吸收量
a
10
0
b
8
3
c
6
4
d
7
7
A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．b条件下，有氧呼吸产生的CO2比无氧呼吸多
C．c条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
答案：D
7．如图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中不正确的是( )
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和胞质溶胶
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8
℃时比15
℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于储存番茄果实
D．储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
解析：选C。番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生CO2，无氧呼吸在胞质溶胶中产生CO2，A项正确；光照对番茄果实呼吸的抑制作用8
℃时比15
℃
时更强，由题图可看出8
℃时黑暗条件下与光照条件下呼吸强度差值比15
℃时大，即抑制作用更强，B项正确；图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件更有利于番茄果实的储存，C项错误；温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。
8．如图表示某高等植物的非绿色器官的细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述不正确的是( )
A．氧浓度为a时，是植物种子储存的最佳氧气浓度
B．氧浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸
C．如果是人体，则该图中的曲线Ⅰ、Ⅱ不存在
D．曲线Ⅲ细胞呼吸发生的场所是线粒体和胞质溶胶
解析：选A。分析题图可知，Ⅰ是无氧呼吸释放的二氧化碳量，Ⅱ表示细胞总呼吸量，Ⅲ表示有氧呼吸释放的二氧化碳量。二氧化碳释放量最低时，细胞呼吸最弱，消耗的有机物最少，最适于储藏植物种子，而氧气浓度为a时，二氧化碳释放量不是最低，A错误。当氧气浓度为b时，无氧呼吸完全被抑制，该器官只进行有氧呼吸，B正确；如果是人体，则该图中的曲线Ⅰ、Ⅱ不存在，C正确；曲线Ⅲ是有氧呼吸，发生的场所是胞质溶胶和线粒体，D正确。
9．关于细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境
B．荔枝在无O2、干燥、零下低温的环境中，可延长保鲜时间
C．马拉松运动时，运动员主要是从无氧呼吸中获得能量
D．高等生物保留无氧呼吸的能力，有利于对不良环境的适应
解析：选D。水稻根细胞主要进行有氧呼吸，若长期进行无氧呼吸，则产生的酒精对根细胞有毒害作用，所以A项不正确；荔枝在低氧、湿度适中、零上低温的环境中，可延长保鲜时间，所以B项不正确；马拉松运动时，运动员主要是从有氧呼吸中获得能量，无氧呼吸产生的能量很少，所以C项不正确；高等生物保留无氧呼吸的能力，有利于对不良环境的适应，所以D项正确。
10．有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示，在氧浓度为a时( )
A．酵母菌只进行无氧呼吸
B．2/3的葡萄糖用于无氧呼吸
C．1/3的葡萄糖用于无氧呼吸
D．酵母菌停止发酵
解析：选B。酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的摩尔数之比是1∶1。a浓度时酒精的产生量是6
mol，则无氧呼吸CO2的生成量也为6
mol。图中实际CO2的生成量为15
mol，用CO2的总生成量减去无氧呼吸产生CO2的量等于有氧呼吸产生CO2的量即15
mol－6
mol＝9
mol。有氧呼吸消耗1
mol的葡萄糖产生6
mol
CO2，生成9
mol
CO2则消耗了1.5
mol的葡萄糖；无氧呼吸每消耗1
mol葡萄糖产生2
mol
CO2，生成6
mol
CO2则消耗了3
mol的葡萄糖。因此，有氧呼吸与无氧呼吸共消耗了4.5
mol的葡萄糖，用于无氧呼吸的葡萄糖是3
mol，占2/3。
11．将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1
h后测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：
O2浓度变化量
0
1%
2%
3%
5%
7%
10%
15%
20%
25%
O2吸收量/mol
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
CO2释放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
下列有关叙述中正确的是( )
A．苹果果肉细胞在O2浓度为0%～3%和5%～25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸
B．储藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件
C．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多
D．苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳
解析：选B。A错误，只要氧气的吸收量不为0，就有有氧呼吸，故氧气浓度在1%～3%内既有有氧呼吸又有无氧呼吸；C错误，O2浓度超过20%时，随氧浓度的增大，有氧呼吸不再增强；D错误，苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生酒精和二氧化碳；B正确，氧气浓度为5%时，CO2释放量最少，利于储藏苹果。
12.图中曲线a表示水稻的根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化，曲线b表示有氧呼吸吸收O2量的变化，则表示无氧呼吸释放的CO2量变化的是图中的( )
解析：选B。水稻根细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均会释放CO2，有氧呼吸过程中O2的吸收量与CO2的释放量相等，即b曲线也可表示有氧呼吸CO2释放量的变化情况，CO2总量a去掉有氧呼吸过程释放的CO2量，即为无氧呼吸释放CO2量的变化，也就是a、b两条曲线纵坐标之间的差值。
二、非选择题
13．图示为真核细胞内葡萄糖彻底氧化分解的基本过程，其中A、B、C等代表物质或能量，①②③④表示过程或场所，请据图回答下列问题：
(1)图中的A是__________，C是__________，E是__________。
(2)过程④发生在______________，过程③发生在______________；能产生[H]的过程是________(填序号)，[H]被利用的过程是________(填序号)。
(3)过程②中，物质D需穿过______层磷脂双分子层，若①③④表示场所，CO2浓度最高的部位是__________(填序号)。
(4)产物水中的氢来自______________物质；若给细胞供应18O2，经过较长一段时间后，含有18O的物质是__________(填字母)。
(5)写出葡萄糖由①到④的总反应方程式______________________________。
(6)若陆生植物的根长期浸水，会导致烂根，主要原因是________________________________________。
答案：(1)丙酮酸 二氧化碳 能量
(2)线粒体内膜 线粒体基质 ①③ ④
(3)2 ③
(4)葡萄糖和水 C、F
(5)C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
(6)无氧呼吸产生了酒精毒害了根细胞
14．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24
h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间细胞呼吸的主要方式是
________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________________，其产物是________________________________________________________________________。
(2)从第12
h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
解析：(1)据图可知，在12～24
h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是胞质溶胶，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12
h到胚根长出期间不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。
答案：(1)无氧 胞质溶胶 酒精和二氧化碳
(2)减少 种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降
(3)有氧
15．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，结果如下图。
请回答下列问题：
(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的KNO3溶液作用效果最好。
(3)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)有氧呼吸三个阶段发生的场所分别是胞质溶胶、线粒体基质和线粒体内膜，CO2在第二阶段产生。由图可知，A点时有氧呼吸速率最高，所以A点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)由图可知，在一定浓度范围内，KNO3溶液浓度越大，有氧呼吸速率下降的幅度越小，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用。(3)植物根细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时均产生CO2，故CO2无法作为检测有氧呼吸速率的指标。
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(共51张PPT)
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放第1节 生命活动的直接能源——ATP
1.简述ATP的化学组成、分子简式及生理功能。 2.解释ATP与ADP的相互转化。(重、难点)
一、ATP的生理功能
ATP是生物体的直接能源物质。
ATP是细胞内能量转换的“中转站”。
(1)糖类、脂肪、蛋白质等有机物氧化分解释放的能量，一部分以热能的形式散失，一部分转移到ATP中。
(2)ATP的利用：ATP水解释放的能量供给各种生命活动，如有机物的合成、肌肉收缩、细胞分泌和兴奋传导等。
二、ATP的分子简式
全称：三磷酸腺苷。
组成：1分子腺苷和3分子磷酸基团。
结构简式：A—P～P～P。
符号含义：A代表腺苷；P代表磷酸基；～代表磷酸基之间的高能磷酸键。
高能磷酸键的特点
(1)是一种特殊的化学键，它所储存的能量是普通磷酸键的两倍以上。
(2)在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂，释放其中储存的化学能。
三、ATP的储能和放能过程
ATP储能和放能的实质：远离腺苷的高能磷酸键的形成和断裂。
相互转化
能量的来源：ADP转化成ATP所需的能量，主要来自线粒体内细胞呼吸分解有机物释放出来的能量；绿色植物还可以通过光合作用将光能转化成化学能，储存在ATP中。
判一判
(1)ATP的结构简式为A～P—P—P(×)
分析：ATP的结构简式为A—P～P～P。
(2)ATP和葡萄糖一样可以直接为生命活动提供能量 (×)
分析：ATP是直接供能物质而葡萄糖不是。
(3)ADP是高能磷酸化合物，含有2个高能磷酸键(×)
分析：每个ADP分子中含有1个高能磷酸键。
(4)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量(×)
分析：细胞内ATP的含量并不多，但可以与ADP迅速相互转化，满足能量需求。
(5)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性(√)
(6)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的(×)
分析：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的。
想一想
ATP水解反应中的酶与ATP合成反应中的酶是否相同？
[提示] 不相同，前者为水解酶，后者为合成酶。
ATP的分子结构特点
ATP的分子组成
从图中可以看出：ATP的结构特点可用“一、二、三”来记忆，即一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基。其中AMP是RNA的组成单位之一。
ATP的结构特点
(1)组成特点：一分子ATP含一个腺苷和三个磷酸基。
(2)高能磷酸键：一分子ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键易水解和重新形成。
1．ATP在细胞内能够释放能量和储存能量，从其结构上看是由于( )
①腺苷很容易吸收和释放能量
②第二个磷酸基很容易从ATP上脱离和结合
③第三个磷酸基很容易从ATP上脱离，使ATP转变为ADP
④ADP可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，形成ATP
A．①③
B．②④
C．③④
D．①④
解析：选C。从ATP的简式A—P～P～P可知，分子中含有两个高能磷酸键。远离A的那个高能磷酸键在一定条件下很容易断裂和重新形成，有利于保证能量的释放和储存。靠近A的那个高能磷酸键不易断裂和重新形成。
2．科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP的叙述，正确的是( )
A．图中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
B．a是构成DNA的基本单位之一
C．ATP是生物体内的储能物质
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
解析：选D。图中A代表的是腺嘌呤；a是组成RNA的基本单位之一；ATP是生命活动的直接能源物质，不是储能物质；ATP中的A代表腺苷，RNA中的碱基A代表腺嘌呤。
(1)误认为ATP中的A表示腺嘌呤
正确理解：A表示腺苷，由一分子核糖和一分子腺嘌呤结合形成。
(2)书写ATP的结构简式时避免两种错误形式
①A—P—P～P；②A～P～P～P。
正确形式：A—P～P～P。
(3)ATP释放能量的误解
①错误理解：1个高能磷酸键水解释放的能量多达30.54
kJ；
②正确理解：1
mol高能磷酸键水解释放的能量多达30.54
kJ。
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
胞质溶胶、线粒体、叶绿体
能量转化
放能
储能
能量来源
高能磷酸键
细胞呼吸、光合作用
能量去向
用于各项生命活动
储存于ATP中
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”。
(1)细胞中需要大量的ATP，但ATP在细胞中的含量较少，之所以能满足细胞代谢过程的需要，主要是因为ATP与ADP之间的转化十分迅速。
(2)ATP与ADP之间的相互转化方程式中虽没有水，但实际上该过程需要水的参与。
3．有关反应式“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．这两个反应无休止地在活细胞中进行
D．细胞中所有ATP均来自于细胞呼吸
解析：选D。A项正确，肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量；B项正确，在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；C项正确，活细胞的生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和吸能反应②之间流通，才保证了生命活动的顺利进行；D项错误，对于动物细胞，细胞中的ATP均来自于细胞呼吸，但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自细胞呼吸外，还来自光合作用。
反应式②进行时，所需要的能量来源途径在小麦和小鼠中相同吗？若是小麦根细胞与小鼠细胞呢？
提示：不完全相同，小麦细胞中合成ATP的能量来自光合作用和细胞呼吸，小鼠细胞中合成ATP的能量来自细
胞呼吸；小麦根细胞无叶绿体，不能进行光合作用，所以和小鼠细胞是相同的。
ADP合成ATP时能量的来源
(1)动物、人、真菌和绝大多数细菌在将ADP转化成ATP时所需的能量均来源于细胞呼吸分解有机物释放的能量。
(2)绿色植物ADP转化成ATP时所需的能量，则是由细胞呼吸释放的能量和进行光合作用时所吸收的光能转化而来的。
4．某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是( )
A．葡萄糖是生物体主要的能源物质
B．ATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多
C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP
D．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速
答案：B
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。
核心知识小结
[网络构建]
[规范答题]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时所需能量的主要来源是细胞呼吸。6．绿色植物合成ATP时所需能量的主要来源是光合作用和细胞呼吸。7．ATP是生命活动的直接能源物质。
[随堂检测]
1．如图表示生命活动的直接能源物质ATP的结构式，其中能作为RNA的基本单位的是( )
A．①
B．②
C．③
D．④
解析：选B。图中①②③④分别表示腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、ADP和ATP，其中②(腺嘌呤核糖核苷酸)是组成RNA的基本单位之一。
2．当条件满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP和ATP分子中所含的高能磷酸键的个数分别是( )
A．20个，30个
B．20个，40个
C．40个，40个
D．40个，60个
解析：选B。1个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键。20个腺苷，对应60个磷酸，即只能形成20个ATP分子，共含有40个高能磷酸键。
3．据研究，人体正常细胞中的ATP约为0.1
mol，仅能维持细胞5～8
s的基础代谢，但一般细胞在3～5个月都不会死亡。其原因是( )
A．细胞中有其他直接能源物质
B．ATP可以快速生成
C．一般情况下细胞均为休眠状态
D．基础代谢耗能极高
答案：B
4．太阳光能转化成电鳗发出的电能，需要经过的主要生理过程的正确顺序是( )
A．光合作用、消化作用、主动运输、呼吸作用、ATP水解
B．光合作用、呼吸作用、消化作用、主动运输、ATP水解
C．呼吸作用、ATP水解、光合作用、主动运输、消化作用
D．主动运输、消化作用、ATP水解、有氧呼吸、光合作用
答案：A
5．如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )
A．在主动运输过程中，甲的含量会增加
B．甲→乙和丙→乙过程中，起催化作用的酶空间结构相同
C．丙中不含磷酸键，它是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成
解析：选D。主动运输消耗能量，甲的含量不会增加，A项错误；甲→乙过程是水解酶起作用，而丙→乙过程是合成酶起作用，酶的种类不同，空间结构也不同，B项错误；丙中含有一个普通磷酸键，C项错误；丁由腺嘌呤和核糖组成，ATP合成时要消耗磷酸(戊)，D项正确。
6．下列物质或结构中含胸腺嘧啶“T”的是( )
A．DNA聚合酶
B．烟草花叶病毒
C．ATP
D．B淋巴细胞中的线粒体
解析：选D。胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，仅存在于DNA中；DNA聚合酶属于蛋白质，烟草花叶病毒属于RNA病毒，ATP中含有腺嘌呤；T淋巴细胞的线粒体含有DNA，含有胸腺嘧啶，D符合题意。
7．经研究证实ATP是细胞的“能量货币”。请分析回答下列问题：
(1)ATP分子的结构简式是__________，中文名称：______________。研究发现，正常成年人安静状态下24
h有40
kg
ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10
mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是__________________(写方程式，标明条件)。
(2)ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
(3)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两只小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可以观察到玻璃管中发出淡黄色荧光。约过15
min后荧光消失，如图所示。这时再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中，发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的管中不发荧光。
上述对照实验说明：
①萤火虫发光是将__________能转变成________能的过程；
②这一过程所需的能量由__________提供；
③__________不是生命活动的直接能源。
答案：(1)
A—P～P～P 三磷酸腺苷 ADP＋Pi＋能量ATP
(2)腺苷
(3)①化学 光 ②ATP ③葡萄糖
[课时作业]
一、选择题
1．ATP中含有的化学元素与下面哪种物质含有的化学元素种类相同( )
A．纤维素
B．核酸
C．脂肪
D．蛋白质
解析：选B。ATP中含有C、H、O、N、P
五种元素，纤维素和脂肪只含有C、H、O
三种元素，蛋白质含有C、H、O、N等，不含P。
2．如图表示ATP的结构，其中表示高能磷酸键的是( )
A．①②
B．①③
C．②③
D．③④
解析：选A。高能磷酸键位于磷酸基团之间，图中①②位置表示高能磷酸键。
3．如果测得一个高能磷酸键的化学能是8P，那么，一个ATP分子中的磷酸键所含的化学能应该是( )
A．8P
B．16P
C．大于16P小于24P
D．24P
解析：选C。ATP中含有1个普通磷酸键和2个高能磷酸键，所以ATP分子中磷酸键所含的化学能多于2个高能磷酸键的化学能(16P)，小于3个高能磷酸键的化学能(24P)。
4．2016年3月19日世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创造黄种人历史。下列四项中，哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间)( )
解析：选B。比赛时首先要消耗ATP，供能系统由ATP 磷酸肌酸组成，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。
5．下列有关“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是( )
A．反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的
B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量
C．两个过程是可逆反应
D．植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样
解析：选B。分析时应从以下两方面入手：(1)生物体进行的“ATPADP＋Pi＋能量”的过程和“ADP＋Pi＋能量ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以两个过程不是可逆反应，故A、C两项错误。(2)植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，故D项错误。
6．如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定( )
A．A为ADP，B为ATP
B．能量1和能量2来源相同
C．酶1和酶2是同一种酶
D．X1和X2是同一种物质
解析：选D。由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP中高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2是催化不同化学反应的不同的酶；X1和X2是同一种物质Pi。
7．下列哪种能源缺乏时，会立即影响细胞内的代谢活动( )
A．日光
B．ATP
C．葡萄糖
D．蛋白质
解析：选B。立即影响细胞代谢，说明是细胞直接需要的物质，ATP是细胞内的直接能源物质，缺少时会立即影响细胞代谢。
8．下列过程中能使细胞内ADP的含量增加的是( )
A．水分子进入根毛细胞
B．肺泡中的氧气进入血液
C．肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D．胰腺细胞分泌胰岛素
解析：选D。细胞内ADP的含量增加，说明细胞内正在进行ATP的水解反应，释放能量供生命活动所需。水分子、氧气和甘油出入细胞的方式都属于自由扩散，不需要消耗能量，胰腺细胞分泌胰岛素属于细胞合成并分泌蛋白的过程，整个过程需要消耗能量。
9．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明的是( )
①ATP中远离腺苷的磷酸基团容易水解
②32P标记的ATP是新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有水解
A．①②③④
B．①②④
C．①②③
D．②③④
答案：B
10．下列有关能量“通货”——ATP的说法，正确的是( )
A．ATP失去两个磷酸基团后，可参与DNA分子的合成
B．生物体内的生化反应均需ATP作能源驱动
C．动物体内同化作用消耗的ATP少于异化作用生成的ATP
D．冬眠的动物在冬季来临之前需储存一定量的ATP，用以抵抗低温对身体的伤害
解析：选C。ATP失去两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸，可参与RNA的合成。生物体内有些放能的生化反应不需要ATP。动物同化作用所消耗的能量是靠细胞呼吸提供的，即同化作用所消耗的ATP仅仅是细胞呼吸所合成的ATP中的一部分。ATP不能在体内大量储存，而是通过加速与ADP的转化来满足能量需要的。
11．某书法家脑溢血后导致右侧肢体偏瘫，为尽快改善患者的新陈代谢，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗( )
A．静脉滴注葡萄糖溶液
B．口服钙片
C．服用多种维生素液
D．肌肉注射ATP制剂
解析：选D。ATP是人体生命活动的直接能源物质。在生活中，常作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、心肌炎等疾病。
12．科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠，一段时间后，培养并测量小白鼠红细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，分别获得产热量曲线和细胞内的ATP浓度数据如下。下列分析错误的是( )
NaF浓度(10－4g/mL)
ATP浓度(10－4
mol/L)
A组
0
2.97
B组
50
2.73
C组
150
1.40
A．该实验的测量指标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度
B．高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组
C．NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用
D．该实验采用了空白对照和相互对照
解析：选B。综合分析表格与曲线可知，该实验测定了用含不同浓度NaF的水溶液喂养的小白鼠红细胞代谢产热曲线及细胞内的ATP浓度，A正确；该实验的对照组是A组，B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组，C组产热量峰值高于A组而ATP浓度低于A组，B错误；表格中的数据显示，随着NaF增加，ATP的生成量逐渐降低，说明NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用，C正确；实验中A组未做处理，作为空白对照，B组与C组处理的NaF浓度分别是50×10－4
g/mL和150×10－4
g/mL，二者互为对照，D正确。
二、非选择题
13．分析ATP与ADP相互转化的示意图(如图所示)，回答下列问题：
(1)图中Pi代表无机磷酸，则B为________，C为________。
(2)E不是物质，E1的来源是________________________________________________________________________，
E2的来源是________________________。
(3)人体肌肉细胞的收缩与图中________过程有关。
解析：(1)在ATP和ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析示意图可判断出B为ATP，C为ADP。(2)光能或生物化学反应释放的能量可用于形成ATP。ATP水解时，其末端的高能磷酸键断裂释放能量。(3)肌肉收缩是耗能过程，由ATP直接供能，与图中B→C这一过程有关。
答案：(1)ATP ADP
(2)光能或生物化学反应释放的能量 ATP中高能磷酸键断裂释放出的能量
(3)B→C
14.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)图中的a、b分别代表________、________。
(2)运动时，肌细胞消耗的直接能源物质是________。
(3)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于____________________。
解析：ADP转化成ATP时所需能量，动物和人来源于a细胞呼吸，绿色植物来源于a细胞呼吸和b光合作用。ATP转化成ADP时，释放的化学能用于各项生命活动。ATP是生命活动所需的直接能源物质。
答案：(1)细胞呼吸 光合作用
(2)ATP
(3)合成ATP 各项生命活动
15．在人的骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时3
s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中，ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答下列问题：
(1)A→B的变化过程说明ATP被水解，发生的能量转化是______________________________。
(2)B→C过程中，ATP含量增加，说明________加强，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP的不足。
(3)从整条曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明__________________。
解析：ATP是生物体各项生命活动所需能量的直接来源。人体肌肉收缩时，ATP的高能磷酸键中储存的活跃化学能会转化为机械能。当ATP由于消耗而大量减少时，肌细胞的细胞呼吸加强，以合成ATP供人体利用。正是由于ATP与ADP之间迅速的转化，才使得细胞内的ATP不会用尽，保证人体生命活动的顺利进行。
答案：(1)ATP中活跃的化学能转化为机械能
(2)细胞呼吸
(3)ATP的合成和分解是同时进行的
16．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。
实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、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。
(1)实验步骤：
①配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签；
②将________________分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签；
③在每支试管中加入________________________________________________________________________；
④观察发光现象并记录。
(2)实验现象预测及结论：
实验现象预测
实验结论
①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强
荧光强度与ATP浓度______________________
②随ATP溶液浓度升高，发光现象________________________________________________________________________________________
荧光强度与ATP浓度______________________
③______________________________
荧光强度与ATP浓度无关
(3)实验讨论：
①最可能的实验结果是(2)中哪一种？________。
②萤火虫发光是________________________能转变成________能的过程。
解析：(1)为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，首先应配制不同浓度的ATP溶液，随后将荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，观察不同浓度ATP溶液中荧光器粉末的发光情况。(2)实验现象有三种可能：①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强，说明荧光强度与ATP浓度成正比；②随ATP溶液浓度升高，发光现象渐弱，说明荧光强度与ATP浓度成反比；③随ATP浓度升高，发光现象无变化，说明荧光强度与ATP浓度无关。(3)由于ATP是生命活动的直接能源物质，所以实验最可能的结果是第①种；萤火虫发光是ATP中活跃的化学能转变成光能的过程。
答案：(1)②荧光器粉末 ③等量不同浓度的ATP溶液
(2)①成正比 ②渐弱 成反比 ③随ATP浓度升高，发光现象无变化
(3)①第①种 ②ATP中活跃的化学 光(共45张PPT)
第5章 细胞的能量代谢
第5章 细胞的能量代谢
增加
增加
相等
加快
酶的活性
磷
合理密植
√
√
×
×
×
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即时训练·体验成功第2节 细胞呼吸
第1课时 探究细胞呼吸的方式、有氧呼吸的过程
1.探究酵母菌的细胞呼吸方式。(难点) 2.说出有氧呼吸的过程。(重、难点)
一、细胞呼吸的概述1．实质：分解有机物，释放能量。
2．产物：ATP、CO2或其他产物。
3．类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
二、酵母菌的细胞呼吸方式
实验证明，酵母菌在无氧条件和有氧条件下都能分解葡萄糖，但分解的产物不同。在无氧条件下，酵母菌可将葡萄糖分解成CO2和酒精；在有氧条件下，酵母菌可将葡萄糖分解成CO2和H2O。因此，细胞呼吸的方式可以分为两种类型：无氧呼吸与有氧呼吸。
三、其他生物的细胞呼吸方式
绝大多数的动物与植物都需要生活在氧气充足的环境中，细胞主要通过有氧呼吸的方式供能，这些生物叫作需氧型生物；乳酸菌、破伤风杆菌以及动物体内的一些寄生虫等只有在无氧条件下才能生活，细胞通过无氧呼吸的方式供能，这些生物叫作厌氧型生物；酵母菌等少数类型的生物既能在有氧条件下生活，也能在无氧条件下生活，这些生物叫作兼性厌氧型生物。
四、细胞的有氧呼吸
1．概念：细胞在有氧条件下，通过酶的催化作用，把有机物彻底氧化分解成H2O和CO2，同时释放大量能量的过程。
2．场所：胞质溶胶和线粒体中。
3．过程
(1)第一阶段：1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸，并产生少量[H]；
(2)第二阶段：丙酮酸进入线粒体后，经过一系列的脱羧反应，释放出CO2和[H]；
(3)第三阶段：[H]与O2结合生成H2O。
4．反应式
C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
判一判
(1)在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的(√)
(2)有氧呼吸的过程只发生在线粒体内(×)
分析：真核生物的有氧呼吸发生在胞质溶胶和线粒体内。原核生物无线粒体，只能发生在细胞膜上和胞质溶胶。
(3)有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的(×)
分析：由于酶的催化作用具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，三个阶段的底物不相同，故所需要的酶也不相同。
(4)人体内产生CO2的场所是线粒体基质(√)
探究酵母菌的呼吸方式
1．实验过程
2．实验分析
(1)条件控制
①甲装置用棉塞塞住瓶口，培养中不时的振荡，因此酵母菌处于有氧的状态下。
②乙装置用胶塞塞住瓶口，并用塑料膜密封，静置不动，因此酵母菌处于无氧的状态下。
(2)实验结果与结论
①比较两锥形瓶中气泡产生的速度发现，甲大于乙。将两锥形瓶内的气体导出后发现都能使澄清的石灰水变浑浊，说明酵母菌在有氧和无氧条件下都产生二氧化碳，有氧条件下产生的速度更快。
②两天后，打开瓶塞，闻一闻瓶中液体的气味，发现甲装置中无异味，乙装置中有明显的酒精味。说明酵母菌在无氧的条件下产生酒精。
③结论：酵母菌在无氧和有氧条件下都能分解葡萄糖，但分解产物不同。在无氧条件下，酵母菌可将葡萄糖分解成CO2和酒精(C2H5OH)；在有氧条件下，酵母菌可将葡萄糖分解成CO2和H2O。
1．如图装置可用于研究萌发的小麦种子呼吸方式及其产物(呼吸底物都为糖类)，有关分析错误的是( )
A．装置甲可用于探究细胞呼吸是否产生热量
B．装置乙有色液滴不移，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．装置丙可根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式
D．3个装置中的种子都必须进行消毒处理，并设置对照实验
解析：选C。装置甲中含有温度计，可用于探究细胞呼吸是否产生热量，A正确；装置乙中，若有色液滴不移动，说明气体的量没有变化，说明种子萌发只进行有氧呼吸，B项正确；装置丙中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发的种子细胞呼吸是否产生CO2，因酵母菌有氧和无氧均产生二氧化碳，因此不能根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式，C项不正确；微生物也会进行细胞呼吸，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D项正确。
2．一位学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，如下图所示。随着反应进行，指示剂的颜色开始改变(该指示剂遇酸变红)。下列判断正确的是( )
A．保温瓶内的温度将一直慢慢升高
B．保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响
C．实验可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量
D．指示剂变色的情况与保温瓶中空气的量无关，与葡萄糖的量有关
答案：B
有氧呼吸
1．有氧呼吸过程分析
2．有氧呼吸三个阶段的归纳
阶段
场所
物质变化
放能多少
第一阶段
胞质溶胶
葡萄糖2丙酮酸＋4[H]
少量
第二阶段
线粒体基质
2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H]
少量
第三阶段
线粒体内膜
24[H]＋6O212H2O
大量
3.有氧呼吸过程中各元素的去向和来源
4．有氧呼吸的特点
(1)有氧呼吸是在温和条件下进行的。
(2)有机物中的能量是逐步释放的。
3．如图为人体细胞内葡萄糖代谢过程简图，①～③是生化反应过程，甲～丁代表相关物质。下列说法正确的是( )
A．甲代表的是丙酮酸，丙和丁代表不同的化合物
B．①②过程均有乙生成，是因为催化①②过程的酶相同
C．线粒体内膜面积很大，有利于③过程的有序高效进行
D．原核生物缺乏线粒体，不能进行图示的生理过程
答案：C
4．如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．产生①②的场所是线粒体
D．某些原核生物能完成图示全过程
解析：选D。图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中[H]＋⑤反应的过程释放能量④最多；产生①的场所是胞质溶胶，而作为反应物的O2(图中⑤)参与的是有氧呼吸第三阶段，图中③是另一种反应物水；具有有氧呼吸酶的原核生物，如蓝细菌可完成有氧呼吸。
核心知识小结
[网络构建]
[规范答题]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．有氧呼吸的反应式为：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。3．有氧呼吸的三个阶段(1)胞质溶胶：C6H12O6丙酮酸＋[H]＋少量能量；(2)线粒体基质：丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋少量能量；(3)线粒体内膜：[H]＋O2H2O＋大量能量。
[随堂检测]
1．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图c～f所示装置，下列叙述不合理的是( )
A．连接e→d→c→d，从e左侧通气，第一个装置d中石灰水不变混浊，第二个装置d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
B．连接f→d，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
C．连接c→d，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
D．结果表明，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都生成了CO2
解析：选C。NaOH溶液吸收外界空气中的CO2，石灰水检测空气中的CO2是否被吸收完，通入O2酵母菌进行有氧呼吸生成CO2，导致石灰水混浊，A正确。装置f无氧，酵母菌无氧呼吸生成CO2，使石灰水变混浊，B正确。装置c与外界空气相通，无法确定酵母菌是否进行无氧呼吸，C错。结果表明，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都生成了CO2，D正确。
2.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。
3．如图所示为细胞呼吸的实验装置，a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花，瓶塞上各吊一熟石灰包，并插入温度计，分别有导管从瓶内通入水中。a瓶装入萌发的种子，b瓶装入等量的煮熟的种子。48
h后，预期所能观察到的变化是( )
A．a瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显
B．b瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显
C．a瓶温度上升，与b瓶连接的导管内水上升明显
D．b瓶温度上升，与a瓶连接的导管内水上升明显
解析：选A。a瓶中萌发的种子生理活动旺盛，主要进行细胞呼吸，吸收瓶内的氧气，释放CO2，但CO2易被熟石灰吸收；在细胞呼吸过程中要释放能量，并且大部分能量都转化成热能，所以a瓶温度上升；由于O2的消耗，瓶内气压下降，与之相连的导管内水柱上升。而b瓶装的是煮熟的种子，不再进行细胞呼吸等生理活动，所以温度、水面基本无变化。
4．在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将( )
①与氢结合生成水 ②与碳结合形成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和胞质溶胶中被消耗
A．①④
B．②③
C．①③
D．②④
解析：选C。有氧呼吸的整个过程分成三个阶段，第三个阶段是前两个阶段产生的氢与氧结合生成水，反应发生在线粒体中。
5．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的方向是( )
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。有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳，第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的[H]还原氧气生成水。从葡萄糖被氧化分解产生水和二氧化碳的全过程可以看出，葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
6．向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是( )
A．若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加
B．若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加
C．若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加
D．若丁能抑制[H]被氧化成水，则会使O2的消耗减少
解析：选D。若甲能抑制丙酮酸分解，则丙酮酸的消耗减少，A错误；葡萄糖能分解形成丙酮酸，若乙能抑制葡萄糖分解，则丙酮酸减少，B错误；ADP和Pi能合成ATP，若丙能抑制ATP的形成，则ADP的消耗减少，C错误；有氧呼吸的第三阶段，[H]和O2反应生成水，若丁能抑制[H]被氧化成H2O，则O2的消耗减少，D正确。
7．如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸是从________的氧化分解开始的，全过程分为________个阶段。
(2)有氧呼吸的主要场所是________，进入该场所的呼吸底物是________；释放的CO2是在第________阶段产生的；H2O是在第________阶段形成的；生成ATP最多的是第________阶段。
(3)有氧呼吸中O2的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
写出有氧呼吸的总反应式：________________________________________________________________________
____________________________________。
解析：有氧呼吸的第一阶段发生在胞质溶胶中，将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量[H]，释放少量能量，形成少量ATP；第二阶段发生在线粒体基质中，将丙酮酸彻底分解成CO2，消耗6分子水，脱下来20个[H]，释放少量能量，形成少量ATP；第三阶段发生在线粒体内膜上，前两个阶段脱下的[H]经过一系列反应，与O2结合形成12分子水，释放大量能量，形成大量ATP。从上述过程可以看出，CO2产生于第二阶段，O2参与第三阶段的反应，水形成于第三阶段，释放能量最多的是第三阶段。
答案：(1)葡萄糖 三 (2)线粒体 丙酮酸 二 三 三 (3)与[H]结合生成水，同时生成大量的能量，形成大量ATP C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
[课时作业]
一、选择题
1．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是( )
A.
细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的分解，释放能量的过程
B．细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换
C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D．细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程
解析：选B。细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。
2．酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧型微生物。下列关于酵母菌的说法，错误的是( )
A．酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸生存
B．酵母菌在有氧和无氧条件下都能分解有机物产生CO2
C．酵母菌进行细胞呼吸的酶全部分布在胞质溶胶中
D．酵母菌产生CO2的场所是胞质溶胶和线粒体基质
解析：选C。酵母菌是兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和二氧化碳。酵母菌产生二氧化碳的场所是线粒体基质和胞质溶胶。酵母菌进行细胞呼吸的酶分布在胞质溶胶和线粒体中。
3．下图是某同学验证细胞呼吸产生二氧化碳的实验装置，在透明的容器B中放入湿润的种子。以下说法中错误的是( )
A．设置A装置的目的是为了除去空气中的CO2，确保实验的科学性
B．该装置一定要放在黑暗的环境中，避免光下种子光合作用的干扰
C．种子的细胞呼吸一般不受光照的影响，但温度会影响细胞呼吸的强度
D．C瓶中澄清石灰水变浑浊，是种子进行细胞呼吸产生了CO2的缘故
解析：选B。该实验装置是验证细胞呼吸产生二氧化碳。A装置中浓NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，因为本实验是通过检验B中的种子能否产生CO2为观察指标的。影响细胞呼吸的因素有温度和氧气浓度等，光照不对细胞呼吸产生影响。如果C瓶中的澄清石灰水变浑浊，说明种子经过有氧呼吸产生了CO2。
4．实验人员将生长旺盛的酵母菌接种在仅含葡萄糖溶液的试管中，并将其保温在30
℃的透明恒温箱中。在1～10分钟内，有色液滴基本不移动；11～60分钟内液滴向右移动；61分钟后，液滴又保持不动。对此现象分析正确的是( )
A．1～10分钟内，酵母菌的代谢水平很低，基本处于休眠状态
B．11～60分钟内，酵母菌既进行无氧呼吸，又进行有氧呼吸
C．61分钟后，酵母菌只进行无氧呼吸
D．1～10分钟内已经产生了酒精
解析：选B。开始时，试管中氧气含量充足，因此在1～10分钟内，酵母菌只进行有氧呼吸，由于产生的二氧化碳和消耗的氧气的体积相等，因此有色液滴基本不移动；11～60分钟内，氧气的含量逐渐减少，酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，但无氧呼吸过程中不消耗氧气却能释放二氧化碳，因此试管内气体体积增加，有色液滴向右移动；因试管中葡萄糖的量有限及酵母菌呼吸过程中有有害物质的产生等原因，61分钟后酵母菌不再进行呼吸作用，有色液滴又保持不动。
5．有氧呼吸第二阶段的产物是( )
A．H2O、CO2、ATP
B．H2O、丙酮酸、[H]
C．CO2、ATP、[H]
D．CO2、O2、ATP
答案：C
6．下列关于有氧呼吸过程的叙述中，正确的是( )
A．全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行
B．第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和ATP
C．第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的ATP
D．第三阶段是[H]和氧结合产生H2O，同时生成大量的ATP
解析：选D。有氧呼吸第一阶段在胞质溶胶中进行，葡萄糖分解成丙酮酸，同时产生少量的[H]和ATP；第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和H2O彻底分解成CO2和[H]，产生少量的ATP；第三阶段在线粒体内膜上进行，[H]和氧结合产生H2O，同时生成大量的ATP。
7．如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是( )
A．图解中的①②两物质依次是H2O和O2
B．图解中(一)(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C．图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D．1分子丙酮酸经过(二)(三)两阶段产生的能量一样多
解析：选A。从题图所示的过程及参与的物质分析可知，该过程表示细胞的有氧呼吸过程。(一)表示有氧呼吸的第一阶段，在胞质溶胶中完成，在酶的作用下，葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H]，释放少量能量。(二)表示有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中丙酮酸和H2O(图中①)彻底分解成CO2并产生大量的[H]，释放少量能量。(三)表示有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H]与O2(图中②)结合生成H2O，释放大量能量。
8．生物体吸收的O2用于( )
A．在线粒体中合成CO2
B．在细胞质中与氢结合生成水
C．部分形成CO2，部分与[H]结合生成水
D．在线粒体中与[H]结合生成水
解析：选D。有氧呼吸全过程可分为三个阶段：第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量的[H]，释放出少量的能量，这个阶段是在胞质溶胶中进行的；第二阶段是丙酮酸在水的参与下，被彻底分解为二氧化碳，同时产生较多的[H]，释放出少量的能量，这个阶段是在线粒体基质中进行的；第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧结合形成水，释放出大量的能量，这个阶段是在线粒体内膜上进行的。由此可看出：选项A的CO2的氧是来源于丙酮酸和水，并非来源于O2；选项B的化学反应正确但反应场所应是线粒体内膜；选项C“部分形成CO2，部分与[H]结合成水”的叙述是错误的，而是O2与[H]结合形成水。
9.将右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保证O2的供应，可以探究有氧条件下酵母菌的呼吸方式，A项正确；经管口3取样只能检测酒精的产生情况，CO2通过管口2排出，B项错误；实验开始前对整个装置要进行气密性检查，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，可通过观察澄清石灰水的浑浊程度来检测CO2的产生情况，D项正确。
10．有氧呼吸全过程中的物质变化可分为以下三个阶段。下列与此相关的叙述中，正确的是( )
①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。
A．第③阶段反应极易进行，无需酶的催化
B．第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP
C．整个过程中，水既是反应物又是产物
D．第①阶段也在线粒体中进行
解析：选C。要根据有氧呼吸的三个阶段的具体过程和条件来分析，有氧呼吸的任何一个阶段都需要酶的催化，都有ATP产生；第三阶段产生ATP最多；水作为反应物参与了第二阶段的反应，第三阶段有水生成；第①阶段在胞质溶胶中进行。
11．线粒体是有氧呼吸的主要场所，下列有关线粒体结构和功能的叙述，错误的是( )
A．线粒体通过内膜折叠形成嵴的方式来增加反应的面积
B．与有氧呼吸有关的酶只分布在线粒体的基质中和内膜上
C．活细胞中的线粒体能够定向地运动到代谢比较旺盛的部位
D．肌细胞中大量变形的线粒体组成肌质网，有利于能量的供应
解析：选B。线粒体通过内膜向内折叠形成嵴的方式来增加反应的面积。有氧呼吸的场所包括胞质溶胶和线粒体，因此，与有氧呼吸有关的酶分布在胞质溶胶和线粒体中。在细胞中代谢越旺盛的地方，线粒体的数量越多。肌质网是由肌细胞中大量变形的线粒体组成的，该结构有利于肌细胞的能量供应。
12．进行细胞呼吸的生物体，最重要的结果是( )
A．把ADP转化成ATP
B．把ATP转化成ADP
C．合成葡萄糖
D．产生CO2和H2O
解析：选A。细胞呼吸的重要意义是为生物体的各项生命活动提供能量，即分解有机物合成ATP，ATP能作为生命活动的直接能源物质。
二、非选择题
13．甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图1、图2装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。回答下列问题：
(1)甲利用图1装置探究酵母菌在有氧与无氧的条件下细胞呼吸放出的热量多少。
材料用具：500
mL保温桶、温度计、活性酵母菌、0.1
mol/L葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验步骤：
①取A、B两套图1装置按下表的设计进行实验。则X是________________；Y是________________________________________________________________________。
装置
步骤一
步骤二
步骤三
A
加入200
mL的葡萄糖溶液
加入10
g活性酵母菌
X
B
加入200
mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液
Y
加入石蜡油铺液面
②B装置中步骤一的主要目的是________，这是控制实验的________变量。
实验结果：略。
(2)乙利用图2装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)，探究酵母菌的细胞呼吸类型。
想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置(假设该装置编号为3)如何设计？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)探究酵母菌在有氧与无氧的条件下细胞呼吸放出的热量多少，该实验的自变量是O2的有无，其他无关变量都相同。(2)为探究酵母菌的细胞呼吸类型，本实验需设置对照，装置3中用清水代替NaOH溶液。
答案：(1)①不加入石蜡油 加入10
g活性酵母菌
②去除氧气 自
(2)装置3除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置2相同
14．如图是高等生物细胞有氧呼吸过程的图解，据图回答下列问题：
(1)图中①③所代表的物质分别是________、________。
(2)④⑤⑥代表能量，其中能量最多的是________________________________________________________________________(填序号)。
(3)[H]
与O2结合生成②的过程，发生的场所是________。
(4)有氧呼吸的反应式：________________________________________________________________________。
解析：(1)由图可知，①为丙酮酸、②为水、③为CO2。
(2)④⑤⑥代表能量，其中有氧呼吸的第三阶段释放的能量⑥最多。(3)有氧呼吸的第三阶段[H]与O2结合生成水，同时释放出大量的能量，其发生的场所为线粒体内膜。(4)有氧呼吸的反应式为：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
答案：(1)丙酮酸 CO2
(2)⑥ (3)线粒体内膜
(4)C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
15．为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到胞质溶胶和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见表)：
试管编号加入的物质
胞质溶胶A B
线粒体C D
酵母菌E F
葡萄糖
－＋
－＋
＋＋
丙酮酸
＋－
＋－
－－
氧气
＋－
＋－
＋－
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。
解析：(1)在有酵母菌胞质溶胶的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，而丙酮酸在胞质溶胶中无法再继续分解；无氧气时可在有胞质溶胶的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中胞质溶胶和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进行无氧呼吸的场所是胞质溶胶。(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热的形式散失；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。
答案：(1)C、E B、F B、D、F (2)线粒体内膜上 能(共48张PPT)
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一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．科学家以萤火虫为材料，分离出了发光物质——荧光素以及荧光素酶。在有氧的条件下，只要有ATP，荧光素酶就能催化荧光素的氧化而发出光。从萤火虫中分离得到的荧光素和荧光素酶一直用于ATP的定量检测。下列关于人体内ATP的叙述中，不正确的是( )
A．ATP的分子简式可以表达为A—P～P～P，任意一高能磷酸键断裂，形成A—P～P为二磷酸腺苷
B．在线粒体中大量产生ATP时，一定伴随着氧气的消耗
C．在生命活动旺盛的细胞中，线粒体数量较多
D．人体内ATP中高能磷酸键中的能量最终来自植物吸收的光能
解析：选A。在ATP中，远离A的那个高能磷酸键断裂，形成ADP(二磷酸腺苷)，A错误。
2．如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后得到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带，可以看到较暗的是( )
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
解析：选C。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此，用红光照射时，较暗的色素带即为能吸收红橙光的色素带，为③④。
3．用实验检测某一菌株，实验结果：①有氧条件下菌株正常生长，但检测不出乳酸和酒精；②无氧条件下酒精含量增加明显，但检测不出乳酸。由上述结果得出的结论中，错误的是( )
A．此菌在有氧和无氧条件下都能生活
B．此菌中存在催化酒精形成的酶
C．此菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
D．酒精可以成为此菌的营养物质
解析：选D。由实验结果可知，在有氧和无氧条件下此菌都能生活。在无氧条件下能产生酒精，说明存在催化酒精形成的酶，产生酒精的同时，也可以形成CO2。但根据实验结果不能判断酒精是否可以作为该菌的营养物质。
4．为了研究光合作用，某生物小组的同学把菠菜叶研磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体研磨分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管中，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程( )
解析：选B。光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体膜上进行的，而A、C中不含有叶绿体的类囊体，D中只含有吸收光能的色素。只有B项中叶绿体内可进行光反应过程。
5．下列叙述正确的是( )
A．[H]在酵母菌和乳酸菌中产生的场所完全相同
B．叶绿体中NADPH从类囊体向基质移动
C．细胞呼吸产生的[H]全部来自葡萄糖
D．光合作用和细胞呼吸都产生相同的[H]
解析：选B。酵母菌为真核生物，细胞呼吸产生[H]的场所是胞质溶胶和线粒体，乳酸菌为原核生物，细胞呼吸产生[H]的场所是胞质溶胶，A错误；叶绿体光合作用光反应产生的NADPH从类囊体向基质移动，B正确；细胞呼吸产生的[H]来自葡萄糖和水，C错误；光合作用产生的是NADPH，细胞呼吸产生的是[H]，两者不同，D错误。
6．将某绿色植物的叶片放在特定的装置中，用红外线测量仪进行测量，测定的条件和结果见下表：
黑暗时O2吸收量(mg/h)
6
000勒克斯光照时O2释放量(mg/h)
10
℃
0.5
3.6
20
℃
1.2
3.1
若将该叶片先置于20
℃、6
000勒克斯光照条件下10小时，然后置于10
℃黑暗条件下，则该叶片一昼夜葡萄糖积累的量为( )
A．2.91
mg
B．11.25
mg
C．22.5
mg
D．33.75
mg
解：选C。叶片置于20
℃、6
000勒克斯光照条件下10小时，O2的净释放量＝3.1×10＝31
mg。则叶片置于10
℃黑暗条件下(24－10)小时，O2的吸收量＝0.5×(24－10)＝7
mg。则叶片一昼夜O2的净释放量＝31－7＝24
mg。根据光合作用反应式，产生6
mol
O2，同时会产生1
mol葡萄糖，得知该叶片一昼夜葡萄糖积累的量＝180×24÷(32×6)＝22.5
mg。
7．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，说明此时光合作用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。
8．对酵母菌进行处理，获得胞质溶胶和线粒体。用超声波使线粒体破碎，线粒体内膜可自然反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四支试管在适宜温度下不会产生CO2的是( )
A．葡萄糖＋胞质溶胶
B．丙酮酸＋胞质溶胶
C．葡萄糖＋小膜泡
D．丙酮酸＋线粒体基质
解析：选C。葡萄糖＋胞质溶胶，酵母菌在胞质溶胶中通过无氧呼吸产生CO2；丙酮酸＋胞质溶胶，在无氧呼吸的第二阶段产生CO2；葡萄糖＋小膜泡，无法进行无氧呼吸与有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，因此不会产生CO2；丙酮酸＋线粒体基质，在线粒体基质内进行有氧呼吸的第二阶段，将丙酮酸转化为CO2。
9．如图所示，图甲和图乙表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是( )
A．图甲中，在A′点限制光合速率的主要因素是光照强度，在B′点限制光合速率的主要因素是温度
B．从图乙可以看出，当超过一定温度后，光合速率会随着温度的升高而降低
C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的
D．若光照强度突然由A变为B，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
解析：选D。图甲表示光照强度和温度对光合速率的影响，图乙表示温度对光合速率的影响。分析图甲中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如A′点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如B′点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的NADPH和ATP，短时间内C3的还原速率加快，而CO2的固定速率不变，故C3的含量减少。
10．如图所示，图甲表示某种植物光合作用强度(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中m和n代表两种气体的体积)，下列说法正确的是(不考虑无氧呼吸)( )
A．图甲中的纵坐标数值即为图乙中m4
B．处于图甲中A、B、C、D、E任意一点，图乙中都有m1＝n1＞0，m2＝n2＞0
C．图甲中E点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低
D．图甲中C点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4
解析：选D。图乙中m1～m4分别表示线粒体产生、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的CO2量，n1～n4分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体产生的O2量。图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的CO2量，即为图乙中的m3，A项错误；在E点时，叶绿体产生的O2，足够线粒体呼吸消耗，n2＝0，B项错误；图甲中E点以后，图乙中n4不再增加，即达到光饱和点，其主要原因是叶绿体中的色素等有限，来不及吸收和利用那么多的光能，C项错误；图甲中C点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，故有m1＝n1＝m4＝n4，D项正确。
11．将单细胞绿藻置于25
℃、适宜的光照和充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内的C3含量突然上升，这是由于( )
①光反应停止，不能形成NADPH和ATP ②光反应仍进行，形成ATP和NADPH ③碳反应仍进行，CO2与C5结合，继续形成C3 ④C3的还原停止，由于缺少NADPH和ATP，不能继续将C3还原成糖类等有机物，因此积累了许多C3
A．④③②
B．③②①
C．①③④
D．①③
解析：选C。当突然停止光照时，光反应会突然停止。由于停止光照前光反应产生了一定量的NADPH和ATP，因此，碳反应仍能进行一段时间。但当NADPH和ATP被耗尽以后，C3就不能继续被还原成糖类等有机物，而CO2仍能与C5结合生成C3，由于这两种原因，从而使C3大量积累，含量突然上升。
12．将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照(其他条件保持不变)，测得氧气释放速率如下表所示。下列对该数据的分析，错误的是( )
光照强度(klx)
0
2
4
6
8
10
12
14
O2[μL/(cm2叶面·min)]
－0.2
0
0.2
0.4
0.8
1.2
1.2
1.2
A.该叶片细胞呼吸吸收O2的速率是0.2
μL/(cm2叶面·min)
B．当光照强度为2
klx时，光合作用释放O2的速率与细胞呼吸吸收O2的速率基本相等
C．当光照强度为8
klx时，光合作用产生O2的速率为0.8
μL/(cm2叶面·min)
D．当光照强度超过10
klx时，光合作用速率不再提高
解析：选C。光照强度为0时，只进行细胞呼吸，呼吸速率为0.2
μL/(cm2叶面·min)，A项正确；当光照强度为
2
klx时，O2释放速率为零，表明光合作用释放O2与细胞呼吸吸收O2的速率基本相等，B项正确；当光照强度为
8
klx时，光合作用产生O2的速率为0.8＋0.2＝1
μL/(cm2叶面·min)，C项错误；当光照强度超过10
klx时，O2释放速率不再增加，说明光合作用速率不再提高，D项正确。
二、非选择题(本题包括3小题，共42分)
13．(14分)呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。如图1表示萌发小麦种子中发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2表示测定经过消毒的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请分析回答下列问题：
(1)图1中，催化过程①②的酶存在于细胞的____________，物质E表示________。
(2)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是____________________。
假设小麦种子只以糖类为呼吸底物：
(3)在25
℃下经10
min观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10
min内小麦种子发生图1中的____________(填序号)过程；如发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10
min内小麦种子发生图1中的____________(填序号)过程。
(4)在25
℃下10
min内，如果甲装置中墨滴右移30
mm，乙装置中墨滴左移200
mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是________。
(5)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入____________________。
解析：(1)图1中A、B、C、D、E分别是丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精。①④③依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段。①②分别是无氧呼吸的第一、二阶段，无氧呼吸的场所为胞质溶胶，其中含无氧呼吸有关的酶。(2)KOH溶液扩散到筒状滤纸上，增大吸收CO2的面积。(3)葡萄糖作呼吸底物时，有氧呼吸产生的CO2体积与消耗的O2体积相等。甲装置中墨滴不移动，说明产生的CO2体积与消耗的O2体积相等，只进行有氧呼吸(过程①④③)。乙装置墨滴左移是因为产生的CO2被KOH溶液吸收，有氧呼吸消耗了O2使装置内压强减小。(4)乙装置中墨滴左移200
mm是消耗的氧气的体积，与甲装置对照分析可知释放的二氧化碳体积为230
mm，所以呼吸熵为230/200＝1.15。(5)对照组应用死种子和清水。
答案：(1)胞质溶胶 酒精 (2)增大吸收二氧化碳的面积
(3)①③④ ①② (4)1.15 (5)煮沸杀死的小麦种子、清水
14．(12分)图1是在夏季晴朗的白天(6～18时)，某绿色植物的光合作用强度的曲线图。图2是该植物叶绿体结构和功能的示意图，其中字母A、B表示结构，序号①②表示化学反应的过程。
请回答下列问题：
(1)光合作用强度可以通过测定植物在单位时间内产生的氧气量来表示，也可以通过测定__________________或________________来表示。
(2)引起ab段光合作用强度不断增强的主要环境因素是________，该因素的增强促进了图2中A上发生的______反应阶段，从而为过程②提供更多的________________________________________________________________________。
(3)bc段光合作用强度下降的主要原因是__________________________________，导致图2中的________过程(填序号)受阻，从而影响光合作用。
(4)请从影响光合作用强度的环境因素的角度，提出一个在生产实践中能增加光合作用强度的措施：________。
答案：(1)固定的CO2量 制造的有机物量
(2)光照强度 光 ATP、NADPH
(3)气孔部分关闭，CO2吸收量减少 ①
(4)适当提高光照强度；适当增大CO2浓度(其他合理答案也可)
15．(16分)伊乐藻在我国是比较常见的水生植物。因其取材方便，常作为生物学实验的材料。请据图回答下列问题：
(1)若将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温20
℃)如图1所示，可观察到光下枝条会放出气泡。常以太阳灯(冷光源)作为光源，移动太阳灯(冷光源)使之与大试管的距离不同，结果如图2中曲线1所示(光合速率用单位时间O2释放量表示)。该实验研究的是______________对光合速率的影响。使用冷光源的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果其他条件不变，CO2浓度增大，图2中A点会________(选填“上移”或“下移”)；若将装置由明处移至黑暗处，则细胞中C5的含量________。
(3)若在室温10
℃和30
℃时再分别进行实验，结果如曲线2和曲线3所示，D点的限制因素主要是________。BC段的限制因素主要是________________。
(4)若图3中，①②③④⑤⑥表示气体进出过程，则图2中C点会发生的过程是________(用数字表示)。
(5)利用图1装置，进行光合作用的相关探究实验，除题中探究内容之外，还可以探究的课题是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)冷光源与试管的距离不同改变的是光照强度，之所以采用冷光源是防止产生的热量对实验结果的影响。(2)CO2的浓度升高在一定程度上会提高光合作用的速率，会使光合速率上升；当移至黑暗处时NADPH产量少，所以被还原成C5的数量减少。(3)D点与曲线2、3不同的原因是光照强度相同而所处的温度不同；BC段光合速率会随着光照强度的增加而不断升高，光照强度属于限制因素。(4)图2中的C点表示光合作用等于细胞呼吸，所以只存在叶绿体释放的氧气进入线粒体，线粒体释放的二氧化碳进入叶绿体。(5)影响光合作用的主要外界因素有温度、光照强度和二氧化碳浓度。
答案：(1)光照强度 排除温度这一无关变量对实验结果的影响 (2)上移 减少 (3)温度 光照强度
(4)①② (5)探究CO2浓度对光合作用的影响第2课时 光合作用与农业
1.理解影响光合作用的环境因素。(重、难点) 2.了解农业生产中提高光合作用效率的措施。
1．影响光合速率的环境因素
(1)光照强度对光合速率的影响
①影响：在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快，几乎呈正比。
②光饱和点：当光照强度达到一定值时，光合速率不再随光照强度的增加而增加，这时的光照强度称为光饱和点。
③光补偿点：在同一时间内，有机物的形成和消耗相等，这时的光照强度称为光补偿点。
(2)CO2浓度对光合速率的影响：在一定光照强度下，随着CO2浓度的增加，植物的光合速率加快。
(3)温度对光合作用的影响：温度通过影响酶的活性而影响光合作用。
(4)矿质元素对光合作用的影响：氮、镁、铁等是合成叶绿素所必需的矿质元素；钾、磷等参与糖类代谢和运输；磷还参与ATP与ADP的相互转化和能量传递。
如何提高光合作用效率
(1)间作、套种、延长单位土地面积上作物的光合作用时间。
(2)合理密植，有效增加单位土地面积上植物的绿色面积(即光合面积)，充分利用光能。
判一判
(1)光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度、光照强度等外界因素
(√)
(2)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度(√)
(3)光合作用强度可以用光合作用消耗糖类的数量来表示(×)
分析：光合作用的过程中产生了糖类，而不是消耗了糖类。
(4)光照强度的高低是通过影响植物的酶活性来影响光合作用速率的(×)
分析：光照强度是通过影响光反应的速率进而影响光合作用速率，而温度是通过影响酶的活性进而影响光合速率。
(5)探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生的二氧化碳导致的
(×)
分析：在实验的光照条件下，导致叶片浮起的原因是叶片进行光合作用产生了氧气，通过浮力使叶片浮起。
想一想
进行植物温室栽培时，适量燃烧柴草或放一些干冰，能够增产的原因是什么？
[提示] CO2是光合作用的原料，适量燃烧柴草或放一些干冰能增加CO2浓度，增强光合作用强度，合成有机物增多，使作物增产。
探究光照强度对光合作用的影响
1．实验原理
叶片含有空气，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。
2．实验装置
3．实验步骤
(1)从蚕豆上选取健壮、叶龄相似的成长叶数片，钻取直径1
cm的小圆片数十片，抽去叶内气体，放入黑暗处备用。
(2)取小烧杯6个，倒入清水，用玻璃管向冷开水中吹气数分钟，使水中CO2达到饱和，再各放入圆叶片10片，将小烧杯分别放置在距40
W的台灯20
cm、30
cm、40
cm、50
cm、60
cm、70
cm处。
(3)记录各烧杯中每个叶子圆片上浮所需时间，计算各烧杯中叶子圆片上浮所需用的平均时间或在一定时间内上浮的叶子圆片数。
4．实验结论
本实验最可能的结果是随着距离的增大，各烧杯中叶子圆片上浮所需用的平均时间越长，得出的结论是光照强度影响光合速率。在一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而加快。
1．将生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(见下图及图注)。这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是( )
解析：选C。光合作用的正常进行需要光、二氧化碳和水的参与，无光条件下植物的光合作用不能进行，也就不能产生氧气，因而叶片不能上浮，故将选项B和D排除掉；
在选项A和C中，A中是煮沸过的自来水，其中二氧化碳的含量少，相比之下C中二氧化碳含量多，光合作用相对旺盛，故产生的O2比A多，所以C中叶片最先上浮。
2．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示。下列叙述错误的是( )
A．装置内增加的氧气来自于水
B．光照强度为a时，光合作用停止
C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低
D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系
解析：选B。光合作用光反应阶段主要发生ATP的合成和H2O的光解，其中H2O光解为NADPH和O2。光照强度为a时，O2增加量少，但光合作用仍进行。丙组产生O2量最多，消耗的CO2量最多，因此，丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低。
(1)用注射器排出小圆形叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。
(2)该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
影响光合作用的因素
1．光照强度对光合作用的影响
(1)A点表示光照强度为0，释放的CO2量表明呼吸强度。
(2)AB段表示随光照增强，光合作用逐渐加强，此段仍为呼吸强度大于光合强度。
(3)B点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度(B点称为光补偿点)。
(4)BC段表示随光照增强，光合作用逐渐加强，此段光合强度大于呼吸强度。
(5)C点表示光合强度达到最强(C点称为光饱和点)。C点以后限制光合作用的不再是光照强度。
2．CO2浓度对光合作用的影响
(1)A点表示光合作用吸收的CO2等于细胞呼吸释放的CO2(A点叫CO2补偿点)。
(2)AB段表示(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快。
(3)B点表示光合速率不再增加时的CO2浓度(B点叫CO2饱和点)。
3．温度对光合作用的影响
(1)AB段表示(在一定范围内)随温度的升高，光合作用逐渐加强。
(2)B点表示光合作用中酶的最适温度。
(3)BC段表示酶的活性降低，光合速率下降，若温度过高，因酶活性丧失而停止光合作用。
4．水及矿质元素对光合作用的影响
(1)N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
(2)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
突破1 影响光合作用的因素分析
3．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。请据图判断下列叙述不正确的是( )
A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同
B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
解析：选D。光照强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度的温度、光照强度相同，而CO2浓度不同。光照强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度的CO2浓度和光照强度相同，而温度不同。在光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合作用强度随光照强度升高而升高。光照强度在a～b之间时，曲线Ⅲ已达到光饱和点，随光照强度增加，光合作用强度不再增加。
解答坐标曲线题的解题技巧
第一：明晰坐标含义，用变量的观点分析坐标，一般是横坐标为自变量，纵坐标为因变量，因变量随自变量的变化而变化，同时看清两坐标的单位。
第二：找点析线，曲线中往往有许多“点”，起点、拐点、落点等，分析这些点的含义，有助于解题，而考题也大多落在这些点的含义分析上。
第三：多曲线相比较有差异，这是它们之间的变量造成的。
第四：多曲线相比较有某些区段相重叠，则曲线横坐标表示的因素是限制因素。
突破2 影响光合作用因素的实验分析
4．把经过相同时间饥饿处理的长势相近的同种植物放在透明玻璃钟罩内(密封)，玻璃钟罩内的烧杯中放有不同物质，如图所示。探究光合作用是否需要CO2以及探究CO2浓度对光合作用速率的影响的实验装置分别是( )
A．①②；③④
B．①③；①④
C．①④；②③
D．③④；①③
解析：选A。解答此题的关键是找准变量并控制好单一变量。分析四组装置，①组正常条件；②组用NaOH溶液吸收CO2，创造无CO2的环境；③④组NaHCO3溶液浓度不同，使装置内的CO2浓度不同。探究光合作用是否需要CO2的实验时，自变量是有无CO2，实验组和对照组一组有CO2、一组无CO2，其他条件应相同，因此应选装置①②。探究CO2浓度对光合作用速率的影响的实验时，应选装置③④。
突破3 光合作用原理在农业生产上的应用
5．对于大棚栽培的农作物，下列增产措施并不是通过提高光合作用速率实现的是( )
A．给农作物增施氮肥和镁肥(提供植物营养的肥料)
B．通过向大棚栽培的农作物增施农家肥料补充CO2
C．给农作物补充适宜强度的人工光照
D．夜间适当降低农作物的环境温度
解析：选D。夜间适当降低农作物的环境温度，导致酶活性降低，从而减少细胞呼吸对有机物的消耗，最终达到增产的目的，此项措施不是通过提高光合作用速率实现的。
各种影响因素在实践中的应用
影响因素
分析及应用
光照强度
光照强度主要影响光反应。阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，合理密植也是对光照合理利用的充分体现
CO2的浓度
CO2浓度主要影响碳反应。在大田生产时，可以通过合理使用有机肥来提高CO2的浓度；温室中适当增加CO2浓度，如投放干冰等
温度
温度通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用强度。温室栽培时，白天适当提高温度，夜间适当降低温度
光合作用与细胞呼吸之间的综合分析
1．光合作用与细胞呼吸的联系
(1)物质方面
①C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2。
②O：H2OO2H2O。
③H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。
(2)能量方面
光能ATP(CH2O)
ATP→各项生命活动))
2．光合速率与呼吸速率
(1)呼吸速率的表示方法：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
①净光合速率：常用一定时间内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表示。
(3)光合速率与呼吸速率的关系
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
6.
如图表示光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，下列说法不正确的是( )
A．能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的过程是5
B．各种生物体(病毒除外)都能进行的过程是3
C．1过程产生的NADPH，3和4过程产生的[H]都能与氧结合产生水
D．2过程需多种酶参与，且需ATP供能
解析：选C。呼吸过程中的还原[H]用于第三阶段O2的还原生成水，而光反应中产生的NADPH用于还原C3生成糖类等有机物。
7．在密闭容器内，受光照等环境因素的影响，某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑O2浓度变化对呼吸速率的影响)：
(1)t0→t1，密闭容器内CO2浓度将________(填“增加”“不变”或“减少”)。
(2)在t2时，叶肉细胞内合成ATP的场所有______________________________。
(3)t3→t4，净光合速率下降的主要环境因素是________。
(4)在t4后的短时间内，叶绿体中ATP含量将________(填“增加”“不变”或“减少”)。
(5)t5→t6，限制光合作用的主要环境因素是________。
答案：(1)增加 (2)胞质溶胶、线粒体、叶绿体 (3)CO2浓度 (4)减少 (5)温度
核心知识小结
[网络构建]
[规范答题]1.光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响碳反应速率，这是最主要的因素。2．温度：影响光合作用过程，特别是碳反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。3．CO2浓度：CO2是碳反应的原料，CO2的浓度高低直接影响碳反应速率。4．矿质元素：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分。5．水分：水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合作用强度下降。
[随堂检测]
1．某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。取A、B、C、D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。下列评价或修正不合理的是( )
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
A
10
40
0
2
2
B
10
40
1
6
3
C
10
40
3
4
4
D
10
40
5
5
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：选B。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。
2．炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞( )
A．三碳化合物含量上升
B．光反应产物不能满足碳反应的需求
C．有机物积累速率明显下降
D．叶绿体基质中ADP含量增加
解析：选C。炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞中二氧化碳的浓度减小，二氧化碳的固定减弱，三碳化合物含量下降；这时光反应正常进行，ATP和NADPH的量没有变，光反应产物相对过剩，ATP的利用减少，叶绿体基质中ADP含量减少。
3．如图中曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ所示的变化。下列分析合理的是
( )
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度
解析：选D。x点时光照强度较弱，光反应提供的NADPH和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率；制约x点光合作用的因素主要是光照强度；在适宜温度和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可提高光合作用速率。
4．如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是( )
A．图中的叶肉细胞呼吸作用释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量
B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质
C．M、N既能进行DNA复制又能产生ATP
D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N
解析：选D。图中的叶肉细胞呼吸作用释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量，A正确；叶绿体中NADPH的运动方向是由叶绿体的囊状结构(光反应)到叶绿体的基质(碳反应)，B正确；线粒体和叶绿体中含有DNA，既能进行DNA复制又能产生ATP，C正确；蛔虫细胞中不含线粒体(N)，叶绿体只分布在植物的绿色细胞中，如根细胞中没有叶绿体(M)，D错误。
5．如图所示，若甲表示CO2和H2O，则( )
A．Ⅰ是光合作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是细胞呼吸
B．Ⅰ是光合作用，乙是细胞呼吸，Ⅱ是糖类和氧气
C．Ⅰ是化能合成作用，乙是细胞呼吸，Ⅱ是葡萄糖
D．Ⅰ是化能合成作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是细胞呼吸
解析：选D。图中甲代表CO2和H2O，则图中Ⅰ的生理过程是利用无机物被氧化释放的能量，将CO2和H2O合成乙(乙代表糖类和氧气)，糖类和氧气又通过过程Ⅱ产生CO2和H2O，所以生理过程Ⅰ和Ⅱ分别代表化能合成作用与呼吸作用。
6．将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如下图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是( )
A.与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B.与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D．大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
答案：D
7．图示为植物叶肉细胞中的某些代谢过程，请回答下列问题：
(1)过程①所发生的能量变化为____________，在通过过程③转移并储存在C6H12O6中。
(2)过程④的场所是__________，物质A为________。若物质B为水，⑤过程发生在____________，产物水中的氧原子来自____________。若物质B为酒精，过程⑤中[H]的作用是________________________。
(3)若用含18O的水浇灌植物，一段时间后，在叶肉细胞内产生的C6H12O6中含有18O。其中18O转移到C6H12O6中的路径用图中的标号可表示为________________________________________________________________________。
解析：(1)过程①发生了水的光解，表示光反应，发生的能量变化为光能转变成活跃的化学能。(2)过程④表示有氧呼吸的第一阶段，发生在胞质溶胶，产生的物质A是丙酮酸。若物质B为水，则⑤过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体基质和线粒体内膜(或线粒体)，产物水中的氧原子来自氧气。若物质B为酒精，过程⑤中[H]的作用是与丙酮酸反应产生酒精。(3)若用含18O的水浇灌植物，18O转移到C6H12O6中的路径为①水的光解到氧气、⑤有氧呼吸第二、三阶段到二氧化碳、②二氧化碳固定到三碳化合物、③三碳化合物还原到葡萄糖。
答案：(1)光能转变成活跃的化学能(或光能转变成ATP和NADPH中的化学能) (2)胞质溶胶 丙酮酸 线粒体基质和线粒体内膜(或线粒体) 氧气 与丙酮酸反应产生酒精(将丙酮酸还原成酒精) (3)⑤②③(或①⑤②③)
[课时作业]
一、选择题
1．在如图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是( )
A．叶片吸水膨胀，密度减小
B．叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面
C．溶液内产生的CO2大量附着在叶面
D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
解析：选B。当叶片中的气体被抽空后沉入水底，由于光照时进行光合作用产生氧气充满了细胞间隙，使浮力增大而重新浮出液面。
2．某中学生物兴趣小组分工合作，探究密闭装置中环境因素对草本沉水植物水蕴草光合作用强度影响的实验。实验数据如下表，有关分析合理的是( )
实验处理
组号
1
2
3
类别
自来水
冷开水
0.125%
NaHCO3
初始值
2.74
2.26
2.36
终结值
2.56
1.77
3.23
差值
－0.18
－0.49
0.87
备注
光照强度26
513
lx、水温18
℃、光照时间
0.5
h
注：表中初始值、终结值是指溶解氧含量，单位为mg/L。
A．水蕴草在自来水中不能进行光合作用
B．实验的自变量是CO2浓度，因变量是光合作用强度
C．离体的水蕴草细胞置于蒸馏水中会破裂
D．水族箱中可放蒸馏水栽培水蕴草
解析：选B。自来水中溶解氧数值比冷开水中下降少，说明水蕴草在自来水中能进行光合作用，溶解氧下降是因为植物细胞呼吸强度大于光合作用强度，A项错误；据表格数据可知，实验的自变量是CO2浓度，因变量是光合作用强度，B项正确；水蕴草细胞的细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以离体的水蕴草细胞置于蒸馏水中不会吸水涨破，C项错误；蒸馏水中缺少无机盐等植物生长需要的物质，所以水蕴草在蒸馏水中不能长期生存，D项错误。
3.
如图所示为生物界部分能量转换关系图解，下列叙述中不正确的是( )
A．①过程可发生在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上
B．能够发生②过程的生物都属于自养生物
C．③过程在动植物细胞中都能发生
D．⑥过程释放的能量可用于⑤过程
答案：A
4．如图是植物叶肉细胞内光能转化、储存和利用的部分途径。有关叙述正确的是( )
A．图中①过程的场所为叶绿体内膜
B．图中②过程的具体场所为叶绿体基质，该场所内C3还原速率受温度制约
C．图中③过程在有氧和无氧状态下均能发生，释放的能量全部转化成热能
D．图中④过程在有氧和无氧状态下均能发生，释放的能量一部分转移到高能磷酸键中
解析：选B。①为光合作用光反应阶段，发生的场所为叶绿体的类囊体膜上，A错误；②为光合作用碳反应阶段，具体场所为叶绿体基质，该场所内C3还原需要酶的催化，所以速率受温度制约，B正确；③过程在有氧和无氧状态下均能发生，释放的能量一部分以热能形式散失，一部分转化成活跃的化学能储存在ATP中，C错误；④为有氧呼吸二、三阶段，只在有氧状态下能发生，而无氧状态下不能发生，D错误。
5．将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外线测量仪每隔5
min测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。对此实验叙述正确的是( )
A．此实验可用于验证A植物比B植物具有更强的固定CO2的能力
B．当CO2浓度约为0.8
mmol/L时，A、B两植物的光合作用强度相等
C．30
min以后，两种植物体的光合作用速率都与呼吸作用速率相等
D．若A植物在第5
min时光照突然减弱，C5含量将增加
答案：C
6．如图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植物放在透光的不同钟罩内，以下关于本实验目的的叙述，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浓度增高而增大
C．证明过多的CO2会阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
解析：选B。NaHCO3浓度越高，则钟罩内CO2的浓度越高，NaOH的作用是吸收钟罩内的CO2，所以三组实验的变量是钟罩内CO2浓度，从大到小依次为Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ，最终结果应是CO2浓度的高低对光合作用强度的影响不同。
7．如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是( )
A．当处于A或B点时，叶肉细胞的胞质溶胶、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATP
B．当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，A点可能降到B点
C．与A点相比，B点时叶绿体中C3含量较多
D．A点与B点光合作用速率差异的原因是光照强度和CO2浓度的不同
解析：选B。叶肉细胞每时每刻都要进行细胞呼吸，所以胞质溶胶、线粒体基质可产生ATP，而光合作用产生ATP的场所是叶绿体中的类囊体膜上。环境中缺镁时叶绿素的合成减少，相同光照强度等条件下光合作用速率会下降。B点与A点相比处于相同光照强度但CO2浓度低，所以合成C3的量较少，而二者产生的NADPH和ATP一样多，因而还原消耗的C3的量相同，所以B点时叶绿体中C3含量较少。从图中可知，A点与B点光合作用速率差异的原因是CO2浓度的不同。
8．一生长着大量绿藻的池塘，一天内池水中CO2浓度变化正确的是( )
解析：选D。水生生物每时每刻都在进行着呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳；而藻类及其他植物的光合作用则消耗水中的二氧化碳，产生氧气。水体中绿藻的光合作用和陆地上的植物有所不同：在中午前后，光照增强，水温升高，绿藻的光合作用增强，水中CO2含量较其他时间有一定幅度的下降。因为光合作用必须在光下才能进行，光合作用随着光照强度的增强而增强，光合作用最强时，二氧化碳浓度最低。在题目给出的选项中，D选项符合题意。
9．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得的实验结果如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过一昼夜，植物体内的有机物含量会增加
解析：选C。图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后，C点、F点时，光合速率与呼吸速率相等；图乙中的d点对应图甲中的C点，此时玻璃罩内的CO2浓度最高；图甲中的F点对应图乙中的h点；从图甲中G点在虚线之下或从图乙中曲线与横坐标轴围成的面积可以看出，经过这一昼夜，植物体内的有机物含量增加了。
10．如图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实验测一片叶子在不同光照强度条件下CO2吸收和释放的情况而绘制的。下列四个选项中，细胞中发生的情况与曲线中B点相符的是( )
解析：选C。B点外界总CO2的变化量为零，说明线粒体释放的CO2正好为叶绿体进行光合作用所利用。
11．下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是( )
水深(m)
1
2
3
4
白瓶中O2浓度(g/m3)
＋3
＋1.5
0
－1
黑瓶中O2浓度(g/m3)
－1.5
－1.5
－1.5
－1.5
A.水深1
m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为
3
g/m3
B．水深2
m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C．水深3
m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4
m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
解析：选C。在水深1
m处白瓶中水生植物产生的氧气为3＋1.5＝4.5
g/m3，A错误；在水深2
m处白瓶中水生植物光合作用的速率＝1.5＋1.5＝3
g/m3大于瓶内所有生物的呼吸速率1.5
g/m3，能进行水的光解也能进行C3的还原，所以B错误；在水深3
m处白瓶中水生植物光合速率为：0＋1.5＝1.5
g/m3，能进行光合作用，藻类植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C项正确；在水深4
m处白瓶中植物光合速率为：－1＋1.5＝0.5
g/m3，能进行光合作用，D项错误。
12．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
℃。如图表示该植物在25
℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30
℃(原光照强度和CO2浓度等不变)，从理论上分析图中相应点的移动应该是( )
A．a点上移，b点左移，m值增加
B．a点不移，b点左移，m值不变
C．a点下移，b点右移，m值下降
D．a点下移，b点不移，m值上升
解析：选C。分析题图曲线，a点表示植物在一定温度下的呼吸速率，b点表示植物的光补偿点即此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，m点表示在一定条件下的最大光合强度；由于细胞呼吸的最适温度为30
℃，因此当温度由25
℃提高到30
℃时，呼吸速率增大，a点下移；而光合作用的最适温度为25
℃，当温度提高到30
℃时，超过其最适温度，因此植物的光合作用强度降低，m值下降，光补偿点应右移。
二、非选择题
13．下图表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和细胞呼吸部分过程示意图，
A、B、C、D、E表示物质，①～⑤表示相关生理过程。请据图回答下列问题：
(1)图中物质A是________，①过程的名称为________。
(2)③过程进行的场所是________，物质C是________。请写出生理过程③～⑤的总反应式
__________________________。
(3)若将该植物移入黑暗环境中，在其他条件不变的情况下，短时间内叶绿体中C5的含量将________(填“升高”“降低”或“不变”)。
答案：(1)ATP CO2的固定 (2)胞质溶胶 丙酮酸 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 (3)
降低
14．如图所示为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系。
请据图分析回答：
(1)图甲中光合作用速率不断增加时，可以认为光合作用速率是受________的影响，此时主要影响光合作用的________________阶段。
(2)B点作为限制光合作用速率的环境因素，主要有________、______________等。
(3)图乙中C点作为光合作用速率的限制因素主要是温度，此外还有________________、________________等。
(4)请在图甲中绘制50
℃时植物光合作用速率变化曲线。
解析：(1)从图甲看，温度不断增加时，光合作用速率是随光照强度的增加而增加，光照强度主要影响光合作用的光反应阶段。(2)B点时，光照强度不是限制光合作用速率的因素，温度、CO2浓度等是限制光合作用速率的因素。(3)C点处，温度是限制光合作用速率的因素，除此之外还有CO2浓度、必需矿质元素供应、光照强度等。(4)从图乙看，50
℃时光合作用速率介于20
℃和30
℃之间，因此在图甲中20
℃和30
℃之间画出曲线即可。
答案：(1)光照强度 光反应
(2)温度 CO2浓度
(3)CO2浓度 必需矿质元素供应(光照强度)
(4)
15．观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表，请回答下列问题：
光照强度
叶色
平均叶面积(cm2)
气孔密度(个/mm2)
净光合速率[μmol
CO2/(m2·s)]
强
浅绿
13.6(100%)
826(100%)
4.33(100%)
中
绿
20.3(149%)
768(93%)
4.17(96%)
弱
深绿
28.4(209%)
752(91%)
3.87(89%)
注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照。
(1)CO2以________方式进入叶绿体后，与________________结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的________________。
(2)在弱光下，柑橘通过____________和____________来吸收更多的光能，以适应弱光环境。
(3)与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数________，对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是________________，最后发生改变的是________。
解析：(1)根据光合作用的过程可知，碳反应阶段叶片通过气孔吸收CO2，CO2进入细胞后以自由扩散的方式进入叶绿体，进而被C5固定形成C3，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被NADPH还原为糖类和C5。(2)通过表格数据可以看出：弱光下，植物为了适应环境，通过增加叶绿素含量(叶色为深绿)和提高平均叶面积(是强光下的209%)来吸收更多的光能。(3)柑橘平均每片叶的气孔总数＝平均叶面积×气孔密度，通过计算可知，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数最少。在遮阴条件下，植物接受的光照减少，会首先影响其光合速率，净光合速率随之改变。为了适应弱光环境，植物要合成更多的叶绿素来尽量提高光合速率，一段时间后，植物叶面积也会变大，以便通过增加气孔总数来提高光合速率。
答案：(1)自由扩散 五碳化合物(C5) NADPH和ATP (2)增加叶绿素含量 提高平均叶面积
(3)少 净光合速率 叶面积
