【2012优化方案同步课件】生物课件：浙科版必修1第3章 细胞的代谢
文档属性
| 名称 | 【2012优化方案同步课件】生物课件：浙科版必修1第3章 细胞的代谢 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙科版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2011-10-07 09:08:56 | ||
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文档简介
(共227张PPT)
第3章 细胞的代谢
第一节 细胞与能量
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．说出生物体内或细胞中发生的各种能量形式的相互转变。
2．举例说明细胞内的吸能反应和放能反应。
3．简述ATP的化学组成和特点并解释ATP在能量代谢中的作用。
【重点】 ATP和ADP的转化；ATP的来源和利用。
【难点】 细胞内的吸能反应和放能反应。
情景导引
如果你去商店用存折买一支铅笔、
一块橡皮、一根雪糕等小件物品，
店主肯定不卖给你所需要的东西，
因为存折不具有流通性；拿出百
元的人民币，店主也不会喜欢，因为很难找零；拿出小额人民币，你会很快拿到所需要的东西。细胞利用能量也是如此，ATP就相当于可在细胞内方便流通的“小票”。
那么，这种细胞内的“小票”结构如何？它是怎样在细胞内“流通”的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节 细胞与能量
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量的转化
1．细胞内最主要的能量形式通常被称为_______。
2．能量只能从一种形式_____为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造；生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的_________。
3．细胞中的大分子排列成有序结构时，需要做功，即要利用_____。
化学能
转变
相互转变
能量
【提示】 不同。
思考感悟
1．反应式“ATP ADP＋Pi＋能量”中能量的来源和去向相同吗？
二、吸能反应和放能反应
1．吸能反应
(1)吸能反应所需要的能量一般来自于____反应。
(2)例如：由氨基酸合成_______的反应和植物体内的______作用就是吸能反应。
2．放能反应
细胞中最重要的放能反应是_________，人们通常称为_________。
3．两者的纽带
细胞中放能反应和吸能反应的纽带是_____，它更是细胞中的______通货。
放能
蛋白质
光合
糖的氧化
细胞呼吸
ATP
能量
三、ATP是细胞中的能量通货
1．ATP的结构组成：ATP是由1个____、1个______和3个磷酸基团组成的。
(1)核糖：是一种单糖，因为含有5个碳原子而被称为______。
(2)腺嘌呤：是一种_____碱基，核糖与腺嘌呤结合成的基团叫______。
(3)磷酸基团：连接后两个磷酸基团之间的磷酸键(用“～”表示)不稳定，称为______磷酸键。
核糖
腺嘌呤
戊糖
含氮
腺苷
高能
2．ADP的结构组成
ATP发生水解时，释放1个__________，形成____________，同时释放能量，这些能量用于______反应。
3．ATP—ADP循环
ATP—ADP循环是指：通过ATP的______和水解使_____反应所释放的能量用于______反应的过程。ATP是细胞中普遍使用的能量载体，又有细胞中的“___________”之称。
磷酸基团
腺苷二磷酸
吸能
合成
放能
吸能
能量通货
思考感悟
2．一般情况下，ATP水解时，所有的化学键都断裂供能吗？
【提示】 远离腺苷的高能磷酸键断裂。
核心要点突破
ATP的结构、特点及功能
1．ATP的分子组成
特别提醒
ATP的两个高能磷酸键断裂水解形成的AMP是组成RNA的成分之一。
2．ATP分子的结构特点
(1)组成特点：一个ATP分子中含有一个腺苷和3个磷酸基团。
(2)具有高能磷酸键：ATP分子中具有2个高能磷酸键，远离腺苷的那个高能磷酸键极容易水解和形成。
3．ATP的生理功能
细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
4．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，其他能源物质只有转化为ATP才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能。
(2011年富阳高二检测)ATP分子在细胞内能释放能量、贮存能量，从结构上看(以腺苷为基点)，其原因是( )
①腺苷很容易吸收和释放能量
②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成
③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADP
④ADP可以迅速与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变为ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
例1
【尝式解答】 __C__
【解析】 从ATP分子结构简式可知，ATP分子中含有两个高能磷酸键。当在酶的作用下水解时，远离腺苷的那个高能磷酸键即第二个高能磷酸键断裂，形成ADP和磷酸基团，并将贮存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸基团结合，合成ATP，此时接受的那部分能量则贮存在远离腺苷的那个高能磷酸键中。该键在一定条件下很容易断裂或重新生成，从而保证了细胞能量的持续供应。
【探规寻律】 理解ATP结构的两个提醒
提醒一：ATP具有3个磷酸基团，但只有两个高能磷酸键，另一化学键为普通磷酸键。
提醒二：远离腺苷的高能磷酸键即第二个高能磷酸键(以腺苷为基点)容易断裂和重建，也即第三个磷酸基团容易得和失。描述时注意语言的准确性。
跟踪训练 ATP之所以能作为能量的直接来源是因为( )
A．ATP在细胞内含量很多
B．ATP中的高能磷酸键贮存的能量多且很不稳定
C．ATP中的高能磷酸键很稳定
D．ATP是生物体内唯一可以释放能量的化合物
答案：B
1．反应式：ATP ADP＋Pi＋能量
2．过程比较
ATP和ADP之间相互转化
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 贮能
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 贮存于ATP中
总之，ATP与ADP的相互转化关系不是一种可逆反应。从物质方面看可逆，从酶、进行场所、能量方面看不可逆。
特别提醒
ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处在动态平衡之中。
有关反应式ATP ADP＋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．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自于细胞呼吸
例2
【思路点拨】 解答本题应突破以下几点：
①O2和CO2的跨膜运输不消耗能量。
②理解ATP与ADP的相互转化不属于可逆反应。
③明确形成ATP的能量来源。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查ATP和ADP的相互转化过程，逐项分析如下：
选项 逐项分析
A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正确 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
【互动探究】 (1)根细胞中产生ATP的场所有哪些？
(2)肌肉收缩时所需主要能源物质是ATP吗？
【提示】 (1)细胞质基质和线粒体。
(2)不是；是葡萄糖。
实验探究创新
同位素标记法的实验应用
1．概述：用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。
2．方法应用：用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。实例如下：
(1)标记特征元素，研究物质的结构，如下题中，用32P标记磷酸分子，证明ATP中远离腺苷的高能磷酸键易分解又易合成，进而证明ATP既有合成又有分解。
(2)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。
实战演练 请分析下列ATP的有关数据和实验，并回答问题：
(1)经测定，一个成年人静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP等的总量仅有2 ～10 mg。为满足能量的需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________________________________________________________。
(2)用32P标记的磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分离出细胞的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团却已经带有放射性标记。这一事实证明
________________________________________________________________________。
你得出这一结论的依据是________________________________________________________________________。
【解析】 ATP在细胞中的含量很少，但需要量很大，解决这一矛盾是通过ATP与ADP之间迅速地相互转化来实现的。ATP与ADP之间的相互转化是通过远离腺苷的高能磷酸键水解和形成来实现的，而这一事实可通过放射性同位素示踪法来验证。实验中可先提出ADP与ATP相互转化的假设，然后根据放射性ATP的生成及含量验证假设。
【答案】 (1)ADP和ATP的循环转化
(2)ATP在细胞内的含量呈动态变化但含量相对稳定 细胞内ATP浓度变化不大，部分ATP末端磷酸基团带有放射性标记。这是重新合成的，同时也说明了原有的ATP已经有部分被分解了
知能过关演练
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第二节 物质出入细胞的方式
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握渗透和扩散的概念。
2．通过对“红细胞吸水与失水”、“洋葱表皮细胞的质壁分离与质壁分离复原”现象的解释，加深
对渗透作用的理解。
3．掌握被动转运和主动转运两种物质出入细胞的方式。
4．描述细胞“胞吞”、“胞吐”的过程。
【重点】 物质出入细胞的方式。
【难点】 渗透和扩散；半透膜和选择透性膜；原生质体与原生质层的区别。
情景导引
游客在漂流时顺水而下，因高
度落差，游客不但不消耗能量，
还感觉到有一股力量在推动着，
这是因为存在高度落差的缘故；
一叶小舟在河流中逆流而上，需要借助外力的推动。事实上，物质的跨膜运输有类似于漂流的借助于顺浓度差的运输，也有类似于需要外力推动的逆浓度运输。
那么，跨膜运输有哪些方式，又各具有哪些特点呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节 物质出入细胞的方式
基础自主梳理
基础自主梳理
一、扩散和渗透
1．扩散：是指分子从________处向________处运动的现象。
2．渗透：是指________通过膜的扩散。渗透作用的方向是从水分子数相对_____的一侧进入相对_____的一侧，也就是从溶液浓度___的一侧，进入浓度_____的一侧。
3．渗透结果：当溶液浓度低时，红细胞会因___水而破裂，植物细胞由于最外层有_______，所以不会破裂；当溶液浓度高时，红细胞会___水而收缩，植物细胞会发生__________。
高浓度
低浓度
水分子
较多
较少
低
高
吸
细胞壁
失
质壁分离
思考感悟
1．在农业生产中，给作物施肥后一般要及时灌溉，请分析其中的原因？
【提示】 防止外界溶液过大，造成植物失水。
二、被动转运
1．概念：指物质由浓度______的一侧转运至浓度_____的一侧。这种转运不需要消耗______。
2．分类
(1)自由扩散：如氧、_________、______等小分子的扩散以及____的渗透。
(2)易化扩散：某些小分子或离子需要借助于细胞膜中的一类转运蛋白(又称载体蛋白)，从而转运到膜的另一侧。
较高
较低
能量
二氧化碳
甘油
水
三、主动转运
1．主动转运是_______梯度的转运，需要消耗_____，还必须有_________参与。其中，能量来自细胞中的______。
思考感悟
2．试想若没有氧气，主动转运还能发生吗？
【提示】 可由厌氧呼吸供能。
逆浓度
能量
载体蛋白
ATP
2．主动转运是细胞最重要的______或_____物质的方式。
四、胞吞和胞吐
1．概念：有的物质被一部分______包起来，然后这一部分质膜与整个质膜脱离，若物质运送到细胞内侧，称为_____，若运送到细胞外侧，称为______。
2．例如：变形虫的摄食过程是______作用，人体消化系统中消化酶的分泌是通过______作用实现的。
吸收
排出
质膜
胞吞
胞吐
胞吞
胞吐
核心要点突破
自由扩散、易化扩散和主动转运的比较
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
图例
举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
表示曲线(一定浓度范围内)
(2010年高考广东卷)如图是植物从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为( )
A．自由扩散
B．易化扩散
C．主动转运
D．被动转运
【尝试解答】 __D__
例1
【解析】 本题考查物质跨膜运输的方式和学生识图的能力。从图中可以看出该物质的运输方向是低浓度→高浓度，且需要消耗ATP释放的能量和载体蛋白的协助，所以为主动转运。
【探规寻律】 (1)载体蛋白具有专一性，可被反复利用，不被“消耗”。
(2)是否需要能量是区分被动转运和主动转运的依据。
(3)胞吞、胞吐需要能量，但不通过质膜。
跟踪训练 关于概念图的分析正确的是( )
A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内释放的能量
B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质
C．大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D．蜜饯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关
解析：选B。图中①代表主动转运，能逆浓度梯度运输物质；②表示易化扩散，需要载体蛋白，不消耗ATP；大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过膜；蜜饯腌制时细胞已经死亡，细胞膜的选择透性消失。
1．影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2．影响易化扩散的因素
(1)细胞膜内外物质的浓度差。
(2)细胞膜上运载物质的载体蛋白的数量。
3．影响主动转运的因素
(1)载体蛋白：是细胞膜中的一类蛋白质，其作用就像“小船”一样，能将“货物”(被转运的物质)从“河”(细胞膜)的一边运到另一边。
影响物质跨膜运输的因素
①载体蛋白有饱和现象，即此时所有“小船”都已启用，没有闲置的。如当血糖浓度过高时，肾小管上皮细胞膜上运载葡萄糖的载体蛋白已达到饱和，不能更多地吸收葡萄糖，多余的葡萄糖随尿液排出形成糖尿。
②载体蛋白具有特异性，即一种载体蛋白只能运载特定的物质，如运载K＋的载体蛋白就不能运载Ca2＋，反之亦然。因此，若细胞膜上有运载某物质的载体蛋白，则能吸收该物质，否则不能吸收。如水稻根细胞膜上有运载Si4＋的载体蛋白，则能吸收，而番茄根细胞膜上几乎无运载Si4＋的载体蛋白，故几乎不能吸收。若细胞膜上运载某物质的载体蛋白多，则吸收该物质就多，反之则少。如水稻根细胞膜上有大量运载Si4＋的载体蛋白，故能大量吸收Si4＋。
(2)物质浓度(在一定浓度范围内)
(3)O2浓度
(4)温度：可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，因而影响物质转运速率。低温会使物质跨膜转运速率下降。
科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是( )
例2
A．主动转运 B．易化扩散
C．自由扩散 D．胞吐
【尝试解答】 __A__
【解析】 逐条曲线分析如下：曲线①说明转运速率与物质浓度成正比关系，不受其他因素的限制，应为自由扩散；曲线②在一定浓度范围内，随物质浓度升高转运速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体蛋白数量的限制，转运速率不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体蛋白，不是自由扩散，可能是易化扩散或主动转运；
曲线③转运速率与氧气浓度无关，而氧气浓度的高低影响能量的产生进而影响主动转运的速率，说明这种方式不是主动转运，有可能是自由扩散或易化扩散；曲线④转运速率与氧气浓度有关，说明这个过程需要能量，综合②④，物质X的运输方式只能是主动转运。
【互动探究】 (1)上题中④的曲线能否连在横轴与纵轴的交点上？
(2)当O2浓度和物质X浓度超过一定值时，影响其转运速率的因素是什么？
【提示】 (1)不能。当O2浓度为0时仍有厌氧呼吸提供能量。
(2)能量和载体蛋白的数量。
【探规寻律】 (1)影响物质跨膜运输的因素应结合物质跨膜运输方式的特点去考虑。
(2)分析坐标曲线图时，应首先明确横、纵坐标及曲线的含义，再结合三种物质跨膜运输方式的特点去分析。
实验探究创新
探究植物细胞的吸水和失水的原理
1．探究的一般过程
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究。
2．实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
3．实验流程图示
4．质壁分离的原因分析
5．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
实战演练 将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示：
(1)图B细胞处于何种生理状态？________________________________________________________________________。
(2)这三个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是____________________。
(3)图中标号①指的物质是________________________________________________________________________。
(4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如图中所示的
________________________________________________________________________。
(5)若上述三幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象。则这三种溶液浓度的大小关系是_________________________________________
_________________________________。
【解析】 (1)(2)(3)由于A、B、C处于同一浓度的蔗糖溶液中，根据图示可以看出B、C均处于质壁分离状态，A可能吸水，也可能既不吸水也不失水，因此这三个细胞在未发生上述情况之前细胞液浓度大小关系是A>B>C，细胞吸水能力大小的关系是A>B>C。由于细胞壁是全透性的，在①中的液体为蔗糖溶液。
(4)植物细胞质壁分离过程的变化顺序是A→B→C。
(5)由于细胞的质壁分离程度与外界溶液浓度呈正相关，因此可根据质壁分离程度的差异确定外界溶液浓度的大小为C>B>A。
【答案】 (1)质壁分离 (2)A>B>C (3)蔗糖溶液
(4)A→B→C (5)C>B>A
知能过关演练
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第三节 酶
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述酶的概念，说明酶在代谢中的作用、本质和特性。
2．举例说明酶的专一性和高效性。
3．分析活动“探究酶的专一性”和“探究pH对氧化氢酶的影响”，学会设计可行的活动探究方案分析。
【重点】 酶的本质、特性和作用。
【难点】 酶的相关实验设计。
情景导引
生命活动要求体内环境稳定，
温度控制是稳定内环境的一个
重要环节。可是陆地的气候变
化很大，一切变温动物，如昆
虫、两栖类、爬行类等，它们的生命活动受到季节变化的很大限制，一般都要进行冬眠，有的甚至进行夏蛰。只有恒温动物，能够保持一定的体温，进行正常的代谢活动，才是真正的陆地动物，真正地占领了陆地。
为什么温度对生物的生命活动影响这么大呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节 酶
基础自主梳理
基础自主梳理
一、酶的发现
1．斯帕兰扎尼：发现胃中有消化肉的物质。
2．巴斯德：酒精发酵是________代谢活动的结果。
3．李比希：酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关，最多只需要酵母菌中_________的参与而已。
4．毕希纳：促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质——____，而不是酵母菌细胞本身。
酵母菌
某种物质
酶
5．萨母纳尔：得到______，证明酶的本质是蛋白质。
6．20世纪80年代初：科学家发现极少数特殊的酶是_______，这类酶称为核酶。
二、酶是生物催化剂
1．酶的作用机理：_____关系，即一把钥匙开一把锁。
2．作用特点：反应前后酶的性质和数量_______变化。
脲酶
RNA
锁钥
不发生
思考感悟
1．鲜甜爽口的猕猴桃果汁，在开始生产时，一是产量低，二是有沉淀物，好喝不好看，原因是果汁中有一种果胶，造成产量低而且有沉淀。你能想法帮助他们吗？
【提示】 在果汁生产中加入一种果胶酶，在常温常压下利用酶的高效催化作用就能迅速把果胶分解。
三、酶的特性
1．酶的催化活性极____。
2．酶的作用具有高度的_______。一种酶只能催化_____底物或少数几种相似底物的反应。
思考感悟
2．有些蔬菜的主要成分是纤维素，我们吃这些蔬菜时无论咀嚼多长时间也感觉不到甜，纤维素和淀粉一样是多糖，为什么不甜？
【提示】 因为唾淀粉酶具有专一性，只能催化淀粉分解，不能催化纤维素分解，所以感觉不到甜味。
高
专一性
一种
3．酶易失活，凡使_________变性的因素，如强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。
四、影响酶活性的因素：温度和pH
1．温度：在一定温度范围内，一般酶的活性随着温度的升高而升高。酶的活性最强，催化效率最高的温度称为酶的___________。超过最适温度，酶的催化效率随着温度的上升而减慢。低温和高温都能抑制酶的活性，但低温不使酶失活，高温使酶失去活性。
蛋白质
最适温度
2．酸碱度：同温度影响酶活性的情况基本一样，过酸、过碱会使蛋白质变性而失去活性。不同的酶最适pH是不同的。
五、影响酶促反应速率的因素
影响酶促反应速率的因素有pH、温度、酶的浓度、底物浓度、反应产物的浓度等。
核心要点突破
酶的概念的理解
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能 具有生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶的本质的实验验证
组别 证明酶是蛋白质 证明酶是RNA
实验设计 结果 实验设计 结果
实验组 待测酶液＋双缩脲试剂 是否出现紫色 待测酶液＋派洛宁试剂 是否出现红色
对照组 已知蛋白质＋双缩脲试剂 出现紫色 已知RNA液＋派洛宁试剂 出现红色
特别提醒
(1)对绝大多数生物来说，细胞中的酶都属于蛋白质，仅个别生物，如四膜虫体内除大多数酶是蛋白质外，个别RNA具催化作用。
(2)酶催化某化学反应的原理是降低化学反应所需要的能量，并不提供能量，所以，化学反应前后，酶的理化性质是不变的。
生物体的活细胞能产生酶，下列关于酶的说法错误的是( )
A．酶是活细胞产生的
B．酶都是在核糖体上合成的
C．酶是具有催化作用的有机物
D．酶的催化效率比无机催化剂高
例1
【思路点拨】本题主要考查酶的概念及本质，分析如下：
【尝试解答】 __B__
【探规寻律】 (1)酶是蛋白质，不等于蛋白质就是酶。
(2)酶是活细胞产生的，酶不一定只存在于细胞内，而酶的作用也并非只能在细胞内或生物体内才能发挥。
跟踪训练 下列关于生物体内酶的叙述中正确的是( )
①是由分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能产生酶 ④绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．②③⑦
C．③④⑧ D．④⑤⑥
解析：选C。
比较项目 曲线 解读
酶的高效性 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点
酶的专一性(特异性) (1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化该反应
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率较未加酶时相同，说明酶B不催化该反应
与酶有关的曲线解读
比较项目 曲线 解读
酶的活性 (1)在一定的温度(pH)范围内，随着温度(pH)升高，酶的催化作用增强，在最适温度(pH)时，酶的活性最大，超过这一最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱
(2)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性
底物浓度对酶促反应的影响 在其它条件适宜，酶量一定的条件下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率不再增加
酶浓度对酶促反应的影响 在底物充足，而其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比
如图表示一种酶在不同处理条件下催化反应时反应物的剩余量和反应时间的关系，造成图中曲线①②③不同的原因可能是(多选)( )
A．反应物浓度不同
B．酶浓度不同
C．pH不同
D．温度不同
例2
【尝试解答】 __BCD__
【解析】 纵坐标表示反应物的剩余量，曲线①②③中相比最终反应物的剩余量是相同的，不同的是到达时间快慢不同，则说明酶的浓度和酶的活性不同，可以使酶活性不同的因素有pH和温度。而反应物浓度不同则起点即不同，最后的剩余量则也不同。
跟踪训练 下列曲线中能正确表示人体消化酶作用规律的是( )
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅱ和Ⅲ
C．Ⅰ和Ⅳ D．Ⅱ和Ⅳ
答案：D
1．温度对酶促反应的影响
(1)酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随着温度的升高不仅不再加快反而会下降。
(2)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度(见图1)。
(3)低温影响酶的活性，但不能使酶的空间结构破坏，温度升高后，仍能恢复活性。
影响酶促反应的因素
2．pH对酶促反应的影响
(1)每一种酶只能在一定限度的pH范围内才有活性，超过这个范围酶就会失去活性。
(2)在一定条件下，每一种酶在某一个pH时活性最大，这个pH称为该酶的最适pH。如图2表示胰蛋白酶的活性与pH的关系。
3．底物(反应物)浓度对酶促反应的影响
(1)在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。
(2)在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著。
(3)当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变(见图3)。
4．酶浓度对酶促反应的影响
在底物足够、其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速率与酶浓度成正比(见图4)。
特别提醒
(1)分析某一条件对酶作用的影响时，其余各条件应是一致的或最适的，即符合单一变量原则。
(2)低温降低酶活性但不破坏酶结构的特点应用广泛，如低温保存酶制剂，胚胎、精子的冷冻保存等。
(3)对一般酶来说，在高温、过酸或过碱的条件下失去活性后不会再恢复，这点与低温对酶的影响情况不同。
(2011年桐乡高级中学高二检测)下图分别表示温度、pH与酶活性的相关性，分析并回答：
例3
(1)曲线A表明______________________。若改变实验条件，从40℃到0℃，则曲线发生b→a的逆转，80℃到40℃的改变，结果将是
________________________________________________________________________，
其原因是
________________________________________________________________________。
(2)曲线B、C表明
________________________________________________________________________，
试列举人体内符合曲线B的酶一例：________________________________________________________________________。
【思路点拨】 本题主要考查温度和pH对酶活性的影响。解答该题可从以下三点分析：
①准确把握高温和低温对酶活性的影响。
②正确识图，了解曲线变化及不同曲线的含义。
③具体分析对不同酶的影响因素。
【尝试解答】 (1)酶的催化活性与温度有关 催化活性一直为0，不发生逆转 酶是蛋白质，高温下变性失活
(2)酶的催化活性与pH有关，不同的酶对pH的要求是不同的 胃蛋白酶
【互动探究】 (1)题目(1)中80℃到40℃的改变如何用曲线图来表示？(可重新建坐标系)
(2)符合曲线C的酶为何种酶？
【提示】 (1)如图
(2)胰蛋白酶。
实验探究创新
(2)变量分析及处理原则
①自变量：催化剂的类型(单一变量)。
②因变量：底物分解速度或产物生成速率。
③无关变量：试剂的量、反应温度、pH等(平衡无关变量，即等量、等条件)。
(3)实例：比较二氧化锰和过氧化氢酶的催化效率。
(4)结果及结论：催化剂可以加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
实战演练 请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出实验结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，本尼迪特试剂，试管，37℃恒温水浴锅，沸水浴锅。
(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
(2)实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
________________________________________________________________________。
(3)结果预测：_________________________________________。
(4)结论：________________________________________________________________________。
(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现红黄色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是
________________________________________________________________________。
【解析】 本题以酶的专一性为题材，考查验证性实验的相关内容。(1)在设计实验时一定要遵循对照和单一变量等实验原则，在验证蔗糖酶具有专一性时，应使蔗糖酶作用于蔗糖的装置作为实验组，作用于淀粉的装置作为对照组，这两组装置中，除蔗糖酶作用的物质不同外，其他条件均应相同，同理可推出验证淀粉酶具有专一性的装置中应加入的物质。
(2)在检测实验结果时，可用本尼迪特试剂，但一定要注意用沸水浴加热。
(3)蔗糖酶使蔗糖分解成葡萄糖和果糖，淀粉酶使淀粉分解成麦芽糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖均为还原糖，与本尼迪特试剂在一定条件下反应出现红黄色沉淀。
(4)本题为验证性实验，实验结论只有一种，结论与验证的目的一致。
(5)酶活性受温度的影响，哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶在37℃时比在20℃时活性高。
【答案】 (1)
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
乙 － ＋ － ＋
丙 ＋ － － ＋
丁 － ＋ ＋ －
(2)②混匀，37℃恒温水浴一段时间。③取出试管，分别加入适量的本尼迪特试剂，混匀，沸水水浴一段时间。④观察实验现象并记录实验结果
(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现红黄色沉淀，其他试管中不出现红黄色沉淀
(4)酶的催化作用具有专一性
(5)20 ℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
知能过关演练
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第四节 细胞呼吸
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述需氧呼吸和厌氧呼吸的概念。
2．理解需氧呼吸和厌氧呼吸的过程，掌握其基本反应式。
3．明确细胞呼吸的实质和意义。
4．比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同，应用其原理解释细胞呼吸在实践中的应用。
【重点】 细胞呼吸的过程及意义。
【难点】 细胞呼吸的原理及应用。
情景导引
2009年，齐齐哈尔市遭受了历
史罕见的旱、涝、风、虫和低
温寡照等自然灾害，为了保证
粮食收获后减少损失或不损失，市粮食局、农委联合在全市范围内开展了玉米、水稻等主要粮食品种的科学存贮工作，帮助农民解决粮食收获、入院贮存和降水提质过程中的技术难题。
你知道长期贮藏农作物种子、蔬菜或水果的方法吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第四节 细胞呼吸
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞呼吸与糖的氧化
1．细胞呼吸：指细胞内进行的将糖类等______分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出_____的过程。可以分为_____呼吸和_____呼吸两类，其中______呼吸是细胞呼吸的主要方式。
思考感悟
1．需氧呼吸三个阶段相同的生成物是什么？
【提示】 ATP。
有机物
能量
需氧
厌氧
需氧
2．需氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O＋能量。
3．效率：在需氧呼吸中，细胞每氧化1个葡萄糖分子，可以合成约____个ATP分子，即葡萄糖的能量利用效率大约为30%。
4．场所：主要在________中进行，所以线粒体是细胞的“动力车间”。
30
线粒体
二、需氧呼吸
需氧呼吸包括三个阶段：_______、____________和电子传递链。
1．糖酵解
(1)概念：糖酵解是指1个葡萄糖分子转变为2个______分子的过程，它是在_________中进行的。
(2)反应式
C6H12O6＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi
—→2CH3COCOOH＋2NADH＋2H＋＋2ATP
糖酵解
柠檬酸循环
丙酮酸
细胞溶胶
2．柠檬酸循环：指1分子丙酮酸产生3分子二氧化碳、1分子______、4分子________和1分子FADH2，它是在_____________中进行的。
3．电子传递链
(1)电子传递链阶段是在线粒体内膜中进行的，1个葡萄糖分子氧化分解形成的30个ATP分子中，有_____个是在该阶段中产生的。
(2)反应式：2H＋＋2e－＋1/2O2 —→H2O
ATP
NADH
线粒体基质
26
三、厌氧呼吸
厌氧呼吸是在___________中进行的，它包括两个阶段：第一阶段为糖酵解：第二阶段为丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成_____或_____。
1．乳酸发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→
2CH3CHOHCOOH＋2ATP
(2)乳酸发酵所产生的ATP仅为需氧呼吸的_____左右。
细胞溶胶
乳酸
乙醇
1/15
2．乙醇发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
(2)乙醇发酵的微生物主要是________。
3．厌氧呼吸的特点
(1)厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸产生的少得多。
(2)厌氧呼吸可以快速利用葡萄糖产生ATP，在短时间内维持生命活动的正常进行。
酵母菌
思考感悟
2．同是1 mol葡萄糖，为什么进行厌氧呼吸释放出的能量比进行需氧呼吸少？
【提示】 一部分能量仍贮存在乙醇或乳酸中。
四、细胞呼吸是细胞代谢的中心
1．细胞除了利用糖类作为能量来源外，还可以利用脂肪和蛋白质。三者的分解产物分别为单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸，其中，单糖和甘油进入_______，脂肪酸和氨基酸主要进入_______循环。
2．细胞呼吸一方面为生物合成反应提供______ (ATP)，另一方面为合成反应提供碳骨架。
糖酵解
柠檬酸
能量
核心要点突破
需氧呼吸过程
1．需氧呼吸过程图解
2．需氧呼吸三阶段比较
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞溶胶 线粒体基质 线粒体内膜上
反应物 1葡萄糖(C6H12O6) 2丙酮酸(CH3COCOOH) 和6H2O 24[H]和6O2
产物 2丙酮酸、4[H]、2ATP 6CO2、20[H]和2ATP 12H2O和26ATP
氧 不需要 不需要 需要
3.需氧呼吸反应式及元素去向
需氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：
①C6H12O6―→丙酮酸＋[H]。
②丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]。
③[H]＋O2―→H2O。
下列与此相关的叙述中正确的是( )
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阶段生成较多的ATP
C．第①②阶段能为其他化合物的合成提供原料
D．第①阶段与厌氧呼吸的第①阶段不同
例1
【思路点拨】 由题目获取的主要信息有：需氧呼吸全过程的物质变化。解决此问题要求掌握需氧呼吸的每个阶段所需要的条件、产物及与厌氧呼吸过程的联系。
【尝试解答】 __C__
【探规寻律】 (1)各反应的场所与催化该反应的酶存在位置有关，如细菌的需氧呼吸在细胞溶胶中进行。
(2)需氧呼吸三个阶段连续进行，若中间有间断，后面反应将无法进行下去。
(3)需氧呼吸的特点主要体现在第三阶段，包括产物及产生ATP的数量。
跟踪训练 如图表示需氧呼吸过程，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。原核生物虽然没有线粒体，但有需氧呼吸酶，可以在细胞质中进行需氧呼吸。
1．需氧呼吸与厌氧呼吸的关系
需氧呼吸和厌氧呼吸的比较
2．需氧呼吸与厌氧呼吸的异同点
类型 需氧呼吸 厌氧呼吸
必需条件 氧和酶 不需氧，但必须有酶催化
场所 细胞溶胶(①阶段)
线粒体(②和③阶段) 细胞溶胶
(①和②两阶段)
物质变化 ①C6H12O6 CO2＋H2O
②ADP＋Pi＋能量 ATP ① C6H12O6 C3H6O3(或C2H5OH＋CO2)
②ADP＋Pi＋能量 ATP
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没彻底分解，能量没完全释放
联系 ①第一阶段完全相同；②实质相同：分解有机物，释放能量
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( )
例2
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生乙醇的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
A．a浓度时酵母菌需氧呼吸速率等于厌氧呼吸速率
B．b浓度时酵母菌需氧呼吸速率大于厌氧呼吸速率
C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的乙醇发酵
D．d浓度时酵母菌只进行需氧呼吸，未进行厌氧呼吸
【尝试解答】 __D__
【解析】 a浓度时，CO2与乙醇的量相等，说明此时酵母菌只进行厌氧呼吸，不进行需氧呼吸。b浓度时，根据厌氧呼吸反应式，厌氧呼吸产生的CO2与乙醇的量相等，均为6.5 mol，则需氧呼吸产生的CO2为：12.5－6.5＝6 mol，厌氧呼吸的速率大于需氧呼吸的速率。c浓度时，厌氧呼吸产生6 mol CO2，消耗3 mol葡萄糖；需氧呼吸产生15－6＝9 mol CO2，消耗1.5 mol葡萄糖，可见有2/3的葡萄糖用于乙醇发酵。d浓度时， 不产生乙醇，说明酵母菌只进行需氧呼吸。
【互动探究】 (1)若瓶中的葡萄糖50%用于需氧呼吸，另外50%用于厌氧呼吸，则消耗的O2与释放的CO2之比是多少？
(2)氧气浓度为a、b、c、d时，酵母菌细胞内产生CO2的场所是否相同？
【提示】 (1)消耗O2∶释放CO2＝3∶4。
(2)不完全相同。a浓度时，CO2产生于细胞溶胶；b、c浓度时，部分CO2产生于细胞溶胶，另一部分CO2产生于线粒体；d浓度时，CO2产生于线粒体。
【探规寻律】 在分析需氧呼吸和厌氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律
(1)不消耗O2，释放CO2→只进行厌氧呼吸。
(2)O2吸收量＝CO2释放量→只进行需氧呼吸。
(3)O2吸收量(4)乙醇量＝CO2量→只进行厌氧呼吸。
(5)乙醇量1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致(如图示)。
影响细胞呼吸的因素
2．O2浓度
(1)对需氧呼吸：O2是需氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着O2浓度增加，需氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时需氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加(如图a)。
(2)对厌氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达一定值时，被完全抑制(如图b)。
3．CO2浓度：CO2是需氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。
4．水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图回答下列问题：
例3
(1)外界氧浓度在10%以下时，该器官的呼吸作用方式是____________________________________
____________________________________。
(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_____________________________________
___________________________________，进行此种呼吸方式的底物是_________________________
_________________________________________。
(3)当外界氧浓度为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，厌氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于需氧呼吸的________倍。
【尝试解答】 (1)需氧呼吸和厌氧呼吸 (2)需氧呼吸 葡萄糖 (3)1.5
【解析】 根据图所示曲线，在氧浓度大于10%时，O2的吸收量与CO2的释放量相等，说明该非绿色组织此时进行的是需氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸底物时，根据需氧呼吸的反应方程式，吸收的氧气量和释放的二氧化碳量是相等的。在氧浓度小于10%时，CO2的释放量大于氧气的吸收量，说明有一部分CO2是通过厌氧呼吸释放出来的，所以在氧浓度小于10%时就是厌氧呼吸和需氧呼吸并存。
第(3)小题的计算方法是：在外界氧浓度为4%～5%时，O2的吸收量相对值为0.4，则通过需氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0.4，需氧呼吸分解1 mol葡萄糖释放6 mol CO2，所以通过需氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。厌氧呼吸释放的CO2的相对值为0.6－0.4＝0.2，按题意该非绿色组织厌氧呼吸产物是乙醇和CO2，分解1 mol葡萄糖释放2 mol CO2，所以通过厌氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2/2。由此可知，厌氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于需氧呼吸的倍数是：(0.2/2)÷(0.4/6)＝1.5。
实验探究创新
曲线知识点拨
高中生物学中常遇到一类曲线问题，即用数学曲线表示生物学问题，此类题目应特别注意：
1．起点，它表示某生理活动在某条件下开始起动，如O2浓度与酵母菌细胞中CO2产量的关系，起点不在原点，而在纵轴(如图)，因没有O2时，酵母菌细胞进行乙醇发酵产生CO2。
2．拐点，即转折点，指某种条件由于量的改变引起细胞中代谢速率产生波动，如图拐点表示随O2浓度升高，酵母菌细胞厌氧呼吸受抑制，而需氧呼吸在增强，细胞呼吸总速率开始由减弱转变为增强。
3．平衡点，表示某条件已不再成为制约细胞中某代谢的因素，如图中，O2浓度增大到一定程度，酵母菌细胞的需氧呼吸达到最大，并不再随O2浓度增大而加快。
实战演练 (2009年高考安徽卷)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、密封的棕色广口瓶内，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。请回答：
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的____________引起的，A种子比B种子的呼吸速率________，A、B种子释放CO2量的变化趋势是____________。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是________________________________________________________________________。
【解析】 本题考查细胞呼吸的有关知识。
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子进行需氧呼吸引起的，A种子比B种子消耗氧气的速率快，所以A种子比B种子呼吸速率快。因为每消耗1 mol O2，就产生1 molCO2，所以从图可以看出A、B种子释放CO2量的变化趋势都是先递增后递减。先递增的原因是由于种子不断吸水，呼吸速率不断升高，递减的原因是O2的减少。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是种子的厌氧呼吸产生了CO2。
【答案】 (1)需氧呼吸 快 先递增后递减
(2)种子的厌氧呼吸产生了CO2
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第五节 光合作用
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握自养生物、异养生物的特点及分类。
2．识记色素的种类、颜色和吸收光谱。
3．明确光合作用的概念、反应式、场所、阶段。
4．分析外界因素对光合速率的影响。
5．理解“光合色素的提取与分离”实验原理，掌握实验步骤，注意问题及实验结果。
6．通过“探究环境因素对光合作用的影响”，掌握设计单因子对照实验的方案。
【重点】 光合作用的概念、阶段、场所及过程。
【难点】 探究影响光合作用的因素。
情景导引
2009年12月，温家宝总理在哥本哈
根国际气候变化大会上再次指出：
“中国是世界人工造林面积最大
的国家。我们将持续大规模开展
退耕还林和植树造林，大力增加森林碳汇。”目前我国人工林保存面积达6168.84万公顷，居世界第一位。森林是陆地上最大的“贮碳库”和最经济的“吸碳器”， 科学研究表明：森林每生长1立方米，平均能吸收1.83吨二氧化碳。
植物通过光合作用吸收CO2，该过程是怎样进行的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第五节 光合作用
基础自主梳理
基础自主梳理
一、自养生物和异养生物
1．自养生物：植物、藻类和某些细菌，它们以__________和水为原料，通过________，利用光能合成糖类等有机物质，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量。
2．异养生物：人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠__________的光合产物生活。
二氧化碳
叶绿体
自养生物
二、光合作用概述
1．能量转化：光合作用是一个______反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量贮存在糖分子内，即将光能转变为_________。
2．场所：光合作用是在________中进行的，叶绿体中类囊体的膜称为________。
3．氧气来源：光合作用释放的氧气来自于_____中的O。
吸能
化学能
叶绿体
光合膜
H2O
碳反应
叶绿素a
叶绿素b
碳氢
四、光反应
1．产物：NADPH、ATP和来自水中的____。
2．场所：叶绿体的________膜。
3．光反应中最重要的是在两种_____________复合体中的电子被光激发的反应。
4．主要变化：(1)光能被吸收并转化为______中的化学能。
(2)水在光下裂解为H＋、O2和电子。
(3)水中的氢(H＋＋e－)在光下将NADP＋还原为NADPH。
O2
类囊体
叶绿素蛋白质
ATP
思考感悟
1．光能转化为电能，电能转化为活跃的化学能，活跃的化学能转化为稳定的化学能场所分别在哪里？
【提示】 前两个阶段能量转化的场所是叶绿体类囊体膜中，最后一个阶段能量转化的场所是叶绿体基质。
五、碳反应
1．场所：叶绿体_______。
2．卡尔文循环：是指_________还原为糖的一系列反应。
(1)1分子二氧化碳与1个RuBP结合，形成一个六碳分子。
(2)1个六碳分子分解成2个三碳分子。
(3)1个三碳分子接受来自NADPH的氢和来自____的磷酸基团，形成1分子___________，这样，光能就转化为糖分子中的_______了。
基质
二氧化碳
ATP
三碳糖磷酸
化学能
思考感悟
2．光合作用过程中NADPH是在哪里合成？作用是什么？
【提示】 NADPH是在光反应的场所叶绿体的基粒上形成的。NADPH用于碳反应还原C3化合物并提供能量。
六、环境因素影响光合速率
1．光合速率：也称_________，是指一定量的植物在单位时间内进行了多少__________。
2．影响因素有______、温度和空气中的________浓度等，三者对光合作用的影响是综合性的。
光合强度
光合作用
光强度
二氧化碳
核心要点突破
光反应与碳反应的比较
项目 光反应 碳反应
区别 条件 光、色素、酶和水 多种酶、CO2、ATP和NADPH
场所 叶绿体类囊体膜中 叶绿体基质
时间 短促 较缓慢
特别提醒
(1)在光反应、碳反应过程中，只有色素吸收光能的过程不需要酶。
(2)光反应必须在光下才能进行，碳反应有光、无光均可进行。
(2010年高考重庆卷)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( )
例1
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来源之一
D．U至Y的能量转换在叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)上进行
【思路点拨】本题考查光合作用的两个阶段(光反应和碳反应)，解答本题应突破以下几点：①明确光反应、碳反应的场所。②理解光反应、碳反应的过程及联系。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查光合作用的过程分析。其中U是特殊状态的叶绿素a，起的作用主要是吸收和传递光能，V的作用是将水分子分解，从而产生氧气和H＋，从而形成电子流，将光能转化为电能，W为二氧化碳的还原剂在还原二氧化碳的过程中将能量贮存在有机物中，成为稳定的化学能，由U至Y表示了光合作用的全过程，其场所是在叶绿体中，包括叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)和叶绿体基质。
【探规寻律】 光合作用图解
跟踪训练 光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段，下列叙述正确的是( )
A．光反应不需要酶，碳反应需要多种酶
B．光反应消耗水，碳反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，碳反应还原CO2
D．光反应贮存能量，碳反应释放能量
解析：选B。考查对光合作用过程的理解，光反应和碳反应都需要酶；CO2的固定和还原都发生在碳反应；光反应是吸收、传递和转化光能，碳反应是把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存。
条件 三碳分子 RuBP NADPH和ATP 三碳糖合成量
停止光照CO2供应不变 增加 下降 减少或没有 减少或没有
突然光照CO2供应不变 减少 增加 增加 增加
光照不变停止CO2供应 减少 增加 增加 减少或没有
光照不变CO2供应增加 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
叶绿体处于不同的条件下，三碳分子、RuBP、NADPH、ATP以及三碳糖合成量的动态变化
在光合作用正常运转后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合作用的中间产物含量会发生哪种变化( )
A．RuBP含量升高，三碳分子含量降低
B．三碳分子含量升高，而RuBP含量突然降低
C．RuBP、三碳分子含量均升高
D．RuBP、三碳分子含量均降低
【尝试解答】 __A__
例2
【解析】 在碳反应中，CO2与RuBP形成三碳分子，当CO2浓度下降后，消耗的RuBP减少，产生的三碳分子也减少，而三碳分子的还原仍不断进行产生RuBP，所以RuBP含量升高，而三碳分子含量降低。
【互动探究】 (1)试分析上述情况下，光合产物ATP、NADPH的变化？
(2)题干若改为突然停止光照，应选择哪项？
【提示】 (1)ATP和NADPH含量都上升。
(2)B。
1．区别与联系
光合作用与需氧呼吸的比较
特别提醒
光合作用与细胞呼吸联系的具体表现
(1)光能转换为生命活动的过程：
即光合作用贮存于有机物中的能量只有通过细胞呼吸才能用于各项生命活动。
(2)光合作用是自然界中最基本的物质代谢与能量代谢，细胞呼吸则为生命活动提供动力并成为物质转化的枢纽。
例3
A．X、Y物质分别代表三碳分子和丙酮酸
B．①、④过程可以产生[H]，②过程需要消耗[H]
C．①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
D．①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气
【尝试解答】 __C__
【解析】 分析题图可知，由糖经①、④形成CO2的过程为细胞呼吸过程。Y物质为丙酮酸，①、④过程为第一、二阶段，故都可以产生[H]，①过程为糖酵解过程，发生在细胞溶胶中；由CO2经③、②过程形成糖的过程为光合作用。X物质为三碳分子，②为三碳分子还原的过程，发生在叶绿体的基质中，需要光反应提供NADPH([H])和ATP。其中①、②、③、④均未消耗和产生氧气。
跟踪训练 从光合作用到需氧呼吸过程中，H2O中O的循环途径是( )
A．H2O→C6H12O6→CO2
B．H2O→C6H12O6→H2O
C．H2O→O2→CO2
D．H2O→O2→H2O
答案：D
1．单因素影响
(1)光合速率与光强度的关系(如图1)
①关键点的含义：A点，光强度为0，此时只进行细胞呼吸，其释放的CO2量，可表示此时的呼吸强度。
影响光合作用的因素
图1
AB段，表明随光强度的加强，光合速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少(其中有一部分用于光合作用)。到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(白天光强度只有在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段，表明随着光强度不断加强，光合作用不断加强，到C点以后不再加强了，C点为光饱和点。
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图1虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
2)光合速率与温度的关系(如图2)
①关键点的含义：光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下能正常进行光合作用。其中AB段随温度的升高光合速率逐渐加强，B点以后酶活性下降，光合速率开始下降，温度过高光合作用完全停止。
图2
②应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；夏季，温室栽培又可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸强度，保证植物有机物的积累。
(3)光合速率与CO2浓度的关系(如图3)
①关键点的含义：在一定范围内，
植物光合速率随CO2浓度增大而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加，甚至减弱。
②应用：施用有机肥及采取其他措施，如提高大田或温室CO2浓度。
图3
2．多因素影响(如图)
(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中其他因素的措施。
(2)应用：温室栽培时，在一定光强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，可提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
例4
A．光强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合速率差异的原因是CO2浓度不同
B．光强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合速率差异的原因是温度的不同
C．光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率随光强度升高而升高
D．光强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合速率随光强度升高而升高
【尝试解答】 __D__
【解析】 A项，光强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合速率的温度、光强度相同，而CO2浓度不同；B项，光强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率的CO2浓度和光强度相同，而温度不同；C项，在光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合速率随光强度升高而升高；D项，在光强度为a时，曲线Ⅲ已达到饱和点，随光强度增加，光合速率保持不变。
【互动探究】 (1)在光强度小于a时，影响三条曲线光合速率的主要外界因素是什么？其影响了光合作用的哪一阶段？
(2)当光强度达到c点以后，若要提高曲线Ⅰ的光合速率，可采取哪些措施？
【提示】 (1)光强度；光反应阶段。
(2)适当提高CO2浓度或适当升高温度。
实验探究创新
光合色素的提取与分离
1．实验原理
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验流程图示
提取绿叶中的色素：
特别提醒
(1)本实验中使用的试剂有毒，不但实验后要洗手，实验前也要洗手。
(2)滤纸条一定要用剪子剪，保证边缘光滑。
(3)不但滤液细线不能触及层析液，滤纸条也不要触及试管。
(4)叶绿素a和叶绿素b的色素带靠得很近，要仔细辨认。
3．实验疑难点拨
(1)实验中几种化学试剂的作用
①无水乙醇可溶解叶绿体中的色素。
②二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。
③碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏。
(2)实验成功的关键
①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。
②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。
④滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
特别提醒
(1)剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染滤纸。
(2)加入的SiO2和CaCO3一定要少，否则滤液浑浊，杂质多，颜色浅，实验效果差。
(3)根据试管的长度制备滤纸条，让滤纸条长度高出试管约1 cm，高出部分做直角弯折。
(4)画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。
实战演练 1.对“绿叶中色素的提取与分离”实验，下列描述正确的是( )
A．将5 g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次
C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素
解析：选D。提取色素时应将新鲜绿叶剪碎，更有利于研磨充分；画滤液细线时要等上次所画的线干燥后再重复画，以增加色素含量；层析分离色素时，画有滤液细线的滤纸条插入层析液时，千万不要让层析液没及滤液细线，更不要摇晃，以防色素溶解在层析液中。
2．叶绿体中色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，因此实验室中用95%的乙醇提取叶绿体中的色素。能否用丙酮作为溶剂替代无水乙醇呢？
请完善实验，探究丙酮是否可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂，并对实验中存在的问题进行分析。
(1)材料用具：新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸，尼龙布，丙酮，95%的乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙等。
(2)方法步骤：
①提取绿色叶片中的色素。
a．取两个研钵分别编号为1、2。
b．分别向两个研钵中加入________________________________________________________________________。
c．向1号研钵中加入2～3 mL 95%的乙醇，
________________________________________________________________________，均进行充分研磨。
d．将研磨液过滤到试管中，并及时用棉塞塞紧试管口。
②制备滤纸条。
将干燥处理的定性滤纸剪成两个长10 cm，宽1 cm的长条，在距一端1 cm处用圆珠笔画线并剪去两角。
③点样。
分别用毛细吸管吸取少量滤液，分别在两条滤纸条上沿横线均匀地画滤液细线，紧接着重复画2～3次。
④分离叶绿体中的色素。
将层析液2 mL倒入两支编号为1、2的大试管中。然后，将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，并让层析液没及滤液细线。
(3)观察实验结果。
请绘出正确的实验结果，并注明色素种类及相应颜色。
(4)结果预测及分析：
结果预测 分析
2号滤纸条与l号出现一致色素带，并分离明显 ①
② ③
2号滤纸条无色素带，1号滤纸条色素带分离明显 ④
(5)请纠正方法步骤中的错误。
纠正一：________________________________________________________________________；
纠正二：________________________________________________________________________；
纠正三：________________________________________________________________________。
【解析】本题考查实验设计能力及结果预测与分析能力。要探究丙酮是否可以作为溶剂替代95%的乙醇就应设计实验以丙酮作溶剂提取叶绿体中的色素，并与以95%的乙醇作溶剂提取叶绿体中的色素的分离效果作比较。实验设计要遵循单一变量原则，即只有提取液不同，而其他都应相同。结果有三种可能情况，即a.与对照组基本一样；b.比对照组效果差；c.得不到分离的色素带。改错方面考查对实验注意问题的掌握。
【答案】 (2)①b.5 g剪碎的绿色叶片、少许二氧化硅和碳酸钙 c．向2号研钵中加入2～3 mL的丙酮
(3)如图
(4)①丙酮可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
②2号滤纸条与1号相比，现象不如1号明显
③丙酮作为提取叶绿体中色素的有机溶剂效果不佳
④丙酮不能作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
(5)纠正一：制备滤纸条时，应改为用铅笔画线并编号1、2
纠正二：点样时，应干燥后重复画滤液细线3～4次
纠正三：分离叶绿体中色素时，一定不要让层析液没及滤液细线
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第3章 细胞的代谢
第一节 细胞与能量
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．说出生物体内或细胞中发生的各种能量形式的相互转变。
2．举例说明细胞内的吸能反应和放能反应。
3．简述ATP的化学组成和特点并解释ATP在能量代谢中的作用。
【重点】 ATP和ADP的转化；ATP的来源和利用。
【难点】 细胞内的吸能反应和放能反应。
情景导引
如果你去商店用存折买一支铅笔、
一块橡皮、一根雪糕等小件物品，
店主肯定不卖给你所需要的东西，
因为存折不具有流通性；拿出百
元的人民币，店主也不会喜欢，因为很难找零；拿出小额人民币，你会很快拿到所需要的东西。细胞利用能量也是如此，ATP就相当于可在细胞内方便流通的“小票”。
那么，这种细胞内的“小票”结构如何？它是怎样在细胞内“流通”的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节 细胞与能量
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量的转化
1．细胞内最主要的能量形式通常被称为_______。
2．能量只能从一种形式_____为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造；生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的_________。
3．细胞中的大分子排列成有序结构时，需要做功，即要利用_____。
化学能
转变
相互转变
能量
【提示】 不同。
思考感悟
1．反应式“ATP ADP＋Pi＋能量”中能量的来源和去向相同吗？
二、吸能反应和放能反应
1．吸能反应
(1)吸能反应所需要的能量一般来自于____反应。
(2)例如：由氨基酸合成_______的反应和植物体内的______作用就是吸能反应。
2．放能反应
细胞中最重要的放能反应是_________，人们通常称为_________。
3．两者的纽带
细胞中放能反应和吸能反应的纽带是_____，它更是细胞中的______通货。
放能
蛋白质
光合
糖的氧化
细胞呼吸
ATP
能量
三、ATP是细胞中的能量通货
1．ATP的结构组成：ATP是由1个____、1个______和3个磷酸基团组成的。
(1)核糖：是一种单糖，因为含有5个碳原子而被称为______。
(2)腺嘌呤：是一种_____碱基，核糖与腺嘌呤结合成的基团叫______。
(3)磷酸基团：连接后两个磷酸基团之间的磷酸键(用“～”表示)不稳定，称为______磷酸键。
核糖
腺嘌呤
戊糖
含氮
腺苷
高能
2．ADP的结构组成
ATP发生水解时，释放1个__________，形成____________，同时释放能量，这些能量用于______反应。
3．ATP—ADP循环
ATP—ADP循环是指：通过ATP的______和水解使_____反应所释放的能量用于______反应的过程。ATP是细胞中普遍使用的能量载体，又有细胞中的“___________”之称。
磷酸基团
腺苷二磷酸
吸能
合成
放能
吸能
能量通货
思考感悟
2．一般情况下，ATP水解时，所有的化学键都断裂供能吗？
【提示】 远离腺苷的高能磷酸键断裂。
核心要点突破
ATP的结构、特点及功能
1．ATP的分子组成
特别提醒
ATP的两个高能磷酸键断裂水解形成的AMP是组成RNA的成分之一。
2．ATP分子的结构特点
(1)组成特点：一个ATP分子中含有一个腺苷和3个磷酸基团。
(2)具有高能磷酸键：ATP分子中具有2个高能磷酸键，远离腺苷的那个高能磷酸键极容易水解和形成。
3．ATP的生理功能
细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
4．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，其他能源物质只有转化为ATP才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能。
(2011年富阳高二检测)ATP分子在细胞内能释放能量、贮存能量，从结构上看(以腺苷为基点)，其原因是( )
①腺苷很容易吸收和释放能量
②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成
③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADP
④ADP可以迅速与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变为ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
例1
【尝式解答】 __C__
【解析】 从ATP分子结构简式可知，ATP分子中含有两个高能磷酸键。当在酶的作用下水解时，远离腺苷的那个高能磷酸键即第二个高能磷酸键断裂，形成ADP和磷酸基团，并将贮存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸基团结合，合成ATP，此时接受的那部分能量则贮存在远离腺苷的那个高能磷酸键中。该键在一定条件下很容易断裂或重新生成，从而保证了细胞能量的持续供应。
【探规寻律】 理解ATP结构的两个提醒
提醒一：ATP具有3个磷酸基团，但只有两个高能磷酸键，另一化学键为普通磷酸键。
提醒二：远离腺苷的高能磷酸键即第二个高能磷酸键(以腺苷为基点)容易断裂和重建，也即第三个磷酸基团容易得和失。描述时注意语言的准确性。
跟踪训练 ATP之所以能作为能量的直接来源是因为( )
A．ATP在细胞内含量很多
B．ATP中的高能磷酸键贮存的能量多且很不稳定
C．ATP中的高能磷酸键很稳定
D．ATP是生物体内唯一可以释放能量的化合物
答案：B
1．反应式：ATP ADP＋Pi＋能量
2．过程比较
ATP和ADP之间相互转化
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 贮能
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 贮存于ATP中
总之，ATP与ADP的相互转化关系不是一种可逆反应。从物质方面看可逆，从酶、进行场所、能量方面看不可逆。
特别提醒
ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处在动态平衡之中。
有关反应式ATP ADP＋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．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自于细胞呼吸
例2
【思路点拨】 解答本题应突破以下几点：
①O2和CO2的跨膜运输不消耗能量。
②理解ATP与ADP的相互转化不属于可逆反应。
③明确形成ATP的能量来源。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查ATP和ADP的相互转化过程，逐项分析如下：
选项 逐项分析
A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正确 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
【互动探究】 (1)根细胞中产生ATP的场所有哪些？
(2)肌肉收缩时所需主要能源物质是ATP吗？
【提示】 (1)细胞质基质和线粒体。
(2)不是；是葡萄糖。
实验探究创新
同位素标记法的实验应用
1．概述：用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。
2．方法应用：用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。实例如下：
(1)标记特征元素，研究物质的结构，如下题中，用32P标记磷酸分子，证明ATP中远离腺苷的高能磷酸键易分解又易合成，进而证明ATP既有合成又有分解。
(2)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。
实战演练 请分析下列ATP的有关数据和实验，并回答问题：
(1)经测定，一个成年人静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP等的总量仅有2 ～10 mg。为满足能量的需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________________________________________________________。
(2)用32P标记的磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分离出细胞的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团却已经带有放射性标记。这一事实证明
________________________________________________________________________。
你得出这一结论的依据是________________________________________________________________________。
【解析】 ATP在细胞中的含量很少，但需要量很大，解决这一矛盾是通过ATP与ADP之间迅速地相互转化来实现的。ATP与ADP之间的相互转化是通过远离腺苷的高能磷酸键水解和形成来实现的，而这一事实可通过放射性同位素示踪法来验证。实验中可先提出ADP与ATP相互转化的假设，然后根据放射性ATP的生成及含量验证假设。
【答案】 (1)ADP和ATP的循环转化
(2)ATP在细胞内的含量呈动态变化但含量相对稳定 细胞内ATP浓度变化不大，部分ATP末端磷酸基团带有放射性标记。这是重新合成的，同时也说明了原有的ATP已经有部分被分解了
知能过关演练
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第二节 物质出入细胞的方式
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握渗透和扩散的概念。
2．通过对“红细胞吸水与失水”、“洋葱表皮细胞的质壁分离与质壁分离复原”现象的解释，加深
对渗透作用的理解。
3．掌握被动转运和主动转运两种物质出入细胞的方式。
4．描述细胞“胞吞”、“胞吐”的过程。
【重点】 物质出入细胞的方式。
【难点】 渗透和扩散；半透膜和选择透性膜；原生质体与原生质层的区别。
情景导引
游客在漂流时顺水而下，因高
度落差，游客不但不消耗能量，
还感觉到有一股力量在推动着，
这是因为存在高度落差的缘故；
一叶小舟在河流中逆流而上，需要借助外力的推动。事实上，物质的跨膜运输有类似于漂流的借助于顺浓度差的运输，也有类似于需要外力推动的逆浓度运输。
那么，跨膜运输有哪些方式，又各具有哪些特点呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节 物质出入细胞的方式
基础自主梳理
基础自主梳理
一、扩散和渗透
1．扩散：是指分子从________处向________处运动的现象。
2．渗透：是指________通过膜的扩散。渗透作用的方向是从水分子数相对_____的一侧进入相对_____的一侧，也就是从溶液浓度___的一侧，进入浓度_____的一侧。
3．渗透结果：当溶液浓度低时，红细胞会因___水而破裂，植物细胞由于最外层有_______，所以不会破裂；当溶液浓度高时，红细胞会___水而收缩，植物细胞会发生__________。
高浓度
低浓度
水分子
较多
较少
低
高
吸
细胞壁
失
质壁分离
思考感悟
1．在农业生产中，给作物施肥后一般要及时灌溉，请分析其中的原因？
【提示】 防止外界溶液过大，造成植物失水。
二、被动转运
1．概念：指物质由浓度______的一侧转运至浓度_____的一侧。这种转运不需要消耗______。
2．分类
(1)自由扩散：如氧、_________、______等小分子的扩散以及____的渗透。
(2)易化扩散：某些小分子或离子需要借助于细胞膜中的一类转运蛋白(又称载体蛋白)，从而转运到膜的另一侧。
较高
较低
能量
二氧化碳
甘油
水
三、主动转运
1．主动转运是_______梯度的转运，需要消耗_____，还必须有_________参与。其中，能量来自细胞中的______。
思考感悟
2．试想若没有氧气，主动转运还能发生吗？
【提示】 可由厌氧呼吸供能。
逆浓度
能量
载体蛋白
ATP
2．主动转运是细胞最重要的______或_____物质的方式。
四、胞吞和胞吐
1．概念：有的物质被一部分______包起来，然后这一部分质膜与整个质膜脱离，若物质运送到细胞内侧，称为_____，若运送到细胞外侧，称为______。
2．例如：变形虫的摄食过程是______作用，人体消化系统中消化酶的分泌是通过______作用实现的。
吸收
排出
质膜
胞吞
胞吐
胞吞
胞吐
核心要点突破
自由扩散、易化扩散和主动转运的比较
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
图例
举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
表示曲线(一定浓度范围内)
(2010年高考广东卷)如图是植物从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为( )
A．自由扩散
B．易化扩散
C．主动转运
D．被动转运
【尝试解答】 __D__
例1
【解析】 本题考查物质跨膜运输的方式和学生识图的能力。从图中可以看出该物质的运输方向是低浓度→高浓度，且需要消耗ATP释放的能量和载体蛋白的协助，所以为主动转运。
【探规寻律】 (1)载体蛋白具有专一性，可被反复利用，不被“消耗”。
(2)是否需要能量是区分被动转运和主动转运的依据。
(3)胞吞、胞吐需要能量，但不通过质膜。
跟踪训练 关于概念图的分析正确的是( )
A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内释放的能量
B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质
C．大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D．蜜饯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关
解析：选B。图中①代表主动转运，能逆浓度梯度运输物质；②表示易化扩散，需要载体蛋白，不消耗ATP；大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过膜；蜜饯腌制时细胞已经死亡，细胞膜的选择透性消失。
1．影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2．影响易化扩散的因素
(1)细胞膜内外物质的浓度差。
(2)细胞膜上运载物质的载体蛋白的数量。
3．影响主动转运的因素
(1)载体蛋白：是细胞膜中的一类蛋白质，其作用就像“小船”一样，能将“货物”(被转运的物质)从“河”(细胞膜)的一边运到另一边。
影响物质跨膜运输的因素
①载体蛋白有饱和现象，即此时所有“小船”都已启用，没有闲置的。如当血糖浓度过高时，肾小管上皮细胞膜上运载葡萄糖的载体蛋白已达到饱和，不能更多地吸收葡萄糖，多余的葡萄糖随尿液排出形成糖尿。
②载体蛋白具有特异性，即一种载体蛋白只能运载特定的物质，如运载K＋的载体蛋白就不能运载Ca2＋，反之亦然。因此，若细胞膜上有运载某物质的载体蛋白，则能吸收该物质，否则不能吸收。如水稻根细胞膜上有运载Si4＋的载体蛋白，则能吸收，而番茄根细胞膜上几乎无运载Si4＋的载体蛋白，故几乎不能吸收。若细胞膜上运载某物质的载体蛋白多，则吸收该物质就多，反之则少。如水稻根细胞膜上有大量运载Si4＋的载体蛋白，故能大量吸收Si4＋。
(2)物质浓度(在一定浓度范围内)
(3)O2浓度
(4)温度：可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，因而影响物质转运速率。低温会使物质跨膜转运速率下降。
科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是( )
例2
A．主动转运 B．易化扩散
C．自由扩散 D．胞吐
【尝试解答】 __A__
【解析】 逐条曲线分析如下：曲线①说明转运速率与物质浓度成正比关系，不受其他因素的限制，应为自由扩散；曲线②在一定浓度范围内，随物质浓度升高转运速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体蛋白数量的限制，转运速率不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体蛋白，不是自由扩散，可能是易化扩散或主动转运；
曲线③转运速率与氧气浓度无关，而氧气浓度的高低影响能量的产生进而影响主动转运的速率，说明这种方式不是主动转运，有可能是自由扩散或易化扩散；曲线④转运速率与氧气浓度有关，说明这个过程需要能量，综合②④，物质X的运输方式只能是主动转运。
【互动探究】 (1)上题中④的曲线能否连在横轴与纵轴的交点上？
(2)当O2浓度和物质X浓度超过一定值时，影响其转运速率的因素是什么？
【提示】 (1)不能。当O2浓度为0时仍有厌氧呼吸提供能量。
(2)能量和载体蛋白的数量。
【探规寻律】 (1)影响物质跨膜运输的因素应结合物质跨膜运输方式的特点去考虑。
(2)分析坐标曲线图时，应首先明确横、纵坐标及曲线的含义，再结合三种物质跨膜运输方式的特点去分析。
实验探究创新
探究植物细胞的吸水和失水的原理
1．探究的一般过程
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究。
2．实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
3．实验流程图示
4．质壁分离的原因分析
5．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
实战演练 将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示：
(1)图B细胞处于何种生理状态？________________________________________________________________________。
(2)这三个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是____________________。
(3)图中标号①指的物质是________________________________________________________________________。
(4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如图中所示的
________________________________________________________________________。
(5)若上述三幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象。则这三种溶液浓度的大小关系是_________________________________________
_________________________________。
【解析】 (1)(2)(3)由于A、B、C处于同一浓度的蔗糖溶液中，根据图示可以看出B、C均处于质壁分离状态，A可能吸水，也可能既不吸水也不失水，因此这三个细胞在未发生上述情况之前细胞液浓度大小关系是A>B>C，细胞吸水能力大小的关系是A>B>C。由于细胞壁是全透性的，在①中的液体为蔗糖溶液。
(4)植物细胞质壁分离过程的变化顺序是A→B→C。
(5)由于细胞的质壁分离程度与外界溶液浓度呈正相关，因此可根据质壁分离程度的差异确定外界溶液浓度的大小为C>B>A。
【答案】 (1)质壁分离 (2)A>B>C (3)蔗糖溶液
(4)A→B→C (5)C>B>A
知能过关演练
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第三节 酶
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述酶的概念，说明酶在代谢中的作用、本质和特性。
2．举例说明酶的专一性和高效性。
3．分析活动“探究酶的专一性”和“探究pH对氧化氢酶的影响”，学会设计可行的活动探究方案分析。
【重点】 酶的本质、特性和作用。
【难点】 酶的相关实验设计。
情景导引
生命活动要求体内环境稳定，
温度控制是稳定内环境的一个
重要环节。可是陆地的气候变
化很大，一切变温动物，如昆
虫、两栖类、爬行类等，它们的生命活动受到季节变化的很大限制，一般都要进行冬眠，有的甚至进行夏蛰。只有恒温动物，能够保持一定的体温，进行正常的代谢活动，才是真正的陆地动物，真正地占领了陆地。
为什么温度对生物的生命活动影响这么大呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节 酶
基础自主梳理
基础自主梳理
一、酶的发现
1．斯帕兰扎尼：发现胃中有消化肉的物质。
2．巴斯德：酒精发酵是________代谢活动的结果。
3．李比希：酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关，最多只需要酵母菌中_________的参与而已。
4．毕希纳：促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质——____，而不是酵母菌细胞本身。
酵母菌
某种物质
酶
5．萨母纳尔：得到______，证明酶的本质是蛋白质。
6．20世纪80年代初：科学家发现极少数特殊的酶是_______，这类酶称为核酶。
二、酶是生物催化剂
1．酶的作用机理：_____关系，即一把钥匙开一把锁。
2．作用特点：反应前后酶的性质和数量_______变化。
脲酶
RNA
锁钥
不发生
思考感悟
1．鲜甜爽口的猕猴桃果汁，在开始生产时，一是产量低，二是有沉淀物，好喝不好看，原因是果汁中有一种果胶，造成产量低而且有沉淀。你能想法帮助他们吗？
【提示】 在果汁生产中加入一种果胶酶，在常温常压下利用酶的高效催化作用就能迅速把果胶分解。
三、酶的特性
1．酶的催化活性极____。
2．酶的作用具有高度的_______。一种酶只能催化_____底物或少数几种相似底物的反应。
思考感悟
2．有些蔬菜的主要成分是纤维素，我们吃这些蔬菜时无论咀嚼多长时间也感觉不到甜，纤维素和淀粉一样是多糖，为什么不甜？
【提示】 因为唾淀粉酶具有专一性，只能催化淀粉分解，不能催化纤维素分解，所以感觉不到甜味。
高
专一性
一种
3．酶易失活，凡使_________变性的因素，如强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。
四、影响酶活性的因素：温度和pH
1．温度：在一定温度范围内，一般酶的活性随着温度的升高而升高。酶的活性最强，催化效率最高的温度称为酶的___________。超过最适温度，酶的催化效率随着温度的上升而减慢。低温和高温都能抑制酶的活性，但低温不使酶失活，高温使酶失去活性。
蛋白质
最适温度
2．酸碱度：同温度影响酶活性的情况基本一样，过酸、过碱会使蛋白质变性而失去活性。不同的酶最适pH是不同的。
五、影响酶促反应速率的因素
影响酶促反应速率的因素有pH、温度、酶的浓度、底物浓度、反应产物的浓度等。
核心要点突破
酶的概念的理解
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能 具有生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶的本质的实验验证
组别 证明酶是蛋白质 证明酶是RNA
实验设计 结果 实验设计 结果
实验组 待测酶液＋双缩脲试剂 是否出现紫色 待测酶液＋派洛宁试剂 是否出现红色
对照组 已知蛋白质＋双缩脲试剂 出现紫色 已知RNA液＋派洛宁试剂 出现红色
特别提醒
(1)对绝大多数生物来说，细胞中的酶都属于蛋白质，仅个别生物，如四膜虫体内除大多数酶是蛋白质外，个别RNA具催化作用。
(2)酶催化某化学反应的原理是降低化学反应所需要的能量，并不提供能量，所以，化学反应前后，酶的理化性质是不变的。
生物体的活细胞能产生酶，下列关于酶的说法错误的是( )
A．酶是活细胞产生的
B．酶都是在核糖体上合成的
C．酶是具有催化作用的有机物
D．酶的催化效率比无机催化剂高
例1
【思路点拨】本题主要考查酶的概念及本质，分析如下：
【尝试解答】 __B__
【探规寻律】 (1)酶是蛋白质，不等于蛋白质就是酶。
(2)酶是活细胞产生的，酶不一定只存在于细胞内，而酶的作用也并非只能在细胞内或生物体内才能发挥。
跟踪训练 下列关于生物体内酶的叙述中正确的是( )
①是由分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能产生酶 ④绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．②③⑦
C．③④⑧ D．④⑤⑥
解析：选C。
比较项目 曲线 解读
酶的高效性 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点
酶的专一性(特异性) (1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化该反应
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率较未加酶时相同，说明酶B不催化该反应
与酶有关的曲线解读
比较项目 曲线 解读
酶的活性 (1)在一定的温度(pH)范围内，随着温度(pH)升高，酶的催化作用增强，在最适温度(pH)时，酶的活性最大，超过这一最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱
(2)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性
底物浓度对酶促反应的影响 在其它条件适宜，酶量一定的条件下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率不再增加
酶浓度对酶促反应的影响 在底物充足，而其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比
如图表示一种酶在不同处理条件下催化反应时反应物的剩余量和反应时间的关系，造成图中曲线①②③不同的原因可能是(多选)( )
A．反应物浓度不同
B．酶浓度不同
C．pH不同
D．温度不同
例2
【尝试解答】 __BCD__
【解析】 纵坐标表示反应物的剩余量，曲线①②③中相比最终反应物的剩余量是相同的，不同的是到达时间快慢不同，则说明酶的浓度和酶的活性不同，可以使酶活性不同的因素有pH和温度。而反应物浓度不同则起点即不同，最后的剩余量则也不同。
跟踪训练 下列曲线中能正确表示人体消化酶作用规律的是( )
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅱ和Ⅲ
C．Ⅰ和Ⅳ D．Ⅱ和Ⅳ
答案：D
1．温度对酶促反应的影响
(1)酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随着温度的升高不仅不再加快反而会下降。
(2)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度(见图1)。
(3)低温影响酶的活性，但不能使酶的空间结构破坏，温度升高后，仍能恢复活性。
影响酶促反应的因素
2．pH对酶促反应的影响
(1)每一种酶只能在一定限度的pH范围内才有活性，超过这个范围酶就会失去活性。
(2)在一定条件下，每一种酶在某一个pH时活性最大，这个pH称为该酶的最适pH。如图2表示胰蛋白酶的活性与pH的关系。
3．底物(反应物)浓度对酶促反应的影响
(1)在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。
(2)在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著。
(3)当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变(见图3)。
4．酶浓度对酶促反应的影响
在底物足够、其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速率与酶浓度成正比(见图4)。
特别提醒
(1)分析某一条件对酶作用的影响时，其余各条件应是一致的或最适的，即符合单一变量原则。
(2)低温降低酶活性但不破坏酶结构的特点应用广泛，如低温保存酶制剂，胚胎、精子的冷冻保存等。
(3)对一般酶来说，在高温、过酸或过碱的条件下失去活性后不会再恢复，这点与低温对酶的影响情况不同。
(2011年桐乡高级中学高二检测)下图分别表示温度、pH与酶活性的相关性，分析并回答：
例3
(1)曲线A表明______________________。若改变实验条件，从40℃到0℃，则曲线发生b→a的逆转，80℃到40℃的改变，结果将是
________________________________________________________________________，
其原因是
________________________________________________________________________。
(2)曲线B、C表明
________________________________________________________________________，
试列举人体内符合曲线B的酶一例：________________________________________________________________________。
【思路点拨】 本题主要考查温度和pH对酶活性的影响。解答该题可从以下三点分析：
①准确把握高温和低温对酶活性的影响。
②正确识图，了解曲线变化及不同曲线的含义。
③具体分析对不同酶的影响因素。
【尝试解答】 (1)酶的催化活性与温度有关 催化活性一直为0，不发生逆转 酶是蛋白质，高温下变性失活
(2)酶的催化活性与pH有关，不同的酶对pH的要求是不同的 胃蛋白酶
【互动探究】 (1)题目(1)中80℃到40℃的改变如何用曲线图来表示？(可重新建坐标系)
(2)符合曲线C的酶为何种酶？
【提示】 (1)如图
(2)胰蛋白酶。
实验探究创新
(2)变量分析及处理原则
①自变量：催化剂的类型(单一变量)。
②因变量：底物分解速度或产物生成速率。
③无关变量：试剂的量、反应温度、pH等(平衡无关变量，即等量、等条件)。
(3)实例：比较二氧化锰和过氧化氢酶的催化效率。
(4)结果及结论：催化剂可以加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
实战演练 请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出实验结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，本尼迪特试剂，试管，37℃恒温水浴锅，沸水浴锅。
(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
(2)实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
________________________________________________________________________。
(3)结果预测：_________________________________________。
(4)结论：________________________________________________________________________。
(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现红黄色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是
________________________________________________________________________。
【解析】 本题以酶的专一性为题材，考查验证性实验的相关内容。(1)在设计实验时一定要遵循对照和单一变量等实验原则，在验证蔗糖酶具有专一性时，应使蔗糖酶作用于蔗糖的装置作为实验组，作用于淀粉的装置作为对照组，这两组装置中，除蔗糖酶作用的物质不同外，其他条件均应相同，同理可推出验证淀粉酶具有专一性的装置中应加入的物质。
(2)在检测实验结果时，可用本尼迪特试剂，但一定要注意用沸水浴加热。
(3)蔗糖酶使蔗糖分解成葡萄糖和果糖，淀粉酶使淀粉分解成麦芽糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖均为还原糖，与本尼迪特试剂在一定条件下反应出现红黄色沉淀。
(4)本题为验证性实验，实验结论只有一种，结论与验证的目的一致。
(5)酶活性受温度的影响，哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶在37℃时比在20℃时活性高。
【答案】 (1)
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
乙 － ＋ － ＋
丙 ＋ － － ＋
丁 － ＋ ＋ －
(2)②混匀，37℃恒温水浴一段时间。③取出试管，分别加入适量的本尼迪特试剂，混匀，沸水水浴一段时间。④观察实验现象并记录实验结果
(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现红黄色沉淀，其他试管中不出现红黄色沉淀
(4)酶的催化作用具有专一性
(5)20 ℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
知能过关演练
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第四节 细胞呼吸
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述需氧呼吸和厌氧呼吸的概念。
2．理解需氧呼吸和厌氧呼吸的过程，掌握其基本反应式。
3．明确细胞呼吸的实质和意义。
4．比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同，应用其原理解释细胞呼吸在实践中的应用。
【重点】 细胞呼吸的过程及意义。
【难点】 细胞呼吸的原理及应用。
情景导引
2009年，齐齐哈尔市遭受了历
史罕见的旱、涝、风、虫和低
温寡照等自然灾害，为了保证
粮食收获后减少损失或不损失，市粮食局、农委联合在全市范围内开展了玉米、水稻等主要粮食品种的科学存贮工作，帮助农民解决粮食收获、入院贮存和降水提质过程中的技术难题。
你知道长期贮藏农作物种子、蔬菜或水果的方法吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第四节 细胞呼吸
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞呼吸与糖的氧化
1．细胞呼吸：指细胞内进行的将糖类等______分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出_____的过程。可以分为_____呼吸和_____呼吸两类，其中______呼吸是细胞呼吸的主要方式。
思考感悟
1．需氧呼吸三个阶段相同的生成物是什么？
【提示】 ATP。
有机物
能量
需氧
厌氧
需氧
2．需氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O＋能量。
3．效率：在需氧呼吸中，细胞每氧化1个葡萄糖分子，可以合成约____个ATP分子，即葡萄糖的能量利用效率大约为30%。
4．场所：主要在________中进行，所以线粒体是细胞的“动力车间”。
30
线粒体
二、需氧呼吸
需氧呼吸包括三个阶段：_______、____________和电子传递链。
1．糖酵解
(1)概念：糖酵解是指1个葡萄糖分子转变为2个______分子的过程，它是在_________中进行的。
(2)反应式
C6H12O6＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi
—→2CH3COCOOH＋2NADH＋2H＋＋2ATP
糖酵解
柠檬酸循环
丙酮酸
细胞溶胶
2．柠檬酸循环：指1分子丙酮酸产生3分子二氧化碳、1分子______、4分子________和1分子FADH2，它是在_____________中进行的。
3．电子传递链
(1)电子传递链阶段是在线粒体内膜中进行的，1个葡萄糖分子氧化分解形成的30个ATP分子中，有_____个是在该阶段中产生的。
(2)反应式：2H＋＋2e－＋1/2O2 —→H2O
ATP
NADH
线粒体基质
26
三、厌氧呼吸
厌氧呼吸是在___________中进行的，它包括两个阶段：第一阶段为糖酵解：第二阶段为丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成_____或_____。
1．乳酸发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→
2CH3CHOHCOOH＋2ATP
(2)乳酸发酵所产生的ATP仅为需氧呼吸的_____左右。
细胞溶胶
乳酸
乙醇
1/15
2．乙醇发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
(2)乙醇发酵的微生物主要是________。
3．厌氧呼吸的特点
(1)厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸产生的少得多。
(2)厌氧呼吸可以快速利用葡萄糖产生ATP，在短时间内维持生命活动的正常进行。
酵母菌
思考感悟
2．同是1 mol葡萄糖，为什么进行厌氧呼吸释放出的能量比进行需氧呼吸少？
【提示】 一部分能量仍贮存在乙醇或乳酸中。
四、细胞呼吸是细胞代谢的中心
1．细胞除了利用糖类作为能量来源外，还可以利用脂肪和蛋白质。三者的分解产物分别为单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸，其中，单糖和甘油进入_______，脂肪酸和氨基酸主要进入_______循环。
2．细胞呼吸一方面为生物合成反应提供______ (ATP)，另一方面为合成反应提供碳骨架。
糖酵解
柠檬酸
能量
核心要点突破
需氧呼吸过程
1．需氧呼吸过程图解
2．需氧呼吸三阶段比较
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞溶胶 线粒体基质 线粒体内膜上
反应物 1葡萄糖(C6H12O6) 2丙酮酸(CH3COCOOH) 和6H2O 24[H]和6O2
产物 2丙酮酸、4[H]、2ATP 6CO2、20[H]和2ATP 12H2O和26ATP
氧 不需要 不需要 需要
3.需氧呼吸反应式及元素去向
需氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：
①C6H12O6―→丙酮酸＋[H]。
②丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]。
③[H]＋O2―→H2O。
下列与此相关的叙述中正确的是( )
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阶段生成较多的ATP
C．第①②阶段能为其他化合物的合成提供原料
D．第①阶段与厌氧呼吸的第①阶段不同
例1
【思路点拨】 由题目获取的主要信息有：需氧呼吸全过程的物质变化。解决此问题要求掌握需氧呼吸的每个阶段所需要的条件、产物及与厌氧呼吸过程的联系。
【尝试解答】 __C__
【探规寻律】 (1)各反应的场所与催化该反应的酶存在位置有关，如细菌的需氧呼吸在细胞溶胶中进行。
(2)需氧呼吸三个阶段连续进行，若中间有间断，后面反应将无法进行下去。
(3)需氧呼吸的特点主要体现在第三阶段，包括产物及产生ATP的数量。
跟踪训练 如图表示需氧呼吸过程，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。原核生物虽然没有线粒体，但有需氧呼吸酶，可以在细胞质中进行需氧呼吸。
1．需氧呼吸与厌氧呼吸的关系
需氧呼吸和厌氧呼吸的比较
2．需氧呼吸与厌氧呼吸的异同点
类型 需氧呼吸 厌氧呼吸
必需条件 氧和酶 不需氧，但必须有酶催化
场所 细胞溶胶(①阶段)
线粒体(②和③阶段) 细胞溶胶
(①和②两阶段)
物质变化 ①C6H12O6 CO2＋H2O
②ADP＋Pi＋能量 ATP ① C6H12O6 C3H6O3(或C2H5OH＋CO2)
②ADP＋Pi＋能量 ATP
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没彻底分解，能量没完全释放
联系 ①第一阶段完全相同；②实质相同：分解有机物，释放能量
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( )
例2
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生乙醇的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
A．a浓度时酵母菌需氧呼吸速率等于厌氧呼吸速率
B．b浓度时酵母菌需氧呼吸速率大于厌氧呼吸速率
C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的乙醇发酵
D．d浓度时酵母菌只进行需氧呼吸，未进行厌氧呼吸
【尝试解答】 __D__
【解析】 a浓度时，CO2与乙醇的量相等，说明此时酵母菌只进行厌氧呼吸，不进行需氧呼吸。b浓度时，根据厌氧呼吸反应式，厌氧呼吸产生的CO2与乙醇的量相等，均为6.5 mol，则需氧呼吸产生的CO2为：12.5－6.5＝6 mol，厌氧呼吸的速率大于需氧呼吸的速率。c浓度时，厌氧呼吸产生6 mol CO2，消耗3 mol葡萄糖；需氧呼吸产生15－6＝9 mol CO2，消耗1.5 mol葡萄糖，可见有2/3的葡萄糖用于乙醇发酵。d浓度时， 不产生乙醇，说明酵母菌只进行需氧呼吸。
【互动探究】 (1)若瓶中的葡萄糖50%用于需氧呼吸，另外50%用于厌氧呼吸，则消耗的O2与释放的CO2之比是多少？
(2)氧气浓度为a、b、c、d时，酵母菌细胞内产生CO2的场所是否相同？
【提示】 (1)消耗O2∶释放CO2＝3∶4。
(2)不完全相同。a浓度时，CO2产生于细胞溶胶；b、c浓度时，部分CO2产生于细胞溶胶，另一部分CO2产生于线粒体；d浓度时，CO2产生于线粒体。
【探规寻律】 在分析需氧呼吸和厌氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律
(1)不消耗O2，释放CO2→只进行厌氧呼吸。
(2)O2吸收量＝CO2释放量→只进行需氧呼吸。
(3)O2吸收量
(5)乙醇量
影响细胞呼吸的因素
2．O2浓度
(1)对需氧呼吸：O2是需氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着O2浓度增加，需氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时需氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加(如图a)。
(2)对厌氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达一定值时，被完全抑制(如图b)。
3．CO2浓度：CO2是需氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。
4．水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图回答下列问题：
例3
(1)外界氧浓度在10%以下时，该器官的呼吸作用方式是____________________________________
____________________________________。
(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_____________________________________
___________________________________，进行此种呼吸方式的底物是_________________________
_________________________________________。
(3)当外界氧浓度为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，厌氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于需氧呼吸的________倍。
【尝试解答】 (1)需氧呼吸和厌氧呼吸 (2)需氧呼吸 葡萄糖 (3)1.5
【解析】 根据图所示曲线，在氧浓度大于10%时，O2的吸收量与CO2的释放量相等，说明该非绿色组织此时进行的是需氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸底物时，根据需氧呼吸的反应方程式，吸收的氧气量和释放的二氧化碳量是相等的。在氧浓度小于10%时，CO2的释放量大于氧气的吸收量，说明有一部分CO2是通过厌氧呼吸释放出来的，所以在氧浓度小于10%时就是厌氧呼吸和需氧呼吸并存。
第(3)小题的计算方法是：在外界氧浓度为4%～5%时，O2的吸收量相对值为0.4，则通过需氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0.4，需氧呼吸分解1 mol葡萄糖释放6 mol CO2，所以通过需氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。厌氧呼吸释放的CO2的相对值为0.6－0.4＝0.2，按题意该非绿色组织厌氧呼吸产物是乙醇和CO2，分解1 mol葡萄糖释放2 mol CO2，所以通过厌氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2/2。由此可知，厌氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于需氧呼吸的倍数是：(0.2/2)÷(0.4/6)＝1.5。
实验探究创新
曲线知识点拨
高中生物学中常遇到一类曲线问题，即用数学曲线表示生物学问题，此类题目应特别注意：
1．起点，它表示某生理活动在某条件下开始起动，如O2浓度与酵母菌细胞中CO2产量的关系，起点不在原点，而在纵轴(如图)，因没有O2时，酵母菌细胞进行乙醇发酵产生CO2。
2．拐点，即转折点，指某种条件由于量的改变引起细胞中代谢速率产生波动，如图拐点表示随O2浓度升高，酵母菌细胞厌氧呼吸受抑制，而需氧呼吸在增强，细胞呼吸总速率开始由减弱转变为增强。
3．平衡点，表示某条件已不再成为制约细胞中某代谢的因素，如图中，O2浓度增大到一定程度，酵母菌细胞的需氧呼吸达到最大，并不再随O2浓度增大而加快。
实战演练 (2009年高考安徽卷)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、密封的棕色广口瓶内，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。请回答：
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的____________引起的，A种子比B种子的呼吸速率________，A、B种子释放CO2量的变化趋势是____________。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是________________________________________________________________________。
【解析】 本题考查细胞呼吸的有关知识。
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子进行需氧呼吸引起的，A种子比B种子消耗氧气的速率快，所以A种子比B种子呼吸速率快。因为每消耗1 mol O2，就产生1 molCO2，所以从图可以看出A、B种子释放CO2量的变化趋势都是先递增后递减。先递增的原因是由于种子不断吸水，呼吸速率不断升高，递减的原因是O2的减少。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是种子的厌氧呼吸产生了CO2。
【答案】 (1)需氧呼吸 快 先递增后递减
(2)种子的厌氧呼吸产生了CO2
知能过关演练
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第五节 光合作用
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握自养生物、异养生物的特点及分类。
2．识记色素的种类、颜色和吸收光谱。
3．明确光合作用的概念、反应式、场所、阶段。
4．分析外界因素对光合速率的影响。
5．理解“光合色素的提取与分离”实验原理，掌握实验步骤，注意问题及实验结果。
6．通过“探究环境因素对光合作用的影响”，掌握设计单因子对照实验的方案。
【重点】 光合作用的概念、阶段、场所及过程。
【难点】 探究影响光合作用的因素。
情景导引
2009年12月，温家宝总理在哥本哈
根国际气候变化大会上再次指出：
“中国是世界人工造林面积最大
的国家。我们将持续大规模开展
退耕还林和植树造林，大力增加森林碳汇。”目前我国人工林保存面积达6168.84万公顷，居世界第一位。森林是陆地上最大的“贮碳库”和最经济的“吸碳器”， 科学研究表明：森林每生长1立方米，平均能吸收1.83吨二氧化碳。
植物通过光合作用吸收CO2，该过程是怎样进行的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第五节 光合作用
基础自主梳理
基础自主梳理
一、自养生物和异养生物
1．自养生物：植物、藻类和某些细菌，它们以__________和水为原料，通过________，利用光能合成糖类等有机物质，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量。
2．异养生物：人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠__________的光合产物生活。
二氧化碳
叶绿体
自养生物
二、光合作用概述
1．能量转化：光合作用是一个______反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量贮存在糖分子内，即将光能转变为_________。
2．场所：光合作用是在________中进行的，叶绿体中类囊体的膜称为________。
3．氧气来源：光合作用释放的氧气来自于_____中的O。
吸能
化学能
叶绿体
光合膜
H2O
碳反应
叶绿素a
叶绿素b
碳氢
四、光反应
1．产物：NADPH、ATP和来自水中的____。
2．场所：叶绿体的________膜。
3．光反应中最重要的是在两种_____________复合体中的电子被光激发的反应。
4．主要变化：(1)光能被吸收并转化为______中的化学能。
(2)水在光下裂解为H＋、O2和电子。
(3)水中的氢(H＋＋e－)在光下将NADP＋还原为NADPH。
O2
类囊体
叶绿素蛋白质
ATP
思考感悟
1．光能转化为电能，电能转化为活跃的化学能，活跃的化学能转化为稳定的化学能场所分别在哪里？
【提示】 前两个阶段能量转化的场所是叶绿体类囊体膜中，最后一个阶段能量转化的场所是叶绿体基质。
五、碳反应
1．场所：叶绿体_______。
2．卡尔文循环：是指_________还原为糖的一系列反应。
(1)1分子二氧化碳与1个RuBP结合，形成一个六碳分子。
(2)1个六碳分子分解成2个三碳分子。
(3)1个三碳分子接受来自NADPH的氢和来自____的磷酸基团，形成1分子___________，这样，光能就转化为糖分子中的_______了。
基质
二氧化碳
ATP
三碳糖磷酸
化学能
思考感悟
2．光合作用过程中NADPH是在哪里合成？作用是什么？
【提示】 NADPH是在光反应的场所叶绿体的基粒上形成的。NADPH用于碳反应还原C3化合物并提供能量。
六、环境因素影响光合速率
1．光合速率：也称_________，是指一定量的植物在单位时间内进行了多少__________。
2．影响因素有______、温度和空气中的________浓度等，三者对光合作用的影响是综合性的。
光合强度
光合作用
光强度
二氧化碳
核心要点突破
光反应与碳反应的比较
项目 光反应 碳反应
区别 条件 光、色素、酶和水 多种酶、CO2、ATP和NADPH
场所 叶绿体类囊体膜中 叶绿体基质
时间 短促 较缓慢
特别提醒
(1)在光反应、碳反应过程中，只有色素吸收光能的过程不需要酶。
(2)光反应必须在光下才能进行，碳反应有光、无光均可进行。
(2010年高考重庆卷)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( )
例1
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来源之一
D．U至Y的能量转换在叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)上进行
【思路点拨】本题考查光合作用的两个阶段(光反应和碳反应)，解答本题应突破以下几点：①明确光反应、碳反应的场所。②理解光反应、碳反应的过程及联系。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查光合作用的过程分析。其中U是特殊状态的叶绿素a，起的作用主要是吸收和传递光能，V的作用是将水分子分解，从而产生氧气和H＋，从而形成电子流，将光能转化为电能，W为二氧化碳的还原剂在还原二氧化碳的过程中将能量贮存在有机物中，成为稳定的化学能，由U至Y表示了光合作用的全过程，其场所是在叶绿体中，包括叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)和叶绿体基质。
【探规寻律】 光合作用图解
跟踪训练 光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段，下列叙述正确的是( )
A．光反应不需要酶，碳反应需要多种酶
B．光反应消耗水，碳反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，碳反应还原CO2
D．光反应贮存能量，碳反应释放能量
解析：选B。考查对光合作用过程的理解，光反应和碳反应都需要酶；CO2的固定和还原都发生在碳反应；光反应是吸收、传递和转化光能，碳反应是把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存。
条件 三碳分子 RuBP NADPH和ATP 三碳糖合成量
停止光照CO2供应不变 增加 下降 减少或没有 减少或没有
突然光照CO2供应不变 减少 增加 增加 增加
光照不变停止CO2供应 减少 增加 增加 减少或没有
光照不变CO2供应增加 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
叶绿体处于不同的条件下，三碳分子、RuBP、NADPH、ATP以及三碳糖合成量的动态变化
在光合作用正常运转后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合作用的中间产物含量会发生哪种变化( )
A．RuBP含量升高，三碳分子含量降低
B．三碳分子含量升高，而RuBP含量突然降低
C．RuBP、三碳分子含量均升高
D．RuBP、三碳分子含量均降低
【尝试解答】 __A__
例2
【解析】 在碳反应中，CO2与RuBP形成三碳分子，当CO2浓度下降后，消耗的RuBP减少，产生的三碳分子也减少，而三碳分子的还原仍不断进行产生RuBP，所以RuBP含量升高，而三碳分子含量降低。
【互动探究】 (1)试分析上述情况下，光合产物ATP、NADPH的变化？
(2)题干若改为突然停止光照，应选择哪项？
【提示】 (1)ATP和NADPH含量都上升。
(2)B。
1．区别与联系
光合作用与需氧呼吸的比较
特别提醒
光合作用与细胞呼吸联系的具体表现
(1)光能转换为生命活动的过程：
即光合作用贮存于有机物中的能量只有通过细胞呼吸才能用于各项生命活动。
(2)光合作用是自然界中最基本的物质代谢与能量代谢，细胞呼吸则为生命活动提供动力并成为物质转化的枢纽。
例3
A．X、Y物质分别代表三碳分子和丙酮酸
B．①、④过程可以产生[H]，②过程需要消耗[H]
C．①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
D．①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气
【尝试解答】 __C__
【解析】 分析题图可知，由糖经①、④形成CO2的过程为细胞呼吸过程。Y物质为丙酮酸，①、④过程为第一、二阶段，故都可以产生[H]，①过程为糖酵解过程，发生在细胞溶胶中；由CO2经③、②过程形成糖的过程为光合作用。X物质为三碳分子，②为三碳分子还原的过程，发生在叶绿体的基质中，需要光反应提供NADPH([H])和ATP。其中①、②、③、④均未消耗和产生氧气。
跟踪训练 从光合作用到需氧呼吸过程中，H2O中O的循环途径是( )
A．H2O→C6H12O6→CO2
B．H2O→C6H12O6→H2O
C．H2O→O2→CO2
D．H2O→O2→H2O
答案：D
1．单因素影响
(1)光合速率与光强度的关系(如图1)
①关键点的含义：A点，光强度为0，此时只进行细胞呼吸，其释放的CO2量，可表示此时的呼吸强度。
影响光合作用的因素
图1
AB段，表明随光强度的加强，光合速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少(其中有一部分用于光合作用)。到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(白天光强度只有在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段，表明随着光强度不断加强，光合作用不断加强，到C点以后不再加强了，C点为光饱和点。
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图1虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
2)光合速率与温度的关系(如图2)
①关键点的含义：光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下能正常进行光合作用。其中AB段随温度的升高光合速率逐渐加强，B点以后酶活性下降，光合速率开始下降，温度过高光合作用完全停止。
图2
②应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；夏季，温室栽培又可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸强度，保证植物有机物的积累。
(3)光合速率与CO2浓度的关系(如图3)
①关键点的含义：在一定范围内，
植物光合速率随CO2浓度增大而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加，甚至减弱。
②应用：施用有机肥及采取其他措施，如提高大田或温室CO2浓度。
图3
2．多因素影响(如图)
(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中其他因素的措施。
(2)应用：温室栽培时，在一定光强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，可提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
例4
A．光强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合速率差异的原因是CO2浓度不同
B．光强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合速率差异的原因是温度的不同
C．光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率随光强度升高而升高
D．光强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合速率随光强度升高而升高
【尝试解答】 __D__
【解析】 A项，光强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合速率的温度、光强度相同，而CO2浓度不同；B项，光强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率的CO2浓度和光强度相同，而温度不同；C项，在光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合速率随光强度升高而升高；D项，在光强度为a时，曲线Ⅲ已达到饱和点，随光强度增加，光合速率保持不变。
【互动探究】 (1)在光强度小于a时，影响三条曲线光合速率的主要外界因素是什么？其影响了光合作用的哪一阶段？
(2)当光强度达到c点以后，若要提高曲线Ⅰ的光合速率，可采取哪些措施？
【提示】 (1)光强度；光反应阶段。
(2)适当提高CO2浓度或适当升高温度。
实验探究创新
光合色素的提取与分离
1．实验原理
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验流程图示
提取绿叶中的色素：
特别提醒
(1)本实验中使用的试剂有毒，不但实验后要洗手，实验前也要洗手。
(2)滤纸条一定要用剪子剪，保证边缘光滑。
(3)不但滤液细线不能触及层析液，滤纸条也不要触及试管。
(4)叶绿素a和叶绿素b的色素带靠得很近，要仔细辨认。
3．实验疑难点拨
(1)实验中几种化学试剂的作用
①无水乙醇可溶解叶绿体中的色素。
②二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。
③碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏。
(2)实验成功的关键
①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。
②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。
④滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
特别提醒
(1)剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染滤纸。
(2)加入的SiO2和CaCO3一定要少，否则滤液浑浊，杂质多，颜色浅，实验效果差。
(3)根据试管的长度制备滤纸条，让滤纸条长度高出试管约1 cm，高出部分做直角弯折。
(4)画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。
实战演练 1.对“绿叶中色素的提取与分离”实验，下列描述正确的是( )
A．将5 g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次
C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素
解析：选D。提取色素时应将新鲜绿叶剪碎，更有利于研磨充分；画滤液细线时要等上次所画的线干燥后再重复画，以增加色素含量；层析分离色素时，画有滤液细线的滤纸条插入层析液时，千万不要让层析液没及滤液细线，更不要摇晃，以防色素溶解在层析液中。
2．叶绿体中色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，因此实验室中用95%的乙醇提取叶绿体中的色素。能否用丙酮作为溶剂替代无水乙醇呢？
请完善实验，探究丙酮是否可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂，并对实验中存在的问题进行分析。
(1)材料用具：新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸，尼龙布，丙酮，95%的乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙等。
(2)方法步骤：
①提取绿色叶片中的色素。
a．取两个研钵分别编号为1、2。
b．分别向两个研钵中加入________________________________________________________________________。
c．向1号研钵中加入2～3 mL 95%的乙醇，
________________________________________________________________________，均进行充分研磨。
d．将研磨液过滤到试管中，并及时用棉塞塞紧试管口。
②制备滤纸条。
将干燥处理的定性滤纸剪成两个长10 cm，宽1 cm的长条，在距一端1 cm处用圆珠笔画线并剪去两角。
③点样。
分别用毛细吸管吸取少量滤液，分别在两条滤纸条上沿横线均匀地画滤液细线，紧接着重复画2～3次。
④分离叶绿体中的色素。
将层析液2 mL倒入两支编号为1、2的大试管中。然后，将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，并让层析液没及滤液细线。
(3)观察实验结果。
请绘出正确的实验结果，并注明色素种类及相应颜色。
(4)结果预测及分析：
结果预测 分析
2号滤纸条与l号出现一致色素带，并分离明显 ①
② ③
2号滤纸条无色素带，1号滤纸条色素带分离明显 ④
(5)请纠正方法步骤中的错误。
纠正一：________________________________________________________________________；
纠正二：________________________________________________________________________；
纠正三：________________________________________________________________________。
【解析】本题考查实验设计能力及结果预测与分析能力。要探究丙酮是否可以作为溶剂替代95%的乙醇就应设计实验以丙酮作溶剂提取叶绿体中的色素，并与以95%的乙醇作溶剂提取叶绿体中的色素的分离效果作比较。实验设计要遵循单一变量原则，即只有提取液不同，而其他都应相同。结果有三种可能情况，即a.与对照组基本一样；b.比对照组效果差；c.得不到分离的色素带。改错方面考查对实验注意问题的掌握。
【答案】 (2)①b.5 g剪碎的绿色叶片、少许二氧化硅和碳酸钙 c．向2号研钵中加入2～3 mL的丙酮
(3)如图
(4)①丙酮可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
②2号滤纸条与1号相比，现象不如1号明显
③丙酮作为提取叶绿体中色素的有机溶剂效果不佳
④丙酮不能作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
(5)纠正一：制备滤纸条时，应改为用铅笔画线并编号1、2
纠正二：点样时，应干燥后重复画滤液细线3～4次
纠正三：分离叶绿体中色素时，一定不要让层析液没及滤液细线
知能过关演练
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