(共45张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶
高频考点突破
实验专题探究
第1节 降低化学反应活化能的酶
基础自主梳理
命题视角剖析
即时达标训练
基础自主梳理
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：细胞中每时每刻都在进行着的许多________的统称，是细胞生命活动的基础。
2．活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的___________所需要的能量。
3．酶的催化效率高，是因为同无机催化剂相比，酶______活化能的作用更显著。
4．细胞代谢能在温和条件下快速进行，是由于酶的___________。
化学反应
常态
活跃状态
降低
催化作用
5．关于实验变量
(1)变量：实验过程中可以变化的因素。
(2)自变量：_________的变量。
(3)因变量：随着______的变化而变化的变量。
(4)无关变量：除________外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。
6．对照实验：除了一个因素以外，其余因素都___________的实验。
它一般要设置_________和__________。
人为改变
自变量
自变量
保持不变
对照组
实验组
二、酶的特性
1．概念：酶是________产生的具有_____作用的有机物，其中绝大多数酶是_________。
2．特性
(1)高效性：酶催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化_____________化学反应。
(3)酶的作用条件较温和：酶在最适宜的_______________条件下，其活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都明显______。
活细胞
催化
蛋白质
一种或一类
温度和pH
思考感悟
酶作为生物催化剂，与无机催化剂的相同之处有哪些？
【提示】 (1)化学反应前后数量和性质不变。
(2)加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。
(3)都降低化学反应的活化能。
高频考点突破
对酶概念的理解
正确说法 错误说法
产生场所 凡是活细胞都能产生(不考虑人的成熟红细胞) 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 有机物(或多数是蛋白质，少数为RNA) 蛋白质
基本单位 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸
合成场所 核糖体或细胞核 核糖体
正确说法 错误说法
作用场所 既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，高温使酶变性失活 低温引起酶变性失活
作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 生物体内合成 有的来源于食物
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
1．下列有关酶的叙述，正确的是( )
①是有分泌功能的细胞产生的
②有的从食物中获得，有的从体内转化而来
③凡是活细胞都能产生酶
④绝大多数酶是蛋白质
⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇
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
⑨酶只在细胞内发挥作用
A．①②⑤
B．③⑦⑨
C．③④⑧
D．④⑤⑥
答案：C
与酶有关的曲线分析
1．酶催化活性的表示方法
单位时间内底物的减少量或产物的生成量。
2．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
3．表示酶专一性的曲线
加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。
4．温度、pH影响酶活性的曲线
甲、乙两曲线表明：
(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的降低，酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。
(3)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。
5．底物浓度
酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制。
6．酶浓度
在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
7．影响酶活性的曲线
(1)纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生成物越少，反应速率越慢。
(2)图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH。
(3)当pH改变时，最适温度保持不变。
【易误警示】 (1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
2.(2011年山东潍坊高三抽样)如图表示在不同处理条件(a、b、c)下，某酶促反应生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是( )
A．温度不同
B．酶制剂的量不同
C．反应底物的量不同
D．pH不同
解析：选C。影响酶活性的因素包括温度、酸碱度、酶浓度、底物浓度等，由图可知，a、b、c三种情况下生成物的量相同，只是达到平衡的时间不同，因此可以推知与反应底物的量不同无密切关系。
实验专题探究
酶的专一性及影响酶活性的
条件的实验探究
1．酶的专一性
(1)实验原理
②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
2．温度能影响酶的活性
(1)实验原理
①
②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)实验流程
(2)实验程序
实战演练(专项提能，小试牛刀)
(2011年中山市四校联考)下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅* ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有；“－”表示无；*此行“＋”的多少表示颜色的深浅。
根据实验结果，以下结论正确的是( )
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．上述①②③反应的自变量为温度
C．淀粉酶活性在40 ℃比60 ℃高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
解析：选B。分析本题的实验设计可知，本实验研究酶的专一性及温度对酶活性的影响。淀粉酶只能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解；通过①②③的结果说明，淀粉酶的活性在60 ℃比40 ℃高。
命题视角剖析
紧扣教材重点
关于酶的实验设计——探究酶的专一性的方法
(1)同一种酶针对不同的底物。在探究酶的专一性实验中，变量可以是酶作用的底物，如用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖的水解反应，再用斐林试剂检测溶液中有无还原糖，从而判断淀粉酶是否只能催化特定的物质或化学反应，以证明酶的专一性。
例1
(2)同一底物用不同的酶来催化。用不同酶对同一底物催化作用的比较来验证酶的专一性。此时实验变量为不同的酶，如用淀粉酶和蛋白酶对淀粉(或蛋白质)进行催化。
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，斐林试剂、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；
②_________________________________
③________________________________
④________________________________
(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，出现砖红色试管中的颜色会比37 ℃时的浅，其原因是________________________________。
【尝试解答】 (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，分别加入适量的斐林试剂，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砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
(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
【解析】 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇斐林试剂在沸水浴条件下出现砖红色沉淀。要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原则。实验时可设置四支试管，甲和丙试管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液。
混合均匀后放在37 ℃，恒温水浴一段时间，然后用斐林试剂来鉴定是否出现可溶性还原糖。哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37 ℃，当将水浴锅的温度由37 ℃降至20 ℃时，酶的活性会降低，分解速率减慢，产生的还原糖少，从而使出现砖红色试管中的颜色变浅。
洞察高考热点
酶促反应链中酶对反应的影响
(2010年高考上海卷)右图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是( )
例2
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快
B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平
C．若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多
D．若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多
【尝试解答】 __C__
【解析】 若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度减慢；若E5催化的反应被抑制，则B的消耗速度减慢，但B因E2的影响，其积累不会达到较高水平；若E3的催化速度比E4快，则C→D的速度比C→E快，D的产量比E多；若E1的催化速度比E5快，则A的消耗小于积累，A的数量减少，而B因E2的影响，数量不一定增加。
互动探究 (1)酶促反应链中，酶起调节作用吗？
(2)若产E3酶的基因发生突变，造成E3酶的缺乏，结果会怎样？
【提示】 (1)不起调节作用，起催化作用。
(2)E的产量增加。
突破易错疑点
酶与激素易于区分不清
酶 激素
来源 活细胞产生 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等
生理功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
自我挑战(2010年高考上海生物卷)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是( )
A．酶和激素都是蛋白质
B．酶和激素都与物质和能量代谢有关
C．酶和激素都由内分泌细胞分泌
D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
【尝试解答】 __B__
【解析】 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物(多数是蛋白质，少数是RNA)。大部分酶在细胞内发挥催化作用(消化酶需分泌到消化道内)。激素是由内分泌细胞分泌的，产生后释放到血液中，进而运输到靶细胞或靶器官发挥调节作用。激素不全是蛋白质。酶直接催化物质与能量代谢过程，而激素对物质和能量代谢过程有调节作用。(共50张PPT)
第2、3节
细胞的能量“通货”—ATP
ATP的主要来源—细胞呼吸
高频考点突破
实验专题探究
第2、3节 细胞的能量“通货”—ATP
基础自主梳理
命题视角剖析
即时达标训练
ATP的主要来源—细胞呼吸
基础自主梳理
一、细胞的能量通货——ATP
1．生物体中的能源物质
细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但直接给细胞生命活动提供能量的却是_________。
2．ATP分子的结构
ATP的中文名称是三磷酸腺苷，其分子结构简式为____________________。其中“～”表示________________，其内含有大量能量。一个高能磷酸键水解释放的能量多达30.54kJ/mol。
ATP
A—P～P～P
高能磷酸键
3．ATP和ADP可以相互转化
ATP放能时，能量来自ATP中_______的那个高能磷酸键水解释放的能量。剧烈运动状态下，每分钟约0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量。ADP转化为ATP的过程中能量来自_________和__________ (植物特有)。
远离A
细胞呼吸
光合作用
思考感悟
1．ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？
【提示】 腺嘌呤核糖核苷酸。
4．ATP的作用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由_____直接提供能量的，能量通过ATP分子在_________和___________之间循环流通。
二、实验探究
1．原理：酵母菌在______和无氧的条件下都能生存，属于_________菌，便于用来研究呼吸方式。
2．检测产物
(1)CO2可使澄清的石灰水变______，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
(2)______ 的重铬酸钾溶液，在______条件下与乙醇发生化学反应，变成_____色。
ATP
吸能反应
放能反应
有氧
兼性厌氧
浑浊
橙色
酸性
灰绿
3．对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系的实验。
三、有氧呼吸
1．概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
2．场所
(1)第一阶段：细胞质基质。
(2)第二阶段：____________。
(3)第三阶段：线粒体内膜。
线粒体基质
3．过程
(1)第一阶段：1分子葡萄糖生成2分子_______，并产生少量[H]。
(2)第二阶段：丙酮酸和__彻底分解生成CO2和____.
(3)第三阶段：_____与氧结合生成水，只有该阶段有_____参与。
4．放能情况
(1)第一阶段：放出______能量。
(2)第二阶段：放出少量能量。
(3)第三阶段：释放______能量。
总的来说，1 mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放能量2870 kJ，有____ kJ左右的能量储存在ATP中，其余能量以热能形式散失掉了。
丙酮酸
水
[H]
[H]
氧
少量
大量
1161
思考感悟
2．有氧呼吸过程中，反应物中的水、O2分别在第几阶段被利用？产物中的CO2和H2O分别在第几阶段形成？
【提示】 分别在第二、第三阶段被利用；分别在第二、第三阶段形成。
四、无氧呼吸
1．实例：马铃薯块茎细胞、骨骼肌的肌细胞等。
2．场所：细胞质基质。
3．过程
(1)第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
(2)第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和________，或者转化为乳酸。
二氧化碳
2C3H6O3
高频考点突破
ATP的形成途径及与ADP的相互转化
1．ATP的形成途径
2．ATP与ADP的相互转化
由上表可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。
3．与能量有关的知识归纳
(1)主要能源物质——糖类。
(2)能源物质——糖类、脂肪、蛋白质。
(3)主要储能物质——脂肪。
(4)直接能源物质——ATP。
(5)根本能源——光能。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
1．下列关于ATP的叙述中，正确的是( )
A．ATP分子由1个腺嘌呤脱氧核苷酸和2个磷酸基团组成
B．线粒体内大量合成ATP的部位是基质
C．在剧烈运动时，肌细胞产生ATP的速率增加
D．叶绿体内ATP的运输方向是基质→类囊体薄膜
解析：选C。ATP的组成中包括腺苷和3个磷酸，其中腺苷包括腺嘌呤和核糖，因此，可以说1个腺嘌呤核糖核苷酸和2个磷酸基团组成ATP分子；在剧烈运动时，由于消耗能量多，产生的能量多才能满足生命活动的需要；叶绿体中通过光反应产生的ATP，在暗反应中用于还原三碳化合物，因此ATP的运输方向是从类囊体薄膜到基质。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
【易误警示】 (1)不同生物无氧呼吸产物不同，主要是因为细胞中所含酶不同。(2)原核生物无线粒体，但在细胞质基质中有进行有氧呼吸的酶，可以进行有氧呼吸。(3)只进行无氧呼吸的真核生物，其细胞内无线粒体。(4)成熟红细胞无线粒体，进行无氧呼吸。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
2．(2011年南通高三第一次模拟)下列关于人体内有氧呼吸和无氧呼吸的比较，正确的是( )
A．二氧化碳只是有氧呼吸的产物
B．葡萄糖只能作为有氧呼吸分解的底物
C．还原氢只在有氧呼吸过程中产生
D．无氧呼吸的两个阶段都能释放能量
解析：选A。人体内有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是乳酸而不是酒精和二氧化碳，故在人体内二氧化碳只是有氧呼吸的产物；无论有氧呼吸还是无氧呼吸，通常都是利用葡萄糖作为反应底物；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都将葡萄糖分解为丙酮酸，在分解的过程中产生少量的还原氢，同时释放少量能量，因此还原氢在有氧呼吸和无氧呼吸过程中都能产生；无氧呼吸只有第一阶段能释放少量能量，在第二阶段不能释放能量。
影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
1．呼吸速率与温度的关系(如右图)
(1)最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(2)生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。
2．呼吸速率与O2浓度的关系(如右图)
(1)O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
(2)生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。
3．呼吸速率与含水量的关系(如右图)
(1)在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
(2)在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
3．为了尽量延长新鲜水果的贮藏时间，贮藏条件最好是( )
A．低O2、适当的湿度、零上低温和无乙烯
B．低O2、适当的湿度、零下低温和无乙烯
C．无O2、保持干燥、零上低温和有乙烯
D．无CO2、保持干燥、零下低温和有乙烯
解析：选A。本题考查影响细胞呼吸的因素及乙烯的生理作用。要长时间储藏水果，就要降低其细胞呼吸，减少有机物质的消耗。在低温条件下，呼吸酶活性降低；低氧状态下，细胞有氧呼吸弱，无氧呼吸受到抑制，整个细胞呼吸强度处于最低状态下，可以有效减少营养物质的消耗，但若温度低于零度，则会冻伤水果。湿度适中，减少水果中水分丢失，有利于保鲜。乙烯具有催熟作用，不利于水果贮藏。
实验专题探究
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”
的实验分析
1．实验探究过程
2．实验中的关键步骤
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
【易误警示】 该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。
实战演练(专项提能，小试牛刀)
(江苏盐城2011届第一次调研)为了验证酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵的原因是氧气抑制了酵母菌的无氧呼吸，而不是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌的无氧呼吸，请完成如下实验设计。
供选的实验试剂和用品：
锥形瓶、酵母菌细胞(试剂1)、酵母菌破碎后经离心处理得到的只含有酵母菌细胞质基质的上清液(试剂2)和只含有酵母菌细胞器的沉淀物(试剂3)、质量分数5%的葡萄糖溶液、ATP溶液、蒸馏水、橡皮管夹若干、其他常用器材和试剂。
(1)取锥形瓶等连接成如下装置三套，依次编号为A、B、C ，设定A套为对照组。1号锥形瓶中都加质量分数为10%的NaOH溶液，3号锥形瓶中都加澄清的石灰水。
(2)A装置的锥形瓶2中加入________；B装置的锥形瓶2中加入10 mL试剂2、10 mL质量分数5%的葡萄糖溶液、2 mL ATP溶液；C装置的锥形瓶2中加入10 mL的试剂2、10 mL 质量分数5%的葡萄糖溶液、2 mL蒸馏水。
(3)A、B、C三套装置均先持续通入氮气1 min，去除锥形瓶中的氧气，再将A、B、C三套装置分别做如下处理：A套持续通入N2，B套________________，C套________________。
(4)将三套装置放在温度适宜(25～35 ℃)的相同条件下培养相同时间(8～10 h)。
(5)观察____________________，判断酵母菌是否进行无氧呼吸。预期实验结果并得出相应结论：________________________________________________________________________。
解析：本实验的目的是“验证酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵的原因是氧气抑制了酵母菌的无氧呼吸，而不是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌的无氧呼吸”。酵母菌的无氧呼吸在细胞质基质中进行，因此在每套装置的2瓶中均加10 mL的试剂2，由于实验应该遵循单一变量和对照原则，A装置的锥形瓶2中除加入10 mL的试剂2外，还应该加入10 mL质量分数5%的葡萄糖溶液、2 mL蒸馏水。
这样A和B组对照可用于观察在无氧的条件下，ATP是否会抑制酵母菌的无氧呼吸；A和C组对照，可用于观察氧气是否抑制酵母菌的无氧呼吸，因此B装置应持续通入N2，C装置应持续通入空气。根据澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌是否进行无氧呼吸。由于本实验是验证性实验，实验结论是唯一的，即酵母菌无氧呼吸不受ATP的抑制而受氧气的抑制，因此预期的实验结果是A装置变浑浊，B装置变浑浊，C装置不变浑浊。
答案：(2)10 mL的试剂2、10 mL质量分数5%的葡萄糖溶液、2 mL蒸馏水 (3)持续通入N2 持续通入空气 (5)澄清石灰水是否变浑浊 A装置变浑浊，B装置变浑浊，C装置不变浑浊，则说明酵母菌的无氧呼吸不受ATP的抑制而受氧气的抑制
命题视角剖析
紧扣教材重点
ATP的综合考查
(2011年北京西城区抽查)下列有关ATP的叙述不正确的是( )
A．能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体但一定含有相关的酶
B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
例1
C．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质
D．人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
【尝试解答】 __D__
【解析】 逐项分析如下：
选项判断 原 因 分 析
A项正确 能进行有氧呼吸的某些细菌细胞中不存在线粒体，但却含有与有氧呼吸有关的酶
B项正确 光合作用的光反应利用光能合成ATP，细胞呼吸利用释放的化学能合成ATP。ATP中的能量可以转化为光能和化学能
C项正确 ATP中的“A”表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，构成DNA、RNA中的碱基“A”表示腺嘌呤
D项错误 正常情况下，细胞中ATP与ADP的含量一直保持动态平衡，这种平衡不会因为寒冷使肾上腺激素和甲状腺激素分泌增多而被打破
互动探究 (1)光反应产生的ATP能用于核糖体合成蛋白质吗？
(2)线粒体内产生的ATP能用于暗反应吗？
【提示】 (1)不能。 (2)不能。
洞察高考热点
呼吸作用类型的判断
(3)若有H2O产生，一定是有氧呼吸。
(2011年北京西城区抽查)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( )
A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C．c条件下，无氧呼吸最弱
D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
例2
【思路点拨】 解答本题可按以下思路分析：
关键点
【尝试解答】 __D__
【解析】 植物种子萌发时进行细胞呼吸，通过右边的表格可以看出，当氧气浓度为零时，仍有二氧化碳释放，说明此时种子进行无氧呼吸，既然有二氧化碳产生，则另一种产物就是酒精，而不是乳酸；当氧气浓度为3时，有氧呼吸产生的二氧化碳是3，呼吸作用释放的二氧化碳为8，则无氧呼吸产生的二氧化碳为8－3＝5，则有氧呼吸消耗的有机物为0.5，无氧呼吸消耗的有机物是2.5，很显然是无氧呼吸强；当处于d状态时，无氧呼吸消失，此时只进行有氧呼吸，且有氧呼吸产生二氧化碳是在线粒体基质中产生的。
突破易错疑点
影响细胞呼吸强度的因素分辨不清
(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞进行无氧呼吸。
(2)随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸因氧气浓度较低也较弱，细胞呼吸的总强度较低；但随着氧气浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度又增大。
(3)种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧情况下，不同的是种子还要保持干燥，而蔬菜和水果要保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。
自我挑战如图是外界条件对细胞呼吸速率的影响曲线图，请根据图分析说明：
(1)从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度在________。AB段说明________________________________________________________________________。
(2)乙图表示酵母菌的呼吸情况，则曲线Ⅱ表示________呼吸类型。如果在瓶中培养酵母菌时，测定出瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为5∶4，这是因为有________(比例)的酵母菌在进行曲线Ⅰ所示的呼吸类型(假设两种细胞呼吸的速率相等)。
(3)由甲、乙两图可知，贮存水果时应选择________(低温、适温、高温、无氧、低氧、高氧)的条件。
【解析】 (1)由图甲可以看出，B点是细胞呼吸的相对速率的最高点，因此，B点对应的温度，呼吸最旺盛。AB段曲线逐渐升高，说明随温度的升高(一定范围内)呼吸速率加快。(共3张PPT)
2012高考导航
高考点击
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)
3.光合作用的基本过程(Ⅱ)
4.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)
5.细胞呼吸(Ⅱ)
第5章 细胞的能量供应和利用
1.理解酶的催化特性并设计实验探究影响酶活性的条件。
2.理解ATP在光合作用、细胞呼吸中的作用。
3.掌握光合作用过程中物质、能量的转换过程。
4.理解影响光合作用速率的环境因素并设计实验探究其条件。
5.理解细胞呼吸过程中物质与能量的转换过程并设计实验探究影响细胞呼吸的因素。
考纲解读(共117张PPT)
第4节 能量之源——光与光合作用
高频考点突破
实验专题探究
第4节 能量之源—光与光合作用
基础自主梳理
命题视角剖析
即时达标训练
基础自主梳理
一、捕获光能的色素
1．叶绿素(约占3/4)包括：叶绿素a(_____色)、叶黄素b(_____色)，主要吸收_____________。
2．类胡萝卜素(约占1/4)包括：胡萝卜素(____色)、叶黄素(黄色)，主要吸收______。
二、叶绿体的结构
1．结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表有____层膜，内部有许多_____，由类囊体堆叠而成。吸收光能的色素分布在_____________上，与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基粒之间的_____内。
蓝绿
黄绿
蓝紫光和红光
橙黄
蓝紫光
双
基粒
类囊体的薄膜
基质
2．功能：进行光合作用的场所。
三、光合作用
1．概念：是指绿色植物通过_______，利用光能，把________和水转化成储存着______的有机物，并且释放出氧气的过程。
2．探究历程
(1)直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。
(2)1771年，英国的普利斯特利的实验证实：植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。
叶绿体
二氧化碳
能量
(3)1779年，荷兰的英格豪斯证明了光和______在更新空气中不可缺少。
(4)1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有淀粉。
(5)1939年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水。
(6)20世纪40年代，美国的卡尔文，利用同位素示踪技术最终探明了_____________在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
绿叶
CO2中的碳
3．过程
(1)光反应
①条件：光、叶绿素、___。
②物质变化：将水分解成____和O2。
③能量变化：将光能转变成____中的化学能。
④场所：叶绿体_____________上。
(2)暗反应
①条件：多种酶的催化。
②物质变化：CO2首先被一个___________固定，生成两个三碳化合物，三碳化合物被[H]还原生成有机物，并将______释放的化学能储存在有机物中。
酶
[H]
ATP
类囊体的薄膜
五碳化合物
ATP
③能量变化：ATP中的化学能转变为______中稳定的化学能。
④场所：叶绿体内的______中。
4．光合作用强度
(1)概念：指植物在单位时间内通过光合作用制造______的数量。
(2)影响因素：_______浓度、土壤中的水、温度和光(光的成分和光照时间的长短)。
有机物
基质
糖类
CO2
四、化能合成作用
1．概念：某些细菌能够利用体外环境中某些____________时所释放的能量来制造有机物。
2．举例：如硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时释放的________将CO2和H2O合成为糖。硝化细菌属自养生物。
思考感悟
化能合成作用与光合作用有何异同点？
【提示】 (1)相同点：都能将无机物合成有机物。
(2)不同点：合成有机物时利用的能量不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化时所释放的能量。
无机物氧化
化学能
高频考点突破
光合作用过程分析
1．光合作用过程
【易误警示】 (1)光合作用总反应式及元素去向：
(2)色素分子吸收光能不需要酶参与，其他光反应、暗反应的生理反应却需要酶的参与。
2．光合作用条件骤变时物质量的变化分析
当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及ADP的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：
条件 首先变化物质 随后变化物质
CO2供应不变，突然光照 [H]、ATP增加 C3减少，C5增加
CO2供应不变，停止光照 [H]、ATP减少 C3增加，C5减少
光照不变，CO2供应增加 C3增加，C5减少 [H]、ATP减少
光照不变，CO2供应停止 C3减少，C5增加 [H]、ATP增加
【易误警示】 以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
1．光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是(多选)( )
A．光反应和暗反应互相提供物质和能量
B．炎热的夏季中午，植物的“光合午休”现象是因为暗反应受阻，但光反应正常进行
C．在其他条件适宜的情况下，光照突然停止，暗反应中C3合成速率降低
D．光反应和暗反应的条件不同，可单独进行
解析：选BC。光反应和暗反应可相互提供物质，但不能相互提供能量；光合作用的光反应和暗反应是一个统一整体；停止光照后，[H]和ATP不再产生，细胞中C3积累，C5合成减少，从而导致C3合成速率降低。
光合作用与细胞呼吸
1．光合作用与有氧呼吸的比较
2.光合作用速率与呼吸作用速率
(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。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
2．(2011年南京高三第一次测试)下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法错误的是( )
A．②过程需多种酶参与，且需ATP供能
B．适宜条件下，③过程在活细胞中都能进行
C．⑤过程产生的能量最多
D．①③④过程产生的[H]都能与氧结合产生水
解析：选D。②过程为光合作用的暗反应，需要多种酶的催化，而且需要光反应产生的[H]和ATP；③过程为有氧呼吸或无氧呼吸的第一阶段，发生于细胞质基质，只要是活细胞都要进行细胞呼吸；①过程为光合作用的光反应，产生的[H]用于还原三碳化合物，④⑤过程为细胞有氧呼吸的第二、三阶段，产生的[H]都将与氧气结合生成水。
与提高光能利用率有关的因素及其应用
1．光合作用时间
光合作用时间越长，制造的有机物越多，因此在农业生产中可通过延长作物的生育期或改变耕作制度以提高光能利用率，如将一年一熟制改为一年两熟制。
2．光合作用面积
(1)光合作用速率与叶面积的关系
(2)曲线所表述的含义
OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。之后随叶面积的增大，光合作用量不再增加，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。
OB段干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加，OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低如BD段。植物的叶面积指数不能超过D点，若超过D点，植物将入不敷出，无法生活下去。
(3)应用：在农业生产中，通过合理密植、适当间苗、修剪以增加有效光合作用面积，提高光能利用率。
3．光照强度
(1)光合作用速率与光照强度的关系
(2)曲线所表述的含义
A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量表明此时的呼吸强度。
AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分CO2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，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点为光合作用的光饱和点。
(3)应用：增加光照强度，阴生植物和阳生植物的间作套种都可提高光能利用率。
4．CO2浓度
(1)光合作用速率与CO2浓度的关系
(2)曲线表述的含义
在一定范围内，随CO2浓度的增大，光合作用强度增加。在A点时，光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，称为CO2补偿点。B点时光合作用强度达最大值，称为CO2饱和点。C3植物的CO2补偿点高于C4植物。
(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
5．必需矿质元素
(1)必需矿质元素与光合作用速率的关系
(2)曲线表述的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
(3)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
3．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到的实验结果如下图。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。由题目中坐标曲线图信息可知，光照强度为a～c时，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ在光照强度为b之前，光合作用强度已达最大值，因此D错误。光照强度为a时，曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的变量是CO2浓度，因此其差异是由CO2浓度造成的。同理可知，造成曲线Ⅰ和曲线Ⅱ差异的原因是温度，光照强度为a～b时，限制曲线Ⅰ和曲线Ⅱ光合作用强度的主要因素是光照强度，因此会随光照强度的上升光合作用强度上升。
实验专题探究
叶绿体色素的提取与分离
1．实验原理
(1)绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中，而不溶于水，从而使色素从生物组织中脱离出来。
(2)各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素分离开。
2．实验程序
3．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2～3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。
【易误警示】 (1)层析液中的丙酮、苯等易挥发，且有毒，因此分离色素时，应用棉塞塞紧试管口。
(2)在滤纸条上，相邻两条色素带间距最宽的是胡萝卜素和叶黄素；相邻两条色素带间距最窄的是叶绿素a和叶绿素b。
实战演练(专项提能，小试牛刀)
回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：
(1)某同学的操作程序如下：
①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；
②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1～2次；
③将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。
结果实验失败，请指出其错误所在：
①__________________________________。
②_______________________________。
③__________________________________。
(2)某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。色素层析结果如图，请根据实验结果填写下表：
组别 滤纸条编号 判断依据
绿叶组
嫩黄叶组
(3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的__________和__________分解，从而显示出__________和__________的颜色。
答案：(1)①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎
②不应连续迅速重复画线，而应待干燥后重复画线
③不应摇晃以免层析液没及滤液细线
(2)
(3)叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
A 叶绿素a带和叶绿素b带较宽
B 叶绿素a带和叶绿素b带较窄
命题视角剖析
紧扣教材重点
光合速率与呼吸速率的关系
真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
(1)光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
(2)光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量
(3)光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
例1
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·cm－2叶面·min－1) －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·cm－2叶面·min－1
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·cm－2叶面·min－1
D．当光照强度超过10 klx时，光合作用速度不再提高
【尝试解答】 __C__
【解析】 本题考查光合作用与细胞呼吸的相关计算，逐项分析如下：
选项判断 原因分析
A项正确 光照强度为0时，只进行细胞呼吸，呼吸速率为0.2 μL·cm－2叶面·min－1
B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
C项错误 当光照强度为8 kLx时，光合作用产生的O2的速率为0.8＋0.2＝1 μL·cm－2叶面·min－1
D项正确 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
变式训练 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) 6000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 ℃、6000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 B．11.25
C．22.5 D．33.75
洞察高考热点
影响光合作用的因素
(2010年高考四川卷)有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析，不正确的是( )
例2
A．光强大于0.1 mmol光子/m2·s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小
B．光强小于0.5 mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量
C．光强大于0.7 mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度
D．龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果
【尝试解答】 __B__
【解析】 通过分析表中信息可知，A项与D项是正确的；B项中，当光强小于0.5 mmol光子/m2·s时，净光合速率降低，这是由于光强较弱，限制了光合作用的光反应；C项中，当光强大于0.7 mmol光子/m2·s时，净光合速率不再增加，这是因为空气中的CO2浓度有限，限制了光合作用的暗反应。
互动探究 (1)A项中若光强从0.1 mmol光子/m2·s迅速增大到0.9 mmol光子/m2·s时细胞中的C3和[H]如何变化？
(2)C项若提高了CO2浓度，净光合速率也不会无限增大，其内因限制因子是什么？
【提示】 (1)C3减少，[H]增多。
(2)酶，色素等因子。
突破易错疑点
光合作用过程中的一些易错点
(1)细胞中[H]、ATP、C3、C5等物质含量的改变是在外界条件改变(如停止光照，停止CO2供应)的短时间内发生的，且是相对含量的变化。分析时应结合暗反应CO2的固定和C3的还原过程图解，从来源和去路两个角度分析，方能得出正确结论。
(2)当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：
①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
③阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。
自我挑战1.如图为光合作用过程示意图，如果在适宜条件下栽培的小麦，突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中的含量变化将会是( )
A．a上升、b下降
B．a、b都上升
C．a、b都下降
D．a下降、b上升
【尝试解答】 __B__
【解析】 根据图示信息可推出，c是CO2，a、b分别是ATP和[H]。光照不变，光反应顺利进行，[H]和ATP合成正常，CO2供应不足，CO2固定减弱，C3相对含量减少，导致C3还原消耗的[H]和ATP也减少，故a、b在叶绿体中相对含量上升。
2.
已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25 °C、30 °C，如图所示曲线表示该植物在30 °C时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25 °C的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动分别是( )
A．a点上移，b点左移，m值增大
B．a点不移，b点左移，m值不变
C．a点上移，b点右移，m值减小
D．a点下移，b点不移，m值增大
【尝试解答】 __A__
即时达标训练
高考热点集训（2）
——光合作用和细胞呼吸
1.
如图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时有关中间产物的量的变化情况。下列判断中正确的是( )
A．曲线a可表示C5量的变化
B．曲线a可表示还原氢量的变化
C．曲线b可表示三磷酸腺苷量的变化
D．曲线b可表示C3量的变化
解析：选C。突然停止光照，C3量会增加(曲线a)，C5和三磷酸腺苷量都会减少(曲线b)。
2.右图表示某植物细胞的部分结构和相关代谢中发生的气体转移情况，有关的正确叙述是( )
A．在光反应的过程中，发生了a、e和C5的结合
B．此细胞一定不是紫色洋葱鳞片叶细胞
C．d和f分别代表不同的气体
D．e在细胞内经过一系列变化后，可以变成b
解析：选B。首先明确图中左为线粒体，右为叶绿体，a、e、c为CO2，d、b、f为O2，发生CO2与C5的结合是在暗反应中；CO2在线粒体中不能变成O2，故A、C、D均错。紫色洋葱鳞片叶生活在土壤中，没有叶绿体。
3．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( )
A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等
解析：选A。A项，光照相同时间，光合作用制造有机物的量等于有机物净积累量加上细胞呼吸消耗有机物量，35 ℃时光合作用制造有机物量为3＋3.5＝6.5 mg/h,30 ℃时为3.5＋3＝6.5 mg/h。B项，由图表虚线可以看出光照相同的时间，25 ℃时有机物净积累量最多。C项，温度超过25 ℃，有机物净积累量开始减少，光合作用制造的有机物的量仍随温度升高而增加。D项，两条曲线的交点表示有机物积累(光合产生－呼吸消耗)量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。
4．(2011年广东三校联考)如图表示温室栽培的向日葵在不同的光照条件下，整体表现出的吸收O2和释放O2的状态。在光照强度为b点时，使作物增产的措施不包括( )
A．增加必需矿质元素的供应
B．白天适当降低温度
C．白天适当提高温度
D．保持昼夜温差
解析：选B。白天植物通过光合作用合成有机物，虽然也进行呼吸作用消耗有机物，但是通常情况下，光合作用的强度要大于呼吸作用的强度，即整体上体现为积累有机物。在一般情况下，白天大部分时间内温度低于光合作用的最适温度，因此可通过适当提高温度增大光合作用的强度使作物增产。
5．(2011年西安第一次联考)将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其余的实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：
温度(°C) 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗下释放CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
下列对该表数据分析正确的是( )
A．昼夜不停地光照，温度在35 °C时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30 °C
C．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在20 °C的条件下，该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度在30 °C时，该植物积累的有机物是温度在10 °C时的2倍
解析：选C。光下吸收的CO2量是植物的净光合作用量，只要光合作用大于呼吸作用，植物就能生长；25 °C时吸收CO2最多，所以该植物生长的最适宜温度是25 °C；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度在30 °C时，该植物积累的有机物是温度在10 °C时的一半。
6．如图表示叶面积指数与光合作用和呼吸作用的关系(叶面积指数是指单位面积上植物叶面积数量。此值越大，表示植物叶片交错程度越大)。图中阴影部分表示的生理过程和森林合理开采的叶面积指数分别为( )
A．吸收矿质元素的量，8
B．呼吸作用消耗有机物量，4
C．呼吸作用消耗有机物量，6
D．蒸腾作用失水量，2
解析：选C。设叶面积指数为6所对应的光合作用实际量变化曲线的点为A，所对应的干物质量变化曲线的点为B。由图可知，达到A点后，随着叶面积指数增加，光合作用实际量不再增加。OB段，干物质量不断增加，到达B点后，随着叶面积指数增加，因呼吸作用不断加强，干物质量不仅不再增加，反而下降。因此，叶面积指数为6时，为合理开发利用森林资源的最佳时期。
7．(2010年青岛高三第一次模拟)图一是测定金鱼藻光合作用的实验装置，表中数据是在适宜(恒定)温度条件下，改变灯与烧杯的距离测得的金鱼藻放出的气泡数，如表所示，据此提出以下结论，合理的是( )
图一 图二
灯与烧杯的距离(cm) 5 10 15 20 25 30 35 40 45
气泡数(个/min) 18 18 15 10 8 6 4 2 0
A.从表中可以得出的结论是光合速率始终随光照强度的增大而增大
B．当灯与烧杯间的距离为45 cm时，呈现如图二所示的量变关系
C．光反应中产生的ATP可以用于金鱼藻细胞分裂时所需的直接能源物质
D．在黑暗中，图二中的细胞器都将停止生理活动
解析：选B。由表格数据可知，在灯与烧杯的距离在10～5 cm之间随着光照强度的增大，光合速率不再增大，故A项错误。当灯与烧杯间的距离为45 cm时，气泡数为0，说明此光照条件下，光合作用速率等于呼吸作用速率，细胞内CO2和O2实现了自给自足，故B项正确。光反应产生的ATP只能用于暗反应还原C3，故C项错误。在黑暗中，线粒体仍能进行呼吸作用，故D项错误。
8．(2011年江苏高三调查)下图是探究小鼠在不同温度下呼吸速率(用单位时间的耗氧量表示)的实验装置，打开夹子A，可使水检压计左右水平，关闭夹子A，用注射器向广口瓶中注入5 mL氧气，水检压计左侧液面升高，记录左右液面重新水平时所用的时间。下列说法正确的是(多选)( )
A．用注射器向广口瓶中注入5 mL氧气后要立刻关闭夹子B
B．测定小鼠的呼吸速率需要在它安静的状态下进行
C．小鼠在10 ℃时的呼呼速率小于25 °C时的呼吸速率
D．氢氧化钠的作用是排除呼吸产生的CO2对实验结果的干扰
解析：选ABD。该实验的目的是探究小鼠在不同温度下的呼吸速率，自变量为不同温度，观察指标为水检压计左右液面重新水平时所用的时间；为了避免产生误差，实验环境应密封(即夹子B关闭)、用氢氧化钠吸收小鼠呼吸产生的CO2、小鼠的状态要相同(最好是安静状态，如果运动，则运动量的大小不好控制，容易产生误差)。由于小鼠是恒温动物，它在低温下的呼吸速率要高，以维持正常的体温。
9．(2011年北京东城区期末)图甲表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物真正光合作用速率和呼吸作用速率的影响。图乙为该植物在适宜条件下，光合作用速率随光照强度变化的示意图。请据图回答：
图甲 图乙
(1)由图甲可知，与________作用有关的酶对高温更为敏感。温度会影响光合作用的__________________阶段。
(2)当环境温度为40 °C时，该植物的有机物净积累量为________ mg/h。理论上预计，在温度为________条件下，植物生长状况达到最佳，已知乙图是在此温度条件下绘制而成的曲线，理论上分析，如果温度改变为45 °C，图中b点将向________移。
(3)乙图中用________的量表示植物的光合作用速率，图中c点表示________________________________。
解析：本题考查学生分析图表的能力，属于“坐标图类”信息题。(1)由甲图可获得以下信息：当环境温度为30 °C时植物生长状况达到最佳，而呼吸速率的最大值出现在45 °C，因此，与光合作用有关的酶对高温更为敏感；因为光合作用的两个阶段都需要酶的催化，所以温度会影响光反应和暗反应阶段。(2)当环境温度为40 °C时，发现两条曲线相交于一点，此时该植物的有机物净积累量为0 mg/h；由图可知，植物生长状况达到最佳的时期应该是两条曲线的差值最大时，也就是温度为30 °C时；
由乙图可知，随光照强度的增大光合作用强度增大，O2的吸收量逐渐减少到0，b点时光合速率和呼吸速率相等，c点时光合速率达到最大；当环境温度改为45 °C时，光合作用速率下降，呼吸速率升高，若要使二者相等，必须在更强的光照下才能实现，所以b点将向右移。(3)乙图中单位时间O2的释放量表示植物的光合作用速率，图中c点表示光饱和点，在此光照强度下，植物的光合速率达到最大。
答案：(1)光合 光反应和暗反应
(2)0 30 ℃ 右
(3)单位时间O2释放 在此光照强度下，植物光合速率达到最大
10．研究人员利用番茄植株进行了两组实验，实验一、二的结果分别用下图中的A、B表示，请据图回答问题：
(1)实验一除满足植物对水和无机盐的需要外，还必须在适宜的____________________等外界条件下进行。
(2)实验一的自变量是________，图A中a点条件下番茄植株相对生长速率低于b点的主要原因是_________________________________________________________________________。
日温26 °C、夜温20 °C一定是番茄植株生长的最适温度组合吗？________，理由是_________________________________________________________________________。
(3)图B表示一个种植有番茄植株的密闭容器内O2含量的变化，据图分析：
①番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。
②该番茄植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？________，理由是________________________________________________________________________。
解析：本题考查光合作用和呼吸作用的综合知识。(1)影响光合作用的外界因素是光照强度、CO2浓度等。(2)根据A图可判断实验一的自变量是夜温，图中a点条件下，夜温过低导致植物夜间细胞代谢过弱，不利于物质合成、细胞分裂等生理活动的正常进行，故a点条件下比b点条件下番茄植株相对生长速率低。由于没有在其他日温和夜温组合条件下对番茄植株的生长速率进行实验，故A图中日温26 °C、夜温20 °C不一定就是番茄植株生长的最适温度组合。
(3)图B中B、C两点所对应的时刻，番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等。分析B图中曲线，实验后的密闭装置内的O2含量(D点)比实验前(A点)要低，说明番茄植株细胞呼吸消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量，因此没有积累有机物。
答案：(1)光照强度和CO2浓度
(2)夜温 a点的夜温过低导致植物夜间细胞代谢过弱，不利于物质合成、细胞分裂等生理活动的进行 不一定 没有在其他日温和夜温组合条件下对番茄植株的生长速率进行实验
(3)①B、C ②否 实验后的密闭装置内的O2含量比实验前低，说明番茄植株细胞呼吸消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量，因此没有积累有机物
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解题方法指导（2）
——坐标曲线题的解题技巧
解决坐标曲线题的方法，可概括为“一识标”、“二明点”、“三析线”三个基本步骤。
?一识标
坐标曲线，实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果，“标”不同，曲线的含义就不同，形状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标之间的联系，是解题的前提。
?二明点
曲线是满足一定条件的点的集合，在这些点中，有些点特殊，如：曲线的起点、转折点、终点，曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义，明确这些特殊点的含义是解题的基础。例如，上图曲线中，特殊点就有A、B、C、D四个，而这些点的含义往往就是试题考查的内容。
三析线
正确分析曲线形状，如：何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等等，这是解题的关键。如右图，我们就要在“一识标”、“二明点”的基础上，进一步分析得出：A点为光合作用面积的饱和点；
OA段表明叶面积指数从0→6时，光合作用实际量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数大于6时，光合作用实际量不再随叶面积的增大而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以下；OB段表明干物质量随光合作用的增加而增加；由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加(直线OC)，所以干物质积累量不断降低，如BC段。
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1.(2010年高考全国卷Ⅰ)下列四种现象中，可以用右图表示的是( )
A．理想条件下种群数量随时间的变化
B．一个细胞周期中DNA含量随时间的变化
C．条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化
D．在适宜条件下光合作用强度随CO2含量的变化
解析：选D。理想状态下，种群数量的变化应为“J”型曲线；一个细胞周期中， 核DNA的含量呈现2n→4n→2n的变化；条件适宜、底物充足时，反应速率随酶量的增加而增大，呈正比关系；在适宜条件下，一定范围内随CO2浓度的增加光合作用强度增大，当CO2浓度达到饱和点后，光合作用强度达到最大值，故D项符合题意。
2．如图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物)变化情况。以下有关叙述正确的是( )
①图①能用来表示反应物浓度与反应时间的关系
②图②虚线表示增加酶浓度后，其他条件不变时，生成物量与反应时间关系的变化情况
③若图②中的实线表示过氧化氢酶对H2O2分解的催化效率，则虚线表示Fe3＋的催化效率
④图②也可以用来表示反应物的量不同，反应速度与时间的关系
A．①② B．②③
C．②④ D．①④
解析：选A。本题考查影响酶促反应的曲线分析。在酶促反应中，反应物浓度随反应的进行而逐渐降低，因此曲线①可表示反应物浓度与反应时间的关系。增大酶浓度，只能加快化学反应速率，而不会改变生成物的量，因此曲线②可表示增加酶浓度后，生成物量与反应时间的关系。过氧化氢酶催化效率比Fe3＋高，曲线②中若实线表示Fe3＋的催化效率，虚线可表示过氧化氢酶的催化效率。曲线2表明生成物量相同，反应物的量也应相同。
3．如图是几种物质进出细胞的方式中，运输速率与影响因素之间的关系曲线图，下列与此图相关的叙述中，正确的是( )
A．与水进出细胞相符的图有①、③、⑤
B．与葡萄糖进入红细胞相符的图有②、④、⑥
C．与K＋进入丽藻细胞相符的图有①、④、⑥
D．与蛋白质进出细胞相符的图有②、③、⑥
解析：选A。自由扩散不需要载体蛋白和能量，物质运输速率与物质浓度呈正相关，协助扩散和主动运输都需要载体蛋白，主动运输还要消耗能量，据此可确定：
①为自由扩散；
②为协助扩散或主动运输；
③为自由扩散或协助扩散；
④为主动运输；
⑤为自由扩散；
⑥为协助扩散或主动运输。
水进出细胞的方式为自由扩散，葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，K＋进入丽藻细胞的方式为主动运输，蛋白质进出细胞的方式为胞吞和胞吐。
4．在密闭、透光的玻璃钟罩内，放着一株盆栽棉花。下图是夏季晴朗的一天中，钟罩内某物质的变化曲线。该曲线可以表示( )
A．一昼夜中，棉花呼吸强度的变化
B．一昼夜中，棉花体内有机物总量的变化
C．一昼夜中，钟罩内氧气浓度的变化
D．一昼夜中，钟罩内二氧化碳浓度的变化
解析：选D。从6点到18点，曲线一直下降，说明植物在进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，消耗玻璃钟罩内的二氧化碳，使其浓度下降，有机物质总量上升。0点到6点和18点到24点只有呼吸作用或呼吸作用大于光合作用，玻璃钟罩内的二氧化碳浓度上升，有机物质总量下降。而此阶段呼吸强度先升后降，有机物总量在增加，氧气浓度在升高。
5.(2011年江苏高三调查)马铃薯植株净光合速率(净光合速率＝光合速率－呼吸速率)与温度、CO2浓度的关系如图所示，a曲线对应的CO2浓度为1.22%，b曲线对应的CO2浓度为0.33%。下列说法正确的是( )
A．环境温度为30 ℃，最有利于提高马铃薯的产量
B．10 ℃至20 ℃曲线上升的原因是呼吸速率不断下降
C．光合作用的最适温度与环境中CO2的浓度有关
D．随着净光合速率下降为0，光合作用的速率也下降为0
解析：选C。从曲线图来看，a曲线当温度为30 ℃时，植物的净光合速率最高；b曲线当温度为20 ℃时，植物的净光合速率最高，所以光合作用的最适温度与环境中CO2的浓度有关；10 ℃～20 ℃时，光合速率和呼吸速率都增加，只不过光合速率比呼吸速率增加得快，所以净光合速率加快，曲线上升；当光合速率与呼吸速率相等时，净光合速率为0。
6．(2011年西安高三分科检测)
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，下列有关该实验的分析错误的一项是( )
A．在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的细胞呼吸引起的
B．A种子比B种子的呼吸速率低
C．A、B种子释放CO2的变化趋势是逐渐减少
D．在0～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是微生物进行了无氧呼吸
解析：选B。图中纵坐标为密闭环境中氧气的含量，所以下降速率可以表示消耗氧气的速率，A种子比B种子呼吸速率要高。
7．某学校生物兴趣小组用伊乐藻进行光合作用的实验，将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10 ℃、20 ℃和30 ℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位时间枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响
B．A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度
C．B点条件下伊乐藻能进行光合作用
D．若在缺镁的培养液中进行此实验则B点向右移动
解析：选D。由题干可知，白炽灯与大试管的距离代表光照强度，气泡的产生量(氧气的释放量)表示光合速率；A点增加光照强度，气泡的产生量不变，升高温度气泡的产生量增加，说明A点的限制因素是温度，C点在不同的温度条件下，
气泡的产生量不变，增加光照强度，气泡的产生量增加，说明C点的限制因素是光照强度；B点气泡的产生为零，说明光合作用与呼吸作用强度相等；镁是光合作用的必需元素，缺镁条件下培养的植物光合强度低，光合作用等于呼吸作用时B点左移。
8．在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。
(1)6～8 h间，光合速率________(大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量____________，CO2含量__________，植株干重____________。
(2)9～10 h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是________；10 h时不再产生ATP的细胞器是________；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即________停止ATP的合成，________成为ATP合成的惟一场所。
(3)若在8 h时，将容器置于冰浴中。请推测呼吸速率会出现的变化及其原因。
解析：(1)图中曲线显示6～8 h间，光合速率大于呼吸速率，此时容器内CO2含量应减少，O2含量应增加，植株干重也增加。
(2)9～10 h间，光合速率迅速下降而呼吸作用仍很强，表明最可能发生变化的环境因素是光照强度，10 h时光合速率为0，此时叶绿体不再产生ATP；若容器中O2完全耗尽，则线粒体将停止ATP的合成。此时，细胞质基质将成为产生ATP的惟一场所。
(3)若在8 h时，将容器置于冰浴中，测呼吸速率将会因呼吸酶活性下降而下降。
答案：(1)大于 增加 减少 增加
(2)光照强度 叶绿体 线粒体 细胞质基质
(3)呼吸速率变慢，原因是外界温度降低，导致细胞呼吸酶的活性降低。
