(共68张PPT)
第9课 光合作用与能量转化
第三单元 细胞的能量供应和利用
01
必备知识·落实基础性
概念梳理
概念辨析
概念构建
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
暗反应
基粒
色素
光反应
光合作用
叶绿体
甲醛
糖
氧气
水
ATP
叶绿体
二氧化碳和水
氧气
光反应
暗反应
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
水的光解
C3的还原
ATP和NADPH
有机物中稳定的化学能
NADPH和ATP
ADP和Pi、NADP＋
无机物
有机物
NH3
CO2和H2O
√
×
×
×
×
×
√
√
×
√
02
关键能力·提升综合性
考点1
考点2
考点3
03
命题案例·强化创新性
答案：ABC
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有机溶剂(如无水乙
点此进入
答案
概念梳理
研磨充分
保护叶绿素
提取色素
过
无水乙醇:溶解色素
收集滤液
制备滤纸条
端剪去两角:使
滤液细线细、齐、直、浓(待干后重画一两次
色素分認滤纸条插入层析液中,层凵防止色素溶
析液不能触及滤液细线
层析液
色素种类色素颜色溶解度|扩散速度
橙黄色最高最快
黄素
较高较快
蓝绿色较低|较慢
最低最慢
太阳光
棱镜
紫蓝青绿黄橙红
100
类胡萝卜素
50
绿素h
绿素a
O400450500550600650700
波长/
O光能
C6H2O6+6H2O+60
叶绿仁
概念辨析
概念枸建
场近类囊体薄膜
无水乙醇提取液
光
绿叶/合
光\物质水的光解
反
变化
层析液分中色作光合2能量光能→ATP和
NADPH
素的凵用凵作用
变化中的能量
叶黄素色素和个能的过
胡萝卜素
提取
与能量转化
场所
程
叶绿体基质
叶绿素a类型离
暗
叶绿素b
反上物质CO2的固定和C的还原
应
能量
交化ATP和
NADPH中的能
量→有机物中的化学能
点此进入
解析答案
场所叶绿
体
阶段
光反应、暗反应
种能尔/光反
ATP和
NADPH中的化学能
有机物中稳定的化学能
光反应
四种)物质
水的光解、ATP和
NADPH的形成
变化暗反应
CO2的固定、C3的还原
CO2浓度(004%)30℃
出田世征
CO2浓度(0.04%)20℃
CO2浓度(001%)20℃
光照强度第9课 光合作用与能量转化
课程标准要求
学业质量水平
2.2.3 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能实验：提取和分离叶绿体色素；探究不同环境因素对光合作用的影响
1.基于对叶绿体结构的认知，认同叶绿体的结构与功能相适应的观点，并能理解光合作用的场所在叶绿体中。
(生命观念)2.通过分析比较光反应和暗反应中物质和能量的变化，理解二者之间的关系，进而掌握光合作用的过程，并能形成光合作用通过合成有机物，储存能量的物质和能量观。(生命观念 科学思维)
3.学会使用简单的实验器具，提取和分离叶绿体中的色素，探究影响光合作用的环境因素，并记录实验结果。(科学探究)
一、捕获光能的色素和结构
1．绿叶中色素的提取和分离
(1)
(2)实验步骤
(3)实验结果
2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
由图可以看出：
(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)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
3．叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
(2)结构
(3)功能：进行光合作用的场所。
(4)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
二、光合作用原理的实验探索
1．19世纪末，科学界普遍认为在光合作用中，糖是由甲醛分子缩合成的。
2．1928年，科学家发现甲醛不能通过光合作用转化成糖。
3．1937年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下可释放氧气。
4．1941年，美国鲁宾和卡门：研究了光合作用中氧气来源于水。
5．1954年，美国阿尔农：光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他还发现这一过程总是与水的光解相伴随。
三、光合作用的过程
1．概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2．写出光合作用的总反应式并标出各种元素的来源和去向。
。
3．光反应与暗反应的比较
过程图解
阶段
光反应
暗反应(碳反应)
场所
在叶绿体类囊体薄膜上
在叶绿体基质中
物质转化
水的光解；ATP和NADPH的形成
CO2的固定；C3的还原
能量转化
光能→ATP和NADPH中的化学能
ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋
四、化能合成作用
1．概念：少数种类的细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
2．实例：硝化细菌能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。
1．叶绿体类囊体的薄膜上有捕获光能的色素
(1)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。
(√)
(2)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。
(×)
(3)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。
(×)
(4)没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。
(×)
(5)叶绿体色素滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠。
(×)
2．光合作用的过程分为光反应和暗反应两个过程
(1)光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高。
(×)
(2)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。
(√)
(3)光合作用的暗反应阶段需要消耗能量。
(√)
(4)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高。
(×)
(5)被还原的C3在有关酶的催化作用下，可形成C5。
(√)
绿叶中色素的提取和分离
1．注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的
提取色素
(1)
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
(2)
研磨时加无水乙醇
溶解色素
(3)
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和防止色素被破坏
(4)
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发，充分溶解色素
(5)
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
(1)
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
(2)
滤液细线要直、细、齐
使分离出的色素带平整不重叠
(3)
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
(4)
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
2.绿叶中色素提取分离异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
②使用放置数天的菠菜叶，滤液中色素(叶绿素)太少。
③加入无水乙醇过多，提取浓度太低。
④未重复画滤液细线1～2次。
(2)滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直。
②滤液细线过粗。
(3)滤纸条无色素带的原因
①忘记画滤液细线。
②用清水代替无水乙醇来提取色素。
③滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带的原因
①忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏。
②所用叶片为“黄叶”。
(2019·江苏卷)下图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
D 解析：研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A项错误；层析液由有机溶剂配制而成，B项错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；对照题图结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。
光合作用的过程
1．巧记光合作用过程的“一、二、三、四”
2．环境因素骤变对光合作用中间产物含量的影响
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用以下过程分析：
(1)建立模型
需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。
(2)含量变化分析过程与结果
条件
过程变化
NADPH和ATP
C3
C5
(CH2O)合成速率
光照由强到弱，CO2供应不变
①②过程减弱，NADPH、ATP减少，导致③⑤过程减弱，④过程正常进行
减少
增加
减少
减小
光照由弱到强，CO2供应不变
①②过程增强，NADPH、ATP增加，导致③⑤过程增强，④过程正常进行
增加
减少
增加
增大
光照不变，CO2由充足到不足
④过程减弱，C5增加，C3减少，导致③⑤过程减弱，①②过程正常进行
增加
减少
增加
减小
光照不变，CO2由不足到充足
④过程增强，C3增加，C5减少，导致③⑤过程增强，①②过程正常进行
减少
增加
减少
增大
3.利用同位素示踪法判断光合作用中C、H、O元素的转移途径
(1)H：3H2ONADP
3H(C3H2O)。
(2)C：14CO2
14C3(14CH2O)。
(3)O：HO18O2；C18O2C3(CHO)。
考向1|
光合作用过程分析
1．(2020·天津卷)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
A 解析：该反应体系相当于叶绿体，产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系不断消耗的物质还有水，B错误；类囊体产生的O2释放出去，不参与CO2的固定与还原，且ATP不参与CO2的固定过程，C错误；类囊体薄膜上分布有光合作用色素，D错误。
考向2|
分析条件改变对叶绿体中物质变化的影响
2．在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( )
A．红光，ATP下降
B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，NADPH下降
D．绿光，C5上升
C 解析：叶绿体中的色素对红光的吸收率高，光反应快，对绿光的吸收率很低，光反应慢，A错误，C正确；红光照射时，光反应加快，C3被还原的量增多，剩余的减少，B错误；绿光照射时，光反应速率降低，C5下降，D错误。
影响光合作用的因素及应用
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增强，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线分析
①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。
②AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。
③B点：为光补偿点，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。
④BD段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到D点后不再增强。
⑤D点：此时的光照强度(C点)为光饱和点，限制D点以后光合作用强度不再增加的内部因素有色素含量、酶的数量和酶活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
(3)应用
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度
(1)原理：CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3的形成。
(2)曲线分析
①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的横坐标都表示CO2饱和点。
(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，提高光合速率。
3．温度
(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。
(2)曲线分析
①AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大。
②B点：酶的最适温度，光合速率最大。
③BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50
℃左右光合速率几乎为零。
(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水分
(1)原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，植物缺水会导致反应物和生成物运输速率减慢，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
(2)曲线分析
①图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。
②图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为此时温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应。
5．光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
(1)常见曲线
(2)曲线分析
①P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。
②Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，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，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
考向1|
单因子对光合作用的影响
1．阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，下图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和释放O2量的变化，下列相关分析正确的是( )
A．光斑照射前，光合作用无法进行
B．光斑照射后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．光斑照射后，暗反应对光反应有限制作用
D．光斑移开后，光反应和暗反应迅速同步减弱
C 解析：光斑照射前，有O2释放，说明植物细胞在进行光合作用，A项错误；光斑照射后，光反应迅速增加，而暗反应没有迅速增加，二者不同步，B项错误；光斑照射后，O2释放曲线变化趋势是光反应先增加然后降低，说明暗反应对光反应有限制作用，原因是暗反应不能及时消耗光反应产生的ATP和NADPH，C项正确；光斑移开后，光反应迅速减弱，而暗反应过一段时间后才减弱，二者不同步，D项错误。
考向2|
多因子对光合作用的影响
2．(2021·湖南长沙模拟)电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题：
(1)第1组实验的作用是______________。在饱和光照强度下，该实验的自变量是______________________。
(2)第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明____________________________。
(3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是__________________。
解析：(1)第1组实验的条件为大气电场和大气CO2浓度，属于对照组，起对照作用。在饱和光照强度下，实验的自变量是电场强度和CO2浓度。(2)第
1组实验和第2组实验对比，二者的自变量为电场强度，第2组实验的净光合作用强度大于第1组实验，而二者的细胞呼吸强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。(3)分析曲线可知，同一光照强度下净光合作用强度最大的是第4组实验，因此为了最大限度地增加作物产量，可增加电场强度和提高CO2浓度。
答案：(1)作对照 电场强度和CO2浓度 (2)强电场可以提高植物的光合作用强度 (3)增补电场和增施CO2
学习探索情境
在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2(简称C4途径)，再进行卡尔文循环(C3途径)。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。
命题生长点1
光合作用的过程
(1)甘蔗、玉米等植物中CO2固定形成的产物是什么？
答案：CO2首先进入叶肉细胞的叶绿体中，经固定形成初步产物：含4个碳的草酰乙酸，CO2通过C4途径后进入C3途径，固定形成三碳化合物。
(2)在炎热的夏天，C4植物有哪些优势？
答案：在气孔部分关闭的情况下利用CO2的能力强，光合作用速率高等。
命题生长点2
影响光合作用的因素
(多选)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，得到的实验结果如图所示。请据图判断下列叙述正确的是(ABC)
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，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b～c，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
解析：曲线Ⅱ和Ⅲ的CO2浓度不同，因此光照强度为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，A正确；曲线Ⅰ和Ⅱ的温度不同，因此光照强度为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，B正确；由曲线图可知，光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高，C正确；光照强度为b～c，曲线Ⅱ光合作用强度随光照强度升高先升高，后稳定不变，但曲线Ⅲ光合作用强度随着光照强度的升高而稳定不变，D错误。
命题生长点3
光合作用在生产实践中的应用
玉米种植时，需要合理密植，这样做的目的是什么？
答案：避免叶片相互遮光，影响光合作用；有利于通风，便于及时补充CO2。
多因素对光合作用影响的曲线分析方法
(1)解答受多因素影响的光合作用曲线题时，找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化，将多因素转变为单一因素，从而确定限制因素。
(2)当曲线上标有条件时，说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。
(3)若题干中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的其他影响因素。
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11
-(共88张PPT)
高频考点进阶课2 光合作用和细胞呼吸的综合应用
第三单元 细胞的能量供应和利用
01
类型1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
典题引领
素养建构
素能训练
02
类型2 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
典题引领
素养建构
素能训练
03
类型3 光合速率和呼吸速率的测定方法
典题引领
素养建构
素能训练
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典题引领
CO
NAD
光
H+光
H+
NADPh
3
(CH2O)
ADP
Atp
图1
图2
烟:20
50505
光照强度/klx
图3
素养建构
AtP
HI
光
酶
-CO2
h2o
aADP+Pi
Hos
NADH(酶
H
O2
酶
丙
O2
H20NADP
(CH2O}→(CH2O)酮CO2
的、
生理过程及场所
素能训练
点此进入
解析答案
密闭
左
CO2
缓冲液
黑藻
有色液体
树
红色液滴
绿色植物
玻璃钟罩
小烧杯
红色滴液
aB光合作用和细胞呼吸的综合应用
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
(2021·山东济南模拟)图1表示植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的部分过程，其中C3和C5在不同代谢过程中表示不同的化合物；图2表示该细胞中的某种生物膜和其上所发生的部分生化反应，其中e－表示电子；图3表示25
℃时叶片的光合速率。请据图回答下列问题：
(1)图1中的C3可以在植物叶肉细胞的______________(填结构)中产生，产生C3的过程①和④所需的酶不同，说明酶具有________性。
(2)若在植物叶肉细胞中，图1中的过程③④处于平衡状态，即CO2的产生量和消耗量相等，则该植株的干重会____________。图2所示的过程为____________，此过程可以为图1中的过程______(填序号)提供____________。
(3)若图3是某兴趣小组所得的实验结果曲线图，则该实验的自变量是________________。若所用的植株是在缺镁的土壤中种植的，补充镁后一段时间再进行实验，则图3中的B点应向__________移动，C点应向____________移动。
解析：(1)图1中既有光合作用也有细胞呼吸，其中的C3产生于过程①和④，过程①是细胞呼吸的第一阶段，发生于细胞质基质；过程④是光合作用暗反应中CO2的固定，发生于叶绿体基质。过程①和④属于不同的反应过程，所以所需酶的种类不同，体现了酶具有专一性。(2)图1中的过程③④分别产生CO2和消耗CO2，二者处于平衡状态，说明叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相同，但一个植株大部分细胞不能进行光合作用，而所有细胞时刻都要进行细胞呼吸消耗有机物，所以这种状态下植株的干重是减少的。图2所示的过程是光合作用的光反应；光反应可以为暗反应中C3的还原(图1中的过程②)提供ATP和NADPH。(3)根据图3中的实验结果可知，该实验的目的是探究光照强度对光合速率的影响，所以自变量是光照强度。吸收光能主要依靠叶绿体中的叶绿素，镁元素是合成叶绿素的必需元素，若土壤中缺乏镁元素，则叶绿素含量不足。当补充了镁元素后，叶绿素含量升高，要保持光合作用强度与细胞呼吸强度相等，光照强度低于原来的强度即可，所以B点应左移。由于叶绿素含量增加，因此植株的最大光合速率会提高，需要更强的光照，所以C点应向右上方移动。
答案：(1)细胞质基质、叶绿体基质(或叶绿体) 专一 (2)降低(或减少) 光合作用的光反应 ② ATP和NADPH (3)光照强度 左 右上方
1．细胞呼吸与光合作用过程图解
序号
①
②
③
④
⑤
生理过程
光反应
暗反应
有氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第二阶段
有氧呼吸第三阶段
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
2.光合作用与细胞呼吸物质及能量转化
(1)光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向
C：CO2有机物丙酮酸CO2
H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
O：H2OO2H2OCO2有机物
(2)光合作用和细胞呼吸中ATP的来源和去路分析
①光合作用中ATP的来源和去路
来源：光反应——类囊体薄膜上；
去路：暗反应——叶绿体基质中。
②细胞呼吸中ATP的来源和去路
ATP合成：a、b、c都产生ATP，场所为细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。
ATP去向：ATP水解为各项生命活动供能。
(3)光合作用和细胞呼吸中H的来源和去路分析
特别提醒：①光合作用中产生的NADPH是还原型辅酶Ⅱ，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质。
②还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成NADPH、NADH或[H]。
1．在细胞代谢中将光合作用和呼吸作用进行比较，下表所列项目中准确无误的一项是( )
选项
区别
光合作用
呼吸作用
A
结构场所
在含有叶绿体的细胞中进行
所有活细胞均能进行
B
所需条件
在光下进行，需要CO2和水
有无光均可进行，需要有机物和O2
C
产物
有机物、O2
CO2、水
D
能量变化
光能转变为化学能，储存在有机物中
分解有机物，释放能量
D 解析：原核生物如蓝细菌，没有叶绿体，也可进行光合作用，A错误；呼吸作用中的无氧呼吸不需要O2，B错误；产乳酸的无氧呼吸无CO2的生成，且无氧呼吸不产生水，C错误；光合作用将光能转化成有机物中的化学能，呼吸作用分解有机物释放能量，D正确。
2．(多选)下面是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是( )
A．乙过程利用的ATP只能由甲提供
B．乙中的ATP用于固定CO2和还原C3
C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同
D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
AC 解析：从题图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。暗反应利用的ATP只能由光反应提供，A正确；光反应过程中产生的ATP用于还原C3，CO2的固定不消耗ATP，B错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要转运蛋白但不消耗能量，D错误。
3．(2020·山东临沂模拟)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质。有关分析错误的是( )
A．图中a为氧气，可部分释放到空气中
B．图中b为NADPH，外界CO2浓度升高时，b的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和c来自叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在b和ATP中
B 解析：水光解的产物是氧气和H＋，若光合作用强度大于细胞呼吸强度，氧气会部分释放到空气中；题图中b是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低；在叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP和Pi；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中。
光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题：
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的__________上，该物质主要捕获可见光中的______________。
(2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是_________________________________________________________。
(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________(填“高”或“低”)。
解析：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。(2)由题图可知，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均增加；当叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在增加，导致群体净光合速率降低，群体干物质积累速率降低。(3)光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度为光补偿点，一般情况下，阴生植物光补偿点比阳生植物低。
答案：(1)类囊体薄膜 蓝紫光和红光 (2)增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低 (3)低
1．曲线辨析真正光合速率、净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。
(4)植物“三率”的判断方法
①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率；当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
②根据关键词判定
检测指标
呼吸速率
净光合速率
真正(总)光合速率
CO2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量(黑暗)
释放量
产生量
有机物
消耗量(黑暗)
积累量
制造量、产生量
2.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)
项目
表示方法
呼吸速率
线粒体释放CO2量(m1)；黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量(葡萄糖消耗量)
线粒体吸收O2量(n1)；黑暗条件下细胞(植物体)吸收O2量
净光合速率
细胞(植物体)吸收的CO2量(m2)；植物(叶片)积累葡萄糖量
细胞(植物体)释放的O2量(n2)
真正光合速率
叶绿体固定CO2量(m3)或(m1＋m2)；植物(叶绿体)产生葡萄糖量
叶绿体产生O2量(n3)或(n1＋n2)
3.常考曲线分析
(1)叶面积指数对光合作用和细胞呼吸的影响
交点D对应E，此时净光合量为“0”，B点为植物生长最快点。
(2)温度对光合作用和细胞呼吸的影响
ab间差(a－b)：净光合强度或干物质量
交点F：光合强度＝呼吸强度(此时净光合速率＝0，植物不能生长，相当于图1中D点)
特别提醒：总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。
4．光合速率与植物生长的关系
(1)当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
(2)当净光合速率＝0时，植物不能生长。
(3)当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
5．自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
①开始进行光合作用的点：b。
②光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。
③开始积累有机物的点：c。
④有机物积累量最大的点：e。
(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。
②该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。
特别提醒：①光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。
②光照下吸收CO2量应为净光合量。
③光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
1．(2020·陕西安康模拟)将某绿色植物放置在密闭透明的容器中，给予恒定且适宜的光照，在不同的温度条件下测定容器中CO2浓度的变化，结果如图所示(该植物光合作用的最适温度为25
℃，细胞呼吸的最适温度为30
℃)。下列叙述错误的是( )
A．从A点到B点的过程中，光合速率不断减小直至稳定
B．在B、C点时，限制光合速率的主要环境因素不同
C．与B点相比，C点时植株的光合速率变小
D．处理12
h后，该植物积累了少量的有机物
C 解析：从A点到B点的过程中，容器中CO2浓度下降速率逐渐减慢为0，故光合速率不断减小直至稳定，A正确；在B点时限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度，C点时限制光合速率的主要环境因素是温度，两点限制光合速率的主要环境因素不同，B正确；B、C点时CO2浓度均不变，细胞呼吸速率＝光合速率，与B点相比，C点时与呼吸作用有关的酶活性更高，故C点时植株的光合速率更大，C错误；处理12
h后，终点C时的CO2浓度低于起点A时的CO2浓度，说明该段时间内，植物从外界吸收了少量CO2，该植物积累了少量的有机物，D正确。
2．(2019·全国卷Ⅱ)回答下列与生态系统相关的问题：
(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自________，生产者的能量可以直接流向______________________(答出两点即可)。
(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内________________________；C与B的差值表示这段时间内________________________；A与B的差值表示这段时间内____________________。
解析：(1)生态系统中生产者进行光合作用所固定的能量来自太阳能，生产者固定的能量的去路是一部分通过呼吸作用以热能形式散失(大部分)、一部分流向了初级消费者、一部分通过残枝败叶等形式流向了分解者，所以生产者的能量可以直接流向初级消费者和分解者。(2)单位时间生产者制造有机物的量等于生产者积累有机物的量和呼吸量的总和。题述测量的三份水样中A为对照，B为生产者进行呼吸作用后剩余的氧气量，C为生产者进行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧气量；C与A的差值表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量(或积累有机物的量)，A与B的差值表示该段时间内生产者进行呼吸作用消耗氧气的量(或消耗有机物的量)，所以，C与B的差值＝[(C－A)＋(A－B)]，表示该段时间内生产者光合作用的总放氧量(或制造有机物的量)。
答案：(1)太阳能 初级消费者、分解者
(2)生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
3．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是____________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是______。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
解析：(1)由题图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。(3)从题图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对更弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。(4)夏日晴天中午12：00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的CO2的浓度下降，从而导致光合速率下降。
答案：(1)甲 (2)甲 种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2
光合速率和呼吸速率的测定方法
下图是探究光照强度对黑藻光合作用影响的实验装置简图，将该装置置于不同光照强度但温度适宜且恒定、气压稳定的条件下得到下表实验数据，其中每小格刻度对应气体变化量是10
μmol。整个过程中呼吸速率保持不变，回答下列问题：
光照强度/(μmol·m－2·s－1)
右侧液面刻度变化/(格·h－1)
0
2
50
6
100
12
150
18
200
18
(1)如果光照强度是0
μmol·m－2·s－1，U形管右侧液面降低，原因是_____________________________________________________；
此时叶肉细胞中产生ATP最多的部位是________。
(2)光照强度在0～100
μmol·m－2·s－1范围内时，限制光合速率的主要环境因素是________。当光照强度大于150
μmol·m－2·s－1时，限制光合速率的主要环境因素是__________，此时可通过________________来解决。
(3)如果给予锥形瓶光照且要保持U形管右侧有色液体不动，则光照强度应控制在表格中的________范围内的某一强度，此光照强度下，叶肉细胞中光合速率和呼吸速率的大小关系是________________。
解析：(1)没有光照，题图锥形瓶中的黑藻只进行细胞呼吸，消耗O2且释放的CO2被CO2缓冲液吸收，因此锥形瓶内的气压降低，U形管右侧液面会下降。细胞呼吸过程中，有氧呼吸的第三阶段产生ATP最多，场所是线粒体内膜。(2)光照强度在0～100
μmol·m－2·s－1范围内时，随着光照强度的增大，光合速率也在增大，所以此时限制光合速率的主要环境因素是光照强度。当光照强度大于150
μmol·m－2·s－1时，随着光照强度的增大，光合速率不再增大，且此时温度条件适宜，所以此时限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度，可通过适当提高CO2缓冲液浓度的方法来解决这个问题。(3)如果给予锥形瓶光照且保持U形管右侧有色液体不动，说明植株的光合速率等于呼吸速率。由表格实验数据可知，细胞呼吸速率为20
μmol·h－1。当光照强度为50
μmol·m－2·s－1时，植株的净光合速率等于60
μmol·h－1，则植株净光合速率等于0对应的光照强度应在0～50
μmol·m－2·s－1范围内，此时植株的光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。
答案：(1)此时黑藻只进行细胞呼吸，消耗O2且细胞呼吸产生的CO2被CO2缓冲液吸收，导致锥形瓶中气压下降 线粒体内膜 (2)光照强度 CO2浓度 适当提高CO2缓冲液的浓度 (3)0～50
μmol·m－2·s－1 光合速率大于呼吸速率
一、细胞呼吸的测定
1．实验装置
2．实验原理
(1)装置甲中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，红墨水滴移动的距离代表生物材料有氧呼吸吸收O2的量。
(2)装置乙中红墨水滴移动的距离与生物材料无氧呼吸产生CO2的量有关。
3．实验现象与结论
实验现象(红墨水滴移动方向)
结论
装置甲
装置乙
不动
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸或生物材料已死亡
不动
右移
只进行产生酒精的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或同时进行产生乳酸的无氧呼吸
4.空白对照组
物理误差的校正，为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置上图所示的装置(除将装置中生物材料换为死亡的等量同种生物材料外，其余均与装置乙相同)。
5．注意事项
(1)若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。
(3)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰。
二、光合速率的测定
1．测定依据：实际光合作用速率＝净光合作用速率＋细胞呼吸速率。
2．测定装置
3．方法解读
(1)测定细胞呼吸速率
①小烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液，用于吸收CO2。
②玻璃钟罩应遮光处理，以排除光合作用的干扰。
③置于适宜温度环境中。
④测定单位时间内红色液滴向左移动距离，计算出呼吸速率。
(2)测定净光合作用速率
①小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于维持容器内CO2浓度恒定，以满足植物光合作用的需求。
②给予适宜光照处理，且温度适宜。
③测定单位时间内红色液滴向右移动的距离，计算出净光合速率。
1．(2020·河南开封模拟)某同学为探究细胞呼吸的方式，设置了下图装置两组。甲组中A处放置一定质量的马铃薯块茎(无氧呼吸产物为乳酸)，B中装有一定量的NaOH溶液；乙组中A处放置等量的马铃薯块茎，B中装有等量的蒸馏水。在相同且适宜的条件下放置一段时间后，观察红色液滴的移动情况(不考虑气体水溶性、温度等因素对液滴移动的影响，设底物为葡萄糖)。下列叙述正确的是( )
A．马铃薯块茎有氧呼吸的产物有
H2O、CO2和酒精
B．甲组液滴的移动情况可反映马铃薯块茎呼吸产生的
CO2量
C．甲、乙两组液滴均可以左移或不移动
D．若甲组液滴左移，乙组液滴不移动，不能确定马铃薯块茎的呼吸方式
D 解析：马铃薯块茎有氧呼吸的产物是H2O、CO2，A错误；由于NaOH溶液能吸收CO2，所以甲组液滴移动的量可代表马铃薯块茎呼吸消耗O2的量，B错误；甲组液滴可以左移或不移动，马铃薯块茎无氧呼吸产生乳酸，故乙组液滴可以不移动，但不会左移，C错误；若甲组液滴左移，乙组液滴不移动，只能确定马铃薯进行了有氧呼吸，但不能确定其是否进行了无氧呼吸，因此不能确定马铃薯块茎的呼吸方式，D正确。
2．(2020·湖南衡阳模拟)以测定的CO2吸收速率与释放速率为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是( )
A．光照相同时间，在20
℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．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
C．如果该植物原重X
g，置于暗处4
h后重(X－1)g，然后光照4
h后重(X＋2)g，则总光合速率为3/4(g/h)
D．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线所示的呼吸速率变化
B 解析：图甲中曲线A表示光照下CO2吸收速率，代表净光合速率，曲线B表示呼吸速率。图乙中NaHCO3溶液作为CO2缓冲液，因此水滴的移动方向与距离与装置中的O2变化有关。图甲中的曲线A表示净光合速率随温度的变化，因此光照相同的时间，有机物积累最多即净光合速率最大时的温度是25
℃，A错误；在光照时间相同的情况下，30
℃时光合作用的总量为3.50(净光合量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50(mg/h)，35
℃时光合作用的总量为3.00(净光合量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50(mg/h)，二者相同，B正确；该植物原重X
g，置于暗处4
h后重(X－1)g，然后光照4
h后重(X＋2)g，则总光合速率为1
g/h，C错误；将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，植物有氧呼吸O2吸收速率＝CO2释放速率，无法测得B曲线所示的呼吸速率变化，D错误。
3．某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图甲所示。据图回答下列问题：
(1)将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物O2释放速率的变化，得到如图乙所示曲线，影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是________________(写两点)；观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的________侧，装置刻度管中液滴右移最远是在一天中的________时。
(2)在实验过程中的某段光照时间内，记录液滴的移动情况，获得以下数据：
每隔20
min记录一次刻度数据
……
24
29
32
34
……
该组实验数据是在图乙曲线的________段获得的。
(3)该组同学为测定该植物某时间段的O2产生速率。如何设置对照实验？如何处理实验数据？
①简要写出对照实验设计思路：________________________。
②数据处理：若在单位时间内，实验组读数为M，对照组读数为N，该植物的真正光合速率为________。
解析：(1)密闭装置甲内有CO2缓冲液，说明实验过程中CO2浓度始终不变，因此影响其内植物光合作用速率变化的主要环境因素是光照强度和温度。密闭装置甲中液滴移动反映了密闭装置内O2浓度的变化情况，只要有O2释放，液滴就会右移，由图乙曲线可知，c点之前的代谢特点是光合作用强度小于细胞呼吸强度，小室内O2浓度降低，液滴左移。8时至18时的时间段内O2浓度一直增加，到18时O2浓度达到最大值，则18时甲装置中的液滴右移最远。(2)由题表中所记录的数据可知，连续3个20
min之间的O2变化量相对值分别为5、3、2，由此可看出O2的释放速率在逐渐减小，对应图乙曲线的de或fg段。(3)①密闭装置甲中液滴移动测得的是装置内植物释放O2速率(净光合速率)，若要测定该植物某时间段的O2产生速率，还需要测定相应时间段内的细胞呼吸消耗O2的速率，则需要增设对照实验，应设置与甲一样的装置丙，将装置丙置于黑暗条件下，其他条件与甲相同，测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数。②测得单位时间内，实验组读数为M，对照组读数为N。由以上分析可知，实验组液滴右移，M＞0；对照组液滴左移，N＜0，所以该植物的真正光合速率＝净光合速率＋呼吸作用速率＝M＋|N|＝M－N。
答案：(1)光照强度、温度 左 18(或g) (2)de或fg (3)①设置与甲一样的装置丙，将装置丙置于黑暗条件下，其他条件与甲相同，测单位时间(或相同时间)内甲与丙的读数 ②M－N
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-(共26张PPT)
实验探究系列三 实验变量的分析
第三单元 细胞的能量供应和利用
01
典例示范
02
技法总结
03
类题试练
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】
实验目的一研究垂体对机体生长发育的作用
自变量:明确实验目的,可以确定自变量是垂体的有无
A组为对照组,B组就应该是实验组
实验变量因变量:大鼠的体重
实验组要切除垂体,A组作为对照组
应该只手术不切除垂体,以排除手术
无关变量:其他培养条件、大鼠的只数、大鼠的生长情况等J对实验结果的影响
组别
实验动物
实验处理
实验指标
实验思路
实验组幼龄大鼠
切除垂体
幼龄大鼠生
对照组幼龄大鼠不切除垂体,只切开皮肤长发育情况
B组大鼠生长发育的状况不如A组,出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了
实殓结果来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素
取材取相同的(或生理状态相同的)
取材、分
若干只(或株、个等)
组、编号
随机(或平均)分为若干
分组凵组,编号为甲组、乙组等,或
编
①组、②组、③组
分组施加实验组施加实验变量;
实验条件「对照组不施加实验变量
培养(处理)
观察、记录
「段时间后观察(测定)
变量
结果
已给多变
量实验组
出现结果X
补充单变
实验组
没有结果X」(相互对照
得出结论
补充单变
量实验组
没有结果Ⅹ
变量变量结果
实验目的①
说
已给实5变量①
仅能说明
出现相同或
相反结果
补充实验
要说明变量②实验变量的分析
(2018·全国卷Ⅱ)为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：
(1)请完善下面的实验步骤
①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组(对照组)的处理是________________________；B组的处理是____________________________。
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③________________________________________________。
④对所得数据进行统计处理与分析。
(2)实验结果与分析
B组大鼠生长发育的状况不如A组，出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的________激素和________激素。
【思路导引】
解析：(1)依题意可知，本实验的自变量是垂体的有无，因变量是幼龄大鼠的生长发育的状况，检测指标为大鼠的体重变化，其他对实验结果有影响的变量应相同且适宜。据此结合题意所示的实验方法(切除法)、不完善的实验步骤和实验设计应遵循的原则可知，①A组(对照组)手术但不切除垂体，B组(实验组)要切除垂体；③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重。(2)垂体分泌的促甲状腺激素可促进甲状腺的正常生长发育，调节甲状腺激素的合成和分泌。垂体分泌的生长激素和甲状腺分泌的甲状腺激素都有促进生长发育的作用。可见，若B组大鼠生长发育的状况不如A组，则是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素。
答案：(1)①手术但不切除垂体 切除垂体 ③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重
(2)生长 促甲状腺
1．联系实验原理、读懂实验目的，构思实验的整体思路。
2．结合对照实验的一般步骤(如图)，简化已给出的实验步骤、对比寻找缺陷。
3．模仿补充实验步骤
(1)当已给实验步骤有多个变量时，通过拆分法，减少实验变量，遵循单一变量原则，构建多组实验，模式如图：
(2)当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时，再加入某些因素处理进行设计，予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致，模式如图：
1．(2020·山东青岛模拟)为了探究pH对过氧化氢酶活性的影响，某小组同学进行了如下实验。
实验材料：直径4
cm、厚度0.5
cm的马铃薯块茎圆片若干，随机平均分为三组。
实验步骤：
步骤
第1组
第2组
第3组
1
mol/L的HCl溶液
浸泡5
min
—
—
1
mol/L的NaOH溶液
—
①
—
蒸馏水
—
—
浸泡5
min
取出后，用吸水纸吸去马铃薯块茎圆片上多余的液体
3%的过氧化氢溶液
5滴
5滴
5滴
及时观察现象
第1、2组马铃薯块茎圆片上均无气泡产生
②
注：“—”表示不作处理。
请分析回答：
(1)表格中的①是________________，②是__________________。
(2)该实验的无关变量有____________________________(至少写出两项)。
(3)及时观察时，第1、2组马铃薯块茎圆片上均无气泡产生，是因为____________________。
(4)放置几分钟后，该组同学发现第3组马铃薯块茎圆片上基本无气泡继续产生，第1、2组马铃薯块茎圆片上竟然有少量气泡产生。请分析：第3组基本无气泡继续产生的原因是__________________________；第1、2组有少量气泡产生的原因可能是________________________________________(写出一点即可)。
解析：(1)对第1、2、3组的处理分别是用HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水浸泡，且浸泡时间均为5
min，故①是浸泡5
min。第1、2组分别用HCl溶液和NaOH溶液处理后，滴加过氧化氢溶液后不产生气泡，说明强酸和强碱影响了马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性，第3组没有用酸或碱处理，该组马铃薯块茎中过氧化氢酶的活性强，会催化过氧化氢分解产生氧气，从而产生大量气泡，故②是有大量气泡产生。(2)该实验的自变量是pH(或加入的是酸、碱还是蒸馏水)，无关变量有多种，如马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间、过氧化氢溶液的浓度、用量、观察时间等。(3)强酸和强碱会使过氧化氢酶变性失活，因此，及时观察时，第1、2组马铃薯块茎圆片上无气泡产生。(4)第3组马铃薯块茎圆片起初有大量气泡产生是过氧化氢酶催化过氧化氢分解的结果，当过氧化氢全部被分解后，不再产生气泡。一段时间后，第1、2组马铃薯块茎圆片有少量气泡产生，可能是过氧化氢自然分解，产生的氧气积累的结果，也可能是强酸、强碱浸泡时间短，只使马铃薯块茎圆片中部分酶失活，使得过氧化氢分解减慢，几分钟后产生的气体逐渐积累的结果。
答案：(1)浸泡5
min 有大量气泡产生 (2)马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间(或过氧化氢溶液的浓度、用量、观察时间等) (3)强酸、强碱使马铃薯块茎圆片表面的过氧化氢酶失活 (4)过氧化氢分解完毕 过氧化氢自然分解的气体得到积累，形成少量气泡(或浸泡时间短，HCl、NaOH只破坏了马铃薯块茎圆片中部分过氧化氢酶的结构，使得过氧化氢分解减慢，放置几分钟后气体积累形成气泡)(言之有理即可)
2．普通淀粉酶的最适温度在40～60
℃，而极端耐热淀粉酶在100
℃仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题：
(1)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与______________混合，若反应液呈________色，则该酶的化学本质为蛋白质。
(2)测定淀粉酶活性时，应选择________作为该酶作用的底物，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(3)设计实验测定极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。
①此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑____________________(答出两点即可)等因素。
②结合题目信息，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路：_____________________________________________。
解析：(1)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，根据酶的专一性，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(3)①此实验中除自变量和因变量外，无关变量需要保持相同且适宜，因此还需要考虑底物淀粉溶液的浓度和用量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等因素。②测定该酶催化作用最适温度的实验思路：在40
℃和100
℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以一定时间后，反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。
答案：(1)双缩脲试剂 紫 (2)淀粉 (酸碱)缓冲 (3)①底物淀粉溶液的浓度和用量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序 ②在40
℃和100
℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以一定时间后反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度
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