資源簡介

第三單元　細胞的能量供應和利用
第一講　酶和ATP
考綱要求
1．酶在代謝中的作用　Ⅱ
2．ATP在能量代謝中的作用　Ⅱ
3．實驗：探究影響酶活性的因素和探究酶的專一性
考點一　酶的本質和作用
　
1．酶本質的探索歷程
2．酶在細胞代謝中的作用
(1)細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應。是細胞生命活動的基礎。
(2)活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
3．比較過氧化氫在不同條件下的分解
(1)實驗流程
(2)變量分析
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)酶提供了反應過程所必需的活化能(　×　)
(2)酶在催化反應前后，其分子結構不變(　√　)
(3)酶活性的發揮離不開其特定的結構(　√　)
(4)高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性(　×　)
(5)酶活性最高時的溫度不適合酶的保存(　√　)
(6)人體在發熱感冒時，常出現厭食現象，這與人體內酶的活性有關，說明酶活性的發揮離不開適宜的溫度(　√　)
(7)在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入雙縮脲試劑，由于蛋清液中的蛋白質被分解，因此不再發生紫色反應(　×　)
　　
1．對于酶、激素、神經遞質而言，哪些物質在發揮作用后應立即降解或轉移？
[提示]激素和神經遞質發揮作用后應立即降解(神經遞質也可被轉移至突觸前膜內重新利用)，酶在反應前后數量及性質不變。
2．加熱和加入催化劑都可加快反應速率，兩者原理一致嗎？
[提示]不一致，加熱為反應供能，催化劑降低反應活化能。
3．用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可完成氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是下列哪一種？
①蛋白酶　②RNA　③RNA聚合酶　④逆轉錄酶
[提示]②
重 難 精 講
1．酶的本質和作用
內容 解釋
產生部位 活細胞內產生 除哺乳動物成熟紅細胞外，其他細胞都能產生酶
作用場所 可在細胞內、細胞外、生物體外發揮作用 可在生物體外發揮作用，但不能來自于體外，只能由細胞合成
酶的本質 大多數酶是蛋白質，少數是RNA 合成原料是氨基酸或核糖核苷酸
酶的功能 生物催化劑 酶只起催化功能，且反應前后酶的數量和化學性質不變
作用機理 降低化學反應的活化能 酶不能提供能量
酶的特性 ①高效性 ②專一性 ③作用條件較溫和 ①相對于無機催化劑而言，酶的催化效率非常高 ②一種酶只能催化一種或一類化學反應 ③高溫、強酸、強堿都會使酶發生變性失活
2．酶的作用特點
(1)酶不能改變化學反應的平衡點，只能改變達到平衡點的時間；
(2)酶和無機催化劑一樣，在反應前后性質和數量保持不變，但酶并非能終生發揮作用，酶和其他物質一樣也需要更新；
(3)有的酶存在于細胞外(如消化酶)，有的存在于細胞內(如呼吸酶)。
3．典型酶的種類和作用
酶的名稱 酶的作用
淀粉酶 催化淀粉水解為麥芽糖
麥芽糖酶 催化麥芽糖分解為葡萄糖
蛋白酶 催化蛋白質水解為多肽
脂肪酶 催化脂肪水解為脂肪酸和甘油
DNA酶 催化DNA水解為脫氧核苷酸
DNA聚合酶 催化DNA復制產生子代DNA
RNA聚合酶 催化DNA轉錄產生RNA
纖維素酶 分解纖維素
果膠酶 分解果膠
逆轉錄酶 催化RNA形成DNA單鏈
DNA連接酶 將兩個DNA片段的黏性末端或平末端連接起來
限制酶 識別DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯鍵斷裂
酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素
解旋酶 催化DNA復制過程中DNA堿基間氫鍵的斷裂
[易錯警示]
酶的作用機理
酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能，分析如下：
(1)圖中ac和bc段分別表示無催化劑和酶催化時反應進行所需要的活化能。
(2)若將酶變為無機催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會提供活化能。
精 準 命 題
例1　(2018·河南洛陽統考)下列有關酶的敘述，正確的是(　B　)
A．每一種酶只能催化一種化學反應
B．酶的專一性與其空間結構有直接關系
C．酶和無機催化劑的催化機理不同
D．酶不可能通過核孔進入細胞核
[解析]　酶具有專一性，每一種酶只能催化一種或一類化學反應，A項錯誤；酶的專一性與其空間結構有直接關系，當酶的空間結構改變時，酶作用的底物也可能發生改變，B項正確；酶和無機催化劑的催化機理一樣，都是降低化學反應的活化能，C項錯誤；DNA聚合酶、RNA聚合酶等能通過核孔進入細胞核，分別參與DNA復制和轉錄過程，D項錯誤。
技巧點撥
比較酶與激素
產生 化學本質 作用機制 生物功能
激素 內分泌 細胞 蛋白質、多肽、固醇、氨基 酸的衍生物等 作為信號分子作用于相應的靶細胞，并在發揮作用后被滅活 調節作用， 作用后 被滅活
酶 活細胞 絕大多數為 蛋白質，少數 為RNA 作為催化劑降低反應的活化能，在化學反應的前后，其質量與化學性質均不發生改變 催化作用， 作用后保 持不變
共性 ①均具有微量、高效性 ②均具一定的特異性 ③
〔對應訓練〕
1．(2018·安徽六校聯考)下圖表示某反應進行時，有酶參與和無酶參與的能量變化，則下列敘述正確的是(　D　)
A．此反應為放能反應
B．曲線I表示有酶參與
C．E1為反應前后能量的變化
D．酶參與反應時，所降低的活化能為E4
[解析]　反應產物的能量值比反應物的高，因此該反應為吸能反應，A錯誤；曲線Ⅱ是有酶催化條件下的能量變化，B錯誤；反應前后能量的變化應為E3，C錯誤；酶降低的活化能為E4，D正確。
2．(2018·福建廈門雙十中學月考)下列關于酶的敘述，正確的是(　C　)
A．人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內環境中起作用
B．酶的形成都要經過核糖體的合成、內質網和高爾基體的加工等幾個階段
C．與光合作用有關的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中
D．酶均是由內分泌細胞合成的，具有高效性、專一性
[解析]　酶的活性受溫度、pH的影響，消化酶在消化道內起催化作用，消化道不屬于內環境，A錯誤；有的酶是RNA，不在核糖體上合成，B錯誤；與光合作用光反應有關的酶分布在類囊體薄膜上，與暗反應有關的酶分布在葉綠體基質中，C正確；活細胞都能合成酶(哺乳動物成熟的紅細胞除外)，用于自身代謝需要，D錯誤。
考點二　酶的作用特性、影響因素和曲線分析
　
1．酶的特性
(1)高效性：催化效率約是無機催化劑的107～1013倍。
(2)專一性：每一種酶只能催化某一種或一類化學反應。
(3)作用條件較溫和：在最適溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過酸、過堿會使酶的空間結構遭到破壞而失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結構穩定。
2．酶特性相關模型分析
(1)酶的高效性
①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不能改變化學反應的平衡點。
(2)酶的專一性
①圖像模型解讀
解讀：圖中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質。
②曲線模型解讀
加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用。
加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶具有專一性。
　　
真題重組，判斷正誤。
(1)唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃(2017·全國卷Ⅱ，3D)(　×　)
(2)酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物(2013·全國卷Ⅱ，6D)(　√　)
(3)蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類(2015·海南單科，4C)(　√　)
(4)纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁(2015·海南單科，4D)(　×　)
(5)如圖在t時加酶后反應曲線由Ⅰ變為Ⅲ(2015·廣東卷，36A)(　√　)
(6)不同酶的最適溫度可能相同(2013·海南卷，T3A)(　√　)
　　
1．(教材P86二拓展題改編)下圖表示的是在最適溫度下，反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響。
(1)請解釋在A、B、C三點時該反應的狀況。
(2)如果A點時溫度升高10℃，曲線會發生什么變化？為什么？請畫出變化后的曲線。
(3)圖示曲線中B點后反應速率的限制因素是什么？欲使B點反應速率上升應采取何種措施？
[提示](1)A點：隨著反應物濃度的增加，反應速率加快。B點：反應速率在此時達到最高。C點：反應速率不再隨反應物濃度的增加而升高，維持在相對穩定的水平。
(2)如果A點時溫度升高10℃，曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下反應速率隨反應物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應速率都會變慢。
(3)該曲線表明，B點的反應物的濃度足夠大，是“酶的數量”限制了反應速率的提高，這時如果加入少量的酶將會使反應速率加快，B點上升。
2．甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如下圖所示，請思考：
(1)甲、乙兩種酶的化學本質是否相同？
(2)乙酶活性改變的機制是什么？
[提示](1)觀察曲線圖可知，甲酶的活性始終保持不變，表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解，則甲酶的化學本質不是蛋白質而是RNA，乙酶能被蛋白酶破壞，活性降低，則乙酶為蛋白質。
(2)乙酶被降解的過程中其空間結構會發生改變，從而使其活性喪失。
重 難 精 講
影響酶促反應的因素
(1)溫度和pH
①在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。
②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。
③從丙圖可以看出：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響
①甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度后，受酶數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。
②乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
精 準 命 題
例2　(2018·海南華僑中學月考)為了研究溫度對酶活性的影響，某同學在試管中加入了充足的某反應物和相對應的酶，環境及其試管中物質的溫度都保持在10℃(低于最適溫度)，利用某種裝置對試管進行緩慢加熱，使溫度緩慢上升。根據此實驗該同學畫出了下面四個曲線圖，其中錯誤的是(　C　)
[解析]　隨著時間的進行，生成物的積累量會逐漸增加至最大量，A正確；在實驗過程中隨著溫度的升高，酶的活性先升高再下降，最后活性喪失，B正確；反應底物的剩余量會逐漸減少，不會減少后再增多，C錯誤；反應速率隨時間的變化與酶活性隨溫度的變化趨勢基本相同，D正確。
技巧點撥
“四看法”分析酶促反應曲線
一看兩坐標軸的含義：分清自變量與因變量，了解兩個變量的關系。
二看曲線的變化：利用數學模型法觀察同一條曲線的升、降或平的變化，掌握變量變化的生物學意義。如在分析影響酶促反應速率的因素時，一般情況下，生成物的量未達到飽和時，限制因素是橫坐標所表示的因素，當達到飽和后，限制因素是除橫坐標所表示的因素之外的其他因素。
三看特殊點：即曲線的起點、終點、頂點、轉折點、交叉點等五點，理解特殊點的意義。
四看不同曲線的變化：理解曲線之間的內在聯系，找出不同曲線的異同及變化的原因。
〔對應訓練〕
3．(2019·高考預測)某校生物興趣小組的同學進行了如表所示實驗。下列相關分析正確的是(　B　)
組別 甲 乙 丙
步 驟 1 2%蔗糖溶液2 mL 2%蔗糖溶液2 mL 2%蔗糖溶液2 mL
2 蒸餾水1 mL 酵母提取液1 mL 稀釋唾液1 mL
3 37℃恒溫水浴，保溫10 min
4 斐林試劑1 mL 斐林試劑1 mL 斐林試劑1 mL
5 50～65℃溫水中加熱2 min
實驗結果 藍色 磚紅色 藍色
A．甲、丙組對照說明唾液中不含酶，沒有催化作用
B．甲、乙組對照不足以說明酵母提取液中含有蔗糖酶
C．丙組的實驗結果可以說明酶的催化作用具有專一性
D．三組的實驗結果可以說明酶在高溫和強酸條件下失活
[解析]　甲、丙組對照說明唾液中不含催化蔗糖水解的酶，而不是不含酶，A錯誤；只根據丙組的實驗結果不能得出酶的催化作用具有專一性，需要設置對照實驗，C錯誤；該實驗中沒有涉及高溫和強酸條件，故得不出D項所述結論，D錯誤。
4．(2018·安徽合肥調研)如圖1為溫度對酶促反應速率的影響示意圖，圖2的實線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關系，則當溫度增加一倍時生成物量與時間的關系是(　B　)
A．曲線1　 B．曲線2
C．曲線3　 D．曲線4
[解析]　從圖1可知溫度從a增加到2a時，酶促反應速率增大，因此在圖2中，當溫度從a增加到2a時，反應所需要的時間縮短，但最終生成物的量不變，故曲線2符合題意，本題應選B。
考點三　實驗：酶特性的實驗探究
　
1．對比法——驗證酶的高效性和專一性
(1)驗證酶的高效性
①設計思路：驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物反應速率進行比較，得出結論。
②設計方案
項目 實驗組 對照組
材料 等量的同一種底物
試劑 與底物相對應的酶溶液 等量的無機催化劑
現象 反應速率很快；或反應用時短 反應速率緩慢；或反應用時長
結論 酶具有高效性
③實驗操作
(2)驗證酶的專一性
①設計思路
驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。
②設計方案
項 目 方案一 方案二
實驗組 對照組 實驗組 對照組
材 料 底物相同(等量) 與酶相對 應的底物 另外一 種底物
試 劑 與底物相 對應的酶 另外一種酶 同一種酶(等量)
現 象 發生反應 不發生反應 發生反應 不發生反應
結 論 酶具有專一性 酶具有專一性
③實驗操作
2．梯度法——探究酶的最適溫度和最適pH
(1)設計思路
常用“梯度法”來探究酶的最適溫度(或pH)，設計實驗時需設置一系列不同溫度(或pH)的實驗組進行相互對照，最后根據實驗現象得出結論：酶促反應時間最短的一組所處的溫度(或pH)即最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小，測定的最適溫度(或pH)就越精確。特別注意：在設計實驗過程中，根據“單一變量原則”，除自變量(如溫度或pH等)成等差數列相互對照外，其他所有無關變量都必須相同(包括材料的大小、質量、生長狀況等)。
(2)設計方案
組別編號 1 2 … n
實驗材料 等量的同種底物
pH a1 a2 … an
溫度 T1 T2 … Tn
衡量指標 相同時間內，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余的多少
實驗結論 生成物量最多的一組，或底物剩余最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)
(3)①溫度對酶活性的影響操作
②pH對酶活性的影響
序號 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3
1 注入等量的過氧 化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL 蒸餾水 1 mL5% 的HCl 1 mL 5% 的NaOH
3 注入等量的3%的過氧化氫溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 觀察實驗現象 有大量氣 泡產生 無氣泡 產生 無氣泡 產生
5 將點燃的衛生香插入試管內液面的上方 燃燒劇烈 燃燒較弱 燃燒較弱
[易錯警示]
影響酶活性的實驗探究中的注意事項
(1)探究溫度對酶活性的影響
①實驗室使用的α－淀粉酶最適溫度為60℃。
②本實驗不宜選用H2O2酶，因為H2O2本身在不同的溫度下的分解速度不同。
③在溫度對酶活性的影響實驗中，只能運用碘液檢測底物，不能利用斐林試劑檢驗產物的生成，因為利用斐林試劑檢測時需水浴加熱到50～65℃，導致低溫下的實驗組由于溫度變化，影響實驗結果。
④設計實驗程序時，不能將底物和淀粉酶液先混合再控制溫度，否則在溫度未達到所預設溫度時酶已發生作用。
(2)探究pH對酶活性的影響
①實驗程序中2、3步一定不能顛倒，否則實驗失敗。
②本實驗中也可將過氧化氫酶和H2O2分別調至同一pH再混合，以保證反應一開始便達到預設pH。
③本實驗不宜選用淀粉酶催化淀粉水解，因為淀粉酶催化的底物淀粉在酸性條件下也會發生水解反應。
精 準 命 題
例3　(2018·吉林大學附屬中學月考)下列有關酶的實驗設計思路正確的是(　C　)
A．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性
C．利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶，蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響
[解析]　過氧化氫的分解受溫度的影響，不宜用來探究溫度對酶活性的影響，A錯誤；碘液遇淀粉變藍色，淀粉酶能催化淀粉水解為麥芽糖等，水解產物遇碘液不顯藍色，蔗糖及其水解產物遇淀粉都不變藍，故不能驗證酶的專一性；B錯誤；新鮮的豬肝研磨液中含有過氧化氫酶，氯化鐵屬于無機催化劑，均能催化過氧化氫分解，可利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性，C正確；胃蛋白酶的最適pH為1.5，用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響不合理，D錯誤。
歸納總結
與酶有關的實驗變量分析
實驗目的 自變量 無關變量 因變量
驗證酶的 高效性 催化劑的 種類 底物量、反應時間、溫度、pH等 單位時間內底物的減少量或生成物的增加量
驗證酶的 專一性 酶種類(底 物相同) 酶的量、底物的種類和量、反應時間、溫度、pH等
底物種類 (酶相同) 底物量、酶的種類和量、反應時間、溫度、pH等
驗證溫度對酶 活性的影響 溫度 酶的種類和量、底物的種類和量、反應時間、pH等
驗證pH對酶 活性的影響 pH 酶的種類和量、底物的種類和量、反應時間、溫度等
探究酶的最適 溫度(或pH) 溫度 (或pH) 酶的種類和量、底物的種類和量、反應時間等
〔對應訓練〕
5．(2018·云南一檢)某課外活動小組用淀粉酶探究pH對酶活性的影響，得到如圖所示的實驗結果。請回答相關問題：
(1)酶活性是指酶對化學反應的催化效率，該實驗的自變量是pH，以1 h后淀粉剩余量作為檢測因變量的指標。
(2)如圖所示的實驗結果與預期不符，于是活動小組又進行重復(填“對照”“對比”或“重復”)實驗，得到與上圖無顯著差異的結果。查閱資料后發現，鹽酸能催化淀粉水解。因此推測，該實驗中淀粉可能是在淀粉酶和鹽酸的作用下分解的。pH為3條件下的酶活性小于(填“小于”“等于”或“大于”)pH為9條件下的酶活性，原因是兩種條件下反應速率基本相同，但pH為3的條件下，有鹽酸催化淀粉分解干擾實驗結果。
(3)在常溫、常壓下，與鹽酸相比，淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著，判斷依據是1h后，pH為7的條件下淀粉的剩余量小于pH為1條件下淀粉的剩余量。
考點四　ATP的結構與功能
　
1．ATP的結構
歸納如下：
2．ATP的主要功能
細胞內的一種高能磷酸化合物，是細胞生命活動所需能量的直接來源。
3．ATP的主要來源
(1)動物、人、真菌和大多數細菌的呼吸作用。
(2)綠色植物的呼吸作用和光合作用。
巧學妙記：ATP中的“一、二、三”
一個腺苷，二個高能磷酸鍵，三個磷酸基團。
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)1個ATP分子中只含有1個腺嘌呤和3個磷酸基團(　×　)
(2)ATP水解釋放的能量可用于細胞內的吸能反應(　√　)
(3)淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成(　×　)
(4)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態平衡(　×　)
(5)無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產生ATP的唯一來源(　×　)
(6)活細胞內ATP與ADP的轉化只能單向進行(　×　)
(7)能量就是ATP，ATP就是能量(　×　)
　　
1．細胞內產生與消耗ATP的具體場所分別有哪些？
[提示]產生場所有細胞質基質、線粒體、葉綠體，消耗場所有細胞膜、細胞質基質、葉綠體、線粒體、核糖體、細胞核等生物體的需能部位。
2．請說出生物體內的主要能源物質、主要儲能物質、直接能源物質、最終能量來源。
[提示]主要能源物質：糖類；主要儲能物質：脂肪；直接能源物質：ATP；最終能量來源：光能。
3．下圖為ATP的結構簡圖，請分析：
(1)圖示a處應為“—H”還是“—OH”？
(2)圖示b、c、d所示化學鍵是否相同？其中最易斷裂和重建的是哪一個？
(3)圖示框e的名稱是什么？它與DNA、RNA有何關系？
[提示](1)圖示a處應為“—OH”，即該五碳糖為“核糖”。
(2)圖示b為普通磷酸鍵，c、d則為高能磷酸鍵，其中d處的鍵最易斷裂和重建。
(3)圖示框e為腺嘌呤核糖核苷酸，它是構成RNA的基本單位之一，當發生逆轉錄時，它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對。
重 難 精 講
1．ATP的形成途徑
2．ATP與ADP的相互轉化
ATP的合成 ATP的水解
反應式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量來源 光能(光合作用)，化學能(細胞呼吸) 儲存在高能磷酸鍵中的能量
能量去路 儲存于形成的高能磷酸鍵中 用于各項生命活動
反應場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位
由上表可看出：ATP和ADP的相互轉化過程中，反應類型、反應所需酶以及能量的來源、去路和反應場所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互轉化不是可逆反應，但物質是可循環利用的。
3．細胞內產生與消耗ATP的生理過程
轉化場所 常見的生理過程
細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐
細胞質基質 產生ATP：細胞呼吸第一階段
消耗ATP：細胞內的生命活動，如物質運輸
葉綠體 產生ATP：光反應
消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉錄，蛋白質合成等
線粒體 產生ATP：有氧呼吸第二、三階段
消耗ATP：自身DNA復制、轉錄，蛋白質合成等
核糖體 消耗ATP：蛋白質合成
細胞核 消耗ATP：DNA復制、轉錄等
易錯提醒
與能源物質ATP相關的易錯點提醒
(1)ATP與ADP相互轉化不可逆：ATP與ADP的相互轉化，從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。
(2)ATP是與能量有關的一種物質，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54 kJ/mol的能量。
(3)不可誤認為細胞中含有大量ATP，事實上，細胞中ATP含量很少，ATP與ADP轉化非常迅速及時。無論是飽食還是饑餓，ATP與ADP含量都保持動態平衡。
(4)誤認為ATP轉化為ADP不消耗水：ATP轉化為ADP又稱“ATP的水解反應”，這一過程需ATP水解酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。
精 準 命 題
例4　(2018·河南重點校模擬)關于ATP的敘述中，錯誤的是(　A　)
A．ATP分子中含有三個高能磷酸鍵
B．正常細胞中ATP與ADP的比值在一定范圍內變化
C．ATP分子水解掉兩個高能磷酸鍵后變成腺嘌呤核糖核苷酸
D．ATP中的“A”與構成DNA、RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質
[解析]　ATP分子是由一個腺苷和三個磷酸基團構成的，它含有一個普通磷酸鍵和兩個高能磷酸鍵，水解掉兩個高能磷酸鍵后變成腺嘌呤核糖核苷酸，A錯誤，C正確；細胞中ATP的含量不多，但能不斷地合成和水解(正常細胞中ATP與ADP的相互轉化，時刻不停地發生且處于動態平衡之中)，從而保證細胞中穩定的供能環境，B正確；ATP分子中的“A”代表腺嘌呤和核糖組成的腺苷，而DNA、RNA中的堿基“A”代表腺嘌呤，D正確。
技巧點撥
ATP、DNA、RNA、核苷酸結構中“A”的含義辨析
(1)ATP結構中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
(2)DNA結構中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成。
(3)RNA結構中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成。
(4)核苷酸結構中的A為腺嘌呤。
可見，它們的共同點是都含有腺嘌呤。
〔對應訓練〕
6．(2018·天津實驗中學階段性考試)如圖是生物界中能量“通貨”——ATP的循環示意圖。下列相關敘述正確的是(　B　)
A．圖中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．食物為ATP“充電”指的是呼吸作用分解食物中的有機物產能
C．圖中不同來源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D．ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要
[解析]　圖中M指的是腺嘌呤，A錯誤，ATP充電指的是食物中穩定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能，需通過呼吸作用來完成，B正確；光合作用產生的ATP只能用于暗反應，不能用于胞吞和胞吐，C錯誤；ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”同樣需要酶的催化，D錯誤。
7．(2018·天津靜海一中月考)下列對細胞代謝需要的直接能源物質的相關敘述，正確的是(　C　)
A．該物質大量產生時一定伴隨線粒體對O2的大量消耗
B．該物質不可能產生、消耗于同一細胞器
C．葡萄糖的跨膜運輸不一定消耗該物質
D．人體細胞內貯存有大量的該物質，以適應生理活動的需要
[解析]　細胞的直接能源物質是ATP，原核細胞大量產生ATP時沒有線粒體的參與，A錯誤；在葉綠體中可產生和消耗ATP，B錯誤；葡萄糖進入紅細胞的跨膜運輸方式為協助擴散，不耗能，C正確；細胞內不會大量儲存ATP，D錯誤。
課末總結
1．〔思維導圖〕
2．〔高考必背語句〕
1．酶的催化效率高的原因是：同無機催化劑相比；酶能顯著降低化學反應的活化能。
2．酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。酶具有專一性、高效性、作用條件較溫和。
3．在最適的溫度和pH條件下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。
4．過酸、過堿或溫度過高使酶永久失活的原因：酶的空間結構遭到破壞。但低溫抑制酶的活性，不破壞酶的空間結構。
3．〔探究高考·明確考向〕
1．(2017·全國卷Ⅱ，3)下列關于生物體中酶的敘述，正確的是(　C　)
A．在細胞中，核外沒有參與DNA合成的酶
B．由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性
C．從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法
D．唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃
[解析]　鹽析法主要用于蛋白質的分離、純化，胃蛋白酶的化學本質是蛋白質，因而可用鹽析法進行沉淀，C項正確。真核細胞中DNA主要分布于細胞核中，細胞質中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布，所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中，A項錯誤。酶作為生物催化劑可以在生物體內發揮作用，也可以在生物體外發揮作用，B項錯誤。唾液淀粉酶催化反應的最適溫度為37℃左右，而該酶通常在低溫下保存，D項錯誤。
2．(2016·全國卷Ⅰ，3)若除酶外所有試劑均已預保溫，則在測定酶活力的試驗中，下列操作順序合理的是(　C　)
A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量
B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量
C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量
D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量
[解析]　根據題意可知，該實驗的pH為無關變量，為了排除pH的干擾，應在酶和底物混合之前加入緩沖液，為酶促反應提供穩定的pH環境，A、B、D項都錯誤，C項正確。
3．(2015·海南卷，3)ATP是直接為細胞生命活動提供能量的有機物。關于ATP的敘述，錯誤的是(　D　)
A．酒精發酵過程中有ATP生成
B．ATP可為物質跨膜運輸提供能量
C．ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量
D．ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成
[解析]　ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，D錯誤。
4．(2017·天津理綜)將A、B兩種物質混合，T1時加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。敘述錯誤的是(　C　)
A．酶C降低了A生成B這一反應的活化能
B．該體系中酶促反應速率先快后慢
C．T2后B增加緩慢是酶活性降低導致的
D．適當降低反應溫度，T2值增大
[解析]　加入酶C后A濃度降低，B濃度升高，說明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的實質是降低化學反應的活化能，A項正確；隨著反應的進行，底物A濃度由大變小，酶促反應速率先快后慢，B項正確、C項錯誤；圖示反應在最適溫度下進行，降低反應溫度，反應速率將減慢，反應時間將延長，T2值增大，D項正確。
5．(2016·全國卷Ⅱ，29)為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃)，測定各組在不同反應時間內的產物濃度(其他條件相同)，結果如圖。回答下列問題：
(1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是B組。
(2)在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會加快。
(3)如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產物總量不變，原因是60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應產物總量也不會增加。
(4)生物體內酶的化學本質是蛋白質或RNA，其特性有高效性和專一性(答出兩點即可)。
[解析]　(1)圖中信息表明：40℃條件下產物濃度達到最大值所需時間比20℃條件下短，且40℃條件下產物濃度最大值大于60℃條件下，故在三個溫度條件下，該酶活性最高的是B組。(2)由圖可知，在20℃～40℃范圍內的酶活性均大于20℃時的酶活性，故在t1前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會加快。(3)圖中信息表明：在t2時，60℃條件下的酶已失活，故此時增加底物，反應產物總量不會增加。(4)絕大多數酶的化學本質是蛋白質，少數酶的化學本質是RNA；酶的特性包括：高效性、專一性、作用條件較溫和。
第二講　細胞呼吸
考綱要求
1．細胞呼吸　Ⅱ
2．實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式
考點一　有氧呼吸和無氧呼吸的過程
　
1．細胞呼吸
是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。
2．細胞的有氧呼吸
(1)過程圖解
(2)寫出有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向)
。
3．無氧呼吸
4．不同生物無氧呼吸產物
[易錯警示]
無氧呼吸過程共產生2個ATP，而這2個ATP只產自第一階段，第二階段不產生ATP。
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)在有氧與缺氧的條件下細胞質基質中都能形成ATP(　√　)
(2)有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水(　×　)
(3)線粒體將葡萄糖氧化分解成CO2和H2O(　×　)
(4)無氧呼吸能產生ATP，但沒有[H]的生成過程(　×　)
(5)檢測酵母菌培養過程中是否產生CO2可判斷其呼吸方式(　×　)
(6)有氧呼吸第二、三階段都能產生大量ATP(　×　)
(7)乳酸菌細胞內，細胞呼吸第一階段產生[H]，第二階段消耗[H](　√　)
　　
　以下甲、乙兩圖都表示某生物的CO2釋放量和O2吸收量的變化，請解讀：
(1)甲、乙兩圖中只進行無氧呼吸、只進行有氧呼吸及兩種呼吸作用共存的對應點或段分別是什么？你的判斷依據是什么？
(2)兩圖中哪一點(或段)適合水果、蔬菜貯藏？請說出判斷依據。
(3)下列生物中其呼吸狀況能用甲、乙兩圖表示的是AB。
A．酵母菌　　 B．綠色植物(非綠色器官)
C．乳酸菌　 D．人
[提示](1)只進行無氧呼吸：甲中a、乙中A點；只進行有氧呼吸：甲中d、乙中C點之后(含C點)；兩種呼吸共存：甲中b、c乙中AC段(不含A、C點)。判斷依據為甲中a及乙中A點時無O2消耗，應只進行無氧呼吸，甲中d及乙中C點之后(含C點)，O2吸收量與CO2釋放量相等，應只進行有氧呼吸，甲中b、c及乙中AC段(不含A、C點)CO2釋放量大于O2吸收量，故除有氧呼吸外，還應存在無氧呼吸。
(2)甲圖中c、乙圖中B點最適合水果、蔬菜貯存，因為此時CO2釋放量最少，呼吸作用消耗有機物最少。
重 難 精 講
1．過程圖解
2．有氧呼吸中氧元素的來源和去路
注：有氧呼吸中H2O既是反應物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部來自O2。
3．有氧呼吸和無氧呼吸的比較
有氧呼吸 無氧呼吸
區別 場所 細胞質基質和線粒體 細胞質基質
條件 氧氣，多種酶 無氧氣，多種酶
物質 變化 葡萄糖徹底氧化分解，生成CO2和H2O 葡萄糖分解不徹底，生成乳酸或酒精和CO2
能量 變化 釋放大量能量，產生大量ATP 釋放少量能量，產生少量ATP
特點 受O2和溫度等因素的影響 有氧氣存在時，無氧呼吸受抑制
聯系 二者第一階段反應完全相同，并且都在細胞質基質中進行；本質都是氧化分解有機物、釋放能量，產生ATP
4．細胞呼吸中的相關實驗
(1)細胞呼吸速率的測定
①實驗裝置：
②實驗原理：組織細胞呼吸作用吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，刻度管內的水滴左移。單位時間內液滴左移的體積即表示呼吸速率。裝置乙為對照。
(2)細胞呼吸類型的探究
①實驗裝置：
裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所產生的CO2，紅色液滴移動的距離代表種子呼吸吸收的O2量。裝置乙中紅色液滴移動的距離代表種子呼吸吸收的O2量與產生的CO2量的差值。
②實驗分析：
現象 結論
甲裝置 乙裝置
液滴左移 液滴不動 只進行有氧呼吸
液滴不動 液滴右移 只進行無氧呼吸
液滴左移 液滴右移 既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸
(3)注意事項
①為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應將裝置進行滅菌，所測種子進行消毒處理。
②對照組的設置：為防止氣壓、溫度等物理因素(或非生物因素)所引起的誤差，應設置對照實驗，將所測定的生物滅活(將種子煮熟)，其他條件均不變。
③若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
(4)探究細胞呼吸過程場所的實驗(一般是探究第二階段的場所)常見方法是用離心的方法把動物細胞的細胞質基質和線粒體分開，分別加入丙酮酸，檢測CO2的產生。
[易錯警示]
有關細胞呼吸的7個易錯點
(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的可能是有氧呼吸，也可能是無氧呼吸，但一定不是乳酸發酵。
(2)不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因在于催化反應的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
(3)無氧呼吸只釋放少量能量，其余能量儲存在分解不徹底的氧化產物——酒精或乳酸中。
(4)水稻等植物長期水淹后爛根的原因是無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用。
(5)真核生物細胞并非都能進行有氧呼吸，如蛔蟲細胞、哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸。
(6)原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行有氧呼吸，如藍藻、硝化細菌等，因為其細胞中含有與有氧呼吸有關的酶。
精 準 命 題
考向一　 細胞呼吸方式的判斷
例1　(2018·東北師大附中月考)下面三個裝置可用于研究萌發種子的呼吸作用方式及其產物，有關分析不正確的是(　B　)
A．裝置甲可用于探究呼吸作用是否產生熱量
B．裝置乙的有色液滴向左移動，說明種子萌發只進行有氧呼吸
C．裝置丙可用于探究萌發的種子的呼吸作用是否產生二氧化碳
D．三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都需要設置對照實驗
[解析]　裝置甲中有溫度計，且使用了保溫桶(可以防止種子細胞呼吸釋放的熱量散失)，可以用于探究呼吸作用是否產生熱量，A正確；裝置乙中NaOH溶液能吸收二氧化碳，有色液滴向左移動是該裝置中氧氣減少所致，說明種子萌發時一定進行有氧呼吸，但種子細胞也可能同時進行無氧呼吸，B錯誤；澄清的石灰水可用于檢測二氧化碳，因此，裝置丙可用于探究萌發的種子的呼吸作用是否產生二氧化碳，C正確；三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，以殺死種子表面的微生物，避免微生物的呼吸作用對實驗產生干擾，并且三個裝置都要設置相應的對照實驗，D正確。
例2　(2018·河南鄭州第二次質量預測)呼吸熵(PQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作為描述細胞呼吸過程中氧氣供應狀態的一種指標。下圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過程中氧分壓與呼吸熵的關系。以下敘述中，正確的是(　B　)
A．呼吸熵越大，細胞有氧呼吸越強，無氧呼吸越弱
B．B點有氧呼吸的強度大于A點有氧呼吸的強度
C．為了減少有機物的損耗，最好將氧分壓調至C點
D．C點以后，細胞呼吸強度不再隨氧分壓的變化而變化
[解析]　以葡萄糖為底物的有氧呼吸過程中產生的CO2量與O2量相等，無氧呼吸不消耗氧氣，因此呼吸熵越大，說明消耗的氧氣越少，有氧呼吸越弱，釋放的CO2越多，無氧呼吸越強，A錯誤；B點呼吸熵小于A點，說明B點時耗氧多，有氧呼吸的強度大于A點，B正確；C點呼吸熵為1，細胞僅進行有氧呼吸，消耗有機物較多，C錯誤；C點后細胞呼吸強度隨氧分壓升高而升高，到一定程度后不再發生改變，D錯誤。
技巧點撥
根據氣體的變化和場所情況判斷細胞呼吸類型的方法
(1)根據CO2釋放量與O2消耗量判斷(呼吸底物為葡萄糖)
①不消耗O2，釋放CO2―→只進行無氧呼吸。
②無CO2釋放―→只進行產生乳酸的無氧呼吸。
③酒精產生量等于CO2量―→只進行產生酒精的無氧呼吸。
④CO2釋放量等于O2的吸收量―→只進行有氧呼吸。
⑤CO2釋放量大于O2的吸收量―→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2來自酒精發酵。
⑥CO2釋放量小于O2吸收量：底物中有脂肪。
⑦酒精產生量小于CO2量―→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2來自有氧呼吸。
(2)根據場所判斷
①真核細胞：若整個呼吸過程均在細胞質基質中進行，則為無氧呼吸；若部分過程在線粒體中進行，則為有氧呼吸。
②原核細胞：原核細胞沒有線粒體，故原核細胞的細胞呼吸在細胞質和細胞膜上進行，其呼吸方式應根據產物判斷，若只有二氧化碳和水產生則為有氧呼吸，若還有乳酸或酒精產生，則還存在無氧呼吸。
考向二　細胞呼吸的過程
例3　(2019·高考預測)如圖是酵母菌呼吸作用實驗示意圖，相關敘述正確的是(　A　)
A．條件X下葡萄糖中能量的去向有三處
B．條件Y下，葡萄糖在線粒體中被分解，并產生CO2和水
C．試劑甲為溴麝香草酚藍水溶液
D．物質a產生的場所為線粒體基質
[解析]　選項A，根據產物酒精判斷條件X為無氧，無氧呼吸過程中葡萄糖中的能量一部分儲存在酒精中，一部分儲存在ATP中，大部分以熱能形成散失；選項B，線粒體不能利用葡萄糖；選項C，試劑甲為酸性重鉻酸鉀溶液；選項D，圖中無氧呼吸產生CO2的場所為細胞質基質，有氧呼吸產生CO2的場所為線粒體基質。
技巧點撥
細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路
來源 去路
[H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O 無氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：與O2結合生成水 無氧呼吸：還原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三個階段都產生 無氧呼吸：只在第一階段產生 用于各項生命活動
考向三：細胞呼吸的相關計算
例4　(2018·河北石家莊質量檢測)某興趣小組對不同氧濃度下酵母菌的細胞呼吸方式及產物展開了研究，下圖為測得的實驗數據。據圖中信息推斷，錯誤的是(　C　)
A．氧濃度為a時，酵母菌只進行無氧呼吸
B．氧濃度為b和d時，酵母菌細胞呼吸方式不同
C．氧濃度為c時，有2/5的葡萄糖用于有氧呼吸
D．a、b、c、d四個氧濃度下，酵母菌都能產生[H]和ATP
[解析]　氧濃度為a時，此酵母菌只進行無氧呼吸，A正確；氧濃度為b時，產生CO2的量大于產生酒精的量，故存在有氧呼吸和無氧呼吸兩種呼吸方式，而氧濃度為d時，產生酒精的量為0，說明只存在有氧呼吸，B正確；氧濃度為c時，無氧呼吸產生6 mol酒精，則消耗3 mol葡萄糖，同時產生6 molCO2，可推出有氧呼吸產生CO2的量為15－6＝9(mol)，消耗1.5 mol葡萄糖，故有1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，C錯誤；a、b、c、d四個氧濃度下，酵母菌均進行著細胞呼吸，故都能產生[H]和ATP，D正確。
技巧點撥
細胞呼吸過程中的比值歸納(以酵母菌為例)
(1)有氧呼吸葡萄糖︰O2︰CO2＝1︰6︰6。
(2)無氧呼吸葡萄糖︰CO2︰酒精＝1︰2︰2或葡萄糖︰乳酸＝1︰2。
(3)消耗等量的葡萄糖時，無氧呼吸與有氧呼吸產生的CO2摩爾數之比為1︰3。
(4)消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗氧氣的物質的量與有氧呼吸和無氧呼吸產生CO2摩爾數之和的比為3︰4。
〔對應訓練〕
1．(2018·安徽重點校模擬)下列關于植物呼吸作用的敘述，正確的是(　A　)
A．呼吸作用的中間產物丙酮酸可以通過線粒體雙層膜
B．是否產生二氧化碳是有氧呼吸和無氧呼吸的主要區別
C．高等植物只進行有氧呼吸不能進行無氧呼吸
D．種子庫中貯藏的風干種子不能進行呼吸作用
[解析]　丙酮酸在細胞質基質中產生(有氧呼吸第一階段產生丙酮酸，進行的場所是細胞質基質)，能通過線粒體雙層膜進入線粒體，在線粒體內進行徹底氧化分解，釋放大量的能量，A正確；植物細胞的有氧呼吸和產物為酒精的無氧呼吸都可產生二氧化碳，B錯誤；高等植物既可以進行有氧呼吸也可以進行無氧呼吸，C錯誤；種子庫中貯藏的種子仍能進行呼吸作用，只是呼吸作用較弱，D錯誤。
2．(2018·江西鷹潭一中月考)如圖表示的是有氧呼吸過程，下列有關說法正確的是(　C　)
A．①②③中數值最大的是①
B．產生①②的場所是線粒體
C．④代表的物質是氧氣
D．乳酸菌能完成圖示全過程
[解析]　①、②、③分別表示的是有氧呼吸第一、二、三階段釋放出的能量，其中第三階段[H]和氧氣結合，釋放的能量最多，即③最大，A錯誤；有氧呼吸第一階段在細胞質基質中進行，第二、三階段在線粒體中進行，B錯誤；乳酸菌是厭氧型原核生物，沒有線粒體，也不能進行有氧呼吸，D錯誤。故本題選C。
3．(2018·江西臨川一中月考)將一些蘋果儲藏在密閉容器中，較長時間后會聞到酒香。當通入不同濃度的O2時，其O2的消耗速率和CO2的產生速率如表所示(假設細胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列敘述錯誤的是(　D　)
氧濃度(%) a b c d e
CO2產生速率 (mol·min－1) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0
O2消耗速率 (mol·min－1 0 0.5 0.7 1.2 3.0
A．氧濃度為a時，細胞呼吸只在細胞質基質中進行
B．氧濃度為b時，較適宜蘋果的儲藏
C．氧濃度為c時，有氧呼吸產生CO2的速率為0.7 mol·min－1
D．氧濃度為d時，無氧呼吸消耗葡萄糖的速率是有氧呼吸的1/4
[解析]　有氧呼吸消耗的氧氣量與產生的二氧化碳量相等，氧氣濃度為a時，O2消耗速率為0，細胞只進行無氧呼吸，無氧呼吸的場所是細胞質基質，A正確；氧濃度為b時，有氧呼吸與無氧呼吸共存，但總的二氧化碳產生量最少，有機物消耗量少，故較適宜蘋果的儲藏，B正確；氧濃度為c時，氧氣消耗速率為0.7 mol·min－1，有氧呼吸產生二氧化碳的速率與之相同，C正確；氧濃度為d時，有氧呼吸產生CO2的速率是1.2 mol·min－1，消耗葡萄糖的速率是0.2 mol·min－1，無氧呼吸產生CO2的速率是0.4 mol·min－1，消耗葡萄糖的速率是0.2 mol·min－1，故此情況下有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等，D錯誤。
考點二　影響細胞呼吸的因素及其應用
　
1．溫度
(1)影響原理：溫度通過影響酶的活性影響細胞呼吸速率。
(2)曲線分析：
①a點為該酶的最適溫度，細胞呼吸速率最快。
②溫度低于a時，隨溫度降低，酶活性下降，細胞呼吸受抑制。
③溫度高于a時，隨溫度升高，酶活性下降，甚至變性失活，細胞呼吸受抑制。
(3)實際應用：
①保鮮：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延長保鮮時間。
②促進生長：溫室中栽培蔬菜時，夜間適當降低溫度，可降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高蔬菜的產量。
2．氧氣
(1)影響原理：氧氣促進有氧呼吸，抑制無氧呼吸。
(2)曲線分析：
①A點時，氧濃度為零，細胞只進行無氧呼吸。
②氧濃度為0～10%時，隨氧濃度的升高，無氧呼吸速率減慢。B點時，有氧呼吸釋放的CO2量等于無氧呼吸釋放的CO2量；C、D點：橫坐標相同，無氧呼吸停止。
③氧濃度在0～20%時，隨氧濃度升高，有氧呼吸速率逐漸加快。
④隨氧濃度的升高，細胞呼吸速率先減慢后加快，最后趨于穩定。
⑤氧濃度為5%左右時，細胞呼吸強度最弱。
(3)實際應用：
①保鮮：低氧(氧含量5%左右)有利于蔬菜保鮮。
②促進生長：農作物中耕松土可以增加土壤中氧氣的含量，促進根部有氧呼吸促進生長。
③防止無氧呼吸：陸生植物長時間水淹，土壤中氧含量降低，植物因無氧呼吸產生的酒精積累而爛根。
④控制呼吸方式：制葡萄酒時，初期進行有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖，發酵時嚴格控制無氧環境，促進酵母菌的無氧呼吸。
3．二氧化碳
(1)影響原理：CO2是細胞呼吸的終產物，積累過多會抑制細胞呼吸。
(2)曲線分析：
(3)實際應用：
①保鮮：地窖中CO2濃度高，有利于蔬菜水果的儲存。
②抑菌：薯片等食品充氣保存，可抑制微生物的繁殖。
4．水含量
(1)影響原理：
①各種生化反應需溶解在水中才能進行，自由水含量升高，新陳代謝加快。
②水是有氧呼吸的反應物之一，含水量會影響細胞呼吸的進行。
(2)實際應用：
①抑制細胞呼吸：曬干的種子自由水含量降低，細胞呼吸減慢，更有利于儲存。
②促進細胞呼吸：浸泡的種子有利于種子的萌發。
重 難 精 講
1．內部因素——遺傳因素(決定酶的種類和數量)
(1)不同種類的植物細胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。
(2)同一植物在不同的生長發育時期細胞呼吸速率不同，如幼苗期、開花期細胞呼吸速率較高，成熟期細胞呼吸速率較低。
(3)同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同，如生殖器官大于營養器官。
2．外部因素
影響機理 曲線模型 實踐應用
溫度 影響呼吸酶的活性：最適溫度時，細胞呼吸最強；超過最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受抑制；低于最適溫度酶活性下降，呼吸受抑制 ①低溫下貯存蔬菜、水果； ②在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫，以降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高產量
氧氣 氧氣作為有氧呼吸的原料而影響細胞呼吸的速率和性質(在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；濃度為大于零小于10%時，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸) 適當降低氧氣濃度能夠抑制細胞呼吸，減少有機物消耗，以延長蔬菜、水果的保鮮時間
CO2 濃度 增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制效應。這可以從化學平衡的角度得到解釋 在蔬菜和水果的保鮮中，增加CO2的濃度，可提高保鮮效果
H2O 在一定范圍內，細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱 將種子風干，以減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，延長作物種子儲藏時間
3．應用
[易錯警示]
(1)O2濃度為零時，細胞呼吸強度并不為零，因為細胞可進行無氧呼吸。
(2)隨著O2濃度的增加，無氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧氣濃度較低而較弱，細胞呼吸的總強度較低；但隨著氧氣濃度的升高，有氧呼吸逐漸增強，細胞呼吸總強度增大。
(3)從化學平衡的角度分析，高濃度的CO2在一定程度上可以抑制細胞呼吸。
(4)儲存種子需要低氧、低溫、干燥的環境，儲存水果蔬菜需要低氧、零上低溫、低濕的環境，以減少有機物的消耗。
精 準 命 題
例5　(2018·湖南衡陽八中月考)甲、乙兩圖均表示氧濃度對呼吸作用(底物為葡萄糖)的影響，下列相關敘述正確的是(　B　)
A．甲圖中，氧濃度為a時只進行無氧呼吸，呼吸產物中有乳酸或酒精
B．甲圖中，氧濃度為d時只進行有氧呼吸
C．乙圖中，儲存種子或水果時，A點對應的氧濃度最適宜
D．根據乙圖可知，在C點對應的氧濃度條件下只進行有氧呼吸
[解析]　甲圖中氧濃度為a時，只釋放CO2，不吸收O2，只進行無氧呼吸，由于無氧呼吸產物中有CO2，因此呼吸產物中有酒精，不會有乳酸，A錯誤；甲圖中氧濃度為d時，CO2釋放量與O2吸收量相等，只進行有氧呼吸，B正確；乙圖中在C點對應的氧濃度下CO2釋放量最少，最適宜儲存種子或水果，C錯誤；根據乙圖可知，A～C段，隨著氧濃度增大，無氧呼吸在減弱，有氧呼吸在加強，在C點對應氧濃度條件下，無氧呼吸和有氧呼吸都在進行，D錯誤。
〔對應訓練〕
4．(2018·重慶巴蜀中學月考)下列對生產措施或生活中所涉及的細胞呼吸知識的敘述，不正確的是(　C　)
A．提倡慢跑，可防止因無氧呼吸產生乳酸使人體肌肉酸脹乏力
B．用酵母菌發酵生產酒精的過程中，pH發生變化是其死亡率上升的原因之一
C．選用透氣性好的“創可貼”，是為保證人體細胞的有氧呼吸
D．作物種子貯藏前需要干燥，主要是通過減少水分以抑制細胞呼吸
[解析]　慢跑過程中肌細胞內氧氣供應充足，可避免因無氧呼吸產生大量乳酸使肌肉酸脹；A正確；酵母菌發酵過程中，因有大量二氧化碳的產生，pH會逐漸降低，這是引起酵母菌死亡的原因之一，B正確；選用透氣性好的“創可貼”，是為了抑制厭氧菌的生存和繁殖，人體細胞有氧呼吸需要的氧氣主要來自組織液，C錯誤；作物種子在貯藏前需要干燥，使其散失大量自由水，以抑制細胞呼吸，減少有機物消耗，D正確。
5．(2018·四川成都一診)干種子萌發過程中，CO2釋放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的變化趨勢如圖所示(假設呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列問題：
(1)干種子吸水后，自由水比例大幅增加，會導致細胞中新陳代謝速率明顯加快，原因是水是細胞內的良好溶劑，許多生物化學反應需要水的參與，水參與物質運輸(至少答出兩點)。
(2)種子萌發過程中的12～30 h之間，細胞呼吸的產物是水、酒精和CO2。若種子萌發過程缺氧，將導致種子萌發速度變慢甚至死亡，原因是缺氧時，種子無氧呼吸產生的能量不能滿足生命活動所需；無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用。
(3)與種子萌發時相比，胚芽出土后幼苗的正常生長還需要的環境條件包括適宜的光照、CO2和無機鹽。
[解析]　(1)自由水是細胞內的良好溶劑，許多生物化學反應都需要水的參與，水也參與細胞內物質的運輸，所以干種子吸水后，自由水比例大幅增加，會導致細胞中新陳代謝速率明顯加快。(2)由圖示可知，種子萌發過程中的12～30 h之間CO2釋放量大于O2的吸收量，推斷種子同時進行無氧呼吸和有氧呼吸，有氧呼吸的產物為水和CO2，無氧呼吸的產物為酒精和CO2。如果種子萌發過程中缺氧，將導致無氧呼吸速率加快，種子無氧呼吸產生的能量不能滿足生命活動所需，同時無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用，將導致種子萌發速度變慢甚至死亡。(3)胚芽出土后幼苗能夠進行光合作用制造有機物，與種子萌發時相比，正常生長還需要適宜的光照、CO2和無機鹽等。
考點三　實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式
　
1．實驗原理
(1)酵母菌的代謝類型和細胞呼吸方式：
(2)細胞呼吸產物的檢測：
產物 試劑 現象(顏色變化)
CO2 澄清的石灰水 變混濁
溴麝香草酚藍水溶液 藍色→綠色→黃色
酒精 在酸性條件下橙色的重鉻酸鉀溶液 橙色→灰綠色
2．實驗步驟
(1)配制酵母菌培養液：酵母菌＋質量分數為5%的葡萄糖溶液，分別裝入A、B兩錐形瓶中。
(2)如圖連接好實驗裝置：
(3)放置一段時間后觀察實驗現象。
①觀察兩組裝置中澄清石灰水的變化。
②檢測是否有酒精產生：
取A、B瓶中濾液各2 mL分別注入A、B兩支干凈的試管中。向兩試管中分別滴加酸性重鉻酸鉀溶液0.5mL，并振蕩。觀察試管中溶液的顏色變化。
3．實驗現象
甲組 乙組
澄清的石灰水 培養液 澄清的石灰水 培養液
現象 變混濁 橙色 變混濁 灰綠色
4．實驗結論
重 難 精 講
1．實驗原理
2．實驗流程
3．實驗中的關鍵步驟
(1)將裝置(甲)連通橡皮球，讓空氣間斷而持續地依次通過3個錐形瓶，既保證O2的充分供應，又使進入A瓶的空氣先經過NaOH的錐形瓶，清除空氣中的CO2，保證第三個錐形瓶的澄清石灰水變混濁是由酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致。
(2)B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清的石灰水。
精 準 命 題
例6　(2018·山西太原一中月考)利用如圖1所示的實驗裝置，測得溫度與酵母菌無氧呼吸速率的關系(如圖2所示)，下列有關敘述正確的是(　B　)
A．試管中加水的目的是為細胞呼吸提供原料
B．葡萄糖溶液煮沸的目的是除雜菌及排除氧氣
C．可用溴麝香草酚藍水溶液檢測有無酒精產生
D．本實驗說明25℃為酵母菌無氧呼吸的最適溫度
[解析]　試管中加水的主要目的是制造無氧環境及便于統計單位時間內產生的氣泡數，A錯誤；葡萄糖溶液煮沸是為了除雜菌及排除氧氣，B正確；溴麝香草酚藍水溶液用于檢測CO2，酸性重鉻酸鉀溶液用于檢測酒精，C錯誤；據圖中數據判斷，0～25℃范圍內，曲線均呈上升趨勢，但25℃以后的實驗數據不詳，因此無法判斷25℃是否為酵母菌無氧呼吸的最適溫度，D錯誤。
〔對應訓練〕
6．(2018·太原一模)下列關于探究酵母菌細胞呼吸作用的產物的敘述，正確的是(　C　)
A．如果產生的氣體使澄清的石灰水變混濁，則酵母菌只進行有氧呼吸
B．如果產生的氣體使溴麝香草酚藍水溶液變黃色，則酵母菌只進行無氧呼吸
C．無論進行有氧呼吸還是無氧呼吸，酵母菌都能產生CO2
D．酵母菌發酵時不產生氣體，但其發酵液能使重鉻酸鉀變灰綠色
[解析]　澄清石灰水和溴麝香草酚藍溶液都用于檢測CO2，酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產生CO2，因此產生的氣體使澄清的石灰水變混濁，或使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，并不能說明酵母菌的呼吸方式。
7．為研究酵母菌的呼吸方式，某生物小組制作了如圖a—f所示裝置，下列判斷不合理的是(　B　)
A．若a裝置液滴不移動，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行無氧呼吸
B．若a裝置液滴左移，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行有氧呼吸
C．連接e→c→d，給裝置通空氣，d中石灰水變混濁，可驗證酵母菌進行了有氧呼吸
D．f放置一段時間后，連接f→d，d中石灰水變混濁，可驗 證酵母菌進行了無氧呼吸
[解析]　若a裝置液滴左移，因呼吸作用產生的CO2被NaOH吸收，故說明酵母菌進行有氧呼吸吸收了O2，b裝置液滴右移，說明無氧呼吸產生了CO2，故B項錯誤。
課末總結
1．〔思維導圖〕
2．〔高考必背語句〕
1．細胞呼吸：是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。
2．有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。
3．無氧呼吸是指細胞不需要氧的參與，通過多種酶的催化作用，將葡萄糖等有機物不徹底氧化分解，釋放少量能量，產生少量ATP的過程。
4．有氧呼吸三個階段的場所分別是細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜。
5．細胞呼吸的意義是為各種生命活動提供能量，為細胞內各種物質間轉化提供中間產物。
3．〔探究高考·明確考向〕
1．(2018·全國Ⅲ，5)下列關于生物體中細胞呼吸的敘述，錯誤的是(　C　)
A．植物在黑暗中可進行有氧呼吸也可進行無氧呼吸
B．食物鏈上傳遞的能量有一部分通過細胞呼吸散失
C．有氧呼吸和無氧呼吸的產物分別是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用過程中都可以合成ATP
[解析]　A對：植物體的細胞呼吸在有光或無光條件下都可以進行，氧氣充足時進行有氧呼吸，氧氣缺少時進行無氧呼吸。B對：在食物鏈中，輸入某一營養級的能量，一部分用于此營養級生物自身的生長、發育和繁殖等生命活動，一部分則通過細胞呼吸以熱能的形式散失。C錯：有氧呼吸的產物是水和CO2，無氧呼吸的產物是酒精和CO2或者是乳酸。D對：有氧呼吸的三個階段都有ATP產生，光合作用的光反應階段有ATP產生。
2．(2018·天津卷，5)為探究酵母菌的呼吸方式，在連通CO2和O2傳感器的100 mL錐形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培養液，密封后在最適溫度下培養。培養液中的O2和CO2相對含量變化見下圖。有關分析錯誤的是(　C　)
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降
B．t3時，培養液中葡萄糖的消耗速率比t1時快
C．若降低10 ℃培養，O2相對含量達到穩定所需時間會縮短
D．實驗后的培養液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色
[解析]　A對：t1→t2，培養液中O2相對含量下降，但與0→t1段相比，下降幅度變小，故酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降。B對：t3時，培養液中O2相對含量比較低，酵母菌主要進行無氧呼吸；t1時，培養液中O2相對含量較高，酵母菌主要進行有氧呼吸。t3時無氧呼吸產生CO2的速率與t1時產生CO2的速率近似相等，相同量的葡萄糖無氧呼吸產生的CO2量比有氧呼吸少，可見t3時培養液中葡萄糖的消耗速率比t1時快。C錯：由題意可知，曲線是在最適溫度下獲得的，若降低10 ℃培養，則呼吸速率下降，O2相對含量達到穩定所需時間會延長。D對：因酵母菌在后期進行了長時間的無氧呼吸，產生了酒精，故實驗后的培養液濾液加入適量橙色的酸性重鉻酸鉀溶液后會變成灰綠色。
3．(2017·海南卷，7)下列有關植物細胞呼吸作用的敘述，正確的是(　C　)
A．分生組織細胞的呼吸速率通常比成熟組織細胞的小
B．若細胞既不吸收O2也不放出CO2，說明細胞已停止無氧呼吸
C．適當降低氧濃度可降低果實的有氧呼吸進而減少有機物的消耗
D．利用葡萄糖進行有氧呼吸時，吸收O2與釋放CO2的摩爾數不同
[解析]　與成熟組織細胞相比，分生組織細胞代謝旺盛，呼吸速率快，A錯誤。某些植物組織細胞無氧呼吸產物為乳酸，產生乳酸的無氧呼吸過程，既不吸收O2也不放出CO2，B錯誤。降低氧氣濃度，有氧呼吸減弱，有機物消耗減慢，C正確。利用葡萄糖進行有氧呼吸時，吸收O2與釋放CO2的摩爾數相同，D錯誤。
第三講　光合作用
考綱要求
1．光合作用的基本過程　Ⅱ
2．影響光合作用速率的環境因素　Ⅱ
3．實驗：綠葉中色素的提取和分離
考點一　實驗：綠葉中色素的提取和分離
　
1．實驗原理：
(1)色素的提取：綠葉中色素溶于有機溶劑無水乙醇，而不溶于水中。
(2)色素的分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。
2．實驗步驟
提取色素
↓
制備濾紙條
↓
畫濾液細線
↓
分離色素
↓
觀察結果：濾紙條上呈現四條顏色、寬窄不同的色素帶
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)利用紙層析法可分離出4種葉綠體色素。(　√　)
(2)乙醇提取的葉綠體色素不能吸收光能。(　×　)
(3)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。(　×　)
(4)葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內。(　×　)
　　
1．為什么要選新鮮的綠色葉片？
[提示]因為獲得的濾液中色素含量高。
2．濾紙為什么需預先干燥處理？
[提示]干燥處理的目的是使層析液在濾紙上快速擴散。
3．為什么研磨時要迅速？
[提示]葉綠素不穩定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分，以保證提取較多的色素。
4．為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？
[提示]防止乙醇揮發和色素氧化。
5．分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因。
[提示]不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬，反之色素帶窄。
重 難 精 講
1．實驗流程
步驟 操作要點 說明
提 取 色 素 研 磨 ①無水乙醇：作為提取液，可溶解綠葉中的色素 ②SiO2：使研磨更充分 ③CaCO3：防止研磨時葉綠素受到破壞
過 濾 研磨后并用 單層尼龍布過濾
制備濾 紙條 剪去兩角的濾紙條一端1 cm處用鉛筆畫一條細線 剪去兩角以保證色素在濾紙上擴散均勻、整齊，否則會形成弧形色素帶
畫濾液 細線 用毛細吸管吸取色素濾液，沿鉛筆線均勻畫一條濾液細線，待濾液干后再畫一兩次 ①濾液細線要細、直 ②干燥后重復畫一兩次，使濾液細線既有較多的色素，又使各色素擴散的起點相同
色素 分離 將適量層析液倒入試管→插入濾紙條→棉塞塞緊試管口
實驗 結果 分析
色素種類 色素 顏色 色素 含量 溶解度 擴散 速度
胡蘿卜素 橙黃色 最少 最高 最快
葉黃素 黃色 較少 較高 較快
葉綠素a 藍綠色 最多 較低 較慢
葉綠素b 黃綠色 較多 最低 最慢
[易錯警示]
(1)從色素帶的寬度可推知色素含量的多少。
(2)從色素帶的位置可推知色素在層析液中溶解度大小。
(3)在濾紙上距離最近的兩條色素帶是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠的兩條色素帶是胡蘿卜素與葉黃素。
精 準 命 題
例1　(2018·江西臨川二中模擬)利用乙醇提取出葉綠體中的色素，設法分離得到各種色素后，將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素和混合液依次點樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如圖所示)，當濾紙下方浸入層析液后，濾紙條上各色素正確位置應為(　B　)
[解析]　葉綠體中的色素在濾紙條上的擴散速度不同，在層析液中溶解度大則擴散速度快，溶解度小則擴散速度慢，從而使色素得以分離，濾紙條上的色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，由于混合液中各種色素均有，因此5位置會出現4條色素帶，故B正確。
技巧點撥
綠葉中色素提取和分離異常現象分析
收集到的濾液綠色過淺
原因 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分 ②使用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少 ③一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低(正確做法：分次加入少量無水乙醇) ④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞
濾紙條色素帶重疊
原因 ①濾液細線不直；②濾液細線過粗
濾紙條無色素帶
原因 ①忘記畫濾液細線 ②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中 ③誤用蒸餾水作提取液或層析液，導致無色素帶
〔對應訓練〕
1．(2018·福建三明九中二檢)關于葉綠素提取的敘述，錯誤的是(　C　)
A．菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料
B．加入少許CaCO3能避免葉綠素被破壞
C．用乙醇提取的葉綠體色素中無胡蘿卜素
D．研磨時加入石英砂可使葉片研磨更充分
[解析]　葉綠體中的四種色素包括葉綠素a、葉綠素b，葉黃素和胡蘿卜素，它們都溶于無水乙醇，C錯誤；菠菜綠葉可被用作葉綠素提取的材料，研磨時加入SiO2(石英砂)可使葉片研磨更充分，加入少許CaCO3能避免葉綠素被破壞，故A、B、D正確。
2．(2018·遼寧大連三中期中)下列有關綠葉中色素的提取、分離及功能驗證實驗，敘述正確的是(　B　)
A．葉綠體色素能夠在濾紙上分離開的原因是不同的色素分子大小不同
B．分離色素時要注意不能讓層析液沒及濾液細線，是為了避免色素進入層析液中
C．將葉綠體色素提取液裝入試管，讓一束白光穿過該濾液后再經三棱鏡對光進行色散，光譜的顏色明顯減弱的是綠光
D．提取的葉綠素溶液，給予適宜的溫度、光照和CO2可進行光合作用
[解析]　不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的色素在濾紙上擴散的速度快，故葉綠體色素能夠在濾紙上分離開，A錯誤；分離色素時不能讓層析液沒及濾液細線，否則色素會進入層析液中，B正確；葉綠體色素對綠光吸收最少，白光穿過該濾液后再經三棱鏡對光進行色散，光譜的顏色明顯減弱的是紅光和藍紫光，C錯誤；光合作用不僅需要多種色素的參與，還需葉綠體中的多種酶，因此僅僅有葉綠素，光合作用無法進行，D錯誤。
考點二　捕獲光能的色素及光合作用發現史中的經典實驗
　
1．葉綠體中的色素及色素的吸收光譜
由圖可以看出：
(1)葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。
(2)葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
2．葉綠體的結構和捕獲光能的色素
(1)葉綠體
①結構示意圖：
②功能：進行光合作用的場所。
(2)色素的種類和功能
色素 功能 濾紙條上位置
葉綠 素 葉綠素a：藍綠色 吸收 藍紫光和紅光 中下層
葉綠素b：黃綠色 最下層
類胡蘿卜素 葉黃素：黃色 吸收 藍紫光 中上層
胡蘿卜素：橙黃色 最上層
巧學妙記：
葉綠體色素的種類和吸收光譜
藍綠a、黃綠b，吸收紅、藍、紫；葉子黃、胡蘿卜橙，吸收藍紫光。
3．光合作用的探究歷程(連線)
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)葉綠素a和b主要吸收紅光和藍紫光。(　√　)
(2)葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多(　×　)
(3)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質中。(　×　)
(4)光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與。(　√　)
(5)沒有葉綠體，細胞不能進行光合作用。(　×　)
　　
1．為什么葉片一般呈現綠色？
[提示]因為葉綠素對綠光吸收很少，綠光被反射出來，所以葉片呈現綠色。
2．為什么無色透明的大棚中植物的光合效率最高？
[提示]無色透明大棚能透過日光中各種色光，有色大棚主要透過同色光，其他光被其吸收，所以無色透明的大棚中植物的光合效率最高。
3．下面是光合作用探索歷程中恩格爾曼和薩克斯的實驗示意圖，請分析：
(1)恩格爾實驗在實驗材料的選取上有什么巧妙之處？
(2)兩實驗均需要進行“黑暗”處理嗎？
(3)兩實驗如何設計對照實驗？
[提示](1)選擇水綿和好氧細菌．水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。
(2)圖示的兩實驗中，只有薩克斯的實驗需進行“黑暗”處理，目的是消耗掉細胞中原有的淀粉。
(3)恩格爾曼的實驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照；薩克斯的實驗中，暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對照。
重 難 精 講
1．葉綠體中的色素
分布 葉綠體類囊體薄膜上
功能 吸收、傳遞(四種色素)和轉換光能(只有少量葉綠素a)
化學特性 不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有機溶劑
分離方法 紙層析法
色素種類 及特點 葉綠素 (約占3/4) 葉綠素a(藍綠色) 主要吸收紅光、藍紫光
葉綠素b(黃綠色)
類胡蘿卜素 (約占1/4) 胡蘿卜素(橙黃色) 主要吸收藍紫光
葉黃素(黃色)
吸收光 譜圖示 圖示說明 ①陽光經三棱鏡折射后形成不同波長和顏色的光 ②折射光透過色素濾液時部分光被吸收 ③色素對紅光和藍紫光吸收較多，使兩光區呈現暗帶
2．光合作用發現史經典實驗
(1)1771年普里斯特利實驗
缺點：缺乏對照組(記錄時漏掉了實驗在陽光下進行這一重要條件，后來英格豪斯為其糾正)。
(2)1864年薩克斯實驗
提前暗處理——消耗掉葉片中原有的淀粉，避免干擾
(3)1880年恩格爾曼實驗
實驗組：極細光束照射處的葉綠體。
對照組：黑暗處的葉綠體和完全曝光的葉綠體。
(4)20世紀30年代魯賓、卡門實驗
實驗方法：同位素標記法
相互對照
【注意】在光合作用的發現中，大多數科學家們利用了對照實驗，使結果和結論更科學、準確。
(1)薩克斯：自變量為光照(一半曝光與另一半遮光)，因變量為顏色變化。
(2)恩格爾曼：自變量為光照(照光處與不照光處；黑暗與完全曝光)，因變量為好氧菌的分布。
(3)魯賓和卡門：相互對照，自變量為標記物質HO與C18O2，因變量為O2的放射性。
(4)普里斯特利：缺少空白對照，實驗結果說服力不強。
[易錯警示]
1．色素與葉片顏色
正常綠色 正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3︰1，且對綠光吸收最少，所以正常葉片總是呈現綠色
葉色變黃 寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩定，葉片顯示出類胡蘿卜素的顏色而變黃
葉色變紅 秋天降溫時，植物體為適應寒冷環境，體內積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷逐漸降解，葉片呈現紅色
2．影響葉綠素合成的因素
(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發黃。
(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而類胡蘿卜素分子較為穩定，使葉子變黃。
(3)必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導致葉綠素無法合成，葉變黃。另外，Fe是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導致葉綠素合成受阻，葉變黃。
3．恩格爾曼對葉綠體功能的實驗驗證的四妙之處
(1)實驗材料選得妙：用水綿作為實驗材料。水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察和分析研究。
(2)排除干擾的方法妙：實驗成功的關鍵之一在于控制無關變量和減少額外變量，恩格爾曼將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環境中，排除了環境中光線和氧的影響，從而確保實驗能夠正常進行。
(3)觀測指標設計得妙：通過好氧細菌的分布進行檢測，從而能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。
(4)實驗對照設計得妙：進行局部光照和完全曝光的對照實驗，從而說明實驗結果不同是由光照條件不同引起的。
精 準 命 題
考向一　光合作用發現史上的經典實驗
例2　(2018·山東聊城一中質檢)人們對于光合作用的認識經歷了漫長的探索過程，下列有關說法錯誤的是(　A　)
A．德國科學家梅耶指出植物進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存在淀粉中
B．薩克斯采用碘蒸氣檢測淀粉的方法，證明葉片在光下能產生淀粉
C．卡爾文利用同位素標記法探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑
D．恩格爾曼用水綿作為實驗材料證明了植物進行光合作用的場所是葉綠體
[解析]　梅耶根據能量轉化與守恒定律明確指出，植物在進行光合作用時把光能轉化成化學能儲存起來，但并未指出儲存于什么物質中，A錯誤；薩克斯的實驗采用了碘蒸氣檢測淀粉的方法，證明了光合作用的產物有淀粉，B正確；卡爾文用同位素標記法探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，C正確；恩格爾曼用水綿作為實驗材料，證明了光合作用的場所是葉綠體，D正確。
考向二　色素及色素的吸收光譜
例3　(2017·全國卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是(　A　)
A．類胡蘿卜素在紅光區吸收的光能可用于光反應中ATP的合成
B．葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制
C．光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示
D．葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的
[解析]　類胡蘿卜素不吸收紅光，A錯誤；葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B正確；作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應來繪制的，因此可用CO2吸收速率隨光波長的變化來表示，C正確；葉綠素吸收640～660 nm的紅光，導致水光解釋放氧氣，D正確。
〔對應訓練〕
3．(2018·遼寧五校聯考)下表是在適宜條件下測得的某植物葉綠體色素吸收光能的情況，有關分析不正確的是(　B　)
波長/nm 400 450 500 550 600 670 700
吸收光能 百分比(%) 葉綠素a 40 68 5 15 16 40 16
全部色素 75 93 50 35 45 75 35
A．O2的釋放速率變化與全部色素吸收光能百分比變化基本一致
B．由550 nm波長的光轉為670 nm波長的光時，葉綠體中C3的量會增加
C．該植物缺乏Mg時，葉綠素a吸收光能百分比的減小幅度更大
D．環境溫度大幅度降低，該植物對光能的利用能力降低
[解析]　植物進行光合作用時，光反應階段能吸收光能并產生[H]和ATP，同時釋放出氧氣，因此在一定范圍內，色素吸收利用的光能越多，氧氣釋放量越大，A正確；當光波長由550 nm轉為670 nm時，植物吸收光能的百分比增加，光反應階段加快，產生的[H]和ATP增多，C3的還原加快，因此葉綠體中C3的含量會減少，B錯誤；Mg是葉綠素的組成元素，當植物缺乏Mg時，葉綠素a不能合成，因此葉綠素a吸收光能百分比的減小幅度更大，C正確；當環境溫度大幅度降低時，與光合作用有關的酶活性降低，植物對光能的利用能力降低，D正確。
4．(2018·湖北三校聯考)歷經一個多世紀，經過許多科學家的實驗，才逐漸發現光合作用的場所、條件、原料和產物，在下面幾個著名實驗中，相關敘述不正確的是(　D　)
A．普利斯特利的實驗證明了植物可以更新空氣
B．薩克斯的實驗可證明光合作用的產物有淀粉
C．恩格爾曼的實驗能證明氧氣是葉綠體釋放出來的
D．卡爾文的實驗中，用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用產生的氧氣只來自H2O
[解析]　證明了光合作用產生的氧氣只來自H2O的科學家是魯賓和卡門，卡爾文研究的是暗反應過程中碳的轉移途徑，D錯誤。
考點三　光合作用的過程
　
1．概念
指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。
2．光合作用的過程
3．反應式(寫出反應式并標出元素的去向)
(1)若有機物為(CH2O)：。
(2)若有機物為C6H12O6：。
巧學妙記：光合作用的過程“一、二、三、四”
　　
真題重組，判斷正誤。
(1)葉肉細胞中光合作用的暗反應發生在葉綠體基質中(2017·全國卷Ⅲ，2B)(　√　)
(2)某植物的綠色幼苗在黑暗中變成黃色，這種變化是由環境造成的(2017·全國卷Ⅲ，6B)(　√　)
(3)葉綠體中可進行CO2的固定但不能合成ATP(　×　)
(4)照光培養一段時間的綠藻，用黑布迅速將培養瓶罩上，綠藻細胞的葉綠體內CO2的固定加快(2014·全國卷Ⅰ，2B)(　×　)
　　
1．暗反應所需ATP可以由線粒體提供嗎？
[提示]不可以，只能由光反應提供。
2．分析命題熱圖，明確答題要點
下面是光合作用的圖示，請分析：
(1)結構A中發生了怎樣的能量轉變？
(2)當供給14CO2時，放射性出現的順序是： 。
(3)如果突然停止光照，短時間內C5的含量將會下降。C5的合成速率將會下降。
[提示](1)光能→ATP中活躍的化學能。
重 難 精 講
1．光合作用過程圖解
以上圖解可簡化為：
2．光反應與暗反應的比較
過程 光反應 暗反應
根據 區別 必須在光下 有光、無光都可以
條件 光照、葉綠素、酶 多種酶
實質 將光能轉化為化學能，并釋放出O2 同化CO2，合成有機物
場所 葉綠體類囊體薄膜 葉綠體基質
物質 轉化 ①水光解 2H2O4[H]＋O2 ②ATP的合成 ADP＋Pi＋能量 ATP ①CO2固定 CO2＋C52C3 ②C3的還原 2C3(CH2O)＋C5
能量 轉化 光能―→活躍的化學能ATP ATP中活躍的化學 能―→(CH2O)等有機物中 穩定的化學能
關系 ①光反應為暗反應提供[H]和ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi ②沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成
3．葉綠體處于不同條件下，C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的動態變化
項目 條件 C3 C5 [H]和ATP (CH2O) 合成量
光照不變 停止CO2供應 減少 增加 增加 減少或沒有
光照不變 CO2供應增加 增加 減少 減少 增加
光照不變，CO2供應不 變，(CH2O)運輸受阻 增加 減少 增加 減少
停止光照 CO2供應不變 增加 下降 減少或沒有 減少或沒有
突然光照 CO2供應不變 減少 增加 增加 增加
[易錯警示]
辨析光合作用過程
(1)光合作用光反應產生的ATP只用于暗反應階段，不能用于其他生命活動，其他生命活動所需ATP只能來自細胞呼吸。
(2)CO2中的C先進入C3(不進入C5)，再進入(CH2O)，可用放射性同位素標記法證明。
(3)若同一植物處在兩種不同情況下進行光合作用：
第一種情況是光照10分鐘后，黑暗10分鐘；第二種情況是光照5秒，黑暗5秒，持續20分鐘，則光合作用制造的有機物：前者<后者(暗反應時間長)。
精 準 命 題
例4　(2018·山東師大附中模擬)如圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質，①～⑥為過程)，下列判斷錯誤的是(　D　)
A．圖中a物質主要吸收紅光和藍紫光，綠色植物能利用它將光能轉換成活躍的化學能儲存在c中
B．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解
C．將b物質用18O標記，最終在(CH2O)中能檢測到具有放射性的18O
D．在g物質供應充足時，突然停止光照，C3的含量將迅速下降
[解析]　葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，光合作用能將光能轉換成ATP中活躍的化學能，A正確；圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解，B正確；將O2用18O標記，則其轉移途徑為18O→HO(有氧呼吸第三階段)，C6H12O6＋6HO＋6O2→6C18O2＋12H2O,6C18O2＋6H2O→C6HO6＋6O2，故最終在有機物中能檢測到放射性，C正確；突然停止光照，則光反應停止，[H]和ATP的含量下降，故在CO2供應充足時，C3被還原的量減少，C3含量將迅速上升，D錯誤。
技巧點撥
模型法分析光合作用過程中物質的量的變化
[特別提醒]　(1)以上分析只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化，而非長時間。
(2)以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，[H]和ATP含量變化是一致的。
〔對應訓練〕
5．(2018·江西重點中學聯考)M·Calvin等人研究光合作用時進行了以下實驗：在某種綠藻培養液中通入14CO2，再給予不同的光照時間后從培養液中提取并分析放射性物質。預測實驗結果是(　B　)
A．光照時間越長，固定產生的三碳化合物越多
B．光照時間越長，產生的放射性物質的種類越多
C．無論光照時間長短，放射性物質都會分布在葉綠體的類囊體膜上
D．只要給予光照，放射性就會出現在[H]中
[解析]　光合作用的暗反應過程中固定二氧化碳產生的三碳化合物會被還原，A錯誤；光照時間越長，含有放射性的物質參與的反應越多，產生的放射性物質種類越多，B正確；實驗開始后的短時間內，放射性物質應分布在葉綠體的基質中，C錯誤；[H]是光反應階段產生的，而二氧化碳是用于暗反應階段的，D錯誤。
6．(2018·福建福州三中質檢)對某植株作如下處理：(甲)持續光照10 min，(乙)光照5 s再暗處理5 s，連續交替進行20 min。若其他條件相同，則甲、乙兩種情況下，植物所制造的有機物總量是(　B　)
A．甲多于乙　 B．甲少于乙
C．兩者相等　 D．無法確定
[解析]　光合作用過程分為光反應和暗反應，兩者是在不同的酶的作用下獨立進行的，但暗反應需要光反應提供ATP和[H]，甲、乙光照時間相同，光反應產物的量相同，但乙組暗反應時間比甲組長，CO2的固定和C3還原充分，光合作用產生的有機物多，故本題選B。
考點四　光合作用速率的影響因素及應用
　)
1．影響光合作用的因素
(1)光合作用強度：
①含義：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。
②指標：一定時間內
(2)影響光合作用的環境因素有CO2濃度、水分、光照的長短與強弱及光的成分、溫度的高低等。
2．光合作用與化能合成作用的比較
光合作用 化能合成作用
本質 都能將CO2和H2O等無機物合成為有機物
能量 光能 氧化無機物放出的能量
代表生物 綠色植物 硝化細菌等微生物
　　
易錯整合，判斷正誤。
(1)生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應(　√　)
(2)延長光照時間能提高光合作用強度(　×　)
(3)植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　×　)
(4)停止供水，植物光合速率下降，這是由于水是光合作用的原料，又是光合產物在植物體內運輸的主要介質(　√　)
(5)夏季晴天，植物出現光合“午休”現象的主要原因是環境中CO2濃度過低(　×　)
　　
1．夏季連續陰天，大棚中作物提高產量應采取哪些措施？
[提示]白天適當增加光照，夜晚適當降溫，可以提高作物產量。
2．光飽和點后，限制光合速率的內部因素主要有哪些？
[提示]色素含量、酶的數量、C5的含量等。
3．說出光照強度、CO2濃度、溫度影響光合作用強度的原理。
[提示]光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率；CO2濃度是通過影響暗反應制約光合速率；溫度是通過影響酶的活性來影響光合速率。
重 難 精 講
1．單因子對光合作用速率影響的分析
(1)光照強度
①曲線分析
A點：光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。
AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。
B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度(光照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長)，B點所示光照強度稱為光補償點。
BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了，C點所示光照強度稱為光飽和點。
②應用：陰生植物的B點左移，C點降低，如圖中虛線所示，間作套種農作物的種類搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當提高光照強度可增加大棚作物產量。
(2)CO2濃度
①曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。
圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；圖2中的A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。
圖1和圖2中的B和B′點都表示CO2飽和點。
②應用：在農業生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。
(3)溫度
①曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率。
②應用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度，溫室栽培也可適當降低溫度。白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物的積累。
(4)必需礦質元素供應
①曲線分析：在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物因滲透失水而萎蔫。
②應用：根據作物的需肥規律，適時、適量地增施肥料，可提高農作物產量。
(5)水分
①影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導致葉片氣孔關閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合作用。
②應用：根據作物的需水規律合理灌溉。
2．多因子對光合作用速率影響的分析
(1)曲線分析：
P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
Q點：橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。
(2)應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增強光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。
精 準 命 題
例5　(2018·江西贛州期中)下列各圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示的因素外，其他環境因素均控制在最適范圍。下列分析錯誤的是(　D　)
A．甲圖中a點的限制因素可能是葉綠體中酶的數量
B．乙圖中d點比c點在相同時間內葉肉細胞中生成C5的速率快
C．M、N點的限制因素主要是光照強度，P點的限制因素主要是溫度
D．丙圖中，隨著溫度的繼續升高，曲線走勢將穩定不變
[解析]　甲圖中a點時，光照強度已達到飽和，CO2也是高濃度，其他環境因素最適，因此限制因素可能為葉綠體中酶的數量，A正確；乙圖中d點比c點光照強度大，光反應較強，能為暗反應提供更多的[H]和ATP用于還原C3，因此C5生成速率快，B正確；M、N點的限制因素是光照強度，P點的限制因素是溫度，C正確；溫度主要通過影響光合作用有關酶的活性來影響光合速率，故光合作用有最適溫度，丙圖中，若曲線的終點對應的溫度還沒有達到最適溫度，則隨著溫度的再升高，曲線走勢會先上升再下降，若曲線的終點對應的溫度已經達到了最適溫度，則隨著溫度的再升高，曲線走勢會下降，D錯誤。
技巧點撥
解答光合作用相關曲線的基本步驟
明標 即明確橫坐標和縱坐標所表示的含義
找點 即找出曲線中的起點、止點、頂點、交點和轉折點等關鍵點。 如光照強度或CO2濃度對光合作用強度影響的曲線中，在光照強度為0時，曲線在縱坐標上對應的點表示細胞呼吸所釋放的CO2量或消耗的O2量；曲線在橫坐標上的交點為光補償點，即表示光合作用強度與細胞呼吸強度相同時的光照強度
析線 即找出曲線上升、下降或波動等變化趨勢，并找出變化的原因。如夏天一天中的光合作用曲線，往往會呈現“M”型變化，其“午休”效應出現的原因是缺水導致氣孔關閉，使得CO2供應不足
找因 在受多種因素影響時，找出曲線的限制因素。方法是對縱坐標或橫坐標畫垂線、或者只看某一條曲線的變化，從而將多因素轉變為單一因素，進而確定限制因素
〔對應訓練〕
7．(2018·遼寧五校聯考)某生物小組利用圖1裝置在光合作用最適溫度(25℃)下培養某植株幼苗，通過測定不同時段密閉玻璃罩內幼苗的O2釋放速率來測量光合速率，結果如圖2所示，以下說法錯誤的是(　B　)
A．若用缺鎂的完全培養液培養一段時間，光合作用的光反應減弱，暗反應也減弱
B．曲線中t1～t4時段，玻璃罩內CO2濃度最高點和最低點依次是t1和t4
C．t4時補充CO2，此時葉綠體內C3的生成量將增多
D．若t4時玻璃罩內O2的量比t0時增加了128 mg，則此階段植株積累葡萄糖的量為120 mg
[解析]　若培養液缺鎂，則會影響葉綠素的合成，進而影響光反應的進行，而光反應能為暗反應提供ATP和[H]，從而又會影響暗反應的進行，A正確。在t1到t2時段，氧氣釋放速率為負值，此時二氧化碳濃度還會增加，即在t2時二氧化碳濃度最高，B錯誤。在t4時補充二氧化碳后，被固定的二氧化碳量增多，使C3生成量增加，C正確。在此時間段中氧氣的積累量對應于葡萄糖的積累量，為6 mol O2對應于1 mol葡萄糖，則氧氣增加128 mg，葡萄糖的積累量為180×128÷(6×32)＝120(mg)，D正確。
8．如表為某學校興趣小組探究影響植物光合作用因素所做的實驗及結果，據表回答下列有關問題：
容器 植株 光照 部位 光質 光照強 度(klx) 溫度 (℃) 容器中O2增加速 率(mL/8小時)
1 天竺葵 葉 紅 20 22 120
2 天竺葵 葉 黃 20 22 15
3 天竺葵 根 紅 20 22 －10
4 紫羅蘭 葉 紅 20 22 80
5 紫羅蘭 葉 黃 20 22 10
注：假設植株各部位呼吸速率相同。
(1)1號容器天竺葵產氧速率是130 mL/8小時。
(2)據表可知，該探究影響植物光合作用的因素有植物種類、光照部位、光質。
(3)1號容器比2號容器O2增加速率大，只是因為天竺葵吸收紅光比黃光多，而不是不同光質下天竺葵

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