資源簡介

影響光合作用和細胞呼吸的環境因素
新課標 核心素養
1.掌握光合作用過程中的物質變化和能量變化。2.理解影響光合作用的環境因素。3.理解影響細胞呼吸的環境因素。4.通過比較、掌握光合作用與細胞呼吸之間的聯系。 1.科學思維——通過觀察、搜集，用所學知識分析光合作用原理在生產中的應用。2.科學探究——嘗試探究影響動植物細胞呼吸，光合作用的因素等。3.社會責任——關注生活環境，關注環境保護等社會議題。
知識點(一)影響光合作用的環境因素
1．光照強度對光合作用的影響
(1)光照強度比較弱時，光合速率很低。
(2)光照增強，光合速率相應地變大。
(3)當光照強度超過某一定值時，再增大光照強度，光合速率不再增加。
2．CO2濃度對光合作用的影響
(1)CO2是光合作用的原料之一。
(2)在一定范圍內，植物光合速率隨著CO2濃度的上升而增加。
(3)當CO2濃度達到某一定值后，再增加CO2濃度，光合速率不再增加。
3．溫度對光合作用的影響
(1)溫度影響酶的活性。
(2)低溫下植物光合速率變低的原因主要是酶活性降低。
(3)高溫下光合速率變低的原因主要是高溫使植物失水過多，影響氣孔的開閉，減少了CO2進入細胞的量。
4．水和無機鹽對光合作用的影響
(1)水是光合作用的原料，能直接影響植物光合速率。
(2)無機鹽能間接影響植物光合速率。
(1)低溫下植物光合速率變低的原因主要是酶活性降低(√)
(2)溫度較高時光合速率變低的原因主要是酶變性失活(×)
(3)提供適宜濃度的無機鹽，能防止植物缺乏癥的發生，進而增強光合速率(√)
(4)在我國農業生產實踐中，常采用套種方法來提高農作物光合速率(×)
1．(科學思維)CO2濃度對光合作用強度的影響。
(1)根據上圖描述CO2濃度對光合作用強度的影響。
提示：在一定范圍內，植物光合作用強度隨CO2濃度的增加而增強；但達到一定濃度時，再增加CO2濃度，光合作用強度也不再增強。
(2)分析CO2濃度為A時，對應縱坐標的CO2表現為既不吸收也不釋放的原因。
提示：A點時，細胞進行光合作用吸收的CO2量等于細胞呼吸釋放的CO2量。
(3)若在B點后適當增加光照強度，曲線會怎樣變化？
提示：B點后CO2充足，適當增加光照強度，光合作用強度會增大，曲線會在原曲線上方。
2．(科學思維)試分析溫度是如何對光合作用強度產生影響的。
提示：溫度影響光合作用強度的實質是通過影響植物體內與光合作用有關的酶的活性，進而影響植物光合作用強度。
3．(社會責任)從光照強度角度考慮，遭遇連續陰雨天氣，如何提高溫室大棚蔬菜產量？
提示：遭遇連續陰雨天氣時，光照強度較弱，適當補充光照可以提高蔬菜產量。
1．下圖是某高等綠色植物成熟綠葉組織在某光照強度和適宜溫度下，光合作用強度增長速率隨CO2濃度變化的情況，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．D點時，光合作用強度達到最大
B．C點時，適當升高溫度后光合作用強度會增強
C．B點時，葉肉細胞產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體
D．AB段，限制光合作用強度的主要外界因素是CO2濃度
解析：選B　D點時光合作用強度增長速率為0，光合作用強度達到最大，A正確；由于該曲線是在最適溫度下測量的，在C點時，若適當升高溫度會使光合作用強度減弱，B錯誤；B點時，葉肉細胞同時進行光合作用和細胞呼吸，葉肉細胞產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體，C正確；AB段，限制光合作用強度的主要外界因素是CO2濃度，D正確。
2．下圖甲為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉至含有不同濃度的NaHCO3溶液中，給予一定的光照，測量每個培養皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間(見圖乙)，以研究光合速率與NaHCO3溶液濃度的關系。有關分析正確的是(　　)
A．在a～b段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小
B．在b～c段，單獨增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時間
C．在c點以后，因NaHCO3溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降
D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整個實驗過程中葉片不能進行細胞呼吸
解析：選C　在a～b段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的平均時間變短，表明光合速率逐漸增大；在b～c段，單獨增加光照或溫度可以縮短葉圓片上浮至液面所用的時間，但單獨增加NaHCO3溶液濃度不能縮短葉圓片上浮至液面所用的時間；在c點以后，因NaHCO3溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降；凡是活細胞都能進行細胞呼吸。
[歸納提升]
1．影響光合作用的環境因素
影響光合作用的環境因素主要包括光照強度、CO2濃度、溫度和光合作用必需的無機鹽等。
(1)光照強度對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析
A點：進行光合作用所需的最低光照強度。
B點：光飽和點。
OA段：在光照強度較低時，植物不進行光合作用。
AB段：隨著光照強度的逐漸增強，光合速率也相應變大；當光照強度進一步提高時，光合速率的增加幅度逐漸減小。
B點以后：當光照強度超過一定值時，光合速率不再隨著光照強度的增加而增加。
②應用：陰雨天適當給溫室補充光照，及時對大棚除霜消霧。
(2)光照面積對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析
OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點為光合作用葉面積的飽和點。OB段表明干物質量隨葉面積增加而增加，BC段由于呼吸量不斷增加，干物質積累量不斷降低。
②應用
適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。
(3)CO2濃度對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析
A點：進行光合作用所需的最低CO2濃度。
B點：CO2飽和點。
AB段：在一定范圍內，植物的光合速率隨著CO2濃度的增加而增加。
B點以后：當CO2濃度達到一定值時，隨著CO2濃度的增加，光合速率不再變化。
②應用：溫室中適當提高CO2濃度，如投入干冰等；大田中“正其行，通其風”，多施有機肥以提高CO2濃度。
(4)溫度對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析：B點表示最適溫度，此時光合速率最大，高于或低于此溫度，光合速率都會下降，這是因為溫度過高或過低都會影響有關酶的活性。
②應用：溫室栽培時，白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度。
名師提醒：①一般來說，植物光合作用的最適溫度是25～30 ℃。
②低溫下植物光合速率變低的原因主要是酶活性降低；高溫下光合速率也降低的原因主要是高溫使植物失水過多，導致氣孔關閉，減少了進入細胞的CO2量。
(5)葉齡對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析
隨幼葉發育為壯葉，葉面積增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率增大；老葉內葉綠素被破壞，光合速率隨之下降。
②應用
農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、即可降低其細胞呼吸消耗的有機物。
(6)必需元素的供應對光合作用的影響(如圖)：
①曲線分析：在一定濃度范圍內，增大N、P、K等必需元素的供應，可提高光合速率，但當N、P、K等必需元素的濃度超過一定值后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫。
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。
(7)水分對光合作用的影響：
①影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會因導致葉片氣孔關閉，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。
知識點(二)影響細胞呼吸的環境因素
1．呼吸速率
是植物細胞代謝強弱的一個重要指標，常用單位面積或單位重量的植物體在單位時間內所吸收O2或釋放CO2的量來表示。
2．溫度
主要影響了與細胞呼吸有關的酶的活性。在一定的溫度范圍內，酶活性因溫度的升高而提高，呼吸速率也會增高；到達最高值后，因溫度高于酶的最適溫度，酶活性降低，因而呼吸速率也隨著溫度的升高而下降。
3．O2
是細胞進行有氧呼吸的必要條件。在氧濃度較低范圍內，植物的呼吸速率隨氧濃度的增加而升高，但增至一定程度時，呼吸速率就不再升高了。
4．CO2
是細胞呼吸的最終產物，當CO2體積分數高于5%時，細胞呼吸明顯受到抑制。
5．含水量
在一定范圍內，細胞呼吸速率隨組織含水量的增加而增高。
(1)溫度是通過影響酶的活性來影響細胞呼吸的(√)
(2)農田長期水淹后造成的植物爛根與無氧呼吸有關(√)
(3)O2濃度越高，細胞呼吸速率也就越高(×)
(4)人體在劇烈運動時，主要靠無氧呼吸提供能量(×)
1．(科學思維)結合溫度影響酶活性的曲線，請繪出溫度影響細胞呼吸強度的曲線。
提示：
2．(科學思維)氧氣濃度對不同的細胞呼吸方式具有不同的影響效應，結合曲線探究下列問題：
(1)依據曲線，分析不同O2濃度下的細胞呼吸方式。
O2濃度 呼吸方式
O2濃度為0 只進行無氧呼吸
0＜O2濃度＜10% 同時進行有氧呼吸和無氧呼吸
O2濃度≥10% 只進行有氧呼吸
(2)根據曲線分析O2濃度對有氧呼吸速率和無氧呼吸速率的影響。
提示：①有氧呼吸：在一定范圍內，隨著O2濃度增加，有氧呼吸速率逐漸增加，但當O2濃度達到一定值時，有氧呼吸速率將不再增加。②無氧呼吸：隨著O2濃度增加，無氧呼吸速率逐漸下降。
3．(社會責任)試列舉細胞呼吸原理的應用。
提示：
生產或生活實例 應用原理
冰箱保鮮蔬菜 低溫抑制酶的活性，降低細胞呼吸對有機物的分解
往包裝袋充入氮氣進行鮮棗保鮮 充入氮氣使氧氣含量下降，抑制細胞呼吸對有機物的分解
中耕松土 增加土壤中氧氣的含量，增強根細胞的有氧呼吸，促進細胞對無機鹽的吸收
用透氣的消毒紗布包扎傷口 有氧環境，抑制細菌的繁殖
1．如圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，測得CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列有關此圖的分析正確的是(　　)
A．氧濃度為a時，最適于儲藏該植物器官
B．氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C．氧濃度為c時，無氧呼吸最弱
D．氧濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等
解析：選B　以CO2釋放量相對值計算，a濃度：O2吸收量為0，只有無氧呼吸；b濃度：有氧呼吸為3，無氧呼吸為(8－3)；c濃度：有氧呼吸為4，無氧呼吸為(6－4)；d濃度：有氧呼吸為7，無氧呼吸為0。由此判斷：c濃度最適于儲藏；b濃度無氧呼吸消耗葡萄糖為2.5，為有氧呼吸(0.5)的5倍；d點無氧呼吸強度最弱，為0。
2．如圖表示大氣溫度及氧濃度對植物組織內產生CO2的影響，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．從圖甲可知細胞呼吸最旺盛的溫度為B點所對應的溫度
B．圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與細胞呼吸有關的酶的活性
C．圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱，EF段有氧呼吸逐漸增強
D．和D、F點相比，圖乙中E點對應的氧濃度更有利于儲藏水果和蔬菜
解析：選C　在B點所對應的溫度時，細胞呼吸最旺盛，A正確；酶的活性受溫度的影響，B正確；隨著氧濃度的增加，有氧呼吸逐漸增強，無氧呼吸逐漸減弱，C錯誤；在E點對應的氧濃度時，細胞呼吸消耗的有機物最少，因此在該氧濃度下更有利于儲藏水果和蔬菜，D正確。
[歸納提升]
1．呼吸速率
呼吸速率是指在一定溫度下，單位質量的活細胞或組織在單位時間內的CO2釋放量或O2消耗量。呼吸速率是研究細胞呼吸的常用指標。
2．影響細胞呼吸的內部因素——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，如旱生植物細胞的呼吸速率小于水生植物，陰生植物細胞的呼吸速率小于陽生植物。
(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，如生殖器官的細胞呼吸速率大于營養器官。
3．影響細胞呼吸的外部因素
因素 影響機理 曲線模型 在實踐中的應用
溫度 影響呼吸酶的活性：在最適溫度時，細胞呼吸速率最大；超過最適溫度時，呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受抑制；低于最適溫度時，呼吸酶活性下降，呼吸受抑制 ①低溫下儲存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程中夜間和陰天適當降溫，以減少有機物的消耗，從而提高蔬果產量；③溫水和面發 得快
氧氣 氧氣作為有氧呼吸的原料而影響細胞呼吸的速率和方式。在O2濃度為零時，細胞只進行無氧呼吸；O2濃度大于零且小于10%時，細胞既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，細胞只進行有氧呼吸 ①中耕松土促進根部細胞有氧呼吸；②無氧呼吸過程需要嚴格控制無氧環境；③在蔬菜和水果的保鮮中，適當降低氧氣濃度并增加CO2的濃度(或充入N2)可抑制細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，延長保鮮時間
CO2濃度 增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制作用
H2O 在一定范圍內，細胞呼吸強度隨細胞含水量的增加而加強，隨細胞含水量的減少而減弱 ①糧食收倉前要進行晾曬處理；②種子萌發前進行浸泡處理
知識點(三)光合作用和細胞呼吸原理的應用
1．增加光照面積、延長光照時間等可以充分利用光能。
2．適當增強細胞呼吸可以促進作物的生長發育。
3．在儲藏果蔬時，一般采用適當降低溫度或氧濃度的方法，抑制細胞呼吸，以減少有機物的消耗。
(1)在水稻生產中，采用露田或曬田等措施，就是為了改善土壤通氧條件(√)
(2)儲藏果蔬一般是提供無氧條件(×)
(3)細胞呼吸越強越不利于有機物的積累(×)
1．(科學思維)夏季中午，光照強、溫度高，但植物的光合作用強度反而減弱，原因是什么？
提示：光照過強、溫度高→氣孔關閉→CO2供應不足→光合作用強度減弱。
2．(社會責任)大棚種植使用有機肥有利于增產，請從影響光合作用的因素分析原因。
提示：有機肥被微生物分解產生無機鹽和CO2，無機鹽被植物吸收利用，CO2能增大棚內的CO2濃度，提高作物的光合速率。
3．(社會責任)從溫度方面考慮，如何能有效提高大棚蔬菜的產量？
提示：白天適當提高溫度，保證光合速率較大；晚上適當降低溫度，來適當降低蔬菜呼吸速率，從而保證有機物積累較多，提高蔬菜的產量。
1．如何使作物最大限度地利用太陽光能進行光合作用，是現代化農業生產中提高作物產量的根本問題。下列措施不能有效提高光能利用效率的是(　　)
A．陰雨天氣提高溫室中的CO2濃度
B．將玉米與大豆混合種植
C．為農作物補充鎂元素，保證葉綠素的含量
D．合理灌溉，使植株保持挺拔
解析：選A　陰雨天氣，光照強度減弱，這種情況下補充CO2達不到提高光能利用率的目的；玉米與大豆套種可以充分利用光能，進而達到提高光能利用率的目的；充足的葉綠素可以保證對光的最大吸收；植株挺拔，葉片充分展開，有利于對光的吸收。
2．細胞呼吸的原理廣泛應用于生產實踐中，下列分析錯誤的是(　　)
A．種子貯存時應先曬干，降低其自由水的含量，從而降低細胞呼吸強度
B．應用乳酸菌制作酸奶，應先通氣，后密封，有利于乳酸菌發酵
C．水果保鮮可用低溫法，降低酶的活性，降低細胞呼吸強度
D．栽種莊稼，要多疏松土壤，提高根細胞的呼吸強度，有利于吸收K＋等生長所需元素
解析：選B　種子貯存時應先曬干，以降低其自由水的含量，從而降低細胞呼吸強度；應用乳酸菌制作酸奶，由于乳酸菌是厭氧菌，因此無氧、密封有利于乳酸菌發酵；水果保鮮可用低溫法，以降低酶的活性，從而降低細胞呼吸強度；栽種莊稼時要多疏松土壤，以提高根細胞的呼吸強度，有利于吸收K＋等生長所需元素。
[歸納提升]
農業生產中提高光能利用率的主要途徑：延長光照時間、增加光照面積和提高光合作用效率等。
(1)大田中：采取套種、合理密植等措施可使植物充分吸收陽光以達到增產的目的。
(2)大棚中：采取適當延長光照時間、提高CO2濃度和溫度等措施以提高光合作用效率。
(3)給作物補充適宜濃度的無機鹽，如施用含N、P、K、Mn、Zn等元素的肥料，提高作物的光合作用效率。
[學習小結]
　　　　
1．下圖表示在一定范圍內，不同環境因素與水稻葉片光合作用強度的關系，對其描述錯誤的是(　　)
A．如果橫坐標是CO2含量，則a為紅光，b為白光
B．如果橫坐標是CO2含量，則a為強光，b為弱光
C．如果橫坐標是光照強度，則a的CO2含量較高，b的CO2含量較低
D．如果橫坐標是光照強度，則a的溫度較適宜，b的溫度較低
解析：選A　如果橫坐標是CO2含量，則相同的CO2含量時，植物對白光的吸收值大于紅光，因此光合作用強度較大，即a為白光，b為紅光。
2．稻田長期不排水，可造成水稻幼根腐爛，主要原因是(　　)
A．水稻無法進行光合作用
B．必需的營養物質嚴重缺乏
C．有氧呼吸產生的熱能無法散失
D．無氧呼吸的產物對根產生毒害作用
解析：選D　稻田長期不排水，水稻幼根進行無氧呼吸生成CO2和酒精，酒精對根產生毒害作用導致植物幼根腐爛。
3.右圖為溫度對某植物細胞呼吸速率影響的示意圖。下列敘述正確的是(　　)
A．a～b段，溫度升高促進了線粒體內的葡萄糖分解過程
B．b～c段，與細胞呼吸有關的酶發生熱變性的速率加快
C．b點時，氧與葡萄糖中的碳結合生成的二氧化碳最多
D．c點時，細胞呼吸產生的絕大部分能量儲存在ATP中
解析：選B　葡萄糖分解發生在細胞質基質而不是線粒體；b～c段溫度上升，呼吸速率迅速下降，說明酶發生熱變性的速率加快；氧氣與[H]反應生成水，不生成二氧化碳；細胞呼吸產生的絕大部分能量以熱能形式散失。
4．光照增強，光合作用增強。但在光照最強的夏季中午，由于氣孔關閉，光合作用強度反而減弱。主要原因是(　　)
A．暗反應過程中二氧化碳吸收不足，C3產生得太少
B．夏季氣溫太高，酶活性降低
C．夏季光照太強，葉綠素分解
D．水分蒸騰散失太多，光反應產生的ATP和NADPH少
解析：選A　夏季中午由于光照過強，植物為了防止蒸騰作用散失過多的水分，氣孔關閉，導致暗反應中二氧化碳固定減少，生成的C3太少，A正確；夏季一天中氣溫最高的時間是下午14點左右，與光合速率在中午12點下降不符，B錯誤；光照過強不會引起葉綠素分解，并且中午過后光合速率又不斷恢復，如果葉綠素分解，將會造成不可逆的損傷，光合速率不會恢復，C錯誤；中午光照最強，因此光反應產生的ATP和NADPH應該較多，D錯誤。
5．在大棚栽培蔬菜過程中，不能提高光合作用強度的措施是(　　)
A．適當降低夜間溫度　　　 B．適時通風透氣
C．適時增施有機肥 D．適當提高光照強度
解析：選A　本題考查的是提高光合作用強度的措施。提高光合作用強度的措施有適時通風透氣、適時增施有機肥、適當提高光照強度，B、C、D不符合題意；而適當降低夜間溫度不能提高光合作用強度，A符合題意。
6．下圖表示某植物在不同溫度下的光合速率和呼吸速率。下列有關分析中正確的是(　　)
A．25 ℃時光合速率最大
B．35 ℃時仍能積累有機物
C．32 ℃時光合速率等于呼吸速率
D．35 ℃時呼吸速率最大
解析：選B　25 ℃時，植物的凈光合速率最大，不代表總光合速率最大，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，從圖中可以看出30 ℃和35 ℃時的光合速率均大于25 ℃時的，A錯誤；35 ℃時，植物的凈光合速率為3.00 mg/h，因此仍能積累有機物，B正確；32 ℃時，凈光合速率等于呼吸速率，則光合速率是呼吸速率的兩倍，C錯誤；僅由題圖無法判斷35 ℃之后的呼吸速率大小，故無法得出35 ℃時呼吸速率最大，D錯誤。
對應學生用書P76
題型1　光照和CO2濃度變化對光合作用物質含量變化的影響
當外界條件改變時，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的變化可以采用下圖分析：
條件 C3含量 C5含量 [H]和ATP含量 (CH2O)合成量 模型分析
光照由強到弱，CO2供應不變 增加 減少 減少或沒有 減少甚至停止
光照由弱到強，CO2供應不變 減少 增加 增加 增加
光照不變，CO2由充足到不足 減少 增加 增加 減少甚至停止
光照不變，CO2由不足到充足 增加 減少 減少 增加
1．將單細胞綠藻置于25 ℃、適宜的光照及充足的CO2條件下培養，經過一段時間后，突然停止光照，發現綠藻體內C3的含量突然上升，這主要是由于(　　)
A．暗反應停止，不能形成NADPH和ATP
B．暗反應仍進行，C3繼續形成C5
C．光反應仍能形成NADPH和ATP，促進了C3的形成并得到積累
D．光反應停止，不能形成NADPH和ATP，C3不能被還原，積累了C3
解析：選D　停止光照則光反應不能進行，不能形成ATP和NADPH，從而使C3的還原停止，所以C3的含量升高。
2.右圖表示在夏季晴朗的白天，植物細胞內C3和C5的相對含量隨一種環境因素的改變而變化的情況，下列對這一環境因素改變的分析正確的是(　　)
A．突然停止光照　　　　
B．突然增加CO2濃度
C．降低環境溫度
D．增加光照強度
解析：選D　突然停止光照，光反應產生的NADPH和ATP減少，被還原的C3減少，生成的C5減少，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的相對含量將增加，C5的相對含量將減少；突然增加CO2濃度，CO2被C5固定形成C3的量增加，消耗的C5量增加，C3還原速率不變，植物細胞內C3相對含量增加，C5相對含量減少；降低環境溫度，CO2固定速率和C3還原速率均下降，C5的相對含量不會大幅度地增加；增加光照強度，光反應產生的NADPH和ATP增多，被還原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的相對含量將減少，C5的相對含量將增加。
題型2　單因子和多因子對光合作用的影響
1．單因子變量對光合速率的影響
(1)光照強度(如下圖)：
①曲線分析
　
　
B點后
②應用：a.大棚種植時，適當增強光照強度，提高光合速率，積累更多的有機物；b.陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，如圖中虛線所示，間作套種農作物，可合理利用光能。
(2)CO2濃度：
①曲線分析
圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。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，提高光合速率。
(3)溫度：
①曲線分析：溫度主要通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合速率。
②應用：冬季，溫室栽培白天可適當提高溫度，增大光合速率，提高產量。晚上可適當降低溫度，以減少細胞呼吸消耗的有機物。
2．多因子變量對光合速率的影響
(1)曲線分析：
P點之前：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
Q點之后：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，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，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。
3.右圖表示某植物的一個葉肉細胞及其相關生理過程示意圖，下列說法中錯誤的是(　　)
A．圖中的葉肉細胞呼吸釋放的CO2量大于光合作用固定的CO2量
B．M中NADPH的運動方向是從葉綠體的類囊體到葉綠體的基質
C．M、N既能進行DNA復制又能產生ATP　
D．真核細胞中都含有M、N，原核細胞中都不含M、N
解析：選D　圖中的葉肉細胞呼吸釋放的CO2量大于光合作用固定的CO2量；葉綠體中NADPH的運動方向是由葉綠體的類囊體膜(光反應場所)到葉綠體的基質(暗反應場所)；線粒體和葉綠體中含有DNA，既能進行DNA復制又能產生ATP；蛔蟲細胞中不含線粒體(N)，葉綠體只分布在植物的綠色細胞中，根細胞中沒有葉綠體(M)。
4．下圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況。除各圖中所示因素外，其他因素均控制在最適范圍。下列分析正確的是(　　)
A．甲圖中a點的限制因素可能是葉綠體中色素的含量
B．乙圖中c點與d點相比，相同時間內葉肉細胞中C3的消耗量多
C．圖中M、N、P點的限制因素分別是CO2濃度、溫度和光照強度
D．丙圖中，隨著溫度的升高，曲線走勢將穩定不變
解析：選A　甲圖中a點時光合速率不再增大，限制因素可能是葉綠體中色素的含量，A正確；乙圖中c點與d點相比，相同時間內葉肉細胞中C3的消耗量少，B錯誤；圖中M、N、P點的限制因素分別是光照強度、光照強度和溫度，C錯誤；丙圖中，隨著溫度的升高，光合速率提高，超過一定范圍，光合速率將下降，D錯誤。
題型3　光合作用和細胞呼吸的綜合分析
正確分析與光合作用和細胞呼吸有關的綜合題
此類題多以物質變化過程圖或曲線圖來考查光合作用和細胞呼吸的聯系。
(1)理清細胞呼吸、光合作用過程中的物質聯系和能量聯系。
①物質聯系
C：CO2(CH2O)丙酮酸CO2
O：H2OO2H2OCO2暗反應,(CH2O)
H：H2O[H](CH2O)[H]H2O
②能量聯系
光能ATP中的化學能(CH2O)中的化學能
可歸納為
(2)通過曲線圖識別光合強度、呼吸強度大小，理清細胞模式圖中各氣體進出的含義。
①A點：只有細胞呼吸，如圖甲所示；
②AB段(不包括A、B兩點)：呼吸強度＞光合強度，如圖乙所示；
③B點：呼吸強度＝光合強度，如圖丙所示；
④BC段(B點以后)：呼吸強度＜光合強度，如圖丁所示。
5．下圖是生物體內能量供應及利用的示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．A過程一定伴隨O2的釋放，D過程不需要O2的直接參與
B．A過程產生的ATP可用于B過程中C3的還原
C．A、C中合成ATP所需的能量來源不相同
D．C過程葡萄糖中的化學能全部轉移到ATP中
解析：選D　根據題圖所示，A是光合作用的光反應，產物有O2、ATP和NADPH，其中ATP和NADPH可以參與B暗反應中C3的還原，D是ATP的水解過程，不需要O2的直接參與，A、B正確；A(光合作用光反應階段)產生的ATP的能量來源是光能，C的能量來源是細胞呼吸中有機物分解釋放的一部分能量，C正確；細胞呼吸C過程葡萄糖中的化學能只有少部分轉移到ATP中，大部分以熱能形式散失，D錯誤。
6．下圖表示高等植物細胞的兩個重要生理過程中C、H、O的變化，某同學在分析時，做出了相關判斷，你認為判斷有誤的是(　　)
A．甲為光合作用，乙為有氧呼吸
B．甲中的H2O在類囊體膜上被消耗，乙中H2O的消耗與產生都在線粒體中
C．甲和乙過程中都有還原性物質的產生與消耗
D．甲過程全在葉綠體中進行，乙過程全在線粒體中進行
解析：選D　甲是將CO2和H2O合成有機物的過程，為光合作用；乙是將有機物分解為無機物的過程，為有氧呼吸。有氧呼吸的第一階段是在細胞質基質中進行的，第二、三階段是在線粒體中進行的。
題型4　光合速率與呼吸速率的測定裝置
1．裝置中溶液的作用
在測細胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時，NaHCO3溶液可提供CO2，保證容器內CO2濃度的恒定。
2．測定原理
(1)甲裝置在黑暗條件下植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的CO2，所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
(2)乙裝置在光照條件下植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。
名師提醒：綠色植物每時每刻都在進行細胞呼吸，在光下測定植物的光合速率時，實際測得的數值應為光合作用與細胞呼吸的差值。即真光合速率(總光合速率或實際光合速率)＝凈光合速率(表觀光合速率)＋呼吸速率。
(1)相關曲線：
(2)表示方法：
真光合速率 O2產生(生成)速率 CO2的固定速率 有機物產生(制造、生成)速率
凈光合速率 O2釋放速率 CO2吸收速率 有機物積累速率
呼吸速率(黑暗中測得) O2吸收速率 CO2釋放速率 有機物消耗速率
7．下圖為某研究小組測定光照強度對植物光合作用影響的實驗裝置。將該裝置先放在黑暗條件下一段時間，然后給予不同強度的光照。關于該實驗的敘述，正確的是(　　)
A．溫度、CO2濃度和有色液滴的移動距離都是無關變量
B．CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩定
C．如果有色液滴向右移動，說明該植物不進行光合作用
D．如果有色液滴向左移動，說明該植物不進行光合作用
解析：選B　依題意可知，該實驗的目的是探究光照強度對植物光合作用的影響，自變量是光照強度，因變量是光合作用強度，有色液滴的移動距離作為觀測的指標，溫度、CO2濃度等都是無關變量；CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩定；有色液滴移動的距離是由裝置內O2的變化量引起的，如果有色液滴向右移動，說明光合作用釋放的氧氣量大于細胞呼吸吸收的氧氣量；如果有色液滴向左移動，說明光合作用釋放的氧氣量小于細胞呼吸吸收的氧氣量。
8．將一株小麥密閉在無色玻璃鐘罩內(如圖1)，在室內調溫25 ℃，給予恒定適宜的光照60 min，然后遮光處理60 min。全程用CO2傳感器測定鐘罩內CO2濃度的變化，得到圖2曲線。
(1)若要獲得小麥的真正光合速率，________(填“需要”或“不需要”)另設對照組。0～60 min小麥的真正光合速率為________ μmol CO2/(L·h)。
(2)實驗10 min時，小麥葉肉細胞進行光合作用所需CO2的來源是________________
________________________________________________________。
在停止光照的瞬間，葉綠體內C3的含量________。
解析：(1)前60 min測定凈光合速率，后60 min測定呼吸速率，不必另設對照組。真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(2 000－800)＋(1 200－800)＝1 600 μmol CO2/(L·h)。(2)光合作用旺盛，葉綠體需要較多CO2，其來源為線粒體供給和胞外吸收。停止光照，葉綠體內缺少NADPH和ATP，不能進行還原C3的過程，C3生成仍在繼續，故C3含量增加。
答案：(1)不需要　1 600　(2)線粒體供給和胞外吸收　增多(或升高)
題型5　光合作用與細胞呼吸曲線中“關鍵點”的移動
1．曲線中補償點和飽和點的移動規律
(1)含義：CO2(或光)補償點與飽和點的移動方向一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C則是最大光合速率對應的CO2濃度(或光照強度)，位于橫軸上。
(2)規律：
①呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應右移，反之左移。
②呼吸速率基本不變，相關條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點B應右移，反之左移。
③陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應向左移動。
(3)實例：
①若植物體缺Mg，則對應的B點將向右移。
②已知某植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別是25 ℃和30 ℃，則溫度由25 ℃上升到30 ℃時，對應的A點、B點、D點將下移、右移、左下移。
③若原曲線代表陽生植物，則陰生植物對應的B點、C點將分別向左移、左移。
④若實驗時將光照由自然光改為藍光，則B點將向右移。
2．曲線上其他點(補償點之外的點)的移動方向
在外界條件的影響下，通過分析光合速率和呼吸速率的變化，進而對曲線上某一點的縱、橫坐標進行具體分析，確定橫坐標左移或右移，縱坐標上移或下移，最后得到該點的移動方向。
9．如圖為植物光合作用強度隨光照強度變化的坐標圖，下列敘述中不正確的是(　　)
A．a點葉肉細胞產生ATP的細胞器只有線粒體
B．b點植物的光合作用強度與細胞呼吸強度相等
C．當植物缺鎂時，b點將右移
D．已知某植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃，如果該圖表示該植物處于25 ℃環境中，則將溫度提高到30 ℃時，a點上移，b點左移
解析：選D　a點時光照強度為0，植物葉肉細胞只進行細胞呼吸，故產生ATP的細胞器只有線粒體，A項正確；b點時O2釋放量為0，說明此時植物的光合作用強度和細胞呼吸強度相等，B項正確；當植物缺鎂時，葉綠素的合成受到影響，光合作用減弱，b點要增加光照強度，才能保證此時的光合作用強度等于細胞呼吸強度，故b點將向右移，C項正確；已知該植物在25 ℃時光合作用強度最強，在30 ℃時細胞呼吸強度最強，如果將溫度從25 ℃提高到30 ℃，細胞呼吸強度增加，光合作用強度下降，則a點將上移，b點將右移，D項錯誤。
10．已知某植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃。下圖表示該植物在25 ℃時光合作用強度與光照強度的關系。若將溫度提高到30 ℃的條件下(其他條件不變)，從理論上講，圖中相應點的移動應該是(　　)
A．a點上移，b點左移，m點上移
B．a點不移，b點左移，m點不移
C．a點下移，b點右移，m點下移
D．a點下移，b點不移，m點上移
解析：選C　溫度由25 ℃升高到30 ℃，對于細胞呼吸而言，達到最適溫度，呼吸速率增大；對于光合作用而言，超過最適溫度，光合速率下降。因此，a點因細胞呼吸加強而往下移；b點為光補償點，一方面細胞呼吸加強，需較強的光照強度才能產生與細胞呼吸消耗量相當的有機物，另一方面光合速率下降，產生有機物的速率也下降，也需較強的光照強度才能產生與原來等量的有機物，所以b點右移；因溫度超過光合作用最適溫度，酶活性下降，光合作用強度降低，m點下移，故選C。
題型6　自然環境及密閉容器中植物光合作用曲線的分析
1．自然環境中一晝夜植物光合作用的曲線
(1)曲線中各點的含義及形成原因分析：
a點：凌晨3時～4時，溫度降低，細胞呼吸減弱，CO2釋放減少；
b點：上午6時左右，太陽出來，開始進行光合作用；
bc段(不含b、c點)：光合作用強度小于細胞呼吸強度；
c點：上午7時左右，光合作用強度等于細胞呼吸強度；
ce段(不含c、e點)：光合作用強度大于細胞呼吸強度；
d點：溫度過高，部分氣孔關閉，出現“午休”現象；
e點：下午6時左右，光合作用強度等于細胞呼吸強度；
ef段(不含e、f點)：光合作用強度小于細胞呼吸強度；
fg段：太陽落山，光合作用停止，只進行細胞呼吸。
(2)曲線歸納：
①開始進行光合作用的點：b。
②光合作用與細胞呼吸相等的點：c、e。
③開始積累有機物的點：c。
④有機物積累量最大的點：e。
2．密閉容器中一晝夜植物光合作用的曲線
(1)曲線中各點的含義及形成原因分析：
AB段：無光照，植物只進行細胞呼吸。
BC段：溫度降低，細胞呼吸減弱。
CD段：大約4時后，光照微弱，植物開始進行光合作用，但光合作用強度<細胞呼吸強度。
D點：隨光照增強，光合作用強度＝細胞呼吸強度。
DH段：光照繼續增強，光合作用強度>細胞呼吸強度。FG段表示“午休”現象。
H點：隨光照減弱，光合作用強度下降，到H點時光合作用強度＝細胞呼吸強度。
HI段：光照繼續減弱，光合作用強度<細胞呼吸強度，直至光合作用完全停止。
(2)曲線歸納：
①光合作用強度與細胞呼吸強度相等的點：D、H。
②該植物一晝夜表現為生長，其原因是I點CO2濃度低于A點CO2濃度，說明經過一晝夜后密閉容器中CO2濃度減小，即植物光合作用強度>細胞呼吸強度，植物表現為生長。
11．下圖表示夏季晴天某植物放在密閉透明玻璃罩內一晝夜CO2濃度變化的曲線(實線)，據圖分析下列敘述正確的是(　　)
A．H點時，植物產生ATP的場所只有細胞質基質和線粒體
B．光合作用是從D點開始的，因為D點后CO2濃度開始下降
C．E點時，植物的光合速率與呼吸速率相同
D．經過一晝夜該植物的干重有所增加
解析：選D　由題圖分析可知，H點是CO2濃度變化曲線的拐點，此時光合作用強度等于細胞呼吸強度，植物體內產生ATP的場所應是細胞質基質和線粒體、葉綠體，A錯誤；D點時光合作用強度等于細胞呼吸強度，說明光合作用在D點前就已開始，B錯誤；圖中D、H點代表光合作用強度等于細胞呼吸強度，E點代表此時玻璃罩內CO2的濃度與起始相同，植物體內的有機物積累量為0，C錯誤；與初始相比，一晝夜內玻璃罩中CO2濃度下降，說明一晝夜內該植物體內有機物有積累，植物的干重有所增加，D正確。
12．夏季晴朗的一天，甲、乙兩株不同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．甲植株在a點開始進行光合作用
B．乙植株在e點有機物積累量最多
C．曲線b～c段和d～e段下降的原因相同
D．兩曲線b～d段不同的原因可能是甲植株氣孔無法關閉
解析：選D　圖中甲植株光合作用開始的點在a點之前，即CO2吸收速率開始變化的點，A錯誤；圖中乙植株6～18時有機物一直在積累，18時植物體內有機物積累量最大，B錯誤；曲線b～c段下降的原因是光照過強，氣孔關閉，葉片吸收的CO2少，d～e段下降的原因是光照強度減弱，C錯誤；甲植株沒有出現光合“午休”現象，可能原因是氣孔無法關閉，D正確。
1．如圖表示光照、儲藏溫度對番茄果實呼吸強度變化的影響。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．番茄果實細胞產生CO2的場所是線粒體和細胞質基質
B．光照對番茄果實呼吸的抑制作用8 ℃時比15 ℃時更強
C．低溫、黑暗條件下更有利于儲存番茄果實
D．儲藏溫度下降時果實呼吸減弱，可能與細胞內酶活性的降低有關
解析：選C　番茄果實細胞有氧呼吸和無氧呼吸均可產生CO2，有氧呼吸第二階段在線粒體基質中產生CO2，無氧呼吸在細胞質基質中產生CO2，A正確；分別計算“8 ℃時光照條件下呼吸強度比黑暗條件下呼吸強度的減少量占黑暗條件下呼吸強度的百分比”與“15 ℃時光照條件下呼吸強度比黑暗條件下呼吸強度的減少量占黑暗條件下呼吸強度的百分比”，進行比較可知，B正確；圖示信息表明，光照條件下細胞呼吸比黑暗條件下細胞呼吸弱，所以光照條件下更有利于番茄果實的儲存，C錯誤；溫度降低會使與細胞呼吸有關的酶的活性降低，導致細胞呼吸減弱，D正確。
2．科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到的實驗結果如下圖所示。請據圖判斷下列敘述錯誤的是(　　)
A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同
B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同
C．光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高
D．光照強度為b～c時，曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高
解析：選D　曲線Ⅱ和Ⅲ的CO2濃度不同，因此光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同，A正確；曲線Ⅰ和Ⅱ的溫度不同，因此光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同，B正確；由曲線圖可知，光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高，C正確；光照強度為b～c時，曲線Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而緩慢升高，直至不再變化，但曲線Ⅲ光合作用強度隨著光照強度的升高不再變化，D錯誤。
3．下圖為光合作用過程示意圖，在適宜條件下栽培的小麥，如果突然將c降至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中的相對含量變化將會是(　　)
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
解析：選B　圖中a、b是ATP和NADPH，c是CO2，當c的含量降低，則C3的生成速率降低，ATP和NADPH的消耗減少，所以a、b含量都上升。
4.右圖表示將某植物放在不同CO2濃度環境條件下，其光合速率受光照強度影響的變化曲線。a、b、c三點所對應的葉肉細胞中C3含量由高到低的順序是(　　)
A．a＞b＞c B．a＜b＜c
C．a＞b＝c D．a＝b＜c
解析：選A　a點與b點所處環境中CO2的濃度高于c點；a點與b點的CO2濃度相同，但a點的光照強度比b點低，被還原的C3少；b點與c點光照強度是相同的，但b點的CO2濃度高于c點，所以b點產生的C3要遠高于c點。
5．下圖中圖1表示的是八月份某一晴天，一晝夜棉花植株CO2的吸收和釋放曲線；圖2表示棉花葉肉細胞中兩種細胞器的四種生理活動狀態。則圖1中時間a、b、c、d依次發生了圖2所示的哪項生理活動(　　)
A．(1)(2)(3)(4) B．(3)(2)(4)(1)
C．(3)(4)(1)(2) D．(4)(3)(2)(1)
解析：選D　圖1曲線中橫坐標以上都是光合速率大于呼吸速率，橫坐標以下是光合速率小于呼吸速率或只有細胞呼吸，曲線與橫坐標的交點處都是光合速率等于呼吸速率。圖2中(1)表示光合速率大于呼吸速率，對應圖1中d、e、f點；圖2中(2)表示光合速率等于呼吸速率，對應圖1中c、g點；圖2中(3)表示光合速率小于呼吸速率，對應圖1中b點；圖2中(4)表示只有細胞呼吸，對應圖1中a、h點。
6．將一植株放在密閉玻璃罩內，置于室外一晝夜，獲得的實驗結果如下圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．圖甲中的光合作用開始于C點之前，結束于F點之后
B．到達圖乙中的d點時，玻璃罩內的CO2濃度最高
C．圖甲中的F點對應圖乙中的g點
D．經過一晝夜，植物體內的有機物含量會增加
解析：選C　圖甲中的光合作用開始于C點之前，結束于F點之后，C點、F點時，光合速率與呼吸速率相等；圖乙中的d點對應圖甲中的C點，此時玻璃罩內的CO2濃度最高；圖甲中的F點對應圖乙中的h點；從圖甲中G點在虛線之下或從圖乙中曲線與橫坐標軸圍成的面積可以看出，經過一晝夜，植物體內的有機物含量增加了。
7．將銀邊天竺葵(其葉片如圖1所示)放在黑暗中兩天后，如圖2所示，處理枝條上的一片葉(Z處使用不透光的黑紙兩面遮光)。然后將整株植物置于陽光下4 h，取該葉片經酒精脫色處理后，滴加碘液顯色，下列有關該實驗結果和現象的描述正確的是(　　)
A．葉片置于黑暗中兩天的目的是使葉片脫色
B．要研究葉綠素對光合作用的影響，實驗組和對照組分別是Y和W部位
C．X和Y兩部分顯色結果對照，能證明光合作用是否需要水
D．顯色后X為藍色，Y和Z為棕黃色(碘液的顏色)
解析：選D　黑暗處理是為了消耗掉葉片中原有的淀粉，防止對實驗結果產生干擾；要研究葉綠素對光合作用的影響，實驗組應為X部位，對照組為W部位；X、Y兩部分顯色結果對照，證明光合作用需要CO2；X處能進行光合作用產生淀粉，而Y、Z處不能進行光合作用，無淀粉產生，因此顯色后X處為藍色，Y、Z處為棕黃色。
8．在自然界中，洪水、灌溉不均勻等因素易使植株根系供氧不足，造成“低氧脅迫”。不同植物品種對“低氧脅迫”的耐受能力不同。研究人員采用無土栽培的方法，研究了“低氧脅迫”對兩個黃瓜品種(A、B)根系細胞呼吸的影響，測得第6天時根系細胞中丙酮酸和乙醇的含量，結果如表所示。請回答：
實驗處理 正常通氣，品種A 正常通氣，品種B 低氧，品種A 低氧，品種B
丙酮酸(μmol·g—1) 0.18 0.19 0.21 0.34
乙醇(μmol·g—1) 2.45 2.49 6.00 4.00
(1)黃瓜根系細胞中丙酮酸轉變為乙醇的場所是________________，此過程________(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)該實驗的自變量是_____________________________________________________。
實驗結果表明，品種A耐低氧能力比品種B______(填“強”或“弱”)。
(3)松土是許多農作物栽培中經常采取的一項措施。請寫出農田松土對農作物或環境可能的影響________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
___________________________________________________________。(至少寫出三點)
解析：(1)黃瓜細胞中丙酮酸轉變為乙醇的過程屬于無氧呼吸第二階段，發生在細胞質基質，該過程不能產生ATP。(2)該實驗的自變量是通氣量(或通入氧氣量)和黃瓜品種；與品種B相比，品種A的丙酮酸增加較少而乙醇增加較多，說明品種A耐低氧能力比品種B強。
答案：(1)細胞質基質　不能　(2)通氣量(或通入氧氣量)和黃瓜品種　強　(3)促進根細胞有氧呼吸，有利于農作物生長；除去雜草，有利于農作物生長；促進植物生長，多利用CO2，緩解溫室效應；避免根進行無氧呼吸產生酒精造成傷害；松土有利于土壤需氧微生物分解作用產生更多CO2，增加局部CO2濃度；松土不當，破壞植物根系，對農作物造成傷害；松土導致水土流失
9．下圖甲為測定光合速率的裝置，在密封的試管內放一經消毒的新鮮葉片和CO2緩沖液，試管內氣體體積的變化可根據毛細刻度管內紅色液滴的移動距離測得。在不同強度的光照條件下，測得的氣體體積變化如圖乙所示。
(1)標記實驗開始時毛細刻度管中紅色液滴所在位置。實驗時，試管內變化的氣體是________。
(2)若此時圖甲植物光照強度為15 klx，則1 h光合作用產生的氣體量為________ mL。若此時植物葉片的呼吸熵(呼吸時產生的CO2體積和消耗的O2體積比值)為0.8，則植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，植物還需從外界吸收CO2________mL。
(3)為了防止無關因子對實驗結果的干擾，本實驗還應設置對照實驗，對照組實驗裝置與實驗組實驗裝置的區別是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由于試管中存在CO2緩沖液，所以在不同光照強度下，液滴位置改變的實質是O2的消耗和釋放。(2)光合作用產生O2的量應包括積累量和葉片消耗量為150＋50＝200(mL)，同時，凈產生的O2量等于凈消耗的CO2量為200－0.8×50＝160(mL)。(3)設置對照時可將新鮮葉片改為經消毒的死葉片；除葉片本身會影響實驗外，環境因素也可能影響實驗結果。
答案：(1)O2　(2)200　160　(3)新鮮葉片改為經消毒的死葉片
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29第2課時　酶的特性
新課標 核心素養
1.闡明酶的高效性、專一性和作用條件較溫和。2.通過探究“影響酶促反應速率的環境因素”，培養科學探究能力。 1.科學思維——構建溫度、pH和底物濃度對酶促反應速率影響的模型。2.科學探究——通過探究酶的特性以及影響酶活性的條件來發展科學探究能力。
知識點(一)酶的特性
酶的特性(連線)
(1)一種酶只能催化一定的反應物發生反應(√)
(2)高溫、低溫都使酶活性降低，二者的作用實質不同(√)
(3)在測定胃蛋白酶活性時，將溶液的pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將逐漸增強(×)
(4)酶能調節機體內的代謝，增大反應速率(×)
1．(科學思維)過酸、過堿、高溫、低溫對酶促反應速率的影響一樣嗎？
提示：不一樣，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，溫度升高后可恢復活性。
2．(科學思維)加酶洗衣粉在日常生活中經常用到，某加酶洗衣粉的成分中標明含有淀粉酶和蛋白酶，若衣服不小心染上油滴，用上述洗衣粉效果如何，為什么？
提示：效果不好，根據酶的專一性分析，蛋白酶和淀粉酶分解蛋白質和淀粉，而油滴的主要成分是脂肪，上述酶無法將其分解，故效果欠佳。
1．如圖表示一個酶促反應，它所能反映的酶的一個特性和a、b、c最可能代表的物質依次是(　　)
A．高效性　蛋白酶　蛋白質　多肽
B．專一性　淀粉酶　淀粉　麥芽糖
C．專一性　麥芽糖酶　麥芽糖　葡萄糖
D．高效性　脂肪酶　脂肪　甘油和脂肪酸
解析：選B　由題可知，a在反應前后形態結構未改變，是酶分子，b是反應物，c是產物。酶的特殊空間結構，使其只能與具有相應結構的反應物結合，這體現了酶的專一性，A、D錯誤。在a的作用下，b分解為含2個結構單元的小分子，分析B、C兩個選項，淀粉是多糖，麥芽糖是二糖，符合圖示現象，B正確、C錯誤。
2．為驗證酶的專一性，采用的最佳實驗方案是(　　)
選項 等量的反應物 分別加入等量的酶 分別加入等量的試劑
a組 b組
A 麥芽糖 葡萄糖 麥芽糖酶 斐林試劑
B 蔗糖 麥芽糖 蔗糖酶 斐林試劑
C 淀粉 蔗糖 淀粉酶 斐林試劑
D 淀粉 蔗糖 淀粉酶 碘液
解析：選C　A選項中，麥芽糖和葡萄糖都是還原糖，因此使用斐林試劑檢測，a、b兩組都會有磚紅色沉淀生成。B選項中，蔗糖雖然沒有還原性，但是被蔗糖酶水解后會有還原糖生成，因此也不合理。C選項中，淀粉和蔗糖都不具有還原性，在淀粉酶的催化下，淀粉水解生成具有還原性的麥芽糖和葡萄糖，因此可用斐林試劑進行檢測。D選項中，淀粉可被淀粉酶催化水解，反應完成后，a、b兩組都沒有淀粉存在，用碘液檢測不合理。
[歸納提升]
探究酶的特性的實驗
(1)酶具有高效性：
①實驗原理：H2O2在Fe3＋或酵母菌產生的過氧化氫酶的催化作用下分解為H2O和O2，反應式為2H2O22H2O＋O2↑。
②實驗設計及現象分析
試管編號 體積分數為3%的過氧化氫溶液 實驗處理 H2O2分解速率(氣泡多少) 點燃的衛生香檢測 現象分析
1 3 mL 滴加蒸餾水2滴 很少 不復燃 H2O2自然分解緩慢
2 3 mL 滴加FeCl3溶液2滴 較多 助燃性較強 Fe3＋能催化H2O2分解
3 3 mL 滴加新鮮酵母菌液2滴 很多 助燃性更強 過氧化氫酶能催化H2O2分解，且效率高
名師提醒：在實驗中使用的酵母菌液必須是新鮮的，這是因為新鮮酵母菌液中的酶能保持其原有的活性。
③實驗結論：酶的催化作用具有高效性，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
(2)酶具有專一性：
①實驗原理
用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑檢測，根據是否有磚紅色沉淀生成來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而驗證酶的專一性。
②實驗設計
③實驗現象：1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管無磚紅色沉淀生成。
④實驗結論：酶的催化作用具有專一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
名師提醒：(1)實驗過程中，要用完全冷卻的淀粉溶液，不能用剛煮沸的淀粉溶液，因為溫度會影響酶的活性。若用剛煮沸的淀粉溶液進行實驗，淀粉酶會因溫度過高而失去活性。
(2)該實驗中不能用碘液代替斐林試劑，因為碘液只能使淀粉變藍，而與還原糖沒有特殊的顏色反應，不能檢驗蔗糖是否被淀粉酶水解。
知識點(二)酶的活性及影響因素
1．酶活性
(1)概念：酶催化生化反應的能力。
(2)主要影響因素：溫度、pH等。
2．酶催化作用的效率：通過酶催化生化反應的速率來衡量。
3．溫度和pH對酶活性的影響
酶活性 條件
溫度 pH
最高 最適 最適
失活 過高 過酸或過堿
對應曲線
4．溫度和pH共同作用對酶活性的影響
(1)反應溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
(2)反應溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。
(1)如果以淀粉為底物，以淀粉酶為催化劑探究溫度影響酶活性的實驗，則酶促反應的速率既可以用淀粉的分解速率表示，也可以用淀粉水解產物的生成速率表示(√)
(2)pH影響酶活性的實驗中實驗材料不選擇淀粉，原因是酸能促進淀粉水解(√)
(3)探究酶的最適pH，需要在酶的最適溫度條件下進行(√)
(4)酶應該在最適溫度下保存(×)
(5)酶活性與反應體系中的酶濃度和底物濃度無關(×)
1．(科學思維)酶濃度和底物濃度對反應速率的影響和溫度、pH對反應速率的影響，本質上有什么不同？
提示：溫度、pH通過影響酶活性影響反應速率；酶濃度、底物濃度通過影響酶與底物的接觸面積影響酶促反應速率。
2．(科學思維)底物濃度影響酶促反應速率的曲線中，當底物達到一定濃度后，酶促反應速率不再增加，其原因是什么？
提示：受酶濃度或酶數量的限制。
1．探究溫度對酶活性的影響，最合理的實驗步驟是(　　)
①取3支試管編號，各注入2 mL可溶性淀粉溶液；另取3支試管編號，各注入1 mL新鮮的淀粉酶溶液　②將淀粉酶溶液注入相同溫度下的可溶性淀粉溶液試管中，維持各自的溫度5 min　③向各試管滴兩滴碘液，揺勻　④將6支試管分成三組，每組各有一份可溶性淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分別放在60 ℃的溫水、沸水和冰水中　⑤觀察實驗現象
A．①→②→④→③→⑤　 B．①→③→②→④→⑤
C．①→③→④→②→⑤ D．①→④→②→③→⑤
解析：選D　探究溫度對酶活性影響的實驗，要先分別將淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液處理到所需溫度，再混合，最后滴加碘液并觀察實驗現象。
2．下列有關“探究影響酶促反應速率的環境因素”實驗的敘述正確的是(　　)
A．若探究pH對過氧化氫酶活性的影響，則pH是自變量，過氧化氫分解速率是無關變量
B．若探究溫度對酶活性的影響，可選擇新鮮的酵母菌液和過氧化氫溶液反應
C．若探究溫度對淀粉酶活性的影響，應將淀粉溶液與淀粉酶溶液混合后再調控溫度
D．若探究溫度對淀粉酶活性的影響，不可選擇斐林試劑對實驗結果進行檢測
解析：選D　若探究pH對過氧化氫酶活性的影響，則pH是自變量，過氧化氫分解速率是因變量，A錯誤；若探究溫度對酶活性的影響，不可選擇新鮮的酵母菌液和過氧化氫溶液反應，因為過氧化氫本身的分解就受溫度的影響，B錯誤；若探究溫度對淀粉酶活性的影響，應先將淀粉溶液與淀粉酶溶液分別控制到相同溫度后再混合，C錯誤；若探究溫度對淀粉酶活性的影響，不可選擇斐林試劑對實驗結果進行檢測，因為斐林試劑需在水浴加熱條件下才會發生特定的顏色反應，而該實驗中需嚴格控制溫度，D正確。
[歸納提升]
與酶相關的曲線分析
項目 曲線 應用
酶的高效性 ①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高；②酶只能改變反應速率，不改變生成物的量
酶的專一性 ①在反應物S中加入酶A，反應速率較未加入酶時明顯加快，說明酶A能催化該反應；②在反應物S中加入酶B，反應速率與未加入酶時相同，說明酶B不催化該反應
酶的活性 ①在一定的溫度(pH)范圍內，隨著溫度(pH)升高，酶的催化作用逐漸增強，在最適溫度(pH)時，酶的活性最高，超過這一最適溫度(pH)，酶的催化作用逐漸減弱；②過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶的空間結構未被破壞，溫度升高可恢復其活性
反應物濃度對酶促反應的影響 在其他條件適宜且酶量一定的條件下，酶促反應速率隨反應物濃度的增加而加快，當反應物濃度達到一定值時，所有的酶與反應物結合，酶促反應速率達到最大，再增加反應物濃度，酶促反應速率不再上升
酶濃度對酶促反應的影響 在反應物充足且其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比
[學習小結]
　　　　
1.在一塊含有淀粉的瓊脂塊的四個固定位置，分別用不同方法處理，如下圖所示，將上述實驗裝置放入37 ℃恒溫箱中，保溫處理24小時后，用碘液沖浸該瓊脂塊，可見1、2、3組出現藍色斑塊，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．第1、2組說明酶的作用受pH、溫度的影響
B．第2組出現藍色的原因是高溫破壞了酶的空間結構
C．第3、4組說明酶具有專一性
D．本實驗說明酶的催化效率極高
解析：選D　第1組唾液與酸混合、第2組煮沸唾液均導致唾液淀粉酶因空間結構破壞而失活，與第4組進行對照，可說明酶的作用受pH和溫度的影響，A、B正確；第3組變藍，說明蔗糖酶不能催化淀粉水解，第4組不變藍說明淀粉被唾液淀粉酶分解了，3、4組對照可說明酶具有專一性，C正確；與無機催化劑相比，酶的催化效率更高，本實驗沒有用無機催化劑作對照，D錯誤。
2．紡織工業上的褪漿工序通常有兩類：化學法和加酶法。化學法，需要7～9 g/L的NaOH溶液，在70～80 ℃條件下作用12 h，褪漿率僅為50%～60%；而加酶法，用少量細菌淀粉酶在適宜的條件下，只需作用5 min，褪漿率即可達到98%，這一事實說明(　　)
A．酶具有多樣性　　　　　 B．酶具有高效性
C．酶具有專一性 D．酶具有穩定性
解析：選B　化學法作用12 h，褪漿率僅為50%～60%，而加酶法僅需5 min，褪漿率能達到98%，可見酶具有高效性。
3．影響酶催化反應速率的因素有溫度、反應物濃度、酶的濃度等。下圖表示在最適溫度下，某種酶的催化反應速率與反應物濃度之間的關系。下列說法正確的是(　　)
A．若在A點增加反應物濃度，反應速率將加快
B．若在C點增加反應物濃度，反應速率將加快
C．若在A點提高反應溫度，反應速率會加快
D．若在B點增加酶的濃度，反應速率會減慢
解析：選A　曲線AB段表示隨著反應物濃度的增加，反應速率加快，所以在A點增加反應物濃度，反應速率將加快，A正確；曲線BC段表示隨反應物濃度的增加，反應速率不變，所以在C點增加反應物濃度，反應速率不變，B錯誤；本實驗是在最適溫度條件下進行的，若再提高溫度，酶活性會下降，則反應速率降低，C錯誤；曲線BC段表示隨著反應物濃度的增加，反應速率不變，說明此時限制催化速率的因素最有可能是酶的數量，所以B點時，往反應物中加入少量同樣的酶，反應速率會加快，D錯誤。
4．用某種酶進行有關實驗的結果如下圖所示，下列有關說法錯誤的是(　　)
A．該酶的最適溫度不確定
B．圖2和圖4能說明該酶一定不是胃蛋白酶
C．由圖4實驗結果可知酶具有高效性
D．由圖3實驗結果可知Cl－是酶的激活劑
解析：選C　分析題圖1只能說明在這三個溫度中，30 ℃比較適宜，溫度梯度大，測不出最適溫度，A正確；圖2顯示該酶的最適pH為7，而胃蛋白酶的最適pH為1.5，由
圖4可知，該酶為麥芽糖酶，B正確；圖4說明酶具有專一性，C錯誤；圖3能說明Cl－是酶的激活劑，Cu2＋是酶的抑制劑，D正確。
5．如圖曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據圖分析正確的是(　　)
A．增大pH，重復該實驗，A、B點位置都不變
B．B點后，升高溫度，酶活性增加，將呈現曲線c所示變化
C．酶量增加后，圖示反應速率可用曲線a表示
D．反應物濃度是限制曲線AB段反應速率的主要因素
解析：選D　酶發揮作用需要適宜的溫度和pH，高于或低于最適值都會降低酶的活性，故增大pH，重復實驗，A、B兩點均向下移動，A錯誤；B點后升高溫度，酶活性降低，反應速率降低，B錯誤；酶量增加后，酶促反應速率加快，可以用曲線c表示，C錯誤；曲線b處于最適溫度和pH條件下，實驗的自變量是反應物濃度，所以限制曲線AB段反應速率的因素是反應物濃度，D正確。
6．下列關于酶的實驗設計，正確的是(　　)
A．用過氧化氫溶液、新鮮的酵母菌液作材料探究溫度對酶活性的影響
B．用淀粉、蔗糖、淀粉酶作材料，反應后滴加碘液驗證酶的專一性
C．用蛋白酶、蛋白塊作實驗材料驗證蛋白酶能夠催化蛋白質分解
D．設置pH為2、7、12的條件，探究pH對胃蛋白酶活性的影響
解析：選C　過氧化氫在高溫下易分解，因此一般不用過氧化氫作材料探究溫度對酶活性的影響，A錯誤；用淀粉、蔗糖、淀粉酶作材料，反應后滴加碘液，溶液均不會變藍，因此不能用于驗證酶的專一性，B錯誤；用蛋白酶、蛋白塊作實驗材料，可通過觀察蛋白塊體積的變化驗證蛋白酶能夠催化蛋白質分解，C正確；胃蛋白酶的最適pH為1.5，所以利用胃蛋白酶來探究pH對酶活性的影響時，pH不能設置成2、7、12，D錯誤。
1．驗證酶的本質
(1)驗證酶是蛋白質：
①實驗設計思路
實驗組：待測酶溶液＋雙縮脲試劑→是否出現紫色反應。
對照組：標準蛋白質溶液＋雙縮脲試劑→紫色反應。
②實驗結果分析：通過對照，若實驗組出現紫色，證明待測酶的化學本質是蛋白質；若實驗組不出現紫色，則該酶的化學本質不是蛋白質。
③實驗變量：自變量為待測酶液和標準蛋白質溶液，因變量為是否與雙縮脲試劑產生紫色反應。
(2)驗證酶是RNA：
①實驗設計思路
實驗組：待測酶溶液＋派洛寧試劑→是否出現紅色。
對照組：標準RNA溶液＋派洛寧試劑→出現紅色。
②實驗結果分析： 通過對照，若實驗組出現紅色，證明待測酶的化學本質是RNA；若實驗組不出現紅色，則該酶的化學本質不是RNA。
③實驗變量：自變量為待測酶溶液和標準RNA溶液；因變量為加派洛寧試劑是否出現紅色。
2．驗證酶的專一性
該實驗探究中的自變量可以是不同反應物，也可以是不同的酶溶液，因變量是反應物是否被分解。
(1)方案一：用同一種酶催化兩種不同物質(如下)。
淀粉(非還原糖)麥芽糖(還原糖)＋斐林試劑磚紅色沉淀
蔗糖(非還原糖)蔗糖＋斐林試劑無磚紅色沉淀
名師提醒：①制備的可溶性淀粉溶液，必須完全冷卻后才能使用。若用剛煮沸的可溶性淀粉溶液進行實驗，會破壞淀粉酶的活性。
②加酶的試管保溫時，應控制在60 ℃左右，低于50 ℃或高于75 ℃會降低化學反應的速率。
③實驗中需嚴格控制無關變量，如所加待測溶液和試劑的體積、保溫時間、加熱時間等。
④用淀粉酶分別作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑檢測，根據是否有磚紅色沉淀生成來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探究酶的專一性。
(2)方案二：
①用兩種不同的酶催化同一種物質
②再用斐林試劑檢測，從而探究酶的專一性。
名師提醒：①選擇好檢測反應物的試劑，如反應物選擇淀粉和蔗糖，酶為淀粉酶，則適宜選用斐林試劑檢測反應物是否被分解，而不能選用碘液，因為蔗糖無論反應與否都不會與碘液有顏色反應，用碘液無法檢測蔗糖是否分解。
②保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好實驗的關鍵。
3．驗證酶的高效性(案例：比較過氧化氫在不同條件下的分解)
高效性是一種比較性概念，是指酶與無機催化劑相比具有高效性。因此實驗中應設置酶與無機催化劑對同一反應的催化效率的對照，不能用酶和蒸餾水做對照，若這樣是驗證酶的催化功能。
(1)設計方案及現象(如圖)：
(2)變量分析(如圖)：
(3)實驗結論：酶的催化效率比無機催化劑的催化效率高。
名師提醒：①實驗時必須用新鮮的動物肝臟作實驗材料。肝臟如果不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生細菌的作用下分解，使組織中酶分子的數量減少且活性降低，影響實驗結果。
②實驗中使用肝臟的研磨液，可以加大肝細胞內過氧化氫酶與試管中過氧化氫的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。
③滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時不能共用一支滴管，這是為了遵循單一變量原則，使實驗結果更科學、可信。
④H2O2分解過程有氣泡冒出，若反應一段時間，不再有氣泡冒出，說明反應結束；在不增加H2O2溶液體積的前提下，要使氣泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2濃度。
4．驗證酶在合成反應中的催化作用
酶在物質的分解反應中具有催化作用，酶在物質的合成反應中也具有催化作用。
(1)實驗設計方案：
生物學家發現，很多植物組織中都含一種酶，可以催化葡萄糖磷酸(葡萄糖磷酸是淀粉形成過程中的中間產物)轉化成淀粉。馬鈴薯提取液中含有葡萄糖磷酸酶。按照表格設計進行實驗，記錄數據。
試管 葡萄糖磷酸溶液(mL) 蒸餾水(mL) 馬鈴薯提取液(mL) 煮沸后的馬鈴薯提取液(mL)
1 1 1 — —
2 1 — 1 —
3 1 — — 1
振蕩三支試管，分別滴加一滴碘液，觀察現象。
(2)現象與結論：
只有2號試管出現藍色，可見馬鈴薯提取液中的酶(葡萄糖磷酸酶)能催化葡萄糖磷酸轉化成淀粉，說明酶在合成反應中也能起到催化作用。
1．下圖是過氧化氫在不同條件下的分解實驗。該實驗結果說明酶的催化作用具有(　　)
A．專一性　　　　　　 B．高效性
C．多樣性 D．易失活
解析：選B　本實驗的自變量是催化劑的種類，此實驗可以說明酵母菌液中的過氧化氫酶具有高效性。
2．下列實驗最能說明酶具有高效性的是(　　)
A．將FeCl3溶液和酵母菌液分別加入盛有等量的H2O2溶液的甲、乙兩支試管中，乙試管中釋放氧氣的速率遠遠大于甲試管
B．將10%的淀粉酶和稀釋10倍的淀粉酶分別加入盛有等量1%的淀粉溶液的甲、乙兩支試管中，淀粉分解的速率基本相等
C．將等量的人的唾液淀粉酶和萌發的小麥種子中的淀粉酶分別加入盛有等量1%的淀粉溶液的甲、乙兩支試管中，發現甲試管中分解淀粉的速度比乙試管中的快
D．將等量的淀粉酶液分別加入盛有等量1%的淀粉溶液的甲、乙兩支試管中，甲、乙分別保溫在10 ℃和30 ℃條件下，結果乙試管中淀粉分解的速度快于甲
解析：選A　酶具有高效性，是在適宜條件下，酶的催化效率比無機催化劑高。
3．關于生物體產生的酶的敘述，錯誤的是(　　)
A．酶的化學本質是蛋白質或RNA
B．脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2
C．蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類
D．纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁
解析：選D　酶的化學本質是蛋白質或RNA；脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2；蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類；纖維素酶能夠降解植物細胞壁，細菌細胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解。
5．影響酶促反應速率的因素
影響酶促反應速率的因素有pH、溫度、酶濃度、反應物濃度等，其變化規律有以下特點：
Ⅰ.pH對酶促反應速率的影響
(1)每一種酶只在一定的pH范圍內有活性，超過這個范圍酶就會失去活性。
(2)在一定條件下，某一種酶在某一pH時活性最大，此pH稱為該酶的最適pH。高于或低于此pH，酶的活性均降低，如圖所示。
(3)pH對酶活性影響的實驗探究(以過氧化氫酶催化過氧化氫的分解為例)：
①實驗原理
a．2H2O22H2O＋O2↑
b．pH影響酶的活性，從而影響O2的產生速率。
②實驗裝置
③實驗步驟
a．將若干同樣大小(1 cm2)的濾紙片浸入酵母菌液，取出后晾干，濾紙片上附著有過氧化氫酶。
b．在4個燒杯中盛入體積分數為2%，pH分別為5、7、9、11的過氧化氫溶液(溫度相同)，再一片片地放入相同數量的濾紙片。在濾紙片上過氧化氫酶的催化下，H2O2分解為H2O和O2，氧氣泡會附著在濾紙片上。隨著氧氣泡的增多，燒杯底部的濾紙片會上浮，直至浮出液面。
c．濾紙片接觸液面后會下沉，直至燒杯底部，然后由燒杯底部上浮，直至浮出液面，及時記錄整個過程所用的時間(t)。以1/t為縱坐標(酶促反應速率)、pH為橫坐標，繪制曲線圖，得出“pH對酶活性有影響”的結論。
Ⅱ.溫度對酶促反應速率的影響
(1)在一定的溫度范圍內，酶促反應速率隨著溫度的升高而上升，超過某個數值后，酶促反應速率反而下降。
(2)酶促反應速率最高時的溫度，通常稱為酶的最適溫度，如圖所示。
深入研究：溫度對酶活性影響的實驗探究(以淀粉酶催化淀粉水解為例)
(1)原理：溫度影響淀粉酶的活性，進而影響淀粉的水解速率。淀粉遇碘液變藍，根據是否出現藍色及藍色的深淺可以判斷酶活性的高低。
藍色淀粉麥芽糖無藍色出現
(2)實驗步驟、現象及結論：
取6支試管，分別編號為1與1′、2與2′、3與3′，并分別進行以下操作。
試管編號 1 1′ 2 2′ 3 3′
實驗步驟 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃溫水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1與1′試管內液體混合，搖勻 2與2′試管內液體混合，搖勻 3與3′試管內液體混合，搖勻
四 在冰水中水浴數分鐘 在60 ℃溫水中水浴數分鐘 在沸水中水浴數分鐘
五 取出試管，分別滴加2滴碘液，搖勻，觀察現象
實驗現象 呈藍色 無藍色出現 呈藍色
結論 酶的催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過高和過低都將影響酶的活性
①探究溫度對酶活性的影響時，一定要讓反應物和酶在各自所需的溫度下保溫一段時間，再進行混合。
②選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度時，檢測的試劑不可用斐林試劑代替碘液。因為斐林試劑與還原糖需在水浴加熱條件下才會發生特定的顏色反應，而該實驗中需嚴格控制溫度。
③探究溫度對酶活性的影響時，不適宜用H2O2作反應物，因為H2O2遇熱會分解。
Ⅲ.酶濃度和反應物濃度對酶促反應速率的影響
(1)在酶促反應中，當反應物濃度大大超過酶濃度時，酶促反應速率隨著酶濃度的升高而上升，酶促反應速率與酶濃度成正比。
(2)在一定的反應物濃度范圍內，酶促反應速率隨反應物濃度的增加而上升，酶促反應速率與反應物濃度成正比；當反應物濃度達到某一定值后，再增加反應物濃度，酶促反應速率不再上升。
4．取三支試管分別加入等量淀粉酶溶液，編號為甲、乙、丙組，并分別調整到0 ℃、25 ℃、100 ℃，然后每支試管中加入溫度分別為0 ℃、25 ℃、100 ℃的等量淀粉溶液，保持各組溫度5 min后，繼續進行實驗。下列關于該實驗的說法合理的是(　　)
A．若向三支試管中各加入等量的碘液，試管內液體顏色都有可能出現藍色
B．若向三支試管中各加入等量的斐林試劑，水浴加熱一段時間，試管都不出現磚紅色沉淀
C．該實驗的對照組是甲組，實驗組是乙、丙組
D．只要在0 ℃和100 ℃之間每隔20 ℃設置一個實驗組，就可確定該反應的最適溫度
解析：選A　甲試管和丙試管中的溫度過低和過高，所以酶活性很低或失活，其中的淀粉沒有被完全催化水解，所以仍有淀粉存在；乙試管溫度較低，酶活性也不高，同理也可能會有未被水解的淀粉存在，所以三支試管加入碘液后都有可能出現藍色。
5．下圖是某課外活動小組探究pH對唾液淀粉酶活性影響時繪制的實驗結果圖(實驗中用鹽酸創設酸性條件，鹽酸能催化淀粉水解)。下列有關敘述正確的是(　　)
A．在適宜條件下，與鹽酸相比，淀粉酶催化作用更顯著
B．pH為1時有淀粉水解，說明過酸條件下酶沒有失活
C．pH為3時酶的活性等于pH為9時酶的活性
D．根據實驗結果可推測出淀粉酶的最適pH為7
解析：選A　酶具有高效性，在適宜條件下，淀粉酶催化作用比鹽酸更顯著，A正確；過酸條件下酶失活，pH為1時有淀粉水解是鹽酸催化的結果，B錯誤；pH為3時淀粉水解有鹽酸的作用，不能說明此時酶的活性等于pH為9時酶的活性，C錯誤；根據實驗結果只能推測，在現有的數據中pH為7時淀粉酶的催化效率最高，D錯誤。
1．在“探究不同pH對酶活性的影響”實驗中，pH屬于(　　)
A．自變量 B．無關變量
C．因變量 D．對照變量
解析：選A　實驗過程中可以變化的因素稱為變量，其中人為改變的變量稱為自變量。探究不同pH對酶活性的影響的實驗中pH是自變量。
2．下列有關酶的特性及相關實驗的敘述，正確的是(　　)
A．pH過高或過低以及溫度過高或過低都能使酶變性失活
B．在研究溫度影響淀粉酶活性實驗中，可以用斐林試劑檢測實驗結果
C．在研究溫度影響酶活性實驗中，不宜選擇過氧化氫酶作為研究對象
D．與無機催化劑相比，酶提高化學反應活化能的作用更明顯，因而酶催化效率更高
解析：選C　溫度過低不會使酶變性失活；利用斐林試劑檢測時需要水浴加熱，故探究溫度影響淀粉酶活性的實驗中不能用斐林試劑；過氧化氫分解受溫度影響，所以在研究溫度影響酶活性實驗中，不宜選擇過氧化氫酶作為研究對象；與無機催化劑相比，酶降低反應活化能的作用更明顯，因而酶催化效率更高。
3．某同學查閱資料得知，α 淀粉酶的最適溫度是55 ℃。如表是他為此進行的驗證實驗，但因各組結果相同而不能達到實驗目的。以下改進措施中可行的是(　　)
試管 實驗溫度 3%的淀粉溶液 2%的α 淀粉酶溶液 1 min后碘液檢測
1 45 ℃ 2 mL 1 mL 溶液呈棕黃色
2 55 ℃ 2 mL 1 mL 溶液呈棕黃色
3 65 ℃ 2 mL 1 mL 溶液呈棕黃色
注：溶液呈棕黃色即表示沒有檢測出淀粉。
A．適當增加3%的淀粉溶液的體積
B．適當提高α 淀粉酶溶液的濃度
C．將實驗溫度改為0 ℃、55 ℃、100 ℃
D．將檢測試劑碘液改為斐林試劑
解析：選A　試管1、2、3沒能成功，是因為所用淀粉量過少，或者酶量較多，酶具有高效性，故在45 ℃、55 ℃、65 ℃條件下都沒有淀粉剩余，可以增加淀粉量或者減少酶量，重新設置實驗，A正確，B錯誤；驗證α 淀粉酶的最適溫度是55 ℃，將實驗溫度設置為0 ℃、55 ℃、100 ℃，因為溫度梯度過大，實驗結果不能說明酶的最適溫度就是55 ℃，C錯誤；斐林試劑檢測還原糖需要水浴加熱，會破壞設置的溫度條件，D錯誤。
4．為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置甲、乙、丙三組實驗，各組溫度條件均不同，其他條件相同且適宜。測定各組在不同反應時間內的產物濃度，結果如下圖。以下分析正確的是(　　)
A．在t時刻之后，甲組曲線不再上升，是由于受到酶數量的限制
B．在t時刻降低丙組溫度，將使丙組酶的活性提高，曲線上升
C．若甲組溫度低于乙組溫度，則酶的最適溫度不可能高于乙組溫度
D．若甲組溫度高于乙組溫度，則酶的最適溫度不可能高于甲組溫度
解析：選C　在t時刻之后，甲組曲線不再上升，即產物濃度不發生變化，是由于受到底物濃度的限制；出現丙組曲線的原因可能是溫度過高導致酶的活性喪失，如果在t時刻降低丙組的反應溫度，酶的活性不能恢復，曲線不發生變化；圖中甲組酶的活性大于乙組酶的活性，若甲組溫度低于乙組，說明乙組的實驗溫度超過了酶的最適溫度；若甲組溫度高于乙組溫度，則酶的最適溫度可能高于甲組溫度。
5．為探究pH對蛋白酶活性的影響，某小組進行了相關實驗，實驗結果如圖所示。請回答問題：
(1)該實驗的自變量是__________，因變量的檢測指標是____________，主要的無關變量是________________________________________________________________________。
(2)與無機催化劑相比，蛋白酶催化效率更高的原因是__________________________。檢驗蛋白質是否被蛋白酶完全水解，________(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑，原因是________________________________________________________________________。
(3)由圖可知，該蛋白酶最適pH約是________，若pH由13降到7，蛋白質剩余量________(填“減少”“增多”或“不變”)，理由是__________________________________。
答案：(1)pH的大小　1 h后蛋白質剩余量　溫度
(2)降低化學反應的活化能更顯著　不能　蛋白酶是蛋白質，會與該試劑發生顏色反應　(3)7　不變　在pH為13時，蛋白酶已失去活性
6．大菱鲆是我國重要的海水經濟魚類。研究性學習小組嘗試對大菱鲆消化道中蛋白酶的活性進行研究。
(1)查詢資料得知，18 ℃時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖。由圖可知，在各自最適pH下，三種蛋白酶催化效率最高的是__________________。
(2)資料表明大菱鲆人工養殖溫度常年在15～18 ℃之間。學習小組假設：大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15～18 ℃之間。他們設置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的實驗溫度，探究三種酶的最適溫度。
①探究實驗中以干酪素為底物。干酪素的化學本質是________，可用________試劑檢測。
②胃蛋白酶實驗組和幽門盲囊蛋白酶實驗組的pH應分別控制在________。
③為了控制實驗溫度，裝有酶和底物的試管應置于________中以保持恒溫。單位時間內________________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④實驗結果如圖，據此能否確認該假設成立？________。理由是_____________________
________________________________________________________________________。
(3)研究還發現大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工養殖投放的飼料成分中要注意降低________的比例，以減少對海洋的污染。
解析：(1)由坐標圖中三種酶的活性可知，在最適pH時，幽門盲囊蛋白酶的活性最高，因此幽門盲囊蛋白酶的催化效率最高。(2)①本實驗探究蛋白酶的最適溫度，因此實驗需要的底物為蛋白質，檢測蛋白質可用雙縮脲試劑，該試劑可與蛋白質發生紫色反應。②測定酶的最適溫度時，應提供最適的外界環境，即給各種酶提供最適pH，由圖可知，胃蛋白酶和幽門盲囊蛋白酶的最適pH分別是2和8。③本實驗的自變量是溫度，因此各組實驗應保持恒定的溫度，保持恒溫的主要方法是通過水浴加熱；通過產物的生成量或底物的消耗量可測定蛋白酶催化效率的高低。④由圖可以看出，在溫度從15 ℃到18 ℃梯度變化過程中，隨著溫度的升高，蛋白酶的活性一直在增強，沒有出現下降的變化，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15～18 ℃之間。(3)大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，說明大菱鲆幾乎不分解淀粉和脂肪，因此飼料中不要添加過多的淀粉和脂肪。
答案：(1)幽門盲囊蛋白酶　(2)①蛋白質　雙縮脲　②2和8　③水浴　底物消耗量(或產物生成量)　④不能　在15～18 ℃范圍內，隨著溫度的升高，酶活性一直在增強，沒有出現下降的變化，所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最適溫度　(3)淀粉和脂肪
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18第3課時　ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質
新課標 核心素養
1.說出ATP的結構。2.闡述ATP與ADP之間的相互轉化。3.舉例說明ATP在細胞代謝中的作用。 1.生命觀念——認知ATP在細胞生命活動中的作用與其結構特點的關系。2.科學思維——結合ATP和ADP的相互轉化模型，認識ATP在細胞中作為能量“貨幣”的原因。
知識點(一)ATP的結構
1．結構簡式：A—P～P～P，其中，A代表腺苷，T代表，P代表磷酸基團，“～”代表磷酐鍵。
2．結構模式圖
3．組成：ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸組成。
4．名稱
(1)全稱：腺嘌呤核苷三磷酸(或腺苷三磷酸或三磷酸腺苷)。
(2)簡稱：ATP。
5．結構特點
(1)ATP有個磷酐鍵，其中ATP分子末端的磷酐鍵易斷裂也易形成。
(2)能量儲存在ATP的磷酐鍵中。
(1)ATP是由C、H、O、N、P元素組成的(√)
(2)ATP是高能磷酸化合物，含有三個磷酐鍵(×)
(3)ATP水解時，兩個磷酐鍵都斷裂，生成ADP和Pi(×)
1．(生命觀念)ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質嗎？
提示：不是，在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在堿基中，“A”代表腺嘌呤。
2．(科學思維)在日常生活中，常用ATP針劑改善機體代謝，有助于體內吸收、分泌、肌肉收縮和生化合成反應等生命活動，從ATP作用角度分析，該藥物的機理是什么？
提示：人體內吸收、分泌、肌肉收縮和生化合成反應等生命活動都需要能量，ATP可為生命活動提供能量。
1．如圖是ATP的結構示意圖，圖中標號與名稱對應正確的是(　　)
解析：選B　①應為核糖，A錯誤；③代表腺嘌呤，C錯誤；④代表腺嘌呤核糖核苷酸，D錯誤。
2．下列關于ATP的敘述，正確的是(　　)
A．ATP與DNA、RNA中的五碳糖相同
B．ATP分子中，相鄰的兩個磷酸基團之間的化學鍵為磷酐鍵
C．ATP分子水解去掉兩個磷酸基團后變成腺嘌呤脫氧核苷酸
D．ATP分子由1分子腺嘌呤和3分子磷酸基團組成
解析：選B　ATP與RNA中的五碳糖是核糖，而DNA中五碳糖是脫氧核糖；ATP中共含有兩個磷酐鍵，位于磷酸基團之間；ATP分子水解除去兩個磷酸分子之后的結構稱為腺嘌呤核糖核苷酸；ATP分子是由1分子腺苷和3分子磷酸基團組成的。
[歸納提升]
1．ATP的名稱與結構簡式
(1)名稱：腺嘌呤核苷三磷酸，簡稱ATP。A代表腺嘌呤核苷，T代表三，P代表磷酸基團。
(2)組成：ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸基團組成。
(3)分子結構簡式及其中字母或符號代表的含義：
(4)ATP末端的磷酐鍵相當脆弱，容易水解斷裂，生成ADP(腺嘌呤核苷二磷酸)和Pi(無機磷酸)，同時釋放能量。
教材延伸：
1．ATP的結構圖示
①由結構圖示可知，ATP的組成元素有C、H、O、N、P，這與核酸的元素組成是相同的。
②由結構圖示可看出，ATP的結構特點可概括為“一、二、三”，即一個腺嘌呤核苷，兩個磷酐鍵、三個磷酸基團。
③ATP水解后脫下兩個Pi就形成AMP(腺苷一磷酸)，AMP是RNA的基本組成單位。
2．ATP的特點
(1)高能量：ATP是一種不穩定的高能化合物，含兩個磷酐鍵，ATP分子中大量的能量就儲存在磷酐鍵中。
(2)不穩定：在有關酶的催化作用下，ATP末端的磷酐鍵既易水解斷裂釋放出大量能量，又容易形成而儲存能量。
知識點(二)ATP與ADP的相互轉化
1．表達式：ATPADP＋Pi＋能量。
2．特點
(1)轉化是在酶的參與下進行的。
(2)遠離腺苷的磷酐鍵容易斷裂和形成。
3．意義
(1)ATP是生命活動的直接能源物質。
(2)既能及時且持續地為生命活動提供能量，又避免一時用不盡的能量白白流失掉。
(1)在生命活動旺盛的細胞中ATP的含量多(×)
(2)根細胞產生ATP的生理過程為光合作用和細胞呼吸(×)
(3)ATP與ADP的相互轉化是一種可逆反應(×)
(4)ATP與ADP的相互轉化時刻不停地發生并且處在動態平衡中(√)
1．(生命觀念)ATP在細胞內的含量是很少的，如成年人細胞內ADP和ATP的總量僅為2～10 mg，而一個正常成年人在靜止狀態下24 h，有40 kg的ATP發生轉化。為滿足能量需要，分析生物體是如何解決這一矛盾的。
提示：ATP與ADP在細胞內的相互轉化是十分迅速的，且物質可以重復利用，因此，能滿足生命活動對能量的需要。
2．(科學思維)ATP與ADP相互轉化的過程是否為可逆反應？(從反應條件、能量來源和去向、反應進行的場所方面分析)
提示：不是。ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體及葉綠體，能量來源是化學能或光能；ATP水解的場所是各種需能部位，能量是ATP末端的磷酐鍵斷裂，通過基團轉移提供。
1．下列生命活動中不需要ATP提供能量的是(　　)
A．植物細胞將葡萄糖和果糖合成蔗糖
B．吞噬細胞吞噬病原體的過程
C．淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖
D．細胞中由氨基酸合成新的肽鏈
解析：選C　植物細胞將葡萄糖和果糖合成蔗糖的過程需要ATP提供的能量；吞噬細胞吞噬病原體的過程是胞吞，需要ATP提供的能量；淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖發生于消化道中，不需要ATP提供的能量；細胞中由氨基酸合成新的肽鏈，需要ATP提供的能量。
2.如圖表示ATP與ADP之間的轉化圖，下列分析錯誤的是(　　)
A．A為ATP，B為ADP
B．能量1和能量2來源不同
C．酶1和酶2是同一種酶
D．C1和C2是同一種物質
解析：選C　ATP分子中遠離A的那個磷酸基團脫離形成磷酸，同時儲存的能量釋放出來，ATP轉化成ADP; 在合成酶的催化作用下，ADP可以接受能量，與磷酸結合形成ATP。分析圖示可知，A為ATP，B為ADP，C1、C2都為磷酸。
[歸納提升]
1．ATP的水解
(1)ATP水解的實質：末端的磷酐鍵斷裂。
(2)ATP水解的產物：腺嘌呤核苷二磷酸(ADP)和無機磷酸(Pi)，同時釋放出能量。
2．ATP的形成
(1)ATP形成的場所：葉綠體、線粒體、細胞質基質。
(2)ATP形成的途徑：
(3)ATP形成需要滿足的條件：2種原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的過程中有水生成。
3．ATP與ADP的相互轉化
(1)ATP與ADP相互轉化的反應式：ATPADP＋Pi＋能量，其中ATP的水解酶與合成酶不是同一種酶。
(2)ATP與ADP相互轉化的示意圖：
上述反應中能量1與能量2的來源、去路分析如下：
能量1
能量2
名師提醒：ATP在生物體內含量少，但轉化十分迅速，從而使細胞中的ATP總是處于一種動態平衡中。ATP和ADP相互轉化的反應并不是可逆的。
(3)意義：
ATP和ADP的相互轉化在活細胞中永不停息地進行著，直接為生物體的各種需能反應提供能量；ATP與ADP的相互轉化，既保證了生命活動所需能量的及時且持續的供應，又可避免一時用不掉的能量白白流失掉。因此，有人形象地把ATP比作生物體細胞中的通用能量“貨幣”。
知識點(三)ATP的利用
1．ATP的能量轉換
項目 轉換成的能量 應用舉例
ATP中的化學能 機械能 肌肉收縮、染色體的運動等
電能 生物發電、神經傳導等
光能 螢火蟲等生物的發光
滲透能 主動運輸、胞吞和胞吐等
2．有機物中能量的利用
葡萄糖、淀粉、脂肪等有機物中的能量不能直接用于生命活動，但可以用于ADP轉化為ATP的反應，并儲存在ATP中，再通過ATP轉化為ADP來滿足生命活動對能量的需求。
(1)ATP釋放的能量可用于細胞吸收膽固醇(×)
(2)胞吞時需ATP水解時釋放的能量(√)
(3)ATP的水解通常與放能反應相聯系(×)
(4)ATP是唯一的直接能源物質(×)
1．(生命觀念)同樣是能源物質，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。
提示：在儲存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有兩個特點：一是ATP分子中含有的化學能比較少，一分子ATP轉化為ADP時釋放的化學能大約只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活躍的化學能，而葡萄糖分子中所含的是穩定的化學能。葡萄糖分子中穩定的化學能只有轉化為ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞利用。
2．(科學思維)在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，這是否也說明生物界的統一性？這對你理解生物的進化有什么啟示？
提示：植物、動物、細菌和真菌等生物的細胞內都具有能量“貨幣”——ATP，這可以從側面說明生物界具有統一性，也反映出種類繁多的生物有著共同起源。
1．下列生理過程中，不需要消耗ATP的是(　　)
A．核糖體上合成蛋白質
B．O2進入組織細胞
C．小腸上皮細胞吸收氨基酸
D．肌細胞收縮
解析：選B　生物體內不斷進行的各項生理過程，絕大多數是需要消耗能量的，但也有一些生理過程并不消耗能量，如某些小分子物質以自由擴散的方式進出細胞。蛋白質的合成需要能量；小腸上皮細胞吸收氨基酸的方式是主動運輸，需要能量；肌細胞收縮需要能量；O2進入組織細胞的方式是自由擴散，不需要能量。
2．某人腦溢血后右側肢體癱瘓，為盡快改善患者的新陳代謝，恢復其右手書寫能力，在治療時可用下列哪種方法輔助治療(　　)
A．靜脈滴注葡萄糖溶液
B．口服鈣片
C．服用多種維生素液
D．肌肉注射ATP制劑
解析：選D　ATP是人體生命活動的直接能源物質，在實際生活中，作為一種藥品，有提供能量和改善患者新陳代謝狀況的作用，常用于輔助治療肌肉萎縮、腦溢血后遺癥、心肌炎等疾病。
[歸納提升]
類型 物質 原因
直接能源 ATP ATP水解時釋放的能量直接用于各項生命活動，而其他形式的能源物質中所儲存的能量一般不能直接用于各項生命活動
主要能源 糖類 生命活動所利用的能量中大約70%是由糖類提供的，所以說糖類是生命活動的主要能源物質
儲能物質 脂肪 在生物體內能長期儲存能量的物質是脂肪。因為脂肪儲存能量的效率最高，1 g脂肪所儲存的能量是同等質量的糖原的兩倍多
最終能源 太陽能 地球上所有生物進行生命活動所需的能量幾乎全部來源于光合作用所固定的太陽能，所以生物體生命活動的最終能源是太陽能
名師提醒：ATP并非新陳代謝所需能量的唯一直接來源，只是大多數生命活動的直接供能物質，除ATP外，還存在GTP等其他直接供能物質。
[學習小結]
　　　　
1．如圖是ATP的分子組成示意圖，其中能作為RNA的基本單位的是(　　)
A．①　　　　　　　　　 B．②
C．③ D．④
解析：選B　圖中①②③④分別表示腺嘌呤核苷、腺嘌呤核糖核苷酸、ADP和ATP，其中②腺嘌呤核糖核苷酸是組成RNA的基本單位之一。
2．如圖表示ATP的結構，下列說法正確的是(　　)
A．b鍵斷裂后形成ADP和Pi
B．圖中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物質是組成DNA的基本單位
D．a鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動
解析：選D　a鍵斷裂后形成ADP和Pi，A錯誤；ATP中的字母A表示腺嘌呤核苷，圖中的3表示腺嘌呤，B錯誤；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是組成RNA的基本單位之一，C錯誤；a鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動，D正確。
3．細胞內的能量供應機制可用下圖表示，下列說法錯誤的是(　　)
A．圖中X代表的是ATP
B．ATP與ADP之間可以相互轉化
C．圖中的酶是同一種酶
D．ATP是生命活動的直接能源物質
解析：選C　圖示為ATP與ADP相互轉化的示意圖，圖中X表示ATP，A、B正確；圖中的酶分別是ATP合成酶和ATP水解酶，C錯誤；ATP是生命活動的直接能源物質，D正確。
4．下列有關“ATPADP＋Pi＋能量”的敘述，正確的是(　　)
A．反應向左進行和向右進行時所需的酶是一樣的
B．反應向右進行時釋放能量，向左進行時儲存能量
C．整個反應是一個可逆平衡的過程
D．植物細胞和動物細胞發生這個反應的生理過程都一樣
解析：選B　生物體進行的“ATPADP＋Pi＋能量”過程和“ADP＋Pi＋能量ATP”過程是兩個不同的生理過程，它們發生的場所、所需的酶是不同的，也正是因為兩個過程是在不同的場所、不同酶的作用下完成的，所以就不存在可逆平衡問題，A、C錯誤。植物細胞可以通過光合作用產生ATP和消耗ATP，也可以通過細胞呼吸產生ATP，而動物細胞不能進行光合作用，D錯誤。
5．ATP是生命活動的直接能源物質，下列有關ATP的敘述，正確的是(　　)
A．綠色植物中ATP的來源包括光合作用和細胞呼吸
B．自然界中的光能、熱能、機械能、電能和化學能都是合成ATP時的能量來源
C．細胞中所有需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的
D．人的心肌細胞中，ATP的合成速率遠遠大于分解速率，從而保證心肌細胞有充足的能量供應
解析：選A　ATP分子中的能量，在ATP水解時可以被各種生命活動利用，轉變成光能、熱能、機械能等多種形式的能量，但ATP合成時能量來源只有光能(光合作用)、化學能(細胞呼吸等)；細胞中絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的；心肌細胞需要的能量較一般細胞多，故心肌細胞中ATP與ADP相互轉化要比一般細胞中的更加迅速，其合成與分解的速率是相對平衡的。
6．ATP是細胞中的能量貨幣。下列敘述正確的是(　　)
A．ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量
B．ATP—ADP循環使得細胞儲存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP和磷酸基團時釋放能量
D．ATP分子中的2個磷酐鍵不易斷裂水解
解析：選C　光合作用的光反應階段和細胞呼吸均可以產生ATP，A錯誤。ATP在細胞中容易再生，ATP－ADP循環不會使細胞儲存大量的ATP，B錯誤。ATP水解形成ADP和磷酸基團，同時釋放能量，C正確。一個ATP分子中有2個磷酐鍵，末端的磷酐鍵相當脆弱，容易水解斷裂，D錯誤。
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9細胞呼吸——能量的轉化和利用
新課標 核心素養
1.說出有氧呼吸的過程。2.探究酵母菌的呼吸方式。3.概述無氧呼吸的過程，并列表比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同。4.聯系日常生活中的實例，了解細胞呼吸原理的應用。 1.生命觀念——認同線粒體的結構特點與其作為有氧呼吸的主要場所相適應。2.科學探究——體驗實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論。3.科學思維——構建有氧呼吸和無氧呼吸的過程模型，理解二者之間的關系。4.社會責任——運用細胞呼吸原理，對生活和生產中的應用實例作出科學解釋。
知識點(一)有氧呼吸和無氧呼吸
1．細胞呼吸
(1)概念：細胞呼吸主要是指糖類、脂質和蛋白質等有機物在活細胞內氧化分解為二氧化碳或其他物質，釋放出能量并生成ATP的過程。
(2)特點：細胞呼吸是在溫和條件下有機物被酶催化氧化分解，逐步釋放能量的過程。
2．有氧呼吸
(1)概念：指細胞在氧氣的參與下，徹底氧化分解有機物，產生二氧化碳和水，同時釋放能量，生成大量ATP的過程。
(2)場所：細胞質基質和線粒體。
(3)條件：需要多種酶催化。
(4)過程：
(5)總反應式：
C6H12O6＋6O2＋6H2O酶,6CO2＋12H2O＋能量。
3．無氧呼吸
(1)概念：無氧呼吸是指在無氧或缺氧的條件下，細胞通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解為乙醇和CO2，或分解為乳酸等物質，同時釋放少量能量的過程。
(2)場所：細胞質基質。
(3)反應式：
(1)細胞呼吸時只能消耗糖類(×)
(2)水既是細胞有氧呼吸的底物，又是有氧呼吸的產物(√)
(3)氧氣的消耗和二氧化碳的生成發生在同一過程(×)
(4)生物體內的細胞呼吸其能量是逐步釋放的，這與有機燃料的燃燒有所不同(√)
(5)細胞呼吸是在溫和條件下進行的，需要多種酶的催化(√)
1．(生命觀念)分析糖類(葡萄糖)為什么必須分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的第二、三階段。
提示：因為線粒體膜上不含運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體(或線粒體內沒有催化葡萄糖分解的酶)。
2．(生命觀念)從反應場所和合成ATP的角度比較無氧呼吸與有氧呼吸。
提示：反應場所：無氧呼吸的整個過程都在細胞質基質中完成，有氧呼吸的第二和第三階段在線粒體中完成。
合成ATP：無氧呼吸只在第一階段合成少量ATP，有氧呼吸三個階段均有ATP的合成。
3．(科學思維)若某生物細胞呼吸產物中有CO2放出，你能判斷該生物進行細胞呼吸的類型嗎？
提示：不能，因為有氧呼吸的產物中有CO2釋放，無氧呼吸產生乙醇的類型中也有CO2的釋放，所以無法根據CO2的釋放來判斷細胞呼吸的類型。
4．(科學思維)在通風條件不好的環境中儲藏的蘋果會散發出酒味，而馬鈴薯儲藏久了卻不會有酒味產生，請分析其中的原因。為什么會產生這種差異？
提示：蘋果無氧呼吸的產物是酒精和CO2，馬鈴薯無氧呼吸的產物是乳酸。因為不同生物細胞所具有的酶不同，導致反應途徑不同，產物也不同。
1．下圖表示有氧呼吸過程，有關說法正確的是(　　)
A．①②④中數值最大的是①
B．③代表的是O2
C．有氧呼吸三個階段所需的酶相同
D．⑤參與的過程發生在線粒體內膜上
解析：選D　分析題圖可知：①②④分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所釋放的能量，其中第三階段所釋放的能量④的數值最大；有氧呼吸第一階段發生在細胞質基質中，第二和第三階段分別發生在線粒體的基質和內膜上，三個階段發生的場所不同，所需的酶也不同；③代表參與第二階段反應的原料H2O，不是O2；⑤代表O2，參與的過程是有氧呼吸的第三階段，發生在線粒體內膜上。
2．下列關于人體肌肉細胞內有氧呼吸和無氧呼吸的比較，正確的是(　　)
A．CO2只是有氧呼吸的產物
B．無氧呼吸過程中不會生成ATP
C．還原氫只在有氧呼吸過程中產生
D．葡萄糖只能作為有氧呼吸的底物
解析：選A　人體有氧呼吸的產物為CO2和H2O，無氧呼吸的產物為乳酸；人體肌肉細胞進行有氧呼吸或無氧呼吸都能生成ATP，只是無氧呼吸產生的ATP較少；有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，即葡萄糖在細胞質基質中分解形成丙酮酸和還原氫。
[歸納提升]
1．有氧呼吸過程分析
(1)有氧呼吸中氧元素的來源和去路：
(2)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
2．綜合比較分析
項目 有氧呼吸 無氧呼吸
不同點 條件 需氧 不需氧
場所 細胞質基質(第一階段) 線粒體(第二、三階段) 細胞質基質
分解程度 葡萄糖被徹底分解 葡萄糖分解不徹底
產物 CO2、H2O 乳酸或乙醇和CO2
能量釋放 大量能量 少量能量
相同點 反應條件 需酶和適宜溫度
本質 氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動所需
過程 第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同
意義 為生物體的各項生命活動提供能量
3．細胞呼吸的幾點總結
(1)人和動物細胞呼吸產生CO2的場所是線粒體；酵母菌細胞呼吸產生CO2的場所是線粒體和細胞質基質。
(2)并非有線粒體才能進行有氧呼吸，線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，但不是唯一場所。有些沒有線粒體的生物同樣可以進行有氧呼吸，如某些細菌，因其細胞中含有與有氧呼吸相關的酶。
(3)無氧呼吸產物不同的原因：不同生物體內催化反應進行的酶的種類不同。
(4)無氧呼吸并不是必須在絕對無氧的條件下進行。有氧但氧氣濃度較低的條件下同樣可以進行無氧呼吸。
(5)一般動物細胞無氧呼吸產物為乳酸，植物細胞無氧呼吸產物為乙醇和二氧化碳，但也有例外，如馬鈴薯的塊莖、甜菜的塊根、玉米的胚等器官。
(6)無氧呼吸釋放能量少的原因：大部分能量儲存在未被完全氧化分解的產物乳酸或乙醇中。
(7)有氧呼吸各個階段的反應式和總反應式中的能量都不能寫成ATP，因為ATP并不是有氧呼吸的直接產物，只是糖類等有機物氧化分解時釋放的部分能量可以用于合成ATP。
知識點(二)探究酵母菌的呼吸方式
1．酵母菌是兼性厭氧生物，在有氧條件下，酵母菌能將糖分解成CO2和H2O，在無氧環境下，酵母菌能發酵生成酒精和CO2。
2．檢測CO2的試劑是：溴麝香草酚藍溶液，當溶液中CO2含量增高時，溶液由藍色變為黃綠色。
3．在酸性條件下重鉻酸鉀與酒精發生反應，生成綠色的硫酸鉻。
(1)在探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗中，必須保證酵母菌是新鮮的、有活性的(√)
(2)只檢測有無CO2產生即可確定酵母菌細胞呼吸的方式(×)
(3)根據石灰水變渾濁的程度可以確定CO2產生量的多少(√)
(4)酒精在中性或酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應產生灰綠色(×)
1．(科學探究)根據酵母菌的特點，請設計“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗過程。
提示：
2．(生命觀念)配制酵母菌培養液時，將葡萄糖溶液先煮沸再冷卻后加入錐形瓶，你知道此操作的原因嗎？
(1)先煮沸的原因是什么？
提示：煮沸是為了除去雜菌，防止其它雜菌的干擾。
(2)為什么要冷卻后再加入錐形瓶？
提示：冷卻是防止高溫殺死酵母菌。
3．(科學思維)有氧和無氧條件下澄清的石灰水都變渾濁，且有氧條件下比無氧條件下石灰水變渾濁的程度大而快，由此說明什么問題？
提示：有氧呼吸產生的CO2比無氧呼吸產生的多。
4．(科學思維)實驗能說明有氧呼吸中有水的產生嗎？說明原因。
提示：不能。反應發生在酵母菌培養液中，有氧呼吸產生的水進入培養液中，分辨不出來。
1．為了探究酵母菌細胞呼吸的方式，某同學將實驗材料和用具按如圖所示安裝好。以下關于該實驗的說法正確的是(　　)
A．兩個裝置均需要在黑暗條件下進行
B．裝置乙在Ⅱ處可檢測到有酒精生成
C．酵母菌只能在有氧條件下生存
D．裝置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ處的CO2
解析：選B　甲乙兩圖探究呼吸作用，與光照無關，A錯誤；裝置乙中酵母菌在Ⅱ處進行無氧呼吸，生成酒精和二氧化碳，B正確；酵母菌是兼性厭氧菌，既能在有氧條件下生存，也能在無氧條件下生存，C錯誤；NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，D錯誤。
2．以酵母菌和葡萄糖為材料進行乙醇發酵實驗，裝置圖如下。下列關于該實驗過程與結果的敘述，錯誤的是(　　)
A．將溫水化開的酵母菌懸液加入盛有葡萄糖溶液的甲試管后需振蕩混勻
B．在甲試管內的混合液表面需滴加一薄層液體石蠟以制造富氧環境
C．乙試管中澄清的石灰水變渾濁可推知酵母菌細胞呼吸產生了CO2
D．拔掉裝有酵母菌與葡萄糖混合液的甲試管塞子后可聞到酒精的氣味
解析：選B　干酵母需要用溫水化開，以保持酵母菌活性；酵母菌懸液加入葡萄糖溶液后要充分振蕩，使葡萄糖與酵母菌充分接觸，利于發生反應。在甲試管內的混合液表面滴加一薄層液體石蠟以制造無氧環境，利于酒精發酵。若乙試管中的澄清石灰水變渾濁，說明酵母菌細胞呼吸產生了CO2。甲試管中的酵母菌進行厭氧呼吸產生酒精，酒精具有揮發性，所以拔掉甲試管塞子后可聞到酒精的氣味。
[歸納提升]
1．實驗目的：探究酵母菌的呼吸方式。
2．實驗原理
a．酵母菌是單細胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，酵母菌有氧呼吸產生水和CO2，無氧呼吸產生乙醇和CO2。
b．CO2可使澄清石灰水變渾濁；重鉻酸鉀在酸性條件下與乙醇發生反應，變成綠色。
3．實驗設計實例
實驗目的：探究O2濃度對酵母菌無氧呼吸的影響。
實驗步驟：如圖所示，向甲、乙兩裝置中加入等量的酵母菌和葡萄糖溶液，一組提供O2，另一組隔絕O2，在其他條件相同且適宜的環境中培養一段時間后，檢查兩組是否產生CO2。
實驗現象及結果：一段時間后甲、乙兩裝置中澄清石灰水都變渾濁，說明兩組均產生了CO2；取甲裝置油脂層下反應后的液體，用酸性重鉻酸鉀溶液檢驗呈現綠色，說明有乙醇產生；乙裝置中反應后的液體，不能使酸性重鉻酸鉀溶液發生顯色反應，說明沒有乙醇產生。
實驗結論：酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，在沒有氧氣的條件下進行無氧呼吸，都產生CO2，酵母菌的無氧呼吸還產生了乙醇。
名師提醒：(1)本實驗的自變量是有無氧氣，兩組實驗相互對照都是實驗組，這樣的實驗叫對比實驗。
(2)一般實驗中創設無氧條件的方法：裝置密封；石蠟油膜覆蓋；用涼開水；裝置內充入氮氣。
知識點(三)細胞呼吸產生能量的利用
1．細胞呼吸釋放的能量，一部分以的形式散失，一部分主要儲存在ATP中，供給生物體的各項生命活動。
2．生物體的各種運動，一些生物的放電、發光現象，物質的主動運輸，細胞的分裂和生長等，都要消耗ATP所提供的能量。
(1)細胞呼吸的作用只是為生命活動提供能量(×)
(2)水稻生產中適時露田和曬田，有利于改善土壤的通氣條件，以增強根系的細胞呼吸(√)
(3)對糧食儲藏和果蔬保鮮，應設法降低細胞的呼吸速率，故保持無氧、低溫環境很重要(×)
(4)密閉的土窖保存水果，利用了水果自身產生的CO2抑制細胞呼吸的原理(√)
1．(社會責任)請從無機鹽離子的吸收方面分析，為什么農田要及時松土？稻田長期不排水，幼根為什么會變黑、腐爛？
提示：松土可增大土壤透氣性，促進根有氧呼吸，為吸收無機鹽離子提供能量。水淹會使植物根部細胞進行無氧呼吸，產生的酒精會毒害細胞。
2.(社會責任)運動成為當今人們生活的一種時尚。人在劇烈運動時，會因骨骼肌進行無氧呼吸積累過多的乳酸而感到肌肉酸痛。健身教練提倡有氧運動，請從有氧呼吸和無氧呼吸的產物及釋放能量多少的角度分析原因。
提示：有氧呼吸的產物是CO2和H2O，對于機體的影響較小，且有機物中的能量全部釋放。而無氧呼吸的產物中的乳酸對機體不利，且有機物中的能量僅釋放一部分。
1．甲、乙兩圖表示蘋果組織細胞中CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．甲圖中O2濃度為a時的情況對應的是乙圖中的A點
B．甲圖中O2濃度為b時，對應乙圖中CD段
C．甲圖的a、b、c、d四個濃度中，c是最適合儲藏蘋果的O2濃度
D．甲圖中O2濃度為d時沒有酒精產生
解析：選B　甲圖中O2濃度為a時，細胞只釋放CO2不吸收O2，說明細胞只進行無氧呼吸，對應乙圖中的A點；甲圖中O2濃度為b時，CO2的釋放量遠遠大于O2的吸收量，說明細胞既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，且無氧呼吸強度大，應對應乙圖中AC段(不包括A點和C點)；儲藏蘋果應選擇CO2釋放量最少即細胞呼吸最弱時的O2濃度；O2濃度為d時，CO2的釋放量與O2的吸收量相等，細胞只進行有氧呼吸，因此沒有酒精產生。
2．細胞呼吸原理在生產、生活中應用廣泛，以下分析錯誤的是(　　)
A．選用透氣性好的“創可貼”是為了保證人體細胞的有氧呼吸
B．要及時為板結的土壤松土透氣，以保證根細胞的正常呼吸
C．皮膚破損較深的患者，應及時到醫院注射破傷風抗毒血清
D．慢跑可以促進人體細胞的有氧呼吸，使細胞獲得較多能量
解析：選A　選用透氣性好的“創可貼”是為了抑制傷口處厭氧菌的生存和繁殖。
[歸納提升]
細胞呼吸原理的應用
類型 應用 原理
有氧呼吸 提倡有氧運動 不會因劇烈運動時無氧呼吸積累過多的乳酸而使肌肉酸脹乏力
農作物栽培時及時松土透氣 根的有氧呼吸促進無機鹽(礦質離子)的吸收
稻田定期排水 避免根無氧呼吸產生大量乙醇對細胞產生毒害作用，使其腐爛
生產醋酸、味精等 利用醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌的有氧呼吸
發面 在饅頭、面包的制作過程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使饅頭、面包變得松軟可口
無氧呼吸 選用透氣消毒紗布包扎傷口 為傷口創造有氧的環境，避免厭氧菌的繁殖，有利于傷口的愈合
傷口過深或被銹釘扎傷，需及時治療 避免破傷風芽孢桿菌進行無氧呼吸而大量繁殖，引起破傷風
制作酸菜、酸奶、泡菜等 利用乳酸菌無氧呼吸產生乳酸
名師提醒：(1)根對無機鹽的吸收是主動運輸的過程，農田及時松土透氣，增加土壤中O2的濃度，使根的細胞呼吸加強，從而促進植物對無機鹽的吸收。
(2)釀酒的早期要通氣，有利于酵母菌進行有氧呼吸，從而快速繁殖；后期密閉，有利于酵母菌無氧呼吸產生乙醇。
[學習小結]
　　　　
1．如圖表示細胞內物質轉化的部分過程，以下有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中的[H]主要在線粒體內產生
B．圖中①物質是O2
C．用18O標記葡萄糖完成該過程后，產物水中檢測不到18O
D．圖示過程會釋放熱能
解析：選B　分析題圖可知，①與丙酮酸反應產生二氧化碳，因此①是反應物水。
2．有氧呼吸全過程的物質變化可分為三個階段：①C6H12O6(葡萄糖)→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。下列與此相關的敘述正確的是(　　)
A．第③階段反應極易進行，不需要酶的催化
B．第②階段無ATP生成，第③階段形成較多的ATP
C．第①②階段發生的場所不同
D．第①階段與無氧呼吸的第①階段不同
解析：選C　有氧呼吸的任何一個階段都需要酶的催化，A錯誤；有氧呼吸的三個階段都有ATP生成，第①②階段較少，第③階段較多，B錯誤；有氧呼吸的第①階段發生在細胞質基質，第②階段發生在線粒體基質，C正確；有氧呼吸與無氧呼吸的第一階段相同，都將葡萄糖分解為丙酮酸和[H]，釋放少量能量，D錯誤。
3. 用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O的轉移途徑是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
解析：選D　以葡萄糖為底物的有氧呼吸過程可分為3個階段，第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸，同時產生[H]和少量的能量；第二階段是丙酮酸與水反應生成CO2，同時產生[H]和少量的能量；第三階段是第一階段和第二階段產生的[H]與氧結合生成H2O，同時產生了大量的能量。從葡萄糖氧化分解產生H2O和CO2的全過程可以看出，葡萄糖中18O的轉移途徑是葡萄糖→丙酮酸→CO2。
4．如圖為線粒體的結構示意圖，其中不可能發生的反應是(　　)
A．②處發生丙酮酸和H2O反應
B．①處產生ATP
C．②處產生CO2
D．[H]與O2結合生成水發生在③處
解析：選B　圖示中①為線粒體外膜和內膜間的空隙，②為線粒體基質，③為線粒體的內膜。丙酮酸和H2O反應產生CO2和[H]發生在線粒體基質中；線粒體中產生ATP的部位是線粒體基質和內膜；[H]與O2結合生成水的場所是線粒體內膜。
5．如圖表示人體細胞中的兩種細胞呼吸類型，下列有關敘述中，錯誤的是(　　)
A．③過程既產生[H]，也消耗[H]
B．②過程中需要①過程提供[H]
C．③過程需要大量O2參與
D．②③過程進行的場所相同
解析：選D　③過程包括有氧呼吸的第二、三階段，有氧呼吸的第二階段產生[H]，有氧呼吸的第三階段消耗[H]和O2，A、C正確；②過程是無氧呼吸的第二階段，反應物是第一階段產生的[H]和丙酮酸，B正確；②過程的場所是細胞質基質，③過程的場所是線粒體，D錯誤。
6. 如圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗示意圖，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．條件X為無氧，條件Y為有氧
B．條件X下葡萄糖分解產生的能量主要以熱能形式散失
C．試劑甲為酸性重鉻酸鉀溶液，現象Z為溶液變為綠色
D．兩種條件下，物質a產生的場所均為線粒體基質
解析：選D　根據圖示可知，條件X為無氧，條件Y為有氧，無氧呼吸過程中葡萄糖分解產生的能量大部分以熱能形式散失，A、B正確；試劑甲為酸性重鉻酸鉀溶液，與酒精反應溶液變為綠色，C正確；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，D錯誤。
對應學生用書P68
1．細胞呼吸方式的判斷
(1)理解細胞呼吸反應式中各物質間量的比例關系(以酵母菌消耗C6H12O6為例)：
反應式 有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量無氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
比例關系 ①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6②無氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2③消耗等量的葡萄糖時需要的O2和產生的CO2摩爾數：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和無氧呼吸產生的CO2之和＝3∶4④產生等量的CO2時消耗的葡萄糖摩爾數：無氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1
(2)判斷細胞呼吸方式的三大依據：
1．向一密閉容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 h后測得該容器中O2減少24 mL，CO2增加36 mL，則在這1 h內酒精發酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的(　　)
A．1/3倍　　　　　 B．1/2倍
C．2倍 D．3/2倍
解析：選D　由反應式可知，有氧呼吸每消耗1 mol O2同時生成1 mol CO2，由于在相同狀況下，氣體的體積比等于物質的量之比，結合題意“1 h后測得該容器中O2減少24 mL”，說明有氧呼吸產生24 mL CO2，則無氧呼吸產生的CO2為36－24＝12 mL，則在這1 h內酒精發酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3/2倍。
2．下表是某種植物種子在甲、乙、丙三種不同的條件下萌發，測得的氣體量的變化結果。相關說法正確的是(　　)
— 甲 乙 丙
CO2釋放量(mol) 12 8 10
O2吸收量(mol) 0 6 10
A．在甲條件下進行的是產生CO2和乳酸的無氧呼吸
B．在乙條件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比無氧呼吸多
C．在丙條件下有氧呼吸強度達到了最大值
D．在乙條件下釋放的CO2來自細胞質基質和線粒體
解析：選D　甲條件下只釋放CO2，不吸收O2，進行的是產生CO2和酒精的無氧呼吸，不產生乳酸；乙條件下消耗O2的量為6 mol，則有氧呼吸消耗葡萄糖的量為1 mol，無氧呼吸產生CO2的量為8－6＝2 mol，無氧呼吸消耗葡萄糖的量為1 mol，消耗的葡萄糖中有氧呼吸和無氧呼吸相等；丙條件下只進行有氧呼吸，但不能判斷有氧呼吸強度是否達到了最大值；乙條件下釋放的CO2來自細胞質基質和線粒體。
2．根據液滴移動判斷細胞的呼吸方式
選用圖中的對照裝置(如圖)，根據紅色液滴移動的方向來探究細胞呼吸的類型：
①實驗材料分析
a．裝置一、二中試劑的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作為對照。
b．在無吸收CO2溶液的情況下，利用葡萄糖作為底物，進行有氧呼吸的容器中氣體體積不變，進行無氧呼吸的容器中氣體體積增加。
②實驗結果分析
裝置一 裝置二 結果
紅色液滴左移 紅色液滴不動 只進行有氧呼吸
紅色液滴不動 紅色液滴右移 只進行無氧呼吸
紅色液滴左移 紅色液滴右移 既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸
3．如圖是探究酵母菌呼吸方式的裝置，下列敘述錯誤的是(　　)
A．假設裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴不移動，說明酵母菌只進行有氧呼吸
B．假設裝置1中的液滴不移動，裝置2中的液滴右移，說明酵母菌只進行無氧呼吸
C．假設裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸
D．假設裝置1、2中的液滴均不移動，說明酵母菌只進行有氧呼吸或只進行無氧呼吸
解析：選D　裝置1燒杯內裝的是氫氧化鈉溶液，能夠吸收細胞呼吸產生的二氧化碳，右邊裝置燒杯內裝的是清水，對呼吸產生的氣體無吸收作用。假設裝置1、2中的液滴均不移動，說明酵母菌既無氧氣的吸收，又無二氧化碳的釋放，由此可以說明酵母菌不進行細胞呼吸(酵母菌可能已經死亡)。
4．下圖是某研究性學習小組為了探究酵母菌的細胞呼吸類型而設計的實驗裝置(酵母菌利用葡萄糖作為能源物質)，下列有關實驗裝置和結果的分析，錯誤的是(　　)
A．通過裝置1僅能探究出酵母菌是否進行有氧呼吸
B．用水代替NaOH溶液設置裝置2，通過裝置2液滴的移動情況可以探究出酵母菌是否進行無氧呼吸
C．用水代替NaOH溶液設置裝置2，如果裝置1中液滴左移，裝置2中液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸
D．用水代替NaOH溶液設置裝置2，裝置2中液滴可能向左移
解析：選D　燒杯中的NaOH溶液能吸收細胞呼吸產生的CO2，所以液滴移動的距離代表細胞呼吸消耗O2的量，因此通過裝置1僅能探究出酵母菌是否進行有氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，由于水不吸收氣體也不釋放氣體，所以液滴移動的距離代表細胞呼吸釋放的CO2量與消耗O2量的差值，如果液滴移動說明酵母菌進行了無氧呼吸，如果液滴不移動，說明酵母菌不進行無氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，如果裝置1中液滴左移，說明有O2的消耗，可以推斷出酵母菌進行了有氧呼吸，裝置2中液滴右移，說明細胞呼吸釋放的CO2量多于O2的消耗量，推斷出酵母菌還進行了無氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，由于葡萄糖作底物不可能出現O2的消耗量大于CO2的釋放量的情況，所以裝置2中液滴不可能向左移。
1．測定下列哪一項，可簡便而且準確地判斷出貯存的小麥種子的細胞呼吸方式(　　)
A．有無酒精生成
B．有無水生成
C．有無有機物消耗
D．O2消耗量與CO2生成量的比值
解析：選D　O2消耗量與CO2生成量可以簡便、準確測定，若二者比值等于1，則小麥種子進行的是有氧呼吸，若比值為0，則小麥種子進行的是無氧呼吸，若比值在0～1之間，則小麥種子同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。
2．不同種類的生物在不同的條件下呼吸方式不同。下列對生物細胞呼吸方式的判斷，錯誤的是(　　)
A．若只釋放CO2，不消耗O2，則細胞只進行無氧呼吸
B．若CO2的釋放量多于O2的吸收量，則細胞既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸
C．若CO2的釋放量等于O2的吸收量，則細胞可能只進行有氧呼吸
D．若既不吸收O2也不釋放CO2，則說明該細胞已經死亡
解析：選D　當以葡萄糖為呼吸底物進行有氧呼吸時，細胞吸收O2量等于產生CO2量，若同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，則產生CO2量大于吸收O2量。當產物是乳酸時，細胞既不吸收O2，也不釋放CO2。
3．向一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液通入不同濃度的氧氣時，其產生的C2H5OH和CO2的量如表所示。下列敘述錯誤的是(　　)
氧濃度(%) a b c d
產生CO2的量(mol) 0.9 1.3 1.5 3.0
產生C2H5OH的量(mol) 0.9 0.7 0.6 0
A．氧濃度為a時，只進行無氧呼吸
B．氧濃度為b時，經有氧呼吸產生的CO2為0.6 mol
C．氧濃度為c時，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精發酵
D．氧濃度為d時，只進行有氧呼吸
解析：選C　氧濃度為a時，產生CO2的量和產生酒精的量相等，表示酵母菌只進行無氧呼吸，沒有有氧呼吸，A正確；由于無氧呼吸產生CO2的量和產生酒精的量相等，因此氧濃度為b時，有0.6 mol的CO2經有氧呼吸產生，B正確；氧濃度為c時，酵母菌無氧呼吸產生的酒精是0.6 mol，因此無氧呼吸消耗的葡萄糖是＝0.3 mol，有氧呼吸消耗的葡萄糖是＝0.15 mol，因此用于酒精發酵的葡萄糖占消耗葡萄糖總量的＝，C錯誤；氧濃度為d時，酵母菌不產生酒精，因此只進行有氧呼吸，D正確。
4．在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發時CO2釋放量和O2吸收量變化的相對值如表所示。若呼吸底物是葡萄糖，則下列敘述正確的是(　　)
CO2釋放量 O2吸收量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7
A．a條件下，呼吸產物除CO2外還有酒精或乳酸
B．b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸少
C．c條件下，種子呼吸消耗的葡萄糖最少
D．d條件下，產生的CO2來自細胞質基質和線粒體
解析：選B　本題難點是通過計算判斷細胞呼吸的方式。O2吸收量為0時產生了CO2，這說明該植物的無氧呼吸產物是酒精，不會是乳酸，A錯誤；b條件下，氧氣消耗的相對值為3，可計算出有氧呼吸葡萄糖消耗的相對值為0.5，無氧呼吸產生CO2的相對值為5，由此可計算出無氧呼吸消耗葡萄糖的相對值為2.5，B正確；d條件下種子呼吸消耗的葡萄糖最少，C錯誤；d條件下種子只進行有氧呼吸，CO2全部來自線粒體，D錯誤。
5.如圖表示某植物的非綠色器官呼吸時O2的吸收量和CO2的釋放量之間的相互關系，其中線段XY＝YZ。則在氧濃度為a時有氧呼吸與無氧呼吸(　　)
A．消耗的有機物量相等　 B．消耗的O2量相等
C．釋放的能量相等 D．釋放的CO2量相等
解析：選D　有氧呼吸中O2的吸收量等于CO2的釋放量，圖中線段XY＝YZ，說明此時有氧呼吸與無氧呼吸生成的CO2量相等；由于有氧呼吸中分解1 mol葡萄糖生成6 mol CO2，而無氧呼吸中分解1 mol葡萄糖生成2 mol CO2，所以有氧呼吸與無氧呼吸消耗的有機物量不相等，釋放的能量也不相等；無氧呼吸不消耗O2。
6．某同學用如圖所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率。實驗所用毛細管橫截面積為1 mm2，實驗開始時，打開軟管夾，將裝置放入25 ℃水浴中，10 min后關閉軟管夾，隨后每隔5 min記錄一次毛細管中液滴移動的距離，結果如表所示。下列分析正確的是(　　)
實驗時間(min) 液滴移動距離(mm)
10 0
15 32.5
20 65
25 100
30 130
35 162.5
A．圖中X為NaOH溶液，軟管夾關閉后液滴向右移動
B．在20～30 min內氧氣的平均吸收速率為6.5 mm3/min
C．如將X換為清水，并將試管充入N2即可測定果蠅幼蟲無氧呼吸速率
D．要排除環境因素影響，增設的對照實驗只需將裝置中的X換成清水，并將該裝置置于相同的環境中
解析：選B　圖中X為NaOH溶液，NaOH溶液的作用是吸收細胞呼吸產生的CO2，軟管夾關閉后液滴將向左移動，A錯誤；20～30 min內毛細管中液滴移動的距離是130－65＝65(mm)，體積是65 mm×1 mm2＝65 mm3，故氧氣的平均吸收速率為65÷10＝6.5(mm3/min)，B正確；如將X換為清水，并將試管充入N2，幼蟲進行無氧呼吸，產物是乳酸，不是CO2，液滴不移動，故不能測定果蠅幼蟲的無氧呼吸速率，C錯誤；增設的對照實驗應該加入已經死亡的果蠅幼蟲，并將該裝置置于相同的環境中，D錯誤。
7．下圖為蘋果果實在一段時間內，隨著環境中O2濃度的提高，其吸收O2量和釋放CO2量的曲線。結合此圖分析，正確的表述是(　　)
A．O2濃度為b時，無氧呼吸與有氧呼吸釋放的CO2量相等
B．O2濃度為a時，果實的無氧呼吸水平最低
C．O2濃度為a時，若cd＝ca，則無氧呼吸消耗的葡萄糖量與有氧呼吸消耗的葡萄糖量相等
D．O2濃度達到b以后，果實基本上靠有氧呼吸提供能量
解析：選D　O2濃度為b時，吸收O2量和釋放CO2量相等，這時只進行有氧呼吸，A錯誤，D正確；O2濃度為b時，果實的無氧呼吸水平最低，為0，B錯誤；O2濃度為a時，若cd＝ca，則無氧呼吸與有氧呼吸釋放的CO2量相等，假設都是6，則有氧呼吸消耗葡萄糖為1，無氧呼吸消耗葡萄糖為3，C錯誤。
8．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培養液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的酒精和CO2的量如下表所示：
氧濃度(%) a b c d
產生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol
產生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol
下列敘述錯誤的是(　　)
A．氧濃度為a時只進行有氧呼吸
B．b值對應的氧濃度為零
C．氧濃度為c時，經有氧呼吸產生的CO2為6 mol
D．氧濃度為d時，有1/3的葡萄糖用于乙醇發酵
解析：選D　根據表格信息，結合有氧呼吸和無氧呼吸的反應式可判斷：在氧濃度為a時酵母菌只進行有氧呼吸，氧濃度為b時只進行無氧呼吸，氧濃度為c、d時既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。氧濃度為d時有氧呼吸產生CO2的量為15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，無氧呼吸產生CO2的量為6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于乙醇發酵。
9．某同學用如圖裝置測定密閉容器中發芽的小麥種子的呼吸方式。其中甲實驗裝置設計如下：密閉的錐形瓶內放入一盛有10%的NaOH溶液的小燒杯，杯中插入一根濾紙折疊條。瓶底放入經消毒的正在萌發的小麥種子，并放置到20 ℃恒溫環境中培養一段時間。
(1)NaOH溶液的作用是________________________。小燒杯中插入一根濾紙折疊條的作用是____________________________。
(2)由于發芽小麥種子的細胞呼吸，甲裝置內的氣體發生了變化，使得墨水滴向右移動，顯然瓶內氣體減少了，減少的氣體是________。
(3)乙裝置用來測定發芽小麥種子細胞呼吸過程中的另一種氣體的變化，則乙裝置錐形瓶的小燒杯內放入____________________。
(4)若甲裝置測出的實驗數據(墨水滴向右移動量)為X，乙裝置測得的實驗數據(墨水滴向左移動量)為Y，則裝置中種子的有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的比為________。
(5)為了糾正環境因素對甲裝置引起的誤差，必須另設丙裝置進行校正。則丙裝置錐形瓶中放置________________________，小燒杯內放置____________________，其他處理與實驗組完全相同。
解析：(1)小燒杯中的NaOH溶液用于吸收細胞呼吸產生的CO2；在小燒杯中插入一根濾紙折疊條，可增大吸收CO2的能力。(2)甲裝置中發芽小麥種子進行細胞呼吸時消耗O2，并放出CO2，其中CO2被NaOH溶液吸收，使得錐形瓶中氣壓下降，導致墨水滴向右移動，所以減少的氣體為O2。(3)裝置乙用來測定小麥種子呼吸過程中另一種氣體(即CO2)的變化，則其與裝置甲的不同之處在于燒杯中的液體應用同體積的清水。(4)由題意可知，裝置甲測得的X為小麥種子有氧呼吸消耗O2的量，則小麥種子有氧呼吸消耗葡萄糖量為X/6，裝置乙測得的Y為小麥種子無氧呼吸CO2釋放量，則小麥種子無氧呼吸消耗葡萄糖量為Y/2。則兩者之比為X/6∶Y/2＝X∶3Y。(5)丙裝置作為對照組，錐形瓶內加入與甲組等量的經消毒的死種子，小燒杯中溶液應與甲裝置相同。
答案：(1)吸收細胞呼吸產生的CO2　增大吸收CO2的能力　(2)O2　(3)同體積的清水　(4)X∶3Y　(5)與甲組等量的經消毒的死種子　與甲組等量的NaOH溶液
10．不同種類的種子中儲存的營養物質的種類不同。在科學研究中常通過呼吸熵(RQ＝釋放的CO2體積/消耗的O2體積)推測生物用于有氧呼吸的能源物質。如圖是測定發芽種子呼吸熵的兩個裝置。關閉活塞，在25 ℃下經20分鐘后讀出刻度管中著色液滴移動的距離。設裝置1和裝置2中著色液滴分別向左移動x和y(mm)。x和y值反映了容器內氣體體積的減少量。請回答下列問題：
(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是________。
(2)x代表__________________________________，y代表__________________________。若測得x＝200 mm，y＝30 mm，則該發芽種子的呼吸熵是________。
(3)為使測得的x和y值更精確，還應再設置一個對照裝置。對照裝置的容器和試管中應分別放入______________。設置對照裝置的目的是__________________________________。
解析：(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是吸收種子細胞呼吸產生的CO2。(2)裝置1中種子細胞呼吸消耗O2，產生的CO2被NaOH溶液吸收，液滴向左移動的距離x代表有氧呼吸消耗O2的體積，裝置2中蒸餾水不會吸收CO2，液滴向左移動的距離y代表有氧呼吸消耗O2和釋放CO2的體積之差。若測得x＝200 mm，y＝30 mm，則該發芽種子的呼吸熵是(200－30)/200＝0.85。(3)環境條件如溫度、氣壓的變化會影響實驗結果的準確性，為排除誤差，使測得的x和y值更精確，設置的對照裝置的容器和試管中應分別放入死的發芽種子和蒸餾水。
答案：(1)吸收CO2　(2)消耗O2的體積 　消耗O2和釋放CO2的體積之差　0.85　(3)死的發芽種子和蒸餾水　用于校正裝置1和裝置2內因物理因素引起的氣體體積變化
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19第1課時　酶的本質和作用
新課標 核心素養
1.說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質。2.闡明酶發揮作用的原理。3.通過對有關酶實驗的分析，學會控制實驗的變量和設置對照實驗。 1.生命觀念——認同細胞代謝離不開酶。2.科學探究——學會控制實驗的變量和設置對照實驗。
知識點(一)酶的本質
酶本質的探索歷程
1．1857年，巴斯德發現，發酵是由微生物引起的，后來他又證實了酒精發酵是由酵母菌引起的。
2．1897年，畢希納證明了引起發酵的是酵母菌所含的。
3．1926年，薩姆納證明脲酶是蛋白質。
4．20世紀80年代，科學家發現少數RNA也具有生物催化功能，并把這類RNA稱為核酶。
5．能催化生化反應的酶絕大多數是蛋白質。
(1)酶的基本組成單位是氨基酸(×)
(2)酶可以通過食物直接獲取(×)
(3)酶是只具有分泌功能的細胞產生的(×)
(4)絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA(√)
1．(生命觀念)酶只在細胞內產生和起作用嗎？
提示：酶只在細胞內產生，細胞內、外都可以發揮作用。
2．(科學探究)要驗證唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質，現有的實驗材料有：剛取的唾液、已知蛋白液、雙縮脲試劑及試管等，那么你給出的合理實驗方案是怎樣的？
提示：
組別 待測液 檢驗試劑 預期現象 結論
實驗組 唾液 雙縮脲試劑 出現紫色 唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質
對照組 已知蛋白液 雙縮脲試劑 出現紫色
1．20世紀80年代科學家發現了一種RNaseP酶，該酶由20%的蛋白質和80%的RNA組成。如果將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2＋的濃度，他們發現留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結果表明(　　)
A．RNA具有生物催化作用
B．酶是由RNA和蛋白質組成的
C．酶的化學本質是蛋白質
D．絕大多數的酶是蛋白質，少數是RNA
解析：選A　除去RNaseP酶中的蛋白質，在提高Mg2＋濃度的前提下，RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，說明該酶中的RNA具有催化作用，A符合題意。
2．下列有關酶的敘述正確的是(　　)
①都能與雙縮脲試劑反應呈現紫色　②有的從食物中獲得，有的在體內轉化而來　③活細胞一般都能產生酶　④酶都是蛋白質　⑤有的酶不是蛋白質　⑥酶在代謝中有多種功能　⑦在新陳代謝和生長發育中起調控作用　⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．①⑤⑧
C．③⑤⑧ D．①③⑤
解析：選C　并不是所有的酶與雙縮脲試劑反應都呈現紫色，如RNA，①錯誤；酶是由活細胞產生的，具有生物催化作用的有機物。食物中的酶進入消化道便被分解了，②錯誤；活細胞一般都能產生酶，③正確；就酶的化學本質而言，主要是蛋白質，少數是RNA，④錯誤，⑤正確；代謝是細胞內全部有序的化學變化的總稱，需要酶的催化，⑥⑦錯誤，⑧正確。
[歸納提升]
化學本質 絕大多數是蛋白質 少數是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成場所 核糖體 細胞核(真核生物)
實驗驗證 實驗組 待測酶液＋雙縮脲試劑→是否出現紫色反應 待測酶液＋派洛寧試劑→是否呈現紅色
對照組 已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現紫色反應 已知RNA溶液＋派洛寧試劑→出現紅色
作用場所 細胞內、外或生物體外均可起作用
作用原理 降低化學反應活化能
來源 活細胞
生理功能 具有生物催化作用
知識點(二)酶的作用
1．酶促反應：指由酶催化的化學反應。
2．活化能
在一定溫度下，分子從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態所需的能量。
3．活化分子
(1)概念：處于過渡態的分子稱為活化分子。
(2)規律：在一個化學反應體系中，活化分子越，反應速率越_快__。
(3)增多途徑
①加熱或光照等方法；
②使用催化劑降低活化能。
4．酶催化作用實質：降低化學反應的活化能，使生化反應在較低能量水平上進行，從而加快生化反應。
5．實驗
(1)過程：
編號 加入物質 處理 現象
1 3 mL體積分數為3%的H2O2溶液 蒸餾水 基本無氣泡，木條不復燃
2 質量分數為5%的FeCl3溶液 有較多氣泡，木條復燃
3 新鮮酵母菌液 有更多氣泡，木條猛烈燃燒
(2)結論：酶具有催化作用。
(1)酶能夠為化學反應提供能量(×)
(2)酶在化學反應前后不發生變化(√)
(3)酶一定能夠使化學反應的速度加快(×)
(4)酶只在體內發揮作用(×)
1．(生命觀念)加熱和無機催化劑都可降低化學反應的活化能嗎？
提示：加熱可提供化學反應所需活化能，提高反應速率；無機催化劑可降低活化能。
2．(科學思維)用酶進行一些工業生產時，有時候一次性加入酶以后，可以長時間維持該反應的進行，試解釋其原因。
提示：酶是催化劑，而催化劑在反應前后是不發生數量變化的，只是降低了化學反應所需的活化能。
1．下圖表示比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗。相關分析合理的是(　　)
A．本實驗的因變量是不同的催化劑
B．本實驗的無關變量有溫度和酶的用量等
C．1號與3號、1號與4號可分別構成對照實驗
D．分析1號、2號試管的實驗結果可知加熱能降低反應的活化能
解析：選C　本實驗的因變量是氣泡的產生速率，即過氧化氫的分解速率；溫度是自變量，酶的用量是無關變量；1號與3號、1號與4號中只有一個實驗變量不同，可分別構成對照實驗；2號在高溫下出現氣泡的原因是加熱使過氧化氫分子得到能量，從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態。
2．下圖中，①表示有酶催化的反應曲線，②表示沒有酶催化的反應曲線，E表示酶降低的活化能，正確的圖解是(　　)
解析：選C　酶的作用是降低化學反應的活化能，從而使化學反應能夠快速地進行，但反應過程仍然需要能量。只是有酶時所需能量少，沒有酶時所需能量多。
[歸納提升]
1．相關概念
(1)酶促反應：由酶催化的化學反應稱為酶促反應。
(2)酶活性：在酶促反應中，酶的催化效率稱為酶活性，用反應速率來表示。
(3)活化能：在一定溫度下，分子從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態所需要的能量。
2．作用原理
酶催化作用的實質：降低活化能，使化學反應在較低能量水平上進行，從而加快化學反應(如圖)。
(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)ab段的含義是酶降低的活化能。
(3)若將酶改為無機催化劑，則b在縱軸上向上移動，即反應需要的活化能要增大。用加熱的方法不能降低活化能，但會提供活化能。
3．作用過程
酶＋底物酶—底物復合物酶＋產物
4．意義：由于酶的催化作用，細胞代謝才能在常溫、常壓條件下快速進行。
名師提醒：①酶的作用只是降低了化學反應的活化能，改變化學反應的速度，縮短化學反應達到平衡的時間，但不能改變反應方向和平衡常數。反應前后酶的化學性質和數量均沒有變化。
②有的酶存在于細胞外(如消化酶)，有的酶存在于細胞內(如呼吸酶)。因此酶的作用場所可以是細胞內，也可以是細胞外，還可以是體外。
[學習小結]
　　　　
1．下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．酶徹底水解的產物都是氨基酸
B．酶只有在細胞內才能發揮作用
C．酶通過降低或提高化學反應的活化能來提高化學反應速率
D．所有的酶都含有C、H、O、N四種元素
解析：選D　酶徹底水解的產物是氨基酸或核糖核苷酸，A錯誤；酶是由活細胞產生的，在細胞內、外及生物體外都可發揮其催化作用，B錯誤；酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率，C錯誤。
2．用同一種蛋白酶處理甲、乙兩種酶，甲、乙兩種酶的活性與處理時間的關系如圖所示。下列分析錯誤的是(　　)
A．甲酶能夠抗該種蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化學本質為蛋白質
D．乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變
解析：選B　大多數酶的化學本質是蛋白質，少數酶是RNA。用題干所述蛋白酶處理后，乙酶活性降低，說明該種蛋白酶能改變乙酶的分子結構，故乙酶的化學本質是蛋白質；而甲酶活性不變，說明甲酶可能是RNA。
3．下圖表示某物質在酶、無機催化劑、無催化劑時由基態轉變為過渡態時所需的活化能(分別為a、b、c)，此圖不能得到的結論是(　　)
A．無機催化劑能降低化學反應的活化能
B．酶能降低化學反應的活化能
C．無機催化劑降低的活化能為b—a
D．酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著
解析：選C　據圖可知，酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能，酶降低的活化能為c—a，無機催化劑降低的活化能為c—b，酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著。
4．下列有關酶的敘述，錯誤的是(　　)
A．所有酶都含有C、H、O、N四種元素，是由單體組成的生物大分子
B．有些酶和相應的化學試劑作用呈現紫色反應
C．活細胞產生酶的場所都是細胞質中的核糖體
D．催化反應前后酶的性質和數量不變
解析：選C　酶絕大多數是蛋白質，少數是RNA，都是生物大分子。蛋白質和RNA都含有C、H、O、N四種元素，分別是由氨基酸、核糖核苷酸組成的；蛋白質類的酶和雙縮脲試劑作用呈現紫色反應；活細胞產生蛋白質類酶的場所都是核糖體，但是RNA類酶主要是在細胞核中產生的；酶是生物催化劑，催化反應前后酶的性質和數量不變。
5．下列關于活化能的敘述，錯誤的是(　　)
A．分子從基態轉變為容易發生化學反應的過渡態所需要的能量
B．無機催化劑、水浴加熱都可以降低化學反應的活化能
C．酶可以降低化學反應的活化能
D．同無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用效果更顯著
解析：選B　酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能。相比之下，酶降低活化能的作用效果更顯著。水浴加熱雖然能加快化學反應速率，但并沒有降低反應的活化能。
6．如圖中曲線 Ⅰ、Ⅱ 分別表示物質甲在無催化劑條件和有酶催化條件下生成物質乙所需的能量變化過程。下列相關敘述正確的是(　　)
A．ad段表示在無機催化劑條件下物質甲生成物質乙需要的活化能
B．若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，則b在縱軸上將向下移動
C．若僅增加反應物甲的量，則圖中曲線的原有形狀均發生改變
D．若曲線Ⅱ為最適酶促條件下的曲線，改變酶促條件后，則b在縱軸上向上移動
解析：選D　分析題圖，在無催化劑條件下，物質甲生成物質乙所需的活化能為ac段；在有酶催化的條件下，生成物質乙所需的活化能為bc段。若曲線 Ⅱ 為最適酶促反應條件下獲得的曲線，改變酶促反應條件后，所需的活化能會變大，因此b點在縱軸上將向上移動。增加反應物甲的量，圖中曲線的原有形狀不會改變。
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7第1課時　葉綠體與光能的捕獲
新課標 核心素養
1.闡明“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的原理與方法。2.說出植物捕獲光能的色素的種類和作用。3.說明葉綠體適于進行光合作用的結構特點。4.說明光合作用以及對它的認識過程。 1.生命觀念——認同葉綠體的結構特點與其作為光合作用的場所相適應。2.科學探究——通過對“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的操作，提升實驗探究能力。
知識點(一)解開光合作用之謎
1.對光合作用的探索(連線)
2．同位素標記法
(1)概念：利用同位素研究生物體內發生的反應歷程，追蹤物質的運行和變化規律。
(2)特點
①同位素有的有放射性，有的沒有放射性。
②用放射性同位素標記的化合物在化學性質上不會改變。
(1)恩格爾曼利用水綿和好氧細菌進行實驗，證明光合作用的放氧部位是葉綠體(√)
(2)薩克斯通過實驗證明光照是光合作用的必要條件(√)
(3)魯賓和卡門的實驗方法是同位素標記法，而卡爾文實驗不是(×)
1．(生命觀念)魯賓和卡門實驗的方法和思路是什么？
提示：①方法：同位素標記法。
②思路：用18O分別標記H2O和CO2，探究光合作用產生的O2來自于水。
2．(科學思維、科學探究)下圖是恩格爾曼實驗裝置改裝示意圖。
光線通過葉綠體色素提取液后照射玻片上的水綿，一段時間后，水綿周圍好氧細菌分布無顯著變化，請分析其原因。
提示：光線通過葉綠體色素提取液后，紅光和藍紫光被吸收，水綿光合作用微弱，產生O2較少，因此好氧細菌分布無顯著變化。
1．圖甲是葉綠體結構模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結構放大圖。下列相關敘述正確的是(　　)
A．甲中生物膜的面積主要靠內膜向內折疊成嵴而增大
B．圖乙所示的結構來自圖甲中的③
C．③中的葉綠素在液泡中也有
D．ATP的合成場所只有葉綠體
解析：選B　甲是葉綠體，主要通過大量的類囊體堆疊成基粒來增大膜面積；圖甲中的③是類囊體，圖乙含有光合色素，光合色素分布在類囊體膜上，所以圖乙所示結構來自圖甲中的③；③中的色素是葉綠素和類胡蘿卜素，與光合作用有關，液泡中的色素是花青素等，與光合作用沒有關系；ATP的合成場所是葉綠體、線粒體和細胞質基質。
2．把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境里，然后用極細的光束照射水綿，通過顯微鏡觀察發現，好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射的部位。該實驗證明了(　　)
A．葉綠體能產生營養物質
B．光合作用產生淀粉
C光合作用釋放的O2來自水
D．葉綠體是光合作用的場所
解析：選D　好氧細菌集中在被光束照射的葉綠體上，說明葉綠體產生O2，即進行了光合作用，所以葉綠體是進行光合作用的場所。
[歸納提升]
1．光合作用的探究歷程
實驗者 內容 結論
海爾蒙特 研究植物的營養來源 植物生長所需的養料主要來自水而不是土壤
英格豪斯 探究植物產生O2的條件 植物只有在光下才能產生O2
薩克斯 檢驗葉片中有機物的成分 葉片在光下能產生淀粉
魯賓、卡門 光合作用中水的去處 光合作用釋放的O2都來自水
卡爾文 光合作用中碳元素的行蹤 CO2被用于合成糖類等有機物
名師提醒：(1)魯賓、卡門和卡爾文實驗的方法均為同位素標記法(也叫同位素示蹤法)。
(2)在光合作用的發現過程中，科學家們設計了對照實驗，使結果和結論更加科學、準確。①薩克斯：空白對照，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中氧原子的種類。
2．恩格爾曼的實驗
知識點(二)葉綠體與光能的捕獲
1．原理
(1)提取原理：綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中。
(2)分離原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。
2．實驗用品及作用(連線)
3．實驗步驟
(1)色素的提取：
(2)色素的分離：
eq \x(\a\al( 制備 ,濾紙條))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(剪濾紙條：將濾紙剪成長與寬略小于試管長, 　↓　 　與寬的濾紙條，并在一端剪去兩角,鉛筆畫線：在距去角一端底部1 cm處用鉛筆畫一條細的橫線))
　
eq \x(\a\al( 畫濾,液細線))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(吸取濾液：用毛細吸管吸取少量濾液,　↓,畫線：沿鉛筆線均勻地畫出一條細且直的濾液細線,　↓,重復畫線：待濾液干后，重復畫細線1～2次)))
　eq \x(\a\al(分離綠,葉中的,色素))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(將適量層析液倒入試管中，將濾紙條, 有濾液細線的一端朝下 輕輕插入層析液中, 注意：不能讓濾液細線觸及層析液 ，,隨后用棉塞塞緊試管口))
濾紙條上色素帶有四條，如下圖所示
4．葉綠體色素的吸收光譜
色素 主要吸收的光 光譜出現峰值的波長
葉綠素 葉綠素a 藍紫光、紅光 紅光區：663 nm藍紫光區：429 nm
葉綠素b 紅光區：645 nm藍紫光區：453 nm
類胡蘿卜素 胡蘿卜素 藍紫光 450 nm左右有兩個相鄰的峰值
葉黃素
(1)分離色素時，在層析液中溶解度越高，則在濾紙條上擴散的速度越慢(×)
(2)研磨綠葉時，要加入二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇(√)
(3)色素分離后，在濾紙條上從上至下的四條色素帶分別是葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b(×)
(4)葉綠素和類胡蘿卜素都主要吸收藍紫光和紅光(×)
1．(科學思維)下圖中甲代表新鮮菠菜葉的光合色素紙層析結果。
請判斷乙圖所示結果最有可能來自________________________(填“正常生長的柳樹幼葉”或“秋冬季節的銀杏落葉”)。理由是什么？
提示：秋冬季節的銀杏落葉　秋冬季節氣溫較低，葉綠素合成酶的活性降低，并且低溫造成葉綠素分解，而葉黃素和胡蘿卜素比較穩定。
2．(科學探究)如圖表示某同學做“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的改進裝置，據圖分析：
(1)實驗時應將濾液滴在________(填“a”或“b”)處。
(2)在定性濾紙上會出現4個不同顏色的同心圓，最大的圓圈含有________________(填色素種類)，呈現______色；最小的圓圈含有____________(填色素種類)，呈現________色。
提示：(1)a　(2)胡蘿卜素　橙黃　葉綠素b　黃綠
1.右圖是紙層析法分離葉綠體中色素的裝置圖，層析后得到不同的色素帶，在暗室內用紅光照射四條色素帶，可以看到較暗的是(　　)
A．①②　 B．②③
C．③④ D．①④
解析：選C　葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，因此，用紅光照射時，較暗的色素帶即為能吸收紅光的色素帶，為③④。
2．關于“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．可以用無水乙醇提取葉綠體中的色素
B．葉綠體中色素能夠分離的原因是各種色素在層析液中的溶解度不同
C．研缽中加入二氧化硅、碳酸鈣和綠葉后直接用杵棒進行研磨，不用作任何處理
D．濾液細線要畫得細而直，避免色素帶間的部分重疊
解析：選C　無水乙醇是有機溶劑，能夠提取葉綠體中的色素；葉綠體中的各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度大的在濾紙上擴散較快，所以層析液能使不同色素分離開來；在色素提取過程中，研磨時除加入碳酸鈣和二氧化硅外，還要加入5 mL無水乙醇；濾液細線若畫不直，則有可能出現色素的交叉而使濾紙條上不易區分出4條色素帶。
[歸納提升]
1． 提取色素的關鍵
項目 內容 目的
材料 葉片要新鮮、深綠 使濾液中色素含量高
試劑 二氧化硅 有助于充分研磨
碳酸鈣 防止研磨過程中葉綠素被破壞
無水乙醇 溶解色素
關鍵步驟 研磨要迅速、充分 防止溶劑揮發、提取較多色素
盛濾液的試管口加棉塞 防止溶劑揮發
　　2.分離色素的關鍵
項目 內容 目的
試劑 層析液 分離色素
關鍵步驟 濾紙條的一端剪去兩角 防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散
濾液細線重復畫若干次，且要求細、直、齊 使分離的色素帶清晰、整齊
濾液細線不能觸及層析液 防止色素溶解到容器內的層析液中
3.濾紙條上色素的分布和對光的吸收
4．提取和分離葉綠體中的光合色素實驗異常現象的分析
(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析：
①未加二氧化硅，研磨不充分。
②使用放置數天的菠菜葉，濾液中色素(葉綠素)太少。
③一次加入大量的無水乙醇，使得濾液濃度太低。
④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。
(2)濾紙條色素帶重疊：
畫濾液細線時，未等前一次濾液線干就接著畫，使得濾液細線畫得過粗。
(3)色素帶不整齊的原因分析：
①畫濾液細線時，沒有做到畫的細線細且直，使色素帶重疊。
②濾紙條一端的兩角剪得不對稱。
(4)濾紙條上看不見色素帶：
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加的層析液為水。
(5)只看到上面兩條色素帶：
①未加碳酸鈣，葉綠素a、葉綠素b被破壞。
②所使用的葉片為“黃葉”。
　[學習小結]
　　　
1．在植物光合作用的發現歷程中，薩克斯的成就是(　　)
A．植物能夠吸收CO2，同時放出O2
B．葉片在光下能夠產生淀粉
C．光合作用釋放的氧氣來自水
D．追蹤到光合作用中碳元素的行蹤
解析：選B　薩克斯通過實驗證明綠色葉片在光合作用中產生了淀粉；英格豪斯通過實驗證明植物在陽光下才能制造O2；魯賓和卡門通過實驗證明光合作用釋放的O2來自水；卡爾文通過實驗追蹤到光合作用中碳元素的行蹤。
2．如圖表示德國科學家薩克斯做的實驗，將綠葉在暗處放置一段時間后，用錫箔覆蓋一部分葉片，置于陽光下，一段時間后，經脫色、漂洗并用碘蒸氣處理，結果被錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍色。本實驗證明(　　)
①光合作用需要CO2　②光合作用需要光　③光合作用需要葉綠素　④光合作用放出O2　⑤光合作用制造淀粉
A．①② B．③⑤
C．②⑤ D．③④
解析：選C　光照一段時間后，葉片曝光的部分進行光合作用，經脫色、漂洗后用碘蒸氣處理變藍，說明有淀粉生成，⑤正確。有錫箔覆蓋的部分，用碘蒸氣處理不變藍，說明光合作用需要光，沒有光就不能進行光合作用，②正確。
3．關于“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗的操作，正確的是(　　)
A．使用定性濾紙過濾研磨液
B．干燥的定性濾紙可用于分離綠葉中的色素
C．在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線一兩次
D．研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素
解析：選B　在提取綠葉中的色素時，漏斗基部放一塊單層尼龍布進行過濾，A錯誤；分離綠葉中的色素時，需用干燥的定性濾紙，B正確；畫出一條濾液細線后需等濾液干后再畫一兩次，C錯誤；研磨葉片時用無水乙醇(或體積分數為95%的乙醇，但要加入適量的無水碳酸鈉)溶解色素，D錯誤。
4．如圖為新鮮菠菜葉中4種色素的相對含量及在濾紙條上的分離情況。下列有關說法不正確的是(　　)
A．4種色素在層析液中溶解度最高的是丁
B．4種色素均可溶于有機溶劑無水乙醇中
C．4種色素在層析液中溶解度最高的是甲
D．發黃菠菜葉中色素含量顯著減少的是甲和乙
解析：選C　本題以柱狀圖為載體，考查色素的提取和分離實驗，解答本題的關鍵是理解色素的提取和分離實驗的原理。據圖可知，甲、乙、丙、丁分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，層析液中溶解度最高的是丁，A正確，C錯誤；4種色素均可溶于有機溶劑無水乙醇中，故可用無水乙醇提取色素，B正確；發黃菠菜葉中色素含量顯著減少的是葉綠素a(乙)和葉綠素b(甲)，D正確。
5.如圖為用分光光度計測定的綠色葉片中兩類色素吸收不同波長光的曲線圖，可判定A和B可能分別為(　　)
A．葉綠素、類胡蘿卜素 B．類胡蘿卜素、葉綠素
C．葉黃素、葉綠素a D．葉綠素a、葉綠素b
解析：選A　據圖分析，色素A主要吸收紅光和藍紫光，則色素A可表示葉綠素；色素B主要吸收藍紫光，則色素B可代表類胡蘿卜素，只有A項符合題意。
6．如圖是恩格爾曼利用水綿及好氧細菌(圖中的小點)做的實驗(a～g代表不同光的波長)。根據此圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．光合作用最強的波長區段為b～c
B．好氧細菌的聚集是因為有氧氣的存在
C．該實驗可證明水綿葉綠體色素對不同波長的光吸收量不同
D．波長a～c區域對應的水綿含葉綠素最多
解析：選D　好氧細菌分布越多的地方，光合作用越強。在波長a～c區域細菌分布比較集中是因為光合色素主要吸收該區域波長的光進行光合作用。
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9第2課時　綠色植物光合作用的過程
新課標 核心素養
掌握光合作用過程中物質變化和能量變化。 科學思維——構建光反應和暗反應過程模型，理解二者之間的關系，培養科學建模的能力。
知識點光合作用的過程
1．填寫圖中字母和序號所代表的內容
(1)a: ; b: NADPH__；c: CO2;_d：。
(2)Ⅰ.光反應階段；Ⅱ.暗反應階段。
2．光合作用的過程
(1)光反應：
場所 類囊體膜
外界條件
物質變化 ①H2O―→NADPH＋O2②ADP＋Pi＋能量―→_ATP
能量變化 光能―→ATP_中活躍的化學能
(2)暗反應：
場所 葉綠體基質
物質變化 ①CO2―→ ―→(CH2O)②ATP_―→ADP＋Pi＋能量
能量變化 ATP中活躍的化學能→_糖類中穩定的化學能
3.光合作用的總反應式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2
(1)氧氣在類囊體膜上產生(√)
(2)CO2被C3固定成C5(×)
(3)光反應的場所是葉綠體中的類囊體膜，光反應產生的O2、ATP和NADPH都用于暗反應(×)
(4)暗反應包括CO2的固定和C3的還原，兩個階段都在葉綠體基質中進行(√)
(5)整個光合作用過程中，能量的轉化是光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能(√)
(6)光合作用釋放的O2都來自水(√)
1．(科學思維)暗反應在有光無光條件下都能進行，如果長期無光，暗反應能否一直進行？
提示：暗反應雖然在有光無光條件下都能進行，但需要光反應提供的[H]和ATP。若無光，光反應不能進行，由于缺少[H]和ATP，暗反應停止。
2．(科學思維)暗反應的過程是CO2形成(CH2O)的過程，那么，在這個復雜的過程中，我們可以利用什么方法來探究一下這個過程呢？你能嘗試運用示意圖，表示出暗反應的過程嗎？
提示：同位素示蹤法。
1．光反應在葉綠體類囊體膜上進行。在適宜條件下，向類囊體懸液中加入氧化還原指示劑DCIP，照光后DCIP由藍色逐漸變為無色。該反應過程中(　　)
A．需要ATP提供能量　　 B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素參與 D．會產生氧氣
解析：選D　光合作用中的光反應發生在類囊體膜上，光合色素吸收光能，一方面使水裂解，釋放出氧氣和形成[H]，另一方面在有關酶的催化作用下，促使ADP與Pi發生化學反應形成ATP。結合題干信息，加入氧化還原指示劑DCIP后，DCIP會被[H]還原。
2．下圖表示光合作用的過程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個階段，a、b表示相關物質。下列相關敘述正確的是(　　)
A．階段Ⅰ表示暗反應 B．階段Ⅱ表示光反應
C．物質a表示NADPH D．物質b表示C3
解析：選C　Ⅰ、Ⅱ分別表示光反應和暗反應，A、B錯誤；光反應為暗反應提供ATP和NADPH，所以圖中的a表示的是NADPH，b表示的是ATP，C正確，D錯誤。
[歸納提升]
1．過程圖解
2．光反應與暗反應的比較
項目 光反應(準備階段) 暗反應(完成階段)
場所 葉綠體的類囊體膜 葉綠體的基質
條件 光、色素、酶、水、ADP、Pi 多種酶、[H]、ATP、CO2
物質轉化 ①水的裂解2H2O＋NADP＋4[H]＋O2②ATP的形成ADP＋Pi＋能量 ATP ①CO2的固定CO2＋C52C3②C3的還原2C3(CH2O)＋C5
能量轉化 光能―→ATP中活躍的化學能 ATP中活躍的化學能―→糖類等有機物中穩定的化學能
實質 光能轉變為化學能，并放出O2 利用CO2形成(CH2O)
聯系 ①光反應產物[H]、ATP為暗反應提供還原劑和能量；暗反應產生的ADP、Pi為光反應形成ATP提供原料；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．光合作用的總反應式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2
4．光合作用的過程中的“一、二、三、四”
一個場所：葉綠體。
兩個階段：光反應、暗反應。
三種能量：光能―→ATP中活躍的化學能―→(CH2O)中穩定的化學能。
四種物質變化：水裂解、ATP形成、CO2固定、C3還原。
5．光反應的產物和產物的去向
光反應的產物有ATP、[H]和O2。ATP、[H]將進入葉綠體的基質參與暗反應；而O2則進入線粒體參與細胞呼吸，或以氣體形式進入大氣。
6．葉綠體中ATP、ADP的運動方向
光合作用中，ATP從葉綠體的類囊體膜移向葉綠體基質，ADP則從葉綠體基質移向類囊體膜。
7．光合作用過程中氧元素、碳元素、氫元素的去向
氧元素：
碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)
氫元素：H2O―→[H]―→(CH2O)
8．若暗反應停止，光反應不能持續進行
若暗反應停止，光反應產生的ATP和[H]積累過多，將抑制光反應的進行。
[學習小結]
　　　　
1．下列對光合作用圖解的分析錯誤的是(　　)
A．圖示為真核生物的光合作用過程
B．若突然停止CO2供應，則短時間內三碳化合物的含量將上升
C．圖中①為O2，②為ATP
D．若用3H標記的H2O進行示蹤，可發現H元素的轉移途徑為H2O→[H]→糖類
解析：選B　若突然停止CO2的供應，則短時間內三碳化合物的形成減少，消耗不變，含量降低，B錯誤。
2．科學家用含14C的CO2來追蹤光合作用中的碳原子，發現其轉移途徑是(　　)
A．CO2→葉綠素→ATP
B．CO2→三碳化合物→ATP
C．CO2→ATP→(CH2O)
D．CO2→三碳化合物→葡萄糖
解析：選D　CO2參與光合作用的暗反應，經CO2的固定形成三碳化合物，再經三碳化合物的還原生成糖類等有機物，儲存能量，故選D。
3．參與光合作用的暗反應但不是光反應的產物的是(　　)
A．O2 B．[H]
C．ATP D．C5
解析：選D　[H]、ATP是光反應產生的參與暗反應的物質，而O2不參與暗反應。
4．下列化合物與植物光合作用的關系，錯誤的是(　　)
選項 化合物 主要生理作用
A ATP 參與CO2的固定
B 酶 催化光合作用中的化學反應
C 光合色素 捕獲光能
D H2O 參與O2和(CH2O)的形成
解析：選A　CO2的固定過程中不需要消耗能量。
5．關于光合作用，下列說法中正確的是(　　)
A．在葉綠體的類囊體膜上進行光反應和暗反應
B．ATP的移動方向為葉綠體基質→類囊體膜
C．暗反應的產物為三碳化合物和O2
D．光反應為暗反應提供ATP和[H]
解析：選D　光合作用的光反應在葉綠體的類囊體膜上進行，暗反應在葉綠體基質中進行，A錯誤；ATP產生于類囊體膜上進行的光反應，用于葉綠體基質中進行的暗反應，B錯誤；O2是光反應的產物，C錯誤；光反應為暗反應提供ATP和[H]，D正確。
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