資源簡介

浙科版2019版新教材 生物必修1
第三章知識點清單
目錄
第三章　細胞的代謝
第一節(jié)　ATP是細胞內的“能量通貨”
第二節(jié)　酶是生物催化劑
第三節(jié)　物質通過多種方式出入細胞
第四節(jié)　細胞呼吸為細胞生活提供能量
第五節(jié)　光合作用將光能轉化為化學能
第三章　細胞的代謝
第一節(jié)　ATP是細胞內的“能量通貨”
一、ATP是細胞生命活動的直接能源
1. ATP的作用實驗
(1)實驗過程：有學者利用剛剛失去收縮功能的離體肌肉進行實驗：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后觀察肌肉反應，肌肉沒有收縮；然后，在同一塊肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快發(fā)生了明顯的收縮。
(2)實驗結論：作為能源物質的葡萄糖不能直接被肌肉利用，而ATP可以。
(3)ATP的能量轉化特點：在細胞中，ATP轉化率非常高，在它形成后的1 min內就被消耗掉了。
(4)ATP的功能：是生命活動的直接能源。
2. ATP的結構
　　ATP的中文名稱為腺苷三磷酸，其中的2個高能磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時可
釋放出大量的能量。
二、細胞內ATP與ADP保持動態(tài)平衡
1. ATP的分布與含量：在活細胞中，ATP廣泛分布在細胞核、線粒體、葉綠體、細
胞溶膠等結構中，但含量很低。
2. ATP的水解及水解釋放的能量的去向
(1)ATP在細胞中易于水解。在酶的作用下，遠離腺苷的那個高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個磷酸，同時釋放能量。
(2)ATP水解時釋放出的能量可以被細胞利用，如肌肉收縮、神經細胞活動以及細胞中許多其他消耗能量的活動。
3. ATP的形成：ATP在細胞中易于再生。在另一種酶的作用下，ADP和1個磷酸結
合重新形成ATP，在這個過程中吸收的能量以高能磷酸鍵的形式儲存起來。
4. ATP-ADP循環(huán)：通過ATP的合成和水解，使放能反應所釋放的能量用于吸能反
應，此過程被稱為ATP-ADP循環(huán)。
(1)細胞中ATP-ADP循環(huán)速度很快，細胞內ATP的含量能夠維持在相對穩(wěn)定的水平
(2)ATP所含能量不多，便于流通使用，是細胞中普遍使用的能量載體，在細胞內能
量轉換和利用中起著關鍵作用。
三、ATP與RNA結構的關系
AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，
是構成RNA的基本單位之一。
四、ATP與ADP相互轉化的能量供應機制
1. 人體中ATP的含量很低。人體每天所需的能量需要水解100~150 mol的ATP，相當于50~75 kg的ATP，所以1個ATP分子每天要被重復利用1 000~1 500次。ATP分子不能被儲存，ATP合成后在短時間內被消耗。在人的骨骼肌細胞中，ATP的含量僅夠劇烈運動3 s以內的能量供給。某運動員參加短跑比賽過程中，ATP的相對含量變化如圖所示。
2. ATP與ADP的相互轉化
項目 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
能量轉化 儲能——與放能反應相聯(lián)系 放能——與吸能反應相聯(lián)系
反應場所 細胞溶膠、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位
結論 ATP與ADP相互轉化時，從兩者相互轉化的反應式來看，物質是可逆的，但能量不可逆
第二節(jié)　酶是生物催化劑
一、絕大多數酶是蛋白質
1. 酶的概念和本質：酶是由活細胞產生的一類生物催化劑，大多數酶是蛋白質，極
少數酶是RNA。
2. 酶的特點
(1)具有促使反應物發(fā)生化學變化而本身卻不發(fā)生化學變化的特點。
(2)酶分子有一定的空間結構，能和底物分子結合。
3. 酶與底物結合示意圖
4. 酶活性：一般是指單位時間內底物的消耗量或產物的生成量。酶作用的強弱可
用酶活性表示。
a. 酶的本質并非全為蛋白質，極少數酶為RNA。酶的基本單位為氨基酸或核糖核
苷酸。
b. 并非具有分泌功能的細胞才能產生酶，活細胞一般都能產生酶。
c. 酶既可以在細胞內發(fā)揮作用，也可以在細胞外或生物體外發(fā)揮作用，如各種消化
酶。
二、酶的催化功能具有專一性
1. 酶的專一性：由于酶分子的結構只適合與一種或者一類分子結合，所以一種酶只
能催化一種底物或者少數幾種相似底物的反應。
2. 探究酶的專一性
(1)實驗原理
①淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在相關酶的催化作用下都能水解成還原糖。
②還原糖能夠與本尼迪特試劑發(fā)生反應，生成紅黃色沉淀。
(2)注意事項
①該實驗反應溫度為37 ℃恒溫，原因是唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃，同時排除
溫度對實驗的干擾。
②本實驗檢測試劑不能使用碘-碘化鉀溶液，因為碘-碘化鉀溶液無法檢測蔗糖是
否水解。
三、酶的催化功能具有高效性
1. 活化能的概念及酶作用機理
(1)活化能：化學反應進行時需要吸收能量以斷開反應分子的化學鍵，使反應物活
化并完成化學反應生成產物，這種化學反應過程中所需要的能量被稱為活化能。
(2)酶作用機理：降低化學反應的活化能，使得化學反應加快。
B表示無催化劑時反應所需的活化能；
C表示有無機催化劑時反應所需的活化能；
D表示有酶時反應所需的活化能；
A表示酶降低的活化能。
2. 酶的高效性：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。
3. 探究酶催化的高效性
(1)實驗原理
①過氧化氫在自然條件下分解緩慢，過氧化氫酶和二氧化錳可催化過氧化氫分解。
②通過觀察氣泡生成速率或比較對衛(wèi)生香的助燃程度可以了解過氧化氫酶的催化效率。
(2)注意事項
①實驗要用新鮮的雞肝或生的馬鈴薯塊莖，其中的過氧化氫酶活性高。
②實驗中雞肝或生馬鈴薯塊莖要制成勻漿。過氧化氫酶主要存在于細胞中，若沒有制成勻漿，會導致實驗現(xiàn)象不明顯。
四、酶的催化功能受多種條件的影響
1. 影響因素：pH、溫度、底物濃度、有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、酶的激
活劑和抑制劑等。
2. pH：酶通常在一定pH范圍內才起作用，而且在某一pH下作用最強。
3. 溫度：酶促反應都有一個最適溫度，在此溫度以上或以下，酶活性均會下降。
這是因為溫度對酶促反應的影響有兩個方面：
其一，溫度升高，反應物分子具有的能量增加，反應速度加快；
其二，酶是蛋白質，酶分子本身會隨溫度的升高而發(fā)生空間結構改變，導致熱變性.溫度升得越高，酶變性的速率越快，升到一定溫度，酶將完全失去活性。
這兩個作用疊加在一起，使得酶所催化的反應表現(xiàn)出最適溫度。
4. pH對過氧化氫酶的影響
(1)實驗原理
①過氧化氫酶催化過氧化氫分解產生水和氧氣，pH影響過氧化氫酶的活性，從而
影響單位時間氧氣的生成量。
②用倒置量筒中的氣體量來表示氧氣的生成量。
(2)注意事項：不宜用淀粉和淀粉酶作實驗材料，因為在該實驗中要設置酸性處理組,而酸(H+)會促進淀粉的水解，從而影響實驗結果。
五、實驗設計
1. 酶解法鑒定酶的本質
　　從酶的化學本質上來講，絕大多數的酶是蛋白質，極少數的酶是RNA。酶必
須保持正常的結構才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某
酶，再觀察其功能是否受影響來確定該酶的本質。設計方案如圖：
2. 驗證酶的高效性
(1)設計思路：通過對不同類型催化劑(主要是酶與無機催化劑)催化底物的反應速率進行比較，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(如生物材料研磨液) 等量的無機催化劑
現(xiàn)象 反應速率很快，或反應用時短 反應速率較慢，或反應用時長
結論 酶具有高效性
(3)酶高效性相關曲線分析
①酶的催化效率高于無機催化劑。
②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間
(即改變反應速率)，不能改變化學反應的平衡點和方向。
3. 驗證酶的專一性
(1)設計思路：常見的方案有兩種，即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 同種底物(等量) 與酶相對應 的底物 另外一種 底物
酶 與底物相對應的酶 另外一種酶 同一種酶(等量)
現(xiàn)象 發(fā)生反應 不發(fā)生反應 發(fā)生反應 不發(fā)生反應
結論 酶具有專一性
4. 探究酶的最適溫度、最適pH
(1)原理：在適宜的溫度、pH條件下，酶可以較快地催化反應的進行，低于或高于最
適條件，酶催化能力均會降低。
(2)思路：設置一系列等梯度的不同溫度、pH條件，檢測相關條件下的反應速率，以
反映酶的活性，從而找出酶的最適溫度和最適pH。
(3)實例：以過氧化氫酶催化過氧化氫分解的實驗探究酶的最適pH。
六、影響酶促反應速率的因素及有關曲線分析
1. 酶活性受溫度、pH、酶的激活劑和抑制劑等因素的影響。酶抑制劑是指能與酶結合并降低酶活性的分子，可分為競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑兩類。競爭性抑制劑是產生競爭性抑制作用的抑制劑，它與被抑制的酶的底物通常有結構上的相似性，能與底物競相爭奪酶分子上的活性位點，從而產生酶活性的可逆的抑制作用(如圖A、B所示)。非競爭性抑制劑在化學結構和分子形狀上與底物無相似之處，在活性部位以外的地方與酶結合，引起酶的構象發(fā)生變化，導致活性部位不能再結合底物(如圖C所示)。若底物先與活性部位結合，就會導致酶的非競爭性抑制劑結合部位的構象改變，致使非競爭性抑制劑無法再與酶結合。
2. 辨別影響酶促反應速率的各種曲線圖
(1)溫度、pH等對酶促反應速率的影響曲線分析
①甲、乙圖分別表示溫度、pH對酶促反應速率的影響。低溫抑制酶的活性，升高溫度可使酶活性恢復；高溫使酶活性喪失，降溫不能恢復酶活性。pH過低或過高均使酶活性喪失，不再恢復。因此，應在低溫和適宜pH下保存酶。
②丙圖表示在酶濃度一定的情況下，一定范圍內增加底物濃度，酶促反應速率隨之加快，超過一定范圍后，酶促反應速率不再隨之增加。“飽和點”出現(xiàn)的主要原因是酶量有限，存在酶的飽和現(xiàn)象。
③丁圖表示在底物充足的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
(2)不同操作對生成物量的影響曲線分析
A B C
①底物一定的情況下，達到平衡后的生成物總量也是固定的，曲線斜率可表示反
應速率。
②由紅線改變成綠線的可能操作：
A——底物濃度和酶濃度均增大；
B——底物濃度不變，酶濃度增大；
C——反應達到平衡后補充底物。
第三節(jié)　物質通過多種方式出入細胞
一、被動轉運不需要消耗能量
1. 被動轉運：物質由濃度較高的一側轉運至濃度較低的一側。
2. 擴散與滲透
擴散 滲透
概念 擴散是分子或離子從高濃度處向低濃度處運動的現(xiàn)象 一般來說，水分子通過半透膜的擴散稱為滲透
舉例 氧、二氧化碳等氣體分子，酒精、甘油等脂溶性物質的跨膜運輸 水分子通過滲透作用進入紅細胞和植物細胞
區(qū)別 條件 兩處物質相對含量不等 a. 具有一層半透膜(或選擇透過性膜) b. 膜兩側溶液存在濃度差
結果 兩處物質相對含量相等 半透膜兩側的溶劑分子達到動態(tài)平衡
聯(lián)系 滲透作用是擴散作用的一種特殊方式
3. 細胞的滲透吸水與失水
吸水 水分子進出平衡 失水
條件 外界溶液中溶質的濃度小于細胞質(或細胞液)濃度 外界溶液中溶質的濃度等于細胞質(或細胞液)濃度 外界溶液中溶質的濃度大于細胞質(或細胞液)濃度
現(xiàn)象 動物 細胞漲大甚至破裂 細胞無變化 細胞皺縮
植物 細胞膨脹 細胞無變化 細胞發(fā)生質壁分離
a. 水分子的移動方向是雙向的，但最終結果是從低濃度溶液流向高濃度溶液的水
分子數多。
b. 滲透系統(tǒng)的溶液濃度指物質的量濃度而非質量濃度。
4. 易化擴散
(1)概念：需借助載體蛋白將物質從濃度高的一側轉運到濃度低的一側的過程。
(2)特點
①物質由高濃度一側向低濃度一側運輸。
②需要載體蛋白。
③不消耗能量。
(3)載體蛋白：載體蛋白分子與被轉運的分子或離子結合后改變形狀，把分子或離子轉運至膜的另一側。將分子或離子釋放后，載體蛋白又恢復至原來的形狀。
二、觀察植物細胞的質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象
1. 實驗原理：植物細胞浸泡在不同濃度的溶液中，由于細胞液濃度與外界溶液中溶質的濃度的差異，植物細胞可能因為吸水、失水引起細胞形態(tài)的變化，這些變化可以通過顯微鏡觀察到。
2. 實驗步驟
3. 實驗現(xiàn)象與結論

(1)成熟植物細胞能與外界溶液發(fā)生滲透作用，當外界溶液中溶質的濃度大于細胞液的濃度時，細胞通過滲透作用失水，植物細胞出現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象。細胞壁與細胞膜之間充滿的是外界溶液。
(2)將已發(fā)生質壁分離的植物細胞放入清水中，此時細胞液的濃度高于外界清水的濃度，植物細胞通過滲透作用吸水，發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象。
4. 實驗注意事項
(1)必須選用活的成熟植物細胞為實驗材料。
(2)使用的蔗糖溶液的濃度要適宜。濃度過低，質壁分離不明顯，影響觀察；濃度過高，會使細胞在短時間內因失水過多而死亡，無法觀察質壁分離復原現(xiàn)象。
(3)質壁分離時間不能過長，否則可能會導致不能發(fā)生質壁分離復原。
(4)不需要設置對照實驗。
三、主動轉運需要載體蛋白，并且消耗能量
1. 概念：細胞把離子或分子從低濃度處運到高濃度處，這類逆濃度梯度的轉運稱為
主動轉運。
2. 特點
(1)物質從低濃度處向高濃度處運輸。
(2)需要消耗能量：主動轉運所需的能量來自細胞中的ATP。
(3)需要載體蛋白。
3. 意義：主動轉運能夠根據細胞的需要轉運分子或離子，是細胞最重要的吸收或排出物質的方式，它可以保持細胞內部某些物質的濃度與周圍環(huán)境相比有較大的差別
四、有些物質通過胞吞、胞吐進出細胞
胞吞 胞吐
條件 細胞攝取或排出某些大分子
特點 a. 物質通過囊泡轉移；b. 需要消耗能量；c. 不需要載體蛋白
方向 胞外→胞內 胞內→胞外
實例 變形蟲攝食 消化腺分泌消化酶
五、滲透作用現(xiàn)象及原理分析
1. 溶質不能通過半透膜的情況

(1)初始S1、S2溶液液面等高，若S1溶液濃度大于S2溶液濃度，則單位時間內由S2→S1的水分子數多于由S1→S2的，外觀上表現(xiàn)為S1溶液液面高于S2溶液；若S1溶液濃度小于S2溶液濃度，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S1溶液液面低于S2溶液。
(2)在達到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差Δh，則S1溶液濃度仍大于S2溶液濃
度。因為液面高的一側形成的壓強，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。
2. 溶質能通過半透膜的情況

初始半透膜兩側S1、S2溶液液面等高，若S1溶液濃度大于S2溶液濃度，則最初單位時間內由S2→S1的水分子數多于由S1→S2的。隨著溶質的擴散，最終S1溶液和S2溶液濃度相等，外觀上表現(xiàn)為S1溶液液面先上升后下降，最終S1溶液和S2溶液液面持平。若S1溶液濃度小于S2溶液濃度，則情況相反。
六、觀察植物細胞的質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象
1. 發(fā)生質壁分離及質壁分離復原的條件
(1)活細胞。
(2)有細胞壁和大液泡。
(3)細胞液與外界溶液有濃度差。
2. 發(fā)生質壁分離及質壁分離復原的原因
(1)發(fā)生質壁分離的原因
①內因：細胞膜及其以內部分伸縮性>細胞壁的伸縮性。
②外因：細胞液濃度<外界溶液溶質的濃度，細胞失水。
(2)發(fā)生質壁分離復原的原因
①內因：細胞膜及其以內部分伸縮性>細胞壁的伸縮性。
②外因：細胞液濃度>外界溶液溶質的濃度，細胞吸水。
3. 細胞能否發(fā)生質壁分離及質壁分離復原的判斷方法
(1)從細胞角度分析
①具有中央大液泡的成熟植物細胞才可發(fā)生質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象。
②死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象。
(2)從溶液角度分析
①在溶質可穿膜的溶液(如KNO3溶液、甘油)中，細胞可發(fā)生先質壁分離后自動復原現(xiàn)象。
②在溶質不能穿膜的溶液中，細胞只會發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復原現(xiàn)象
③細胞在高濃度溶液中可發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，但很可能會因過度失水而死亡，不能再發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象。
七、物質轉運方式的區(qū)別和聯(lián)系
1. 原尿中氨基酸、Na+等物質的濃度與血漿中的基本相同。位于腎小管管腔內的原尿經腎小管和集合管選擇性重吸收后形成尿液。科學家在腎小管上皮細胞的細胞膜上發(fā)現(xiàn)了水通道蛋白(一類跨越細胞膜磷脂雙分子層的蛋白質)。
2. 正常情況下尿液中不含氨基酸。圖1為腎小管壁及相關結構示意圖，圖2表示
部分物質進出腎小管上皮細胞，其中氨基酸與Na+協(xié)同運輸。
圖1 圖2
3. “三看法”快速判定物質出入細胞的方式
4. 物質出入細胞的方式的比較
運輸方式 典型圖示 運輸特點
被動 轉運 擴散 a. 運輸方向：A(高濃度)→B(低濃度)； b. 不消耗能量
易化 擴散 a. 運輸方向：A(高濃度)→B(低濃度)； b. 不消耗能量； c. 需要載體蛋白協(xié)助
主動轉運 a. 運輸方向：A(低濃度)→B(高濃度)； b. 需要消耗ATP； c. 需要載體蛋白協(xié)助
胞吞、 胞吐 a. 特點：運輸物質需要被囊泡包裹，通過胞吞將物質運至細胞內，通過胞吐將物質運至細胞外； b. 消耗能量； c. 運輸物質的性質：可以是固體，也可以是液體
八、影響主動轉運和被動轉運運輸速率的因素
1. 物質濃度對跨膜運輸速率的影響

(1)圖1表示的運輸方式為擴散。
(2)圖2表示的運輸方式是易化擴散或主動轉運。
①若表示易化擴散，則P點之后運輸速率不變的原因是膜上載體蛋白的數量有限。
②若表示主動轉運，則P點之后運輸速率不變的原因是載體蛋白的數量或能量供應有限。
2. ATP濃度和O2濃度對跨膜運輸速率的影響(ATP濃度和O2濃度都與能量供應有
關)

(1)圖1表示的運輸方式為擴散或易化擴散，被動轉運不需要細胞供能。
(2)圖2表示的運輸方式為主動轉運。P點之后運輸速率不變的原因是載體蛋白的數量有限。
(3)圖3表示的運輸方式為主動轉運，P點之后運輸速率不變的原因是載體蛋白的數量有限；Q點時運輸速率不為0，是因為細胞在沒有氧氣的條件下，可通過無氧呼吸供能。
第四節(jié)　細胞呼吸為細胞生活提供能量
一、呼吸與細胞呼吸
1. 呼吸：人體從周圍環(huán)境中吸入空氣，利用其中的氧氣，呼出二氧化碳的氣體交換
過程。
2. 細胞呼吸：在細胞內進行的將糖類等有機物分解成無機物或者小分子有機物，并
且釋放出能量的過程。
二、細胞呼吸的本質是糖等有機物的氧化分解
1. 探究酵母菌的呼吸方式
(1)實驗原理：酵母菌在有氧環(huán)境與無氧環(huán)境中都能生活。不同的氧環(huán)境中，酵母
菌的呼吸方式是不同的，呼吸的產物不同，產生的能量也有差異。
(2)實驗試劑
①檢測CO2
a. 澄清的石灰水：CO2可使澄清的石灰水變渾濁。
b. 溴麝香草酚藍溶液：一種酸堿指示劑，堿性溶液中呈藍色，酸性溶液中呈黃色。
溶液中溶有CO2時，其顏色由藍色變成綠色再變成黃色。
②檢測酒精：橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色。
2. 需氧呼吸
(1)過程
第一階段(糖酵解) 第二階段 第三階段
場所 細胞溶膠 線粒體基質 線粒體內膜
物質變化 1葡萄糖→2丙酮酸+ 少量[H] 丙酮酸+H2O→CO2+[H] [H]+O2→H2O
產生ATP量 少量 少量 大量
(2)總反應式

(3)呼吸速率：單位數量的活體組織在單位時間內消耗的氧氣量或釋放的二氧化碳量
3. 厭氧呼吸
(1)場所：細胞溶膠。
(2)過程
(3)注意：人體肌肉細胞進行厭氧呼吸產生的乳酸則被運至肝臟再生成葡萄糖。
肌肉細胞進行厭氧呼吸是一種克服暫時缺氧的應急措施。
三、細胞呼吸是細胞代謝的核心
1. 分解代謝和合成代謝都與細胞呼吸有著密切的關系。
2. 細胞分解代謝主要利用糖類作為呼吸過程中能量的來源，人和動物的細胞也可利用脂肪和蛋白質作為能源。
3. 細胞合成代謝的產物是細胞生活、生長和修復損傷所需要的物質。細胞呼吸一方面為這些合成反應提供能量(ATP)，另一方面為合成反應提供碳骨架。細胞內有機物的生物合成也以細胞呼吸為中心。
四、細胞呼吸過程
1. 需氧呼吸中氧元素的轉移途徑
　　由反應式可知，生成物H2O中的氧元素全部來自O2，CO2中的氧元素來自C6H12
O6和H2O。
2. 細胞呼吸中的能量轉化
(1)需氧呼吸

(2)厭氧呼吸
3. 需氧呼吸與厭氧呼吸的比較
項目 需氧呼吸 厭氧呼吸
場所 細胞溶膠和線粒體 細胞溶膠
條件 O2、酶 酶
產物 CO2、H2O 乙醇和CO2或乳酸
能量 大量(三個階段均有能量產生) 少量(只有第一階段產生能量)
特點 有機物徹底分解，能量完全釋放 有機物不完全分解，大部分能量儲存在酒精或乳酸中
聯(lián)系 第一階段完全相同
實質 分解有機物，釋放能量，合成ATP
意義 細胞呼吸是細胞代謝的核心
4. 有關細胞呼吸過程的幾個易錯點
(1)真核生物細胞并非都能進行需氧呼吸，如蛔蟲成蟲細胞、哺乳動物成熟的紅
細胞只能進行厭氧呼吸。
(2)原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行需氧呼吸，如藍細菌等，因為其細
胞中含有與需氧呼吸有關的酶。
(3)相比需氧呼吸，厭氧呼吸對葡萄糖有著更快的利用速率。
(4)厭氧呼吸并不是一定在無氧條件下發(fā)生，在低氧環(huán)境下也可以發(fā)生。
(5)人和某些動物骨骼肌細胞進行厭氧呼吸產生的乳酸能夠運至肝臟再生成葡萄
糖，但這是一種吸能反應，需要消耗能量。
(6)水稻等植物長期水淹后爛根的原因是根細胞厭氧呼吸產生的酒精對細胞有毒
害作用；玉米種子爛胚的原因是胚進行厭氧呼吸產生的乳酸對細胞有毒害作用。
五、探究酵母菌細胞呼吸的方式
　　呼吸商(RQ)又稱呼吸系數，是表示呼吸底物的性質和氧氣供應狀態(tài)的一個指標，常用生物體在同一時間內釋放CO2和吸收O2的體積之比或物質的量之比表示。生物體內，糖類、脂肪和蛋白質都能氧化分解供能，但供能順序不同，只有糖類和脂肪嚴重不足時，才會出現(xiàn)蛋白質供能。一旦出現(xiàn)蛋白質供能，意味著生物體面臨嚴重病變甚至死亡，因此通常情況所測定的呼吸商為糖類和脂肪的呼吸商。葡萄糖、脂肪和蛋白質的呼吸商如圖所示。
1. 利用物質變化探究細胞呼吸方式(以葡萄糖為呼吸底物)
2. 利用實驗裝置探究某生物的細胞呼吸方式
　　欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如圖所示(以活的發(fā)芽種子
為例，以葡萄糖為呼吸底物)。
(1)實驗結果預測和結論
①若裝置一的著色液滴和裝置二的著色液滴均不動，則只進行產生乳酸的厭氧呼吸
②若裝置一的著色液滴不動，裝置二的著色液滴右移,則只進行產生酒精的厭氧呼吸
③若裝置一的著色液滴左移，裝置二的著色液滴右移，則同時進行需氧呼吸和產
生酒精的厭氧呼吸。
④若裝置一的著色液滴左移，裝置二的著色液滴不動，則只進行需氧呼吸或同時進行需氧呼吸和產生乳酸的厭氧呼吸。
(2)物理誤差的校正：為了使實驗結果精確，除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置。對照裝置與裝置二相比，不同點是用死的發(fā)芽種子代替活的發(fā)芽種子，其余均相同。
六、影響細胞呼吸的環(huán)境因素
　　果蔬的保鮮儲藏是果蔬生產過程的重要環(huán)節(jié)。果蔬儲藏的方法較多，大多數是在低溫條件下調節(jié)儲藏環(huán)境中的氣體成分，使之達到適于果蔬儲藏的氣體指標，從而得到更好的儲藏效果。
　　窖藏是眾多果蔬儲藏方法中的一種，是將果蔬放在儲藏窖中保存。儲藏窖的種類很多，在山西、陜西、河南等地有窖洞，四川南充等地儲藏柑橘有井窖等。這些窖多是根據當地自然、地理條件的特點建造的，它既能利用穩(wěn)定的土溫，又可以利用簡單的通風設備來調節(jié)和控制窖內的溫度、氣體成分。
1. 溫度、CO2濃度及含水量對呼吸速率的影響
因素 原因 曲線 應用
溫度 通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率 a. 在零上低溫下儲藏蔬
菜、水果； b. 溫室中栽培蔬菜時，夜間適當降低溫度，可減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高蔬菜的產量
CO2 濃度 CO2是細胞呼吸的產物，隨著CO2濃度的增大，CO2對細胞呼吸的抑制作用增強 糧食、水果儲藏時，適當增大CO2濃度可以抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗
含水 量 水既是反應物，又是生成物。在一定范圍內，細胞呼吸隨細胞含水量的增加而加快，超過一定范圍，細胞呼吸會受到抑制 — a. 種子浸泡，有利于萌發(fā)； b. 種子曬干，有利于儲藏
2. 氧濃度對呼吸速率的影響

(1)分析圖甲
①氧氣作為需氧呼吸的原料，可同時影響需氧呼吸和厭氧呼吸的速率。
②圖甲中O2濃度為0時細胞只進行厭氧呼吸，隨O2濃度升高，需氧呼吸逐漸增強，厭氧呼吸逐漸減弱。
③當O2濃度為0~10%時，細胞既進行需氧呼吸又進行厭氧呼吸；O2濃度大于10%
時，細胞只進行需氧呼吸。
(2)分析圖乙
①需氧呼吸O2吸收量等于CO2釋放量。
②圖中R點為兩種呼吸CO2釋放總量的最低點，此時細胞呼吸消耗的有機物最少，
最適合儲存種子或果實。
③AB段長度=BC段長度，說明此時需氧呼吸與厭氧呼吸CO2釋放量相等，則此時
需氧呼吸消耗的葡萄糖量應為厭氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
七、細胞呼吸的應用舉例與原因分析
應用舉例 原因分析
去除作物變黃的葉片 減少有機物的消耗以提高作物產量
無土栽培通入空氣，農耕松土 增加氧氣的含量，加強根部的需氧呼吸，保證能量
供應，促進礦質元素的吸收
零上低溫、低氧、適宜濕度用于蔬果保鮮 降低氧氣濃度能抑制細胞呼吸，減少有機物消耗；
低溫使呼吸酶活性下降，有機物消耗減少
在大棚蔬菜的栽培過程中，夜間適當降溫 低溫可抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗，達到提
高產量的目的
糧油種子的儲藏，必須降低含水量，使種子處于風
干狀態(tài) 降低含水量可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗；如果種子含水量過高，細胞呼吸會加強，有機物消耗增強，且使儲藏的種子堆中溫度上升，這又進一步促進種子的細胞呼吸，使種子的品質降低
提倡慢跑運動 慢跑可避免肌細胞因為缺氧而進行厭氧呼吸
皮膚破損較深或被生銹鐵釘扎傷，需打破傷風針 破傷風桿菌是厭氧細菌，在皮膚深處缺氧的情況
下容易大量繁殖
包扎傷口時用松軟的“創(chuàng)可貼” 松軟的“創(chuàng)可貼”透氣性好，能抑制厭氧病菌的繁殖
第五節(jié)　光合作用將光能轉化為化學能
一、光合作用與呼吸作用的關系
1. 光合作用和呼吸作用的物質變化
(1)細胞呼吸是將葡萄糖中的C氧化為CO2，游離的O2則被還原為H2O中的O。

(2)光合作用則是將CO2還原為糖，將H2O中的O氧化為O2。

2. 光合作用和呼吸作用的能量變化
(1)細胞呼吸是一個放能反應，它將儲存在葡萄糖中的化學能釋放出來，供細胞利用
(2)光合作用是一個吸能反應，它利用太陽能將二氧化碳轉變?yōu)樘牵⒛芰績Υ嬖谔欠肿觾龋垂夂献饔檬且粋€將光能轉化為化學能的過程。
3. 盡管光合作用從總反應上看好像是細胞呼吸的逆轉，但光合作用不是細胞呼吸的逆反應。與細胞呼吸比較，光合作用過程更加復雜，并不像它的反應式所表示的那樣簡單。
二、光合作用在葉綠體中進行
1. 適用生物：主要為綠色植物和藍細菌。
2. 同位素標記法探究光合作用氧氣來源：運用氧的同位素18O標記的CO2和H2O進
行實驗。
6C18O2+12H2O→C6O6+6O+6O2
6CO2+12O→C6H12O6+6H2O+618O2
結果發(fā)現(xiàn)，只有供給O時，光合作用釋放的才是18O2，由此證實了光合作用釋放的氧氣來自H2O中的O。
3. 葉綠體的結構與功能
(1)結構
①兩層膜：內膜、外膜。
②基粒：由類囊體堆疊而成。
a. 含有葉綠素和其他光合色素及將光能轉化為化學能的多種蛋白質。
b. 在類囊體的空腔內含有多種酶，這些酶與H2O的裂解有關。
③基質：類囊體懸浮在其中。基質中含有與光合作用有關的酶、少量的DNA。
(2)功能：是綠色植物進行光合作用的場所。
4. 葉綠體中光合色素的種類、顏色和功能
(1)光合色素的種類及顏色
①葉綠素a(藍綠色)和葉綠素b(黃綠色)都是含鎂的有機分子，主要吸收紅光和藍紫光。
②葉綠體中還有類胡蘿卜素，其中最多的是胡蘿卜素(橙色)和葉黃素(黃色)，它們
都是由碳氫鏈組成的分子，主要吸收藍紫光。
(2)光合色素的功能：吸收可見光，將光能轉化為化學能，用于有機物的合成。
三、光合色素的提取與分離
1. 實驗原理
(1)提取色素原理：光合色素是一類脂溶性物質，可用酒精等脂溶劑溶解、提取色素
(2)分離色素原理：各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的色素隨層析液
在濾紙條上擴散得快，反之則擴散得慢，從而使各種色素相互分離。
2. 實驗步驟及現(xiàn)象
(1)實驗步驟
a. 提取色素：研磨（①將綠葉烘干，取干粉2g；②加少許SiO2、CaCO3、2~3mL
95%的酒精）；過濾；收集濾液
b. 制備濾紙條
c. 點樣：畫濾液細線（共畫3~4次）
d. 分離色素（①將濾紙條輕輕插入層析液；②用軟木塞塞住試管口）
(2)實驗現(xiàn)象
　　濾紙條上呈現(xiàn)四色顏色、寬度不同的色素帶，如圖所示：

3. 正常實驗結果分析
(1)從色素帶的寬度可推知色素含量：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。
(2)從色素帶的位置可推知色素在層析液中的溶解度大小：胡蘿卜素>葉黃素>葉
綠素a>葉綠素b。
(3)在濾紙上相鄰色素帶間，距離最近的色素帶是葉綠素a與葉綠素b，距離最遠的
是胡蘿卜素與葉黃素。
四、光反應和碳反應
1. 光反應與碳反應的比較
項目 光反應 碳反應
場所 光合膜 葉綠體基質
物質 變化 a. 水的光解：H2OH++O2+e-； b. NADPH的合成： H++e-+NADP+NADPH； c. ATP的合成：ADP+PiATP a. CO2的固定： CO2+五碳糖三碳酸； b. 三碳酸的還原： 三碳酸三碳糖； c. 五碳糖的再生：三碳糖五碳糖
能量 變化 光能轉化為ATP、NADPH中活
躍的化學能 ATP、NADPH中活躍的化學能
轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能
聯(lián)系 a. 光反應產生的NADPH和ATP是碳反應中將二氧化碳還原為糖的能源物質；b. NADPH在碳反應中是還原劑； c. 碳反應雖然不直接需要光，但只有在有光的條件下才能一輪一輪地循環(huán)
2. 光合產物在植物細胞中的利用
　　三碳糖是CO2分子進入卡爾文循環(huán)后形成的第一個糖，其形成標志著光合作用合成糖的過程已經完成。在葉綠體內，三碳糖作為原料用于淀粉、蛋白質和脂質的合成。大部分三碳糖運至葉綠體外，并且轉變成蔗糖，供植物體所有細胞利用。

五、光合作用受環(huán)境因素的影響
1. 光合速率(光合強度)：一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內進行的光合作用，如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳。光合作用的強弱一般用光合速率來表示
2. 表觀光合速率(凈光合速率)：光照條件下，人們測得的CO2吸收量，即植物從外界
環(huán)境吸收的CO2總量。
3. 真正光合速率(總光合速率)：光照條件下，植物從外界環(huán)境中吸收的CO2的量+細
胞呼吸釋放的CO2的量。
4. 影響光合速率的重要因素
(1)光強度：光合速率隨光強度的增加而增加，但在強度達到全日照之前，光合作用
已達到光飽和點時的速率，即光強度再增加，光合速率也不會增加。因為在光飽
和點的光強度下，光合作用的光反應已達到最快的速率，所以光強度再增加也不能使光合速率增加。
(2)溫度：一定范圍內光合速率隨溫度的升高而加快。光合作用對溫度比較敏感，
溫度過高則酶的活性減弱或喪失，所以光合作用有一個最適溫度。
(3)CO2濃度：CO2直接影響碳反應速率。空氣中CO2濃度的增加會使光合速率加快
六、光合色素的提取與分離
1. 提高實驗效果的操作及目的
過程 操作 操作目的
提取 色素 選材 取新鮮綠色的葉片放入40~50 ℃的烘箱中烘干 使濾液中色素含量高
實驗 試劑 研磨時加95%的酒精 溶解葉片中的色素
研磨時加少量SiO2和CaCO3 使研磨充分和保護葉綠素
實驗 操作 迅速、充分研磨 防止溶劑揮發(fā)，充分溶解色素
盛放濾液的試管管口加棉塞 防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化
分離 色素 濾紙 條 濾紙預先干燥處理 使層析液在濾紙上快速擴散
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過快
濾液 細線 濾液細線要直、細、勻 使分離出的色素帶平整不重疊
濾液細線干燥后再重復畫，共畫3~4次 增加色素量，使分離的色素帶清晰分明
濾液細線不觸及層析液 防止色素直接溶解到層析液中
2. 異常現(xiàn)象分析
(1)收集到的濾液綠色過淺
①未加二氧化硅，研磨不充分。
②使用放置數天的綠葉，色素(葉綠素)太少。
③一次加入大量的酒精，提取液濃度過低(正確做法：分次加入少量酒精提取色素)。
④未加或加入碳酸鈣過少，葉綠素被破壞。
(2)濾紙條色素帶重疊：濾液細線過粗或連續(xù)畫濾液細線。
(3)濾紙條上無色素帶
①忘記畫濾液細線或沒有提取出色素。
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。
七、光合作用過程分析
1. 對光反應與碳反應認識的4個誤區(qū)
(1)光合作用中光反應和碳反應不是獨立的，而是息息相關的兩個過程，沒有光反應，碳反應也無法進行。
(2)光合作用的場所在真核生物中一定為葉綠體，在原核生物中為細胞質中含有光合色素的光合膜。
(3)光合作用過程中，ATP提供能量；NADPH提供能量并作為還原劑，是氫的載體，
提供氫。
(4)三碳糖或五碳糖的組成元素中有磷。
2. 環(huán)境改變時，短時間內光合作用的中間產物和終產物含量的變化
條件 過程變化 模型分析
光照由強到弱，CO2供應不變 ①過程減弱，隨ATP、NADPH
減少②③過程減弱，④過程正常
進行
光照由弱到強，CO2供應不變 ①過程增強，隨ATP、NADPH
增加②③過程增強，④過程正常
進行
光照不變， CO2由充足到不足 ④過程減弱，隨三碳酸減少②③
過程減弱，①過程正常進行
光照不變， CO2由不足到充足 ④過程增強，隨三碳酸增加②③
過程增強，①過程正常進行
a. 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。
b. 以上各物質變化中，三碳酸和五碳糖含量的變化是相反的，NADPH和ATP含量
的變化是一致的。
八、影響光合作用的環(huán)境因素
1. 光強度、CO2濃度、溫度對光合作用的影響分析
(1)光強度
①曲線解讀
a. A點：只進行細胞呼吸。
b. AB段：隨光強度增大，光合速率也逐漸增大，但光合速率小于細胞呼吸速率。
c. B點(光補償點)：光合速率等于細胞呼吸速率。
d. BC段：光強度不斷加強，光合速率不斷增加，光合速率大于細胞呼吸速率。
e. C點對應的光強度為光飽和點。
②在生產上的應用：通過輪作，延長全年內單位土地面積上綠色植物進行光合作
用的時間。
(2)CO2濃度

圖1 圖2
①曲線解讀
a. 圖1和圖2都表示在一定范圍內，光合速率隨CO2濃度的增加而增大，但當CO2濃度增加到一定范圍后，光合速率不再增加。
b. 圖1中A點表示光合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中的B點和圖2中的B'點都表示CO2飽和點。
②在生產上的應用：施用有機肥增加產量；溫室栽培植物時,可以適當提高室內CO2濃度；大田生產“正其行，通其風”，即提高CO2濃度，增加產量。
(3)溫度

①曲線解讀：溫度主要通過影響與光合作用有關酶的活性進而影響光合速率。
②在生產上的應用：增加晝夜溫差，保證植物有機物的積累。
2. 水和營養(yǎng)元素對光合作用的影響分析
(1)水：既是光合作用重要的反應物，又可影響氣孔的開閉，間接影響CO2的吸收，還可影響光合產物的運輸，從而影響光合速率。
(2)營養(yǎng)元素：影響細胞內許多化合物的合成，從而影響植物體的光合作用，如氮是
構成細胞內葉綠素、酶、ATP等物質的基本元素，可以影響葉面積和葉片數量，
從而影響光合作用。
3. 多因素對光合作用的影響分析

(1)曲線解讀：P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所示因素，在一定范圍內隨
該因素的不斷增強，光合速率不斷提高；Q點時，橫坐標所示因素不再影響光合速
率，若要提高光合速率，可適當提高圖示其他因素的作用強度。
(2)應用
①溫室栽培植物時，在光強度一定條件下，白天適當提高溫度，可增加與光合作用
有關的酶的活性，提高光合速率，也可同時適當補充CO2進一步提高光合速率。
②當溫度適宜時，可適當增加光強度和CO2濃度以提高光合速率。
九、光合作用與細胞呼吸的綜合分析
1. 綠色植物在光照條件下，同時進行光合作用和細胞呼吸，這兩種生理作用在植物
體內是密切聯(lián)系的。植物的光合作用為細胞呼吸提供有機物和氧氣，細胞呼吸又可以為光合作用提供二氧化碳和水。因此，光照條件下測得植物有機物的量并非光合作用實際制造的有機物的量，而是光合作用制造的有機物的量與細胞呼吸消耗的有機物的量的差值，即有機物的積累量，由此所測得的光合速率為凈光合速率或表觀光合速率。
2. 凈光合速率、真正光合速率和細胞呼吸速率三者的關系如圖所示。
3. 自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線

(1)開始進行光合作用：B點時。
(2)光合作用強度與呼吸作用強度相等：C點、E點時。
(3)開始積累有機物：C點時。
(4)有機物積累量最大：E點時。
2. 密閉容器中一晝夜植物光合作用曲線

(1)光合作用強度與呼吸作用強度相等：D點、H點時。
(2)該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是I點時玻璃罩內CO2濃度低于A點時玻璃罩
內CO2濃度，說明經過一晝夜，密閉容器中CO2濃度減小，即植物光合作用制造的有機物總量>呼吸作用消耗的有機物量，植物有機物有積累。

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