细胞的能量供应和利用

综合分析近几年各地高考理综试题生物部分，本章有以下高考命题规律。 1.命 题 内 容：本章内容较多，为高考热点，主要有细胞呼吸、光合作用的基本过程、影响光合作用速率的环境因素，此外酶与ATP在细胞代谢中的作用也不可忽视。实验主要有三个，分别是探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、叶绿体色素的提取和分离。 2.命 题 形 式：选择题和非选择题都有出现，并且非选择题出现频率高，在广东高考中，2008年第37题，2009年第30题，2011年第26题， 2012广东理综26题，其他省份也一样高频出现。 3.命 题 思 路： 第一，结合影响酶活性的因素，考查实验与探究能力。第二，结合图形图表的分析，考查对细胞呼吸和光合作用的理解和综合运用。第三，结合环境影响因素，考查细胞呼吸和光合作用原理在实际中的应用。第四，考查探究酵母菌的呼吸方式、叶绿体色素的提取和分离的原理、方法、结果等。 4.命 题 趋 势：估计本章内容依然是2014年高考的命题热点，趋向以生活实例或图表曲线为载体，考查对细胞呼吸或光合作用原理的理解与应用，或者结合影响酶活性的因素，考查实验与探究能力。考虑在2012年广东理综的情况，以选择题的形式出现的可能性很大。 根据近几年高考命题特点和规律，本章的复习备考策略如下。 1.知 识 方 面：本章内容是必修1的核心内容之一，故在知识方面的要求较高，都属于理解或应用层次。因此必须理解酶和ATP的作用的原理；必须在理解细胞呼吸和光合作用的原理的基础上熟悉有氧呼吸和光合作用的过程，以及有氧呼吸与无氧呼吸的联系，细胞呼吸与光合作用的联系；必须将原理密切联系实践，考虑在生产生活中对细胞呼吸和光合作用原理的应用。 2.能 力 方 面：课标高考试题对本章的能力考查有很好的体现，能考查考生的文字能力理解、图表曲线的分析能力、对细胞呼吸和光合作用原理的综合运用能力以及实验探究能力。因此除了掌握记忆和理解重要的原理外，还需结合图表曲线或文字信息材料进行强化训练。 一、生物催化剂酶 1.基 本 概 念 ： （1）细 胞 代 谢：细胞中每时每刻进行着的许多化 学 反 应的统称。（2）活 化 能：分子从常 态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。2.酶 的 作 用：催 化细胞内的化学反应。 3.作 用 机 理：降 低化学反应的活化能。4.化 学 本 质：绝大多数酶是蛋 白 质，少数酶是RNA。5.特 性：（1）高 效 性：酶的催化效率比无机催化剂高，因为酶降低 活 化 能的作用更显著。（2）专 一 性：每一种酶只能催化一 种或一 类化学反应。（3）酶的作用条件较温 和。 6.影 响 酶 活 性 的 因 素：温 度和pH。（1）最 适温度和pH条件下，酶的活性最大；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会降 低。（2）过 酸、过碱或温 度 过 高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。（3）低 温虽然使酶的活性降低，但是酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。 二、ATP1.生 理 功 能：直 接给细胞的生命活动提供能量。2.分 子 结 构 （1）中文名字：三 磷 酸 腺 苷 （2）结构简式：AP P P（A代表腺 苷，P代表磷 酸基 团，代表高 能 磷 酸 键） 3.ATP和 ADP的 相 互 转 化 （1）ATP的水解：远 离 腺 苷的高能磷酸键水解ATPADPPi能量酶 （2）ATP的合成：能量储存在高 能 磷 酸键ADPPi能量ATP（3）ATP合成所需要的能量来源异养生物：只有呼 吸作用。绿色植物：呼 吸作用和光 合作用。 4.ATP的 利 用 （1）吸能反应：一般与ATP的 水 解反应相联系，由ATP提供能量；（2）放能反应：一般与ATP的 合 成反应相联系，释放的能量储存在ATP中。酶 酶 的 作 用 和 本 质1.验 证 酶 具 有 催 化 作 用 的 实 验 （2）实验方法和结果 （3）变量分析 （4）实验结论酶可以加快反应速度，说明酶具有催化作用（机理：降低反应的活化能）。酶比无机催化剂的催化效率更高，说明酶具有高效性（机理：酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著）。 2.酶 的 本 质 及 实 验 验 证 （2010青岛模拟）如图曲线表示物质A生成物质P的化学反应在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。据图判断不正确的是() A. bc段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能B. ad段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能C.若物质A与物质P之间转化的反应为可逆反应，酶可同样地降低正逆反应的活化能 D.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动 分 子 从 常 态 转 变 为 容 易 发 生 化 学 反 应 的 活 跃 状 态 所 需 要的 能 量 称 为 活 化 能 。 ac段 为 无 酶 催 化 时 使 物 质 A生 成 物 质 P所 需 要 的活 化 能 ， 故 B错 ； bc段 为 有 酶 催 化 时 使 物 质 A生 成 物 质 P所 需 要 的 活化 能 ， 故 A对 ； 当 该 反 应 为 可 逆 反 应 时 ， 酶 既 能 降 低 正 反 应 的 活 化能 ， 也 能 降 低 逆 反 应 的 活 化 能 ； 故 C对 ， 同 无 机 催 化 剂 相 比 ， 酶 降低 活 化 能 的 作 用 更 显 著 ， 故 D对 。B 酶 的 特 性 及 实 验 探 究2.专 一 性1.高 效 性 3.酶 的 作 用 条 件 温 和 a.酶具有一般催化剂的特性：反应前后自身的性质、数量不改变；只改变反应的速度，不改变平衡状态。b.设计对照实验，首先要进行变量分析，对各种变量处理如下：设置不同的自变量；为因变量设计可观测的指标；保持无关变量一致。 c.设计温度或pH对酶活性的影响实验要注意3点：设置多组不同温度或pH相互对照；注意在酶发挥作用前设置实验要求的不同温度或pH条件，即反应物设置自变量加酶；鉴定反应速度的两种方法：一是检测生成物增加的速度，二是检测反应物减少的 速度。要选择恰当的试剂检测因变量。 淀粉酶是一种水解酶，是目前发酵工业上应用最广泛的一类酶。为了探究温度对淀粉酶的活性的影响，某同学设计了如下实验。请你对其中不合理的地方进行修正。 酶 具 有 高 效 性 ， 在 设 置 不 同 温 度 之 前 加 入 淀 粉 酶 ，反 应 快 速 进 行 将 影 响 实 验 结 果 ， 所 以 应 将 步 骤 二 和 三 调 换 。 用 斐林 试 剂 可 以 检 测 淀 粉 分 解 产 物 麦 芽 糖 的 生 成 量 ， 但 需 要 进 行水 浴 加 热 ， 会 改 变 设 定 的 温 度 ， 因 此 不 宜 选 用 斐 林 试 剂 。 可 以 改为 用 碘 液 来 检 测 反 应 物 淀 粉 的 剩 余 量 ， 以 鉴 定 反 应 的 速 度 。修 正 后 的 实 验 设 计 如 下 ： 影 响 酶 促 反 应 速 率 的 因 素1.温度和pH通过影响酶活性而影响反应速率（1）每种酶都有最适温度（pH）。在低于最适温度（pH）的范围内，酶促反应速率随温度（pH）上升而加快；超过最适温度（pH），反应速率随温度（pH）上升而减慢。（2）pH（温度）改变不影响最适温度（pH） 2.底 物 浓 度 和 酶 浓 度 通 过 影 响 底 物 和 酶 的 接 触 几 率而 影 响 反 应 速 率 （1）在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，但斜率逐渐减小；当底物浓度达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此后的限制因素是酶的数量。（2）在底物足够时，酶促反应速率与酶浓度成正比。 3.几 种 酶 的 最 适 温 度 和 pH 如下图所示的曲线，上升段（如a点）限制Y值的因素是X，平台段（如b点）限制Y值的因素是X以外的因素. 下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题： （1）图A中，反应速率处于a点时的限制因素是；反应速率处于b点时不能再增大，限制因素可能是。（2）图B中，c点所对应的温度是酶反应的。（3）图B中，c点到d点曲线急剧下降，其原因是。（4）将装有酶和反应物的甲、乙两试管分别放入12和75水浴锅内，20分钟后取出转入37的水浴锅中保温，两试管反应分别应为：甲，乙 。 （5）如图C，将装有酶和反应物的甲、乙两支试管的pH分别由2逐渐调整到6、12逐渐调整到6，反应速率如何变化？甲，乙 。 本 题 考 查 影 响 酶 促 反 应 速 率 的 因 素 。 （ 1） 所 谓 限 制 因 素是 指 该 因 素 不 足 ， 限 制 了 反 应 速 率 ， 如 果 增 强 该 因 素 可 以 使 反 应 加 快 。点 a时 若 增 大 反 应 物 浓 度 ， 反 应 速 率 继 续 增 大 ， 说 明 反 应 物 浓 度 限 制 了反 应 速 率 ； 点 b时 若 增 大 反 应 物 浓 度 ， 反 应 速 率 不 再 增 大 ， 说 明 限 制 反应 速 率 的 是 除 反 应 物 浓 度 外 的 其 他 因 素 ， 可 能 是 酶 已 经 饱 和 ， 如 果 增加 酶 的 数 量 ， 可 以 增 大 反 应 速 率 ， 即 酶 的 数 量 限 制 了 反 应 速 率 。 （ 2） 反 应 速 率 最 大 时 所 对 应 的 温 度 叫 最 适 温 度 。 （ 3） 偏 离 最 适温 度 会 影 响 酶 的 活 性 。 （ 4） 75 高 温 使 酶 失 活 变 性 ， 不 能 恢 复 ；12 低 温 抑 制 酶 的 活 性 ， 但 没 有 变 性 ， 所 以 升 高 温 度 ， 酶 的 活 性逐 渐 增 大 。 （ 5） 强 酸 和 强 碱 都 能 使 酶 失 活 变 性 ， 不 能 恢 复 。 （ 1） 反 应 物 浓 度 反 应 体 系 中 酶 的 数 量 （ 2） 最 适 温 度 （ 3） 温 度 升 高 超 过 最 适 温 度 使 酶 活 性 下 降 （ 4） 速 率 加 快 无 催化 反 应 （ 5） 无 催 化 反 应 无 催 化 反 应 ATP的 结 构 a. “A”代表腺苷（全称：腺嘌呤核糖核苷），它由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成；“T”表示“三”；“P”代表磷酸基团。b.ATP脱去一个磷酸基团形成二磷酸腺苷（ADP）。c.ATP脱去两个磷酸基团形成一磷酸腺苷（AMP），AMP是组成RNA的基本单位之一，也叫做腺嘌呤核糖核苷酸。d.ATP是一种有机物，其分子式为C10H16O13N5P3。 e. ATP能够通过细胞跨膜运输，可以口服片剂，也可以肌肉注射或静脉滴注。f. 纯净的ATP呈白色粉末状，溶于水。g. 常用于治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等。提供能量，改善新陈代谢状况。 下列有关ATP的叙述，正确的是()A.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.一分子ATP彻底水解得到3分子磷酸、 1分子核糖和1分子腺苷C.ATP脱去两分子磷酸后应成为DNA的组成单位之一D.ATP分子含有的元素与核酸相同 考 查 ATP的 结 构 。 ATP分 子 由 1个 腺 苷 和 3个 磷 酸 基 团 组 成 ，腺 苷 由 核 糖 和 腺 嘌 呤 组 成 ， 因 此 一 分 子 ATP彻 底 水 解 得 到 3分 子 磷 酸 、 1分 子 核 糖 和 1分 子 腺 嘌 呤 。 组 成 ATP的 五 碳 糖 是 核 糖 ， 因 此 ATP脱 去两 分 子 磷 酸 后 形 成 的 “ AMP”是 腺 嘌 呤 核 糖 核 苷 酸 ， 它 是 组 成 RNA的单 位 之 一 。 组 成 ATP和 核 酸 的 化 学 元 素 都 是 C、 H、 O、 N、 P。D ATP和 ADP的 相 互 转 化上式中ATP与ADP的相互转化实际上是表示细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应，这是因为：（1）从反应条件看：ATP的分解是一个水解反应，催化该反应的酶是水解酶（酶1）；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶是一种合成酶（酶2），酶具有专一性，因此其反应条件不同。 （2）从能量来源看：ATP水解释放出的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量则主要是化学能和太阳能，因此能量的来源不同。（3）从ATP的合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，因此其合成与分解的场所不完全相同。综上所述，ATP与ADP相互转化的反应并不是可逆反应。但ATP与ADP在细胞内可以反复循环变化着，该反应能明确表示二者在一定条件下的循环过程，从而保证了生命活动的顺利进行。 2.ATP与 ADP的 相 互 转 化 ： 反应式ADP+Pi+能量ATP是在所有活细胞中均发生的反应，下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是()A.向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程B.向右反应所需要的能量可以来自乳酸的氧化分解C.向左反应产生的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO 2的固定D.向左反应产生的能量可以用于组织细胞吸收CO2和O2 向 右 反 应 （ ATP合 成 ） 所 需 的 能 量 可 来 自 光 合 作 用 和 细胞 呼 吸 （ 有 机 物 的 氧 化 分 解 ） ， 而 蛋 白 质 水 解 释 放 的 能 量 无 法 用 于 合成 ATP， A错 误 。 乳 酸 的 氧 化 分 解 是 通 过 细 胞 呼 吸 完 成 的 ， 因 此 ， 乳酸 的 氧 化 分 解 释 放 的 能 量 可 用 于 合 成 ATP， B正 确 。 叶 绿 体 中 H2O的分 解 所 需 能 量 来 自 于 太 阳 能 ， CO2的 固 定 不 消 耗 ATP， C错 误 。 组 织细 胞 吸 收 CO2和 O2的 方 式 是 自 由 扩 散 ， 不 消 耗 能 量 ， D错 误 。B 一 、 细 胞 呼 吸 的 概 念 有机物在细胞内经过一系列的氧 化 分 解，生成二 氧 化 碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。二 、 探 究 酵 母 菌 细 胞 呼 吸 的 方 式 1.酵母菌是一种单细胞真菌，既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸，属于兼 性 厌 氧细菌。 2.CO2的检测CO2澄清石灰水浑浊CO2溴 麝 香 草 酚 蓝（蓝）绿 黄 3.酒精的检测酒精重 铬 酸 钾（橙色）灰 绿色三、细胞呼吸类型有氧呼吸和无氧呼吸（一）有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式 1.概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解产生CO2和H2O，同时释放大量能量的过程。2.反应式： 3.过程： （ 二 ） 无 氧 呼 吸 1.概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化物，同时释放出少量能量的过程。2.微生物的无氧呼吸也叫做发 酵 。 3.反应式：（1）大多数高等植物细胞、酵母菌的无氧呼吸产生酒精和CO 2C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶 （2）高等动物细胞、马铃薯块茎、甜菜块茎、玉米胚细胞、乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸C6H12O62C3H6O3+少量能量酶3.过程 四、细胞呼吸的意义（1）为生物体的生命活动提供能量。（2）为体内其他化合物的合成提供中间产物，如丙酮酸是三大营养物质相互转化的枢纽物质。 探 究 酵 母 菌 细 胞 呼 吸 的 方 式1.配 制 酵 母 菌 培 养 液（酵母菌+葡萄糖溶液）2.设 计 对 比 实 验 空气先通过NaOH溶液的目的是洗除CO2。B瓶应先封口放置一段时间，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶，这样做的目的是耗尽氧气。该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组，进行相互对照。3.检测产物CO2+澄清石灰水浑浊CO 2+溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄酒精+重铬酸钾（橙色）灰绿色（酸性条件） 4.实 验 结 果有氧实验组的澄清石灰水的混浊度比无氧组高；重铬酸钾检测无氧变灰绿色，有氧组不变。若有氧组长也出现灰绿色则说明充气不足。 为探究酵母菌所进行的细胞呼吸方式，某同学设计了装置1（呼吸底物为葡萄糖），请完成该实验设计，并回答相关问题。 （1）实验原理：若酵母菌只进行有氧呼吸，则吸收的氧气量放出的CO2量；若只进行无氧呼吸，则不吸收氧气，能放出CO2；若既有有氧呼吸又有无氧呼吸，则吸收的氧气量放出的CO2量。（2）实验方法：将实验材料和用具按装置1安装好；还必须同时设计一个实验装置2，简要说明思路： （3）结果预测和结论 装 置 1中 NaOH溶 液 的 作 用 是 吸 收 CO2， 分 三 种 情 况 讨论 ： 只 进 行 无 氧 呼 吸 ： 不 消 耗 氧 气 ， 产 生 的 CO2被 吸 收 ， 液 滴 不 移 动 ； 只 进 行 有 氧 呼 吸 ： 消 耗 氧 气 ， 产 生 的 CO2被 吸 收 ， 液 滴 左 移 ； 同 时进 行 有 氧 和 无 氧 呼 吸 ： 消 耗 氧 气 ， 产 生 的 CO2被 吸 收 ， 液 滴 左 移 。 和 两 种 情 况 相 同 ， 要 进 一 步 判 断 消 耗 的 氧 气 是 否 与 产 生 的 CO2等 量 ， 可增 设 不 吸 收 CO2的 装 置 进 行 对 照 ， 即 将 NaOH溶 液 换 成 蒸 馏 水 作 为 装 置2。 对 于 装 置 2， 分 析 如 下 ： 产 生 的 CO2使 液 滴 右 移 ； 消 耗 的 氧 气 量 放 出 的 CO 2量 ， 液 滴 不 移 动 ； 消 耗 的 氧 气 量 放 出 的 CO2量 ， 液 滴右 移 。 （ 2） 用 等 量 清 水 代 替 装 置 1中 的 NaOH溶 液 ， 其他 与 装 置 1相 同 。（ 3） 有 氧 呼 吸 和 无 氧 呼 吸1.过 程 2.有 氧 呼 吸 中 氧 原 子 的 去 向 3.有 氧 呼 吸 与 无 氧 呼 吸 的 比 较 a.不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。b.原核生物无线粒体，有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如大肠杆菌、蓝藻、硝化细菌等。c.微生物的无氧呼吸也称发酵，如乳酸菌进行乳酸发酵，酵母菌进行的酒精发酵。d.有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。 e.无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的H将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。f.无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。g.水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。 将酵母菌研磨成匀浆，离心后得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。把等量的上清液、沉淀物和未经离心的匀浆分别放入甲、乙、丙3支试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是()A.甲试管中最终产物为CO2和H2OB.乙试管中不发生反应C.丙试管中有大量的ATP产生D.丙试管中无CO 2 产生 酵 母 菌 无 氧 呼 吸 第 一 阶 段 由 葡 萄 糖 生 成 丙 酮 酸 ， 第 二 阶段 是 丙 酮 酸 被 还 原 为 酒 精 和 CO2， 场 所 都 是 细 胞 质 基 质 。 甲 试 管 中 含有 细 胞 质 基 质 ， 可 进 行 无 氧 呼 吸 生 成 酒 精 和 CO2， 但 不 生 成 H2O， 故A项 错 误 ； 乙 试 管 只 含 线 粒 体 ， 无 氧 条 件 下 不 能 发 生 反 应 ， 故 B项 正确 ； 丙 试 管 中 含 有 细 胞 质 基 质 和 线 粒 体 ， 可 发 生 无 氧 呼 吸 生 成 酒 精和 CO2， 但 只 产 生 少 量 ATP， 故 C、 D项 错 误 。 B 细 胞 呼 吸 状 况 的 判 断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，可根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸的方式：1.当不产生CO2时, 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。2.当不消耗O2而产生CO2时, 细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。3.当产生CO 2量消耗O2量时，细胞只进行有氧呼吸。 4.当产生CO2量消耗O2量时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：(1)若有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；(2)若无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸；(3)若有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。 342 2oVco 34 2 2oVco 342 2oVco 如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答下列问题。 （1）外界氧浓度在3%以下时，该器官的呼吸方式主要是。（2）外界氧浓度在5%10%时，该器官的呼吸方式是。（3）P点以后的氧浓度下，该器官的呼吸方式是。 （4）阴影部分代表。 植 物 体 既 可 进 行 有 氧 呼 吸 也 可 进 行 无 氧 呼 吸 ， 非 绿 色 器官 表 明 气 体 量 的 变 化 与 光 合 作 用 无 关 。 根 据 O2吸 收 量 有 氧 呼 吸CO2产 生 量 ， 对 曲 线 的 关 键 点 和 各 区 段 进 行 分 析 ： Q点 ： O2吸 收 量 0， 表 明 CO2全 部 由 无 氧 呼 吸 产 生 ， 只 进 行 无氧 呼 吸 ； P点 及 以 后 区 段 ： CO2生 成 量 O2吸 收 量 无 氧 呼 吸 产 CO2量 0， 只 进 行 有 氧 呼 吸 ； QP区 段 ： CO2生 成 量 O2吸 收 量 无 氧 呼 吸 产 CO2量 0， 既 有 有 氧 呼 吸 又 有 无 氧 呼 吸 。 阴 影 部 分 （ 两 条 曲 线 相 夹 区 域 ） ： CO2总 生 成 量 有 氧呼 吸 O2吸 收 量 CO2总 生 成 量 有 氧 呼 吸 CO2生 成 量 无 氧呼 吸 CO2生 成 量 。 （ 1） 无 氧 呼 吸 （ 2） 无 氧 呼 吸 和 有 氧 呼 吸 （ 3） 有 氧呼 吸 （ 4） 无 氧 呼 吸 的 CO 2生 成 量 影 响 细 胞 呼 吸 的 因 素 及 其 应 用1.温 度：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。最适温度时，有关的呼吸酶活性最好，细胞呼吸最强。 应用：低温贮存蔬菜、水果和种子；大棚蔬菜栽培过程中夜间适当降温。原理都是降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。2.O2浓度：O2是植物正常呼吸的重要因子，O2不仅直接影响呼吸速度，也影响呼吸的性质；O2浓度低时，无氧呼吸占优势，随着氧气浓度不断增大，无氧呼吸逐渐被抑制；在一定范围内，有氧呼吸的强度随O 2浓度的增大而增强。高O2浓度可抑制无氧呼吸；当O2浓度达到一定值后，呼吸速率不再增大，其主要原因是酶的数量有限。 应用：充入N2降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，以减少有机物消耗来延长蔬菜、水果的保鲜时间，但完全没有氧气也不好，原因是蔬果无氧呼吸会产生酒精。 3.CO2浓度：CO2浓度增加，呼吸速率下降。应用：增加蔬菜和水果贮藏环境中的CO2浓度也具有良好的保鲜效果。4.含水量：在一定范围内，随着含水量增加，呼吸作用加强。应用：合理灌溉，贮藏种子时必须保持干燥。 现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密封的棕色广口瓶内，各加入适量（等量）的水。在25条件下，瓶内O2含量变化如图所示。请回答： （1）在t1t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的引起的，A种子比B种子的呼吸速率，A、B种子释放CO2量的变化趋势是。（2）在0t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是。 （ 1） 在 t1 t2期 间 ， 瓶 内 O2含 量 的 降 低 ， 主 要 是 由 种子 进 行 有 氧 呼 吸 引 起 的 ， A种 子 比 B 种 子 消 耗 氧 气 多 ， 所 以 A种子 比 B种 子 呼 吸 速 率 快 。 因 为 每 消 耗 1 mol氧 气 ， 就 产 生 1 mol CO2， 所 以 从 图 中 可 以 看 出 A、 B种 子 释 放 CO2量 的 变 化 趋 势 都 是先 递 增 后 递 减 。 （ 2） 在 0 t1期 间 ， 广 口 瓶 内 的 O2含 量 不 变 ，CO2有 少 量 增 加 ， 可 判 断 种 子 进 行 无 氧 呼 吸 产 生 了 CO2。 （ 1） 有 氧 呼 吸 快 先 递 增 后 递 减 （ 2） 种 子 的 无 氧 呼 吸 产 生 了 CO 2 一、绿叶中色素的提取和分离1.光合色素的提取液：有机溶剂无 水 乙 醇2.光合色素的分离液：层 析 液3.层析的原理：不同色素在层析液中的溶 解 度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。4.绿叶中的色素及其吸收光谱： 二、光合作用 5.探索历程（1）1771年，英国的普利斯特利的实验证实：植 物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。（2）1779年，荷兰的英格豪斯发现：植物更新空气实验只有在阳 光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。（3）1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是O2，吸收的是CO2。 （4）1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物还有淀 粉。（5）1939年，美国的鲁宾和卡门利用同 位 素 标 记 法证明了光合作用释放的氧气来自水。（6）20世纪40年代，美国的卡尔文，利用 放 射 性 同 位素 14C探明了CO2中的碳在光合作用中转化成 有 机 物中碳的途径。 6.过 程 三、制造有机物的另一种方式1.化 能 合 成 作 用：少数种类的细菌能利用体外环境中氧化无机物时释放的能量来制造有机物2.实例：硝 化 细 菌能利用NH3氧化成HNO2和HNO3时所释放的化 学 能，将CO2和H2O合成为糖类。 3.生物的同化作用方式（1）自养生物：能进行光 合 作 用或化 能 合 成 作 用的生物，如绿色植物和硝化细菌等。（2）异养生物：只能利用环境中现 成 有 机 物的生物，如动物、真菌、大多数细菌等。 绿 叶 中 色 素 的 提 取 和 分 离 1.实 验 原 理 （1）提取：利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。（2）分离：利用各种色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理使各种色素相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 2.实 验 流 程 （1）色素的提取：新鲜绿叶碎片无水乙醇（溶剂）SiO2（加速研磨）CaCO3（防止色素被破坏）研磨过滤。（2）制备滤纸条：剪去一端的两个角。（3）画滤液细线：画线细直，晾干后重复多次。（4）色素的分离：a.滤液细线不能触及层析液；b.烧杯要盖培养皿盖或试管加棉塞。 3.实 验 结 果4.实 验 中 几 种 化 学 试 剂 的 作 用 （1）无水乙醇用于提取绿叶中的色素。（2）层析液用于分离绿叶中的色素。（3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。 5.实验中的注意事项（1）选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。（2）提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。（3）画滤液细线：滤液细线要细、直，且干燥后重复画23次，其目的是既有较多的色素，又使各色素开始扩散的起点相同。 （4）色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。（5）实验创新： 分离创新：本实验中在圆形滤纸中央点一滴层析液，对叶绿体中的色素进行层析，会得到近似同心的四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。提取创新：用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止蒸发，也可用汽油代替层析液进行层析，可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等含叶绿素少的材料。 分别在A、B、C三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂（注：“+”表示加；“”表示不加）。经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。 试回答：（1）A处理得到的溶液颜色是，原因是。（2）B处理得到的溶液颜色是，原因是。（3）C处理得到的溶液颜色是，原因是。 解 答 本 题 的 关 键 是 知 道 SiO2、 CaCO3、 无 水 乙 醇 在色 素 提 取 中 的 作 用 。 SiO 2可 使 研 磨 充 分 ， CaCO3可 保 护 色 素 免 受破 坏 ， 无 水 乙 醇 用 于 溶 解 色 素 ， 色 素 不 溶 于 水 。 （ 1） 黄 绿 色 未 加 CaCO3， 部 分 色 素 被 破 坏 （ 2） 无 色 未 加 入 无 水 乙 醇 ， 色 素 不 能 被 溶 解 （ 3） 深 绿色 色 素 被 充 分 提 取 出 来 色素提取液无色或呈淡绿色的原因可能是：a.研磨不充分，色素未能充分提取出来；b.材料过少或无水乙醇过多，色素溶液浓度小；c.未加碳酸钙，色素分子部分被破坏。 光 合 作 用 的 过 程1.光 反 应 和 暗 反 应 的 区 别 2.光 反 应 和 暗 反 应 的 联 系3.氧 原 子 的 去 向 4.光 照 或 CO2浓 度 变 化 对 C3、 C5、 H 和 ATP含 量 的 影 响（1）光照由强变弱光反应减弱H和ATP减少C3还原减弱，CO2固定正常C3增多，C5减少（2）CO2减少供应CO2固定减弱，C3还原正常C5增多，C3减少H和ATP消耗减少，含量增多 a.光反应为暗反应提供两种重要物质：H和ATP，暗反应为光反应也提供两种物质：ADP和Pi，注意产生位置和移动方向。 b.光反应产生的ATP主要用于暗反应，不用于其他生命活动。 c.没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。 如下图是改变光照和CO2后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物含量在细胞内的变化曲线，请回答下列问题。 （1）曲线a表示的化合物是。在CO2浓度降低时，其量迅速下降的原因是：；。（2）曲线b表示的化合物是。在无光照时，其量迅速下降的原因是：；。（3）可见光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度，但前者主要影响光合作用的过程，后者主要影响过程。 本 题 考 查 光 照 和 CO2浓 度 条 件 改 变对 C3和 C5化 合 物 含 量 的 影 响 。 判 断 一 种 物 质的 含 量 变 化 既 要 看 物 质 的 来 源 也 要 看 物 质 的去 路 。 甲 图 由 光 照 突 然 变 暗 ， 则 光 反 应 减 弱 ， 产 生 H 和 ATP减 少 ，导 致 C3的 还 原 减 慢 ， 则 C3的 消 耗 减 少 而 来 源 不 变 ， 因 此 含 量 增 多 ；C5来 源 减 少 而 消 耗 不 变 ， 因 此 含 量 减 少 。 甲 图 中 a是 C3， b是 C5。 乙 图 CO 2浓 度 突 然 减 小 ， 则 CO2的 固 定 减 慢 ， 则 C3的 来 源 减 少 而消 耗 不 变 ， 因 此 含 量 减 少 ； C5的 消 耗 减 少 而 来 源 不 变 ， 因 此 含 量 增多 。 乙 图 中 同 样 a是 C3， b是 C5。 （ 1） C3化 合 物 CO2减 少 ， 固 定 阶 段 减 弱 ， 形成 C3减 少 用 于 还 原 阶 段 的 消 耗 仍 维 持 原 量 （ 2） C5化 合 物 无 光 ， 缺 H 、 ATP， C3还 原 受 阻 ，再 生 的 C5减 少 固 定 CO2所 消 耗 的 C5仍 维 持 原 量 （ 3） 光 反 应 暗 反 应 光 合 速 率 和 呼 吸 速 率 的 关 系1.光合作用和呼吸作用的关系（1）植物光合作用所制造的有机物可以用于呼吸作用；（2）光合作用产生的O2可以用于呼吸作用；（3）呼吸作用产生的CO2可以用于光合作用。 2.相 关 概 念（1）呼吸速率：生物体单位体积单位时间内的呼吸消耗量。表示方法：有机物消耗量、O2消耗量、CO2产生量。（2）光合速率：植物单位体积单位时间内的光合生产量。真正光合速率（总光合速率）的表示方法：有机物产生量、O2产生量、CO2固定量。表观光合速率（净光合速率）的表示方法：有机物积累量、O 2释放量、CO2吸收量。 3.相 互 关 系 （1）表观光合速率真正光合速率呼吸速率（2）有机物积累量光合作用的有机物产生量呼吸作用的有机物消耗量（3）O2释放量光合作用的O2 产生量呼吸作用的O2消耗量（4）CO2吸收量光合作用的CO2 固定量呼吸作用的CO 2产生量 下图为植物在夏季晴天的一昼夜内CO2吸收量的变化情况，对此正确的判断是 () A.该植物进行光合作用的区段是bgB. ce段和fg段光合速率下降的原因相同C.一昼夜内植物体内有机物含量最多的时刻是gD.若c、f时刻的总光合速率相等，则植物呼吸速率为c时刻大于f时刻 坐 标 系 的 纵 轴 表 示 CO2的 吸 收 量 ， 代 表 净 光 合 速 率 ： 正 值 时代 表 光 合 速 率 呼 吸 速 率 ， 负 值 时 代 表 光 合 速 率 呼 吸 速 率 ， a点 前和 h点 后 CO 2的 吸 收 量 维 持 在 -8mg/h， 表 明 此 时 没 有 光 照 ， 只 进 行 呼吸 作 用 。 a c区 段 随 着 光 照 增 强 ， 光 合 速 率 增 大 ； c e区 段 为 光 合 午休 现 象 ， 光 合 速 率 减 小 的 原 因 是 气 孔 关 闭 ， CO2吸 收 减 少 ； f h区 段 表 明 光 合 速 率 随 光 照 减 弱 而 减 小 。 b和 g点 时 CO2吸 收 量 等 于零 ， 表 示 净 光 合 速 率 为 零 ， 即 总 光 合 速 率 呼 吸 速 率 。 只 要 净 光合 速 率 大 于 零 就 可 以 积 累 有 机 物 ， 一 天 从 b时 刻 开 始 到 g时 刻 均 在积 累 有 机 物 ， 因 此 g时 刻 有 机 物 含 量 达 最 大 。 若 c、 f时 刻 的 总 光合 速 率 相 等 ， 而 净 光 合 速 率 c大 于 f， 因 此 呼 吸 速 率 c小 于 f。 C 夏季中午光照最强时，发生光合午休：正午气温过高为防失水过多减弱蒸腾作用部分气孔关闭CO2吸收减少光合作用减弱。 影 响 光 合 作 用 的 因 素1.光 照 强 度 与 光 合 速 率 关 系 曲 线 A点：光照强度0，光合速率0，释放的CO2量代表呼吸速率。B点：光补偿点，光合速率呼吸速率，净光合速率0。C点：光饱和点，达到最大光合速率的最小光照强度。AC段：光合速率随光照增强而增大（限制因素：光照强度）。AB段：呼吸速率光合速率，净光合速率0BC段：呼吸速率光合速率，净光合速率0CD段：光合速率不再随光照增强而增大（限制因素：CO 2浓度等）。 2.CO2浓 度 与 光 合 速 率 关 系 曲 线 （O2释放量代表净光合速率）B点对应的CO 2浓度是CO2补偿点，C点对应的CO2浓度是CO2饱和点。其规律类似于光照强度与光合速率的关系曲线。 3.温 度 ： 通 过 影 响 酶 的 活 性 而 影 响 光 合 速 率 。4.叶 面 积 指 数 （ 叶 片 总 面 积 /覆 盖 地 面 面 积 ） 一定范围内，增大叶面积指数，可以提高光能利用率。但当叶面积指数饱和后，增大叶面积指数反而会减少有机物的积累。 下图为某植物光合作用速度与环境因素之间的关系。请据图分析并回答下列问题。 （1）甲图表示在光线弱的情况下，光合作用速度随的增强而增加。光照强度为A时，光合作用的速度受的限制，此时主要影响的是光合作用过程的阶段。（2）从甲图可见，在光照超过某一强度时，光合作用的速度不再增加，具有稳定发展的趋势，此时影响光合作用强度的主要因素是，此时主要是光合作用的阶段受到限制。 （3）乙图中C点表示植物生长的。出现CD段的原因是。（4）光照强度为B、温度为37时，光合作用的速度主要受 的限制，此时主要影响的是光合作用过程的 阶段。 影 响 光 合 作 用 的 主 要 因 素 是 光 照 强 度 、 温 度 和 二 氧 化碳 浓 度 。 在 二 氧 化 碳 充 足 和 温 度 适 宜 的 情 况 下 ， 光 合 作 用 速 度 随 着光 照 强 度 的 增 强 而 增 大 ， 此 时 限 制 光 合 作 用 速 度 的 因 素 是 光 照 强 度 。当 光 照 和 二 氧 化 碳 充 足 的 情 况 下 ， 影 响 光 合 作 用 的 主 要 因 素 是 温 度 ，因 为 温 度 影 响 参 与 光 合 作 用 的 酶 的 活 性 。 当 光 照 充 足 、 温 度 适 宜 时 ，限 制 光 合 作 用 速 度 的 主 要 因 素 就 是 二 氧 化 碳 浓 度 。 （ 1） 光 照 强 度 光 照 强 度 光 反 应 （ 2） 温 度 的 高 低 暗 反 应 （ 3） 最 适 温 度 随 温 度 的 升 高 ， 酶 活 性 降 低 ， 光 合 作 用 速度 降 低 （ 4） 二 氧 化 碳 浓 度 暗 反 应