考纲

1．酶在代谢中的作用

2．ATP在能量代谢中的作用

3．光合作用的基本过程

4．影响光合作用速率的环境因素

5．细胞呼吸

6．探究影响酶活性的因素

7．叶绿体色素的提取和分离

8．探究酵母菌的呼吸方式

诠释

本章介绍的是细胞的能量转换过程及涉及到的相关结构和物质。因此重点掌握涉及到的物质——酶和ATP的概念、化学本质、来源去路及作用；光合作用与呼吸作用的场所、条件、过程、影响因素、意义及生产实践中的应用，以及二者之间的关系和人工调控。

第1节降低化学反应活化能的酶

学什么

[知识清单]

一、酶的作用和本质

1．酶在细胞代谢中的作用

（1）细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。

（2）酶的作用：酶在细胞代谢中具有催化剂作用，与无机催化剂相比，酶具有高效的特性。

（3）酶的作用机理

①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作用机理：降低反应分子的活化能。与无机催化剂相比酶降低活化能的作用更显著。

2．酶的本质

（1）酶本质的探索：酶的化学本质是蛋白质；在20世纪80年代，又发现少数RNA也具有催化作用。

（2）酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。

二、酶的特性

1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。

2．专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

3．作用条件较温和：过酸、过碱或温度过高都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定。

考什么

[考点解析]

考点1 酶的化学本质及作用特性

1．酶的本质及实验验证

（1）酶的本质及生理功能

化学本质	绝大多数是蛋白质	少数是RNA
合成原料（基本单位）	氨基酸	核糖核苷酸
合成场所	核糖体	细胞核、线粒体、叶绿体（真核生物）
来源	一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能	具有生物催化作用
作用原理	降低化学反应的活化能

（2）酶化学本质的实验验证

①证明某种酶是蛋白质。

实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。

对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应

②证明某种酶是RNA

实验组：待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色。

对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色。

2．酶与无机催化剂相比的共性与特性

（1）酶与无机催化剂的共性

①可降低分子的活化能，使化学反应更易进行；

②改变化学反应速度，本身不被消耗；

③只能催化热力学允许进行的反应；

④加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点。

（2）酶的作用特性

①高效性：指催化效率很高，反应速度很快；

②专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；

③反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生物pH条件下进行。

3．酶的催化作用及高效性的实验验证

试管号	实验过程		观察指标	实验结果	结果分析
试管号	3%的过氧化氢（mL）	控制变量	H₂O₂分解速率（气泡多少）	点燃的卫生香检测	结果分析
1	2			无助燃性	H₂O₂自然分解缓慢
2	2	90℃水浴加热	很少	有助燃性	加热能促进H₂O₂分解
3	2	滴加3.5% FeCl₃溶液2滴	较多	助燃性较强	Fe³⁺能催化H₂O₂分解
4	2	滴加20%肝脏研磨液2滴	很多	助燃性更强	过氧化氢酶有催化H₂O₂分解的作用且效率高

（2）实验过程的理论分析

自变量	2号：90℃水浴加热 3号：加3.5%FeCl₃溶液2滴 4号：加20%肝脏研磨液2滴
因变量	H₂O₂分解速率，用产生气泡的数目多少表示
无关变量	加入H₂O₂的量；实验室的温度；FeCl₃和肝脏研磨液的新鲜程度
对照组	1号试管
实验组	2、3、4号试管

[特别提醒]酶不同于激素，不起调节作用，也不作为构成细胞的成分，酶的唯一作用是“降低反应分子的活化能”，从而使反应更容易完成。

[考题解析]

1．（2009年绵阳诊断测试）下列关于酶的叙述，不正确的是（）

A．酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物

B．酶的催化作用具有专一性和高效性

C．过酸、过碱的外界条件都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性

D．酶的组成元素均为C、H、O、N

解析：酶是活细胞产生的具生物催化功能的有机物，酶的催化具高效性、专一性及作用条件温和等特性，酶的化学本质一般为蛋白质，极少数的酶为RNA，RNA酶的组成元素应为C、H、O、N、P，故D选项不正确。

答案：D

考点2 与酶相关的系列实验设计

1．验证酶催化作用具专一性（探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用）

酶

（1）实验原理

还原性糖+斐林试剂→砖红色Cu₂O↓

酶

① 淀粉（非还原性糖）麦芽糖

蔗糖（非还原性糖）葡萄糖+果糖

②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。

（2）实验程序

序号	项目	试管
序号	项目	1	2
1	注入可溶性淀粉溶液	2mL	/
2	注入蔗糖溶液	/	2mL
3	注入新鲜的淀粉酶溶液	2mL振荡	2mL振荡
4	60℃热水保温	5min	5min
5	加斐林试剂	2mL振荡	2mL振荡
6	将试管下半部放入热水中加热煮沸	1min	1min
7	观察实验结果	有砖红色沉淀	无砖红色沉淀
结论	淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解

2．验证酶的催化作用需温和的条件

由于多数酶是蛋白质，具有一定的结构和功能，其结构会因温度、pH等的变化而改变，进而影响催化活性。因此，酶的催化作用需温和的条件。

（1）实验方案使同一种酶分别处于不同的温度或pH条件下，分别催化同一种底物，观察其催化活性的变化。

实验预期：高温、过酸或过碱会使酶失活。

斐林试剂

淀粉酶

（2）实验原理

淀粉麦芽糖和葡萄糖砖红色沉淀

↓I（碘液） ↓I（碘液）

蓝色不出现蓝色

（3）实验程序

①温度对酶活性的影响

序号	操作内容	试管1	试管2	试管3
1	可溶性淀粉溶液	2mL	2mL	2mL
2	温度条件	60℃热水（5分钟）	沸水（5分钟）	冰块（5分钟）
3	新鲜淀粉酶溶液	1 mL（5分钟）	1 mL（5分钟）	1 mL（5分钟）
4	碘液	1滴	1滴	1滴
5	实验现象	不出现蓝色（呈现碘液颜色）	黄色	黄色

②pH对酶活性的影响

序号	操作内容	试管1	试管2	试管3
1	新鲜淀粉酶溶液	1 mL	1 mL	1 mL
2	不同pH的溶液	1 mL蒸馏水	1 mLNaOH	1 mLHCL
3	可溶性淀粉溶液	2mL	2mL	2mL
4	放60℃热水中	5分钟	5分钟	5分钟
5	加斐林试剂并摇匀	2mL	2mL	2mL
6	放热水中加热	1分钟	1分钟	1分钟
7	实验现象	出现砖红色沉淀	不出现砖红色沉淀	不出现砖红色沉淀

（4）实验结论：酶的催化作用需温和条件。（需适宜的温度和酸碱度）

[特别提醒]（1）验证酶的催化作用需适宜温度时，若用淀粉作反应底物，不宜选用斐林试剂检测反应进行程度，因斐林试剂需在加加热条件下才能与还原糖反应产生砖红色沉淀，而低温处理组的淀粉酶可能会因温度升高而恢复活性从而干扰实验结果。（2）胃蛋白酶进入小肠后会因pH过高而丧失活性；同理唾液淀粉酶进入胃中后会因为pH过低而失去活性。

[考题解析]

2．（2009年青岛模拟）下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。

试管编号	①	②	③	④	⑤	⑥
2mL3%淀粉溶液	+	+	+	－	－	－
2mL3%蔗糖溶液	－	－	－	+	+	+
1mL2%的新鲜淀粉酶溶液	+	+	+	+	+	+
反应温度（℃）	40	60	80	40	60	80
2mL斐林试剂	+	+	+	+	+	+
砖红色深浅	++	+++	+	－	－	－

根据实验结果，以下结论不正确的是（）

A．本实验依据的原理之一是淀粉和蔗糖水解后都能产生可溶性还原糖

B．本实验的实验变量是反应物的种类和温度

C．本实验不宜用碘液代替斐林试剂进行结果的检测

D．本实验中淀粉酶的活性在60℃最高

解析：读表格中的信息可知：淀粉酶能够催化分解淀粉（试管①②③），而对蔗糖不起作用（试管④⑤⑥），说明酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。从砖红色的深浅可以看出，不同温度条件下，淀粉酶对淀粉的水解作用不同，以60℃时最高，说明酶的催化效率的高低受温度的影响较大。

答案：B

考点3 与酶相关的曲线模型解读

1．表示酶高效性的曲线

（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点

2．表示酶专一性的曲线

（1）在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。

（2）在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。

3．影响酶活性的曲线

（1）在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。

（2）过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

（3）反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。

4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

（1）在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

（2）在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

[特别提醒]分析此类曲线时首先要弄清横坐标纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到饱和时，影响因素是横坐标的因素，达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其他因素。

[考题解析]

3．在其他条件不变而酶浓度增加时，下列图中能正确表示生成物量变化的是（各选项中的虚线为酶浓度增加后的变化曲线）

解析：本题考查酶促反应的特点，酶能降低反应的活化能，进而加快瓜泊速度，但不能改变化学反应的平衡，即不会改变生成物量。

答案：C

[真题回放]

题型1 酶的化学本质

[例1]下列有关酶的正确叙述是（）

①是有分泌功能的细胞产生的

②有的从食物中获得，有的在体内转化而来

③凡是活细胞，都能产生酶

④酶都是蛋白质

⑤有的酶是蛋白质

⑥酶在代谢中有多种功能

⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用

⑧酶只是起催化作用

A．①②⑤ B．①⑤⑧ C．③⑤⑧ D．①③⑤

[解析]酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，生物体内的活细胞都能产生酶；酶只能催化特定的化学反应，生物体内的活细胞都能产生酶；酶只能催化特定的化学反应；酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA。具有内分泌功能的细胞产生的是激素，激素有调节新陈代谢的作用，没有催化作用。

[答案]C

[归纳]

比较项目	酶	动物激素
来源	所有活细胞产生	动物专门的内分泌腺的产生
化学本质	蛋白质或RNA	多肽或蛋白质、固醇类、氨基酸衍生物
生理功能	催化作用	调节代谢
分布部位	大部分在细胞内（胞内酶），有些在细胞外（胞外酶）	主要分布在内环境中

题型2 酶的作用特性

[例2] （2008年高考上海卷）β-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β-半乳糖苷酶的催化作用具有（）

A．高效性 B．专一性 C．稳定性 D．多样性

[解析] β-半乳糖苷酶能催化乳糖分解，而不能催化麦芽糖分解，说明酶具有专一性。

[答案]B

[例3]（2009年五指山期末）关于下图所示的实验的描述，正确的是（）

A．两试管中的催化剂相同 B．两试管加入催化剂的分子数相同

C．实验目的是验证酶的专一性 D．两试管中产生氧气总量可能相同，但所需的反应时间不同

[解析]在两试管中加入的催化剂分别是氯化铁和过氧化氢酶，1滴氯化铁溶液所含的氯化铁分子数远远多于1滴过氧化氢酶溶液所含的酶分子数。从图中看出实验变量是催化剂的不同，因此实验目的是验证酶的高效性。由于两试管中过氧化氢的浓度、体积完全相同，而酶与无机催化剂只是催化反应的速度不同，并不改变反应的平衡点，因此最终产生的氧气量相同，而过氧化氢酶最先催化反应达到平衡。

答案：D

题型3 与酶相关的实验设计与探究

[例4]（2007年高考宁夏卷）将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如下图所示，然后在每支试管中加入少许等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：

（1）若向A、C、F三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水溶浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是；砖红色较深的试管是，颜色较深的原因是；不变色的试管是，不变色的原因是。

（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是都是蓝色，产生该颜色的原因是。

（3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？（只要求写出设计思路）

[解析]种子萌发时，要把大量的淀粉转化成小分子可溶性糖类（如葡萄糖）供生命活动利用，所以玉米子粒的提取液中含有大量的淀粉酶。在A、C、E三支试管中，E试管的温度已经导致酶失活了所以不会产生还原性糖，A和C试管中玉米子粒的提取液中的淀粉酶都可以催化淀粉水解产生还原性糖，与斐林试剂发生反应产生砖红色溶液，但是A中的温度比较低，所以酶的活性比较低，产生的还原性糖比较少，因此与斐林试剂最终产生的砖红色比较浅。B、D、F各个试管中的淀粉都不会或者不完全被水解掉，都会与碘液发生反应产生蓝色。实验的温度是20℃～100℃，20℃比40℃时的颜色要浅，说明酶活性的最适温度一定高于20℃，100℃时酶活性已经丧失，所以可以在二者之间设置一系列温度梯度进行实验，但是一定要注意实验的单因子变量原则和对照原则，只是改变温度，而其他条件保持一致，最终通过观察与上述试剂发生颜色反应的程度为指标确定酶的最适温度。

[答案]（1）A和C C 淀粉酶在40℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多 E 酶失活（2）剩余的淀粉遇碘变蓝（3）在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致。以反应液和上述试剂（或答碘液或答班氏试剂或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。

[归纳]

实验过程中人为改变的变量

额外变量（消除）

自变量

无关变量（相同）

除自变量外，实验过程中可能存在的一些可变、对实验结果造成影响的因素

随着自变量的变化而改变的变量

因变量

由无关变量引起的变化结果

导致

变量控制与对照实验

练什么

一、选择题

1．下列关于酶本质的研究，按研究时间的先后顺序，排列正确的是（）

①证明了脲酶是一种蛋白质

②酒精发酵需要活细胞的参与

③发现少数RNA也具有生物催化功能

④众认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳

⑤用不含酵母菌的酵母提取液进行发酵获得成功，证明生物体内的催化反应也可在体外进行

A．④②⑤①③ B．③④⑤②① C．①⑤④②③ D．③④①②⑤

解析：关于酶的探索过程首先是对酿酒中的化学反应开始的，依次经过巴斯德、李比希、比希纳和萨姆纳等科学家，最终认识到生物体内的化学反应由酶起催化作用，且酶是蛋白质；后来切赫和奥特曼发现少数RNA也具催化作用。

答案：A

2．（2009年青岛期末）20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提出Mg²⁺的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明（）

A．RNA具有生物催化作用 B．酶是由RNA和蛋白质组成的

C．酶的化学本质是蛋白质 D．绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA

解析：RNaseP酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成，除去蛋白质后，留下来的RNA仍具有原来的催化活性，这说明RNA能起催化作用。

答案：A

3．下列关于酶的叙述，不正确的是（）

A．酶的催化效率很高 B．酶大多数是蛋白质，少数是RNA

C．酶只有在细胞内才具有催化功能 D．淀粉酶不能催化乳糖水解

解析：只要条件合适，酶在细胞内和细胞外都具有催化功能。

答案：C

4．（2009年南通模拟）我国科学家成功地从昆虫细胞内复制出解毒酶基因，并通过生物技术合成了酯酶。酯酶可以降解有机农药三氯杀虫酯使其毒性丧失。下列叙述错误的是（）

A．在昆虫体内，解毒酶基因经过转录和翻译两个过程控制合成酯酶

B．经分析，酯酶的降解产物是氨基酸，则酯酶属于蛋白质

C．酯酶通过提供化学反应的活化能加快有机农药降解反应速度

D．酯酶在细胞外也具有专一性，且受到温度、pH等条件的影响

解析：酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而不是提供活化能。

答案：C

5．如图曲线表示的是温度和酶活性的关系，此曲线不能说明的

是（）

A．在B′之前，随温度升高，酶的活性增强；之后，随温度升高，

酶的活性降低

B．温度到达B′时，酶的活性最高

C．A点时，酶的催化活性很低，但随着温度升高，酶的活性可以上升

D．C点时酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢复上升

解析：从图中可以看出，随着温度的不断升高，酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活性达到最高；随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的催化活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以随着温度的上升，其催化活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。

答案：D

6．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适用于除去细胞壁（）

A．蛋白酶 B．盐酸 C．纤维素酶 D．淀粉酶

解析：高等植物细胞的细胞壁的主要成分是纤维素，而不损伤植物细胞内部结构需要温和的条件，并只对细胞壁起作用，根据酶的专一性，所以最合适的物质是纤维素酶。

答案：C

7．根据下图所示过氧化氢分解速率的曲线，说明酶

具有的特性是（）

①专一性②高效性③催化特性④在温和条件下进行

A．①④ B．②③ C．①② D．③④

解析：图中显示过氧化氢酶与Fe³⁺催化效率比较，可表明过氧化氢酶催化效率更高，同时也表明加入过氧化氢酶和Fe³⁺，均比未加酶时提前达平衡点，因此可证明②、③所述特性。

答案：B

8．右图为某酶在不同温度下的反应曲线，从图中

不能获得的信息是（）

A．酶反应有最适温度

B．酶因热而失活

C．酶反应生成物量与时间的关系

D．酶反应速率与酶量的关系

解析：由题图可以看出酶在不同温度下的反应情况。40℃时生成物量随时间的延长而持续增加且增加量最大，且在一定范围内生成物量随时间的延长而增加。由此可以看出40℃左右为酶的最适温度。60℃、70℃时生成物很少，且很短时间后就不再增加，说明此酶因热而失活。

答案：D

9．（2009年徐州模拟）如图所示，在U形管底部中央放置

一玻璃纸X，R，S两侧分别注入相同体积、相同浓度的麦

芽糖溶液和蔗糖溶液，然后在两侧同时添加等量的麦芽糖

酶。你认为该实验装置可用于研究（）

A．酶的专一性和渗透作用原理

B．只能研究渗透作用原理

C．渗透作用原理和物质的主动运输

D．酶的专一性和物质的主动运输

解析：该装置既可以根据麦芽糖酶可催化麦芽糖的水解，而不能催化蔗糖的水解来证明酶的专一性；又可以根据液面高度的变化探究渗透作用的原理。

答案：A

10．下图表示水稻淀粉酶在不同的温度下催化效率的部分曲线，下表代表人体胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶的最适pH。则下列相关叙述正确的是（）

人体胃液与小肠液的pH及成分

器官	消化液名称	pH	消化液成分
胃	胃液	1～2	胃酸（HCl）、胃蛋白酶（最适pH1.8左右）
小肠	胰液、胆汁、肠液	7～8	碳酸氢纳、胆盐、多种消化酶如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等（最适pH8.0左右）

A．由图可知水稻淀粉酶的最适温度为30℃

B．水稻淀粉酶在a点与b点的催化效率相同，但本质不同

C．由于胃酸会随着胃液进入小肠，故胃液进入小肠后仍能催化蛋白质的分解

D．由于胃酸的进入将导致小肠中pH的改变，小肠中的消化酶会失去活性

解析：本题考查温度对酶活性的影响，以及pH对酶活性的影响。其中高温、pH过大、过小均使酶变性，低温则不会。从曲线中不能看出在30℃时酶的催化效率最高，在a点由于温度过低，导致酶的活性降低，但并未失活，b点时酶已失活；胃酸随着胃液进入小肠，但对小肠中pH影响不大，故C、D两项错。

答案：B

11．（2009年广州模拟）猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在35℃水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂。对实验现象的预测正确的是（）

A．甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失

B．甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失

C．甲和乙中溶液都呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失

D．甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失

解析：甲、丙中加入猪笼草分泌液，含有蛋白酶，则甲中蛋白质被催化分解，丙中蛋白块消失；而乙、丁中加入水，无蛋白酶，乙中蛋白质不分解，丁中蛋白块不消失。虽然甲中蛋白质被分解，但蛋白酶本身就是蛋白质，所以甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂后溶液都呈紫色。

答案：C

12．下图表示(一定量的)淀粉酶在催化（足够量的）淀粉水解为麦芽糖时，温度对麦芽糖产量的影响（图中累积量表示在一段时间内生麦芽糖的总量）。据图分析正确的是（）

A．淀粉酶催化效率的温度为Ta＞Tb＞Tc

B．淀粉酶催化效率的温度为Ta＜Tb＜Tc

C．Ta、Tc时淀粉酶催化效率都很低，两者都已失去活性且均不能再恢复其活性

D．Ta、Tc时淀粉酶催化效率都很低，两者本质不同，前者可恢复活性，后者则不能

解析：Ta时为低温抑制了酶活性，但酶分子结构尚未遭破坏，Tc时为高温使酶分子结构遭破坏，丧失了酶活性。

答案：D

二、非选择题

13．某工厂生产了一种含有蛋白酶的洗衣粉。请回答以下问题：

（1）质检局为了检验该洗衣粉中是否真的含有蛋白酶。设计了如图装置进行实验：

如果出现的结果是，则说明该洗衣粉中含有蛋白酶。

（2）一学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最达温度参考上述（1）的实验

材料及方法进行了有关实验，其结果如下面曲线图所示。

①该洗衣粉中的酶催化的最适温度为 ℃。

②用该洗衣粉洗衣服时不能用60℃以上热水的原因是。

③该实验可以用作为酶活性大小的观察指标。

（3）该洗衣粉不能用于洗丝质及羊毛衣料，原因是。

解析：本题考查加酶洗衣粉的相关知识，具体考查的还是影响酶活性的因素——温度同时还考查了酶的专一性。易出错的是（2）的第③小问，不能想当然地认为把蛋白膜分解的速率作为观察指标，那不符实际，可以将一定时间内蛋白膜消失的面积或蛋白膜全部消失所需的时间作为定性观察指标。

答案：（1）A组中的蛋白膜消失，B组中的蛋白膜不消失（2）①40 ②高温使酶失去活性 ③蛋白膜消失的时间（其他合理答案也可）（3）丝质及羊毛衣料的主要成分是蛋白质，蛋白酶能将其分解

14．（2009年潍坊模拟）为探究酶的浓度（以土豆块数多少代表）对酶促反应的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置。可供选用的材料用具有：3%的过氧化氢溶液，新鲜土豆（含有过氧化氢酶），水果刀，量筒，带刻度的50mL注射器（3个），橡皮塞，计时器。请回答下面的问题。

（1）实验步骤

①将新鲜土豆去皮，。

②取3个50mL的注射器并编号为1、2、3，，如图示装置。

③ 。

（2）实验中需控制的无关变量有和等（答出两项即可）。

（3）如果下图是2号注射器的实验结果，请在图中画出1、3号注射器实验结果图。

解析：实验的自变量是酶浓度，即土豆块的多少，因变量是反应速率，即气泡数的多少来表示。

答案：（1）①切成大小均等的土豆块若干 ②分别加入等量3%的过氧化氢溶液，然后再分别加入2、4、8块土豆块。③一段时间后，观察气泡的多少（2）底物浓度温度、pH等到

（3）

15．某同学用如下三组实验探究温度对酶活性的影响。

5分钟后把酶溶液分别倒入同一水槽中的另一试管，摇匀后在原温度下维持5分钟后，各滴加1～2滴碘液。某学生按要求操作，结果发现：

（1）在0℃的试管中溶液颜色变蓝，原因是。

（2）在60℃的试管中溶液颜色不变蓝，原因是。

（3）在100℃的试管中反复滴加碘液，每一次溶液的颜色均由蓝色变为无色。对该结果，有的同学认为，100℃高温下酶可能仍有活性，有的同学认为高温下淀粉与碘的复合物不稳定。现提供必要的器材和试剂（可根据你的实验需要自行选择），请你设计实验对两种不同的假设加以验证。

实验步骤：

①操作：重复实验丙，5分钟后，在试管的溶液中加入，混匀后沸水浴2分钟，观察实验结果。

预测实验结果与结论：如果出现，结论是。

如果，结论是。

②操作：。

预测实验结果与结论：。

解析：酶的催化作用需要合适的温度，0℃的试管中酶的活性被抑制，淀粉不能水解，加入碘液后溶液颜色变蓝。60℃的试管中酶的活性很高，淀粉水解，加入碘液后溶液颜色不会变蓝。

答案：（1）温度太低，淀粉酶活性很代，淀粉几乎未分解（2）温度适宜，淀粉酶催化淀粉彻底水解（3）①斐林试剂砖红色沉淀在100℃时淀粉酶仍有活性不出现砖红色沉淀高温下淀粉酶已失去活性 ②重复实验丙，5分钟后，在100℃下加入碘液1～2滴，混匀，观察实验结果如果先出现蓝色，再变为无色，结论是高温下淀粉与碘的复合物不稳定；如果出现蓝色且不再褪色，结论是高温下淀粉与碘的复合物稳定

第2、3节细胞的能量“通货”——ATP ATP的主要来源——细胞呼吸

学什么

[知识清单]

一、细胞的能量“通货”——ATP

1．ATP结构：ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A-P～P～P，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个磷酸基团，两个高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。

2．ATP功能：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量。

3．ATP和ADP的相互转化

（1）在有关酶的催化下，ATP分子中远离腺苷A的高能磷酸键很容易水解，并释放能量，形成ADP。

（2）在有关酶的催化下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的磷酸结合，重新形成ATP。

（3）ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，ADP转化为ATP时所需能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于细胞呼吸，对于绿色植物来说，还可以来自于光合作用。

4．ATP的利用

（1）细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。

（2）细胞的吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP合成相联系，即能量通过ATP而转化。

二、ATP的主要来源——细胞呼吸

1．细胞呼吸：是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO₂或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

2．探究酵母菌的呼吸方式

（1）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。

（2）检测CO₂的产生：可使用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液，CO₂可使后者发生的颜色变化是由蓝变绿再变黄。

（3）检测酒精的产生：可使用橙色的重铬酸钾溶液，在其酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

酶

3．有氧呼吸

（1）反应式：C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O→6CO₂+12H₂O+能量

（2）过程

	第一阶段	第二阶段	第三阶段
场所	细胞质基质	线粒体基质	线粒体内膜
反应物	葡萄糖	丙酮酸、H₂O	O₂、[H]
生成物	丙酮酸、[H]、ATP	CO₂、[H]、ATP	H₂O、ATP
能量	少量	少量	大量

4．无氧呼吸

酶

（1）反应式

酶

①分解成酒精的反应式为：C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量。

②转化成乳酸的反应式为：C₆H₁₂O₆→2C₃H₆O₃+少量能量

（2）过程：第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段的产物是酒精和CO₂或乳酸。其全过程都在细胞质基质中进行。

考什么

[考点解析]

考点1 细胞的能量通货——ATP

1．ATP的结构

ATP结构式（简式：A-P～P～P）

2．ATP与ADP的相互转化过程分析

（1）ATP合成与ATP水解的比较

酶

ATP合成

酶

ATP水解

反应式

ADP+Pi+能量→ATP

ATP→ADP+Pi+能量

所需酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量来源

光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）

储存在高能磷酸键中的能量

能量去路

储存于形成的高能磷酸键中

用于各项生命活动

反应场所

细胞质基质、线粒体、叶绿体

生物体的需能部位

（2）ATP与ADP转化不是简单可逆反应的分析

①从反应条件来看：ATP的分解是一个水解反应，催化该反应的是水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的是一种合成酶。酶具有专一性，因此其反应条件不同。

②从能量来源看：ATP水解释放出来的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成所需要的能量来自于太阳能或有机物分解释放出来的化学能。因此能量的来源不同。

③从发生场所来看：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，其合成和分解的场所不完全相同。

由此可见，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。

3．ATP的再生与利用

[特别提醒]（1）细胞呼吸可为生命活动提供能量是指细胞呼吸可将有机物中的化学能转化为ATP中化学能，然后由ATP为各种耗能的生命活动提供能量。

（2）在植物细胞中，叶绿体比线粒体产生的ATP多，因为线粒体合成ATP的能量来自有机物，而有机物中的能量全部来自叶绿体光合作用中产生的ATP。

考题解析

1．（2009年徐州模拟）以下对生物体ATP的有关叙述正确的一项是（）

A．ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的

B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态

C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应

D．ATP与ADP的相互转化，使生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利地进行

解析：ADP与ATP是两种物质，细胞中ATP含量很少，但循环很迅速，生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利进行的原因在于酶的催化作用，故A选项正确。

答案：A

考点2 细胞呼吸

1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解

2．有氧呼吸与无氧呼吸的区别和联系

项目		有氧呼吸	无氧呼吸
不同点	场所	细胞质基质和线粒体	始终在细胞质基质
	条件	需要氧气、多种酶	不需要氧气、但需要多种酶
	产物	CO₂、H₂O	酒精和CO₂或乳酸
	能量	释放大量能量	释放少量能量
相同点	联系	从葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同
	实质	分解有机物，释放能量
	意义	为生物体的各项生命活动提供能量

（1）有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进货而来的。

（2）有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进货的过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。

（3）好氧细菌及蓝藻等原核生物也能进行有氧呼吸，但它们无线粒体，场所为细胞膜和细胞质。

3．影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用

（1）呼吸速率与温度的关系（如图甲）

①最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活

性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温

度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。

②生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。

（2）呼吸速率与O₂浓度的关系（如图乙）

①O₂浓度低时，无氧呼吸占优势：随O₂浓度增大，无氧

呼吸逐渐被抑制有氧呼吸不断加强；但当O₂浓度达到一

定值后，随O₂浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶

数量等因素的影响）。

②生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。

（3）呼吸速率与含水量的关系（如图丙）

①在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随

含水量的减少而减慢。

②在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少

有机物的消耗。

[特别提醒]种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。

[考题解析]

2．如图是有氧呼吸过程图解，请依图回答问题：

（1）在长方框内依次写出1、2、3所代表的物质。

（2）在椭圆框内依次填出4、5、6所代表的能量的多少（“大量能量” 或 “少量能量”）。

（3）有氧呼吸的主要场所是，进入该场所的呼吸底物是。

（4）人体内血红蛋白携带的O₂进入组织细胞的线粒体内至少要通过层生物膜。

（5）如果O₂供应不足，则人体内C₆H₁₂O₆的分解产物是，释放的能量，反应场所是。

解析：图中①为丙酮酸，②为H₂O，③为CO₂，④⑤⑥均为ATP，其中⑥的ATP量远高于④、⑤。

人体红细胞携带的O₂进入组织细胞的线粒体至少穿过红细胞膜、毛细血管壁、组织细胞膜及线粒体双层膜，共6层生物膜。

答案：（1）丙酮酸 H₂O CO₂

（2）少量能量少量能量大量能量

（3）线粒体丙酮酸

（4）6

（5）乳酸少细胞质基质

考点3 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析

1．实验探究过程

提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么

作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）作出合理的假设

（1）配制酵母菌培养液

（2）检测CO₂的产生，装置如图所示：

设计并进

行实验

（3）检测酒精的产生：

自A、B中各取2mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液中颜色变化

甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，但甲中浑浊程度高且速度快

实验现象

2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色

实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧呼吸下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳

2．实验中的关键步骤

（1）将装置（甲）连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O₂的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO₂，保证第三个锥形美工的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO₂所致。

（2）B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO₂通入澄清的石灰水。

[特别提醒]检测CO₂除可用澄清石灰水外还可用溴麝香草酚蓝水溶液——CO₂可使麝香酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

考题解析

3．酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能够生存。有一位同学说知道葡萄糖在酵母菌体内能产生酒精，但不清楚这一过程是在有氧条件下还是无氧条件下进行的；另一位同学说酵母菌的细胞呼吸会产生CO₂，但不知道在不同的条件下产生的CO₂是否一样多。

（1）若设计一个实验，来探究酵母细胞的呼吸方式，依据这两位同学的说法，你所作出的假设是。下面两套装置就是用来探究酵母菌呼吸方式的，放在25℃～35℃环境中培养8～10h。（如图）

（2）装置I是探究酵母菌是否进行呼吸的，进入A锥形瓶中的空气要经过质量分数为10%的NaOH处理，原因是。

（3）装置Ⅱ的B锥形瓶在封口一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这样做是防止。

（4）实验开始一段时间后，装置I中澄清石灰水很快变浑浊，而装置Ⅱ中澄清石灰水变浑浊则经过了较长的时间，此实验现象说明。经过一段相同的时间后，分别吸取2mL酵母菌滤液注入两支干净的试管中，再分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻振荡。此时装置Ⅱ中的酵母菌滤液颜色由橙色变为灰绿色，可以说明。

（5）引起两组实验结果差异的外界因素是。

解析：本题是探究性实验，实验假设有多种，只要合理即可；装置I中通往氧气，装置Ⅱ中未通入氧气，该实验目的是探究酵母菌是否进行有氧呼吸，有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO₂多少的比较和酒精是有氧呼吸产生的还是无氧呼吸产生的。通过实验结果，很容易得出实验结论。

答案：（1）无氧呼吸会产生酒精，有氧呼吸释放的CO₂多（答案有多种，合理即可）

（2）有氧吸收空气中的CO₂，防止空气中的CO₂对实验产生影响

（3）酵母菌进行有氧呼吸，使实验出现误差

（4）有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO₂多在无氧条件下酵母菌产生了酒精

（5）是否有氧气

[真题回放]

题型1 ATP及其与ADP的相互转化

[例1]（2008年高考天津卷）下列有关ATP的叙述，正确的是（）

①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等

②若细胞内Na⁺浓度偏高，为维持Na⁺浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加

③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加

④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡

A．①② B．②③ C．③④ D．①④

[解析]人在安静状态时进行有氧呼吸，在剧烈运动时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。一分子葡萄糖在有氧呼吸进产生38分子ATP，在无氧呼吸时只产生2分子ATP，因此剧烈运动时每摩尔葡萄糖生成的ATP比安静状态时要少；Na⁺等无机盐离子跨膜运输方式是主动运输，需要ATP提供能量，细胞内Na⁺浓度偏高，为维持Na⁺浓度的稳定，需要将细胞内的Na⁺及时排到细胞外，消耗ATP的量增加；人在寒冷环境中，冷觉感受器受到刺激，产生兴奋并经传入神经传到下丘脑的体温调节中枢，体温调节中枢经过分析和综合后，产生兴奋，经过有关神经促进肾上腺和甲状腺的分泌活动，使肾上腺素和甲状腺激素分泌增加，导致体内代谢活动增强，产热量增加，同时细胞产生ATP的量增加；ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快，从而使细胞内的ATP与ADP的含量处于动态平衡之中。

[归纳]

①生物体内几种能源物质

根本能源——光能

储备能源——脂肪、淀粉（糖原）

主要能源——糖类

直接能源——ATP

②ATP的来源与去向

题型2 细胞呼吸的过程分析

[例2]（2008年高考上海卷）右图表示呼吸作用过程

中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分

别存在于（）

A．线粒体、线粒体和细胞质基质

B．线粒体、细胞质基质和线粒体

C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质

D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体

[解析]酶1、酶2和酶3控制的过程分别是有氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸第二、三阶段和无氧呼吸，这三个过程发生的场所依次是细胞质基质、线粒体和细胞质基质。

[答案]C

[归纳]

细胞呼吸类型的辨析

有H₂O生成——有氧呼吸

无CO₂生成——产乳酸的无氧呼吸

有酒精生成——产酒精的无氧呼吸

无O₂消耗——无氧呼吸

CO₂产生量=O₂消耗量——只进行有氧呼吸

CO₂产生量﹥O₂消耗量——有氧呼吸与无氧呼吸并存（其差为无氧呼吸强度）

CO₂产生量﹤O₂消耗量——呼吸底物可能有脂肪

题型3 与细胞呼吸相关的实验探究

[例3]课题小组同学利用下列装置探究微生物的细胞呼吸方式。

（1）取甲、乙两套密闭装置设计实验，请补充下表有关的内容：

装置	反应瓶中加入的材料	小杯内加入的材料	测定项目
甲	一定浓度的葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1mL	①	细胞呼吸氧气的消耗量
乙	②	等量的蒸馏水	③

（2）将甲、乙装置均置于28℃恒温的条件下，分别在不同的氧气浓度下进行实验（实验过程中微生物保持活性，前三组实验所用微生物种类相同，第四组实验的微生物是乳酸菌），60分钟后读数。请补充下表有关的内容。

预期实验结果			微生物的细胞呼吸方式
组别	甲	乙	微生物的细胞呼吸方式
第一组	液滴向左移动	液滴不变	④
第二组	液滴向左移动	液滴向右移动	⑤
第三组	液滴不变	液滴向右移动	⑥
第四组	⑦	⑧	只进行产生乳酸的无氧呼吸

（3）除了可以测定细胞呼吸方式外，你认为用上述密闭装置和选用下列材料用具还可以开展哪些生物学的探究，请写出一个课题题目。

材料用具：小麦种子、玉米幼苗、小麦幼苗、一定浓度的KOH溶液、NaHCO₃稀溶液、蒸馏水、一定浓度的葡萄糖溶液、恒温装置、暗箱。

课题题目：。

[解析]（1）根据表中甲乙试管中加入的物质能判断出：②与甲相同、①为KOH或NaOH、③代表消耗氧气与产生二氧化碳的差值。（2）第一组：甲液滴向左移动，说明消耗了氧气，乙液滴不变说明消耗的氧气和产生的二氧化碳相等，由此得出只进行有氧呼吸；第二组：甲液滴向左移动，说明消耗了氧气，乙液滴向右移动，说明消耗的氧气少于产生的二氧化碳，由此得出进行有氧呼吸和无氧呼吸；第三组：甲液滴不移动，说明不消耗氧气，乙液滴向右移动说明产生了二氧化碳，由此得出只进行无氧呼吸；第四组：乳酸菌只进行无氧呼吸，产生乳酸，因此甲液滴不变，乙液滴不变。

[答案]（1）①适量（一定浓度）KOH或NaOH溶液 ②（一定浓度）葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1mL ③细胞呼吸时二氧化碳释放量与氧气消耗量的差值（2）④只进行有氧呼吸 ⑤同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 ⑥只进行无氧呼吸 ⑦不变 ⑧不变（3）①测定小麦种子的呼吸速率 ②测定玉米幼苗的光合作用强度 ③探究小麦幼苗、玉米幼苗光合作用强度的差异（任答一项，其他答案合理也给分）

[归纳]

进行呼吸类型测定时，可设置装置内含NaOH（以吸收CO₂）及装置内含蒸馏水的对比实验（两装置均含活种子或幼苗）；为校正误差，可再添加一对照组——装置中的种子或幼苗已处死，其他条件与实验组完全相同。

此外，若用植物幼苗进行呼吸测定，应进行遮光处理，以防光合作用对呼吸状况的影响。

练什么

一、选择题

1．（2009年上海模拟）关于ATP的叙述中，错误的是（）

A．ATP分子水解去掉两个磷酸基后变成腺嘌呤核糖核苷酸

B．蓝藻细胞中的线粒体、叶绿体分别通过有氧呼吸、光合作用产生ATP

C．ATP分子中储存着大量的活跃化学能，是一种高能磷酸化合物

D．小麦根尖成熟区细胞能产生ATP的结构有线粒体、细胞质基质

解析：蓝藻是原核生物，无线粒体和叶绿体。

答案：B

2．下图中，能正确表示动物组织内ATP的生成量与氧气供应量之间关系的是（）

解析：在动物细胞内ATP的产生途径有：磷酸肌酸的转化、无氧呼吸、有氧呼吸，主要来自有氧呼吸，O₂为0时可暂时通过无氧呼吸提供能量。

答案：B

3．反应式“ADP+Pi+能量→ATP”是在所有生物活细胞中发生的反应，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．向右反应需要的能量可以来自乳酸的氧化分解

C．向左反应释放的能量可以用于叶绿体中H₂O的分解或CO₂固定

D．向左反应释放的能量可以用于人体肺泡内的气体交换过程

解析：蛋白质水解为氨基酸是在相应酶的作用下完成的，不释放能量；叶绿体中水的分解需要沟通，而CO₂的固定不需要能量，仅需要酶；肺泡内的气体交换为自由扩散。

答案：B

4．关于呼吸作用的说法正确的是（）

A．人在憋气时细胞停止呼吸

B．无氧呼吸因为分解糖类的效率低，所以释放的能量少

C．植物无氧呼吸的产物都是酒精和CO₂

D．人在剧烈运动时，既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸

解析：人在憋气时，停止的是呼吸运动而不是细胞呼吸；由于细胞进行无氧呼吸时，所产生的不彻底呼吸产物（乳酸或酒精）中仍含一部分能量，故无氧呼吸释放的能量较少；多数植物细胞无氧呼吸产物为酒精，但也有少数植物细胞无氧呼吸的产物为乳酸（如马铃薯块茎细胞、玉米胚细胞无氧呼吸产物均为乳酸）。

答案：D

5．（2009年广州模拟）奥运会有些项目被称为有氧运动，如马拉松长跑；有些运动被称为无氧运动，如百米赛跑，两者最大的区别在于（）

A．运动前是否需要吸氧

B．运动过程中是否需要氧气

C．运动后是否需要吸氧

D．产生能量的主要方式不同

解析：有氧运动是指运动过程中所需要的能量主要依赖于糖类物质的有氧代谢，而无氧运动是因为运动时间短，运动过程中所需能量主要来自于糖类物质的无氧代谢。

答案：D

6．（2009年南京模拟）提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量较小，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中实验结果不符合的是（）

A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段

B．线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖

C．葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸

D．水是在细胞质基质中生成的

解析：有氧呼吸的第一步在细胞质基质进行，第二、三步在线粒体中进行，第三步[H]与氧气结合，才有水的生成，该过程在线粒体中进行。

答案：D

酶

7．用含有¹⁵N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养根尖分生区细胞，一段时间后分离获得具有放射性的细胞器。可在这类细胞器内完全进行的生理过程是（）

酶

A．C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+能量

酶

B．[H]+O₂→H₂O+能量

光

C．C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O→12H₂O+6CO₂+能量

叶绿体

D．CO₂+H₂O→（CH₂O）+O₂

解析：¹⁵N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，是DNA合成的原料，而在根尖分生区细胞中，能合成DNA的细胞器只有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所。

答案：B

8．（2009年周山模拟）下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（）

A．①②④中数值最大的是① B．③代表的物质名称是氧气

C．产生①②的场所是线粒体 D．原核生物能完成图示全过程

解析：图中①、②、④是ATP，产生量最大的是④。③是H₂O，⑤是O₂。①是在细胞质基质中产生的。原核生物虽无线粒体，但可进行有氧呼吸。

答案：D

9．如图所示是验证呼吸作用产生二氧化碳的实验装置，在透明的容器B中放入湿润的种子。以下说法中正确的是（）

A．在光照条件下，澄清石灰水不会变浑浊

B．种子不进行光合作用，检测到的二氧化碳是呼吸作用产生的

C．在黑暗条件下，种子不进行呼吸作用

D．光照条件下若澄清石灰水变浑浊，是因为光照下种子的光合作用旺盛

解析：用湿润的种子作实验材料，种子不能进行光合作用，但无论有光还是无兴，种子都要进行呼吸作用。

答案：B

10．比较动物有氧呼吸和无氧呼吸，最恰当的是（）

A．糖类是有氧呼吸的主要能源物质，不是无氧呼吸的主要能源物质

B．有氧呼吸产生还原氢，无氧呼吸也能产生还原氢

C．有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量

D．水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物

解析：有氧呼吸和无氧呼吸都是以糖类作为呼吸底物的；有氧呼吸的第一和第二阶段产生[H]，用于第三阶段与O₂反应释放出大量的能量，无氧呼吸的第一阶段也产生[H]，用于第二阶段转变为其他物质；细胞呼吸都是在缓和的条件下进行的，能量缓慢释放；有氧呼吸产生水，无氧呼吸不产生水。

答案：B

11．如下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO₂释放量和O₂吸收量的变（呼吸底物均为葡萄糖）。下列相关叙述正确的是（）

A．氧浓度为a时最适于储藏该植物器官

B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的4倍

C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱

D．氧浓度为d时，CO₂产生的场所只有线粒体

解析：氧浓度为d时CO₂产生量与O₂消耗量相等，表明细胞只进行有氧呼吸，此时CO₂产生场所只有线粒体。

答案：D

12．如图是[H]随化合物在生物体内的转移过程，下列对其分析错误的是（）

A．[H]经①→②转移到葡萄糖，首先[H]与C₃结合，该转变过程属于暗反应

B．[H]经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与

C．[H]经②→④过程一般在缺氧条件下才能进行

D．②→①产生的[H]除来自H₂O外还来自丙酮酸；①→②产生的[H]全部来自H₂O。

答案：D

酶

二、非选择题

13．根据反应式ATP ADP+Pi+能量，回答下列问题。

（1）ATP作用生物体生命活动的直接能源物质，其分子结构生产工艺为，在ATP→ADP的过程中，由于断裂而释放出大量的能量。

（2）在光合作用的光反应中反应方向，能量来自；在光合作用的暗反应中反应方向向，能量用于。

（3）在绿色植物体内，发生ADP→ATP的生理过程是在细胞内的、和中进行的。

（4）在呼吸作用中，反应方向向，能量来自。

（5）根吸收无机盐离子的过程，反应方向向，能量用于。

解析：光反应可以合成ATP，暗反应中ATP水解释放的能量用于还原C₃；呼吸作用中葡萄糖等有机物释放的能量，可以用于合成ATP；根吸收无机盐离子的过程是主动运输，需ATP供能。在细胞内产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。

答案：（1）A-P～P～P 远离A的那个高能磷酸键（2）左阳光右还原C3 （3）细胞质基质线粒体叶绿体（4）左葡萄糖等有机物（5）右主动运输

14．（2009年徐州模拟）死皮赖脸是在不同的湿度和不同氧含量的条件下，测定的一定大小的新鲜菠菜叶二氧化碳释放量（表中为相对值），请分析回答下列问题：

O₂ CO₂ 温度	0.1%	1.0%	3.0%	10.0%	20.0%	40.0%
3℃	6.2	3.6	1.2	4.4	5.4	5.4
10℃	31.2	53.7	5.9	21.5	33.6	32.6
20℃	46.4	35.2	6.4	38.9	65.6	67.2
30℃	59.8	21.4	8.8	56.6	100	100
40℃	48.2	17.3	7.1	42.4	74.2	73.6

（1）为了能使实验数据真实地反映出呼吸强度的变化规律，在实验时，应特别注意的是什么？

。

（2）研究人员在对数据分析时，发现在温度、氧含量分别为的条件下所测数据最可能是错误的。

（3）图中数据反映出当氧含量从20.0%上升到40.0%时，植物的呼吸强度一般，其原因是。

（4）由表中数据分析，蔬菜长期贮藏的最佳环境条件是，此条件下植物细胞内二氧化碳的产生场所是。

（5）分析表中数据，我们可以发现植物呼吸作用强度的变化规律是。

解析：（1）实验中为防止菠菜叶片光合作用的干扰，应在无光条件下进行。（2）在所列数据中，温度为10℃，氧含量为1.0%的数据可能是错误的。因为在O₂浓度从0.1%→1.0%的变化中，其他温度条件下CO₂释放量是减少的，只有10℃是增大的。也可以从O₂含量为0.1%、3.0%、10.0%、20.0%、40.0%所对应的温度从3℃→20℃，CO₂释放量都是增大的，只有0.1%与10℃对应的CO₂释放量除外。（3）氧含量从20.0%到40.0%，CO₂释放量基本不变，外因是充足的，影响因素只能以内因分析，如酶的数量、线粒体的数量。（4）蔬菜贮藏的最佳条件是分解有机物最少的条件，也就是CO₂释放量最少，从表中看出这一条件是温度3℃、氧含量为3.0%，此时无氧呼吸受抑制，有氧呼吸还没有快速启动，二者都很微弱。产生的CO₂来自无氧呼吸的场所（细胞质基质）和有氧呼吸的场所（线粒体）。（5）从表中看出在温度从3℃→30℃范围内，随温度的升高，CO₂释放量增多（氧含量为1.0%是从3℃→20℃）；在氧含量从3.0%→20.0%范围内，随氧含量升高，CO₂释放量增多。

答案：（1）遮光，使叶处于黑暗状态（2）10℃，1.0% （3）保持相对稳定受酶的数量限制（或受线粒体数量的限制）（4）温度为3℃，氧含量为3.0%时细胞质基质、线粒体（5）在一定的温度和氧含量的范围内，随温度和氧含量的增高，呼吸作用强度增大

15．下图是可测定呼吸速率的密闭系统装置。

（1）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，校正装置的容器和小瓶中应该分别放、

。

（2）生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。

请结合测定呼吸速率实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。

①实验变量：

②实验假设：

③实验步骤：

第一步：按装置图中所示进行操作，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。

第二步：。

第三步：记录相同时间内有色液滴移动距离为b，比较a、b数值的大小。

④预期结果及结论：。

解析：该题的关键是对照实验的设置，而对照实验设置的关键在单一变量的确定，单一变量应从实验目的中去发现，在预测结果和结论时建议先找到结论，再反推结果，这样不至于漏掉某一种可能的实验结果。如本题先找结论，为①机械损伤对呼吸无影响，②机械损伤对呼吸速度有影响，可能是促进呼吸，也可能是抑制了呼吸作用。

答案：（1）与实验相等量消毒的无活力（如加热后冷却）的樱桃与实验组等量的20%NaOH （2）①樱桃是否受机械损伤 ②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高（或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高） ③向容器内加入与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与实验组完全相同 ④如果a﹤b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高；如果a=b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率没有影响；如果a﹥b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低

第4节能量之源——光与光合作用

学什么

[知识清单]

一、捕获光能的色素和结构

1．捕获光能的色素

（1）绿叶中色素的提取和分离

①可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于研磨充分，后者可防止研磨中色素被破坏。

②分离的原理是利用色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸上扩散的快，反之则慢。

（2）色素的种类和吸收光谱

色素种类		颜色	吸收光谱	滤纸条上位置
叶绿素（约占3/4）	叶绿素a	蓝绿色	主要吸收红光和蓝紫光	中下层
叶绿素（约占3/4）	叶绿素b	黄绿色	主要吸收红光和蓝紫光	最下层
类胡萝卜素（约占1/4）	胡萝卜素	橙黄色	主要吸收蓝紫光	最上层
类胡萝卜素（约占1/4）	叶黄素	黄色	主要吸收蓝紫光	中上层

2．叶绿体的结构和功能

（1）结构：

一般呈扁平的椭球或球形，外表具双层膜，内部有许多基粒，每个基粒由一个个的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素分布于类囊体的薄膜上。

（2）功能：

叶绿体是进行光合作用的场所，其内不仅分布有光合色素，还有许多进行光合作用所必需的酶。

二、光合作用的原理和应用

1．光合作用的探究历程

（1）1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实植物可以更新空气。

（2）1779年，荷兰科学家英格豪斯，通过实验发现，普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶，才能更新浑浊的空气。

（3）1845年，德国科学家梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转化为化学能储存起来。

（4）1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物除O₂外还有淀粉。

（5）1839年，英国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法对光合作用过程进行了研究，证明了光合作用释放的O₂来自水。

2．光合作用的过程

（1）光反应

①场所：叶绿体的类囊体薄膜上。

②条件：光能、色素、酶等。

③物质变化：将水分解为O₂和[H]，将ADP和P₁合成ATP。

④能量变化：光能转变为化学能。

（2）暗反应

①场所：叶绿体的基质中。

②条件：酶、[H]、ATP。

酶

③物质变化

酶

CO₂的固定：C₅+CO₂→2C₃。

ATP

C₃的还原：2C₃+[H]→（CH₂O）+H₂OC₅。

④能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能。

3．光合作用原理的应用

（1）光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

（2）影响光合作用强度的因素包括空气中CO₂的浓度、土壤中水分和矿质元素的多少、光照的长短和光的强弱以及温度的高低等。

4．化能合成作用

（1）概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。

（2）实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时所释放的化学能，将CO₂和H₂O合成糖类。

考点1 叶绿体中的色素及其功能

1．探究实验：叶绿体中色素的提取和分离

（1）实验原理：

①绿叶中的各种色素能溶于有机溶剂（无水乙醇或丙酮）中，而不溶于水，从而使色素从生物组织中脱离出来。

②各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素分离开。

（2）实验程序：

（3）实验成功的关键：

①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。

②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。

③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画2～3次。

④滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。

2．色素与吸收光谱

[特别提醒] ①图示仅表明叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量较大，对黄绿光区的吸收量较少，并非不吸收；而类胡萝卜素的曲线也仅表示对蓝紫光的吸收量较大，对其他光吸收量较少。

②色素提取液呈淡绿色的原因分析：

a．研磨不充分，色素未能充分提取出来。

b．称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。

c．未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

③植物细胞中的色素并不都分布于叶绿体，有些分布于叶绿体类囊体薄膜上（如胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b），有些则分布于液泡中（如花青素等）。

④若将绿色叶片研磨液，滴于圆形叶片圆心处，以层析液层析，可在滤纸上呈现四个同心圆，由外向内依次为：橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a及黄绿色的叶绿素b。

1．关于绿叶中色素的提取和分离实验：

（1）在“叶绿体色素的提取和分离实验”中，将叶绿体色素进行分离的方法名称是：。

（2）某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，损伤情况如下所述：

①将5克新鲜完整的菠菜叶片，放在研钵中，加入少许SiO₂和CaCO₃，再加入10mL无水乙醇，进行迅速充分的研磨。

②在预备好的滤纸条上，距剪去两角的一端1cm处用圆珠笔画一条横线。

③用毛细吸管吸取少量滤液，沿横线处小心均匀地画出一条滤液细线，紧接着重复画2～3次。

④将层析液倒入烧杯中，然后将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入到层析液中。注意：一定要让层析液没及滤纸上的滤液细线。

结果实验失败了，请指出其错误所在：

① 。

② 。

③ 。

④ 。

解析：将叶绿体中色素进行分离的方法是“纸层析法”，为使滤液细线画得整齐，应事先用铅笔画一条横线，重复划线时应待上次所画滤液细线干燥后，再进行下次画线；进行层析时，为防止色素溶解于层析液中，应严禁层析液没及滤液细线。

答案：（1）纸层析法（2）①不应用完整叶片而应剪碎 ②不能用圆珠笔而应用铅笔 ③“紧接着”改为“待滤液干燥后” ④“一定要让”改为“一定不要让”

考点2 光合作用过程

1．光合作用过程图解

2．光照与CO₂浓度变化对植物细胞内C₃、C₅、[H]、ATP、（CH₂O）合成量的影响状况分析：

当外界因素中光照强度、CO₂浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C₃、C₅、[H]、ATP及（CH₂O）生成量或消耗量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：

条件	C₃	C₅	[H]和ATP	（CH₂O）
停止光照CO₂供应不变	增加	减少	减少或没有	减少或没有
突然光照CO₂供应不变	减少	增加	增加	增加
光照不变停止CO₂供应	减少	增加	增加	减少或没有
光照不变增加CO₂供应	增加	减少	减少	增加

3．光合作用与细胞呼吸及比较

比较项目类型		光合作用	细胞呼吸
区别	范围	绿色植物的绿色细胞	一切生物的生活细胞
	与光的关系	在光照下才能进行	与光无关，每时每刻都在进行
	场所	叶绿体	细胞质基质和线粒体
	物质变化	将无机物合成有机物	分解有机物
	能量变化	将光能转变为化学能储存在所合成的有机物中	将储存在有机物中的化学能释放出来，一部分转移给ATP，一部分以热能形式散失
	实质	把无机物合成有机物，同时将光能转变成化学能储存在所合成的有机物中	分解有机物，释放能量
联系	光合作用为细胞呼吸提供了物质基础和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料，为光合作用产物的运输等提供了能量，图解如下：

[特点提醒]（1）光合作用并非都在叶绿体中进行，如蓝藻，为原核生物，无叶绿体，但有光合色素，分布于光合片层，用于光合作用。

（2）化能合成作用也是将CO₂、H₂O合成有机物，释放出O₂，但其能量不是来自光能，而是来自氧化无机物释放的能量。

[考题解析]

2．（2009年南通模拟）光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，正面简图表示了两者之间的关系，下列叙述正确的是（）

A．①过程产生的[H]和④过程产生的[H]都能与氧结合产生水

B．③过程的场所是细胞质基质，④过程的场所是线粒体基质

C．③过程需有水参与，产生少量能量

D．①③④⑤过程都能产生ATP，且都能用于生物体的各种生命活动

解析：①过程产生的[H]专用于暗反应中还原C₃化合物；④过程发生于真核细胞的线粒体基质中，但原核生物无线粒体其④过程发生于细胞质基质中。

答案：C

考点3 影响光合作用的外界因素及其在生产上的应用

因素	图像	关键点的含义	在生产上的应用
光照强度		①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO₂量可表示此时细胞呼吸的强度。 ②AB段：随光照强度加强，光合作用强度逐渐加强，CO₂的释放量逐渐减少，这是因为有一部分CO₂用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 ③B点：细胞呼吸释放的CO₂全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。 ④BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了	阴生植物的B点左移，C点降低，如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置等都是这一原理的具体运用
温度		AB段（10～35℃）随温度的升高光合作用逐渐加强；B点（35℃）表示光合作用的最适温度。当温度超过B点（BC段）时，与光合作用有关的酶活性下降，光合作用强度也开始下降；50℃左右光合作用几乎停止	白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温度，以降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗
CO₂浓度、含水量和矿质元素		①AB段：在一定范围内，随CO₂浓度、水和矿质元素的增多，植物的光合作用强度越高。 ②A点：表示植物进行光合作用所需CO₂、水、矿质元素的最低浓度。 ③B点：表示CO₂、水、矿质元素的饱和点，超过该点，植物的光合作用强度不再增加（主要受细胞内酶的数量和酶的活性的限制）	①对农田里的农作物应合理密植；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用CO₂发生器。 ②矿质元素直接或间接影响光合作用。但施肥过多又会影响到对水的吸收，因此要合理施肥。 ③水是光合作用的原料和化学反应的介质，水对光合作用的影响在多数情况下是间接影响。如缺水导致气孔关闭，限制CO₂进入叶片等
绿叶的面积		①OA段：随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大。A点：为光合作用叶面积的饱和点。 ②OB段：表明干物质量（有机物净生产量，即光合作用的生产量-呼吸消耗量）随叶面积增加而增加。 ③BC段：随叶面积的增大干物质积累量降低	适当间苗，合理密植，适当修剪，避免徒长

[考题解析]

3．下图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述中错误的是（）

A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C₃浓度降低

B．曲线中d点转向b点时，叶绿休整 C₅浓度升高

C．ab段影响光合作用速率的主要因素是光照强度

D．bc段影响光合作用速率的限制性因素可能是温度等其他条件

解析：a点转向b点时，光反应增强能提供更多的[H]和ATP用于C₃的还原，故其浓度会下降；d点转向b点时二氧化碳的浓度增加，会有更多的C₅用于二氧化碳的固定，故其浓度会下降；ab段表示随光照强度的增强，光合作用效率提高，故此时光照是影响光合作用的主要因素；bc段光照强度已经饱和，温度、二氧化碳浓度等成为光合作用的限制因素。

答案：B

[真题回放]

题型1 捕获光能的色素和结构

[例1]（2008年高考海南卷）关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述，错误的是（）

A．叶绿体色素与ATP的合成有关

B．叶绿体色素参与ATP的分解

C．叶绿体色素与O₂和[H]的形成有关

D．叶绿体色素能吸收和传递光能

[解析]叶绿体中的色素可吸收光能并将光能转化为ATP中活跃化学能，叶绿体中色素吸收光能后可将H₂O光解，产生O₂和[H]，但ATP水解过程不需色素参与。

[答案]B

【归纳】

影响叶绿素合成的因素

①光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。

②温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。

③必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。

注：叶黄素和胡萝卜素中不含Mg²⁺，故缺Mg²⁺时可使叶片呈现胡萝卜素和叶黄素的颜色。

题型2 光合作用过程及其与呼吸作用的关系

[例2]（2007年高考山东卷）以测定的CO₂吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（）

A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等

B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多

C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少

D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等

【解析】A项正确：光下CO₂的消耗量应为CO₂吸收量与呼吸CO₂释放量之和，35℃时消耗量为3.00+3.50=6.50，30℃时为3.50+3.00=6.50。B项错误：图中可见光下25℃时CO₂吸收量最大，故25℃时植物积累的有机物的量最多。C项错误：25℃时，光合作用CO₂的消耗量应为3.75+2.25=6.00，而30℃、35℃时都为6.50。D项错误：图中两曲线的交点应表示光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等。

【答案】A

[归纳]

真正光合速率，表现光合速率与呼吸速率的关系

①真正（实际）光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率。（如下图所示）

②表观（净）光合速率通常用植物或叶片O₂释放量、CO₂吸收量或有机物积累量来表示。

③真正（实际）光合速率通常用O₂“产生”量、CO₂固定量或有机物制造量来表示。（也可用叶绿体CO₂吸收量或叶绿体O₂释放量表示）

④呼吸速率通常用黑暗中CO₂释放量、O₂吸收量或有机物消耗量来表示。

题型3 光合作用的制约因素及相关实践应用

[例3]（2008年高考宁夏卷）将长势相同、数量相等的甲、乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照、温度等相同且适宜的条件下培养，定时测定玻璃罩内的CO₂含量，结果如图。据图回答：

（1）0～25min期间，影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是含量。

（2）乙植株比甲植株固定CO₂的能力。

（3）0～15min期间植株释放O₂速率的变化趋势是。

（4）30～45min期间两个玻璃罩内CO₂含量相对稳定的原因是。

【解析】本题考查外界因素对光合作用的影响以及光合作用强度与细胞呼吸强度之间的关系。（1）0～25min期间，甲品种大豆幼苗的玻璃罩内的CO₂含量减少的幅度渐渐变小，25min后玻璃罩内的CO₂含量相对稳定，说明在光照、温度等相同且适宜的条件下，甲品种大豆幼苗的光合作用速率在0～25min期间因原料CO₂量不断减少而逐渐减小，25min后甲品种大豆幼苗的光合作用速率与呼吸作用速率相等。（2）当玻璃罩内CO₂含量很低时，乙植株仍能从玻璃罩内吸收CO₂，说明乙品种大豆幼苗固定CO₂的能力强，能利用低浓度的CO₂。（3）0～15min期间因玻璃罩内CO₂含量减少的幅度渐渐变小，即净光合作用速率逐渐降低，故对应的植株释放O₂的速率也会逐渐减慢。（4）玻璃罩内CO₂含量相对稳定，并不是说植株不进行光合作用，而是光合作用速率等于呼吸作用速率，植株呼吸作用产生的CO₂正好能够满足光合作用的需要。

[答案]（1）CO₂ （2）强（3）减慢（4）植物呼吸作用释放CO₂的量与其光合作用消耗CO₂的量相等（或呼吸作用速率与光合作用速率相等）

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细胞的能量供应和利用