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第3讲　能量之源——光与光合作用
一、色素的种类和吸收光谱
色素种类21世纪教育网21世纪教育网 叶绿素（3/4） 类胡萝卜素（1/4）21世纪教育网
叶绿素a 叶绿素b ________ 叶黄素
颜色 ________ ________ 橙黄色 ________
吸收光谱 主要吸收__________ 主要吸收________
分布 叶绿体的__________上
二、光合作用的探究历程
时间 科学家 探究结果
1771年 普利斯特利 植物可以更新蜡烛燃烧或动物呼吸而变污浊的______
1779年 英格豪斯 ________在更新空气中不可缺少
1785年 — 绿叶在光下放出的气体是______，吸收的是________
1864年 萨克斯 光合作用的产物是________
1893年 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____
20世纪40年代 卡尔文 利用同位素示踪技术探明了______的转化途径
三、光合作用与化能合成作用过程
1．叶绿体的结构与功能
（1）结构。
①一般呈扁平的________或球形。
②外有双层膜，内部的基粒是由________垛叠而成。
③吸收光能的色素位于类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶分布在______________和______中。
（2）功能。
进行光合作用，利用光能将无机物合成有机物，将光能转化为________储存在有机物中。
2．光合作用过程与应用
（1）过程。
（2）应用。
①光合作用强度是指植物在__________内通过光合作用制造________的数量。
②影响光合作用强度的外界因素包括______________、土壤中矿质元素的多少、________________、温度等。
3．化能合成作用
（1）概念：某些细菌利用体外环境中________________时所释放的化学能来制造有机物的合成作用。
（2）实例：硝化细菌利用氨氧化成HNO2或HNO3时所释放的化学能将________和________合成糖类。
1．在光合作用过程中，释放出氧和产生ATP都离不开（　　）
A．叶绿体色素和CO2 B．水和CO2
C．叶绿体色素、酶和光能 D．水、CO2和光能
2．在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是（　　）
①叶绿体基质　②类囊体薄膜　③线粒体基质　④线粒体内膜
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
3．下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是（　　）
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段
C．③是三碳化合物，能被氧化为（CH2O）
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
4．种植农作物，必须考虑通风的问题。原因是（　　）
A．需要增加作物叶片吸收光能的面积
B．必须降低作物周围环境的温度才能增加有机物的积累
C．需要增加植株周围的二氧化碳浓度
D．必须降低作物周围空气中氧气的浓度以减少细胞的有氧呼吸
5．下图为叶绿体中光合作用过程示意图，请回答下列问题。
（1）图中[1]的结构名称是________，上面分布有________等物质。[3]的产生来自于[　]________的分解。
（2）图中Ⅰ为光合作用的________阶段；Ⅱ为________阶段。
（3）图中Ⅰ阶段产生的[　]________和[　]________，用于Ⅱ阶段的反应。
（4）图中由C5与[　]________结合形成[　]________，再经过一系列复杂过程最终合成[　]________等有机物。
考点一　光合作用过程分析
光反应 暗反应
时间 短促，以微秒计 较缓慢
条件 色素、光照、光反应所需酶 暗反应所需酶
场所 叶绿体类囊体的薄膜 叶绿体基质
物质变化 水的光解：H2O→O2＋[H]ATP的形成：ADP＋Pi→ATP＋能量 CO2的固定：CO2＋C5→2C3C3的还原：C3＋[H]＋ATP→（CH2O）＋C5＋ADP＋Pi
能量变化 光能转变为ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
联系 （1）光反应为暗反应提供还原剂NADPH、ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。两者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的
易错警示
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较小。
③真核细胞中与光合作用有关的色素只存在于叶绿体中，其他结构如液泡中色素与吸收光能无关。
【例1】阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，它会随太阳的运动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的有关曲线，此曲线说明（　　）
A．“光斑”照射前，光合作用无法进行
B．“光斑”照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．“光斑”照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用
D．CO2吸收曲线AB段的变化说明暗反应的进行与光照无关
解析：O2释放速率代表光反应速率（虚线），CO2吸收速率代表暗反应速率（实线），“光斑”照射前，有O2释放，说明能进行光合作用；“光斑”照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的；随后O2释放速率明显下降，与CO2吸收速率相当，说明暗反应对光反应有限制作用；AB段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，最终导致暗反应也逐渐减弱。
答案：C
变式训练 1 下列最能反映光合作用能量转移途径的是（ 　　）
A．光能→ATP→葡萄糖 B．光能→电能→ATP→葡萄糖
C．光能→电能→ATP→有机物 D．光能→有机物→ATP
考点二　影响光合作用强度的因素
1．光照强度
原理：影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应。
图像：
应用：温室大棚生产可适当提高光照强度；延长光照时间；增大光合作用面积（合理密植）；大棚用无色透明塑料膜。
2．二氧化碳浓度
原理：影响暗反应阶段，制约C3的生成。
图像：
应用：温室栽培作物时，适当提高室内二氧化碳浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥，可提高作物的光合作用速率。
思维拓展
当外界条件变化时，CO2（光）补偿点移动规律如下。
（1）若呼吸速率增加，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。
（2）若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。
（3）阴生植物与阳生植物相比，CO2（光）补偿点和饱和点都相应向左移动。
3．温度
原理：通过影响酶的活性进而影响光合作用。
图像：
B点所示温度为此酶所需要的最适温度。
应用：适时播种；温室栽培作物时，白天适当提高温度，以增强作物的光合作用速率，夜间适当降低温度，抑制细胞呼吸酶的活性，以减少有机物的消耗，增加作物产量。
【例2】下图表示植物生理作用与环境因素之间的关系，下列叙述正确的是（　　）
A．甲图中B点表示光合作用消耗的CO2与呼吸作用释放的CO2相等
B．光照强度为a时，不同温度情况下CO2吸收量不同，其主要原因是不同温度条件下光反应强度不同
C．乙图中曲线CD段说明在一定范围内，随着CO2浓度的升高，光合作用逐渐加强；D点之后，影响光合作用强度的因素只有光照强度和温度
D．要提高农作物的产量，只需注意提供上述环境因素即可
解析：光照强度为a时，不同温度条件下CO2吸收量不同，其主要原因是不同温度条件下酶的活性不同。乙图中曲线CD段说明在一定范围内，随着CO2浓度的升高，光合作用逐渐加强；D点之后，影响光合作用强度的外界因素主要是光照强度和温度，细胞内部因素也会影响反应的进行。影响植物光合作用的因素有二氧化碳、适宜的温度、较强的光照强度，另外充足的水分和矿质营养等也是必需的。
答案：A
变式训练2 将长势、质量相等的玉米和小麦分别种植在质量相等的两个小容器的完全培养液中，如下图所示，天平处于平衡状态。若用一个大型玻璃罩罩住此实验装置，几天后发现天平开始向玉米一边倾斜，造成质量不平衡的主要因素是（　　）
A．水 B．阳光 C．CO2 D．矿质元素
考点三　光合作用过程中条件骤变引起的物质量变
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量及有机物的合成量变化可以采用如图分析。
①表示ATP的生成，②表示ATP的分解，③表示C3的还原，④表示CO2的固定，当外界因素中光照强度、CO2浓度骤变时，短时间内将直接影响光合作用过程中[H]、ATP、ADP、C3及C5的生成量，进而影响叶肉细胞内这些物质的含量，它们的关系归纳如下。
条件 停止光照，CO2供应不变 光照适量增加，CO2供应不变 光照不变，停止CO2供应 光照不变，CO2供应过量
C3 增加 减少 减少 增加
C5 下降 增加 增加 减少
[H]和ATP 减少或没有 增加 增加 减少
葡萄糖合成量 减少或没有 增加 减少或没有 增加
思维拓展
（1）以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。
（2）在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
【例3】将植物栽培在适宜的光照、温度、充足的CO2条件下，如果突然停止光照，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是（　　）
A．上升、下降、上升 B．下降、上升、上升
C．下降、上升、下降 D．上升、下降、下降
解析：如果突然停止光照，光反应受影响，ATP的产生量减少，对C3的消耗减少，同时CO2的固定仍在进行，所以C3的含量会升高，C3的还原减少，生成C5的量减少，所以C5的含量会下降。
答案：D
考点四　光合作用与细胞呼吸综合分析
1．区别
项目 光合作用 细胞呼吸
代谢类型 合成作用 分解作用
物质变化 无机物合成有机物 有机物被分解成无机物
能量变化 光能→化学能 化学能→ATP、热能中活跃化学能
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所 主要是叶绿体 细胞质基质和线粒体
条件 只在光下进行 时刻都在进行
2．联系
（1）元素转移途径分析。
C：CO2（CH2O）丙酮酸CO2
O：H2OO2H2O
H：H2O[H]（CH2O）[H]H2O
（2）气体交换分析。
（3）[H]与ATP的来源和去向分析。
项目 光合作用 有氧呼吸
[H] 来源 光反应中水的光解 来自细胞呼吸第一阶段葡萄糖到丙酮酸、第二阶段丙酮酸及水的分解
去向 作为还原剂还原C3形成（CH2O） 用于第三阶段中与O2结合形成H2O，同时产生大量ATP
ATP 来源 产生于光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜上）光能→电能→ATP中活跃的化学能 有氧呼吸三个阶段，无氧呼吸第一阶段
去向 光反应产生的ATP专用于暗反应C3还原的供能 用于生物体的各项生命活动，如主动运输、生物电、神经传导、物质合成等
3.光合作用与细胞呼吸综合计算总结
（1）光合作用强度的表示方法。
①单位时间内光合作用产生有机物的量；②单位时间内光合作用吸收CO2的量；③单位时间内光合作用释放O2的量。
（2）在光下，植物光合作用与呼吸作用同时进行：
①植物黑暗条件下的耗氧量即为植物的呼吸作用强度。
②光合作用（实际）产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量。
③光合作用二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳释放量。
④光合作用葡萄糖净生产量＝光合作用（实际）葡萄糖生产量－呼吸作用葡萄糖消耗量。
思维拓展
①用单位时间内植物光合作用从周围空气中吸收CO2的量或单位时间内光合作用放出O2的量来测定光合作用强度，测的是周围空气中气体的变化，所以所测数据为净光合速率。
②如果用实验测只能在黑暗条件下测植物呼吸速率；在光照条件下测净光合速率；不能测到真正光合速率，因为呼吸作用每时每刻都在进行着。
【例4】下图表示某池塘中两类生物在一昼夜内释放或吸收CO2量的变化，下列有关叙述正确的是（　　）
A．曲线a可以代表池塘中藻类光合作用强度变化
B．曲线b可以代表池塘中腐生生物呼吸作用强度变化
C．2时左右CO2释放量下降与水温较低有关
D．18时左右曲线b所代表的生物不进行呼吸作用
解析：曲线a代表的是异养生物的呼吸作用；曲线b代表的是池塘中的生产者既进行光合作用，也进行呼吸作用；18时左右曲线b所代表的生物依然要进行呼吸作用。
答案：C
变式训练 3 下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述，合理的是（　　）
A．叶绿体和线粒体都发生氧化还原反应，都有ATP合成酶
B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都产生ATP
C．只要线粒体消耗O2，光合作用就不缺少ATP和CO2
D．有光条件下，线粒体和叶绿体合成ATP都有赖于O2
叶绿体中色素的提取与分离
1．原理
（1）叶绿体中的色素容易溶解在有机溶剂中。（2）各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素在滤纸上扩散的速率快，位于上方，溶解度低的色素在滤纸上扩散的速率慢，位于下方。
2．试剂的作用
化学试剂 作用
无水乙醇 提取叶绿体中的色素
SiO2 破坏细胞结构，使研磨充分
CaCO3 中和研磨过程中细胞释放出来的酸性物质，利于保护色素
层析液 分离绿叶中的色素
3.实验过程
提取色素（称重→剪碎→研磨→过滤→收集滤液）→制备滤纸条→画滤液细线→用层析液分离色素。
4．实验结果
（1）实验的目的是验证叶绿体中色素的种类和数量，了解叶绿体中各种色素的颜色，而不是验证各种色素吸收的主要光谱。
（2）色素提取液呈现淡绿色的原因主要有以下几个方面：①绿叶不新鲜或绿叶量少；②研磨不充分，色素未能充分释放出来；③无水乙醇加入过多，滤液浓度低；④未加入碳酸钙或加入量过少，色素分子部分被分解。
（3）影响叶绿素合成的因素。
①光照：光是叶绿素合成的必要条件，也可以说没有光照不能合成叶绿素。
②温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。
③镁等无机盐：镁是构成叶绿素的成分，缺镁叶片变黄。
（4）色素分离的注意事项归纳。
注意事项 操作目的
滤纸预先干燥处理（保持干燥） 使层析液在滤纸上扩散速度快
滤液细线要直、细、均匀 使分离的色素带整齐、不重叠
滤液细线干燥后重复画3～4次 增加色素的量，使分离效果明显
滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中
如图所示为新鲜菠菜叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（　　）
A．提取色素时加入石英砂是为了加速研磨，加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．乙色素含量最多，颜色为蓝绿色
C．四种色素都能溶解在93号汽油中，丁色素的溶解度最小
D．四种色素中，甲和乙主要吸收红光
1．下图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出部分结构放大图。下列有关叙述正确的是（　　）
A．图乙所示结构取自图甲中的①或③
B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示的结构上
C．图乙所示的结构是消耗ATP的场所
D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜面积
2．番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是（　　）
A．光反应强度升高，暗反应强度降低
B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低
D．光反应强度降低，暗反应强度不变
3．（2013·安徽安庆模拟）利用离体的能够进行光合作用的叶绿体进行如下实验，下列说法错误的是（　　）
A．甲装置中的碳酸氢钠溶液能够为光合作用提供CO2
B．在光照强度和CO2浓度适宜的情况下，适当提高温度可以提高乙装置光合作用的强度
C．向丙装置中添加ATP和[H]，叶绿体中仍有糖类物质产生
D．上述实验装置能够证明光合作用需要CO2和一定的光照强度和温度
4．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。下列能正确表示E点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比（体积比）的是（　　）
5．蘑菇必须生活在有机质丰富的环境中，根据这一特点可以推知，蘑菇细胞中不可能有（　　）
A．叶绿体 B．线粒体 C．核糖体 D．细胞器
6．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题。
（1）图中物质A是________（填“C3化合物”或“C5化合物”）。
（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是____________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是____________________________ ______________________________________________________________________________。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（填“低”或“高”）。
（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________（填“高”或“低”），其原因是_______________________________________。
参考答案
基础梳理整合
基础梳理
一、胡萝卜素　蓝绿色　黄绿色　黄色　红光和蓝紫光　蓝紫光　类囊体薄膜
二、空气　光照　O2　CO2　淀粉　H2O　CO2
三、1.（1）①椭球形　②类囊体薄膜　③类囊体的薄膜上　基质　（2）化学能
2．（1）光、色素、酶　[H]＋O2　光能　ATP　ATP中活跃的化学能　酶、CO2、[H]、ATP　2个C3　C3　[H]　C5　糖　ATP中活跃化学能
（2）①单位时间　有机物　②空气中的CO2浓度　光照强度的大小
3．（1）某些无机物氧化　（2）CO2　H2O
考点自测
1．C　解析：在光合作用过程中，释放出氧和产生ATP属于光反应，和光反应有关的是类囊体膜上的色素、酶以及光能。
2．A　3.B　4.C
5．答案：（1）类囊体　光合色素及相关的酶　2　水　（2）光反应　暗反应　（3）4　ATP　5　NADPH　（4）6　CO2　7　C3　8　糖类
核心理解突破
【变式训练1】 C　解析：光合作用的过程中包含的能量转化形式是光能→电能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。
【变式训练2】 C　解析：在大型玻璃罩罩住的实验装置中，两种植物利用CO2的能力就成了两侧重量差距的原因。在同样的环境中，哪种植物利用CO2的能力强，光合作用速率就大，制造的有机物就多，植物的重量就大，天平就向这侧倾斜。
【变式训练3】 A　解析：在叶肉细胞中叶绿体和线粒体都发生氧化还原反应，都存在由ATP合成酶催化的ATP合成反应；线粒体产生ATP与氧气有关，细胞质基质有氧条件、无氧条件都能产生ATP，叶绿体产生ATP在有光条件下；光合作用产生ATP过程属于光反应，在无光的条件下不能产生；有光存在的条件下，叶绿体产生ATP的同时能产生氧气，但氧气不是产生ATP的条件。
实验探究拓展
针对训练
B　解析：提取色素时加入石英砂的作用是保证研磨充分，加入碳酸钙是为了防止在研磨中色素被破坏；根据扩散距离可确定甲、乙、丙和丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，叶绿素a含量最多，颜色为蓝绿色；丁色素扩散距离最远，其溶解度最大；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。
演练巩固提升
1．D　解析：图甲中①为叶绿体的内膜，②为叶绿体的外膜，③为基粒，④为叶绿体的基质；乙图为基粒类囊体膜。图乙所示结构应取自图甲中的③；与光合作用有关的酶分布在基粒和基质中；图乙所示的结构是产生ATP的场所。
2．B　解析：镁是合成叶绿素的原料，缺镁培养液培养的植物叶绿素合成受阻，光反应减弱，合成的[H]（NADPH）与ATP减少，从而使暗反应强度也降低。
3．D　解析：碳酸氢钠分解后能够释放出CO2，为光合作用提供原料；在适宜的条件下，适当提高温度可以增加酶的活性，提高光合作用的速度；给丙装置提供ATP和[H]，在黑暗条件下，暗反应仍能进行；由于三组实验中不存在单一变量，因此，不能证明光合作用需要CO2。
4．B　解析：E点时CO2的量不再增加，超过E点后CO2的含量下降，说明此时光合作用速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
5．A　解析：蘑菇是真核生物，含有线粒体、核糖体等细胞器。必须生活在有机质丰富的地方，需要从环境中获得现成的有机物，营养方式是异养，不可能含有叶绿体。
6．解析：（1）在CO2浓度降低时，A物质减少，B物质增多，因此A物质为C3化合物，B物质为C5化合物。（2）在CO2浓度为1%的环境中，暗反应已达到相对稳定，暗反应中生成2个C3化合物，需消耗1个C5化合物，因此C3化合物的量是C5化合物的2倍。CO2浓度降低，消耗C5化合物减少，而C5化合物的生成速率短时间内不变，使C5化合物积累。（3）若该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应经过一段时间后达到稳定，C3化合物的量仍高于C5化合物的量。（4）在较低CO2浓度下，植物所需[H]和ATP较少，因此，所需光照强度较低。
答案：（1）C3化合物　（2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　（3）高　（4）低　CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少
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第5章　细胞的能量供应和利用
考纲点击 权威解读
1.酶在代谢中的作用（Ⅱ） 理解酶的本质、作用、特性及影响因素的图表分析和实验设计
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ） 理解ATP的结构、特点及在细胞代谢中的作用
3.细胞呼吸（Ⅱ） 理解细胞呼吸方式、影响细胞呼吸的因素及原理的应用
4.光合作用的基本过程（Ⅱ） 光合作用的过程及动态分析
5.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ） 理解影响光合作用的因素并能理解相应曲线的含义，正确判断各因素变化后相关物质的变化情况及曲线上点的移动方向
6.探究影响酶活性的因素（实验） 掌握实验的原理和方法，理解影响酶活性的因素，并能对实验做出相关分析和评价
7.探究酵母菌的呼吸方式（实验） 理解实验的原理和方法及产物的验证
8.叶绿体色素的提取和分离（实验） 掌握色素提取和分离的原理和方法，尤其是要明白各种药品的作用和各注意事项的原因，能对出现的不同现象做出解释
第1讲　降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
1．酶在细胞代谢中的作用
（1）细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的__________的统称，是细胞生命活动的基础。
（2）活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的________所需要的能量。
（3）酶的作用机理：降低化学反应的________，且与无机催化剂相比，酶____________的作用更显著，催化效率更高。
2．酶的本质
酶是________产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是________，少数是______。
二、酶的特性
1．高效性
酶的催化效率大约是无机催化剂的__________倍。
2．专一性
每一种酶只能催化______________化学反应。
3．作用条件较温和
（1）酶都在最适______和温度下活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
（2）过酸、过碱或高温下，酶都会________。
三、控制变量
1．实验变量21世纪教育网
（1）变量：实验过程中可以变化的______。
（2）自变量：人为改变的______。
（3）因变量：随着________的变化而变化的变量。
（4）无关变量：除________外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。
2．对照实验
除了一个因素以外，其余因素都________的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置________和实验组。
1．下列关于酶的概念，最准确的叙述是（　　）
A．酶是一种蛋白质
B．酶是一种具有催化能力的蛋白质
C．酶是活细胞产生的一种蛋白质
D．酶是活细胞产生的具有催化能力的一种有机物
2．唾液淀粉酶进入胃后，将（　　）
A．继续催化淀粉水解 B．受胃液保护不分解
C．不发生变化 D．自身被分解
3．催化脂肪酶水解的酶是（　　）
A．肽酶 B．蛋白酶
C．脂肪酶 D．淀粉酶
4．酶具有极强催化功能的原因是（　　）
A．增强了反应物之间的接触面
B．降低了化学反应的活化能
C．提高了反应物分子的活化能
D．酶提供使反应开始所必需的活化能
5．活细胞中合成酶的主要场所是（　　）
A．细胞核 B．线粒体
C．核糖体 D．高尔基体
考点一　酶的本质、作用及其实验验证
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 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核（真核生物）
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所 细胞内、外或生物体外均可
生理功能 生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2．酶的催化作用的实验验证
（1）原理：2H2O22H2O＋O2
（2）实验设计。
对照组：①H2O2溶液在常温下几乎不分解。
（3）实验过程的变量及对照分析。
自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组
②号：90 ℃水浴加热③号：加入质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴④号：加入质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液2滴 H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 ①号试管 ②③④号试管
（4）实验结果及分析：④与①、③与①对照实验分析表明酶同无机催化剂一样，具有催化作用；④与③对比，说明酶比无机催化剂的催化效率高，具有高效性。
思维拓展
（1）酶具有高效性是通过与无机催化剂相比得出的结论。
（2）原核细胞的代谢也需要酶的催化，原核细胞也能产生酶。
【例1】下列关于探究酶特性的实验叙述中，正确的是（　　）
A．若探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物
B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
解析：因加热本身能加快过氧化氢的分解，故不能用过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响；探究酶的高效性时用酶与无机催化剂作比较；探究温度对淀粉酶活性的影响，不选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为斐林试剂检测中水浴加热时会使低温条件下的酶的活性升高；用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，不用碘液对实验结果进行检测，因为无论蔗糖水解与否遇碘液都没有颜色变化。
答案：B
变式训练 1 下列关于酶和激素的叙述，正确的是（　　）
A．同一个体的不同组织细胞中，激素种类不同，而酶的种类相同
B．酶能降低化学反应的活化能，缩短反应时间，但不改变反应平衡点
C．产生酶的细胞一定能产生激素
D．解旋酶几乎存在于所有的细胞中，其化学本质是蛋白质或RNA
考点二　与酶有关的曲线分析
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。
（3）酶只能催化已存在的化学反应。
2．影响酶活性的曲线
（1）甲、乙曲线表明：①在一定温度或pH范围内，随温度或pH的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。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。
（2）从丙图可以看出：在酶有活性的前提下反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
3．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。
易错警示
（1）当分析底物浓度对酶催化反应速率的影响时，一定要考虑酶浓度条件。如下图：
（2）当分析酶浓度对酶催化反应速率的影响时，一定要考虑底物浓度的条件。如下图：
【例2】下图表示不同条件下的酶反应速率，纵轴为反应速率，横轴为底物浓度。当酶浓度增加1倍时，表示底物浓度和反应速率关系的图是（　　）
解析：在一开始底物浓度较低的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而增加，当底物浓度达到一定值时，受酶数量和活性的限制反应速率不再增加；当酶量增加1倍时，反应速率从一开始就高于酶量增加前的曲线。
答案：D
变式训练2 下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，下列叙述不正确的是（　　）
A．曲线a表示酶与温度的关系， B点所对应的温度表示该酶的最适温度
B．曲线b可以表示人体内胃蛋白酶的活力
C．曲线c可以表示人体内胰蛋白酶的活力
D．曲线d可以表示胃蛋白酶的酶促反应从80 ℃不断降温至0 ℃的实验中测得的反应物量的变化
影响酶活性的因素分析
1．温度能影响酶的活性
（1）实验原理。
①反应原理：
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
（2）实验流程。
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 加等量可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 控制不同温 度条件 60 ℃热水（5 min） 沸水（5 min） 冰块（5 min）
3 加等量新鲜淀粉酶溶液 1 mL（5 min） 1 mL（5 min） 1 mL（5 min）
4 加等量碘液 1滴 1滴 1滴
5 观察实验现象 不出现蓝色（呈现碘液颜色） 蓝色 蓝色
结论 温度能影响酶的活性
2．pH对酶活性的影响
（1）实验原理。
①反应原理：2H2O22H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可根据点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。
（2）实验流程。
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管321世纪教育网
① 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
② 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL氢氧化钠溶液
③ 注入等量的体积分数为3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
④ 将点燃的卫生香分别放入试管内液面的上方，观察现象 猛烈燃烧 几乎不助燃
（3）实验结论。
pH能影响酶的活性，过酸或过碱使酶失去活性。
1．探究温度对酶活性影响时，如果淀粉酶催化淀粉水解，不宜用斐林试剂检测还原糖，因使用斐林试剂需加热，会破坏原来的设定温度。
2．探究pH对酶活性的影响时不宜用淀粉做底物，因为淀粉在酸性条件下也会水解。
1．下图表示将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，将装置置于不断升高的温度环境中，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法中正确的是（　　）
A．Tb为淀粉酶催化反应的最适温度
B．A点对应的温度为最适温度
C．温度从Ta提高到Tb，淀粉酶的活性逐渐增强，麦芽糖的积累量逐渐增加
D．温度从Tb升高到Tc，麦芽糖积累量不再增加，酶的活性已达到最大
2．图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH ＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下叙述正确的是（　　）[来源:21世纪教育网]
A．温度降低时，e点不移，d点右移
B．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
C．pH＝c时，e点为0
D．pH＝a时，e点下移，d点左移
1．下列有关酶的叙述正确的是（　　）
A．酶是通过为反应物供能来提高化学反应速率，所以反应前后酶量不变
B．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
C．在动物细胞培养中，胃蛋白酶可将组织分散成单个细胞
D．DNA连接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯键，所以它们没有专一性
2．下列关于实验变量的叙述，正确的是（　　）
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是因变量
B．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，重铬酸钾溶液是因变量
C．在探究CO2浓度对光合作用强度影响的实验中，光照是无关变量
D．在探究植物细胞吸水和失水的实验中，液泡体积的变化是无关变量[21世纪教育网]
3．下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是（　　）
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL质量分数为3%的淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL质量分数为3%的蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度/℃ 40 60 8021世纪教育网 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有，“－”表示无，“＋”的多少代表颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比在60 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
4．如下图表示某种酶在不同处理条件（a、b、c）下催化某反应的生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是（　　）
A．温度不同
B．pH不同
C．酶量不同
D．反应底物的量不同
5．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是（　　）
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶可能是蛋白质，不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
6．已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速率（即气泡从溶液中释放的速率）来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、质量分数为0.01%的过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。
（1）实验步骤。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）实验结果预测及结论。
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是___________________。由此可得出的结论是__________________________。
（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2的释放速率最快的是______________，原因是 ____________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
基础梳理
一、1.（1）化学反应　（2）常态　活跃状态　（3）活化能
降低活化能
2．活细胞　蛋白质　RNA
二、1.107～1013
2．某一种或某一类
3．（1）pH　（2）变性失活
三、1.（1）因素　（2）变量　（3）自变量　（4）自变量
2．保持不变　对照组
考点自测
1．D　解析：酶是活细胞产生的，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。
2．D　解析：胃液的pH很低，在这种条件下，唾液淀粉酶失去了催化作用；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，会在胃蛋白酶的作用下被分解。
3．B　解析：脂肪酶的化学本质是蛋白质，能将脂肪酶水解的酶只能是蛋白酶。
4．B　解析：酶是有催化作用的有机物，其催化的原理是降低化学反应的活化能。
5．C　解析：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，其合成场所在核糖体。
核心理解突破
【变式训练1】 B　解析：同一个体的不同组织细胞中，遗传信息基本相同，但由于基因的选择性表达，不同的细胞，激素种类不一定相同，酶的种类也不一定相同；酶能降低化学反应的活化能，加快反应速率，但不改变反应的平衡点；几乎所有的活细胞都能产生酶，但不是所有的细胞都能产生激素；解旋酶的化学本质是蛋白质。
【变式训练2】 D　解析：酶都有一个最适温度，高于或低于此温度酶的活性都会降低，曲线a表示的酶与温度的关系是正确的；人体胃蛋白酶的最适pH约为1.5，符合曲线b；曲线c表示的人体胰蛋白酶的最适pH符合正常；人体胃蛋白酶在80 ℃时变性失活，再恢复到其他温度活性也不能恢复。
实验探究拓展
针对训练
1．B　解析：Tb时，麦芽糖的积累量达到最大，说明此时淀粉已失活；在A点对应的温度下，麦芽糖的增加速率最大，应该是淀粉酶催化反应的最适温度；同样道理，温度从Ta提高到Tb，淀粉酶的活性并不是一直在增加；温度从Tb升高到Tc，麦芽糖积累量不再增加说明酶已经失活。
2．A　解析：本题考查酶催化作用的相关知识。乙图中O2的量是由H2O2量决定的，酶只能缩短产生这些O2用的时间，不改变O2产生量。除H2O2量之外其他条件改变，e点都不会移动；H2O2量增加而其他条件不变时，e点会上移，d点右移；温度降低时，酶的催化活性降低，e点不动，d点右移。
演练巩固提升
1．B　解析：酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能，并没有为化学反应提供能量；酶的化学本质是蛋白质或RNA；在动物细胞培养中，不用胃蛋白酶分散细胞，因为胃蛋白酶的最适pH偏酸，不能发挥正常作用；酶都具有专一性。
2．C　解析：在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量；在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，自变量是氧气的有无，因变量是产物的种类；在探究CO2浓度对光合作用强度影响的实验中，自变量是不同浓度的CO2，光照是无关变量；在探究植物细胞吸水和失水的实验中，液泡体积的变化是因变量。
3．B　解析：①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高；④～⑥号试管均未出现砖红色，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解。
4． D　解析：曲线的纵坐标为生成物的量，起点相同，最高点三条线重合，说明生成物的量相同，则反应物量也应该相同。
5．B　解析：从图中信息可知，蛋白酶处理后甲酶活性不变，而乙酶活性明显降低，可推导出甲酶的本质可能是RNA，而乙酶的本质是蛋白质；乙酶活性降低是因为分子结构被破坏。
6．解析：该题要同时验证酶具有催化作用和高效性，因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原则。由实验目的可分析得知本实验中自变量为蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液，因变量为气泡产生的快慢，而实验原理，题干中已经有所描述。在具体步骤的设计中要注意：①编号；②注意等量原则；③适宜温度（37 ℃）。整个实验中，不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管，其次是加FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。若将恒温水浴改为80 ℃，重做实验，则必然会导致过氧化氢酶因高温变性而失去活性，因此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。
答案：（1）①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间
②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液
③观察各试管中释放气泡的快慢
（2）加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用且具有高效性
（3）加FeCl3溶液的试管　在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
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第2讲　细胞的能量“通货”——ATP、
ATP的主要来源——细胞呼吸
一、细胞的能量“通货”——ATP
1．生物体的能源物质
细胞中的____________、脂肪和蛋白质等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞的生命活动提供能量的物质是________。
2．ATP的结构
（1）结构简式：________。
（2）1个ATP分子中含有一个__________，两个______
________，三个__________。
3．ATP与ADP的相互转化21世纪教育网
（1）相互转化关系式：_____________________________________________________。
（2）
（3）ATP与ADP的相互转化是生物界的________。
二、细胞呼吸的方式
1．有氧呼吸
（1）反应式。
________________________________________________________________________。
（2）过程。
21世纪教育网
2．无氧呼吸
（1）反应式。
①产生酒精的反应式为：__________________________________________________。
②产生乳酸的反应式为：__________________________________________________。
（2）过程。
第一阶段与____________完全相同。第二阶段的产物是______________。其全过程都在____________中进行。
3．探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）选择酵母菌为实验材料的原因。
酵母菌是一种单细胞真菌，在________条件下都能生存，其异化作用属于________型。
（2）产物的检测。
试剂 现象（颜色变化）
CO221世纪教育网 澄清的石灰水21世纪教育网 __________21世纪教育网
________水溶液 蓝色→________
酒精 在酸性条件下，使用橙色的________________ 橙色→________
1．ATP之所以能作为能量的直接来源是因为（　　）
A．ATP在细胞中的数量不多
B．ATP中的高能磷酸键很稳定
C．ATP中的高能磷酸键贮存的能量多且很不稳定　
D．ATP是生物体内唯一可以释放能量的化合物
2．下列关于能量的反应的叙述中，不正确的是（　　）
A．这一反应无休止地在活细胞中进行
B．生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自细胞呼吸
C．在ATP与ADP的相互转化中，伴随有能量的贮存和释放
D．这一过程保证了生命活动顺利进行
3．生物的生命活动所需的能量主要来自（　　）
A．糖类的氧化分解 B．脂质的氧化分解
C．蛋白质的氧化分解 D．核酸的氧化分解
4．在叶肉细胞的有氧呼吸过程中，产生ATP最多的阶段是（　　）
A．葡萄糖分解为丙酮酸 B．丙酮酸分解成CO2
C．氢和氧结合成水 D．丙酮酸转变成乳酸
5．雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是（　　）
A．土壤中水分充足，根进行无氧呼吸而受害
B．土壤中缺乏氧气，无氧呼吸产物积累导致细胞死亡，微生物借机繁殖快而引起烂根
C．土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害
D．土壤因水涝温度低，使根受低温损害
考点一　ATP
1．组成元素
ATP的组成元素包括：C、H、O、N、P。
2．结构式及各组分的含义
由简式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。
3．ATP的形成途径
4．ATP与ADP的相互转化
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋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、线粒体和叶绿体类囊体薄膜上 细胞中的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等
关系 ATP与ADP的相互转化过程中反应类型、反应所需的酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此二者相互转化的反应不是可逆反应
思维拓展
能源物质总结
①光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
②光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。
③生物不能直接利用有机物中的化学能，只能利用有机物氧化分解后转移至ATP中的能量。
④能量一经利用，即从生物群落中消失。
⑤ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的ATP只用于暗反应）；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的光能。
⑥病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命活动——增殖中也消耗ATP，但这些ATP则来自于其宿主细胞。
【例1】（2012·北京西城质检）下列过程能使细胞中ADP含量增加的是（　　）
A．甘油通过细胞膜进入细胞
B．线粒体中[H]与O2结合生成水
C．叶绿体基质中C3合成葡萄糖
D细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸
解析：由于ATP水解才能产生ADP，所以如果细胞中ADP的含量增加，说明细胞中发生了耗能反应。甘油通过细胞膜进入细胞属于自由扩散，不消耗能量；线粒体中[H]与O2结合生成水，细胞质基质中的葡萄糖分解成丙酮酸则均属于放能反应，由ADP和Pi合成ATP；C3合成葡萄糖的过程要消耗ATP，所以ADP含量增加。
答案：C
变式训练 关于ATP的叙述，错误的是（　　）
A．ATP供能时需要水的参与
B．活细胞中ATP与ADP间的相互转化时刻发生
C．生命活动越旺盛的细胞，ATP含量越高
D．ATP是生物体生命活动的直接能源物质
考点二　细胞呼吸
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
有氧呼吸的总反应式为：
易错警示
①有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。
②有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自O2。
③不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。
2．影响细胞呼吸的因素及应用
（1）内部因素。
①植物种类：阳生植物＞阴生植物。
②发育阶段：幼苗、开花期＞成熟期。
③不同部位：生殖器官＞营养器官。
（2）外界因素。
因素 原因 曲线 应用
温度 温度主要影响酶的活性。一般来说，在一定温度范围内，呼吸速率随温度的升高而增大 ①低温下贮存蔬菜、水果②大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量
O2 O2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） 适当降低氧气浓度，抑制呼吸消耗，延长蔬菜、水果的保鲜时间
CO2 CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用 在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗
归纳提升
联系高等植物不同部位的细胞基本结构，分析其产生ATP过程的差异。
1．含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。
2．不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。
【例2】（2013·浙江杭州月考）分析下图并回答：经数小时后，U形管A、B两处的液面会出现的情况是（　　）
（实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸汽和温度变化对实验结果的影响）
A．A处上升、B处下降 B．A、B两处都下降
C．A处下降、B处上升 D．A、B两处都不变
解析：小白鼠进行有氧呼吸，消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳被NaOH溶液吸收，容器中气体体积减少，气压降低，U形管中B处上升，A处下降。
答案：C
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验探究过程
（1）通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混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
气消耗完，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通入澄清的石灰水中。
（3）应明确甲、乙两组为对比实验，设置的是相对来讲比较严格的有氧、无氧条件，不能用对照实验的观点来分析甲、乙两组的结论。
（4）不同生物无氧呼吸产物不同，直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是所含基因不同。
1．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a～f所示装置，下列判断不合理的是（　　）
A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→d→c→d，并从e侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D．连接f→d，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
2．如下图表示植物细胞内的代谢过程，下列叙述正确的是（　　）
（1）X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸
（2）①④过程需要消耗[H]，②过程可以产生[H]
（3）①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
（4）①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气
A．（1）（2） B．（1）（4） C．（2）（3） D．（3）（4）
1．下图是生命活动的直接能源物质ATP的结构式，其中能作为RNA的基本单位的是（　　）。
A．① B．② C．③ D．④
2．研究发现，由于运动项目不同，运动员的快肌纤维与慢肌纤维的比例有所不同，如短跑运动员肌肉中慢肌纤维只占24.0%～27.4%，长跑运动员的慢肌纤维可达69.4%～79.4%。比较慢肌纤维与快肌纤维，慢肌纤维的机能及代谢特征是（　　）
选项 线粒体数目 ATP水解酶活性 糖原含量 抗疲劳能力
A 少 高 低 弱
B 多 低 低 强
C 多 低 高 强
D 多 高 高 强
3．下面关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸
B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C．绿藻细胞中有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中
D．细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气参与才能释放储存的能量
4．（2013·浙江杭州七校联考）ATP是细胞的能量“通货”，有关说法正确的是（　　）
A．细胞需要储备大量的ATP
B．黑暗条件下，细胞质基质可以产生ATP
C．糖类氧化分解过程中的能量可以转化为热能和ATP
D．ATP释放能量往往与某些放能反应相关联
5．（2012·河南洛阳统考）下列有关酶和ATP的叙述，正确的是（　　）
A．酶在代谢中有多种功能
B．酶的催化效率总是高于无机催化剂
C．温度会影响ATP与ADP相互转化的速率
D．正常细胞具有逆转录酶
6．下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）图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是_______________________。
（2）P点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是______________________________________________________。
（3）在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
（4）若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比__________（填“一样多”“更多”或“更少”），有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的__________倍。
（5）在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是__________________。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度时，更有利于蔬菜的运输，试说明理由_________ ____________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
基础梳理
一、1.糖类　ATP
2．（1）A—P～P～P　（2）腺苷　高能磷酸键　磷酸基团
3．（1）ADP＋Pi＋能量ATP　（2）细胞呼吸　光合作用　（3）共性
二、1.（1）C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　（2）细胞质基质　C6H12O6丙酮酸＋[H]　少量
线粒体基质　丙酮酸＋H2OCO2＋[H]　少量　线粒体内膜　[H]＋O2H2O　大量
2．（1）①C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量　②C6H12O62C3H6O3＋少量能量　（2）有氧呼吸第一阶段　酒精和CO2或乳酸　细胞质基质
3．（1）有氧和无氧　兼性厌氧　（2）变混浊　溴麝香草酚蓝　黄色　重铬酸钾　灰绿色
考点自测
1．C　解析：ATP在细胞中的数量不多，但这并不是作为直接能源物质的原因；ATP中的高能磷酸键不稳定；ATP中的高能磷酸键贮存的能量多且很不稳定是作为直接能源物质的原因；除ATP外能分解释放能量的化合物还有蛋白质、脂肪、糖类等。
2．B　解析：ATP与ADP的相互转化反应在活细胞中不断进行；生物体内ADP转变成ATP所需能量都可以来自细胞呼吸，在植物叶肉细胞中还可能来自光合作用的光反应中，在化能合成作用的细菌中还可能来自外界无机物的氧化过程中；在ATP与ADP的相互转化中，伴随高能磷酸键的生成和分解，必然有能量的释放和贮存；在ATP与ADP的相互转化中保证了细胞内的需能反应和放能反应能顺利进行。
3．A　解析：糖类是主要的能源物质；脂质中的脂肪是细胞内良好的储能物质；蛋白质是生命活动的主要承担者，一般情况不作为能源物质；核酸是遗传信息的携带者，不是能源物质。
4．C　解析：有氧呼吸过程中，产生能量最多的阶段是第三阶段，还原氢和氧气结合生成水的过程。
5．B　解析：雨水过多，根细胞进行无氧呼吸，产生的酒精积累使细胞死亡，微生物利用死亡细胞的物质繁殖加快，导致根腐烂。
核心理解突破
【变式训练】 C　解析：ATP水解释放能量，消耗水，ATP的合成产生水。A正确。活细胞时刻需要能量供应，所以ATP与ADP之间相互转化时刻发生。生物体ATP含量保持相对稳定，活动旺盛ATP与ADP相互转化快。ATP是生物体生命活动的直接能源物质。
实验探究拓展
针对训练
1．B　解析：a装置只能检测酵母菌是否进行有氧呼吸，如果进行有氧呼吸，放出的二氧化碳被NaOH溶液吸收，液滴会因为氧气的消耗而左移，无氧呼吸产生的二氧化碳会直接被NaOH溶液吸收对液滴移动没有影响；b装置只能检测酵母菌是否进行无氧呼吸，如果酵母菌进行无氧呼吸，放出的二氧化碳会使液滴向右移动，有氧呼吸吸收和放出的气体量相等，对液滴移动没有影响；连接e→d→c→d，并从e侧通气，如d中的石灰水变浑浊，则说明酵母菌进行有氧呼吸产生了二氧化碳；连接f→d，如d中石灰水变浑浊，不能说明酵母菌进行了无氧呼吸，因为f内也有氧气存在，用于无氧呼吸实验时应先将f封口放置一段时间，再连通d。
2．B　解析：①代表有氧呼吸的第一阶段，④代表有氧呼吸的第二阶段，因此Y物质代表丙酮酸；①④过程可以产生[H]；①过程发生在细胞质基质中；②③分别代表光合作用的暗反应过程中三碳化合物的还原和CO2的固定，因此X物质代表三碳化合物，②过程需要消耗[H]；光合作用的光反应有氧气的产生，有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，而图中没有这两个过程。
演练巩固提升
1．B　解析：RNA的基本单位是核糖核苷酸，应包含一分子含氮碱基（A、C、U、G），一分子核糖和一分子磷酸，如图中②所示。
2．C　解析：根据题目中信息，慢肌纤维在长跑运动员肌纤维中含量较高特点分析，其特点应该是含线粒体多，能产生较多的ATP，但ATP水解酶的活性比快肌纤维要低一些，转化的速度稍慢一点。 糖原含量高，是与长时间的消耗能量相适应的，肌纤维抗疲劳的能力强。
3．C　解析：线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞也能进行有氧呼吸；水果贮藏在完全无氧的环境中，无氧呼吸加强，水果只有贮藏在低氧环境中才能将损失减小到最低程度；绿藻细胞属于真核细胞，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中。
4．C　解析：细胞中ATP与ADP不断相互转换，保证能量的供应；细胞质基质中可以进行有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，可以产生少量ATP；ATP释放能量与消耗能量的生命活动相关联。
5．C　解析：酶只具有催化能力；酶的催化效率受理化因素的影响，并非任何条件下都比无机催化剂的催化效率高；ATP和ADP之间的转化受酶的催化，温度影响酶的催化效率，所以温度影响ATP和ADP之间的转化速率；逆转录酶只存在于逆转录病毒中，不存在于细胞中。
6．解析：解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，A点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时有利于蔬菜运输。
答案：（1）氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制
（2）氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
（3）所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在横轴上的投影点。如图所示
（4）一样多　1/3
（5）降低氧浓度，减少有机物的消耗　R　此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗较少
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