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第1节 降低化学反应活化能的酶
1．说明酶在代谢中的作用。
2．探究影响酶活性的因素。
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________，统称为细胞代谢。
（2）实验（比较过氧化氢在不同条件下的分解）现象及结论分析
①实验设计及现象分析：
试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 实验处理 气泡多少 实验结果
1 2 mL — — 无助燃性
2 2 mL 90 ℃水浴加热 很少 有助燃性
3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的______溶液2滴 较多 助燃性较强
4 2 mL 滴加质量分数为20%的__________2滴 很多 助燃性更强
（注：表中“—”表示未加入试剂和无现象发生。）
②实验结论：______能促进H2O2分解；________溶液和H2O2酶都能促进H2O2的分解，H2O2酶的催化效率比FeCl3溶液高。
思考：比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率的实验中，自变量是什么？因变量是什么？
（3）活化能：分子从常态转变为____________的活跃状态所需要的______称为活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更______，因而其________更高，这样细胞代谢就能在______条件下快速进行。
2．酶的本质
（1）关于酶本质的探索
①1857年以前，许多化学家认为发酵是纯______过程，与生命活动无关。
②1857年，巴斯德提出酿酒中的发酵是由于______细胞的存在，没有活细胞的参与，是不会引起发酵的。
③德国化学家李比希却坚持认为引起发酵的是______细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞________后才能发挥作用。
④德国化学家毕希纳发现不含酵母细胞的______与活酵母细胞都能引起发酵，他将引起发酵的物质称为______。
⑤最早从刀豆中提取出脲酶的是美国科学家______，他用多种方法证明脲酶是______。
⑥20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数______也具有生物催化功能。
（2）酶的概念：酶是______产生的具有______作用的______，其中绝大多数酶是______，少数是______。
二、酶的特性
1．酶具有高效性
酶的催化效率大约是无机催化剂的__________倍。
2．酶具有专一性
每一种酶只能催化______或一类化学反应。
3．酶的作用条件较温和
______和______对酶的活性有影响。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性______。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显______。______、______或过碱，会使酶的________遭到破坏，使酶永久失活。0 ℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但酶的________稳定，在适宜的温度下酶的活性可以______。因此，酶制剂适于在______下保存。
思考：唾液淀粉酶能够催化淀粉分解，但是不能催化蔗糖分解，这说明了什么？
答案:一、1.（1）化学反应 （2）①FeCl3 肝脏研磨液 ②高温 FeCl3
思考
提示：自变量是温度、FeCl3溶液、过氧化氢酶，因变量是气泡的多少、助燃性的强弱。
（3）容易发生化学反应 能量 显著 催化效率 温和
2．（1）①化学 ②酵母 ③酵母 死亡并裂解 ④提取液 酿酶 ⑤萨姆纳 蛋白质 ⑥RNA （2）活细胞 催化 有机物 蛋白质 RNA
二、1.107～1013
2．一种
3．温度 pH 最高 降低 高温 过酸 空间结构 空间结构 恢复 低温
思考
提示：酶的催化作用具有专一性。
1．与酶有关的曲线分析
（1）酶催化活性的表示方法
单位时间内反应物的减少量或产物的生成量。
（2）表示酶高效性的曲线（如下图）
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反应平衡所需的时间，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。
（3）表示酶专一性的曲线（如下图）
加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物A浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。
2．影响酶促反应的因素
影响酶促反应的因素常有酶的浓度、反应物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。
（1）酶浓度对酶促反应的影响
在反应物足够，其他条件固定的条件下，酶促反应的速率与酶的浓度成正比，如下图所示。
（2）反应物浓度对酶促反应的影响
在反应物浓度较低时，随着反应物浓度的增大，反应速率加快。当反应物浓度达到一定浓度时，酶分子都参与了反应，反应物浓度再增大，反应速率不再加快。如下图所示。
（3）pH对酶促反应的影响
每一种酶只能在一定的pH范围内才表现活性，超过这个范围，酶就会失去活性。其特点如下图中曲线变化所示。在一定条件下，酶在某一特定pH时活性最大，这个pH称为这种酶的最适pH。
（4）温度对酶促反应的影响
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定值时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，酶在某一特定温度时活性最大，这个温度称为这种酶的最适温度，如下图所示。
（5）酶的催化能力与时间的关系
酶的催化能力也不是一成不变的，酶在“工作”了一段时间后会发生“钝化”现象，即催化能力开始下降，最后失去催化能力，如下图曲线所示。
3．酶知识的正误辨析
正确说法 错误说法
产生场所 凡是活细胞都能产生（不考虑人的成熟红细胞） 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 有机物（或多数是蛋白质，少数为RNA） 蛋白质
基本单位 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸
作用场所 既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温影响酶的活性，但不破坏酶的结构，高温使酶变性失活 低温引起酶变性失活
来源 生物体内合成 有的来源于食物
题型一 酶的催化作用
【例1】 （2010·上海卷）下图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是（ ）。
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快
B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平
C．若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多
D．若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多
解析：据题干信息知道，若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度减慢，A项错误。若E5催化的反应被抑制，B可以通过E2催化生成C，进而生成D、E，所以B不积累，B项错误。若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多是正确的。若E1的催化速度比E5快，B可以通过E2催化生成C，进而生成D、E，所以B不积累，不一定比A多。
答案：C
反思领悟：酶的作用特点是具有专一性、高效性和受温度和酸碱度的影响。
题型二 影响酶促反应的因素
【例2】下图中，横轴均表示酶的反应条件，纵轴为反应速率。能正确反映温度和pH与酶反应速率的关系的是（ ）。
A．甲和乙 B．甲和丙 C．都是甲 D．都是丁
解析：酶的活性要受温度和pH的影响，对每一种酶而言，都有其最适宜的温度和pH，在最适宜的温度和pH时酶的活性最高，低于或高于最适宜值都会使酶的活性降低。
答案：C
反思领悟：酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。酶的高效性是相对化学催化剂来说的。酶具有高度的专一性，这就是说，一种酶只能作用于一种或一类分子结构相似的反应物，促使反应物进行一定的化学反应，产生一定的反应产物。
题型三 酶具有高效性
【例3】 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示。
试管组别 实验处理
加入体积分数为3% 的H2O2溶液/mL 温度 加入试剂
试管1 2 常温 —
试管2 2 90 ℃ —
试管3 2 常温 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
试管4 2 常温 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液
（表中“—”表示未加入试剂）
对该实验的有关分析不正确的是（ ）。
A．在上表的实验处理中，研究了温度和催化剂两个自变量
B．试管2中因为没有加入任何试剂，所以应为空白对照组
C．若试管4和试管1组成对照实验，可说明酶具有催化作用
D．若要研究酶的高效性，可选用的实验组合是试管4和试管3
解析：试管1和试管2研究了温度对过氧化氢分解的影响，试管1、3、4研究了催化剂对过氧化氢分解的影响；试管2是本实验的实验组，研究了温度对过氧化氢分解的影响，试管1是对照组。
答案：B
反思领悟：①实验时，必须用新鲜的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，效果不好，因为酶是蛋白质，如果取材过早，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶的数量减少且活性降低。
②实验使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
③滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能共用一支滴管。原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。
④由于反应速率快，实验时要特别注意观察比较产生气泡的多少，冒气泡时间的长短，卫生香的燃烧情况。
⑤H2O2具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。
题型四 酶的本质和作用
【例4】 下列关于酶的叙述，正确的是（ ）。
A．酶只有在生物体内才能起催化作用 B．酶都有消化作用
C．调节新陈代谢的物质不一定是酶 D．酶都是在核糖体上合成的
解析：酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定非在生物体内，只要条件适宜，体内、体外都可起催化作用，例如实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”中过氧化氢酶就是在试管中发挥作用的，故A项不正确。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化，故B项也不正确。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等。酶能对代谢过程的化学反应起催化作用，故C项正确。在核糖体上合成的物质是蛋白质，所以只有蛋白质类的酶才在核糖体上合成，化学本质是RNA的酶不能在核糖体上合成，故D项也不正确。
答案：C
反思领悟：酶的化学本质大多数是蛋白质，少数是RNA。酶在生物体内、体外都有催化作用。酶的作用本质是降低化学反应的活化能。
1在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶活性的变化是（ ）。
A．不断上升 B．没有变化 C．先升后降 D．先降后升
2在探究pH对酶活性影响的实验中，温度和pH分别属于（ ）。
A．自变量和因变量 B．无关变量和因变量
C．无关变量和自变量 D．因变量和自变量
3下列图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是（ ）。
4酶是由活细胞产生的。下列关于酶的论述，错误的是（ ）。
A．有些酶是核酸 B．酶的数量因参与化学反应而减少
C．酶的活性与pH有关 D．酶的催化效率很高
答案:1．B 胃蛋白酶的最适pH为1.5，在pH为10时，酶已丧失活性。所以尽管pH由10降到2，但胃蛋白酶一直没有活性。
2．C 实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量叫自变量，随自变量的变化而变化的变量叫因变量。除自变量之外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些因素称为无关变量。在探究pH对酶活性影响的实验中，pH是自变量，除pH外，其他无关变量如温度、反应物的浓度、滴加酶的量等因素都应相同。
3．C 酶的催化作用是降低化学反应的活化能。
4．B 大多数酶是蛋白质，少数是RNA，所以A项正确。酶是生物催化剂，与无机催化剂一样，反应前后不发生变化，所以B项错误。酶的活性与pH、温度有关。酶的催化效率比无机催化剂高。所以C、D两项正确。
探究方法
实验评价类试题的一般解题方法——“五看”评价法
二看步骤
三看验证
四看材料
五看操作和条件
2．实验设计修正类题目的解题方法
实验设计的修正，就是在发现问题的基础上提出正确的方案。发现问题是基础，修正是目的。解题时对自己的修正方案要注意反思，检查有没有科学性错误，注意分析实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性等。
能力展示
（2009·全国理综Ⅱ）请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶，唾液淀粉酶，蔗糖，淀粉4种溶液，斐林试剂，试管，37 ℃恒温水浴锅，沸水浴锅。
（1）若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
（3）结果预测：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）结论：_________________________________________________________________。
（5）在上述实验中，如果仅将37 ℃恒温水浴锅的温度调到20 ℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37 ℃时的浅，其原因是_____________
___________________________________________________。
解析：该题是要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。
答案：（1）
（2）②混匀，37 ℃恒温水浴一段时间
③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间
④观察实验现象并记录实验结果
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用有专一性
（5）20 ℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少二　光合作用的原理和应用
问题导学
一、光合作用探究历程
活动与探究1
阅读教材关于光合作用探究历程的内容，回答以下问题。
1．从对照实验的角度分析，普利斯特利的实验设计是否严谨？若不严谨，应怎样补充完善实验？
2．结合教材P102图513萨克斯实验，思考下列问题。
萨克斯的实验示意图
（1）萨克斯实验设计的关键是什么？
（2）此实验除了能证明光合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？
3．鲁宾和卡门实验有没有设置对照组？若有，自变量是什么？因变量是什么？
迁移与应用1
现有四个实验装置，若要验证绿色植物产生O2需要光和验证O2是否由绿色植物释放，应选用的实验组合分别是（　　）。
A．①②和①③ B．②③和①②
C．②④和①③ D．②③和③④
在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。
（1）萨克斯：自身对照，自变量为光照（一半曝光与另一半遮光），因变量为碘蒸气处理后叶片颜色变化。
（2）恩格尔曼：自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧菌的分布。
（3）鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质（HO与C18O2），因变量为O2的放射性。
（4）普利斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。
二、光合作用的过程
活动与探究2
1．分析下图并填空。
（1）图中Ⅰ的名称是______，Ⅱ的名称是______，Ⅰ＋Ⅱ总称为________。
（2）Ⅰ进行的场所是____________________，Ⅱ进行的场所是________________。
（3）填表：光反应与暗反应的区别与联系
项目 光反应 暗反应
时间 短促、以微秒计 较缓慢
条件 需______________ 不需要叶绿素和光，需要__
场所 叶绿体的____________上 在____________中
物质变化 __________________ADP＋PiATP __________：CO2＋C5→2C3C3的还原：______________
能量变化 叶绿素将光能转化成活跃的化学能储存在____中 ATP中的活跃化学能转化为糖等有机物中____________
反应产物 [H]（NADPH）、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水
实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O）
联系 ①光反应为暗反应提供____和能量ATP②暗反应产生的__________、NADP＋为光反应合成ATP、NADPH提供原料
2．试利用同位素示踪法，分析光合作用过程中各元素的转移途径。
（1）用放射性同位素分别标记H2O中的H和O，放射性的去向如何？
（2）试总结光合作用各元素的去向。
迁移与应用2
下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。在图示结构上（　　）。
A．生物膜为叶绿体内膜
B．可完成光合作用的全过程
C．发生的能量转换是：光能→电能→化学能
D．产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
巧用方法分析光合作用相关物质的变化
注意：①光反应和暗反应是一个有机的整体，光反应不能进行时，暗反应也不能进行；暗反应被抑制时，光反应也被抑制。②分析光合作用过程有关物质含量的变化时，可通过比较该物质的生成与消耗的相对速度变化进行确定，速度变化不好确定时，可视为暂时不变。
三、影响光合作用强度（光合速率）的因素
活动与探究3
1．写出光合作用反应简式并据此总结影响光合作用强度的外界因素。
2．教材P104探究中，叶片上浮的原因是什么？影响叶片上浮的外界因素主要是什么？
3．下列曲线图表示各影响因素与光合速率的关系，思考：
（1）光合速率与光照强度之间的关系曲线：
①分析曲线中A、B和C三点时细胞的代谢情况。
a．A点时，光照强度为0，试讨论此时对应的CO2交换值的含义。
b．B点时，所对应的CO2交换值为0，试分析其原因。
c．C点时，吸收CO2的速度达到最高，请思考讨论C点的含义。
②分析曲线AB段、BC段形成的原因。
（2）下图为光合速率与CO2浓度之间的关系曲线：
分析曲线变化的原因及A点代表的含义。
（3）光合速率与温度之间的关系曲线如下图所示：
①试讨论随着温度的升高，光合速率先升高，到一定程度又下降，最后降为零的原因。
②分析图像中，AB段、BC段的形成原因。
（4）光合速率与矿质元素之间的关系如下图所示：
分析曲线变化的原因。
（5）光合速率与叶龄之间的关系如下图所示：
分析曲线变化原因。
4．填表总结光合作用强度的各种影响因素。
主要通过影响光反应影响光合作用的因素 主要通过影响暗反应影响光合作用的因素 通过同时影响光反应和暗反应影响光合作用的因素
__________ __________ __________
迁移与应用3
下图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。下列有关叙述中不正确的是（　　）。
A．曲线中A点转向B点时，叶绿体中C3浓度升高
B．曲线中B点转向D点时，叶绿体中C5浓度升高
C．在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合速率
D．曲线中C点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
各种速率的表示方法
（1）呼吸速率的表示方法
植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
（2）净光合速率和真正光合速率
①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
（3）光合速率与呼吸速率的关系
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率（A点）。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
答案：活动与探究1：
1．答案：普利斯特利的实验缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
2．（1）答案：萨克斯实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验说服力。
（2）答案：萨克斯实验结论证明了光合作用的产物有淀粉，同时还证明了光是光合作用的必要条件。
3．答案：鲁宾和卡门实验设置了对照组，其中自变量是标记的物质（C18O2）和（HO），因变量是O2的放射性。
迁移与应用1：B　解析：验证绿色植物产生O2需要光，要控制的自变量是有无光照；验证O2是否由绿色植物释放应控制的自变量是有无绿色植物。
活动与探究2：
1．答案：（1）光反应　暗反应　光合作用　（2）叶绿体的类囊体的薄膜上　叶绿体内的基质中　（3）叶绿素、光、酶　酶　类囊体薄膜　叶绿体的基质　2H2O4[H]＋O2　CO2的固定　2C3（CH2O）＋C5　ATP　稳定的化学能　[H]　ADP和Pi
2．（1）答案：H：H2O→[H]→（CH2O）　O：H2O→O2
（2）答案：
迁移与应用2：C　解析：图中显示出：在光照、色素等作用条件下完成了水的光解、ATP的合成和[H]的产生。由此可判断出此过程是光合作用的光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上。光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段将光能转变成电能（水光解不断失去电子形成电子流），再将电能转变成ATP和[H]中的活跃的化学能，光反应所产生的ATP只能用于暗反应。而用于植物其他生命活动的ATP全部来自细胞的呼吸作用。
活动与探究3：
1．答案：反应简式如下：
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
影响光合作用强度的外界因素包括空气中CO2的浓度、土壤中水分的多少、光照的长短与强弱、光的成分以及温度的高低等。
2．答案：光合作用产生的O2，导致叶片上浮。影响叶片上浮的主要外界因素是光照强度，即光照强度影响光合作用强度，进而影响叶片上浮。
3．（1）答案：①a.A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的呼吸速率。b.B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，称B点为光补偿点。c.当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。②AB段，表明随光照强度增强，光合作用逐渐增强，因为有一部分CO2用于光合作用，所以CO2的释放量逐渐减少；BC段，表明随着光照强度不断增强，光合速率不断增大，到C点以后不再增大。
（2）答案：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增加而加快；但到达一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增大。A点是植物进行光合作用所需的最低CO2浓度。
（3）答案：①光合作用是在酶的催化作用下进行的，温度主要通过影响酶的活性来影响光合速率。
②AB段随温度的升高光合速率逐渐增强；至B点时达到最大；BC段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。
（4）答案：在一定浓度范围内，增加必需元素的供应，可提高光合速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫，从而导致光合速率下降。
（5）答案：OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶肉内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿素和叶绿体都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。
4．答案：光照、色素、ADP和Pi等　CO2、ATP等　温度、酶、水分、矿质元素等
迁移与应用3：A　解析：主要考查了影响光合作用的因素。在CO2浓度为1%的曲线上，从A点到B点即增加光照强度，光反应加快，产生的ATP、[H]增多，使C3还原增强，而CO2固定仍正常进行，故C3含量降低。在光照强度相同时，D点的CO2浓度比B点要低，会影响到CO2的固定，故C5含量增加。从图中可以看出，C点时光合速率达到最大，叶绿体中酶的数量是限制因素之一。
当堂检测
1．对光合作用过程中物质转变途径的叙述，不正确的是（　　）。
A．碳原子：CO2→C3→（CH2O） B．氧原子：H2O→O2
C．氢原子：H2→ATP→（CH2O） D．氧原子：CO2→C3→（CH2O）
2．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。下列有关叙述正确的是（　　）。
A．光反应不需要酶，暗反应需要酶 B．光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2 D．光反应储存能量，暗反应释放能量
3．下图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是（　　）。
A．无光合作用，有呼吸作用
B．光合作用强度与呼吸作用强度相等
C．无呼吸作用，有光合作用
D．光合作用与呼吸作用都不进行
4．下列措施及对应的生物学原理的叙述，不正确的是（　　）。
A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间
B．栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合作用面积
C．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收
D．经常疏松土壤可以促进植物充分利用土壤中的矿质营养
答案：1．C　2.B　3.B
4．C　解析：温室条件下，增施农家肥可增加土壤中矿质元素的含量和CO2的含量，从而提高农作物的产量，有机物是植物进行光合作用的产物。
　　提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
1．说明细胞呼吸的实质。
2．探究酵母菌细胞呼吸的方式。
3．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产、生活中的应用。
一、细胞呼吸的概念
细胞呼吸是指有机物在___________内经过一系列的________，生成________或其他产物，释放出______并生成______的过程。
二、细胞呼吸的方式
1．有氧呼吸
（1）概念：指细胞在______的参与下，通过多种______的催化作用，把____________彻底氧化分解，产生____________，释放能量，生成大量______的过程。有氧呼吸最常利用的物质是______。
（2）场所：细胞质基质和______。
（3）过程：
①第一阶段：C6H12O6____________＋4[H]＋少量能量。
②第二阶段：______________＋6H2O________＋20[H]＋少量能量。
③第三阶段：______＋6O2__________＋大量能量。
（4）总反应式：C6H12O6＋________＋6O2________＋6CO2＋大量能量。
（5）与体外燃烧的区别：在温和的条件下进行；有机物能量是经过一系列的氧化还原反应______释放的；有相当一部分能量储存在______中。
思考：寒冬腊月，人在室外呼出的气体呈白雾状，白雾中有水和二氧化碳，那么二氧化碳产生的场所和生理过程是怎样的？
2．无氧呼吸
（1）概念：指细胞在______的情况下，通过多种______的催化作用，把葡萄糖等有机物进行________________，释放能量，生成______的过程。
（2）场所：______基质。
（3）总反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量
思考：酿酒业常用的菌种是酵母菌，发酵池往往封入一部分空气，为什么？
3．细胞呼吸的实质
分解______，释放能量，产生______。
4．发酵的概念
酵母菌、乳酸菌等微生物的________也叫发酵。产生______的叫做酒精发酵；产生______的叫乳酸发酵。
思考：馒头松软可口，可是发面时面块开始时硬，后来软，而且表面水汪汪的，你知道是什么原因吗？
三、细胞呼吸原理的应用
（1）在农业生产上，需要及时______透气。
（2）对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法__________。
（3）稻田需要定期排水，否则水稻幼根会因______而变黑、腐烂。
思考：贮藏粮食、水果、蔬菜时采取的管理措施有哪些？
答案:一、细胞 氧化分解 二氧化碳 能量 ATP
二、1.（1）氧 酶 葡萄糖等有机物 二氧化碳和水 ATP 葡萄糖 （2）线粒体 （3）①2C3H4O3 ②2C3H4O3
6CO2 ③24[H] 12H2O （4）6H2O 12H2O （5）逐步
ATP
思考
提示：二氧化碳的产生场所是线粒体基质；生理过程是有氧呼吸。
2．（1）无氧 酶 不彻底的氧化分解 ATP （2）细胞质
思考
提示：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸，大量繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。
3．有机物 ATP
4．无氧呼吸 酒精 乳酸
思考
提示：发面用的是酵母菌。在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸，产生二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。面块表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳和水，所以面块表面水汪汪的。
三、（1）松土 （2）降低氧浓度、温度 （3）缺氧
思考
提示：（1）向贮藏器内充一定量N2、CO2；（2）粮食晒干后贮藏（使其丧失自由水，降低代谢强度）；（3）将贮藏器内的O2控制在较低浓度（细胞呼吸最微弱）；（4）低温。
1．有氧呼吸过程的三个阶段的比较
2．无氧呼吸与有氧呼吸比较
呼吸类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
条件 酶、O2和适宜的温度 酶和适宜的温度
物质变化 C6H12O6―→CO2和H2O（彻底氧化分解） C6H12O6―→乳酸或酒精和CO2（不彻底氧化分解）
能量变化 释放能量多 释放能量少
产物 CO2和H2O CO2和酒精或乳酸
反应式 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量
相同点 实质 分解有机物，释放能量
联系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段是相同的
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
①有氧呼吸过程中H2O既是反应物（第二阶段利用），又是生成物（第三阶段生成），且生成的H2O中的氧全部来源于O2。
②有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
③无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
④水稻等植物长期水淹后烂根的主要原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的主要原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
3．影响细胞呼吸的因素
影响细胞呼吸的外界因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，尤其是温度。
（1）温度：细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程，因此细胞呼吸对温度的变化很敏感。在一定范围内，细胞呼吸随温度的升高而加快，但超过最适温度后，细胞呼吸将急剧减弱，直至停止。如下图。
（2）氧气浓度：氧气会促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸，在一定范围内，呼吸强度随着氧气浓度的升高而增大。如下图。
1．当植物细胞只释放二氧化碳，吸氧量为零时，细胞只进行无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳。
2．当植物细胞释放的二氧化碳量大于吸氧量时，细胞既进行无氧呼吸，也进行有氧呼吸。产物是酒精、二氧化碳和水。
3．当植物细胞释放的二氧化碳量与吸氧量相等时细胞只进行有氧呼吸。
（3）CO2：对有氧呼吸有抑制作用。
（4）水：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的升高而加强，随含水量的减少而减弱。
4．细胞呼吸原理在实践中的应用
（1）作物栽培中，采取中耕松土等措施可防止土壤板结，促进根细胞正常呼吸及其对矿质元素的吸收、利用。
（2）作物种子的储藏过程中，应采用低温、低氧和干燥条件，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
（3）在果蔬保鲜中，应采用低温、低氧和低湿条件，控制细胞呼吸，以降低其代谢强度，达到保鲜目的。
（4）在农业生产中，除去衰老的、变黄的器官（含枝、叶），使产物更多地转移至有价值的部位。
题型一 细胞呼吸的生理过程
【例1】 （2010·课标全国理综）下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（ ）。
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
解析：无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者是酒精和二氧化碳。有氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要氧气参与，但是并没有[H]的积累，[H]只在细胞质基质参与反应，产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖原，脂肪含氢的比例大，氧化释放的能量多。
答案：D
反思领悟：脂肪含氢多，耗氧多，产能多，产水多。
题型二 细胞呼吸的鉴别
【例2】 （2010·上海卷改编）下图是酵母菌发酵实验示意图（BTB是溴麝香草酚蓝，通入二氧化碳后水溶液颜色由蓝变绿再变黄），其中X、Y、Z分别代表（ ）。
A．石蜡油、CO2、蓝色 B．石蜡油、O2、黄色
C．菜油、O2、蓝色 D．菜油、CO2、黄色
解析：酵母菌是兼性厌氧菌，可在发酵液中滴加菜油形成无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，二氧化碳与BTB发生反应，溶液颜色由蓝变绿再变黄。
答案：D
反思领悟：细胞呼吸的方式有两种：有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸需要氧气，无氧呼吸在无氧的条件下才能进行。
题型三 细胞呼吸原理的应用
【例3】 下图表示某种植物的非绿色器官在氧的不同的体积分数下的O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图回答下列问题。
（1）外界氧的体积分数在10%以下时，该器官的呼吸作用方式是____________。
（2）该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后重合为一条曲线，此时该器官的呼吸作用方式是__________，进行此种呼吸方式所用的反应物是____________________。
（3）当外界氧的体积分数为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的__________倍，释放的能量约相当于有氧呼吸的__________倍，转移到ATP的能量约相当于有氧呼吸的________倍。
解析：根据题图所示曲线，在氧的体积分数大于10%时，O2的吸收量与CO2的释放量相等，说明该非绿色器官此时进行的是有氧呼吸，所用反应物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸反应物时，根据有氧呼吸的反应方程式，吸收的O2量和释放的CO2量是相等的。在氧的体积分数小于10%时，CO2的释放量大于O2的吸收量，说明有一部分CO2是通过无氧呼吸释放出来的，所以在氧的体积分数小于10%时无氧呼吸和有氧呼吸并存。第（3）小题的计算方法是：在外界氧的体积分数为4%～5%时，O2的吸收量相对值为0.4，通过有氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0.4，有氧呼吸分解1 mol 葡萄糖释放6 mol CO2，所以通过有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。无氧呼吸释放的CO2的相对值为0.6－0.4＝0.2，按题意该非绿色器官无氧呼吸的产物是酒精和CO2，分解1 mol葡萄糖释放2 mol CO2，所以通过无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2/2。由此可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于有氧呼吸的倍数是：（0.2/2）÷（0.4/6）＝1.5。无氧呼吸释放的能量约相当于有氧呼吸的倍数是：[（0.2/2）×196.65]÷[（0.4/6）×2 870]≈0.1。无氧呼吸转移到ATP中的能量约相当于有氧呼吸的倍数是：[（0.2/2）×61.08]÷[（0.4/6）×1 161]≈0.08。
答案：（1）有氧呼吸和无氧呼吸 （2）有氧呼吸 葡萄糖
（3）1.5 0.1 0.08
反思领悟：植物细胞在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化曲线告诉我们：蔬菜和水果的保鲜、种子的储存要控制氧气浓度，即实现低氧，但低氧不是无氧。无氧会使植物细胞进行无氧呼吸产生酒精，过多的酒精会使植物细胞中毒死亡。
题型四 细胞呼吸过程和类型
【例4】 （2009·上海卷）在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（ ）。
CO2释放量 O2吸收量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7
A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C．c条件下，无氧呼吸最弱
D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
解析：种子有氧呼吸吸收O2与放出CO2相等，无氧呼吸时不吸收O2但是放出CO2，有氧呼吸与无氧呼吸同时存在时吸收O2小于放出CO2，可知a条件下只进行无氧呼吸，植物无氧呼吸产物是酒精，很少产生乳酸；b条件和c条件下既有有氧呼吸又有无氧呼吸；d条件下只进行有氧呼吸。
答案：D
反思领悟：判断呼吸类型的方法：吸O2量为零，释放CO2多，只进行产酒精的无氧呼吸；吸O2量小于CO2的释放量，有氧呼吸与无氧呼吸同时存在；吸O2量等于CO2的释放量，只进行有氧呼吸；吸O2量大于CO2的释放量，只进行有氧呼吸，分解的反应物不是葡萄糖而是脂肪。
1 （2010·上海卷）在人和植物体内都会发生的物质转化过程是（ ）。
①葡萄糖彻底氧化 ②葡萄糖转化为乙醇 ③葡萄糖脱水缩合 ④葡萄糖分解为丙酮酸
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
2 在温室中栽培农作物时，为提高农作物产量，在长时间遇到大雾笼罩的天气时，应采取的措施是（ ）。
A．盖上黑色塑料薄膜 B．适当降低温室温度
C．适当提高温室温度 D．充入大量O2
3 下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
4 下图是研究豌豆种子萌发过程中的温度变化的有关图示，其中哪一幅图表示实验的结果（ ）。
答案:1．C 人和植物细胞都能进行有氧呼吸，使葡萄糖彻底氧化分解，中间产物都有丙酮酸；人和植物细胞都能进行无氧呼吸，但是产物不同，人无氧呼吸的产物是乳酸，植物细胞无氧呼吸的产物大多数是酒精和二氧化碳；人和植物细胞都能进行葡萄糖的脱水缩合，但是产物不同，人体内葡萄糖脱水缩合的产物是糖原，植物体内葡萄糖脱水缩合的产物是麦芽糖、淀粉和纤维素。
2．B 大雾笼罩的天气，光合作用很弱，而呼吸作用正常进行，故应降低温度，抑制呼吸作用酶的活性，减少有机物的消耗。
3．C 酶1催化的反应是细胞呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行；酶2催化的反应是有氧呼吸的二、三阶段，在线粒体中进行；酶3催化的反应是无氧呼吸的第二阶段，在细胞质基质中进行。
4．A 萌发的豌豆种子进行细胞呼吸，会释放出热量，煮熟并灭菌的豌豆种子不进行细胞呼吸，不会释放出热量。
探究方法
1．设计对照实验的常用方法
（1）空白对照：设置两组实验，一组给予该实验的自变量处理，另一组不作任何处理。例如，温度对过氧化氢酶的影响实验，设置温度为90 ℃的实验组和温度为常温的空白对照。
（2）自身对照：只设置一组实验，通过比较实验对象在实验前后现象的变化来说明问题，不再另设对照实验。例如，洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原实验，就是自身对照实验。
（3）条件对照：设置两组实验，在实验所要研究的自变量方面，进行不同的处理。例如比较过氧化氢酶与无机催化剂Fe3＋对过氧化氢的催化效率的实验，一组的自变量是过氧化氢酶，另一组的自变量是Fe3＋。
（4）相互对照：通常设置多组实验，这些实验组都给予自变量处理，只是在处理的量或程度方式上有所差别，通过它们之间的相互比较来说明问题。
2．对照实验设计题的一般解题思路
（1）明确实验目的：认真阅读题干，找出关键性叙述，搞清实验是解决什么问题，是验证性实验还是探究性实验，题干对于实验方法是否有所提示。
（2）明确实验的自变量、无关变量以及因变量是解题的关键。
（3）根据实验的自变量确定所采取的对照方式。
（4）选择合理的实验材料和用具，完成实验设计。
能力展示
日常生活中人们常用酵母发面蒸馒头，某学生想探究酵母菌细胞呼吸的方式，并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。
（1）实验目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
（2）实验原理：细胞的不同呼吸方式释放的能量多少不同，但每种方式所释放的能量中都有一部分以________________的形式散失，从而导致细胞周围的环境温度____________。
（3）材料用具：酵母菌培养液，质量浓度为0.19 g/mL的葡萄糖溶液，液体石蜡油，蒸馏水，保温瓶，温度计，棉花。
（4）实验步骤：
①将质量浓度为0.19 g/mL的葡萄糖溶液加热后冷却备用。
②取3只保温瓶，编号为A、B、C，并将C瓶设置为对照。
③在3只保温瓶中分别加入等量____________。
④A瓶中再加入________，B瓶中再加入________________，C瓶中再加入__________。
⑤3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。
⑥24小时后观察并记录3个保温瓶的温度数据。
（5）实验结果预测并解释原因：
A瓶温度____________，因为______________________________________________。
B瓶温度____________，因为________________________________________________。
C瓶温度____________，因为__________________________________________。
（6）实验结论是_____________________________________________________。
解析：通过有氧呼吸氧化1 mol葡萄糖释放出的总能量是2 870 kJ，其中只有1 161 kJ转移到ATP中，其余的1 709 kJ以热能的形式散失。而通过无氧呼吸氧化1 mol葡萄糖生成酒精释放的能量为225.94 kJ，生成乳酸释放的能量为196.65 kJ，其中只有61.08 kJ的能量转移到ATP中，其余部分以热能的形式散失。以热能形式散失的能量导致细胞周围的环境温度升高。
根据题意，我们要正确控制酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的条件，先放入适量的酵母菌培养液，再放入液体石蜡油，可以隔绝空气，实现无氧条件。酵母菌培养液与蒸馏水（与液体石蜡油等量）的混合，实现有氧条件。当然还要有一个保温瓶只加等量蒸馏水，作对照。
答案：（2）热能 升高 （4）③备用的葡萄糖溶液
④适量的酵母菌培养液和液体石蜡油 与A等量的酵母菌培养液 与A等量的蒸馏水 （5）升高少 酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，释放的能量少 升高多 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，释放的能量多 不升高 无酵母菌，没有呼吸作用，不释放能量 （6）酵母菌的细胞呼吸方式包括有氧呼吸和无氧呼吸两种，有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多第1节　降低化学反应活化能的酶
问题导学
一、酶的本质及作用
活动与探究1
1．催化剂与化学反应是何种关系？酶与催化剂是何种关系（用图解表示）
2．请完成下列表格内容。
化学本质 绝大多数是______ 少数是RNA
合成原料 ________ ________
合成场所 ________ ________
生理功能 生物催化作用
作用机理 ____________________________
3．酶是否只能在活细胞内起催化作用？
迁移与应用1
生态酶制剂是一种无毒、无残留、无污染的微生物制剂，它能提高饲料营养成分的利用率，使质量差的饲料和优质饲料具有同样的饲喂效果，从而提高了饲料行业和养殖行业的经济效益。下列有关酶的叙述正确的是（　　）。
A．组成生态酶或酶的基本单位都是氨基酸
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C．各种酶只能在生物体内起作用
D．酶催化效率高是因为其降低活化能的作用更显著
酶的本质及生理作用的验证实验：
1．酶是蛋白质的验证实验
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→紫色反应
2．酶的催化作用的验证实验
实验组：底物＋相应酶液→检测底物被分解
对照组：底物＋等量蒸馏水→检测底物不被分解
二、酶的特性
活动与探究2
（一）高效性：实验探究“比较过氧化氢在不同条件下的分解”
1．填空识记实验的原理
过氧化氢（H2O2）在Fe3＋催化下，可分解成______和______。动物新鲜肝脏中含有较多的__________，能催化这个反应。每滴质量分数为3.5%的FeCl3中Fe3＋数大约是每滴质量分数为20%的肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。Fe3＋—____催化剂。过氧化氢酶—____催化剂。
2．分析实验过程
试管编号 试剂 处理 现象
1 2 mL H2O2 常温 几乎无气泡产生
2 2 mL H2O2 90 ℃水浴加热 有较少气泡
3 2 mL H2O2 3.5%FeCl3溶液2滴 有较多气泡
4 2 mL H2O2 新鲜肝脏研磨液2滴 有大量气泡
（1）四支试管相同的实验处理和不同的实验处理分别是什么？
（2）1号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？
（3）2号试管放出气泡，说明了什么？
（4）3号和4号试管未经加热，也有较多气泡，说明了什么？
（5）4号比3号放出的气泡更多，说明了什么？
（6）在此实验中，自变量、因变量、无关变量分别指什么？
3．填空总结实验结论
（1）酶具有____作用，同无机催化剂一样都可____化学反应速率。
（2）酶具有____性。同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（二）专一性
1．“蛋白酶可以催化水解血渍和奶渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢”说明酶具有怎样的特性？
2．蛋白质类纤维（羊毛、蚕丝等）织物不能用加酶洗衣粉（加有碱性蛋白酶）来洗涤，为什么？
3．请完成下列表格内容。
项目 检验试剂 检验原理 现象
实验组：淀粉酶水解淀粉 碘液 ________ ________
对照组：蔗糖酶水解淀粉 碘液 ________
4.上述实验中，除了碘液可作为检验试剂外，还可用什么试剂检验淀粉被分解了？
5．验证酶的专一性，仍然以淀粉酶水解淀粉为实验组，对照组还有别的设计方法吗？
（三）酶发挥作用需要适宜的温度和pH
1．以唾液淀粉酶、淀粉为实验材料，探究温度对酶活性的影响，试设计实验步骤。
2．能否用斐林试剂检测实验结果？为什么？
3．能否选用过氧化氢酶和H2O2作为实验材料？
迁移与应用2
下列对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验结果的分析，正确的是（　　）。
A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为质量分数为20%的肝脏研磨液浓度高于质量分数为3.5%的FeCl3溶液
B．质量分数为3.5%的FeCl3对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥
C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂的效率高
D．如果将四支试管都放在90 ℃水浴中，第4支试管（加肝脏研磨液的试管）反应速率仍为最快
1．教材P78实验的选材要求：必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料，滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管。
2．关于对照原则和单一变量原则。
（1）对照原则：设计对照实验，一般既要设置对照组又要设置实验组。
（2）单一变量原则：在对照实验中，除了要观察的变量发生变化外，其他变量都应保持相同。
3．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，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。
4．pH对酶活性的影响实验选用过氧化氢酶和H2O2，步骤如同温度对酶活性的影响。
三、与酶有关的曲线分析
活动与探究3
1．尝试画出温度、pH对酶活性影响的曲线
2．低温、高温条件下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否恢复？为什么？
3．辨识下图，说出酶的特性
图1 图2
上述图1、图2分别说明了酶的什么特性？
4．画出反应浓度、酶浓度变化对酶促反应影响的曲线
迁移与应用3
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下图所示。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
坐标曲线题要特别关注横、纵坐标的含义，特定点的含义（如交点、拐点、最高点、最低点），横坐标（自变量）的变化与纵坐标（因变量）之间的内在关系及曲线变化趋势。
答案：活动与探究1：
1．答案：化学反应往往需要催化剂，催化剂能降低化学反应所需的活化能，加快化学反应的速度。酶属于催化剂，是一种生物催化剂，除酶外，催化剂还包括无机催化剂。酶与催化剂的关系图示如下：
2．蛋白质　氨基酸　核糖核苷酸　核糖体　细胞核（真核生物）　降低化学反应的活化能
3．答案：酶在细胞内、细胞外都起作用，比如加酶洗衣粉中的酶。
迁移与应用1：D　解析：有些酶是RNA，其基本单位是核糖核苷酸；并不是所有的酶都要经过内质网和高尔基体的加工，比如呼吸酶；酶在体内、体外都起作用。
活动与探究2：
（一）1.水　氧气　过氧化氢酶　无机　有机
2．（1）答案：相同的实验处理：添加的反应物及容积相同；不同的实验处理：“分解”H2O2的条件不同。
（2）答案：起对照作用。
（3）答案：加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
（4）答案：无机催化剂和酶促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
（5）答案：酶的催化效率比无机催化剂高。
（6）答案：自变量：H2O2分解条件；因变量：H2O2的分解速率；无关变量：加入试剂的量、实验室的温度、肝脏研磨液的新鲜程度等。
3．（1）催化　提高　（2）高效
（二）1.答案：专一性。
2．答案：酶具有专一性，蛋白酶能分解蛋白质，因此用添加碱性蛋白酶的洗衣粉洗涤蛋白质类纤维织物会破坏织物。
3．淀粉遇碘变蓝色　不变蓝　变蓝
4．答案：斐林试剂。
5．答案：淀粉酶水解蔗糖。
（三）1.答案：①取六支试管，编号A、B、C、D、E、F。
②向A、B、C试管中分别加入等量的新鲜淀粉酶溶液；向D、E、F试管中分别加入等量的可溶性淀粉溶液。
③将A和D、B和E、C和F三组试管分别放在0 ℃、37 ℃、100 ℃条件下保温5 min。
④将A和D、B和E、C和F对应混合，在各自温度下保温5 min，然后向试管中各加入2滴碘液。
⑤观察试管中溶液的颜色变化。
2．答案：不能。若用斐林试剂鉴定必须需要加热，“加热”会改变设置的“温度”值。
3．答案：不能。因为过氧化氢酶催化底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。
迁移与应用2：C　解析：每滴FeCl3溶液中的Fe3＋数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢分子数的25万倍，高温使酶变性失活，90 ℃水浴中，反应速率很慢甚至不进行。
活动与探究3：
1．答案：
2．答案：低温条件下的酶恢复到正常温度，酶的活性恢复；高温条件下的酶恢复到正常温度，酶的活性不能恢复。原因：高温会使酶失活，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．答案：图1说明了酶的高效性，图2说明了酶的专一性。
4．答案：
迁移与应用3：B　解析：大部分酶的本质是蛋白质，少量的酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后被分解，而甲酶不变，则说明甲酶可能是RNA。
当堂检测
1．水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质（　　）。
A．在4 ℃条件下易变性 B．只含有C、H
C．也能催化淀粉合成 D．含有羧基
2．下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（　　）。
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
3．下图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是（　　）。
4．下列有关酶的叙述，正确的是（　　）。
A．所有酶都含有肽键，用双缩脲试剂进行检验可以呈现颜色反应
B．酶催化的专一性表现在它能催化一种化合物或一类化合物的化学反应
C．催化反应前后酶的性质和数量都改变
D．酶分子结构在高温、低温、过酸、过碱条件下均会受到破坏而使酶失去活性
5．下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是（　　）。
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生的气体速度加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
答案：1．D　解析：能在常温下分解淀粉的是淀粉酶。酶在高温下才会变性失活，A项错误；淀粉酶的化学本质为蛋白质，一定含有C、H、O、N，所以B项错误；酶具有专一性，能催化淀粉分解的酶不能催化淀粉合成，C项错误。蛋白质的基本组成单位为氨基酸，氨基酸含有羧基，D项正确。
2．B　解析：由题图可知，在最适温度之前，随温度升高，酶活性逐渐增强，但在最适温度之后，随温度升高，酶活性逐渐降低甚至失活。A项中，反应温度由t2调到最适温度时，部分未失活酶的活性上升；B项中，t1温度时，酶活性低，当升高温度时活性会上升，所以B对；C项中t2时酶活性因温度高会变性，而t1时酶活性低，但不会变性，所以t1时更适合酶的保存；D项中，t1时酶活性低，但其空间结构不会被破坏，而t2时已破坏了酶的空间结构，所以t2比t1破坏得更严重。
3．B　解析：酶可以有效降低活化能，以保证细胞内的反应在常温常压下高效地进行。酶降低的活化能是没有酶催化所需的能量与有酶催化所需的能量的差值。
4．B　解析：大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不含肽键，不能用双缩脲试剂进行检验；酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性质和数量不变；酶分子结构在低温条件下只是活性下降，结构不会受到破坏，温度适宜时活性还可恢复。
5．C　解析：一段时间后气体量不再增加的原因是H2O2已分解完。
　　提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第4节 能量之源——光与光合作用
1．说出绿叶中色素的种类和作用，并提取和分离绿叶中的色素。
2．说出叶绿体的结构和功能。
3．说明光合作用以及对它的认识过程。
4．探究影响光合作用速率的环境因素。
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提取的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，因此可用________提取绿叶中的色素。
②分离的原理：绿叶中不同的色素在______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。
③实验结果：滤纸条上呈现四条色素带，自上而下颜色依次是______________。其中色素带最宽的颜色呈______，最窄的颜色呈______。
（2）色素的种类和吸收光谱。
色素种类 颜色 吸收光谱 滤纸条位置（从上至下）
叶绿素（含量约占3/4） ________ 蓝绿色 主要吸收 第三层
叶绿素b ______ ______ 第四层
类胡萝卜素（含量约占1/4） ______ 橙黄色 主要吸收______ 第一层
叶黄素 ________ 第二层
2.叶绿体的结构
（1）叶绿体的形态和结构：叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，外表有双层膜，内部的基粒是由______堆叠而成的。
（2）色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于____________上，与光合作用有关的酶分布在____________上和______中。
3．叶绿体的功能
叶绿体是进行________的场所。
二、光合作用的原理和应用
1．光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过______，利用______，把_______和______转化成储存着______的有机物，并且释放出______的过程。
2．光合作用的探究历程
（1）直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的______是植物建造自身的原料。
（2）1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新______。
（3）1779年，荷兰的英格豪斯证明了______和______在更新空气中不可缺少。
（4）1864年，德国科学家萨克斯的实验证实了光合作用的产物有______。
（5）1939年，美国的鲁宾和卡门利用____________法证明了光合作用释放的氧气来自______。
（6）20世纪40年代，美国的卡尔文利用同位素标记法最终探明了CO2中的______在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
3．光合作用的过程
（1）光反应阶段。
①条件：光、_______、______________。
②场所：______________。
③物质变化。
a．水的光解：通过光合色素对光能的吸收、传递，在其中部分光能作用下把水分解为______，氧原子结合形成氧气释放出去，氢与NADP＋结合形成NADPH，用______表示，叫做还原性氢，作为______参与暗反应。
b．ATP的合成：另一部分转化的光能转移给ADP，结合一个磷酸形成______，也就将光能转变成___________储存在高能磷酸键上。
④能量变化：将______转变成__________。
（2）暗反应阶段。
①条件：______的催化。
②场所：叶绿体内的______中。
③物质变化：CO2首先被一个______分子固定，生成两个______（一种三碳化合物），______被______还原生成有机物，并将______释放的化学能储存在有机物中。
④能量变化：_______中的活跃化学能转变为有机物中__________。
思考：下图中所示的光反应的场所在哪里？暗反应的场所在哪里？
4．光合作用原理的应用
（1）光合作用强度：指植物在单位时间内通过______制造糖类的数量。
（2）农业生产上可以通过控制______的强弱，______的高低和适当增加作物环境中________的浓度等措施增加农作物的产量。
思考：在进行植物温室栽培时，适量燃烧石油液化气或放一些干冰能够增产，为什么？
5．化能合成作用
（1）概念：少数种类的细菌不能进行________，但能够利用体外环境中的某些______氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。
（2）实例：生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的______氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成______。它能利用这两个化学反应中释放出的化学能，将________合成为糖类，供硝化细菌维持自身的生命活动。
答案:一、1.（1）①无水乙醇 ②层析液 ③橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色 蓝绿色 橙黄色 （2）叶绿素a 黄绿色 红光和蓝紫光 胡萝卜素 黄色 蓝紫光
2．（1）类囊体 （2）类囊体的薄膜 类囊体的薄膜 基质
3．光合作用
二、1.叶绿体 光能 CO2 H2O 能量 氧气
2．（1）水分 （2）空气 （3）光照 绿叶 （4）淀粉
（5）同位素标记 水 （6）碳
3．（1）①色素 酶 ②类囊体的薄膜上 ③a.氢和氧 [H] 还原剂 b．ATP 活跃的化学能 ④光能 活跃的化学能 （2）①多种酶 ②基质 ③C5 C3 C3 [H] ATP
④ATP 稳定的化学能
思考
提示：光反应的场所是叶绿体的类囊体的薄膜；暗反应的场所是叶绿体基质。
4．（1）光合作用 （2）光照 温度 二氧化碳
思考
提示：CO2是光合作用的原料，适量燃烧石油液化气或放一些干冰是为了增加CO2浓度，使光合作用强度增加，合成的有机物增多，使作物增产。
5．（1）光合作用 无机物
（2）氨 硝酸 二氧化碳和水
1．外界环境对光合作用的影响
（1）光照强度。
在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
曲线分析如下。
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。
AB：表明光照强度加强，光合作用逐渐加强。
B点：光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点对应的光照强度为光补偿点（白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长）。
BC：随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强。
C点：对应的光照强度为光饱和点。
阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。
（2）光照面积（如下图所示）。
曲线分析如下。
OA：随叶面积指数的不断增大，光合作用实际量不断增大。
A点：为光合作用面积的饱和点。此后随叶面积指数的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡。
OB：干物质量随光合作用增加而增加。
OC：叶片随叶面积指数的不断增加，呼吸量不断增加，而由于A点后光合作用不再增加，所以干物质积累量不断降低。
应适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长，合理密植。
（3）CO2浓度（如下图所示）。
曲线分析：曲线表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
A点：即CO2达到饱和时，光合作用速率就不再增加了。
“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度，是增加产量的方法。
（4）含水量及矿质元素（如下图所示）。
曲线分析如下。
OA：水是光合作用的原料，矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内，水和矿质元素越多，光合作用速率越快。
A点：即水、矿质元素达到饱和时，光合作用速率就不再增加了。
①合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合作用速率。
②施用有机肥后，经土壤微生物分解后，既可为植物补充CO2，又可为植物提供各种矿质元素。
（5）温度（如下图所示）。
曲线分析如下。
光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下正常进行光合作用，其中AB段（10～35 ℃）光合作用随温度的升高而逐渐加强，B点（35 ℃）以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 ℃左右光合作用完全停止。
冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
（6）叶龄（如下图所示）。
曲线分析如下。
OA：为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。
AB：为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合作用速率也基本稳定。
BC：为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合作用速率也随之下降。
农作物、果树管理后期，适当摘除老叶、残叶及茎叶，可降低其细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．光合作用过程中的量变关系
叶绿体处于不同的条件下，C3、C5、[H]、ATP以及（CH2O）合成量的动态变化：
3.光合作用与有氧呼吸的比较
光合作用 有氧呼吸
发生部位 含叶绿体的细胞（主要是叶肉细胞） 所有活细胞
反应场所 叶绿体 细胞质基质和线粒体
能量变化 光能转变为化学能，储存在有机物中 有机物中的化学能释放出来，部分转移到ATP中
物质变化 将无机物（CO2＋H2O）合成有机物（如葡萄糖） 将有机物（如葡萄糖）分解为无机物（H2O和CO2）
联系 光合作用的产物作为有氧呼吸的物质基础（有机物和氧气），有氧呼吸产生的二氧化碳可为光合作用所利用
①呼吸作用相对强度可用如下三种方式表示：用O2吸收量（或实验容器内O2减少量）表示；用CO2释放量（或实验容器内CO2增加量）表示；用植物质量（有机物）的减轻量表示。
②光合作用相对强度的三种表示方法：用O2释放量（或实验容器内O2增加量）表示；用CO2吸收量（或实验容器内CO2减少量）表示；用植物质量（有机物）的增加量来表示。
题型一 光合作用的过程
【例1】 （2010·海南卷）光反应为暗反应提供的物质是（ ）。
A．[H]和H2O B．[H]和ATP
C．ATP和CO2 D．H2O和CO2
解析：光反应产生氧气和[H]；将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量；[H]可作为暗反应中C3的还原剂。所以B对。
答案：B
反思领悟：光合作用过程中光反应产物[H]和ATP，是暗反应的必要条件。
题型二 光合作用的场所
【例2】 （2010·天津理综）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
解析：绿叶通过气孔从外界吸收进来的CO2，首先与植物体内的C5（一种五碳化合物）结合，形成C3（一种三碳化合物），这个过程称为CO2的固定，CO2的固定属于光合作用暗反应，暗反应阶段发生在叶绿体基质中。在有氧呼吸过程的第二阶段，丙酮酸进入线粒体基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮酸被氧化分解成CO2，所以在叶肉细胞中，CO2的产生场所是线粒体基质。
答案：A
反思领悟：光合作用光反应的场所是类囊体的薄膜，暗反应的场所是叶绿体基质。
题型三 影响光合作用的因素
【例3】（2010·四川理综）有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）。下列相关分析，不正确的是（ ）。
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
龙眼 光能利用率/% — 2.30 2.20 2.00 1.80 1.60 1.50 1.40 1.30 1.20
－0.60 2.50 5.10 6.55 7.45 7.90 8.20 8.50 8.50 8.50
芒果 光能利用率/% — 1.20 1.05 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60
－2.10 1. 10 3.70 5.40 6.50 7.25 7.60 7.60 7.60 7.60
A.光强大于0.1 mmol光子/（m2·s），随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小
B．光强小于0.5 mmol光子/（m2·s），限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量
C．光强大于0.7 mmol光子/（m2·s），限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度
D．龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果。
解析：表格数据显示（表中第二行和第四行），光强大于0.1 mmol光子/（m2·s）时，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少；对龙眼来说，光强从0.1 mmol光子/（m2·s）到0.7 mmol光子/（m2·s），净光合速率一直在增加，因此光强为0.5 mmol光子/（m2·s）时，限制净光合速率的因素是光强，而不是叶绿素含量。同理可以判断芒果也是如此；光强大于0.7 mmol光子/（m2·s）时，龙眼、芒果的净光合速率都不再增加，限制因素是CO2浓度；龙眼的最大光能利用率（2.30）大于芒果（1.20），但龙眼的最大总光合速率（8.50＋0.6＝9.1）反而小于芒果（7.6＋2.1＝9.7）。
答案：B
反思领悟：光照强度影响光合作用的光反应阶段，一定范围内随光照强度增加光合作用速率加快；CO2浓度影响光合作用暗反应阶段，一定范围内随CO2浓度的增加光合作用速率加快。
【例4】 （2009·江苏卷）（多选）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有（ ）。
甲
乙
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
解析：从图甲中可以看出实验组干旱其光合速率随干旱时间延长下降，所以A正确；图甲中光合速率下降时间在第2天，图乙中叶绿素含量下降在第4天，所以B正确；从图乙看出实验2～4天，叶片叶绿素含量并没有下降，所以C错误；实验2～4天，由于干旱叶片气孔关闭，叶片内CO2浓度下降可能会引起光合速率下降，所以D正确。
答案：ABD
反思领悟：水分是光合作用的原料，水分下降，原料减少，光合作用速率下降；水分减少还会导致气孔关闭，导致光合作用的另一个原料CO2不能进入，导致光合作用速率下降。
题型四 光合作用的量变关系
【例5】 （2009·海南卷）在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是（ ）。
A．C3和C5都迅速减少 B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少 D．C3迅速减少，C5迅速增加
解析：停止光照，还原性氢和ATP减少，所以对C3的还原减少，使C3增加，C5仍与二氧化碳反应而迅速减少。
答案：C
反思领悟：分析光合作用的量变关系应该从C3途径的全过程分析：CO2＋C5→2C3（CH2O）＋C5。
1光照增强，光合作用增强，但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱，这是由于（ ）。
A. 水分解产生的氧数量不足 B. 叶绿体利用光能合成的ATP 不足
C. 暗反应中C3产生的太少 D. 暗反应中还原剂数量不足
2光合作用过程中，水的光解及C3形成葡萄糖所需要的能量分别来自（ ）。
A．细胞呼吸产生的ATP和光能 B．都是细胞呼吸产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP D．都是光反应产生的ATP
3下图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱（作用光谱代表各种波长的光下植物的光合作用效率）。请据图回答下列问题。
（1）作用光谱与叶绿素a的吸收光谱曲线不吻合，其原因是_________________。
（2）若以新鲜绿叶为材料提取叶绿体中的色素，需要使用的化学药品是__________。
（3）（双选）植物进行光合作用时，下列物质的变化趋势与作用光谱基本一致的是（ ）。
A．O2的释放量 B．C3的总量
C．C5的总量 D．有机物的生成量
（4）在大田生产中，若要合理利用光能，直接有效的措施有__________等。
答案:1．C 夏季中午，当气孔闭合时，直接影响CO2分子进入叶肉细胞，致使叶肉细胞中CO2供应不足，虽然光照充足，光反应正常进行，暗反应所需[H]、ATP充分得到供应，但光合作用原料却无法满足要求，反而导致光合作用减弱。
2．C 水光解需要的能量来自光能；C3形成葡萄糖的过程称为C3的还原，其能量来自光反应产生的ATP。
3．解析：（1）光合作用的作用光谱是所有色素光合作用效率的总体效果，叶绿素a的吸收光谱只是这一种色素对光线的吸收值，因此二者不吻合。（2）提取叶绿素要用到无水乙醇（作提取液）、CaCO3（保护色素不被破坏）、SiO2（为了研磨充分）。此问不能答层析液，层析液是用来分离色素的而不是用来提取色素的。（3）光合作用效率即光合作用的作用光谱，可用单位时间、单位面积O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的生成量来表示。（4）合理利用光能应合理密植、间作、套种。
答案：（1）参与光合作用的色素除叶绿素a外，还有叶绿素b等其他色素，作用光谱反映的是这些光合作用色素共同作用的结果 （2）无水乙醇、CaCO3、SiO2 （3）AD （4）合理密植、间作、套种
探究方法
与光合作用有关的实验的处理方法如下：
（1）饥饿处理
在进行有关光合作用的实验设计中，对实验植物一般要进行饥饿处理，其目的是消耗叶片细胞内储存的有机物，方法是将植物放在黑暗的环境中一段时间，一般是24小时。
（2）CO2缓冲液——NaHCO3溶液的使用
在探究植物的光合作用速率的实验中，常常在一个密闭的环境中要保持相对稳定的CO2浓度，因此需要用到NaHCO3溶液，根据NaHCO3与H2CO3的平衡反应，来维持CO2浓度的相对稳定。这里需要注意NaHCO3与NaOH的区别。
（3）光合作用与细胞呼吸速率的测定方法
通常用密闭容器内气体体积的变化量来计算光合作用与细胞呼吸速率，两者都要求在一个密闭的环境中进行实验。
（4）反应能否进行的鉴定
验证一个反应能否进行通常是通过鉴定反应产物来进行的，其中最重要的是淀粉。具体有两种方法：一种是碘蒸气熏蒸，可以用于活叶片；另一种方法是碘液处理，用碘液处理，必须首先对叶片进行酒精脱色，具体方法是将叶片放在盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶解于酒精中。
能力展示
为了探究光照强度和光合作用速率的关系，以便为西红柿生长提供最佳光照强度。Mikael设计了如下实验：
实验过程：他取了几株都有5片叶片的西红柿植株，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始他测定了CO2的体积分数，12 h后再次测定CO2的体积分数。他还采用7种不同的光照强度，并通过隔热装置使光线通过而热不通过。
实验结果：
温度/℃ 光照强度：普通阳光/% 开始时的CO2体积分数/% 12 h后CO2体积分数/%
25 0 0.35 0.368
25 10 0.35 0.342
25 20 0.35 0.306
25 40 0.35 0.289
25 60 0.35 0.282
25 80 0.35 0.280
25 95 0.35 0.279
请你据此分析回答下列问题：
（1）这一实验的自变量是____________。说出该实验中的一种无关变量：____________。
（2）Mikael设计的探究实验在各种光照强度变化中分别使用了不同株植物。这是一个好的设计吗？____________。为什么？____________________________。
（3）在这一实验中Mikael将其中一个装置保持在黑暗中的目的是___________。
（4）Mikael对探究结果感到失望。他说：“我仍然不能确切地知道哪种光照强度最好。”
请你为他的进一步探究提供建议：___________________________________________。
（5）Mikael要用曲线图表示他的实验结果。怎样最好地图示结果？（在四项备选项中选择）（ ）。
A．柱形图，12 h后的CO2体积分数和光照强度分别为纵坐标和横坐标
B．柱形图，开始时的CO2体积分数和光照强度分别为纵坐标和横坐标
C．曲线图，12 h后的CO2体积分数和光照强度分别为纵坐标和横坐标
D．曲线图，开始时的CO2体积分数和光照强度分别为纵坐标和横坐标
解析：Mikael为了探究光照强度和光合作用速率的关系，所以该实验的自变量是光照强度，无关变量是温度、CO2的体积分数、叶片的大小等。Mikael设计的探究实验在各种光照强度变化中分别使用了不同株植物，由于不同株植物的株高、叶片数虽相似，但叶面积等其他方面不一定相同。违背了设计实验的单一变量和等量原则，造成实验结果不可信。由12 h后CO2的体积分数变化看出，自变量设置的光照强度太低，没有适宜的光照强度，所以应该增加若干实验组，使光照强度为普通阳光的100%及以上。
答案：（1）光照强度 温度（或开始时的CO2的体积分数）
（2）不是 不同株植物的株高、叶片数虽相似，但叶面积等其他方面不一定相同
（3）作为对照
（4）增加若干实验组，使光照强度为普通阳光的100%及以上
（5）C一　捕获光能的色素和结构
问题导学
一、实验：绿叶中色素的提取与分离
活动与探究1
1．绿叶中色素的提取和分离是一回事吗？请概述本实验的原理。
2．实验中无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等物质的作用分别是什么？
3．写出本实验的操作流程图。
4．结果及分析：滤纸条上色素带有四条，如下图所示。
观察实验结果，分析总结规律：
5．实验操作时，为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线的要求是细、直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析这样做的原因。
迁移与应用1
下图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为（　　）。
A．红色　　 B．黄色
C．绿色　　 D．紫色
实验方法步骤及分析
步骤 方法 原因
提取绿叶中的色素 称取5 g的绿叶，剪碎，放入研钵中，再向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10 mL无水乙醇，进行迅速、充分的研磨 ①加入少许二氧化硅：有助于研磨得充分②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏③加入无水乙醇：溶解、提取色素
将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，将滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口 ①单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等②试管口塞紧，防止乙醇挥发
制备滤纸条 ①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多②剪去两角：防止色素随层析液在边缘扩散过快，使层析液同步到达滤液细线
画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条直的滤液细线，吹干后再重复画一两次 ①画得细、直、齐：防止色素带重叠而影响分离效果②画两三次：积累更多的色素，使分离后的色素带明显
分离绿叶中的色素 将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口 ①层析液不能触及滤液细线：防止色素溶解于层析液中而无法分离②烧杯加盖：防止层析液中成分挥发
观察与分析
二、叶绿体色素的吸收光谱
活动与探究2
分析教材P99图510，回答下列问题。
1．类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱有何不同点和相同点？
2．在塑料大棚补充人工光源时，最好选择哪种颜色的光源？
3．无色透明大棚和有色塑料大棚，哪一种更有利于蔬菜的生长？为什么？
迁移与应用2
一位科学家作了如下实验：将水绵放在暗处，一束白光通过三棱镜后，再投射到水绵的叶绿体上，这时好氧细菌将明显聚集在（　　）。
A．红光区　　　　　　　 B．绿光区　
C．红光区和绿光区　 D．红光区和蓝紫光区
叶绿体中的色素对光的吸收特点
（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吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。
三、叶绿体的结构与功能
活动与探究3
1．画出叶绿体形态和结构模式图并进行必要的文字标注。
2．阅读教材P100的资料分析，回答问题。
（1）总结恩格尔曼实验的结论。
（2）恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
3．总结叶绿体适于光合作用的结构特点。
迁移与应用3
下图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是（　　）。
A．①和②具有选择透过性功能
B．③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶
C．③和④上都有与光合作用有关的酶
D．有叶绿体的细胞才能进行光合作用
叶绿体功能的实验验证
（1）原理：光合作用产生氧气，而好氧细菌分布在氧气充足的地方。所以，可以用好氧细菌的分布来显示光合作用进行的场所。
（2）实验过程、现象及结论
实验材料 水绵、好氧细菌
实验条件 黑暗、无空气
极细光束照射 完全暴露在光下
实验现象 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位
实验结论 ①叶绿体是进行光合作用的场所；②氧气是叶绿体释放的
答案：活动与探究1：
1．答案：绿叶中色素的提取和分离不是一回事，是两个小实验，绿叶中色素的提取是指使色素从叶绿体中释放出来，溶解到某种溶剂中形成提取液；而绿叶中色素的分离是指把提取液中的各种色素分开，观察各自的颜色和含量。本实验的原理可概述为：
①色素提取：绿叶中的色素不溶于水，但易溶于无水乙醇、丙酮、石油醚等有机溶剂中，因此可用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②色素分离：绿叶中的色素不止一种，它们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。最后绿叶中的色素就会随层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2．答案：无水乙醇是用来提取色素的溶剂；层析液是用来分离色素的溶剂；二氧化硅使研磨更加充分；碳酸钙是防止研磨过程破坏色素。
3．答案：提取色素→制备滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素→观察结果。
4．答案：（1）从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
（2）从色素带的位置知在层析液中溶解度大小依次为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。
5．答案：将滤纸条剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。滤液细线要求细、直、齐，且重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
迁移与应用1：B　解析：离点样处的距离由远到近依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，由题图可知，实验材料含胡萝卜素最多，其次是叶黄素，而含叶绿素较少，因此其颜色为黄色。
活动与探究2：
1．答案：不同点：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。相同点：类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b对绿光的吸收均最少。
2．答案：蓝紫色光源或者红光源。
3．答案：无色透明大棚更好。因为日光中的各色光均能透过无色透明大棚，蔬菜虽然主要吸收红光和蓝紫光，但也吸收其他可见光，而有色大棚主要透过同色光，所以选择无色透明的大棚光合效率最高，最有利于蔬菜生长。
迁移与应用2：D　解析：叶绿体进行光合作用主要吸收红光和蓝紫光，所以叶绿体被照射的光区中，红光区和蓝紫光区光合作用最强，释放氧气最多，是好氧细菌明显聚集的部位。
活动与探究3：
1．答案：
2．（1）答案：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的部位。
（2）答案：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用微小的好氧细菌可精确确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等等。
3．答案：（1）大量的基粒和类囊体增大了吸光面积。（2）类囊体的薄膜上分布着酶和色素，利于光合作用光反应的顺利进行。（3）基质中含有与光合作用暗反应有关的酶。（4）叶绿体的内膜和外膜是透明的，有利于光线进入叶绿体内部。
迁移与应用3：D　解析：①②表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性功能。③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶。④基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必要条件，具有上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也可进行光合作用。
当堂检测
1．提取和分离叶绿体色素的正确顺序是（　　）。
A．进行纸层析→制取滤液→在滤纸条上画线→将实验材料剪碎后研磨
B．制取滤液→进行纸层析→在滤纸条上画线→将实验材料剪碎后研磨
C．将实验材料剪碎后研磨→在滤纸条上画线→制取滤液→进行纸层析
D．将实验材料剪碎后研磨→制取滤液→在滤纸条上画线→进行纸层析
2．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。下列关于叶绿体及色素的叙述错误的是（　　）。
A．植物细胞都有叶绿体，叶绿素分布于叶绿体的外膜和内膜上
B．与光合作用有关的酶分布于类囊体和基质中
C．叶绿体内有许多类囊体，极大地扩大了受光面积
D．叶绿体中的色素分布于类囊体上，且都能吸收蓝紫光
3．对圆形滤纸中央点上的叶绿体色素滤液进行色素分离，会得到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是（　　）。
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿色的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
4．某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射下的光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（　　）。
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
答案：1．D
2．A　解析：根细胞等植物细胞不含叶绿体；叶绿素等色素只分布在叶绿体内类囊体的薄膜上，所以A错误。
3．A
4．B　解析：叶黄素吸收蓝紫光，在层析条带上是第2条。
　　提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第2节　细胞的能量“通货”——ATP
问题导学
一、ATP分子的组成和结构
活动与探究1
1．填空理解ATP分子的组成。
（1）ATP分子由一分子________和三分子________结合而成。腺苷由________和________结合而成。组成ATP的化学元素包括________________五种。
（2）ATP分子的结构简式为________________。其中有腺苷________个，____________2个，____________3个。
2．什么叫高能磷酸键？ATP中的高能磷酸键含有多少能量？ATP为生命活动供能时会发生水解，“水解”的含义是什么？
迁移与应用1
由30个腺苷和60个磷酸基团合成的全部ATP中高能磷酸键共有（　　）。
A．30个　 　B．60个　 　C．90个　 　D．40个
1．ATP的组成规律
ATP的组成规律可以用“一、二、三”来总结。即一个腺苷，两个高能磷酸键，三个磷酸基团。
ATP的分子组成图示如下：
2．不同物质中“A”代表的含义
二、ATP和ADP的转化
活动与探究2
1．在ADP转化成ATP的过程中，所需的能量从哪里来？
2．比较ATP的形成和ATP的分解，将下表内容补充完整。
反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量→ATP
类型 水解反应 合成反应
条件 ________ ________
场所 需能部位如细胞膜、叶绿体基质、细胞核 细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化 放能 储能
能量来源 ________ ________
能量去向 ________ ________
3．ATP和ADP的相互转化反应能否看成可逆反应？为什么？
迁移与应用2
下列有关ATP的叙述，正确的是（　　）。
①ATP是生物体内储存能量的主要物质　②ATP中的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中　③ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解
④ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快　⑤ATP只能注射，不能口服　⑥ATP是细胞内流通的能量“通货”
A．①②④　　　　　　　　 B．③④⑥
C．③⑤⑥ D．③④⑤
1．ATP的水解
ATP水解过程可以分步完成。第一步水解时在ATP水解酶的作用下可以水解掉最远端的高能磷酸键成为ADP，也可以同时断下两个磷酸基团形成AMP和焦磷酸（两个磷酸基团通过一个高能磷酸键结合在一起），ADP或AMP经过进一步水解后最终形成腺嘌呤、核糖和磷酸。需要注意的是ATP的水解和合成过程中都有水的参与，只是表达式中仅表示出ATP和ADP的转化，将水省略掉了。ATP水解后释放的能量可以直接供生物体各种需能的生命活动利用。
2．易错提醒：ATP的含量与细胞类型的关系
细胞中ATP的含量很低且不会因为细胞代谢的增强或减弱而呈现明显的变化，原因是：ATP与ADP的转化不停地发生且十分迅速，使ATP的含量处于动态平衡之中。
三、ATP的利用
活动与探究3
情景材料：
企鹅的脂肪有多厚
生活在南极寒冷环境中的企鹅，体内脂肪可厚达4 cm，企鹅为什么有那么厚的脂肪层？意义在于抵御严寒和繁衍后代。企鹅生活在南极，气候寒冷，因此必须具有比较多的皮下脂肪，形成保护层，才能保持体温。企鹅孵蛋时，雄企鹅把蛋小心谨慎地放在自己有脚蹼的脚背上，避免企鹅蛋直接与冰面接触，并用厚厚的肚皮盖住。两个月的孵化期，雄企鹅停止进食，完全靠脂肪维持生命，即使其体重减少三分之一也在所不惜。
结合以上材料并联系教材P89～90的内容回答以下问题。
1．“在孵化期，雄企鹅停止进食，完全靠脂肪维持生命”一句话，脂肪维持生命的具体含义是什么？
2．哪些化合物能为企鹅的生命活动提供能量？
3．总结ATP的功能。
4．把萤火虫的尾部组织取下，过一段时间后发光现象会停止。如果滴一滴ATP溶液，荧光就会恢复。分析回答萤火虫的荧光是怎样产生的。
5．细胞中的反应是否都需要由ATP提供能量？为什么？
迁移与应用3
下列过程中，能使细胞内ADP的含量增加的是（　　）。
A．水分子进入根毛细胞
B．肺泡中的氧气进入血液
C．肠道中甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D．小肠吸收葡萄糖
各种“能源”比较
物质 原因
直接能源 ATP ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，而其他形式的能源物质中所贮存的能量必须转移到ATP中之后，才能用于各项生命活动
主要能源 糖类 生命活动所利用的能量大约70%是由糖类提供的，所以说糖类是生命活动的主要能源物质
储能物质 脂肪 在生物体内长期贮存能量的物质是脂肪。因为脂肪贮存能量的效率最高，1 g脂肪所贮存的能量是同等质量糖原的两倍多
最终能源 太阳能 地球上所有生物进行生命活动所需的能量几乎全部来源于绿色植物光合作用所固定的太阳能，所以生物体生命活动的最终能源是太阳能
结论 在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质。ATP是生物体内能量转换的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给
答案：活动与探究1：
1．（1）腺苷　磷酸　腺嘌呤　核糖　C、H、O、N、P
（2）A—P～P～P　1　高能磷酸键　磷酸基团
2．答案：水解时释放能量大于20.92 kJ/mol的化学键称为高能磷酸键。ATP中的高能磷酸键含有的能量多达30.54 kJ/mol。ATP为生命活动供能时的水解一般指ATP中远离腺苷的高能磷酸键（第2个高能磷酸键）的断裂。
迁移与应用1：D　解析：30个腺苷可合成30个ATP,60个磷酸基团共能参与组成ATP 20个，所以它们可以合成的ATP共20个，每个ATP中含有2个高能磷酸键，20个ATP中共含有高能磷酸键40个。
活动与探究2：
1．答案：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量；对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。
2．水解酶　合成酶　ATP中远离腺苷的高能磷酸键 光能、有机物中稳定的化学能　用于各项生命活动　储存于ATP中
3．答案：不能。虽然该过程中物质的变化是可逆的，但所需要的酶不同：水解时为ATP水解酶，合成时为ATP合成酶；相关的能量来源不同：水解时能量来自于最远端高能磷酸键的断裂，合成时来自细胞呼吸或光合作用；发生的场所不同：真核细胞合成ATP时是在细胞质基质、线粒体和叶绿体中，而ATP的水解在所有需要能量来完成生命活动的结构（如细胞质、细胞核等）中都会发生。所以上述反应式表示的并不是可逆反应。
迁移与应用2：B　解析：生物体内主要的储能物质是脂肪而不是ATP，ATP中的能量储存在磷酸基团与磷酸基团之间的高能磷酸键中。在生命活动需要消耗能量时，ATP分子水解断开远离腺苷的高能磷酸键，释放能量用于生命活动。但由于ATP在细胞内的含量很少，需要随时消耗、随时产生，因此它在细胞内的转化速率很快，而且能在生命活动过程中随用随取，就像细胞内的一种能量“通货”。ATP能够跨膜运输，可以被吸收，因此可以口服。
活动与探究3：
1．答案：脂肪作为细胞内的储能物质，被生命活动消耗利用。
2．答案：糖类、脂肪、蛋白质、ATP等都能为企鹅的生命活动提供能量。
3．答案：活细胞内的ATP是细胞生命活动的直接能源，是细胞内的能量“通货”。
4．答案：由“发光停止后滴加ATP溶液会使发光恢复”现象可以推断出萤火虫的发光现象和ATP相关，ATP作为直接能源物质水解时放出的能量转化成了光能，于是萤火虫就发光了。
5．答案：不是。因为细胞中发生的反应并非都是需能反应，有的反应是释放能量的（如糖类等有机物的分解），所以并不是细胞中所有反应都需要ATP提供能量。
迁移与应用3：D　解析：使ADP增加的过程即耗能的过程。选项中A、B、C均为自由扩散过程，不需要消耗能量。D项为主动运输过程，需要消耗能量。
当堂检测
1．下列关于ATP的叙述，错误的是（　　）。
A．ATP中含有C、H、O、N、P元素
B．活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生
C．ATP含有一个在一定条件下很容易水解和重新生成的化学键
D．动植物形成ATP的途径分别是呼吸作用和光合作用
2．ATP分子结构简式和18个ATP分子所具有的高能磷酸键数目分别是（　　）。
A．A—P—P～P和18 B．A—P～P～P和36
C．A～P～P—P和36 D．A—P～P～P和54
3．下列关于ATP与ADP的说法，正确的是（　　）。
A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态
B．ATP中含有的三个高能磷酸键都储存有大量能量
C．细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
D. ATP在细胞内含量很多，生成较慢
4．合成ATP需要的条件是（　　）。
A．ADP和能量　　　　　 B．酶和能量
C．Pi、酶和能量 D．ADP、Pi、酶和能量
5．“ATPADP＋Pi＋能量”中的能量不可能用于（　　）。
A．物质合成 B．肌肉收缩
C．被动运输 D．吸收和分泌
答案：1．D　解析：动物形成ATP的途径是呼吸作用，绿色植物形成ATP的途径是呼吸作用和光合作用，因此D错误。
2．B
3．C　解析：ATP与ADP是两种不同的物质。ATP中含有3个磷酸键，其中2个是高能磷酸键。ATP在细胞中含量很少，生成速度很快。
4．D　解析：ATP是在ATP合成酶催化作用下由ADP和Pi吸收能量后合成的。
5．C　解析：被动运输的动力来自被转运物质的浓度差，不消耗能量。
　　提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第2节 细胞的能量“通货”——ATP
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．写出ATP分子的结构简式。
3．解释ATP在能量代谢中的作用。
一、ATP分子中具有高能磷酸键
1．ATP分子的结构简式
ATP是________的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成 ________，其中，A代表______，T代表______，P代表________，～代表__________。ATP是细胞内的一种________化合物。
2．ATP的特点
ATP有______高能磷酸键，高能磷酸键水解时释放的能量多达 ______ kJ/mol；含量少且稳定；远离______的高能磷酸键易断裂也易合成。
思考：2010年亚运会上刘翔又获得110米栏冠军，他在跑道上飞跑时所需的直接能源物质是什么？
二、ATP和ADP可以相互转化
1．ATP和ADP相互转化示意图
2．ATP的形成途径
对于绿色植物来说，在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量来自________和________；对于动物、真菌来说，在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量来自________。
三、ATP的利用
吸能反应一般与ATP______的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的______相联系，释放的能量储存在ATP中。各种形式的能量转换都是以______为中心环节的。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。
ATP中的能量可以直接转换为其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有：机械能、电能、化学能、光能、热能、渗透能等。
答案：一、1.三磷酸腺苷 A—P～P～P 腺苷 三 磷酸基团 高能磷酸键 高能磷酸
2．2个 30.54 腺苷A
思考
提示：ATP。
二、1.Pi ADP
2．呼吸作用 光合作用 呼吸作用
三、水解 合成 ATP
1．ATP与ADP之间的相互转化是不可逆反应
生物体内ADP与ATP可以相互转化，但是反应是不可逆的。
（1）ATP的形成需满足4个条件：2种原料——ADP＋Pi、能量、酶。
（2）酶1是合成酶，酶2是水解酶，不是同一种酶。
（3）能量1指光能或有机物分解释放的化学能，能量2是ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键水解释放的化学能。
（4）ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量是不可逆的，整个反应是不可逆的。合成ATP的过程中有水生成。
2．ATP在细胞内存在的特点
（1）量少。
（2）普遍存在。
（3）易再生，转化迅速。
3．ATP中能量的应用
（1）化学能——物质合成，如蛋白质和DNA的合成。
（2）机械能——肌肉收缩、染色体运动。
（3）电能——神经传导、生物电。
（4）光能——萤火虫发光等。
（5）渗透能——主动运输。
题型一 ATP的结构与功能
【例1】 ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是（ ）。
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再形成 ③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离（即第二个高能磷酸键断裂），使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变成ATP
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
解析：ATP含有三个磷酸基团、一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键，ADP又转化为ATP。
答案：C
反思领悟：ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷，是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷酸化合物的特点是：它的高能磷酸键（用“～”表示）水解时释放出的化学能是普通化学键释放化学能的2倍以上。
题型二 ADP与ATP之间的转化
【例2】 下列有关生物体ATP的叙述中，正确的是（ ）。
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，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速又顺利的进行
解析：生命活动要消耗ATP，细胞不断合成ATP，在活细胞中ATP与ADP的相互转化是永无休止的。ATP和ADP是两种不同的物质；细胞内的ATP含量很少，但合成很快，以适应生命活动对能量的需求；ATP与ADP的相互转化为生物体内的化学反应提供能量，酶才具有催化作用，降低反应的活化能，从而保证生物体内各项化学反应能在常温常压下快速又顺利的进行。
答案：A
反思领悟：ATP与ADP的相互转化，在活细胞中是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，从而保证细胞生命活动正常进行。
题型三 ATP的结构特点和功能特性
【例3】 三磷酸腺苷的结构式可以简写成A—P～P～P，①②③分别为连接P的三个化学键（APPP）。当三磷酸腺苷水解形成二磷酸腺苷时，首先断裂的化学键是（ ）。
A．① B．② C．③ D．①②③
解析：三磷酸腺苷是一分子腺苷与三分子磷酸结合的产物。一分子腺苷与一分子磷酸结合组成一磷酸腺苷（AMP），其结构式可以简写成A—P；一分子腺苷与两分子磷酸结合，组成二磷酸腺苷（ADP），其结构式可以简写成A—P～P，其中含有一个高能磷酸键；一分子腺苷与三分子磷酸结合，组成三磷酸腺苷（ATP），其结构式可以简写成A—P～P～P。在一定条件下ATP水解时，高能磷酸键③很容易断裂，也很容易重新形成。断裂时伴随着能量的释放；重新形成时伴随着能量的储存。
该题的关键语句是“当三磷酸腺苷水解形成二磷酸腺苷时”，从前面的ATP和ADP的相互转化的基础知识可知，首先断裂的化学键应当是③，因为③断裂后方形成ADP和Pi，①②和①②③断裂均不能形成ADP，所以答案应该为C。
答案：C
反思领悟：ATP中远离腺苷A的高能磷酸键易断裂也易形成，断裂释放能量，推动生命活动的进行；形成储存能量。
1 ATP中的A、T、P依次代表（ ）。
A．胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基团 B．胸腺嘧啶、三个、磷酸基团
C．腺苷、三个、磷酸基团 D．腺苷、三个、腺嘌呤
2 一个ATP分子中含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的个数依次是（ ）。
A．1,3,3 B．3,2,1 C．1,3,2 D．1,1,2
3 下列关于ATP的叙述，正确的是（ ）。
A．ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物
B．三磷酸腺苷的结构式可简写为A～P～P～P
C. ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中
D. ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
4 关于新陈代谢与酶、ATP的关系，下列描述不正确的是（ ）。
A．酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性
B．酶、ATP都与新陈代谢密切相关，但两者的合成毫无关系
C．ATP是保证新陈代谢正常进行的能源物质
D．酶能促使新陈代谢正常进行
答案:1．C
2.C
3．D 三磷酸腺苷的结构式可简写为A—P～P～P，其中，P与P之间的高能磷酸键储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物。
4．B 酶、ATP是与新陈代谢密切相关的两类化合物，它们共同保证和促使新陈代谢正常进行。
酶ATP
酶、ATP两类化合物的性质虽不同，但两者的合成紧密相关；酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要酶的催化。酶是蛋白质或RNA类物质，它们的合成与生物遗传物质有关，因而具有物种差异性；不同生物体内ATP的结构是相同的，因而ATP不具有物种差异性。
探究方法
解答实验设计题的方法
1．注意实验设计的科学性
确定实验采用的方法及必需（最佳）的操作程序，每一个
步骤都必须是科学的。根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。
2．思考题中所给出的实验材料和试剂的作用及运用方法。要注意以下三点。
（1）题中给出的实验材料和试剂一般应充分利用。
（2）除非题目条件允许，否则不能自己随意加实验材料和试剂。
（3）按照“科学合理、设计简捷、装置简单、效果明显”的标准设计实验。
3．注意书写的规范性
（1）实验步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙述，并加以编号。
（2）试管（或烧杯、水槽等）要加以编号，以便使叙述简洁。
（3）尽量使用规范的实验术语，如：载玻片、盖玻片、临时装片；等量的、其他条件相同且适宜；振荡、充分研磨等。不能用含糊的口语，如“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成 “一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。
能力展示
为了探究肌肉收缩的直接能源物质是ATP还是葡萄糖，某研究性学习小组的同学利用下列实验材料进行了相关的探究活动，假如你是该研究小组的成员，请你作出假设，完善实验方案并回答问题。
（1）你的假设是____________________。
（2）实验方案
实验材料及用具：新鲜的骨骼肌标本，ATP溶液，葡萄糖溶液，电极，滴管。
实验步骤：__________________________。
（3）根据你的假设和设计的实验方案，预期的实验现象是______________________。
（4）请根据实验过程中可能得到的实验现象，对自己的假设作出评价。
解析：在探究肌肉收缩的直接能源物质是ATP还是葡萄糖的实验中，我们所作出的假设最好是符合正确的生物学理论。因此本题的假设是ATP是肌肉收缩的直接能源物质。在选用新鲜的骨骼肌标本设计实验证明肌肉收缩的直接能源物质是ATP时，首先要确保肌肉标本内没有直接能源ATP，因此要施加适宜的电刺激，直至骨骼肌不再收缩，以消耗肌肉标本内的ATP。然后我们就可以运用对照实验的思维进行设计了。取两个新鲜的骨骼肌标本，施加适宜电刺激消耗ATP后，分成两组，一组滴加ATP溶液，另一组滴加葡萄糖溶液，然后再给以适宜电刺激，观察肌肉是否收缩。正常情况下，滴加ATP溶液的标本收缩。
答案：（1）ATP是肌肉收缩的直接能源物质 （2）实验步骤：①取两个新鲜的骨骼肌标本，分别标记为A、B；②给A、B骨骼肌分别施加适宜的电刺激，直至骨骼肌不再收缩；③给A标本滴加ATP溶液，B标本滴加葡萄糖溶液；④给A、B标本同时施加适宜的电刺激，观察是否收缩；⑤在B标本上再滴加ATP溶液，然后施加适宜的电刺激，观察肌肉是否收缩 （3）A标本肌肉收缩；滴加葡萄糖溶液时，B标本肌肉不收缩，但再次滴加ATP溶液后B标本肌肉收缩
（4）若现象同上，说明假设成立；否则假设不成立。第3节　ATP的主要来源——细胞呼吸
问题导学
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
活动与探究1
结构教材P91～92的“探究”内容回答以下问题。
1．酵母菌属于真核生物还是原核生物？
2．酵母菌有哪两种呼吸方式？分别在什么条件下进行？产物分别是什么？
3．请叙述探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理。
4．下图表示实验的过程，据图回答下列问题。
（1）装置甲中用橡皮球或气泵间歇性通入空气的目的是什么？
（2）装置甲中A瓶内的质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
（3）装置乙为什么在实验时要先将D瓶密封一段时间后再连接E瓶？
迁移与应用1
下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中正确的是（　　）。
A．两个装置均需要在黑暗条件下进行
B．装置乙在Ⅲ瓶中可检测到有酒精生成
C．装置乙中应让Ⅱ瓶先放置一段时间再与Ⅲ瓶连接
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
1．实验原理的分析
（1）细胞呼吸所需要的原料：糖类、脂质和蛋白质等。一般情况下首先会利用糖类，然后是脂质，最后才利用蛋白质。利用糖类时先将二糖或多糖水解成葡萄糖，然后再利用。
（2）酒精检测方法的应用：可以用来检验汽车司机是否酒后驾驶。交警所用的检验呼出气体中是否含有酒精的装置中有用硫酸处理过的重铬酸钾硅胶，如果驾驶员呼出的气体中含有酒精就会使硅胶由橙色变为灰绿色。
（3）酵母菌无氧呼吸的利用：可以用来酿酒。
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，除去空气中的CO2，保证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。
二、有氧呼吸与无氧呼吸
活动与探究2
1．填表比较有氧呼吸三个阶段，并回答问题。
（1）线粒体有哪些结构与其进行有氧呼吸的功能相适应？
（2）哪些阶段有[H]产生，[H]又参与了哪些阶段的反应？
（3）有氧呼吸三个阶段的相同点是什么？
2．写出有氧呼吸反应式，并标出各原子的来源和去向。
3．填表比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同点。
迁移与应用2
下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请根据图回答下列问题。
（1）外界氧浓度在10%以下时，该器官的呼吸作用方式是__________________________。
（2）该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是________，进行此种呼吸方式所常用的底物是________，场所是__________________________。
（3）当外界氧浓度为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的________倍。
有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
三、影响细胞呼吸的因素
活动与探究3
1．影响细胞呼吸的因素有内因和外因。内因主要指什么？外因主要指什么？
2．下图中细胞呼吸的最适温度范围是多少？温度过高与过低都会抑制呼吸，其作用机理有什么不同？
3．下图中，在O2浓度为零时、浓度为10%以下及浓度为10%以上时细胞呼吸的方式分别是什么？
4．尝试用坐标曲线表示温度、含水量和CO2浓度对呼吸速率的影响。
迁移与应用3
“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”，古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物力，而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝？（　　）
A．低O2、高CO2、零上低温、湿润
B．低O2、高CO2、零下低温、干燥
C．无O2、高CO2、零上低温、湿润
D．低O2、低CO2、零下低温、干燥
环境因素对呼吸作用的影响
因素 原因 曲线 应用
温度 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 ①低温下储藏蔬菜、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O2浓度，抑制呼吸消耗，延长蔬菜、水果的保鲜时间
水 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 将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏
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
答案：活动与探究1：
1．答案：酵母菌属于真核生物。
2．答案：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生CO2和H2O；在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。
3．答案：①酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式；②CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况；③橙色重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色，从而检测酒精的产生。
4．（1）答案：保证充足的氧气供应，使酵母菌进行有氧呼吸。
（2）答案：除去通入的空气中的CO2，防止对实验结果造成影响。
（3）答案：早期的一段时间瓶内有部分氧气，酵母菌进行的是有氧呼吸。将D瓶密封培养一段时间，氧气消耗完后酵母菌就只进行无氧呼吸了。
迁移与应用1：C　解析：细胞呼吸不受光照的影响，所以两个装置不需要放在黑暗条件下。装置乙中产生酒精的是装有酵母菌培养液的Ⅱ瓶，而不是Ⅲ瓶。装置乙让Ⅱ瓶先放置一段时间再与Ⅲ瓶连接的目的是将Ⅱ瓶中的氧气先消耗完。装置甲中NaOH的作用是吸收充入A瓶的空气中的CO2。
活动与探究2：
1．细胞质基质　线粒体基质　线粒体内膜　丙酮酸＋H2O　[H]＋O2　CO2＋[H]　H2O　大量　是
（1）答案：由双层膜组成，外膜可以将线粒体内部和外部环境分隔开，提供一个相对独立的环境条件，使得膜内的代谢反应可以不受干扰地快速进行。内膜向内凹陷形成嵴，增大了膜面积，为更多的酶提供了附着位点。
（2）答案：有氧呼吸第一阶段产生少量[H]，第二阶段产生大量[H]。这些[H]都在第三阶段中与氧气反应生成了水。
（3）答案：都释放能量，产生ATP。
2．答案：
3．细胞质基质和线粒体　酒精和CO2或乳酸　大量　少量
迁移与应用2：（1）有氧呼吸和无氧呼吸　（2）有氧呼吸
葡萄糖　细胞质基质和线粒体　（3）1.5
活动与探究3：
1．答案：内因主要包括遗传因素、酶的种类和数量；外因主要包括温度、O2的浓度、CO2浓度及含水量等。
2．答案：最适温度范围是25～35 ℃。温度过高使呼吸酶分子结构被破坏，活性降低，甚至变性失活，过低使呼吸酶活性降低，接近于0，但其分子结构未被破坏不会变性失活。
3．答案：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，进行两种呼吸作用，浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
4．答案：
迁移与应用3：A　解析：影响细胞呼吸的因素主要有水分、氧气、二氧化碳和温度。题干中要求减少水分的消耗，所以只能从氧气浓度、二氧化碳浓度和温度三方面来考虑。酶活性在一定温度范围内，随温度的升高而增强，故低温是贮藏水果行之有效的方法之一，但零下低温会引起冻伤从而使水果失去口感。氧气是有氧呼吸的原料，二氧化碳是细胞呼吸的产物，降低反应物浓度或增加产物浓度都会降低细胞呼吸的速率。完全无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸，而氧气的存在可以起到抑制无氧呼吸的作用，因此氧气应调节至一个合适的浓度，在这个浓度下，氧气对无氧呼吸起抑制作用，而有氧呼吸又很弱，从而使有机物的消耗达到最低。
当堂检测
1．细胞呼吸发生在（　　）。
A．代谢旺盛的活细胞中　　　 B．所有活细胞中
C．高等动植物细胞中 D．微生物细胞中
2．下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是（　　）。
C6H12O62CH3COCOOH＋4[H]＋能量
（葡萄糖）　　　（丙酮酸）
A．只发生在细胞有氧时
B．只发生在细胞缺氧时
C．只发生在线粒体内
D．只发生在细胞质基质内
3．在有氧呼吸的过程中，进入细胞中的氧将（　　）。
①与[H]结合生成水　②与碳结合生成二氧化碳　③在线粒体中被消耗　④在线粒体与细胞质基质中被消耗
A．①④　　　 B．①③　　　 C．②③　　　 D．②④
4．利用下图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是（　　）。
A．A瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶
B．A瓶密封后，应该立即连通B瓶
C．A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶
D．实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精
5．下图是细胞呼吸途径示意图。请根据图回答下列问题。
（1）图中需要在有氧条件下完成的过程是________。（填字母）
（2）有氧呼吸过程的主要场所是________，其中第________阶段消耗水，该阶段发生的位置是________________________________________________________________________。
第________阶段产生大量的ATP，并且要消耗________，产生水的位置在________。
（3）雨水过多时，农作物出现烂根现象的主要原因是_____________________________ ________________________________________________________________________。
（4）新鲜蔬菜放在冰箱冷藏室中，能延长保鲜的原因是____________________________ _________________________________________________________________________。
答案：1．B
2．D　解析：葡萄糖分解成丙酮酸的过程是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，A、B两项错误；葡萄糖分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质内，线粒体内只进行有氧呼吸的第二、三阶段，C项错误，D项正确。
3．B
4．C　解析：A瓶密封后早期的一段时间内酵母菌进行的是有氧呼吸，氧气消耗完后就只进行无氧呼吸了。
5．答案：（1）A　（2）线粒体　二　线粒体基质　三　氧气　线粒体内膜　（3）土壤中缺乏氧气，根细胞被无氧呼吸产生的酒精损害　（4）细胞呼吸减弱
　　提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。

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