资源简介 第16课时 光合作用(必修)一、光合作用的发现及概念1．发现历程(1)1771年，英国科学家普里斯特利证明：植物可以更新空气，但不知道更新何种气体。(2)1864年，德国植物学家萨克斯的实验证实：光合作用的产物除氧气外还有淀粉。(3)1880年，德国科学家恩格尔曼的实验证明氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所。(4)1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法证明：光合作用释放的氧气来自水。2．概念及反应式(1)概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。(2)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2提醒 ①普里斯特利实验的结论不能说明绿色植物释放O2吸收CO2，因为当时还不知道空气中的成分。②萨克斯实验必须先黑暗处理，再遮光和曝光形成对照。二、捕获光能的色素和实验1．“叶绿体中色素的提取和分离”实验(1)色素提取液：丙酮(相似相溶原理)。(2)色素分离方法：纸层析法。(3)色素分离原理：四种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的扩散速度快。(4)分离结果：滤纸条上自上而下呈现四条色素带。(5)该实验中化学物质的作用：二氧化硅的作用是使研磨充分；碳酸钙的作用是保护色素。2．叶绿体中色素的种类、含量及作用色素名称 颜色 溶解度 色素种类 含量 吸收光的种类(主要)21世纪教育网胡萝卜素 橙黄色 最大 类胡萝卜素21世纪教育网21世纪教育网 21世纪教育网 蓝紫光[来源:21世纪教育网]叶黄素21世纪教育网 黄色21世纪教育网[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]叶绿素a 蓝绿色 叶绿素 红橙光和蓝紫光叶绿素b 黄绿色 最小含量最多的色素为叶绿素a，含量最少的为胡萝卜素；在滤纸条上两者之间相距最远的为叶黄素和胡萝卜素；光合作用中最有效的光为白光，最无效的光为绿光。想一想 (1)温室补充光源何种单色光最有效？为什么不用绿色薄膜或绿色光源？(2)海洋中藻类分布的分层现象的原因是什么？(3)叶片为什么一般是绿色的？秋天变黄变红是怎么回事？提示 (1)补充红光和蓝紫光，因为色素主要吸收上述两种单色光，最不吸收的是绿光。(2)从浅到深依次为绿藻→褐藻→红藻；不同藻类主要吸收光的波长不同。(3)叶片是绿色的原因有二个：一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收绿光，绿光被反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。三、光合作用的过程光反应 暗反应场所 叶绿体囊状结构薄膜上 叶绿体基质中条件 光、色素、酶等 酶等物质变化 ①2H2O光4[H]＋O2②ADP＋PiATP ①C5＋CO2酶2C3②2C3＋[H] (CH2O)＋C5能量变化 光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能判一判 (1)叶绿体中的色素主要分布在囊状结构的腔内。(2)光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中。(3)叶绿体是植物光合作用的主要场所。提示 (1)错；分布在囊状结构薄膜上。(2)错；囊状结构薄膜上和基质中都有。(3)错；是全部场所。练一练 (2010·海南卷，4)光反应为暗反应提供的物质是 ( )A．[H]和H2O B．[H]和ATPC．ATP和CO2 D．H2O和CO2答案 B考点49 光合作用的过程1．光反应和暗反应的关系2．反应式及元素去向(1)氧元素(2)碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)(3)氢元素：H2O―→[H]―→(CH2O)1．光反应为暗反应提供两种重要物质：[H]和ATP，[H]既作还原剂又可提供能量；暗反应为光反应也提供两种物质：ADP和Pi，注意产生位置和移动方向。2．没有光反应，暗反应无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。3．色素只存在于光反应部位——叶绿体囊状结构薄膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体囊状结构薄膜上和叶绿体基质中，但暗反应中酶的种类、数量多。4．若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。5．CO2中的C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中的C不进入(CH2O)，可用同位素标记法证明。1．(2012·潍坊模拟)下列关于光合作用的叙述中，正确的是 ( )A．酶的专一性决定了暗反应在叶绿体囊状结构薄膜上进行B．在暗反应过程中酶的数量和C5的含量均不会因为消耗而减少C．在较强光照下，光合作用强度随着二氧化碳浓度的提高而加强D．水在光下的分解速度和二氧化碳的固定速度基本不受温度的影响答案 B解析 暗反应的场所是叶绿体基质，在叶绿体基质中存在与暗反应有关的酶；在一定范围内，光合作用的强度随着二氧化碳浓度的提高而加强，但当二氧化碳浓度超过一定的范围时，受酶数量等因素的影响，光合作用的强度不会继续加强；温度可以通过影响酶的活性来影响光合作用的过程。在暗反应过程中，酶的数量不变，C5因为不断生成和利用，其含量也不会减少。2．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是 ( )A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C．结构A释放的O2可进入线粒体中D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加答案 D解析 在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3生成量减少，而其消耗量不变，因此C3含量减少；而C5由于无法与CO2结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因此其积累量短期内会增加。考点50 探究光合作用的影响因素1．探究光照强度对光合作用强度的影响及相关分析(1)曲线分析：A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。AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B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(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。BC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点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。(2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。2．CO2浓度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，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。(2)点含义：①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。3．温度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。4．必需元素供应对光合作用强度的影响(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，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。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。5．水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。6．叶龄对光合作用强度的影响(1)曲线分析：①随幼叶不断生长，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(OA段)。②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定(AB段)。③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降(BC段)。(2)应用：摘除老叶、残叶。7．多因子对光合作用强度的影响曲线分析：P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。3．(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确的是 ( )A．甲植株在a点开始进行光合作用B．乙植株在e点有机物积累量最多C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭答案 D解析 由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，6时～18时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；b～c段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，d～e段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在b～d段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。4．(2011·福建卷，2)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是 ( )A．在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓B．在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多C．在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同D．在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应答案 B解析 结合题干信息分析题图，9∶30～11∶00之间，花生净光合速率下降的原因是夏季晴朗的白天在该段时间内温度过高，蒸腾作用过强，导致花生叶片的气孔关闭，使花生吸收的CO2量减少，由此引起暗反应速率下降，故A正确；比较11∶00～12∶30之间花生与玉米单位面积有机物积累量可以看出，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米少，故B错误；从题图中可以直接看出在17∶00时，玉米和花生单位叶面积净光合速率相同，因此二者释放O2的速率相同，故C正确；从题图中可知18∶30时玉米的净光合速率为零，此时，光合作用速率与呼吸作用速率相等，故D正确。考点51 叶绿体中色素的提取和分离实验1．实验过程2．注意问题(1)关键词与试剂对应关系不能颠倒①提取色素——丙酮。②分离色素——层析液。(2)A为绿色，因为最不吸收绿光而透过；B为红色，此为荧光现象。(3)用无水乙醇或其它有机溶剂代替丙酮提取色素，丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其它绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。(4)色素提取液呈淡绿色的原因分析①研磨不充分，色素未能充分提取出来。②称取绿叶过少或加入丙酮过多，色素浓度小。③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。5．(2011·冀州中学期中)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 ( )试剂 甲 乙 丙 丁丙酮 － ＋ ＋ ＋水 ＋ － － －CaCO3 ＋ ＋ － ＋SiO2 ＋ ＋ ＋ －A．①②③④ B．②④①③C．④②③① D．③②①④答案 B解析 由于色素不溶于水，甲提取不到色素，层析结果应为②；乙为正常组，层析结果应为④；丙组未加CaCO3，色素部分被破坏，提取的色素量较少，部分色素带较正常色素带而言较窄，层析结果为①；丁组未加SiO2，研磨不充分，提取的色素过少，所有色素带较正常色素带而言都窄，层析结果应为③。6．(高考真题)将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是 ( )试管编号 ① ② ③ ④实验处理CO2溶液 ＋ ＋ ＋ ＋光照 白光 蓝光 红光 绿光碘液 ＋ ＋ ＋ ＋注：“＋”表示具有该条件。A．① B．② C．③ D．④答案 D解析 将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生的多少，因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在的试管是④号。考点52 光合作用的探究历程实施者 实验过程及现象 实验结论普里斯特利 点燃的蜡烛与绿色植物，密闭——蜡烛不易熄灭小鼠与绿色植物，密闭——小鼠不易窒息 植物能更新空气(提醒：更新何种气体当时不知道)萨克斯 绿叶光合作用产生淀粉恩格尔曼 O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所鲁宾和卡门 光合作用释放的氧全部来自水1．实验常考易错点(1)萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气，检验前用酒精水浴加热处理，目的是溶解色素。(2)恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大呈带状，便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型。(3)鲁宾、卡门用的实验方法为同位素标记法。(4)卡尔文选用小球藻做实验，用同位素标记法揭示了暗反应过程。2．上述实验中对照实验设置在光合作用的发现中，科学家们利用了对照实验，使结果和结论更加科学、准确。(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。(2)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。(3)普里斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。3．恩格尔曼实验方法的巧妙之处(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。7．如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用白光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了 ( )A．氧气是由水分解来的B．叶绿体是光合作用的场所C．光合作用能产生淀粉D．光合作用需以二氧化碳作原料答案 B解析 本题考查考生对光合作用探究历程中实验的理解和应用。在没有空气的黑暗环境里，用白光束对水绵细胞的不同部位做点状投射，好氧细菌聚集在叶绿体被光投射处，其他部位不聚集，说明被白光束照到的叶绿体产生了氧气；若装片完全暴露在光下，好氧细菌又分布在叶绿体所有受光部位，这又进一步说明叶绿体受光照部位产生了氧气。8．下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是 ( )A．Y2的质量大于Y3的质量B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量C．②中水的质量大于④中水的质量D．试管①的质量大于试管②的质量答案 C解析 Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3；④中小球藻中含有(CHO)的有机物，而①中小球藻含有(CH2O)的有机物，故④中小球藻质量大于①中的；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余重量①大于②。 影响光合作用的因素及计算光照强度与光合速率的关系曲线图中各点含义(1)补偿点含义：光合作用等于呼吸作用，若改变某一因素(如光照、CO2浓度)，使光合作用增大(减小)，而呼吸作用不受影响，则补偿点应左移(右移)；若改变某一因素(如温度)，使呼吸作用增大(减小)，则补偿点应右移(左移)。(2)饱和点含义：当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大(减小)，则饱和点应右(左)移。 (2010·上海卷，六)分析有关植物光合作用的资料，回答问题：在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，据表中数据回答问题。光合速率与呼吸速率相等时光照强度(千勒克斯) 光饱和时光照强度(千勒克斯) 光饱和时CO2吸收量[mg/(100 cm2叶·小时)] 黑暗条件下CO2释放量[mg/(100 cm2叶·小时)]A植物 1 3 11 5.5B植物 3 9 30 15(1)与B植物相比，A植物是在________光照条件下生长的植物，判断的依据是________________________________________________________________________。(2)当光照强度超过9千勒克斯时，B植物光合速率________，造成这种现象的实质是________跟不上________反应。(3)当光照强度为9千勒克斯时，B植物的总光合速率是________[mg CO2/(100 cm2叶·小时)]。当光照强度为3千勒克斯时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为________[mg CO2/(100 cm2叶·小时)]。光合速率也受光合产物从叶中输出速率的影响。某植物正处于结果期，如图①。(4)若只留一张叶片，其他叶片全部摘除，如图②，则留下叶片的光合速率________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 ①表格信息——据光饱和时光强的数据大小阳生植物还是阴生植物。②总光合速率＝光饱和时CO2吸收量(净量)＋黑暗条件下CO2释放量(呼吸消耗)。③充分利用题干信息——光合速率受光合产物从叶中运输速率影响这一条件。(1)由表中可以看出A植物达到光补偿点或饱和点所需的光照强度比B植物所需光照强度低，因此A与B相比较而言，A植物所需光照强度弱。(2)当光照强度达到9千勒克斯时，达到B植物对光的最大要求。光照强度继续增加，光反应会继续加快，但暗反应已达到最大值，不会继续增加，从而影响了光合作用的强度。(3)光饱合时，B植物光合作用所需要的二氧化碳等于光照下吸收的二氧化碳的量与呼吸作用释放量的和，为30＋15＝45。3千勒克斯时，A植物固定CO2的量为11＋5.5＝16.5，B植物固定CO2的量为15，二者差值为1.5。(4)其他叶片摘除后，结果期植物需要的大量营养由一个叶片提供，光合作用产物会迅速输出，从而光合速率增加。答案 (1)弱光 因为A植物在光饱和时的光照强度低于B植物(A植物在光合速率与呼吸速率相等时的光照强度低于B植物) (2)不再增加 暗反应 光 (3)45 1.5 (4)增加 枝条上仅剩一张叶片，总光合产物减少，但结果期的植物对营养的需求最大，因此叶中光合作用产物会迅速输出，故光合速率增加 对光合作用条件骤变时各物质量的变化模糊不清 (2011·新课标全国卷，29)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__________(C3化合物、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__________(低、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______(高、低)，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。错因分析 对C5与C3的数量关系不清楚：1C5＋1CO2―→2C3，故出现二倍关系；对C3和C5的变化来源和去向辨析不清楚。对第3小题审题不清——要求达到稳定时C3和C5的比较。解析 (1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。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，所需的ATP和[H]少纠错笔记 光反应和暗反应中C3、C5、ATP、ADP四种物质与光照、CO2之间的关系(如图所示)：(1)此图中若停止光照题组一 光合作用过程1．(2011·浙江理综，1)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是 ( )A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生B．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短D．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应答案 D解析 植物光合作用的光反应在叶绿体的囊状结构薄膜上进行，因此破坏叶绿体外膜，不影响O2的产生；离体的叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶，获得ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应，故D正确；植物生长过程中，叶绿体中色素的比例会随植物生长期、光照、温度等的变化而变化；与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱。2．(2011·怀化模拟)右图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是 ( )A．该反应的场所是叶绿体的囊状结构B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成D．无光条件有利于暗反应进行答案 B解析 图示的光合作用阶段为光合作用暗反应，该反应发生的场所是叶绿体基质，该过程在有光、无光的条件下均会进行，该过程的物质变化为CO2的固定和C3的还原，其中C3还原需要光反应提供[H]和ATP，此外还需要多种酶的参与。温度通过影响该过程中酶的活性影响C6H12O6的生成，因此，在最适温度以上，提高温度不能促进C6H12O6的生成。题组二 色素的提取与分离实验3．(2011·哈师大附中期中)在“叶绿体中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是 ( )①加入的丙酮太多 ②用无水乙醇代替丙酮 ③层析液没及滤液细线 ④研磨时没有加入CaCO3 ⑤研磨时没有加入SiO2 ⑥取的叶片的叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑦画滤液细线的次数少 ⑧使用放置数天的波菜叶A．①③⑦ B．②④⑤⑧C．①③④⑤⑥⑦⑧ D．②③④⑤⑥答案 C解析 在实验中，滤纸条上的色素带颜色较浅的原因是滤液中色素含量少，或者在滤纸条上画滤液细线时，重复的次数太少，或者加入的提取液太多，使滤液中色素浓度降低，又或者层析时，层析液没过滤液细线，使色素溶解在层析液中。滤液中色素含量少的原因可能是：(1)没有加入二氧化硅，导致研磨不充分；(2)研磨时没有加入碳酸钙，使部分色素被破坏；(3)选取的叶片中叶肉细胞少，色素含量低；(4)叶片不新鲜，里面的色素被破坏。4．(2010·上海卷，26)如图中①代表新鲜菠菜叶的光不色素纸层析结果，则如图②所示结果最有可能来自于 ( )A．水培的洋葱叶B．生长的柳树幼叶C．培养的衣藻D．秋冬的银杏落叶答案 D解析 从两条层析条上分析可知，滤纸条②缺少了叶绿素a和叶绿素b的色素带。可能是选择的材料中缺少叶绿素。从4个选项分析，秋冬季的银杏叶由于叶绿素分解，而呈现黄色，所以层析出的色素带最可能出现②的情况。题组三 光合作用的影响因素5．(2012·天津理综，5)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果见下图。据图判断，下列叙述正确的是( )A．与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多B．与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多C．若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1>K2>K3D．密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物答案 A解析 解答本题应从分析曲线图出发，注意辨析总光合作用量、净光合作用量与呼吸量的含义及其相互关系。A、B项考查对光合作用与细胞呼吸的综合理解，C项考查对种群环境容纳量的理解，D项考查酵母菌进行有氧呼吸与无氧呼吸形成产物的区别。从图中可读出d1、d2、d3三个浓度下对应的净光合速率和呼吸速率，根据题中公式可知d1、d2、d3浓度对应的光合速率大小为：d2>d1>d3，因此d1浓度下光反应形成的[H]多于d3浓度，A项正确。分析图像得出：d2时的呼吸速率大于d3时的呼吸速率，因此后者产生的ATP量少，B项错误。分析净光合速率曲线知，d2时有机物净积累量最大，可推知其环境条件较为适宜，其种群对应的K值应最大，C项错误。蓝藻在进行有氧呼吸时获得能量较多，繁殖速度快，种群密度大，产物为水和二氧化碳；进行无氧呼吸时细胞产生能量较少，繁殖速度慢，产物为酒精和二氧化碳，其中的酒精能抑制自身繁殖，使种群密度减小，因此通过测定种群密度及代谢产物可以判断出其代谢类型，D项错误。6．(2011·全国卷Ⅰ，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8处理 葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入空气 葡萄糖溶液浸泡，溶液中通入CO2和N2 蒸馏水浸泡，水中通入空气 蒸馏水浸泡，水中通入CO2和N2检测 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉回答问题：(1)光照条件下，组5叶片通过__________________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于__________________的光解。(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________________。(3)组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。答案 (1)光合 H2O (2)组2和组6(3)葡萄糖 ATP 有氧呼吸 组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP (4)无解析 (1)光照条件下，植物叶片通过光合作用产生淀粉，此过程中叶肉细胞释放的氧气来自于水的光解。(2)组3、组4、组7、组8因缺少空气而无法进行有氧呼吸。剩余四组中只有组2和组6为黑暗条件。(3)由题意可知，光合作用的产物中有淀粉，淀粉是由葡萄糖合成的，所以合成淀粉需要葡萄糖和有氧呼吸提供的ATP。组1、组3、组5、组7四组叶片在光下能够进行光合作用，所以有淀粉生成；组2叶片虽然在无光条件下，但由于外界溶液中含有葡萄糖并在溶液中通入空气，能够进行有氧呼吸，可以为淀粉的合成提供葡萄糖和ATP，所以组2叶片有淀粉的产生；组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺乏ATP，所以组4无淀粉生成；组6和组8无光照，不能进行光合作用，外界溶液中也没有葡萄糖，故无淀粉生成。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，则组7叶片由于缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，故叶片中无淀粉。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析色素提取和分离及光合作用 1、12光合作用过程 3、4、6、7、8、9、11影响因素 2、5、10、13、14、15特别推荐 曲线题——5、6、10、11、131．(2011·海南生物，12)红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述，正确的是 ( )A．红枫叶片不含叶绿素B．红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C．红枫叶片能吸收光能进行光合作用D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用答案 C解析 红枫叶片含叶绿体，叶绿体中的色素(包括叶绿素)吸收光能用于光合作用；叶片呈红色是花青素的作用。2．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是( )A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化答案 C解析 试管中收集的气体量＝光合作用产生的O2量－呼吸作用消耗O2量；光下产生气泡，可能是温度增加，使气体的溶解度下降导致的，产生的也不一定是氧气；用装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化是不现实的，因为产生的气泡数太少，无法准确表达气体的产生速率。3．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出基粒和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程 ( )答案 B解析 叶绿体是植物进行光合作用的场所。光合作用光反应过程中，H2O光解，光能转换成活跃的化学能储存在ATP和[H]中，都是在囊状结构薄膜上进行的。囊状结构薄膜上有进行光反应所需要的各种色素和酶，故B试管能检测到光反应过程，A试管则不能。C试管中缺少光反应所需的色素和酶，D试管中缺少光反应所需的酶。4．20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门利用氧的同位素18O分别标记水和二氧化碳，使它们分别成为HO和C18O2，然后进行如图所示的两组光合作用实验(容器中为一种低等绿色植物小球藻悬液)。下列说法正确的是 ( )A．两个装置，一个置于光下，一个置于暗处相同时间B．若两管在光下相同时间，甲管释放的氧气有放射性C．有同学认为将通入CO2改成溶解5%NaHCO3，会增加实验的可靠性D．该实验的目的是要证明光合作用需要CO2答案 C解析 分析对比甲、乙两组实验装置图，发现图中已呈现了变量，如果再将两装置一个置于光下，一个置于暗处相同时间，就不符合实验的单因子变量原则了；鲁宾和卡门的实验目的是研究光合作用释放氧气的来源。5．(2011·大连模拟)图一是八月份某一晴天，一昼夜中棉花植株CO2的吸收和释放曲线；图二表示棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。请分别指出图一中表示时间的字母与图二中(1)、(2)、(3)、(4)所发生的生理活动相对应的选项是 ( )A．d、e、f、g B．d、c、b、aC．e、g、a、h D．f、c、b、d答案 B解析 分析图二中(1)图可知此时植株光合作用强度大于细胞呼吸强度；分析图二中(2)图可知此时植株光合作用强度等于细胞呼吸强度；分析图二中(3)图可知此时植株细胞呼吸强度大于光合作用强度；分析图二中(4)图可知此时植株无光合作用，只进行细胞呼吸。b～c段、g～h段植株既进行细胞呼吸又进行光合作用，但细胞呼吸强度大于光合作用强度；c时、g时植株细胞呼吸强度等于光合作用强度；c～g段植物光合作用强度大于细胞呼吸强度。6．(2011·合肥质检)光合速率通常是指单位时间内、单位面积叶片吸收CO2的毫克数，它是植物光合作用的重要指标。一般用实验方法测得的光合速率并不是植物真实的光合速率(简称真光合速率)，而是真实光合速率与呼吸速率的差值(简称净光合速率)。在相同且适宜条件下，图中曲线1和2分别表示( )A．同一植物的真光合速率和净光合速率B．同一植物的净光合速率和真光合速率C．不同植物的真光合速率D．不同植物的净光合速率答案 D7．(2011·合肥一中模拟)玉米叶片的某些细胞中含有一种个体较大但没有基粒的叶绿体。在这种叶绿体中可以发生的化学反应是 ( )A．三碳化合物被还原 B．水被分解C．生成ATP D．合成糖元答案 A解析 叶绿体中没有基粒就不能进行光反应，水不能被分解，不能生成ATP，只能进行暗反应。植物细胞中不能合成糖元。8．Calvin等人研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是 ( )A．光照时间越长，固定产生的三碳化合物越多B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的囊状结构薄膜上D．只要给予光照，放射性就会出现在NADPH中答案 B解析 本题利用放射性同位素标记考查光合作用过程。光合作用的暗反应过程中固定产生的三碳化合物会被还原。放射性物质应分布在叶绿体的基质中。NADPH是光反应阶段产生的，而二氧化碳是用于暗反应阶段的。9．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中的含量变化将会是 ( )A．a上升、b下降 B．a、b都上升C．a、b都下降 D．a下降、b上升答案 B解析 根据图示信息可推出，c是CO2，a、b分别是[H]和ATP。光照不变，光反应顺利进行，[H]和ATP合成正常；CO2供应不足，CO2固定减弱，C3相对含量减少，导致C3还原消耗的[H]和ATP也减少，故a、b在叶绿体中相对含量上升。10．(2011·潍坊期末)图甲表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，则图甲所示状态在图乙中的位置是 ( )A．ab之间 B．bc之间C．c点以后 D．b点答案 A解析 从图甲中可获取的有效信息是叶片从外界吸收O2，释放CO2，表明此时细胞呼吸速率大于光合作用速率；图乙中a点表示无光照，此时细胞只进行细胞呼吸，b点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率，bc段表明随着光照强度的增加，光合作用速率大于细胞呼吸速率，所以图甲所示状态在图乙中的位置是ab之间。11．进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中的NADPH含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，下列选项中能表示叶绿体中NADPH含量的变化曲线是 ( )答案 B解析 突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的NADPH的量减少，NADPH积累。12．(2012·石家庄质检)如图是新鲜绿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．色素乙在滤纸上的扩散速度最快B．提取色素时加入丙酮是为了防止叶绿素分解C．水稻在开花时节，叶片中色素含量是(甲＋乙)<(丙＋丁)D．四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大答案 D解析 从坐标图上可看出，丁色素扩散距离最远，即丁色素在层析液中的溶液度最大，扩散速度最快。在提取色素时，色素能够溶解在丙酮中。水稻在开花时节，叶片中叶绿素的含量远大于类胡萝卜素的含量。13．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是 ( )A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B．光照强度为 b 时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同C．光照强度为a～b时，曲线 Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高D．光照强度为a～c时，曲线 Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高答案 D解析 光合作用强度与光照强度和CO2浓度有着密切的关系，在不同阶段，起决定作用的因素不一样。光照强度为a～c时，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高，曲线Ⅲ则由于CO2浓度的限制不再升高。14．(2012·大纲全国卷，31)金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。据图回答下列问题：(1)该研究探讨了______________________对金鱼藻__________________的影响。其中，因变量是______________。(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为____________lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是________________________________________________________________________。答案 (1)光照度、pH、NaHCO3浓度 净光合速率 净光合速率 (2)12.5×103 8 (3)酶活性受pH的影响解析 解答本题时需要灵活分析不同条件对植物光合速率的影响，分析并提取题干中的信息，并注意分析所给曲线的含义，特别是横、纵坐标的含义。(1)从所给图示可以看出，图中横坐标分别为光照度、光照度、NaHCO3浓度、pH，所以研究探讨的应该是外界条件(光照度、NaHCO3浓度、pH)对金鱼藻净光合速率的影响，因变量是净光合速率。(2)从b图可以看出，当光照度超过12.5×103 lx时，净光合速率不再增加。从a图可以看出，当光照度为0时，金鱼藻净光合速率为－8，此时为无光条件，实际光合速率为0，由题干中所给信息可知，此时金鱼藻呼吸速率为8 μmol·g－1·h－1。(3)pH主要通过影响相关酶的活性来影响光合速率。15．(2012·四川理综，30Ⅰ)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体， 该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答：(1)提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入__________，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的__________。(2)该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如下图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体氧气产生速率__________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成__________的速率更快，对光反应产生的________________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。(3)如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是________________________________________________________________________。答案 (1)CaCO3 最下端 (2)较大 C3 NADPH、ATP (3)缺失叶绿素a不能完成光能转换解析 (1)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，研磨叶片时要加入少量的CaCO3，以防止研磨过程中色素被破坏。由于叶绿素b在层析液中的溶解度最低，用纸层析法分离色素时，叶绿素b应该出现在滤纸条的最下端。(2)当光照强度为0时，O2的释放速率为植物细胞呼吸强度。当光照强度为n时，突变体和野生型O2释放速率相同，即净光合作用强度相等。但是根据图中光照强度为0时与纵轴的交点来看，野生型水稻的细胞呼吸强度小于突变体水稻的，说明此时突变体的真光合作用强度大于野生型的，即单位面积叶片中叶绿体的O2产生速率大于野生型的。当光照强度为m时，突变体叶片气孔开放程度比野生型大，则其固定CO2能力强。在光合作用过程中固定的CO2形成C3，C3还原过程中需要消耗光反应产生的NADPH和ATP。(3)在光合作用过程中，少数处于特殊状态的叶绿素a能够将光能转换为化学能，当缺少叶绿素a时光能不能被转换，因此光合作用无法进行。第19课时 生物固氮一、生物固氮1．概念固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。2．共生固氮微生物(1)概念：与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。(2)代表生物(根瘤菌)①代谢类型：异养需氧型。②共生特征：不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物中。③共生关系表现：豆科植物为根瘤菌提供有机物；根瘤菌为豆科植物提供氮素。3．自生固氮微生物(1)概念：土壤中能够独立进行固氮的微生物。(2)代表生物(圆褐固氮菌)①代谢类型：异养需氧型。②具有较强的固氮能力，并且能分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育。拓展提升 自生与自养、共生与异养的关系自生不等于自养，共生不等于异养：自生固氮微生物大多为异养型，如巴氏梭菌、圆褐固氮菌；共生固氮微生物也有自养型的，如与满江红共生的某种蓝藻(鱼腥藻)即为自养型。二、氮循环1．生物固氮的过程(1)固氮形式：生物固氮、高能固氮、工业固氮。(2)N元素进入生物群落的方式：生物固氮，植物以主动运输的方式吸收含N元素的无机盐离子。(3)N元素在生物群落中的传递形式：含N有机物。(4)N元素返回无机环境的途径：在氧气不足时，土壤中的反硝化细菌可将硝酸盐转化为亚硝酸盐并最终转化为氮气。2．生物固氮的意义生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用。练一练 有关氮循环的内容，以下说法错误的是 ( )21世纪教育网A．土壤中的氨在有氧条件下，经过硝化细菌的作用，最终氧化成硝酸盐B．土壤中的反硝化细菌在缺氧的条件下，将硝酸盐最终转化成氮气C．植物只能利用土壤中的硝酸盐和铵盐，而不能直接利用空气中的氮气D．自生固氮菌的代谢类型属于自养需氧型答案 D解析 自生固氮菌的代谢类型大多为异养需氧型。三、生物固氮在农业生产中的应用1．土壤获得氮素的途径：氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤可通过两条途径获得氮素，一条是来自含N肥料，另一条是生物固氮，其中生物固氮提供的氮素更多。2．农业生产应用的举例(1)对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高该作物产量的一条有效措施。(2)用豆科作物做绿肥。(3)通过转基因技术，可将固氮基因转到非豆科植物中。考点56 生物固氮的过程及主要微生物1．生物固氮概念理解(1)图示过程：N2固氮微生物,NH3(2)信息解读原料——N2；直接产物——NH3；主体是固氮微生物。2．固氮微生物(1)生物类别：全为原核微生物(包括固氮细菌、放线菌及蓝藻)。(2)固氮原因(3)固氮方式3．固氮微生物的类型种类 举例 与豆科植物关系 代谢类型 固氮产物 对植物的作用 缺氮培养基 固氮量共生固氮微生物 根瘤菌 共生，有专一性 异养需氧型 氨 提供氮素 不能存活 较多自生固氮微生物 圆褐固氮菌 无 异养需氧型 氨 提供氮素和生长素 可以存活[来源:21世纪教育网] 较少1．从代谢类型看2．从生态系统的成分看3．根瘤和根瘤菌根瘤是根内部的一些薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激，不断进行细胞分裂，从而使该处的组织逐渐膨大，形成的瘤状结构。根瘤菌是形成根瘤的微生物，只有在根瘤内根瘤菌才能固氮，分布在土壤中的根瘤菌不能固氮。1．下列有关圆褐固氮菌及其生物固氮方面的叙述，正确的是 ( )A．去除圆褐固氮菌的细胞壁需用纤维素酶B．圆褐固氮菌的新陈代谢类型与黄色短杆菌不同C．用圆褐固氮菌制成的菌剂，不能提高农作物产量D．可用无氮培养基从土壤中分离得到圆褐固氮菌答案 D解析 圆褐固氮菌是原核生物，细胞壁的组成成分中不含纤维素；圆褐固氮菌和黄色短杆菌的新陈代谢类型都是异养需氧型。圆褐固氮菌具有较强的固氮能力，并且能分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育，因此，将圆褐固氮菌制成菌剂，施到土壤中，可以提高农作物的产量；圆褐固氮菌在土壤中能够独立进行固氮，因而可用无氮培养基分离。 2．圆褐固氮菌和根瘤菌的共同特点是 ( )①都是异养生物 ②都是自养生物 ③合成固氮酶的基因结构都相同 ④合成固氮酶的基因结构不相同 ⑤都是原核生物 ⑥都是真核生物A．①③⑤ B．②③⑥ C．①④⑥ D．②④⑤答案 A考点57 氮循环1．固氮方式(1)生物固氮：固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。(2)高能固氮：在闪电等高空瞬间放电所产生的高能作用下，空气中的氮与氧气结合，形成硝酸的过程。(3)工业固氮：用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化为氨。2．氮循环路线(1)植物吸收N的两种形式及方式：NH和NO，都以主动运输方式吸收。(2)尿素的生成动物体内氨基酸通过脱氨基作用形成含氮部分，再进一步转化成尿素(在肝脏中完成)，再经肾脏排出体外。(3)氨化作用：微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解后形成氨的过程。(4)硝化作用：在有氧条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终转化为硝酸盐的过程。(5)反硝化作用：在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并进一步还原成分子态氮返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。3．氮循环中几种微生物的作用及其在生态系统中的地位在氮循环中的作用中的地位 代谢类型 在生态系统根瘤菌 固氮作用 将N2合成氨 异养需氧型[来源:21世纪教育网]21世纪教育网 消费者[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]圆褐固氮菌[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网] 异养需氧型 分解者细菌、真菌 氨化作用 将生物遗体中含氮化合物转化为氨 异养需氧型 分解者硝化细菌 硝化作用 将土壤中的氨转化为硝酸盐 自养需氧型 生产者反硝化细菌 反硝化作用 硝酸盐→亚硝酸盐→N2 异养厌氧型 分解者3．阴雨连绵的天气雨水浸泡了白菜地，则下列生理作用最不可能会因此而降低的是( )A．白菜：根部吸收的Ca2＋叶中的Ca2＋B．白菜：土壤中的K＋白菜中的K＋C．微生物：NH3HNO3D．微生物：NON2答案 D解析 因雨水浸泡导致土壤中O2减少，则需氧活动将减弱而受影响——B和C的过程；不需氧气的生理过程加强——D中反硝化细菌的代谢类型为异养厌氧型；A中离子的运输因阴雨天气蒸腾作用下降而降低。4．如图表示几种含氮物质之间相互转化的关系，下列关于此图的叙述，错误的是 ( )A．能进行2和4过程的生物，其新陈代谢的类型分别是异养厌氧型、自养需氧型B．能进行1过程的生物，其基因内含子的碱基序列发生改变也属于基因突变C．人体内6过程可在肝细胞中进行，甘氨酸可通过7过程合成D．不能独立进行8过程的生物，其遗传物质是DNA或RNA答案 B解析 2是反硝化作用，通过反硝化细菌来完成，代谢类型为异养厌氧型；4是硝化作用，其相应生物代谢类型为自养需氧型；1为生物固氮，全为原核生物，基因结构无外显子和内含子之分；甘氨酸为非必需氨基酸，可通过体内转氨基形成；不能独立合成蛋白质的生物为病毒。 氮循环的综合考查生物固氮是因为固氮微生物细胞内有固氮基因，从而能合成固氮酶，把空气中的氮转化成氨。在农业生产上可以减少化肥的使用量，节约能源，保护环境。用豆科植物做绿肥，可改良土壤结构，增加透气性和保水性；对豆科植物用根瘤菌拌种，可以提高产量；使用自生固氮菌制剂，为农作物提供氮素营养；通过基因工程，将固氮基因转移到非豆科植物中，大大减少了化肥的使用量，减少水体富营养化等现象的发生。 如图是生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图。请仔细分析后回答：(1)完成⑦过程的生物的同化作用方式是______，图中过程①称为______，过程②称为______。如果一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气，应______，目的是________。(2)在完成图中⑤过程的生物中，根瘤菌发挥了重要作用，它在豆科植物的根部形成根瘤，与豆科植物是共生关系，具体表现为________________________________________________________________________________________________________________。根瘤菌的代谢类型是________________________。(3)植物完成图中④过程的主要方式是________，如果土壤板结或长期水淹，陆生植物通过该过程获得的氮素不能满足其生理需要，其原因是__________________________。(4)有些农民将大豆的秸秆在农田中燃烧以提高土壤肥力，这种做法的危害是_________。(5)人们正致力于转基因固氮植物的研究，科学家已通过______技术将根瘤菌的固氮基因转移到了水稻细胞中，并在水稻细胞中发现了固氮物质。固氮基因的结构与水稻基因相比一般比较简单，主要是固氮基因的编码区没有______。固氮基因控制固氮物质合成的表达式：__________________________________________________________________________________________________________。解析 从图中看出①、②、⑤、⑥、⑦分别是光合作用、呼吸作用、固氮作用、反硝化作用和硝化作用。生物固氮是固氮作用的主要形式，可以固氮的微生物有根瘤菌、圆褐固氮菌、固氮蓝藻和固氮放线菌等。根瘤菌是共生固氮微生物，和相应豆科植物构成互利共生关系。硝化细菌是化能自养型生物。植物对矿质元素是以主动运输的方式吸收的，根细胞必须获得足够的氧气才能保证这一过程的顺利进行。秸秆焚烧不仅使土壤肥力降低，而且污染环境。理论上利用基因工程可以使固氮基因在非豆科植物体内表达，使非豆科植物具备固氮能力。答案 (1)化能自养型 光合作用 呼吸作用 适当降温 降低呼吸消耗 (2)豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为豆科植物提供氮源 异养需氧型 (3)主动运输 土壤中缺氧，呼吸作用减弱，提供的能量少，吸收的氮素少 (4)使大豆秸秆中的氮素、碳素以气体形式散失，土壤肥力降低，而且污染环境 (5)基因工程 内含子 固氮基因mRNA固氮酶 对固氮菌的作用特点模糊不清 在新开垦的土地上，种植用蚕豆根瘤菌拌种的豇豆、菜豆、大豆和小麦，能提高其产量的一组作物是 ( )A．菜豆和豇豆 B．豇豆和小麦C．菜豆和大豆 D．大豆和豇豆错因分析 对不同根瘤菌与不同豆科作物之间的关系模糊不清。解析 不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物：大豆根瘤菌只能侵入大豆的根，蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根。小麦为非豆科植物，目前还不能使其生长根瘤。答案 A纠错笔记 对共生固氮菌和共生豆科作物特点不清楚根瘤菌属中有十几种根瘤菌，这些根瘤菌与豆科植物具有特殊的互利共生关系，也就是一种根瘤菌只能在一种或若干种豆科植物的根上形成根瘤。一种豆科植物只有一种互利共生菌，体现共生的专一性。题组一 固氮微生物1．下列关于固氮微生物的叙述，正确的是 ( )A．都是原核生物 B．都是异养型的C．都是厌氧型的 D．都是共生的答案 A解析 A正确，从细胞类型看，固氮微生物均为原核生物，包括固氮细菌、固氮蓝藻、固氮放线菌等；B错误，有的固氮微生物是自养型的，如固氮蓝藻，有的是异养型的，如根瘤菌、圆褐固氮菌等；C错误，有的固氮微生物为需氧型，如根瘤菌、圆褐固氮菌等，也有少数为厌氧型，如巴氏梭菌等；D错误，还有自生固氮微生物。2．圆褐固氮菌固氮后形成的产物 ( )A．可以直接被植物吸收利用B．经过分解者作用后才能被植物吸收C．经过动物代谢后才能被植物吸收利用D．经某种生产者的作用后才能被植物吸收利用答案 D解析 圆褐固氮菌固氮后形成的产物是NH3，而植物不能直接利用NH3，一般需经硝化细菌的化能合成作用，将其氧化为硝酸盐后才能被植物吸收利用。硝化细菌是一种生产者。题组二 氮循环及农业实践应用3．在一块从未种过豆科植物的贫瘠土地上种植大豆，为提高产量，下列措施最具有生态效益的是 ( )A．加施氮肥，合理密植B．根瘤菌在土壤中广泛分布，故无需施肥C．播种前在避光条件下进行根瘤菌拌种D．播种前对种子进行消毒处理答案 C解析 加施氮肥易造成水体的富营养化，故A项与题意明显不符。在未种过豆科植物的贫瘠土地里缺乏根瘤菌，故B项也不正确。播种前对种子进行消毒处理，与提高产量无关。4．氮气是空气的主要成分，氮还是构成蛋白质的重要元素，空气中的氮气只有转变成化合物,才能成为植物生长所需的含氮养料。下图是生物利用自然界中氮元素的图解，请据图回答下列问题：(1)图中[ ]表示生物固氮。参与此过程的微生物是____，它生活在豆科植物根内，利用豆科植物光合作用制造的有机物生存，通过生物固氮制造的氨供给豆科植物。因此它与豆科植物的这种特殊关系在生物学上称为__________现象。(2)图中参与③过程的细菌是__________，它属于自养生物，因为它能从环境中利用____________的能量把______合成为有机物。(3)上图说明组成生物体的一些基本化学元素在生物群落和无机环境之间是可以不断地______出现的，无机环境中的物质是可以被生物群落______利用的，这与生态系统的能量流动是不同的，能量在流经生态系统的各个营养级时，其特点是____________和__________。(4)写出与②过程有关的化学反应方程式：____________________________。答案 (1)① 根瘤菌 互利共生 (2)硝化细菌 无机物氧化释放 CO2和H2O (3)循环 反复 逐级递减 单向流动(或不循环) (4)N2＋3H22NH3解析 此题通过氮循环的过程综合考查生物固氮、硝化细菌的化能合成作用、生态系统的物质循环和能量流动及化学知识中的合成氨。与豆科植物互利共生的根瘤菌能将大气中的N2还原成NH3被植物利用。硝化细菌是化能合成作用的细菌，能将NH3氧化成NO，并利用该过程释放的能量将H2O和CO2合成有机物。N元素在生物群落和无机环境之间是反复循环利用的。能量流动是逐级递减、单向流动的。②表示工业合成氨，N2和H2在高温、高压、催化剂的作用下合成NH3。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析氮循环 1、2、8、16、17生物固氮 4、12、13固氮微生物 3、5、6、10、14、15生物固氮的应用 7、9、11特别推荐 识图析图题——171．以下说法不正确的是 ( )A．土壤中的氨经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐B．土壤中的某些细菌在氧气充足的条件下，将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氮气C．高等植物只能利用土壤中的硝酸盐和铵盐，而不能直接利用空气中的氮气D．生物固氮在自然界物质循环中具有十分重要的作用答案 B解析 土壤中的某些细菌在氧气不足时可将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氮气。2．圆褐固氮菌所固定的氮素参与氮循环全过程的是 ( )A．N2→NH3→NO→生物体有机氮→NH3→NO→N2B．N2→NH3→生物体有机氮→NH3→NO→N2C．N2→NH3→生物体有机氮→NO→N2D．N2→NH3→NO→生物体有机氮→NH3→N2答案 A解析 圆褐固氮菌为自生固氮菌，它能将N2转化为NH3，NH3必须被硝化细菌转化为NO之后才能被植物体吸收和利用；生物体有机氮经代谢转化为NH3，NH3被硝化细菌再次转化为NO，然后经反硝化细菌分解成N2返回到大气中，从而完成一次氮循环。3．关于根瘤及根瘤菌的叙述中，不正确的一项是 ( )A．根瘤可以单独着生，也可以聚集在一起着生在根上B．一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生根瘤C．根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部，刺激根组织膨大而成的D．根瘤破溃后，根瘤菌全部死亡进入土壤答案 D解析 根瘤是豆科植物的根部在生长发育过程中，被土壤中一些相适应的根瘤菌侵入后，根瘤菌在根内大量繁殖，并刺激根部的一些薄壁细胞分裂，进而使该处的组织逐渐膨大后形成的。根瘤可以单独着生，也可以在任意根上聚集在一起。当植物衰老死亡后，根瘤也要破溃，其内的根瘤菌便进入土壤，但进入土壤的根瘤菌不一定死亡。4．下列关于生物固氮的说法中错误的是 ( )A．生物固氮是指固氮微生物将氮气还原成氨的过程B．自生固氮微生物是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物C．共生固氮微生物是指与豆科植物互利共生的固氮微生物D．将固氮基因转移到水稻的细胞内，有望使水稻自行固氮答案 C解析 共生固氮微生物是指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物，如与豆科植物共生的根瘤菌。5．用抗生素(如链霉素)处理红萍，并把红萍培养在无氮培养液中，红萍生长停止；而未用链霉素处理的红萍放在同样的无氮培养液中却生长良好。对以上现象的解释正确的是( )A．链霉素破坏了红萍的固氮酶，使红萍不能固定氮素B．链霉素杀死了与红萍共生的固氮蓝藻，使红萍没有蓝藻固定的氮素供应而导致氨基酸合成受阻，蛋白质合成亦受阻C．链霉素破坏了蛋白质合成酶，使红萍蛋白质合成受阻D．以上都对答案 B解析 抗生素可杀死原核生物。因与红萍共生的固氮蓝藻，可通过生物固氮作用为红萍提供固氮产物满足红萍对氮素的需求，当抗生素将固氮蓝藻杀死时，将使红萍失去氮素来源(因培养液为无氮培养液)，从而使其生长停止。6．下列有关氮循环中进行固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用的微生物在生态系统中的地位的叙述，正确的是 ( )A．是分解者B．只有分解者和生产者C．只有分解者和消费者D．既有分解者、生产者，又有消费者答案 D解析 进行固氮作用的固氮菌如根瘤菌是消费者；进行氨化作用、反硝化作用的微生物如反硝化细菌是分解者；进行硝化作用的硝化细菌是生产者。7．如图，农业生产中为提高作物产量，常将玉米和大豆间行种植(间作)，下列有关间作优点的叙述错误的是 ( )A．可以充分利用光能，从而提高光合作用强度B．能够保证通风良好，从而提高光合效率C．玉米是须根系，大豆是直根系，可以充分利用不同层次的水和矿质元素D．大豆根瘤菌固氮，可以提高土壤氮素含量答案 A解析 植物间作可以充分吸收太阳的辐射能，提高光能利用率，但不能提高光合作用强度；间作能够保证通风良好，满足叶肉细胞对CO2的需求，提高光合效率；不同层次的根系可以吸收土壤中不同深度的水和矿质元素；大豆根瘤菌通过生物固氮，将空气中的氮气转化成植物可吸收的氮素，提高土壤氮素含量。8．如图为氮循环示意图，下列有关叙述不正确的是 ( )A．①过程中通过生物固定的氮素远多于其他途径固定的氮素B．进行②过程的生物的代谢类型为自养需氧型C．进行③和④过程的生物分别主要是生产者和消费者D．⑥过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产答案 D解析 图中⑥过程将硝酸盐转化为N2后，可导致土壤氮素流失，土壤肥力下降，不利于农业生产。9．经常松土能提高农作物的产量。这是因为 ( )①增强植物的呼吸作用，为矿质离子的吸收提供更多的能量②有利于分解者的活动，提高光能利用率③有利于圆褐固氮菌的活动，增加土壤的肥力，促进植物果实的成熟④促进硝化细菌将氨态氮转化为硝态氮，提高氮肥的利用率⑤促进根系吸收有机肥料，实现物质和能量的多级利用A．①②④ B．①②④⑤C．①②③④ D．①③④答案 C解析 根系不能直接吸收有机肥，故⑤是错误的。10．下列关于固氮微生物的叙述中，错误的是 ( )A．能够将大气中的氮气转化为植物可以利用的含氮养料B．细胞中没有线粒体、内质网、高尔基体等复杂的细胞器C．在自然界的氮循环中发挥重要的作用D．只能生活在一种或几种豆科植物中，与豆科植物存在互利共生关系答案 D解析 所有固氮微生物均可将大气中的氮气转化为植物可以利用的含氮养料，且固氮微生物均为原核生物，其细胞中不含线粒体、内质网、高尔基体等复杂的细胞器。生物固氮在自然界的氮循环中发挥着重要作用，故A、B、C选项所述均正确。但固氮微生物未必与植物共生，如自生固氮微生物即可自行固氮，故D项所述错误。11． “三农问题”是关系国计民生的大事。农业上使用化肥可以大大提高农作物产量，但持续、大量使用化肥存在许多负面影响。“生物固氮”已成为一项重要的研究性课题。下列说法不正确的是 ( )A．长期使用化肥导致土壤板结，使土壤不易流失，对植物生长有利B．土壤板结，会加快某些细菌对NO→N2的转化C．与人工合成NH3所需的高温、高压相比，生物固氮的顺利进行是因为这些生物体内含有特定的固氮酶D．中耕松土可促进植物对水分和矿质元素的吸收，松软土壤也有利于根瘤菌、硝化细菌的生命活动答案 A解析 土壤板结会促进反硝化细菌的活动，不利于矿质元素的吸收和固氮微生物的生命活动，因此对植物生长不利。12．根瘤菌与豆科植物的关系是 ( )①根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮 ②根瘤菌与豆科植物之间是寄生关系 ③豆科植物供给根瘤菌有机物，根瘤菌供给豆科植物氨 ④根瘤菌为豆科植物提供生长素A．①② B．②④ C．①③ D．③④答案 C解析 本题考查根瘤菌的固氮特点及其与豆科植物的关系。根瘤菌和豆科植物是互利共生的关系，故②错。根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮，故①正确。豆科植物通过光合作用制造的有机物，一部分供给根瘤菌；根瘤菌通过生物固氮制造的氨，则供给豆科植物，故③正确。土壤中的自生固氮微生物圆褐固氮菌不但有较强的固氮能力，也可分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育，而根瘤菌不能分泌生长素。13．下列有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述，正确的是 ( )A．制备根瘤菌DNA时需用纤维素酶处理细胞壁B．根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子C．大豆种子用其破碎的根瘤拌种，不能提高固氮量D．根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关答案 D解析 根瘤菌属于细菌，细胞壁的成分不是纤维素和果胶而是肽聚糖。原核基因中编码区是连续的、不间隔的，没有内含子和外显子之分。大豆种子用其破碎的根瘤拌种，能提高固氮量。根瘤菌固氮量与其侵入植物的生长状况有关，在开花前达到最佳状态。14．农田土壤的表层，自生固氮菌的含量比较多。将用表层土制成的稀泥浆，接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其他细菌分开。对培养基的要求是 ( )①加抗生素 ②不加抗生素 ③加氮素 ④不加氮素⑤加葡萄糖 ⑥不加葡萄糖 ⑦37℃恒温培养箱⑧28℃～30℃温度下培养A．①③⑤⑦ B．②④⑥⑧C．②④⑤⑧ D．①④⑥⑦答案 C15．如图表示甲、乙、丙三类微生物在生态系统碳循环和氮循环中的作用，有关叙述错误的是 ( )A．硝化细菌属于甲类B．乙类使土壤中的氮素含量减少C．根瘤菌属于丙类D．自生丙类微生物都有自养能力答案 D16．氮元素是构成生物体的最主要元素之一，在动植物生命活动中起着主要的作用。在自然界中各种含氮物质经过复杂的新陈代谢和化学变化，实现氮元素的循环，维持自然环境中的氮平衡。如图所示是自然界中氮循环以及有机物在生物体内代谢的部分过程示意图，请分析回答：(1)微生物在氮循环中具有重要作用，如生活在大豆根部的根瘤菌能参与图中[ ]________过程。(2)土壤中能完成②③过程的生物，其新陈代谢类型是______________。(3)机体中的________(激素)能促进⑦的进行，保证了内环境物质的动态平衡。(4)在人体内，发生在细胞外的过程是________(用图中序号表示)。(5)图中[H]的代谢去向及其意义是___________________________________________________________________________________________________________________。如果细胞内[H]的含量增多，而ATP的含量减少，则很可能是控制合成________________的基因发生了突变。答案 (1)① 生物固氮 (2)自养需氧型(3)胰岛素(或甲状腺激素) (4)④⑥(5)传递给O2并与其结合生成水，产生大量ATP，为细胞生命活动提供能量 有氧呼吸第三阶段的酶(或与ATP生成有关的酶)17．下图是自然界中氮循环示意图。依图回答：(1)大气中的氮主要通过[ ]________进入生物群落，其次通过[ ]________和[ ]________等途径也可少量供给植物氮素。(2)图中A物质代表__________________，可被土壤中的微生物分解形成B物质，B物质在土壤中________细菌的作用下形成C，C物质代表________。(3)将B物质转化成C物质的细菌，其新陈代谢的类型属于______________。(4)在________的情况下，一些细菌可将C物质最终转化成________返回大气中，由此可见，土壤中这些微生物在包括氮循环在内的自然界中的__________中起着重要作用。(5)目前，全世界每年施用大量的氮肥，这对环境可能带来负面影响。根瘤菌之所以能完成固氮作用，是因为它有独特的固氮酶，而根本原因是它具有独特的固氮基因。①科学家把固氮基因转移到水稻根系的微生物中，通过指导合成固氮所需的______，进而起到固氮的作用，减少氮肥的施用量，以更好地保护生态环境。②试提出一种更为理想的减少氮肥施用量的设想。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③组成固氮酶的蛋白质对氧极端敏感，一旦遇氧就很快不可逆地失活，所以，固氮微生物的固氮过程要在严格的厌氧环境中进行。而大多数的固氮菌都是好氧菌，它们要利用氧气进行呼吸和产生大量的能量。固氮菌在进化过程中，发展出多种机制来解决既需氧又要防止氧对固氮酶造成损伤的矛盾。请你给出一种可能的机制。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)① 生物固氮 ② 闪电固氮 ③工业固氮 (2)尿素及动植物遗体 硝化 硝酸盐(3)自养需氧型 (4)氧气不足 氮气 物质循环(5)①固氮酶 ②利用基因工程，将固氮基因转入水稻、小麦等植物体内，让植物自身直接固氮 ③固氮菌以较强的呼吸作用迅速地将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围处于低氧状态，保护固氮酶不受损伤解析 大气中的氮主要通过生物固氮进入生物群落，其次通过闪电固氮和工业固氮等途径也可少量供给植物氮素。尿素及动植物遗体被土壤中的微生物分解形成氨，氨经硝化细菌的硝化作用形成硝酸盐。在氧气不足的情况下，反硝化细菌把硝酸盐转变成氮气。利用基因工程，把固氮基因转移到水稻等植物中，通过指导合成固氮所需的固氮酶，使植物自行固氮，减少氮肥的施用量。固氮菌在进化过程中，发展出的机制可能是以较强的呼吸作用迅速地将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围处于低氧状态，保护固氮酶不受损伤。第24课时 发酵工程一、发酵工程的概念及实例1．发酵工程的概念采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。2．应用发酵工程的生产实例——谷氨酸发酵(1)菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌。(2)培养基：液体培养基，含有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等。(3)主要操作过程[]①不断地通入无菌空气并搅拌；搅拌可加速溶氧和提高原料的利用率。②分离谷氨酸。③用适量Na2CO3溶液中和后再经过滤、浓缩、离心分离等，得到味精。拓展 (1)发酵的含义：狭义上的发酵是指微生物的无氧呼吸，而广义上的发酵则包括有氧发酵(如氨基酸发酵)和厌氧发酵(如酒精发酵)。(2)发酵的分类分类依据 种类培养基状态 固体发酵、液体发酵等产物不同 抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等对氧的需求 厌氧发酵、需氧发酵二、发酵工程的流程及应用1．流程(1)菌种的选育①自然界中选种。②诱变育种、细胞工程育种、基因工程育种等方法得到优良菌种。(2)配制培养基：根据培养基的配制原则配制培养基。(3)灭菌：对培养基和发酵设备进行严格灭菌。(4)扩大培养：使菌种增殖到一定量。(5)接种：将菌种接种到培养基上。(6)发酵过程(中心阶段)①随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度等。②及时添加必要的培养基组分，以满足菌种的营养需求。③严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。(7)分离提纯①菌体本身：采用过滤、沉淀等方法。②代谢产物：采用蒸馏、萃取、离子交换等方法。2．应用(1)医药工业：生产各种药物。(2)食品工业：生产传统的发酵产品：如啤酒、果酒、食醋等；生产各种各样的食品添加剂：如酸味剂、鲜味剂、色素等；高蛋白食品：如单细胞蛋白，即微生物菌体本身。考点70 发酵工程的实例——谷氨酸发酵1．发酵菌种对数期的谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌。2．培养基(1)成分：五大营养：水、无机盐(磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁)、碳源(豆饼、玉米浆)、氮源(豆饼、尿素等)、生长因子(生物素)。(2)类型3．灭菌：在发酵罐中通入98 kPa的蒸汽进行灭菌。4．无菌接种：冷却后加入菌种。5．发酵：通气(无菌空气)、搅拌、温度和pH的调节；谷氨酸大量生成。6．味精(谷氨酸钠)的生成和提取：加入Na2CO3，过滤、离心分离。1．下列说法正确的是 ( )A．发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身B．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的C．谷氨酸棒状杆菌要在隔绝空气的条件下发酵才能得到谷氨酸(味精的主要成分)D．人工诱变、细胞工程、基因工程等都对微生物进行定向改造答案 A解析 该题主要考查了发酵工程的产品、谷氨酸的发酵条件、单细胞蛋白含义等知识。发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身，微生物的代谢产物一般通过蒸馏、萃取、离子交换等方法提取，菌体本身通过过滤、沉淀等方法获得，故A项正确。单细胞蛋白是菌体本身。谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，有氧条件下才能合成谷氨酸，若溶氧不足，就会产生琥珀酸或乳酸。人工诱变是不定向的，不能对微生物进行定向改造。2．下列有关味精生产的叙述措施中，正确的是 ( )A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌B．培养基是含有五种营养成分的选择培养基[]C．在发酵中要控制的只有温度、pH、通气量D．谷氨酸用Na2CO3中和后，再经过滤、浓缩、离心而成答案 D解析 味精的主要成分是谷氨酸钠，其前体物是谷氨酸，通过谷氨酸棒状杆菌生产，生产过程用的培养基既是天然培养基又是液体培养基，发酵过程中除了要控制温度、pH、通气量外，还要控制转速等发酵条件。考点71 发酵工程的流程解读1．知识拓展链接2．菌种选育常用方法的比较育种类型 原理 方法 优、缺点诱变育种 基因突变 物理、化学、生物因素诱变 能大幅度改良某些性状，操作简便，但具有很大的盲目性基因工程 DNA重组 将目的基因导入受体细胞，构建工程细胞或工程菌 能定向改变微生物的遗传性状，但操作过程复杂，要求高细胞工程 细胞膜的流动性等 体细胞杂交等 定向改变遗传性状(1)这三种育种方法都导致了菌体内遗传物质的改变，从而使菌种的遗传特性发生了改变。(2)除了这三种育种方法外，还有自然选育，即从自然界中直接分离选取，但用此方法选取的菌种产量低，不能满足生产的需要。3．影响发酵过程的因素分析 1 酶活性 2 生物合成的途径，如金色链霉菌，在30℃以下时，合成金霉素能力强；在35℃以上时，则只合成四环素? 3 发酵液的物理性质以及菌种对营养物质的分解和吸收1．灭菌(1)对象：杀灭所有微生物的菌体、芽孢、孢子。(2)设备：培养基和发酵装置都要灭菌，通入的空气、加入培养基的所有物质也要灭菌。(3)方法：高压蒸汽、火焰灼烧、酒精灭菌等。(4)原因：防止杂菌与发酵菌种形成竞争关系，影响发酵产品。2．单细胞蛋白指菌体本身，而非某种蛋白质。用做饲料或食品添加剂。3．谷氨酸发酵生产的过程中，控制好发酵的条件是十分重要的，下列处理中不正确的是( )A．从控制磷脂合成或使细胞膜受损入手，提高谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，有利于提高谷氨酸的合成速度B．谷氨酸棒状杆菌属于好氧型细菌，发酵过程中应进行通气和搅拌，以提高培养液中的溶氧量C．控制碳氮比例为3∶1，既有利于谷氨酸棒状杆菌的大量繁殖，又有利于谷氨酸的大量[]合成D．在发酵过程中控制好温度，有利于谷氨酸高效持久地大量合成答案 C解析 从控制磷脂合成或使细胞膜受损入手，提高谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外面，从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，有利于提高谷氨酸的合成速度。谷氨酸生产过程中，当培养基中碳氮比例为4∶1时，菌体大量繁殖而谷氨酸产生少，培养基中碳氮比例为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。4．下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中不正确的是( )答案 C解析 解该题的正解分析过程为：(1)温度可以通过影响酶的活性来改变谷氨酸的产生速率，在最适温度时间产生。速率最大，高于或低于该点都会使酶活性降低(甚至丧失)。同理，pH对谷氨酸产生速率的影响也是这样的。(2)谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，随着溶氧量的增加(一定范围内)，谷氨酸产生速率会随着该菌生长繁殖速率的加快而增加，但当溶氧量增大到一定值时，由于受其他条件(酶的数量与活性等)的限制不可能继续增加而达到最大产生速率。(3)谷氨酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多(稳定期)时，其产生总量会继续增加，而产生速率则不再有明显加快的现象。[] 微生物工程技术的应用——谷氨酸发酵1．谷氨酸发酵所用的培养基既是液体培养基又是天然培养基。液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分的利用，还能为菌体提供更大的生存空间，同时也有利于生产过程中培养条件的控制以及产物的提取等。天然培养基则既能满足菌体的营养需求，又能降低生产成本，还能减少对环境的污染。其中，碳源是豆饼水解液和玉米浆；氮源是尿素和豆饼水解液；生长因子是生物素。2．搅拌的作用：一是使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中(称溶氧)；二是使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率。3．发酵过程中温度上升的原因：一是搅拌器机械搅拌产热；二是菌体自身代谢产热。4．pH改变的原因及调节措施(1)原因：营养物质的利用和代谢产物的积累。(2)调节措施：加缓冲剂或中间补加相应营养物质。 谷氨酸是鲜味剂味精的主要原料，是微生物代谢的初级产物，最初是通过大豆蛋白质水解生产的，但是产量低，成本高，1957年日本率先用发酵法生产成功。(1)用于生产谷氨酸的微生物通常是谷氨酸棒状杆菌。在谷氨酸棒状杆菌代谢过程中存在酶活性的调节机制，而使谷氨酸的产量难于提高。目前提高谷氨酸产量的通常做法是__________________________________________________________。(2)谷氨酸棒状杆菌在发酵罐中发酵时，菌种生长的最适温度为30～32℃，生产谷氨酸的最适温度是34～37℃。如图是菌种生长和谷氨酸生产时与温度的关系示意图。根据上图的关系，在生产中为了提高谷氨酸的产量，应该怎样控制温度？____________________________________。(3)谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸时，要不断地通入无菌空气和搅拌，原因是____________________________________。如果发酵液中有乳酸大量产生，可能的原因是__________________________________。(4)谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，其目的是一方面为细菌生长提供所需的________，另一方面起到调节培养液__________的作用。(5)若发酵罐最多能容纳2×106个谷氨酸棒状杆菌，当把谷氨酸棒状杆菌扩大培养到103个时接种到发酵罐中，已知谷氨酸棒状杆菌每分裂一次需0.5小时。则从微生物群体的生长规律来看，6小时后谷氨酸棒状杆菌处在__________。(6)环境适宜、营养充足的条件下发酵6小时后，谷氨酸的产量还是很低。从微生物的营养角度来看，产生该现象的原因可能是_______________________________________。解析 (1)所谓的酶活性的调节机制，其实就是指微生物细胞中的一些代谢产物如果过多了，会对有关的酶产生一定的抑制作用，从而降低产物含量。所以目前的通常做法是通过改变谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，使产物及时排出，这样就不会抑制有关酶的活性了。(2)由于菌体生长的最适温度为30～32℃，生产谷氨酸的最适温度是34～37℃。所以生产开始时将温度控制在30～32℃，有利于菌体生长；当菌体生长到稳定期，将温度控制在34～37℃，有利于谷氨酸生产。(3)谷氨酸棒状杆菌是需氧型微生物，需要不断地通入无菌空气；搅拌有利于菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率。如果发酵液中有乳酸大量产生，可能的原因是氧气不足。(4)氨水既可以补充氮源，又可以缓冲发酵罐培养液的pH。(5)2×106为发酵罐最多能容纳谷氨酸棒状杆菌的值，又由于6小时可繁殖12代，所以103×212＝4.096×106，大于2×106，所以处于稳定期。(6)既然环境适宜、营养充足，谷氨酸的产量还是很低，可能是由于培养基中的碳氮比例不合理。答案 (1)改变谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性 (2)当菌体生长到对数期，将温度控制在30～32℃，有利于菌种生长；当菌体生长到稳定期，将温度控制在34～37℃，有利于谷氨酸生产 (3)一方面因为谷氨酸棒状杆菌是需氧型微生物，搅拌使无菌空气形成细小气泡，迅速溶解到培养液中；另一方面是因为搅拌还能使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率 氧气不足 (4)氮源 pH (5)稳定期 (6)培养基中的碳氮比例不合理，更适合菌体大量增殖 对发酵工程中易错点辨析不清 发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题：(1)人工控制微生物代谢的措施包括____________________和_______________________。目前采用①________已经选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的生产用菌种。(2)在发酵过程中，产物源源不断地产生。这说明赖氨酸或谷氨酸的生产采用了________的发酵方式。在生产过程中，由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为________，常需增加通氧量。当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用②________等分离提纯的方法进行提取。(3)诱变育种与另外两种方法相比，有什么优点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)该发酵过程的代谢产物是什么？一般在什么期大量积累？[]________________________________________________________________________。错因分析 该图析图不到位；发酵工程相关知识掌握不扎实。解析 发酵工程的第一步是菌种的选育，常用的方法有诱变育种、基因工程和细胞工程，人们采用诱变育种的方法培育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的生产用菌种；人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等。延长稳定期可以提高代谢产物的产量，要达到这一目的可采用连续培养法，其优点是缩短了培养周期，提高了设备利用率，并且便于自动化管理。答案 (1)改变微生物遗传特性 控制生产过程中的各种条件 诱变育种(2)连续培养 好氧菌 萃取(或蒸馏或离子交换等)(3)能大幅度改良某些性状，操作简便(4)初级代谢产物，一般在稳定期大量积累纠错笔记 (1)发酵是一个过程，发酵工程是技术手段，两者不是一回事，发酵工程是应用于发酵过程中的一种生物技术。(2)菌种选育，一般不直接利用自然界中野生菌种，而是通过人工诱变、基因工程、细胞工程等多种方法获得菌种。(3)灭菌与接种：灭的是杂菌，接的是发酵菌种，且灭菌在前，接种在后。(4)灭菌与消毒，灭菌是杀死所有微生物，包括菌体、芽孢和孢子等，消毒则在温和条件下杀死菌体，不包括芽孢和孢子。(5)对影响发酵的条件控制——温度(产热与散热动态平衡)、pH、溶氧(无菌空气)、营养物质中C、N的比例等。(6)单细胞蛋白指菌体本身。题组一 发酵的概念及微生物1．下列不需要利用发酵工程的是 ( )A．生产单细胞蛋白饲料B．通过生物技术培育可移植的皮肤C．利用工程菌生产胰岛素D．工厂化生产青霉素答案 B解析 皮肤的培育利用的是动物细胞的培养，单细胞蛋白、胰岛素和青霉素的生产都要利用发酵工程。2．随着生物技术的快速发展，发酵工程为人类提供了越来越多的产品，生产啤酒、酸奶、味精、胰岛素的常用菌种分别是 ( )A．酵母菌、醋酸杆菌、枯草杆菌、大肠杆菌B．青霉菌、乳酸菌、黄色短杆菌、肺炎双球菌C．酵母菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌D．谷氨酸棒状杆菌、酵母菌、放线菌、大肠杆菌答案 C题组二 发酵产物的影响因素3．图中的曲线A为谷氨酸棒状杆菌的生长曲线，那么曲线B的纵坐标可能表示 ( )A．谷氨酸产量 B．谷氨酸的产生速率[]C．培养基的消耗量 D．培养基的消耗速率答案 A4．运用发酵工程生产谷氨酸时应选择的培养条件是(注：下列各项中通气均为通入无菌空气)( )①对数期培养基碳氮比为4∶1，隔绝空气②对数期培养基碳氮比为3∶1，隔绝空气③对数期培养基碳氮比为4∶1，通气培养④稳定期培养基碳氮比为3∶1，隔绝空气⑤稳定期培养基碳氮比为4∶1，通气培养⑥稳定期培养基碳氮比为3∶1，通气培养A．②③ B．①⑥C．③④ D．③⑥答案 D解析 考查谷氨酸棒状杆菌的代谢特点及培养条件的碳氮比对培养结果的影响。谷氨酸棒状杆菌是需氧型生物，所以培养时应始终通入无菌空气。谷氨酸生产中，培养基中的C、N比最重要：C∶N＝4∶1时，菌体大量繁殖；C∶N＝3∶1时，菌体繁殖受抑制，谷氨酸合成量大增。所以在该菌大量繁殖的对数期C∶N应为4∶1；稳定期活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，此时培养基C∶N应为3∶1，所以D项正确。题组三 发酵工程流程及特点5．通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是 ( )A．溶氧充足时，发酵液中有乳酸的累积B．发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量C．菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高D．发酵液pH呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺答案 C解析 该过程是有氧发酵，所以必需保证足够的氧气；发酵液pH为酸性时，会产生乙酰谷氨酰胺；降低微生物体内产物的浓度，解除抑制，可加快其合成速度。6．下列哪项不是发酵过程中要完成的 ( )[]A．随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度B．不断添加菌种C．及时添加必需的培养液组分D．严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等条件答案 B解析 发酵过程中只在最初添加一次菌种，中途需随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度，以便了解发酵进程。同时还应严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等条件，并及时添加必需的培养液组分以延长稳定期，增加产量。7．如图为谷氨酸发酵装置图。请据图回答下列问题：(1)图中3、6是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是____________________。(2)谷氨酸发酵液的pH应控制在7～8范围内，随着代谢产物的积累，发酵液pH变化趋势是______，控制办法是______。发酵过程中，若谷氨酸积累过量，会抑制________________的活性，导致合成途径中断，这种代谢调节方式称为______________调节。(3)如果在4处直接通入空气，谷氨酸产量会____________，原因是__________________。答案 (1)冷却(降温或使温度控制在30℃～37℃)(2)下降 加碱(氨水) 谷氨酸脱氢酶 反馈(负反馈) (3)下降 混入杂菌产生竞争，分解或吸收谷氨酸解析 发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，温度的控制可通过装置上的水循环来实现；随着发酵过程的进行，微生物会进行呼吸作用产生CO2，导致pH下降，这时需加适量碱来调节；在发酵过程中，要及时提出产物，因为产物过多，会反馈抑制相关的酶的活性，降低产量；如果通入的空气未经灭菌，会混入杂菌产生竞争，分解或吸收谷氨酸，致使产物减少。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析谷氨酸发酵 3、4、6发酵工程流程、特点及应用 1、2、5、8、11、16知识综合 7、9、10、12、13、14、15特别推荐 知识析图题——9；表格分析题——10；综合应用题——161．分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同分离提纯的方法也不同，如果产品是代谢产物，则常采用的提取方法是 ( )①蒸馏 ②萃取 ③过滤 ④离子交换 ⑤沉淀A．①③⑤ B．①②④C．①②③ D．③④⑤答案 B解析 发酵产品不同分离提纯的方法也不同，如果产品是代谢产物，常采用蒸馏、萃取和离子交换的方法；如果产品是菌体，一般采用过滤和沉淀的方法。2．基因工程培育出的“工程菌”通过发酵工程能生产的产品有 ( )①石油 ②人生长激素 ③紫草素 ④聚乙二醇⑤胰岛素 ⑥重组乙肝疫苗A．①③⑥ B．②⑤⑥C．③⑤⑥ D．②③⑤答案 B解析 通过工程菌生产的产品一般都是微生物不能直接产生的，原因是微生物本身没有控制产生这些产物的基因，需要通过基因工程把相关基因导入到微生物细胞中。石油和聚乙二醇不能在任何生物体内生产。紫草素是通过植物细胞工程生产的。3．下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是 ( )A．组成酶是维持菌体基本生活的必要条件B．菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充C．发酵液呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺D．细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制答案 B4．工业上利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸，为避免产物在菌体内大量积累，应采用的措施是( )A．加大葡萄糖的投放量[]B．加大菌种的密度C．改变菌体细胞膜通透性D．改变培养基碳源和氮源的比例答案 C解析 谷氨酸大量积累时，会抑制有关酶的活性，引起产物的产量下降。生产上可通过改变菌体细胞膜通透性，增大谷氨酸的排出量，这样就不会引起产物的大量积累。[]5．通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。下列属于白色食品的是 ( )A．面粉 B．海带C．菜油 D．食醋答案 D解析 发酵工程在医药工业及食品工业上具重要作用，在食品工业上应用最多的是传统发酵产品的获得，如啤酒、果酒、食醋等，这些食品又称为白色食品。6．(2009·大纲全国卷Ⅰ，3)下列关于通过发酵工程生产谷氨酸的叙述，错误的是 ( )A．发酵时需不断通入无菌空气，否则会积累乳酸B．发酵时常采用的培养基为液体天然培养基C．从自然界分离的野生型菌株可直接用于生产D．当菌体生长进入稳定期时，补充营养物可提高谷氨酸产量答案 C7．微生物生长速率最快时的培养温度叫最适生长温度，在此条件下某菌分裂用时最短，但科学工作者在青霉素的发酵过程中分四个阶段控制其培养温度，即：0小时5 小时40 小时125 小时165 小时结果其青霉素产量比自始至终处于30 ℃恒温培养的产量提高14.7%，这说明( )A．最适生长温度就是生长量最高时的培养温度B．最适生长温度就是发酵速率最快时的培养温度C．最适生长温度就是某一代谢产物产量最高时的温度D．不同的生理变化过程有着不同的最适温度答案 D解析 最适生长温度是微生物生长速率最快时的培养温度，不是生产量最高，也不是发酵速率最快，更不是某一代谢产物产量最高时的培养温度；不同的生理变化过程有不同的最适温度，因为发酵的不同阶段产物不同，生理变化也不同。8．发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种，获得纯种的方法不包括 ( )①根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基②根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子 ③利用高温高压消灭不需要的杂菌 ④根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素⑤根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同的生长因子A．④⑤ B．①②③④C．③⑤ D．③④⑤答案 C9．如图表示发生于某种细菌内的反应程序。①至⑥代表不同的氨基酸，V至Z代表不同的酶。所有氨基酸对生命都是重要的。原始种的细菌只需要从环境中摄取氨基酸①便可存活，而此细菌的变异株只有在培养基中提供氨基酸①②⑤才能生存。变异菌株细胞内不存在的酶是 ( )A．V、W B．W、YC．Y、Z D．V、Z答案 D解析 变异菌必须提供①、②、⑤才能生存，说明变异菌不能由①合成②，也不能由④合成⑤，即细胞内缺乏酶V和酶Z。[]10．下表是在一固定容积的发酵罐内培养酵母菌，并定时取样测定培养基的pH及菌体数量(万个/毫升)的结果，a～h是样品代号。下面对该表的叙述中，错误的是 ( )a b c d e f g h活菌数 32 56 127 234 762 819 821 824培养液pH 6.0 4.7 5.9 4.9 5.7 5.3 5.1 5.6A．取样先后次序为a→c→b→g→f→h→d→eB．g样时次级代谢产物已有相当的积累C．如果要扩大培养，可在c样时期选取菌种D．d样时培养基中的养分几乎被耗尽答案 A解析 酵母菌在培养过程中会产生CO2，使培养液的pH下降，故取样越晚，培养液的pH越小，取样的先后顺序为a→c→e→h→f→g→d→b；h→f→g段活菌数目最多，且相对稳定，故g样时期属于稳定期，该期次级代谢产物大量积累；由a→c→e期菌体数目迅速增加，故c样时期属于对数期，可进行扩大培养；g→d→b显示活菌数目急剧下降，故d样时期属于衰亡期，原因是营养物质大量消耗、有害代谢产物积累、pH发生变化等。11．下列有关发酵工程的说法，正确的是 ( )A．青霉素是抗生素，在生产青霉素过程中不需严格灭菌B．单细胞蛋白是微生物的分泌蛋白C．在隔绝空气的条件下，谷氨酸棒状杆菌才能发酵产生谷氨酸D．利用酵母菌生产酒精时的初期应向发酵罐通入无菌空气答案 D解析 利用酵母菌生产酒精时的初期应向发酵罐通入无菌空气，目的是加快酵母菌的繁殖速率；当数量达到一定的程度时，再密封，产生酒精。12． “筛选”是生物学中培育生物新类型常用的手段，下列有关技术过程中不可能筛选成功的是 ( )A．在无氮培养基上筛选圆褐固氮菌B．在不含精氨酸的培养液中筛选不能合成精氨酸的杂交细胞C．在小麦试验田中普遍喷洒赤霉菌筛选抗赤霉菌小麦D．基因工程中通过对细胞单独培养并检测目的基因产物进行筛选答案 B解析 圆褐固氮菌属于自生固氮菌，能在无氮培养基中生长，而其他非固氮微生物由于缺乏氮源而不能在无氮培养基中生存；基因工程中的受体细胞中目的基因的检测可以通过检测目的基因产物进行筛选。13．生产酵母菌时，不正确的措施是 ( )A．隔绝空气B．在对数期获得菌种C．过滤、沉淀进行分离D．使菌体的生长长期处于稳定期答案 A14．在一固定容器内用液体培养基培养肺炎双球菌并测定其种群数量变化，结果如图。其中在a点时向培养基中添加了一定量的青霉素。下列对该菌种群数量变化的理解正确的是( )A．c～d段菌体数量不再增加，这与使用青霉素有关B．a～b段种群中抗青霉素基因的基因频率变化最大C．d点开始出现的变化说明d时一定是再次加入了青霉素D．曲线从b点到d点主要体现了青霉素对肺炎双球菌的选择过程答案 B解析 从曲线看，c～d段菌体数量的饱和程度与青霉素没有关系，与营养空间、代谢产物有关；a～b段种群抗青霉素基因的基因频率变化最大。15．味精是家庭不可缺少的调味品，它的主要成分谷氨酸钠，是将谷氨酸用碳酸钠中和而成。目前主要利用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸。如图表示某容器中培养的谷氨酸棒状杆菌的生长曲线。请回答：(1)谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是________________________________________。(2)为了测定培养液中细菌的数目，将500个红细胞与5 mL该培养液混合均匀，然后制片观察，进行随机统计结果如下：视野1 视野2 视野3 视野4红细胞数 20 18 22 20细菌个数 103 97 105 95该5 mL培养液中共含有细菌数约______个。(3)当培养基中的碳源和氮源之比为4∶1时，有利于延长图中的________段。如果想推迟d～e段的出现，可以采用______________的方法。(4)对照图a，在图b绘出表示谷氨酸棒状杆菌生长速率变化的曲线。(5)当培养基中________下降时，发酵罐中有乳酸或琥珀酸出现。(6)为测定谷氨酸棒状杆菌生长所需的最适pH，某同学设计了下列实验步骤。配制适宜培养基，分装到5个锥形瓶中，并编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；用缓冲液分别调pH为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0；将每瓶培养基等量分装到3支试管中，加棉塞并包扎，每捆试管外挂上相应标签；在酒精灯上加热煮沸10 min灭菌后冷却；无菌条件下接种等量菌种；37℃恒温箱中培养24小时；测定每管中谷氨酸的产量；计量、统计并分析结果。A．上述步骤中有3个明显科学性错误，请改正之：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。B．试列出实验结果的数据统计表格(含标题)。答案 (1)异养需氧型(2)2 500(3)b～c 连续培养(4)如图(5)溶氧量(6)A.①pH为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5②(在98 kPa下)高压蒸汽灭菌(20 min)③测定菌体的细胞数目(或测重量后再计算出细胞总重量)B．标题名称：不同pH下谷氨酸棒状杆菌的数目(或细胞总重量)统计表解析 (1)谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型为异养需氧型。(2)设5 mL培养液中共含有细菌数约x个，由表中数据知每个视野中平均含红细胞20个。由每个视野中细菌平均个数为100知，＝，x＝2 500。则5 mL培养液中共含细菌数约2 500个。(3)当C∶N＝4∶1时，有利于菌体繁殖，而当C∶N＝3∶1时，有利于产物产生。(4)增长速率在b～c间应呈钟形曲线，在c～d间不增长，在d～e间应呈负增长。(5)当培养基中溶氧不足时，可有乳酸或琥珀酸生成，当pH下降时，可生成乙酰谷氨酰胺。(6)表格中应显示平均值。16．有一种能生产食品香料的细菌，其生长速率、代谢产物的产量与培养液中的温度、pH、溶氧量等关系如下图(图一)所示：在生产实践中，人们设计了高效、自控、产品质量较稳定的两级连续培养装置(图二)，回答有关问题：(1)根据曲线图与甲装置的用途可知，甲装置内的温度、pH应分别调节为__________________。A．33℃和4.3 B．33℃和5.5C．37℃和5.5 D．37℃和4.3(2)发酵过程中，通气装置控制阀应__________。(3)在生产实践中，当甲装置内的细菌处于____________期时，可让甲装置中的培养基大量流入乙装置，这样有利于乙装置中细菌较快进入__________期，达到缩短生产周期的目的。(4)从培养液中提取食品香料的方法有： ______________________________________。A．过滤 B．蒸馏C．萃取 D．沉淀(5)如下图为生产该食品香料的代谢途径，若要大量合成食品香料，可采取的措施是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)B(2)关闭(3)对数 稳定(4)BC(5)对该菌进行诱变处理，选育出不能合成酶③的菌种或改变细胞膜通透性，使代谢产物迅速排出细胞外解析 (1)从温度与增长速率的关系上可以看出，生长的最适温度为33℃左右；从pH与增长速率的关系上可以看出，生长的最适pH为5.5左右。(2)从溶氧量与生长速率的关系上可以看出，溶氧量越多，该细菌的增长速率越慢，所以该细菌为厌氧微生物，在发酵过程中应该关闭通气装置控制阀，禁止氧气的通入。(3)在生产实践中，处于对数期的细菌，代谢旺盛，个体的形态和生理特征比较稳定，常作为生产用菌种和科研材料。所以，当甲装置内的细菌处于对数期时可让甲装置中的培养基大量流入乙装置，这样有利于乙装置中细菌较快进入稳定期，达到缩短生产周期的目的。发酵工程中菌种的选育一般有三种方式：诱变育种、基因工程、细胞工程。第(5)问中的图表示某种菌生产食品香料的代谢途径，图中反映出当食品香料物质和物质G同时积累过量时，会抑制酶①的作用，这是微生物代谢过程中酶活性的调节过程，若要大量合成食品香料，必须保证让食品香料物质和物质G不能同时积累过量。所以常用的措施是选育不能形成酶③的菌种，或者是对发酵过程进行人工控制，改变生物膜的通透性，让代谢产物及时排出细胞外。此题中涉及的图形较多，要准确地将曲线和图形信息转化为问题答案。要分清楚甲装置和乙装置的作用，这是一个两级连续培养装置，甲装置的作用是进行微生物的培养过程，所有的条件应该适应菌种的生长和繁殖，所以坐标曲线中应该分析实线(增长速率曲线)的变化情况。温度eq \o(――→,\s\up7(影响))第14课时 新陈代谢的基本类型一、新陈代谢的概念及内容1．概念：新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称，它包括物质代谢和能量代谢两个方面。2．提醒 ①特别强调新陈代谢中的“有序”二字，死细胞及其它环境中也有一些化学变化，但它是无序的，故不是新陈代谢。②食物的消化、吸收尽管是大分子物质分解成小分子物质，但从方向来看由外界→体内转变，所以属于同化作用。③同化作用、异化作用均既包含物质代谢又包含能量代谢。二、新陈代谢类型1．同化作用的两种类型21世纪教育网(1)自养型①特点：无机物自身有机物。②生物：绿色植物(利用光能)、硝化细菌(利用化学能)。(2)异养型①特点：外界有机物自身有机物。②生物：动物、营腐生或寄生生活的真菌、多数细菌。2．异化作用的两种类型(1)需氧型①特点：在氧的参与下，氧化分解有机物，释放能量。②生物：绝大多数的动、植物。(2)厌氧型①特点：在无氧条件下，不彻底氧化分解有机物，释放能量。②生物：乳酸菌、动物体内的寄生虫等。练一练 下表中列出了四种生物生存所需的条件，这四种生物中，哪一种对外界条件的需求最能代表异养生物类型 ( )生物 有机物 CO2 O2 H2O 矿物质 光能Ⅰ √ √ √ √Ⅱ √[来源:21世纪教育网] √ √ √Ⅲ √ √Ⅳ √ √ √ √ √A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ答案 A21世纪教育网考点43 新陈代谢类型1．四种代谢类型的比较比较项目21世纪教育网代谢类型[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]21世纪教育网21世纪教育网 不同点21世纪教育网 相同点[来源:21世纪教育网]能量变化 物质变化 生物举例同化作用类型 自养型(生产者) 化能自养型 光能→有机物中化学能 无机物↓有机物 绿色植物、藻类、光合细菌等 把从外界摄取的营养物质转变成自身的组成物质，并储存能量光能自养型 无机物氧化释放的化学能→有机物中化学能 硝化细菌等异养型(消费者、分解者) 食物(有机物)中化学能→有机物中化学能 现成有机物↓自身组成物质 人及各种动物、腐生或寄生的细菌、真菌等异化作用类型 需氧型(有氧呼吸型) 有机物中化学能→ATP中化学能(大量) 有机物→CO2、H2O 绝大多数生物 分解有机物，释放能量厌氧型(无氧呼吸型) 有机物中化学能→ATP中化学能(少量) 有机物→C2H5OH和CO2或C3H6O3 乳酸菌、破伤风杆菌和动物体内的寄生虫等2．常考生物的代谢类型酵母菌(真菌)——兼性厌氧型乳酸菌——异养厌氧型蓝藻——自养需氧型(光能)硝化细菌——自养需氧型(化学能)硫细菌——自养需氧型(化学能)铁细菌——自养需氧型(化学能)其他细菌——异养需氧型或异养厌氧型蛔虫——异养厌氧型菟丝子——异养需氧型蘑菇(大多数真菌)——异养需氧型松树(一般植物)——自养需氧型鼠(一般动物)——异养需氧型原始生命——异养厌氧型1．描述生物新陈代谢类型时，要从同化作用、异化作用两个方面描述，不能遗漏。2．每一种代谢类型的“型”字不能漏，否则不属于代谢类型，而是生物的营养方式，如自养、异养等。3．自养型、异养型与需氧型、厌氧型中的“养”与“氧”，二者含义不同，“养”指营养，即生物获取营养的方式类型，而“氧”指氧气，即生物分解有机物时对氧气的需求类型。4．代谢类型是反映生物主要的代谢特点，如人有时也能进行一定程度无氧呼吸，但人的代谢类型为需氧型。1．关于蓝藻和蛔虫结构及代谢特征的比较，正确的是 ( )A．蓝藻可以吸收利用CO2，蛔虫不能吸收利用CO2B．蓝藻是光能自养型生物，蛔虫是化能自养型生物C．蓝藻细胞进行有丝分裂，蛔虫细胞进行无丝分裂D．蓝藻有叶绿体，蛔虫没有叶绿体答案 A2．与下列几种微生物有关的叙述中正确的是 ( )①酵母菌 ②乳酸菌 ③硝化细菌 ④蓝藻⑤烟草花叶病毒A．从结构和成分上看，①具有成形的细胞核，⑤的遗传物质中不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸B．从同化作用类型看，②是厌氧型，③④是需氧型C．从异化作用类型看，①②是异养型，③④是自养型D．从生态系统的成分看，①②③是分解者，④是生产者答案 A解析 从结构和成分分析，酵母菌是真核生物，有成形的细胞核；乳酸菌、硝化细菌、蓝藻是原核生物，含有拟核；烟草花叶病毒不具有细胞结构，遗传物质是RNA，不含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸。按照同化作用的类型看，应该包括自养型和异养型；从异化作用的类型看，包括需氧型和厌氧型。从生态系统的成分看，硝化细菌能够利用无机物合成有机物，是自养型生物，也是生产者。考点44 几种自养方式的比较1．细菌光合作用、蓝藻光合作用与绿色植物光合作用的比较比较 不同点 相同点CO2的还原剂 是否产生O2 异化类型 是否在叶绿体中进行 反应式 ①所需能源相同——均为光能②均可将CO2转化为含碳有机物(糖类)，被称为光能自养型生物——在生态系统碳循环中具有重要作用，属生产者③反应通式：CO2＋2H2A(CH2O)＋2A细菌光合作用 H2S(如紫色硫细菌) 不产生O2 厌氧型 无叶绿体 CO2＋2H2S(CH2O)＋2S＋H2O蓝藻光合作用 均来自H2O 均产生O2 均为需氧型 无叶绿体 CO2＋H2O(CH2O)＋O2绿色植物光合作用 在叶绿体中进行(C3植物在叶肉细胞叶绿体中完成，C4植物在叶肉细胞和维管束鞘细胞中完成) CO2＋H2O(CH2O)＋O22．光合作用和化能合成作用的比较光合作用 化能合成作用自养生物 绿色植物 硝化细菌能量来源 利用光能，通过光合作用来制造有机物 利用体外环境中无机物氧化所放出的能量来合成有机物反应过程 CO2＋H2O(CH2O)＋O2 硝化细菌将氨氧化成亚硝酸和硝酸，并利用这一氧化过程中释放的能量来合成有机物共同点 它们在同化作用过程中，能直接从外界环境中摄取无机物转变成自身的组成物质，把简单的无机物合成储存能量的有机物1．硝化细菌需在什么气体条件下才能生存？提示 NH3和O22．硝化细菌在农业上有何贡献？提示 能将NH3转化成NO或NO，提高土壤中氮肥的含量。3．化能合成作用的反应式如何写？提示 CO2＋H2O(CH2O)＋O23．如图所示，若甲代表H2O和CO2，则 ( )A．Ⅰ是光合作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是呼吸作用B．Ⅰ是光合作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是糖类和氧气C．Ⅰ是化能合成作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是葡萄糖D．Ⅰ 是化能合成作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ 是呼吸作用答案 D解析 图中甲代表H2O和CO2，则图中Ⅰ的生理过程是利用无机物被氧化释放的能量，将H2O和CO2合成糖类，糖类和氧气又通过过程Ⅱ产生H2O和CO2，所以生理过程Ⅰ和Ⅱ分别代表化能合成作用与呼吸作用。4．下式表示细胞内两种重要的新陈代谢过程，下列叙述不正确的是 ( )A．进行乙过程时气体1和气体2分别是CO2和O2B．甲过程可以发生在叶绿体中C．乙过程发生在线粒体中D．甲过程可以发生在硝化细菌中答案 C解析 从图中可以看出，甲为合成有机物的过程，是光合作用或化能合成作用，乙为细胞呼吸，则气体1为CO2，气体2为O2。绿色植物光合作用发生在叶绿体中，化能合成作用可发生在硝化细菌中，细胞呼吸发生在细胞质基质和线粒体中。 不同生物新陈代谢类型的判断生物种类 代谢类型 生物种类 代谢类型酵母菌 异养需氧型(有氧时)异养厌氧型(无氧时) 其他细菌 异养需氧型或异养厌氧型乳酸菌 异养厌氧型 寄生虫 异养厌氧型或异养需氧型蓝藻 自养需氧型(光能) 菟丝子 异养需氧型硝化细菌 自养需氧型(化学能) 蘑茹(大多数真菌) 异养需氧型硫细菌 自养需氧型(化学能) 松树(一般植物) 自养需氧型铁细菌 自养需氧型(化学能) 松鼠(一般动物) 异养需氧型醋酸杆菌 异养需氧型 原始生命 异养厌氧型 菟丝子是寄生在豆科植物上的没有叶绿素的开花植物，它的代谢类型是 ( )A．异养、需氧型 B．异养、厌氧型C．自养、需氧型 D．自养、厌氧型解析 由于菟丝子营寄生生活，没有叶绿素所以不能进行光合作用，其同化作用的类型为异养型；菟丝子寄生在豆科植物上而非体内，所以其异化作用的类型为需氧型。答案 A 对新陈代谢类型的说法辨析不清 (经典题)下列与代谢相关的叙述中，正确的是 ( )①能否将无机物合成自身所需的有机物是划分同化作用属自养型或异养型的依据②需氧型生物体内不发生无氧呼吸③硝化细菌的代谢类型为自养型④细胞质基质是代谢反应的主要场所A．①② B．②③④C．①③④ D．①④错因分析 对代谢场所和类型模糊不清。解析 ②可以发生，如人的部分细胞在剧烈运动时；③代谢类型应包括同化和异化两个方面。答案 D纠错笔记 (1)确认自养型与异养型的最根本依据是所利用的碳源是无机碳源还是有机碳源——凡能利用无机碳源(如CO2)合成自身有机物者应属自养型。(2)厌氧型生物一定无线粒体。(3)光合作用未必有叶绿体，如光合细菌、蓝藻。(4)可进行无氧呼吸未必为厌氧型生物——需氧型生物的某些细胞在暂时缺氧时也能进行无氧呼吸。(5)自养型生物在生态系统成分中一定为生产者，生产者一定为自养型生物。(6)生态系统中分解者未必为细菌、真菌(也可为腐生动物)，但腐生生物一定为分解者。(7)植物未必都为生产者，如菟丝子属植物，但因其同化方式为异养型，因而不能称为生产者，而是消费者。题组一 新陈代谢概念的考查1．同化作用和异化作用在生物一生的生命活动中，会发生一些变化。下面是对此问题的有关叙述，你认为不正确的是 ( )A．通常情况下，绿色植物白天同化作用大于异化作用，晚上异化作用大于同化作用B．人在青少年时期同化作用等于异化作用，在年老时异化作用大于同化作用C．同化作用长期大于异化作用的人会肥胖D．在新陈代谢过程中，同化作用和异化作用是同时进行的答案 B解析 通常情况下在白天有光照，绿色植物可以进行光合作用积累有机物，其同化作用大于异化作用，在晚上没有光照，绿色植物不能进行光合作用，只进行呼吸作用，其异化作用大于同化作用。人在青少年时期，同化作用大于异化作用，物质积累大于物质消耗，所以在不断地成长。人体内同化作用长期大于异化作用时，会积累过多的脂肪而表现肥胖。生物体的新陈代谢过程中，在进行同化作用的同时也在不停的进行着异化作用，来共同维持生命活动。2．下列有关新陈代谢的叙述中，正确的是 ( )A．在绿色植物的个体发育中先进行异化作用，再进行同化作用B．鸡的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞只进行无氧呼吸并释放能量C．将小白鼠从20℃移到0℃的环境中，小白鼠将出现耗氧量减少，心率加快的现象D．人体内糖类、脂肪和蛋白质的代谢终产物中都有CO2和H2O答案 D解析 在动植物的新陈代谢过程中，同化作用和异化作用是同步进行的，物质代谢和能量代谢也是同步进行的，没有先后之分。鸡的红细胞有细胞核和线粒体，可以进行有氧呼吸，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和线粒体，只进行无氧呼吸。将小鼠从20℃移到0℃的环境中，小白鼠的耗氧量将增加，新陈代谢更旺盛，机体产热量将增加，同时心率加快。题组二 新陈代谢类型 3．除了绿色植物光合作用以外，能够进行碳素同化作用的还有细菌光合作用和化能合成作用，用下表表示。综合上述三种情况，碳素同化作用的总方程式(通式)应当是( )类型 碳来源 能量来源 氢来源绿色植物光合作用 CO2 光能 水细菌光合作用 CO2 光能 硫化氢等化能合成作用 CO2 化学能 水等A．CO2＋H2X(CH2O)＋XB．CO2＋H2O(CH2O)＋O2C．CO2＋H2S(CH2O)＋SD．CO2＋H2X(CH2O)＋X答案 A解析 从能量来源看，不仅有光能还有化学能；从氢来源看，不仅有水还有硫化氢等。故综合以上信息选A。点拨 熟悉常见生物的代谢类型，尤其是厌氧型生物，如寄生虫生物中的破伤风杆菌、蛔虫、血吸虫等，在细菌中经常考查的乳酸菌、甲烷氧化菌等。若对于不熟悉的生物，只要题干中出现密闭、密封等信息，其代谢类型为厌氧型。4．已知下列三种单细胞生物，它们都具有相似的特点：具有细胞壁、没有核膜、无成形的细胞核。在研究它们生活所需条件的实验中得出下面的结果(√表示需要)。根据所给材料，回答下列问题：生物 必需的生活条件H2O O2 CO2 C6H12O6 NH3 光A √ √ √ √B √ √C √ √ √ √(1)从细胞结构特点上看，它们都属于____________生物。(2)B在生态系统的成分中属于__________________，它的新陈代谢类型为_____________。(3)C能利用CO2和H2O合成有机物，这一过程所需的能量来自__________________，这种合成作用称为__________________________________________________________。(4)下列生物中分别符合A、B、C特点的是 ( )A．蓝藻、乳酸菌、硝化细菌B．酵母菌、衣藻、硝化细菌C．蓝藻、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌D．蓝藻、甲烷杆菌、黄色短杆菌答案 (1)原核(2)消费者或分解者 异养厌氧型(3)氧化氨所释放的化学能 化能合成作用(4)A【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析同化作用和异化作用 3、4、7、10、11、12、18新陈代谢类型 1、2、5、6、8代谢综合 9、13、14、15、16、17特别推荐 知识综合题——151．(2012·开封质检)人在受伤时，若伤口较深易得破伤风，伤口较浅则一般不会感染破伤风。下列生物中与引起破伤风的破伤风杆菌的代谢类型相同的是 ( )A．蘑菇和根瘤菌 B．蛔虫和乳酸菌C．大肠杆菌和硝化细菌 D．酵母菌和蓝藻答案 B解析 破伤风杆菌的代谢类型为异养厌氧型，蘑菇和根瘤菌都是异养需氧型，硝化细菌是自养需氧型，大肠杆菌和酵母菌都是异养兼性厌氧型，蓝藻是自养需氧型。2．甲、乙、丙为三种微生物，下表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲和丙都不能。下列说法正确的是 ( )培养基 粉状硫10 g K2HPO44 g FeSO40．5 g 蔗糖10 g (NH4)2SO40．4 g H2O100 mL MgSO49．25 g CaCl20．5 gⅠ ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋Ⅱ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋Ⅲ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋A.甲、乙、丙都是异养微生物B．甲、乙都是自养微生物，丙是异养微生物C．甲是异养微生物，乙是固氮微生物，丙是自养微生物D．甲是固氮微生物，乙是自养微生物，丙是异养微生物答案 D3．下列对生物新陈代谢基本类型的叙述中，不正确的是 ( )A．直接把从外界摄取的无机物转变成自身的组成物质，并储存能量的代谢类型叫自养型B．把从外界摄取的现成有机物转变成自身的组成物质，并储存能量的代谢类型叫异养型C．生物体异化作用方式有需氧型和厌氧型D．自养型生物只能通过光合作用制造有机物答案 D解析 同化作用的两个类型是自养型和异养型，异化作用的两个类型是需氧型和厌氧型。题中自养型生物包括利用光合作用制造有机物的绿色植物，还有利用化能合成作用制造有机物的硝化细菌等。4．如图表示氧气浓度对培养液中草履虫、乳酸菌、酵母菌呼吸作用的影响，则呼吸曲线a、b、c分别代表了 ( )A．酵母菌、乳酸菌、草履虫B．草履虫、乳酸菌、酵母菌C．乳酸菌、酵母菌、草履虫D．酵母菌、草履虫、乳酸菌答案 D5．下表中列出了四种生物生存所需条件，其中与蛔虫代谢类型一致的是 ( )生物 有机物 CO2 O2 H2O 光能A ＋ － ＋ ＋ －B － ＋ ＋ ＋ ＋C ＋ － － ＋ －D － ＋ ＋ ＋ －注：“＋”表示需要，“－”表示不需要答案 C解析 蛔虫代谢类型为异养厌氧型即需有机物不需O2。6．植物种子萌发出土前的代谢方式是 ( )A．自养、厌氧 B．异养、需氧C．自养、需氧 D．异养、厌氧和需氧答案 D7．下列生理现象中，属于同化作用的是 ( )A．丙酮酸进一步分解形成CO2B．变形虫把废物排出体外C．绿色植物利用光能固定CO2而形成有机物D．体内蛋白质的分解答案 C8．如图是铁硫杆菌体内发生的生化反应，据此判断其代谢类型是 ( )A．自养厌氧型 B．异养厌氧型C．自养需氧型 D．异养需氧型答案 C9．下列有关代谢类型及其与进化关系的叙述中，正确的是 ( )①地球上最早出现的生物同化作用为自养型，异化作用为需氧型 ②需氧型生物一定出现于光合作用之后 ③光合作用是地球氧气的最初来源，氧气的产生可为生物由水生向陆生进化创造条件 ④需氧型生物的出现，大大加快了生物进化的速度A．①③④ B．②④ C．①② D．②③④答案 D10．有关需氧型与厌氧型生物特点的叙述中，正确的是 ( )A．需氧型生物都具有核糖体、核膜和线粒体B．需氧型生物一定含有线粒体、不一定含有核糖体C．厌氧型生物能量利用率高于需氧型生物，在地球上出现时间早于需氧型生物D．厌氧型生物的无氧呼吸过程在有氧环境中会受到抑制答案 D11．下列哪种生物在代谢过程中只消耗氧，不产生氧；只产生CO2，不消耗CO2( )A．硝化细菌 B．蓝藻C．小麦 D．蘑菇答案 D12．下列叙述中错误的是 ( )A．乳酸菌可将葡萄糖分解成乳酸，属于厌氧型生物B．蛔虫生活在人体肠道内进行无氧呼吸，属于厌氧型生物C．水稻根生活在水中，能进行无氧呼吸，水稻属于厌氧型生物D．酵母菌在缺氧条件下可将葡萄糖分解成酒精，此时酵母菌进行了无氧呼吸答案 C13．绿色植物可通过光合作用利用CO2、H2O等无机物合成糖类等有机物，其反应式可表示为：CO2＋H2O(CH2O)＋O2，自然界中另一种自养型(化能自养型)生物的化能合成作用与绿色植物的光合作用相比，其主要区别为 ( )A．二者所用的还原剂不同B．二者所用的碳源不同C．化能自养型不能释放O2，为厌氧型生物D．二者所用的能源不同答案 D14．在如图所示的氮循环过程中，关于①、②、③、④四类生物的新陈代谢类型的叙述，错误的是 ( )A．①为异养需氧型B．②为自养厌氧型C．③为自养需氧型D．④为自养需氧型答案 B15．根据下列自养生物合成有机物(CH2O)的反应式，推测三类生物在进化中出现的先后顺序，以及参与碳循环的生物种类 ( )Ⅰ：蓝藻(需氧型)CO2＋2H2O(CH2O)＋O2＋H2OⅡ：红硫细菌(厌氧型)CO2＋2H2S(CH2O)＋2S＋H2OⅢ：硝化细菌(需氧型)2NH3＋3O2亚硝化细菌,2HNO2＋2H2O＋能量2HNO2＋O22HNO3＋能量CO2＋2H2O能量,(CH2O)＋O2＋H2O进化顺序：①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ②Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ ③Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ参与碳循环种类：④Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ⑤Ⅰ、Ⅱ ⑥ⅠA．①⑤ B．②④ C．③④ D．②⑥答案 B16．(2012·驻马店模拟)如图表示的是生态系统中氮循环的一部分，A、B、C三类细菌参与其中。请回答下列问题：(1)A类细菌是________(自养型、异养型)生物，它进行着________(好氧的、厌氧的)____________(合成代谢、分解代谢)。(2)B类细菌是________(自养型、异养型)生物，它进行着______(好氧的、厌氧的)________(合成代谢、分解代谢)。(3)________类细菌的活动，造成土壤中氮元素的丧失，降低了土壤肥力。可采取__________的措施抑制这类细菌。(4)__________类细菌的活动可以增加土壤肥力，这种作用称之为______________。答案 (1)自养型 好氧的 合成代谢 (2)异养型 厌氧的 分解代谢 (3)B 松土 (4)C 固氮作用17．如图表示生物体与外界环境之间进行物质交换和能量转换的过程，请据图分析回答：(1)图中①所示生理活动所需要的酶在绿色植物细胞中存在于________中，②所示生理活动所需要的酶，若在动物细胞中，则存在于________和________中，④所示生理活动所需要的酶存在于____________中。(2)能进行①或③生理活动的生物在生态系统中属于________，松土能直接促进图中________(填标号)过程的进行，同时还能抑制土壤中________(填写微生物名称)的活动，减少土壤中氮素的流失。(3)编号②和④生理活动所释放能量的直接去向是__________________________________________________________。(4)进行③过程的生物，其同化作用的特点是：能够利用将NH3转化为HNO3过程中释放的________能，把________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)叶绿体 细胞质基质 线粒体 细胞质基质(2)生产者 ②和③ 反硝化细菌(3)合成ATP、以热能形式散失(4)化学 二氧化碳和水合成为储能的有机物18．为了探究酵母菌的异化类型，请根据所给的材料和用具设计实验。(1)实验目的： ____________________________________________________________。(2)实验原理：酵母菌如果只进行有氧呼吸，则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等；如果只进行无氧呼吸，则不吸收氧气，只放出二氧化碳；如果既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。(3)实验材料和用具：酵母菌培养液；带橡皮塞的广口瓶两只；100 mL烧杯4个；两根弯曲的其中带有红色液滴的刻度玻璃管；NaOH溶液；清水；凡士林。(4)实验方法：将实验材料和用具按图示配好实验装置，如想得到实验结论还必须同时设计另一个实验装置，请指出另一个实验装置应如何设计。________________________________________________________________________。(5)实验结果及结论：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。答案 (1)探究酵母菌的异化类型——需氧型、厌氧型还是兼性厌氧型(4)将装置一中的NaOH溶液换成等量的蒸馏水，编号为装置二即可(5)①若装置一液滴左移，装置二液滴不移动，则只进行有氧呼吸②若装置一液滴不动，装置二液滴右移，则只进行无氧呼吸③若装置一液滴左移，装置二液滴右移，则既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸第22课时 微生物的类群和营养一、微生物类群1．细菌2．病毒提醒 ①微生物还包括各种真菌——酵母菌、蘑菇、木耳等，所以微生物不一定是形态微小的生物。②固氮生物都是原核生物——细菌、放线菌、蓝藻等，因此固氮微生物都没有内膜系统。③微生物在生态系统物质循环中发挥重要作用，尤其是C、N、S的循环。④因病毒全为寄生生活，故在生态系统中皆为消费者。二、微生物的营养练一练 不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为惟一碳源的自养微生物营养的描述中，不正确的是 ( )A．氮源物质为该微生物提供必要的氮素B．碳源物质也是该微生物的能源物质C．无机盐是该微生物不可缺少的营养物质D．水是该微生物的营养要素之一答案 B解析 CO2可为自养型微生物提供碳源，但不能提供能源。三、培养基的配制原则与种类1．培养基的配制原则原则 基本内容 举例目的要明确 根据所培养的微生物的种类、培养目的等选择原料 自养型微生物的培养基可由简单的无机物组成营养要协调 注意各种营养物质的浓度和比例 谷氨酸生产中，C∶N＝4∶1时，菌体大量繁殖；C∶N＝3∶1时，谷氨酸合成量大增pH要适宜 各种微生物适宜生长的pH范围不同 细菌最适pH为6.5～7.5放线菌最适pH为7.5～8.5真菌最适pH为5.0～6.02．培养基的种类拓展 (1)液体和固体培养基在配制时的区别：是否加凝固剂(琼脂)。(2)用途区别：固体培养基用于微生物分离、鉴定、菌种保存；液体培养基用于工业生产。考点64 微生物的类群1．非细胞结构微生物——病毒(1)分类(2)特点①形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察到，一般都可通过细菌过滤器。②没有细胞结构，无细胞壁，因此对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；没有完整的酶系统和核糖体，因此不能独立进行代谢活动，必须寄生在活的宿主细胞中。③其主要成分仅有核酸和蛋白质两种，且每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA。④在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸、蛋白质装配的形式进行增殖，不存在个体的生长和二分裂等细胞繁殖方式。2．细菌知识归纳总结(1)细菌细胞壁主要由肽聚糖组成，能协助鞭毛运动，决定细菌抗原性、致病力和对噬菌体的敏感性等作用。(2)青霉素等抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但不能影响真菌细胞壁的合成，因此应用含有此类抗生素的培养基可分离出同细菌混杂在一起的真菌。(3)除去细菌细胞壁的酶是溶菌酶。(4)细菌有细胞壁，但无核膜和核仁，有DNA和RNA，但无染色体，有且只有一种细胞器——核糖体。基因存在于核区内DNA上和细胞质中的质粒上，没有等位基因，遗传时不遵循孟德尔遗传定律，可遗传变异只能进行基因突变，细胞分裂方式是二分裂。1．质粒基因控制细菌的抗药性、固氮和抗生素的形成。2．光合作用、有氧呼吸、生物固氮的酶分布在细菌细胞膜上，这些生理活动主要在细胞膜上进行。3．非细胞结构生物可分为病毒(DNA或RNA＋衣壳)、类病毒(仅RNA)、朊病毒(Prions，蛋白致病因子)。4．质粒、病毒作为基因载体，细菌常作为外源基因受体，而细菌、酵母菌常被应用于发酵工程。5．病毒为寄生生物，因而在普通培养基上无法培养，只能利用活组织(如活鸡胚)培养。在噬菌体侵染细菌实验中，放射性同位素标记时先让大肠杆菌在培养基上培养。6．病毒在细胞工程中可做诱导剂，在基因工程中可做运载体。1．下列关于病毒的叙述，正确的是 ( )A．烟草花叶病毒可以不依赖宿主细胞而增殖B．流感病毒的核酸位于衣壳外面的囊膜上C．肠道病毒可在经高温灭菌的培养基上生长增殖D．人类免疫缺陷病毒感染可导致获得性免疫缺陷综合症答案 D解析 病毒只能在活细胞内进行生长增殖，病毒的核酸位于衣壳内。获得性免疫缺陷综合症(AIDS)即艾滋病的病原体就是人类免疫缺陷病毒(HIV)。2．下列有关①②③④四个框图内所包括的微生物共同特征的叙述，正确的是 ( )A．框图①内的生物都能进行有丝分裂，且遗传都遵循孟德尔遗传规律B．框图②内的生物都不含叶绿素，且都是分解者，都能进行有氧呼吸C．框图③内的生物的基因上都有RNA聚合酶的结合位点D．框图④内的生物都是异养生物，都能够进行固氮答案 C解析 A中噬菌体为病毒，不进行有丝分裂也不符合孟德尔遗传规律；B和D中硝化细菌为自养型生物，在生态系统中属生产者。考点65 微生物的营养1．自养微生物和异养微生物的营养比较营养类型 碳 源 氮 源 生长因子自养型微生物 CO2、NaHCO3 NH3、铵盐、硝酸盐等 一般不需要异养型微生物 糖类、脂肪酸等 铵盐、硝酸盐、蛋白质等 有些种类需要(1)自养微生物与异养微生物类型划分的主要依据是能否以无机碳作为生长的主要或惟一碳源，而与氮源无关。自养微生物以CO2或碳酸盐为惟一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。(2)自养微生物的能源①利用光能，如蓝藻等。②依靠物质氧化过程中释放的能量，如硝化细菌，能利用NH3氧化过程中释放的化学能，NH3既作为氮源，又作为能源。(3)异养微生物的能源：主要来源于有机物的氧化分解，碳源不仅为异养微生物提供构成细胞的物质，而且提供完成整个生命活动所需的能量。2．微生物的营养类型归纳表营养类型 主要(或惟一)碳源 能源 代表菌光能自养型 CO2 光能 蓝藻光能异养型 有机物 光能 红螺菌化能自养型 CO2 无机物 硝化细菌化能异养型 有机物 有机物 大肠杆菌1．固氮微生物与非固氮微生物氮源的区别：固氮微生物——各种含氮物质(包括N2)；非固氮微生物——除N2以外的其他含氮物质。2．一些微生物不需要从营养物质中摄取生长因子，而是依靠自身体内合成。另外，一些微生物自身体内缺乏合成生长因子所需的酶，因此只能从营养物质中直接获得，否则就不能生存。3．同一物质可作一种或几种营养成分：NaHCO3既作无机盐又作碳源，NH或NO既作氮源又作无机盐，含C、H、O、N的物质如蛋白胨、酵母膏既可作碳源、氮源，又可作生长因子。4．微生物与动植物的营养物质既有相同成分，如水、无机盐(矿质元素)，又有不同成分，如微生物所需的生长因子，人和动物特有的维生素和膳食纤维等，植物需要CO2作碳源。3．有关微生物营养物质的叙述中，正确的是 ( )A．是碳源的物质不可能同时是氮源B．凡碳源都能提供能量C．除水以外的无机物只能提供无机盐D．无机氮源也能提供能量答案 D解析 不同微生物所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。A、B两项表达不完整。有的碳源只能是碳源，如CO2；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，还是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样，如CO2可作自养型微生物的碳源；NaNO3可作自养型微生物的氮源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3为硝化细菌提供能源和氮源。4．下列关于四种生物的能源、C源、N源和代谢类型的描述，其中正确的一组是 ( )硝化细菌 乳酸菌 酵母菌 衣藻能源 氧化NH3 分解乳酸 固定N2 利用光能C源 CO2 糖类 糖类 CO2N源 NH3 N2 N2 NO代谢类型[] 自养需氧型 异养需氧型 异养需氧型 自养需氧型A．硝化细菌、乳酸菌 B．乳酸菌、酵母菌[]C．酵母菌、衣藻 D．硝化细菌、衣藻答案 D考点66 培养基的种类1．按照物理性质划分培养基种类 是否含凝固剂 用途固体培养基 较多 主要用于微生物的分离、计数等半固体培养基 较少 主要用于观察微生物的运动、鉴定菌种等液体培养基 否 主要用于工业生产2．按照化学成分划分培养基种类 化学成分是否明确 用途天然培养基 否 主要用于工业生产合成培养基 是 主要用于微生物的分类、鉴定3．按照用途划分培养基种类 制备方法 原理 用途 举例选择培养基 培养基中加入某些化学物质 依据某些微生物对某些物质的抗性而设计 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌[]鉴别培养基 培养基中加入某种试剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 伊红—美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌利用选择培养基筛选分离微生物的方法1．加特定物质抑制某些不需要微生物达到筛选目的：加高浓度食盐，抑制其它细菌筛选耐盐性强的金黄色葡萄球菌；加青霉素抑制细菌、放线菌，筛选酵母菌、霉菌等。2．改变培养基的成分进行筛选：如缺氮培养基筛选固氮微生物；缺有机碳筛选自养型微生物。3．利用特定微生物的特定营养成分进行筛选：如某微生物只能利用石油或纤维素做碳源，其它微生物不能，筛选出分解石油或纤维素的微生物。4．改变环境条件进行筛选：如无氧环境筛选厌氧型微生物；pH低的环境筛选乳酸菌等耐酸微生物；酒精较多的环境筛选酵母菌等。5．(2011·重庆卷，2)下列有关细菌培养的叙述，正确的是 ( )A．在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌B．在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长C．向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌生长D．在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动答案 D解析 在琼脂固体培养基上长出的单个菌落是由一个细菌增殖而成的，其中只含有一种细菌，A项错误；青霉素能够破坏细菌的细胞壁而抑制细菌的生长繁殖，但对真菌的结构无明显影响，B项错误；破伤风杆菌属于厌氧菌，在通入氧气的条件下其生命活动会受到抑制，C项错误；通常利用半固体培养基培养细菌以观察其运动 ，D项正确。6．普通培养基经过一定的处理后可用来分离出所需要的特定微生物，下列处理方法错误的是( )选项 待分离的微生物 对普通培养基所作的处理A 酵母菌 加入青霉素B 金黄色葡萄球菌 加入食盐C 圆褐固氮菌 去除氮源D 甲烷氧化菌 去除碳源答案 D7．(2011·新课标全国卷，39)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于__________培养基。(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即________________和________________。(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力__________。(4)通常情况下 ，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。答案 (1)原油 选择 (2)平板划线法 稀释涂布平板法(3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰解析 (1)从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株，使用的培养基应是以原油为唯一碳源的选择培养基，通过控制碳源这种营养成分，来促进能高效降解原油的菌株的生长，抑制其他微生物的生长。(2)菌种纯化培养时，常采用平板划线法和稀释涂布平板法接种。(3)当固体培养基上长出单菌落后，可通过比较菌落周围分解圈的大小，来判断菌株降解原油能力的大小。一般来说，分解圈越大说明该菌株的降解能力越强，反之则越弱。(4)实验室培养微生物的过程中，常用灼烧灭菌法对接种环、接种针、试管口、瓶口等进行灭菌；用高压蒸汽灭菌法对培养基、试管等进行灭菌；用干热灭菌法对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等进行灭菌。实验操作应在酒精灯火焰旁进行，因为酒精灯火焰旁可形成一个无菌环境，可防止微生物的污染。 选择培养基的应用1．利用选择培养基设计实验分离纯化微生物(3)无氮培养基：分离纯化自生固氮菌。(4)不含有机碳源的培养基：分离纯化自养型细菌，如硝化细菌。[](5)用石油作为唯一碳源可分离出能分解石油的假单胞菌。(6)用蛋白质作为唯一氮源的培养基可分离出能分泌胞外蛋白酶的微生物。2．利用鉴别培养基检验自来水中大肠杆菌是否超标。3．探究微生物生长所必需的生长因子的种类 (2009·上海卷，39)氯苯化合物是重要的有机化工原料，因其不易降解，会污染环境。某研究小组依照下列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。培养基配方如表1。图1表1 培养基的组成液体培养基 Ⅰ号 Ⅱ号 Ⅲ号蛋白胨 10 g — —牛肉膏 5 g — —氯苯 5 mg 50 mg 20～80 mg氯化钠 5 g 5 g 5 g硝酸铵 — 3 g 3 g无机盐(无碳) — 适量 适量蒸馏水 1 L 1 L 1 L(1)配制Ⅱ号固体培养基时，除添加Ⅱ号液体培养基成分外，还应添加1%的________。(2)培养基配制时，灭菌与调pH的先后顺序是_____________________________________。(3)从用途上来说，Ⅰ号培养基和Ⅱ号培养基分别属于________培养基和________培养基。在Ⅱ号培养基中，为SP1菌提供氮源的成分是________。(4)在营养缺乏或环境恶劣时，SP1的菌体会变成一个圆形的休眠体，这种休眠体被称为________。(5)将SP1菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养，得到生长曲线(如图2)。从图2可知，SP1菌在________培养条件下最早停止生长，其原因是________________________。[]图2解析 配制固体培养基时应在液体培养基的成分中再加入琼脂作为凝固剂。在配制培养基时应先调节pH，后进行灭菌，防止灭菌后在调节pH的过程中污染培养基。据表可知，培养基Ⅰ为牛肉膏蛋白胨培养基，包括碳源、氮源、水、无机盐和生长因子，适用于多种微生物的培养。培养基Ⅱ不加牛肉膏和蛋白胨，以硝酸铵为氮源，可以选择出以硝酸铵为氮源的微生物，是选择培养基。在营养缺乏、环境恶劣时，微生物可以形成休眠体——芽孢，来度过不良环境。据图2可知，SP1菌在20 mg/L氯苯培养条件下菌体数最早达到最大值，即最早停止生长，原因是在培养基Ⅲ中，氯苯是唯一碳源，由于20 mg/L氯苯培养条件碳源最少，因此也最早被耗尽，使SP1菌停止生长。答案 (1)琼脂 (2)先调pH，后灭菌 (3)通用 选择 硝酸铵 (4)芽孢 (5)20 mg/L氯苯 碳源最早耗尽 不会利用材料信息进行分析推断[] 现有两种固体培养基，已知其配制时所加的成分如下表：甲培养基 乙培养基成分 含量 含量KHSO4 0.02% 0.02%MgSO4·7H2O 0.02% 0.02%NaCl 0.02% 0.02%CaSO4·2H2O 0.01% 0.01%CaCO3 0.5% 0.5%葡萄糖 0.5% －纯淀粉 2% －用这两种培养基分别分离土壤中的两种微生物，你认为它们适于分离 ( )A．甲培养基适于分离自养型自生固氮菌；乙培养基适于分离异养型自生固氮菌B．甲培养基适于分离酵母菌；乙培养基适于分离真菌C．甲培养基适于分离异养型自生固氮菌；乙培养基适于分离自养型自生固氮菌D．甲培养基适于分离异养型共生细菌；乙培养基适于分离异养型共生固氮菌错因分析 对表格数据中包含的信息不会分析推断。解析 根据所提供的甲、乙两种培养基的成分分析，两者之间的主要差别是：甲培养基以葡萄糖和淀粉作为有机碳源和能源，也有少量的无机碳源(CaCO3)；乙培养基无有机碳源和能源。两者之间的共同点是：都不含氮源。说明这两种培养基只能培养具有固氮能力的细菌。答案 C纠错笔记 选择培养基——特定条件或特定C、N源只有该种或该类微生物能存活或利用。如纤维素粉做碳源时筛选分离出分解纤维素的微生物；无任何氮源的培养基筛选固氮微生物；高盐、强酸、无氧等特定条件筛选耐盐、耐酸、厌氧的微生物；加抗生素的培养基筛选真菌；根据是否含有机碳筛选自养、异常微生物。题组一 微生物类群1．下图是几种生物的分类图，关于①、②、③三类生物各自共同特征的叙述，正确的是( )①都是异养生物，且都能发生基因突变 ②都不含叶绿素，且都是分解者 ③都有细胞结构，且都有细胞壁A．①③ B．①②C．②③ D．①答案 D解析 病毒无细胞结构，靠寄生生活；支原体为原核生物，异养，无细胞壁；硝化细菌为原核生物，自养；衣藻、金鱼藻均为真核生物，自养。2．下列生物中，结构最相似的是 ( )A．草履虫、衣藻、银耳B．乳酸菌、肺炎双球菌、酵母菌C．大豆、菟丝子、水绵D．流感、腮腺炎、艾滋病的病原体答案 D解析 要分清是动物细胞还是植物细胞、是原核细胞还是真核细胞、是细胞生物还是非细胞生物。其中，流感、腮腺炎和艾滋病的病原体都是病毒，是非细胞生物。题组二 微生物的营养3．下表表示某培养基的配方，下列有关叙述中，正确的是 ( )成分 蛋白胨 葡萄糖 K2HPO4 伊红 美蓝 蒸馏水含量 10 g 10 g 2 g 0.4 g 0.065 g 1 000 mLA．从物理性质看，该培养基属于液体培养基；从用途看，该培养基属于选择培养基B．培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨C．该培养基调节合适的pH后，就可以接种菌种使用D．该培养基缺少提供生长因子的物质答案 B解析 从用途看该培养基属于鉴别培养基；该培养基调节合适的pH后，还需高压蒸汽灭菌后才能接种菌种；该培养基中的蛋白胨可提供所需的生长因子。4．用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是 ( )A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C．应选择处于对数期的乳酸菌接种D．只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源答案 D解析 发酵过程中蔗糖为乳酸菌提供碳源和能源，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关。乳酸菌在发酵时产物只有乳酸，并不产生气体，所以如果发酵时出现明显的气泡，说明肯定有其他的微生物存在，已经受到污染。处于对数期的微生物形态和生理特征都是最稳定的，所以在发酵工程中，接种时就选择对数期的菌种。经蛋白酶水解后的玉米胚芽液中依然有氮元素，也可以为乳酸菌发酵提供氮源。5．微生物(除病毒外)需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是 ( )A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利D．生长因子是某些微生物培养惟一一类不需外源提供的营养物质答案 D解析 乳酸菌属于异养生物，碳源是含碳的有机物；硝化细菌是自养生物，碳源是CO2。生长因子是微生物生长中不可缺少的一些微量的有机物，不是无机物。培养基中的营养物质浓度过高，会导致微生物失水过多，甚至死亡。某些微生物自身能合成生长因子，不需要外界提供。题组三 微生物的培养基6．若将某种细菌置于固体培养基上，它会繁殖并形成菌落(如图)。可以用来检验两种抗生素杀菌作用的实验是 ( )答案 C解析 要证明某抗生素有无杀菌作用，必须让抗生素与细菌一起培养。若抗生素确有杀菌作用，则细菌不能形成菌落。利用对照原则，才能检验有抗生素和无抗生素的情况下细菌的生长状况。7．下表是微生物培养基成分，请据表回答问题。编号[] 成分 含量 编号 成分 含量① 粉状硫 10 g ⑤ FeSO4 0.5 g② (NH4)2SO4 0.4 g ⑥ CaCl2 0.5 g③ K2HPO4 4 g ⑦ H2O 1 000 mL④ MgSO4 9.25 g(1)此表培养基可培养的微生物类型是______________________________。(2)若不慎将过量NaCl加入培养基中，如不想浪费此培养基，可再加入______，用于培养________________。(3)若除去成分②，加入(CH2O)，该培养基可用于培养______________．(4)表中营养成分共有__________类。(5)不论何种培养基，在各种成分都溶化后，分装前要进行的是__________。(6)表中各成分重量确定的原则是______________。(7)若表中培养基用于菌种鉴定，应增加的成分是______________。答案 (1)自养型[](2)含碳有机物 金黄色葡萄球菌(3)固氮微生物(4)3(5)调节pH(6)依微生物的生长需要确定(7)琼脂(或凝固剂)【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析微生物的类群特征 1、2、3、4、5、9、11、15、16微生物的营养 8、10、12微生物的培养基 6、7、13、14、17、18 []特别推荐 识图析图题——181．下列关于微生物的叙述，正确的是 ( )A．流感病毒为原核生物，遗传物质是DNA或RNAB．根瘤菌的固氮基因位于核内大型环状DNA上C．细菌形态和生理特性比较稳定的时期为稳定期，是选育菌种的最好时期D．微生物所需的各种化学元素主要是由碳源、氮源、生长因子、无机盐和水提供答案 D解析 病毒没有细胞结构，遗传物质是DNA或RNA，流感病毒的遗传物质是RNA；根瘤菌的固氮基因位于质粒上；选育菌种的最好时期是对数期。2．质粒是细菌中的一种特殊结构，它属于细菌的 ( )A．染色体 B．细胞器C．主要遗传物质载体 D．某些基因的载体答案 D解析 细菌细胞是原核细胞，无染色体，A错误；细菌的细胞器只有核糖体一种，B错误；细菌主要遗传物质的载体是拟核的DNA，C错误；细菌质粒是细菌细胞质中小型环状的DNA，其上一般含有几个到几百个基因，D正确。3．有关病毒的叙述正确的是 ( )A．禽流感病毒结构中没有遗传物质DNAB．病毒在寄主细胞中增殖，所以它们都是对人类有害的C．HIV是利用自身的RNA特异性地识别T细胞并侵入的D．青霉素通过抑制细胞壁的形成而抑制细菌生长，因此也能抑制病毒的增殖答案 A解析 禽流感病毒的遗传物质是RNA；不是所有病毒对人类都有害，有些病毒对人类没有影响；HIV的RNA没有识别作用；青霉素仅仅抑制细菌的繁殖4．下面对菌落的表述不正确的是 ( )A．肉眼可见的菌落一般是由许多细菌大量繁殖而成的B．霉菌等在面包上生长形成的不同颜色的斑块即为菌落C．噬菌体能使固体培养基上的细菌裂解从而使菌落变得透明D．不同的细菌和真菌在培养基上形成的菌落形态不同答案 A解析 菌落是由单个或少数细菌形成的子细胞群，故A项表述不正确。5．(2009·重庆理综，3)下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是 ( )A．大肠杆菌以复制方式进行繁殖，其拟核是一个环状DNA分子B．在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用乳糖作碳源C．用大肠杆菌工程菌生产干扰素时，应及时添加核酸等生长因子D．处于对数期的大肠杆菌，常作为生产用的菌种和科研的材料答案 D解析 大肠杆菌是一种细菌，以二分裂的方式进行繁殖；在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用葡萄糖作能源，然后再利用乳糖；利用大肠杆菌作为工程菌生产干扰素时，不需要添加外源生长因子；处于对数期的大肠杆菌细胞代谢最旺盛，常作为生产用的菌种和科研的材料。6．有关培养基配制的叙述正确的是 ( )A．自养型微生物的培养基中至少要含有一种有机物B．用于生产的培养基应具有成分含量准确、可多次反复实验的特点C．培养基营养物质的浓度要适当，浓度过高会影响微生物的正常生命活动D．要根据培养的微生物种类调整pH，并且要先灭菌再调pH答案 C解析 自养型微生物的培养基中不需要添加有机物；用于科研的培养基应具有成分含量准确、可多次反复实验的特点；要根据培养的微生物种类调整pH，并且要先调pH再灭菌。7．要从多种细菌中分离某种细菌，培养基要用 ( )A．固体培养基 B．液体培养基C．加入青霉素的培养基 D．加入高浓度食盐的培养基答案 A解析 不同的细菌在固体培养基上形成的菌落形态不同，根据这些形态特征可以把某种细菌分离出来。8．培养硝化细菌和圆褐固氮菌的培养基中的碳源、氮源的区别，不正确的是 ( )A．前者需氮源，后者需无机碳源B．前者需氮源，后者需有机碳源C．硝化细菌不需有机碳源D．圆褐固氮菌不需有机氮源答案 A解析 硝化细菌为化能自养型微生物，圆褐固氮菌为固氮异养型微生物，所以培养硝化细菌的培养基中需加入铵盐作氮源，培养圆褐固氮菌的培养基中需加入有机碳源。9．下列叙述正确的是 ( )①核酸 ②蛋白质 ③染色体(质) ④液泡 ⑤叶绿体⑥线粒体 ⑦核膜 ⑧核糖体 ⑨细胞壁A．①②③⑧在乳酸菌、酵母菌、噬菌体内都存在B．①②⑧⑨在支原体、烟草细胞内都存在C．衣藻、蓝藻的细胞中都存在①②④⑤⑧⑨D．①～⑤在衣藻体内都存在，⑥～⑨在酵母菌体内都存在答案 D解析 原核生物中含有核酸、蛋白质、核糖体、细胞壁，不含染色体、液泡、叶绿体、线粒体、核膜等真核生物特有的结构；病毒中仅含一种核酸和蛋白质。本题中乳酸菌、支原体、蓝藻属于原核生物，支原体无细胞壁，酵母菌、衣藻、烟草属于真核生物，噬菌体属于病毒。10．由硝酸铵、硝酸钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、一些微量元素和水按一定比例配成的营养液适合于培养 ( )A．根尖生长点细胞 B．绿藻C．酵母菌 D．变形虫答案 B解析 培养基中无有机碳源，只能适合于培养自养型的生物。C、D是异养型，根尖生长点细胞虽是植物细胞，但它本身不能进行光合作用。11．某同学将必修与选修教材中细菌部分的知识进行归纳总结，得出下列结论，其中有误和尚需完善的有 ( )①生态系统中可分别作为生产者、消费者或分解者 ②单个或少数细菌在液体培养基中大量繁殖，可形成菌落，可作为菌种鉴定依据 ③与细菌共生的病毒称为噬菌体 ④细菌的遗传物质是DNA和RNA ⑤细菌具有细胞壁，可用纤维素酶与果胶酶进行水解形成原生质体 ⑥侵入人体后作为抗原可引起人体的体液免疫或细胞免疫A．②③④⑤ B．①②③④⑤⑥C．①②③④⑥ D．②③⑤⑥答案 A解析 细菌在生态系统中可分别作为生产者(如硝化细菌)、消费者(如根瘤菌和大部分寄生菌)或分解者(如大部分营腐生生活的细菌)。细菌在固体培养基上才能形成菌落。噬菌体是寄生在细菌内的病毒。细菌的遗传物质是DNA。细菌具有细胞壁，其成分是肽聚糖，不能用纤维素酶与果胶酶进行水解。12．微生物(除病毒外)需要从外界吸收营养物质，并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法，正确的是 ( )A．纤维素分解菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的B．在纤维素分解菌生长的培养基中只需碳源、氮源、水、无机盐即可正常生长C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的生长越有利D．生长因子是微生物生长必需的，而微生物本身合成这些物质的能力往往不足答案 D解析 纤维素分解菌是异养型微生物，其碳源为有机碳源，如纤维素等。硝化细菌是自养型微生物，其碳源物质为CO2，因此A错误；纤维素分解菌的培养基中需加入维生素做生长因子，才能正常生长，因此B错误；培养基中的营养物质浓度过高会导致微生物不能从培养基中吸水，将出现失水过多而死亡的现象，对生长不利，因此C错误。13．通过配制特殊的培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。下列哪项操作最终不能达到分离出相应微生物的目的 ( )A．在缺乏氮源的培养基上可从多种细菌中分离得到自生固氮菌，如圆褐固氮菌[]B．在缺乏有机碳源的培养基上可从多种细菌中分离得到自养型细菌，如硝化细菌C．在培养基中加入青霉素可从混杂的酵母菌和霉菌等真菌中分离得到酵母菌D．在培养基中加入高浓度食盐可从多种细菌中分离得到金黄色葡萄球菌答案 C解析 青霉素能抑制细菌和放线菌的生长，不抑制酵母菌和霉菌，故C错误。14．下面的表格表明在各种培养基中某细菌的生长状态(S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质，“－”表示不能正常生长，“＋”表示能正常生长)。问哪一种物质该细菌不能合成 ( )A．U B．V C．Y D．Z答案 C15．如图表示氮循环示意图，假如图中a、b、c分别表示与氮循环有关的物质，①②③分别表示与氮循环有关的生物。假如氮循环从a物质开始，则图中①②③代表的生物分别是( )A．硝化细菌、圆褐固氮菌、反硝化细菌B．圆褐固氮菌、反硝化细菌、硝化细菌C．反硝化细菌、硝化细菌、圆褐固氮菌D．圆褐固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌答案 D解析 若氮循环由a物质开始，则a物质为N2。题目选项中所涉及的生物中，圆褐固氮菌可将N2转化为NH3，硝化细菌可将NH3转化为NO，而反硝化细菌可将NO转化为N2，从而实现氮在生物群落与无机环境之间的循环。16．病毒进入人体后，机体会作出相应的反击，其中之一是会产生干扰素，以抵抗病毒的攻击。如图为机体细胞产生干扰素的过程以及干扰素的作用机理示意图。(1)上图表示一个细胞受到病毒侵染时，诱导了细胞核中干扰素基因的表达，该基因的表达过程可表示为__________________________________________________________________________________________________________________________________。根据已有的知识可知，图示中产生干扰素的细胞最可能是人体内的______细胞。(2)从图示中可以看出，干扰素产生后被分泌出细胞并到达邻近的细胞中发挥作用，那么该细胞中与干扰素合成、分泌有关的膜结构有________________________________。(3)干扰素几乎可以抵抗所有病毒引起的感染，尤其是对于抵御引起流感的病毒特别有效。一次注射干扰素后能否使人终身具有对流感的免疫功能？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)流感病毒具有众多的变异株，其可遗传变异的来源有________。在一次流感暴发期有人注射流感疫苗，使他未患流感。那么，在下一次流感暴发时，他能否可以幸免呢？________。为什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)传统的干扰素生产方法是从人的血液中的一些细胞内提取的，产量低，价格高。现在可以利用生物工程的方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，实现了干扰素的工业化生产。在此过程中应用的生物工程技术有________________________________。答案 (1)DNA(干扰素基因)转录,RNA翻译,蛋白质(干扰素) 效应T (2)内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体 (3)不能。因为干扰素在体内只能存留一定的时间(4)基因突变 不一定 如果引起这次流感的流感病毒和上次相同，那么可能会由于机体内存在相应的抗体和记忆细胞而幸免；如果引起这次流感的流感病毒和上次不同，那么由于抗体具有特异性，对该流感病毒则不发挥作用(5)基因工程、发酵工程解析 本题直接涉及的知识是人体特异性免疫、细胞的生物膜系统、中心法则、生物工程等方面的内容。图中的这些知识在教材中并未在特异性免疫部分明确指出，需要考生综合图解所示的含义，并就有关知识进行综合分析回答，所以本题在能力方面，主要考查考生对学科内知识的综合，同时也考查识图能力和描述生命现象的能力。17．科学家利用基因工程技术成功地将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，生产出人的胰岛素。在该过程中用质粒作为载体，已知质粒上含有抗氨苄青霉素(简称氨苄)和抗四环素的基因(位于不同区段)，目的基因与质粒的结合位点刚好位于抗氨苄青霉素基因结构内，且受体大肠杆菌体内不含质粒，也不含质粒上的抗药基因。导入完成后，实际上在得到的大肠杆菌中，有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒，只有少数导入的是重组质粒。某科研机构想从培养基上筛选出含重组质粒的大肠杆菌(即“目的菌种”)，他们设计了如下实验方案：第一步：将得到的大肠杆菌接种在含__________的培养基上，筛选出含有质粒的大肠杆菌。第二步：为选出“目的菌种”，将第一步筛选出的大肠杆菌用“影印法”分离。(1)采用涂布平板法，将第一步筛选出的大肠杆菌以合适的稀释度涂布到含________质粒的大肠杆菌和含________质粒的大肠杆菌都能生长的培养基上，经培养后形成单菌落，如图B所示。(2)通过消毒的“印章”(如图A所示)，将培养基上的菌落分别按原位印到下图所示的非选择培养基________和选择培养基________上(顺序不能颠倒，C培养基成分与B相同，D上含有氨苄青霉素)。(3)培养后对照观察C、D培养基上的单菌落。(4)在C培养基上挑取D培养基上____________的位置上的单菌落，从而获得含重组质粒的大肠杆菌，即“目的菌种”。答案 四环素 (1)普通 重组 (2)C D (4)不长菌落解析 因为目的基因与质粒的结合位点刚好位于抗氨苄青霉素基因结构内，因此重组质粒只含有完整的抗四环素的基因，含有重组质粒的大肠杆菌可以在含四环素的培养基上生长。C培养基不含氨苄青霉素，D培养基含有氨苄青霉素。故“目的菌种”可在C培养基上生长，而D培养基相应位置上无菌落产生。18．某化工厂的污水池中，含有一种有害的、难于降解的有机化合物A。研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如下图所示。请分析回答问题：(1)接种前需要对培养基及培养皿等进行灭菌，常用的灭菌方法是________。培养基中加入化合物A的目的是筛选__________。(2)实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是________。(3)培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量____________的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量__________。(4)转为固体培养时，为获得单菌落进行继续筛选，常采用平板划线法或______________法，接种后，应将培养皿__________(填“正放”或“倒置”)。(5)下列有关平板划线操作的叙述，错误的是( )A．在操作的第一步以及每次划线之前都要将接种环放在火焰上灼烧B．将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环液C．蘸取菌液和划线要在火焰旁进行D．划线时要将最后一区的划线与第一区的划线相连(6)实验结束时，使用过的培养基应该进行________处理后，才能倒掉。(7)若用水葫芦来去除该污染物，是否可行？为什么？ __________________________________________________________________________________________________。答案 (1)高压蒸汽灭菌法 目的菌 (2)异养需氧型 (3)减少 增加 (4)稀释涂布平板 倒置 (5)D (6)灭菌 (7)否。水葫芦会造成外来物种的入侵解析 培养基及培养皿等常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法；培养基中加入化合物A的目的是筛选到能降解化合物A的目的菌；振荡培养可以增加培养液中的氧含量，再依据培养液中含有有机化合物可以推出“目的菌”的代谢类型是异养需氧型；培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量减少的培养液，接入新的培养液中连续培养，目的是使“目的菌”的数量增加；转为固体培养时，为获得单菌落进行继续筛选，常采用平板划线法或稀释涂布平板法，接种后，应将培养皿倒置，以防止培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；利用平板划线法获得单菌落，划线时不能将最后一区的划线与第一区的划线相连，这样做不能得到单个菌落；实验结束时，使用过的培养基应该进行灭菌处理后，才能倒掉，以防止污染环境；用水葫芦来去除该污染物是不可取的，因为水葫芦会造成外来物种的入侵。微生物需要的营养物质及功能第21课时 植物的矿质营养一、植物必需矿质元素1．概念理解(1)不包括C、H、O三种元素。(2)主要由根系从土壤中吸收。(3)必需：缺乏时影响生长发育并产生相应症状，补充后症状消失。2．种类(14种)(1)大量矿质元素(6种)：N、P、K、Mg、Ca、S。(2)微量矿质元素(8种)：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。3．研究方法：溶液培养法，不能用土壤，因为土壤中组成元素不确定。练一练 设计实验探究元素X是否属于必需矿质元素，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X元素)与实验后(有X元素)之间的自身对照，其中属于对照组的分别是 ( )A．甲组、实验前 B．甲组、实验后C．乙组、实验前 D．乙组、实验后答案 A解析 本题考查不同对照类型中实验组和对照组的判定。作为空白对照，通常将处于正常情况下的对象组(甲组)称为对照组。自身对照的关键是看实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象组状况为对照组，实验处理后的对象组变化为实验组。二、根对矿质元素的吸收、运输和利用1．矿质元素的吸收(1)主要器官根，主要部位根尖成熟区，吸收方式主动运输。(2)吸收特点选择性，吸收种类和数量取决于膜上载体蛋白质的种类和数量。(3)影响因素——影响呼吸作用的O2_、温度等。(4)吸水方式为自由扩散，吸收矿质元素方式为主动运输；矿质元素能影响土壤溶液或细胞内液的浓度，故可以影响吸水和失水，但二者是两个相对独立的过程。2．运输(1)途径：沿导管随水运输。(2)动力：蒸腾作用。3．利用(1) 利用形式(2)功能：组成生物体，调节生命活动。想一想 ①落叶中哪些元素含量高？②土壤中分别缺少K、Mg、Fe时老叶、嫩叶哪个受危害大？③影响矿质元素吸收、运输的主要生理过程？提示 ①Fe、Ca；②老叶、老叶、嫩叶；③呼吸作用，蒸腾作用。三、合理施肥[来源:21世纪教育网]1．概念：根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮生长，并获得少肥高效的结果。2．原因(1)不同植物对各种必需矿质元素的需要量是不同的。(2)同一植物的不同生长发育时期，对P、K等各种必需矿质元素的需要量也不同。考点60 矿质元素吸收的方式、特点及影响因素1．吸收方式：主动运输，与呼吸作用有关证明：细胞呼吸对矿质元素吸收的影响的实验思路2．吸收特点：选择性，与载体蛋白质的种类和数量有关证明：不同植物对离子的选择性吸收的实验思路3．影响因素(1)内因——遗传因素不同生物DNA不同载体蛋白质选择性吸收(2)外因→→ATP→影响,离子吸收速率土壤pH1．载体蛋白质(载体)图1根细胞膜上载体的种类和数量是由遗传物质决定的，不同植物的根，其细胞膜上载体的种类是不同的，即使是运载同种离子的载体其数量也不尽相同。由于载体的运输具有高度的专一性，所以植物吸收的离子的种类与数量和溶液中离子种类与数量不成比例，植物根细胞膜上某种载体多，吸收该载体运输的离子就多，否则就少。也就是说，在外界条件适宜的条件下，植物对某种离子的吸收量与对应载体的数量成正比，其关系可用图1表示。2．土壤的通气状况土壤通气状况能直接影响根吸收矿质元素。在一定范围内，氧气供应越充足，呼吸作用越强，产生的ATP越充足，根吸收矿质元素就越多，反之则减弱。当吸收量达到最高值时，再增加氧气浓度，根对矿质元素的吸收保持最大值而不再增加，原因是载体有限。如下雨后水涝地积水不能及时图2排出，呼吸作用减弱，矿质离子的吸收亦相应减慢，其关系可用图2表示。各段的意义分析如下：A点：氧分压为零，此时由无氧呼吸提供能量。AB段：在一定氧分压范围内，随O2增多，有氧呼吸加强，提供能量增多，吸收速率加快，在此段内，限制因素主要是氧分压。BC段：表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子不仅与细胞呼吸有关，还与根细胞膜上载体的数量有关。此段内，限制因素主要是载体的数量。1．植物吸收矿质元素受内外因素的影响，下列叙述错误的是 ( )A．植物对矿质元素的吸收随温度的增加而增加B．土壤板结时，植物对矿质元素的吸收量降低21世纪教育网C．植物对矿质元素的吸收与外界溶液浓度不成正比D．植物吸收矿质元素的种类和数量与根细胞膜上载体的种类和数量有关答案 A解析 温度影响酶的活性，在一定温度范围内，随着温度的增加，酶的活性增加，植物吸收矿质元素的速率增加，超过某一温度后，酶的活性随着温度的增加而降低，从而使植物对矿质元素的吸收速率下降。2．下图中能正确表示水稻呼吸强度与K＋吸收量关系的是 ( )答案 C解析 植物吸收钾离子是主动运输的过程，需要呼吸作用为其提供能量，所以植物对钾离子的吸收量随呼吸作用强度的增加而增加，当增加到一定程度，根细胞膜上运载钾离子的载体达到饱和，植物对钾离子的吸收将保持一个平衡值。考点61 根对水分的吸收与根对矿质元素离子的吸收之间的关系1．番茄和水稻吸收无机盐离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和Si4＋的培养液中培养，结果及分析如下：(1)不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。(2)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2＋、Mg2＋大，造成培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度上升； 番茄吸收水的相对速度比吸收Si4＋大，造成培养液中Si4＋浓度上升。2．两者的区别比较项目 水分的吸收 矿质元素离子的吸收吸收状态 分子态 离子态吸收方式 自由扩散 主动运输选择性 无 有耗能 不需要 需要条件 ①必须具有渗透系统②以蒸腾作用为主要动力 ①需要呼吸作用②与细胞膜上载体的种类和数量多少有关方向 水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透 矿质离子从土壤中吸收进入植物体内与之相关的生理作用 蒸腾作用 呼吸作用吸收原理 渗透作用 主动运输影响因素 ①细胞液与外界溶液的浓度差②蒸腾作用强度 ①土壤含氧量②土壤温度③土壤pH④植物自身的遗传特性3．两者的联系(1)矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收，并随水分的运输到达植物的各个部位。(2)吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，从而影响根对水分的吸收。(3)矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进了矿质离子的运输。故它们的运输途径相同，都是从根毛―→导管―→胞间连丝―→各细胞。1．植物吸收水分和吸收矿质元素离子是两个相对独立的过程，而不能说成是“相互独立”过程。从表中可以看出，“相对独立”表示二者之间有相关性，而“相互独立”二者之间不存在相关性。2．一般说来，蒸腾作用与根对矿质元素的吸收无关，但却与其运输有关。3．根是吸收水分和矿质元素的主要器官，幼嫩叶片也能吸收一定量的水分和矿质元素。3．用完全营养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定营养液中各种离子与试验开始时各种离子浓度之比，结果如图所示：该试验结果不能说明 ( )A．植物根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程B．植物对离子的吸收有选择性C．植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关D．水稻吸收Si的载体多答案 C解析 根据题中信息“两植物吸水速率相等”和柱状图可知，植物吸收矿质元素引起营养液中离子浓度发生了变化，说明吸收水分和吸收矿质离子是两个相对独立的过程；由柱状图可知，同一植物对不同矿质元素的吸收速率不同，说明植物对离子的吸收具有选择性；而离子吸收多少，与其根细胞膜上离子载体的数目有关，水稻对Si的吸收明显多，说明水稻根细胞膜上吸收Si的载体多；植物对离子的吸收是主动运输过程，与溶液中离子浓度没有直接关系。4．将3株小麦幼苗分别培养在相同的培养基中，开始时测得它们吸水和吸收K＋情况基本相同，随后对3株幼苗进行处理和检测，其结果如下表：编号 处理情况 过一段时间后的检测结果甲 剪去大部分叶 吸收K＋量稍微减少，吸水量明显减少乙 注射呼吸抑制剂 吸水量保持不变，但吸收K＋量明显减少丙 在培养液中增加钾肥 吸收K＋量没有增加，吸水量明显减少对本实验的解释，错误的是 ( )A．三组实验可以说明植物吸收矿质元素和吸收水分是两个相对独立的过程B．甲幼苗吸水量明显减少是由于液浓度大于细胞液浓度C．乙幼苗吸收K＋量明显减少，说明植物吸收矿质元素离子的方式可能是主动运输D．丙幼苗吸收K＋量没有增加是因为根细胞膜上载体蛋白质的数量受到限制答案 B考点62 矿质元素的运输、利用及合理施肥1．运输管道及动力管道——导管；动力——蒸腾作用。2．利用存在形式 可再度利用21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 不能再度利用[来源:21世纪教育网]离子 不稳定化合物 稳定化合物转移情况 很容易转移 能转移 不能转移转移方向 老器官→新器官 老器官→新器官 ——利用情况 反复 多次 一次主要分布 大多数分布于生长点和嫩叶等代谢较旺盛的部位 大多数分布于生长点和嫩叶等代谢旺盛的部位 器官越老含量越多缺乏时先受损部位 老叶 老叶 嫩叶实践举例 嫩黄叶 秋后叶片发黄 缺Ca2＋白菜枯心元素举例 K N、P、Mg Ca、Fe1．证明矿质元素的利用特点的实验思路2．证明矿质元素运输的管道(导管)的实验思路(1)用带叶枝条插入呈现特定颜色的离子溶液中，一段时间后，将枝条横切，在切面发现木质部带有特定颜色即可证明。(2)基本相同的两根枝条，一枝条带叶多(蒸腾作用强)，另一枝条带叶少(蒸腾作用弱)，放入相同浓度且等量的具有特定颜色的离子溶液中，一段时间后，观察扩散的距离即可证明。5．如图是某高等植物中矿质元素在绿叶的不同生长发育阶段的含量示意图。依图得出的结论中不正确的是 ( )A．Ca、Fe、S是植物体中只能利用一次的元素B．N、P、Mg是植物体中可以再次利用的元素C．N、P、Mg是大量元素，Ca、Fe是微量元素D．叶片对N、P、Mg比对Ca、Fe、S的需求量大答案 C解析 从图中可看出，Ca、Fe、S的含量在成叶和老叶中含量不变，可推知它们是不可重复利用的矿质元素；而N、P、Mg在老叶中含量下降，可知它们是可重复利用的矿质元素；图中N、P、Mg的含量均高于Ca、Fe、S，因此可推知叶片对N、P、Mg的需求量大于Ca、Fe、S；而依图不能判断大量元素和微量元素。6．大豆种子萌发露出2片子叶后，生长出第一片新叶，这时子叶仍具有生理功能，把一批长出第一片新叶的大豆随机分为两组，放在同一种营养液中培养，两组幼苗处理方法和结果如下，请判断营养液中缺少下列哪一种矿质元素 ( )分组 处理方法 营养液 培养结果甲组 去掉子叶 100 mL 第一片新叶出现缺乏症状乙组 不去子叶 100 mL 第一片新叶未出现缺乏症状A．硼 B．氮 C．铁 D．钙答案 B解析 甲、乙两组对比可知，子叶中元素能转移到第一片新叶中，属于可移动元素。考点63 矿质元素的确定标准及确认方法1．确定标准(1)由于该矿质元素缺乏，植物生长发育发生障碍，不能正常生长发育。(2)除去该矿质元素，则表现出专一的缺乏症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的。(3)该矿质元素在植物营养生理上应表现出直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变，而产生的间接效果。2．确认方法——溶液培养法提醒 ①实验中运用了两次对照，进一步说明植物缺乏症的产生是由所缺元素引起的。②实验单一变量所探究的是矿质元素的有无。③不能用土壤，不能用自来水，否则无法确定。④注意该方法使用过程中要通入空气，且注意定期补充水或培养液，防止缺氧影响矿质元素的吸收和吸水。7．某地区的一种植物，已知它的叶绿素合成受光、温度、Mg2＋的影响，但不了解其叶绿素合成是否与某元素X有关。请你用下列材料和用品设计实验的方法步骤，探究元素X是否是该植物叶绿素合成的必需元素。预测可能的实验结果，并得出相应的结论。材料和用品：叶绿素合成正常的该种植物若干，普通植物完全营养液(不含X元素)，蒸馏水，含X元素的溶液(不含其他元素)。(1)方法步骤：①取培养瓶______________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③取________________的该植物培养在上述培养瓶中。④将上述装置置于相同且适宜的环境中培养。(2)预测可能出现的实验结果及相应的结论：第一种结果及结论： ______________________________________________________________________________________________________________________________。第二种结果及结论： ______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验中若甲同学和乙同学的实验设计思路与步骤均相同且正确，但结果不一致，请分析其中可能的原因？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)①若干，分成A、B两组 ②在A、B两组培养瓶中均加入等量的完全营养液(不含X元素)，再在A组中加入适量的X元素溶液，B组加入等量的蒸馏水 ③数量与生长状况相同(2)一段时间后，A、B两组植物生长均正常，说明X元素不是该植物叶绿素合成的必需元素 一段时间后，A组正常，B组出现缺绿病症(或叶绿素合成受影响等)，说明X元素是该植物叶绿素合成的必需元素(3)二位同学之一可能：①观察时间不够长，过早下结论。②可能实验组与对照组所取植物数量不够、因其他偶然原因(如病虫、生理及生长发育状况等)，造成实验误差解析 应设置单一变量的对照实验且遵循等量原则，对照组与实验组的惟一变量是是否加入含X元素的溶液，以便确认“X”是否为植物叶绿素合成的必需元素。 无土栽培在无土栽培的过程中，不断向营养液中通入空气的目的是增加营养液中氧气的含量，以保证根细胞呼吸所需要的氧气。不补充氧气时有氧呼吸受抑制，而不是呼吸作用受抑制，因为此时无氧呼吸很旺盛，但是无氧呼吸产生的酒精容易毒害植物。 无土栽培是近几十年来迅速发展起来的一项栽培技术，其方法是把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物。请分析回答问题：(1)用无土栽培营养液培养花卉等植物时，往往要给营养液通入空气，这一措施的目的主要是促进根的________作用，以利于根对矿质元素的吸收。这一生理过程主要发生在植物根细胞的________(填一种细胞器)中。(2)植物在吸收营养液中的矿质离子一段时间后，检测到营养液中留存的Ca2＋较多，而NO较少，这说明植物根细胞的细胞膜是一种________膜。(3)如果植物在培养过程中出现了萎蔫现象，其原因很可能是营养液浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)细胞液浓度。解析 根系吸收矿质元素的方式是主动运输，需要消耗能量，没有氧气，根系只进行无氧呼吸，而无氧呼吸提供的能量是满足不了生命活动需要的，而且无氧呼吸产生的酒精对植物有害，所以需要提供氧气进行有氧呼吸，这一生理过程主要在线粒体内进行。根系吸收某种矿质元素的多少不仅与能量有关，而且与细胞膜上载体蛋白质的多少有关，体现了细胞膜的选择透过性。植物萎蔫是因为缺水，吸收不到水分，说明细胞液浓度小于外界溶液浓度。答案 (1)有氧呼吸(呼吸) 线粒体(2)选择透过性 (3)大于 对无土栽培技术原理、注意事项及植物组织培养技术混淆不清 下列哪项不是制备无土栽培营养液应注意的问题 ( )A．其内应溶有大量氧气B．应具有适宜的pH范围C．应包括所有的必需矿质元素，对某些植物还可以增加有关元素D．应是均衡的营养液，即矿质元素之间要有适宜的浓度比例错因分析 对无土栽培注意事项模糊不清。解析 制备无土栽培营养液时，应包含植物必需的所有矿质元素且应注意各矿质元素的浓度比例，但O2供应可通过通气管进行，无需配制到营养液中。答案 A纠错笔记类别比较 无土栽培 植物组织培养概念 不用土壤而使用营养液培养植物(直接培养幼苗) 在特定培养基中，诱导外植体(离体的植物器官、组织或细胞)经脱分化与再分化至形成植株，即：离体植物组织愈伤组织根、芽―→植物体原理 植株生长应满足必需的全部矿质元素的供应 植物细胞全能性注意事项 不能用自来水配制；通气；定期更换补充培养液或加水维持培养液浓度 无菌条件；适宜温度、pH控制；光的控制；脱分化不需光，再分化需光题组一 矿质元素的吸收及证明1．下面列出了若干种为探究矿质元素X是否为植物所必需的矿质元素的实验方案，其中最科学的设计是 ( )①以土壤为基质盆栽，浇缺少元素X的“完全培养液”②以沙土为基质盆栽，浇缺少元素X的“完全培养液”③只用缺少元素X的“完全培养液”，不用基质④以土壤为基质盆栽，浇蒸馏水⑤以沙土为基质盆栽，浇完全培养液⑥不用基质，只用完全培养液⑦不用基质，只用含元素X的培养液⑧不用基质，只用蒸馏水A．以③为实验组，⑥为对照组B．以④为实验组，①为对照组C．以②为实验组，⑤为对照组D．以⑦为实验组，⑧为对照组答案 A2．将等量的、微量的NH、PO、K＋、Ca2＋共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明 ( )项目 H2O NH K＋ Ca2＋ PO减少量 0% 23% 12% 37% 14%①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程 ②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的 ③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输 ④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响A．只有①② B．只有①③C．只有①②③ D．都正确答案 A解析 从表中可以看出：水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不成比例。表中不能看出是主动运输方式，以及温度的影响。3．当大气湿度大时，发育中的果实常会缺钙，主要原因是 ( )A．大气湿度大时蒸腾作用弱，影响钙吸收B．大气湿度大时呼吸作用弱，影响钙吸收C．大气湿度大时蒸腾作用弱，影响钙运输D．大气湿度大时蒸腾作用强，影响钙运输答案 C解析 矿质元素吸收的动力是呼吸作用，矿质元素运输的动力是蒸腾作用。大气湿度大时，蒸腾作用减弱。植物吸收矿质元素和吸水是相对独立的过程，所以并不影响钙的吸收，但是矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞后，要随着水分最终进入植物内的导管，所以蒸腾作用减弱后，会影响钙的运输。题组二 矿质元素的应用及综合考查4．取生长状态相同的番茄幼苗，分为甲、乙两组，置于表中所列营养液中，其中甲组用A营养液，乙组用B营养液，在相同的适宜条件下培养。培养一周后，甲、乙两组番茄表现出的症状为 ( )A．甲、乙两组的全部叶片变黄B．甲组的叶片正常，乙组的全部叶片变黄C．甲组的叶片正常，乙组的老叶片变黄D．甲组的叶片正常，乙组的幼叶片变黄答案 C解析 由表中数据可知，乙组营养液缺少镁离子，镁离子是组成叶绿素的成分之一，在植物体内形成不稳定的化合物，可被分解再度利用，因此当植物体缺少镁离子时，老叶中叶绿素能分解，把镁离子释放出来，转移到幼叶中，使老叶变黄。5．请回答下列有关矿质元素吸收的问题。取四株大小与长势一致的番茄幼苗，分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中，然后将其中两株番茄幼苗的地上部分同时剪去。装置如图所示。(1)实验中，向甲、丙两瓶持续充入空气，测量四只培养瓶内溶液中的K＋含量，结果如图所示。①表示甲瓶溶液中K＋含量变化的曲线图是________。②表示丙瓶溶液中K＋含量变化的曲线图是________。(2)植物吸收矿质元素的主要方式是____________，这一观点可通过________两装置的实验加以验证。(3)植物的地上部分为根提供________________，这一观点可通过________两装置的实验加以验证。(4)经过一定时间后，如果甲瓶中的番茄幼苗出现了萎蔫现象，其原因可能是________________________________________________________________________。答案 (1)①D ②B(2)主动运输 甲、乙(或丙、丁)(3)能源物质 甲、丙(或乙、丁)(4)因蒸腾作用失水，培养液浓度增高，大于根毛细胞的细胞液浓度，所以根毛细胞不能正常吸水解析 (1)甲装置各项条件都有利于K＋的吸收，为D项曲线；装置丙虽有氧气，能为K＋的主动运输提供能量，但无叶片，无法进行光合作用和蒸腾作用，呼吸作用受到限制，从而K＋的吸收和运输受到一定的限制，吸收一点便不再吸收了，应为B项曲线。(2)植物吸收矿质元素的方式为主动运输，这一观点可通过甲、乙(或丙、丁)装置的实验加以验证。甲、乙装置中只有“有氧、无氧”这一与呼吸作用有关的变量，符合实验设计原则。(3)根进行呼吸作用分解的有机物是来自地上部分通过光合作用合成的，可通过甲、丙(或乙、丁)装置加以验证，其实验变量是“有无合成有机物的叶片”。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析矿质元素的确定矿质元素吸收和 10、17利用及影响因素根对矿质元素和 1、2、4、5、11、14水的吸收的考查 6、13、16知识综合考查 3、7、8、9、12、15特别推荐 实验探究题——171．下列关于矿质元素吸收、运输和利用的叙述，不正确的是 ( )A．矿质元素的吸收主要在根尖成熟区的表皮细胞B．矿质元素吸收受到土壤温度、通气状况和含水量等因素的影响C．植物蒸腾作用为矿质元素的吸收和运输提供动力D．移栽到缺镁培养液中培养的植株，其顶部叶片仍可保持绿色答案 C解析 矿质元素吸收是个主动运输的过程，其主要动力是呼吸作用，吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程，但矿质元素是随着水分运输到植物体的各个器官内的，所以蒸腾作用是矿质元素运输的动力。2．对植物嫩叶所必需的矿质元素Fe和Mg的来源叙述中，正确的是 ( )A．Fe和Mg既来源于土壤又来源于老叶B．Fe和Mg来源于土壤，Mg又可来源于老叶C．Fe和Mg只来源于土壤，不能来源于老叶D．Fe和Mg来源于老叶，Mg又可来源于土壤答案 B解析 N、P、K、Mg等在植物体内以离子或不稳定化合物形式存在，属于可重复利用的矿质元素，一旦缺乏，老叶将贡献出来给新叶利用，因此缺乏症首先表现在老叶上，而Fe、Ca在植物体内形成难溶解的稳定化合物，只利用一次，当缺乏时，嫩叶先表现出症状。3．如图a～c表示植物根细胞在一定时间内吸收K＋与某些条件之间的关系。纵坐标表示吸收K＋的速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件适宜，则下列关于a、b、c三幅图的横坐标分别表示的条件正确的一组是 ( )A．载体数量、温度变化、氧气浓度B．氧气浓度、温度变化、光照条件C．光照条件、载体数量、氧气浓度D．温度变化、光照条件、载体数量答案 B解析 植物吸收K＋是一个主动运输的过程，氧气影响植物的有氧呼吸，此外细胞呼吸还受温度的影响，而与光照条件无关。4．分析图中小麦对不同元素需求的数据，下列推断合理的是 ( )A．小麦对P、K的需求量与生长发育时期呈正相关B．在营养生长时期，P可再利用，而K不可再利用C．果实和种子形成阶段，小麦对P的需求量多于KD．开花期K对小麦的生长发育不重要答案 C解析 由图可知小麦对K的需求量与生长发育时期不是成正相关的。在小麦的开花期对K的需求量最大，在种子成熟期对P的需求量最大。P、K都是植物可再利用的元素。5．把菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养，一小时后测定表明，幼苗各部分都含32P。然后将该幼苗转移到不含32P的培养液中，数天后32P ( )A．不在新的茎叶中 B．主要在新的茎叶中C．主要在老的茎叶中 D．主要在老的根中答案 B解析 各种矿质元素吸收进入植物体以后，随着水分运输到植物体的各部分，往往以不同的方式被利用。其中N、P、K、Mg等在植物体内以离子或形成不稳定化合物的形式存在，是可再利用的元素。植物体一旦缺乏，可以由老的器官、组织向新生的、幼嫩的部位转移被再利用。Ca、Fe等元素在植物体内形成了稳定的、难溶解的化合物，不能被再度利用。6．某植株成叶正常，部分幼叶出现病态，用Ca(NO3) 2根部施肥后幼叶恢复正常。下面是施肥后根尖成熟区细胞吸收Ca2＋、NO和H2O的示意图，正确的是 ( )答案 C解析 成叶正常，幼叶病态，缺乏不可转移的元素。刚施肥后，土壤溶液浓度升高，植物吸水减少，随着Ca2＋的吸收，吸水会逐渐增多，幼叶部分也会恢复正常。7．番茄种子萌发后，置于完全培养液中进行培养，并对叶片进行观察，发现叶片甲中的K、P等矿质元素不断被运到叶片乙中。下列关于叶片甲和乙的叙述正确的是 ( )A．甲矿质元素储备多，可将多余部分供给乙B．甲的细胞分解作用大于合成作用C．乙的细胞比甲更趋于衰老D．叶片乙的生长速度小于叶片甲的生长速度答案 B解析 K、P是可重复利用的矿质元素，它们由叶片甲向叶片乙中转移，说明叶片甲逐渐衰老，其细胞分解作用大于合成作用。8．下列三个图中的曲线分别表示：图甲表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合效率受光照强度影响的变化曲线，图乙表示胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO的曲线，图丙表示不同酶量时底物浓度和酶促反应速率的关系曲线，下列有关对三个图的描述正确的是 ( )A．图甲中，在e点和f点时，叶绿体中ADP的移动方向是从叶绿体基质向囊状结构薄膜方向移动B．图甲中，e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量较高；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中，C3的含量较低C．图乙中，影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是载体数量和能量D．图丙中，L2表示酶量比L1增加一倍时底物浓度和酶反应速率的关系曲线，在g点和h、i点时，限制酶促反应速率的主要因素分别是酶浓度和底物浓度答案 A解析 图甲中，在e点和f点时，叶绿体囊状结构薄膜上均可合成ATP，故可发生ADP从叶绿体基质向囊状结构薄膜运动的情况；e点与d点相比较，e点光照强度大，光反应产生的ATP和NADPH多，C3被还原的量多，C3含量较低，e点与f点相比较光照强度相同，但e点的CO2浓度高，e点C3含量较高；图乙中A、B两点吸收量不同在于能量，B、C两点吸收量不同在于载体数量；在丙图的g点和h、i点时限制酶促反应速率的主要因素分别是是底物浓度和酶浓度。9．如图是洋葱根尖表皮细胞的细胞膜在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO的曲线图。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是 ( )①载体数量 ②能量 ③离子浓度 ④酶的活性A．①② B．②① C．③① D．②④答案 B解析 根据曲线可知，A、B两点是处在曲线上升段上，还没有达到最大，此时限制因素是能量供给(即氧浓度)，B、C两点的氧浓度(即ATP供给量)相同，此时对两种不同离子吸收量不同的原因是由于不同离子的载体数量不同。10．为了验证矿质元素X是植物必需的矿质元素，在设计实验方案时，下列对实验组植物幼苗处理的顺序，最合理的是 ( )A．先用只含X的培养液培养，后去掉XB．先用只含X的培养液培养，后补充XC．先用只缺X的培养液培养，后补充XD．先用只缺X的培养液培养，后补充清水答案 C11．在培养玉米的培养液中加入某种阴离子，结果发现玉米根细胞在吸收阴离子的同时，对Cl－的主动吸收减少，而对K＋的主动吸收并没有影响，原因是 ( )A．该种阴离子妨碍了ATP的生成B．该种阴离子抑制了主动运输C．该种阴离子抑制了呼吸作用D．该种阴离子和Cl－的载体相同答案 D解析 根细胞吸收离子的方式为主动运输，需要同时具备能量供应和载体协助两个条件。根据题意，加入某种阴离子后，对K＋的主动吸收没有影响，说明细胞内能量供应是正常的，而对Cl－的吸收量减少，说明该种阴离子的载体与Cl－的相同，出现了两种离子竞争同一载体的现象。12．作物叶片中营养元素浓度与作物产量的关系曲线如图，以下分析正确的是 ( )A．施肥量与作物产量成正比关系B．若土壤板结，作物产量处于“5”段C．X点是作物获得高产的最低养分浓度D．叶中营养浓度处于“1”段时，作物吸收矿质营养的方式为自由扩散答案 C13．将豌豆苗培养在硝酸铵、硫酸镁、氯化钙、磷酸二氢钾、必需微量元素和水配成的适宜浓度的营养液中(如右图)，一段时间后，该幼苗的生长状况是 ( )A．越来越健壮B．萎蔫死亡C．先萎蔫后生长健壮D．无法预测答案 B解析 在培养过程中，由于蒸腾作用失水过多，造成培养液浓度过大，根细胞不能正常吸收水分，甚至失水死亡。14．既是植物生活的必需矿质元素，又是可重复利用的大量元素是 ( )A．锌和磷 B．钠和氯C．镁和氮 D．铁和硫答案 C15．如图为水稻根细胞对Si的吸收速率和氧分压的关系图，分析此图信息并选出不正确的说法 ( )A．图中A、C两处用于根代谢活动的酶有很大的不同B．A→B段，O2是限制根细胞对Si吸收速率的主要因素C．在C点以后，通过中耕松土，可进一步促进对Si的吸收而表现为M1的曲线D．氧分压为8时，AC曲线将演变为M2形态答案 C解析 A点进行无氧呼吸，C点进行有氧呼吸，所以酶有很大不同；A→B段，随氧分压增大根细胞对Si吸收速率也增大；由于受载体数量的限制，氧分压增大到8以后，AC曲线只能演变为M2形态，所以中耕松土也无济于事，因此C选项错误。16．水和无机盐是由植物木质部的导管输送的。用32P标记的矿质营养液培养某植物幼苗一段时间后，在根细胞中检测32P的累积量和运输量，结果如下图。(1)根细胞吸收矿质离子的主要形式是________。(2)在与a、b、c、d四点相对应的细胞中：①32P累积量最高的是________点处的细胞，这是因为根尖该部位没有________结构。②吸收量大小依次为________。③c点处的细胞主要靠________作用吸收水分。该处细胞的形态是下图中( )④最适合观察细胞有丝分裂的是________点处的细胞。(3)制约该植物吸收矿质离子的直接因素有( )①植物的呼吸作用 ②植物的光合作用 ③细胞膜上的多糖 ④细胞膜上蛋白质A．①② B．②③ C．③④ D．①④(4)由磷构成的细胞化合物有____________________(写出两种)。答案 (1)主动运输(2)①a 导管 ②c＞d＞a＞b③渗透 D ④b (3)D (4)核酸、ATP解析 根的前端叫根尖，根尖可依次分为根冠、分生区、伸长区和根毛区。根冠由薄壁细胞组成，像个帽子套在根的顶端，可保护幼根在伸入土壤时不致被坚硬的土粒所伤害。分生区全长约1～2毫米，大部分被包围在根冠内，是产生新细胞的主要地方。伸长区长度约几毫米，靠近分生区的细胞有分裂能力，距分生区越远的细胞，分裂活动越弱，细胞开始伸长、生长和分化。根毛区在伸长区以上，这一区的细胞不再伸长，已经分化成各种成熟组织，因此根毛区也叫成熟区，这一区的特点是表皮细胞的外壁向外突出形成根毛，根毛区的名称由此而来。由于根毛的大量形成，大大增加了根的吸收面积，植物吸收水分主要是靠根毛区来完成的。根细胞对矿质元素的吸收与其呼吸作用密切相关，根细胞呼吸作用过程中合成的ATP为吸附在根细胞表面的矿质离子进入根细胞的主动运输过程提供了能量。17．(2012·厦门月考)下面是某同学进行过的无土栽培实验及实验结果。实验步骤：(1)配制含植物必需矿质元素的完全培养液；(2)将植物幼苗放入配制的培养液中进行培养；(3)在培养过程中及时补充培养液。实验结果：第一周植株长势正常，第二周开始出现元素缺乏症并且越来越严重，第三周植株开始萎蔫，继而全株萎蔫。请根据上述实验及其结果分析回答下列问题：(1)既然配制的是含植物所需全部元素的培养液，但植物还会出现元素缺乏症，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验植株出现的元素缺乏症，应该是植物的______________(幼嫩组织、成熟和老的组织、各种组织)表现缺乏症。其原因是_______________________________________________________________________________________________________________。(3)在培养过程中及时补充了培养液，但植物到第三周仍会出现萎蔫，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)由于培养液中氧气含量不足，导致根细胞呼吸作用减弱，从而影响根对矿质元素的吸收 (2)各种组织 元素的缺乏是由根对各种矿质元素的吸收困难引起的，因此该植物体内不同存在状态的元素都会缺乏 (3)由于蒸腾作用使植物根从溶液中大量吸收水而使培养液的浓度升高，导致根不能从溶液中正常吸收水分第15课时 人和动物体内三大营养物质的代谢一、糖类代谢与人体健康1．人和动物体内血糖的主要来源食物中糖类的消化吸收，除此以外，还可来自于肝糖元的分解以及非糖物质的转化。2．人和动物体内血糖的主要代谢去路(1)氧化分解供给能量。(2)合成糖元储存在肝脏和肌肉中。(3)可转化为脂肪和某些氨基酸。3．糖类代谢与人体健康(1)正常人的血糖含量一般在80～120 mg/dL。(2)当血糖含量在 50～60 mg/dL时，会出现低血糖早期症状，血糖含量降低的原因是长期饥饿或肝功能减退。(3)当血糖含量低于45 mg/dL时，会出现惊厥和昏迷现象，其原因是脑组织因得不到足够的能量而发生功能障碍。提醒 ①多糖中的淀粉和二糖中的乳糖、麦芽糖、蔗糖都需消化后才能吸收，单糖如葡萄糖不经消化直接吸收。②肌糖元不能直接形成血糖。③糖氧化分解时在人体内不能产生酒精。④尿糖不一定是糖尿病，正常人一次摄入大量糖可造成尿糖现象。二、脂质代谢与人体健康1．脂肪的来源食物中的脂肪经过消化，以甘油和脂肪酸的形式被吸收后，大部分再合成脂肪，在皮下结缔组织、腹腔大网膜和肠系膜等处以脂肪组织的形式储存起来。2．脂肪的主要代谢去路当糖类供能不足时，脂肪在肝脏和肌肉等处被分解为甘油和脂肪酸，氧化分解供能或转变为糖元等。3．脂质代谢与人体健康(1)正常人肥胖的原因是供能物质的摄入量大于消耗量。(2)脂肪肝的病因是肝功能不好或磷脂合成减少，导致脂蛋白合成受阻，脂肪不能从肝脏中运出而造成脂肪堆积。练一练 瘦肉精是一种β2受体激动剂，猪食用后在代谢过程中促进蛋白质合成，加速脂肪的转化和分解，提高了猪肉的瘦肉率。据此推断脂肪在猪体内代谢过程中 ( )①可在体内储存 ②可在体内转化 ③氧化分解，释放能量④能生成水、CO2和尿素A．①③ B．①④ C．③④ D．②③答案 D三、蛋白质代谢与人体健康1．蛋白质的代谢过程(1)人和动物体内氨基酸的主要代谢去路是合成各种组织蛋白质以及酶和某些激素。(2)当体内某些氨基酸缺乏时，机体可通过氨基转换作用生成来补充，不能通过该途径生成的氨基酸称为必需氨基酸，共有8种，分别是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸，可用“来(赖)家(甲硫)写(缬)一(异)本(苯)亮色书(苏)”来帮助记忆。(3)体内的氨基酸可通过脱氨基作用，分解为含氮部分和不含氮部分，其中前者可转变为尿素，后者可氧化分解供能或转变成糖类或脂肪。2．蛋白质代谢与人体健康(1)维持健康需每天摄入足量的蛋白质，特别是儿童、孕妇及大病初愈者需摄入更多的蛋白质。(2)动物性食物中的蛋白质，所含氨基酸种类比较齐全。拓展提升 (1)人和动物体内能合成的氨基酸称为非必需氨基酸，只能从食物中获得，不能在生物体内形成的氨基酸称为必需氨基酸。人体的必需氨基酸有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸。(2)人体要保证正常生活，每天必须补充一定量的蛋白质，其原因有三个方面：①蛋白质不能在人体内储存；②必需氨基酸不能由氨基转换作用形成；③人体内的蛋白质在不断代谢消耗。 考点45 糖类代谢与人体健康1．糖类代谢过程2．糖类代谢与人体健康(1)一般情况下，血糖的来源和去路能保持相对平衡，血糖浓度稳定，保持在80～120 mg/dL的范围内。(2)血糖浓度与相关疾病血糖含量(mg/dL) 疾病名称 症状 治疗措施＜45 晚期低血糖 惊厥、昏迷 静脉注射葡萄糖溶液＜60 早期低血糖 头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力 口服糖类食物＞130 高血糖 无 口服降糖药物＞160 糖尿病 多食、多饮、多尿，消瘦 注射胰岛素1．糖类代谢中既有合成代谢，又有分解代谢；既有物质代谢，又有能量代谢。2．肝糖元在肝脏中可以合成，也可以分解成葡萄糖，并且陆续释放到血液中，以便维持血糖含量的相对稳定。而肌肉中的肌糖元不能直接分解为葡萄糖，必须先经过分解产生乳酸，乳酸经过血液循环到达肝脏，在肝脏中转变为肝糖元或者葡萄糖，以补充血糖或者被组织细胞利用。3．脑组织功能活动所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化分解，脑组织中含糖元很少，需要随时从血液中摄取葡萄糖来氧化供能，如果血糖浓度过低，脑组织得不到足够的能量就会发生功能障碍，出现低血糖症状。4．糖类中的淀粉的消化和吸收过程分泌淀粉酶的消化腺有唾液腺、胰腺和小肠腺，分泌麦芽糖酶的消化腺有胰腺和小肠腺。5．糖类的最终消化产物是葡萄糖，氧化分解的最终产物是二氧化碳和水。1．下图表示糖类代谢过程，其相关叙述正确的是 ( )A．由淀粉→①有三种消化液参与B．①②③④⑤的物质名称依次是葡萄糖、肌糖元、肝糖元、丙酮酸、脂肪和蛋白质C．胰岛素分泌增加可使①②③过程增强D．人体中血糖含量过低会患贫血症答案 A解析 淀粉的消化要经过唾液、肠液、胰液的共同作用(胃液中无淀粉酶，因此淀粉消化无胃液的作用)。①②③④⑤代表的物质名称依次是葡萄糖、肝糖元、肌糖元、丙酮酸、脂肪和某些(非必需)氨基酸。胰岛素的作用是降低血糖，包括增加血糖去路和减少血糖来源两方面。人体中血糖含量过低时人会患低血糖症。考点46 脂质代谢与人体健康1．脂质代谢过程2．脂质代谢与人体健康(1)肥胖①原因：一是由于人体多食少动，这样造成摄入供能物质多，消耗供能物质少，处于供过于求的状态，食物中的脂肪可以储存，而且过多的糖类、蛋白质又转变成脂肪储存在体内，这样就导致了肥胖。还有一种是遗传或内分泌失调引起的肥胖。②预防办法：主要是通过加强锻炼和控制饮食来减少体内脂肪。(2)脂肪肝①肝脏的作用：在脂质代谢中起着特别重要的作用，它能合成脂蛋白，有利于脂质运输。磷脂是合成脂蛋白的重要原料。②病因：当肝脏功能不好或是磷脂的合成减少时，脂蛋白的合成受阻，脂肪不能顺利地从肝脏中运出去，因而造成脂肪在肝脏中堆积，形成脂肪肝，影响肝细胞的功能。长期发展下去，可能使许多肝细胞被破坏而导致死亡，最终造成肝硬化。③对脂肪肝的有效防治措施是：合理膳食，适当的休息和活动，并注意吃一些含卵磷脂较多的食物。2．常吃花生、核桃和葵花籽等干果的保健作用不包括 ( )A．促进大脑发育 B．预防和治疗脂肪肝C．预防禽流感 D．摄取能量答案 C解析 面对禽流感这样的传染病，预防措施主要是消灭传染源(病原体携带者)、切断传播途径(隔离病人和病禽)和保护易感人群(注射疫苗)，加强营养促进代谢对预防疾病只具有辅助作用。考点47 蛋白质代谢1．氨基转换作用也叫转氨基作用，可用上图表示(以谷氨酸转变形成丙氨酸为例)；从图中可看出，氨基转换作用是将一种氨基酸的氨基转移到一个(酮)酸分子上，形成另一种氨基酸的过程。因此，氨基转换作用只改变细胞中氨基酸的种类，不增加氨基酸的数量。2．脱氨基作用是将氨基酸中的氨基脱下来，形成NH3并进一步形成代谢终产物尿素的过程。氨基转换作用和脱氨基作用是动物对氨基酸的两种利用情况，二者的根本区别是氨基是否被再利用，不被利用而作为废物被处理的就是脱氨基作用。1．蛋白质的最终消化产物是氨基酸，代谢终产物是二氧化碳、水和尿素。蛋白质消化和吸收的过程和方式：蛋白质多肽氨基酸进入血液21世纪教育网2．氨基酸代谢过程中的氨基转换作用和脱氨基作用不能混淆(1)氨基转换作用是将氨基转换到其他化合物中，形成新的氨基酸，是细胞合成非必需氨基酸的方式。氨基转换作用可以用下面的式子表示：氨基酸＋酮酸新的氨基酸＋另一种酮酸(2)脱氨基作用是指氨基酸中的氨基脱下来，成为NH3的过程。随后NH3在肝脏中再进一步形成尿素等，排出体外。脱氨基作用可以用下面的式子表示：氨基酸＋O2酮酸＋NH3氨基转换作用和脱氨基作用是人和动物对氨基酸的两种利用情况，但通过氨基转换作用和脱氨基作用，产生的不含氮的化合物的去路相同，即都可以转化成糖类或脂肪，也可以分解成二氧化碳和水并释放能量。3．下表表示某种食物中的四种氨基酸的含量和人体蛋白质中这四种氨基酸的平均含量。如果人食用这种食物，在人体内发生下列哪种生理过程，才能使食物中的这四种氨基酸得到充分合理的利用 ( )氨基酸种类 丙氨酸 精氨酸 谷氨酸 丝氨酸食物中 0.01 g/mL 0.10 g/mL 0.05 g/mL 0.20 g/mL人体蛋白质中 0.20 g/mL 0.01 g/mL 0.10 g/mL 0.04 g/mLA.脱氨基作用 B．氧化作用C．氨基转换作用 D．呼吸作用答案 C解析 食物中丙氨酸、谷氨酸的含量远远少于人体蛋白质中的含量，而食物中精氨酸、丝氨酸的含量远远多于人体蛋白质中的含量，只有通过转氨基作用，才能使它们得到充分合理的利用。考点48 肝脏在三大营养物质代谢中的特殊地位代谢名称 肝脏生理作用糖类代谢 ①肝糖元合成、储存、与单糖相互转化的场所②维持血糖浓度稳定在80 ～120 mg/dL范围内——调节血糖有关的激素如胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等激素的主要靶器官③非糖物质转化成糖的场所脂质代谢 ①分泌胆汁，促进脂肪的消化和吸收②磷脂、胆固醇等物质合成的重要场所蛋白质代谢 ①合成自身蛋白质、大部分血浆蛋白质和脂蛋白②转氨基作用的场所③脱氨基作用的主要场所1．肝脏是实现体内三大营养物质相互转化的重要场所，是人体中最大的消化腺。2．尿素的合成场所是肝脏，但排出场所主要是肾脏(皮肤也可排出少量尿素)。肝功能异常可导致多余的NH3无法形成尿素而出现“氨中毒”，肾功能异常可能导致大量尿素无法及时排出而出现“尿毒症”。3．转氨酶存在于肝脏细胞，催化转氨基作用，若血液中转氨酶偏高，则说明肝功能异常，是临床上化验血液检查肝功能的一项重要指标。4．胆汁中不含任何消化酶，但有乳化脂肪的作用。4．如图所示为肝细胞中所进行的主要化学变化。请据图回答：(1)肝细胞所处的内环境是 ( )A．血浆 B．组织液C．淋巴 D．细胞内液(2)在人体中，促进①过程的激素是__________________________________________。(3)在肝细胞B中完成③过程的酶是________________。(4)⑤和⑥的场所分别是________________和__________________________________。(5)⑦过程受阻，人体可能患________，进行⑦过程的一种必需原料为__________。21世纪教育网(6)在缺乏胰岛素的情况下，图中可能被抑制的过程有(填序号)________。(7)下列物质中，可由人体肝细胞中DNA控制合成的是( )A．mRNA B．胰岛素C．胰蛋白酶 D．赖氨酸答案 (1)B (2)胰高血糖素、肾上腺素 (3)谷丙转氨酶(4)细胞质基质 线粒体 (5)脂肪肝 磷脂 (6)④⑤⑨⑩(7)A解析 肝细胞所处的直接内环境应为组织液，图示中肝细胞A发生的①过程为肝糖元分解为葡萄糖，故促进该过程的激素有胰高血糖素和肾上腺素，而肝细胞B中过程③为转氨基作用，C细胞中过程⑦为脂肪合成脂蛋白，该过程需磷脂作原料且该过程受阻会导致脂肪肝，胰岛素分泌不足时可减少血糖去路，增加血糖来源。mRNA、胰岛素、蛋白质均可由DNA控制合成，但在肝细胞中却只能合成三种物质中的mRNA，胰岛素产于胰岛细胞，胰蛋白酶则由胰腺细胞产生，此外赖氨酸为必需氨基酸，不需DNA控制合成，它直接来自食物的消化吸收。 三大营养物质代谢之间的关系1．三大营养物质的相互转化关系在同一个细胞内，糖类、脂质和蛋白质这三类物质的代谢是同时进行的，它们之间既相互联系，又相互制约，协调统一。在一定条件下三者可以相互转化(如图所示)。2．三大营养物质的供能情况优先级：糖类＞脂肪＞蛋白质。3．三大营养物质代谢的相同点和不同点(1)相同点：来源相同(食物消化吸收)；代谢相同(合成、分解和转变)；都作能源物质——共同代谢产物二氧化碳和水。(2)不同点：蛋白质不能贮存，其代谢终产物除二氧化碳和水外，还有尿素等；供能顺序不同。 下图表示人体内糖类、脂质和蛋白质代谢之间的关系，据图回答：(1)细胞内的氨基酸来源于[ ]________、[ ]________和[ ]__________。(2)5和6过程是通过__________作用转变而成的。(3)4过程中葡萄糖转变成氨基酸是由细胞呼吸产生中间产物再通过______作用来完成。(4)7过程需要能量还是释放能量？ __________________________________________。解析 氨基酸的来源和去向各有3个，主要来自食物，主要用于自身蛋白质的合成；糖变成脂肪需要供能，反之则释放能量。答案 (1)1 消化吸收 2 自身蛋白质分解 4 转氨基作用 (2)脱氨基 (3)转氨基 (4)需要能量 1.对转氨基作用和脱氨基作用辨析不清 据图判断，下表中正确的组合是 ( )(1) (2) (3) (4)A 脱氨基作用 物质转化 呼吸作用 氨基转换作用B 呼吸作用 氨基转换作用 物质转化21世纪教育网 脱氨基作用C 脱氨基作用 呼吸作用 氨基转换作用 物质转化D 呼吸作用 氨基转换作用 脱氨基作用 物质转化错因分析 对转氨基和脱氨基实质未弄清楚。解析 由图可知：(1)是呼吸作用；(2)是氨基转换作用；(3)是物质转化；(4)是脱氨基作用。答案 B纠错笔记 (1)区别名称 项目 氨基转换作用 脱氨基作用过程结果 氨基酸种类增多，但氨基酸数量保持不变 氨基酸的数量减少范围 绝大多数氨基酸均可发生，但新生成的氨基酸是非必需氨基酸 所有氨基酸均可发生(2)共同点：①主要在肝脏中进行；②生成的酮酸(不含氮部分)可转化为糖类和脂肪，也可氧化分解生成CO2和H2O，并释放能量；③都发生在蛋白质代谢过程中。 2.对代谢和消化终产物混淆不清 关于三大营养物质的消化终产物和代谢终产物的叙述，正确的是 ( )选项[来源:21世纪教育网] 糖类 脂肪[来源:21世纪教育网]21世纪教育网 蛋白质[来源:21世纪教育网]消化终产物 代谢终产物 消化终产物 代谢终产物 消化终产物 代谢终产物A 葡萄糖 CO2、H2O 甘油、脂肪酸 CO2、H2O 氨基酸 CO2、H2O、NH3B 麦芽糖 乳酸 脂肪微粒 CO2、H2O 氨基酸 CO2、H2O、尿素C 葡萄糖 CO2、H2O 甘油、脂肪酸 CO2、H2O 氨基酸 CO2、H2O、尿素D 乳糖 酒精、CO2 甘油或脂肪酸 糖元 氨基酸 含N部分、不含N部分错因分析 混淆代谢终产物和消化终产物。解析 代谢终产物——指氧化分解结果；消化终产物指变成小分子物质即基本单位。答案 C纠错笔记 消化产物和代谢产物的分析题组一 三大营养物质的代谢1．下列有关三大营养物质代谢相互关系的叙述中，错误的是 ( )A．糖类要转变为氨基酸必须经过氨基转换B．体内糖类供应充足才有可能大量转化成脂质C．三大营养物质相互转化与呼吸作用相关D．三大营养物质的相互转化都要通过丙酮酸答案 D解析 氨基转换可形成新的氨基酸，故A对；糖类供应充足的情况下，才可能大量转化成脂肪，但脂肪不可能大量转化成糖类，故B对；三大营养物质之间的转化是各种代谢的结果，物质的合成伴随能量的储存，物质的分解伴随着能量的释放，故与呼吸作用有关，C对；丙酮酸是呼吸过程中重要的中间产物，三大营养物质转化不一定都经丙酮酸，故D错。2．下面是血糖代谢图解，不正确的是 ( )A．① B．②C．③ D．④答案 D解析 食物中糖类经消化吸收进入血液。流经肝脏，在血糖浓度较高时，在肝脏内合成肝糖元储存，血糖仍有剩余时再转化为脂肪储存，再经血液运输到全身各组织。在肌细胞中合成肌糖元，为肌肉收缩提供能量；为各处组织细胞提供能量。但在动物体内葡萄糖不能转变为酒精。题组二 代谢与健康3．人体内物质代谢以及与人体健康关系的叙述，正确的是 ( )A．糖类可以通过氨基转换作用等过程转化为各种蛋白质B．只要控制脂肪的摄入量，人就不会发胖C．当血糖含量低于45 mg/dL时，脑组织得不到足够的能量供给，发生功能障碍D．人体的必需氨基酸只能从食物中获得，而非必需氨基酸只能在体内合成答案 C解析 三大营养物质中，糖类和脂肪在人体内可以相互转化，所以多吃糖也可导致人体发胖；蛋白质可以转化成糖类或脂肪，而脂肪和糖类只能有条件地转化成人体的部分氨基酸(非必需氨基酸)；人体的必需氨基酸只能从食物中获取，而非必需氨基酸可以来自食物，也可以来自糖类和脂肪的转化；血糖浓度过低，会导致人发生低血糖昏迷。4．以下是对甲、乙、丙三人血清中的氨与尿素、尿液中的尿素的检测结果，三人的健康情况最可能的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。项目 正常值 甲 乙 丙血氨(μmol/L) 18～72 25 90(↑) 65血清尿素(mmol/L) 2.90～7.85 8(↑) 3.1 12(↑)尿素排泄量(mmol/24 h) 720～1 080 1 150(↑) 610(↓) 520(↓)答案 甲可能是一次性摄入蛋白质过多，乙可能是肝脏病变，丙可能是肾脏病变【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析糖类代谢 4、14脂质代谢 7蛋白质代谢 5、9、13三大营养物质代谢综合 1、2、3、6、8、10、11、12、15、16、17特别推荐 综合题——161.下列关于人体健康与营养物质关系的说法，不正确的是 ( )A．营养不良的原因之一是食物种类过于单一B．脂肪肝的形成与脂肪摄入的多少无关C．低血糖早期症状可通过及时补充糖含量多的食物来缓解D．大病初愈者适宜进食蛋白质含量丰富的食物答案 B2．如图表示人体内氨基酸与其他物质之间的转化关系，下列叙述中不正确的是 ( )A．①过程只能获得必需氨基酸，不能获得非必需氨基酸，非必需氨基酸只能在体内合成B．④过程是氨基转换作用，能够增加氨基酸种类，不能增加氨基酸数量，但能形成非必需氨基酸C．⑤和⑥过程必须经过脱氨基作用才能形成D．②过程不需要消耗能量，③过程需要消耗能量答案 A解析 必需氨基酸只能从食物中获得；非必需氨基酸可以从食物中获得，也可以在人体内合成。3．有关人体三大营养物质的代谢，下列说法正确的是 ( )A．肝细胞能够合成血浆蛋白中的凝血酶原等B．肌糖元分解后的产物不能再转变为葡萄糖C．在人体内丙酮酸可转变为必需氨基酸D．在人体内脂肪可大量转化成糖类答案 A解析 肝细胞可以合成血浆蛋白如纤维蛋白原和凝血酶原等。肌糖元分解后的产物为乳酸，乳酸可以通过血液循环到达肝脏，在肝脏内转变成肝糖元或葡萄糖。在人体内通过氨基转换形成的氨基酸都是非必需氨基酸，必需氨基酸只能通过食物摄取或自身蛋白质分解产生，而不能通过氨基转换作用形成，因为在糖类分解时不能产生与必需氨基酸相对应的中间产物。此外，糖类能大量转化成脂肪，而脂肪不能大量转化为糖类。4．下图为某人进食两小时后，血液中某种营养物质的变化曲线，对该图的有关叙述中错误的是 ( )A．此营养物质是葡萄糖B．A→B的主要原因是人体对葡萄糖的吸收C．由于血糖被氧化分解等原因，使BC段显著下降D．由曲线可知血糖浓度在不断变化，证明此人的内环境不稳定答案 D解析 本题综合考查了有关糖代谢的知识。曲线中纵轴标注的单位和数值代表的是血液中葡萄糖的含量，A正确；虽然血糖浓度在不断变化，但在80～120 mg/dL之间变动，不能证明此人的内环境不稳定，所以D是错误的。5．下图表示正常人体蛋白质代谢的部分途径。有关说法正确的是 ( )A．a、b、e在细胞内不能逆向发生B．b、c、d只能在细胞内发生C．f、g一定发生在B细胞内D．a、e、g都能在细胞外发生答案 B解析 在细胞中，可分别通过合成、氨基转换、氨基转换逆向发生a、b、e过程，A错误；b、c过程可发生在所有组织细胞内，d过程发生在肝脏中，B正确；f过程发生在效应B细胞内，g过程发生在体液中，C错误；氨基酸转化为糖类的e过程只能在细胞中进行，D错误。6．下图表示动物体内的部分物质变化。读图后，你认为错误的一项是 ( )A．在动物体内不应该发生的是④⑧，在剧烈运动时或缺氧环境中才发生的是⑦B．对一个体重相对稳定、食物中糖类比例适宜的成年人来说，不会发生 、 C． 的进行通过氨基转换作用， 、 、 进行时要经过脱氨基作用D．⑦过程仅发生在细胞质基质中，且乳酸中仍含有一定的化学能答案 B解析 在动物体内肝糖元可分解产生葡萄糖，而肌糖元分解只能得到乳酸；动物在剧烈运动时或缺氧时会进行无氧呼吸，其产物为乳酸，其进行的场所为细胞质基质；对一个体重相对稳定、食物中糖类比例适宜的成年人来说，其新陈代谢的同化作用和异化作用大致平衡，但细胞中蛋白质不断地进行合成与分解，且多余的氨基酸在细胞内不能储存，必然通过脱氨基作用形成含氮部分和不含氮部分，其中不含氮部分可以氧化分解释放能量。7．长期饲喂脂肪的大鼠，肝脏中脂肪就会增加，若在饲料中添加卵磷脂，则会减少脂肪在肝脏中的堆积。根据上述实验并结合有关知识，你认为预防脂肪肝的措施是 ( )①控制脂肪的摄入 ②摄入适量的磷脂 ③预防肝脏疾病，保持肝脏的健康 ④适当限制膳食能量供应并积极参加体育运动A．只有① B．只有①②C．只有①②③ D．①②③④均正确答案 D解析 脂肪肝的形成原因有：脂肪来源太多，肝脏功能不好，磷脂合成减少等，故要想预防脂肪肝，就要控制脂肪的摄入，注意吃一些含卵磷脂较多的食物，保持肝脏的健康。此外，还得合理膳食，适当的休息和活动等。8．某人由于瓦斯爆炸被困地下8天而终于获救。在被困时期内该人体内的能源物质维持了自身的基础代谢。这些能源物质是按照哪项顺序被逐渐利用的 ( )A．肝糖元、脂肪、蛋白质 B．ATP、ADP、糖类C．肌糖元、脂肪、蛋白质 D．脂肪、葡萄糖、蛋白质答案 A解析 由于缺乏食物只能消耗体内储存的营养物质，首先是肝糖元，其次是脂肪，最后是蛋白质。9．一般情况下，若儿童、少年长期摄入过量的蛋白质又缺乏运动，则可能导致 ( )A．体内必需氨基酸种类增多 B．脑组织中糖元含量减少C．体内储存的脂肪增多 D．尿素排出量减少答案 C解析 蛋白质在人体内不能储存，多余的氨基酸会通过脱氨基作用转变为糖类或脂肪。10．有关肝脏的叙述不正确的是 ( )A．可进行氨基转换作用B．通过分泌胆汁将脂肪分解成甘油和脂肪酸C．可以合成脂蛋白D．可以合成糖元答案 B解析 肝脏在三大营养物质代谢过程中具有重要功能，其中肝脏能够分泌胆汁，促进脂肪乳化成脂肪微粒。11．下列关于动物新陈代谢的叙述，不正确的是 ( )A．在正常情况下，肝脏细胞可以将多余的脂肪合成为脂蛋白B．当血糖含量升高时，肌肉细胞可以将葡萄糖合成为糖元C．糖类分解时可以产生与必需氨基酸相对应的中间产物D．氨基酸脱氨基产生的不含氮部分可以合成为脂肪答案 C解析 动物体内三大营养物质的代谢密切相关，但必需氨基酸在动物体内不能合成，原因是糖类分解时不能产生与之对应的中间产物。12．某同学在饥饿时，下图中b侧血液比a侧血液增加的成分是 ( )①葡萄糖 ②乳酸 ③尿素 ④有毒物质A．①② B．①③ C．②④ D．②③答案 B解析 饥饿时，一方面肝脏中的肝糖元要分解成葡萄糖进入血液；另一方面，蛋白质脱下来的氨基在肝脏内转变成尿素进入血液。13．用含15N标记的(NH4)2SO4给水稻施肥，经过放射性检测，结果在食草动物的唾液和尿液中均检测到15N的存在，那么唾液和尿液中最终检测到的15N分别来源于 ( )A．蛋白质水解、脱氨基作用B．氨基酸脱水缩合、脱氨基作用C．氨基酸脱水缩合、氨基转换作用D．蛋白质水解、氨基转换作用答案 B解析 水稻吸收15NH后，可用于蛋白质的合成。食草动物摄食水稻中的蛋白质后，经消化吸收后可用于自身蛋白质的合成。唾液中含15N的物质主要是唾液淀粉酶，尿液中含15N的物质为尿素，它们分别由氨基酸经脱水缩合和脱氨基作用生成。14．某同学画了一个人体内的部分代谢过程示意图，请指出产生能量的途径及图中一处错误的地方分别是 ( )A．①②③④、人体内无③过程B．①②③④、人体内无②过程C．①③④、人体内无③过程D．①③④、人体内无②过程答案 D15．下列关于人类营养物质的说法中，正确的是 ( )A．糖类、脂质、蛋白质在人体内可以相互转化，只要摄入其中任何一种物质提供能量就可以满足人体的需要B．米每淘一次就会损失一些维生素、无机盐和脂肪，所以做米饭时米淘洗的次数不宜过多C．人体所需的各种营养物质，都要从食物中直接获得D．青少年时期若蛋白质的摄入量不足，会导致大脑皮层突触数量减少答案 B解析 糖类、脂质、蛋白质这三种供能物质摄入量的比例要适当，只依靠其中任何一种物质供给能量，会对人体造成不良影响；人体所需要的营养物质绝大多数来自食物；胎儿期和婴儿期时，若蛋白质的摄入量不足，会导致大脑皮层神经元的突触数量减少。16．下图表示人体内糖类、脂肪和蛋白质的部分代谢途径，图中A、B、C、D、E、F、G表示物质，①、②、③、④表示过程。(1)脂肪消化后的产物，大部分先被吸收到小肠绒毛内的________________。(2)物质E是________，物质F是________，物质G是____________。(3)在过程①、②、③、④中，释放能量最多的是______，需要消耗能量的是______，需要消耗氧气的是______。(4)物质B从小肠肠腔中被小肠上皮细胞吸收到进入组织细胞，至少需要经过________层细胞膜。(5)在消化道中，淀粉变为物质B，需经过唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶和____________酶的催化分解。(6)肌糖元的功能是______________________________________________________。(7)人体中氨基酸的主要来源途径有食物中蛋白质的消化分解、糖类等物质的转变和________________________________________________________________________。答案 (1)毛细淋巴管 (2)乳酸 尿素 糖类、脂肪(3)② ④ ② (4)7 (5)胰、肠麦芽糖 (6)作为能量的暂时储备，为肌肉活动提供能量 (7)自身蛋白质的分解解析 分析图可知：A为甘油和脂肪酸，B为葡萄糖，C为氨基酸，D为甘油，E为乳酸，F为尿素，G为糖类和脂肪；①过程为呼吸作用的第一阶段，②过程为有氧呼吸的第二、三阶段；③过程为无氧呼吸的第二阶段(产生乳酸)，④过程为细胞利用氨基酸合成蛋白质。食物经消化后转变为可以被吸收的小分子物质，一部分脂质物质被小肠绒毛内的毛细淋巴管吸收，其他物质如氨基酸、葡萄糖等被毛细血管吸收；脂质物质水解生成脂肪酸和甘油。其中，甘油可转变成丙酮酸，丙酮酸参加上述的呼吸过程。脂肪酸可以生成乙酰辅酶A，参加呼吸过程。小肠内葡萄糖首先经过小肠上皮细胞2层膜，然后先后进出2次血管，经过4层膜，最后进入组织细胞1层膜，合计7层膜。17．肝脏与糖类、脂质和蛋白质等三大营养物质的代谢及其转化关系密切。如图为人体的肝脏、胃、部分小肠及相关的血液循环示意图，请据图回答问题。(1)人体大部分血浆蛋白都是由肝脏细胞合成的，由此判断肝细胞内数量较多的细胞器是________。小肠是消化和吸收的主要场所，肠腺细胞中与消化液的分泌关系最密切的细胞器是________。(2)正常人的血糖含量一般维持在80～120 mg/dL的范围内，回答下列问题：①人在饭后，D处的血糖含量________A处的血糖含量；②人在饥饿时，D处的血糖含量________A处的血糖含量，同时D处的血糖含量________C处的血糖含量；③如果糖尿病患者未用药，则上述情况中所述的血糖含量会明显异常，这很可能是因为________细胞分泌的激素减少的缘故。(3)人体内的非必需氨基酸可以通过________作用在肝脏中形成，氨基酸还可以在肝脏中通过________作用分解成含氮部分和不含氮部分，其中含氮部分进一步转变成________排出体外。(4)现在发现，人们由于过多地摄取脂肪、糖类食物，很容易造成脂肪肝，这往往是因为________的合成受阻，脂肪不能顺利地运出肝脏的缘故。答案 (1)核糖体 高尔基体 (2)①大于 ②小于 小于③胰岛B (3)氨基转换 脱氨基 尿素 (4)脂蛋白解析 综合考查以肝脏为中心的三大营养物质代谢和人体健康。肝脏能合成血浆蛋白，合成蛋白质的细胞器是核糖体。肠腺中与分泌蛋白有关的细胞器是高尔基体。在饭后，D处血糖浓度高于A处；饥饿状态时，肝糖元分解，维持血糖浓度，所以D处的血糖浓度小于A处；C处的葡萄糖经过小肠细胞的利用，血糖浓度降低，所以D处的血糖浓度小于C处。在人体内通过氨基转换作用形成的是非必需氨基酸，而通过脱氨基作用不能形成氨基酸，而是形成两部分，其中含氮部分最终形成尿素，排出体外；不含氮部分可以转化成糖类或脂肪，也可以分解成二氧化碳和水并释放能量。当肝脏功能不好或是磷脂的合成减少时，脂蛋白的合成受阻，脂肪不能顺利地从肝脏中运出去。第17课时 光合作用和细胞呼吸的知识与题型1．光合作用与细胞呼吸关系的图示比较[来源:21世纪教育网](1)从反应式上追踪元素的来龙去脉①光合作用总反应式提醒 O2中O原子全部来自水；CO2中C经C3进入(CH2O)，不经C5。②有氧呼吸反应式提醒 产生的H2O中的O原子全部来自O2，与反应物H2O中O原子无关。(2)从具体过程中寻找物质循环和能量流动(如图)①物质循环C：CO2暗反应,(CH2O)呼吸Ⅰ,丙酮酸呼吸Ⅱ,CO2O：H2O光反应,O2呼吸Ⅲ,H2OH：H2O光反应,[H]暗反应,(CH2O)呼吸Ⅰ、Ⅱ,[H]呼吸Ⅲ,H2O②能量流动(单向、递减)光能光反应,ATP暗反应,(CH2O)ATP―→各项生命活动2．光合作用和细胞呼吸中[H]的来源和去路分析3.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析(1)光合作用ATP(光反应——囊状结构薄膜上)??ADP＋Pi(暗反应——叶绿体基质中)(2)细胞呼吸ATP(①②③都产生ATP，场所为细胞质基质和线粒体)??ADP＋Pi(各项生命活动需要)提醒 在无O2条件下，需氧型生物仍能产生ATP并进行主动运输，这是无氧呼吸的结果。题型一 在不同光照条件下植物细胞内外气体变化规律 如图为某植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中，正确的是( )A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的dD．以HO作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b解析 本题综合考查光合作用和细胞呼吸之间的关系。a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用。以C18O2作原料进行光合作用，18O的转移为C18O2→有机物→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d。以HO作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸强度下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c。答案 C绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸。分解有机物、吸收O2、产生CO2。注意四种情况：(1)强光照射：光合作用速率大于细胞呼吸速率。叶绿体产生的O2的去向：供给线粒体＋释放到叶片外。叶绿体需要的CO2的来源：线粒体产生＋外界吸收。过程如下图所示：21世纪教育网(2)中性光照：光合作用速率等于细胞呼吸速率。叶绿体产生的O2供给线粒体进行细胞呼吸。线粒体产生的CO2供给叶绿体进行光合作用，叶片与外界环境不进行气体交换。过程如下图所示：(3)弱光光照：光合作用速率小于细胞呼吸速率。叶绿体产生的全部O2供给线粒体利用。线粒体产生的CO2除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外。过程如下图所示：(4)黑暗情况：不进行光合作用，只进行细胞呼吸，叶片从外界吸收O2，释放CO2。过程如下图所示：1．如下图所示，图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况，其中a～f代表O2或CO2。图乙表示该植物在适宜的条件下O2净产量(光合作用的O2产生量－呼吸作用的O2消耗量)与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题：(1)在图甲中，b可代表______，物质b进入箭头所指的结构后与______结合，生成大量的________。(2)在适宜的条件下，若用CO2、HO供给植物进行代谢，则甲图中的d所代表的物质应是________。(3)在图乙中，A点时叶肉细胞内生成的物质有________________，在N点后O2净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡，其制约的内在和外在因素分别是________________、__________________。(4)在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中N点向____(左、右)移动。(5)在图乙P点所处的状态时，叶绿体内ATP移动的方向是______________________。A点状态时，可以发生图甲中的哪些过程(用图中字母表示)？____；D点时发生(字母表示)______。答案 (1)O2 [H] ATP和水 (2)18O2 (3)CO2和H2O 叶绿体的数量 二氧化碳浓度(或温度) (4)左 (5)从囊状结构薄膜到叶绿体基质 ef abcd解析 该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、呼吸作用的过程。两者互相提供原料，光合作用需要线粒体呼吸作用释放的CO2来合成有机物，线粒体呼吸作用要消耗光合作用产生的O2，同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质。曲线的A点光照强度为零，此时只进行呼吸作用，P点表示光合作用强度等于呼吸作用强度。题型二 光合作用与呼吸作用的相关计算 如图表示绿色植物鸭茅(属禾本科鸭茅属，为多年生草本植物，幼叶呈折叠状)相对光合速率(%)与叶龄的关系。请据图回答：(1)B点表示______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)新形成的嫩叶净光合速率(净光合速率＝真光合速率－呼吸速率)很低，从光合作用的光反应角度分析，是由于__________________________________________________________________________________________________________________________；从光合作用的暗反应角度分析，是由于________________________________；此外还有__________________________等原因。(3)CD段相对光合速率明显下降的原因是______________________________________________________________________。(4)光合产物从叶片中输出的快慢影响叶片的光合速率。若摘除花或果实，叶片光合速率随之降低的原因是__________________________________________。(5)用与鸭茅大小相似的绿色叶片，分组进行如下实验。已知叶片实验前，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即再光照1 h(光强度相同)，再测其质量变化，得到如下结果：组别 甲 乙 丙 丁温度/℃ 27 28 29 30暗处理后质量变化/mg －1 －2 －3 －1光照后与暗处理前质量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋1参与光合作用的酶的最适温度大约在______；温度为30℃时，叶片真正的光合作用速率为____________。解析 (1)从图中可以看出，在B点时，叶片充分展开，此时的相对光合速率为100%。(2)从影响光合作用光反应和暗反应的内部因素入手，结合嫩叶的生长状态进行分析。(3)从叶龄增大后的物质组成和结构上着手分析。(4)光合作用的产物大量运输到花和果实，摘除花或果实后，叶片中光合产物的输出受阻，光合速率随之降低。(5)黑暗中只进行细胞呼吸，光照下的增重是净光合量。按光照条件下的总光合量＝净光合量＋呼吸量进行计算，29℃时的总光合量最大，表明此时的光合酶活性最强。30℃时的总光合量＝光下净光合量＋光下呼吸量＋黑暗中的呼吸量＝3 mg/h。答案 (1)叶片充分展开时，相对光合速率最大(2)幼叶呈折叠状，吸收光能少、光合色素含量少(和叶绿体片层结构不发达等) 光合作用所需酶含量少、活性低 幼叶呈折叠状，气孔开度低(3)叶绿素的含量减少，光合酶等酶的活性降低(4)光合产物的输出受阻 (5)29℃ 3 mg/h1．光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率(净光合速率)和真正(实际)光合速率。21世纪教育网2.在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为表观光合速率，而植物真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。如上图所示。3．呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。4．一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可用下式表示：积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。5．判定方法(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正(实际)光合速率，若是负值则为表观光合速率。(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。(3)有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正(实际)光合速率。2．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35光照下吸收CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00黑暗中释放CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50下列对该表数据分析正确的是 ( )A．昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长B．昼夜不停地光照，在15℃时该植物生长得最快C．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多D．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30℃时该植物积累的有机物是10℃时的2倍答案 C解析 光照下吸收CO2的量代表的是有机物的积累量，黑暗中放出CO2的量代表的是有机物的消耗量；35℃时该植物的有机物积累量为3，能正常生长；植物生长最快时的温度为25℃；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物为：3.25×12－1.5×12＝21 mg；同理可算出其他温度条件下有机物的积累量，在所有的温度中20℃时有机物积累量最多；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在10℃时该植物积累的有机物为：1.75×12－0.75×12＝12 mg；在30℃时该植物积累的有机物为：3.5×12－3.0×12＝6 mg；在10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍。题型三 光合作用和细胞呼吸强度的比较及细胞呼吸类型的判断 某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。实验步骤：(1)测定植物的呼吸作用强度，方法步骤：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。答案 (1)①甲、乙装置D中放入NaOH溶液，装置乙作为对照组 ②将装置甲、乙的广口瓶遮光处理，放在温度等相同的环境中 ③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度(2)①甲、乙装置D中放入NaHCO3溶液，乙装置作为对照组 ②将装置甲、乙放在光照强度、温度等相同的环境中 ③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取U型管液面升降或玻璃管液滴移动的观察法，即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物(活种子或植物或动物)，通过生物呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼吸状况，如图装置所示。由于生物呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种气体变化情况。为此，测定过程中，往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所产生的CO2，这样，整个装置中的气压变化，只能因吸收O2所引起，从而排除CO2对气压变化的干扰。(1)物理误差的校正由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实验，以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与实验组完全一致(包括NaOH溶液，所用种子数量，装置瓶及玻璃管的规格等)。(2)探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系将上述装置置于不同光照强度(可用不同功率的灯泡或同一功率灯泡通过改变光照距离进行控制)条件下，被研究生物应为绿色植物。结果分析：①若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放O2使瓶内气压增大。②若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收O2使瓶内气压减小。③若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放O2等于吸收O2，瓶内气压不变。(3)细胞呼吸状况的实验测定归纳欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水，即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用：结果与分析：①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等)。②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO2，不耗O2)。③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂肪参与。a．为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。b．进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。3．下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置(假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法错误的是 ( )选项21世纪教育网[来源:21世纪教育网] 现象[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网] 结论[21世纪教育网]甲装置 乙装置A 液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸B 液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸C 液滴不动 液滴不动 只进行有氧呼吸D 液滴左移 滴液右移 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸答案 C解析 甲装置中的液体是NaOH，能将发芽种子产生的CO2吸收，所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，则说明发芽种子进行了有氧呼吸，如果着色液滴不移动，说明发芽种子没有进行有氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水，着色液滴的移动和O2的消耗量与CO2的产生量的差有关，如果发芽种子只进行有氧呼吸，则着色液滴不移动；如果着色液滴右移，则说明发芽种子同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸或只进行了无氧呼吸。根据C项的结论，若“只进行有氧呼吸”，则甲装置着色液滴左移，与现象不符。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析光合作用与呼吸作用的计算 1、6、8、13、16两者的气体交换 2、12相关实验证据 11、15基础梳理 3、4、5、7、9、10、14特别推荐 示例题——3、4、8、11；计算题——131．(2010·四川理综，3)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 ( )光强(mmol光子/m2·s) 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净光合速率(μmol CO2/m2·s) －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净光合速率(μmol CO2/m2·s) －2.10 1.10 3.70 5.40 6.50 7.25 7.60 7.60 7.60 7.60A.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答案 B解析 通过分析表中信息可知，A项与D项是正确的；B项中，当光强小于0.5 mmol光子/(m2·s)时，净光合速率降低，这是由于光强较弱，限制了光合作用的光反应；C项中，当光强大于0.7 mmol光子/(m2·s)时，净光合速率不再增加，这是因为空气中的CO2浓度有限，限制了光合作用的暗反应。2．将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5 min测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。对此实验叙述正确的是 ( )A．此实验可用于验证A植物比B植物具有更强的固定CO2的能力B．当CO2浓度约为0.8 mmol/L时，A、B两植物的光合作用强度相等C．30 min以后，两种植物叶片光合作用强度都与呼吸作用强度相等D．若A植物在第5 min时光照突然降低，C5含量将增加答案 C解析 30 min以后小室中CO2浓度不再变化，说明此时两种植物叶片光合作用强度都与呼吸作用强度相等。由图可知，B植物比A植物具有更强的固定CO2的能力；由于两种植物呼吸作用不一定相同，因此当CO2浓度约为0.8 mmol/L时，A、B两植物的光合作用强度不一定相等；A植物在第5 min时光照突然降低，[H]和ATP减少，C3还原受阻，C5含量将减少。3．某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10℃、20℃和30℃下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )A．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响B．A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度C．B点条件下伊乐藻能进行光合作用D．若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向右移动答案 D解析 由题干可知，白炽灯与大试管的距离代表光照强度，气泡的产生量(氧气的释放量)表示光合速率。A点增加光照强度，气泡的产生量不变，升高温度气泡的产生量增加，说明A点的限制因素是温度；C点在不同的温度条件下，气泡的产生量不变，增加光照强度气泡的产生量增加，说明C点的限制因素是光照强度；B点气泡的产生量为零，说明光合作用与呼吸作用相等；缺镁条件下培养的植物光合作用强度低，光合作用等于呼吸作用时B点左移。4．如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是( )A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用B．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物C．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气答案 C解析 在有光的条件下，细胞呼吸产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，故A错误；光合作用的光反应阶段产生的[H]来自水，有氧呼吸第一阶段产生的[H]来自有机物葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水，故B错误；光照下植物呼吸作用消耗的氧气可能来自光合作用产生的氧气，也可能来自外界环境，故D错误；耗氧量相同的情况下，同一植株绿色细胞和非绿色细胞产生的ATP的量可能相同，故C正确。5．如图表示某植物细胞内的代谢过程，下列有关叙述不正确的是 ( )A．X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸B．①、④过程都产生[H]C．①过程发生在线粒体中，②过程发生在叶绿体基质中D．①②③④四个过程既不消耗氧气也不产生氧气答案 C解析 由图可知：①过程是细胞呼吸的第一个阶段，该阶段发生在细胞质基质中，④过程是细胞呼吸的第二个阶段，②过程是光合作用的暗反应中的还原阶段，③过程是暗反应中的CO2的固定阶段，因此，X物质是三碳化合物，Y物质是丙酮酸。6．用大小相同的轮藻叶片分组进行光合作用实验：已知叶片实验前质量，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即再光照1 h(光照强度相同、保持相应温度不变)，再测其质量变化。得到如下表结果：组别 1 2 3 4温度/℃ 27 28 29 30暗处理后质量变化/mg －1 －2 －3 －1光照后与暗处理前质量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋1以下说法错误的是 ( )A．光照1 h内，第4组轮藻合成有机物总量为3 mgB．光照1 h内，第1、2、3组轮藻释放的O2量相等C．光照1 h内，四组轮藻光合作用强度均大于呼吸作用强度D．该轮藻与呼吸作用有关的酶的最适温度在28 ℃至30 ℃之间答案 B解析 光照后与暗处理前质量变化中包含的是“1 h光合作用制造有机物的量－2 h呼吸作用消耗有机物的量”，故光照1 h内，第4组轮藻合成有机物总量为1＋2×1＝3(mg)，A项正确；光照1 h内释放的O2量代表的是净光合速率，也可用光照1 h内积累的有机物量来表示，故第1、2、3组轮藻光照1 h内积累的有机物量分别为4(3＋1)、5(3＋2)、6(3＋3)，B项错误；光照1 h内，四组轮藻光合作用强度分别是5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h，四组轮藻呼吸作用强度分别是1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，C项正确；从暗处理后1 h的质量变化可知，该轮藻与呼吸作用有关的酶的最适温度在29 ℃左右，即28 ℃至30 ℃之间，D项正确。7．某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程，如图所示。对此解释错误的是( )A．a表示光合作用，只在叶绿体中产生B．b表示有氧呼吸，只在线粒体中发生C．a过程产生氧气和水D．b过程会消耗氧气和水答案 B解析 图中的a、b两过程分别是光合作用和呼吸作用。绿色植物的叶肉细胞中光合作用是在叶绿体中进行的，其产物有氧气和水，故A、C正确；呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式，有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二和第三阶段是在线粒体中进行的，无氧呼吸都是在细胞质基质中进行的，故B错误。8．在环境中CO2浓度一定、温度适宜的情况下，测定植物叶片在不同光照条件下CO2的吸收或释放量，结果如表(表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量)：光照强度(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 9.0 10.0CO2[mg/(100 cm2·h)] －2.0 2.0 6.0 10.0 12.0 12.0下列选项中正确的是 ( )A．光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率不变B．光照强度在2.0 klx时，细胞内不进行光合作用C．光照强度在8.0 klx时，细胞既吸收CO2又吸收O2D．超过9.0 klx时，光合作用速率不再增加，此时主要是受外界CO2浓度的制约答案 D解析 A错误：光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率随光照强度的增大而增大。B错误：光照强度在2.0 klx时仍进行光合作用，但光合作用速率小于呼吸作用速率。C错误：光照强度在8.0 klx时，光合作用强度远大于呼吸作用强度，细胞吸收二氧化碳用于光合作用，光合作用产生的氧气足以满足有氧呼吸所需，且有氧气释放出来。D正确：超过9.0 klx时，光合作用速率不再增加，光照强度不是限制光合速率增加的因素，在温度适宜的条件下，限制光合作用速率增加的因素主要是外界CO2浓度。9．下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是 ( )A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B．CO2的固定过程发生在叶绿体中， C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATPD．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量答案 D解析 水果的储存需要低氧和零上低温条件。C6H12O6分解成CO2首先发生在细胞质基质中。细胞呼吸过程中化学能转变成热能和可转移的能量，而非直接转变成ATP。10．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囊状结构薄膜 ③线粒体 ④细胞质基质A．①③ B．②③C．①④ D．②④答案 A解析 光合作用暗反应中二氧化碳的固定场所为叶绿体基质；叶肉细胞中有氧呼吸过程的第二阶段才产生二氧化碳，该过程发生的场所为线粒体。11．用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧的来龙去脉，下列错误的结论是( )A．光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2OB．光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2C．有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2D．有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6答案 D解析 有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水被彻底分解成CO2和[H]。其产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和H2O。12．如图表示光照下叶肉细胞中甲、乙两种细胞器间的气体交换情况，下列有关叙述中正确的是 ( )A．在黑暗环境中甲结构将停止其生理活动B．甲、乙结构均能产生ATP，并都能用于各项生命活动C．植物正常生长时，乙结构产生的O2全部被甲结构吸收D．通过增施农家肥可以增加温室中的CO2浓度，促进乙的生理活动答案 D解析 甲吸收O2释放CO2，故甲表示线粒体；乙吸收CO2释放O2，故乙表示叶绿体。A错误，在黑暗环境中线粒体中进行的呼吸作用并不停止。B错误，线粒体中产生的ATP可用于生物体各项生命活动(除暗反应)，而叶绿体光反应产生的ATP只能用于暗反应。C错误，植物正常生长时，光合作用产生的O2量远大于细胞呼吸消耗的O2量，乙结构产生的O2除部分被甲结构吸收外，大量O2还要释放到周围的环境中去。D正确，适当增大CO2浓度有利于植物的光合作用。13．将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照(其他条件保持相同且适宜)，测得氧气释放速率如下表所示。下列对该组数据的分析，错误的是 ( )光照强度(klx) 0 2 4 6 8 10 12 14O2(μL·cm－2叶面·min－1) －0.2 0 0.5 0.4 0.8 1.2 1.2 1.2A．该叶片呼吸作用吸收O2的速率是0.2 μL·cm－2叶面·min－1B．当光照强度为2 klx时，光合作用释放O2与呼吸作用吸收O2的速率基本相等C．当光照强度为8 klx时，光合作用产生O2的速率为0.8 μL·cm－2叶面·min－1D．当光照强度超过10 klx，光合作用速率不再提高答案 C解析 表中数据为净光合作用O2释放速率。A正确，光照强度为0时，总光合作用O2释放速率为0，此时测得的数据为呼吸作用吸收O2的速率。B正确，当光照强度为2 klx时，净光合作用O2释放速率为0，总光合作用O2释放速率＝呼吸作用O2吸收速率。C错误，当光照强度为8 klx时，光合作用产生O2的速率为净光合作用O2释放速率(0.8 μL·cm－2叶面·min－1)＋呼吸作用O2吸收速率(0.2 μL·cm－2叶面·min－1)。D正确，当光照强度超过10 klx时，净光合作用O2释放速率不变，呼吸作用O2吸收速率与光照无关，总光合作用O2释放速率不变，即光合作用速率不再提高。14．在绿色植物的光合作用和细胞呼吸过程中，两者都可产生的物质是 ( )A．[H]、ATP B．O2、[H]、ATPC．[H]、ATP、CO2 D．[H]、ATP、丙酮酸答案 A解析 光合作用光反应阶段包括水在光下的分解和ATP的合成两个过程，产物分别是[H]、O2和ATP，暗反应包括CO2的固定和C3的还原，产物分别是C3和有机物、水；细胞呼吸分为三个阶段，产物分别是[H]、丙酮酸、ATP，CO2、[H]、ATP，水、ATP。综合得到两者都可产生的是[H]、ATP。15．(2012·广东理综，26)荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。叶片 发育时期 叶面积(最大面积的%) 总叶绿素含量(mg/g·fw) 气孔相对开放度(%) 净光合速率(μmol CO2/m2·s)A 新叶展开前 19 － － －2.8B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6C 新叶展开完成 100 2.9 81 2.7D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8注：“－”表示未测数据。(1)B的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②________________________________________________________________________，导致________________。(2)将A、D分别置于光照和温度恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累__________；D的叶肉细胞中，ATP含量将______。(3)与A相比，D合成生长素的能力__________；与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________________。(4)叶片发育过程中，叶面积逐渐增大，是______________的结果；D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是____________________________。答案 (1)气孔相对开放度较低 CO2吸收不足 (2)酒精 增加 (3)低 基粒 (4)细胞生长和细胞分裂 基因的选择性表达解析 (1)分析表格数据，叶片B的净光合速率低是因为叶片B中总叶绿素含量低(为1.1 mg/g·fw)，吸收光能的能力差；气孔相对开放度也比较低(为55%)，导致CO2吸收量比较少。(2)在光照条件下，因A的新叶还未展开，不能进行光合作用，在密闭容器中随O2减少会进行无氧呼吸，故将有酒精积累；D叶片在密闭的容器中，CO2因消耗而减少，则会引起ATP消耗减少而合成不变，导致细胞中ATP的含量增加。(3)成熟的叶片中生长素的合成量很少。成熟的叶片与刚展开完成的叶片相比，虽然叶面积相同，但从表格中可推知，由于总叶绿素含量增加，而叶绿素分布在叶绿体中基粒的囊状结构薄膜上，因此D的叶肉细胞的叶绿体中基粒明显增多。(4)叶面积逐渐增大是细胞生长和细胞分裂的结果，其中主要是由于细胞分裂；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。16．图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。图2 为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。请据图回答下列问题：(1)图1中，当O2浓度在________范围时(填字母)，a＝b。O2浓度为A时，a与b的关系式是____________。(2)图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为________(仅用字母a表示)。(3)图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是_____________________________________________。(4)在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有_________________________________________。答案 (1)C～E b＝2a (2)7a (3)光合作用、呼吸作用(4)细胞质基质、线粒体解析 (1)当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即a＝b。当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2浓度为A时，植物呼吸作用释放的CO2量为2a。光照强度为F时，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2释放量＝7a。(3)G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。(4)叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。1．涵盖范围本单元包括必修教材第一册第三章中的全部内容和选修教材的第二、五章。2．考情分析(1)命题特点①选择题考查酶、ATP、代谢类型等考点，三大营养物质代谢、细胞呼吸和渗透作用原理中单一考点也常以该形式考查，还有微生物的结构、营养、代谢类型多与高等动、植物结构联系，也以该形式考查。②曲线题考查影响酶、细胞呼吸、光合作用和矿质元素吸收的因素。③图解题考查三大营养物质代谢、细胞呼吸过程和渗透作用。④实验设计题考查酶、细胞呼吸和矿质元素的作用。⑤发酵工程常与基因工程、细胞工程相联系，多以简答题的方式考查。(2)高频考点①以坐标曲线、实验设计的形式考查影响酶活性的各种因素。②与生命活动调节和细胞呼吸相联系，考查三大营养物质代谢及其相互转化关系。③联系光合作用、呼吸作用及其它生理过程，考查ATP的生成与消耗。④细胞呼吸的过程及影响因素，尤其注意与光合作用的联系。⑤光合作用的发现、实验探究过程及影响因素；光合作用与呼吸作用的关系及其在生产实践中的应用；植物吸水和失水的原理及应用；矿质元素的吸收及影响因素。⑥微生物的结构及营养，注意与培养基类型的联系考查。⑦发酵工程与基因工程、细胞工程的联系。(3)实验考点①实验探究或验证酶的高效性、温度和pH对酶活性的影响。②借助于测量呼吸速率的装置，探究不同因素对细胞呼吸速率的影响。③有关光合作用发现的经典实验及变式拓展。④与光合作用的影响因素有关的实验设计，尤其注意与呼吸作用的联系，特别关注实验装置、实验材料及实验的描述指标。⑤借助显微镜、同位素标记或对二氧化碳的利用效率来鉴别C3、C4植物。⑥质壁分离实验及相关的拓展、延伸、应用。⑦验证某种元素是否是必需矿质元素的方法，特别注意对照的设置及二次对照的使用。⑧微生物培养实验有关的知识点，尤其是避免杂菌污染的措施。⑨探究影响微生物生长的不同环境因素：pH、温度、溶氧等。⑩探究微生物体内某种酶是组成酶还是诱导酶。3．复习指导(1)复习线索①以三大营养物质之间的转化为纽带，系统复习三大营养物质的来源、代谢去路及与人体健康相联系。②以细胞呼吸过程及其影响因素为主线，系统复习有氧呼吸和无氧呼吸的区别、实践应用、不同生物的代谢类型及ATP、酶的相关知识。③以植物光合作用为核心，包含必修和选修光合作用内容、生物固氮的相关知识。④以渗透作用为纽带，系统复习植物水分代谢、矿质代谢及相关的实验设计。⑤以细菌、病毒的结构、代谢类型为线索，将微生物的培养基成分、类型、生长方式及规律、代谢产物联系起来，形成知识网络。⑥以微生物的生长规律为线索，复习微生物生长各时期特点及影响因素。⑦关于发酵工程结合教材发酵装置，以发酵工程各环节为主线，联系微生物的代谢、营养类型等知识综合复习。(2)复习方法①注重题型的突破，坐标曲线题(如酶、呼吸作用、ATP的产生与O2的关系等)要注意解题思路的突破和分析；实验设计题(如影响酶活性的因素、影响呼吸作用的因素等)要注意对照原则、现象与结论的描述等。②注重知识之间的横向联系比较，如酶、ATP与细胞呼吸、三大营养物质代谢的联系、物质代谢与细胞呼吸的联系、细胞呼吸与光合作用的联系等。③运用图文结合法， 如细胞呼吸和三大营养物质代谢的有关内容，并注重与生活实践和人体健康的联系。④列表比较法，如培养基不同类型比较，不同代谢类型微生物比较，初级、次级代谢产物的比较，微生物和植物培养条件的比较等。(3)特别关注①三大营养物质代谢的转化过程图解及与人体健康的联系。②细胞呼吸与ATP、光合作用、生活实践的联系。③酶、呼吸作用曲线解读与实验探究。④光合作用和细胞呼吸知识点多角度、多题型联系。⑤光合作用、矿质代谢、水分代谢在农业实践上的应用。⑥微生物代谢类型与培养条件的内在联系。⑦细菌等微生物生长规律曲线与种群数量“J”、“S”型曲线的比较联系。⑧发酵工程与基因工程、细胞工程、胚胎工程的横向联系。第12课时 新陈代谢与酶一、酶的发现及概念1．酶的发现(1)1773年，意大利科学家斯帕兰札尼的实验说明胃液具有化学性消化作用。(2)1836年，德国科学家施旺从胃液中提取了消化蛋白质的物质，即胃蛋白酶。(3)1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆中提取出脲酶的结晶，并证实其成分是蛋白质。(4)20世纪30年代，科学家指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。(5)20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。2．酶的概念酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。判一判 (1)能产生酶的细胞一定能产生激素。(×)(2)酶既可以是转录的产物也可以是翻译的产物。(√)21世纪教育网(3)酶中一定不含核糖。(×)(4)分解脂肪酶的酶是蛋白酶。(√)真题考点 2H2O22H2O＋O2，该过程有气泡冒出。若反应一段时间，不再有气泡冒出，说明反应结束；若在不增加H2O2量的前提下，使气泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2的浓度。想一想 (1)酶的基本单位、合成场所是什么？(2)能催化淀粉酶水解的酶是哪种？提示 (1)氨基酸、核糖核苷酸；核糖体、细胞核。(2)蛋白酶。判一判 (1)细胞质中没有作用于DNA的解旋酶。(2)细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶。提示 (1)不对；在叶绿体、线粒体中含有，而叶绿体、线粒体都属于细胞质。(2)对；但线粒体中不含该酶。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．酶需要适应的条件：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。提醒 在过酸、过碱或温度过高条件下酶会变性失活，而在低温条件下酶的活性降低，但不会失活。考点37 酶的概念及特性1．酶的概念及特性类别 内容概念21世纪教育网 活细胞产生的具有催化作用的有机物化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA来源[来源:21世纪教育网] 一般来说，活细胞都能产生酶功能 降低化学反应的活化能，提高化学反应速率与无机催化剂相同的性质 ①降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应的方向和平衡点；②反应前后，酶的性质和数量不变2．酶的专一性专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。例如，二肽酶能分解所有的二肽，但不能分解多肽和蛋白质。注意 酶催化反应时，酶分子首先与底物分子结合(如图所示)，底物能诱导酶分子的构象发生变化，使酶分子能与底物很好地结合，形成酶—底物复合物，从而发挥催化作用。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(1)实验设计思路(2)实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。(3)实验变量：自变量是待测酶液和已知蛋白液，因变量是是否有紫色反应。2．酶的催化作用(1)实验设计思路(2)实验结果分析：根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。(3)实验变量：自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解。1．下列有关酶的叙述正确的是 ( )A．凡是活细胞都能产生酶，酶可以由具分泌功能的细胞产生，也可以从食物中获取B．酶只有在细胞内才起作用，既能催化细胞内化学反应，又能在新陈代谢中和生长发育中起调控作用C．将淀粉酶溶液中加入双缩脲试剂发现溶液出现紫色，说明酶的化学本质一定是蛋白质D．将H2O2酶和蒸馏水同时等量加入H2O2溶液中，发现在有酶的试管中迅速出现大量气泡，说明酶的确降低了反应的活化能，具有催化作用答案 D解析 酶一般由活细胞，产生在适宜条件下可在细胞外发挥催化作用；酶作为催化剂只起催化作用，降低反应的活化能，可以通过化学试剂来验证酶的本质，酶的化学本质绝大部分是蛋白质，极少部分是RNA。2．如图为蔗糖酶作用机理示意图，请回答下列问题：(1)蔗糖酶的化学本质是________，图中表明蔗糖酶能催化________水解为________。(2)蔗糖酶不能催化麦芽糖水解的原因是麦芽糖与蔗糖酶的________结构不适合，这是蔗糖酶具有______的重要原因。答案 (1)蛋白质 蔗糖 葡萄糖和果糖 (2)空间 专一性解析 绝大多数酶的化学本质是蛋白质，蔗糖酶的化学本质就是蛋白质。酶具有专一性，蔗糖酶可以催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖，不能够催化麦芽糖水解，是蔗糖酶具有独特的空间结构造成的。考点38 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底物的减少量或产物的生成量。2．酶的高效性(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时间，不能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．酶的专一性加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用；而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，进一步说明酶具有专一性。4．温度、pH影响酶的活性甲、乙两曲线表明：(1)在一定温度范围内，随温度的升高，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)酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的降低，酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力逐渐降低。(3)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。5．底物浓度酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制(如图)。6．酶浓度在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比(如图)。如何分析同一坐标系中的多条曲线不同的酶具有不同的最适温度或pH，比较不同的曲线时，不仅要关注曲线之间的“异”，还要关注曲线之间的“同”。如图所示，左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。从左图可以看出，两条曲线的变化趋势相同，但植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。在右图中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶C活性曲线只是画了一部分(从右图中无法知道酶C的最适温度)；从右图中可以看出，酶活性温度范围最窄的是酶B。3．(2011·浙江五校联考)如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应物的量和反应时间的关系，解读此图可获得的信息是 ( )21世纪教育网A．a、b、c表示温度，则一定是a＞b＞cB．a、b、c表示酶的浓度，则a＞b＞cC．a、b、c表示底物的浓度，则a＞b＞cD．a、b、c表示温度，则不可能是a＞b＞c答案 B解析 本题考查反应物的量随时间变化的曲线，在同一反应时间内，a中反应物的量最低，c中反应物的量最高，则可能是a中酶浓度高，c中酶浓度低。4．某些制糖厂用淀粉作为原料进行工业制糖。其技术基本要求是调节温度来影响淀粉酶的活性。如图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙表示一定量的淀粉酶在催化足够量的淀粉水解时温度对麦芽糖累积量的影响，图中的积累量表示在一段时间内生成麦芽糖的总量。下列关于X、Y、Z三点温度值的判断，正确的是 ( )甲 乙A．X点代表Ta、Y点代表TbB．X点代表Ta、Z点代表TcC．Y点代表Tb、Z点代表TcD．X点代表Tb、Y点代表Tc答案 D解析 图甲表示淀粉酶的活性与温度之间的关系，温度从Ta点起，淀粉酶的活性上升，Tb点是淀粉酶的最适温度，此时酶的活性最大。从Tc点起，酶的活性丧失。图乙表示麦芽糖的累积量与温度之间的关系，开始时曲线较平缓，然后急速上升，最后又平缓，在X点时上升率最大，表明此时淀粉酶的活性最大，在Y点时累积量达到最大，Y～Z点麦芽糖累积量维持不变，说明淀粉酶丧失活性，淀粉不能水解成麦芽糖。故X点代表Tb，Y点代表Tc。考点39 酶特性的实验探究1．比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率注意 ①实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，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，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。②实验中使用肝脏的研磨液，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时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。2．酶的专一性(1)方案一：用同一种酶催化两种不同物质①②用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。(2)方案二：用两种不同酶催化同一种物质①②再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。3．探究温度对酶活性的影响步骤 项目 试管1 试管2 试管31 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL2 放置在不同温度环境 0℃ 100℃ 60℃3 加入新配置的α 淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL4 完成反应 5 min 5 min 5 min5 滴入碘液 2滴 2滴 2滴6 观察结果 变蓝 变蓝 不变蓝注意 (1)实验室使用的α 淀粉酶最适温度为50℃～75℃。(2)由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物。(3)本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。(4)本实验中第②、③步一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。4．探究pH对酶活性的影响步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管31 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 NaOH3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL4 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生注意 实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。5．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。 溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液甲 ＋ － ＋ －乙丙丁(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_______________________________________________________________________________________。答案 (1) 溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液甲 ＋ － ＋ －乙 － ＋ － ＋丙 ＋ － － ＋丁 － ＋ ＋ －(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，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)酶的催化作用具有专一性(5)20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少解析 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇斐林试剂在水浴条件下出现砖红色沉淀。要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原则。实验时可设置四支试管，甲和丙试管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁试管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液。混合均匀后37℃恒温水浴一段时间，然后用斐林试剂来鉴定是否出现可溶性还原糖。哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最适温度为37℃，当将水浴锅的温度由37℃降至20℃时，酶的活性会降低，分解速率减慢，产生的还原糖少，从而使出现砖红色试管中的颜色浅。 与酶有关的实验设计方法总结1．应遵循单一变量原则，同时还要设置对照实验。2．实验设计的一般思路：分析课题→把握原理→确认变量→设置对照→一般步骤。其关键：实验变量如何操纵、无关变量如何控制、反应变量如何检测。在此分析的基础上，设计步骤、预测结果并得出结论。实施设计方法举例：(1)验证或探究酶具有高效性：高效性是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。不能用酶和蒸馏水做对照，若这样应验证酶的催化功能。(2)验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。因此验证酶具有专一性应设置一种酶对不同化合物反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶也可用不同底物、同一种酶来验证。(3)验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。注意α 淀粉酶最适温度是50～75℃。(4)验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH在1.5～2.2。(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用水解的方法使酶失活来证明。 下列有关酶特性的实验设计最科学、严谨的是 ( )选项 实验目的 主要实验步骤A 酶催化具有高效性 实验组：2 mL 3%H2O2＋1 mL过氧化氢酶，保温5 min对照组：2 mL 3%H2O2＋1 mL蒸馏水，保温5 minB pH影响酶的活性 ①向A、B、C三支试管中分别加入2 mL 3%可溶性淀粉②向A、B、C三支试管中依次加入1 mL不同pH的缓冲液③向A、B、C三支试管中分别加入1 mL新鲜唾液④A、B、C三支试管均在适宜温度下保持5 min，再用斐林试剂检验C 探究酶作用的适宜温度 2 mL 3%可溶性淀粉＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度升高10℃，观察溶液颜色变化D 有专一性 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验解析A错误，酶催化具有高效性是指酶与无机催化剂相比较而言的，用酶与蒸馏水作对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶催化具有高效性；C错误，应设置多支试管，分别设置不同的温度条件进行比较；D错误，蔗糖不与碘液反应，不应该用碘液检测，应用斐林试剂检测是否有还原糖产生。答案 B 对酶和激素的相关知识辨析不清 (2010·上海卷，17)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是 ( )A．酶和激素都是蛋白质B．酶和激素都与物质和能量代谢有关C．酶和激素都由内分泌细胞分泌D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用错因分析 对酶和激素的化学本质、产生细胞、作用及作用场所掌握不到位。解析 酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，所有的活细胞都能产生酶。绝大多数酶是蛋白质，但有少数的酶是RNA。而激素是内分泌细胞产生的对机体生命活动起调节作用的有机物，有些是蛋白质类，有些是脂质、氨基酸的衍生物类等。激素产生后弥散到血液中，依靠血液循环运输到靶器官和靶细胞，但酶可在细胞内直接起作用。酶和激素都与物质和能量代谢有密切关系，酶参与催化反应，激素对物质和能量代谢起调节作用。答案 B纠错笔记 酶与激素的比较酶 激素来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸等生物功能 催化作用 调节作用共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少下列有关酶的叙述，正确的是 ( )①是有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的从体内转化而来③凡是活细胞都能产生酶④绝大多数酶是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用⑨酶只在细胞内发挥作用A．①②⑤ B．③⑦⑨ C．③④⑧ D．④⑤⑥错因分析 对酶的产生场所、作用场所、来源、作用及受外界条件影响相关知识模糊不清，混淆了酶和激素的作用。解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA，它只有催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。答案 C纠错笔记 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 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 氨基酸合成场所 核糖体或细胞核 核糖体作用场所 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，不破坏酶的结构，高温使酶变性失活 低温引起酶变性失活作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能来源 生物体内合成 有的来源于食物题组一 酶的概念、本质、性质的考查1．(2011·新课标全国卷，2)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RNAC．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答案 B解析 观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，说明甲酶能抗该种蛋白酶的降解；从酶的化学成分上来看，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，甲酶有可能是具有生物催化作用的RNA；乙酶的活性不断降低，说明能被该种蛋白酶降解，其本质为蛋白质；乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变。2．下列关于酶的叙述，正确的是 ( )A．人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用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．与光合作用有关的酶分布在类状结构薄膜上和叶绿体基质中D．酶均是由腺细胞合成的，具有高效性、专一性答案 C解析 酶发挥作用的场所可以在细胞内、内环境、体内的外环境如消化道或体外环境如试管中；若在细胞内发挥作用如呼吸酶则不需要内质网和高尔基体加工；活细胞都可产生酶，故A、B、D都不对。3．(2010·上海卷，5)下图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述错误的是( )A．需要解旋酶 B．属于水解反应C．会有能量变化 D．反应速度与温度有关答案 A解析 将肽键破坏，是水解酶作用的水解反应。解旋酶是破坏DNA双链的氢键。4．下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是 ( )答案 A解析 通常实验验证某种因素的作用时一般要遵循单一变量原则和对照原则。B中除H2O2酶的有无这一变量外，还有另一变量温度，没有遵循单一变量原则，因此B项错。C中除H2O2酶的有无这一变量外，还有变量pH，同样不遵循单一变量原则，因此C项错。D中的变量是H2O2酶的有无，它能说明H2O2酶具有催化作用，但不能说明酶具有高效性。A中，加入H2O2酶的反应比加入Fe3＋的反应达到平衡点的时间短，说明酶具有高效性。21世纪教育网题组二 有关酶的特性的实验考查5．(2012·福建理综，26)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是__________。(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是__________，可用__________试剂鉴定。②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在__________。③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于__________中以保持恒温。单位时间内__________可以表示蛋白酶催化效率的高低。④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。理由是：________________________________________________________________________________。(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________的比例，以减少对海洋的污染。答案 (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)①蛋白质 双缩脲 ②2和8 ③恒温箱 底物消耗量(或产物生成量) ④不能 据图可知随着温度提高，酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现 (3)淀粉、脂肪解析 Ⅰ.(1)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。(2)①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。②要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应为相对应蛋白酶的最适值，由图1可知，胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶最适pH为8。③为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。④由图2可以看出，当温度在15～18 ℃范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间这一结论。(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，影响对淀粉和脂肪的消化，所以在人工投放饲料时要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析酶概念及本质 1、6酶特性曲线 5、7、8、12、13酶特性实验 2、3、4、9、10、11、15综合应用 14特别推荐 曲线题——5、7、8、12；实验设计题——9、151．(2011·天津理综，1)下列有关酶的叙述正确的是 ( )A．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸B．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C．在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸答案 C解析 大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA，故酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；酶不能为反应物供能，只是通过降低活化能来提高化学反应速率；DNA连接酶可催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而使双链延伸；在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞，故C正确。2．为了认识酶作用的特性，以3%过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中找不到实验依据的一项是 ( )方法 观察结果1 常温下自然分解 氧气泡少而小2 常温下加入Fe3＋ 氧气泡稍多而小3 常温下加入鲜肝提取液 氧气泡极多而大4 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液 氧气泡少而小A．从催化反应条件看，酶的作用条件温和21世纪教育网B．从催化活性看，酶变性后就失活C．从催化底物范围看，酶有专一性D．从催化反应效率看，酶有高效性答案 C解析 本题为实验分析题，根据题目给出的四种实验方法和现象，应用对比分析法分析如下：①比较1、2和3可知，加Fe3＋比自然情况下分解产生氧气泡稍多，而加入新鲜的肝脏提取液，氧气泡多而大，说明肝脏提取液中含有强烈催化作用的催化剂，这种催化剂显然是酶，同时说明酶具有高效性。②酶的催化是在常温下进行的，所以酶的催化条件具有温和性。③比较1、3、4可知，煮沸的鲜肝提取液已失去催化作用，说明高温使酶失活，这进一步说明酶催化条件的温和性。④由本题实验中只有H2O2溶液这一种，无法知道提取液中的酶能否催化其他反应，即无法说明酶具有专一性。3．如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，量筒中产生气体的速度加快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 C解析 本题考查酶的作用和影响因素。新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡)。增加土豆片的数量即增加酶的数量，可使反应速度加快。一段时间后，因底物过氧化氢全部被分解掉，产生的氧气(气体)量不再增加。4．在一块含有淀粉的琼脂块的四个圆点位置，分别用不同的方法处理，如图所示。将上述实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液滴在琼脂块上，可见其上面呈蓝色的斑块个数是 ( )A．1个 B．2个 C．3个 D．4个答案 C解析 唾液煮沸或与酸混合，唾液淀粉酶都失去活性，淀粉不水解；酶具有专一性，蔗糖酶不催化淀粉水解，所以圆点1、2、3遇碘液均变蓝；圆点4中淀粉会被水解，遇碘液不变蓝。5．下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是 ( )A．曲线1 B．曲线2 C．曲线3 D．曲线4答案 B解析 最大生成物量与温度无关，所以A错。从图一中可以看到，温度为2a时反应速度比温度为a时要快，所以要比图二中的a曲线先达到最大值，所以只有曲线2能表示温度为2a时生成物量与时间的关系。6．设计证明生物酶具有催化性、特异性、高效性的实验，选用的对照条件分别是 ( )A．化学催化剂，同一物质，自然条件B．自然条件，不同物质，化学催化剂C．自然条件，同一物质，化学催化剂D．化学催化剂，不同物质，自然条件答案 B解析 证明酶具有催化性，自变量是有无酶，对照条件是自然条件；证明酶的高效性，是酶与化学催化剂对照。7．有人进行实验以研究化合物P对淀粉酶活性的影响，结果如图所示。下列分析不正确的是 ( )A．实验中应保持pH不变B．曲线1作为对照实验C．P对该酶的活性有抑制作用D．若反应温度升高，则A点上移答案 D解析 本实验探究化合物P对淀粉酶活性的影响，说明自变量为化合物P的有无，pH为无关变量，应保持一致；不加化合物P的实验为对照组；分析曲线图可知，曲线1的反应速率比曲线2大，说明化合物P对该酶的活性有抑制作用；该实验的实验温度未知，不能得出温度升高，A点上移的结论。8．如图表示在某pH范围内酶A和酶B所催化的反应速率的变化情况，下列有关说法正确的是 ( )A．酶B比酶A活跃B．酶A存在于唾液中C．酶B的最适pH值为1.8D．pH为5时，两种酶催化的反应速率相等答案 D解析 在不同的pH环境下两种酶的活性不同，酶B的最适pH是6，pH是5时两种酶催化的反应速率相等。唾液呈碱性，酶A不可能存在于唾液中。9．某人进行有关酶特性的实验，操作如表所示。预计三支试管的颜色变化分别是 ( )试管编号 淀粉糊 实验处理(等量)Ⅰ 2 mL 煮沸的唾液＋碘液Ⅱ 2 mL 唾液＋碘液Ⅲ 2 mL 蒸馏水＋碘液A．Ⅰ、Ⅲ变蓝；Ⅱ不变蓝 B．Ⅰ、Ⅲ不变蓝；Ⅱ变蓝C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均不变蓝 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为蓝色21世纪教育网答案 A解析 本题考查对表格的分析与综合、正确获取信息并作出判断的能力。由表格分析可知：因高温可以使酶变性，Ⅰ号试管中的淀粉未被水解，加碘后变蓝；Ⅱ号试管中的淀粉被水解后加碘不变蓝。10．下列是有关某种淀粉酶的实验，处理方式及结果如下表及图所示。根据结果判断，叙述正确的是 ( )试管编号 试管Ⅰ 试管Ⅱ 试管ⅢpH 8 8 7温度 60 ℃ 40 ℃ 40 ℃淀粉酶 1 mL 1 mL 1 mL淀粉 1 mL 1 mL 1 mLA．此种淀粉酶在作用40 min后便会失去活性B．在60 ℃的环境中此种淀粉酶已失去活性C．此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比偏碱性中的高D．物质甲对试管Ⅲ中淀粉酶活性的促进作用大于试管Ⅱ答案 B解析 由图中试管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相应处理及其淀粉含量的改变情况可知：试管Ⅱ与试管Ⅰ仅有温度不同，导致试管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是温度过高导致酶变性失活；试管Ⅱ(pH＝8)、试管Ⅲ(pH＝7)内的淀粉都减少了，但是试管Ⅱ减少得更快，说明此淀粉酶在碱性环境中的催化效率比在中性环境中高。11．下列关于影响酶促反应速率(v)因素的研究中，条件控制和预期结果的关系合理的是( )A．有足够的底物，温度、pH等条件适宜且恒定——v与酶浓度成正比B．酶浓度恒定，温度、pH等条件适宜且恒定——v与底物浓度成反比C．酶浓度和底物一定，在pH适宜的条件下——v与温度成反比D．酶浓度和底物一定，在温度适宜的条件下——v与pH成正比答案 A解析 B选项，在底物浓度较低的情况下，速率与底物浓度成正比，超过一定范围，底物浓度增加，速率不变。C选项，在一定范围内，酶促反应速率随温度的增大而增大，超过最适值后，随温度的增大而减小。12．下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中，不正确的是 ( )A．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系C．图③不能表示在反应开始的一段时间内，反应速率与时间的关系D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率答案 C解析 增加酶量，可以增加反应速率，使达到平衡的时间缩短，①图像中虚线正确。酶具有高效性，过氧化氢酶的催化效率比Fe3＋的催化效率高，②图像正确。随着反应时间的延长，反应速率下降，可以用③表示，C错误。13．甲醇本身对人体只有微毒，但进入肝脏后，在醇脱氢酶的催化下可转变成具有剧毒的甲醛。用乙醇治疗甲醇中毒的原理是让乙醇与甲醇竞争结合肝脏醇脱氢酶活性中心，从而减少甲醛产生。下列符合乙醇使用前(a)和使用后(b)醇脱氢酶催化甲醇反应的速率变化规律的图是 ( )答案 C解析 根据题中的信息，图中a为对照组，b为实验组。乙醇与甲醇竞争结合肝脏醇脱氢酶活性中心，从而减少了底物(甲醇)的分解，降低了醇脱氢酶催化反应的速率，故C项符合题意。14．(2012·天津理综，7)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质－DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答：(1)过程①酶作用的部位是__________键，此过程只发生在非结合区DNA。过程②酶作用的部位是__________键。(2)①、②两过程利用了酶的__________特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要将过程③的测序结果与__________酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合的DNA序列区为基因的__________。(5)以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有______(多选)。A．分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNAB．用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素C．通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位D．将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟答案 (1)磷酸二酯 肽 (2)专一性 (3)限制性核酸内切(4)启动子(或转录起始区) (5)ACD解析 解答本题，需要首先通读题干，确认流程图中每一步分子发生的变化，再根据各小题题干进行解答。在过程①中，用DNA酶将DNA的双链剪断，与限制性核酸内切酶的作用相同，限制性核酸内切酶作用的部位是磷酸二酯键；过程②中蛋白质被水解，与脱水缩合正好相反，蛋白质分解的实质是肽键的水解，这两步中酶均只分解特定的物质，而不分解其他分子，利用了酶的专一性。构建重组质粒时，需要在运载体上用限制性核酸内切酶切割出至少一个切口，以便将目的基因插入，并且切口处的末端序列应与目的基因末端序列一致，因此需要用同一种限制性核酸内切酶切割。RNA聚合酶的功能是启动转录，因此其识别并结合的部位是基因的转录起始区或启动子区域。第(5)题中A项蛋白酶酶解核糖体中的蛋白质后，只剩下rRNA，利用了酶的专一性，A项正确；B项中用无水乙醇处理叶片，进行色素的提取和分离，是因为无水乙醇是有机物，可溶解各种色素，不属于特异性结合，B项错误；C项是用基因探针法，利用已知基因的碱基序列可与另一基因上的碱基进行互补配对的性质来进行基因定位，C项正确；D项中提到一种mRNA和另一种mRNA的互补，这种互补也遵循碱基互补配对原则，属于特异性结合。15．将新鲜萝卜磨碎、过滤得到提取液。在温度为30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有pH分别为3、5、7、9的100 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯都产生气体，然后，将加入四个烧杯中提取液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化并绘制成图1所示曲线，请回答：(1)该实验的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该实验中的自变量是____________________________，因变量是______________。(3)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是_________________________________________________________________________________。(4)曲线A是第____________次实验的结果，其原因最可能是___________________。(5)图2表示萝卜的过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化反应的速率的影响。请在图上画出：①如果在A点时，将温度提高5 ℃时的曲线变化；②如果在B点时，往反应混合物中加 入少量同种酶的曲线变化；③如果在C点时加入大量pH为1.8的HCl的曲线变化。答案 (1)探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢(或探究等量 的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响) (2)pH的大小和提取液的量 单位时间产生气泡的多少(或单位时间内过氧化氢的减少量) (3)同一种酶在相同条件下的最适pH相同 (4)2 A中所含酶的量较少，相同时间分解的过氧化氢量较少 (5)见图解析 要确定实验的目的，可围绕自变量和因变量进行分析。本实验中因变量是过氧化氢含量的多少，自变量包括4个烧杯中不同的pH和加入4个烧杯中的提取液的量的多少，据此可以确定实验的目的是探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢或探究等量的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响。曲线A和B中过氧化氢含量的最低点对应的pH为最适pH，过氧化氢分解的速率最快，这说明同一种酶在相同条件下的最适pH相同。曲线A与B对照，说明在相同条件下过氧化氢分解的速率较慢，应该是酶的数量的影响，因此，曲线A的实验结果是由第2次实验得出。由于图2曲线本身是在最适条件下形成的，如果在A点升高温度，则酶活性会减弱，反应速率会处于较低水平；如果在B点，往反应混合物中加入少量同种酶，反应速率会进一步升高；如果在C点加入大量pH为1.8的盐酸，则酶可能变性失活，反应速率会迅速下降，直至反应停止。第18课时 光合作用(选修)一、光能的转换提醒 叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素都没有转化功能，只有少数处于特殊状态的叶绿素a具有转化功能。二、C3和C4植物1．概念(1)C3植物：在光合作用过程中仅有C3途径的植物为C3植物，在暗反应中1个CO2被1个C5固定后形成2个C3。(2)C4植物：在光合作用过程中，CO2中的C首先被转移到C4中，然后才转移到C3中。(3)举例：大多数植物属C3植物，玉米、高粱、甘蔗、苋菜等属C4植物。2．C3和C4植物叶片结构的比较 类型项目 C3植物 C4植物21世纪教育网维管束鞘细胞 形态[21世纪教育网 小 较大21世纪教育网[来源:21世纪教育网]叶绿体(有、无) 无 含无基粒的叶绿体、数量多且个体大叶肉细胞 排列 疏松 紧密叶绿体(有、无) 有正常的叶绿体 有正常的叶绿体固定CO2 固定化合物 C5 先由C3固定，再由C5固定固定产物 C3 C4、C3有机物合成场所 叶肉细胞 维管束鞘细胞练一练 将小麦和玉米进行光合作用的叶片制成临时横切标本，然后分别用碘液染色，下列叙述正确的是 ( )小麦 玉米叶肉细胞 维管束鞘细胞 叶肉细胞 维管束鞘细胞B 变蓝 不变蓝 不变蓝 变蓝C 变蓝 不变蓝 变蓝 不变蓝D 变蓝 不变蓝 变蓝 变蓝答案 B三、提高农作物光能利用率1．光能利用率概念：指单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，占这块土地所接受的太阳能的比率。2．措施阳生植物：需强光照阴生植物：需弱光照农田：确保良好的通风透光?温室：增施有机肥或使用CO2发生器N：光合作用过程中各种酶以及ATP和 NADP＋的重要组成成分?P：叶绿体膜及NADP＋和ATP的重要组成成分?K：与糖类的合成与运输有关?Mg：叶绿素的重要组成成分提醒 光能利用率和光合作用效率含义不同。考点53 光能在叶绿体中的转换1．叶绿体中的色素(按作用分)(1)能吸收、传递光能的色素：多数叶绿素a、全部的叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素。(2)能吸收、转换光能的色素：少数特殊状态的叶绿体a。2．光能在叶绿体中的转换过程1．在电子传递过程中，NADP＋是最终电子受体，H2O是最终电子供体。2．色素吸收光能、特殊状态的叶绿素a失去电子，都不需要酶的催化。3．特殊状态的叶绿素a(1)激发态的叶绿素a：具有很高能量，易失去电子，是强还原剂。(2)失去电子的叶绿素a：易得到电子，是强氧化剂。4．NADPH和ATP中都含有活跃的化学能。反应式NADP＋＋H＋＋2e酶,NADPH中，一是注意需2个电子；二是式中电子直接来源是激发态的叶绿素a，根本来源是参与反应的水。5．活跃的化学能转换为稳定的化学能中，NADPH既是还原剂又能提供能量。6．NADPH、ATP：囊状结构薄膜→基质；NADP＋、ADP、Pi：基质→囊状结构薄膜。1．下列关于叶绿体中色素作用的叙述，正确的是 ( )①少数处于特殊状态的叶绿素a的作用是吸收和传递光能②叶绿体中的色素均可以吸收、传递和转换光能③少数处于特殊状态的叶绿素a可以吸收和转换光能④绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素可以吸收和转换光能⑤绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素可以吸收和传递光能A．①③ B．②C．③④ D．③⑤答案 D解析 绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、类胡萝卜素(即胡萝卜素和叶黄素)可以吸收和传递光能，少数处于特殊状态的叶绿素a不仅可以吸收光能，还可转换光能。考点54 C3和C4植物的比较植物类型 C3植物 C4植物举例 典型的温带植物，如水稻、小麦、大麦、大豆、烟草、马铃薯等 典型的热带或亚热带植物，如玉米、高粱、甘蔗等叶片的解剖结构 维管束周围无“花环型”的解剖结构(如图)： 维管束周围有“花环型”的解剖结构(如图)：光合作用场所 叶肉细胞中的叶绿体 叶肉细胞和维管束鞘细胞(含无基粒的叶绿体，只进行暗反应)CO2固定途径 C3 C3和C4光合效率 较低 较高补偿点 较高 较低光合作用过程 只发生Ⅰ、Ⅱ过程，且只在叶肉细胞中进行，无Ⅲ过程，维管束鞘细胞不参与 具特有的Ⅲ过程， Ⅰ、Ⅲ发生于叶肉细胞中，Ⅱ发生于维管束鞘细胞中提醒 C4植物的暗反应发生场所为两处——叶肉细胞中进行CO2的初次固定，维管束鞘细胞中进行CO2的再次固定，只有维管束鞘细胞才能通过光合作用合成有机物，即C4植物的叶肉细胞内不通过光合作用合成有机物。2．下列有关C4植物和C3植物的叙述，错误的是 ( )A．C3植物维管束鞘细胞中含有叶绿体B．C4植物维管束鞘细胞中含有叶绿体C．C3植物叶肉细胞中含有叶绿体D．C4植物叶肉细胞中含有叶绿体答案 A解析 C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，而C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体。维管束鞘细胞以外的叶肉细胞都含有正常的叶绿体。3．在光照下，供给玉米离体叶片少量的14CO2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是 ( )答案 B解析 玉米是C4植物，在光合作用过程中，CO2中的C首先转移到C4中，然后才转移到C3中。所以，该过程中C4应该先升后降，C3则不断上升。考点55 提高光能利用率1．光能利用率光能利用率＝2．措施(1)延长光照时间(南方一年二季或三季水稻)。(2)增加光合面积(间作套种)。(3)提高光合作用效率(各种影响因素)。3．提高光合作用效率的措施(1)增加光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度，使光反应加强。在CO2充足条件下，转换成的稳态化学能增多。(2)增大CO2供应：在一定光照强度和温度下，提高CO2浓度，暗反应加快，尽可能多地将活跃的化学能转换为稳定的化学能。(3)必需矿质元素的供应元素 作用N 叶绿素、酶、ATP、NADP＋的重要组成成分P ①ATP、NADP＋的重要组成成分②维持叶绿体膜的结构和功能K 促进光合作用合成糖类并促进运输Mg 叶绿素的重要组成成分4．关于施用农家肥能提高农作物光能利用率的理由中，正确的是 ( )A．促进植物对水的吸收B．提高了温室内CO2的浓度C．提高了光照强度D．矿质元素含量高答案 B解析 在温室内施用农家肥，能提高光能利用率，其原因有二：一是提供了矿质元素，但其中矿质元素不一定含量高，把它与化肥比较显然含量要低得多；其二是含有有机物，农家肥中含有家畜的排泄物，以及未消化吸收的有机物，这些有机物被土壤中的分解者分解后，一方面将其中的矿质元素归还无机界，另一方面将其转化为CO2和H2O等，也归还无机界。本题与光照强度控制无关。5．磷是组成细胞的主要元素，与植物体的光合作用也有十分密切的关系。关于磷与光合作用的关系，下列叙述不恰当的是 ( )A．磷是叶绿体膜的重要组成元素B．磷是光合作用过程中不可缺少的矿质元素C．磷是叶绿体中DNA的重要组成元素D．磷在光合作用的能量转换中起重要作用答案 C解析 磷是叶绿体中DNA的重要组成元素，但DNA与植物的光合作用无直接联系。 光合作用综合考查1．提高CO2浓度的措施(1)控制好农作物的密度，即合理密植，使农田后期通风良好。(2)增施有机肥料，原理是利用土壤微生物分解有机物时，会释放出较多的CO2。(3)适当施用碳酸氢铵肥料，碳酸氢铵分解后能够释放出较多的CO2。2．光能利用率和光合作用效率影响光合作用效率的所有因素如光照强度、CO2浓度、温度、矿质元素等都能影响光能利用率，所以提高光合作用效率即能提高光能利用率，除此之外光照时间、光照面积不影响光合作用效率但能影响光能利用率。3．不同植物光合作用强度与CO2的关系图示可解读如下：(1)图甲中A(A′)点表示植物进行光合作用时所需最低CO2浓度，C4植物对CO2的利用率高。(2)图乙中B(B′)点表示光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2相等，即光补偿点(CO2补偿点)。阴生植物的光补偿点(CO2补偿点)低于阳生植物，只有在大于光补偿点(CO2补偿点)时，植物才会积累有机物。(3)图甲、乙中C(C′)和D(D′)点分别表示CO2饱和点、光饱和点(CO2饱和点)。阴生植物的光饱和点(CO2饱和点)低于阳生植物，利用此特点可合理间行套种农作物。 合理密植，适当控制叶面积指数是合理利用耕地资源、提高农作物产量的一项重要措施。叶面积指数是指单位表面积上植物叶片的面积。下表所示玉米叶面积指数、总光合作用量、呼吸量三者之间的关系，请分析回答：叶面积指数(cm2/cm2) 1 2 3 4 5 6 7总光合作用量(%) 12 35 58 76 85 92 95呼吸量(%) 8 25 30 45 50 68 90(1)玉米是北方非常常见的一种经济作物，在玉米的叶肉细胞内光反应发生的变化包括：________。(2)玉米和大豆的CO2固定过程都形成C3，但玉米中C3是在________的叶绿体中合成的。(3)从表中可知，叶面积指数与总光合作用量的关系是__________________。(4)从表中可知，叶面积指数为________时，玉米的干物质量最大。当叶面积指数大于这一值时，总光合作用量增加缓慢，导致干物质积累量下降是______等非生物因素所致，因此研究叶面积指数对农业生产的指导作用是要注意______________。解析 玉米和其他植物一样在光反应过程中，发生的主要变化有NADPH、ATP的形成和叶绿素a的氧化与还原。其C3形成是在维管束鞘细胞中完成的。叶面积指数越大，用于吸收光的叶片越多，能吸收更多的光能用于光合作用，使总光合作用量随之增加，叶子的呼吸作用量也会增加，当叶面积指数为5时，总光合作用量与呼吸作用量的差值(即干物质积累量)最大，叶面积指数大于5时，下层的很多叶片吸收不到足够的光，空气流动不通畅，影响光合作用合成有机物，但呼吸作用依然很强，使干物质量下降，因此农业生产中一定要注意合理密植，才能获得最大的收益。答案 (1)1、4、5、6 (2)维管束鞘细胞 (3)正相关(4)5 光、CO2 合理密植 对光能在叶绿体中的转化过程模糊不清 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错因分析 对光能→电能→化学能的场所不清楚。解析 叶绿体内膜为生物膜的一种，图示为囊状结构薄膜，光反应在叶绿体囊状结构薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行，光反应产生的ATP用于暗反应。答案 C纠错笔记 (1)能量转换三步中前二步都在叶绿体囊结构薄膜上，第三阶段在叶绿体基质中。(2)只有少数处于特殊状态的叶绿素a有转化功能，其它叶绿素a分子和其它色素只有吸收、传递功能。(3)NADPH既有还原功能又能提供能量。题组一 C3、C4植物的比较1．一种C3植物和一种C4植物在光下一起放在一个密封的玻璃钟罩中，在这个钟罩内CO2浓度的变化趋势是 ( )A．没有变化B．下降到C3植物能利用的最低CO2浓度C．下降到C4植物能利用的最低CO2浓度D．增加答案 C解析 随着光合作用的进行消耗CO2，钟罩内的CO2浓度不断下降。因为C4植物能利用低浓度CO2进行光合作用，因此CO2浓度可下降到C4植物能利用的最低CO2浓度。2．下列有关C3植物和C4植物的叙述，正确的是 ( )A．C3植物仅叶肉细胞中含有正常的叶绿体B．比较两类植物的叶片，C4植物的叶脉颜色较浅C．C4植物的叶肉细胞含有两种叶绿体，其中含有不同的酶D．热带和亚热带地区的植物都是C4植物，温带和寒带地区的植物都是C3植物答案 A题组二 影响光合作用的因素3．下列有关措施及对应的生物学原理的叙述，错误的是 ( )A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间B．栽种秆矮、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合面积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 C解析 温室条件下，增施农家肥可增加土壤中矿质离子的含量和CO2含量，以提高农作物的产量，作物不从土壤中直接吸收有机物。4．下面是关于N元素的供应与光合作用效率的关系图，正确的是 ( )答案 B解析 氮是光合作用所需酶及NADP＋和ATP的重要成分，对光合作用有重要作用。给植物增加氮素供应，可使光合效率增强。随着氮素供应的增多，光合效率不可能无限增强，会进入平台期。当氮肥施用过多时，会造成农作物倒伏，甚至烧苗，从而影响光合效率，甚至导致植株死亡。题组三 光能在叶绿体中的转换5．下列有关叶绿素中光能转变成电能的叙述中，错误的是 ( )A．最终电子供体是水B．最终电子受体是NADP＋C．大多数色素吸收和传递光能D．叶绿素a都是光能转换中心答案 D解析 在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a连续不断地丢失电子和从水中获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。NADP＋接受传来的电子和一部分电能转化成NADPH，另一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。6．如图是光合作用过程中光能转换成电能的示意图，请据图完成下列问题：(1)图中A代表___________________________________________________________，其作用是不仅能够____________，还能使____________________________________。(2)B代表______________________________，具有____________的作用。(3)C、D代表____________，E代表______________，F代表__________，G代表______________。请写出F→G的反应式： __________________________________。答案 (1)处于特殊状态的叶绿素a 吸收光能 光能转化成电能 (2)绝大多数的叶绿体a及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素 吸收和传递光能 (3)传递电子的物质 H2O NADP＋ NADPH NADP＋＋2e＋H＋酶,NADPH【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析C3和C4植物 3、4、5、8、10、16影响光合效率的因素 2、7、9、12、13、15光合作用 1、6、11、14特别推荐 实验题——161．在光合作用过程中不属于暗反应的是 ( )A．CO2与五碳化合物结合B．三碳化合物接受ATP释放的能量C．H2O的氢传递给NADP＋D．NADPH的氢传递给三碳化合物答案 C解析 光反应阶段主要的物质变化除了有ATP和NADPH的形成外，还有H2O的分解，水分解后形成了氢和氧气，其中的氢传给了NADP＋；暗反应阶段主要的物质变化有CO2与C5化合物结合形成C3化合物，C3化合物接受ATP和NADPH释放的能量，被NADPH的氢还原成有机物。2．在适宜的温度、水分和CO2条件下，分别测定强光和弱光时不同植物的净光合作用量(如图)。请据此判断，下列叙述不正确的是 ( )A．该条件下，使植物吸收CO2量增加或减少的主要生态因素是光B．植物在强光下的净光合作用量一定比弱光下高C．同等光照条件下，玉米比小麦的净光合作用量高D．大多数农作物都是喜阳植物答案 B解析 此题研究强光和弱光对阴生植物和阳生植物光合作用的影响。强光下，植物光合作用强，消耗的原料二氧化碳多，弱光下，植物光合作用弱，消耗的原料二氧化碳少，A是正确的。此图所列的几种农作物小麦、玉米、高粱都是阳生植物，实际上大多数农作物都是喜阳植物，D项正确。阳生植物在强光下的实际光合作用量一定比弱光下高，净光合作用量＝实际光合作用量—呼吸作用消耗量，而这几种植物生理活动的环境温度并不知道，温度高，光合作用强，呼吸作用也强，消耗的有机物也多；阴生植物图中，强光下的光合作用量低于弱光下的光合作用量，所以B项不正确。据图分析，同等光照条件下，玉米比小麦的净光合作用量高，所以C项正确。3．如图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。下列说法错误的是 ( )A．当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和B．C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和C．C4植物比C3植物光能利用率高D．水稻是阴生植物，玉米是阳生植物答案 D解析 玉米属于C4植物，水稻是C3植物。根据图示，两条曲线均呈正相关走向，水稻曲线的饱和点所对应的光照强度较玉米低，故水稻比玉米光能利用率低。水稻和玉米均为阳生植物。4．为了比较C3植物和C4植物叶片结构的主要区别，将小麦和玉米的叶片制成临时横切片标本在光学显微镜下观察。下面是涉及观察过程与观察结果的叙述，其中正确的是( )A．观察的目标主要是比较两种植物叶肉细胞和表皮细胞的形态结构B．先用低倍镜对焦，将观察目标移至视野中央，转用高倍镜并减少光量，调焦观察C．先用低倍镜对焦，寻找叶脉，观察维管束外是否具有“花环型”的两圈细胞D．主要观察维管束鞘细胞的叶绿体中有无基粒，这是C3植物和C4植物的主要区别答案 C5．请分析下表所示两种植物(Ⅰ和Ⅱ)分别具有①～⑤中的哪些特征，下面的组合正确的是( )Ⅰ玉米Ⅱ菜豆 ①维管束鞘细胞的叶绿体中没有基粒②C3植物③C4植物④维管束鞘细胞中不含叶绿体⑤围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞A.Ⅰ①③⑤，Ⅱ②④ B．Ⅰ①③④，Ⅱ②⑤C．Ⅰ①④⑤，Ⅱ①③ D．Ⅰ①②，Ⅱ③④⑤答案 A解析 玉米是C4植物，围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，其中内圈维管束鞘细胞的叶绿体中没有基粒；菜豆是C3植物，维管束鞘细胞中没有叶绿体。6．下列有关植物叶绿体的成分和功能的叙述中，正确的是 ( )A．吸收光的色素位于囊状结构薄膜上，转化光能的色素位于基质中B．得到电子后的某些叶绿素a即成为强氧化剂，能使NADPH转变成NADP＋C．分解水的部位在囊状结构薄膜上，利用ATP和NADPH的部位在基质中D．光能转化为电能后，能使某些叶绿素b不断得到电子和失去电子答案 C解析 吸收和转化光能的色素都位于囊状结构薄膜上；失去电子后的某些叶绿素a成为强氧化剂；少数处于特殊状态的叶绿素a不断失去电子和得到电子，从而形成电子流，使光能转化为电能。7．下列关于外界条件对光合作用强度影响的叙述中，正确的是 ( )A．在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同B．温室栽培时，在睛朗的白天适当提高温度，可增加作物的光合作用强度C．在相同光照和温度条件下，空气中CO2的浓度越高，光合作用的强度就越大D．若土壤中缺乏N、P、Mg元素，农作物的光合作用强度不会受影响答案 B解析 不同植物对光照的需求不同，所以光照相同时，不同植物的光合作用强度不同。在一定范围内，随CO2浓度的升高，光合作用强度增加，但超过一定的浓度范围，光合作用强度反而降低。N、P、Mg元素是植物生长的必需元素，缺乏时会影响生长，从而影响光合作用强度，所以A、C、D错误。8．一位研究人员将3种不同的植物放到10种不同的光照强度(光照强度从0到全日光照)下培养几天。条件为正常大气，温度为32℃，所有植物都不缺水。研究人员测定了每种植物叶片的光合速率，并且将结果按a、b、c作图如下，对于这3种植物的叙述，正确的是( )A．a为一种适应强光下生长的C3植物，b为一种适应强光下生长的C4植物B．a为一种适应强光下生长的C4植物，b为一种适应弱光下生长的C3植物C．b为一种适应强光下生长的C3植物，c为一种适应弱光下生长的C3植物D．b为一种适应强光下生长的C4植物，c为一种适应弱光下生长的C3植物答案 C9．合理施肥的实质是提高光能的利用率，下列叙述与提高光合作用效率密切相关的是( )①氮使叶面积增大，增大了光合作用的面积②氮是光合产物蛋白质的必需元素③磷是NADP＋和ATP的组成成分，可提高光合作用能力④钾可促进光合产物的运输A．①③ B．②④C．②③④ D．①③④答案 C10．如图为水稻与玉米的叶片结构图。下列对它们结构的描述，正确的是 ( )A．甲为水稻，乙为玉米B．①与②细胞内都有正常叶绿体C．③细胞内含结构完整的叶绿体D．④细胞内含结构不完整的叶绿体答案 B11．下图表示叶肉细胞中的某种生理活动，完成b需要 ( )①二氧化碳 ②酶 ③光反应产物 ④色素A．①②③ B．②③ C．①② D．①②③④答案 B解析 b过程是C3被还原成葡萄糖的过程。12．利用红外测量仪可以灵敏地测量密闭小室(容积为1 L)中的CO2浓度变化。在两个密闭小室中分别放置叶面积都是10 cm2的甲、乙两种植物的叶片，在充足的光照条件下进行测量，根据结果绘制草图如图，据此推测 ( )A．甲植物可能属于C4植物B．乙植物维管束鞘细胞内有正常叶绿体C．乙植物更适于在高温干旱的环境中生存D．甲植物叶片内具有由两圈维管束鞘细胞围成的“花环型”结构答案 A解析 由图可见，甲能利用低浓度的CO2，故甲为C4植物、乙为C3植物。乙(C3)植物的维管束鞘细胞中不含叶绿体，B项错误。甲(C4)植物更适合在高温干旱的环境中生存，C项错误。甲植物叶片内是有“花环型”的结构，但外圈是部分叶肉细胞、内圈是维管束鞘细胞，D项错误。13．光合作用是生物最基本的物质代谢和能量代谢，但受到各种环境因素的影响。下列曲线中，不能正确反映环境因素对光合作用影响的是 ( )答案 B解析 阴生植物适宜生长在荫蔽环境中，在较弱的光照条件下就可达到相对较强的光合作用，故A图示正确；C4植物由于C4途径中含有能够固定CO2的酶，对CO2亲和力高，因此，能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，故B图示不正确；光合作用暗反应属于酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响光合作用，故C图示正确；随着叶龄的增长，叶绿素增多，光合作用增强，之后叶绿素被分解，光合速率降低，故D图示正确。14．如图是某植物的部分代谢图，关于该植物的说法不正确的是 ( )A．由细胞A和细胞B共同参与构成“花环型”结构B．细胞A中的叶绿体比较大，但没有基粒C．该植物在炎热的中午也会出现气孔缩小或关闭现象D．酶①对CO2的亲和力比酶②高很多答案 B解析 由细胞A中将CO2转化为C4可推知，细胞A为C4植物叶肉细胞，则细胞B为C4植物维管束鞘细胞，细胞A中叶绿体较小且有基粒，细胞B中叶绿体较大，且无基粒。15．某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。请回答：(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是__________的原料，又是光合产物在植物体内__________的主要介质。(2)在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是______点，其主要原因是________________________________________________________________。(3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是______________________________。此时囊 状结构破坏，提供给碳反应的______________减少。(4)生产实践中，可适时喷施植物激素中的__________，起到调节气孔开度的作用。答案 (1)光合作用 运输 (2)B 气孔开度降低，CO2吸收减少(答出一项即可) (3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可) NADPH和ATP (4)脱落酸解析 (1)水是绿色植物光合作用的原料，同时也是无机盐离子及光合产物在植物体内运输的主要介质。停止供水后，光合速率会下降。(2)比较分析图像中的A、B两点：B点时由于已经停止供水，气孔开度相对较小，则CO2的吸收量相对减少，生成的C3减少，达到光饱和点时所需光反应提供的NADPH和ATP减少，因此光饱和点较低。(3)停止供水一段时间后，由于无机盐及有机物的运输受阻，叶绿素合成速率减慢甚至停止，类胡萝卜素颜色逐渐显露出来，呈现黄色，若此时类囊体结构破坏，光反应提供给碳反应的NADPH和ATP将相对减少。(4)在缺水条件下，植物叶片中脱落酸的含量增多，引起气孔关闭，农业生产中常用脱落酸作为抗蒸腾剂喷施植物叶片，使气孔关闭，以降低蒸腾速率。16．请回答下列两个问题：科学家发现生长在高温、强光照和干旱环境中的植物气孔关闭，C4植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，C3植物则不能。Ⅰ.取自热带不同生活环境下的甲、乙两株长势良好、状态相似的草本植物，已知甲是C4植物，乙不知其光合作用固定CO2的类型。请利用一个密闭大玻璃钟罩，完成初步判别乙植物是C3植物还是C4植物的实验。(1)原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予________________________等条件培养。连续若干天观察记录它们的生长情况。(3)预期结果①________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)结果分析： ____________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.对于以上的分析，用显微镜从形态学方面进一步验证。(1)方法：制作乙植物的叶片过叶脉横切的临时切片，用显微镜观察。(2)结论①如果视野中看到____________________________________________________，则乙是C3植物。②如果看到______________________________________________________________，则乙是C4植物。Ⅲ.研究性学习小组欲观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片内的位置有何不同，用碘液对叶片染色后制成的横切片在显微镜下观察，只能看到绿色颗粒，却看不到淀粉粒，这一操作过程的错误之处是________________________________________________。答案 Ⅰ.(1)在高温、干旱和强光照下，随着植物光合作用的进行，造成密闭钟罩内CO2浓度逐渐降低，C4植物能利用较低浓度的CO2，生长良好，而C3植物不能(2)高温、强光照和干旱(3)①乙植物与甲植物生长状态相似 ②乙植物逐渐枯萎，而甲植物依然健壮(4)若出现第①种情况，乙植株为C4植物；出现第②种情况，乙植株为C3植物Ⅱ.(2)①没有“花环型”结构或维管束鞘细胞中没有叶绿体②有“花环型”结构或维管束鞘细胞中有叶绿体(无基粒)Ⅲ.绿色叶片应该先在热的酒精中脱去叶绿素，再去染色制片方法规律 鉴别C3、C4植物的方法(1)同位素标记CO2转移途径方法鉴别(2)从植物形态方面鉴别制作植物叶片横切面临时装片，用显微镜主要通过观察以下两个方面判断：①叶肉细胞的排列②维管束鞘细胞中叶绿体的有无(3)从生理学方面(利用碳同化能力差异)鉴别饥饿处理的生长健壮的C3、C4植物→分别置于相同的低CO2浓度环境中(如玻璃罩下)培养→观察植株生长状况或鉴定淀粉的生成量(1)光照强弱的控制(2)CO2的供应 3 必需矿质元素供应第23课时 微生物的代谢和生长一、微生物的代谢1．定义：微生物细胞内所发生的全部化学反应。2．特点：代谢旺盛3．产物(1)初级代谢产物①定义：指微生物通过新陈代谢产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。②产生时期：生长过程中。③特点：在不同种类微生物中，种类无特异性。④举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。(2)次级代谢产物①定义：指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长繁殖所必需的物质。②产生时期：生长到一定阶段。③特点：不同种类微生物中，种类有特异性。④举例：抗生素、毒素、激素、色素等。练一练 下列产物中，一般情况下不因微生物种类不同而有明显差异的是 ( )①氨基酸 ②核苷酸 ③多糖 ④激素 ⑤维生素⑥抗生素 ⑦色素A．①②③④ B．④⑤⑥⑦ C．①②③⑤ D．①②⑥⑦答案 C解析 微生物的初级代谢产物种类无特异性。特别要注意维生素是初级代谢产物而不是次级代谢产物。二、微生物代谢的调节与人工控制1．酶合成的调节(1)酶种类(2)意义：既保证代谢的需要，又避免物质和能量的浪费，增强适应性。2．酶活性的调节微生物能够通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率。例如，谷氨酸棒状杆菌所产生的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节。3．人工控制及措施控制对象 控制方式微生物的遗传特性 诱变处理，选择符合生产要求的菌种发[][]酵[][]条件[][][] 溶氧[] 对需氧型微生物保证氧的供应，厌氧型则控制氧的供应，以通气量和搅拌速度控制溶氧pH 加酸、加碱或加缓冲液温度 注意降温，将温度控制在所培养微生物的最适温度提醒 ①通氧时必需通入无菌空气。②微生物遗传特性还可通过基因工程定向改变。③对酵母菌条件控制——先通氧进行繁殖，再密封生产酒精。三、微生物的生长1．生长曲线：以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，反映细菌生长规律的曲线。2．生长规律3．生长测定4．影响因素想一想 (1)微生物生长曲线中，种内斗争最激烈、与无机环境斗争最激烈、种内斗争最弱、初级和次级代谢产物产生的最佳时期分别为哪一阶段？(2)缩短调整期的措施有哪些？该期合成哪类酶？提示 (1)微生物生长曲线中，种内斗争最激烈的阶段是稳定期；与无机环境斗争最激烈的阶段是衰亡期；几乎不存在种内斗争的阶段是调整期和对数期；产生初级代谢产物的最佳时期是调整期；产生次级代谢产物的最佳时期是稳定期。(2)①选用对数期的菌体做菌种；②将菌体接入相同的培养基，其目的是提高设备利用率。该期合成诱导酶。考点67 微生物的代谢产物产物名称 初级代谢产物 次级代谢产物不同点 生长繁殖是否必需 是 否产生阶段 一直产生 生长到一定阶段产生是否具有种类的特异性 否 是分布 细胞内 细胞内或外界环境中产物 氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等 抗生素、毒素、激素、色素等相同点 均在微生物细胞的调节下有步骤地产生判断初级和次级代谢产物的主要依据是微生物生命活动是否必需。如乳酸是乳酸菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其并非是乳酸菌生命活动所必需的，因此乳酸是乳酸菌的次级代谢产物。同样道理，酒精为酵母菌的次级代谢产物。1．发酵工业常利用酵母菌发酵获得酒精，那么酒精是酵母菌的 ( )A．有氧呼吸产物、初级代谢产物B．无氧呼吸产物、初级代谢产物C．有氧呼吸产物、次级代谢产物D．无氧呼吸产物、次级代谢产物答案 D2．下列关于初级代谢产物和次级代谢产物的比较，其中正确的是 ( )A．不同微生物的初级代谢产物和次级代谢产物基本相同B．初级代谢产物和次级代谢产物都自始至终产生C．初级代谢产物始终产生，次级代谢产物在微生物生长到一定阶段才产生D．初级、次级代谢产物两者都是微生物生长和繁殖所必需的答案 C考点68 酶合成与酶活性的调节的比较酶合成的调节 酶活性的调节区别 调节的对象 诱导酶 已有酶(组成酶和诱导酶)调节的机制 本质是基因表达的调控，调节酶的合成 代谢产物与酶可逆性结合，使酶的结构发生可逆性改变调节的结果 细胞内酶的种类增多 细胞内酶的活性发生变化调节的特点 间接而缓慢 直接、精细而迅速调节水平 基因水平 代谢水平意义 既保证代谢需要，又避免物质和能量的浪费，增强适应性 避免代谢产物大量积累联系 细胞内两种调节方式同时存在，密切配合，高效、准确地控制代谢的正常进行1．通过酶分子结构的改变来调节，属于变构调节、反馈调节，具可逆性。2．调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，如苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。3．对一种酶活性的调节可以是一种产物起作用，也可以是两种产物共同起作用。4．组成酶只受遗传物质控制，与营养物质无关，细胞内一直存在；诱导酶既受遗传物质控制又与营养物质有关，只有环境中诱导物存在时才能合成，条件改变可消失，如分解乳糖的酶。但二者都是胞内酶。3．下图为某种微生物体内合成氨基酸的途径，在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是 ( )A．增加酶①浓度B．在高温、高压下发酵C．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种D．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种答案 D解析 根据题干中所给的条件，利用某种微生物来大量合成氨基酸甲，而某种微生物在某代谢过程中能同时合成两种氨基酸，根据题目的条件，这两种氨基酸需同时过量时才能对酶①产生反馈抑制作用。提高氨基酸的产量必须减小其反馈抑制作用。只要有一种氨基酸不过量，对酶①就没有抑制作用。如果这个代谢过程中只产生氨基酸甲，不产生氨基酸乙，也不会对酶①产生抑制作用。只要想办法将酶①抑制去掉，或通过诱变育种、基因工程的手段，使控制合成酶③的基因发生改变，不能正常合成酶③，就不能合成氨基酸乙，也就不会对酶①产生反馈抑制了。4．下面关于微生物代谢调节的叙述，错误的是 ( )A．微生物代谢调节主要有酶合成的调节和酶活性的调节B．组成酶的合成只受遗传物质的控制，与生长环境中的营养物质无关C．酶合成调节是一种快速、精细的调节方式D．代谢产物与酶结合，能使酶分子结构和活性产生可逆变化答案 C解析 微生物代谢的调节主要有两种方式：酶合成调节和酶活性调节。组成酶的合成只受遗传物质的控制，诱导酶的合成受遗传物质和外界诱导物的共同控制。酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。考点69 微生物的生长规律时期 调整期 对数期 稳定期 衰亡期细菌生长曲线形成原因 适应新环境 条件适宜 生存条件恶化 生存条件极度恶化增殖特点 不立即繁殖 繁殖＞死亡，迅速增殖，指数增长 繁殖＝死亡，活菌数量最多，接近K值 繁殖＜死亡，活菌数目急剧下降形态生理特征 代谢活跃，体积增长较快 代谢旺盛，个体形态、生理特征稳定 大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，有些种类出现芽孢 细胞出现多种形态、畸变、自溶，释放代谢产物增长速率曲线说明 几乎不存在种内斗争 种内斗争越来越激烈 种内斗争最激烈的阶段 与无机环境斗争最激烈的阶段1．不要把生长曲线认为是微生物个体的生长曲线。因为单细胞的微生物个体生长很不明显，持续时间短，且生长和繁殖交替进行，界限难以划清。2．不要把生长曲线认为是微生物群体增长速率曲线，因为增长速率在衰亡期是负值。3．不要把生长曲线看成是自然种群的增长曲线，因为自然种群不存在衰亡期。但调整期和对数期类似于自然种群的“J”型增长，而纵观调整期、对数期和稳定期正好反映了“S”型增长。5．(2011·四川卷，1)下列关于微生物生长曲线的叙述，不正确的是 ( )A．在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短B．进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特征比较稳定C．进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维持相对恒定D．进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物答案 C解析 微生物培养前期，因相对数量较少，在相同时间内微生物的增长量不大，称为调整期。培养到一段时间后，进入对数期，微生物的数量会大量增加，此时培养液中营养物质充足，微生物的数量以对数的方式增加，消耗大量营养物质，此时期菌种的形态和生理特性较稳定，接种该时期的菌种能缩短调整期，提高发酵罐的生产效率，A、B项正确。稳定期是在对数期之后，由于微生物在对数期大量消耗营养物质，使发酵罐中的营养物质不足以维持微生物继续大量繁殖，微生物数量保持稳定，新生数量和死亡数量几乎保持平衡，C项错误。衰亡期微生物数量开始下降，原因是培养液中的营养物质已经不足以维持微生物的继续生存，微生物因营养物质的减少和次级代谢产物(如抗生素等)的增加而不断消亡，D项正确。 酵母菌等微生物的数量变化种群数量增长曲线和微生物群体生长曲线的关系(1)A曲线与B、C曲线的区别①“J”型曲线是在理想条件下的种群数量增长曲线；而“S”型曲线和微生物生长曲线都是在有限环境中的数量变化曲线。②“J”型曲线无K值，种群增长率始终不变，而种群增长速率越来越大；“S”型曲线和生长曲线有K值，种群增长速率在各阶段是不相同的，当环境条件变化时，K值也会随之变化。(2)A、B曲线和C曲线的区别与联系种群数量增长曲线 微生物群体生长曲线区别 研究范围 只研究种群数量增长阶段的变化规律 研究微生物从生长到死亡整个生命周期的数量变化规律纵轴含义 种群的实际数量 微生物数目的对数，不代表实际数量联系 ①“J”型曲线也有调整期和对数期，即微生物群体生长曲线的调整期和对数期符合“J”型曲线②“S”型曲线也可分为三个阶段：对环境的适应期、快速增长期、数目稳定期，曲线总体趋势和微生物群体生长曲线的调整期、对数期和稳定期相一致(3)在微生物群体生长曲线中①细胞体积增长最快的时期——调整期。②细胞增殖最快的时期——对数期(此期菌体特征最稳定、适于接种)。③种群数量最多的时期——稳定期。④细胞形态最多的时期——衰亡期。 下图为酵母菌细胞的模式图和生长曲线。请回答：(1)从细胞的结构看，下列选项中，与酵母菌同属一类的生物是 ( )A．乳酸菌 B．放线菌C．变形虫 D．噬菌体(2)要收获酵母菌的代谢产物，应选择生长曲线的[ ]____。该代谢产物为________，属________代谢产物。为了获得更多的代谢产物，要延长该时期，工业上采用的方法是________________________。(3)细胞出现多种形态，甚至畸形的是曲线中[ ]________期。(4)在有氧和无氧的条件下，酵母菌细胞中[ ]________(结构)数量会发生明显差异。(5)图示的酵母菌正在进行______生殖。(6)在酵母菌的培养基中含有较多淀粉，这主要是为酵母菌的生长提供______类营养。同时，培养基中还要加入少量青霉素，其目的是________________________。答案 (1)C (2)CD 稳定期 酒精 次级 连续培养(不断添加新的培养基，放出旧的培养基)(3)DE 衰亡 (4)3 线粒体 (5)出芽(6)有机 抑制其他杂菌生长 对酶活性的调节相关知识点掌握不透 观察下图真菌细胞内有关代谢过程图，选出提高氨基酸B产量的可行措施( )A．利用CaCl2增大该真菌细胞壁的通透性B．大量投放丙酶C．加大接种量和投料量D．诱变处理该真菌，选育出不能合成乙酶的菌种作为生产菌种错因分析 对酶活性调节的有关图解模糊不清。答案 D纠错笔记 (1)黄色短杆菌合成赖氨酸的途径调控图解(2)析图：当两种产物(苏氨酸、赖氨酸)共同调节酶活性时，两种产物需同时积累过量才能使酶的活性下降。(3)应用：可用诱变的方法筛选出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌株来提高赖氨酸产量，这是微生物代谢的人工控制最常用的方法。题组一 初级代谢产物和次级代谢产物1．在微生物生长的对数期，合成量最多的物质组合是 ( )A．氨基酸、维生素、激素 B．核苷酸、激素、脂类C．抗生素、维生素、多糖 D．氨基酸、多糖、脂类答案 D2．下列与微生物新陈代谢有关的叙述，不正确的是 ( )A．与其他生物相比，微生物的代谢异常旺盛B．微生物的初级代谢产物类型基本相同C．微生物的次级代谢产物往往是自身代谢繁殖所必需的成分D．微生物代谢调节的方式是酶合成的调节和酶活性的调节答案 C题组二 微生物的代谢调节3．下列关于微生物代谢的说法，正确的是 ( )A．初级代谢产物和次级代谢产物都是微生物生长和繁殖所必需的B．用谷氨酸棒状杆菌合成的谷氨酸是初级代谢产物，其代谢既受酶合成的调节，又受酶活性的调节C．控制生产条件是人们对酶活性调节的惟一手段D．抗生素、毒素、维生素都属于微生物的次级代谢产物答案 B解析 A错误：次级代谢产物对微生物无明显的生理功能或并非是微生物生长繁殖所必需的物质。B正确：微生物代谢的调节是酶合成的调节和酶活性的调节同时存在，并且密切配合，协调起作用。C错误：除控制生产条件外，还可以通过改变微生物的遗传特性或改变细胞膜的通透性，来解除某种产物对相应酶的抑制作用。D错误：维生素应属于微生物代谢的初级代谢产物。4．有关微生物代谢调节的说法中，不正确的是 ( )A．与酶合成的调节相比，酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式B．组成酶的合成只受遗传物质的控制C．只要一种代谢产物累积过量，酶的活性就下降D．酶合成的调节和酶活性的调节是同时存在的答案 C题组三 微生物的生长曲线5．如图是微生物群体的生长曲线，下列叙述中，不正确的是 ( )A．若用酵母菌进行酒精发酵，应在d点附近切断氧气供应B．若要扩大培养，可取c点时的微生物作为菌种C．若进行谷氨酸发酵，a点时的培养基中碳源与氮源的比例应为3∶1D．若用黄色短杆菌发酵生产赖氨酸，全过程的pH最好保持在6.5～7.5之间答案 C6．下图是黄色短杆菌合成赖氨酸的示意图，请回答下列问题：(1)图中黄色短杆菌利用____________合成赖氨酸、苏氨酸和________。(2)当____________和____________都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，该过程属于________的调节。(3)赖氨酸是人和动物的________氨基酸，利用黄色短杆菌大量生产赖氨酸就必须抑制________的形成。(4)科学家对黄色短杆菌进行__________处理，选育出不能合成________________的菌种，提高了赖氨酸的产量，该过程属于____________________。(5)黄色短杆菌合成的赖氨酸是________代谢产物，它合成后的存在部位是________。答案 (1)天冬氨酸 甲硫氨酸 (2)苏氨酸 赖氨酸 酶活性 (3)必需 苏氨酸 (4)诱变 高丝氨酸脱氢酶 微生物代谢的人工控制 (5)初级 细胞内【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析微生物的代谢调节 1、4、5、6、9、10、13微生物生长规律 2、3、7、12微生物代谢综合及应用 8、11、14、15、16特别推荐 知识综合题——151．下列说法正确的是 ( )A．诱导酶一旦产生，其活性将一直保持下去B．组成酶不是微生物细胞中一直存在的酶C．大肠杆菌分解葡萄糖的酶是诱导酶，分解乳糖的酶是组成酶D．诱导酶的合成除取决于诱导物外，还取决于细胞内所含的基因答案 D2．细菌培养在甲培养基中，测得细菌种群生长速度的变化曲线如图。请你仔细分析曲线所包括的内容。当细菌生长处于②时期时，取少量的细菌，接种在营养成分与甲不同、但适合该种细菌生长的乙培养基中，则在接种后的最初一段时间内，细菌在乙中的状况与原在甲中的状况相比，下列哪项不会发生改变 ( )A．细胞分裂速度 B．诱导酶种类C．细胞的大小 D．组成酶种类答案 D解析 图中①、②、③、④依次为调整期、对数期、稳定期和衰亡期。接种到乙培养基上后，因营养成分与甲不同，有一个调整适应的过程，细胞分裂的速度会减慢，细胞变大，需诱导物诱导合成的诱导酶的种类也有变化。但组成酶的种类只由遗传物质决定，与营养物质无关。3．下列有关细菌生长曲线各时期特征的叙述，正确的是 ( )A．调整期细菌代谢缓慢，体积增长较慢B．对数期细菌的个体形态和生理特性比较稳定C．稳定期细菌分裂速度减慢，代谢产物的量不再增加D．衰亡期活菌数目急剧下降，次级代谢产物大量形成答案 B4．关于微生物代谢的调节，正确的是 ( )A．只有环境中存在某种物质时，微生物才能合成分解此物质的组成酶B．初级代谢产物积累，不会导致酶活性下降C．只有改变微生物的遗传特性，才能实现对微生物代谢的人工控制D．一般情况下，增大细胞膜的通透性，可解除代谢产物对酶活性的抑制答案 D解析 组成酶是微生物细胞中一直都存在的酶，它的合成受细胞内遗传物质的控制；微生物中酶活性的调节是一种反馈调节，当分布于微生物细胞内的初级代谢产物积累过多时，会导致酶活性的下降；对微生物代谢的人工控制包括控制代谢过程，如对温度、pH等的控制，故A、B、C项错误。一般情况下，通过增大细胞膜的通透性，减少细胞内代谢产物的积累，可解除对酶活性的抑制。5．下列关于酶合成的调节的叙述中，正确的是 ( )A．组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成不受遗传物质控制B．诱导酶的合成调节属于基因表达的调节C．诱导酶的合成一旦开始，就不受环境中诱导物的影响D．酶合成的调节与微生物增强的适应能力无关答案 B解析 组成酶的合成受遗传物质控制，诱导酶的合成既受环境因素的影响，又受遗传物质的控制，通过酶合成的调节能够使生物体适应环境，又不至于造成原料的浪费。6．在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌时，若培养基中原葡萄糖(即不考虑由乳糖水解生成的葡萄糖)的含量发生了如下图曲线D所示的变化，则乳糖的含量应发生如下图中哪一曲线所示的变化？ ( )答案 B解析 当培养基中没有葡萄糖时，大肠杆菌才开始利用乳糖。7．下列因素中能缩短调整期的有 ( )①用与菌种的原培养基相同的培养基 ②营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种 ④对数期获得的菌种 ⑤接种时间提前 ⑥接种量加大 ⑦接种量减小 ⑧接种种类加大A．①③⑤⑦ B．②③⑤⑦C．①④⑥ D．②④⑤⑥⑧答案 C解析 调整期是刚刚接种到培养基上的细菌，对新环境的一个短暂的调整或适应时期。因此，如果采用与培养细菌的原培养基相同的成分，可以缩短调整期。另外，接种对数期的细菌、加大接种量，都可以缩短调整期。8．如图为大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中的生长曲线。请判断下列说法正确的是( )A．大肠杆菌的遗传物质是DNA，存在于细胞核中B．大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶C．从该培养基的成分推测大肠杆菌的同化作用类型为自养型D．大肠杆菌的细胞出现多种形态甚至畸形是在稳定期答案 B解析 以大肠杆菌为例，考查微生物的生长、代谢和调节。大肠杆菌是原核生物，无成形的细胞核；它必须由外界提供有机物，所以为异养型生物；细胞内分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶；在培养周期的衰亡期会出现畸形细胞。9．(2009·大纲全国卷Ⅰ，2)右图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述，错误的是 ( )A．丁物质既是酶③催化生成的产物，又是酶③的反馈抑制物B．戊物质通过与酶④结合导致酶④结构变化而使其活性下降C．当丁物质和戊物质中任意一种过量时，酶①的活性都将受到抑制D．若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，可消除丙物质对酶①的抑制作用答案 C解析 仔细分析题图可以得出，丙物质分别在酶③和酶④的催化下生成丁物质和戊物质，且丁物质对酶③起抑制作用，戊物质对酶④起抑制作用，若此代谢的终产物丁、戊不断排出菌体外，则丙可以通过酶③和酶④代谢而不会对酶①起抑制作用，A、B、D选项均正确；丁物质或戊物质只有一种过量时，丙物质可以通过不过量的途径代谢而不会对酶①起抑制作用，C选项错误。10．图示在正常实验条件下培养某种细菌，培养基内碳源的含量变化曲线。下列叙述不正确的是 ( )A．该细菌的同化作用类型为异养型B．若培养的细菌为圆褐固氮菌，培养基内不需要加入氮源C．细菌分解乳糖的酶属于诱导酶，其合成只受诱导物的控制D．图示调节代谢的方式属于酶合成的调节答案 C11．关于青霉素生产的叙述，正确的是 ( )A．青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法，可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加答案 B解析 微生物代谢过程中可以产生初级代谢产物和次级代谢产物，前者是微生物生长和繁殖所必需的物质，后者不是，青霉素属于后者。发酵罐灭菌必须在接种前，否则青霉菌和其他杂菌将一起被杀死。青霉菌培养的稳定期，活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，故青霉素产量增加。用紫外线、激光、化学诱变剂可以诱发青霉菌产生基因突变，经筛选可以选育出高产菌种。12．下列有关微生物群体生长曲线的说法中，不正确的是 ( )A．调整期是大量合成细胞分裂所需酶的时期B．微生物的初级代谢产物只在对数期产生C．调整期、对数期和稳定期共同构成了菌种的“S”型生长曲线D．衰亡期是微生物与无机环境斗争最剧烈的阶段答案 B解析 初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。它的合成在不停地进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响生物正常的生命活动，甚至导致死亡。13．突变型的面包霉能按下图合成氨基酸A和B，正常的面包霉只能合成氨基酸B，而氨基酸A是面包霉的必需氨基酸。如果要从各种面包霉中筛选出能合成氨基酸A的面包霉，所用的培养基应不含 ( )A．氨基酸A B．氨基酸BC．酶① D．酶④答案 A14．在微生物的培养中，由于先后两次接种了两种不同的菌种，通过定期取样调查发现它们的数量变化情况如图所示，下列有关叙述不正确的是 ( )A．两种菌种的关系可能是竞争B．菌种A可能是某一种细菌，菌种B可能是青霉菌C．两种菌种的生长曲线在一定时间内都呈“S”型D．菌种A不适应该培养基，菌种B适应答案 D15．下图表示在三个密闭装置中培养某种细菌的实验，在控制条件下培养一段时间后，分析培养液中淀粉酶的活性。请回答：(1)在该细菌酶合成的调节中，淀粉酶属于________酶，合成此酶需要的细胞内、外条件分别是________________和________________。(2)经过诱变处理，在无淀粉条件下培养该菌，也从培养液中检测出了高活性淀粉酶，将诱变后得到的菌悬液适当稀释后，转接于同时含有葡萄糖和淀粉作碳源的固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，看到如图所示情况，这说明________________菌落是突变菌。此变异应该发生在控制淀粉酶合成的基因结构的______________(填“编码区”或“非编码区”)。(3)下图为某细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图(甲、乙、丙、丁表示物质)：从微生物代谢的调节来看，酶Ⅰ是________酶。该种氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，这种调节方式与①相比有________的特点。答案 (1)诱导 淀粉酶基因 只有淀粉作碳源(2)周围不显蓝色的 非编码区(3)诱导 快速、精细解析 (1)在甲、乙两图中无淀粉酶的生成，可推知淀粉酶为该微生物的诱导酶。(2)经过诱变处理后在无淀粉条件下也能产生淀粉酶，说明调控该酶合成的基因发生突变，在没有淀粉的情况下也能表达，而基因的调控序列在非编码区。(3)由图A可看出，酶Ⅰ的合成需要甲的诱导，因此为诱导酶。题图中的氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，属于酶活性的调节，具有快速、精细的特点。16．1938年，侨居英国的澳大利亚病理学家弗洛里在尘封的资料堆中读到了弗莱明1929年的论文。在弗洛里的带领下，从1939年开始，细菌学家加德纳、生物学家山德士负责青霉菌的培养，化学家钱恩从滤液中提取青霉素，而细菌学家西德雷则研究测定青霉素含量的方法。到1940年，终于得到了淡黄色粉末状的青霉素制品。它的杀菌能力是空前的，即使稀释至百万分之一，仍能有效地抑制葡萄球菌的生长。回答下面有关问题：(1)材料中提到的青霉素是青霉菌的______代谢产物，控制青霉素产生的基因位于细胞的______上。(2)青霉素高产菌株可以通过____________的方法获得。利用发酵工程生产青霉素，可以利用________期的菌种做扩大培养，因为该期微生物的特点是__________和__________比较稳定。(3)细菌的抗药性变异来源于__________，其耐药性的形成是抗生素对细菌________的结果，尽管细菌群中天然存在着抗药性基因，但是使用抗生素仍然可以治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中____________________________________________________。(4)现在已从临床上获得某疾病的致病菌株(已知其代谢类型是异养需氧型)，医生为了提高抗生素使用的针对性，决定进行药物敏感性实验来选择抗菌药物，以确定临床治疗时使用的抗菌药物种类及是否需要几种抗生素联合使用。试帮助设计相关实验(供选抗生素：青霉素、头孢霉素、红霉素)。实验设计步骤：第一步：取4只培养皿配制细菌培养基并编号1、2、3、4，利用高压蒸汽灭菌。第二步：如图所示将每个培养基分成三个区域，编号A、B、C。第三步：将致病菌株培养液适当稀释后，各取1 mL菌液均匀涂布在1、2、3号培养基上，然后向3个培养皿中A区全部涂少量________、B区全部涂少量____________、C区全部涂少量______________。第四步： ________________________________________________________________________________________________________________________________________。第五步：观察各培养基中致病菌生长状况(菌落)。注意各培养基中相邻区域致病菌生长情况。结果预测及结论：①4号培养皿中出现菌株，说明培养基灭菌不完全，应重新实验。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)次级 质粒 (2)诱变育种 对数 个体形态 生理特性 (3)基因突变 定向选择 有抗药性基因的个体占极少数 (4)第三步：青霉素 红霉素 头孢霉素 第四步：将已处理的三只培养皿与4号培养皿一起置于适宜温度等条件下，培养一段时间 结果预测及结论：②4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中仅有某一区域内部致病菌菌落明显很少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用相应的抗生素单独治疗 ③4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中两区域尤其是其交界处致病菌菌落明显减少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用相应的抗生素联合治疗 ④4号培养皿中没有菌株，1、2、3号中心区域，即三种抗生素共同作用区域，致病菌菌落明显减少(或者生长抑制)，说明临床上可以利用三种抗生素联合治疗解析 (1)青霉素是青霉菌的次级代谢产物，控制青霉素产生的基因位于细胞的质粒上。(2)获得青霉素高产菌株常用的方法是诱变育种，利用发酵工程生产青霉素时，扩大培养应该用对数期的菌种，因为这个时期菌种个体形态和生理特性都比较稳定。(3)细菌是原核生物，无染色体，且进行无性生殖，自然情况下只有一种可遗传的变异来源，即基因突变。(4)实验设计时，应注意本实验的研究目的是确定临床治疗时使用的抗菌药物种类及是否需要几种抗生素联合使用，因此要考虑一种抗生素和多种抗生素的情况，还必须有不加抗生素的对照，一般通过菌落观察细菌的生长情况。重点题型研析4——坐标曲线题 (2010·江苏卷，33)不同生态环境对植物光合速率会产生影响。某课题组测定生长于A地(平原)和B地(山区)银杏叶片不同时间的光合速率，结果如图。(1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为游离型叶绿素。A、B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表：采样日期(月－日)[] A地银杏叶绿素含量(mg/g)[][][] B地银杏叶绿素含量(mg/g)[][][][]总量 游离型 结合型 总量 游离型 结合型7－1 2.34 0.11 2.23 2.43 0.21 2.228－1 2.30 0.12 2.18 2.36 0.29 2.079－1 1.92 0.21 1.71 2.11 0.58 1.5310－1 1.58 0.29 1.29 1.75 0.81 0.9411－1 1.21 0.41 0.80 1.44 1.05 0.39①请画出总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。②从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是__________________________________。(2)为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入______________________。经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当的光照下2～3 min后，试管内的氧含量________。(3)a、b是7月1日和10月1日B地银杏叶绿体亚显微结构典型照片，推测________(填字母)是10月1日的叶绿体照片，理由是____________________________________。解析 分析表中数据可知：导致银杏叶片光合速率下降的原因是总叶绿素含量逐渐减少，结合型叶绿素含量降低而游离型叶绿素含量升高；银杏叶片中色素的提取要加入提取液(无水乙醇或丙酮，用于溶解并提取色素)、碳酸钙(防止色素被破坏)和二氧化硅(研磨充分)等；叶绿体是进行光合作用的场所，只有色素吸收光能光合作用不能正常进行，试管内的氧气的含量基本不变；10月1日叶绿体中结合型叶绿素含量逐渐减少，光合作用减弱，囊状结构薄膜被破坏，故选择a。答案 (1)①②结合型叶绿素含量降低(2)无水乙醇(丙酮)、碳酸钙、二氧化硅 基本不变(3)a 10月1日的光合速率低，a中叶绿体囊状结构薄膜被破坏解决坐标曲线题的方法，可概括为“一识标”、“二明点”、“三析线”三个基本步骤。一识标坐标曲线，实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果，“标”不同，曲线的含义就不同，形状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标之间的联系，是解题的前提。二明点曲线是满足一定条件的点的集合，在这些点中，有些点特殊，如：曲线的起点、转折点、终点，曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义，明确这些特殊点的含义是解题的基础。例如，如图曲线中，特殊点就有A、B、C、D四个，而这些点的含义往往就是试题考查的内容。三析线正确分析曲线形状，如：何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等等，这是解题的关键。如图，我们就要在“一识标”、“二明点”的基础上，进一步分析得出：A点为光合作用叶面积的饱和点；OA段表明叶面积指数从0→6时，光合作用实际量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数大于6时，光合作用实际量不再随叶面积的增大而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以下；OB段表明干物质量随光合作用的增加而增加；由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加(直线OC)，所以干物质积累量不断降低，如BC段。1．树林中，阳光穿过枝叶的空隙，会在地上投下光斑，光斑随着太阳的偏移和枝叶的摆动而移动。如图显示的是在人工照射下某植物叶片形成光斑，实验中测得CO2吸收速率和O2释放速率的变化情况。请据图分析回答：(1)光斑开始照射后的5秒内，O2释放速率和CO2吸收速率的变化是__________________。(2)图中C点O2释放速率与CO2吸收速率相等，说明_______________________________。(3)CD段O2释放速率迅速恢复至原水平的原因是_________________________________。(4)实验表明，制约O2释放速率的因素是_____________________________________。(5)如图甲表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物的真光合作用速率和呼吸作用速率的影响。图中实线表示光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。请在图乙的坐标上画出植物在15～60℃范围内的净光合作用速率的变化曲线。答案 (1)O2释放速率急剧上升，CO2吸收速率上升相对缓慢(2)光合作用速率和呼吸作用速率相等 (3)随着光斑的移开，光照强度降低到原来的水平，光反应速率下降 (4)光照强度 (5)如图所示解析 本题综合考查光合作用的过程和光照强度对光合作用的影响，以及光合作用和细胞呼吸的区别与联系。光照充足的情况下，光合作用强度增大，光反应阶段O2释放速率急剧上升，暗反应阶段CO2吸收速率上升相对缓慢。图中的C点表示O2释放速率和CO2吸收速率相等，此时的光合作用速率和呼吸作用速率相等。CD段，光斑移开，光照强度降低到原来的水平，光反应速率下降。要想在图中绘制出净光合作用速率的变化曲线，一定要明确真光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率。2．某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合作用和呼吸作用速率(密闭装置)，绘出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是 ( )A．a B．b C．c D．d答案 A错因分析 不能理解图甲中虚线表示的含义，认为是真光合作用而漏选A项；不能从密闭装置内CO2浓度的变化趋势判断曲线上升和下降时光合作用和呼吸作用的相对强弱而错选B、C项。解析 图甲中光照下CO2的吸收量表示植物的净光合作用，即(真光合作用—呼吸作用)，故a点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。图乙中，从0∶00到6∶00，装置内CO2浓度升高，b点为转折点，此时光合速率＝呼吸速率；c点也为转折点，此时光合速率＝呼吸速率；图丙中，曲线表示净光合作用，故d点时，光合速率＝呼吸速率。实验技能突破4——实验设计的核心——变量的控制 为探究环境因素对光合作用强度的影响，多个兴趣小组设计实验进行研究。实验材料和用具：100 mL量筒、20～500 W的台灯、冷开水、NaHCO3、黑藻等。实验步骤：①准备6套如图所示的装置，编号为1～6。在可乐瓶中各加入约500 mL 0.01 g/mL NaHCO3溶液后用冷开水充满。②取6等份黑藻分别放入1～6号装置。③将6套装置放入暗室中，然后分别用20 W、50 W、75 W、100 W、200 W和500 W的台灯等距离地照射1～6号装置，观察气泡的产生情况。④30 min后停止光照，测量光合作用释放的O2的体积。实验结果：不同光照条件下O2的释放量(mL)组次 20 W 50 W 75 W 100 W 200 W 500 W一 1.8 5.0 9.0 12.0 21.0 19.0二 1.8 5.3 8.0 11.5 20.0 18.0三 2.0 5.0 8.0 12.0 20.0 19.0均值 1.87 5.1 8.3 11.83 20.3 18.70对该实验进行分析，回答有关问题：(1)该实验中的自变量是________。列出实验中的两个无关变量：________________________________________________________________________。(2)根据装置图，上表中各组次的实验数据是如何读出的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)将实验处理结果绘成柱形图。(4)上表中测得的O2量并非光合作用实际产生的O2量，其原因是________________________________________________________________________。(5)对表中数据进行分析并得出结论。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)在冬季的人工大棚中种植蔬菜，需要确定合适的光照强度，因为光照不够会降低产量，而提供多余的光照还会浪费钱。通过该实验还不能够确定最合适黑藻生长的光照强度，该如何开展进一步的探究呢？________________________________________________________________________。解析 (1)探究环境因素对光合作用强度的影响，1～6号装置的光照强度不同，可见光照强度是自变量。其他可能会对实验结果造成影响的因素为无关变量，答案合理即可。(2)NaHCO3的作用是调节并保持CO2的浓度，量筒中收集到的水的体积也就是光合作用释放的O2的体积。(3)考查实验数据的转换能力。表中数据体现了光合作用释放的O2量随光照强度的变化而变化的情况，转换成柱形图，以光照强度为横坐标，以光合作用释放的O2量(取平均值)为纵坐标，分别画出20 W、50 W、75 W、100 W、200 W和500 W光照强度时的光合作用释放的O2量。(4)表中测得的O2量是净光合作用量，总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸量。(5)根据表中数据或柱形图，可以看出200 W是一个转折点，这之前光合作用释放的O2量随光照强度的增大而增加，之后则随光照强度的增大而减少。(6)从表中数据看，从100 W～200 W或从200 W～500 W，难以确定合适的光照强度，可从100 W～500 W，设置多组光照强度梯度，进一步进行实验。答案 (1)光照强度 CO2(或NaHCO3溶液)、温度、pH、黑藻(任选两项) (2)读量筒中收集到的水的体积(3)如图所示(4)黑藻自身的呼吸作用会消耗O2 (5)在20 W～200 W范围内随着光照强度的不断增强，光合作用释放的O2量也在升高，但光照强度达500 W时释放O2量反而降低，说明适当提高光照强度可以提高光合作用的强度 (6)在100 W～500 W范围内设置多组梯度进行实验1．变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：(1)自变量与因变量自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件；因变量，指实验中由于自变量而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性(因变量)的因果关系。(2)无关变量与额外变量无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度、实验操作程度、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。2．单一变量原则在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。1．下列有关实验变量的叙述中，正确的是 ( )A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量B．在模拟探究细胞表面积与体积关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量答案 C解析 A中pH是无关变量；B中琼脂块的体积模拟细胞大小应为自变量；D中酒精应为因变量。2．如图所示，下列4支试管中都加入3 mL浆糊。另外A、C内分别注入2 mL清水，B、D内分别注入2 mL α－淀粉酶。甲、乙两水槽水温分别为37℃、65℃。保温5 min后，再向4支试管内分别滴入碘液，最可能不变蓝的是 ( )答案 D解析 α－淀粉酶的最适温度为65℃。3．酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，生物体内的化学反应基本上都是在酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反应的实验操作，回答相关问题。实验操作 试管A B C D E F①加入质量分数为1%的可溶性淀粉溶液1 mL ＋ ＋ － － ＋ －②加入质量分数为2%的蔗糖溶液1 mL － － ＋ ＋ － ＋③加入唾液淀粉酶原液1 mL ＋ － ＋ － － －④加入蔗糖酶溶液1 mL － ＋ － ＋ － －⑤加入蒸馏水1 mL － － － － ＋ ＋⑥酶促水解反应 摇匀，37℃水浴中保温10 min⑦向每个试管中加入斐林试剂2 mL 摇匀，沸水浴中加热1～2 min⑧观察并记录各试管内的变化注：表中“＋”为加入，“－”为未加入。(1)制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后必须冷却到室温才能使用，这是防止________________________。(2)上述实验中，________号试管物质能与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀，本实验的结论为__________________。(3)实验过程中，E、F号试管起__________作用。如果E、F号试管也出现砖红色沉淀，可能有很多原因，下列分析正确的是(用序号表示)________。①淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原糖 ②淀粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长，其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原糖 ③试管不干净、上面留有还原糖 ④实验操作过程中，胶头滴管混用、错用(4)如果条件有限，只保留两支试管，也能初步得出实验结论，请你写出可能的组合________________。(5)本实验，能否用碘液代替斐林试剂________(能/不能)。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)温度过高使酶丧失活性 (2)A、D 酶具有专一性 (3)对照 ①②③④ (4)AB、CD、AC、BD (5)不能 碘液不能检测蔗糖是否被分解产生还原糖(蔗糖不与碘液发生反应，蔗糖水解产物也不与碘液发生反应)规范答题4——实验探究呼吸作用中[H]的产生及作用答卷投影 规范审答规范审题—抓关键词 信息1 A管中蚕豆不能进行呼吸作用产生H]，B管中蚕豆能进行呼吸作用产生[H]。信息2 结合信息1，B管中产生了[H]使甲烯蓝还原引起蓝色变淡，A管中不能产生[H]而不变色。信息3 当把B取出放入空气中时甲烯蓝又被氧化恢复原来的蓝色，结合信息1、2知A管只起对照作用。规范答题—规范书写答其所问 批注1 题意理解不透，分析问题时没有把握关键，回答问题不准确。批注2 原理不清，思维混乱，理解失误。批注3 回答不准确，不具体。满分答案 (1)子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原(2)通过呼吸作用还原的甲烯蓝被氧化(3)子叶细胞的酶失活，无呼吸作用(4)作对照实验 温馨提示 ①根据题干要求，结合所学知识进行适当推理和正确判断是高考对信息能力的要求，要加强训练。②高中生物学实验要理解并正确应用实验的原则。第20课时 植物对水分的吸收和利用一、植物对水分的吸收1．根吸收水分最活跃的部位是根尖成熟区的表皮细胞，主要通过渗透作用吸水。2．未成熟的植物细胞和干燥种子的主要吸水方式是吸胀吸水，其原理是细胞内存在蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质，其亲水性：蛋白质＞淀粉＞纤维素。3．渗透作用(1)概念水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。(2)产生条件①有一层半透膜；②半透膜两侧的溶液具有浓度差。4．植物细胞的吸水和失水(2)条件成熟的植物细胞中央具有大液泡，其内液体叫细胞液。(3)验证5．质壁分离的原因外因：浓度差；内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层。练一练 下列哪些细胞能发生质壁分离并总结发生质壁分离的条件。a．叶肉细胞 b．根成熟区细胞 c．分生区细胞d．形成层细胞 e．干种子细胞 f．动物细胞g．导管细胞 h．纤维细胞 i．洋葱表皮细胞答案 (1)能发生质壁分离的细胞：a、b、i。(2)有大液泡(成熟)的活的植物细胞，才能发生质壁分离。动物细胞、无大液泡的或死的植物细胞不能发生质壁分离。 二、水分的运输、利用、散失和实践应用实践应用 (1)对农作物合理灌溉，既能满足作物对水分的需要，同时又降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收。(2)盐碱地中的植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，这样，根就不易吸水或因失水而造成“烧苗”现象。(3)夏季中午叶的气孔关闭，是为了减少水分的过分蒸腾。21世纪教育网(4)农民在移栽白菜时往往去掉一些大叶片，是因为刚栽的白菜的根不能很快从土壤中吸水，去掉几片大叶片可以减少水分散失，以避免造成刚栽的白菜体内失水过多，从而提高成活率。(5)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质的原因是形成了很高浓度的溶液，使微生物(如细菌)不能在上面生存、繁殖，从而较长时间地保存。考点58 渗透系统与渗透作用1．渗透系统的组成(如图)及条件(1)半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，即摩尔浓度而不是质量浓度。2．渗透作用的发生(溶质分子不能通过半透膜)(1)当S1浓度>S2浓度时，由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，漏斗(S1)液面上升。(2)当S1浓度注意 ①若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。②上图中，在达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，则S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。③若S1为10%蔗糖溶液，S2为10%葡萄糖溶液(葡萄糖不能透过半透膜)，则水分子由漏斗进烧杯使漏斗液面下降。④水分子的移动方向：双向移动，但最终结果是单位体积内水分子数多(低浓度)溶液流向单位体积内水分子数少(高浓度)溶液。3．动物细胞构成渗透系统可发生渗透作用动物细胞膜相当于一层半透膜。外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；反之，则细胞失水皱缩；当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡。4．成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用当细胞液浓度＜外界溶液浓度时，失水，质壁分离。当细胞液浓度＞外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。注意 ①分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，无质壁分离和复原现象。②植物细胞有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大。但动物细胞体积会发生明显变化。21世纪教育网1．(2010·上海卷，20)如图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是 ( )A．若将细胞置于清水中，A仍保持不变B．若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小C．B/A值能表示细胞失水的程度D．A、B分别表示细胞和液泡的长度答案 D解析 图示为30%蔗糖溶液中已经发生质壁分离的植物细胞，A为细胞的长度，B为原生质体的长度。放到清水中，细胞吸水，原生质体变大，但由于细胞壁是全透的，伸缩性小，所以细胞长度体积仍保持不变。如果放在40%的蔗糖溶液中，细胞将继续失水，B减小，A不变，B/A值将变小。2．(2011·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是 ( )A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输答案 C解析 将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度，由于甲组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。考点59 观察植物细胞的质壁分离及复原1．原理：成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。2．流程3．质壁分离的原因分析(1)原因→细胞渗透失水(2)表现1．实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。2．质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。3．质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分子通过原生质层渗出来。4．若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。5．若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。3．(2011·天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是 ( )A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料答案 A解析 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。4．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是( )A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B．滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离答案 D解析 高浓度的NaCl溶液代替蔗糖更易发生质壁分离，且能够自动复原。 质壁分离和复原实验及拓展应用1．判断细胞的死活待测细胞＋分离剂21世纪教育网实验单一变量：待测细胞的生活状态。2．测定细胞液浓度范围待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间实验单一变量：不同浓度的分离剂。3．比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的分离剂刚发生质壁分离所需时间比较→判断质壁分离速度(或细胞液浓度)实验单一变量：不同植物细胞。4．比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)实验单一变量：未知浓度的溶液。5．验证原生质层和细胞壁伸缩性大小成熟植物细胞＋分离剂实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。6．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)成熟植物细胞＋不同种类溶液→实验单一变量：不同种类的溶液。 回答下列与细胞有关的实验问题。(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有______ (填序号)。①观察叶绿体和细胞质流动②观察植物细胞的有丝分裂③探究酵母菌的呼吸方式④红细胞中血红蛋白的提取和分离(2)按下面步骤进行质壁分离实验步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3 g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中。步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。①图中A、B处的颜色分别是____________________。②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是__________________。③如果将步骤二中浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3 g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是__________、________________。如果A处呈绿色，可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动、探究酵母菌的呼吸方式需用活细胞。(2)活细胞膜和细胞器膜具有选择透过性，但高温会使细胞失活，使生物膜结构破坏而失去选择透过性。答案 (1)①③(2)①无色、绿色 ②红色、绿色 ③改变光圈大小 调节反光镜 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处 对渗透作用的装置图及坐标曲线掌握不到位 某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行试验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是 ( ) 图1 图2A．甲 B．乙C．丙 D．丁错因分析 左图实验装置现象液面变化与右图坐标曲线的内在联系未建立起来。解析 渗透装置半透膜的选择应遵循：糖分子不能通过半透膜，水分子可以自由通过。分析题中图2可知：材料乙、丙、丁均不符合渗透装置中半透膜的要求。答案 A纠错笔记 两溶液间的水分子进行双向转移，我们只能观测出由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。[21世纪教育网21世纪教育网题组一 渗透作用与细胞吸水1．小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现 ( )A．甲槽内水的体积减少B．乙槽内溶液的体积减少C．甲槽内水的体积无变化D．乙槽内水的体积无变化答案 A解析 半透膜具有一定的选择透过性，水分子可以通过而蔗糖分子不能透过，通过渗透作用，会发现甲槽内水的体积减少。2．某同学设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是 ( )A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶答案 B解析 加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，物质的量浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，漏斗内溶液浓度下降，液面下降。题组二 质壁分离及复原实验3．将新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、含量为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位①②的颜色分别是 ( )A．①无色 ②绿色 B．①红色 ②绿色C．①红色 ②无色 D．①红色 ②红色答案 B解析 细胞壁全透性，红墨水将透过细胞壁到达①处；②细胞质基质中有叶绿体故呈绿色。4．将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞 ( )①是死细胞 ②大量吸水 ③是根尖分生区细胞④大量失水 ⑤质壁分离后又自动复原A．①②③ B．①③⑤C．②③⑤ D．②④⑤答案 B解析 渗透作用发生的条件是具有半透膜和浓度差。如果细胞是死细胞，则细胞膜是全透性的，不具有选择透过性。分生区细胞无大液泡，不能进行渗透吸水。K＋和NO均是细胞主动运输的离子，因此，将细胞放入KNO3溶液后，细胞可能先渗透失水发生质壁分离，再主动运输和渗透吸水使质壁分离后自动复原。题组三 渗透作用与质壁分离实验综合考查5．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a__b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在__________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a__b。(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。A．细胞液＞外界溶液B．细胞液＜外界溶液C．细胞液＝外界溶液D．都有可能(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是______________________________。(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？________。答案 (1)＜ 下降 ＜ (2)③④⑤ 外界溶液 D(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用(4)不一定解析 (1)漏斗液面的上升是由渗透作用引起的，水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲漏斗液面上升可知，b内液体的浓度大于a；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的幅度逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜[③]、液泡膜[⑤]和两层膜之间的细胞质[④]视作一层半透膜，结构②中充满的液体是外界溶液；由于无法判断细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液浓度的大小关系。(3)对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，也可能是由于细胞壁的束缚，虽然细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，液泡体积也不再增大。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析渗透作用 1、3、4、5、6、9、1012、13、15、17质壁分离和复原实验 2、7、8、11、14、16特别推荐 识图析图题——4、12、161．把哺乳动物成熟的红细胞置于清水中是获取细胞膜的最佳方法，根据渗透作用的原理，请分析在此过程中，细胞的吸水能力的变化情况是 ( )A．逐渐增强 B．逐渐降低C．保持不变 D．先升高后降低答案 B解析 细胞的吸水能力与浓度差直接相关，所以将动物细胞置于清水中后，细胞吸水，细胞内外浓度差逐渐变小，吸水能力也随之变小，涨破后，吸水能力也就消失了。2．与质壁分离和复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是( )①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原实验④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高⑤外界溶液必须对细胞无毒害⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以A．①②，④⑤ B．①③，④⑤C．①②，⑤⑥ D．①③，⑤⑥答案 A解析 质壁分离与复原实验要求植物细胞必须是能发生渗透作用的活细胞，并且细胞液与外界溶液有浓度差。如果进行观察的话，液泡内的细胞液有颜色为最好。3．如图所示U型管中间被一种能允许水分子通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U型管右侧加入某种微量物质(不影响溶液浓度)，右侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是 ( )A．右侧液面高度下降；胰岛素21世纪教育网B．右侧液面高度下降；衣藻C．两侧液面高度不变；麦芽糖酶D．两侧液面高度不变；蒸馏水答案 C4．如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是 ( )A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后又下降B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶答案 A5．某同学为了观察渗透现象，设计了如下实验：用猪的膀胱膜将一漏斗口封住，再在漏斗里装上清水，然后把漏斗浸入盛有10%的NaCl溶液的烧杯中，并使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现象。那么，他应该怎样改进实验才能达到实验目的 ( )A．把10%的NaCl溶液换成30%的NaCl溶液B．把10%的NaCl溶液改装在漏斗里，清水装在烧杯中C．把猪的膀胱膜换为其他半透膜D．把10%的NaCl溶液换成10%的蔗糖溶液答案 D6．如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是 ( )[来源:21世纪教育网]A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B．在一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用答案 D解析 渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分子进出平衡，所以仍发生渗透作用。7．下图是某同学在观察植物细胞的质壁分离与复原实验中的基本操作步骤，其中步骤D在质壁分离和质壁分离复原实验中分别属于 ( )A．实验组，对照组 B．实验组，实验组C．对照组，对照组 D．对照组，实验组答案 A解析 该实验属于自身对照实验。所谓自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。步骤D在质壁分离实验中属于实验组；在质壁分离复原实验中属于对照组。8．下面能发生质壁分离作用的一组细胞是 ( )①食用的糖醋蒜细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞 ④人的口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞A．①⑤ B．②③⑥21世纪教育网C．①②③④⑤⑥ D．②③答案 D解析 能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是人的细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。9．新鲜的叶类蔬菜表面常残留水溶性有机农药。现取同一新鲜蔬菜若干，浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，将结果绘制成如图所示的曲线，有关叙述正确的是 ( )A．AB段细胞吸水，细胞体积明显增大B．B点细胞液浓度与外界溶液浓度相等C．BC段细胞质壁分离复原，原生质层恢复到原来位置D．此曲线说明有机农药溶于水中容易被植物细胞吸收答案 D解析 A错误，AB段细胞液浓度降低，细胞吸水速率大于吸收农药的速率，但因细胞壁的限制，细胞体积不会明显增大。B错误，B点时因细胞壁的限制，细胞吸水的速率逐渐降低到与吸收农药的速率相等。C错误，未发生过质壁分离，也就谈不上质壁分离复原，BC段时细胞吸收水分的速率低于吸收农药的速率，导致细胞液浓度增加。10．研究发现，水分子进出肾小管细胞膜需要一种被称为“水通道”的蛋白质。若设法专一性地关闭肾小管壁细胞的水通道蛋白，则将导致离体的肾小管细胞 ( )A．在溶液中皱缩 B．在蒸馏水中涨破C．形态基本不变 D．在生理盐水中迅速死亡答案 C11．某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明 ( )A．洋葱表皮细胞是活细胞B．细胞液的溶质透出细胞C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D．细胞壁收缩导致中央液泡失水答案 A解析 植物细胞质壁分离实验中，由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，又因为原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以可观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，细胞液的溶质不能透出细胞。如果洋葱表皮细胞失活，原生质层失去选择透过性，细胞不能发生质壁分离。12．五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是( )A．物种A比马铃薯更耐干旱B．在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时间，其中的马铃薯幼根细胞液浓度将减小C．物种A在与马铃薯根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长D．当马铃薯根细胞在乙蔗糖溶液中重量不再发生变化时，渗透作用依然进行答案 C解析 由图示马铃薯与物种A在同一种蔗糖溶液中的重量变化可看出，物种A的根细胞液浓度小于马铃薯的根细胞液浓度，故物种A在与马铃薯根细胞液等渗的溶液中不能正常生长，马铃薯较物种A更耐旱。在甲溶液中加入蔗糖酶后蔗糖水解，溶液浓度升高，马铃薯根细胞液浓度因细胞失水而增大。当处于乙蔗糖溶液中的马铃薯根细胞重量不再发生变化时，半透膜两侧已没有浓度差了，故不再发生渗透作用。13．下列关于原生质层和原生质体的叙述，错误的是 ( )A．原生质层包括细胞膜、液泡膜和两膜之间的细胞质B．一个植物细胞就是一团原生质体C．原生质层具有选择透过性D．原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核答案 B解析 植物细胞去掉细胞壁剩余部分叫原生质体。14．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是 ( )A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能答案 B解析 高浓度的硝酸钾会使细胞脱水死亡，不能再复原；植物细胞由于有细胞壁，不会因吸水过多而涨破。15．下图中甲、乙、丙表示某植物体相邻的3个细胞，它们的细胞液浓度依次为甲>乙>丙，正确表示它们之间水分子渗透方向的是 ( )答案 A解析 甲细胞液的浓度最高，单位体积内水分子的个数最少，所以乙、丙中的水分子要通过渗透进入甲细胞中，同理乙细胞液的浓度高于丙细胞液的浓度，丙中的水分子也要通过渗透作用进入乙细胞内，所以答案为A。16．请回答下列有关生命科学实验的问题。(1)在低倍镜及高倍镜下看到以下洋葱根尖细胞图，做“观察植物细胞的有丝分裂”实验时，主要观察图____处的细胞；图B细胞所在区域称为__________。(2)某同学按下表所示制成临时装片进行有关实验。组别 材料 实验条件 观察内容A 紫色洋葱鳞片叶外表皮 清水、解离液、0.3 g /mL蔗糖溶液 质壁分离B 紫色洋葱鳞片叶外表皮[来源:21世纪教育网] 0.3 g/mL蔗糖溶液 质壁分离请回答以下问题：①上述实验中用引流法滴加蔗糖溶液，目的是________________________________________________________________________________________________________。②在A组实验中，显微镜下看不到质壁分离现象，原因是______被破坏，失去了选择透过性。(3)利用(2)中B组实验方法测定某种植物叶表皮细胞液的浓度。分别将8片相同的叶表皮置于不同浓度的蔗糖溶液中，10分钟后，分别将每一叶片表皮制成临时装片并在显微镜下观察。在约20个细胞的视野范围内，对呈现质壁分离现象的细胞进行计数，所得结果如下表：利用上表在下列坐标中绘出曲线图，表示呈现质壁分离细胞的百分率与蔗糖溶液浓度的关系。答案 (1)C 成熟区(根毛区) (2)①使蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸润洋葱表皮(使蔗糖溶液浸润洋葱表皮) ②原生质层 (3)如下图解析 (1)观察植物细胞的有丝分裂的部位是根尖分生区细胞，因为此处细胞分裂能力强；图B细胞有根毛，属于成熟区。(2)做质壁分离和复原实验时，滴加蔗糖溶液的目的是使蔗糖溶液浸润洋葱表皮；A组由于加入解离液，杀死了细胞，所以原生质层失去了选择透过性，看不到质壁分离现象。(3)画曲线图的技巧是先描点后连线。17．某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：(1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出作出该假设的理论依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)把下面的实验方案补充完整：实验仪器、试剂：显微镜、带刻度的载玻片、取材工具、食盐等。实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的__________________________________________细胞作为实验材料。实验步骤：A．配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。B．在载玻片的中央滴加一滴____________，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。C．取一个临时装片，在载玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧_______________________；另取一个临时装片，在载玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。D．用显微镜观察。观察指标是_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)预期及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是：在滴加蒸馏水的实验中_________________；在滴加9%食盐水的实验中______________________________。答案 (1)动物细胞具有渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差) (2)成熟红(口腔上皮) B．生理盐水 C．用吸水纸吸引，并重复几次 D．细胞的体积(或大小)和形态变化 (3)细胞体积变大甚至破裂 细胞体积变小皱缩第13课时 新陈代谢与ATP和细胞呼吸一、ATP的结构、功能及相互转化1．结构：ATP的中文名称是三磷酸腺苷；结构简式为A—P～P～P；1个ATP分子中含1个腺苷，2个高能磷酸键，3个磷酸基团。2．功能：供给生命活动的直接能源物质。3．相互转化21世纪教育网(1)ATP分子中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，也易重新生成。(2)转化的反应式：ADP＋Pi＋能量ATP(3)ADP转化为ATP所需能量来源①动物、人、真菌、大多数细菌：来自细胞进行细胞呼吸时有机物分解所释放的能量。②绿色植物：除依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。(4)真核细胞合成ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质。回扣教材 参考教材ATP分子的结构图解，辨析其与RNA的关系。提示 ATP水解脱掉两个磷酸基团后剩余腺苷(腺嘌呤＋核糖)＋磷酸基团＝腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。二、细胞呼吸的方式练一练 (1)有氧呼吸最常用的原料C6H12O6，[H]产生于第一、二阶段，[H]利用于第三阶段，ATP产生于第一、二、三阶段，产生最多的是第三阶段；丙酮酸产生于第一阶段，利用于第二阶段，H2O利用于第二阶段，产生于第三阶段；O2利用于第三阶段，CO2产生于第二阶段。(2)无氧呼吸中产生乳酸的有②④⑤⑥⑨，产生酒精的有①③⑦⑧。①酵母菌 ②乳酸菌 ③水稻 ④马铃薯块茎 ⑤玉米胚 ⑥人和动物 ⑦一般种子 ⑧水果 ⑨甜菜块根2．无氧呼吸判一判 (2009·江苏卷)(1)无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应。(2)水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度。(3)有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体中。提示 (1)错，无氧呼吸也是呼吸作用，其本质都是氧化分解释放能量。(2)错，低氧环境消耗有机物最少，但会产生酒精。(3)对，有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。考点40 图析ATP的结构与作用1．ATP的结构简析(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)简称：三磷酸腺苷。(3)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。(4)结构简式：A—P～P～P(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。2．不同化合物中“A”的含义下列A代表含义的区别为：3．ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线(1)在无氧条件下，可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。(2)随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加，但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。4．ATP的形成途径注意 生物体内产生ATP的途径有光合作用和细胞呼吸两条，场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体三个，但植物不见光部位如根部细胞和动物细胞一样，途径只有一条，场所只有两个。5．ATP在细胞内存在的特点(1)含量少；(2)普遍存在；(3)易再生，转化迅速。1．在下列五种化合物的化学组成中，“?”中所对应的含义最接近的是 ( )A．①⑤ B．②③C．③④ D．①④答案 D解析 ①是ATP，②是核糖核苷酸，③是DNA，④是RNA，⑤是tRNA，因此，“?”中所对应的含义分别是腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤。2．(2012·北京理综，1)细胞中不能合成ATP的部位是 ( )A．线粒体的内膜B．叶绿体中进行光反应的膜结构C．内质网的膜D．蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜结构答案 C解析 在线粒体内膜上会发生有氧呼吸的第三阶段，产生大量的ATP；光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，结果产生ATP和[H]；蓝藻(蓝细菌)虽然没有叶绿体，但有叶绿素等，其进行光反应的膜结构上也会产生暗反应所需的ATP和[H]；而选项C中的内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工以及脂质合成的车间，ATP不属于蛋白质和脂质，因此内质网的膜与ATP合成无关。考点41 有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较1．有氧呼吸过程比较项目 第一阶段 第二阶段21世纪教育网 第三阶段21世纪教育网场所 细胞质基质 线粒体 线粒体反应物 葡萄糖 丙酮酸和水 [H]和氧气生成物 丙酮酸和[H] 二氧化碳和[H] 水产生ATP量 少量 少量 大量与氧的关系 无关 无关 有关2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较注意 (1)有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用的第一阶段；都在活细胞内，其本质都是有机物氧化分解释放能量的过程，即无氧呼吸不需要氧气，但该过程也是氧化分解。(2)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。(3)有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。(4)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。(5)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。3．(2011·海南卷，4)细胞内糖分解代谢过程如图所示，下列叙述错误的是 ( )A．植物细胞能进行过程①和③或过程①和④B．真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]答案 B解析 植物细胞能进行过程①和②、①和③、①和④；真核细胞的细胞质基质中能进行无氧呼吸的全过程，即①和③或①和④；动物细胞中过程②(有氧呼吸第二、三阶段)比过程①(有氧呼吸的第一阶段)释放的能量多；包括乳酸菌在内的细胞无氧呼吸过程中，第一阶段(①)产生的[H]，在第二阶段(③或④)消耗。4．(2012·江苏卷，23)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选) ( )A．1和3都具有双层生物膜B．1和2所含酶的种类不同C．2和3都能产生大量ATPD．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]答案 BD解析 分析有氧呼吸过程可知：在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段，将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，并产生少量ATP，所以1为细胞质基质，甲为丙酮酸；在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段，将丙酮酸和水分解为CO2、[H]，并产生少量ATP，所以2为线粒体基质，乙为[H]；在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP，所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同，进行的化学反应也不同，B项正确；2线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲为丙酮酸，乙为[H]，D项正确。考点42 细胞呼吸的影响因素及其应用1．内部因素(1)植物种类：阳生>阴生(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(1)温度：温度通过影响与呼吸作用相关的酶的活性而影响呼吸作用。一般而言，在一定范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而增强。(2)氧气浓度：绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧气浓度之间的关系，可用右图表示。①当氧气浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，Q点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度。②当氧气浓度在0～10%之间，有氧呼吸与无氧呼吸并存，随着氧气浓度的增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。③当氧气浓度大于或等于10%时，无氧呼吸消失，此后只进行有氧呼吸。但当氧气浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。④当氧气浓度为C时，有机物消耗量相对较少，在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好。⑤氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生CO2的量，所以，两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为0。(3)水：在一定范围内，细胞的含水量越高，细胞呼吸作用越强。(4)CO2：在一定范围内，环境中CO2浓度越高，细胞呼吸越弱。3．细胞呼吸原理的实践应用(1)用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。(2)酿酒时(3)食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。(4)土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；无土栽培时要及时通入空气，避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。(5)贮存粮食水果的条件——低氧(不是无氧)、低温；但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。(6)提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。21世纪教育网5．(经典题)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：(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是________________________________________________________________________。(2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，此时O2吸收量________(＞、＜、＝)CO2的释放量。(3)氧浓度调节到______点的对应浓度时，更有利于蔬菜粮食的贮存。理由是________________________________________________________________________。(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”或“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。答案 (1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制 (2)P ＝ (3)R 此时有氧呼吸较弱，无氧呼吸受抑制，有机物的消耗最少 (4)一样多 1/3 (5)所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在X轴上的投影点。如图(虚线)所示： 据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：(1)无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。(2)不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。(3)当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。(4)当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：①若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。②若>，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。③若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。 (2012·西城区测试)将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 ( )A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体解析 据O2与CO2的比例答案 D 对ATP与ADP转化图解识别不到位 如图表示的是ATP与ADP之间的转化图，可以确定 ( )A．A为ADP，B为ATPB．能量1和能量2来源相同C．酶1和酶2是同一种酶D．X1和X2是同一种物质错因分析 未找到解题突破口——能量1、2和物质X1、X2的箭头方向在解题中的重要性。[来源:21世纪教育网]解析 本题考查对ATP和ADP之间相互转化知识的理解和掌握。由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP中高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2是催化不同反应的不同的酶；X1和X2是同一种物质，即Pi。答案 D纠错笔记 ATP与ADP的相互转化(1)转化图解(2)图示信息：①ATP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；能量1指光能或有机物氧化分解释放的化学能，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。③ADP、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重复利用的，能量是不可逆的，整个反应是不可逆的。④合成ATP的过程中有水生成。 题组一 ATP相关知识考查1．(高考组合题)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是 ( )A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC．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进行D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体答案 B解析 叶肉细胞在光照条件下，叶绿体可通过光反应产生ATP，在有氧条件下，细胞质基质、线粒体可通过呼吸作用产生ATP，因此选B；C应是酶的作用；D中叶绿体产生的ATP用于自身暗反应，不用于其它生命活动需要。2．ATP是生物体内重要的能源物质，下列有关叙述不正确的是 ( )A．AMP可以作为合成ADP及mRNA的原料B．甲过程中释放的能量可以用于C3还原或细胞分裂C．丁过程中合成ATP所需能量可以是光能、化学能、热能D．催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶答案 C解析 分析图示不难发现，ATP、ADP、AMP三者在一定条件下可相互转化，其中AMP是一磷酸腺苷，相当于腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一；ATP是细胞的直接能源物质，可参与C3的还原或细胞分裂；合成ATP所需的能量主要是光能和化学能，没有热能；乙过程是分解过程，丙过程是合成过程，两者所需的酶肯定不是同一种酶。题组二 细胞呼吸过程3．关于有氧呼吸的过程，以下叙述正确的是 ( )A．全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行B．第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和ATPC．第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的ATPD．第三阶段是[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP答案 D解析 有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖分解成丙酮酸，只产生少量的[H]和ATP；第二阶段在线粒体中进行，丙酮酸和水被彻底分解成CO2，产生大量的[H]和少量的ATP；第三阶段也在线粒体中进行，[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP。题组三 细胞呼吸影响因素4．(2010·福建理综，1)下列有关豌豆的叙述，正确的是 ( )A．萌发初期，种子的有机物总重量增加B．及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害C．进入夜间，叶肉细胞内ATP合成停止D．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多答案 B解析 在萌发初期，种子不能进行光合作用，其所需的营养物质是由种子储存的营养物质分解提供的，所以在萌发初期，种子内有机物不断消耗，有机物总重量减少，A项错误。积水过多时，豌豆根周围的氧气浓度较低，根细胞进行无氧呼吸而产生酒精；及时排涝，可以避免酒精的产生，进而可以防止酒精对根细胞的毒害，B项正确。进入夜间，叶肉细胞的细胞呼吸仍在继续，可以产生ATP，C项错误。叶绿体中的叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光；黄化的叶片中叶绿素含量减少，叶绿体对红光的吸收会减少，D项错误。题组四 细胞呼吸的综合考查5．在科学研究中常用呼吸熵(RQ＝释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x mm和y mm。x和y值反映了容器内气体体积的减少量(装置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸产生的CO2)。请回答下列问题：(1)若测得x＝180 mm，y＝50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是________(保留两位小数)。假设发芽种子仅进行有氧呼吸，根据呼吸熵数值可以推测有氧呼吸分解的有机物中除________以外还有其他有机物。(2)为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置，对照装置的容器和小瓶中分别放入等量死的发芽种子和蒸馏水，设置对照装置的目的是____________________________________________________________________________________________________。(3)假设发芽种子呼吸消耗的有机物全部为葡萄糖，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离x＝300 mm，y＝－100 mm(装置2着色液向右移动了100 mm)，则可推断有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是________。答案 (1)0.72 糖类 (2)用于校正装置1和装置2内因物理因素(或非生物因素)引起的容积变化 (3)1∶1解析 (1)装置1中着色液移动距离代表O2消耗量，装置2中着色液移动距离代表O2消耗量减去CO2释放量，故该发芽种子的呼吸熵为130/180≈0.72。若种子仅进行有氧呼吸且底物均为糖类的话，装置2中着色液应不移动。(2)另设一组对照，除加入的是等量死的发芽种子外，其他条件均与装置2相同，其目的是排除无关变量对实验结果的影响。(3)用着色液的移动距离表示容器中气体体积的变化。由题意可知，总耗氧量是300，总二氧化碳释放量为400。有氧呼吸消耗氧气量为300，释放二氧化碳量为300，消耗葡萄糖量为300/6＝50；无氧呼吸释放的二氧化碳量为400－300＝100，消耗葡萄糖量为100/2＝50。【组题说明】考 点 题 号 错题统计 错因分析ATP有关知识 4、5、11、16细胞呼吸过程 1、2、3、6、7、8、12、13、15、17影响因素 9、10、14特别推荐 图示信息推断题—2、3、4、71．(2011·上海卷，4)下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是 ( )A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B．剧烈运动时的人骨髓肌细胞C．酸奶生产中的乳酸菌D．受涝的植物根细胞答案 D解析 动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植物的常态 根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。2．下图中曲线a表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化，曲线b表示有氧呼吸释放的CO2量的变化，则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下图中的 ( )答案 B解析 从题干图中曲线可知，随着有氧呼吸强度的增加，无氧呼吸强度逐渐减小，因此曲线应呈下降趋势，排除A、D两项。另外O2含量持续上升，无氧呼吸释放CO2的量应持续下降，C项曲线中间突然上升，与实际情况不符，故排除C项。3．如图为某同学构建的在晴朗白天植物的有氧呼吸过程图，下列说法正确的是 ( )A．催化2→3的酶存在于细胞质基质中B．产生的8主要用于合成ATPC．6部分来自叶绿体D．3全部释放到大气中答案 C解析 从图中可判断1～8分别是葡萄糖、丙酮酸、CO2、H2O、[H]、O2、H2O、能量。丙酮酸产生CO2，属于有氧呼吸的第二阶段，在线粒体中进行；有氧呼吸产生的能量仅有约40%储存在ATP中，其余以热能的形式散失；在晴朗的白天，植物光合作用很强，不仅要从外界吸收CO2，而且植物有氧呼吸产生的CO2也通过扩散作用进入叶绿体，参与光合作用，同时光合作用释放的大量O2也通过扩散作用进入线粒体参与有氧呼吸。4．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是( )图2A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键B．ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量C．ATP与ADP相互转化过程中物质是可重复利用的，能量是不可逆的D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响答案 D解析 ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的，腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成；酶具有催化作用，具有高效性、专一性及作用的条件比较温和等特点，所以其发挥作用时要受到温度、酸碱度等其他因素的影响。5．下列有关ATP的叙述，正确的是 ( )A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B．光合作用产物中的化学能全部来自ATPC．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D．细胞连续分裂过程中，伴随着ATP与ADP的相互转化答案 D解析 蓝藻是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸是在细胞膜内陷形成的一个特殊结构中进行的；光合作用的光反应阶段将光能转换成活跃的化学能，储存于ATP和[H]中，在暗反应阶段，ATP和[H]中的活跃的化学能转化为储存在糖类等有机物中的稳定的化学能；ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成，腺苷由腺嘌呤和核糖组成；细胞分裂需消耗ATP，即发生ATP到ADP的转换，而细胞中ATP的含量总是处于动态平衡中，随ATP的消耗，又不断发生ADP到ATP的转换，从而保证稳定的供能环境。6．如图表示的是有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是 ( )A．①②③中数值最大的是①B．产生①②的场所是线粒体C．④代表的物质是氧气D．乳酸菌能完成图示全过程答案 C解析 ①②③表示的是有氧呼吸过程中释放出的能量，其中第三阶段[H]和氧气结合，释放的能量最多。有氧呼吸第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二、三阶段在线粒体中进行。乳酸菌是厌氧型原核生物，没有线粒体，也不进行有氧呼吸。7．下图表示生物异化过程中的物质代谢示意图。对该图的解释，正确的是 ( )A．在人体内，胰高血糖素能促进①、②过程B．在人的细胞线粒体中含有③、⑤过程所需的各种酶C．在酵母菌的细胞质基质中含有③、⑥过程所需的各种酶D．在生物细胞内发生的③过程称为无氧呼吸答案 C解析 胰高血糖素能促进肝糖元的水解，但不能促进淀粉的水解；线粒体中不含有分解葡萄糖的酶；生物细胞内发生葡萄糖水解为丙酮酸的反应，可以是有氧呼吸也可以是无氧呼吸。8．现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密封的棕色广口瓶内，各加入适量(等量)的水。在25℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示。请据图判断下列说法错误的是 ( )A．当t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的细胞有氧呼吸引起的B．A种子比B种子的呼吸速率快C．A、B种子释放CO2量的变化趋势是逐渐增加D．在0～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是种子进行了无氧呼吸[来源:21世纪教育网]答案 C解析 在温度、水分、O2条件适宜的情况下，种子萌发时细胞呼吸类型主要为有氧呼吸，消耗O2，使瓶内O2含量降低；A种子比B种子的呼吸速率快可以通过曲线斜率来判断；种子萌发初期进行无氧呼吸，释放CO2；A、B种子释放的CO2的量逐渐增加抑制了有氧呼吸的进行，释放速率逐渐减小。9．下列叙述符合生物学原理的是 ( )A．水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B．快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳的过程C．蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间D．淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的答案 B解析 水稻根部主要进行的是有氧呼吸，氧气从水稻中空的茎可到达根部细胞，A错误；蔬菜储藏环境应该是低氧、零上低温、具有一定湿度，C错误；淀粉先水解成葡萄糖，再由酵母菌进行无氧呼吸，才能产生酒精，D错误；剧烈运动时，人体的能量供应主要来自有氧呼吸将有机物分解成二氧化碳和水的过程，B正确。10．呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。如图所示的是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系，以下叙述正确的是 ( )A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱B．b点有氧呼吸强度大于a点21世纪教育网C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化答案 B解析 酵母菌氧化分解葡萄糖的过程中，如果只进行有氧呼吸，则放出的CO2量与吸收的O2量相等，即RQ＝1。当放出的CO2量大于吸收的O2量时，表明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且差值越大，无氧呼吸所占的比例越大，即呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强。因为b点的RQ小于a点的RQ，所以b点有氧呼吸强度大于a点的有氧呼吸强度。呼吸熵(RQ)表示放出的CO2量/吸收的O2量，并不代表细胞呼吸强度，故D错误。11．ATP是细胞中的能量通货，下列关于ATP的叙述中不正确的是 ( )A．人在饥饿时，ATP可水解为1个腺苷和3个磷酸B．ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”表示不同物质C．ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能D．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质中都能形成ATP答案 A解析 ATP只有2个高能磷酸键，一般可水解产生1个腺嘌呤核糖核苷酸和2个磷酸，不会产生3个磷酸，A项错误；ATP中的“A”表示腺苷，但ATP彻底水解后产生的“A”是腺嘌呤，B项正确；光合作用可将光能转化为ATP中的能量，再将ATP中的能量转化为化合物中的能量，即化学能；细胞呼吸能将化合物中的化学能转化为ATP中的能量，一些发光生物能将ATP中的能量转化为光能，C项正确；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都发生在细胞质基质中，故D项正确。12．下图是探究酵母菌呼吸方式的装置，下列相关叙述错误的是 ( )A．假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸B．假设装置一中的液滴不动，装置二中的液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸C．假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸D．假设装置一中和装置二中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸答案 D解析 装置一中的液滴不动，说明不消耗氧气，即酵母菌只进行无氧呼吸；装置二中的液滴不移动，说明产生的二氧化碳量与吸收的氧气量相等，则酵母菌只进行有氧呼吸。13．如图所示为不同距离的跑步过程中，有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。下列说法中正确的是 ( )A．跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越大B．1 500米跑时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相当C．100米跑时，所需ATP主要由有氧呼吸产生D．马拉松跑时，肌肉细胞呼吸释放的CO2与吸收的O2之比为1∶1答案 D解析 分析题图可知，跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越小。1 500米跑时，有氧呼吸与无氧呼吸供能的百分比相同，推测可知有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖量少。100米跑时，所需ATP主要由无氧呼吸产生。马拉松跑时，主要是进行有氧呼吸，但仍有部分无氧呼吸，人体肌肉细胞进行无氧呼吸时不消耗O2也不产生CO2，故肌肉细胞呼吸释放的CO2与吸收的O2之比为1∶1。14．下列各项中，与细胞呼吸原理的应用无关的是 ( )A．晒干小麦种子以延长保存期限B．对番茄植株进行摘心以增加产量C．夜晚适当降低温室内的温度以提高产量D．农村采用密闭的土窖来保存水果、蔬菜答案 B解析 对番茄植株进行摘心，利用的原理是打破顶端优势，促使侧枝发育，以增加番茄产量。晒干的小麦种子中含水量低，可降低细胞呼吸强度，有利于延长种子保存期限。在温室内，夜晚适当降低温度可降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗，有利于提高产量。密闭的土窖里氧气浓度低而二氧化碳浓度高，呼吸作用弱，有利于水果、蔬菜的保存。15．巴斯德发现，利用酵母菌酿酒的时候，如果发酵容器中存在O2，会导致酒精产生停止，这就是所谓的巴斯德效应。直接决定“巴斯德效应”发生与否的反应及其场所是( )[来源:21世纪教育网]A．酒精＋O2→丙酮酸，细胞质基质B．丙酮酸＋O2→CO2，线粒体C．[H]＋O2→H2O，线粒体D．H2O→O2＋[H]，囊状结构薄膜答案 C解析 “巴斯德效应”的发生是因为发酵容器中存在O2并参与有氧呼吸过程，导致酒精产生停止。而在有氧呼吸过程的第三阶段有O2参与，并与[H]结合产生H2O，同时释放大量能量。16．下图为生物体的新陈代谢与ATP关系的示意图，请回答：(1)海洋中的电鳗有放电现象，其电能是由图中的______________________________过程释放的能量转变而来的。(2)某人感冒发烧，其体温上升所需要的热量是由图中________过程释放出来的。(3)用图中的数字依次表示光能转变为骨骼肌收缩所需能量的过程：_________________。(4)医药商店出售的ATP注射液可治心肌炎。若人体静脉滴注这种药物，ATP到达心肌细胞内最少要通过几层细胞膜 ( )A．1层 B．2层 C．3层 D．4层(5)经测定，正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是__________________________________。答案 (1)④ (2)③ (3)①②③④ (4)C(5)ATP与ADP之间进行相互转化[21世纪教育网]21世纪教育网解析 在绿色植物体内，光能转变成ATP中的化学能，然后再转移到有机物中，有机物被动物消化吸收后，可以氧化分解释放出其中的能量，这些能量大部分以热能的形式散失，维持生物体的体温，少部分能量转移到ATP中之后可以用于各种生命活动，如生物放电、肌肉收缩等。静脉滴注ATP时，ATP要到达组织细胞内，首先要通过毛细血管的管壁细胞(2层膜)，然后进入组织细胞(1层膜)，共通过3层细胞膜。17．(2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。 试管编号加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌A B C D E F葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋丙酮酸 ＋ － ＋ － － －氧气 ＋ － ＋ － ＋ －注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。(1)会产生CO2和H2O的试管有__________，会产生酒精的试管有__________，根据试管__________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)继续进行。答案 (1)C、E B、F B、D、F (2)线粒体内膜 能解析 (1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热的形式耗散；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第四单元 第12课时.doc 第四单元 第13课时.doc 第四单元 第14课时.doc 第四单元 第15课时.doc 第四单元 第16课时.doc 第四单元 第17课时.doc 第四单元 第18课时.doc 第四单元 第19课时.doc 第四单元 第20课时.doc 第四单元 第21课时.doc 第四单元 第22课时.doc 第四单元 第23课时.doc 第四单元 第24课时.doc 第四单元 考能专项突破.doc
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