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浙科版2019版新教材 生物必修1
第三章知识点清单
目录
第三章　细胞的代谢
第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
第二节　酶是生物催化剂
第三节　物质通过多种方式出入细胞
第四节　细胞呼吸为细胞生活提供能量
第五节　光合作用将光能转化为化学能
第三章　细胞的代谢
第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
1. ATP的作用实验
(1)实验过程：有学者利用刚刚失去收缩功能的离体肌肉进行实验：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后观察肌肉反应，肌肉没有收缩；然后，在同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。
(2)实验结论：作为能源物质的葡萄糖不能直接被肌肉利用，而ATP可以。
(3)ATP的能量转化特点：在细胞中，ATP转化率非常高，在它形成后的1 min内就被消耗掉了。
(4)ATP的功能：是生命活动的直接能源。
2. ATP的结构
　　ATP的中文名称为腺苷三磷酸，其中的2个高能磷酸键稳定性较差，水解时可
释放出大量的能量。
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1. ATP的分布与含量：在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细
胞溶胶等结构中，但含量很低。
2. ATP的水解及水解释放的能量的去向
(1)ATP在细胞中易于水解。在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。
(2)ATP水解时释放出的能量可以被细胞利用，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗能量的活动。
3. ATP的形成：ATP在细胞中易于再生。在另一种酶的作用下，ADP和1个磷酸结
合重新形成ATP，在这个过程中吸收的能量以高能磷酸键的形式储存起来。
4. ATP-ADP循环：通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反
应，此过程被称为ATP-ADP循环。
(1)细胞中ATP-ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平
(2)ATP所含能量不多，便于流通使用，是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞内能
量转换和利用中起着关键作用。
三、ATP与RNA结构的关系
AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，
是构成RNA的基本单位之一。
四、ATP与ADP相互转化的能量供应机制
1. 人体中ATP的含量很低。人体每天所需的能量需要水解100~150 mol的ATP，相当于50~75 kg的ATP，所以1个ATP分子每天要被重复利用1 000~1 500次。ATP分子不能被储存，ATP合成后在短时间内被消耗。在人的骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动3 s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中，ATP的相对含量变化如图所示。
2. ATP与ADP的相互转化
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP+Pi+能量ATP ATPADP+Pi+能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量转化 储能——与放能反应相联系 放能——与吸能反应相联系
反应场所 细胞溶胶、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
结论 ATP与ADP相互转化时，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆
第二节　酶是生物催化剂
一、绝大多数酶是蛋白质
1. 酶的概念和本质：酶是由活细胞产生的一类生物催化剂，大多数酶是蛋白质，极
少数酶是RNA。
2. 酶的特点
(1)具有促使反应物发生化学变化而本身却不发生化学变化的特点。
(2)酶分子有一定的空间结构，能和底物分子结合。
3. 酶与底物结合示意图
4. 酶活性：一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。酶作用的强弱可
用酶活性表示。
a. 酶的本质并非全为蛋白质，极少数酶为RNA。酶的基本单位为氨基酸或核糖核
苷酸。
b. 并非具有分泌功能的细胞才能产生酶，活细胞一般都能产生酶。
c. 酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外或生物体外发挥作用，如各种消化
酶。
二、酶的催化功能具有专一性
1. 酶的专一性：由于酶分子的结构只适合与一种或者一类分子结合，所以一种酶只
能催化一种底物或者少数几种相似底物的反应。
2. 探究酶的专一性
(1)实验原理
①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在相关酶的催化作用下都能水解成还原糖。
②还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应，生成红黄色沉淀。
(2)注意事项
①该实验反应温度为37 ℃恒温，原因是唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃，同时排除
温度对实验的干扰。
②本实验检测试剂不能使用碘-碘化钾溶液，因为碘-碘化钾溶液无法检测蔗糖是
否水解。
三、酶的催化功能具有高效性
1. 活化能的概念及酶作用机理
(1)活化能：化学反应进行时需要吸收能量以断开反应分子的化学键，使反应物活
化并完成化学反应生成产物，这种化学反应过程中所需要的能量被称为活化能。
(2)酶作用机理：降低化学反应的活化能，使得化学反应加快。
B表示无催化剂时反应所需的活化能；
C表示有无机催化剂时反应所需的活化能；
D表示有酶时反应所需的活化能；
A表示酶降低的活化能。
2. 酶的高效性：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
3. 探究酶催化的高效性
(1)实验原理
①过氧化氢在自然条件下分解缓慢，过氧化氢酶和二氧化锰可催化过氧化氢分解。
②通过观察气泡生成速率或比较对卫生香的助燃程度可以了解过氧化氢酶的催化效率。
(2)注意事项
①实验要用新鲜的鸡肝或生的马铃薯块茎，其中的过氧化氢酶活性高。
②实验中鸡肝或生马铃薯块茎要制成匀浆。过氧化氢酶主要存在于细胞中，若没有制成匀浆，会导致实验现象不明显。
四、酶的催化功能受多种条件的影响
1. 影响因素：pH、温度、底物浓度、有机溶剂、重金属离子、酶的浓度、酶的激
活剂和抑制剂等。
2. pH：酶通常在一定pH范围内才起作用，而且在某一pH下作用最强。
3. 温度：酶促反应都有一个最适温度，在此温度以上或以下，酶活性均会下降。
这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面：
其一，温度升高，反应物分子具有的能量增加，反应速度加快；
其二，酶是蛋白质，酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变，导致热变性.温度升得越高，酶变性的速率越快，升到一定温度，酶将完全失去活性。
这两个作用叠加在一起，使得酶所催化的反应表现出最适温度。
4. pH对过氧化氢酶的影响
(1)实验原理
①过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生水和氧气，pH影响过氧化氢酶的活性，从而
影响单位时间氧气的生成量。
②用倒置量筒中的气体量来表示氧气的生成量。
(2)注意事项：不宜用淀粉和淀粉酶作实验材料，因为在该实验中要设置酸性处理组,而酸(H+)会促进淀粉的水解，从而影响实验结果。
五、实验设计
1. 酶解法鉴定酶的本质
　　从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，极少数的酶是RNA。酶必
须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某
酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计方案如图：
2. 验证酶的高效性
(1)设计思路：通过对不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。
(2)设计方案
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物
试剂 与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液) 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率较慢，或反应用时长
结论 酶具有高效性
(3)酶高效性相关曲线分析
①酶的催化效率高于无机催化剂。
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间
(即改变反应速率)，不能改变化学反应的平衡点和方向。
3. 验证酶的专一性
(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种底物(等量) 与酶相对应 的底物 另外一种 底物
酶 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)
现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性
4. 探究酶的最适温度、最适pH
(1)原理：在适宜的温度、pH条件下，酶可以较快地催化反应的进行，低于或高于最
适条件，酶催化能力均会降低。
(2)思路：设置一系列等梯度的不同温度、pH条件，检测相关条件下的反应速率，以
反映酶的活性，从而找出酶的最适温度和最适pH。
(3)实例：以过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验探究酶的最适pH。
六、影响酶促反应速率的因素及有关曲线分析
1. 酶活性受温度、pH、酶的激活剂和抑制剂等因素的影响。酶抑制剂是指能与酶结合并降低酶活性的分子，可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两类。竞争性抑制剂是产生竞争性抑制作用的抑制剂，它与被抑制的酶的底物通常有结构上的相似性，能与底物竞相争夺酶分子上的活性位点，从而产生酶活性的可逆的抑制作用(如图A、B所示)。非竞争性抑制剂在化学结构和分子形状上与底物无相似之处，在活性部位以外的地方与酶结合，引起酶的构象发生变化，导致活性部位不能再结合底物(如图C所示)。若底物先与活性部位结合，就会导致酶的非竞争性抑制剂结合部位的构象改变，致使非竞争性抑制剂无法再与酶结合。
2. 辨别影响酶促反应速率的各种曲线图
(1)温度、pH等对酶促反应速率的影响曲线分析
①甲、乙图分别表示温度、pH对酶促反应速率的影响。低温抑制酶的活性，升高温度可使酶活性恢复；高温使酶活性丧失，降温不能恢复酶活性。pH过低或过高均使酶活性丧失，不再恢复。因此，应在低温和适宜pH下保存酶。
②丙图表示在酶浓度一定的情况下，一定范围内增加底物浓度，酶促反应速率随之加快，超过一定范围后，酶促反应速率不再随之增加。“饱和点”出现的主要原因是酶量有限，存在酶的饱和现象。
③丁图表示在底物充足的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(2)不同操作对生成物量的影响曲线分析
A B C
①底物一定的情况下，达到平衡后的生成物总量也是固定的，曲线斜率可表示反
应速率。
②由红线改变成绿线的可能操作：
A——底物浓度和酶浓度均增大；
B——底物浓度不变，酶浓度增大；
C——反应达到平衡后补充底物。
第三节　物质通过多种方式出入细胞
一、被动转运不需要消耗能量
1. 被动转运：物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧。
2. 扩散与渗透
扩散 渗透
概念 扩散是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象 一般来说，水分子通过半透膜的扩散称为渗透
举例 氧、二氧化碳等气体分子，酒精、甘油等脂溶性物质的跨膜运输 水分子通过渗透作用进入红细胞和植物细胞
区别 条件 两处物质相对含量不等 a. 具有一层半透膜(或选择透过性膜) b. 膜两侧溶液存在浓度差
结果 两处物质相对含量相等 半透膜两侧的溶剂分子达到动态平衡
联系 渗透作用是扩散作用的一种特殊方式
3. 细胞的渗透吸水与失水
吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液中溶质的浓度小于细胞质(或细胞液)浓度 外界溶液中溶质的浓度等于细胞质(或细胞液)浓度 外界溶液中溶质的浓度大于细胞质(或细胞液)浓度
现象 动物 细胞涨大甚至破裂 细胞无变化 细胞皱缩
植物 细胞膨胀 细胞无变化 细胞发生质壁分离
a. 水分子的移动方向是双向的，但最终结果是从低浓度溶液流向高浓度溶液的水
分子数多。
b. 渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。
4. 易化扩散
(1)概念：需借助载体蛋白将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧的过程。
(2)特点
①物质由高浓度一侧向低浓度一侧运输。
②需要载体蛋白。
③不消耗能量。
(3)载体蛋白：载体蛋白分子与被转运的分子或离子结合后改变形状，把分子或离子转运至膜的另一侧。将分子或离子释放后，载体蛋白又恢复至原来的形状。
二、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1. 实验原理：植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中，由于细胞液浓度与外界溶液中溶质的浓度的差异，植物细胞可能因为吸水、失水引起细胞形态的变化，这些变化可以通过显微镜观察到。
2. 实验步骤
3. 实验现象与结论

(1)成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液中溶质的浓度大于细胞液的浓度时，细胞通过渗透作用失水，植物细胞出现质壁分离现象。细胞壁与细胞膜之间充满的是外界溶液。
(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水的浓度，植物细胞通过渗透作用吸水，发生质壁分离复原现象。
4. 实验注意事项
(1)必须选用活的成熟植物细胞为实验材料。
(2)使用的蔗糖溶液的浓度要适宜。浓度过低，质壁分离不明显，影响观察；浓度过高，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原现象。
(3)质壁分离时间不能过长，否则可能会导致不能发生质壁分离复原。
(4)不需要设置对照实验。
三、主动转运需要载体蛋白，并且消耗能量
1. 概念：细胞把离子或分子从低浓度处运到高浓度处，这类逆浓度梯度的转运称为
主动转运。
2. 特点
(1)物质从低浓度处向高浓度处运输。
(2)需要消耗能量：主动转运所需的能量来自细胞中的ATP。
(3)需要载体蛋白。
3. 意义：主动转运能够根据细胞的需要转运分子或离子，是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，它可以保持细胞内部某些物质的浓度与周围环境相比有较大的差别
四、有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
胞吞 胞吐
条件 细胞摄取或排出某些大分子
特点 a. 物质通过囊泡转移；b. 需要消耗能量；c. 不需要载体蛋白
方向 胞外→胞内 胞内→胞外
实例 变形虫摄食 消化腺分泌消化酶
五、渗透作用现象及原理分析
1. 溶质不能通过半透膜的情况

(1)初始S1、S2溶液液面等高，若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，外观上表现为S1溶液液面高于S2溶液；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面低于S2溶液。
(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓
度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2. 溶质能通过半透膜的情况

初始半透膜两侧S1、S2溶液液面等高，若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的。随着溶质的扩散，最终S1溶液和S2溶液浓度相等，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1溶液和S2溶液液面持平。若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。
六、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1. 发生质壁分离及质壁分离复原的条件
(1)活细胞。
(2)有细胞壁和大液泡。
(3)细胞液与外界溶液有浓度差。
2. 发生质壁分离及质壁分离复原的原因
(1)发生质壁分离的原因
①内因：细胞膜及其以内部分伸缩性>细胞壁的伸缩性。
②外因：细胞液浓度<外界溶液溶质的浓度，细胞失水。
(2)发生质壁分离复原的原因
①内因：细胞膜及其以内部分伸缩性>细胞壁的伸缩性。
②外因：细胞液浓度>外界溶液溶质的浓度，细胞吸水。
3. 细胞能否发生质壁分离及质壁分离复原的判断方法
(1)从细胞角度分析
①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离及质壁分离复原现象。
②死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及质壁分离复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在溶质可穿膜的溶液(如KNO3溶液、甘油)中，细胞可发生先质壁分离后自动复原现象。
②在溶质不能穿膜的溶液中，细胞只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象
③细胞在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但很可能会因过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原现象。
七、物质转运方式的区别和联系
1. 原尿中氨基酸、Na+等物质的浓度与血浆中的基本相同。位于肾小管管腔内的原尿经肾小管和集合管选择性重吸收后形成尿液。科学家在肾小管上皮细胞的细胞膜上发现了水通道蛋白(一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质)。
2. 正常情况下尿液中不含氨基酸。图1为肾小管壁及相关结构示意图，图2表示
部分物质进出肾小管上皮细胞，其中氨基酸与Na+协同运输。
图1 图2
3. “三看法”快速判定物质出入细胞的方式
4. 物质出入细胞的方式的比较
运输方式 典型图示 运输特点
被动 转运 扩散 a. 运输方向：A(高浓度)→B(低浓度)； b. 不消耗能量
易化 扩散 a. 运输方向：A(高浓度)→B(低浓度)； b. 不消耗能量； c. 需要载体蛋白协助
主动转运 a. 运输方向：A(低浓度)→B(高浓度)； b. 需要消耗ATP； c. 需要载体蛋白协助
胞吞、 胞吐 a. 特点：运输物质需要被囊泡包裹，通过胞吞将物质运至细胞内，通过胞吐将物质运至细胞外； b. 消耗能量； c. 运输物质的性质：可以是固体，也可以是液体
八、影响主动转运和被动转运运输速率的因素
1. 物质浓度对跨膜运输速率的影响

(1)图1表示的运输方式为扩散。
(2)图2表示的运输方式是易化扩散或主动转运。
①若表示易化扩散，则P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。
②若表示主动转运，则P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的数量或能量供应有限。
2. ATP浓度和O2浓度对跨膜运输速率的影响(ATP浓度和O2浓度都与能量供应有
关)

(1)图1表示的运输方式为扩散或易化扩散，被动转运不需要细胞供能。
(2)图2表示的运输方式为主动转运。P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的数量有限。
(3)图3表示的运输方式为主动转运，P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的数量有限；Q点时运输速率不为0，是因为细胞在没有氧气的条件下，可通过无氧呼吸供能。
第四节　细胞呼吸为细胞生活提供能量
一、呼吸与细胞呼吸
1. 呼吸：人体从周围环境中吸入空气，利用其中的氧气，呼出二氧化碳的气体交换
过程。
2. 细胞呼吸：在细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并
且释放出能量的过程。
二、细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解
1. 探究酵母菌的呼吸方式
(1)实验原理：酵母菌在有氧环境与无氧环境中都能生活。不同的氧环境中，酵母
菌的呼吸方式是不同的，呼吸的产物不同，产生的能量也有差异。
(2)实验试剂
①检测CO2
a. 澄清的石灰水：CO2可使澄清的石灰水变浑浊。
b. 溴麝香草酚蓝溶液：一种酸碱指示剂，碱性溶液中呈蓝色，酸性溶液中呈黄色。
溶液中溶有CO2时，其颜色由蓝色变成绿色再变成黄色。
②检测酒精：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
2. 需氧呼吸
(1)过程
第一阶段(糖酵解) 第二阶段 第三阶段
场所 细胞溶胶 线粒体基质 线粒体内膜
物质变化 1葡萄糖→2丙酮酸+ 少量[H] 丙酮酸+H2O→CO2+[H] [H]+O2→H2O
产生ATP量 少量 少量 大量
(2)总反应式

(3)呼吸速率：单位数量的活体组织在单位时间内消耗的氧气量或释放的二氧化碳量
3. 厌氧呼吸
(1)场所：细胞溶胶。
(2)过程
(3)注意：人体肌肉细胞进行厌氧呼吸产生的乳酸则被运至肝脏再生成葡萄糖。
肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施。
三、细胞呼吸是细胞代谢的核心
1. 分解代谢和合成代谢都与细胞呼吸有着密切的关系。
2. 细胞分解代谢主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，人和动物的细胞也可利用脂肪和蛋白质作为能源。
3. 细胞合成代谢的产物是细胞生活、生长和修复损伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些合成反应提供能量(ATP)，另一方面为合成反应提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。
四、细胞呼吸过程
1. 需氧呼吸中氧元素的转移途径
　　由反应式可知，生成物H2O中的氧元素全部来自O2，CO2中的氧元素来自C6H12
O6和H2O。
2. 细胞呼吸中的能量转化
(1)需氧呼吸

(2)厌氧呼吸
3. 需氧呼吸与厌氧呼吸的比较
项目 需氧呼吸 厌氧呼吸
场所 细胞溶胶和线粒体 细胞溶胶
条件 O2、酶 酶
产物 CO2、H2O 乙醇和CO2或乳酸
能量 大量(三个阶段均有能量产生) 少量(只有第一阶段产生能量)
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物不完全分解，大部分能量储存在酒精或乳酸中
联系 第一阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 细胞呼吸是细胞代谢的核心
4. 有关细胞呼吸过程的几个易错点
(1)真核生物细胞并非都能进行需氧呼吸，如蛔虫成虫细胞、哺乳动物成熟的红
细胞只能进行厌氧呼吸。
(2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行需氧呼吸，如蓝细菌等，因为其细
胞中含有与需氧呼吸有关的酶。
(3)相比需氧呼吸，厌氧呼吸对葡萄糖有着更快的利用速率。
(4)厌氧呼吸并不是一定在无氧条件下发生，在低氧环境下也可以发生。
(5)人和某些动物骨骼肌细胞进行厌氧呼吸产生的乳酸能够运至肝脏再生成葡萄
糖，但这是一种吸能反应，需要消耗能量。
(6)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是根细胞厌氧呼吸产生的酒精对细胞有毒
害作用；玉米种子烂胚的原因是胚进行厌氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
五、探究酵母菌细胞呼吸的方式
　　呼吸商(RQ)又称呼吸系数，是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一个指标，常用生物体在同一时间内释放CO2和吸收O2的体积之比或物质的量之比表示。生物体内，糖类、脂肪和蛋白质都能氧化分解供能，但供能顺序不同，只有糖类和脂肪严重不足时，才会出现蛋白质供能。一旦出现蛋白质供能，意味着生物体面临严重病变甚至死亡，因此通常情况所测定的呼吸商为糖类和脂肪的呼吸商。葡萄糖、脂肪和蛋白质的呼吸商如图所示。
1. 利用物质变化探究细胞呼吸方式(以葡萄糖为呼吸底物)
2. 利用实验装置探究某生物的细胞呼吸方式
　　欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以活的发芽种子
为例，以葡萄糖为呼吸底物)。
(1)实验结果预测和结论
①若装置一的着色液滴和装置二的着色液滴均不动，则只进行产生乳酸的厌氧呼吸
②若装置一的着色液滴不动，装置二的着色液滴右移,则只进行产生酒精的厌氧呼吸
③若装置一的着色液滴左移，装置二的着色液滴右移，则同时进行需氧呼吸和产
生酒精的厌氧呼吸。
④若装置一的着色液滴左移，装置二的着色液滴不动，则只进行需氧呼吸或同时进行需氧呼吸和产生乳酸的厌氧呼吸。
(2)物理误差的校正：为了使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用死的发芽种子代替活的发芽种子，其余均相同。
六、影响细胞呼吸的环境因素
　　果蔬的保鲜储藏是果蔬生产过程的重要环节。果蔬储藏的方法较多，大多数是在低温条件下调节储藏环境中的气体成分，使之达到适于果蔬储藏的气体指标，从而得到更好的储藏效果。
　　窖藏是众多果蔬储藏方法中的一种，是将果蔬放在储藏窖中保存。储藏窖的种类很多，在山西、陕西、河南等地有窖洞，四川南充等地储藏柑橘有井窖等。这些窖多是根据当地自然、地理条件的特点建造的，它既能利用稳定的土温，又可以利用简单的通风设备来调节和控制窖内的温度、气体成分。
1. 温度、CO2浓度及含水量对呼吸速率的影响
因素 原因 曲线 应用
温度 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率 a. 在零上低温下储藏蔬
菜、水果； b. 温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，CO2对细胞呼吸的抑制作用增强 粮食、水果储藏时，适当增大CO2浓度可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
含水 量 水既是反应物，又是生成物。在一定范围内，细胞呼吸随细胞含水量的增加而加快，超过一定范围，细胞呼吸会受到抑制 — a. 种子浸泡，有利于萌发； b. 种子晒干，有利于储藏
2. 氧浓度对呼吸速率的影响

(1)分析图甲
①氧气作为需氧呼吸的原料，可同时影响需氧呼吸和厌氧呼吸的速率。
②图甲中O2浓度为0时细胞只进行厌氧呼吸，随O2浓度升高，需氧呼吸逐渐增强，厌氧呼吸逐渐减弱。
③当O2浓度为0~10%时，细胞既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸；O2浓度大于10%
时，细胞只进行需氧呼吸。
(2)分析图乙
①需氧呼吸O2吸收量等于CO2释放量。
②图中R点为两种呼吸CO2释放总量的最低点，此时细胞呼吸消耗的有机物最少，
最适合储存种子或果实。
③AB段长度=BC段长度，说明此时需氧呼吸与厌氧呼吸CO2释放量相等，则此时
需氧呼吸消耗的葡萄糖量应为厌氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
七、细胞呼吸的应用举例与原因分析
应用举例 原因分析
去除作物变黄的叶片 减少有机物的消耗以提高作物产量
无土栽培通入空气，农耕松土 增加氧气的含量，加强根部的需氧呼吸，保证能量
供应，促进矿质元素的吸收
零上低温、低氧、适宜湿度用于蔬果保鲜 降低氧气浓度能抑制细胞呼吸，减少有机物消耗；
低温使呼吸酶活性下降，有机物消耗减少
在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温 低温可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，达到提
高产量的目的
粮油种子的储藏，必须降低含水量，使种子处于风
干状态 降低含水量可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗；如果种子含水量过高，细胞呼吸会加强，有机物消耗增强，且使储藏的种子堆中温度上升，这又进一步促进种子的细胞呼吸，使种子的品质降低
提倡慢跑运动 慢跑可避免肌细胞因为缺氧而进行厌氧呼吸
皮肤破损较深或被生锈铁钉扎伤，需打破伤风针 破伤风杆菌是厌氧细菌，在皮肤深处缺氧的情况
下容易大量繁殖
包扎伤口时用松软的“创可贴” 松软的“创可贴”透气性好，能抑制厌氧病菌的繁殖
第五节　光合作用将光能转化为化学能
一、光合作用与呼吸作用的关系
1. 光合作用和呼吸作用的物质变化
(1)细胞呼吸是将葡萄糖中的C氧化为CO2，游离的O2则被还原为H2O中的O。

(2)光合作用则是将CO2还原为糖，将H2O中的O氧化为O2。

2. 光合作用和呼吸作用的能量变化
(1)细胞呼吸是一个放能反应，它将储存在葡萄糖中的化学能释放出来，供细胞利用
(2)光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量储存在糖分子内，即光合作用是一个将光能转化为化学能的过程。
3. 尽管光合作用从总反应上看好像是细胞呼吸的逆转，但光合作用不是细胞呼吸的逆反应。与细胞呼吸比较，光合作用过程更加复杂，并不像它的反应式所表示的那样简单。
二、光合作用在叶绿体中进行
1. 适用生物：主要为绿色植物和蓝细菌。
2. 同位素标记法探究光合作用氧气来源：运用氧的同位素18O标记的CO2和H2O进
行实验。
6C18O2+12H2O→C6O6+6O+6O2
6CO2+12O→C6H12O6+6H2O+618O2
结果发现，只有供给O时，光合作用释放的才是18O2，由此证实了光合作用释放的氧气来自H2O中的O。
3. 叶绿体的结构与功能
(1)结构
①两层膜：内膜、外膜。
②基粒：由类囊体堆叠而成。
a. 含有叶绿素和其他光合色素及将光能转化为化学能的多种蛋白质。
b. 在类囊体的空腔内含有多种酶，这些酶与H2O的裂解有关。
③基质：类囊体悬浮在其中。基质中含有与光合作用有关的酶、少量的DNA。
(2)功能：是绿色植物进行光合作用的场所。
4. 叶绿体中光合色素的种类、颜色和功能
(1)光合色素的种类及颜色
①叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)都是含镁的有机分子，主要吸收红光和蓝紫光。
②叶绿体中还有类胡萝卜素，其中最多的是胡萝卜素(橙色)和叶黄素(黄色)，它们
都是由碳氢链组成的分子，主要吸收蓝紫光。
(2)光合色素的功能：吸收可见光，将光能转化为化学能，用于有机物的合成。
三、光合色素的提取与分离
1. 实验原理
(1)提取色素原理：光合色素是一类脂溶性物质，可用酒精等脂溶剂溶解、提取色素
(2)分离色素原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素随层析液
在滤纸条上扩散得快，反之则扩散得慢，从而使各种色素相互分离。
2. 实验步骤及现象
(1)实验步骤
a. 提取色素：研磨（①将绿叶烘干，取干粉2g；②加少许SiO2、CaCO3、2~3mL
95%的酒精）；过滤；收集滤液
b. 制备滤纸条
c. 点样：画滤液细线（共画3~4次）
d. 分离色素（①将滤纸条轻轻插入层析液；②用软木塞塞住试管口）
(2)实验现象
　　滤纸条上呈现四色颜色、宽度不同的色素带，如图所示：

3. 正常实验结果分析
(1)从色素带的宽度可推知色素含量：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
(2)从色素带的位置可推知色素在层析液中的溶解度大小：胡萝卜素>叶黄素>叶
绿素a>叶绿素b。
(3)在滤纸上相邻色素带间，距离最近的色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的
是胡萝卜素与叶黄素。
四、光反应和碳反应
1. 光反应与碳反应的比较
项目 光反应 碳反应
场所 光合膜 叶绿体基质
物质 变化 a. 水的光解：H2OH++O2+e-； b. NADPH的合成： H++e-+NADP+NADPH； c. ATP的合成：ADP+PiATP a. CO2的固定： CO2+五碳糖三碳酸； b. 三碳酸的还原： 三碳酸三碳糖； c. 五碳糖的再生：三碳糖五碳糖
能量 变化 光能转化为ATP、NADPH中活
跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能
转化为有机物中稳定的化学能
联系 a. 光反应产生的NADPH和ATP是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质；b. NADPH在碳反应中是还原剂； c. 碳反应虽然不直接需要光，但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环
2. 光合产物在植物细胞中的利用
　　三碳糖是CO2分子进入卡尔文循环后形成的第一个糖，其形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成。在叶绿体内，三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。大部分三碳糖运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。

五、光合作用受环境因素的影响
1. 光合速率(光合强度)：一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。光合作用的强弱一般用光合速率来表示
2. 表观光合速率(净光合速率)：光照条件下，人们测得的CO2吸收量，即植物从外界
环境吸收的CO2总量。
3. 真正光合速率(总光合速率)：光照条件下，植物从外界环境中吸收的CO2的量+细
胞呼吸释放的CO2的量。
4. 影响光合速率的重要因素
(1)光强度：光合速率随光强度的增加而增加，但在强度达到全日照之前，光合作用
已达到光饱和点时的速率，即光强度再增加，光合速率也不会增加。因为在光饱
和点的光强度下，光合作用的光反应已达到最快的速率，所以光强度再增加也不能使光合速率增加。
(2)温度：一定范围内光合速率随温度的升高而加快。光合作用对温度比较敏感，
温度过高则酶的活性减弱或丧失，所以光合作用有一个最适温度。
(3)CO2浓度：CO2直接影响碳反应速率。空气中CO2浓度的增加会使光合速率加快
六、光合色素的提取与分离
1. 提高实验效果的操作及目的
过程 操作 操作目的
提取 色素 选材 取新鲜绿色的叶片放入40~50 ℃的烘箱中烘干 使滤液中色素含量高
实验 试剂 研磨时加95%的酒精 溶解叶片中的色素
研磨时加少量SiO2和CaCO3 使研磨充分和保护叶绿素
实验 操作 迅速、充分研磨 防止溶剂挥发，充分溶解色素
盛放滤液的试管管口加棉塞 防止溶剂挥发和色素分子被氧化
分离 色素 滤纸 条 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液 细线 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再重复画，共画3~4次 增加色素量，使分离的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
2. 异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅
①未加二氧化硅，研磨不充分。
②使用放置数天的绿叶，色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的酒精，提取液浓度过低(正确做法：分次加入少量酒精提取色素)。
④未加或加入碳酸钙过少，叶绿素被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线过粗或连续画滤液细线。
(3)滤纸条上无色素带
①忘记画滤液细线或没有提取出色素。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
七、光合作用过程分析
1. 对光反应与碳反应认识的4个误区
(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。
(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中为细胞质中含有光合色素的光合膜。
(3)光合作用过程中，ATP提供能量；NADPH提供能量并作为还原剂，是氢的载体，
提供氢。
(4)三碳糖或五碳糖的组成元素中有磷。
2. 环境改变时，短时间内光合作用的中间产物和终产物含量的变化
条件 过程变化 模型分析
光照由强到弱，CO2供应不变 ①过程减弱，随ATP、NADPH
减少②③过程减弱，④过程正常
进行
光照由弱到强，CO2供应不变 ①过程增强，随ATP、NADPH
增加②③过程增强，④过程正常
进行
光照不变， CO2由充足到不足 ④过程减弱，随三碳酸减少②③
过程减弱，①过程正常进行
光照不变， CO2由不足到充足 ④过程增强，随三碳酸增加②③
过程增强，①过程正常进行
a. 以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。
b. 以上各物质变化中，三碳酸和五碳糖含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量
的变化是一致的。
八、影响光合作用的环境因素
1. 光强度、CO2浓度、温度对光合作用的影响分析
(1)光强度
①曲线解读
a. A点：只进行细胞呼吸。
b. AB段：随光强度增大，光合速率也逐渐增大，但光合速率小于细胞呼吸速率。
c. B点(光补偿点)：光合速率等于细胞呼吸速率。
d. BC段：光强度不断加强，光合速率不断增加，光合速率大于细胞呼吸速率。
e. C点对应的光强度为光饱和点。
②在生产上的应用：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作
用的时间。
(2)CO2浓度

图1 图2
①曲线解读
a. 图1和图2都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合速率不再增加。
b. 图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1中的B点和图2中的B'点都表示CO2饱和点。
②在生产上的应用：施用有机肥增加产量；温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度；大田生产“正其行，通其风”，即提高CO2浓度，增加产量。
(3)温度

①曲线解读：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性进而影响光合速率。
②在生产上的应用：增加昼夜温差，保证植物有机物的积累。
2. 水和营养元素对光合作用的影响分析
(1)水：既是光合作用重要的反应物，又可影响气孔的开闭，间接影响CO2的吸收，还可影响光合产物的运输，从而影响光合速率。
(2)营养元素：影响细胞内许多化合物的合成，从而影响植物体的光合作用，如氮是
构成细胞内叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素，可以影响叶面积和叶片数量，
从而影响光合作用。
3. 多因素对光合作用的影响分析

(1)曲线解读：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所示因素，在一定范围内随
该因素的不断增强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所示因素不再影响光合速
率，若要提高光合速率，可适当提高图示其他因素的作用强度。
(2)应用
①温室栽培植物时，在光强度一定条件下，白天适当提高温度，可增加与光合作用
有关的酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2进一步提高光合速率。
②当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
九、光合作用与细胞呼吸的综合分析
1. 绿色植物在光照条件下，同时进行光合作用和细胞呼吸，这两种生理作用在植物
体内是密切联系的。植物的光合作用为细胞呼吸提供有机物和氧气，细胞呼吸又可以为光合作用提供二氧化碳和水。因此，光照条件下测得植物有机物的量并非光合作用实际制造的有机物的量，而是光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量的差值，即有机物的积累量，由此所测得的光合速率为净光合速率或表观光合速率。
2. 净光合速率、真正光合速率和细胞呼吸速率三者的关系如图所示。
3. 自然环境中一昼夜植物光合作用曲线

(1)开始进行光合作用：B点时。
(2)光合作用强度与呼吸作用强度相等：C点、E点时。
(3)开始积累有机物：C点时。
(4)有机物积累量最大：E点时。
2. 密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线

(1)光合作用强度与呼吸作用强度相等：D点、H点时。
(2)该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点时玻璃罩内CO2浓度低于A点时玻璃罩
内CO2浓度，说明经过一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用制造的有机物总量>呼吸作用消耗的有机物量，植物有机物有积累。

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