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第5章 细胞的能量供应和利用
课标要求
概念：细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖活动
细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域。
（1）说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等)的影响。
（2）解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
（3）说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
（4）说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
活动要求
探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素。
提取和分离叶绿体色素。
探究不同环境因素对光合作用的影响。
探究酵母菌的呼吸方式。
课标要求
核心知识.答题必备
1．酶的特性包括高效性、专一性和作用条件较温和。2．酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著。3．过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。4．在低温条件下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可恢复。5.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。6.一个ATP分子中有一个腺苷，三个磷酸基团，其中含有两个特殊的化学键。7．ATP与ADP相互转化的反应式是ATP酶1ADP＋Pi＋能量。8．细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。9．动物、人、真菌和大多数细菌等合成ATP时所需能量的主要来源是细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。10．绿色植物合成ATP时所需能量的主要来源是光能和呼吸作用释放的能量。11．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
核心知识.答题必备
12．酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。13．CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。14．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。15．有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O酶(――→)6CO2＋12H2O＋能量。16．无氧呼吸的两种反应类型(1)C6H12O6酶(――→)2C3H6O3(乳酸)＋少量能量；(2)C6H12O6酶(――→)2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。17．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。18．温度主要影响呼吸酶的活性，从而影响呼吸作用。19．氧气浓度为零时，细胞只进行无氧呼吸；随着氧气浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸受到抑制；之后，细胞只进行有氧呼吸。20．随着二氧化碳浓度增加，呼吸速率下降。21．在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增强，随含水量的减少而减弱。
核心知识.答题必备
22．无水乙醇能提取绿叶中的色素，原理是绿叶中的色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。23．层析液可分离色素，原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。24．二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。25．层析后滤纸条自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。26．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。27．参与光合作用的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而与光合作用有关的酶则分布于类囊体膜和叶绿体基质中。28. 光合作用的反应式：CO2＋H2O光能(CH2O)＋O2。29．光反应的场所是类囊体薄膜，产物是O2、NADPH和ATP。30．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物。31．光合作用中的物质转变 (1)H2(18)O→18O2；(2)14CO2→14C3→(14CH2O)。32．光合作用的能量转变：光能→ATP和NADPH中的化学能→糖类等有机物中的化学能。
核心知识.答题必备
33．光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率，这是最主要的因素。34．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。35．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2的浓度高低直接影响暗反应速率。36．无机营养：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分。37．水分：水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合作用强度下降。
一、关于细胞代谢
物质和能量
能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢：
（脱水缩合、光合作用、细胞呼吸等）
细胞代谢的场所：
细胞代谢的实质：
细胞内
注意：主要场所是细胞质基质。
各种化学反应的总称
细胞代谢离不开酶。
为什么细胞代谢离不开酶？
这与酶的作用与特性有关
二、探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解
1.实验原理
H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中Fe3+（每滴溶液中Fe3+ 数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍）和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
2.实验目的
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
1.常温 2.加热
3.加FeCl3 4.加过氧化氢酶.
3.材料用具
新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液
质量分数为3%的FeCl3溶液
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
a.材料：
b.用具：
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。
试管号 1 2 3 4 变量
加入物质（浓度和剂量） 2mL 3% 的H2O2溶液 2mL3% H2O2溶液 2mL3% H2O2溶液 2mL3% H2O2溶液
实验处理 不处理 90℃水浴加热 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液
现象 气泡多少 基本无气泡产生 少 较多 很多
卫生香燃烧 无复燃 复燃 复燃、快速燃烧 复燃、剧烈燃烧 结论 酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，且同无机催化剂相比酶的催化效率更高 1）1号与2号试管相比说明什么？
3）3号与4号试管未经加热，也有大量气泡产生，说明什么？
4）3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4号；酶具有高效性；细胞内每时每刻都进行着成千上万中化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率进行，只有酶能满足这样的要求。
5. 讨论
注意：这是个对照实验，1 号试管是对照组，2号、3号、4 号试管是实验组。
a.实验步骤现象及结论
4. 方法步骤
无关变量
自变量
因变量
2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能，温度过高会造成细胞死亡
6. 结论
酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，且同无机催化剂相比酶的催化效率更高。
注意事项：
（1）肝脏必须是新鲜的，过氧化氢酶是一种蛋白质，不新鲜的肝脏，酶的活性较低。
（2）肝脏要研磨，充分研磨有助于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分
接触。
（3）滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一个试管。原因是少量酶混入FeCl3溶
液中也会影响实验结果的准确性，得出错误的结论。
控制变量和设计对照实验
实验过程中遵循的原则：
单一变量原则、对照原则。
2.对照原则
①变量:
②自变量（单一性原则）:
③因变量（可观测原则）:
④无关变量（等量且适量原则）:
⑤ 单一变量:
对照实验：
1.单一变量原则
实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量，比如催化 剂的种类三氯化铁溶液和肝脏研磨液。
实验过程中变化的因素称为变量。
因自变量改变而变化的变量叫做因变量，比如过氧化氢分解速率。
实验中除自变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量，比如过氧化氢的量，肝脏研磨液的新鲜程度、温度等。
实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。
除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验，对照实验一般设置对照组和实验组，上述实验中的1 号试管是对照组，2号、3号、4 号试管是实验组。因本实验的对照组未做任何处理，这样的对照组叫空白对照。
对照实验
对照组
(施加干扰)
(不施加干扰)
实验组
在无关变量保持适宜且相同的情况下，通过比较、分析实验组和对照组的实验结果(因变量)的差异，得出科学的结论
实验思路的主要内容是描述实验中变量的控制。书写的一般模式为：
分组→处理→检测
确定三变量 自变量 无关变量 因变量 实验思路 ①(处理材料)分组 甲（对照组） 乙
②叙述控制自变量
③表述排除无关变量 ④阐述测量因变量 实验思路的解题思维过程可用下表总结
确定三变量 自变量 无关变量 因变量 实验 思路 ①(处理材料)分组 甲（对照组） 乙
②叙述控制自变量
③表述排除无关变量 ④阐述测量因变量 1.某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想利用以下实验材料和器具设计实验探究不同浓度的复合肥料对水稻种子萌发和生长的影响，请参与他们的实验设计，写出实验思路。
种子大小、饱满程度；影响种子萌发的外界条件；同一粒种子实验的偶然性。
水稻种子萌发和生长(发芽率、幼苗株高)
适量蒸馏水处理
不同浓度的复合肥料溶液
等量的不同浓度的复合肥料溶液处理
给实验组和对照组以相同的适宜种子萌发的外界环境条件
统计发芽率，用测量幼苗株高并计算平均值
选取籽粒饱满、大小一致的水稻种子均分为 组，每组若干粒。
2.过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是
A．1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
A
实验的自变量？控制方法？
实验的因变量？检测指标？
实验包含了哪些对照类型？
哪些操作体现无关变量的控制？
图中①表示：
图中②表示：
图中④表示：
无催化剂时化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能。
图中③表示：
图中⑤表示：
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
三、酶催化的机理
1.活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
2.酶的机理：
降低化学反应的活化能
酶与无机催化剂催化的机理相同，都能降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
3. 加热、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的本质
加热
Fe3+
H2O2酶
为过氧化氢分子提供能量
降低化学反应的活化能
显著降低化学反应的活化能
同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
无机催化剂
生物催化剂
4.酶催化反应的意义
正是有了酶的催化，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
三、酶催化的机理
1.如图曲线表示在不同条件下某化学反应的能量变化过程。
（1）E1、E2、E3分别代表什么？
进行相应化学反应所需的活化能
（2）ΔE代表什么？
酶降低的活化能
（3）从图中能得出哪些结论？
(1)酶能降低反应的活化能，因而具有催化作用。
(2)与无机催化剂相比，酶降低活化能更显著，因而催化效率更高。
1. 关于酶本质的探索
酶到底是什么物质呢？19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”.
1）巴斯德之前：
2）巴斯德：
3）李比希：
4）毕希纳：
5）萨姆纳：
6）切赫和奥特曼：
四、酶的本质
许多化学家都相信糖类变成酒精和二氧化碳是一个纯化学反应，与生命活动无关。
酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。注意重在强调：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。并将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
1.酶的概念
酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
来源 化学本质
合成 场所
原料
过程
作用 功能 原理 场所
不考虑哺乳动物成熟的红细胞
活细胞产生的(酶不能从食物中获得)
有机物
绝大多数酶是蛋白质
少数酶是RNA
核糖体
主要在细胞核
氨基酸
核糖核苷酸
转录和翻译
转录
催化作用
降低化学反应的活化能
可以在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用
2.酶的特性
【酶与无机催化剂比较】
专一性
高效性
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。而一种酶只能催化一种或一类的化学反应
作用条件较温和
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。而酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的
保证了细胞中的代谢反应能在常温、常压下，快速、有序地进行
酶在细胞中的分布
1.下列有关酶的叙述，正确的是
A .酶为反应过程供能从而加快化学反应速率
B. 酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
C. 酶在活细胞以外不具有催化性
D. 对于一个活细胞来说，酶的种类和数量可发生变化
A、酶可以降低化学反应的活化能从而提高化学反应速率，A错误；
B、绝大多数酶的本质是蛋白质，少数是RNA,故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，B错误；
C、只要条件适宜，酶在活细胞以外也具有催化性，C错误；
2. (2022·安徽合肥六校联考)右图为酶与底物结合示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．酶的形状在催化过程中会发生改变
B．底物与酶特定部位的结合具有专一性
C．此图可表示一分子蔗糖经酶催化后产生两分子葡萄糖的过程
D．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性
√
3.下图为酶作用的模式图，根据图中所示，下列叙述错误的是
A. 甲表示酶，乙是底物，丙和丁是产物
B. 此模式图可表示分解反应
C. 此模式图能表示麦芽糖酶催化的酶促反应
D. 此模式图可解释酶的专一性
麦芽糖是由两分子的葡萄糖组成，但是图示产物丙和丁表示两种不同的产物，故推断此模式图不能表示麦芽糖酶催化的酶促反应，C错误；
酶的三大特性有关的曲线
（1）图1中A、B、C分别代表什么情况下的反应情况？体现了酶的什么特性？
（2）图2曲线体现了酶的什么特性？
高效性
A 酶
B 无机催化剂
C 未加催化剂
专一性
（3）图3中a、b、c、d、e、f六点的活性分别是怎样的？如何描述曲线？
体现了酶的什么特性？
作用条件温和
抑制
最大
最大
失活
失活
失活
温度较低，酶活性较低，但酶的空间结构稳定
高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
注意：酶的活性高低可用单位时间内底物的减少量和生成物的生成量来表示。
3.影响酶促反应速率的因素
（1）酶活性的表示方法
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率的表示，即单位时间内反应物(底物)或生成物(产物)浓度的变化量。
（2）影响因素
温度
活性
底物浓度
酶促反应
速率
pH
激活剂
抑制剂
酶的浓度
影响底物与酶的接触
五.相关实验
实验一：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（探究酶的专一性）
1.原理
淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中
分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化
学反应。
2.步骤
（1）取两只试管，分别做下表操作：
序号 项目 1号试管 2号试管
1 注入可溶性淀粉溶液 2ml ——
2 注入蔗糖溶液 —— 2ml
3 注入新鲜淀粉酶溶液 2ml 2ml
自变量：不同的底物
因变量：是否产生砖红色沉淀
用两种不同底物，同一种酶，如淀粉溶液和蔗糖溶液淀粉酶
用两种不同酶催化同一种物质，如蔗糖酶、淀粉酶和淀粉
4.总结酶的专一性验证思路（2种）
（1)换反应物不换酶
对照组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解。
实验组：另一反应物＋等量相同酶溶液→反应物不被分解。
（2)换酶不换反应物
对照组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解。
实验组：相同反应物＋等量另一种酶溶液→反应物不被分解。
（2）振荡试管使液体混合均匀，将试管下半部60℃水浴保温5min;
（3）取出试管后各加2mL斐林试剂，振荡试管使溶液混合均匀;
（4）将两支试管放入盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min
3.实验现象及结论
（1)现象：
（2)结论：
不能能使用碘液进行检测，因为蔗糖和淀粉酶组实验，无论蔗糖是否发生水解，都不与碘发生颜色反应（反应前后都无变化）
1号试管出现砖红色沉淀，2号试管无明显现象。
淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解。
1号试管
淀粉溶液 实 验 步 骤 一 二 三 四 实验现象
2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
60℃，保持约5min
100℃，保持约5min
0℃，保持5min
各加入两滴 碘液
振荡
不变蓝
蓝色
实验二 探究温度对淀粉酶活性的影响
酶也在对应的温度下处理后，再与淀粉溶混合。保证反应从一开始就是预设的温度。
结论
自变量：温度
因变量：混合溶液是否变蓝
无关变量：溶液的量、反应时间等
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶的活性
由于H2O2不稳定，受热易分解，因此，探究温度对酶活性影响时,不选择H2O2作为反应物。
不宜选用斐林试剂鉴定，因为使用斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。
能选择H2O2作为反应物吗？
能选用斐林试剂鉴定吗？
1. 右图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时反应物的量和反应时间的关系，以下关于此图的解读，正确的是　(　　)
A．若a、b、c表示温度，则一定是a>b>c
B．若a、b、c表示pH，则c>b>a
C．若a、b、c表示酶的浓度，则a>b>c
D．若a、b、c表示温度，则不可能是c>b>a
√
腺苷(A)
特殊的化学键
腺苷一磷酸(AMP)
腺苷二磷酸(ADP)
腺苷三磷酸(ATP)
A：
T：
P：
—：
~:
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷=腺嘌呤+核糖
三
磷酸基团
特殊的化学键
普通磷酸键
A– P ~ P ~ P
RNA的基本组成单位之一
五、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的结构
2. 元素组成：
C、H、O、N、P，与DNA、RNA组成元素相同。
β
γ
γ磷酸基团水解时，能释放30.54kJ/mol的能量
注意：一分子ATP含有__个磷酸基团，__个特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
4.ATP的功能
3.ATP是一种高能磷酸化合物
生命活动的直接能源物质
注意：ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中
磷酸基团转移势能就是磷酸基团与其原本结合的分子或基团分离（就是基团转移）时发生反应产生的能量。
3
2
酶
酶
光合作用
呼吸作用
ATP
ADP
主动运输
物质合成
肌肉收缩
……
Pi
Pi
请将ATP与ADP的转化概念图补充完整
能量
能量
生物发光
六、ATP与ADP可以相互转化
时刻不停地发生,并处于动态平衡之中
ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
吸能反应，如蛋白质的合成
放能反应，如葡萄糖的氧化分解
细胞内的化学反应可以分为吸能反应与放能反应。吸能反应与ATP的水解相联系，放能反应与ATP的合成相联系。
ATP是细胞中的能量“货币”！
ATP中的化学能
糖类等有机物中的化学能
直接用于各种生命活动
ATP水解
呼吸作用
二、ATP与ADP可以相互转化
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP＋H2O ATP＋H2O ADP＋Pi＋能量
所需酶 ___________ ___________
能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸)
能量去路 储存于 中 叶绿体中用于暗反应，细胞呼吸用于各项生命活动
反应场所 ___________________________ 生物体的需能部位
ATP合成酶
ATP水解酶
光能
化学能
磷酸基团转移势能
ATP
细胞质基质、线粒体、叶绿体
ATP与ADP的相互转化总结
注意：1. 由于ATP和ADP的相互转化过程中,反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化是不可逆反应,但物质是可循环利用的（即物质可逆，能量不可逆）。
2. ATP在生物体内的含量很少，但含量很稳定，主要原因是ATP和ADP之间的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。含量虽少但在生物体进行剧烈运动时,ATP与ADP的转化速度会加快。
3. 细胞内的需(吸)能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放（释）能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。
ATP的利用
电能
光能
渗透能
化学能
葡萄糖+果糖
酶
蔗糖
吸能反应
1.实例
七、ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP提供能量的。
ATP水解释放的 使 等分子 化。这些分子被 后，发生 变化， 也被改变，因而可以参与各种 。
磷酸基团
磷酸
蛋白质
空间结构
活性
化学反应
磷酸化
2.ATP为主动运输供能的机理(背诵）
注意：参与钙离子主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。
3.ATP是细胞的能量“货币”
吸能反应一般与ATP的水解相联系，如蛋白质的合成。放能反应一般与ATP的合成相联系，如葡萄糖的氧化分解。由此可见，能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应之间流通。因此，ATP是细胞内能量流通的“货币”。
4.ATP作为细胞内能量“货币”的意义。
正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，才能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。
A T P
脂肪
太阳能
最终能源
“存折、支票”
“现金”
直接能源
主要能源
储能物质
糖类
5.细胞内的各种能源
1．(2022·山东临沂高一检测)下图为ATP分子的结构式，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中五碳糖为核糖
B．图中虚线框中的基团是腺苷
C．该分子中有两个特殊的化学键
D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
√
2．下列关于ATP的叙述，正确的是(　　)
A．ATP中的五碳糖与DNA、RNA中的五碳糖相同
B．ATP分子中，其相邻的两个磷酸基团之间的化学键为特殊的化学键
C．ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸
D．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成
ATP与RNA中含有核糖，而DNA中含有脱氧核糖；ATP中共含有两个特殊的化学键，位于磷酸基团之间；ATP分子除去两个磷酸基团之后的结构称为腺嘌呤核糖核苷酸；ATP分子是由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成的。
√
1.呼吸作用（细胞呼吸）：
a.有氧呼吸
概念：
b.无氧呼吸
概念：
八、细胞呼吸的概念
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。分为有氧呼吸和无氧呼吸。
是指细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
是指细胞在无氧气的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物经过不完全分解，产生_二氧化碳和酒精或 产生乳酸，释放能量，生成少量ATP的过程。
大部分能量存留在酒精或乳酸中
实验探究过程：①提出问题 ②作出假设 ③设计并进行实验 ④分析结果，得出结论
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。
①提出问题
②作出假设
酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗 呼吸产物分别是什么？
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
③设计并进行实验
实验思路:
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
酵母菌培养液
A
1.怎样控制有氧和无氧条件？
2.怎样鉴定CO2和酒精的产生？如何比较CO2产生的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？（尽量在酵母
菌生长的最适温度下进行实验以保证酵母菌的高活性）
有氧
澄清的石灰水
空气
质量分数为10%的NaOH溶液
葡萄糖溶液＋酵母菌
（培养酵母菌）
（去除空气中的CO2 ）
（检测CO2的生成）
特别关注的问题
橡皮球、气泵用于控制有氧条件；无氧装置应保持密封。
酵母菌培养液
A
1.怎样控制有氧和无氧条件？
2.怎样鉴定CO2和酒精的产生？如何比较CO2产生的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？（尽量在酵母
菌生长的最适温度下进行实验以保证酵母菌的高活性）
有氧
澄清的石灰水
空气
质量分数为10%的NaOH溶液
葡萄糖溶液＋酵母菌
（培养酵母菌）
（去除空气中的CO2 ）
（检测CO2的生成）
特别关注的问题
橡皮球、气泵用于控制有氧条件；无氧装置应保持密封。
特别关注的问题
CO2的检测：
方案1：通入澄清的石灰水：澄清→浑浊
方案2：溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→ 绿→黄
方案3：CO2传感器
CO2多少：石灰水变浑浊的程度或产生浑浊的快慢
或由蓝→绿→黄所需时间长短
1.怎样控制有氧和无氧条件？
2.怎样鉴定CO2和酒精的产生？如何比较CO2产生的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？（尽量在酵母
菌生长的最适温度下进行实验以保证酵母菌的高活性）
检测酒精的产生:
酵母菌培养液
酵母菌培养液
质量分数为10%的NaOH溶液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
A
B
空气
橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧(A)
无氧(B)
较混浊/快
无变化
混浊/慢
出现灰绿色
④分析结果 得出结论
结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧条件下产生较多的二氧化碳；无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。
呼吸作用
（细胞呼吸）
有氧
呼吸
无氧
呼吸
（绝大多数生物的主要呼吸方式）
细胞呼吸的方式
科学家根据大量的实验结果得出结论：
例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、
甜菜块根、玉米胚细胞等
例：大多数植物、酵母菌
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
[H] 是指NADH（还原型辅酶Ⅰ）
对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
概念
举例
接气泵或
橡皮球
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
比较过氧化氢在不同条件下的分解
有氧呼吸组
无氧呼吸组
1号试管为空白对照组;
2、3、4为实验组;
2、3、4为相互对照。
相互对照
对比实验
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1. 实验原理
（1）酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。
（2）细胞呼吸产物检测
a. CO2的检测方法:CO2使澄清石灰水变浑浊或 CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄或CO2传感器
b. 酒精的检测:橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
　　
2. 实验装置
(1)装置一: 检测有氧呼吸装置, A瓶中的NaOH溶液可以吸收通入气体中的CO2，保证C瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)装置二: 检测无氧呼吸的装置，接E瓶前，先将B瓶封口放置一段时间，使B瓶中的氧气先消耗掉，以确保E瓶澄清石灰水变混浊是酵母菌无氧呼吸产生的的CO2所致。
探究酵母菌细胞呼吸的方式总结
C
E
A
3. 实验现象及结论
条件 澄清石灰水变化/出现变化的时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液
装置一 变混浊/快
无变化
装置二 变混浊/慢 出现灰绿色
结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧条件下产生较多的二氧化碳；无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。
注意：酒精的检测是在酸性条件下进行的。
注意
1. 葡萄糖溶液先加热煮沸，待冷却后加入A锥形瓶：加热煮沸葡萄糖溶液可以杀死溶液中的细菌，一方面排除了其他微生物对实验结果的影响，另一方面也可以排除溶液中的O2。冷却后加入A锥形瓶是为了防止温度过高将酵母菌杀死。
2. 实验装置中，装置一探究酵母菌的有氧呼吸,装置二探究酵母菌的无氧呼吸。两组为对比实验,设置的是有氧、无氧条件。
因此，自变量：是否通氧气；因变量：产生CO2多少，以及是否产生酒精。无关变量：A、B瓶C6H12O6溶液浓度、培养温度、 培养时间、其他微生物影响等。
3.由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可以产生CO2，故不能单纯依据是否有CO2产生判断酵母菌细胞呼吸类型。
线粒体（有氧呼吸的主要场所）
（1）分布：
（2）形态：（光学显微镜下）
短棒状、圆球状、线形、哑铃形。
（3）结构
（电子显微镜下）
双层膜
基质（含有与有氧呼吸有关的酶，少量DNA、RNA和核糖体等。）
外膜
内膜（折叠成嵴，增大膜表面积。能附着更多的酶）
三、有氧呼吸
普遍存在于真核细胞中
新陈代谢旺盛的细胞含量多
（如心肌细胞>表皮细胞 ）
有氧呼吸过程总结
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
第一阶段
场所:
物质能量变化：
第二阶段
场所:
物质能量变化：
第三阶段
场所:
物质能量变化：
C6H12O6→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量
酶
2丙酮酸＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
总反应式
元素追踪
*
*
九、有氧呼吸
（一）场所：细胞质基质
（二）无氧呼吸的过程
第一阶段
C6H12O6
酶
2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）
①
第二阶段
②
酶
2C3H6O3（乳酸）
2丙酮酸
+ 4 [H]
2C2H5OH(酒精) + 2CO2
酶
2丙酮酸
+ 4 [H]
与有氧呼吸第一阶段相同
只在第一阶段释放少量能量
十、无氧呼吸
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少）
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸） + 能量（少）
（1）产生酒精
（2）产生乳酸
高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等
大多数植物（苹果果实、水稻根）、酵母菌
总反应式
无氧呼吸的产物不同是由于酶不同
十、无氧呼吸
①物质转化：有机物 →
无机物CO2（部分生物）
不彻底的氧化产物
②能量转化：
(三）无氧呼吸的实质
有机物中稳定的化学能
不彻底的氧化产物中的化学能、ATP和热能。
十、无氧呼吸
（四）发酵
酒精发酵
乳酸发酵
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。
为生物体提供能量
生物体代谢的枢纽
（五）细胞呼吸的意义
有氧呼吸与无氧呼吸的异同
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量释放
相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体
线粒体
氧气、酶、适宜的温度
酶、适宜的温度
CO2、H2O
CO2、酒精或乳酸
大量
少量
第一阶段完全相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
①为生物的各项生命活动提供能量；
②为体内其他化合物的合成提供原料
十一、细胞呼吸原理的应用
防止厌氧菌的繁殖。
先通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。
促进根部有氧呼吸，吸收无机盐等。
减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期
避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风。
避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸，产生大量乳酸。
(一） 细胞呼吸的原理在生活中的应用
第5章 细胞的能量供应和利用
影响细胞呼吸的因素
O2浓度：
直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。
2. 氧气浓度0~10时
有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，
有氧呼吸速率增大，
无氧呼吸速率减小。
1. 氧气浓度为0时
只进行无氧呼吸
3. 氧气浓度 ≥10时
细胞只进行有氧呼吸
4. 氧气浓度为c时
无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，
细胞呼吸（A)最弱，
储存蔬菜、水果、粮食等，
应控制氧气浓为a(或a附近)。
5. 氧气浓度为10时
无氧呼吸被完全抑制，细胞只进行有氧呼吸，细胞呼吸即为有氧呼吸。
1．(2022·黑龙江哈尔滨高一月考)下图为酵母菌细胞呼吸实验的示意图，相关叙述正确的是(　　)
A．物质a可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由黄变绿再变蓝
B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中分解所释放的能量少部分储存于ATP中
C．试剂甲为酸性条件下的重铬酸钾溶液，现象Z为由橙色变为蓝色
D．乳酸菌在条件X和条件Y下都不会产生物质a
√
2．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列说法错误的是(　　)
A．装置甲中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
B．装置乙中瓶Ⅱ封口后应该静置一段时间再连通瓶Ⅲ
C．装置甲中通入气体的目的是提供氧气
D．相同实验时间内，两组装置中澄清石灰水浑浊程度相同
√
3.关于生物学原理在农业生产上的应用，下列叙述错误的是
A.“低温、中度湿度、低2储存种子”更能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗
B.“正其行，通其风”，能为植物提供更多的CO2,提高光合作用速率
C.“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象
D.“露田，晒田”，能为根系提供更多O2，促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐
A、种子在入库贮藏以前，都要晒干，并且把种子贮藏在低温、干燥、低氧的环境中，这样做的目的是降低种子的呼吸作用减少有机物的消耗，延长种子的贮藏时间，A错误；
（一）色素的分布和作用
1. 分布：
2. 功能：
注意：这里的色素是指参与光合作用的色素，不包括液泡中的色素；并非所有的植物细胞都用含有光合色素；能转化光能的色素是少数处于特殊状态的叶绿素a 。
十二、捕获光能的色素
叶绿体的类囊体薄膜上。
吸收、传递和转化光能。
（二）绿叶中色素的提取与分离
实验原理
提取
分离
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。
不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。
1.实验原理
1）提取绿叶中的色素
a. 称取绿叶5g，剪碎，放在研钵中。
2. 方法步骤
b. 加入少许SiO2 、CaCO3，再加入5~10毫升无水乙醇， 进行迅速、充分的研磨。
少许二氧化硅和碳酸钙
再放入10mL无水乙醇
迅速、充分的研磨
注意：实验中加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇的目的各是什么？
SiO2—有助于研磨得充分
CaCO3 —防止研磨中色素被破坏
无水乙醇—溶解色素
c. 过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。
将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
收集滤液,封口。
注意：
（1）使用单层尼龙布目的：
（2）及时用棉塞将试管口封严的目的：
（3）过滤时将一块尼龙布改成纱布可以吗？
过滤叶脉及二氧化硅等，得到含有 色素的滤液。
防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解。
不可以改用纱布，因为纱布吸水性较好，并且色素留在了纱布上。
2）制备滤纸条
将干燥的定性滤纸剪成稍小于试管长与直径的滤纸条，将一端剪去两角，并在距这一端1厘米处用铅笔画一条细线。
画铅笔细线
铅笔线
1cm处
3）画滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线（也可以将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，重复1-2次。
要求：细、直、齐。
积累更多色素，使色素分离效果更明显。
防止两侧色素扩散快，色素带不整齐
滤液细线
将适量层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。（注意：滤液细线不能触及层析液。）
插滤纸条
层析液
培养皿
4）分离绿叶中的色素
以防止色素溶解于层析液中而无法分离；
用培养皿盖住的目的是防止层析液挥发
实验结果
色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
胡萝卜素 _____ _____ _____
叶黄素 较少 较高 较快
叶绿素a _____ 较低 较慢
叶绿素b 较多 _____ _____
最少
最高
最快
最多
最低
最慢
5）观察与记录
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
6.绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分;
②使用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)太少;
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素);
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。
①忘记画滤液细线;
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。
忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
(1) 收集到的滤液绿色过浅的原因分析:
(2) 滤纸条色素带重叠：
(3)滤纸条看不到色素带:
(4) 滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：
叶绿体中的色素提取液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
（三） 色素对单色光的吸收
注意：(1) 叶绿体中的色素只吸收 ，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2) 叶绿素对 的吸收量大，类胡萝卜素对 的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
蓝紫光
色素　 酶
分布：
主要分布在绿色植物的叶肉细胞
形态：
一般呈扁平的椭球形或球形
结构：
外膜
内膜
基粒
由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素分子和与光反应有关的酶
基质
含有多种与暗反应有关的酶，也有少量DNA和RNA,还有核糖体。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
叶绿体结构介绍
特别提醒：叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础：在叶绿体内部的巨大膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
透明，有利于光线的透过
1．(2022·天津河西区期末)下列关于科学家对光合作用的探索历程的叙述，错误的是(　　)
A．恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用发生在叶绿体的受光部位
B．希尔以离体叶绿体为实验材料，发现其在适当条件下可以发生水的光解并产生氧气
C．鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气中的氧元素来自二氧化碳
D．阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随
√
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
三、光合作用
注意：NADPH是还原性辅酶Ⅱ，作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。此外细胞呼吸产生的NADH是还原型辅酶Ⅰ，二者不是一种物质。
1.光合作用的过程
联系 光反应阶段
暗反应阶段
条件
场所
物质变化
能量变化
光、色素、酶
酶、ATP、NADPH
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质中
水的光解；ATP的合成
CO2的固定；C3的还原
ATP、NADPH中活跃化学能
光能
ATP、NADPH中活跃化学能
有机物中稳
定化学能
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供NADP+和ADP、Pi
光反应和暗反应的区别与联系
2.光合作用物质含量变化的比较
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱
光照增强
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少
CO2浓度增加
减少
减少
减少
减少
减少
减少
减少
减少
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
注意：短时间研究
1．(2022·湖南长沙高一检测)下图甲是叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大
B．图乙所示的结构来自图甲中的③
C．③中的叶绿素在液泡中也有，不能进行光合作用
D．ATP的合成场所为线粒体、叶绿体
√
2．(2022·甘肃兰州高一月考)据下图光合作用图示判断，下列叙述错误的是(　　)
A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等
√
提出假说
实战演练
3.下列有关光合作用的叙述，正确的是
A. 绿色植物所有细胞都能进行光合作用
B. 光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行
C. 光反应为暗反应提供NADPH和ATP
D. 光反应和暗反应都发生在类囊体薄膜上
A、绿色植物有叶绿体的细胞能进行光合作用，叶表皮细胞不能进行光合作用，不是所有细胞都能进行光合作用，A错误；
B、光反应必须在光下进行，暗反应有光无光都能够进行，B错误；
D、暗反应发生的场所在叶绿体基质中，D错误。
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
请思考：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
O2
CO2
O2
较强光照时
CO2
3.光合作用原理的应用
1）概念：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量
2）表示方法（真光合作用）
单位时间内光合作用产生/制造有机物的量；
单位时间内光合作用固定二氧化碳的量；
单位时间内光合作用叶绿体中产生/制造氧气的量。
(1)光合作用强度
(2)探究光照强度对光合作用强度的影响
叶片中含有空气，放入水中会上浮，经抽气后，叶片下沉，通过光合作用产生氧气，氧气充满细胞间隙，叶片上浮。
与水有关
叶片内气体被抽空后，会被水分填充，使叶片下沉。
与水有关
放于黑暗处防止先于实验进行光合作用。
可以事先通过吹气的方法补充二氧化碳，也可以用质量分数为1%~2%放入NaHCO3溶液来提供二氧化碳。
表示3种不同的光照强度
结果
结论
CO2
吸
收
量
0
光照强度
黑暗中呼吸释放的CO2量
光饱和点
净光合作用
总光合作用
(3)光照的影响：光照强度、光质不同、日变化



光合速率=呼吸速率
光补偿点

1.适当提高光照强度
2.延长光合作用时间
3.合理密植—
增加光合作用面积
4.间作套种
5.温室大棚
使用无色透明玻璃
6.补光
----红光和蓝紫光
(3)光照的影响：光照强度、光质不同、日变化
光合速率
CO2浓度
合理施肥
合理灌溉
1.适时播种
2.温室栽培时，
白天适当提高温度，
晚上适当降温.
温室栽培时，适当提高室内CO2浓度
如，放置一定量的干冰或多施有机肥；
“正其行，通其风”
(4)CO2浓度、温度、矿质元素、水、有机物
晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：
光合作用强度=呼吸作用强度
下午6时左右，
光合作用强度=呼吸作用强度
温度低，呼吸作用很弱
b开始进行光合作用
光合作用强度<呼吸作用强度
光合作用强度>呼吸作用强度
光合作用强度<呼吸作用强度
只进行呼吸作用
c点：
e点：
a点：
b点：
bc段：
ce段：
ef段：
fg段：
晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：
有机物总量变化：
在c点之前在逐渐减少；
ce段逐渐增加，
e点一天中有机物积累量最多的点；
e点之后有机物总量又逐渐减少。
“光合午休”现象
温度过高，大量气孔关闭，
CO2无法进入叶肉组织，光合作用暗反应受到限制。
d点：
夏季的一昼夜中密闭环境下CO2浓度随时间变化的曲线分析
A点：
B点：
C点：
D点：
FG段：
H点：
无光，只有呼吸作用
低温，呼吸减弱
有光，开始有光合作用
光合=呼吸
午休现象
光合=呼吸
积累有机物情况：
A~D：光合<呼吸，有机物消耗
D~H：光合>呼吸，有机物积累
H~I：光合<呼吸，有机物消耗
一昼夜植物是否生长：
比较I点和A点的CO2浓度，若I点低于A点，则一昼夜内光合>呼吸，有机物积累，植物生长
1. 关于光合色素的5点提醒
(1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都有光合色素。
(2)叶绿素对红光和蓝光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
(3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
(4)不同颜色温室大棚的光合效率比较：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高；叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同颜色的温室大棚光合效率不同，单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
(5)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
2. 对光合作用过程的5点说明
(1)光合作用中光反应产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，细胞呼吸产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。
(2)C3和 C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
(3)暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
(4)光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
(5)叶绿体产生的ATP只能用于自身的物质合成，不能直接用于细胞中其他部位的生命活动。
易错警示
1．(2022·山西大同高一期末)下图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系。图示中，ce段是提高温度后测得的曲线，ef段是增加光照强度后测得的曲线，下列有关叙述错误的是(　　)
A．c点时叶绿体内的五碳化合物含量等于b点
B．出现de段的限制因素主要是光照强度
C．随着ef段光照强度的增加，叶绿体基质中
水分解速率加快、O2释放增多
D．f点后再次增大光照强度，光合作用强度有可能不变
√
提出假说
2.关于生物学原理在农业生产上的应用，下列叙述错误的是
A.“低温、中度湿度、低O2储存种子”更能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗
B.“正其行，通其风”，能为植物提供更多的CO2,提高光合作用速率
C.“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象
D.“露田，晒田”，能为根系提供更多O2,促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐
种子在入库贮藏以前，都要晒干，并且把种子贮藏在低温、干燥、低氧的环境中，这样做的目的是降低种子的呼吸作用减少有机物的消耗，延长种子的贮藏时间，A错误；
3.硝化细菌之所以被归入自养生物，根据是
A. 它能将氨合成为亚硝酸和硝酸
B. 它能利用太阳光能合成有机物
C. 它能利用化学能把无机物合成有机物
D. 它能用无机物氧化时所释放的化学能合成ATP,直接用于生命活动
自养型生物是指能把无机物转变为有机物用于自身生长发育的生物，根据利用的能源不同分为光能自养型和化能自养型。硝化细菌之所以为自养型生物，就是因为它能利用物质氧化时释放的化学能，把二氧化碳合成有机物供自己利用，C正确，ABD错误。

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