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[课标要求]　1.阐明光合作用和细胞呼吸的关系。2.应用光合作用和细胞呼吸的原理解决生产实践中的问题。
1.细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系
(1)物质转化
(2)能量变化
2.光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路
×
(1)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ATP。( )
(2)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用。( )
(3)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程。( )
(4)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。( )
×
×
×
考向1　考查光合作用和呼吸作用的物质、能量转化
1.(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　)
A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
A
解析　类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，A错误；叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行CO2的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉及丙酮酸和H2O反应生成CO2，B正确；类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2，即O2和NADH结合生成水，C正确；叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物(丙酮酸)，生成CO2和NADH，D正确。
2.(2026·山西太原模拟)如图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。下列相关叙述错误的是(　　)
D
A.过程①③④⑤都可以产生ATP
B.过程①和过程③在生物膜上进行
C.物质C的元素只来自H2O
D.物质A、B、D、E、F中都含H
解析　分析题图可知，E可以与C结合生成H2O，故③为有氧呼吸第三阶段，E为NADH，C为O2；则⑤应为呼吸作用的第一阶段，F为丙酮酸；④为有氧呼吸第二阶段，D为CO2；①为光反应过程，A为NADPH和ATP；过程②生成C6H12O6，为暗反应过程，B为ADP、Pi和NADP＋，故①③④⑤都可以产生ATP，A正确，D错误。①为光反应过程，场所是类囊体薄膜；③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，两者均在生物膜上进行，B正确。C为O2，在光反应过程中氧元素只来自H2O，C正确。
考向2　考查NADPH、NADH、ATP的来源与去路
3.(2026·河北唐山模拟)NAD＋是细胞内常见的辅酶，其接收某些化学反应产生的电子和质子后可转变为NADH。NADH非常活泼，可以为某些反应提供电子和质子后转变为NAD＋。NADP＋与NAD＋的结构和功能非常相似，下列有关分析错误的是(　　)
A.NADH转变为NAD＋的过程总是伴随着ATP的水解
B.无氧呼吸第一阶段有NAD＋转变为NADH的过程
C.NADPH既可作为还原剂也可为反应提供能量
D.CO2供应量突然减少，短时间内叶绿体基质中的NADPH增多
A
解析　在细胞呼吸过程中，NADH在呼吸链电子传递和氧化磷酸化过程中生成ATP等能量物质时发生转化为NAD＋的反应，此过程是产生ATP，A错误；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段一样，都是将葡萄糖分解为丙酮酸，此过程中产生NADH，也就是有NAD＋转变为NADH的过程，B正确；NADPH(还原型辅酶Ⅱ)在光合作用暗反应中作为还原剂，为反应提供氢和能量，参与三碳化合物的还原等过程，C正确；当CO2供应量突然减少，短时间内CO2固定生成的三碳化合物减少，三碳化合物还原消耗的NADPH减少，而光反应继续产生NADPH，所以短时间内叶绿体基质中的NADPH增多，D正确。
1.光合速率与呼吸速率关系分析
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①真正光合速率＝——————————。
②如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的图甲对应的是图1中的_______，图乙对应图1中的___________________，图丙对应图1中的________________，图丁对应图1中的_____。
③如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的图____、图___和图___。
净光合速率＋呼吸速率
A点
AB段(不含A、B两点)
B点以后(不含B点)
B点
甲
丙
丙
2.自然环境与密闭容器内一昼夜植物光合作用与细胞呼吸的关系分析
×
(1)(必修1 P105“旁栏思考”)观测到的O2的产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。( )
(2)(必修1 P105“旁栏思考”拓展)植物积累的有机物的量是植物实际光合作用产生的总有机物量。( )
(3)(必修1 P106“拓展应用”)给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗可以一直存活。( )
×
×
考向1　光合速率和呼吸速率的关系
1.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　)
A
A.光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B.光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等
解析　光照下CO2的吸收量表示净光合速率，黑暗下CO2的释放量表示呼吸速率。光照时间相同(假设为1 h)，30 ℃时光合作用制造的有机物的量等于35 ℃时光合作用制造的有机物的量，都为3.0＋3.5＝6.5(mg·h-1)，A正确；光照相同时间，约25 ℃时植物积累的有机物的量最多，B错误；25 ℃、30 ℃、35 ℃光合作用制造的有机物的量分别是6(mg·h-1)、6.5(mg·h-1)、6.5(mg·h-1)，光合作用制造的有机物的量并未减少，C错误；两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。
2.(2026·山东泰安模拟)在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
D
温度/℃ 25 30 35 40 45 50 55
CO2吸收速率
/(μmol CO2·dm-2·h-1) 3.0 4.0 4.0 2.0 －1.0 －3.0 －2.0
CO2生成速率/
(μmol CO2·dm-2·h-1) 1.5 2.0 3.0 4.0 3.5 3.0 2.0
A.分析表中的数据，可知35 ℃时植物总光合速率最大
B.若进一步测量实际光合速率的最适宜温度，需要在30～40 ℃设置温度梯度继续实验
C.若昼夜时间相等，植物在25～35 ℃时可以正常生长
D.30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，说明酶的活性不受温度的影响
解析　总光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，30 ℃与40 ℃时总光合速率相同，都是6 μmol CO2·dm-2·h-1，但净光合速率和呼吸速率都不同，说明酶的活性受温度的影响。如40 ℃时呼吸作用强度大于30 ℃，40 ℃时呼吸酶的活性更高，D错误。
考向2　开放环境与密闭环境中光合速率变化分析
3.如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图，下列关于该图的叙述错误的是(　　)
C
A.a点产生的原因是夜间温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少
B.开始进行光合作用的点是b点，结束光合作用的点是m点
C.光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点，有机物积累量最大的点是m点
D.de段下降的原因是部分气孔关闭，CO2吸收减少，fh段下降的原因是光照减弱
解析　a点释放CO2的速率减小的原因是夜间温度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率减慢，CO2释放减少，A正确；由题图可知，b点是光合作用开始的点，m点之后，CO2释放速率不变，说明m点之后不再进行光合作用，B正确；h点之后，光合速率小于呼吸速率，有机物减少，因此有机物积累量最大的点是h点，C错误；de段光照较强，温度较高致使部分气孔关闭，CO2通过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少，光合速率降低；fh段光合速率下降的原因是光照减弱，D正确。
4.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是__________，原因是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是_______________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
答案　(1)红光和蓝紫光　光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光　(2)大于　(3)b　密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率　(4)升高
解析　(1)光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)b组O2浓度高于a组，说明光合作用大于呼吸作用，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。(4)d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c组的光照强度照光仍然可以使得光合速率上升。
考向3　光合速率的测定方法
5.(2026·山东菏泽模拟)图1为通气法测定植物叶片的光合作用强度，装置中通入的气体CO2浓度可以调节。将适量叶片置于同化箱中，在一定的光照强度和温度条件下，让空气沿箭头方向缓慢流动，并用CO2分析仪测定A、B两处气体CO2浓度的变化。图2为“半叶法”测定番茄叶片的光合作用强度，将对称叶片的一部分(C)遮光处理，另一部分(D)不做处理，且阻断两部分的物质和能量转移。在适宜光照条件照射1小时后，在C、D的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重为MC和MD。下列说法错误的是(　　)
C
A.图1中可通过A、B两处气体的CO2浓度高低推测出叶片是否积累有机物
B.图1中可通过控制同化箱内的CO2浓度和光照强度来调控B处气体CO2浓度
C.图2中D叶片所截取部分每小时光合作用积累的有机物总量为MD
D.图2中D叶片所截取部分每小时光合作用合成的有机物总量为MD－MC
解析　由图1可知，A处代表原始CO2浓度，B处代表植物经过光合作用与呼吸作用后的CO2浓度，通过A、B两处气体的CO2浓度高低推测出叶片是否积累有机物，A正确；B处代表植物经过光合作用与呼吸作用后的CO2浓度，可以通过控制光照强度和CO2浓度来调节植物的光合作用强度，进而调控B处气体CO2浓度，B正确；假设C、D的对应部位截取同等面积的叶片初始质量为M(处理前)，因此M－MC表示每小时呼吸作用消耗的有机物总量，MD－M表示每小时光合作用积累的有机物总量，则图2中D叶片所截取部分每小时光合作用合成的有机物总量＝(MD－M)＋(M－MC)＝MD－MC，C错误，D正确。
6.如表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　)
C
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2浓度/(g·m-3) ＋3 ＋1.5 0 －1
黑瓶中O2浓度/(g·m-3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3 g·m-3
B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
解析　白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5 g·m-3，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，综上分析可知，在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5(g·m-3)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中的水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g·m-3)，故水深4 m处白瓶中的水生植物能进行光合作用，D错误。
1.液滴移动法——测装置中O2的变化
(1)将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
(2)将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
(3)根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
注：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
1.(2023·天津卷)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是(　　)
B
2.(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　)
A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
D
解析　在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用，初期光合速率大于呼吸速率，导致容器内CO2含量逐渐降低；由于密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用持续进行，CO2逐渐被消耗，其含量降低，进而光合作用强度减弱；当CO2含量降低到一定水平时，小麦的光合速率和呼吸速率相等，此时净光合速率为0，容器内的CO2含量保持相对稳定。
3.(2022·湖南卷，节选)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10 μmol·s-1·m-2时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35 ℃/25 ℃，光照强度为2 μmol·s-1·m-2，每天光照时长为14小时。回答下列问题：
(1)在此条件下，该水稻种子________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是______________________________________________
_______________________________________________________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10 μmol·s-1·m-2，其他条件与上述实验相同，该水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_______
_______________________________________________________________________
__________________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)能　种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成　(2)不能　光照强度为10 μmol·s-1·m-2时为光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；每天光照时长为14小时，植株不能开花
解析　(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2 μmol·s-1·m-2，每天光照时长为14小时的条件下，即使光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。(2)光照强度为10 μmol·s-1·m-2时为该水稻的光补偿点，此时即使有光照也没有有机物积累，并且黑暗时还要进行细胞呼吸消耗有机物，即全天没有有机物积累，且光照时长为14小时，植株不会开花，故不会繁育出新的种子。
探索提高粮食产量的新途径
为探索采用生物工程技术提高光合作用效率的途径，提高粮食产量，科研工作者以作物甲为材料进行了一系列研究。图1是作物甲光合产物的形成及运输大致示意图，图2是作物甲改造后叶肉细胞中部分碳代谢过程的模式图(图中TP、X、Y等代表物质，数字编号①～⑧代表代谢或运输过程)，已知乙醇酸的积累对叶绿体有较强毒害作用，叶绿体中碳原料的丢失会降低光合效率。回答下列问题：
角度1　考查图文转化及对所学知识的迁移应用
(1)由图1可知，蔗糖可作为该作物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，蔗糖作为运输物质的优点是________________________________________(请至少答出两点)；
蔗糖及时地运输进入维管束，有利于直接促进叶绿体内________(填数字编号)过程。
(2)由图2可知，在改造前的作物甲叶绿体中缺乏乙醇酸代谢途径。在光合作用条件下，R酶可催化C5与CO2反应生成____________________；在另一些条件下(如CO2缺乏时)，R酶也可催化C5与O2反应产生C3与2 磷酸乙醇酸，后者在酶的作用下转化成乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经叶绿体外的代谢途径(途径Ⅰ)转变为甘油酸运回叶绿体。此图中相当于教材中光合作用暗反应的是____________(填数字编号)过程。经测定，由代谢途径Ⅰ回到叶绿体中的碳有所减少，原因是____________________________
_________________________________________________________________________。
角度2　考查运用知识解决问题的能力
(3)研究人员利用转基因技术将C酶(乙醇酸脱氢酶)的基因和M酶(苹果酸合成酶)基因转入作物甲，与原有的代谢途径Ⅲ相连，人为地在叶绿体中建立一个新的乙醇酸代谢途径(图2中的途径Ⅱ)，将C酶和M酶的编码基因转入作物甲，能够实现的目的是利用途径Ⅱ，通过_____________________________________________，
降低叶绿体基质中该物质的含量，减少其对叶绿体的毒害作用；在此基础上，途径Ⅱ和途径Ⅲ能够提高光合作用效率的两个原因是①____________________________
______________________________________________________________________；
②____________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)蔗糖为二糖，比单糖运输效率高，(溶液中溶质分子个数相对少)对渗透压的影响小；蔗糖为非还原糖，性质较稳定等　②　(2)3 磷酸甘油酸　⑤⑦⑧　代谢途径Ⅰ(即叶绿体外的代谢途径)中产生了CO2，并释放出去，这部分碳不能回到叶绿体中　(3)将乙醇酸转化为苹果酸　途径Ⅱ减少了乙醇酸从叶绿体的输出，从而减少了由此过程造成的叶绿体中碳原料的丢失　途径Ⅱ提高了苹果酸的含量，经途径Ⅲ使叶绿体基质内CO2的浓度增加，直接增加了光合作用中暗反应的反应(底)物
解析　(1)葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。蔗糖是大多数作物长距离运输的主要有机物，蔗糖及时地运输进入维管束，有利于直接促进叶绿体中②过程产生更多的TP。
(2)由图2细胞代谢途径可知，叶绿体基质中，R酶可催化⑤过程C5与CO2反应形成3-磷酸甘油酸。在CO2缺乏的条件下，R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸。故此图中相当于教材中光合作用暗反应的是⑤⑦⑧。因为代谢途径Ⅰ(即叶绿体外的代谢途径)中产生了CO2，并释放出去，这部分碳不能回到叶绿体中，故由代谢途径Ⅰ回到叶绿体中的碳有所减少。(3)通过转基因技术将C酶和M酶的编码基因转入作物甲，增加了途径Ⅱ，通过该途径将乙醇酸转化为苹果酸，降低叶绿体基质中乙醇酸的含量，减少其对叶绿体的毒害作用。在此基础上，途径Ⅱ和途径Ⅲ能够提高光合作用效率的两个原因是途径Ⅱ减少了乙醇酸从叶绿体的输出，从而减少了由此过程造成的叶绿体中碳原料的丢失，同时，途径Ⅱ提高了苹果酸的含量，经途径Ⅲ使叶绿体基质内CO2的浓度增加，直接增加了光合作用中暗反应的反应(底)物。
A组　基础巩固
1.下列关于光合作用与呼吸作用的说法，错误的是(　　)
A.光合作用和有氧呼吸过程中均能合成ATP
B.只有绿色部位才能进行光合作用和呼吸作用
C.光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢不同
D.光合作用和有氧呼吸过程中均需要H2O的参与
解析　光合作用光反应阶段能合成ATP并主要用于暗反应，有氧呼吸的三个阶段均能合成ATP，用于细胞的生命活动，A正确；所有的活细胞均能进行呼吸作用，植物体的绿色部位含有叶绿体，在光照下可进行光合作用，B错误；光合作用过程中产生的还原氢是NADPH，即还原型辅酶Ⅱ，呼吸作用过程中产生的还原氢是NADH，即还原型辅酶Ⅰ，C正确；光合作用的光反应阶段有H2O的分解，在有氧呼吸的第二阶段中，H2O与丙酮酸反应生成CO2和[H]，D正确。
B
1
2
3
5
6
7
8
9
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4
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2.(2026·广东佛山模拟)下列关于光合作用与呼吸作用关系的叙述，正确的是(　　)
C
1
2
3
5
6
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9
10
4
11
12
A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，且一定为高等植物
B.绿色植物光合作用利用的CO2全部来自细胞呼吸
C.高等植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D.乙合成的ATP一定用于光合作用的暗反应阶段
解析　图中细胞器甲为叶绿体，细胞器乙为线粒体，两种细胞器在高等植物和低等植物细胞中均有分布，A错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，绿色植物光合作用利用的CO2除来自细胞呼吸外，还有一部分来自外界环境，B错误；高等植物细胞中只有叶绿体的光合作用能将光能转化为化学能，C正确；线粒体合成的ATP不可用于光合作用的暗反应阶段，D错误。
B
1
2
3
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4
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3
4
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4.(2026·广东中山模拟)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A.降低至一定水平时再升高 B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变 D.升高至一定水平时保持相对稳定
解析　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于呼吸作用释放的CO2量；根据题意可知，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度也保持不变，C符合题意。
C
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
5.A、B两种植物在不同温度下(其他条件适宜)光合速率(CO2固定量)和呼吸速率(黑暗条件下CO2释放量)如图所示。下列说法正确的是(　　)
4
D
11
12
注：光合速率和呼吸速率以与35 ℃时的数据比较所得的百分比表示。
A.温度由40 ℃升至45 ℃，植物B叶绿体中ATP的合成速率增大
B.环境温度由57 ℃降至35 ℃，植物B总光合速率将升高
C.若植物A长期处于45 ℃环境中，有机物积累量比35 ℃条件下低
D.植物A光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低
1
2
3
5
6
7
8
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10
解析　CO2固定量表示总光合速率，温度由40 ℃升至45 ℃，植物B总光合速率下降，故其叶绿体中ATP的合成速率下降，A错误；57 ℃时，植物B的总光合速率为0，推测由于温度过高，光合作用相关酶的活性已丧失，故环境温度由57 ℃降至35 ℃，植物B总光合速率仍为0，B错误；45 ℃时，植物A的总光合速率和呼吸速率均为35 ℃时的100%，故其45 ℃时的有机物积累量与35 ℃时相等，C错误；大于55 ℃时，植物A的呼吸速率下降，大于50 ℃时，植物A的总光合速率下降，故其光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低，D正确。
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6.(2026·福建厦门模拟)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　)
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合速率还需测定同等面积叶片的初始干重
解析　遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，C3含量增多，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。
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B
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7.如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是(　　)
4
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B
A.当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃
多吸收氧气10毫升/小时
B.当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下制造有机物的量相等
C.当光照强度小于5千勒克斯时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D.当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二氧化碳浓度等
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解析　当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10毫升/小时，A正确；当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下有机物的积累量相等，因为25 ℃时比15 ℃的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃的有机物制造量大，B错误；当光照强度小于5千勒克斯时，15 ℃时有机物的积累量大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确；当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素不是光照强度，主要是二氧化碳浓度等，D正确。
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8.为测定某植物的光合速率，某同学将该植物放入如图甲所示装置中，在光合作用最适温度下进行培养，然后测量不同时段密闭的透明玻璃罩内植物的O2释放速率，结果如图乙所示。下列说法错误的是(　　)
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B
A.若完全培养液中缺少镁元素，t1～t2时间段会延长
B.在t5时适当升高温度，植株光合速率将会进一步加快
C.在t4时向玻璃钟罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率
D.在t3～t4阶段，O2释放速率降低的主要原因是玻璃钟罩内CO2含量下降
解析　镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间后，叶肉细胞内叶绿素的合成减少，导致光合速率降低，则t1～t2时间段会延长，A正确；该实验是在光合作用的最适温度下进行的，因此t5时适当升高温度，植株光合速率将会下降，B错误；由题图可知，在t4时向玻璃钟罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率，说明在t3～t4阶段，O2释放速率降低的主要原因是玻璃钟罩内CO2含量下降，C、D正确。
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B组　能力提升
9.(2026·山东临沂模拟)某生物兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
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B
A.若b点时天气突然转阴，短时间内叶肉细胞叶绿体中C3含量降低
B.一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同
C.一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同
D.若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
解析　若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降，合成速率不变，故短时间内叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中abc中的b点是上午某个时间点，deb中的b点是下午某个时间点，b点是一天中不同时间的相同光照强度，此时苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，则此时叶片的真正光合速率等于呼吸速率，而幼苗的根、茎等器官只进行细胞呼吸分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降，D错误。
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10.某生物兴趣小组测定了不同温度条件下，棉花植株在黑暗中单位时间内O2的消耗速率以及光照条件下单位时间内O2的释放速率，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
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C
A.O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜，消耗的场所是线粒体基质
B.20 ℃时棉花植株的总光合速率最大
C.30 ℃棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍
D.40 ℃时棉花叶肉细胞光合作用酶的活性丧失，光合作用停止
解析　O2消耗的场所是线粒体内膜，A错误；由曲线图可知，20 ℃时棉花植株的净光合速率最大，但呼吸速率较低，总光合速率不一定最大，B错误；图中O2的消耗速率表示呼吸速率，O2的释放速率表示净光合速率，两条曲线的交点表示净光合速率等于呼吸速率，故30 ℃时，棉花植株的总光合速率是呼吸速率的2倍，此时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍，C正确；40 ℃时棉花净光合速率为0，但光合作用并未停止，D错误。
11.图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中，测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况(不同时间内光照强度不同)。下列叙述错误的是(　　)
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A
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A.图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的O2产生速率相对值为0
B.图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度
C.图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h和8～10 h
D.由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升
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解析　由图甲可知，光照强度相对值为2时，黑藻的O2释放速率相对值为0，其呼吸作用消耗O2的速率相对值为2，所以其O2产生速率相对值为2，A错误；图甲中，当光照强度相对值为7时，继续增加光照强度黑藻光合速率不再提高，已知黑藻处于适宜温度下，故可通过增加环境中CO2浓度来提高光合速率，B正确；图乙中，在4～6 h和8～10 h内，黑藻光合作用固定CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率)，导致密闭环境中CO2浓度没有发生变化，C正确；由图乙可知，黑藻在该密闭环境中经过12 h后，密闭环境中的CO2浓度比起始时的浓度低，所以经过12 h后有机物含量上升，D正确。
12.(13分)(2026·辽宁大连模拟)图1为某种植物光合作用与有氧呼吸的部分过程示意图，其中①～④表示相关生理过程；图2表示该植物在最适温度、不同光照强度下净光合速率(用CO2吸收速率表示)的变化，净光合速率是指总光合速率与呼吸速率之差。分析图1、图2，回答下列问题：
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(1)图1中过程②属于有氧呼吸的第______阶段，过程③发生的场所是______________________________________________________________________。
(2)图2中C点时该植物总光合速率________(填“>”“＝”或“<”)呼吸速率。B点对应的条件下，该植物能完成图1中的生理过程有________(填序号)。
(3)当光照强度突然增大，在其他条件不变的情况下，叶肉细胞中C3含量短时间内会________(填“增加”“不变”或“减少”)。当光照强度为C点对应的光照强度时，限制光合速率不再增加的环境因素主要是__________________________。
(4)如果将该植物先放置在图2中A点对应的条件下4 h，B点对应的条件下6 h，接着放置在C点对应的条件下14 h，则在这24 h内该植物每平方厘米叶面积的有机物积累量(用CO2吸收量表示)为________ mg。
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(5)研究小组另选甲、乙两种植物，分别从两种植物上取多片相似且等量的叶片，在最适温度条件下分别测定不同光照强度下甲、乙两种植物叶片的CO2吸收速率，所得数据如表所示：
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光照强度/klx 0 1 3 5 7 9 11 13
CO2吸收速率/
(μmol·m-2·s-1) 叶片甲 －5 0.5 5 16 25 29 30 30
叶片乙 －4 1.5 5 8 10 12 12 12
从表中可以看出光照强度为______ klx时，甲、乙两叶片中叶绿体的CO2固定速率相等。
答案　(1)一、二　叶绿体类囊体薄膜
(2)>　①②③④　(3)减少　CO2浓度　(4)260　(5)1
解析　(1)图1中②表示有氧呼吸第一、二阶段，④表示有氧呼吸的第三阶段，①表示光合作用的暗反应阶段，③表示光合作用的光反应阶段，发生的场所是叶绿体类囊体薄膜。(2)图2中C点为光饱和点，此时净光合速率最大，即C点时该植物总光合速率大于呼吸速率。图2中B点为光的补偿点，此点表示光合速率等于呼吸速率，即植物可同时进行光合作用和呼吸作用，故该植物能完成图1中的生理过程有①②③④。
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(3)当光照强度突然增大，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，在其他条件不变的情况下，C3的还原加快，而CO2的固定不变，故叶肉细胞中C3含量短时间内会减少；当光照强度为C时，为植物的光饱和点，由于是在最适温度下进行的，故限制光合速率不再增加的环境因素主要是CO2浓度。(4)如果将该植物先放置在图2中A点的条件下4 h，即只进行呼吸作用，该植物每平方厘米叶面积的有机物消耗量为5×4＝20(mg)；B点的条件下6 h，即光合作用与呼吸作用相等，此阶段有机物的制造量与有机物的消耗量相同；接着放置在C点的条件下14 h，该植物每平方厘米叶面积的有机物积累量为20×14＝280(mg)，故在这24 h内该植物每平方厘米叶面积的有机物积累量＝14×20－5×4＝260(mg)。(5)CO2固定速率表示总光合速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，当光照强度为1 klx时，甲的总光合速率＝0.5＋5＝5.5(μmol·m-2·s-1)，乙的总光合速率＝1.5＋4＝5.5(μmol·m-2·s-1)，故二者的CO2固定速率相等。
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12(共18张PPT)
1.C4植物
(1)玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。
(2)C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。
(3)PEP羧化酶被形象地称为“CO2”泵，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。
2.景天科植物(CAM植物)
CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质基质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、百合、仙人掌等。
3.光呼吸
(1)发生条件
①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。
②Rubisco具有两面性(或双功能)。
(2)过程
(3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
(4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。
(5)有利影响
①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径。
②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。
(6)CO2的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的CO2的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。
(7)光呼吸与细胞呼吸的区别
①反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。
②产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。
1.(2025·江西南昌二模)CAM(景天科)植物具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭时液泡中储存的苹果酸则脱羧释放CO2用于光合作用。下列叙述正确的是(　　)
A.CAM植物白天和晚上均进行光合作用和细胞呼吸
B.CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质
C.CAM植物叶肉细胞液泡中的pH白天逐渐升高，夜间逐渐降低
D.CAM植物吸收CO2的速率与细胞膜上转运蛋白的数量呈正相关
解析　CAM植物晚上不能进行光合作用，A错误；CAM植物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，CAM植物细胞液泡中储存的苹果酸脱羧也产生CO2，B错误；CAM植物白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，叶肉细胞的pH白天逐渐升高，晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，夜间pH逐渐降低，C正确；植物吸收CO2不需要转运蛋白协助，D错误。
C
2.图示为生活在干旱地区的景天科植物(CAM植物)代谢途径示意图，下列叙述错误的是(　　)
D
A.CAM植物固定CO2形成C3的场所是叶绿体基质
B.CAM植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低
C.给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中
D.在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和
叶绿体
解析　在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，D错误。
3.C4途径是除卡尔文循环(C3途径)外的另一种独特的CO2固定途径，因固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)而得名，其光合作用过程如图所示。研究表明，与C3植物细胞中的Rubisco(可催化CO2固定)相比，C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2。下列说法错误的是(　　)
A
A.若给C4植物提供14CO2，则植株体内14C的转移途径为14CO2→14C4→14C3
B.C3植物和C4植物的暗反应阶段所需要的NADPH和ATP均来自光反应阶段
C.不同植物固定CO2途径存在差异的根本原因是它们的遗传物质存在差异
D.在低CO2浓度环境下，C4植物的光合速率可能比C3植物高
解析　C4植株能进行C4途径和C3途径，若给C4植物提供14CO2，则C4植株体内14C转移途径为14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)，A错误；由光合作用的过程可知，C3植物与C4植物的暗反应阶段利用的NADPH和ATP都来自光反应阶段，B正确；不同植物固定CO2的途径存在差异，这是由于它们的遗传物质(DNA)存在差异，这些遗传差异导致了酶的种类和活性的不同，从而影响了植物对CO2的固定方式，C正确；由于C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，而C3植物则不能，因此低浓度CO2条件下，C4植物的光合速率可能比C3植物高，D正确。
4.光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路)，如图虚线所示。据图分析，下列推测错误的是(　　)
A
A.光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上
B.光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环
C.GCGT支路有利于减少H2O2对叶绿体的损害
D.GCGT支路可以降低光呼吸从而提高光合效率
解析　图中光呼吸代谢支路发生在叶绿体中，所以C5和O2的结合发生在叶绿体中，A错误；光呼吸代谢中，甘油酸可转化为PGA，进而将碳重新回收进入卡尔文循环，有利于降低光呼吸消耗，从而提高光合速率，B正确；GCGT支路中，H2O2可被分解为H2O和O2，有利于减少其对叶绿体的损害，C正确；GCGT支路可以使光呼吸产生的乙醇酸在叶绿体中分解成CO2，提高了其内部的CO2浓度，CO2浓度的增加可以提高CO2与O2竞争C5的能力，进而抑制光呼吸，D正确。
5.(2025·陕晋青宁卷)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图(a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图(b)。回答下列问题。
(1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的________，产物C3在光反应生成的____________参与下合成糖类等有机物。
(2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图(a)(b)可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是___________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率______________(填“增大”或“减小”)；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度________(填“大”“小”或“无法判断”)。
(4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：_________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)基质　ATP、NADPH　(2)与植株W相比，植株S气孔开度大，吸收的CO2多，且植株S中G酶表达量较高，催化甘氨酸分解生成的CO2增多，进入叶绿体用于光合作用的CO2较多　(3)减小　小　(4)实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W
解析　(1)叶绿体中R酶催化CO2固定，CO2固定属于暗反应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。(2)根据题意可知，线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，相同光照条件下，与植株W相比，植株S保卫细胞中的G酶表达量较高，催化甘氨酸分解①生成的CO2较多，CO2可直接进入叶绿体用于CO2的固定；②生成的可溶性糖等溶质较多，导致保卫细胞渗透压增高，吸水增多，气孔开度增大，从而吸收更多的CO2，故相同光照条件下，植株S叶片的净光合速率高于植株W。(3)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，保持环境中CO2浓度不变，
当O2浓度从21%升高到40%时，CO2竞争R酶的能力减弱，暗反应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有利于CO2的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。(4)为探究保卫细胞中G酶对植物净光合速率的影响，以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株(假设为T)，实验思路是以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。?
第8讲　降低化学反应活化能的酶
[课标要求]　1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。说明酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。2.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
考点一　酶的本质 、作用及特性
1.酶的本质
(1)酶本质的探索历程
(2)归纳酶的本质
2.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶具有催化作用的机理：降低化学反应的活化能。
(2)分析酶的作用原理曲线
①无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将向上移动。
④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。
　①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
3.酶的特性
(1)高效性
　酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能。②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；过酸、过碱或温度过高等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
(1)(2025·黑吉辽、内蒙古卷)耐高温的DNA聚合酶的基本单位是脱氧核苷酸，在细胞内或细胞外均可发挥作用。(×)
(2)(2024·河北卷)胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。(×)
(3)(2023·广东卷)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(√)
(4)(必修1 P84“正文”)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(×)
(5)(必修1 P84“正文”)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。(√)
(6)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。(√)
探究1　分析影响酶促反应的因素
如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化。
提示：题图为最适温度下的物质浓度变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
(2)分析T2后B增加缓慢的原因。
提示：T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？
提示：T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。
(4)温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质区别是___________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率，底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率
探究2　分析抑制剂对酶活性的影响
在生物化学反应中，当底物与酶的活性部位形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲Ⅰ所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合，从而抑制酶的活性，如图甲Ⅱ、Ⅲ所示。
图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：
(1)图甲中非竞争性抑制剂降低酶活性的原理是_____________________________
______________________________________________________________________。
答案　非竞争性抑制剂与酶相应部位结合后，改变酶的空间结构，从而降低酶活性
(2)据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是________抑制剂，原因是________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　竞争性　底物浓度越高，底物与酶活性部位结合的概率越大，竞争性抑制剂与酶活性部位结合的概率越小
　酶促反应速率的影响曲线分析
(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
①底物浓度对酶促反应速率的影响
②酶浓度对酶促反应速率的影响
考向1　考查酶的化学本质
1.(2026·江苏盐城模拟)科学家发现，去除大肠杆菌RNaseP(一种核酸内切酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2+条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性。下列叙述正确的是(　　)
A.RNaseP可为反应提供所需的活化能
B.RNaseP的催化活性只取决于RNA
C.实验中高浓度Mg2+参与RNA的合成
D.实验说明某些酶的化学本质是RNA
解析　D　酶具有降低化学反应所需活化能的作用，但酶不能提供活化能，A错误；根据题干信息“去除大肠杆菌RNaseP(一种核酸内切酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2+条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性”可知，其发挥催化活性不仅需要RNA，也需要其他条件，如体外高浓度Mg2+，B错误；RNA的元素组成是C、H、O、N、P，没有Mg2+参与，该酶在实验中发挥催化作用需要Mg2+参与，C错误；RNA部分仍有与全酶相同的催化活性，说明某些酶的化学本质是RNA，D正确。
考向2　酶的作用及其作用原理分析
2.(2026·河南开封模拟)过渡态是指化学反应过程中反应物达到的能量最高状态。根据过渡态理论，没有催化剂作用的化学反应进程示意图如图所示，其中E1、E2代表相应过程所需的能量，下列有关分析正确的是(　　)
A.酶能降低图中E2代表的活化能
B.加热能降低图中E1代表的活化能
C.pH能影响酶使反应物转化到过渡态所需的时间
D.酶的用量能影响图中E1代表的能量多少
解析　C　酶和无机催化剂均能降低图中E1代表的活化能，A错误；加热能够为反应提供能量，B错误；pH能影响酶的活性，酶的活性不同，反应物转化到过渡态所需的时间不同，C正确；酶的用量不能影响图中E1代表的能量多少，只影响反应完成所需的时间，D错误。
考向3　酶的特性及影响酶促反应的因素分析
3.(2025·四川卷)D 阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D 果糖转化为D 阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下，测定不同浓度D 果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是(　　)
A.升高反应温度，可进一步提高D 果糖转化率
B.D 果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D.2 h时，三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
解析　D　题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D 果糖转化率，A错误；D 果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D 果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%，2 h时，500 g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
“四看法”分析酶促反应曲线
考点二　实验：酶的相关实验探究
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解——验证酶的高效性
(1)实验原理：2H2O22H2O＋O2↑，可用点燃但无火焰的卫生香复燃的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验设计与现象分析
(3)实验变量与对照分析
(4)实验结论
a.①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
b.①④对照，说明酶具有催化作用。
c.③④对照，说明酶具有高效性。
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性
(1)实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热约2 min
实验现象 有砖红 色沉淀 没有砖 红色沉淀
(2)实验结果分析：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。
(3)上述实验中不能(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。
3.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
(2)实验步骤和结果
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
实验 步骤 一 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 可溶性 淀粉溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 可溶性 淀粉溶液 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 可溶性 淀粉溶液
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀
四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性
　①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
4.探究pH对酶活性的影响
(1)反应原理(用反应式表示)
2H2O22H2O＋O2↑
pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。
(2)步骤及现象
实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL NaOH 溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量 气泡产生 基本无 气泡产生 基本无 气泡产生
(3)结论：酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。
　①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
1.“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种反应物
与反应物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长
结论 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种反应物(等量) 与酶相对应 的反应物　 另外一种 反应物
试剂 与反应物相对应的酶 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 酶具有专一性
2.“梯度法”探究酶的最适温度或pH
(1)探究酶的最适温度
(2)探究酶的最适pH
考向1　探究酶的高效性和专一性
1.(2025·江苏卷)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是(　　)
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液
② 加入2 mL淀粉酶溶液 加入2 mL蒸馏水 ？
③ 60 ℃水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
解析　C　丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液，验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性，A不合理；第一次60 ℃水浴加热是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴加热是斐林试剂与还原糖反应的条件，B不合理；乙组(淀粉＋蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉是否含还原糖，C合理；甲组(淀粉＋淀粉酶)水解产物为还原糖，与斐林试剂在水浴加热条件下呈砖红色；丙组(蔗糖＋淀粉酶)无水解产物，故丙组出现蓝色，D不合理。
2.细胞在代谢过程中会产生过氧化氢，它会对细胞产生毒害作用。人体细胞中含有过氧化氢酶，能使过氧化氢分解为无毒物质。现进行如图所示实验，下列叙述正确的是(　　)
A.本实验的自变量是温度和pH
B.②号试管中加入新鲜肝脏匀浆后出现大量气泡，说明酶具有高效性
C.将点燃但无火焰的卫生香放到上述4支试管口，只有①②试管口的卫生香能复燃
D.由于酶具有高效性，②号试管中产生的氧气比①号试管产生的氧气多
解析　C　新鲜肝脏匀浆中含有丰富的过氧化氢酶，据图示实验可知，实验的自变量是催化剂的种类、pH和过氧化氢酶的活性，A错误；②号试管加入新鲜肝脏匀浆后出现大量气泡，说明酶具有催化作用，要证明是否具有高效性，需要和无机催化剂作对比，B错误；①号试管加入的是无机催化剂，反应速度较慢，产生氧气较少；②号试管条件适宜，酶的催化效率高，产生氧气较多；③号试管中酶因高温而失活，无气泡产生；④5%HCl使肝脏中过氧化氢酶失活，无气泡产生，所以①②号试管可复燃卫生香，其余试管不能复燃卫生香，C正确；虽然酶具有高效性，但由于底物一样多，所以②号试管中产生的氧气和①号试管中产生的氧气最终一样多，D错误。
考向2　探究温度和pH对酶活性的影响
3.(2026·河南新乡模拟)为了探究环境因素对酶活性的影响，某同学设计了甲、乙两组实验，分别用于探究温度和pH对酶活性的影响。下列设计中最合理的是(　　)
A.甲实验，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液，观察气泡产生速率
B.甲实验，选用淀粉溶液和淀粉酶溶液，用斐林试剂检测
C.乙实验，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液，观察气泡产生速率
D.乙实验，酶与底物(反应物)混合后迅速放入不同pH的盐酸溶液中
解析　C　探究温度对酶活性的影响时，不能用过氧化氢溶液，因为温度升高，过氧化氢自身分解加快，A不合理；探究温度对酶活性的影响时，选用淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，应该用碘液进行鉴定，因为斐林试剂检测产物时需要水浴加热，会影响酶的活性，B不合理；探究pH对酶活性的影响时，选用新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液，观察气泡产生速率，C合理；探究pH对酶活性的影响时，酶与底物(反应物)应分别在不同pH下处理，然后再混合相同pH下的酶与底物，D不合理。
4.某研学小组为探究温度对淀粉酶催化淀粉水解的影响，进行了如表所示的实验，用DS试剂[主要成分为3，5 二硝基水杨酸(黄色)，其与还原糖会发生反应并生成3 氨基 5 硝基水杨酸(棕红色)]检测，并在540 nm波长下测定溶液的吸光度值(OD540 nm，其与还原糖的量成正比)。据表分析，下列叙述错误的是(　　)
组别 1 2 3 4 5 6
温度/℃ 0 22 35 45 65 85
颜色变化 ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋
OD540 nm 0.17 0.849 1.122 1.271 1.383 0.45
注：“＋”越多表示溶液颜色越深。
A.为保证淀粉和淀粉酶充分反应，需在反应液中添加ATP
B.22 ℃到45 ℃，溶液中还原糖含量随温度升高递增
C.85 ℃组溶液颜色比65 ℃组浅，即85 ℃组酶活性降低
D.第1组和第6组试管可用来继续探究温度高低对酶作用的区别
解析　A　淀粉在淀粉酶的催化下充分水解的过程中不需要消耗ATP，因此，为保证淀粉和淀粉酶充分反应，不需要在反应液中添加ATP，A错误；从表格数据看，22～45 ℃时，随着温度升高，OD540 nm值增大，因为其值与还原糖量成正比，因此可说明，在该温度范围内，溶液中还原糖含量随温度升高递增，B正确；85 ℃组颜色比65 ℃组浅，OD540 nm值小，说明还原糖生成量少，但是比0 ℃的高，说明酶没有完全失活，可能是酶的活性降低，C正确；组别 1(0 ℃，低温抑制酶活性，空间结构未变)和组别 6(85 ℃，高温使酶的活性降低)，通过温度调节，如从85 ℃依次降低温度，测定溶液的吸光度值，以及从0 ℃逐步升高温度，测定溶液的吸光度值，因而可继续探究温度高低对酶作用的区别，D正确。
1.(2025·北京卷)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20 min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
解析　A　酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物，A错误；洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间，有利于酶与污渍结合催化其分解，B正确；一定范围内，减少用水量会提高酶的浓度，从而加快反应速率，C正确；酶活性的发挥需要适宜温度，高温会破坏酶的空间结构，导致其活性下降，故不能使用60 ℃以上热水，D正确。
2.(2025·河北卷)下列过程涉及酶催化作用的是(　　)
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
解析　D　Fe3+催化H2O2的分解，Fe3+是无机催化剂，A不符合题意；O2通过自由扩散进入细胞，这是一种简单的物质跨膜运输方式，不涉及酶的催化作用，B不符合题意；PCR过程中DNA双链的解旋是通过高温实现的，不需要酶来解旋(在生物体内DNA解旋需要解旋酶)，C不符合题意；植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，涉及酶的催化作用，D符合题意。
3.(2025·浙江1月选考)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。据表分析，下列叙述正确的是(　　)
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄 清时间(min) 16 9 4 6 50 min 未澄清
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清的时间最短，酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清的时间为4～6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃，则滤液变澄清的时间为6 min
解析　B　浑浊的滤液为变性的蛋白质液体，滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，即蛋白酶活性越强，蛋白质水解越快，澄清时间越短，A错误；组3滤液变澄清时间最短，说明酶活性最高，酶促反应速率最快，B正确；若实验温度为52 ℃，酶活性可能大于第3组，时间小于4 min，C错误；组5蛋白酶已经失活，实验后再将组5放置在57 ℃，滤液也不会变澄清，D错误。
酶促褐变——多酚氧化酶(PPO)
酶促褐变在果蔬中普遍存在，其会导致果蔬的色泽加深、风味劣化。在植物细胞中，参与酶促褐变反应的酶类主要是多酚氧化酶(PPO)，其主要游离在细胞质基质中，而酚类物质存在于液泡中；PPO在O2存在的条件下，可催化无色的酚类物质转化为褐色物质，相关过程如图1所示。
角度1　获取信息，结合基础知识回答问题
(1)PPO能催化酚类物质转化为褐色物质，其作用原理是____________________。将果蔬置于冰箱中储存能延缓褐变过程，原因是_________________________
_____________________________________________________________________。
(2)图1中，X表示__________，因其的阻隔作用，正常情况下PPO和酚类物质不会接触；将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中，容易发生褐变，结合图1分析，原因是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
角度2　分析曲线，信息转化
(3)柠檬酸是一种常用的食品添加剂，研究人员探究了不同浓度的柠檬酸对PPO活性的影响，实验结果如图2所示。
据图2分析，该实验的自变量是__________________，请据此提出一条减缓果蔬褐变的有效措施：______________________。
答案　(1)降低化学反应的活化能　低温抑制了酶的活性　(2)生物膜(系统)　缺氧环境使果蔬细胞内发生有害产物积累、活性氧毒害，导致生物膜系统损伤，打破了酚和酶的分布，使其均存在于细胞质基质中，当将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中时，在有O2的条件下，PPO催化单酚形成双酚并形成醌，最终生成褐色物质，导致褐变发生　(3)柠檬酸的浓度和酚浓度　添加一定浓度的柠檬酸
解析　(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能，将果蔬置于冰箱中储存能延缓褐变过程，原因是低温抑制了酶的活性，导致其催化效率降低。(2)X表示生物膜系统；PPO主要游离在细胞质基质中，而酚类物质存在于液泡中，二者由液泡膜隔开，液泡膜属于生物膜系统，而高CO2、缺氧环境使果蔬细胞内发生有害产物积累、活性氧毒害，导致生物膜系统损伤，打破了酚和酶的分布，使其均存在于细胞质基质中，当将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中时，在有O2的条件下，PPO催化单酚形成双酚并形成醌，最终生成褐色物质，导致褐变发生。(3)从图2看出，实验自变量是柠檬酸的浓度和酚浓度；从图中看出，当酚浓度一定时，在一定范围内，随着柠檬酸的浓度升高，PPO的活性降低，所以可以通过添加一定浓度的柠檬酸从而抑制褐变。
提能训练(八)　降低化学反应活化能的酶
(满分：46分)
选择题1～11小题，每小题3分，共33分。
A组　基础巩固
1.下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.低温和高温使酶活性降低的原理相同
B.解旋酶和DNA聚合酶均可作用于氢键
C.用淀粉酶、淀粉、蔗糖和碘液可探究酶的专一性
D.动物细胞传代培养时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理贴壁生长的细胞
解析　D　低温和高温均会使酶活性降低，但原理不同，高温条件下会导致酶空间结构受到破坏进而使其失活，A错误；解旋酶可作用于氢键，而DNA聚合酶作用的部位是磷酸二酯键，B错误；若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性，则检测试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液不能检测蔗糖是否被水解，C错误；动物细胞传代培养时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理贴壁生长的细胞制成单细胞悬液，进行传代培养，D正确。
2.(2025·湖北黄冈二模)原生动物四膜虫rRNA前体具有核糖核酸酶活性，核糖核酸酶能特异性地剪切RNA分子。下列相关叙述正确的是(　　)
A.四膜虫细胞中的核糖核酸酶是在核糖体上合成的
B.核糖核酸酶可用于治疗由DNA病毒引起的肝炎
C.与无机催化剂相比，核糖核酸酶能够给所催化反应提供更多的活化能
D.应在最适温度和最适pH条件下保存核糖核酸酶
解析　B　根据题意可知，四膜虫细胞中的核糖核酸酶是rRNA前体，主要在细胞核内合成，A错误；核糖核酸酶能特异性地剪切RNA分子，从而抑制病毒基因的表达，可治疗由DNA病毒引起的肝炎，B正确；酶不能提供活化能，只能降低反应所需的活化能，C错误；应在低温和最适pH条件下保存核糖核酸酶，D错误。
3.丝氨酸蛋白酶是一类广泛存在于生物体内的蛋白酶，该蛋白酶具有特殊的活性中心，可结合并水解特定的肽键。下列相关叙述错误的是(　　)
A.丝氨酸蛋白酶可以水解特定的肽键，是由于酶具有专一性
B.丝氨酸蛋白酶在冷冻条件下活性不变
C.丝氨酸蛋白酶活性中心的形成与肽键有关
D.丝氨酸蛋白酶水解肽键前、后，自身结构可能不变
解析　B　酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，丝氨酸蛋白酶可以结合并水解特定的肽键，体现了酶的专一性，A正确；酶的活性受温度影响，在低温(冷冻条件)下，酶的活性会降低，只是酶的空间结构稳定，未失活，当温度回升到适宜范围，活性可以恢复，B错误；丝氨酸蛋白酶具有特殊的活性中心，活性中心是由氨基酸残基的特定排列和相互作用形成的，氨基酸通过脱水缩合形成肽键连接成肽链，进而形成特定的空间结构(包括活性中心)，所以活性中心的形成与肽键有关，C正确；酶在催化化学反应前后，其自身的质量和化学性质不变，结构也可能不变，丝氨酸蛋白酶水解肽键时作为催化剂，催化完成后自身结构通常无变化，D正确。
4.大多数酶是球蛋白，表面有一个或多个袋状的活性部位。底物分子与活性部位精确契合，催化反应才能发生。酶与底物结合后，常常会挤压或扭曲底物的化学键。下列说法错误的是(　　)
A.酶的专一性与酶的活性部位有关
B.酶挤压或扭曲底物的某个化学键有利于降低反应的活化能
C.降低反应的活化能体现了酶的高效性
D.酶的催化过程既可以发生在细胞内，也可以发生在细胞外
解析　C　酶的活性部位与底物分子精确契合，一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以酶的专一性与酶的活性部位有关，A正确；酶与底物结合后挤压或扭曲底物的化学键，能使底物更容易发生反应，有利于降低反应的活化能，B正确；酶的高效性是与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能，仅仅说降低反应的活化能，并不能直接体现酶的高效性，C错误；酶在细胞内可参与细胞代谢反应，也可在细胞外，如唾液淀粉酶在口腔中催化淀粉水解，所以酶的催化过程既可以发生在细胞内也可以发生在细胞外，D正确。
5.(2026·广西玉林模拟)某实验小组对比了过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢分解速率的影响，如图为三组过氧化氢被分解的相关曲线。下列相关叙述错误的是(　　)
A.两种催化剂均通过降低反应的活化能来提高反应速率
B.未加催化剂时，过氧化氢的分解速率随反应进行逐渐下降
C.两种催化剂加入的时间不同，不能比较两者的催化效率
D.若三组反应在水浴加热条件下进行，t1不一定会缩短
解析　C　Fe3+和过氧化氢酶都通过降低化学反应的活化能来提高反应速率，只是过氧化氢酶降低活化能的效果更显著，A正确；未加催化剂时，反应时间较长，随着过氧化氢的分解，底物浓度越来越低，反应速率逐渐下降，B正确；实验设置中，先加入Fe3+，后加入过氧化氢酶，后者先反应结束，所以即使两种催化剂加入的时间不同，也能比较两者的催化效率，C错误；若三组反应在水浴加热条件下进行，若水浴设置温度过高，过氧化氢酶有可能失活，反应速率减慢，所以t1不一定会缩短，D正确。
6.(2026·湖南郴州模拟)某兴趣小组以淀粉纸为材料设计了4套实验方案来探究酶的特性，如表所示。下列叙述正确的是(　　)
方案 底物 催化剂 pH 温度
① 淀粉纸 淀粉酶 或蛋白酶 7 37 ℃
② 淀粉纸 淀粉酶＋ 蛋白酶 7 37 ℃
③ 淀粉纸 淀粉酶 4、7、9 37 ℃
④ 淀粉纸 淀粉酶 4 0、37 ℃、90 ℃
A.方案①可验证酶的专一性，自变量是酶的种类
B.方案②能同时探究两种酶的活性
C.方案③用于探究pH对酶活性的影响是适宜的
D.方案④用于探究温度对酶活性的影响，其各项实验设置合理
解析　A　方案①的变量是酶的种类，目的是验证酶的专一性，此时的无关变量pH和温度等均保持相同且适宜，A正确；淀粉酶与蛋白酶混合后，蛋白酶会分解淀粉酶，导致淀粉酶失活，无法催化淀粉水解，故该实验无法验证淀粉酶的活性，B错误；淀粉在酸性条件下会被分解，因此选择淀粉和淀粉酶来探究pH对酶活性的影响并不适宜，C错误；方案④用于探究温度对酶活性的影响，无关变量应该相同且适宜，因此设置pH＝7较为合适，而pH为4时，酶会失活，D错误。
7.(2026·湖北武汉模拟)如图是温度对酶促反应影响的坐标曲线，其中a表示温度对底物分子能量的影响，b表示温度对酶活性的影响，c表示温度对酶促反应速率的影响。下列叙述正确的是(　　)
A.随着温度的升高，底物分子的能量增多
B.酶促反应速率相同时，酶的活性也相同
C.酶促反应速率最快时，酶的空间结构最稳定
D.综合可知，酶促反应速率只由酶的活性决定
解析　A　温度升高时底物分子平均动能增大，获得的能量增多，A正确；由题图分析可知，相同的反应速率可能对应不同的温度，此时酶的活性不同，B错误；酶促反应速率最高时对应的温度常被称为酶的最适温度，该温度点并不一定就是酶空间结构最稳定，C错误；酶催化效率是温度对底物分子活化能与酶空间结构影响叠加的结果，D错误。
8.微生物降解石油中的烷烃类物质，最初转化为醇类，然后再转化为脂肪酸类。上述两过程主要涉及甲、乙两种酶，其活性与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.当温度为35～45 ℃时，甲酶和乙酶活性的变化原理不同
B.酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示
C.烷烃类物质降解速度的快慢与酶的活性和酶的数量有关
D.据题图分析，酶催化烷烃类物质降解的最适温度约为35 ℃
解析　D　据题图可知，当温度为35～45 ℃时，温度高于甲酶的最适温度、低于乙酶的最适温度，高于最适温度时，酶的空间结构会遭到破坏，而低于最适温度时，酶的空间结构未被破坏，A正确；酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示，B正确；酶的活性和酶的数量都会影响酶促反应速率，C正确；石油中烷烃类物质的降解涉及两个过程，主要涉及两种酶，催化该类物质降解的最适温度应综合考虑两种酶的活性，35 ℃时甲酶活性高但乙酶活性较低，综合活性不一定最高，D错误。
B组　能力提升
9.(2026·河北沧州模拟)中国制茶工艺的历史源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚和单宁氧化成红褐色是红茶茶色形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A.多酚氧化酶在细胞中初步合成的场所是内质网
B.多酚氧化酶与茶多酚在细胞中的分布可能不同
C.多酚氧化酶能降低化学反应的活化能
D.高温处理会破坏多酚氧化酶的构象使其失活
解析　A　多酚氧化酶的化学本质是蛋白质，在核糖体中初步合成，内质网主要进行加工、运输，A错误；多酚氧化酶催化茶多酚等反应，二者在细胞中分布可能不同(酶在特定部位，底物在相应区域 )，B正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故多酚氧化酶能降低化学反应的活化能，C正确；高温会破坏蛋白质(酶)的空间构象，使酶失活，高温干燥工序可让多酚氧化酶失活，终止发酵，D正确。
10.(2026·湖北荆州模拟)现有不同来源的三种植物蔗糖酶A、B、C能催化蔗糖水解，可用于制作糖浆。某实验小组取含有等量酶的三种样品进行测试，实验条件及结果如下：实验甲：向样品中加入等量的蔗糖溶液，pH＝7，在不同温度下重复若干次实验，结果如图1。实验乙：向样品中加入等量的蔗糖溶液，温度为36 ℃，在不同pH下重复若干次实验，结果如图2。下列叙述正确的是(　　)
A.在改变温度或pH的条件下，蔗糖酶C的活性均较高
B.在36 ℃时，A、B两种酶的最适pH均为7
C.在36 ℃长时间放置后，三种酶的活性不变
D.在pH为5、温度为36 ℃时，A更适于制作糖浆
解析　D　由题图可知，在改变温度或pH的条件下，蔗糖酶C的活性不一定较高，酶A催化制作糖浆最佳反应条件是温度为36 ℃、pH为5，此时酶A活性最高，A错误，D正确；据图2可知，酶A的最适pH为5左右，酶B的最适pH为7左右，B错误；酶适宜在低温条件下保存，在36 ℃长时间放置后，三种酶的活性会发生改变，C错误。
11.细胞中L酶上的两个位点(位点1 和位点2)可以与ATP 和亮氨酸结合，进而催化tRNA 与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，分别在加入[3H]ATP和[3H]亮氨酸的两种条件下进行实验后，检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
　
A.L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量
B.突变体细胞L1中L酶不能与亮氨酸结合
C.ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合
D.ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合
解析　D　酶不能为化学反应提供能量，A错误；根据图1，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明位点1突变不影响L酶与ATP的结合，推测ATP与L酶的位点2结合；根据图2，突变体L1的放射性低于野生型，说明位点1突变影响亮氨酸与L酶的结合，推测亮氨酸与L酶的位点1结合，故突变体细胞L1中L酶能与亮氨酸结合，但结合较弱，如图2中显示L1仅为50%左右，ATP与亮氨酸分别与L酶的位点2和位点1结合，B、C错误；亮氨酸与L酶的位点1结合，ATP与L酶的位点2结合，根据图2，突变体细胞L2检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。
12.(13分)(2025·四川成都期末)细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，绝大多数酶是蛋白质，其活性受到温度、pH等多种因素的影响。下表是某兴趣小组探究温度对唾液淀粉酶活性影响的实验步骤。回答下列问题：
实验步骤 试管编号
A B C a b c
①加入3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
②加入2%的唾液淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
③分别水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃
④混合后摇匀 将a、b、c试管中的液体分别倒入A、B、C试管中
⑤水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃
⑥加入稀碘液 2 滴 2 滴 2 滴
⑦观察现象
(1)酶活性是指_________________________________________________________，
可用在一定条件下______________________表示。
(2)表中实验步骤③的作用是_____________________________________________
____________________________________________________________________。
按照表中实验步骤进行实验，预期观察到的实验现象是______________________
_____________________________________________________________________。
(3)为了进一步探究唾液淀粉酶活性与温度变化之间的关系，该兴趣小组又设置了多组温度条件进行实验，检测试管中淀粉剩余量的相对值如图所示。
分析图中数据后，大多数同学认为0 ℃和100 ℃时的实验结果与预期不符，他们做出这种判断的理由是__________________________________________________
______________________________________________________________________。
还有部分同学分析50 ℃以上温度条件下的实验数据后，提出“高温也有可能促进淀粉分解”的假设，若要设计实验判断这个假设是否成立，请简要写出实验思路及实验结果：_________________________________________________________
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)酶催化特定化学反应的能力　酶所催化某一化学反应的速率　(2)使酶和淀粉分别达到预设温度，确保反应在目标温度下进行，排除温度干扰　B试管加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)，A试管(0 ℃)和C试管(100 ℃)加入碘液后呈深蓝色　(3)0 ℃酶活性被抑制，淀粉几乎不分解，剩余量应接近100%，100 ℃时酶变性失活，淀粉剩余量也应接近100%　实验组在高温(如50～100 ℃)处理淀粉溶液，不加入酶，观察淀粉是否自发分解，对照组在低温下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量。若实验组淀粉分解量显著高于对照组，则支持高温直接促进淀粉分解的假设；若两者无差异，则高温下的分解作用仍源于酶的残留活性
解析　(1)酶活性是指酶催化特定化学反应的能力，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。(2)步骤③的作用是使酶和淀粉分别达到预设温度，确保反应在目标温度下进行，排除温度干扰。预期现象：B试管(37 ℃)中淀粉被充分水解，加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)。A试管(0 ℃)和C试管(100 ℃)的酶活性受抑制，淀粉未被水解，加入碘液后呈深蓝色。(3)0 ℃酶活性被抑制，淀粉几乎不分解，剩余量应接近100%，100 ℃时酶变性失活，淀粉剩余量也应接近100%。为了验证高温也有可能促进淀粉分解的实验思路设置对照组与实验组：实验组在高温(如50～100 ℃)处理淀粉溶液，不加入酶，观察淀粉是否自发分解，对照组在低温下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量。若实验组淀粉分解量显著高于对照组，则支持高温直接促进淀粉分解的假设；若两者无差异，则高温下的分解作用仍源于酶的残留活性。
微专题2　实验专题讲座
1.实验设计遵循的基本原则和变量分析
(1)实验设计遵循的三大基本原则
①单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。
②对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)。
③平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
(2)实验设计中的变量分析
自变量的处理方法
①“加”或“减”：例如，验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。
②“换”：例如，探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
2.实验设计的常考题型
(1)实验思路与实验步骤
①实验思路与实验步骤书写技巧的比较
②实验步骤操作的“三步曲”
(2)实验方案评价与修订
1.实验者利用猩猩做研究，发现正常猩猩饲喂携带诺如病毒的食物后发病。再用其他正常猩猩做同样的实验，其目的是遵循实验设计的(　　)
A.控制变量原则　　　 B.完整性原则
C.平行重复原则 D.对照原则
解析　C　实验者用其他正常猩猩做同样的实验以避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学，遵循平行重复原则，C符合题意。
2.(2026·河南新乡模拟)对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的是(　　)
A.还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照
B.血浆对pH的调节实验中，对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH
C.探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0 ℃和100 ℃作对照
D.探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照
解析　C　还原糖的鉴定实验中，是否含有葡萄糖(还原糖)是自变量，可以设置清水组和葡萄糖组作对照，A正确；血浆对pH的调节实验中，酸性条件和碱性条件为无关变量，故对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH，B正确；探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验中，高温、低温均为实验组，但设置0 ℃和100 ℃作对照，温度梯度过大，且实际生活中不用100 ℃的水洗衣服，C错误；探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，两组均为实验组(都是人为控制了变量，都是实验组)，相互对照，属于对比实验，D正确。
3.胰脂肪酶抑制剂通过降低胰脂肪酶活性，减少消化器官中膳食脂肪的分解和吸收，进而改善肥胖和高脂血症等代谢性疾病的症状。奥利司他是市售胰脂肪酶抑制剂类减肥药，但会引起胃肠道不良反应。我国科研工作者从药食作物苦荞的麸皮中提取荞麦黄酮进行了实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.本实验的自变量是药物的浓度
B.在实验中，一定范围内的荞麦黄酮的效果与浓度呈正相关
C.荞麦黄酮可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物
D.荞麦黄酮使胰脂肪酶为脂肪水解提供的能量减少
解析　B　本实验的自变量是药物的种类和浓度，A错误；虽然荞麦黄酮是从苦荞的麸皮中提取的，但是否会引起其他不良反应尚不明确，此外荞麦黄酮的抑制效果差于奥利司他，因此荞麦黄酮不一定可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物，C错误；酶催化化学反应的原理是降低化学反应的活化能，D错误。
4.(2026·江西南昌模拟)植物细胞内含有过氧化物酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色；双缩脲试剂与蛋白质可发生紫色反应，并且蛋白质的浓度越高，紫色越深。回答下列问题：
(1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化物酶，设计了如下实验：
试管 编号 1%焦性没 食子酸/mL 2%H2O2 溶液/mL 缓冲 液/mL 黄瓜提 取液/mL 煮沸冷却 后的黄瓜 提取液/mL
1 2 2 2 － －
2 2 2 － 2 －
3 2 2 － － 2
①1、2号试管中，________号试管是对照组，1、2号试管组成的实验的自变量是__________________________________________________________________
________________。
②2号试管显橙红色，但并不能据此证明黄瓜细胞中存在过氧化物酶。为了增强实验的说服力，需要增设一组实验，简述实验设计思路：___________________
_____________________________。3号试管不显橙红色，推测其最可能的原因是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)白菜细胞内也含过氧化物酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化物酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是___________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)欲设计实验比较黄瓜和白菜细胞内过氧化物酶的含量多少，简述设计思路：__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(假设两种植物提取液中只含过氧化物酶)。
答案　(1)①1　黄瓜提取液的有无　②把缓冲液换成2 mL过氧化物酶溶液，其他条件与1号试管相同　高温使黄瓜提取液中的过氧化物酶变性失活　(2)组成两种植物过氧化物酶的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同(合理即可)　(3)将等量的黄瓜和白菜提取液分别加入两支试管中，加入双缩脲试剂后观察紫色深浅，紫色深(显色反应强)的一组，过氧化物酶含量高
5.(2026·福建福州模拟)某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。某同学设计了如下实验方案和步骤：①取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向3支试管中加入2 mL糨糊；②再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡均匀；③将甲、乙、丙3支试管分别置于0 ℃、35 ℃、100 ℃下约5 min；④取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡)，50～65 ℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。
(1)本实验的因变量是____________，观测指标为________________。
(2)同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价，其中正确的是________(填序号)。
①实验步骤不正确　②温度设置不合理
③不能用斐林试剂检验
(3)你的改进方案为__________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)淀粉的分解量　溶液颜色的变化　(2)①和③　(3)将斐林试剂改为用碘液检验；步骤②与步骤③对调
解析　(1)由题干信息分析可知，该实验的自变量是温度，因变量为淀粉的分解量，观测指标是溶液颜色的变化。(2)实验中步骤②不正确，3支试管加入糨糊后，应该先将3支试管放在不同温度下保温5 min，再分别加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡摇匀后，再在各自温度中维持5 min，因为酶具有高效性，在试管丙升温到100 ℃的过程中，酶已经和底物发生反应了。步骤④存在错误，该实验不能用斐林试剂检验，斐林试剂检验还原糖时需水浴加热，会干扰实验温度，可采用碘液检测淀粉分解情况。(3)结合(2)可知，实验改进可将步骤②与步骤③对调；将斐林试剂改为用碘液检验即可。
第9讲　ATP 与细胞呼吸方式和过程
[课标要求]　1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2.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。
考点一　ATP的结构和功能
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的组成结构
(2)ATP的供能原理
2.ATP与ADP可以相互转化
3.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+释放为例)
(2)细胞内的吸能反应和放能反应
[教材边角]
(1)(必修1 P87“正文”)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，其原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化。
(2)(必修1 P89“小字部分”)萤火虫尾部发光的原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光。
(1)(2025·河北卷，改编)肌肉的收缩、Ca2+载体蛋白的磷酸化等过程需要消耗ATP。(√)
(2)(经典高考题)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(×)
(3)(经典高考题)ATP必须在有氧条件下合成。(×)
(4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(×)
(5)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。(×)
(6)(必修1 P89“正文”)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(×)
考向1　ATP的结构及其与核酸的关系
1.(2024·全国甲卷，改编)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键。下列叙述错误的是(　　)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键
解析　C　ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能量，可为离子的主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用中的光反应可将光能转化为化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。
2.(2026·河北石家庄模拟)生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们在人体合成代谢中有一定差异，如表所示。下列相关叙述正确的是(　　)
高能磷酸化合物 主要用途
ATP 能量“货币”
GTP 蛋白质合成
UTP 糖原合成
CTP 脂肪和磷脂的合成
A.GTP脱去两个磷酸基团是DNA的合成的原料之一
B.UTP除了用于糖原合成，其脱去两个磷酸基团后还可作为转录的原料
C.无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体
D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
解析　B　GTP分子脱去两个磷酸基团后，可得到鸟嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，A错误；由表中信息可知，UTP可用于糖原合成，另外其脱去两个磷酸基团后可得到尿嘧啶核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，因而可作为转录的原料，B正确；无光情况下，叶肉细胞不能进行光合作用，此时叶肉细胞内合成ATP的过程只能是细胞呼吸，发生的场所是线粒体和细胞质基质，C错误；ATP作为细胞内流通的能量“货币”，在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量可来自ATP，D错误。
ATP与核苷酸的关系
考向2　ATP的合成和利用
3.(2026·河南漯河模拟)ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在，它不断与ADP相互转化形成ATP系统。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP分子的磷酸基团都带正电荷而相互排斥，导致特殊的化学键不稳定
B.细胞内所有生命活动消耗的能量都由ATP直接提供
C.ATP水解脱离下来的末端磷酸基团与载体蛋白结合，可使其构象改变
D.发生放能反应时，ATP转化成ADP的量多于ADP转化成ATP的量
解析　C　磷酸基团带的是负电荷，A错误；细胞内绝大多数所需能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，B错误；磷酸基团与载体蛋白结合是载体蛋白磷酸化过程，载体蛋白磷酸化会导致其构象改变，C正确；放能反应发生时伴随着ATP的合成，ADP转化成ATP的量较大，D错误。
4.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是(　　)
A.细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程
B.分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATP
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系
解析　C　通过图示可知，细胞呼吸产生的ATP(被分解后产生磷酸基团)可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程，形成有活性的蛋白质，A正确；ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，同时蛋白质的空间结构发生改变，当磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落时蛋白质的空间结构会再次发生改变(恢复原状)，因此分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的，B正确；由题图可知，蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP，只能为ATP的合成提供原材料Pi，C错误；通过图示可知，蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP，是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D正确。
考点二　细胞呼吸的方式和过程
1.呼吸作用的实质
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
2.有氧呼吸的过程
(1)有氧呼吸的过程分析
(2)有氧呼吸的概念、总反应式与能量转化
[教材边角]
(必修1 P93“相关信息”改编)细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
3.无氧呼吸
(1)无氧呼吸过程分析
第一阶段 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二阶段 产生 酒精 丙酮酸＋[H] 酒精＋CO2 实例：大多数植物、酵母菌
产生 乳酸 丙酮酸＋[H]乳酸 实例：动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌
(2)无氧呼吸的概念、场所、总反应式与能量转化
[教材边角]
(必修1 P94“正文”)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，原因是细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
(1)(2025·江苏卷)人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP。(√)
(2)(2024·江西卷)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(×)
(3)(2023·湖南卷)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(×)
(4)(2023·全国乙卷，改编)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。(×)
(5)(必修1 P93“图5 9”)有氧呼吸时，生成物H2O中的H只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×)
(6)(必修1 P94“相关信息”)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。(√)
考向1　细胞呼吸的类型和过程
1.(2025·山东卷)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　)
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
解析　B　有氧呼吸的前两个阶段不需要O2作为原料，第三阶段需要O2作为原料，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生CO2、[H]，释放少量能量，故有氧呼吸第二阶段需要H2O作为原料，B正确；无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误；经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。
2.(2026·河南南阳期末)癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A.过程①和③都能产生少量的ATP
B.肿瘤细胞无氧呼吸产生的乳酸会使肿瘤微环境pH上升
C.过程③产生的NAD＋对过程①具有抑制作用
D.过程②会消耗①过程产生的NADH
解析　D　过程①是细胞呼吸第一阶段，能产生少量的ATP；而过程③是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，A错误；肿瘤细胞无氧呼吸产生乳酸，乳酸会使肿瘤微环境pH下降，B错误；过程③产生的NAD＋可参与过程①，对过程①有促进作用，C错误；过程②是有氧呼吸的第二、三阶段，在有氧呼吸第三阶段，会消耗过程①产生的NADH，D正确。
细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路
(1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。
考向2　判断细胞呼吸的类型
3.细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是(　　)
A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
解析　D　若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；当无氧呼吸产生酒精的量是6 mol时，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，细胞呼吸中CO2总产生量为15 mol，说明有氧呼吸产生CO2的量为9 mol，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1.5 mol，可推测有1.5/(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。
4.(2025·河北邢台模拟)某研究小组用传感器精确测量了某绿色植物非绿色器官的O2吸收量(x)和CO2释放量(y)。下列关于x、y的关系与细胞呼吸方式的推论，正确的是(　　)
A.当x＝y>0时，细胞一定存在有氧呼吸，且一定不存在无氧呼吸
B.当y>x>0时，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸共同存在
C.当x>y>0时，有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸共同存在
D.当x＝0，y>0时，一定不存在有氧呼吸，且无氧呼吸有乳酸产生
解析　B　当x＝y>0时，细胞一定存在有氧呼吸，一定不存在产生酒精的无氧呼吸，但可能存在产生乳酸的无氧呼吸，A错误；当y>x>0时，细胞一定存在有氧呼吸，也一定存在产生酒精的无氧呼吸，且y与x的差值表示无氧呼吸产生CO2的量，B正确；当x>y>0时，可能是有氧呼吸的底物中有脂肪，但不能判断是否存在无氧呼吸，C错误；当x＝0，y>0时，说明一定不存在有氧呼吸，且无氧呼吸有酒精产生，不能判断无氧呼吸是否有乳酸产生，D错误。
掌握判断细胞呼吸方式的三大依据
1.(2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是(　　)
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
解析　C　葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，人体细胞和酵母细胞的场所相同，A错误；有氧呼吸第二阶段丙酮酸与H2O反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段(与[H]结合生成H2O)，B错误；人体细胞和酵母细胞有氧呼吸各阶段均能产生ATP，第一、第二阶段能产生[H]，第三阶段利用[H]；无氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP，因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。
2.(2025·北京卷)如图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是(　　)
选项 部位1 部位2 部位3 部位4
A 大量 少量 少量 无
B 大量 大量 少量 无
C 少量 大量 无 少量
D 少量 无 大量 大量
解析　C　部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP；部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP；部位3是线粒体外膜，没有ATP生成；部位4是细胞质基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。
3.(2025·甘肃卷)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是(　　)
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
解析　C　若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，需要氧气参与，A、B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。
细胞呼吸与物质转化
超重的乙同学为了减肥，在购买饮料时挑选了标有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料。但连续饮用一个月后，体重反而增加了，通过翻查资料发现，糖类和脂质的代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来，其联系的示意图如下(编号表示过程，字母表示物质)。
角度1　结合教材内容，考查基础知识
(1)图中③过程中未标出的产物有________(答出2种)，④过程中大部分化学能转化成________。
(2)蔗糖水解产生的葡萄糖被小肠上皮细胞以________的方式吸收。当摄入葡萄糖等有机物过多时，A________(填名称)会通过转化反应合成脂肪，从而使乙同学体重增加。
角度2　结合生活实际，分析细胞呼吸的应用
(3)适量的有氧运动(主要以有氧呼吸提供运动中所需能量的运动方式)也能减肥，请据图分析，进行有氧运动有助于减肥的科学原理(原因)是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)NADH、ATP和二氧化碳　热能
(2)主动运输　丙酮酸　(3)有氧运动消耗能量增多，因而可促进丙酮酸进入线粒体氧化分解，进而减少其转化为甘油和脂肪酸的途径，最终导致合成脂肪较少
解析　(1)③过程为有氧呼吸第二阶段，产物是二氧化碳、NADH和ATP，发生的场所是线粒体基质。④过程是有氧呼吸第三阶段，大部分化学能转化成热能，少部分能量储存在ATP中。(2)葡萄糖被吸收进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，即与Na＋的协同运输；A表示丙酮酸，根据题图可知，丙酮酸可以转化为甘油和脂肪酸，然后甘油和脂肪酸再合成为脂肪，使体重增加。(3)适量的有氧运动，可以使葡萄糖分解后产生的丙酮酸进入线粒体后，经过③有氧呼吸第二阶段后，进入有氧呼吸的第三阶段，释放出大量的能量，能量大部分以热能的形式散失，减少了丙酮酸转化为甘油和脂肪酸，减少了脂肪的合成，从而体重下降。
提能训练(九)　ATP 与细胞呼吸方式和过程
(满分：44分)
选择题1～11小题，每小题3分，共33分。
A组　基础巩固
1.脱氧核苷三磷酸(dNTP)和核苷三磷酸(NTP)参与核酸合成等多种生理过程，其结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.当图中X为H时，则该物质可为RNA合成提供反应所需的原料和能量
B.NTP、dNTP的元素组成都是C、H、O、N、P
C.以α位32P标记的dATP为原料，会使新合成的DNA分子被32P标记
D.ATP的γ位磷酸基团使细胞中某些蛋白质分子磷酸化，导致这些分子空间结构发生变化
解析　A　当图中X为H时，五碳糖是脱氧核糖，则该物质是dNTP，可为DNA合成提供反应所需的原料和能量，A错误；NTP、dNTP的结构基本相同，元素组成都是C、H、O、N、P，B正确；dATP脱去β和γ位的磷酸基团后是DNA的基本单位腺嘌呤脱氧核苷酸，故用32P标记α位的磷酸基团的dATP作为DNA合成的原料，可使DNA分子被标记，C正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的γ位磷酸基团与某些蛋白质结合，使蛋白质磷酸化，从而使其结构发生变化，活性也被改变，D正确。
2.(2025·河北衡水三模)磷酸化是指在蛋白质或其他分子上加入一个磷酸(PO )基团，磷酸基团的添加或除去(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”作用，能使某些蛋白质活化或失活。下列叙述正确的是(　　)
A.丙酮酸反应生成乳酸的过程中可发生ADP的磷酸化
B.ATP中最靠近腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能
C.细胞内合成ATP需要酶，但合成酶不需要ATP
D.主动运输时，载体蛋白磷酸化的过程中会发生能量的转移
解析　D　丙酮酸反应生成乳酸的过程并没有释放能量，因此没有发生ADP的磷酸化，也没有生成ATP，A错误；ATP中最末端的磷酸基团才具有较高的转移势能，B错误；细胞内合成ATP是通过光合作用或呼吸作用等过程，这些过程都需要酶的催化；酶的本质是蛋白质或RNA，合成蛋白质和RNA的过程都需要消耗能量，即需要ATP提供能量，C错误；主动运输时，在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化，D正确。
3.GTP(鸟苷三磷酸)的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时，具有GTP酶活性的发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，使其一分为二。下列叙述正确的是(　　)
A.GTP因含三个特殊的化学键而具有较多能量
B.GTP酶为GTP的水解提供了活化能
C.推测发动蛋白具有催化、运动等功能
D.GTP去掉两个磷酸基团后可参与DNA的合成
解析　C　GTP含有两个特殊的化学键，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，B错误；结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，C正确；依题意可知，GTP的结构与ATP类似，GTP去掉两个磷酸基团后的结构是组成RNA的基本单位，D错误。
4.(2025·江苏盐城二模)活鱼宰杀后，鱼肉中的ATP会逐步降解并转化为肌苷酸(IMP)，IMP在酸性磷酸酶(ACP)等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，过程如图所示。IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味。下列叙述正确的是(　　)
ATP―→AMPIMP肌苷次黄嘌呤＋核糖
A.ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸，都是RNA的基本单位
B.ATP在细胞中含量丰富，能持续为IMP的生成提供能量
C.腺苷脱氢酶、ACP、酶X都能为化学反应提供活化能
D.在IMP降解前有效抑制ACP的活性是鱼肉保持鲜味的思路
解析　D　ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，AMP分子的结构可以简写成A—P，ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸基团；ATP水解脱去两个磷酸基团后成为AMP，AMP是RNA的基本单位，A错误；细胞内ATP与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的，所以细胞内ATP含量少也能满足细胞对能量的需求；IMP在酸性磷酸酶等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖的过程不需要ATP供能，B错误；酶起催化作用时，降低化学反应所需活化能，C错误；IMP在ACP等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味，故在IMP降解前有效抑制ACP的活性可使鱼肉保持鲜味，D正确。
5.(2025·河北沧州期末)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A.哺乳动物的成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生CO2
B.所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP
C.酵母菌的呼吸作用一定会生成CO2
D.乳酸发酵，葡萄糖中的能量除了形成少量ATP，其余全部储存在乳酸中
解析　D　哺乳动物的成熟红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，产物为乳酸，不产生CO2，A正确；活细胞均需通过呼吸作用供能，无论有氧呼吸或无氧呼吸均能生成ATP，B正确；酵母菌有氧呼吸产生CO2和H2O，无氧呼吸产生酒精和CO2，两种呼吸均生成CO2，C正确；乳酸发酵中，葡萄糖的能量去向包括储存在ATP中的能量、以热能形式散失的能量及储存在乳酸中的能量，D错误。
6.(2025·湖南岳阳三模)乳酸脱氢酶(LDH)是人体内细胞呼吸过程中一种至关重要的酶，丙酮酸与乳酸之间的转化受LDH的催化，在弱碱性条件下LDH催化乳酸生成丙酮酸，在中性条件下LDH则催化丙酮酸生成乳酸。下列说法正确的是(　　)
A.丙酮酸转化为乳酸需要消耗[H]和ATP
B.LDH在体外不能降低化学反应所需的活化能
C.人体细胞内LDH催化的反应均发生在细胞质基质中
D.pH由中性变为弱碱性时，LDH空间结构会发生改变，导致LDH变性失活
解析　C　丙酮酸还原成乳酸为无氧呼吸第二阶段，只有物质变化，没有ATP的合成，也不消耗ATP，A错误；只要条件适宜，LDH作为一种酶，其在体外条件下，也能降低化学反应所需的活化能，B错误；人体细胞内LDH乳酸脱氢酶催化的反应过程是将丙酮酸转变为乳酸，该过程发生在细胞质基质中，C正确；结合题意可知，pH由中性变为弱碱性时，LDH会催化乳酸变成丙酮酸，可见弱碱性条件下不会导致LDH变性失活，D错误。
7.(2026·安徽合肥模拟)如图表示真核细胞内有氧呼吸的过程，其中①～⑤表示相关反应阶段，下列叙述错误的是(　　)
A.图中①过程发生的场所是细胞质基质
B.图中能产生ATP 的过程有①②③
C.④⑤是无氧呼吸的过程，能产生少量ATP
D.酸性重铬酸钾在检验酒精时颜色由橙色变成灰绿色
解析　C　图中①过程是葡萄糖分解成丙酮酸的过程，为细胞呼吸第一阶段，发生的场所是细胞质基质，A正确；图中①是有氧呼吸第一阶段，②是有氧呼吸第二阶段，③是有氧呼吸第三阶段，这三个阶段都能产生ATP，B正确；①④⑤是无氧呼吸的过程，无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段(④⑤过程)不产生ATP，C错误；酸性重铬酸钾在检验酒精时颜色由橙色变成灰绿色，这是检验酒精的常用方法，D正确。
8.有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，坚持耐力性运动训练，肌细胞中线粒体数量会出现适应性变化。下列叙述正确的是(　　)
A.肌细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖进入线粒体内氧化分解形成二氧化碳和水
B.若肌细胞进行呼吸作用消耗 1 mol 氧气，产生的二氧化碳可能大于 1 mol
C.耐力性运动时肝、脑成为主要的产热器官，通过呼吸作用释放大量的热量
D.每周坚持耐力性运动会使线粒体数量适当增多，对预防肥胖有一定效果
解析　D　葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后，丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解为二氧化碳和水，而葡萄糖不能直接进入线粒体，A错误；若肌细胞进行有氧呼吸，消耗1 mol氧气的同时会产生1 mol二氧化碳；若同时进行无氧呼吸(如产生乳酸的无氧呼吸)，则不会产生二氧化碳，因此，二氧化碳总量不可能超过1 mol，B错误；耐力性运动时，骨骼肌是主要的产热器官，C错误；耐力性运动需要大量有氧呼吸供能，线粒体数量适当增多可提高能量供应效率，促进脂肪分解，从而预防肥胖，D正确。
B组　能力提升
9.(2026·山东济南模拟)乳酸通常被认为是动物无氧呼吸产生的一种代谢废物。乳酸和丙酮酸可以在酶L的催化下，进行快速的相互转化，机理如图所示。依据图中信息，科研人员提出乳酸是呼吸作用中一种重要的中间产物。下列说法错误的是(　　)
A.当乳酸通过酶L转化为丙酮酸且O2充足时，动物细胞可产生大量ATP
B.乳酸生成丙酮酸的过程属于无氧呼吸的第二阶段
C.酶L既可在有氧时清除乳酸，又可在无氧时再生出NAD＋
D.从无氧转入有氧环境，由乳酸产生的丙酮酸会参与有氧呼吸
解析　B　当乳酸通过酶L转化为丙酮酸且O2充足时，丙酮酸可进入线粒体进行有氧呼吸的第二、第三阶段，有氧呼吸第三阶段会产生大量ATP，所以动物细胞可产生大量ATP，A正确；无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，而乳酸生成丙酮酸不属于无氧呼吸的第二阶段，B错误；从图中可知，在有O2条件下，酶L能将乳酸转化为丙酮酸，起到清除乳酸的作用；在无氧条件下，能使NADH转化为NAD＋实现再生，C正确；从无氧转入有氧环境，由乳酸产生的丙酮酸会进入线粒体参与有氧呼吸的第二、第三阶段，D正确。
10.人体细胞内糖类不足时，储存在细胞中的脂质会氧化分解，为生命活动提供能量，过程如图所示，其中①②过程分别相当于细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A.图中④⑤过程会生成少量的NADH，③过程不生成NADH
B.脂肪酸通过①②过程生成乙酰CoA的过程伴随着少量ATP的生成
C.脂肪酸和葡萄糖氧化分解共有的过程是③过程，其场所为线粒体内膜
D.在人体成熟的红细胞中能进行③④⑤过程
解析　B　图中④⑤过程是细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程，会生成少量的NADH，③过程包括细胞呼吸的第二阶段的部分过程，也会生成NADH，A错误；由于题干指出①②过程分别相当于细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程，细胞呼吸的这两个过程都有少量ATP生成，B正确；脂肪酸和葡萄糖氧化分解共有的过程是③过程，其场所为线粒体基质和线粒体内膜，C错误；人体成熟的红细胞中不含线粒体，不能进行③过程，D错误。
11.(2026·山西大同模拟)哺乳动物的线粒体功能障碍时，体内可积累代谢物S，对身体造成危害。若将适量的酶Ⅰ和酶Ⅱ溶液注射到线粒体功能障碍的实验动物体内，可降低该功能障碍导致的危害，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.过程①②均发生在细胞质基质中，过程①产生[H]和ATP，过程②类似无氧呼吸过程，消耗[H]，不产生ATP
B.线粒体功能障碍可导致有氧呼吸异常，注射酶Ⅰ溶液，有利于维持内环境酸碱度的稳定
C.注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，酶Ⅱ也可用于探究温度对酶活性的影响
D.细胞产生的代谢物S可在肝脏中再次转化为葡萄糖
解析　C　由题图可知，过程①代表有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，过程②代表丙酮酸生成代谢物S，据哺乳动物无氧呼吸代谢产物推测，代谢物S可能为乳酸，这两个过程都发生在细胞质基质中，过程①中可产生[H]和ATP，丙酮酸在无氧呼吸第二阶段生成乳酸过程(②)中消耗[H]，不产生ATP，A正确；由题图可知，线粒体功能障碍可导致丙酮酸生成代谢物S，代谢物S运出细胞，在酶Ⅰ作用下生成丙酮酸和H2O2，前者接着参与代谢，后者在酶Ⅱ作用下分解为H2O和O2，该过程可以减少酸性物质积累，维持内环境酸碱度的稳定，B正确；注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，推出酶Ⅱ为过氧化氢酶，由于温度会影响H2O2分解，因此不能用H2O2和过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，C错误；若代谢物S是乳酸，在肝脏中可再次转化为葡萄糖，D正确。
12.(11分)(2026·辽宁沈阳模拟)“低氧胁迫”会对植物生长造成很大影响，是高等植物主要的非生物胁迫因素之一。洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。下表为实验第6天根部细胞中相关物质的含量。回答下列问题。
项目 实验处理
品种A 正常通气 品种B 正常通气 品种A 低氧 品种B 低氧
丙酮酸含量 /(μmol/g) 0.18 0.19 0.21 0.34
乙醇含量/ (μmol/g) 2.45 2.49 6.00 4.00
(1)通过题表可知，正常通气条件下，油菜根部细胞的呼吸方式为__________________；低氧胁迫下，油菜根部细胞的____________(填呼吸方式)增强。
(2)实验结果表明，低氧胁迫条件下，品种____________体内催化丙酮酸形成乙醇的酶的活性更高，依据是____________________________________________
________________________________________________________________。
(3)低氧胁迫会降低农作物的产量，请结合所学知识写出改善或防止低氧胁迫的措施：________________________________________________________________
___________________________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)有氧呼吸和无氧呼吸　无氧呼吸
(2)A　在低氧条件下，品种A乙醇增加的比例比B大，而丙酮酸增加的比例较小　(3)①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家(有机)肥，改善土壤板结现象；⑤改变灌溉方式
解析　(1)由表可知，正常通气条件下，品种A、B根部细胞也产生乙醇，说明既有有氧呼吸也有无氧呼吸；低氧条件下无氧呼吸增强导致乙醇含量上升。(2)由表格分析，品种A乙醇含量增加比例高于品种B，但丙酮酸含量增加比例小于B，说明品种A体内催化丙酮酸形成乙醇的酶的活性更高。(3)避免低氧环境的形成，及时排水、松土，施加农家肥防止土壤板结，具体操作为①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家(有机)肥，改善土壤板结现象；⑤改变灌溉方式。
微专题3　电子传递与[H]在线粒体内膜上氧化
糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？20世纪60年代，米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成，如图：
(1)[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。
(2)线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。
(3)H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成(在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多)。
1.(2026·贵州黔西模拟)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是(　　)
A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中
B.有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O
C.ATP合酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能
D.图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段
解析　A　图示过程NADH被O2氧化，是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，A错误；有氧呼吸过程在第三阶段NADH与O2结合生成H2O，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；ATP合酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，D正确。
2.(2025·湖南邵阳三模)ATP如何运出线粒体备受关注，线粒体膜上存在由核基因编码的ATP/ADP反向转运蛋白AAC，借助AAC，ATP可从线粒体基质运至膜间隙并最终运出线粒体，具体机制如图，图中还标出各物质转运数量及电荷数，内部腺苷磷酸库可储存ATP和ADP。米酵菌酸可以竞争结合在AAC的ATP结合位点上。下列相关叙述错误的是(　　)
A.AAC转运ATP时，因ATP带4个负电荷，会使膜间隙负电荷降低电位升高
B.电子传递链泵出H＋，H＋顺浓度梯度回流驱动ATP合酶合成ATP
C.Pi转运体将Pi运入基质，为ATP合成提供原料，其转运与膜电位有关
D.误食含米酵菌酸的食物可能会导致细胞严重缺少能量而死亡
解析　A　从图中可看出AAC转运ATP时，ATP带4个负电荷进入膜间隙，会使膜间隙负电荷相对增多，电位降低，A错误；图中显示电子传递链将H＋泵出，形成H＋浓度梯度，H＋顺浓度梯度回流可驱动ATP合酶合成ATP，B正确；Pi转运体转运Pi与膜电位有关，图中Pi的转运与膜两侧电荷分布有关，C正确；米酵菌酸可以竞争性地结合在线粒体AAC的ATP结合位点上，误食含米酵菌酸的食物可能会影响AAC转运体的功能，使AAC转运的ATP减少，从而导致细胞严重缺少能量而死亡，D正确。
3.(2025·湖南郴州三模)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列说法正确的是(　　)
A.还原剂NADH是一种电子受体
B.①②生理过程均发生在线粒体内膜上
C.物质X是叠氮化物，H2O和ATP的合成都受到影响
D.DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
解析　D　还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子通过电子传递链最终与O2结合生成H2O，A错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质；过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质X是DNP，DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能形式散失的比例增加，C错误，D正确。
4.如图为有氧呼吸部分过程示意图，e－表示电子。已知[H]释放的电子为高能状态，可为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量。请回答下列问题：
(1)膜a所代表的生物膜是________；图中所体现的生物膜功能是______________________________________________________________________
______________________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)图中[H]消耗的过程实际上是____________________________；图中膜a出现外侧呈正电位、内侧呈负电位的原因是_______________________________________。
(3)蛋白质X可利用图示过程合成ATP，其通道结构只允许H＋通过的原理是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________，
其合成ATP的能量来源是__________________________________________。
在光合作用中蛋白质X也发挥作用，该过程中蛋白质X的分布位置是____________。
(4)UCP是存在于某些细胞线粒体中的一种H＋转运蛋白，可使 H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X。有科研人员模仿UCP的结构以研制减肥药物，请利用本题涉及的知识分析该药物可能具有的负面作用：___________________________
______________________________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)线粒体内膜　为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器　(2)还原型辅酶Ⅰ(NADH)转化成氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)　电子为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量，使其向膜a外侧主动运输H＋，使膜外阳离子浓度高于膜内，进而使膜a两侧的电位表现为内负外正　(3)只有H＋与该通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜　膜两侧H＋的浓度差(和电势差)　类囊体薄膜　(4)减少ATP合成，引起供能障碍；导致产热过多，引发体温异常
解析　(1)膜a上存在O2与H＋发生反应生成H2O的过程，所以可以确定膜a是线粒体内膜。图中生物膜为线粒体内膜，其功能是为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器。(2)[H]的形成过程为氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)，[H]的消耗过程则为相反的过程。膜a向外侧主动运输H＋，会使膜外侧呈正电位，膜内侧呈负电位。(3)通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ消耗电子中的能量向膜外运输H＋，使膜外侧与膜内侧存在H＋的浓度差和电势差，蛋白质X可利用膜两侧H＋的浓度差和电势差合成ATP。叶绿体中合成ATP的结构是类囊体薄膜，所以蛋白质X存在于类囊体薄膜上。(4)H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X，会降低膜两侧H＋浓度差，减少ATP合成，较多能量以热能的形式释放。
第10讲　细胞呼吸的影响因素及应用
[课标要求]　1.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会探究细胞呼吸类型的方法。2.分析影响细胞呼吸的因素及应用。
考点一　实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式和细胞呼吸方式的判断
1.实验原理
(1)实验材料
(2)呼吸方式与结果检测
2.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋葡萄糖溶液，分别装入A、B两个锥形瓶中。
(2)控制实验条件并检测CO2的产生
①实验装置
②条件控制
(3)检测酒精的产生
试管 试管1 试管2
步骤 1 A瓶中取滤液2 mL B瓶中取滤液2 mL
2 滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡
结果观察 观察试管中溶液的颜色变化
　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3.实验现象
装置 甲(有氧) 乙(无氧)
检测CO2 变浑浊程度高且速度快 变浑浊程度低且速度慢
检测酒精 无变化 出现灰绿色
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下通过有氧呼吸产生大量CO2。
(3)在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和CO2。
1.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验设计
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子分解葡萄糖为例)。
①装置一中加入NaOH溶液的目的是吸收二氧化碳，根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。
②装置二中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值。
(2)实验结果预测和结论
实验结果预测 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
2.种子萌发时呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)指标及原理
①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液(共62张PPT)
[课标要求]　1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2.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。
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的组成结构
C、H、O、N、P
A—P~P~P
腺嘌呤
腺苷
腺嘌呤
核糖核苷酸
ADP
ATP
特殊的化学键
(2)ATP的供能原理
负
电荷
特殊化
学键
末端
磷酸基团
2.ATP与ADP可以相互转化
细胞质基质、线粒
体、叶绿体
光能
化学能
3.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+释放为例)
酶活性
末端
磷酸基团
能量的转移
磷酸基团
空间结构
活性
(2)细胞内的吸能反应和放能反应
吸能
放能
[教材边角]
(1)(必修1 P87“正文”)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，其原因是________________________________。
(2)(必修1 P89“小字部分”)萤火虫尾部发光的原理是__________________________
_________________________________________________________________________
________________________________________________________。
ATP与ADP时刻不停地发生相互转化
萤火虫尾部的发光细胞中含有
荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素与氧发生化学
反应，形成氧化荧光素并发出荧光
√
(1)(2025·河北卷，改编)肌肉的收缩、Ca2+载体蛋白的磷酸化等过程需要消耗ATP。( )
(2)(经典高考题)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。( )
(3)(经典高考题)ATP必须在有氧条件下合成。( )
(4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。( )
(5)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。( )
(6)(必修1 P89“正文”)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。( )
×
×
×
×
×
考向1　ATP的结构及其与核酸的关系
1.(2024·全国甲卷，改编)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键。下列叙述错误的是(　　)
C
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键
解析　ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能量，可为离子的主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用中的光反应可将光能转化为化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。
2.(2026·河北石家庄模拟)生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们在人体合成代谢中有一定差异，如表所示。下列相关叙述正确的是(　　)
B
高能磷酸化合物 主要用途
ATP 能量“货币”
GTP 蛋白质合成
UTP 糖原合成
CTP 脂肪和磷脂的合成
A.GTP脱去两个磷酸基团是DNA的合成的原料之一
B.UTP除了用于糖原合成，其脱去两个磷酸基团后还可作为转录的原料
C.无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体
D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
解析　GTP分子脱去两个磷酸基团后，可得到鸟嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，A错误；由表中信息可知，UTP可用于糖原合成，另外其脱去两个磷酸基团后可得到尿嘧啶核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，因而可作为转录的原料，B正确；无光情况下，叶肉细胞不能进行光合作用，此时叶肉细胞内合成ATP的过程只能是细胞呼吸，发生的场所是线粒体和细胞质基质，C错误；ATP作为细胞内流通的能量“货币”，在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量可来自ATP，D错误。
ATP与核苷酸的关系
考向2　ATP的合成和利用
3.(2026·河南漯河模拟)ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在，它不断与ADP相互转化形成ATP系统。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP分子的磷酸基团都带正电荷而相互排斥，导致特殊的化学键不稳定
B.细胞内所有生命活动消耗的能量都由ATP直接提供
C.ATP水解脱离下来的末端磷酸基团与载体蛋白结合，可使其构象改变
D.发生放能反应时，ATP转化成ADP的量多于ADP转化成ATP的量
解析　磷酸基团带的是负电荷，A错误；细胞内绝大多数所需能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，B错误；磷酸基团与载体蛋白结合是载体蛋白磷酸化过程，载体蛋白磷酸化会导致其构象改变，C正确；放能反应发生时伴随着ATP的合成，ADP转化成ATP的量较大，D错误。
C
4.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是(　　)
C
A.细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程
B.分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATP
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系
解析　通过图示可知，细胞呼吸产生的ATP(被分解后产生磷酸基团)可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程，形成有活性的蛋白质，A正确；ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，同时蛋白质的空间结构发生改变，当磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落时蛋白质的空间结构会再次发生改变(恢复原状)，因此分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的，B正确；由题图可知，蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP，只能为ATP的合成提供原材料Pi，C错误；通过图示可知，蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP，是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D正确。
1.呼吸作用的实质
细胞内的有机物________，并释放能量。
2.有氧呼吸的过程
(1)有氧呼吸的过程分析
氧化分解
细胞质基质
少量能量
线粒体基质
少量能量
线粒体内膜
大量能量
(2)有氧呼吸的概念、总反应式与能量转化
二氧
化碳和水
大量ATP
ATP中活跃的
化学能和热能
[教材边角]
(必修1 P93“相关信息”改编)细胞呼吸产生的[H]指的是____________________。
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
3.无氧呼吸
(1)无氧呼吸过程分析
酒精＋CO2
第一阶段 葡萄糖 丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二阶段 产生酒精 丙酮酸＋[H]
__________ 实例：大多数植物、酵母菌
产生乳酸 丙酮酸＋[H] _____ 实例：动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌
乳酸
(2)无氧呼吸的概念、场所、总反应式与能量转化
不完全
少量
细胞质基质
酒精或乳酸
[教材边角]
(必修1 P94“正文”)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，原因是细胞呼吸的中间产物可以转化为____________等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。___________________的代谢，都可以通过_________过程联系起来。
甘油、氨基酸
蛋白质、糖类和脂质
细胞呼吸
√
(1)(2025·江苏卷)人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP。( )
(2)(2024·江西卷)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。( )
(3)(2023·湖南卷)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。( )
(4)(2023·全国乙卷，改编)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。( )
(5)(必修1 P93“图5-9”)有氧呼吸时，生成物H2O中的H只来自线粒体中丙酮酸的分解。( )
(6)(必修1 P94“相关信息”)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。( )
×
×
×
×
√
考向1　细胞呼吸的类型和过程
1.(2025·山东卷)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　)
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
解析　有氧呼吸的前两个阶段不需要O2作为原料，第三阶段需要O2作为原料，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生CO2、[H]，释放少量能量，故有氧呼吸第二阶段需要H2O作为原料，B正确；无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误；经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。
B
2.(2026·河南南阳期末)癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
D
注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A.过程①和③都能产生少量的ATP
B.肿瘤细胞无氧呼吸产生的乳酸会使肿瘤微环境pH上升
C.过程③产生的NAD＋对过程①具有抑制作用
D.过程②会消耗①过程产生的NADH
解析　过程①是细胞呼吸第一阶段，能产生少量的ATP；而过程③是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，A错误；肿瘤细胞无氧呼吸产生乳酸，乳酸会使肿瘤微环境pH下降，B错误；过程③产生的NAD＋可参与过程①，对过程①有促进作用，C错误；过程②是有氧呼吸的第二、三阶段，在有氧呼吸第三阶段，会消耗过程①产生的NADH，D正确。
细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路
(1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。
考向2　判断细胞呼吸的类型
3.细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是(　　)
A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
D
解析　若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；当无氧呼吸产生酒精的量是6 mol时，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，细胞呼吸中CO2总产生量为15 mol，说明有氧呼吸产生CO2的量为9 mol，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1.5 mol，可推测有1.5/(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。
4.(2025·河北邢台模拟)某研究小组用传感器精确测量了某绿色植物非绿色器官的O2吸收量(x)和CO2释放量(y)。下列关于x、y的关系与细胞呼吸方式的推论，正确的是(　　)
A.当x＝y>0时，细胞一定存在有氧呼吸，且一定不存在无氧呼吸
B.当y>x>0时，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸共同存在
C.当x>y>0时，有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸共同存在
D.当x＝0，y>0时，一定不存在有氧呼吸，且无氧呼吸有乳酸产生
解析　当x＝y>0时，细胞一定存在有氧呼吸，一定不存在产生酒精的无氧呼吸，但可能存在产生乳酸的无氧呼吸，A错误；当y>x>0时，细胞一定存在有氧呼吸，也一定存在产生酒精的无氧呼吸，且y与x的差值表示无氧呼吸产生CO2的量，B正确；当x>y>0时，可能是有氧呼吸的底物中有脂肪，但不能判断是否存在无氧呼吸，C错误；当x＝0，y>0时，说明一定不存在有氧呼吸，且无氧呼吸有酒精产生，不能判断无氧呼吸是否有乳酸产生，D错误。
B
掌握判断细胞呼吸方式的三大依据
1.(2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是(　　)
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
C
解析　葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，人体细胞和酵母细胞的场所相同，A错误；有氧呼吸第二阶段丙酮酸与H2O反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段(与[H]结合生成H2O)，B错误；人体细胞和酵母细胞有氧呼吸各阶段均能产生ATP，第一、第二阶段能产生[H]，第三阶段利用[H]；无氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP，因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。
2.(2025·北京卷)如图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是(　　)
C
选项 部位1 部位2 部位3 部位4
A 大量 少量 少量 无
B 大量 大量 少量 无
C 少量 大量 无 少量
D 少量 无 大量 大量
解析　部位1是线粒体基质，
进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP；部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP；部位3是线粒体外膜，没有ATP生成；部位4是细胞质基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。
3.(2025·甘肃卷)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是(　　)
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
解析　若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，需要氧气参与，A、B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。
C
细胞呼吸与物质转化
超重的乙同学为了减肥，在购买饮料时挑选了标有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料。但连续饮用一个月后，体重反而增加了，通过翻查资料发现，糖类和脂质的代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来，其联系的示意图如下(编号表示过程，字母表示物质)。
角度1　结合教材内容，考查基础知识
(1)图中③过程中未标出的产物有________
(答出2种)，④过程中大部分化学能转化成________。
(2)蔗糖水解产生的葡萄糖被小肠上皮细胞
以________的方式吸收。当摄入葡萄糖等有机物过多时，
A________(填名称)会通过转化反应合成脂肪，从而使乙同学体重增加。
角度2　结合生活实际，分析细胞呼吸的应用
(3)适量的有氧运动(主要以有氧呼吸提供运动中所需能量的运动方式)也能减肥，请据图分析，进行有氧运动有助于减肥的科学原理(原因)是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)NADH、ATP和二氧化碳　热能
(2)主动运输　丙酮酸　(3)有氧运动消耗能量增多，因而可促进丙酮酸进入线粒体氧化分解，进而减少其转化为甘油和脂肪酸的途径，最终导致合成脂肪较少
解析　(1)③过程为有氧呼吸第二阶段，产物是二氧化碳、NADH和ATP，发生的场所是线粒体基质。④过程是有氧呼吸第三阶段，大部分化学能转化成热能，少部分能量储存在ATP中。(2)葡萄糖被吸收进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，即与Na＋的协同运输；A表示丙酮酸，根据题图可知，丙酮酸可以转化为甘油和脂肪酸，然后甘油和脂肪酸再合成为脂肪，使体重增加。(3)适量的有氧运动，可以使葡萄糖分解后产生的丙酮酸进入线粒体后，经过③有氧呼吸第二阶段后，进入有氧呼吸的第三阶段，释放出大量的能量，能量大部分以热能的形式散失，减少了丙酮酸转化为甘油和脂肪酸，减少了脂肪的合成，从而体重下降。
A组　基础巩固
1.脱氧核苷三磷酸(dNTP)和核苷三磷酸(NTP)参与核酸合成等多种生理过程，其结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
A.当图中X为H时，则该物质可为RNA
合成提供反应所需的原料和能量
B.NTP、dNTP的元素组成都是C、H、O、N、P
C.以α位32P标记的dATP为原料，会使新合成的DNA分子被32P标记
D.ATP的γ位磷酸基团使细胞中某些蛋白质分子磷酸化，导致这些分子空间结构发生变化
解析　当图中X为H时，五碳糖是脱氧核糖，则该物质是dNTP，可为DNA合成提供反应所需的原料和能量，A错误；NTP、dNTP的结构基本相同，元素组成都是C、H、O、N、P，B正确；dATP脱去β和γ位的磷酸基团后是DNA的基本单位腺嘌呤脱氧核苷酸，故用32P标记α位的磷酸基团的dATP作为DNA合成的原料，可使DNA分子被标记，C正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的γ位磷酸基团与某些蛋白质结合，使蛋白质磷酸化，从而使其结构发生变化，活性也被改变，D正确。
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
2.(2025·河北衡水三模)磷酸化是指在蛋白质或其他分子上加入一个磷酸(PO )基团，磷酸基团的添加或除去(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”作用，能使某些蛋白质活化或失活。下列叙述正确的是(　　)
A.丙酮酸反应生成乳酸的过程中可发生ADP的磷酸化
B.ATP中最靠近腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能
C.细胞内合成ATP需要酶，但合成酶不需要ATP
D.主动运输时，载体蛋白磷酸化的过程中会发生能量的转移
D
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
解析　丙酮酸反应生成乳酸的过程并没有释放能量，因此没有发生ADP的磷酸化，也没有生成ATP，A错误；ATP中最末端的磷酸基团才具有较高的转移势能，B错误；细胞内合成ATP是通过光合作用或呼吸作用等过程，这些过程都需要酶的催化；酶的本质是蛋白质或RNA，合成蛋白质和RNA的过程都需要消耗能量，即需要ATP提供能量，C错误；主动运输时，在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化，D正确。
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
3.GTP(鸟苷三磷酸)的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时，具有GTP酶活性的发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，使其一分为二。下列叙述正确的是(　　)
A.GTP因含三个特殊的化学键而具有较多能量
B.GTP酶为GTP的水解提供了活化能
C.推测发动蛋白具有催化、运动等功能
D.GTP去掉两个磷酸基团后可参与DNA的合成
解析　GTP含有两个特殊的化学键，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，B错误；结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，C正确；依题意可知，GTP的结构与ATP类似，GTP去掉两个磷酸基团后的结构是组成RNA的基本单位，D错误。
C
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4.(2025·江苏盐城二模)活鱼宰杀后，鱼肉中的ATP会逐步降解并转化为肌苷酸(IMP)，IMP在酸性磷酸酶(ACP)等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，过程如图所示。IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸，都是RNA的基本单位
B.ATP在细胞中含量丰富，能持续为IMP的生成提供能量
C.腺苷脱氢酶、ACP、酶X都能为化学反应提供活化能
D.在IMP降解前有效抑制ACP的活性是鱼肉保持鲜味的思路
D
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，AMP分子的结构可以简写成A—P，ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸基团；ATP水解脱去两个磷酸基团后成为AMP，AMP是RNA的基本单位，A错误；细胞内ATP与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的，所以细胞内ATP含量少也能满足细胞对能量的需求；IMP在酸性磷酸酶等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖的过程不需要ATP供能，B错误；酶起催化作用时，降低化学反应所需活化能，C错误；IMP在ACP等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味，故在IMP降解前有效抑制ACP的活性可使鱼肉保持鲜味，D正确。
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5.(2025·河北沧州期末)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A.哺乳动物的成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生CO2
B.所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP
C.酵母菌的呼吸作用一定会生成CO2
D.乳酸发酵，葡萄糖中的能量除了形成少量ATP，其余全部储存在乳酸中
解析　哺乳动物的成熟红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，产物为乳酸，不产生CO2，A正确；活细胞均需通过呼吸作用供能，无论有氧呼吸或无氧呼吸均能生成ATP，B正确；酵母菌有氧呼吸产生CO2和H2O，无氧呼吸产生酒精和CO2，两种呼吸均生成CO2，C正确；乳酸发酵中，葡萄糖的能量去向包括储存在ATP中的能量、以热能形式散失的能量及储存在乳酸中的能量，D错误。
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6.(2025·湖南岳阳三模)乳酸脱氢酶(LDH)是人体内细胞呼吸过程中一种至关重要的酶，丙酮酸与乳酸之间的转化受LDH的催化，在弱碱性条件下LDH催化乳酸生成丙酮酸，在中性条件下LDH则催化丙酮酸生成乳酸。下列说法正确的是(　　)
A.丙酮酸转化为乳酸需要消耗[H]和ATP
B.LDH在体外不能降低化学反应所需的活化能
C.人体细胞内LDH催化的反应均发生在细胞质基质中
D.pH由中性变为弱碱性时，LDH空间结构会发生改变，导致LDH变性失活
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解析　丙酮酸还原成乳酸为无氧呼吸第二阶段，只有物质变化，没有ATP的合成，也不消耗ATP，A错误；只要条件适宜，LDH作为一种酶，其在体外条件下，也能降低化学反应所需的活化能，B错误；人体细胞内LDH乳酸脱氢酶催化的反应过程是将丙酮酸转变为乳酸，该过程发生在细胞质基质中，C正确；结合题意可知，pH由中性变为弱碱性时，LDH会催化乳酸变成丙酮酸，可见弱碱性条件下不会导致LDH变性失活，D错误。
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7.(2026·安徽合肥模拟)如图表示真核细胞内有氧呼吸的过程，其中①～⑤表示相关反应阶段，下列叙述错误的是(　　)
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C
A.图中①过程发生的场所是细胞质基质
B.图中能产生ATP 的过程有①②③
C.④⑤是无氧呼吸的过程，能产生少量ATP
D.酸性重铬酸钾在检验酒精时颜色由橙色变成灰绿色
解析　图中①过程是葡萄糖分解成丙酮酸的过程，为细胞呼吸第一阶段，发生的场所是细胞质基质，A正确；图中①是有氧呼吸第一阶段，②是有氧呼吸第二阶段，③是有氧呼吸第三阶段，这三个阶段都能产生ATP，B正确；①④⑤是无氧呼吸的过程，无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段(④⑤过程)不产生ATP，C错误；酸性重铬酸钾在检验酒精时颜色由橙色变成灰绿色，这是检验酒精的常用方法，D正确。
8.有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，坚持耐力性运动训练，肌细胞中线粒体数量会出现适应性变化。下列叙述正确的是(　　)
A.肌细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖进入线粒体内氧化分解形成二氧化碳和水
B.若肌细胞进行呼吸作用消耗 1 mol 氧气，产生的二氧化碳可能大于 1 mol
C.耐力性运动时肝、脑成为主要的产热器官，通过呼吸作用释放大量的热量
D.每周坚持耐力性运动会使线粒体数量适当增多，对预防肥胖有一定效果
解析　葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后，丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解为二氧化碳和水，而葡萄糖不能直接进入线粒体，A错误；若肌细胞进行有氧呼吸，消耗1 mol氧气的同时会产生1 mol二氧化碳；若同时进行无氧呼吸(如产生乳酸的无氧呼吸)，则不会产生二氧化碳，因此，二氧化碳总量不可能超过1 mol，B错误；耐力性运动时，骨骼肌是主要的产热器官，C错误；耐力性运动需要大量有氧呼吸供能，线粒体数量适当增多可提高能量供应效率，促进脂肪分解，从而预防肥胖，D正确。
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D
B组　能力提升
9.(2026·山东济南模拟)乳酸通常被认为是动物无氧呼吸产生的一种代谢废物。乳酸和丙酮酸可以在酶L的催化下，进行快速的相互转化，机理如图所示。依据图中信息，科研人员提出乳酸是呼吸作用中一种重要的中间产物。下列说法错误的是(　　)
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A.当乳酸通过酶L转化为丙酮酸且O2充足时，动物细胞可产生大量ATP
B.乳酸生成丙酮酸的过程属于无氧呼吸的第二阶段
C.酶L既可在有氧时清除乳酸，又可在无氧时再生出NAD＋
D.从无氧转入有氧环境，由乳酸产生的丙酮酸会参与有氧呼吸
B
解析　当乳酸通过酶L转化为丙酮酸且O2充足时，丙酮酸可进入线粒体进行有氧呼吸的第二、第三阶段，有氧呼吸第三阶段会产生大量ATP，所以动物细胞可产生大量ATP，A正确；无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，而乳酸生成丙酮酸不属于无氧呼吸的第二阶段，B错误；从图中可知，在有O2条件下，酶L能将乳酸转化为丙酮酸，起到清除乳酸的作用；在无氧条件下，能使NADH转化为NAD＋实现再生，C正确；从无氧转入有氧环境，由乳酸产生的丙酮酸会进入线粒体参与有氧呼吸的第二、第三阶段，D正确。
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10.人体细胞内糖类不足时，储存在细胞中的脂质会氧化分解，为生命活动提供能量，过程如图所示，其中①②过程分别相当于细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程。下列相关叙述正确的是(　　)
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B
A.图中④⑤过程会生成少量的NADH，③过程不生成NADH
B.脂肪酸通过①②过程生成乙酰CoA的过程伴随着少量ATP的生成
C.脂肪酸和葡萄糖氧化分解共有的过程是③过程，其场所为线粒体内膜
D.在人体成熟的红细胞中能进行③④⑤过程
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解析　图中④⑤过程是细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程，会生成少量的NADH，③过程包括细胞呼吸的第二阶段的部分过程，也会生成NADH，A错误；由于题干指出①②过程分别相当于细胞呼吸的第一阶段和第二阶段的部分过程，细胞呼吸的这两个过程都有少量ATP生成，B正确；脂肪酸和葡萄糖氧化分解共有的过程是③过程，其场所为线粒体基质和线粒体内膜，C错误；人体成熟的红细胞中不含线粒体，不能进行③过程，D错误。
11.(2026·山西大同模拟)哺乳动物的线粒体功能障碍时，体内可积累代谢物S，对身体造成危害。若将适量的酶Ⅰ和酶Ⅱ溶液注射到线粒体功能障碍的实验动物体内，可降低该功能障碍导致的危害，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
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C
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A.过程①②均发生在细胞质基质中，过程①产生[H]和ATP，过程②类似无氧呼吸过程，消耗[H]，不产生ATP
B.线粒体功能障碍可导致有氧呼吸异常，注射酶Ⅰ溶液，有利于维持内环境酸碱度的稳定
C.注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，酶Ⅱ也可用于探究温度对酶活性的影响
D.细胞产生的代谢物S可在肝脏中再次转化为葡萄糖
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解析　由题图可知，过程①代表有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，过程②代表丙酮酸生成代谢物S，据哺乳动物无氧呼吸代谢产物推测，代谢物S可能为乳酸，这两个过程都发生在细胞质基质中，过程①中可产生[H]和ATP，丙酮酸在无氧呼吸第二阶段生成乳酸过程(②)中消耗[H]，不产生ATP，A正确；由题图可知，线粒体功能障碍可导致丙酮酸生成代谢物S，代谢物S运出细胞，在酶Ⅰ作用下生成丙酮酸和H2O2，前者接着参与代谢，后者在酶Ⅱ作用下分解为H2O和O2，该过程可以减少酸性物质积累，维持内环境酸碱度的稳定，B正确；注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，推出酶Ⅱ为过氧化氢酶，由于温度会影响H2O2分解，因此不能用H2O2和过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，C错误；若代谢物S是乳酸，在肝脏中可再次转化为葡萄糖，D正确。
12.(11分)(2026·辽宁沈阳模拟)“低氧胁迫”会对植物生长造成很大影响，是高等植物主要的非生物胁迫因素之一。洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。下表为实验第6天根部细胞中相关物质的含量。回答下列问题。
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项目 实验处理
品种A
正常通气 品种B
正常通气 品种A
低氧 品种B
低氧
丙酮酸含量/(μmol/g) 0.18 0.19 0.21 0.34
乙醇含量/(μmol/g) 2.45 2.49 6.00 4.00
(1)通过题表可知，正常通气条件下，油菜根部细胞的呼吸方式为_________________；低氧胁迫下，油菜根部细胞的____________(填呼吸方式)增强。
(2)实验结果表明，低氧胁迫条件下，品种____________体内催化丙酮酸形成乙醇的酶的活性更高，依据是____________________________________________
________________________________________________________________。
(3)低氧胁迫会降低农作物的产量，请结合所学知识写出改善或防止低氧胁迫的措施：________________________________________________________________________
___________________________________________________________________(答出两点即可)。
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答案　(1)有氧呼吸和无氧呼吸　无氧呼吸
(2)A　在低氧条件下，品种A乙醇增加的比例比B大，而丙酮酸增加的比例较小　
(3)①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家(有机)肥，改善土壤板结现象；⑤改变灌溉方式
解析　(1)由表可知，正常通气条件下，品种A、B根部细胞也产生乙醇，说明既有有氧呼吸也有无氧呼吸；低氧条件下无氧呼吸增强导致乙醇含量上升。(2)由表格分析，品种A乙醇含量增加比例高于品种B，但丙酮酸含量增加比例小于B，说明品种A体内催化丙酮酸形成乙醇的酶的活性更高。(3)避免低氧环境的形成，及时排水、松土，施加农家肥防止土壤板结，具体操作为①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家(有机)肥，改善土壤板结现象；⑤改变灌溉方式。
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[课标要求]　1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。说明酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。2.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
1.酶的本质
(1)酶本质的探索历程
(2)归纳酶的本质
蛋白质
RNA
核糖核苷酸
核糖体
活细胞
2.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶具有催化作用的机理：_____________________。
(2)分析酶的作用原理曲线
降低化学反应的活化能
①无酶催化的反应曲线是____，有酶催化的反应曲线是____。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是________
______。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将_____移动。
④与无机催化剂相比，酶_________________更显著，催化效率更高。
乙
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
甲
酶降低的
活化能
降低活化能的作用
向上
3.酶的特性
(1)高效性
高效性
催化
酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能。②可加快化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。
(2)专一性：每一种酶只能催化__________化学反应。
一种或一类
专一性
专一性
(3)作用条件较温和
过酸、过碱或温度过高
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；_____________________等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；______条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
低温
×
√
(1)(2025·黑吉辽、内蒙古卷)耐高温的DNA聚合酶的基本单位是脱氧核苷酸，在细胞内或细胞外均可发挥作用。( )
(2)(2024·河北卷)胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。( )
(3)(2023·广东卷)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。( )
(4)(必修1 P84“正文”)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。( )
(5)(必修1 P84“正文”)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。( )
(6)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。( )
×
×
√
√
探究1　分析影响酶促反应的因素
如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化。
提示：题图为最适温度下的物质浓度变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
(2)分析T2后B增加缓慢的原因。
提示：T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。
(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？
提示：T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。
(4)温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质区别是___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案　温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率，底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率
探究2　分析抑制剂对酶活性的影响
在生物化学反应中，当底物与酶的活性部位形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲Ⅰ所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合，从而抑制酶的活性，如图甲Ⅱ、Ⅲ所示。
图乙表示发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：
(1)图甲中非竞争性抑制剂降低酶活性的原理是_______________
______________________________________________________。
答案　非竞争性抑制剂与酶相应部位结合后，改变酶的空间结构，
从而降低酶活性
(2)据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是________抑制剂，原因是________________________________________________________________。
答案　竞争性　底物浓度越高，底物与酶活性部位结合的概率越大，竞争性抑制剂与酶活性部位结合的概率越小
拓展提升　酶促反应速率的影响曲线分析
(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
①底物浓度对酶促反应速率的影响
②酶浓度对酶促反应速率的影响
考向1　考查酶的化学本质
1.(2026·江苏盐城模拟)科学家发现，去除大肠杆菌RNaseP(一种核酸内切酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2+条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性。下列叙述正确的是(　　)
A.RNaseP可为反应提供所需的活化能
B.RNaseP的催化活性只取决于RNA
C.实验中高浓度Mg2+参与RNA的合成
D.实验说明某些酶的化学本质是RNA
D
解析　酶具有降低化学反应所需活化能的作用，但酶不能提供活化能，A错误；根据题干信息“去除大肠杆菌RNaseP(一种核酸内切酶)的蛋白质部分后，在体外高浓度Mg2+条件下，剩余的RNA部分仍有与全酶相同的催化活性”可知，其发挥催化活性不仅需要RNA，也需要其他条件，如体外高浓度Mg2+，B错误；RNA的元素组成是C、H、O、N、P，没有Mg2+参与，该酶在实验中发挥催化作用需要Mg2+参与，C错误；RNA部分仍有与全酶相同的催化活性，说明某些酶的化学本质是RNA，D正确。
考向2　酶的作用及其作用原理分析
2.(2026·河南开封模拟)过渡态是指化学反应过程中反应物达到的能量最高状态。根据过渡态理论，没有催化剂作用的化学反应进程示意图如图所示，其中E1、E2代表相应过程所需的能量，下列有关分析正确的是(　　)
C
A.酶能降低图中E2代表的活化能
B.加热能降低图中E1代表的活化能
C.pH能影响酶使反应物转化到过渡态所需的时间
D.酶的用量能影响图中E1代表的能量多少
解析　酶和无机催化剂均能降低图中E1代表的活化能，
A错误；加热能够为反应提供能量，B错误；pH能影响酶的活性，酶的活性不同，反应物转化到过渡态所需的时间不同，C正确；酶的用量不能影响图中E1代表的能量多少，只影响反应完成所需的时间，D错误。
考向3　酶的特性及影响酶促反应的因素分析
3.(2025·四川卷)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下，测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是(　　)
D
A.升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D.2 h时，三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
解析　题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%，2 h时，500 g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
“四看法”分析酶促反应曲线
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解——验证酶的高效性
(1)实验原理：2H2O2 2H2O＋O2↑，可用_________________________的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验设计与现象分析
点燃但无火焰的卫生香复燃
对照
少量
促进过氧化氢分解
较多
过氧化氢酶
复燃明显
降低
活化能的作用更显著
更高
(3)实验变量与对照分析
无机催化剂（FeCl3)
过氧化氢酶
产生的气泡数目的多少
(4)实验结论
a.①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
b.①④对照，说明酶具有_________。
c.③④对照，说明酶具有_______。
催化作用
高效性
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性
(1)实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热约2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
(2)实验结果分析：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。
(3)上述实验中______(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为________________________________________________________________。
3.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
不能
碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色
淀粉的水解
(2)实验步骤和结果
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′
实验
步骤 一 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL
可溶性
淀粉溶液 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL
可溶性
淀粉溶液 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL
可溶性
淀粉溶液
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀
四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象 呈_____ ________________________ 呈____
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性
蓝色
无蓝色出现
蓝色
①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
4.探究pH对酶活性的影响
(1)反应原理(用反应式表示)
2H2O2 2H2O＋O2↑
pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。
(2)步骤及现象
适宜的pH
实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL
蒸馏水 1 mL
盐酸 1 mL NaOH
溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量
气泡产生 基本无
气泡产生 基本无
气泡产生
(3)结论：酶的催化作用需要_________，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。
①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
关键点拨 1.“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种反应物
与反应物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长
结论 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种反应物(等量) 与酶相对应
的反应物　 另外一种
反应物
试剂 与反应物相对应的酶 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 酶具有专一性
2.“梯度法”探究酶的最适温度或pH
(1)探究酶的最适温度
(2)探究酶的最适pH
考向1　探究酶的高效性和专一性
1.(2025·江苏卷)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是(　　)
C
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液
② 加入2 mL淀粉酶溶液 加入2 mL蒸馏水 ？
③ 60 ℃水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
解析　丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液，验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性，A不合理；第一次60 ℃水浴加热是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴加热是斐林试剂与还原糖反应的条件，B不合理；乙组(淀粉＋蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉是否含还原糖，C合理；甲组(淀粉＋淀粉酶)水解产物为还原糖，与斐林试剂在水浴加热条件下呈砖红色；丙组(蔗糖＋淀粉酶)无水解产物，故丙组出现蓝色，D不合理。
2.细胞在代谢过程中会产生过氧化氢，它会对细胞产生毒害作用。人体细胞中含有过氧化氢酶，能使过氧化氢分解为无毒物质。现进行如图所示实验，下列叙述正确的是(　　)
C
A.本实验的自变量是温度和pH
B.②号试管中加入新鲜肝脏匀浆后出现大量气泡，
说明酶具有高效性
C.将点燃但无火焰的卫生香放到上述4支试管口，
只有①②试管口的卫生香能复燃
D.由于酶具有高效性，②号试管中产生的氧气比①号试管产生的氧气多
解析　新鲜肝脏匀浆中含有丰富的过氧化氢酶，据图示实验可知，实验的自变量是催化剂的种类、pH和过氧化氢酶的活性，A错误；②号试管加入新鲜肝脏匀浆后出现大量气泡，说明酶具有催化作用，要证明是否具有高效性，需要和无机催化剂作对比，B错误；①号试管加入的是无机催化剂，反应速度较慢，产生氧气较少；②号试管条件适宜，酶的催化效率高，产生氧气较多；③号试管中酶因高温而失活，无气泡产生；④5%HCl使肝脏中过氧化氢酶失活，无气泡产生，所以①②号试管可复燃卫生香，其余试管不能复燃卫生香，C正确；虽然酶具有高效性，但由于底物一样多，所以②号试管中产生的氧气和①号试管中产生的氧气最终一样多，D错误。
考向2　探究温度和pH对酶活性的影响
3.(2026·河南新乡模拟)为了探究环境因素对酶活性的影响，某同学设计了甲、乙两组实验，分别用于探究温度和pH对酶活性的影响。下列设计中最合理的是(　　)
A.甲实验，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液，观察气泡产生速率
B.甲实验，选用淀粉溶液和淀粉酶溶液，用斐林试剂检测
C.乙实验，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液，观察气泡产生速率
D.乙实验，酶与底物(反应物)混合后迅速放入不同pH的盐酸溶液中
解析　探究温度对酶活性的影响时，不能用过氧化氢溶液，因为温度升高，过氧化氢自身分解加快，A不合理；探究温度对酶活性的影响时，选用淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，应该用碘液进行鉴定，因为斐林试剂检测产物时需要水浴加热，会影响酶的活性，B不合理；探究pH对酶活性的影响时，选用新鲜肝脏研磨液和过氧化氢溶液，观察气泡产生速率，C合理；探究pH对酶活性的影响时，酶与底物(反应物)应分别在不同pH下处理，然后再混合相同pH下的酶与底物，D不合理。
C
4.某研学小组为探究温度对淀粉酶催化淀粉水解的影响，进行了如表所示的实验，用DS试剂[主要成分为3，5-二硝基水杨酸(黄色)，其与还原糖会发生反应并生成3-氨基-5-硝基水杨酸(棕红色)]检测，并在540 nm波长下测定溶液的吸光度值(OD540 nm，其与还原糖的量成正比)。据表分析，下列叙述错误的是(　　)
A
组别 1 2 3 4 5 6
温度/℃ 0 22 35 45 65 85
颜色变化 ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋
OD540 nm 0.17 0.849 1.122 1.271 1.383 0.45
注：“＋”越多表示溶液颜色越深。
A.为保证淀粉和淀粉酶充分反应，需在反应液中添加ATP
B.22 ℃到45 ℃，溶液中还原糖含量随温度升高递增
C.85 ℃组溶液颜色比65 ℃组浅，即85 ℃组酶活性降低
D.第1组和第6组试管可用来继续探究温度高低对酶作用的区别
解析　淀粉在淀粉酶的催化下充分水解的过程中不需要消耗ATP，因此，为保证淀粉和淀粉酶充分反应，不需要在反应液中添加ATP，A错误；从表格数据看，22～45 ℃时，随着温度升高，OD540 nm值增大，因为其值与还原糖量成正比，因此可说明，在该温度范围内，溶液中还原糖含量随温度升高递增，B正确；85 ℃组颜色比65 ℃组浅，OD540 nm值小，说明还原糖生成量少，但是比0 ℃的高，说明酶没有完全失活，可能是酶的活性降低，C正确；组别 1(0 ℃，低温抑制酶活性，空间结构未变)和组别 6(85 ℃，高温使酶的活性降低)，通过温度调节，如从85 ℃依次降低温度，测定溶液的吸光度值，以及从0 ℃逐步升高温度，测定溶液的吸光度值，因而可继续探究温度高低对酶作用的区别，D正确。
1.(2025·北京卷)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20 min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
A
解析　酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物，A错误；洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间，有利于酶与污渍结合催化其分解，B正确；一定范围内，减少用水量会提高酶的浓度，从而加快反应速率，C正确；酶活性的发挥需要适宜温度，高温会破坏酶的空间结构，导致其活性下降，故不能使用60 ℃以上热水，D正确。
2.(2025·河北卷)下列过程涉及酶催化作用的是(　　)
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
解析　Fe3+催化H2O2的分解，Fe3+是无机催化剂，A不符合题意；O2通过自由扩散进入细胞，这是一种简单的物质跨膜运输方式，不涉及酶的催化作用，B不符合题意；PCR过程中DNA双链的解旋是通过高温实现的，不需要酶来解旋(在生物体内DNA解旋需要解旋酶)，C不符合题意；植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，涉及酶的催化作用，D符合题意。
D
3.(2025·浙江1月选考)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。据表分析，下列叙述正确的是(　　)
B
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄清时间min) 16 9 4 6 50 min未澄清
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清的时间最短，酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清的时间为4～6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃，则滤液变澄清的时间为6 min
解析　浑浊的滤液为变性的蛋白质液体，滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，即蛋白酶活性越强，蛋白质水解越快，澄清时间越短，A错误；组3滤液变澄清时间最短，说明酶活性最高，酶促反应速率最快，B正确；若实验温度为52 ℃，酶活性可能大于第3组，时间小于4 min，C错误；组5蛋白酶已经失活，实验后再将组5放置在57 ℃，滤液也不会变澄清，D错误。
酶促褐变——多酚氧化酶(PPO)
酶促褐变在果蔬中普遍存在，其会导致果蔬的色泽加深、风味劣化。在植物细胞中，参与酶促褐变反应的酶类主要是多酚氧化酶(PPO)，其主要游离在细胞质基质中，而酚类物质存在于液泡中；PPO在O2存在的条件下，可催化无色的酚类物质转化为褐色物质，相关过程如图1所示。
角度1　获取信息，结合基础知识回答问题
(1)PPO能催化酚类物质转化为褐色物质，其作用原理是____________________。将果蔬置于冰箱中储存能延缓褐变过程，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图1中，X表示__________，因其的阻隔作用，正常情况下PPO和酚类物质不会接触；将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中，容易发生褐变，结合图1分析，原因是__________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
角度2　分析曲线，信息转化
(3)柠檬酸是一种常用的食品添加剂，研究人员探究了不同浓度的柠檬酸对PPO活性的影响，实验结果如图2所示。
据图2分析，该实验的自变量是__________________，请据此提出一条减缓果蔬褐变的有效措施：______________________。
答案　(1)降低化学反应的活化能　低温抑制了酶的活性　(2)生物膜(系统)　缺氧环境使果蔬细胞内发生有害产物积累、活性氧毒害，导致生物膜系统损伤，打破了酚和酶的分布，使其均存在于细胞质基质中，当将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中时，在有O2的条件下，PPO催化单酚形成双酚并形成醌，最终生成褐色物质，导致褐变发生　(3)柠檬酸的浓度和酚浓度　添加一定浓度的柠檬酸
解析　(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能，将果蔬置于冰箱中储存能延缓褐变过程，原因是低温抑制了酶的活性，导致其催化效率降低。(2)X表示生物膜系统；PPO主要游离在细胞质基质中，而酚类物质存在于液泡中，二者由液泡膜隔开，液泡膜属于生物膜系统，而高CO2、缺氧环境使果蔬细胞内发生有害产物积累、活性氧毒害，导致生物膜系统损伤，打破了酚和酶的分布，使其均存在于细胞质基质中，当将缺氧环境下储存的果蔬重新置于有氧环境中时，在有O2的条件下，PPO催化单酚形成双酚并形成醌，最终生成褐色物质，导致褐变发生。(3)从图2看出，实验自变量是柠檬酸的浓度和酚浓度；从图中看出，当酚浓度一定时，在一定范围内，随着柠檬酸的浓度升高，PPO的活性降低，所以可以通过添加一定浓度的柠檬酸从而抑制褐变。
A组　基础巩固
1.下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.低温和高温使酶活性降低的原理相同
B.解旋酶和DNA聚合酶均可作用于氢键
C.用淀粉酶、淀粉、蔗糖和碘液可探究酶的专一性
D.动物细胞传代培养时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理贴壁生长的细胞
解析　低温和高温均会使酶活性降低，但原理不同，高温条件下会导致酶空间结构受到破坏进而使其失活，A错误；解旋酶可作用于氢键，而DNA聚合酶作用的部位是磷酸二酯键，B错误；若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性，则检测试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液不能检测蔗糖是否被水解，C错误；动物细胞传代培养时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理贴壁生长的细胞制成单细胞悬液，进行传代培养，D正确。
D
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2.(2025·湖北黄冈二模)原生动物四膜虫rRNA前体具有核糖核酸酶活性，核糖核酸酶能特异性地剪切RNA分子。下列相关叙述正确的是(　　)
A.四膜虫细胞中的核糖核酸酶是在核糖体上合成的
B.核糖核酸酶可用于治疗由DNA病毒引起的肝炎
C.与无机催化剂相比，核糖核酸酶能够给所催化反应提供更多的活化能
D.应在最适温度和最适pH条件下保存核糖核酸酶
解析　根据题意可知，四膜虫细胞中的核糖核酸酶是rRNA前体，主要在细胞核内合成，A错误；核糖核酸酶能特异性地剪切RNA分子，从而抑制病毒基因的表达，可治疗由DNA病毒引起的肝炎，B正确；酶不能提供活化能，只能降低反应所需的活化能，C错误；应在低温和最适pH条件下保存核糖核酸酶，D错误。
B
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3.丝氨酸蛋白酶是一类广泛存在于生物体内的蛋白酶，该蛋白酶具有特殊的活性中心，可结合并水解特定的肽键。下列相关叙述错误的是(　　)
A.丝氨酸蛋白酶可以水解特定的肽键，是由于酶具有专一性
B.丝氨酸蛋白酶在冷冻条件下活性不变
C.丝氨酸蛋白酶活性中心的形成与肽键有关
D.丝氨酸蛋白酶水解肽键前、后，自身结构可能不变
解析　酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，丝氨酸蛋白酶可以结合并水解特定的肽键，体现了酶的专一性，A正确；酶的活性受温度影响，在低温(冷冻条件)下，酶的活性会降低，只是酶的空间结构稳定，未失活，当温度回升到适宜范围，活性可以恢复，B错误；丝氨酸蛋白酶具有特殊的活性中心，活性中心是由氨基酸残基的特定排列和相互作用形成的，氨基酸通过脱水缩合形成肽键连接成肽链，进而形成特定的空间结构(包括活性中心)，所以活性中心的形成与肽键有关，C正确；酶在催化化学反应前后，其自身的质量和化学性质不变，结构也可能不变，丝氨酸蛋白酶水解肽键时作为催化剂，催化完成后自身结构通常无变化，D正确。
B
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4.大多数酶是球蛋白，表面有一个或多个袋状的活性部位。底物分子与活性部位精确契合，催化反应才能发生。酶与底物结合后，常常会挤压或扭曲底物的化学键。下列说法错误的是(　　)
A.酶的专一性与酶的活性部位有关
B.酶挤压或扭曲底物的某个化学键有利于降低反应的活化能
C.降低反应的活化能体现了酶的高效性
D.酶的催化过程既可以发生在细胞内，也可以发生在细胞外
解析　酶的活性部位与底物分子精确契合，一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以酶的专一性与酶的活性部位有关，A正确；酶与底物结合后挤压或扭曲底物的化学键，能使底物更容易发生反应，有利于降低反应的活化能，B正确；酶的高效性是与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能，仅仅说降低反应的活化能，并不能直接体现酶的高效性，C错误；酶在细胞内可参与细胞代谢反应，也可在细胞外，如唾液淀粉酶在口腔中催化淀粉水解，所以酶的催化过程既可以发生在细胞内也可以发生在细胞外，D正确。
C
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5.(2026·广西玉林模拟)某实验小组对比了过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢分解速率的影响，如图为三组过氧化氢被分解的相关曲线。下列相关叙述错误的是(　　)
4
C
11
12
A.两种催化剂均通过降低反应的活化能来提高反应速率
B.未加催化剂时，过氧化氢的分解速率随反应进行逐渐下降
C.两种催化剂加入的时间不同，不能比较两者的催化效率
D.若三组反应在水浴加热条件下进行，t1不一定会缩短
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解析　Fe3+和过氧化氢酶都通过降低化学反应的活化能来提高反应速率，只是过氧化氢酶降低活化能的效果更显著，A正确；未加催化剂时，反应时间较长，随着过氧化氢的分解，底物浓度越来越低，反应速率逐渐下降，B正确；实验设置中，先加入Fe3+，后加入过氧化氢酶，后者先反应结束，所以即使两种催化剂加入的时间不同，也能比较两者的催化效率，C错误；若三组反应在水浴加热条件下进行，若水浴设置温度过高，过氧化氢酶有可能失活，反应速率减慢，所以t1不一定会缩短，D正确。
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6.(2026·湖南郴州模拟)某兴趣小组以淀粉纸为材料设计了4套实验方案来探究酶的特性，如表所示。下列叙述正确的是(　　)
4
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A
方案 底物 催化剂 pH 温度
① 淀粉纸 淀粉酶
或蛋白酶 7 37 ℃
② 淀粉纸 淀粉酶＋
蛋白酶 7 37 ℃
③ 淀粉纸 淀粉酶 4、7、9 37 ℃
④ 淀粉纸 淀粉酶 4 0、37 ℃、90 ℃
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A.方案①可验证酶的专一性，自变量是酶的种类
B.方案②能同时探究两种酶的活性
C.方案③用于探究pH对酶活性的影响是适宜的
D.方案④用于探究温度对酶活性的影响，其各项实验设置合理
解析　方案①的变量是酶的种类，目的是验证酶的专一性，此时的无关变量pH和温度等均保持相同且适宜，A正确；淀粉酶与蛋白酶混合后，蛋白酶会分解淀粉酶，导致淀粉酶失活，无法催化淀粉水解，故该实验无法验证淀粉酶的活性，B错误；淀粉在酸性条件下会被分解，因此选择淀粉和淀粉酶来探究pH对酶活性的影响并不适宜，C错误；方案④用于探究温度对酶活性的影响，无关变量应该相同且适宜，因此设置pH＝7较为合适，而pH为4时，酶会失活，D错误。
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7.(2026·湖北武汉模拟)如图是温度对酶促反应影响的坐标曲线，其中a表示温度对底物分子能量的影响，b表示温度对酶活性的影响，c表示温度对酶促反应速率的影响。下列叙述正确的是(　　)
4
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12
A
A.随着温度的升高，底物分子的能量增多
B.酶促反应速率相同时，酶的活性也相同
C.酶促反应速率最快时，酶的空间结构最稳定
D.综合可知，酶促反应速率只由酶的活性决定
解析　温度升高时底物分子平均动能增大，获得的能量增多，A正确；由题图分析可知，相同的反应速率可能对应不同的温度，此时酶的活性不同，B错误；酶促反应速率最高时对应的温度常被称为酶的最适温度，该温度点并不一定就是酶空间结构最稳定，C错误；酶催化效率是温度对底物分子活化能与酶空间结构影响叠加的结果，D错误。
8.微生物降解石油中的烷烃类物质，最初转化为醇类，然后再转化为脂肪酸类。上述两过程主要涉及甲、乙两种酶，其活性与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)
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D
A.当温度为35～45 ℃时，甲酶和乙酶活性的变化原理不同
B.酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示
C.烷烃类物质降解速度的快慢与酶的活性和酶的数量有关
D.据题图分析，酶催化烷烃类物质降解的最适温度约为35 ℃
解析　据题图可知，当温度为35～45 ℃时，温度高于甲酶的最适温度、低于乙酶的最适温度，高于最适温度时，酶的空间结构会遭到破坏，而低于最适温度时，酶的空间结构未被破坏，A正确；酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示，B正确；酶的活性和酶的数量都会影响酶促反应速率，C正确；石油中烷烃类物质的降解涉及两个过程，主要涉及两种酶，催化该类物质降解的最适温度应综合考虑两种酶的活性，35 ℃时甲酶活性高但乙酶活性较低，综合活性不一定最高，D错误。
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B组　能力提升
9.(2026·河北沧州模拟)中国制茶工艺的历史源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚和单宁氧化成红褐色是红茶茶色形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A.多酚氧化酶在细胞中初步合成的场所是内质网
B.多酚氧化酶与茶多酚在细胞中的分布可能不同
C.多酚氧化酶能降低化学反应的活化能
D.高温处理会破坏多酚氧化酶的构象使其失活
解析　多酚氧化酶的化学本质是蛋白质，在核糖体中初步合成，内质网主要进行加工、运输，A错误；多酚氧化酶催化茶多酚等反应，二者在细胞中分布可能不同(酶在特定部位，底物在相应区域 )，B正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故多酚氧化酶能降低化学反应的活化能，C正确；高温会破坏蛋白质(酶)的空间构象，使酶失活，高温干燥工序可让多酚氧化酶失活，终止发酵，D正确。
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A
10.(2026·湖北荆州模拟)现有不同来源的三种植物蔗糖酶A、B、C能催化蔗糖水解，可用于制作糖浆。某实验小组取含有等量酶的三种样品进行测试，实验条件及结果如下：实验甲：向样品中加入等量的蔗糖溶液，pH＝7，在不同温度下重复若干次实验，结果如图1。实验乙：向样品中加入等量的蔗糖溶液，温度为36 ℃，在不同pH下重复若干次实验，结果如图2。下列叙述正确的是(　　)
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A.在改变温度或pH的条件下，蔗糖酶C的活性均较高
B.在36 ℃时，A、B两种酶的最适pH均为7
C.在36 ℃长时间放置后，三种酶的活性不变
D.在pH为5、温度为36 ℃时，A更适于制作糖浆
解析　由题图可知，在改变温度或pH的条件下，蔗糖酶C的活性不一定较高，酶A催化制作糖浆最佳反应条件是温度为36 ℃、pH为5，此时酶A活性最高，A错误，D正确；据图2可知，酶A的最适pH为5左右，酶B的最适pH为7左右，B错误；酶适宜在低温条件下保存，在36 ℃长时间放置后，三种酶的活性会发生改变，C错误。
11.细胞中L酶上的两个位点(位点1 和位点2)可以与ATP 和亮氨酸结合，进而催化tRNA 与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，分别在加入[3H]ATP和[3H]亮氨酸的两种条件下进行实验后，检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
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A.L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量
B.突变体细胞L1中L酶不能与亮氨酸结合
C.ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合
D.ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合
解析　酶不能为化学反应提供能量，A错误；根据图1，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明位点1突变不影响L酶与ATP的结合，推测ATP与L酶的位点2结合；根据图2，突变体L1的放射性低于野生型，说明位点1突变影响亮氨酸与L酶的结合，推测亮氨酸与L酶的位点1结合，故突变体细胞L1中L酶能与亮氨酸结合，但结合较弱，如图2中显示L1仅为50%左右，ATP与亮氨酸分别与L酶的位点2和位点1结合，B、C错误；亮氨酸与L酶的位点1结合，ATP与L酶的位点2结合，根据图2，突变体细胞L2检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。
12.(13分)(2025·四川成都期末)细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，绝大多数酶是蛋白质，其活性受到温度、pH等多种因素的影响。下表是某兴趣小组探究温度对唾液淀粉酶活性影响的实验步骤。回答下列问题：
1
2
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5
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10
4
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12
实验步骤 试管编号
A B C a b c
①加入3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
②加入2%的唾液淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
③分别水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃
④混合后摇匀 将a、b、c试管中的液体分别倒入A、B、C试管中
⑤水浴保温5 min 0 ℃ 37 ℃ 100 ℃
⑥加入稀碘液 2 滴 2 滴 2 滴
⑦观察现象
(1)酶活性是指_________________________________________________________，
可用在一定条件下______________________表示。
(2)表中实验步骤③的作用是_____________________________________________
____________________________________________________________________。
按照表中实验步骤进行实验，预期观察到的实验现象是______________________
_____________________________________________________________________。
(3)为了进一步探究唾液淀粉酶活性与温度变化之间的关系，
该兴趣小组又设置了多组温度条件进行实验，
检测试管中淀粉剩余量的相对值如图所示。
1
2
3
5
6
7
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4
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12
分析图中数据后，大多数同学认为0 ℃和100 ℃时的实验结果与预期不符，他们做出这种判断的理由是____________________________________________________
______________________________________________________________________。
还有部分同学分析50 ℃以上温度条件下的实验数据后，提出“高温也有可能促进淀粉分解”的假设，若要设计实验判断这个假设是否成立，请简要写出实验思路及实验结果：________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
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答案　(1)酶催化特定化学反应的能力　酶所催化某一化学反应的速率　(2)使酶和淀粉分别达到预设温度，确保反应在目标温度下进行，排除温度干扰　B试管加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)，A试管(0 ℃)和C试管(100 ℃)加入碘液后呈深蓝色　(3)0 ℃酶活性被抑制，淀粉几乎不分解，剩余量应接近100%，100 ℃时酶变性失活，淀粉剩余量也应接近100%　实验组在高温(如50～100 ℃)处理淀粉溶液，不加入酶，观察淀粉是否自发分解，对照组在低温下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量。若实验组淀粉分解量显著高于对照组，则支持高温直接促进淀粉分解的假设；若两者无差异，则高温下的分解作用仍源于酶的残留活性
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解析　(1)酶活性是指酶催化特定化学反应的能力，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。(2)步骤③的作用是使酶和淀粉分别达到预设温度，确保反应在目标温度下进行，排除温度干扰。预期现象：B试管(37 ℃)中淀粉被充分水解，加入碘液后无明显蓝色(或蓝色最浅)。A试管(0 ℃)和C试管(100 ℃)的酶活性受抑制，淀粉未被水解，加入碘液后呈深蓝色。(3)0 ℃酶活性被抑制，淀粉几乎不分解，剩余量应接近100%，100 ℃时酶变性失活，淀粉剩余量也应接近100%。为了验证高温也有可能促进淀粉分解的实验思路设置对照组与实验组：实验组在高温(如50～100 ℃)处理淀粉溶液，不加入酶，观察淀粉是否自发分解，对照组在低温下处理淀粉溶液，不加入酶，用碘液检测淀粉剩余量。若实验组淀粉分解量显著高于对照组，则支持高温直接促进淀粉分解的假设；若两者无差异，则高温下的分解作用仍源于酶的残留活性。
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胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境。生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫的主要类型：
类型 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体薄膜造成损伤
CO2 CO2是光合作用的反应物。CO2浓度低于补偿点，会通过影响暗反应速率进而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性或气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体和酶的结构受到破坏，进而影响两者的功能；引起气孔关闭，影响CO2的吸收
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时部分气孔关闭影响CO2吸收，进而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害
无机盐 无机盐对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2+)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性
1.(2026·贵州贵阳模拟)都匀毛尖色泽翠绿，外形匀整，条索卷曲，是中国十大名茶之一，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响，进行了一系列的实验，结果如表所示。下列有关叙述错误的是(　　)
C
组别 处理 叶绿素含量/(mg·g-1) O2释放速率/(μmol·m-2·s-1)
甲 未胁迫 6.68 8.79
乙 轻度胁迫 4.63 3.01
丙 中度胁迫 2.27 －0.27
丁 重度胁迫 1.63 －0.87
A.都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关
B.乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关
C.中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合速率小于零
D.实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率
解析　由题意可知，都匀毛尖色泽翠绿，具有抗氧化的功效，可见都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关，A正确；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，因此乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关，B正确；中度胁迫和重度胁迫下茶苗的叶绿素含量低，光合速率小于呼吸速率，但不为零，C错误；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，光合速率减慢，表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率，D正确。
2.(2026·辽宁大连模拟)近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是(　　)
C
A.25天最适条件培养目的是控制自变量
B.双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C.双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D.胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
解析　25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，排除无关变量的影响，A错误；由图乙可知，在胁迫期，双重胁迫与单一胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响大，B错误；由图乙的恢复期看，双重胁迫比单一冷害的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害对玉米造成伤害的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率最低，但是由于各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件下的合成有机物(总光合速率)最多，D错误。
3.(2026·河北邯郸模拟)高温和强光胁迫会导致番茄果实的产量和品质下降，D1蛋白周转(与光反应相关的D1蛋白的更新合成)和叶黄素循环(几种叶黄素在不同条件下的转换)是番茄应对高温高光强条件的重要光保护机制。研究人员对番茄植株进行实验，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
B
A.叶黄素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用
B.B、C、D三组均需置于相同的高温高光强条件下
C.D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄的保护作用弱
D.推测第5 d时，D组番茄胞间CO2浓度最低
解析　叶黄素主要吸收蓝紫光用于光合作用，A错误；由题意可知，本实验的目的是研究D1蛋白周转和叶黄素循环在番茄植株应对高温高光强条件下光保护机制对光合效率的影响，实验中B、C、D三组均需置于相同的高温高光强条件下培养，B正确；由题图分析可知，D1蛋白周转抑制剂处理组光合效率小于叶黄素循环抑制剂(DDT)处理组，说明在高温高光强条件下，D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄的保护作用更强，C错误；高温高光强条件下，植物为减少水分散失，部分气孔关闭；CO2吸收量减少，此时胞间的CO2浓度会随着光合作用暗反应阶段CO2的固定而降低，结合题图分析可知，第5 d时，D组光合效率最低，其消耗的CO2最少，故推测其胞间CO2浓度最高，D错误。
4.(2025·河南卷)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。回答下列问题：
(1)光对植物生长发育的作用有__________________和__________________两个方面。
(2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述________组(填组别)进行对比分析，该实验中的无关变量有____________(答出2点即可)。
(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系)，④组的总光合速率____________(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率，判断依据是________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案　(1)为光合作用提供能量　作为一种信号调节植物生长发育　(2)①③④　温度和二氧化碳浓度　(3)始终大于　④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
解析　(1)光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。(2)为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用题述盐胁迫组(③)和盐胁迫加光处理组(④)进行对比分析。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。(3)由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。(共13张PPT)
糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？20世纪60年代，米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成，如图：
(1)[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。
(2)线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。
(3)H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成(在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多)。
1.(2026·贵州黔西模拟)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是(　　)
A
A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中
B.有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O
C.ATP合酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能
D.图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段
解析　图示过程NADH被O2氧化，是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，A错误；有氧呼吸过程在第三阶段NADH与O2结合生成H2O，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；ATP合酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，D正确。
2.(2025·湖南邵阳三模)ATP如何运出线粒体备受关注，线粒体膜上存在由核基因编码的ATP/ADP反向转运蛋白AAC，借助AAC，ATP可从线粒体基质运至膜间隙并最终运出线粒体，具体机制如图，图中还标出各物质转运数量及电荷数，内部腺苷磷酸库可储存ATP和ADP。米酵菌酸可以竞争结合在AAC的ATP结合位点上。下列相关叙述错误的是(　　)
A
A.AAC转运ATP时，因ATP带4个负电荷，会使膜间隙负电荷降低电位升高
B.电子传递链泵出H＋，H＋顺浓度梯度回流驱动ATP合酶合成ATP
C.Pi转运体将Pi运入基质，为ATP合成提供原料，其转运与膜电位有关
D.误食含米酵菌酸的食物可能会导致细胞严重缺少能量而死亡
解析　从图中可看出AAC转运ATP时，ATP带4个负电荷进入膜间隙，会使膜间隙负电荷相对增多，电位降低，A错误；图中显示电子传递链将H＋泵出，形成H＋浓度梯度，H＋顺浓度梯度回流可驱动ATP合酶合成ATP，B正确；Pi转运体转运Pi与膜电位有关，图中Pi的转运与膜两侧电荷分布有关，C正确；米酵菌酸可以竞争性地结合在线粒体AAC的ATP结合位点上，误食含米酵菌酸的食物可能会影响AAC转运体的功能，使AAC转运的ATP减少，从而导致细胞严重缺少能量而死亡，D正确。
3.(2025·湖南郴州三模)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列说法正确的是(　　)
D
A.还原剂NADH是一种电子受体
B.①②生理过程均发生在线粒体内膜上
C.物质X是叠氮化物，H2O和ATP的合成都受到影响
D.DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
解析　还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子通过电子传递链最终与O2结合生成H2O，A错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质；过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质X是DNP，DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能形式散失的比例增加，C错误，D正确。
4.如图为有氧呼吸部分过程示意图，e－表示电子。已知[H]释放的电子为高能状态，可为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量。请回答下列问题：
(1)膜a所代表的生物膜是________；图中所体现的生物膜功能是______________________________________________________________________
____________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)图中[H]消耗的过程实际上是____________________________；图中膜a出现外侧呈正电位、内侧呈负电位的原因是_______________________________________。
(3)蛋白质X可利用图示过程合成ATP，其通道结构只允许H＋通过的原理是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________，
其合成ATP的能量来源是__________________________________________。
在光合作用中蛋白质X也发挥作用，该过程中蛋白质X的分布位置是____________。
(4)UCP是存在于某些细胞线粒体中的一种H＋转运蛋白，可使 H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X。有科研人员模仿UCP的结构以研制减肥药物，请利用本题涉及的知识分析该药物可能具有的负面作用：__________________________________________
___________________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)线粒体内膜　为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器　(2)还原型辅酶Ⅰ(NADH)转化成氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)　电子为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量，使其向膜a外侧主动运输H＋，使膜外阳离子浓度高于膜内，进而使膜a两侧的电位表现为内负外正　(3)只有H＋与该通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜　膜两侧H＋的浓度差(和电势差)　类囊体薄膜　(4)减少ATP合成，引起供能障碍；导致产热过多，引发体温异常
解析　(1)膜a上存在O2与H＋发生反应生成H2O的过程，所以可以确定膜a是线粒体内膜。图中生物膜为线粒体内膜，其功能是为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器。(2)[H]的形成过程为氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)，[H]的消耗过程则为相反的过程。膜a向外侧主动运输H＋，会使膜外侧呈正电位，膜内侧呈负电位。(3)通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ消耗电子中的能量向膜外运输H＋，使膜外侧与膜内侧存在H＋的浓度差和电势差，蛋白质X可利用膜两侧H＋的浓度差和电势差合成ATP。叶绿体中合成ATP的结构是类囊体薄膜，所以蛋白质X存在于类囊体薄膜上。(4)H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X，会降低膜两侧H＋浓度差，减少ATP合成，较多能量以热能的形式释放。(共76张PPT)
[课标要求]　1.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。2.解释光合作用在碳中和方面的重要作用。3.活动：提取和分离叶绿体色素。
1.绿叶中色素的提取和分离
(1)实验原理
有机溶剂
无水乙醇
溶解度
高
层析液
提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。
(2)实验步骤
防止色素被破坏
色素
扩散
(3)实验结果及分析
橙黄色
叶黄素
黄色
叶绿素a
蓝绿色
黄绿色
色素种类
色素含量
溶解度
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析
由图可以看出：
叶绿素b
叶绿素a
可见光
红光和蓝紫光
蓝紫光
3.叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图
叶绿体基质
暗
类囊体
色素
光
(2)叶绿体的功能——进行________的场所。
光合作用
关键点拨
1.影响叶绿素合成的三大因素
2.绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析
考向1　考查实验原理、过程及结果分析
1.(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是(　　)
A.应使用干燥的定性滤纸
B.绿叶需烘干后再提取色素
C.重复画线前需等待滤液细线干燥
D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
B
解析　光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，A正确；提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误；重复画线前需等待滤液细线干燥，否则会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正确；提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。
2.(2025·山西太原一模)紫鸭跖草的叶片在强光下呈紫色，弱光下呈绿色。某同学利用双向纸层析法分离叶片中的色素，其分离过程及结果示意图如图。①～③表示过程，a～e代表不同的色素，下列叙述正确的是(　　)
B
A.过程②中的层析液是无水乙醇
B.a在水中的溶解度显著高于其他色素
C.分离后的色素c对应的条带颜色为黄绿色
D.叶片通过提高d、e含量以吸收更多红光
解析　过程②中的层析液不是无水乙醇，无水乙醇用来提取色素，不是分离色素，A错误；过程③中色素a在水中被分离，说明a在水中的溶解度显著高于其他色素，B正确；根据距离点样点的远近，并且溶解于层析液，所以可以知道c为叶绿素a，对应的条带颜色为蓝绿色，C错误；结合选项C可知，d、e主要为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，不会吸收更多的红光，D错误。
考向2　光合色素的种类与功能
3.叶绿体内的类囊体薄膜上色素可以分为两类：一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，主要是完成吸收和传递光能的作用；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传递给相邻的电子受体。下列相关叙述错误的是(　　)
A.通常用无水乙醇提取叶绿体内的色素
B.叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
C.处于特殊状态的叶绿素a实现了光能的转变
D.植物生长过程中缺P会导致光合速率下降
解析　叶绿体中的色素能溶于有机溶剂，但不溶于水，因此实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A正确；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B错误；少数处于特殊状态的叶绿素a能捕获光能，将光能转换为电能，实现了光能的转变，C正确；植物生长过程中缺P会影响ATP和NADPH的合成，光合速率下降，所以在生产中应适时追施磷肥，D正确。
B
4.(2026·安徽合肥模拟)不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占利用光能百分比增加，叶绿素a/叶绿素b的值会降低。下列叙述错误的是(　　)
C
A.植物叶片呈现绿色主要是由于②③吸收绿光最少
B.①表示类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光
C.②表示叶绿素a，遮光条件下部分叶绿素a转化成叶绿素b
D.③表示叶绿素a，强光条件下部分叶绿素b转化成叶绿素a
解析　植物叶片呈现绿色主要是由于②(叶绿素b)③(叶绿素a)吸收绿光最少，因此在光下呈绿色，A正确；根据吸收光谱，①主要吸收蓝紫光，属于类胡萝卜素，B正确；根据吸收光谱，曲线③表示叶绿素a，②表示叶绿素b，遮光条件下部分叶绿素a转化成叶绿素b，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，强光条件下部分叶绿素b转化成叶绿素a，C错误，D正确。
植物体内色素的种类、分布及特点归纳
(1)植物体内的色素主要有光合色素和非光合色素两类，光合色素参与植物的光合作用，如叶绿体中的色素；而非光合色素不参与光合作用，如植物细胞的液泡中的色素(花青素，为水溶性色素)。
(2)植物体内的另一种特殊的“色素”——光敏色素，其分布于植物的各部位，在分生组织细胞内比较丰富，是一种接收光信号的信息分子。
1.光合作用的概念及反应式
叶绿体
二氧化
碳和水
氧气
2.探索光合作用原理的部分实验(连线)
3.光合作用的过程
NADPH
(1)写出图中序号代表的物质
①________，②_____，③________，④____，⑤_______。
2C3
ADP＋Pi
O2
(CH2O)
(2)比较光反应与暗反应
类囊体薄膜
项目 光反应 暗反应
场所 ____________________________ ______________________
条件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋等 酶、CO2、ATP、_________、C5等
物质
变化 ①水的光解：2H2OO2＋4H＋＋4e－；
②ATP的合成：
ADP＋Pi ATP；
③还原型辅酶Ⅱ的形成：
NADP＋＋H＋＋2e－ NADPH ①CO2的固定：CO2＋C5 2C3；
②C3的还原：2C3 NADPHATP、酶C5＋(CH2O)
能量
变化 光能→_______________中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→________________________
叶绿体基质
ATP和NADPH
有机物中稳定的化学能
NADPH
(3)光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供_____________；暗反应为光反应提供_________________。
②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应也会受到抑制。
NADPH、ATP
NADP＋、ADP和Pi
4.光合作用和化能合成作用的比较
光能
无机物氧化释放
的能量
硝化细菌
CO2和H2O
×
(1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。( )
(2)(经典高考题)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。( )
(3)(经典高考题)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。( )
(4)(经典高考题)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。( )
(5)(必修1 P104“相关信息”)C3是指三碳化合物——3 磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖 1，5 二磷酸(RuBP)。( )
(6)(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。( )
×
×
×
√
×
探究1　光反应中光系统与电子传递
叶绿体进行能量转换依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ)将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。
注：类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PS Ⅰ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合酶蛋白复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，以及电子传递、H＋输送和ATP合成等过程。
据图回答下列问题：
(1)光反应过程中，ATP的形成与光系统________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)发挥作用产生的H＋浓度梯度有关。
(2)叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，电子的最终供体(供给电子的物质)是________。通过光合电子传递链，光能最终转化为______________中的化学能。
(3)图中ATP合酶的作用是__________________________；据图分析，增加膜两侧的H＋浓度差的生理过程有______________________________________________________
__________________________________________________________________________(答三点)。
(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物，可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合，阻止光合电子传递到细胞色素b6f。若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是____________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案　(1)Ⅱ　(2)水　ATP和NADPH
(3)催化ATP的合成，协助H＋跨膜运输　水的光解产生H＋、PQ蛋白将H＋从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H＋　(4)二溴百里香醌(DBMIB)阻断电子传递，会抑制水光解产生H＋和H＋从A侧运输到B侧，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失
探究2　环境条件变化对光反应、暗反应的影响
为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以若干生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。
(1)据题可知，光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是___________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法正常进行
(2)CO2不足，暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是_________________
______________________________________________________________________。
答案　光反应需要暗反应提供ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行
(3)据图分析，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一实验结果？
提示：B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%；随着光照和黑暗交替频率的增加，光照下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用的效率。
(4)若只给小球藻提供适宜的光照，不提供CO2，小球藻能否持续释放O2？请说明原因。
提示：不能持续释放O2；因为没有CO2，小球藻不能进行暗反应，NADPH和ATP积累而NADP＋和ADP、Pi不足，小球藻不能持续进行光反应。
拓展提升
1.光系统及电子传递链
(1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。
(2)类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立：①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的外侧泵入囊腔侧。②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)。③在类囊体的外侧H＋和NADP＋结合形成NADPH。
(3)类囊体薄膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
2.“过程法”分析光合作用过程中各物质的变化
当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
考向1　光合作用的探究历程中的实验分析
1.(2026·安徽安庆模拟)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是(　　)
A
资料 推论
(1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3 ①
(2)经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ②
(3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③
(4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④
A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物
B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物
解析　根据将光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A不合理；结合(1)(2)可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B合理；根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C合理；根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D合理。
考向2　考查光合作用的原理和过程
2.(2025·湖北武汉三模)下图是某绿色植物光合作用的示意图，其中a、b表示物质，Ⅰ、Ⅱ表示反应阶段。下列叙述错误的是(　　)
C
A.缺Mg会影响该植物Ⅰ阶段对光能的吸收、传递和转化
B.在类囊体薄膜上产生的a和b可参与叶绿体基质中的Ⅱ阶段
C.若光照强度减弱，则短时间内该植物细胞中C3/C5的值变小
D.该植物经光合作用可将光能转变成糖类中稳定的化学能
解析　缺Mg会影响叶绿素的合成，进而影响光反应阶段对光能的吸收、传递和转化，A正确；Ⅰ、Ⅱ分别表示光反应阶段和暗反应阶段，a、b表示物质NADPH和ATP，在类囊体薄膜上产生的NADPH和ATP可参与叶绿体基质中的Ⅱ阶段，B正确；若光照强度减弱，则短时间内 NADPH和ATP 的生成量减少，C3的还原减弱，导致C3/C5的值变大，C错误；该植物经光合作用可将光能转变成糖类等有机物中稳定的化学能，D正确。
3.(2025·河南郑州三模)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，图中PSBS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内的H＋浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体薄膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法正确的是(　　)
A
A.图中的A是O2，C是ATP，D是NADP＋
B.图中标注的色素主要吸收蓝紫光
C.用纸层析法提取色素时，所用试剂是层析液
D.过度光照将会激活膜蛋白PSBS，直接抑制反应Ⅰ中ATP形成过程
解析　由题图可知，A代表O2，B代表ADP和Pi，C代表ATP，D代表NADP＋，E代表NADPH，A正确；叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，B错误；用纸层析法分离色素，所用试剂是无水乙醇，C错误；由题图可知，PSBS可参与水的光解过程，水的光解产生H＋、O2和e－，过度光照将会激活膜蛋白PSBS，PSBS 抑制电子传递，影响膜两侧H＋浓度梯度的建立，间接影响ATP的合成，D错误。
考向3　光合作用过程中物质含量的变化分析
4.光合作用通过密切关联的两大阶段(光反应阶段和暗反应阶段)实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　)
A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
解析　突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，叶绿体基质中ATP/ADP的值暂时增大，D错误。
B
1.(2023·江苏卷)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　)
A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
解析　提取叶绿体中的色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A不合理；连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但也会使滤液细线过粗，从而在分离中出现色素带重叠的现象，B合理；该实验只能定性分析色素的种类及溶解度等，无法准确测定滤液中各种色素的含量，C不合理；花青素是水溶性色素，不可通过该实验中的有机溶剂提取，D不合理。
B
2.(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A.N元素和Mg元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
解析　叶绿素由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿体中吸收光能的色素(叶绿素和类胡萝卜素)分布在类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的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，D错误。
D
3.(2025·黑吉辽、内蒙古卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如图。其他条件均适宜，下列叙述正确的是(　　)
D
A.ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D.光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
解析　载体蛋白的作用机制通常需要与底物结合后才能转运物质；NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时必然需要结合底物，A错误；黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP；此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi作为原料；此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致叶绿体基质中ADP浓度降低；由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从叶绿体基质到细胞质基质)，当叶绿体基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。
4.(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(　　)
A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合
解析　由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。
D
提高光合速率的新构想
光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。
人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶(A、B、C酶)基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。
注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。
组别 导入基因 NADPH
含量(pmol) ATP
含量(μmol) CO2固定速率
(mg·g-1细胞干重·h-1)
一 无 193.5 39.28 86
二 A、B 190.83 35.23 85
三 A、B、C 112.83 62.53 119
光合微生物通常利用低于600 μmol·m-2·s-1的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到900 μmol·m-2·s-1以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。
人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。
角度1　运用基础知识解答迁移问题
(1)类囊体薄膜上的__________捕获光能可将________分解为O2和H＋。图1中①②表示的物质分别是________；NADPH在③的进一步反应中的作用是_____________________________________________________________________。
(2)表中组别二的结果说明_____________________________________________
____________________________________________________________________。
为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加________进行培养，实验结果应与组别______结果相同。
角度2　运用信息，学以致用解决实际问题
(3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因。
(4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题：_____________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)光合色素　H2O　O2、C5　作为还原剂并提供能量　(2)导入A、B基因对蓝细菌光合速率没有显著影响　丙酮　三　(3)创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著提高；能够有效地利用高强度光，促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。　(4)此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响
解析　(1)类囊体薄膜上的光合色素捕获的光能可将水分解为H＋和O2，据题图可知，①是O2；②在暗反应过程中与CO2结合，表示C5；③表示C3，NADPH在C3的进一步反应中的作用是作为还原剂并提供能量。(2)分析表格可知，组别一没有导入基因，而组别二导入A、B基因，比较两组的结果可知，两组的NADPH含量、ATP含量和CO2固定速率均差别不大，说明导入A、B基因对蓝细菌光合速率没有显著影响；
分析题意，本实验目的是验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，则实验的自变量是额外的NADPH的有无，结合题意可知，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，故在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加丙酮(图示过程中C酶是催化丙酮生成异丙醇的酶)进行培养；由于添加了C酶，故预期实验结果与组别三结果相同。(3)综合文中信息可知，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因是创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著提高；能够有效地利用高强度光，促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。(4)由于本实验是以蓝细菌为材料进行的，故为提高光合速率对促进农业增产增收、实现碳中和等的应用，可进一步研究的问题是此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响。
A组　基础巩固
1.(2025·四川成都期末)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是(　　)
A.实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片
B.滤纸条自上而下第四条色素带为黄绿色的叶绿素b
C.色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同
D.色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关
解析　为提高滤液中色素的浓度，实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片，A正确；叶绿素b呈黄绿色，且位于滤纸条的第四条色素带(自上而下)，B正确；光合色素提取的原理是四种色素易溶于有机溶剂无水乙醇，C错误；色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关，溶解度高的随层析液扩散得速度快，D正确。
C
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
2.(2025·河北廊坊三模)某兴趣小组以新鲜菠菜成熟叶作为材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验。将材料用清水清洗、沥干、切碎后加入丙酮—无水乙醇混合提取剂，同时加入少量碳酸钙(CaCO3)和二氧化硅(SiO2)进行浸提、研磨、过滤，过滤后采用纸层析法分离光合色素。下列叙述错误的是(　　)
A.加入CaCO3能中和细胞液中的有机酸，防止色素被破坏
B.加入SiO2的作用是使研磨更充分，以利于光合色素的释放
C.光合色素的浸提等工序应在避光处进行，以防止色素被光解
D.采用纸层析法分离色素后，滤纸条上类胡萝卜素条带宽于叶绿素条带
解析　加入碳酸钙(CaCO3)的目的是中和细胞液的有机酸，防止色素被破坏，使实验现象更加明显，A正确；加入二氧化硅(SiO2)的作用是使研磨更充分，以利于光合色素的释放，B正确；光合色素的浸提等工序应在避光处进行，以防止色素被光解，因为色素在光下易分解，C正确；类胡萝卜素含量少于叶绿素，采用纸层析法分离色素后，叶绿素的条带宽于类胡萝卜素的条带，D错误。
D
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
3.某小组为探究某地区杨树的生长情况，提取、分离并测定了杨树幼苗叶片光合色素的相对含量。若实验中忘记加入碳酸钙，则结果最有可能是(　　)
D
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
解析　在提取、分离并测定杨树幼苗叶片光合色素的相对含量的过程中，由于碳酸钙能保护叶绿素不被破坏，因此若在提取色素时忘记添加碳酸钙，叶绿素会受到破坏，距离滤液细线较近的两条色素带含量很低，而叶黄素和胡萝卜素基本不受影响，且叶黄素的含量多于胡萝卜素，由于叶黄素在层析液中的溶解度低于胡萝卜素，因此胡萝卜素离滤液细线的距离最远，其次为叶黄素，而叶绿素距离最近，且含量最低，即D符合题意。
1
2
3
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12
4.(2025·河北秦皇岛三模)某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在色素分离中的各自功能，分别用标准层析液(石油醚∶丙酮∶苯＝20∶2∶1)、石油醚、苯、丙酮等4种液体来分离菠菜叶中的色素。分离时间为140秒，实验结果如图所示。下列分析正确的是(　　)
B
A.标准层析液的实验结果中最窄的是叶黄素
B.层析液中石油醚的主要作用是分离菠菜叶片中的胡萝卜素
C.层析液中苯的作用是分离胡萝卜素和叶绿素a
D.层析液中丙酮的功能是分离菠菜叶中的叶黄素
1
2
3
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6
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12
解析　标准层析液中滤纸条从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，据图可知，最窄的是胡萝卜素，A错误；石油醚分离出的橙黄色的胡萝卜素，而其他色素还分布在起始线附近，可见其他色素在石油醚中的溶解度很低，石油醚难以将其分离，B正确；与对照组相比，苯分离出的3条色素带从上向下依次是叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，C错误；与对照组相比，丙酮不能将菠菜叶中的4种色素较好的分离出来，3条色素带混在一起，离起始线较远而且起始线处几乎没有任何色素，D错误。
1
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3
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10
5.在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)
A.提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件下也可能产生O2
B.希尔反应可以证明水的光解产生的O2全部来自水
C.希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似
D.希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关
4
C
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12
1
2
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10
解析　根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，光照条件下可以释放出O2，只提供水、光合色素和酶、适宜光照等条件不能产生O2，A错误；希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解产生O2，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的O2中的氧元素全部来自水，B错误；希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，能与水光解产生的H＋反应，C正确；希尔反应不能说明有机物的最终合成和水的光解无关，D错误。
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6.(2026·河南郑州模拟)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的C5含量突然上升，C3含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　)
A.叶肉细胞中的C5是C3固定CO2后的产物
B.在C5上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH的值上升
C.光反应产生的NADPH和ATP能促进C5的形成
D.C5和C3间的转化需要光能的直接驱动
解析　叶肉细胞中的C3是C5固定CO2后的产物，A错误；CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，C5消耗减少，C5增加，C3的生成减少，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH的值下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与C3的还原，促进C5的形成，C正确；C5和C3间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。
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C
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7.(2026·山东烟台模拟)藻类光合制氢是实现碳中和的一项重要技术，它指的是藻类细胞利用太阳光和水，在温室的催化下生产H2的过程。这一过程主要依赖于光系统。但是光系统中释放的O2会导致氢化酶失活。下列相关叙述错误的是(　　)
4
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12
B
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A.H2可作为一种清洁能源，降低CO2的排放
B.光系统Ⅰ可接受光系统Ⅱ产生的e－与H＋，直接产生H2
C.降低衣藻细胞内的O2浓度，是提高其放氢能力的有效途径
D.O2产生量不变的情况下，衣藻H2释放量越多，制造的有机物可能减少
解析　H2燃烧产物是H2O，不产生 CO2，因此作为能源可以降低 CO2 的排放，A正确；H2是在氢化酶的催化下在叶绿体基质中产生的，并不是在光系统Ⅰ产生的，B错误；O2会导致氢化酶失活，因此降低O2浓度可保护氢化酶活性，从而提高产氢量，C正确；O2产生量一般与光合作用水光解相关，但 H2的产生往往是在特定条件下电子流向氢化酶，这会减少NADPH的合成，因此 H2 释放多时有机物产量反而可能降低，D正确。
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8.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5相对浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是(　　)
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D
A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP
B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度
C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累
D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
解析　根据相对浓度初始值可知，物质甲是C5，物质乙是C3，CO2的固定不需要消耗光反应提供的ATP，A错误；Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度，导致C3含量下降，C5含量增多，条件改变影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，B、C错误，D正确。
B组　能力提升
9.(2026·福建泉州模拟)莱茵衣藻无氧呼吸会抑制光合作用。其原因是无氧呼吸产生的弱酸分子(HA)能够自由跨越磷脂双分子层，最终进入类囊体腔，但HA电离出的离子不能自由跨膜，科研人员将上述现象称为“离子陷阱”。由于类囊体腔内的pH缓冲能力较低，腔内氢离子不断积累，从而发生类囊体腔酸化，并最终影响了光合作用。下列相关叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖在生成丙酮酸的同时还会生成NADPH
B.类囊体腔酸化可能通过影响CO2固定酶的活性影响光合作用
C.外源添加HA后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，支持“离子陷阱”理论
D.黑暗条件下，类囊体腔酸化的同时，叶绿体基质中C5的含量将上升
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C
解析　葡萄糖在细胞呼吸的第一阶段生成丙酮酸的同时会生成NADH，而NADPH是光合作用光反应阶段产生的，A错误；CO2的固定发生在叶绿体基质中，类囊体腔酸化不会直接影响叶绿体基质中CO2固定酶的活性，B错误；如果外源添加HA后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，说明HA进入类囊体腔并导致氢离子积累，符合“离子陷阱”理论中HA进入类囊体腔电离出离子不能自由跨膜导致氢离子积累的情况，支持“离子陷阱”理论，C正确；黑暗条件下，光反应不能进行，无法产生ATP和NADPH，C3不能被还原为C5，C5的含量不会上升，D错误。
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10.(2025·广东广州二模)金叶复叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶)，后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料，测定相关指标，结果如表。下列叙述正确的是(　　)
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C
种类 叶绿素
/(mg·g-1) 类胡萝卜
素/(mg·g-1) 类胡萝卜
素/叶绿素 叶绿体
长度/μm 叶绿体
宽度/μm
金黄叶 0.24 0.15 0.63 0.17 0.08
复绿叶 2.59 0.49 0.19 1.6 0.86
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A.叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能
B.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇分离叶片中的色素
C.叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的比值高
D.光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小，类囊体数量较少
解析　叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，绝大多数的叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素能吸收和传递光能，其中少数处于特殊状态的叶绿素a能捕获并转化光能，A错误；绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，常用无水乙醇来提取叶片中的色素，B错误；叶片的颜色主要由所含色素的种类和含量决定；从表格数据可知，金黄叶中叶绿素含量低(0.24 mg·g-1)，且类胡萝卜素/叶绿素的比值高(0.63)，这使得叶片呈现金黄色，C正确；光学显微镜下可观察到叶绿体的形态和分布，但不能观察到类囊体数量，类囊体属于亚显微结构，需要在电子显微镜下才能观察到，D错误。
11.淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用，其过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
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C
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A.磷脂是生物膜的重要组分，中心体和核糖体不含磷元素
B.CO2形成三碳糖磷酸的过程中，NADPH不供能，只作为还原剂
C.若光照骤减，C5含量短时间内减少
D.若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会立刻停止
解析　磷脂构成生物膜的基本支架；核糖体由蛋白质和RNA组成，含磷元素，A错误。CO2形成三碳糖磷酸的过程中，需要NADPH作还原剂和提供能量，B错误；若光照骤减，短时间内光反应产生的ATP和NADPH减少，C3的还原过程减慢，即C5的形成减少，且C5的消耗不变，导致C5的含量短时间内减少，C正确；若抑制磷酸转运器的功能，会导致叶绿体内Pi下降，进而影响卡尔文循环，但卡尔文循环不会立刻停止，D错误。
12.(11分)(2025·贵州铜仁一模)现发现某植物纯合突变体种子萌发后长成的植株具有较高的观赏价值，但其叶片中叶绿体发育异常，植株生长困难。研究人员将该植物的野生型种子和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光下培养一定时间，提取并检测叶片中色素的含量，结果如表所示。回答下列问题：
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植株类型 叶绿素相对含量 类胡萝卜素相对含量
正常光 弱光 正常光 弱光
野生型 18.0 3.0 9.1 2.3
突变型 0.3 2.8 0.1 0.1
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常用的溶剂是____________。检测结果显示，弱光下野生型植株叶片中叶绿素的相对含量比在正常光照下低，原因是____________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)研究人员发现，植物可通过改变色素的含量和比例来适应弱光环境，且该突变体的叶绿体发育异常与细胞分裂素合成不足有关。据表中数据推测弱光条件下，细胞分裂素的合成可能与________有关，依据是__________________________________
______________________________________________________________________。
据此提出能使纯合突变体植株正常生长的措施是_________________________。
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答案　(1)无水乙醇　叶绿素的合成需要一定的光照，弱光不利于叶绿素的合成　(2)类胡萝卜素　弱光下纯合突变体的叶绿素合成正常，但类胡萝卜素含量极低　弱光照射，施用适量的细胞分裂素
解析　(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常用的溶剂是无水乙醇，因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中，无水乙醇是常用的有机溶剂，所以可以用来提取色素。弱光下野生型植株叶片中叶绿素的相对含量比在正常光照下低，这是因为叶绿素的合成需要一定的光照，在弱光条件下，植物合成叶绿素的过程可能受阻，不利于叶绿素的合成，导致叶绿素相对含量降低。(2)由表格数据可知，弱光下纯合突变体的叶绿素合成正常，但类胡萝卜素含量极低，推测弱光条件下，细胞分裂素的合成可能与类胡萝卜素有关，所以要使纯合突变体植株正常生长的措施是弱光照射，施用适量的细胞分裂素。
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12(共59张PPT)
[课标要求]　1.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会探究细胞呼吸类型的方法。2.分析影响细胞呼吸的因素及应用。
1.实验原理
(1)实验材料
(2)呼吸方式与结果检测
变浑浊
溴麝香草酚蓝
灰绿色
2.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋______溶液，分别装入A、B两个锥形瓶中。
(2)控制实验条件并检测CO2的产生
①实验装置
葡萄糖
②条件控制
吸收CO2
耗尽B瓶中的氧气
(3)检测酒精的产生
试管 试管1 试管2
步骤 1 A瓶中取滤液2 mL B瓶中取滤液2 mL
2 滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡
结果观察 观察试管中溶液的颜色变化
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3.实验现象
装置 甲(有氧) 乙(无氧)
检测CO2 变浑浊程度____且速度快 变浑浊程度_____且速度慢
检测酒精 _______________ 出现______色
高
低
无变化
灰绿
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下通过有氧呼吸产生大量CO2。
(3)在无氧条件下进行无氧呼吸产生___________。
酒精和CO2
关键点拨
1.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验设计
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子分解葡萄糖为例)。
①装置一中加入NaOH溶液的目的是吸收二氧化碳，根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。
②装置二中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值。
(2)实验结果预测和结论
实验结果预测 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
2.种子萌发时呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)指标及原理
①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液滴左移的距离即表示呼吸速率。
(3)物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物：整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子：为防止微生物呼吸作用对实验结果的干扰，应对装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所用的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
考向1　探究酵母菌细胞呼吸方式的实验分析
1.(2026·河北邢台模拟)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
解析　酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量，B错误；消耗等量葡萄糖进行有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，D错误。
C
2.(2025·四川成都一模)某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器A缓慢吸入25 mL 酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25 mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法错误的是(　　)
A
A.该实验中，注射器A为实验组，注射器B为对照组
B.若注射器A 中的气体体积大于25 mL，说明酵母菌进行了无氧呼吸
C.检测注射器B中酵母菌培养过程生成的酒精，应延长培养时间，以耗尽培养液中的葡萄糖
D.将注射器A中产生的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄
解析　注射器A加入了氧气，探究有氧呼吸，注射器B未加入氧气，探究无氧呼吸，两者都是实验组，A错误；若酵母菌只进行有氧呼吸，气体体积不变，而注射器A中的气体体积大于25 mL，说明酵母菌进行了无氧呼吸(无氧呼吸产生CO2，导致气体体积增加)，B正确；检测注射器B中酵母菌培养过程生成的酒精，延长培养时间可确保葡萄糖被完全消耗，避免残留葡萄糖干扰酒精检测，C正确；注射器A中的气体为CO2，将其通入溴麝香草酚蓝溶液中，溶液颜色会由蓝变绿再变黄，D正确。
考向2　细胞呼吸的实验探究
3.某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。下列说法错误的是(　　)
B
A.甲装置有色液滴不动，乙装置中有色液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.甲装置有色液滴左移，乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
D.乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
解析　因为甲装置中有NaOH溶液，所以该装置中酵母菌产生的CO2全部被吸收，有色液滴的移动表示O2的消耗量，有色液滴不动说明没有O2的消耗，即没有进行有氧呼吸；乙装置中有清水，清水既不吸收气体也不释放气体，若乙装置中有色液滴右移，说明进行了无氧呼吸，A正确；只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸，则其中的O2含量就会减少，有色液滴一定左移，因此甲装置有色液滴左移，说明酵母菌进行了有氧呼吸，但不能说明没有进行无氧呼吸，B错误；若乙装置有色液滴不动，说明其中的酵母菌吸收的O2体积和产生的CO2体积相等，甲装置有色液滴左移，说明消耗了O2，即酵母菌只进行有氧呼吸，C正确；乙装置有色液滴右移，说明酵母菌产生的CO2体积大于消耗的O2体积，因此一定存在无氧呼吸，D正确。
4.呼吸熵(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)可表示生物用于细胞呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。实验开始前，着色液滴均停留在初始位置，然后关闭活塞，在25 ℃下经20 min读出刻度管中着色液滴移动距离，设装置1和装置2的着色液滴分别向左移动x mm和y mm。下列说法错误的是(　　)
C
A.若测得x＝50 mm，y＝－50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是2
B.若发芽种子仅进行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，则分解的有机物中可能有脂肪
C.若呼吸底物为葡萄糖，装置1液滴右移、装置2液滴左移
D.为保证数据的科学性，可增加放入灭活发芽种子的装置，其他条件不变
解析　若测得x＝50 mm，y＝－50 mm，则细胞既进行有氧呼吸也进行产酒精的无氧呼吸，细胞呼吸消耗的氧气相对量是50，产生的二氧化碳相对量是50＋50＝100，呼吸熵是100÷50＝2，A正确；由于脂肪中的氢比例高，若发芽种子仅进行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，则分解的有机物中可能有脂肪，B正确；若呼吸底物为葡萄糖，当发芽种子只进行有氧呼吸，则装置1着色液滴左移，装置2着色液滴不移动；当发芽种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，则装置1着色液滴左移，装置2着色液滴右移；当发芽种子只进行无氧呼吸，则装置1着色液滴不移动，装置2着色液滴右移，C错误；为保证数据的科学性，增加放入灭活发芽种子的对照装置，排除物理因素对实验结果的影响，D正确。
1.内部因素
种类
不同生
长发育
较低
不同
器官
大于
2.影响细胞呼吸的外部因素及应用
影响因素及图示 原理 应用
温度 影响____的活性 低温下储藏水果、粮食，减少______消耗；温室中增大昼夜温差，增加有机物积累
O2
浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有_____作用 稻田定期排水，抑制_________产生酒精，防止烂根死亡；进行中耕松土，保证作物根的正常有氧呼吸
酶
有机物
抑制
无氧呼吸
抑制
CO2
浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会____细胞呼吸 在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗
水 一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强 粮食储藏要求干燥，减少_______消耗；干种子萌发前进行浸泡处理
有机物
储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同：①蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。②种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
×
√
(1)(经典高考题)干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活。( )
(2)(2023·湖南卷)低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利。( )
(3)(必修1 P95“思考·讨论”)慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。( )
(4)(必修 1 P95“思考·讨论”)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。( )
×
×
某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖。
(1)甲曲线表示________________________，乙曲线表示____________。
(2)O2浓度为b时，该器官进行的细胞呼吸类型是____________，理由是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)O2浓度为b时葡萄糖消耗速率比O2浓度为a时葡萄糖消耗速率________(填“大”“小”或“一样大”)。
(4)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是______(填序号)。
①p点为种皮被突破的时间点
②阶段Ⅱ种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
③阶段Ⅲ种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
④q处种子产生的CO2量多于消耗的O2量
答案　(1)CO2的释放量　O2吸收量　(2)有氧呼吸　在细胞呼吸底物为葡萄糖的情况下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量相等　(3)小　(4)①②④
拓展提升　种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线
(1)在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比
消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的
进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水。
考向1　分析影响细胞呼吸的因素
1.(2026·广东珠海模拟)很多物质会影响细胞呼吸过程，进而造成中毒症状，部分物质作用机制如下：
B
2 脱氧葡萄糖 与葡萄糖竞争性结合酶活性位点，抑制酶的功能
砷 抑制线粒体基质中某些酶的活性
氰化钾 影响线粒体内膜的功能
某中毒者肌肉细胞中的丙酮酸浓度正常、[H]浓度偏高。下列说法正确的是(　　)
A.2-脱氧葡萄糖只影响有氧呼吸第一阶段ATP的产生
B.氰化钾中毒者的线粒体可能无法利用O2
C.砷中毒可能影响细胞无氧呼吸的进行
D.该中毒者可能是砷中毒
解析　2-脱氧葡萄糖与葡萄糖竞争性结合酶活性位点，抑制酶的功能，而有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸第一阶段反应相同，都会受其影响，故不只是影响有氧呼吸第一阶段ATP产生，A错误；氰化钾影响线粒体内膜功能，而线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成水的场所，所以氰化钾中毒者的线粒体可能无法利用O2，B正确；砷抑制线粒体基质中某些酶的活性，无氧呼吸场所是细胞质基质，所以砷中毒不影响细胞无氧呼吸的进行，C错误；中毒者肌肉细胞中丙酮酸浓度正常、[H]浓度偏高，砷抑制线粒体基质中某些酶活性，会使丙酮酸不能顺利进入线粒体进一步氧化分解，丙酮酸浓度应升高，所以该中毒者不是砷中毒，D错误。
2.(2026·江西南昌模拟)在厌氧胁迫下，玉米根细胞中乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成，乳酸脱氢酶(LDH)催化乳酸合成，两者的活性随处理时间变化的情况如图所示。下列叙述错误的是(　　)
C
A.ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中普遍存在
B.ADH和LDH均在细胞质基质中发挥作用
C.厌氧胁迫下，乙醇和乳酸可在线粒体中彻底氧化分解
D.厌氧胁迫下，玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的速率
解析　ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中普遍存在，在根细胞中选择性表达，A正确；ADH催化乙醇合成，LDH催化乳酸合成，这两个过程均发生在细胞质基质中，B正确；乙醇和乳酸是无氧呼吸的产物，不能进入线粒体中彻底氧化分解，C错误；依据曲线图可知，随着处理时间的延长，ADH的活性比LDH的活性更高，玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的速率，D正确。
考向2　影响细胞呼吸因素在生产生活实践中的应用
3.(2026·湖北宜昌模拟)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中，下列说法正确的是(　　)
A.酸奶制作中先通气后密封，既能加快乳酸菌繁殖又有利于其发酵
B.选用透气性好的“创可贴”，可以保证人体擦伤处细胞的有氧呼吸
C.连续阴天，大棚中适时、适当补光或降温，可保证作物不减产
D.无氧和零上低温有利于蔬菜储存，原理都是降低细胞呼吸速率
解析　乳酸菌为严格厌氧细菌，其繁殖和发酵均需在无氧条件下进行，先通气会抑制其生长，A错误；透气性好的创可贴可抑制厌氧细菌(如破伤风芽孢杆菌)的繁殖，但人体擦伤处细胞已受损，无法进行有氧呼吸，B错误；连续阴天导致光照不足，补光可增强光反应，促进光合作用；适当降温可降低呼吸酶活性，减少有机物消耗，从而维持产量，C正确；无氧条件下细胞进行无氧呼吸，虽然细胞呼吸速率较低但会积累有害物质(如酒精)，不利于储存；零上低温通过降低酶活性减小呼吸速率，两者原理不同，D错误。
C
4.高强度间歇运动(HIIT)是有氧运动和无氧运动的结合，它和中等强度持续运动(MICT)的减脂效果基本相同。在运动后的恢复期，HIIT呼吸熵(单位时间内呼吸作用CO2释放量和O2吸收量的比值)比MICT低。下列叙述错误的是(　　)
A.运动后的恢复期HIIT减脂效果比MICT减脂效果更好
B.HIIT与MICT模式中，有机物氧化分解呼吸熵均恒为1
C.以葡萄糖为底物的有氧呼吸，在线粒体中消耗和产生水
D.以葡萄糖为底物的无氧呼吸，大部分能量留存在有机物中
B
解析　在运动后的恢复期，高强度间歇运动(HIIT)呼吸熵比中等强度持续运动(MICT)低，说明前者消耗的氧气更多，因而此时消耗了大量的脂肪，减脂效果好，A正确；HIIT与MICT模式中，有机物葡萄糖氧化分解呼吸熵为1，而氧化分解脂肪的呼吸熵小于1，B错误；以葡萄糖为底物的有氧呼吸，在线粒体中消耗和产生水，即线粒体基质中进行的有氧呼吸第二阶段消耗水，在线粒体内膜上进行的有氧呼吸第三阶段产生水，C正确；以葡萄糖为底物的无氧呼吸，只是释放了很少的一部分能量，其中大部分能量留存在有机物(乳酸)中，D正确。
1.(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是(　　)
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分，因此生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
B
解析　酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量，D错误。
2.(2025·重庆卷)在T细胞凋亡和坏死过程中，ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示，下列说法错误的是(　　)
A
A.可根据氧气的消耗速率计算ATP生成的总量
B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体的内膜
C.在t1时，凋亡组产生的乳酸比坏死组多
D.在t2时，凋亡组产生的CO2比坏死组多
解析　图2中凋亡组的氧气消耗速率在t2、t3时显著高于坏死组，且图1中凋亡组ATP生成速率也更高，说明两者存在关联性。但T细胞是动物细胞，其进行有氧呼吸时产生水、CO2、大量ATP，无氧呼吸时产生乳酸和少量ATP，在无氧条件下，细胞无氧呼吸也可以产生ATP，因此只根据氧气的消耗速率无法计算ATP 生成的总量，A错误；有氧呼吸第三阶段消耗氧气，场所在线粒体内膜，B正确；在t1时，凋亡组和坏死组氧气消耗速率相等，凋亡组ATP生成速率大于坏死组，因此凋亡组无氧呼吸产生的乳酸多，C正确；在t2时，凋亡组氧气消耗速率大于坏死组，因此凋亡组产生的CO2比坏死组多，D正确。
3.(2024·甘肃卷)梅兰竹菊花为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　)
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害呼吸物质含量增加
解析　大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系无氧呼吸加强，产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。
B
细胞呼吸及其调节
某人因出现肌无力、呼吸困难的症状而去医院就诊，其相关检测指标如表所示。FGF21是调节细胞呼吸的关键因子，可作为进一步研究该类疾病的生物标记。
检测项目 结果 参考值
乳酸/(mmol/L) 15 ≤1.1
丙酮酸/(mmol/L) 0.1 0.09±0.02
FGF21/(pg/mL) 617.4 ≤90
角度1　运用基础知识回答相关问题
(1)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其中产生大量能量的具体场所为__________，该场所的呼吸底物是_____________。
(2)据检测结果推测，患者出现肌无力是__________(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)增强，线粒体数量__________(填“增多”或“减少”)所致。
角度2　运用情境信息，解答相关问题
(3)某研究团队为进一步探究FGF21调控细胞呼吸的分子机制，体外培养正常成肌细胞，用FGF21刺激后检测 ATP 含量，结果如图所示。据此推测，FGF21可__________(填“促进”或“抑制”)线粒体的功能。进一步研究表明FGF21可通过P-T蛋白促进Y基因表达。研究者抑制Y基因表达后，检测有氧呼吸第二阶段关键基因IDH、第三阶段关键基因ATP合酶基因的表达量，发现两者均较对照组低。综合本题信息，完善如图所示FGF21调控细胞呼吸的路径图(注：“＋”表示促进，“－”表示抑制)。
答案　(1)线粒体内膜　NADH、 O2　(2)无氧呼吸　减少　(3)促进
解析　(1)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第三阶段产生大量能量，具体场所为线粒体内膜，该场所的呼吸底物是NADH、 O2。(2)从表格数据看，患者乳酸含量远超参考值，丙酮酸含量正常，FGF21含量大幅升高，FGF21是调节细胞呼吸的关键因子，且线粒体是有氧呼吸的主要场所，当线粒体功能异常时，有氧呼吸受阻，细胞会通过无氧呼吸供能，导致乳酸积累，推测患者出现肌无力是无氧呼吸增强，线粒体数量减少所致。
(3)由实验结果分析，经FGF21刺激后，ATP含量比对照组高，FGF21可促进线粒体的功能。已知FGF21可通过P-T蛋白促进Y基因表达。抑制Y基因表达后，有氧呼吸第二阶段关键基因IDH、第三阶段关键基因ATP合酶基因的表达量均较对照组低。所以FGF21先作用于P-T蛋白(促进作用)，P-T蛋白再作用于Y基因(促进作用)，Y基因分别促进IDH基因和ATP合酶基因的表达，当有氧呼吸达到一定的强度后，又会抑制FGF21的合成。具体如答案图。
A组　基础巩固
1.关于“探究酵母菌的呼吸方式”实验，下列叙述正确的是(　　)
A.用市场销售的干酵母进行实验时，一般需经活化处理
B.5%的葡萄糖溶液可用于培养酵母菌，酵母菌在5%的葡萄糖溶液中的增长属于指数增长
C.可通过溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳，以判断酵母菌的呼吸方式
D.可用重铬酸钾检测溶液中的酒精，并根据橙色的深浅推测酒精含量
解析　干酵母中加入温水，就可使处于休眠状态的酵母菌活化，A正确；由于资源和空间的有限，酵母菌在5%的葡萄糖溶液中的增长不属于指数增长，B错误；二氧化碳可使用溴麝香草酚蓝溶液检测，酵母菌细胞有氧呼吸和无氧呼吸均会产生二氧化碳，故用溴麝香草酚蓝溶液无法判断酵母菌的呼吸方式，C错误；酒精使橙色的酸性重铬酸钾变成灰绿色，D错误。
A
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4
2.在马拉松比赛中，运动员的肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。下列有关分析正确的是(　　)
A.无氧呼吸时，葡萄糖分子中的大部分能量以热能形式散失
B.有氧呼吸时，葡萄糖分子直接进入线粒体与O2反应生成H2O
C.马拉松比赛中，运动员肌细胞产生的CO2量多于消耗的O2量
D.马拉松比赛中，运动员主要是以有氧呼吸方式获得所需能量的
解析　肌细胞无氧呼吸时，葡萄糖分子中的大部分能量储存在不彻底的氧化产物乳酸中，A错误；葡萄糖不能进入线粒体，B错误；人体细胞有氧呼吸吸收的O2量等于释放的CO2量，而无氧呼吸既不吸收O2，也不释放CO2，因此马拉松比赛中，运动员肌细胞产生的CO2量等于消耗的O2量，C错误；有氧呼吸释放大量的能量，而无氧呼吸只能释放少量的能量，因此马拉松比赛中，运动员主要是以有氧呼吸方式获得所需能量的，D正确。
D
3.(2025·河北沧州三模)无氧运动大部分是负荷强度高、瞬间性强的运动，常被用于增加肌肉量，也可用于减脂。下列有关叙述错误的是(　　)
A.无氧运动时肌肉组织依靠无氧呼吸和有氧呼吸释放的能量完成运动
B.无氧运动后感到肌肉酸痛、呼吸急促与肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸和CO2有关
C.与有氧运动相比，无氧运动减脂更多是因为产生等量能量时无氧呼吸消耗的有机物更多
D.无氧运动可被用于增加肌肉量说明器官行使功能可以促进结构的发展
解析　无氧运动消耗的能量来自有氧呼吸和无氧呼吸，A正确；肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，B错误；无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，释放少量能量，因此与有氧呼吸相比，产生等量能量时无氧呼吸会消耗更多的有机物，C正确；无氧运动可被用于增加肌肉量，说明器官行使功能可以反过来促进结构的发展，D正确。
B
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4.在动物肠道内，芽孢杆菌会消耗大量氧气以维持肠道内的低氧环境，从而促进厌氧的双歧杆菌等益生菌的生长，抑制致病菌的生长。下列叙述错误的是(　　)
A.芽孢杆菌细胞呼吸消耗O2的同时伴随NADPH的利用
B.肠道细胞线粒体内膜N的含量高于外膜
C.消耗等量的葡萄糖，芽孢杆菌释放的能量大于双歧杆菌
D.芽孢杆菌在肠道中的活动不利于酵母菌的大量繁殖
解析　芽孢杆菌细胞呼吸消耗O2的同时伴随NADH的利用，NADPH可被光合作用暗反应过程所利用，A错误；N是组成蛋白质的重要元素，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，内膜具有比外膜更多的蛋白质，因此肠道细胞线粒体内膜N的含量高于外膜，B正确；芽孢杆菌进行有氧呼吸，三个阶段都释放出能量；双歧杆菌进行无氧呼吸，只在细胞呼吸的第一阶段释放出少量能量，C正确；酵母菌大量繁殖需要依赖有氧呼吸提供大量的能量，而芽孢杆菌的活动会消耗氧气，故不利于酵母菌大量繁殖，D正确。
A
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10
5.(2025·天津二模)如图中甲、乙、丙三条曲线为某滑雪运动员在高强度运动过程中肌肉消耗能量的情况，其中甲表示存量ATP变化、乙和丙表示两种类型的细胞呼吸。下列叙述正确的是(　　)
4
D
A.肌肉收缩最初所耗的能量主要来自细胞中的线粒体
B.曲线乙表示有氧呼吸，曲线丙表示无氧呼吸
C.曲线乙表示的呼吸类型发生在细胞质基质，最终有[H]的积累
D.曲线丙表示的呼吸类型的能量转化效率大于曲线乙表示的呼吸类型
1
2
3
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解析　肌肉收缩最初消耗的能量主要来自存量ATP的直接水解，A错误；分析可知，曲线乙表示无氧呼吸，曲线丙表示有氧呼吸，B错误；曲线乙表示无氧呼吸，发生在细胞质基质中，最终没有[H]的积累，C错误；曲线丙表示有氧呼吸，有氧呼吸中有机物彻底氧化分解，能量绝大多数以热能的形式散失，少数储存在ATP中；曲线乙表示无氧呼吸，无氧呼吸中能量绝大多数储存在有机物中，故曲线丙表示的呼吸类型的能量转化效率大于曲线乙表示的呼吸类型，D正确。
4
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10
6.人体运动强度与血液中乳酸含量、氧气消耗速率之间的关系如图。下列叙述正确的是(　　)
4
C
A.a～b段肌细胞中产生ATP最多的场所是线粒体基质
B.b～c段肌细胞无氧呼吸速率上升，有氧呼吸速率下降
C.c～d段骨骼肌细胞中CO2的产生量等于O2的消耗量
D.运动强度超过c后人体所需ATP主要由无氧呼吸提供
解析　a～b段肌细胞中产生ATP最多的场所是线粒体内膜(有氧呼吸第三阶段)，A错误；由图中O2消耗速率和血液中乳酸水平可知，b～c段肌细胞无氧呼吸速率、有氧呼吸速率均上升，B错误；运动状态下，肌肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，其中有氧呼吸产生的CO2量等于消耗的O2量，而无氧呼吸既不消耗O2也不产生CO2，因此肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量，C正确；运动强度超过c后，机体O2消耗速率达到最大，人体所需ATP主要由有氧呼吸提供，D错误。
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7.《齐民要术》记载葡萄的储藏方法是：“极熟时，全房(整枝)折取，于屋下作荫坑，坑内近地凿壁为孔，插枝于孔中，还筑孔便坚，屋子(坑口)置土覆之。”下列叙述正确的是(　　)
A.在“荫坑”中葡萄不能进行细胞呼吸，可大大减少有机物的损耗
B.覆土后的“荫坑”为无氧、低温、干燥的环境，便于葡萄储存
C.葡萄的储存只要控制好温度、湿度和氧气浓度，不必考虑通风条件
D.“荫坑”独特的环境可以抑制果蔬的有氧呼吸和无氧呼吸强度
解析　葡萄在“荫坑”中能进行细胞呼吸，只是细胞呼吸受到抑制，A错误；“荫坑”可保持低氧、低温、一定的湿度的环境，便于葡萄的储存，B错误；葡萄的储存要控制好温度、湿度、氧气浓度以及二氧化碳的浓度，因此需要考虑通风条件，C错误；“荫坑”独特的环境可以抑制果蔬的有氧呼吸和无氧呼吸强度，减少有机物的消耗，D正确。
4
D
B组　能力提升
8.某科研小组为探究高压静电场对黄瓜植株呼吸强度的影响，将植株分成三组，A、B组分别将植株每天置于50 kV/m、100 kV/m的高压静电场下培养1小时，C组将植株放在无高压静电场的条件下培养。A、B、C三组的温度控制在0 ℃，实验结果如图所示。下列分析错误的是(　　)
1
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4
D
A.呼吸强度可通过黑暗时植株CO2释放速率来表示
B.A组和B组为对比实验，A组和C组为对照实验
C.将温度提高10 ℃，三组植株的呼吸强度可能都会增大
D.随着贮藏时间的推移，植株的呼吸强度不断减弱
解析　黑暗时植株只进行呼吸作用吸收O2，消耗有机物，释放CO2，呼吸强度可通过黑暗时植株CO2释放速率来表示，A正确；A组和B组均为实验组，用来探究高压静电场强度对呼吸强度的影响，因此A组和B组为对比实验，也叫相互对照实验；C组为对照组，用来排除无关变量对实验结果的干扰，故A组和C组属于对照实验，B正确；由题干信息可知，A、B、C三组的温度控制在0 ℃，将温度提高10 ℃，与细胞呼吸有关的酶活性会升高，三组植株的呼吸强度可能都会增大，C正确；据题图可知，随着贮藏时间的推移，A和B组植株的呼吸强度先减少后增加，C组植株的呼吸强度先增加后减少，再增加，D错误。
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4
9.(2025·四川巴中三模)下面三个装置可用于研究萌发的小麦种子呼吸方式及其产物(呼吸底物都为糖类)，下列有关分析错误的是(　　)
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4
C
A.丙装置不可用于探究酵母菌的细胞呼吸方式
B.乙装置有色液滴不移，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.甲装置不可用于探究细胞呼吸是否产生热量
D.3个装置中的种子都必须进行消毒处理
解析　酵母菌的细胞有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳，都能使澄清石灰水变浑浊，故丙装置不可用于探究酵母菌的细胞呼吸方式，A正确；乙装置中放置清水，有色液滴的移动表示容器内气体体积的变化，有色液滴不移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸，吸收的氧气量等于呼出的二氧化碳量，B正确；甲装置中设置了温度计，可通过温度计示数的变化探究细胞呼吸是否产生热量，C错误；3个装置中的种子都必须进行消毒处理，并设置对照实验，避免微生物及其他因素对实验结果的影响，D正确。
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10.(13分)(2026·山东青岛模拟)涝害是制约牡丹生长发育的重要因素，为提高涝害下的牡丹的抗逆性，科研人员利用甲、乙两个品种的牡丹进行实验，研究了淹水胁迫下外源钙对这两种牡丹呼吸代谢的影响，其部分结果如表所示。回答下列问题：
1
2
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4
处理时 间/天
酒精含量/(μmol·L-1)
处理 1 8 16 24
甲 淹水 0.10 0.70 1.62 2.86
2.35
淹水＋CaCl2 0.09 0.61 1.18
乙 淹水 0.09 1.30 2.20 3.21
淹水＋CaCl2 0.11 1.05 1.73 2.74
1
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(1)牡丹的根细胞在未遭遇淹水胁迫时，其能量主要来源于____________(填场所)，而遭遇了淹水胁迫后，牡丹根细胞会产生酒精和CO2，可使用澄清石灰水或者______________溶液来检测CO2。
(2)据表分析，在淹水胁迫下，甲、乙两个品种的牡丹根细胞的酒精含量与处理时间之间最可能呈现的关系均为__________________________________。
(3)施加CaCl2能否改善淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙两个品种牡丹的毒害？____________，做出此判断的理由是_____________________________________
______________________________________________________________________。
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4
(4)现欲进一步研究外源物质X和外源钙对乙品种牡丹的影响，请完善下列实验的设计思路。
组别 实验处理
1 一定量的蒸馏水＋乙
2 等量的外源钙＋乙
3 a________________________________
4 b________________________________
①表中a、b处的实验处理分别是______________________________________
___________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
②培养一段时间后，检测各组的__________并做记录。
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2
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答案　(1)线粒体内膜　溴麝香草酚蓝　(2)随着处理时间的延长，牡丹根细胞的酒精含量逐渐增加　(3)能　与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后，甲、乙两个品种牡丹细胞内的酒精含量均有不同程度的下降　(4)①等量的外源物质X＋乙　等量的外源钙和(等量的)外源物质X＋乙　②酒精含量
解析　(1)牡丹的根细胞在未遭遇淹水胁迫时，细胞进行有氧呼吸，能量的主要来源是线粒体内膜，而遭遇了淹水胁迫后，牡丹根细胞进行无氧呼吸产生酒精和CO2，可使用澄清石灰水或者溴麝香草酚蓝溶液来检测CO2。(2)据表分析，在淹水胁迫下，甲、乙两个品种的牡丹根细胞随着处理时间的延长，牡丹根细胞无氧呼吸产生的酒精含量逐渐增加。(3)与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后，甲、乙两个品种牡丹细胞内的酒精含量均有不同程度的下降，说明施加CaCl2能改善淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙两个品种牡丹的毒害。(4)①为了排除无关变量的影响，保持单一变量原则，表中a处的实验处理是等量的外源物质X＋乙，b处的实验处理是等量的外源钙和(等量的)外源物质X＋乙。②培养一段时间后，检测因变量，即各组的酒精含量并记录。(共63张PPT)
[课标要求]　1.活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。2.影响光合作用的因素及其应用。
1.实验原理
上浮
下沉
O2
上浮
2.实验流程
打孔器
清水
气体
黑暗
CO2
圆形小叶片浮
起的数量
关键点拨
1.实验中3种变量的控制
(1)自变量的控制：还可用不同功率的光源放置相同的距离控制不同的光照强度。
(2)无关变量的控制：LED灯会产生热量，欲避免光照对烧杯内水温产生影响，可在台灯和盛有圆形小叶片的烧杯之间放一盛水的玻璃柱，该玻璃柱可以吸收灯光的热量。
(3)因变量的控制：还可以通过观测浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间来衡量光合作用强度。
2.注意事项
(1)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(2)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
考向1　探究光照强度对光合作用强度的影响
1.(2025·安徽卷)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是(　　)
A.用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
C
解析　依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确；调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确；实际光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸作用强度，故无法计算出实际光合作用强度，C错误；同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。
考向2　探究CO2浓度和温度对光合作用强度的影响
2.(2026·安徽合肥模拟)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
B
A.该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于无关变量
B.图乙bc段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C.图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强
D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度
解析　该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于因变量，A错误；图乙bc段平缓，说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度减弱，C错误；小圆叶片细胞呼吸消耗O2，产生CO2，CO2会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，且甲装置中有光源，可进行光合作用，故无法测定细胞呼吸强度，D错误。
3.(2025·北京朝阳二模)研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是(　　)
B
A.叶状体中CO2的减少导致其上浮
B.各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行
C.4 ℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用
D.增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加
解析　叶状体上浮的原因是光合作用产生的氧气积累在叶状体内，使叶状体浮力增大而上浮，A错误；在探究温度对光合作用强度的影响实验中，CO2浓度是无关变量，应保持相同且适宜(较高浓度可保证光合作用有足够的原料)，B正确；4 ℃条件下叶状体小段仍有上浮，说明该绿藻叶状体能够进行光合作用，只是光合作用强度相对较弱，C错误；该实验中温度是自变量，不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，在某些温度下增加光照强度不一定能使叶状体小段上浮数量均增加，D错误。
1.内部因素对光合作用的影响
(1)植物自身的遗传特性：以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
高于
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶(如图)
增大
(3)叶面积指数(如图)
2.外部因素对光合作用的影响
(1)单因子变量对光合作用的影响
①光照强度
ATP
NADPH
补光
②CO2浓度
CO2补偿点
CO2饱和点
③水分和矿质元素
叶绿素
④温度
酶活性
(2)多因子变量对光合速率的影响
提高
×
√
(1)(经典高考题)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是水是光合作用的原料，是生化反应的介质。( )
(2)(经典高考题)两种杨树叶光合速率可通过“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验作比较。( )
(3)已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的CO2补偿点，则甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率大于0。( )
(4)当光照强度达到光饱和点时，要使光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高CO2浓度。( )
(5)当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应。( )
(6)镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。( )
(7)水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用。( )
√
√
√
√
√
考向1　单一环境因素对光合作用的影响
1.(2025·全国卷)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)
C
A.光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B.光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C.光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D.光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
解析　光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0；植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，此时净光合速率为0，干重不会增加，A 正确；光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大；净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确；光照强度小于b时，光照强度未达到饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大，C错误；光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH；适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。
2.光合作用是自然界最重要的化学反应之一，影响光合作用的外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片的光合速率的影响。下列相关叙述错误的是(　　)
C
A.大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，
对应的光极限范围应该更大
B.CO2极限时，限制光合作用增加的因素可能是CO2浓度或温度
C.在光合作用最适温度条件下适当升温，呼吸速率可能增大，光补偿点可能左移
D.实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合速率
解析　作物群体对光能的利用更充分，光饱和点较单个叶片更大，所以光极限范围会更大，A正确；CO2极限时，曲线趋于水平，此时光照强度不再是限制因素，可能是其他外界因素，如温度和CO2浓度等，B正确；在光合作用最适温度条件下适当升温，光合速率下降，呼吸速率可能增大，导致光补偿点右移，C错误；实际生产中，施肥过多会影响细胞吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成，故施肥过多或过少都可能影响到光合速率，D正确。
光补偿点、光饱和点的移动
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。
②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)B点与C点的移动的分析方法(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
(3)D点：代表饱和点对应的最大光合速率，若增大光照强度(或增大CO2浓度)使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
考向2　多种环境因素对光合作用的影响
3.为探究环境因素对南瓜生长的影响，研究人员进行了一系列实验，部分实验数据如图所示。下列叙述错误的是(　　)
B
A.该实验的自变量是光照强度和温度，
因变量是净光合速率
B.图中P1、P2 和P3 处南瓜的总光合速率均大于呼吸速率
C.温度5～20 ℃范围内影响遮阴20%组和正常光照组光合速率的主要因素是温度
D.根据结果推测，在晴朗夏季的中午适当遮阴有利于提高南瓜产量
解析　结合图示曲线分析，自变量是光照强度和温度，CO2吸收速率代表的是净光合速率，因此因变量是净光合速率，A正确；图中的P1、P2、P3处南瓜的净光合速率等于0，说明此时总光合速率均等于呼吸速率，B错误；温度5～20 ℃范围内，遮阴20%组和正常光照组光合速率随着温度的升高而加快，说明此时的限制因素主要是温度，C正确；在30 ℃左右，正常光照组的净光合速率小于遮阴20%组，说明在晴朗夏季的中午适当遮阴有利于提高南瓜产量，D正确。
B
4.(2026·湖北武汉模拟)叶面积指数是指单位土地面积上的叶面积总和，它与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图1所示。图2为来自树冠不同层的甲、乙两种叶片的净光合速率变化图解。下列说法错误的是(　　)
C
A.a点后群体干物质积累速率变化对于合理密植有重要指导意义
B.c点时甲、乙两种叶片固定CO2的速率不相同
C.a～b段群体光合速率增加量大于群体呼吸速率增加量
D.甲净光合速率最大时所需光照强度高于乙，可判断甲叶片来自树冠上层
解析　由题图可知，当叶面积指数小于a时，随叶面积指数增加，群体光合速率和干物质积累速率均上升，当叶面积指数大于a时，群体干物质积累速率下降，据此可以看出过度密植会导致产量下降，因而图示的研究对于合理密植具有重要指导意义，A正确；c点时甲、乙两种叶片净光合速率相等，均为零，此时光合速率等于呼吸速率，但两种叶片的呼吸速率不同，因此此时甲、乙两种叶片固定CO2的速率不同，B正确；a～b段群体光合速率增加量小于群体呼吸速率增加量，因而当叶面积指数大于a时，群体干物质积累速率下降，C错误；由于树冠上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知，甲叶片位于树冠上层，D正确。
1.(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　)
A.呼吸作用变强，消耗大量养分
B.光合作用强度减弱，有机物合成减少
C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
D
解析　呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成作物减产，A正确；温度升高，可能导致与光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。
2.(2022·湖南卷，改编)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量增多
B.光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
解析　夏季晴朗的中午，叶片蒸腾作用增强，为避免失水过多，叶片部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度降低，A不符合题意；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即细胞呼吸释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量，B不符合题意；光合色素分布在类囊体薄膜上，C不符合题意；由于CO2吸收量减少，暗反应强度降低，光反应产物会出现积累，从而使叶片转化光能的能力下降，D符合题意。
D
3.(2022·北京卷)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(　　)
D
A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用
最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
解析　分析题图可知，当CO2浓度一定时，在一定范围内，光合速率会随着温度的升高而升高，达到最适温度时，光合速率达到最高值，之后随着温度的继续升高而减小，A不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L-1时，最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370 μL·L-1时，最适温度约为30 ℃；当CO2浓度为1 000 μL·L-1时，最适温度接近40 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变的程度不大，在温度的持续升高下，光合速率在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C不符合题意。10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L-1至370 μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370 μL·L-1至1 000 μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370 μL·L-1时与1 000 μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D符合题意。
光抑制与非光化学淬灭(NPQ)
光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能会下降，这种现象称为光抑制。光抑制主要表现为光系统Ⅱ光化学效率以及饱和光强下光合速率的降低，光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)可用来表示光抑制程度。当光系统从环境中吸收的光能超出其光能利用能力时，光能以热能的形式散失，称为非光化学淬灭(NPQ)。植物通过“非光化学淬灭(NPQ)”的机制来保护自身，在NPQ的作用下，多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动、关闭特点如图所示。
角度1　考查对教材基本知识的理解应用能力
(1)在正常情况下，叶绿体中光合色素吸收的光能有两个方面的用途：一是________
_________________；二是在有关的酶作用下，提供能量促使___________________。
(2)处在状态________(填图中数字序号)时，可通过启动NPQ避免叶绿体受创，NPQ直接作用于光合作用的__________(填“光反应”或“暗反应”)阶段。
(3)引发NPQ机制开启、关闭的环境因素是________，在光照开始一段时间后，叶绿体中光反应、暗反应能够同时、快速、稳定进行的原因，除有稳定的能量来源及物质供应外，还与叶肉细胞中____________________________________________________
__________________________________________________________________________
(从物质转化角度分析)有关。
角度2　考查实验探究与长句表达能力
(4)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：修复损伤的PSⅡ；参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
①根据本实验，__________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________________________________________________
______________________________________________________________________。
②据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)将水分解成氧气、H＋和e－并形成NADPH　ADP与Pi反应形成ATP(或ATP形成)　(2)②　光反应　(3)光照强度　ADP和Pi与ATP之间、NADP＋与NADPH之间不断迅速转化，且处于动态平衡中　(4)①不能　突变体PSⅡ系统损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复　②少　突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多
A组　基础巩固
1.为提高甜椒产量，科研人员对温室栽培甜椒的光合作用特性进行了研究。下列叙述错误的是(　　)
A.室内易形成弱光环境，弱光下，暗反应中C3的还原不受影响
B.不同部位叶片光合速率存在差异，可能与叶片光合色素含量不同有关
C.晚上降低温室温度，可以抑制呼吸作用
D.可以通过人工调节温室内的温度、光照使甜椒避免出现“光合午休”现象，从而达到增产的目的
A
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解析　室内易形成弱光环境，弱光下，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，故暗反应中C3的还原会受影响，A错误；光合色素能够吸收、传递并转化光能，不同部位叶片光合速率存在差异，可能与叶片光合色素含量不同有关，B正确；晚上降低温室温度，可以抑制呼吸作用，有利于有机物的积累，C正确；由于中午温度高，蒸腾作用强，气孔部分关闭，进入叶片内的CO2量减少，光合速率下降，而出现“光合午休”现象，通过人工调节温室内的温度、光照等条件，抑制温室种植的甜椒出现“光合午休”现象，从而实现增产效果，D正确。
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2.(2026·广东佛山模拟)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。下列操作正确的是(　　)
A.矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的流动性
B.给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成糖类、脂肪等化合物
C.向农田中施加农家肥，不仅可为植物的光合作用提供CO2，还可为植物的生长提供一定的无机盐
D.在酸化土壤中，无机盐多以离子形式存在，有利于农作物的生长和发育
C
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解析　农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的主要原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水是良好的溶剂，A错误；给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成蛋白质、核酸、ATP等含氮化合物，糖类的元素组成一般是C、H、O，脂肪的元素组成是C、H、O，不含N，B错误；向农田中施加农家肥，农家肥中的有机物可被土壤微生物分解成CO2和无机盐，故其不仅可以为植物的光合作用提供CO2，还可以为植物的生长提供一定的无机盐，C正确；酸化土壤会影响植物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长和发育，D错误。
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3.(2026·重庆模拟)如图所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，下列说法错误的是(　　)
A
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A.叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度等于细胞呼吸强度
B.实验前将各叶圆片内的气体排出，其目的是排除原有气体对实验结果的干扰
C.最直接的净光合速率观测指标是相同时间内叶圆片上浮的数量
D.此装置也可以用于探究CO2浓度对光合作用强度的影响
解析　叶圆片上浮，说明叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度，A错误。
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4.(2025·福建福州期末)某兴趣小组探究CO2浓度对不同叶龄的菠菜叶光合作用的影响，结果如表，下列分析不合理的是(　　)
B
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NaHCO3
浓度 叶圆片开始上浮时间/min
幼叶 成熟叶
0 * *
1% 21 15
2% 14 8
3% 11 6
4% 10 5
注：表中*表示未见上浮。
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A.光合作用产生的O2填充细胞间隙，当浮力大于重力时，叶片上浮
B.叶圆片开始上浮所需的时间越长，表明其光合作用强度越大
C.不同叶龄菠菜叶光合作用强度的差异与光合色素含量有关
D.光照强度、温度属于无关变量，对实验结果也有影响
解析　光合作用产生的O2可用于呼吸作用，当光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量时，释放的O2填充在细胞间隙，使叶片浮力增加，当浮力大于重力时，叶片上浮，A合理；叶圆片开始上浮所需的时间越长，说明其光合作用产生的O2越少，即光合作用强度越小，B不合理；光合色素可吸收、传递并转化光能，不同叶龄菠菜叶的光合色素含量不同，因此光合作用强度也存在差异，C合理；该实验的目的为探究CO2浓度对不同叶龄的菠菜叶光合作用的影响，因此自变量为CO2浓度和不同叶龄的菠菜叶，而光照强度、温度属于无关变量，对实验结果也有影响，应保持相同且适宜，D合理。
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5.已知小麦光合作用最适温度为25 ℃，细胞呼吸最适温度为30 ℃，科学家研究小麦30 ℃时光照强度与光合作用强度的关系，得到如图所示曲线。下列有关叙述错误的是(　　)
4
C
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12
A.在25 ℃条件下研究时，cd段位置会上移，a点会上移
B.b点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
C.其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向左移动
D.c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与光合色素的量有关
解析　Mg是构成叶绿素的元素，其他条件适宜，当植物缺Mg时，叶绿素含量减少，光合作用强度减弱，细胞呼吸强度不变，b点将向右移动，C错误。
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6.(2026·海南海口模拟)《齐民要术》中指出“谷田必须岁易”，意思是一块土地上连续多年只种谷物，产量会下降。以下相关的生物学分析，正确的是(　　)
A.连续多年只种谷物，植物根系发达，呼吸作用旺盛，导致有机物积累减少
B.长期种植同一种谷物不会造成土壤中某些必需元素减少
C.不同年度种不同作物进行轮作，不能防止病虫害的发生和杂草的繁殖
D.大豆与玉米间作套种，可以提高光能利用率
解析　连续多年只种谷物，会导致土壤肥力下降，根系发育变弱，呼吸作用变弱，A错误；长期种植同一种谷物会大量消耗土壤中的某些必需元素，造成土壤中某些必需元素减少，而“谷田必须岁易”指的是轮作，可以避免长期种植同一种谷物引起的土壤中某些必需元素的减少，有利于作物的生长，也可以有效防止病虫害的发生和杂草的繁殖，B、C错误；玉米与大豆间作套种，可满足不同作物对不同光照的需求，进而提高光能利用率，D正确。
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D
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7.我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下：①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放；②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理；③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏；④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长；⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理；⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物。关于这些措施，下列说法合理的是(　　)
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
4
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A
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解析　措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系；措施④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理；措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗；措施⑤⑥合理种植的主要目的是提高能量利用率，B、C不合理。措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度；措施④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D不合理。
4
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8.实验小组将某绿色植物置于密闭、透明的容器中，在T1时刻前后，分别给予X1、X2不同光照强度，容器内CO2浓度的变化情况如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
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B
A.d点相对于a点，植物体中有机物减少
B.光照强度由X1到X2，短时间内叶绿体中C3减少
C.c～d段不再下降只受光照强度的限制
D.b～d段叶肉细胞产生NADH的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质
解析　据题图可知，d点相对于a点，容器内CO2的浓度降低，说明植物体中有机物增加，A错误；X1、X2为不同光照强度处理，X2的光合速率高，说明光照强度较大，短时间内，光反应产生的NADPH和ATP较多，C3的还原速率加快，而生成速率暂时不变，则C3减少，B正确；c～d段不再下降是受到除光照强度之外的其他因素的限制，主要是CO2浓度，C错误；NADH是呼吸作用的产物，b～d段叶肉细胞产生NADH的场所有线粒体和细胞质基质，叶绿体产生的是NADPH，D错误。
B组　能力提升
9.(2026·广东汕头模拟)某研究小组欲探究环境因素对黑藻光合作用的影响，进行了如图所示实验，下列相关叙述错误的是(　　)
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A.图示装置可测定黑藻的净光合速率，NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2
B.改变NaHCO3溶液的浓度或S的大小都可以影响装置内溶解氧的含量
C.若用HO培养黑藻足够长的时间，则可在NaHCO3溶液中检测到C18O2
D.若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变，则说明黑藻不进行光合作用
D
解析　图示装置测定的是溶解氧的含量，可代表黑藻的净光合速率，其中NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2，A正确；改变NaHCO3溶液的浓度会改变其为植物提供的CO2的浓度，改变S的大小即改变了光照强度，二者都可以影响光合速率，从而影响装置内溶解氧的含量，B正确；若用HO培养黑藻足够长的时间，在有氧呼吸第二阶段HO＋丙酮酸→C18O2＋[H]，所以可以在NaHCO3溶液中检测到C18O2，C正确；若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变，说明黑藻不释放O2，即净光合速率为0，黑藻的光合速率等于呼吸速率，D错误。
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10.(2026·湖南邵阳模拟)CO2浓度增加会对植物光合速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol-1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol-1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合速率。下列相关叙述错误的是(　　)
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C
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A.CO2浓度倍增的环境能够提高本实验中作物的光合速率
B.突然倍增CO2浓度，暗反应过程中C3含量短时间内会增加
C.丙组的光合速率比甲组低的原因可能是固定CO2的酶含量升高
D.CO2浓度倍增实验作物的光合速率并未倍增，可能与光反应有关
解析　由甲组和乙组实验结果比较可知，乙组作物的光合速率比甲组的光合速率更大，即CO2浓度倍增使作物的光合速率提高，A正确；突然倍增CO2浓度，CO2的固定速率加快，短时间内C3的还原不变，故C3含量短时间内会增加，B正确；甲组和丙组比较可知，作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者是含量减少，当转移到正常CO2浓度条件下会使得植物光合速率降低，C错误；当CO2浓度倍增时，光合速率并没有倍增，其限制因素可能是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足，故可能与光反应有关，D正确。
11.(2026·山东济宁模拟)如图为某植株在不同温度(最适温度为25 ℃)、一定光照强度(低于最适光照强度)的环境中，光合作用强度随CO2浓度的变化曲线图。下列相关叙述正确的是(　　)
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B
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A.M点对应条件下，该植株叶肉细胞吸收的CO2全部来自其自身线粒体
B.25 ℃时，若光照强度增强，则N点将向左侧移动
C.P点对应条件下，两种温度下该植株光合作用固定的CO2的量相等
D.H点和L点对应条件下，限制光合作用强度的环境因素相同
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解析　在M点植物光合作用强度与细胞呼吸作用强度相等，但由于植物还存在一些细胞不能进行光合作用，所以叶肉细胞光合作用强度大于其自身细胞呼吸作用强度，因此叶肉细胞吸收的CO2来自其自身线粒体和细胞外，A错误；25 ℃时，若光照强度增强，植物光合作用增强，光补偿点降低，即N点左移，B正确；P点对应条件下，两种温度下该植株光合作用吸收的CO2的量相等，但由于25 ℃时植物细胞呼吸作用强度大于10 ℃时，所以25 ℃时植物固定的CO2多于10 ℃时，C错误；分析题干信息可知，H点限制光合作用的因素主要是光照强度，但L点限制因素主要是温度，D错误。
12.(12分)(2025·湖南卷)对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2 。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻(真核生物)的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40 mg·L-1)的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
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(1)栅藻的光合放氧反应部位是__________(填细胞器名称)。图a结果表明，对硝基苯酚________栅藻的光合放氧反应。
(2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是________。
(3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20 mg·L-1，培养10 min后，推测该培养液pH会______，培养液中对硝基苯酚相对含量________。
(4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是__________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
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答案　(1)叶绿体　抑制　(2)氧气　(3)升高　基本不变　(4)栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用
解析　(1)栅藻是真核生物， 其进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，栅藻的光合放氧量逐渐下降，对光合放氧的抑制作用增强。(2)由题意可知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌＋氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。
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(3)图b中，Ⅰ组为“栅藻＋光照”，对硝基苯酚含量为40 mg·L-1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为20 mg·L -1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b的Ⅰ组可知，对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。(4)结合题意可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。
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1.实验设计遵循的基本原则和变量分析
(1)实验设计遵循的三大基本原则
①单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。
②对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)。
③平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
(2)实验设计中的变量分析
自变量的处理方法
①“加”或“减”：例如，验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。
②“换”：例如，探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
2.实验设计的常考题型
(1)实验思路与实验步骤
①实验思路与实验步骤书写技巧的比较
②实验步骤操作的“三步曲”
(2)实验方案评价与修订
C
1.实验者利用猩猩做研究，发现正常猩猩饲喂携带诺如病毒的食物后发病。再用其他正常猩猩做同样的实验，其目的是遵循实验设计的(　　)
A.控制变量原则　　　 B.完整性原则
C.平行重复原则 D.对照原则
解析　实验者用其他正常猩猩做同样的实验以避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学，遵循平行重复原则，C符合题意。
2.(2026·河南新乡模拟)对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的是(　　)
A.还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照
B.血浆对pH的调节实验中，对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH
C.探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0 ℃和100 ℃作对照
D.探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照
解析　还原糖的鉴定实验中，是否含有葡萄糖(还原糖)是自变量，可以设置清水组和葡萄糖组作对照，A正确；血浆对pH的调节实验中，酸性条件和碱性条件为无关变量，故对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH，B正确；探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验中，高温、低温均为实验组，但设置0 ℃和100 ℃作对照，温度梯度过大，且实际生活中不用100 ℃的水洗衣服，C错误；探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，两组均为实验组(都是人为控制了变量，都是实验组)，相互对照，属于对比实验，D正确。
C
3.胰脂肪酶抑制剂通过降低胰脂肪酶活性，减少消化器官中膳食脂肪的分解和吸收，进而改善肥胖和高脂血症等代谢性疾病的症状。奥利司他是市售胰脂肪酶抑制剂类减肥药，但会引起胃肠道不良反应。我国科研工作者从药食作物苦荞的麸皮中提取荞麦黄酮进行了实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
B
A.本实验的自变量是药物的浓度
B.在实验中，一定范围内的荞麦黄酮的效果与浓度呈正相关
C.荞麦黄酮可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物
D.荞麦黄酮使胰脂肪酶为脂肪水解提供的能量减少
解析　本实验的自变量是药物的种类和浓度，A错误；虽然荞麦黄酮是从苦荞的麸皮中提取的，但是否会引起其他不良反应尚不明确，此外荞麦黄酮的抑制效果差于奥利司他，因此荞麦黄酮不一定可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物，C错误；酶催化化学反应的原理是降低化学反应的活化能，D错误。
4.(2026·江西南昌模拟)植物细胞内含有过氧化物酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色；双缩脲试剂与蛋白质可发生紫色反应，并且蛋白质的浓度越高，紫色越深。回答下列问题：
(1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化物酶，设计了如下实验：
试管
编号 1%焦性没
食子酸/mL 2%H2O2
溶液/mL 缓冲
液/mL 黄瓜提
取液/mL 煮沸冷却后的
黄瓜提取液/mL
1 2 2 2 － －
2 2 2 － 2 －
3 2 2 － － 2
①1、2号试管中，________号试管是对照组，1、2号试管组成的实验的自变量是___________________________________________________________________。
②2号试管显橙红色，但并不能据此证明黄瓜细胞中存在过氧化物酶。为了增强实验的说服力，需要增设一组实验，简述实验设计思路：___________________
_____________________________。3号试管不显橙红色，推测其最可能的原因是______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)白菜细胞内也含过氧化物酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化物酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是___________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)欲设计实验比较黄瓜和白菜细胞内过氧化物酶的含量多少，简述设计思路：__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(假设两种植物提取液中只含过氧化物酶)。
答案　(1)①1　黄瓜提取液的有无　②把缓冲液换成2 mL过氧化物酶溶液，其他条件与1号试管相同　高温使黄瓜提取液中的过氧化物酶变性失活　(2)组成两种植物过氧化物酶的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同(合理即可)　(3)将等量的黄瓜和白菜提取液分别加入两支试管中，加入双缩脲试剂后观察紫色深浅，紫色深(显色反应强)的一组，过氧化物酶含量高
5.(2026·福建福州模拟)某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。某同学设计了如下实验方案和步骤：①取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向3支试管中加入2 mL糨糊；②再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡均匀；③将甲、乙、丙3支试管分别置于0 ℃、35 ℃、100 ℃下约5 min；④取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡)，50～65 ℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。
(1)本实验的因变量是____________，观测指标为________________。
(2)同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价，其中正确的是________(填序号)。
①实验步骤不正确　②温度设置不合理
③不能用斐林试剂检验
(3)你的改进方案为_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)淀粉的分解量　溶液颜色的变化　(2)①和③　(3)将斐林试剂改为用碘液检验；步骤②与步骤③对调
解析　(1)由题干信息分析可知，该实验的自变量是温度，因变量为淀粉的分解量，观测指标是溶液颜色的变化。(2)实验中步骤②不正确，3支试管加入糨糊后，应该先将3支试管放在不同温度下保温5 min，再分别加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡摇匀后，再在各自温度中维持5 min，因为酶具有高效性，在试管丙升温到100 ℃的过程中，酶已经和底物发生反应了。步骤④存在错误，该实验不能用斐林试剂检验，斐林试剂检验还原糖时需水浴加热，会干扰实验温度，可采用碘液检测淀粉分解情况。(3)结合(2)可知，实验改进可将步骤②与步骤③对调；将斐林试剂改为用碘液检验即可。

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