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第10讲　光合作用的探究历程与基本过程
　1．光合作用的基本过程(Ⅱ)　2．实验：叶绿体色素的提取和分离
　捕获光能的色素和结构
1．叶绿体中色素的种类和颜色
色素的种类
色素的颜色
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
叶绿素b
黄绿色
类胡萝卜素
叶黄素
黄色
胡萝卜素
橙黄色
2．叶绿体中色素的吸收光谱分析
(1)色素的功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
(2)色素吸收光的范围：可见光的波长范围大约是390～760
nm，叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。
3．叶绿体
(1)结构示意图
(2)结构
↓决定
(3)功能：进行光合作用的场所
↓证明
(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位
1．(必修1
P99色素与吸收光谱改编)如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是(　　)
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500
nm波长的光
B．用450
nm波长的光比600
nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550
nm波长的光转为670
nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470
nm波长的光的利用量显著减少
答案：C
2．(深入追问)如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
提示：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光，没有红光和蓝紫光，使水绵不同部位的光合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。
1．恩格尔曼实验方法的巧妙之处
(1)巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
(3)巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
2．影响叶绿素合成的“三大”因素
(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，叶片会发黄。
(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，影响叶绿素的合成，低温时叶绿素容易被破坏，使叶子变黄。
(3)矿质元素：叶绿素合成的必需元素，如氮、镁等；叶绿素合成的辅助成分，如缺铁后某些酶无法合成，叶绿素不能合成，叶子会变黄。
【感知考题】
(2016·高考全国卷甲，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的
[解析]　叶绿体中的色素易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮中，A项叙述正确；镁是叶绿素的组成元素，植物中的矿质元素主要由根从土壤中吸收，B项叙述正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光(波长范围大约是390～760
nm)，而红外光是波长大于760
nm的光，紫外光是波长小于390
nm的光，C项叙述错误；黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻，从而使叶片表现出类胡萝卜素的黄色，D项叙述正确。
[答案]　C
红枫在生长季节叶片呈红色的原因是因为液泡中含有花青素。
高分点拨——类题通法
色素与叶片颜色的分析方法
正常绿色
正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色
叶色变黄
寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄
叶色变红
秋天降温时，植物体为了适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色
【跟进题组】
1．(2017·河南五校联考)将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该吸收光谱(图中的数字表示光的波长，单位为nm，暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱)。则该色素是(　　)
A．类胡萝卜素　　　　　
B．叶黄素
C．胡萝卜素
D．叶绿素a
解析：选D。叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素。其中，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要吸收了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。
2．(2017·河北石家庄二中模拟)图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图乙所示结构取自图甲中的①或③
B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上
C．图乙所示的结构是产生[H]并消耗ATP的场所
D．叶绿体以图甲中③的形式扩大膜的表面积
解析：选D。图乙所示结构含有光合色素，光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上，对应于图甲中的③，A项错误；在叶绿体的基质(图甲④)中，也分布有与光合作用有关的酶，B项错误；消耗ATP的场所是叶绿体的基质(图甲④)，C项错误；③是叶绿体的类囊体，叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积，D项正确。
　光合作用的探究历程及过程
1．光合作用的探究历程[连一连]
2．光合作用的过程
根据上图分析光反应与暗反应的区别
过程项目
Ⅰ．光反应
Ⅱ．暗反应
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光照、色素和酶
多种酶、有无光都可以
原料
H2O、NADP＋、ADP、Pi
[H]、ATP、CO2
产物
[H]、ATP、O2
(CH2O)、ADP、Pi
物质变化
①水的光解：H2O[H]＋O2②ATP的合成：ADP＋PiATP
①CO2的固定：CO2＋C52C3②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
能量变化
光能→ATP中活跃化学能
ATP中活跃化学能→有机物中稳定的化学能
光合作用过程的“一、二、三、四”
1．(必修1
P106基础题T6改编)如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是(　　)
A．甲＞乙　　　　　　　
B．甲＜乙
C．甲＝乙
D．无法确定
答案：B
2．(深入追问)根据提供的物质和能量，利用箭头构建光反应和暗反应的关系模型(光能、[H]、ATP、ADP＋Pi、H2O、O2、CO2、(CH2O))。
提示：
突破1　高考常考的2个光合作用探究历程的经典实验分析
(1)萨克斯实验
①对照类型为自身对照，自变量为光的有无，因变量为颜色变化(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组。
②该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力。
(2)鲁宾和卡门实验
①应用同位素标记法追踪CO2和H2O中的O元素在光合作用中的转移途径。
②此实验设置了对照，自变量是标记物质即HO和C18O2，因变量是释放的O2有无放射性。
突破2　光合作用过程中元素转移途径分析
完成下面的光合作用总反应式，分析各元素去向
(1)光合作用中氢元素的转移途径
3H2O(C3H2O)
(2)光合作用过程中O元素的转移途径
HO18O2
C18O2C3(CHO)＋HO
(3)光合作用过程中C元素的转移途径
14CO214C3(14CH2O)
eq
\a\vs4\al()
(1)光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应阶段C3的还原，不能用于其他生命活动。
(2)光反应必须在光照下进行，暗反应有光、无光均能进行。
(3)暗反应停止时，使ATP和[H]积累，光反应也要停止。
(4)[H]既不是H＋，也不是H，而是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，它是由氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)与电子和质子(H＋)结合形成的。　
【感知考题】
如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。请回答以下问题：
(1)图中a物质主要吸收________________，绿色植物能利用它将光能转换成
________________________________________________________________________。
(2)图中①表示水分的吸收，③表示____________，c为__________，该物质只能用于暗反应，不能用于其他生命活动。
(3)③和④进行的场所分别是____________________________。通过[H]和ATP将光反应和暗反应联系起来。
(4)当g突然停止供应，则细胞内e的含量会________；当光照突然增强，细胞内e的含量会________
。
[答案]　(1)红光和蓝紫光　ATP中活跃的化学能
(2)水的光解　ATP　(3)叶绿体类囊体薄膜、叶绿体基质　(4)上升　上升
(1)若停止CO2的供应，在适宜的光照条件下，叶绿体产生的O2量不会(“会”或“不会”)基本稳定。
(2)若突然提高CO2的浓度，叶绿体内的[H]、ATP将减少。
高分点拨——类题通法
模型法分析C5、C3等物质含量的变化
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：
(1)停止光照时：ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：
(2)CO2供应停止时：C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：
【跟进题组】
命题1　光合作用探究历程的实验分析
1．(2017·合肥高三质检)在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。以下哪项科学实验能证明这一假说(　　)
A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验
B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光的实验
C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验
D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验
解析：选C。萨克斯证明绿叶在光下可以产生淀粉，说明了光能转化为稳定的化学能，其他实验均无法证明光合作用时能量转化的假说，故C项正确。
命题2　光合作用过程分析
2．(2017·青岛质检)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中①②表示相关过程，A、B表示两种气体物质，下列说法错误的是(　　)
A．过程①表示光反应，过程②的场所是叶绿体基质
B．物质A表示O2，物质B表示CO2
C．过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能
D．过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP
解析：选D。由题图可知，过程①②分别表示光反应和暗反应，反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中，暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段，其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的[H]和ATP。
3．(2017·北京东城模拟)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如表。
实验组别
光照时间(s)
放射性物质分布
1
2
大量3 磷酸甘油酸(三碳化合物)
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
根据上述实验结果分析，下列叙述不正确的是(　　)
A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段
B．每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质分布
C．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类
D．实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
解析：选C。CO2是光合作用暗反应阶段的原料，A正确；每组照光后将小球藻进行处理使酶失活，其目的是终止相关的反应，这样测定的数据，才能准确反映光照时间内放射性物质的分布，B正确；在光合作用的暗反应过程中，CO2先进行固定，生成三碳化合物，然后是三碳化合物被还原，从表中可以看出，放射性首先出现在3 磷酸甘油酸中，C错误；表中信息显示，光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等，D正确。
误区1　认为用光照射光合色素就能发生光反应
[点拨]　叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，但发生光反应除色素、光照之外，还需要ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。
误区2　认为白天植物只进行光合作用
[点拨]　植物在白天时同时进行光合作用和细胞呼吸。
命题3　条件骤变细胞内[H]、ATP、C3、C5等物质的变化
4．(2016·高考天津卷，2)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)
A．红光，ATP下降
B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降
D．绿光，C5上升
解析：选C。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光，吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体内产生的ATP和[H]增多，C3的还原增加，导致未被还原的C3减少，故A、B项错误；将白光改为光照强度相同的绿光，光反应减弱，叶绿体内产生的ATP和[H]减少，C3的还原量降低，导致C5减少，故C项正确、D项错误。
5．(原创)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变的分析，正确的是(　　)
A．突然停止光照
B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度
D．增加光照强度
解析：选D。突然停止光照时，[H]和ATP减少，C3被消耗的量减少，故其含量增多，而C5的来源减少，故其含量降低。突然增加CO2浓度时，合成C3的原料增加，导致C3含量增加。增加光照强度时，[H]和ATP增多，C3因大量消耗而减少，C5的含量增加。
　结合“新情境”考查光合作用过程
6．如图表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”内的一些化学反应，将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，以保证(CH2O)的合成顺利进行。回答下列问题：
(1)图中过程②是________，物质A是________，过程②的进行还需要____________等物质参与，原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种促进剂使“CO2泵”
的活性升高，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量________。
(3)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而此时玉米光合速率基本不受影响，其原因是玉米
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)C3的还原　C3　ATP和[H]　[H]作为还原剂还原C3，ATP提供能量　(2)降低　(3)CO2　有CO2泵，其能维持维管束鞘细胞内有较高浓度的CO2
　(实验7)绿叶中色素的提取与分离
1．实验原理
(1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验步骤
提取色素：称取5
g的绿叶，剪碎，放入研钵中→加入少量二氧化硅、碳酸钙和10
mL无水乙醇→研磨→过滤→收集到试管内并塞严试管口
↓
制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，在距离剪角一端1
cm处用铅笔画一条细的横线
↓
画滤液细线：用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再画1～2次
↓
分离色素：将适量的层析液倒入试管中，分离过程如图所示
↓
结果分析：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
a．胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
b．叶黄素　
黄色
较少
较高
较快
c．叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
d．叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢
注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的
提取色素
(1)
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
(2)
研磨时加无水乙醇
溶解色素
(3)
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
(4)
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发，充分溶解色素
(5)
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
(1)
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
(2)
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
(3)
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
(4)
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
【感知考题】
(2016·高考江苏卷，17)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　)
A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C．为获得10
mL提取液，研磨时一次性加入10
mL乙醇研磨效果最好
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失
[解析]　提取色素时，应在研磨前加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素，A项错误；菜叶剪碎不够充分，提取的滤液中色素的含量少，分离结果中色素带变窄，但分离得到的色素种类不变，B项正确；在研磨时分次加入10
mL乙醇比一次性加入10
mL乙醇的效果好，C项错误；层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解，并不是叶绿素随溶剂挥发消失，D项错误。
[答案]　B
(1)如图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，请判断②所示结果最有可能来自秋冬的银杏落叶，还是正常生长的柳树幼叶？秋冬的银杏落叶。
判断的理由是：秋冬季节气温降低，叶绿素分子易被破坏，而使银杏的叶子变黄，由于缺少叶绿素a和叶绿素b，所以层析的结果与图②吻合。
(2)如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。
应将滤液滴在a处(“a处”或“b处”)。实验结果应会出现四个不同颜色的同心圆，最外层应是橙黄色。
高分点拨——类题通法
绿叶中色素提取与分离实验异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅
①未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。
②使用放置数天的叶片，滤液色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线接触到层析液。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线。
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
【跟进题组】
1．(2015·高考江苏卷，21改编)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。
下列叙述错误的是(　　)
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
解析：选D。题图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ色素条带分别代表胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。由题图可知，正常光照与强光照相比，正常光照下叶绿素含量高，A项正确。强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照，B项正确。叶绿素a吸收光谱的吸收峰波长约为430
nm和660
nm，叶绿素b吸收光谱的吸收峰波长约为460
nm和640
nm，C项正确。画滤液线时，首先画出一条细线，待滤液干后，再重复画一两次，目的是增加滤液线中的色素含量，层析后获得更清晰的色素条带，D项错误。
2．(原创)回答下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的问题：
(1)某同学的操作过程如下：
①将5
g新鲜完整的菠菜叶放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨；
②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画1～2次；
③将画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。
结果实验失败，请指出其错误所在：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
(2)某小组利用新鲜菠菜叶进行色素的提取和分离实验的几个同学由于操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析不合理的是________。
A．甲可能误用蒸馏水做提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
(3)秋天，北方树叶大都由绿变黄，其原因是占四种色素总量80%的__________和__________分解，从而显示出__________和__________的颜色。
答案：(1)①不应用完整叶片，而应去掉叶柄后剪碎
②不应连续迅速地重复画线，而应待干燥后重复画线
③不应摇晃以免层析液没及滤液细线
(2)C
(3)叶绿素a　叶绿素b　胡萝卜素　叶黄素
[核心体系构建]
[填空]　①绿叶中色素的提取和分离
②吸收、传递和转化光能
③6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2
④光照强度、温度、CO2浓度等
⑤光反应
⑥暗反应
[规范答题必备]
1．光合作用探究历程中的2种同位素
(1)18O：鲁宾和卡门利用HO和C18O2证明光合作用释放的氧气来自水。
(2)14C：卡尔文利用14CO2探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
2．光合作用的2个场所
(1)光反应：叶绿体的类囊体薄膜。
(2)暗反应：叶绿体基质。
3．光合作用过程中的3种能量变化
光能→活跃的化学能(ATP)→稳定的化学能(糖类)。
4．光合作用2个过程中的物质变化
(1)光反应
①水的光解：2H2O4[H]＋O2
②ATP形成：ADP＋Pi＋能量ATP
(2)暗反应
①CO2的固定：CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3
课时作业
1．下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是(　　)
A．使用定性滤纸过滤研磨液
B．将干燥处理过的定性滤纸条用于层析
C．在画出一条滤液细线后紧接着重复画线2～3
次
D．研磨叶片时，用体积分数为70%的乙醇溶解色素
解析：选B。在提取叶绿体中的色素时，漏斗基部放单层尼龙布进行过滤，A项错误；纸层析法分离滤液中的色素时，需用干燥的定性滤纸，B项正确；画出一条滤液细线后需等滤液干后再重复画线1～2次，C项错误；研磨叶片时是用无水乙醇溶解色素，D项错误。
2．下列关于科学实验及方法的叙述，正确的是(　　)
A．利用光学显微镜观察细胞膜时发现其具有暗—亮—暗三层结构
B．分别用HO和C18O2作对照研究光合作用的产物O2的来源
C．用14CO2研究光合作用中碳的转移途径为CO2―→C3―→C5―→(CH2O)
D．用极细的光束和乳酸菌处理黑暗中的水绵证明叶绿体在光合作用中产生氧气
解析：选B。细胞膜的暗—亮—暗结构属于亚显微结构，在光学显微镜下看不见，A项错误；运用同位素标记法，分别用HO和C18O2作为原料，分析光合作用释放O2的放射性，可得知O2中的O来自于H2O，B项正确；光合作用中碳的转移途径为CO2―→C3―→(CH2O)，C项错误；乳酸菌属于厌氧菌，不能和水绵证明叶绿体在光合作用中产生氧气，D项错误。
3．(经典题)如图为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，下列叙述错误的是(　　)
A．叶绿体是光合作用的完整单位，它能将光能转变为化学能贮存在植物细胞内
B．光合作用的光反应是在图中①上进行的，而暗反应是在图中②中进行的
C．图中叶绿体产生的氧气扩散到相邻细胞中去，并参与有氧呼吸要穿过8层生物膜
D．H2O光解产生的[H]是还原剂
解析：选C。图中叶绿体释放的氧气进入相邻细胞参与有氧呼吸，需要依次经过第一个细胞的叶绿体(2层膜)、细胞膜(1层膜)，进入第二个细胞需要通过细胞膜(1层膜)，进入线粒体通过2层膜，共通过6层生物膜。
4．下列变化中，可在叶绿体基质中完成的是(　　)
①H2O―→[H]＋O2　②ATP―→ADP＋Pi＋能量
③C3―→C6H12O6＋C5＋H2O　④CO2＋C5―→C3
A．①②③　　　　　　　
B．①③④
C．②③④
D．①②③④
解析：选C。叶绿体基质是进行暗反应的场所，主要进行CO2的固定和C3的还原，在该阶段需要消耗光反应产生的[H]和ATP，而①过程是水的光解，发生在叶绿体类囊体薄膜上。
5．(2017·安徽示范高中联考)光照是绿色植物进行光合作用的必要条件，在光合作用中光的作用有(　　)
①光合作用的能源　②催化ATP的分解　③影响叶绿素合成　④调节气孔开放　⑤固定CO2
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．③④⑤
解析：选C。光是光合作用的能源，叶绿素的形成需要光，光照强度可调节气孔开放，①③④正确；光没有催化作用，光与CO2的固定无直接关系，②⑤错误。
6．(2017·安徽蚌埠模拟)科学家将离体叶绿体浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到pH＝4时(见图2)，将其转移到pH＝8的碱性溶液中(见图3)发现ATP合成。下列叙述不合理的是(　　)
A．光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件
B．该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行
C．产生ATP的条件是类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质
D．叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件
解析：选A。题干实验中，没有提及光照，ATP的产生只与类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质有关。
7．(原创题)下图为叶绿体结构与功能示意图，A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列叙述不正确的是(　　)
A．参与光合作用的色素位于图中的A部位
B．CO2进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C．若突然停止光照，C3的含量会升高
D．用14C标记CO2进行光合作用，可在④⑤中测到较高放射性
解析：选B。CO2通过固定形成④物质。
8．进行正常光合作用的叶片，如果在a点时突然增加CO2的供应量，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是(　　)
解析：选A。突然增加CO2的供应量，C3含量增多，用于C3还原的[H]增多，则叶绿体中[H]含量减少。
9．(2017·广州二模)如表所示是在适宜条件下测得某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析不正确的是(　　
)
色素吸收光能百分比(%)
波长(nm)色素
400
450
500
550
600
670
700
叶绿素a
40
68
5
15
16
40
16
全部色素
75
93
50
35
45
75
35
A．O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致
B．由550
nm波长的光转为670
nm波长的光时，叶绿体中C3的量会增加
C．该植物缺乏Mg时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大
D．一定范围内，环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低
解析：选B。由550
nm波长的光转为670
nm波长的光时，植物对光的吸收增强，ATP、[H]的产生量增多，C3的利用量增多，C3减少，B错误。
10．如图表示某绿色植物进行光合作用的示意图，请分析回答下列问题：
(1)图中a、b两个生理过程发生的场所是__________，若适当提高CO2浓度，则短时间内图中C的含量变化是__________。
(2)图中物质D为________，D的生成量可代表光合作用的强度。
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)题图中a表示CO2的固定，b表示C3的还原，均为暗反应中的物质变化，暗反应发生在叶绿体基质中。若适当提高CO2浓度，CO2的固定会增强，C3含量会增多，因此C3的还原利用的[H]和ATP增多，从而导致[H](即图中C)含量下降。(2)题图中物质D为光合作用暗反应的产物，即(CH2O)(或有机物、糖类)，光合作用过程中糖类的生成量、O2的释放量和CO2的吸收量等均能代表光合作用强度。(3)在夜间没有光照，不能进行光反应，不能生成[H]和ATP，因此暗反应中C3的还原无法进行。(4)叶绿体的生长过程就是叶绿体外膜、内膜以及类囊体薄膜不断生长的过程，而叶绿体膜的成分主要为磷脂和蛋白质，因此脂质仓库中的脂质将用于叶绿体的生长而逐渐变小。
答案：(1)叶绿体基质　下降
(2)(CH2O)(或有机物、糖类)
(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP
(4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
11．(2015·高考全国卷Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135
s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67．5
s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7．5
s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3．75
ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135
s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着________________________的增加，使光下产生的______________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析：(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。
(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高光合作用中CO2的同化量。
答案：(1)高于　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94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ
12．(2017·齐鲁名校调研)如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是(　　)
A．图示膜结构为叶绿体内膜
B．a侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA
C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a
D．图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化
解析：选B。因图示过程需要光照，故该过程为光反应，场所为叶绿体类囊体薄膜，A错误。光反应生成的ATP进入叶绿体基质参与暗反应，故a侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA，B正确。在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素，C错误。光反应过程需要酶的参与，D错误。
13．给光下正常进行光合作用的叶肉细胞增加14CO2，一段时间后，关闭光源，含放射性C3浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)
A．叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基粒
B．ab段叶肉细胞中C3浓度大量增加
C．bc段C3浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D．c点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无[H]和ATP的供应
解析：选D。CO2直接参与暗反应中CO2的固定过程，其场所是叶绿体基质，A项错误；ab段含放射性的C3浓度升高，说明以14CO2为原料生成的C3增加，但由于暗反应增强会促进光反应，因此C3浓度略有增加，但不会大量增加，B项错误；bc段C3浓度不变是因为14C3的生成速率和消耗速率相等，c点后放射性C3浓度继续升高，说明c点时CO2并未消耗殆尽，C项错误；c点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶肉细胞内无[H]和ATP的供应，从而导致C3的消耗减少所致，D项正确。
14．卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向玻璃容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。请回答下列问题：
(1)实验材料小球藻属于________(填“原核”或“真核”)生物。
(2)卡尔文通过停止________来探究光反应和暗反应的联系，他得到的实验结果是图中的________。
(3)卡尔文通过停止________来探究光合作用过程中固定CO2的化合物，这时他发现C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物质是C5的结论。
(4)卡尔文向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到第5
s时，14C出现在一种C5和一种C6中；将反应时间缩短到
0．5
s时，14C出现在一种C3中。上述实验中卡尔文是通过控制________来探究CO2中碳原子的转移路径的，采用的技术方法有________________等。
(5)卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70
℃的蒸馏水中，这样做是为了使细胞中的________失活，此时，细胞中的化合物就保持在热处理之前的状态。
解析：(1)小球藻属于真核生物。(2)在光照下，光反应进行，其产生的ATP和[H]参与暗反应中C3的还原，因此，通过停止光照可以探究光反应和暗反应的联系。当停止光照后，光反应停止，ATP和[H]的合成停止，则C3的还原减少，C3浓度增大，C5浓度减小，停止光照一段时间后，C3和C5浓度基本保持不变。(3)在暗反应中，CO2与C5结合形成C3，当停止CO2的供应后，CO2的固定受到影响，故会导致C5含量升高。(4)由题中叙述可知，实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径的，该实验中他采用了放射性同位素标记法。(5)酶是生物体内催化化学反应的催化剂，大多数酶的化学本质是蛋白质，在高温下酶的结构被破坏，导致细胞中的化学反应不能进行，化合物的含量不再发生变化。
答案：(1)真核　(2)光照　A　(3)CO2的供应　(4)反应时间　同位素标记法　(5)酶第9讲　ATP的主要来源——细胞呼吸
　1．细胞呼吸(Ⅱ)　2．实验：探究酵母菌的呼吸方式
　细胞呼吸类型及过程
1．细胞的有氧呼吸
(1)过程图解
(2)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路：
。
2．无氧呼吸
(1)反应式
①C6H12O62C3H6O3＋少量能量(如乳酸菌)。
②C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
(2)场所：细胞质基质。
(1)有氧呼吸消耗水是在第二阶段，产生水是在第三阶段。
(2)不同生物的无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同。
1．(必修1
P96基础题T2改编)将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后隔绝空气。下列叙述正确的是(　　)
A．甲试管中最终产物为CO2和H2O
B．乙试管中不发生反应
C．丙试管内有大量的ATP产生
D．丙试管中无CO2产生
答案：B
2．(深入追问)如图表示真核生物细胞呼吸过程图，请思考：
(1)图中③④过程、②过程的场所分别是什么？
提示：③④过程及②过程的第一阶段均在细胞质基质中进行，②过程的第二、三阶段在线粒体中进行。
(2)人和动物细胞呼吸过程中CO2的产生场所与酵母菌有何不同？
提示：人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。
结合有氧呼吸和无氧呼吸过程图解分析
突破1　有氧呼吸过程中氢元素和氧元素的来源和去路分析
(1)氢元素：葡萄糖、H2O(反应物)→[H]→H2O。
(2)氧元素
突破2　有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型项目
有氧呼吸
无氧呼吸
是否消耗氧气
消耗
不消耗
反应场所
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
产物
CO2和水
酒精和CO2或乳酸
能量产生
大量
少量
相同点
①都是氧化分解有机物释放能量并生成ATP的过程；②第一阶段完全相同
突破3　细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路分析
来源
去路
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
[H]
葡萄糖和水
葡萄糖
与O2结合生成H2O
还原丙酮酸
ATP
三个阶段都产生
只在第一阶段产生
用于各项生命活动
eq
\a\vs4\al()
细胞呼吸过程中物质和能量的变化规律分析
(1)从物质变化方面分析
①有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，有相同的中间产物丙酮酸和[H]。
②有氧呼吸中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解成CO2和水，无氧呼吸中丙酮酸在细胞质基质中转变为乳酸或酒精和CO2。
③有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖和水，无氧呼吸过程中的[H]只来自葡萄糖。
(2)从能量变化方面分析
①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，产生ATP，其中第三阶段释放的能量最多。
②无氧呼吸仅在第一阶段产生少量能量，产生少量ATP。　
【感知考题】
(原创)图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图2所示。请据图回答以下问题：
(1)图1中催化反应②和④的酶分别位于________________中，物质c为[H]。
(2)图1中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为________，④过程为有氧呼吸的第二阶段，其中物质a、b分别是____________。
(3)图2当氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行________呼吸，当氧浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸，当氧浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行________呼吸。
(4)图2当氧浓度为c时，产生6
mol酒精的同时会产生6
mol
CO2，需要消耗3
mol葡萄糖，剩余的9
mol
CO2来自有氧呼吸，需消耗________mol葡萄糖，因此有
________________________________________________________________________
的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵。
[答案]　(1)细胞质基质和线粒体基质　(2)酒精　丙酮酸和CO2　(3)无氧　有氧　(4)1．5　2/3
(1)(2015·高考上海卷，28改编)以下4支试管置于适合的温度下，经过一定时间后，能产生ATP的是④。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但能使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明DNP使分布在线粒体内膜的酶无法合成ATP。
高分点拨——类题通法
1．判断细胞呼吸方式的三大依据
2．有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算
(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3
(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1
【跟进题组】
命题1　有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析
1．(2017·青岛模拟)如图是酵母菌有氧呼吸模式图，①～③代表有关生理过程的场所，甲、乙代表有关物质，下列叙述正确的是(　　)
A．③处释放的能量全部储存在ATP中
B．①处产生的能量多于③处
C．②中的生理过程需要H2O
D．缺氧条件下甲可以转化为乳酸
解析：选C。③为线粒体内膜，③处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；有氧呼吸第三阶段产生的能量多于第一阶段，B错误；有氧呼吸的第二阶段，水与丙酮酸在酶的催化作用下，生成CO2和[H]，C正确；酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和CO2，D错误。
2．(2016·高考上海卷，15)人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有(　　)
①酒精　②乳酸　③CO2　④H2O　⑤ATP
A．①③⑤　　　　　　　　
B．②④⑤
C．①③④⑤
D．②③④⑤
解析：选D。由“人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动”可知，人的白肌细胞能进行有氧呼吸和无氧呼吸。人体细胞无氧呼吸产生乳酸，不能产生酒精，A、C项错误；人体细胞有氧呼吸产生CO2和H2O，两种呼吸方式都能产生ATP，B错误、D正确。
命题2　细胞呼吸类型的判断及相关计算
3．(生理图解类)细胞内可能发生如图所示的生理过程，下列说法正确的是(　　)
A．③过程的三个阶段产生的[H]最终与氧气反应生成水
B．马铃薯块茎既能进行③过程，也能进行①过程
C．产生相同能量时，③过程消耗的葡萄糖的量高于①或②过程
D．③过程的第二阶段在线粒体内膜上完成
解析：选B。图中③表示有氧呼吸过程，该过程中第一和第二阶段产生[H]，第三阶段[H]与O2结合生成水，A错误；图中①为产乳酸的无氧呼吸过程，马铃薯块茎既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，B正确；②过程为产酒精的无氧呼吸过程，因无氧呼吸过程中释放的能量少，故产生相同能量时③过程消耗的葡萄糖的量低于①或②过程，C错误；有氧呼吸的第二阶段在线粒体基质中进行，D错误。
4．(曲线分析类)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．在12～24
h期间，此时的呼吸方式主要是无氧呼吸
B．在12～24
h期间，呼吸的产物是水和二氧化碳
C．第12
h到胚根长出期间，有机物总量下降
D．胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高
解析：选B。由图可看出：12～24
h期间CO2释放速率远远大于O2吸收速率，所以此时细胞呼吸的方式主要为无氧呼吸，A正确；12～24
h期间，细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，因此呼吸作用的产物有水、CO2、酒精，B错误；12
h到胚根长出期间，有机物不断消耗，C正确；胚根长出后，有氧呼吸明显增强，D正确。
5．(柱形图类)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是(　　)
A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官，此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，只进行有氧呼吸
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
答案：B
6．(表格实验类)(2017·云南昆明模拟)按表格中的设计进行实验，分组后，在相同的适宜条件下培养8～10
h，并对实验结果进行分析。下列说法正确的是(　　)
实验材料
取样
处理
分组
含葡萄糖的培养液
供氧情况
适宜浓度酵母菌液
50
mL
破碎细胞(只含细胞器)
甲
25
mL
75
mL
无氧
乙
25
mL
75
mL
有氧
50
mL
未处理
丙
25
mL
75
mL
无氧
丁
25
mL
75
mL
有氧
A．甲组的酒精产生量与丙组相同
B．乙组产生的CO2与丁组一样多
C．丁组的能量转换率大于丙组
D．甲组分解的葡萄糖少于乙组
解析：选C。分析题表，线粒体中无法直接利用葡萄糖，因此甲、乙两组不会有有氧呼吸产物出现，丙组在无氧条件下，能进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，丁组在有氧条件下能进行有氧呼吸，产生二氧化碳和水，释放大量能量，A、B、D错误；由于丁组在有氧条件能彻底氧化分解有机物，所以丁组的能量转换率大于丙组，C正确。
　结合新信息材料考查细胞呼吸过程
7．(2017·山东省实验中学高三模拟)突变酵母的发酵效率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程，下列相关叙述错误的是(　　)
A．突变酵母乙醇代谢途径未变
B．突变酵母几乎不能产生[H]
C．氧气充足时，野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D．通入氧气后，突变酵母线粒体仍不能产生ATP
解析：选B。据图分析可知，与野生型相比，突变酵母细胞质基质中丙酮酸代谢途径改变，乙醇代谢途径不会改变，A项正确；突变酵母在细胞质基质中由葡萄糖分解为丙酮酸的第一阶段能够产生少量[H]，B项错误；氧气充足时，野生型酵母可进行有氧呼吸释放大量能量，进行快速繁殖，而突变酵母呼吸链中断，故野生型酵母繁殖速率大于突变体，C项正确；据图可知，突变酵母中线粒体内呼吸链中断，故通入氧气后，线粒体中还是不能产生ATP，D项正确。
　影响细胞呼吸的因素及其应用
1．温度
(1)影响原理：温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸速率。
(2)曲线分析
①a为该酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。
②温度低于a时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
③温度高于a时，随温度升高，酶活性下降，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
(3)实际应用
①保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。
②促进生长：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。
2．氧气
(1)影响原理：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。
(2)曲线分析
①A点时，氧浓度为零，细胞只进行无氧呼吸。
②氧浓度为0～10%时，随氧浓度的升高，无氧呼吸速率减慢。B点时，有氧呼吸释放的CO2量等于无氧呼吸释放的CO2量；C、D点：横坐标相同，无氧呼吸停止。
③氧浓度在0～20%时，随氧浓度升高，有氧呼吸速率逐渐加快。
④随氧浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
⑤氧浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。
(3)实际应用
①保鲜：低氧(氧含量5%左右)有利于蔬菜保鲜。
②促进生长：农作物中耕松土可以增加土壤中氧气的含量，促进根部有氧呼吸，促进生长。
③防止无氧呼吸：陆生植物长时间水淹，土壤中氧含量降低，植物因无氧呼吸产生的酒精积累而烂根。
④控制呼吸方式：制葡萄酒时，初期进行有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖，发酵时严格控制无氧环境，促进酵母菌的无氧呼吸。
⑤包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
⑥利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
3．二氧化碳
(1)影响原理：CO2是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。
(2)曲线分析
(3)实际应用
①保鲜：地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。
②抑菌：薯片等食品充气保存，可抑制微生物的繁殖。
4．水含量
(1)影响原理
①各种生化反应需溶解在水中才能进行，自由水含量升高，新陈代谢加快。
②水是有氧呼吸的反应物之一，含水量会影响细胞呼吸的进行。
(2)实际应用
①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，更有利于储存。
②促进细胞呼吸：浸泡的种子自由水含量升高，细胞呼吸加快，有利于种子的萌发。
(必修1
P95资料分析改编)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中，表中有关措施与目的，正确的是(　　)
选项
应用
措施
目的
A
贮藏种子
晒干
降低有机物含量，降低细胞呼吸
B
酵母菌酿酒
密封
加快酵母菌繁殖，有利于酒精发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
水稻生长
定期排水
提高酶的活性，促进有氧呼吸
解析：选C。种子的贮藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗，而不是降低有机物的含量，A错误；酵母菌在有氧条件下，能快速繁殖，而在无氧条件下，有利于酒精发酵，B错误；水果保鲜的目的是既要保持水分，又要降低呼吸作用，所以低温是最好的方法，C正确；水稻定期排水，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸，但不能提高酶的活性，D错误。
1．影响细胞呼吸的内部因素分析
因素
依据
遗传特性
不同种类的植物呼吸速率不同
生长发育时期不同
同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
器官类型
同一植物的不同器官呼吸速率不同
2．影响细胞呼吸的外界因素的注意点
(1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的
①若需要增强细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施。
②若需要降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。
(2)储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同
①蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
②种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
【感知考题】
(2017·山东省实验中学月考)如图表示某种植物非绿色器官在不同氧气浓度下CO2释放量与O2吸收量的变化。
据图回答下列问题：
(1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是________。
(2)在O2浓度为b%以下时(不包括O点)，该器官的呼吸类型是________________________，因为CO2释放量高于O2吸收量。
(3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为________，因为________________________。
(4)由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子储藏时，应取约a/2氧气浓度值，理由是该O2浓度下__________________________________________________。
[答案]　(1)无氧呼吸　(2)既有有氧呼吸又有无氧呼吸
(3)有氧呼吸　CO2释放量等于O2吸收量　(4)细胞呼吸强度最弱
(1)利用生物学原理分析新疆的哈密瓜较甜的原因是昼夜温差大。白天光合作用强，夜晚呼吸作用弱，净积累的有机物多。
(2)慢跑，提倡有氧运动，其机理是可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀。
高分点拨——类题通法
通过曲线图变式理解氧浓度对细胞呼吸的影响
[信息解读]
(1)图甲中的A点只进行无氧呼吸，对应图乙中氧气浓度为a时的情况。
(2)图甲中的C点既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，对应图乙中氧气浓度为c时的情况，此时最适合贮藏。
(3)图甲中的D点只进行有氧呼吸，对应图乙中氧气浓度为d时的情况。
【跟进题组】
命题1　环境因素对细胞呼吸的影响
1．(考查温度影响)(2017·宁德毕业班质检)科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
A．20
h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．50
h后，30
℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50
h后，30
℃的有氧呼吸速率比2
℃和15
℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
解析：选B。果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A项错误；50
h后，30
℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B项正确、C项错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D项错误。
2．(考查O2浓度影响)(2017·大连模拟)如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是(　　)
A．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行无氧呼吸
B．M点是贮藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
答案：C
3．(考查CO2浓度影响)将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48
h后，贮藏在温度为1
℃的冷库内，另一份则始终在1
℃的冷库内贮藏。从采后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线。下列结论正确的是(　　)
A．贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸
B．第10
d时，细胞中的ATP完全来自线粒体
C．第20
d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
D．第40
d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
解析：选C。根据曲线中第10
d后二氧化碳与氧气的比值大于1，可知贮藏前用CO2处理后的蓝莓可进行无氧呼吸；第10
d时二氧化碳与氧气的比值等于1，细胞只进行有氧呼吸，此时细胞内ATP来自线粒体和细胞质基质；第20
d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值更大，说明未处理组蓝莓无氧呼吸释放的二氧化碳量更多，因此，未处理组蓝莓无氧呼吸产生的酒精量高于CO2处理组；第40
d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值为2，假设有氧呼吸吸收的氧气量为a，则无氧呼吸释放的二氧化碳量也为a，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，可以得出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量分别为a/6和a/2，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少。
4．(考查水分影响)(2017·武汉模拟)长期浸水会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中，细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
B．Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
C．Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同
D．细胞在a点的有氧呼吸强度小于b点
答案：D
命题2　细胞呼吸原理的应用
5．某学生利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但不产生酒精，此时应采取的措施是(　　)
A．降低温度　　　　　　
B．隔绝空气
C．加缓冲液
D．添加新鲜培养基
解析：选B。利用酵母菌酿酒的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，检测结果显示活菌数量适宜但没有酒精，表示酵母菌没有进行无氧呼吸，所以需要隔绝空气。
6．(2017·江西师大附中月考)细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析不正确的是(　　)
A．皮肤伤口窄而深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的有氧呼吸，抑制无氧呼吸
C．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
解析：选C。破伤风杆菌是厌氧菌，所以皮肤伤口窄而深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清，A正确；给板结的土壤松土透气，可以促进根细胞的有氧呼吸，抑制无氧呼吸，防止产生酒精对根造成毒害作用，B正确；透气性好的“创可贴”的作用是防止伤口感染厌氧致病菌，C错误；人如果剧烈运动会导致氧的供应不足，而使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸而使肌肉酸胀乏力，慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量，D正确。
　(实验6)探究酵母菌细胞的呼吸方式
1．实验原理
2．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生，装置如图所示：
(3)检测酒精的产生：自B、D中各取2
mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0．5
mL溶有0．1
g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
3．实验现象
条件
澄清石灰水的变化
1、2两试管的变化
甲组
变混浊快
无变化
乙组
变混浊慢
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)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精，还产生少量CO2。
1．探究呼吸状况实验材料的选择
(1)若探究种子呼吸状况，不必遮光，但需死种子作为对照。
(2)若探究植株(或幼苗)呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。
2．实验条件的创设
(1)增加水中氧气：泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)创设无氧条件：①装置密封；②石蜡油膜覆盖；③用凉开水；④装置内充入氮气。
(3)除去容器中CO2：NaOH溶液或KOH溶液。
3．实验分析
(1)实验中的变量
①自变量：是否有氧气。
②因变量：澄清的石灰水变混浊的程度，滴加酸性重铬酸钾溶液后的颜色变化等。
③无关变量：酵母菌以及培养液的用量、培养时间、温度等。
(2)此实验为对比实验，两组实验均为实验组。
(3)进行实验前必须检验装置的气密性，否则会因细胞呼吸产生的CO2不能全部通入澄清的石灰水中导致实验失败。
(4)乙组D瓶应封口放置一段时间，待瓶内的O2消耗完后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
【感知考题】
(2017·江南联考)如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是(　　)
A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
[解析]　该对比实验两组都未知实验结果，都是实验组，故A错。d瓶进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，而b瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿色出现，故B错。b瓶进行有氧呼吸，产生二氧化碳速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短，石灰水变浑浊较快(浑浊量较大)；d瓶进行无氧呼吸，产生二氧化碳速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长，石灰水变浑浊较慢(浑浊量较小)，故C正确、D错。
[答案]　C
高分点拨——类题通法
探究酵母菌细胞呼吸方式的实验拓展
以上是通过观察澄清的石灰水是否变浑浊的方式，也可以根据液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸方式。
(1)实验试剂分析
①装置1、2中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。
②在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，装置2中有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。
(2)实验结果分析
装置1
装置2
结果
红色液滴左移
红色液滴不动
只进行有氧呼吸
红色液滴不动
红色液滴右移
只进行无氧呼吸
红色液滴左移
红色液滴右移
既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
【跟进题组】
1．在检验酵母菌细胞呼吸产物时常用到一些特殊的反应，下列描述不正确的是(　　)
A．CO2可使澄清的石灰水变混浊
B．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C．乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D．乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
解析：选C。酵母菌既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，产物有CO2、H2O和酒精。CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液检测；酒精可在酸性条件下与橙色的重铬酸钾溶液反应，呈现颜色变化。
2．(2017·厦门双十中学模拟)如图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是(　　)
A．实验自变量为温度
B．实验因变量为CO2的多少
C．空气泵泵入的气体应先除去O2
D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2
解析：选B。该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去CO2)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。
[核心体系构建]
[填空]　①有氧
②无氧
③细胞质基质、线粒体
④细胞质基质
⑤6CO2＋12H2O＋能量
⑥2C2H5OH
⑦2C3H6O3
[规范答题必备]
1．ATP形成过程中能量的来源
(1)动物、人、真菌和大多数细菌：细胞呼吸分解有机物释放出的能量。
(2)绿色植物：细胞呼吸分解有机物释放出的能量和光合作用利用的光能。
2．细胞呼吸方式的探究所用的三种试剂
(1)澄清石灰水和溴麝香草酚蓝水溶液：检测CO2。
(2)酸性重铬酸钾溶液：检测酒精。
3．有氧呼吸需要O2的阶段：有氧呼吸第一、二阶段都不需要O2，只有第三阶段需要O2。
4．两类生物有氧呼吸的场所
(1)原核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和细胞膜。
(2)真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
5．葡萄糖和丙酮酸代谢的具体场所
(1)有氧呼吸
①葡萄糖：细胞质基质。
②丙酮酸：线粒体基质。
(2)无氧呼吸
①葡萄糖：细胞质基质。
②丙酮酸：细胞质基质。
6．无氧呼吸的产物：酒精和CO2或乳酸。
课时作业
1．(2017·桂林二模)如图为真核细胞内细胞呼吸的部分过程，下列有关叙述正确的是(　　)
葡萄糖丙酮酸二氧化碳
A．①②过程进行的场所一定不同
B．①②过程一定都有ATP生成
C．①②过程一定都有[H]生成
D．图示过程中没有氧气的消耗
解析：选D。该过程可以表示有氧呼吸的第一、二阶段，也可以表示无氧呼吸，表示无氧呼吸时，①、②过程进行的场所都是细胞质基质且①过程有ATP生成、②过程无ATP生成，①过程生成[H]，②过程消耗[H]，所以A、B、C错；表示有氧呼吸时，第一、二阶段不消耗氧气，D正确。
2．(2017·哈尔滨师大附中一模)关于酵母菌细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．若溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，说明酵母菌细胞进行有氧呼吸
B．若酸性重铬酸钾变为灰绿色，说明酵母菌细胞仅进行无氧呼吸
C．消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸比有氧呼吸产生的[H]少
D．无氧呼吸时，葡萄糖内储存的能量主要以热能形式散失
解析：选C。溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，说明有二氧化碳产生，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都有二氧化碳产生，A错误；若酸性重铬酸钾变为灰绿色，说明有酒精产生，酵母菌进行无氧呼吸，但也可能有有氧呼吸存在，B错误；有氧呼吸第二阶段产生大量[H]，有氧呼吸产生的[H]比无氧呼吸产生的多，C正确；酵母菌无氧呼吸时，葡萄糖内储存的能量多数还储存在有机物酒精中，D错误。
3．下列是影响呼吸速率的因素，根据图示判断下列说法，错误的是(　　)
A．超过最适温度，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制
B．O2浓度为10%时适宜贮藏水果和蔬菜
C．适当提高CO2浓度有利于贮藏水果和蔬菜
D．种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素
解析：选B。温度影响酶的活性，超过最适温度时，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制；由图乙可知，O2浓度为5%时，有氧呼吸较弱，无氧呼吸受到抑制，此时有机物消耗较少，适宜贮藏水果、蔬菜；由图丙可知，随CO2浓度升高，呼吸速率下降，故适当提高CO2浓度有利于贮藏水果和蔬菜；由图丁可知，含水量影响呼吸速率，随着含水量的增加，呼吸速率先上升后下降，故种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素。
4．动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．乙来源于甲和C6H12O6，丙和丁代表不同化合物
B．有氧条件下，过程①②发生在线粒体基质中
C．过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量
D．用18O标记C6H12O6，在物质丙中可检测到18O
解析：选C。动物细胞无氧呼吸的产物为乳酸，而过程②有CO2生成，过程③有O2的消耗，再结合有氧呼吸过程图解可以判定：甲、乙、丙分别代表丙酮酸、[H]、水。过程①②③分别代表有氧呼吸的第一、二、三阶段，丁属于第二阶段的底物，因此丁代表水，即丙、丁均为水，属于同一种化合物。过程①是有氧呼吸第一阶段，发生于细胞质基质中。过程③为有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜上，产生大量能量。有氧呼吸第三阶段产生的丙(水)中的氧全部来自外部O2。
5．(2017·安徽灵璧一中月考)测定下列哪一项，可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式(　　)
A．有无酒精生成
B．有无水生成
C．有无有机物消耗
D．O2消耗量与CO2生成量的比值
解析：选D。O2消耗量与CO2生成量可以简便、准确测定，若二者比值等于1，则小麦种子进行的是有氧呼吸；若比值为0，则小麦种子进行的是无氧呼吸；若比值在0～1之间，则小麦种子有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。
6．等量的酵母菌培养在甲、乙两组浓度相同的葡萄糖溶液中，甲组进行有氧呼吸，乙组进行酒精发酵。若两组消耗了等量的葡萄糖，则下列叙述正确的是(　　)
A．甲组释放的CO2与乙组释放的CO2的比例为4∶1
B．两组释放的能量相等
C．若甲组消耗1
mol葡萄糖，则可生成6
mol
H2O
D．两者共释放的CO2与消耗的O2的物质的量之比为4∶3
解析：选D。甲组进行有氧呼吸，乙组进行无氧呼吸，二者消耗等量的葡萄糖，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2的比例为3∶1；有氧呼吸释放的能量大于无氧呼吸；有氧呼吸消耗1
mol葡萄糖可生成12
mol
H2O；若都消耗1
mol葡萄糖，则二者释放CO2的总量为8
mol，消耗O2的量为6
mol，比例为4∶3。
7．(2017·北京大兴调研)如图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8
℃时比15
℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于储存番茄果实
D．储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
解析：选C。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于番茄果实的储存，C项错误。
8．(2017·文登统考)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。下列说法正确的是(　　)
A．樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是线粒体
B．图中A、B、C三点，在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是点C
C．淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用
D．实验过程中可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标
解析：选C。樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是细胞质基质，有氧呼吸的主要场所是线粒体，A错误；图中A、B、C三点，在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是点A，B错误；图示可见KNO3浓度越高，有氧呼吸速率越强，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，C正确；植物有氧呼吸和无氧呼吸都可以产生CO2，所以实验过程中不可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标，D错误。
9．利用如图1实验装置，测得温度与酵母菌无氧呼吸速率的关系如图2。下列相关叙述正确的是(　　)
A．试管中加水的主要目的是为细胞呼吸提供原料
B．将葡萄糖溶液煮沸的目的是除杂菌及排除氧气
C．可用溴麝香草酚蓝水溶液检测有无酒精产生
D．本实验说明25
℃为酵母菌无氧呼吸的最适温度
解析：选B。A错误，试管中加水的主要目的是制造无氧环境；B正确，将葡萄糖溶液煮沸，可以杀灭杂菌并排除氧气；C错误，溴麝香草酚蓝水溶液可用于检测CO2，酸性的重铬酸钾可用于检测酒精；D错误，图2缺少温度大于25
℃时的相关实验数据，故不能说明25
℃为酵母菌无氧呼吸的最适温度。
10．(2017·石家庄调研)如图是某生物局部细胞的结构和部分细胞代谢过程示意图，请回答下列问题：
(1)该细胞无氧呼吸的产物是________________；在氧气充足的条件下，有氧呼吸释放能量最多阶段的场所是________________，线粒体内O2/CO2的值比细胞质基质________(填“高”或“低”)。
(2)若该细胞是酵母菌细胞，其无氧呼吸的产物可以用酸性重铬酸钾检测，颜色变化是由橙色变为________。
(3)在结构上，乳酸菌与该细胞最主要的区别是________________________________。
解析：(1)该细胞有中心体，该生物可能是动物或低等植物，又因该细胞无细胞壁，因此为动物细胞，动物细胞无氧呼吸的产物为乳酸；有氧呼吸第三阶段产生的能量最多，发生的场所是线粒体内膜。线粒体中消耗O2，产生CO2，因此线粒体内O2/CO2的值低于细胞质基质。(2)酸性重铬酸钾遇酒精变为灰绿色。(3)乳酸菌为原核细胞，图中细胞为真核细胞，二者在结构上最主要的差别是乳酸菌没有以核膜为界限的细胞核。
答案：(1)乳酸　线粒体内膜　低　(2)灰绿色　(3)没有以核膜为界限的细胞核(没有成形细胞核等合理答案均可)
11．(2017·银川一中月考)有一瓶混合酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示。请回答下列相关问题：
氧浓度(%)
a
b
c
d
产生CO2的量(mol)
9
12．5
15
30
产生酒精的量(mol)
9
6．5
6
0
(1)由表可知，酵母菌的细胞呼吸方式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为______mol。
(3)氧浓度为c时，有________%的葡萄糖用于酒精发酵(保留小数点后一位)。
(4)氧浓度为a时，酵母菌是否进行了有氧呼吸？为什么？
________________________________________________________________________
________________________。
(5)经测定，无氧条件下酵母菌消耗的葡萄糖中，仅有1．5%用于自身生长和繁殖等生命活动，剩余98．5%的葡萄糖则用于____________________。
(6)请在图中画出接种后，培养瓶中O2和酒精含量的变化趋势的曲线(氧气用实线表示，酒精用虚线表示)：
解析：(1)氧浓度为a、b、c时能产生酒精，说明酵母菌能进行无氧呼吸；氧浓度为d时产生CO2但不产生酒精，说明酵母菌能进行有氧呼吸。(2)氧浓度为b时产生了酒精6．5
mol，则无氧呼吸产生的CO2为6．5
mol，多余的CO2(12．5
mol－6．5
mol＝6
mol)为有氧呼吸产生的。(3)氧浓度为c时产生了酒精6
mol，则无氧呼吸产生的CO2为6
mol，而CO2释放总量为15
mol，因此有氧呼吸产生的CO2为9
mol，据无氧呼吸反应简化式C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量计算知，3
mol葡萄糖用于无氧呼吸；据有氧呼吸反应简化式C6H12O6→6CO2，计算可知葡萄糖的消耗量为1．5
mol，则酒精发酵所占比例为3/(3＋1．5)＝66．7%。(4)氧浓度为a时，产生了CO2和酒精，且二者的摩尔数相等，说明只进行了无氧呼吸，不进行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和CO2，合成少量ATP。(6)密封后，随着有氧呼吸的进行，O2逐渐被消耗，随着O2量减少，无氧呼吸强度逐渐加大，产生的酒精量逐渐增多。
答案：(1)既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸
(2)6
(3)66．7
(4)没有进行有氧呼吸。因为此时产生的酒精和CO2的摩尔数相等
(5)形成酒精等产物
(6)如图
12．(2017·南宁一模)有学者欲研究影响玉米根尖细胞线粒体耗氧速率的因素，按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质，测定氧气浓度的变化，结果如图所示(注：图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。下列分析正确的是(　　)
A．实验中加入的呼吸底物是葡萄糖
B．过程①没有进行有氧呼吸第三阶段
C．过程②比⑤耗氧速率低的原因可能是[H]不足
D．过程④比③耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足
解析：选C。实验研究的是影响线粒体耗氧速率的因素，因此实验中加入的呼吸底物是丙酮酸，A项错误。过程①有氧气消耗，因此进行了有氧呼吸的第三阶段，B项错误。分析题图可知，②过程加入ADP氧气浓度下降较慢，加入底物后氧气浓度下降速度加快，由于氧气的作用是与[H]结合形成水，因此限制②过程氧气浓度降低的因素可能是[H]；加入ADP后，⑤过程氧气浓度降低的速度加快，说明该过程限制氧气与[H]结合的因素是ADP的量，因此②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]
不足，C项正确。加入ADP后耗氧速率加快，说明过程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足，D项错误。
13．(2017·泰州姜堰模拟)某实验室用两种方法进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中，每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的量，记录数据并绘成坐标曲线图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．实验结束时，消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐
B．甲、乙两发酵罐分别在第4
h和第0
h开始进行无氧呼吸
C．甲、乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养厌氧型生物
D．该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量
解析：选A。实验结束时，甲发酵罐利用6
mol氧气，有氧呼吸消耗1
mol葡萄糖，生成18
mol酒精，需要消耗9
mol葡萄糖，甲发酵罐总共消耗10
mol葡萄糖，乙发酵罐只进行无氧呼吸生成15
mol酒精，消耗7．5
mol葡萄糖，所以消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐，A正确；甲、乙两发酵罐分别在第2
h和第0
h开始进行无氧呼吸，B错误；甲、乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养兼性厌氧型生物，C错误；该实验没有相关的对照实验，不能证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精产量的结论，D错误。
14．(2017·泰州一诊)某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究酵母菌细胞的呼吸方式”后，想进一步探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO2时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题。他们进行了如下实验：将无菌葡萄糖溶液与少许酵母菌混匀后密封(瓶中无氧气)，按如图装置实验。当测定甲、乙装置中CaCO3沉淀相等时，撤去装置，将甲、乙两锥形瓶溶液分别用滤菌膜过滤，除去酵母菌，得到滤液1和滤液2。请分析回答下列问题：
(1)甲、乙两组的实验变量是________，实验中需控制的无关变量主要有
________________________________________________________________________。
(2)酵母菌产生CO2的场所是
________________________________________________________________________。
(3)利用提供的U形管(已知滤液中的葡萄糖不能通过U形管底部的半透膜，其余物质能通过)、滤液1和滤液2等，继续完成探究实验：
实验步骤：
①将________的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记；
②一段时间后观察________的变化。
(4)实验结果预测和结论：
①如果____________________________________________________________________，
则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；
②如果____________________________________________________________________，
则有氧呼吸消耗的葡萄糖多；
③________________________________________________________________________。
解析：(1)本实验的目的是探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO2时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题，所以甲、乙两组的实验变量是有无氧气，因而实验中需控制的无关变量主要有温度、pH、培养液量、培养液浓度等。(2)酵母菌有氧呼吸时产生CO2的场所是线粒体，无氧呼吸时产生CO2的场所是细胞质基质，所以酵母菌产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体。(3)滤液1和滤液2属于无关变量，应等量。一段时间后通过观察两侧液面的变化。由于葡萄糖不能通过半透膜，所以A侧和B侧液面的变化反映滤液1和滤液2中葡萄糖含量。若A侧液面上升，B侧液面下降，则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；若A侧液面下降，B侧液面上升，则有氧呼吸消耗的葡萄糖多；若A侧液面与B侧液面高度相同，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多。
答案：(1)有无氧气　温度、pH、培养液量、培养液浓度等
(2)细胞质基质和线粒体
(3)①等量　②(两侧)液面
(4)①A侧液面上升，B侧液面下降
②A侧液面下降，B侧液面上升
③如果A、B两侧液面高度相同，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多第8讲　降低化学反应活化能的酶
细胞的能量“通货”——ATP
　1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)　2．实验：探究影响酶活性的因素　3．ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)
　酶的本质、作用和特性
1．酶的作用与本质
(1)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。
(2)酶的概念
(3)酶本质的探索[连一连]
2．酶的特性
(1)高效性：催化效率约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。
1．(必修1
P80图5－2改编)如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．ab段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能
B．若将酶改为无机催化剂催化该反应，则a的高度将升高
C．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，a的高度将降低
D．图中b表示酶降低的活化能
解析：选C。若曲线Ⅱ为“最适”酶促条件下的曲线，则改变酶促条件，将会使酶变得“不适”，其催化能力将减弱，此时a的高度将升高。
2．(深入追问)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示，请思考：
(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
提示：不相同。观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。
(2)乙酶活性改变的机制是什么？
提示：乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
突破1　酶的高效性
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。
突破2　酶的专一性
(1)物理模型
①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(2)曲线模型
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。
突破3　影响酶促反应速率的因素分析
eq
\a\vs4\al()
1．酶的产生部位、本质、功能
内容
解释
产生部位
一般来说，活细胞都能产生酶
活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)一定能产生，可在细胞内、细胞外(或体外)发挥作用
酶的本质
大多数是蛋白质，少数是RNA
合成原料：氨基酸或核糖核苷酸
酶的功能
催化
反应前后酶量和化学性质不变
种类
按存在部位分
胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶
胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶
按功能分
水解酶：在物质水解时起催化作用
合成酶：在物质合成时起催化作用
2．与酶活性相关的问题分析
(1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
【感知考题】
(2016·高考全国卷甲，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20
℃)、B组(40
℃)和C组(60
℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10
℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量______，原因是
________________________________________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有________________(答出两点即可)。
[解析]　(1)图示信息显示：40
℃条件下产物浓度达到最大值所需时间比20
℃条件下短，且40
℃条件下产物浓度最大值大于60
℃条件下，故在三个温度条件下，该酶活性最高的是B组。(2)由题图信息可知，在20～40
℃范围内的酶活性均大于20
℃时的酶活性，故在t1之前，如果A组温度提高10
℃，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)图示信息显示：在t2时，60
℃条件下的酶已失活，故此时增加底物，反应产物总量不会增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA；酶的特性包括：高效性、专一性、作用条件较温和。
[答案]　(1)B
(2)加快
(3)不变　60
℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性(其他合理答案也可)
高分点拨——类题通法
多种因素对酶促反应的影响
(1)分析图甲可知：反应溶液中温度变化不影响酶的最适pH。
(2)分析图乙可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶的最适温度。
【跟进题组】
命题1　酶的本质及作用
1．(高考真题重组)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
①酶的化学本质是蛋白质或RNA
②随着温度降低，酶促反应的活化能下降
③酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
④酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
⑤淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化
⑥不同酶的最适温度可能相同
A．①④⑤　　　　　　　　
B．①③⑥
C．②④⑥
D．①⑤⑥
答案：B
2．(2017·河北石家庄二中高三联考)在蛋白质合成过程中，肽酰转移酶催化核糖体上一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基间形成肽键。该酶对核糖核酸酶敏感，但对蛋白酶不敏感。下列关于肽酰转移酶的叙述，错误的是(　　)
A．肽酰转移酶在核糖体上合成
B．肽酰转移酶在核糖体中起作用
C．肽酰转移酶催化氨基酸脱水缩合
D．肽酰转移酶能降低反应的活化能
解析：选A。由题意可知肽酰转移酶对核糖核酸酶敏感，但对蛋白酶不敏感，所以其化学本质不是蛋白质，在核糖体上合成的是蛋白质，其本质应是RNA，A错误。因为是催化氨基酸之间形成肽键的，所以是在核糖体中发挥作用，B正确。氨基酸之间是通过脱水缩合形成肽键的，C正确。酶能降低反应所需要的活化能，D正确。
命题2　酶的特性
3．(2017·莱州检测)通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是(　　)
A．c酶的最适温度为36
℃左右
B．当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果
C．该实验中有两个自变量，因变量只有一个
D．若溶液的pH升高，则曲线b的顶点上移
解析：选C。图中c酶随着温度的升高活性增加，c酶活性未出现最高点，A错误；当温度过高时，酶变性失活后酶的用量不再继续影响实验结果，B错误；该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酶的活性，C正确；此题中，溶液的pH升高，酶的活性变化未知，D错误。
4．(2017·河北唐山模拟)酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速率。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果
B．曲线a、b反应速率不再增加是受酶浓度的限制
C．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低
D．非竞争性抑制剂与该酶结合后能改变其空间结构
解析：选C。从图乙可知，曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果，A正确；曲线a、b反应速率不再随底物浓度的增加而增加，是受酶浓度的限制，B正确；曲线c表示在非竞争性抑制剂作用下酶的活性降低，C错误；由图甲可知，非竞争性抑制剂可以与游离酶结合，进而改变酶的空间结构，D正确。
　酶与相似特性物质的比较考查
5．(2017·云南玉溪一中月考)在生命活动中，酶、激素、神经递质、抗体、tRNA等都有一定的专一性，下列叙述正确的是(　　)
A．RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂
B．性激素的合成需要mRNA和核糖体的参与
C．淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，均在第二道防线中发挥作用
D．神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了“化学信号→电信号”的转变
解析：选A。RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂，A正确；性激素的化学本质是固醇，在内质网中合成，B错误；淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，溶菌酶在第一、二道防线中发挥作用，淋巴因子在第三道防线中发挥作用，C错误；神经递质通过与突触后膜的特异性受体结合，使突触后神经元发生“化学信号→电信号”的转变，D错误。
　“三法”实验探究酶的本质及特性
1．用“试剂检测法”鉴定酶的本质的原理和方法
2．用“对比实验法”验证酶的高效性、专一性
(1)验证酶的高效性
①设计思路
验证酶高效性的方法是“对比法”，实验变量为不同类型的催化剂，因变量为底物的反应速率。
②设计方案
项目
实验组
对照组
材料
等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的“酶溶液”(如生物材料研磨液)
等量的“无机催化剂”
现象
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
(2)酶的专一性的实验验证方法——对比法
①设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同种底物(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
3．用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH)
(1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。
(2)设计方案
组别编号
1
2
…
n
实验材料
等量的同种底物和酶
温度(或pH)
t1(或a1)
t2(或a2)
…
tn(或an)
衡量指标
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
实验结论
生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)
1．(必修1
P78、P83实验改编)下列有关酶的实验的叙述，错误的是(　　)
A．探究pH对酶活性的影响时，一般不用淀粉作为底物
B．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，不能用碘液检测实验结果
C．用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放的多少可达到目的
D．探究淀粉酶的最适温度的实验时，应先用设定的温度分别处理底物和酶液后，再混合
解析：选C。用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定单位时间内气泡或者氧气释放的多少可达到目的，即测定反应速率。
2．(深入追问)探究温度、pH对酶活性的影响实验中，自变量和因变量分别是什么？
提示：探究温度对酶活性的影响实验中，自变量是温度，因变量是淀粉水解程度。探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，因变量是过氧化氢的分解速率。
突破1　温度对酶活性影响的实验步骤及结论
实验操作
试管编号
变量分析
1
2
3
加入α
淀粉酶溶液
1
mL
1
mL
1
mL
无关变量
控制温度
60
℃水浴
沸水浴
冰水浴
自变量
加入淀粉溶液
2
mL
2
mL
2
mL
无关变量
一段时间后滴加碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
不变蓝
变蓝
变蓝
因变量
实验结论
高温、低温都影响酶的活性
突破2　pH对酶活性影响的实验步骤及结论
实验操作
试管编号
变量分析
1
2
3
加入过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
无关变量
控制pH
1
mL蒸馏水
1
mL5%HCl
1
mL5%NaOH
自变量
加入3%的H2O2溶液
2
mL
2
mL
2
mL
无关变量
实验现象
气泡量
多
少
少
因变量
卫生香燃烧
猛烈
不燃烧
不燃烧
实验结论
过酸、过碱都影响酶的活性
eq
\a\vs4\al()
酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究酶的最适温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(4)在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
【感知考题】
为了探究温度、pH
对酶活性的影响，设计了如下实验，请回答：
(1)(高考江苏卷改编)下列实验设计合理的是__________。
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液　新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液　可溶性淀粉溶液　碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液　可溶性淀粉溶液　斐林试剂
(2)(2016·高考全国卷乙，3改编)若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，合理的操作顺序是：
加入缓冲液→____________→__________→保温并计时→一段时间后检测产物的量。
(3)(高考全国卷改编)某同学从温度为55～65
℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
[答案]　(1)实验②　(2)加入底物　加入酶(两空可颠倒)
(3)在一定温度范围内(包括55～65
℃)设置温度梯度，分别测定酶活性，若所测数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。
高分点拨——类题通法
(1)在探究酶活性的最适温度时，需要先把酶和反应物分别放在各自所需温度下保温一段时间。
(2)在探究酶活性的最适pH时，需先将酶置于不同pH条件下，然后再加入反应物，如可溶性淀粉液，切记不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠。
【跟进题组】
命题1　酶特性的实验验证
1．(2017·北京海淀区第二次练习)为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是(　　)
组别
①
②
③
④
⑤
酶
蛋白酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反应物
蛋白质
淀粉
蛋白质
淀粉
麦芽糖
A．①和③对比，用双缩脲试剂检测
B．②和④对比，用碘液检测
C．④和⑤对比，用斐林试剂检测
D．③和④对比，用斐林试剂检测
解析：选B。由于蛋白酶本身是蛋白质，遇双缩脲试剂呈现紫色，不能断定蛋白质是否被分解，A错误；淀粉酶能催化淀粉的水解，蛋白酶不能催化淀粉的水解，用碘液检测，颜色反应不同，B正确；淀粉是非还原糖，在淀粉酶的作用下分解生成还原糖，麦芽糖是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否分解，C错误；斐林试剂不能判断蛋白质是否分解，D错误。
2．(2017·福建仙游一中高三月考)如图表示在25
℃、pH＝7条件下，向2
mL的H2O2溶液中加入两滴肝脏研磨液，H2O2分解产生O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一条件，以下分析正确的是(　　)
A．以Fe3＋替代肝脏研磨液，a值减小，b值增大
B．滴加4滴肝脏研磨液，a值不变，b值增大
C．温度为37
℃时，a值不变，b值减小
D．H2O2量增加为4
mL时，a值增大，b值减小
解析：选C。在生物化学反应中，酶的催化作用比无机催化剂的作用要高，酶具有高效性，但是两者的催化作用都不会改变化学反应的平衡点，所以a值不会减小，b值会增大，A错误；用4滴肝脏研磨液，a值不变，b值减小，B错误；37
℃接近人体正常体温，是酶的最适温度，催化效率是最高的，所用时间会减少，故b值减小，C正确；底物的量增加时，产物的量和时间都会有所增加，故a和b都增大，D错误。
命题2　温度、pH对酶活性影响的实验探究
3．(2017·泰安高三模拟)将牛奶和姜汁混合，能使牛奶凝固。某同学用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固。将不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁。观察结果如表：
温度(℃)
20
40
60
80
100
结果
15
min后仍未凝固
14
min内完全凝固
1
min内完全凝固
1
min内完全凝固
15
min后仍未凝固
根据以上结果，下列表述中错误的是(　　)
A．新鲜姜汁中含有能使可溶状态的牛奶凝固的酶
B．进一步测定最适温度，可设置60
℃、65
℃、75
℃、80
℃四个温度梯度
C．将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确度
D．该实验说明酶需要适宜的温度，100
℃时未凝固，是因为酶的活性已经丧失
解析：选B。据题意知，100
℃时牛奶不能凝固，说明酶变性，失去催化能力，新鲜姜汁含有酶，能催化牛奶凝固，A正确；根据表格分析知，最适温度位于40～100
℃之间，测定最适温度时应在40～100
℃之间缩小温度梯度，进行多组实验，B错误；将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能排除姜汁与牛奶混合时，温度变化，提高实验准确度，C正确；该实验说明酶需要适宜的温度，100
℃时不能使牛奶凝固，说明酶变性失活，D正确。
4．将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液。在温度30
℃的条件下，取等量提取液分别加到4支pH分别为3、5、7、9的各含有100
mL体积分数为3%过氧化氢溶液的试管中，结果发现每一支试管都产生气体，然后将加入4个试管中的马铃薯提取液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化并绘制成如图1所示曲线，请回答下列问题：
(1)该实验的自变量是________，因变量是________。
(2)曲线B是第________次实验的结果，原因最可能是____________________。
(3)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是
________________________________________________________________________。
(4)图2表示马铃薯中过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化的反应速率的影响。请在图上画出：
①如果在A点时，将温度提高5
℃时的曲线变化；
②如果在B点时，向反应混合物中加入少量同种酶的曲线变化；
③如果在C点时，加入大量pH为1．8的盐酸的曲线变化。
解析：(1)图1中，横坐标为自变量之一——pH；坐标系中有两条曲线，分别代表不同量的提取液。因此，该实验中的自变量是pH的大小和提取液的量。一般情况下，坐标系中的纵坐标代表的是因变量。(2)因为两次实验所用过氧化氢溶液的体积相同，但是所用提取液的量不同，提取液的体积多的溶液中酶的含量就多，相同时间分解的过氧化氢的量就多。(3)pH影响酶的活性，两次实验仅仅是所用提取液(酶)的量不同，而酶的最适pH不因酶量的多少而改变。(4)本实验是在最适宜条件下进行的，一旦提高温度，酶活性会有所下降；在反应物充足的情况下，酶浓度增加，反应速率增大；通过图1可以看出，马铃薯中过氧化氢酶的最适pH为7，加入大量pH为1．8的盐酸会导致溶液pH降低，过氧化氢酶的活性会急剧下降，则化学反应速率下降。
答案：(1)pH的大小和提取液的量　反应相同时间后过氧化氢的剩余量　(2)一　第一次实验中提取液的量较多，酶量较多，相同时间分解的过氧化氢量较多　(3)同一种酶的最适pH不变(答案合理即可)　(4)如图所示
　其他因素对酶活性影响的实验探究
5．(2017·河北衡水中学四调)在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析不正确的是(　　)
金属离子(mmol/L)
相对活性(%)
对照组
100
Mn2＋
123
Co2＋
79
Mg2＋
74
A．Mn2＋降低了反应过程的活化能
B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
解析：选A。Mn2＋提高了酶的活性，从而使酶更有效地降低反应的活化能，而Mn2＋本身不能降低反应过程的活化能，A错误。
　ATP的结构和功能
1．ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义
(1)结构简式：A—P～P～P。
(2)A：腺苷；
P：磷酸基团。
2．图中①是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。
3．图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
)
1．(必修1
P89图5－5改编)
在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．在②过程中，是由于远离A的高能磷酸键断裂而释放出能量
B．在绿色植物体内①的生理活动有光合作用、细胞呼吸
C．A1和A2应为不同种物质，其作用底物不同
D．呼吸作用中，主要进行②过程，能量来自有机化合物的分解
解析：选D。呼吸作用中，主要进行①过程，其能量来自有机物氧化分解所释放的化学能。
2．(深入追问)细胞内产生与消耗ATP的具体场所分别有哪些？
提示：产生场所有：细胞质基质、叶绿体、线粒体；
消耗场所有：细胞膜、细胞质基质、叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核等生物体的需能部位。
1．ATP与光合作用及细胞呼吸的关系
(1)与光合作用的关系
(2)与细胞呼吸的关系
2．ATP产生量与O2供给量之间的关系
(1)在无氧条件下，生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加；但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
(3)当横坐标表示呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。
【感知考题】
下列关于ATP的叙述，完全正确的选项是(　　)
①葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程需要酶的催化(2016·北京，2D改编)
②DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015·全国Ⅰ，1A)
③每个ADP分子中含有两个高能磷酸键(2014·江苏，1B)
④神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP(2016·全国乙，4B)
⑤神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP(2016·全国乙，4D)
⑥人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量照样达到动态平衡(高考天津卷改编)
A．①②③④　　　　　　　
B．①④⑤⑥
C．①②⑤⑥
D．②③④⑥
[答案]　C
高分点拨——类题通法
细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所
生理过程
消耗ATP
产生ATP
细胞膜
主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
细胞内生命活动，如物质运输
细胞呼吸第一阶段
叶绿体
暗反应、自身DNA复制、转录、蛋白质合成
光反应
线粒体
自身DNA复制、转录、蛋白质合成
有氧呼吸第二、三阶段
核糖体
蛋白质合成
细胞核
DNA复制、转录
【跟进题组】
命题1　ATP的来源、结构及生理作用
1．(2016·高考海南卷，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案：D
2．(2017·河北石家庄二中高三联考)下列关于ATP、mRNA
和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述，正确的是(　　)
A．三者的元素组成不同，但都含有C、H、O、N、P
B．三者既能同时参与转录过程，又能同时参与翻译过程
C．ATP含有两个高能磷酸键，腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键，mRNA无高能磷酸键
D．腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一，ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸
解析：选D。ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸都是含有C、H、O、N、P，A错误；腺嘌呤核糖核苷酸不参与翻译过程，B错误；ATP中有两个高能磷酸键，腺嘌呤核糖核苷酸和mRNA无高能磷酸键，C错误；腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一，ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析
(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。
(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。
(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。
可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
命题2　ATP与ADP的转化过程分析
3．(2017·天星教育大联考)如图是生物界中能量“通货”——ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C．图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D．ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要
解析：选B。题图中M指的是腺嘌呤，A项错误；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B项正确；如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应，不能用于胞吞和胞吐，C项错误；ATP的合成和分解均需要酶的催化，D项错误。
4．(2017·山东莱州一中第一次检测)下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)
A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动
C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
解析：选D。细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C正确；ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D错误。
误区1　认为ATP＝能量
[点拨]　ATP是与能量有关的一种物质，不可将ATP与能量等同起来。
误区2　认为ATP转化为ADP不需要消耗水
[点拨]　ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需酶的催化，同时也需要消耗水。
误区3　认为细胞中含有大量ATP
[点拨]　生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量，生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。
　ATP与其他高能化合物的考查
5．(2017·皖江名校联考)生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异，如表所示。下列相关叙述，最为准确的是(　　)
高能磷酸化合物
ATP
GTP
UTP
CTP
主要用途
能量“通货”
蛋白质合成
糖原合成
脂肪和磷脂的合成
A．无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体
B．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
C．UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D．葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中，可由ATP直接供能
解析：选D。叶绿体内能产生ATP，但必须要有光照，无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和细胞质基质，A错误；ATP是细胞内的能量“通货”，蛋白质、糖原、脂肪和磷脂合成过程中可由ATP直接供能，B错误；UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，得到的是尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；蔗糖的合成过程中可由ATP直接供能，D正确。
[核心体系构建]
[填空]　①A—P～P～P　②ATPADP＋Pi＋能量　③光合作用　④蛋白质　⑤RNA　⑥高效性　⑦专一性　⑧作用条件较温和　⑨降低活化能
[规范答题必备]
1．一个本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
2．两个必清
(1)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。
(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
3．三个特性
(1)专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)高效性：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(3)作用条件较温和：酶能催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
4．四个条件
(1)低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
课时作业
1．(2017·武汉模拟)下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶能增加化学反应的活化能，所以具有高效性
B．酶的化学本质是蛋白质，均可用双缩脲试剂鉴定
C．酶和激素发挥作用后均被分解
D．过酸、过碱或温度过高都会使酶失活
解析：选D。酶的作用机理是：降低化学反应的活化能，酶的催化作用具有高效性，A错误；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，双缩脲试剂用于鉴定蛋白质，B错误；酶是生物催化剂，发挥作用后不被分解，激素发挥作用后被分解，C错误；过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，而使酶失活，D正确。
2．(2017·吉安调研)为了研究温度对酶活性的影响，某同学在试管中加入了某反应底物和相对应的酶，环境及其试管中物质的温度都保持在10
℃，利用如图所示装置对试管进行缓慢加热，使温度缓慢上升。根据此实验该同学画出了下面四个曲线图，其中错误的是(　　)
解析：选C。在实验过程中随着温度的升高，酶的活性先升高再下降，最后活性丧失，反应速率与酶活性的变化基本相同。生成物的积累量会逐渐增加，当酶失活时达到最大值；反应底物的剩余量则会逐渐减少，当酶失活时达到最小值。
3．(2017·山东临沂一模)有关ATP的叙述，错误的是(　　)
A．ATP中的碱基与构成DNA的碱基“A”是同一种物质
B．细胞呼吸释放的化学能少部分转化为ATP中的化学能
C．夜间，叶绿体中C3化合物的还原所需的ATP可来自线粒体
D．人体剧烈运动时，ATP与ADP的转化速率加快
解析：选C。叶绿体内C3化合物的还原所需的ATP来自叶绿体类囊体薄膜上的光反应，C错误。
4．(2017·安徽六校联考)如图为酶与底物结合示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．酶的形状在催化过程中会发生改变
B．底物与酶特定部位的结合具有专一性
C．此图可表示1分子蔗糖经酶催化后产生2分子葡萄糖的过程
D．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性
解析：选C。1分子蔗糖经酶催化后产生1分子葡萄糖和1分子果糖，C错误。
5．(2017·湖南株洲月考)在3支试管中均加入等量的5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间内测得底物含量变化如图。则对图的表述正确的是(　　)
①曲线B表示二氧化锰的催化作用，A与B的对照反映了无机催化剂的专一性特点
②曲线C表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，A与C对照反映了酶的专一性特点
③曲线C与B的对照可以说明酶的高效性
④曲线A不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶底复合物
A．①②　　　　　　　　
B．③④
C．①②④
D．②③④
解析：选D。A为唾液的催化作用，B为二氧化锰的催化作用，A与B的对照不能反映无机催化剂的专一性特点，①错误；A为唾液的催化作用，C为鲜猪肝中过氧化氢酶的催化作用，唾液中的唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，A与C对照反映了酶的专一性特点，②正确；B为二氧化锰的催化作用，C为鲜猪肝中过氧化氢酶的催化作用，与无机催化剂相比，酶具有高效性，③正确；A为唾液中的唾液淀粉酶的催化作用，由于唾液淀粉酶与该底物不能形成酶底复合物，底物的量没有减少，④正确。
6．(2017·江西临川一中月考)下列有关酶的实验设计思路，正确的是(　　)
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、鲜肝匀浆和二氧化锰溶液研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
解析：选C。A项中验证酶的专一性实验只能选择斐林试剂作为鉴定试剂，而不能用碘液，A错误；过氧化氢随温度的升高分解速度加快，故不能利用过氧化氢来探究温度对酶活性的影响，B错误；鲜肝匀浆含有过氧化氢酶，过氧化氢在不同的催化剂作用下分解的速率不同，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1．5，因此所设置的pH应有一个低于最适pH、一个高于最适pH和一个最适pH的，D错误。
7．关于酶专一性的实验设计如表所示，相关叙述正确的是(　　)
步骤编号
1
2
3
4
5
注入淀粉溶液
注入蔗糖溶液
注入某种酶溶液
注入斐林试剂并水浴加热
观察现象
试管Ⅰ
2
mL
－
2
mL
2
mL
A
试管Ⅱ
－
2
mL
2
mL
2
mL
B
A．该实验的自变量是酶的种类
B．步骤3只能选用新鲜的淀粉酶
C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀出现
D．该实验还可选用碘液作为检测试剂
解析：选C。本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性，自变量是底物的种类，A错误。步骤3可以选用新鲜的淀粉酶或蔗糖酶，B错误。若选用新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的淀粉被淀粉酶水解生成还原糖，所以现象A是产生砖红色沉淀，试管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解，且蔗糖是非还原糖，因此现象B是无砖红色沉淀出现，C正确。蔗糖及蔗糖水解产物都不能跟碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被催化水解，D错误。
8．(2017·云南曲靖一中质检)某研究性学习小组为了探究酶的特性，用某种酶进行了以下四组实验，实验结果如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．做图甲所示的探究实验时不宜使用过氧化氢酶
B．做图乙所示的探究实验时不宜用淀粉作为底物
C．四组实验能够证明酶具有专一性、高效性和温和性
D．在pH＝5或温度为20
℃的情况下酶活性下降的原因相同
解析：选D。过氧化氢的分解受温度的影响，所以探究温度对酶活性的影响时不宜使用过氧化氢作为底物，A正确；淀粉在酸性条件下也会发生水解，所以图乙实验的底物不宜用淀粉；图甲和图乙实验证明了酶的温和性，图丙实验证明了酶的专一性，图丁实验证明了酶的高效性，所以A、B、C均正确；20
℃时酶活性下降是因为低温抑制了酶的活性，而pH＝5时酶变性失活，D错误。
9．(2017·南京师大附中月考)酶和ATP是细胞生命活动中两种重要的化合物，绝大多数生命活动都与它们密切相关，但也有“例外”。下列人体生命活动中，属于这种“例外”的是(　　)
A．肝脏细胞吸收组织液中的氧气
B．线粒体中的[H]与O2结合
C．吞噬细胞吞噬并水解衰老的细胞
D．体液免疫中浆细胞合成并分泌抗体
解析：选A。氧气进出细胞是通过自由扩散，是不需要酶和ATP参与的，A符合题意。
10．(2017·江西赣州模拟)下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
A．脂肪酸分子进入小肠绒毛上皮细胞，细胞消耗ATP的量增加
B．蓝藻没有线粒体，只能进行无氧呼吸产生ATP
C．叶肉细胞利用光能合成的ATP，可用于主动运输
D．ATP水解失去2个磷酸基团后，是腺嘌呤核糖核苷酸
解析：选D。脂肪酸分子进入小肠绒毛上皮细胞的过程是自由扩散，不消耗ATP，A错误；蓝藻虽没有线粒体，但也可进行有氧呼吸，B错误；叶肉细胞光反应产生的ATP，只能用于叶绿体的生命活动，主动运输消耗的ATP来自细胞呼吸，C错误。
11．完成下列有关酶实验的问题：
(1)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于本实验的________变量，而____________________则是本实验的因变量。此外，试管的洁净程度，是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢溶液都属于本实验的________变量。
(2)在37．5
℃、pH＝6．8时，相同时间内用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂时释放的氧气量多，由此可以得出的结论是
________________________________________________________________________。
(3)某同学想使用淀粉溶液和唾液淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，请你分析实验的原理：
①淀粉遇碘后，形成________色的复合物。
②淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘后________(填“显色”或“不显色”)。
③温度通过影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液后，可根据
________________________________________________________________________来判断酶的活性。
解析：(1)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，“不同条件”是指滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液，二者为本实验的自变量，而过氧化氢的分解速率为因变量，除自变量外，其他影响过氧化氢分解的因素都是无关变量，如温度、试管洁净程度等。(2)在一定温度和pH条件下，相同时间内用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂时释放的氧气量多，充分体现了酶的高效性。(3)淀粉遇碘后，形成蓝色的复合物，而淀粉逐步水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘后不显色，故可以通过是否显蓝色或蓝色的深浅判断酶的活性。
答案：(1)自　过氧化氢分解速率　无关　(2)过氧化氢酶具有高效性　(3)①蓝　②不显色　③是否显蓝色或蓝色的深浅
12．(2017·广东汕头模拟)ATP酶复合体是原核细胞与真核细胞内普遍具有的一类功能蛋白，该分子由若干亚基组成，主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧时推动其部分亚基运转，从而催化形成ATP，请回答下列问题：
(1)该生物大分子的单体是________，合成场所是________。
(2)该分子在与能量转换有关的细胞器中大量存在：叶绿体中该分子分布的场所是____________________；线粒体中该分子分布于内膜上，故有氧呼吸的第________阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有膜结构的细胞器，故该分子很可能位于细胞的________(结构)中。
(3)一个ATP分子中有________个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的________物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为____________________过程的原料。
解析：(1)由题意知：ATP酶复合体是一类功能蛋白，蛋白质的基本单位是氨基酸，合成场所是核糖体。(2)叶绿体中形成ATP的场所是类囊体薄膜。线粒体中ATP酶复合体分布在线粒体内膜上，故有氧呼吸的第三阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有膜结构的细胞器，故ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜中。(3)一个ATP分子中有两个高能磷酸键，1个普通磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的直接能源物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为转录或RNA自我复制过程的原料。
答案：(1)氨基酸　核糖体
(2)类囊体薄膜　三　细胞膜
(3)两(或二)　直接能源　转录或RNA自我复制
13．图甲、图乙分别表示温度、pH与酶活性的关系；人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3
s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图丙所示。请据图分析，不能得出的相关结论是(　　)
A．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
B．图乙中曲线b、c说明不同的酶有不同的最适pH
C．图丙中a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动
D．肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明ATP在细胞内含量非常多
解析：选D。据图甲可知，低温会抑制酶的活性，当反应温度由较低的t1调到高于t1的最适温度时，酶活性会升高；图乙表示pH与酶活性的关系，曲线b、c所表示的酶最适pH分别为2．0和9．0，说明不同的酶有不同的最适pH；分析图丙可知，a→b过程ATP含量减少，释放大量的能量用于肌肉收缩等生命活动，来维持剧烈运动；ATP在细胞内含量少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，使生物体内部的供能环境相对稳定。
14．(2015·高考重庆卷，10)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：
分组步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0．5
mL提取液
0．5
mL提取液
C
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
37
℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋＋＋
注：“＋”数目越多表示蓝色越深。
步骤①中加入的C是____________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是________；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α 淀粉酶和β 淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著____________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α 淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
解析：(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0．5
mL)的蒸馏水作为空白对照。步骤②中加缓冲液的目的是控制pH，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若步骤③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要探究两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ中使α 淀粉酶失活(保留β 淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β 淀粉酶失活(保留α 淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α 淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β 淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α 淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α 淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案：(1)0．5
mL蒸馏水　控制pH　红粒小麦　低　缩短
(2)β 淀粉酶失活　深于第11讲　提升课——影响光合作用的因素分析及题型突破
　影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)
　影响光合作用的因素
1．单因子
因素
原理
图像
应用
光照强度
影响光反应阶段，制约ATP及[H]的产生，进而制约暗反应
温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率
二氧化碳浓度
影响暗反应阶段，制约C3的生成
①大田中增加空气流动，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”；
②温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度
温度
通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)
①大田中适时播种；②温室中，增加昼夜温差，保证植物有机物的积累
必需矿质元素
通过构成与光合作用相关的化合物对光合作用产生直接或间接影响，如K＋可影响光合产物的运输和积累
①合理施肥，提高光合作用速率；②施用的有机肥，被微生物分解后既可补充CO2又可提供各种矿质元素
2．多因子
图像
含义
P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子
应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率
命题1　考查光照强度的影响
1．(2016·高考全国卷乙，30)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是______________。
(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高__________________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)当光照强度低于a时，甲组植物的光合作用强度随光照强度的增大而增大，因此影响甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)b光照强度下，甲组植物的光合作用强度不再随光照强度的增大而增大，说明此时限制光合作用的因素不是光照强度，应是CO2浓度或温度，因此要提高甲组的光合作用强度，可以考虑的措施是适当提高CO2浓度。(3)由题图可知，经处理后乙组的最大光合速率明显低于甲组，若是由遗传物质改变造成的，则可遗传给子代，即子代在甲组条件下光合速率低于甲组，若是由低光照引起的，遗传物质不变，则子代在甲组条件下光合速率应与甲组相同。当把乙组植株产生的种子种植在与甲组相同的条件下时，其光合作用曲线与甲组的相同，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。
答案：(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
外界因素对光合作用影响的实质
影响因素
产生的影响
影响过程
光照强度
影响水的光解产生[H]，影响ATP的形成
主要是光反应阶段
CO2浓度
影响C3的合成
主要是暗反应阶段
温度
影响光合作用酶的活性
命题2　考查CO2的影响
2．(2017·西安八校联考)如图所示，在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，下列说法错误的是(　　)
A．植物乙比植物甲对CO2浓度变化更敏感
B．当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C．d点甲植物细胞内的C3含量比b点高
D．适当降低光照强度，b点将向右移动
解析：选B。环境中CO2浓度升高到一定程度后，植物乙CO2的吸收量降低幅度大，植物甲CO2的吸收量保持不变，因此植物乙对CO2浓度变化更敏感；当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多；CO2浓度由b点增加到d点时，甲植物细胞内C3的合成量增加而消耗量不变，因此细胞内C3的含量增加；图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的，因此光照强度减弱，CO2的吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，在较高浓度的CO2条件下才能使CO2吸收量与CO2释放量相等，因此b点将右移。
命题3　考查温度的影响
3．(2015·高考海南卷，9)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．植物甲和乙光合作用所需的能量都来自于太阳能
B．叶温在36～50
℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C．叶温为25
℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D．叶温为35
℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
解析：选D。植物进行光合作用所需能量均来自于太阳能，A正确；叶温在36～50
℃时，植物甲的曲线在植物乙曲线上方，所以植物甲的净光合速率比植物乙的高，B正确；叶温为25
℃时，植物甲和乙的曲线没有相交，即二者的净光合速率不同，C正确；叶温为35
℃时，甲、乙两种植物的净光合速率相同且大于零，所以这两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均大于0，D错误。
命题4　考查水分的影响
4．(2017·漳州模拟)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如图所示。下列相关分析不正确的是(　　)
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内二氧化碳浓度下降引起的
解析：选C。图甲中可以看出，随干旱时间延长，实验组叶片光合速率呈下降趋势；比较图甲和乙的实验组，图甲中光合速率在第2天就开始下降，而图乙中叶绿素含量在第4天才开始下降，因此叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；图乙中，实验组2～4天中叶片叶绿素含量并没有下降；2～4天中实验组的光合作用速率下降很
有可能是由于干旱，气孔关闭，导致叶片中CO2浓度下降而引起的。
　考查多因素对光合速率影响
5．如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0．03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是(　　)
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度
解析：选D。在相同CO2浓度条件下，光照强度越强，产生的[H]和ATP越多，消耗的C3越多，因此，与y点相比，x点时叶绿体中C3含量高。曲线Ⅰ表示在适宜温度条件下的实验结果，若再升高温度，光合作用速率反而降低。x点时光合作用速率低的原因主要是光照强度较低，而不是叶绿素的含量低。z点以后再增强光照强度，光合作用速率不再增加，证明限制因素不是光照强度，由于CO2浓度仅为0．03%，制约z点的因素有可能是CO2浓度。
　光合作用与细胞呼吸的关系
1．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源、去路的比较
比较项目
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3
有氧呼吸
第一阶段、第二阶段产生
用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量
ATP
光合作用
在光反应阶段合成，其合成所需能量来自色素吸收、转化的太阳能
用于暗反应阶段C3还原，其中活跃的化学能以稳定的化学能形式储存在有机物中
有氧呼吸
第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，其合成所需能量来自有机物的分解
水解释放的能量直接用于除暗反应以外的各项生命活动
2．光合速率与呼吸速率的关系
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数据为呼吸速率(A点)。
(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
(3)总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(4)各点(段)光合作用和呼吸作用分析
A点　　　　
AB段
B点
B点后
)
1．(2017·湖北襄阳四校高三联考)如图表示植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的过程简图，其中a、b、c、d表示生理过程，甲、乙表示场所，下列有关叙述正确的是(　　)
A．a过程产生的[H]可以用于CO2的固定
B．用HO处理该植物一段时间后，a、b、c、d过程的产物都会出现18O
C．c过程只在细胞质基质中完成
D．该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自于a、c、d
答案：B
2．如图表示某种植物的叶肉细胞中的A、B两种细胞器，及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。下列说法正确的是(　　)
A．A细胞器内生理活动的强度小于B细胞器内生理活动的强度
B．A、B两种细胞器都能产生ATP，产生的ATP都从细胞器中运出
C．图示叶肉细胞中有有机物的积累，细胞能够正常生长
D．改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度
解析：选C。从题图来看，A是叶绿体，B是线粒体，B中产生的二氧化碳不能满足A中光合作用的需要，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；A、B两种细胞器都能产生ATP，线粒体中产生的ATP可运出线粒体，参与需能的生命活动，叶绿体中产生的ATP并不运出叶绿体，而是在叶绿体内部参与暗反应；由于光合作用强度大于呼吸作用强度，因此图示叶肉细胞中有有机物的积累，细胞能够正常生长；改变光照强度不一定会改变光合作用强度。
　光合作用与细胞呼吸的相关计算
1．表格分析
项目
表示方法
净光合速率
CO2吸收量、O2释放量、C6H12O6积累量
真正光合速率
CO2固定量、O2产生量、C6H12O6制造量
呼吸速率(遮光条件下测得)
CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量
2．相关计算
植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：
(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。
(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。
(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
1．(曲线类)(2017·河南六市联考)将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10
℃、20
℃的温度条件下，分别置于5
klx、10
klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。据图所作的推测中，正确的是(　　)
A．该叶片在20
℃、10
klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8．25
mg
B．该叶片在5
klx光照下，10
℃时积累的有机物比20
℃时少
C．该叶片在10
℃、5
klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3
mg
D．通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比
解析：选A。叶片在20
℃、10
klx时，每小时光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8．25
mg；在5
klx光照强度下，10
℃时积累的有机物比20
℃时的多；在10
℃、5
klx
的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是(6＋1)/2＝3．5
mg；净光合速率与植物细胞的呼吸速率和真正光合速率有关，仅就图中曲线而言，不能得出净光合速率与温度和光照强度的关系。
2．(表格类)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如表，以下有关说法错误的是(　　)
光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)
光饱和时的光照强度(klx)
光饱和时的CO2吸收速率(mg/100
cm2叶·小时)
黑暗条件下CO2释放速率(mg/100
cm2叶·小时)
A植物
1
3
11
5．5
B植物
3
9
30
15
A．与B植物相比，A植物是在弱光照条件下生长的植物
B．当光照强度超过9
klx时，B植物光合速率不再增加，造成这种现象的原因可能是暗反应跟不上光反应
C．当光照强度为9
klx时，B植物的总光合速率是45
mg
CO2/100
cm2叶·小时
D．当光照强度为3
klx时，A植物与B植物固定CO2速率的差值为4
mg
CO2/100
cm2叶·小时
解析：选D。由表可知，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度是植物的光补偿点，A植物的光补偿点低，则A植物属于弱光条件下生长的植物。B植物光饱和时的光照强度是9
klx，此时光反应产生的[H]和ATP不会限制暗反应，则光照强度超过9
klx时，B植物光合速率不再增加的原因是暗反应跟不上光反应。光饱和时CO2吸收速率表示净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率表示呼吸速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此，当光照强度为9
klx时，B植物的总光合速率＝30＋15＝45(mg
CO2/100
cm2叶·小时)。当光照强度为3
klx时，对B植物来说，此光照强度是光补偿点，因此总光合速率＝呼吸速率＝15
mg
CO2/100
cm2叶·小时，对A植物来说，此光照强度是光饱和点，因此总光合速率＝11＋5．5＝16．5(mg
CO2/100
cm2叶·小时)，因此差值为1．5
mg
CO2/100
cm2叶·小时。
3．(柱形图类)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析下列有关说法正确的是(　　)
A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35
℃
B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25
℃
C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25
℃
D．在5
℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍
解析：选B。图中纵坐标表示光照下吸收CO2的量(即净光合速率)或黑暗中释放CO2的量(即呼吸速率)。由于没有对高于35
℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此，不能说明水绵细胞呼吸作用的最适温度为35
℃。水绵细胞积累有机物的速率是指净光合速率，从图中可以看出，在25
℃时水绵细胞在光照下吸收CO2的量最高，即积累有机物的速率最大。每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度应是20
℃，因为在20
℃时，每天光照10小时，一昼夜水绵积累的有机物最多，为11．5
mg(3．25×10－1．5×14＝11．5)(用CO2吸收量表示)。在5
℃
时，水绵细胞产生氧气的速率是1．5(用CO2吸收量表示)，消耗氧气的速率是0．5(用CO2释放量表示)，可知水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍。
　光合作用、细胞呼吸曲线中“补偿点”及“饱和点”的移动
CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向(如图)：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度)，位于横轴上。
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
1．(经典题)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25
℃和30
℃，如图表示30
℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25
℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(　　)
A．下移、右移、上移　　　　
B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移
D．上移、右移、上移
解析：选C。图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25
℃和30
℃”可知当温度从30
℃降到25
℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(d点)时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25
℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度即b点左移。
2．(2017·正定中学月考)如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度(其他条件均为最适)对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．P点处产生的ATP可用于暗反应
B．适当降低温度，P点将下移
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
解析：选C。P点时细胞只进行呼吸作用产生ATP，该ATP不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸
酶的活性随之降低，P点将上移；由于缺镁，B试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的Q点将右移；降低CO2浓度，R点将向左下方移动。
光补偿点若用图形表示，可归纳为如下几种：
四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点，因此在识别时一定要认真分析。
　密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线的分析
(1)图1中各点含义及形成原因分析
①a点：凌晨2～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。
②b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。
③bc段：光合作用小于呼吸作用。
④c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
⑤ce段：光合作用大于呼吸作用。
⑥d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
⑦e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
⑧ef段：光合作用小于呼吸作用。
⑨fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。
(2)图2中各点含义及形成原因分析
①AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。
②BC段：温度降低，呼吸作用减弱。
③CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用<呼吸作用。
④D点：随光照增强，光合作用＝呼吸作用。
⑤DH段：光照继续增强，光合作用>呼吸作用。其中FG段表示“午休”现象。
⑥H点：随光照减弱，光合作用下降，光合作用＝呼吸作用。
⑦HI段：光照继续减弱，光合作用<呼吸作用，直至光合作用完全停止。
eq
\a\vs4\al()
以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长
(自然状态下以一天24小时为单位)
(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。
(2)净光合速率等于
0时，植物因无有机物积累不能生长。
(3)净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。　
1．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线(实线)，据图判断正确的是(　　)
A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降
C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度
D．经历一天的植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加
解析：选D。由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。
2．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：
(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是
________________________________________________________________________。
(3)测得该植物的一些实验数据如下：
30
℃
15
℃黑暗5
h
一定光照15
h
黑暗下5
h
吸收CO2
660
mg
释放CO2
220
mg
释放CO2
110
mg
若该植物处于白天均温30
℃，晚上均温15
℃，有效日照12
h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖为________mg。
(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：
①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________；
②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增加。(3)CO2吸收量代表的是光合作用的净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于细胞呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。
答案：(1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱　(2)C3减少、C5增多　(3)180　(4)①B点和C点　②不能　因为一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜呼吸作用大于光合作用
课时作业
1．如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体中和叶绿体中
B．图1中的[H]来自水，图2中的[H]来自丙酮酸
C．两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照
解析：选C。根据题图所示信息可判断，图1所示是叶绿体的类囊体薄膜，其上进行的是光合作用的光反应，图示生化反应是水的光解，[H]来自水。图2所示是线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸的第三阶段，[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O。
2．如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列叙述中错误的是(　　)
A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3的浓度降低
B．曲线中d点转向b点时，叶绿体中C5的浓度升高
C．ab段影响光合作用速率的主要因素是光照强度
D．bc段限制光合作用速率的因素可能是温度等其他条件
解析：选B。曲线中a点转向b点时，光照强度增强，[H]、ATP增多，C3的消耗增强，但短时间内C3的合成不变，故叶绿体中C3的浓度降低；曲线中d点转向b点时，CO2浓度升高，C3的合成增强、C5的消耗增加，但C5的生成不变，故叶绿体中C5浓度下降；ab段(斜线上升段)影响光合作用速率的主要因素是光照强度(横坐标所表示的因素)；bc段(水平段)限制光合作用速率的因素不再是光照强度(横坐标所表示的因素)，又因CO2浓度也较高，故最可能是温度等其他条件。
3．(2017·江苏启东中学月考)如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是(　　)
A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B．适当增加光照强度，a点将左移
C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
答案：B
4．当其他条件最适宜时，某植物的光合速率如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．20
℃条件下，C点以后限制光合速率的因素是光照强度
B．若将CO2浓度降低，C点将向左下移动
C．30
℃条件下，5
klx时的总光合速率小于B点的总光合速率
D．研究光照强度对光合速率的影响时，温度应保持在40
℃
答案：B
5．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中，光照强度为B时，光合速率等于呼吸速率
B．图甲中，光照强度为D时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
C．图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制E、F、G点光合作用速率的因素主要是光照强度
解析：选B。分析图甲可知，光照强度为B时，CO2释放量和O2产生总量相等，都为3个单位，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时细胞呼吸大于光合作用，A项错误；光照强度为D时，水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率，光照强度为A时，CO2释放量即为呼吸速率，则光照强度为D时，O2产生总量为8个单位，需要消耗的CO2也为8个单位，所以单位时间内需从外界吸收CO2为2个单位，B项正确；图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C项错误；图乙中，限制G点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度或温度等，D项错误。
6．(2017·日照质检)两株基本相同的植物
，分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示，在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是(　　)
A．ab段和cd段，曲线下降的原因相同
B．e点时，气孔关闭导致光合作用基本停止
C．一昼夜中，装置乙的植物积累的有机物多
D．14点时，装置甲的植物叶绿体中三碳化合物含量相对较高
解析：选C。ab段下降是因为CO2浓度下降，暗反应速率下降，cd段下降是因为光照强度下降，光反应速率下降；e点时，气孔关闭导致CO2浓度下降，光合作用下降，但并未停止；从图丙和丁曲线与x轴所围的面积(x轴以上部分须要减去x轴以下部分面积)就是一昼夜氧气净释放量，显然装置乙一昼夜氧气净释放量较大，积累的有机物较多；14点时甲中CO2不足，三碳化合物的生成受到抑制，所以装置甲的植物叶绿体中三碳化合物含量相对较少。
7．将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1
h，测其重量变化，立即光照1
h，再测其重量变化。结果如表：
组别
1
2
3
4
温度(℃)
25
27
29
31
暗处理后质量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后与暗处理前质量变化(mg)
＋3
＋3
＋3
＋1
分析表中数据可判定(　　)
A．光照的1
h时间内，第4组合成葡萄糖总量为2
mg
B．光照的1
h时间内，第1、2、3组释放的氧气量相等
C．光照的1
h时间内，四组光合作用强度均大于呼吸强度
D．呼吸酶的最适温度是29
℃
答案：C
8．(2017·河北四市联考)下列有关光合作用和细胞呼吸中[H]的叙述，不正确的是(　　)
A．二者产生[H]的物质来源有差异
B．二者产生的[H]所需能量的来源有差异
C．二者产生的[H]还原的物质不同
D．二者产生[H]的过程都在生物膜上
解析：选D。光合作用中产生的[H]来自水分子，细胞呼吸中产生的[H]来自葡萄糖，有氧呼吸中还有一部分[H]来自水分子；光合作用中产生[H]所需能量的来源是光能，细胞呼吸中产生[H]所需能量的来源是糖类等有机物中的化学能；光合作用中产生的[H]用于还原暗反应中的C3，有氧呼吸中产生的[H]用于还原氧气；光合作用中产生[H]的过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，有氧呼吸产生[H]的过程发生于细胞质基质和线粒体基质。
9．(2016·高考四川卷，5)三倍体西瓜由于含糖量高且无子，备受人们青睐。如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确的是(　　)
A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相对较高
B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少
C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率
D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度
解析：选D。与11：00时相比，13：00时胞间CO2浓度较低，叶绿体中合成C3的速率相对较低，A错误；14：00后，叶片的净光合速率下降，但净光合速率仍然大于0，植株还在积累有机物，故植物积累有机物的量还在增加，B错误；17：00后胞间CO2浓度快速上升，是由于光照减弱，ATP、NADPH产生减少，C3的还原减弱，暗反应速率也降低，C错误；叶片净光合速率第一次下降是由于胞间CO2浓度降低，第二次下降是由于光照强度减弱，D正确。
10．(2016·高考全国卷丙，29)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
对照组
实验组一
实验组二
实验组三
实验组四
实验处理
温度/℃
36
36
36
31
25
相对湿度/%
17
27
52
52
52
实验结果
光合速率/mg
CO2·dm－2·h－1
11．1
15．1
22．1
23．7
20．7
回答下列问题：
(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
并可推测，________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是
________________________________________________________________________
________________________。
(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
解析：(1)由表可知，对照组、实验组一和实验组二的温度条件相同，相对湿度不同，且随着相对湿度增大，光合速率明显增加；而实验组二、三、四的相对湿度相同，温度依次降低，但光合速率变化不明显，故中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度。增加麦田环境的相对湿度可提高光合速率，推测其能降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)实验组二、三、四在相对湿度相同的情况下，环境温度为31
℃时光合速率最大，说明环境温度为25
℃时没有达到光合作用的最适温度，依据温度对酶活性的影响规律可知适当提高实验组四的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)二氧化碳进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白和能量。
答案：(1)湿度(或答相对湿度)　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加
(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
(3)不需要　不需要
11．(2016·高考江苏卷，32)为了选择适宜栽种的作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图1和图2。请回答以下问题：
(1)最适宜在果树林下套种的品种是________，最适应较高光强的品种是________。
(2)增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是：在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了过剩的________，而S3在光饱和点时可能________(填序号)。
①光反应已基本饱和　②暗反应已基本饱和　③光、暗反应都已基本饱和
(3)叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2，也参与叶绿体中生物大分子________的合成。
(4)在光合作用过程中，CO2与RuBP(五碳化合物)结合的直接产物是磷酸丙糖(TP)，TP的去向主要有三个。下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。
淀粉是暂时存储的光合作用产物，其合成场所应该在叶绿体的________。淀粉运出叶绿体时先水解成TP或________，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，合成由______________________糖构成的蔗糖，运出叶肉细胞。
解析：(1)从图1、图2中可知S2品种的光饱和点和光补偿点都最低，所以适宜生长在光照比较弱的环境中，故最适宜在果树林下套种。从图2看，S3的光饱和点最大，因此最适应较高光强的品种是S3。(2)增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，可能是因为在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了过剩的ATP和[H]，提高CO2浓度后，暗反应速率增大，光合作用的速率增大。增加环境中CO2浓度后，S3的光饱和点却没有显著改变，可能是由于光反应已经饱和或暗反应已经饱和或光反应和暗反应都已经基本饱和。(3)叶绿体是一种半自主性细胞器，其中含有少量的DNA和RNA，能合成叶绿体中需要的部分蛋白质，而核酸和蛋白质的合成都需要消耗能量。(4)淀粉是暂时存储的光合作用产物，由题图及所学知识可知其合成场所应该在叶绿体的基质中。从图中看，叶绿体的膜上有磷酸丙糖载体(TR)和六碳糖载体(GR)，因此淀粉运出叶绿体时先水解成TP(磷酸丙糖)或六碳糖(葡萄糖)，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，合成由葡萄糖和果糖构成的蔗糖，运出叶肉细胞。
答案：(1)S2　S3　(2)ATP和[H]　①②③　(3)核酸、蛋白质　(4)基质中　葡萄糖　葡萄糖和果第12讲　提升课——与光合作用相关的探究实验突破
　探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
(1)在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2。
(2)若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。
(3)光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
2．实验步骤及操作
实验步骤
主要操作
(1)制备小圆形叶片
将绿色菠菜叶片用直径为1
cm的打孔器打出小圆形叶片30片
(2)排出细胞间隙中的气体
将小圆形叶片和适量清水置于注射器中，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出，重复几次
(3)分装小圆形叶片
将小圆形叶片各10片，分别放入暗处盛有20
mL富含CO2的清水的3个小烧杯中。这时的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底
(4)控制自变量(光照强度)
把三个烧杯分别放在距离台灯位置10
cm、20
cm、30
cm(对应编号为1、2、3)的三个位置上，打开台灯
eq
\a\vs4\al()
(1)选择的叶片厚薄、颜色、鲜嫩程度要尽可能一致。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)烧杯放置时前一个烧杯不能给后一个烧杯造成光照阻挡。　
1．取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1
cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下，如图甲。测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间如图乙。下列分析不正确的是(　　)
A．a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大
B．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱
C．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小
D．a～d段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间
解析：选D。a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大，A正确；c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小，B、C正确；题中装置置于光温恒定且适宜的条件下，
如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。
2．(2017·南京模拟)如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是(　　)
A．该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响
B．加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2
C．拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度
D．若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度
解析：选B。分析图示装置可知，自变量是不同的单色光，因变量为盛气装置中O2的多少，因而该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响，A项正确；加入NaHCO3溶液是为了给金鱼藻进行光合作用提供原料CO2，B项错误；拆去滤光片，给予自然光照，光合作用较任一单色光照的光合作用都强，因而单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度，C项正确；若将此装置放在黑暗处，金鱼藻只进行细胞呼吸，不进行光合作用，因而可通过测定盛气装置中O2的减少量，测定金鱼藻的细胞呼吸强度，D项正确。
　植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法
“装置图法”——测定光合作用、细胞呼吸速率
[方法解读]
[分析]
1．实验原理
因呼吸作用类型不同，瓶内气压增大、减小或不变，可通过液滴的右移、左移或不动来呈现；也可根据光照强度不同，通过光合作用与呼吸作用的大小导致瓶内气压变化而引起液滴位置的变化来呈现。
2．装置比较——单一变量的控制及作用
装置1
装置2
装置3
材料
发芽的种子
发芽的种子
煮熟的种子
试剂
20%NaOH溶液5
mL
蒸馏水5
mL
蒸馏水5
mL
导致瓶内气压变化的气体
O2(因CO2被吸收)(呼吸引起)
CO2－O2(差值)
(呼吸引起)
作用
物理误差的校正
对照(装置1和2)
等量NaOH溶液和蒸馏水，单一变量控制
对照(装置2和3)
等量萌发的种子和煮熟的种子，单一变量控制
3．探究光合作用和呼吸作用与光照强度的关系(用装置1改进)
(1)装置需改动的地方有三处
①将“发芽的种子”换成能进行光合作用的材料。
②将“NaOH溶液”换成“NaHCO3溶液”，以保证装置中CO2的相对稳定。
③置于不同的光照强度下，观察液滴移动。
(2)结果分析
①若着色液滴右移，说明光照较强，光合作用强度大于细胞呼吸强度，释放O2使瓶内气压增大；
②若着色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小；
③若着色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，释放的O2量等于吸收的O2量，瓶内气压不变。
4．探究细胞呼吸状况所用实验装置及结果分析
(1)欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。如果使用的生物材料是幼苗，则实验装置需要遮光。
(2)结果与分析
①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等)。
②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸。
③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂肪参与(与糖类相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解释放相同CO2时，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1；而葡萄糖只进行有氧呼吸时，CO2/O2＝1；若有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，则CO2/O2>1)。
(3)为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3，以便校正。
(4)进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。
【命题突破】
1．(2017·郑州高三第二次联考)某生物兴趣小组对萌发的种子的细胞呼吸方式进行了探究，实验装置如图所示。实验开始后观察着色滴的变化。
(1)20%的NaOH的作用为________________。
(2)在装置中分别放置100粒萌发的小麦种子，如果装置1中的着色滴向________(填“左”或“右”)移动，装置2中的着色滴不移动，则说明此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为________。如果装置2中着色滴移动，开始后一段时间内移动速度逐渐加快，则说明小麦种子________________________。
(3)若在装置中分别放置100粒萌发的玉米种子，实验进行一段时间后，装置1、2的液滴都不再移动，且玉米种子仍保持生物活性，则可推测此时的细胞呼吸产物是____________。
(4)为防止气压、温度等物理因素所引起的实验误差，应如何设置对照组？
________________________________________________________________________。
解析：(1)NaOH用来吸收CO2，则装置1中着色滴的移动表示氧气变化量。(2)装置2中着色滴的移动是呼吸消耗的O2和产生的CO2的差值引起的，若该装置中着色滴不动，说明小麦种子呼吸消耗的O2量和产生的CO2量相等，即种子进行有氧呼吸，装置1中由于消耗氧气，则着色滴左移。装置2中着色滴移动，说明种子进行了无氧呼吸，移动速度加快，说明无氧呼吸强度增强。(3)装置1中着色滴不移动，说明不存在有氧呼吸；装置2中着色滴不移动，玉米种子保持活性，说明无氧呼吸不产生气体，则无氧呼吸的产物是乳酸。(4)为防止外界气压、温度等物理因素引起实验误差，应增加一组灭活的种子、其他实验条件不变的装置进行校正。
答案：(1)吸收CO2　(2)左　有氧呼吸　无氧呼吸强度增强(或无氧呼吸速度增大)　(3)乳酸　(4)其他条件不变，将种子灭活(如煮熟的种子、死种子，答案合理即可)
2．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30
min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入______________________。
②把甲、乙装置放在________________。
③30
min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30
min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如表：
实验30
min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移1．5
cm
乙装置
右移0．5
cm
测定植物净光合作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移4．5
cm
乙装置
右移0．5
cm
(4)假设红墨水滴每移动1
cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1
g，那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15
h。一昼夜葡萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
解析：要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1．5＋0．5)×2＝4(g/h)；净光合速率为
(4．5－0．5)×2＝8(g/h)，白天光照15
h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15
h的光合作用实际产生量减去24
h的呼吸作用消耗量，等同于15
h的净光合作用量减去9
h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照　②光照充足、温度等相同且适宜的环境中　(3)左　右　(4)4　84
“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量
[方法解读]
“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”透光，给予光照，测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题。一般规律如下：
①总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸消耗量(强度)。
②有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
③没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
【命题突破】
3．(2017·德阳一诊)某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10
mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，将它们分别置于六种不同的光照条件下，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，记录数据如表，以下说法正确的是(　　)
光照强度(klx)
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg/L)
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量(mg/L)
3
3
3
3
3
3
①若只考虑光照强度，该深度湖水中所有生物在晚上8
h内呼吸消耗O2的量为7/3
mg
②光照强度为a
klx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡
③当该水层中的溶氧量达到30
mg/L时，光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素
④若将e
klx光照下的白瓶置于b
klx光照下，瓶中光合生物细胞的C3含量会增加，C5含量会减少
A．①②③　　　　　　　
B．②③④
C．①③④
D．①②④
解析：选B。黑瓶中溶解氧的含量降低为3
mg/L的原因是：黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗O2，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为：原初溶氧量－24小时后氧含量，即10－3＝7(mg/L·24h)，故该深度湖水中生物在晚上8
h内呼吸消耗O2的量为7/3
(mg/L)，而所有生物O2消耗量需乘以体积，①错误；光照强度为a
klx时，白瓶中溶氧量不变，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照强度为a
klx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡，②正确；由表中数据可知，当该水层中的溶氧量达到30
mg/L时，白瓶中含氧量不再增加，所以此时光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素，③正确；若将e
klx光照下的白瓶置于b
klx光照下，光照减弱，光反应产生的[H]和ATP减少，C3的还原减慢，CO2的固定继续进行，所以瓶中光合生物细胞的C3含量会增加，C5含量会减少，④正确。
“半叶法”——测光合作用有机物的生产量
[方法解读]
例如：某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，如图所示。“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射数小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示B叶片被截取部分在数小时后光合作用合成的有机物总量。
【命题突破】
4．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即烘干处理并测得圆片干重为A，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为B，丙装置内圆片干重为C。下列叙述正确的是(　　)
A．C－A为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率
B．C－B为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率
C．A－B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率
D．实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定
解析：选C。C－A为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率；C－B为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率；A－B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率；乙装置随着O2浓度下降，叶肉细胞呼吸速率也下降。
酸碱指示剂显色法验证光合速率与呼吸速率
[方法解读]
在NaHCO3溶液中，加入BTB等酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高，其颜色由蓝→绿→黄，在不同的光照强度下，观察其颜色变化。
【命题突破】
5．(2016·高考全国卷甲，31)BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光
100
80
60
40
20
50
min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
遮光
是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100
cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50
min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由________________________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是
________________________________________________________________________
________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草
________________________________________________________________________。
解析：(1)1号试管中没有水草，2至7号试管中均有水草，且2号试管没有光照，其中的水草只进行呼吸作用，其余试管中的水草同时进行光合作用和呼吸作用，所以与1号试管对照，2至7号试管的实验结果是由不同光强下水草的光合作用和呼吸作用引起的。若1号试管的溶液是蓝色，说明在没有水草的条件下，光照会导致溶液中CO2浓度发生变化，则2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管遮光处理，其中的水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，故2号试管溶液中CO2浓度高于3号试管，所以2号试管中溶液应呈现黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明其中水草的光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等。
答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案也可)　不可靠的
(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管
(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
课时作业
1．(2017·湘阴一中第一次月考)现有四个实验装置，若要验证绿色开花植物产生O2需要光和验证O2由绿色植物释放，则应选用的实验组合分别是(　　)
A．①②，①③　　　　　　　
B．②③，①②
C．②④，①③
D．②③，③④
解析：选B。要验证绿色开花植物产生O2需要光照，实验的自变量应该是有光或无光，因此需要选择装置②③；验证O2由绿色植物释放，自变量为是否具有植物，光照条件是无关变量，因此需要选择①②装置。
2．利用如图实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是(　　)
A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量
B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气
C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验
D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化
解析：选C。试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A错误；在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气，B错误；为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验，C正确；探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同距离，应设置不同装置，观察气泡产生速率的变化，D错误。
3．(2017·河南实验中学质检)利用溴甲酚紫指示剂[酸碱指示剂，pH变色范围：5．2(黄色)～6．8(紫色)]检测金鱼藻生活环境中气体含量变化的实验操作如图，相关叙述不正确的是(　　)
A．黑暗处理的目的是使金鱼藻不进行光合作用
B．溴甲酚紫指示剂变为黄色是因为溶液pH减小
C．图中实验操作3～5能证明光合作用吸收CO2
D．该实验可证明呼吸作用释放CO2，光合作用释放O2
解析：选D。根据2～3过程可知，黑暗中金鱼藻只进行细胞呼吸，产生CO2使pH下降，导致指示剂由紫色变为黄色，A、B项正确；根据3～5过程可知，在适宜的光照条件下，金鱼藻光合作用强度大于呼吸作用强度，吸收CO2，使pH上升，导致指示剂由黄色变为紫色，C正确；在本实验中，证明了绿色植物进行光合作用吸收CO2，并没有证明光合作用释放O2，D错误。
4．某一生物兴趣小组利用如图装置(若干个)开展了有关光合作用和细胞呼吸的实验研究。实验开始时，打开活塞开关使水柱液面平齐，然后关闭活塞开关，4小时后，观察记录实验数据如表。下列叙述错误的是(　　)
组号
植物
部位
光质(强度相同且适宜)
温度(℃)
两侧水柱高度差(mL/4
h)
a
天竺葵
叶
红
25
240
b
天竺葵
叶
黄
25
30
c
紫罗兰
叶
红
25
160
d
紫罗兰
叶
黄
25
20
A．实验的自变量是植物的种类和光质
B．若要研究不同植物的光合作用，应选a组和c组
C．若烧杯中加入的是CO2的缓冲液，则U型管两侧的高度差是由于O2的变化引起的
D．a组天竺葵的净光合速率为120
mL/h
答案：D
5．(2017·四川成都七中入学考试)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25
℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述，错误的是(　　)
A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B．若要测真正光合作用强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
解析：选C。当装置给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，那么液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的多少，A正确；真正光合作用速率＝净光合速率＋呼吸速率，测呼吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用)，为去除有氧呼吸产生CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得液滴移动距离即为有氧呼吸消耗O2的量，B正确；若X溶液为清水并给予光照，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，植物只进行有氧呼吸，但由于消耗的底物为脂肪，其消耗O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。
6．(2017·湖南长沙联考)某学校生物兴趣小组用伊乐藻进行光合作用的实验，将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10
℃、20
℃和30
℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位时间枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响
B．a点和c点的限制因素分别为温度和光照强度
C．b点条件下伊乐藻能进行光合作用
D．若在缺镁的培养液中进行此实验则b点向右移动
解析：选D。b点为光的补偿点(光合作用氧气释放量＝呼吸作用氧气吸收量)，缺镁时影响叶绿素的形成，光的补偿点降低，即b点应该左移。
7．(2017·长沙十校联考)某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1
cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6
g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(　　)
A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C．下午4时后在阳光下照射6小时
D．下午4时后将整个实验装置遮光3小时
解析：选D。依题意，光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率，(y－x)/6是净光合作用速率，还需测定呼吸速率，所以遮光3小时，则呼吸速率为(y－z)/3，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6
g·cm－2·h－1。
8．某兴趣小组的同学为研究光合作用，取某种植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片设计了一组实验如图。请回答下列问题：
(1)若用甲叶来确定光合作用的产物中有淀粉，应在光照前，对甲叶进行________处理，目的是________________________________________________________________________。
关于丙叶中白色部分形成的原因，有的同学猜测：可能是缺少________(填元素)而影响叶绿素的形成，是否正确还需要通过实验来验证。
(2)适宜的光照下，乙绿叶所在的装置中有色液滴的移动情况是________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
短时间内，丁叶所在的装置中有色液滴的移动情况是________。
(3)通过本实验中的________和________对照，可确定光合作用必需的原料是________________。
答案：(1)黑暗　消耗掉叶片中原有的淀粉　Mg
(2)右移　叶肉细胞呼吸消耗氧气，而产生的CO2被装置内NaOH或者叶片内光合作用全部吸收，因此有色液滴右移　不移动
(3)乙　丁　二氧化碳
9．(2017·江西省宜春六校高三联考)在不同温度条件下，研究某植物的光合速率与光照强度之间的变化关系，得到如图1所示结果，请回答下列问题：
(1)如图1表明影响植物光合作用强度的环境因素有________________；当光照强度为5
klx时，与25
℃相比，15
℃条件下叶绿体产生O2的速率________。
(2)在25
℃条件下，AB段光合作用较弱是由于________________，导致光反应为暗反应提供的________不足，从而限制了暗反应的进行。
(3)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如图2实验。实验在黑暗条件下进行的目的是
________________________________________________________________________。
根据实验结果可以推测叶绿体中形成ATP的动力来自
________________________________________________________________________。
解析：(1)图1中的自变量是光照强度和温度，因变量是光合作用强度，所以图1表明影响植物光合作用强度的环境因素有光照强度和温度；当光照强度为5
klx时，25
℃与15
℃条件下，光合速率相等，但25
℃时酶的活性较高，故光反应强度大于15
℃时的情况，所以15
℃条件下叶绿体产生O2的速率小。(2)在25
℃条件下，AB段光合作用较弱是由于光照强度较低，导致光反应为暗反应提供的[H]和ATP不足，从而限制了暗反应的进行。(3)根据题意可知，叶绿体在光下把ADP和Pi合成ATP的过程称为光合磷酸化，ATP的形成属于光反应过程中的物质变化，实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响。从实验结果看出，pH值平衡前，加入ADP和Pi能够产生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能产生ATP，说明叶绿体中ATP形成的原动力来自于类囊体膜两侧的pH值(或类囊体膜内侧pH小于外侧)。
答案：(1)光照强度、温度　小　(2)光照强度较低　[H]和ATP　(3)避免光照对ATP合成的影响　类囊体膜两侧的pH差(或类囊体膜内侧pH小于外侧)
10．利用如图装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题：
(1)实验前，应________(填“打开”或“关闭”)活塞，记录有色液滴的位置。
(2)忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置
________________________________________________________________________
来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行________处理，若
______________________________________________，则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸；该植物的根尖细胞内，能产生CO2，但不伴随ATP合成的生理过程是__________________________。
(3)忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置____________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。在暗反应阶段中，CO2需要转化成________才能被[H]还原。
解析：(1)可通过该装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用，故需记录有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，装置必须密闭，即要关闭活塞。(2)可利用装置甲和装置乙来探究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光处理，装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知，若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴会向右移。无氧呼吸的第二阶段有CO2产生，但不产生ATP。(3)装置甲内无CO2，而装置丙内有CO2，且CO2浓度在一段时间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
答案：(1)关闭　(2)甲和乙　完全遮光　装置甲中的有色液滴向左移，装置乙中的有色液滴向右移　无氧呼吸的第二阶段　(3)甲和丙　C3
11．某科学工作者为探究西红柿生长的最佳光照强度，设计了下面的实验。首先取若干生长状况相同的西红柿植株，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始时测定CO2的浓度，12小时后再次测定CO2的浓度。实验结果如表。请分析回答下列问题：
组别
温度(℃)
光照强度：普通阳光(%)
开始时的CO2浓度(%)
12小时后的CO2浓度(%)
1
25
0
0．35
0．368
2
25
10
0．35
0．342
3
25
20
0．35
0．306
4
25
40
0．35
0．289
5
25
60
0．35
0．282
6
25
80
0．35
0．280
7
25
95
0．35
0．279
(1)这一实验的自变量是________________，写出该实验设计的一种无关变量________________。
(2)实验中第1组在12小时后CO2浓度变化的原因是
________________________________________________________________________。
(3)如果在实验过程中使用了不同品种的西红柿植株，这样设计违背了科学实验的______________原则。
(4)若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的ATP含量会________，C5的含量会__________。
(5)该实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)光照强度　温度(其他答案合理也可)　(2)细胞呼吸产生了CO2　(3)单一变量　(4)下降　下降　(5)增加若干实验组，依次增加光照强度

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