资源简介 第三讲 能量之源——光与光合作用(一)[考纲展示]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授课提示：对应学生用书第53页一、捕获光能的色素及其提取和分离1．捕获光能的色素(1)分布：主要分布在叶绿体类囊体薄膜上。(2)功能：吸收、传递、转化光能，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．色素的提取、分离原理(1)提取：可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于研磨充分，后者可防止研磨中色素被破坏。(2)分离：层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，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，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。因此，绿叶中的色素就在扩散过程中被分开。3．层析结果：层析时，在滤纸条上会呈现四条色素带，从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，它们的颜色自上而下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色，其中色素带最宽的色素呈蓝绿色，在层析液中溶解度最大的色素呈橙黄色。二、捕获光能的结构——叶绿体1．结构和功能(1)结构示意图(2)结构↓决定(3)功能：进行光合作用的场所。(4)功能验证：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周围。[巧记助学] 叶绿体：叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。2．色素的种类和功能[巧记助学] 光合作用色素忙，叶a叶b胡叶黄；蓝绿黄绿橙黄黄，吸收红光蓝紫光。三、光合作用的探索历程(将与序号对应的字母组合填入____中) ①普利斯特利 ②英格豪斯b．植物可以更新空气③梅耶c．光合作用的产物除O2外，还有淀粉④萨克斯⑤鲁宾和卡门⑥卡尔文f．暗反应14C的转移途径(卡尔文循环)对应关系：①—b__②—a__③—e__④—c__⑤—d__⑥—f四、光合作用的反应式及过程1．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O22．过程(1)区别(2)联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi。[巧记助学]光合作用过程的“一、二、三、四”一个场所：叶绿体。两个阶段：光反应、暗反应。三种能量：光能→ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能。四个物质变化：水光解、ATP形成、CO2固定、C3还原。1．叶绿体中的色素有4种，即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素。2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。3．吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。4．叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。5．光合作用释放的O2来自于H2O。6．光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。7．暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和C3的还原等过程。对光合作用认识的5个易混易错点(1)误认为暗反应不需要光：光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。(2)误认为光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是同一种物质：光合作用中产生的[H]为NADPH，呼吸作用中产生的[H]为NADH，两种[H]不是同一种物质。(3)误认为光反应中产生的ATP用于各种生命活动：光合作用光反应中产生的ATP只被暗反应所利用，呼吸作用中产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。(4)若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：一直光照10分钟黑暗10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙。(5)CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。授课提示：对应学生用书第54页考点一 捕获光能的色素和叶绿体[核心考点通关]1．叶绿素和其他色素色素种类叶绿素(约3/4)类胡萝卜素(约1/4)叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色分布叶绿体的类囊体薄膜上色素的吸收光谱及在滤纸条上的分布化学特性不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂分离方法纸层析法功能吸收、传递光能，少数特殊状态的叶绿素a将光能转化为电能(1)不同颜色温室大棚的光合效率①无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高；其次是红色光为光合作用的有效光。②叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。(2)吸收光谱①连续光谱：可见光→三棱镜→赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。②吸收光谱：可见光→色素溶液→三棱镜→红光、蓝光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化(说明绿光吸收非常少)。2．影响叶绿素合成的因素分析(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，因而叶片发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。3．叶绿体的结构与功能(1)结构与功能的关系①基粒的类囊体增大了受光面积。②类囊体的薄膜上分布着酶和色素，有利于光反应的顺利进行。③基质中含有与暗反应有关的酶。(2)功能的实验验证①实验过程及现象②实验结论a．叶绿体是进行光合作用的场所。b．O2是由叶绿体释放的。[题组突破演练]题组 叶绿体的结构及色素1．如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。下列叙述错误的是( )A．总吸收光谱是叶绿体内多种色素共同作用的结果B．从新鲜的绿叶中提取叶绿素a，需要用到无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅C．植物进行光合作用时，氧气释放量的变化趋势与作用光谱不同D．由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中C3的量减少解析：总吸收光谱是叶绿体内多种色素共同作用的结果，A正确；提取叶绿素a时，需要用到无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅，B正确；在不同光质下，光合作用强度不同，故氧气释放量的变化趋势与作用光谱基本一致，C错误；由550nm波长的光转为670nm波长的光后，光反应加速，产生的[H]和ATP增加，从而促进了C3的还原，导致叶绿体中C3的量减少，D正确。答案：C2．(2017·安徽合肥质检)实验发现将叶绿体从叶肉细胞中分离出来，破坏其外膜，仍然可以在光下利用二氧化碳生产有机物、放出氧气。以下分析正确的是( )A．光合作用所需的酶和色素主要位于叶绿体内膜和基质中B．叶绿体内膜具有选择透过性，外膜是全透的，起保护作用C．光合作用必须在叶绿体中才能进行D．叶绿素被破坏则不能进行光合作用解析：与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，色素仅分布在类囊体薄膜上，A错误；叶绿体内膜和外膜都具有选择透过性，B错误；蓝藻没有叶绿体，也能进行光合作用，C错误；叶绿素在光反应中吸收和转化光能，叶绿素被破坏，则不能进行光合作用，D正确。答案：D3．下列有关正常情况下进行光合作用的某植物的说法中正确的是( )A．光能的吸收发生在叶绿体的内膜上，淀粉是在叶绿体基质中合成的B．突然升高CO2浓度，发现该植物的某叶肉细胞内C3含量会突然上升C．该植物根尖根毛区细胞能够产生ATP的场所只有线粒体和叶绿体D．要测定该植物是否进行了光反应，最简单的方法是测二氧化碳吸收量解析：选项A，与光合作用光反应有关的色素和酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应发生的场所是类囊体薄膜。选项B，关于C3和C5含量的变化应注意回到卡尔文循环中去理解，C3增多，说明：①C3消耗(即C3被还原的反应减弱)减少，最可能的原因是光照强度减弱；②C3生成(即CO2的固定反应加强)增多，最可能的原因是CO2浓度升高。选项C，植物根尖根毛区细胞没有叶绿体，所以产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体。选项D，要测定该植物是否进行了光反应，最简单的方法是测氧气释放量。答案：B考点二 光合作用的过程[核心考点通关]1．光合作用的探索历程科学家结论普利斯特利植物可以更新污浊的空气英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气梅耶光合作用把光能转换成化学能储存起来萨克斯植物叶片在光合作用中产生淀粉恩格尔曼氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所鲁宾和卡门光合作用释放的氧气全部来自水卡尔文探明了CO2中的碳转化成有机物中碳的途径2.光合作用过程中O元素的转移途径H218O18O2C18O2C3(CH218O)＋H218O3．光合作用过程中C元素的转移途径14CO214C3(14CH2O)4．光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量模型分析光照强度由强到弱，CO2供应不变增加减少减少或没有减少光照强度由弱到强，CO2供应不变减少增加增加增加光照不变，CO2量由充足到不足减少增加增加减少光照不变，CO2量由不足到充足增加减少减少增加[特别提醒](1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量的变化是一致的。[题组突破演练]题组一 光合作用的探究历程及过程分析4．(2017·北京海淀区检测)科学家在研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是( )A．光照时间越长，固定产生的三碳化合物越多B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体薄膜上D．三碳化合物中不存在放射性解析：光照时间越长，固定产生的三碳化合物达到一种平衡，不会越来越多，A错；14CO2首先和五碳化合物结合，形成三碳化合物，三碳化合物被还原形成葡萄糖和五碳化合物，所以在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多，B正确；无论光照时间长短，放射性物质不会分布在叶绿体的类囊体薄膜上，C错；CO2与C5反应合成三碳化合物，故三碳化合物中存在放射性，D错。答案：B5．(2017·湖南株洲检测)如图为光合作用示意图。下列说法错误的是( )A．①表示O2，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)C．C3的还原过程中，需要光反应提供的物质只有②D．增加光照强度，C3的含量将减少解析：在叶绿体的类囊体薄膜上进行的是光反应，这一阶段中产生[H](即NADPH)、ATP和氧气，因此，①表示氧气，④表示暗反应中与C5反应的CO2；CO2先与C5反应生成C3，然后C3在光反应提供的ATP和[H]参与下被还原成(CH2O)；增加光照强度，则光反应产生的ATP和[H]增多，则在暗反应中有更多的C3被还原，故增加光照强度，C3含量减少。答案：C6．图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合作用强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的________上。(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示________阶段，反应场所是________________________________________________________________________。(3)图甲A生理过程的产物是______________________________________________。(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是________和________。(5)比较Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合作用强度不再增大的原因是________，限制了光合作用________阶段的进行。(6)写出光合作用的总反应式：___________________________________________。解析：(1)光合作用色素分布在类囊体的薄膜上。(2)光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，A是光反应阶段，场所在类囊体的薄膜，B是暗反应阶段，场所在叶绿体基质。(3)光反应产物有[H]、ATP、O2。(4)图中比较的是光照强度和二氧化碳浓度对光合作用的影响，所以影响光合作用的外界因素有光照强度和二氧化碳浓度。(5)二氧化碳浓度过低，限制了暗反应进行。答案：(1)类囊体的薄膜(或“基粒”)(2)暗反应 叶绿体基质(3)O2、[H]、ATP(4)光照强度 CO2浓度(5)CO2浓度过低 暗反应(6)CO2＋H2O(CH2O)＋O2题组二 外界条件变化对光合作用中物质变化的影响7．(2017·黑龙江哈尔滨模拟)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是( )A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，水光解加快、O2释放增多B．t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D．t4后短时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，三碳化合物还原后的直接产物含量升高解析：t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，类囊体薄膜上水光解加快、O2释放增多，A正确；t2→t3，暗反应限制光合作用，若在t2时刻增加CO2，光合速率将再提高，B错误；t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高主要是由于光反应和暗反应都增强的结果，C错误；t4后短时间内，光照停止产生ATP停止，但是还在消耗ATP，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低，D错误。答案：A8．图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。请根据图分析回答：(1)图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是________________________________________________________________________。(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。(3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是____________________________。(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是____________________________________。解析：(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3→(14CH2O)。(3)、(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。答案：(1)[H] 水在光下分解 用于C3的还原 (2)太阳光能 (CH2O) (3)C3 CO2与C5结合形成C3而C3不能被还原 (4)C5 C5与CO2结合形成C3而C3不能被还原为C5考点三 绿叶中色素的提取和分离(实验探究)[核心考点通关]1.2．绿叶中色素的提取和分离的实验操作步骤方法原因提取绿叶中的色素①加入二氧化硅：有助于研磨充分②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏③加入无水乙醇：为了溶解、提取色素将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口①单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等②试管口塞紧：防止乙醇挥发续表步骤方法原因制备滤纸条①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线，待干后再重复画一两次①画得细而直：防止色素带重叠而影响分离效果②画两三次：是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显分离绿叶中的色素①层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离②烧杯加盖是为了防止层析液中成分挥发观察与分析3.实验中的注意事项(1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。(2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。(3)制备滤纸条：剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。(4)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。(5)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。[易混易错]绿叶中色素提取分离实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的叶片，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或者滤液线过粗。(3)滤纸条上看不见色素带的原因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。[题组突破演练]题组 色素提取与分离实验分析9．(2017·安徽江淮名校联考)某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作：①将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1cm处用钢笔画一条横线③为增强实验效果，将滤液细线画粗些④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学操作有误的是( )A．① B．①②C．①②③D．①②③④解析：将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后还需加入二氧化硅和碳酸钙，①错；将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1cm处用铅笔画一条横线，②错；画滤液细线应是细线，为增强实验效果可多画几次，③错；将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，但不能让滤液细线浸入层析液中，④错。答案：D10.如图表示用某种颜色的叶片作实验材料，做“叶绿体中色素的提取和分离”实验的纸层析结果。下列叙述或判断中，不正确的是( )A．距离滤液细线(点样处)最远的色素带呈橙黄色B．距离滤液细线(点样处)最近的色素带，其色素在层析液中的溶解度最小C．所用实验材料的叶片呈绿色D．所用实验材料的叶片呈黄色解析：叶绿体内的四种色素在层析液中溶解度最大的是呈橙黄色的胡萝卜素，在滤纸上扩散的速度最快，距离点样处最远；溶解度最小的是叶绿素b，在滤纸上扩散的速度最慢，距离点样处最近；距离点样处由远到近的色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，图示显示类胡萝卜素的含量明显多于叶绿素的含量，说明所选实验材料的叶片呈黄色。答案：C11．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，四组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是( )A．绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同B．①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果C．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果D．③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果解析：绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，A错误；若未加CaCO3，叶绿素可能被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，B正确；若实验中所加溶剂为水，而不是有机溶剂无水乙醇，则提取不到叶绿体中的色素，因为色素不溶于水，C正确；若未加SiO2，可能导致研磨不充分，即各种色素的提取量均少于正常水平，D正确。答案：A授课提示：对应学生用书第58页练全国高考真题——知考查重点1．(2016·高考全国卷Ⅱ)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于叶绿素合成受阻引起的解析：叶绿体中的色素是有机物，可溶于无水乙醇中，A正确；Mg2＋是构成叶绿素的成分，可由植物的根从土壤中吸收，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用，C错误；叶绿素的合成需要光照，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引起的，D正确。答案：C2．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )A．O2的产生停止B．CO2的固定加快C．ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP＋比值下降解析：用黑布迅速将培养瓶罩上，导致绿藻细胞叶绿体内的光反应停止，不再产生O2、ATP和NADPH，使ATP/ADP、NADPH/NADP＋比值下降，A、C、D正确；光反应停止，使暗反应中的C3还原受阻，导致C5含量减少，从而使CO2的固定减慢，B错误。答案：B3．(2016·高考全国卷Ⅰ)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)在光饱和点(b点)之前，甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)光饱和点之后，光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。(3)对比甲组、乙组曲线可知，在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低，但其子代在甲组的条件下培养，光合能力与甲组相同，这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性，乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因素引起的，而不是遗传物质改变造成的。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4．(2016·高考全国卷Ⅲ)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/℃3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/mgCO2·dm－2·h－111.115.122.123.720.7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：本题主要考查影响光合速率的因素及CO2进入叶肉细胞的方式。(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知，高温条件下(温度均为36℃)，适当增加相对湿度时，叶片光合速率的增加量相对较大，而分析实验组二、三、四可知，在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%)，适当降低温度时，叶片光合速率的增加量较小，甚至降低。所以，中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度；并由增加相对湿度，叶片的光合速率增大可推知，增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)对比实验组三和实验组四可知：因温度降低，叶片的光合速率下降，所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的方式为自由扩散，既不需要载体蛋白，也不需要消耗ATP。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 不需要练各地市模拟——知命题热点5．(2017·浙江杭州统考)叶绿体的类囊体悬浮在pH为4的缓冲液中，使其内外部在这种酸性条件下平衡，然后将类囊体快速转移到含有ADP和Pi的pH为8的缓冲液中，发现在没有光照的情况下，合成了大量ATP。以下分析合理的是( )A．ATP的合成与H＋浓度梯度有关B．实验中必然存在H＋的主动转运C．类囊体在pH为4的缓冲液中被破坏D．叶绿体中合成ATP需要酸性环境解析：由题意可知，开始时pH为4，放在pH为8的缓冲液中，合成ATP，说明ATP的合成与H＋浓度梯度有关，A正确；该过程能产生ATP可能与H＋的转运有关，B错误；由于放入pH＝8的环境中能进行反应，说明pH为4的环境中类囊体没有被破坏，C错误；由题意可知，叶绿体中合成ATP需要碱性环境，D错误。答案：A6．(2017·云南五校联考)下列关于生物学实验操作、实验结果、实验现象及原理的描述中，正确的是( )A．用纸层析法分离菠菜滤液中的色素时，橙黄色的色素带距离所画滤液细线最远B．制作洋葱根尖有丝分裂临时装片的正确步骤是解离、染色、漂洗、制片C．探究马铃薯块茎的呼吸方式可以用消耗的O2量与产生的CO2量的比值来予以确定D．甘蔗本身为白色，是用来做还原糖鉴定实验的理想材料解析：分离菠菜滤液中的色素时，橙黄色的胡萝卜素在滤纸条上扩散得最快，距离所画的滤液细线最远。制作洋葱根尖有丝分裂临时装片的步骤是解离、漂洗、染色、制片。马铃薯块茎的无氧呼吸不产生CO2，因此不能用消耗的O2量和释放的CO2量的比值探究其呼吸方式。甘蔗中的蔗糖是非还原糖，不能作为还原糖鉴定的实验材料。答案：A7．(2017·山东威海调研)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。下列相关分析正确的是( ) A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势不可能是由CO2固定减少引起的B．叶片光合速率下降和叶片叶绿素含量下降同步C．实验2～4d，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D．实验2～4d，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：由图甲可以看出，随干旱时间延长，叶片光合速率呈下降趋势，可能是由干旱导致根部吸水减少，气孔关闭，CO2进入叶片的量减少引起的，A项错误；比较图甲和图乙，图甲中叶片光合速率从第2d开始下降，而图乙中叶片叶绿素含量从第4d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，B项错误；图乙中，实验2～4d叶片叶绿素含量并没有下降，C项错误；实验2～4d，光合速率下降可能是由干旱引起气孔关闭，导致叶片中CO2浓度下降引起的，D项正确。答案：D8．(2017·河南实验中学诊断)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的某植物突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强(如图)。该突变体植物叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见表(“－”表示未测数据)。请回答下列有关问题：叶片发育时期叶面积/最大面积(%)总叶绿体含量(mg/g)气孔相对开放度(%)净光合速率(μmol/CO2·m－2·s－1)A新叶展开前19－－－2.8B新叶展开中871.1551.6C新叶展开完成1002.9812.7D新叶已成熟10011.11005.8(1)为提取该植物突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入________作为溶剂。(2)该突变体和野生型植物的O2释放速率与光照强度的关系如图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成________的速率更快。对光反应产生的________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。(3)表格中的四组叶片，B的净光合速率较低，推测原因最可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②________________________，导致________________________。(4)与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________。(5)为研究温度对该种突变体光合作用与呼吸作用的影响，将其置于相应温度条件下(其余的实验条件都是理想的)，以CO2的吸收量与释放量为指标，测得实验结果如表所示：温度(℃)5101520253035光照下吸收CO2(mg/h)1.001.752.503.153.753.533.00黑暗中释放CO2(mg/h)0.500.751.251.752.253.003.50若在昼夜不停的光照下，则该种突变体生长的最适宜温度是________，在35℃，该种突变体每小时实际光合作用速率为________(用CO2为指标)。每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度保持30℃的条件下，该种突变体植物________(填“能”或“否”)生长。解析：(1)光合色素能溶解于有机溶剂中，因此提取光合色素时应在研磨叶片时加入丙酮或无水乙醇等有机溶剂。(2)当光照强度为n时野生型和突变体O2释放速率相等，但由图可知突变体的呼吸速率大于野生型，所以与野生型相比，突变体单位面积叶片叶绿体的氧气产生速率较大。光合作用中固定CO2形成C3，需要消耗光反应产生的[H]、ATP。(3)新叶展开中，叶绿素含量和气孔开放度相对较低，所以此时净光合速率较低的原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②气孔开放度相对低，导致CO2供应不足。(4)与C相比，D的叶肉细胞的叶绿素含量迅速增加，而叶绿素分布在基粒上，所以D的叶肉细胞的叶绿体中，基粒数量明显增多。(5)本题的实验变量有两个：温度和有无光照，而做出本题的关键是要理解光照下吸收CO2数值表示净光合速率，黑暗中释放CO2表示呼吸速率。然后，比较表格中的数据，根据数据的变化特点可以得出呼吸速率随着温度的升高而增强，而净光合速率随着温度的不断升高出现先增强后下降的趋势，25℃达到最大值，所以昼夜不停地给予光照，该植物生长的最适宜温度是25℃。在35℃光照下植物吸收的CO2为3.00mg/h，而在黑暗中释放的CO2为3.50mg/h，该植物每小时实际光合速率为呼吸速率＋净光合速率＝3.00＋3.50＝6.50(mg/h)。在30℃光照下植物吸收的CO2为3.53mg/h，而在黑暗中释放的CO2为3.00mg/h，表示光照下有机物的净积累量大于黑暗中有机物的消耗量，在经过12小时的光照后有机物的积累可以供12小时的黑暗中有机物的消耗，故该植物能生长。答案：(1)丙酮或无水乙醇(2)较大 C3 [H]、ATP(3)气孔相对开放度小 CO2吸收不足(4)类囊体(基粒)(5)25℃ 6.5mg/h 能授课提示：对应学生用书第309页一、选择题1．给予从叶绿体分离出的类囊体膜光照，发现能使草酸铁的Fe3＋还原为Fe2＋，并有氧气释放。此实验证明( )A．光合作用在类囊体上进行B．光合作用的产物O2来自H2O，而不是CO2C．类囊体吸收光能后，产生O2和还原性物质D．类囊体上的光反应能产生O2，而暗反应使Fe3＋被还原解析：由题干可知，类囊体吸收光能后，可以产生O2和具有还原性的物质，故选C。答案：C2．(2017·辽宁五校协作体期中)用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的来龙去脉，下列错误的结论是( )A．光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2OB．光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2C．有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2D．有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6解析：光合作用过程中O2的产生来自光反应过程中水的光解，因此O2中的O全部来自原料中的H2O，A正确；光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段，其中的O全部来自原料中的CO2，B正确；有氧呼吸的产物H2O产生于有氧呼吸的第三阶段，是[H]与氧气结合形成的，因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2，C正确；有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的，丙酮酸是葡萄糖分解产生的，因此有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水，D错误。答案：D3．以小球藻为实验材料进行光合作用的相关探究实验中，改变实验条件后，不可能出现的实验现象是( )A．在培养液中加入抑制暗反应的药物后，氧气的释放速率下降B．在培养液中加入ATP合成酶，淀粉的合成量增加C．在培养液中加入纤维素酶和果胶酶，则淀粉的合成速率减小甚至停止D．在培养液中加入适量的含氮、磷等元素的无机盐，培养一段时间后，氧气的释放速率增加解析：加入抑制暗反应的药物后，暗反应减弱，[H]和ATP的消耗减少，[H]和ATP开始积累，水的光解减慢；小球藻为自养生物，可吸收含氮、磷等元素的无机盐，不能吸收大分子蛋白质(ATP合成酶)，故加入ATP合成酶后，淀粉的合成量基本不变；在培养液中加入纤维素酶和果胶酶会破坏小球藻的细胞壁，使细胞吸水涨破，从而导致小球藻的基本结构被破坏，各项生理功能减弱甚至停止。答案：B4．能源问题是当前社会面临的最为紧迫的问题之一，而氢气则是最洁净的高效能源之一，H2可由2个H＋生成，光合作用的光反应可产生H＋，目前部分生物学家正致力于从光合作用中得到用于合成H2的H＋的研究，并取得了一定的进展。下列有关说法错误的是( )A．水光解产生的H＋被NADP＋接受，生成了NADPHB．在叶绿体中ATP和NADPH的转移途径是从类囊体薄膜到叶绿体基质C．根据光合作用释放的氧气量，可以计算出光合作用有机物的积累量D．停止光照，暗反应很快会停止，停止供应CO2，则光反应不受影响解析：选项A正确，ATP和NADPH是光反应的产物；选项B正确，ATP和NADPH形成于类囊体薄膜，然后转移至叶绿体基质参与暗反应；选项C正确，光合作用每释放6mol氧气，会积累1mol葡萄糖，因此可根据光合作用释放氧气的量计算光合作用有机物的积累量；选项D不正确，停止供应CO2，暗反应停止，光反应产生的ATP和NADPH积累，进而光反应受到抑制。答案：D5．夏季晴朗的中午，某些植物因为蒸腾过于强烈而出现气孔关闭的现象，这是植物对环境变化的一种适应，此时这些植物叶肉细胞内C3、C5、[H]、ATP的含量短期变化分别是( )A．降低、升高、升高、升高B．升高、降低、降低、降低C．降低、升高、降低、降低D．升高、降低、升高、升高解析：气孔关闭，CO2供应减少，影响暗反应中CO2固定，C3生成量减少，含量降低；C5消耗减少，含量升高。光反应的产物利用受阻，含量升高。答案：A6．如图所示为叶绿体的结构与功能，下列说法不正确的是( )A．光合作用光反应阶段产生[H]的场所是结构AB．蓝藻细胞内因不含上述结构，所以不能发生图中所示反应C．ATP在结构A中产生，在结构B中被消耗，能量储存在甲中D．如果突然停止光照，短时间内C3的含量将会增加解析：选项A，图中的结构A是类囊体薄膜，这是光合作用光反应的场所，光反应中会产生[H]和ATP。选项B，蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但是能够进行光合作用。选项C，图中甲是光合作用的产物糖类，在类囊体薄膜上产生的ATP会在暗反应过程中储存在糖类中。选项D，光合作用中，如果突然停止光照，则ATP和[H]的产生量将减少，C3的还原会受到影响，但其产生量不变，因此短时间内C3的含量将会增加。答案：B7．如图表示光合作用中部分反应，有关叙述正确的是( )A．图中过程发生场所为叶绿体基质B．图中过程的发生不需要光C．光反应中只需要叶绿素aD．图中X为H＋，用于驱动ATP合成酶生成ATP解析：选项A不正确，图中表示光合作用中的光反应过程，光反应发生的场所为类囊体薄膜；选项B不正确，光反应过程需要光照这一条件；选项C不正确，虽然图中只画出了叶绿素a，但是光反应还需要其他色素的参与；选项D正确，H2O的光解会产生O2和[H]，[H]的作用是参与暗反应中C3的还原。答案：D8．(2017·安徽合肥检测)离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是( )解析：离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断CO2的供应使C3合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的ATP也逐渐减少，故ATP相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应也逐渐减弱，所以叶绿体内O2的含量逐渐减少，B正确。答案：B二、非选择题9．生物兴趣小组在夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行了24小时的检测，结果如图1。图2是表示叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系的图解。请回答下列问题：(1)图1中所测气体为________。该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？________(填“是”或“否”)。(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________。(3)对应图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________，而对应图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________(以上均用图中字母表示)。(4)如图2所示，在氧气不足条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会________。适宜光照条件下，光反应产生的并能够为暗反应所利用的能源物质是____________，该植物细胞把暗反应产物转变成丙酮酸的场所是________。(5)大棚蔬菜一天中有机物积累量最大是在图1中的________点(用图中字母表示)，若要进一步提高大棚蔬菜的产量，可采取的措施是夜间________。解析：(1)图1中EB段植物进行光合作用，所测气体的量不断增加，说明该气体为氧气。图1显示，F点的氧气浓度大于A点的氧气浓度，说明经过一昼夜后大棚内氧气浓度增加，因此，植物体内有有机物的积累。(2)在E点之前就开始进行光合作用，E点之前大棚内氧气浓度低、二氧化碳浓度高，二氧化碳与C5反应生成C3，故C3的含量较高，从E点到C点，氧气浓度逐渐上升，则二氧化碳浓度逐渐下降，故C3的含量下降；CD段由于气温高，气孔关闭，叶肉细胞中二氧化碳浓度低，则此时C3的含量也较低，从D点到B点气孔逐渐开放，叶肉细胞中二氧化碳浓度升高，则C3的含量也增加。(3)图1中B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，图2中应该进行的气体交换途径有c和d。图1中DB段表示光合作用强度大于呼吸作用强度，图2中进行的气体交换途径有acde。(4)在氧气不足时，[H]与氧气反应生成水的速度减慢，则[H]会积累，从而造成线粒体内丙酮酸分解形成[H]的速度减慢。光反应中产生的ATP和[H](NADPH)在暗反应中被利用，ATP主要为暗反应提供能量。暗反应的产物为葡萄糖，葡萄糖转变成丙酮酸的场所是细胞质基质。(5)图1中从E点到B点光合作用强度都大于呼吸作用强度，这段时间内植物体内的有机物一直在积累，B点之后光合作用强度小于呼吸作用强度，因此，一天之内在B点时植物体内积累的有机物量最多。在夜间适当降低温度，能够减少呼吸作用消耗有机物的量，有利于提高大棚蔬菜的产量。答案：(1)氧气 是(2)减少 增加(3)cd acde(4)减慢 ATP和[H](或ATP和NADPH) 细胞质基质(5)B 适当降低温度10．(2017·湖南衡阳五校联考)请回答下列有关植物生命活动的问题：(1)如图为植物光合作用过程示意图。③过程进行的场所是________。(2)在光合作用中，过程②能为过程③提供________(填物质)。如果在其他条件都适宜的情况下，突然除去图中的X，则短时间内C5的含量变化是________。(3)从经过饥饿处理的某植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片，称其干重。在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下分析(实验过程中光照适宜，温度不变)：①叶圆片y比叶圆片x____________(轻或重)，原因是_________________________。②在下午4时至晚上10时这段时间里，叶圆片z的呼吸作用消耗量可表示为________g。③如果实验过程中叶片的呼吸作用速率不变，则从上午10时到下午4时这段时间里，叶圆片y制造的有机物的量可表示为________g。解析：由图可知，①是C3的还原，②是光反应，③是暗反应，X为CO2。(1)暗反应进行的场所是叶绿体基质。(2)在光合作用中，光反应过程能为暗反应过程提供ATP和[H]。如果在其他条件都适宜的情况下，突然除去CO2，则短时间内C5的含量增加。(3)①y经过了光合作用，从而积累了一些有机物，在都进行呼吸作用的前提下，所以实验中的y圆片要比x圆片重。②下午4时至晚上10时，叶圆片z的呼吸作用消耗量为y－z。③下午4时到晚上10时呼吸作用所用去的有机物的量是y－z，上午10时到下午4时的时间间隔和下午4时到晚上10时的时间间隔都是6个小时。可确定上午10时到下午4时一个叶圆片呼吸所消耗的有机物量也是y－z，一个叶圆片制造的有机物总量为2y－x－z。答案：(1)叶绿体基质(2)ATP和[H] 增加(3)①重 经过光照后叶片通过光合作用积累了有机物，重量增加 ②y－z ③2y－x－z11．(2017·云南部分名校统考)下表是某生物小组研究光照对植物光合作用影响的实验装置图、实验条件及各实验组玻璃罩内的CO2含量变化，实验过程中室温恒定且适宜，B、C、D三组中植物生理状况相似，A、C、D三组中小鼠均健康且生理状况相似。请据表分析回答：组别ABCD实验装置图实验条件黑暗黑暗光照强度为3klx光照强度为6klxCO2含量变化(mg·h－1)＋3＋6＋3？(1)B组植物叶肉细胞中能产生ATP的结构有______________。(2)C组植物光合作用1h固定了________mgCO2。此状态下钟罩C内的植物能不能正常生长？________________。(3)D组钟罩内的CO2含量变化可能________(填“≥＋3mg·h－1”或“≤＋3mg·h－1”)，若D组CO2含量变化与C组相同，请解释原因________________________________________________________________________________________________________。(4)给植物提供HO，最先在小鼠的(填物质名称)________中检测出放射性标记(不考虑蒸腾作用释放的H2O)，该物质产生于________(填细胞结构)。解析：(1)黑暗条件下消耗ADP产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。(2)因为小鼠和植物会产生9mgCO2，而C组植物光合作用1h后二氧化碳还有3mg，故共固定了(6＋3)－3＝6(mg)CO2；在此光照强度下，净光合速率为0，故植物不能正常生长。(3)D组钟罩内的CO2含量可能减少也可能不变，如果不变说明光照为3klx已经达到了光饱和点，光合强度也达到了最大。(4)提供HO，在光合作用中水的光解先会在氧气中有放射性，氧气参与小鼠的有氧呼吸形成水，故先出现在水中；参与有氧呼吸的细胞器是线粒体。答案：(1)细胞质基质、线粒体(2)6 不能(3)≤＋3mg·h－1 光照强度为3klx已经达到了该植物的光饱和点(4)水 线粒体12．如图甲表示某种植物在适宜温度条件下，光合作用强度(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构[图中M(m)、N(n)代表两种气体的体积]，请回答下列相关问题(注：不考虑无氧呼吸)。 (1)图甲中纵坐标所代表的“CO2吸收量”即为图乙中的________(填写相关字母)。(2)图乙中上方的细胞器中能够产生ATP的场所有________。图乙中下方的细胞器中产生[H]的部位是________，与暗反应有关的酶分布在________。(3)图甲中________点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4。图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，此时起主要限制作用的环境因素是____________，起主要限制作用的内在因素是____________。(4)处于图甲中b点，图乙中不应该存在的箭头是________(填写相关字母)。解析：图乙中m1～m4分别表示线粒体产生、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的CO2量，n1～n4分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体产生的O2量。(1)图甲中纵坐标所代表的“CO2吸收量”即细胞吸收的CO2量，即为图乙中的m3。(2)图乙中上方的细胞器是线粒体，能够进行有氧呼吸第二、三阶段的反应，产生ATP，其场所分别是线粒体基质和线粒体内膜；图乙中下方的细胞器是叶绿体，产生[H]的部位是类囊体薄膜；暗反应发生的场所是叶绿体基质。(3)图甲中c点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，故有m1＝n1＝m4＝n4；图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，此时起限制作用的外部环境因素是CO2浓度，因为题中信息已表明图甲、乙均为植物在适宜温度条件下所测结果，所以此处不能答温度；此时起限制作用的内因是叶绿体中的色素、酶等的含量有限等。(4)图甲中b点，植物光合速率小于呼吸速率，叶肉细胞释放CO2和吸收O2，所以不能有代表细胞吸收CO2的m3和细胞释放O2的n3所在的箭头。答案：(1)m3 (2)线粒体基质和线粒体内膜 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 (3)c CO2浓度 叶绿体中的色素、酶等的含量有限(答案合理即可) (4)m3和n313．如图1表示番茄叶肉细胞内两个重要的生理过程，图2是某科研小组利用密闭的透明玻璃小室探究番茄植株光合作用速率的装置。(1)图1中，②过程进行的场所是____________，④过程进行的场所是______________。①～④过程中，能为该细胞合成蛋白质供能的过程是________。(2)在适宜温度和光照条件下，向图2所示的装置通入14CO2。当反应进行到0.5s时，14C出现在C3中；反应进行到5s时，14C出现在(CH2O)中。该实验是通过控制________(条件)来探究CO2中碳原子的转移路径，用到的实验方法为________。(3)将图2所示的装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图3所示曲线。观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的________侧，液滴移到最右点是在一天中的________点。在下午某段时间内，记录液滴的移动，获得以下数据：每隔20分钟记录一次刻度数据……25273137……该组实验数据是在图3所示曲线的________段获得的。如果要测定该植物的真正光合速率，该如何设置对照实验？__________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图1中②过程是光合作用光反应中水的光解，发生在叶绿体的类囊体薄膜上；④过程是有氧呼吸的第一、二阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质中。呼吸作用产生的ATP可用于生命活动所需。(2)该实验通过控制反应时间来跟踪14C的转移途径，用到的实验方法为同位素标记法。(3)图2装置中CO2缓冲液使装置中CO2的浓度维持相对稳定，所以该密闭装置内气压变化由O2含量变化引起，c点之前植物的呼吸作用强度大于光合作用强度，使装置内气压降低，液滴左移；c点之后，光合作用强度大于呼吸作用强度，植物释放O2使液滴右移，直至g点(光合速率等于呼吸速率)液滴移到最右点。表中数据为下午某时段测得的，数据一直增加，且增加速度逐渐加快，对应图3中的e～f段。若测定植物的真正光合速率，需要测出呼吸速率，净光合速率＋呼吸速率即为真正光合速率。答案：(1)叶绿体类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体基质 ③④(2)反应时间 同位素标记法(3)左 18(或g) e～f 设置如图2一样的装置，将该装置遮光放在相同的环境条件下第一讲 酶和ATP[考纲展示]1．酶在代谢中的作用(Ⅱ) 2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ) 3.实验：探究影响酶活性的因素授课提示：对应学生用书第40页一、酶的本质和作用1．酶的本质和作用[巧记助学] 巧记酶的“二、一、一、一”2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程(2)变量分析二、酶的特性三、酶本质的探索历程中科学家及其主要贡献组合顺序：(1)—e__(2)—a__(3)—c__(4)—d__(5)—b四、细胞的能量“通货”——ATP1．ATP的组成和结构[巧记助学]ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。2．ATP的合成与利用1．加热使反应物获得了能量，加快反应速率。2．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。3．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。4．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。5．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。6．高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。7．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。8．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。关于酶和ATP的4个易混易错点(1)酶促反应速率不等同于酶活性。①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。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。(2)分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到平衡时，影响因素是横坐标所示的因子，曲线达到平衡状态后限制因素是除横坐标因子之外的其他因素。(3)在探究酶的最适温度(最适pH)时，底物和酶应达到相同温度(pH)后才混合，以使反应一开始便达到预设温度(pH)。(4)误认为ATP等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。授课提示：对应学生用书第41页考点一 ATP与细胞代谢[核心考点通关]1．ATP与光合作用和细胞呼吸的关系(1)与光合作用的关系(2)与细胞呼吸的关系2．细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等3.ATP产生量与O2供给量的关系分析(1)甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关。[易混易错]与ATP有关的3个易混易错点(1)ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。[易混易错](3)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。[题组突破演练]题组一 ATP的组成和功能1．(2017·浙江五校联考)下列关于ATP、ADP的说法，错误的是( )A．ATP是生物体生命活动的直接能源物质B．ATP的A代表腺嘌呤，T代表三个，P代表磷酸基团C．叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动D．在有氧呼吸过程的第三阶段，[H]与氧气结合产生水，同时产生大量ATP解析：ATP是生物体生命活动的直接能源物质。ATP的A代表腺苷，腺苷包括腺嘌呤和核糖两部分。在叶绿体基质中ATP分解产生ADP，ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动参与光反应中ATP的合成。在有氧呼吸的第三阶段，[H]与氧气结合产生水，同时产生大量ATP。答案：B2．如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内解析：ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时，远离A的高能磷酸键④最易断裂；图中酶1为ATP水解酶，图2为ATP合成酶，二者种类不同，但二者的化学本质均为蛋白质；细胞中吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而释放能量的反应(放能反应)则与ATP的合成反应相联系；细胞内ATP与ADP间相互转化的能量供应机制是生物界的共性之一，也存在于原核细胞中。答案：B题组二 ATP与ADP的转化3．(2017·山东莱州检测)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：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。答案：D4．如图，ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )A．在主动运输过程中，细胞中乙的含量会显著增加B．甲→乙和乙→丙过程，起催化作用的酶空间结构相同C．丙中含高能磷酸键，是RNA的基本组成单位之一D．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成解析：根据图示甲为ATP，乙为ADP，丙为AMP，丁为腺苷，生物体内ATP与ADP的含量比较少，且处于动态平衡，故ADP不会显著增加，A错误；甲→乙，乙→丙是不同的酶促反应，酶的种类不同，空间结构也不同，B错误；丙中含有一个普通磷酸键，C错误；ATP合成要消耗磷酸基团(戊)，D正确。答案：D辨析法区分不同化合物中的“A”ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸中的A为腺嘌呤。所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤。考点二 酶在代谢中的作用及影响因素探究[核心考点通关]1．酶的作用机理酶能够降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，两者的比较如图所示。图中各字母代表的含义：a、b、c分别代表无催化剂、使用无机催化剂、使用酶催化的化学反应过程，E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能，ΔE代表使用酶后降低的活化能。2．酶催化作用的实验验证(1)实验设计及现象分析试管号实验过程观察指标实验结果结果分析3%的过氧化氢溶液(mL)控制变量H2O2分解速率(气泡多少)用点燃的卫生香检测12室温极少短时间内无助燃性H2O2自然分解缓慢2290℃水浴加热很少有助燃性加热能促进H2O2分解32滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴较多助燃性较强Fe3＋能催化H2O2分解42滴加20%肝脏研磨液2滴很多助燃性更强过氧化氢酶能催化H2O2分解，且效率高(2)实验过程的理论分析自变量控制因变量无关变量对照组实验组2号：90℃水浴加热；3号：加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴；4号：加20%的肝脏研磨液2滴H2O2的分解速率(用产生气泡的数目多少表示)加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度1号试管2、3、4号试管3.探究影响酶活性的因素(1)用淀粉酶探究温度对酶活性的影响①实验原理a．淀粉麦芽糖，淀粉＋碘→蓝色。b．温度影响淀粉酶的活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性的变化。②实验步骤步骤加入试剂或处理方法试管A/aB/bC/c1可溶性淀粉溶液(A、B、C)2mL2mL2mL2新鲜淀粉酶溶液(a、b、c)1mL1mL1mL3保温5min60℃100℃0℃4将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀5保温5min60℃100℃0℃6滴入碘液，摇匀2滴2滴2滴7观察现象并记录不变蓝变蓝变蓝结论温度对酶的活性有影响，60℃时α 淀粉酶的活性较高注：市售α 淀粉酶的最适温度约为60℃。若换用唾液淀粉酶，则其最适温度约为37℃。(2)用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响①实验原理H2O2分解产生氧气和水。过氧化氢酶可加快H2O2的分解，在短时间内产生大量氧气。②实验步骤步骤项目试管1试管2试管31注入过氧化氢酶溶液1mL1mL1mL2注入蒸馏水1mL————3注入氢氧化钠——1mL——4注入盐酸————1mL5注入H2O2溶液2mL2mL2mL6振荡3支试管???7观察记录气泡数产生大量气泡无气泡产生无气泡产生结论pH对酶的活性有影响。在强酸和强碱中，过氧化氢酶不起作用[特别提醒]探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢的酶促反应，用于鉴定的试剂不能用斐林试剂，因为过氧化氢受热易分解，用斐林试剂鉴定时需要加热，加热会改变溶液的温度，两者均会对实验结果产生干扰。[题组突破演练]题组一 酶的本质及特性分析5．(2017·安徽江淮名校联考)下列有关酶的叙述正确的是( )①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞，一般都能产生酶 ④酶都是蛋白质 ⑤有的酶不是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用A．①②⑤ B．④⑤⑧C．③⑤⑧D．①③⑤解析：凡是活细胞，一般都能产生酶，①错、③正确；酶只能在细胞内合成，②错；酶的本质绝大部分是蛋白质，少数是RNA，④错、⑤正确；酶在代谢中只起催化作用，⑥⑦错、⑧正确。答案：C6．细胞代谢是细胞内各种化学反应的总称，而细胞内各种化学反应都是在酶的催化作用下完成的。下列关于酶的叙述，错误的是( )A．分化程度不同的活细胞中可能存在同一种酶B．正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行C．由于酶具有专一性，所以蛋白酶可以水解所有的肽键D．细胞代谢之所以易受环境影响，主要是因为温度能影响与其相关的酶的活性解析：选项A正确，有些酶是生命活动所必需的，比如与呼吸作用有关的酶，在分化程度不同的细胞中都存在；选项C不正确，蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性，蛋白酶能破坏蛋白质的空间结构，一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中某种特定的肽键，而不能作用于所有的肽键；选项D正确，酶的活性易受温度影响，因此细胞代谢易受环境影响。答案：C题组二 影响酶活性的因素分析7．下列有关酶的实验中自变量的叙述，不正确的是( )A．鉴定酶的化学本质是蛋白质的实验中，自变量是待测酶溶液和已知蛋白液B．验证酶的高效性的实验中，自变量是与底物相对应的酶溶液C．验证酶的专一性的实验中，自变量是不同种类的酶或不同的底物D．探究酶的最适温度的实验中，自变量是不同温度解析：选项A正确，鉴定酶的化学本质是蛋白质可利用双缩脲试剂，该实验的自变量就是待测的酶溶液和已知的蛋白液；选项B不正确，酶的高效性是酶与无机催化剂相比较得出的，因此在验证酶的高效性的实验中，自变量是与底物相对应的酶溶液和无机催化剂；选项C正确，验证酶的专一性，常见的实验设计有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，由此可知该实验的自变量是不同种类的酶或不同的底物；选项D正确，探究酶的最适温度的实验中需要设置一系列不同温度处理的实验组进行相互对照，因此该实验中的自变量是不同的温度。答案：B8．某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素，做了三个实验。相应的实验结果如下图所示，请分析回答下列问题。(1)实验1、2、3中的自变量分别为___________________________________________。(2)实验1的目的是探究____________________________________________________。(3)实验2探究了过氧化氢溶液的浓度对酶促反应速率的影响，该实验的结果显示________________________________________________________________________________________________________________________________________________，bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是_________________________________。(4)实验3的结果显示，过氧化氢酶的最适pH为________。实验还证实，当pH小于d或大于f时，过氧化氢酶的活性将永久丧失，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)从三个实验的结果图中可以看出，实验1、2、3的自变量分别是催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH。(2)实验1过氧化氢酶和无机催化剂FeCl3的作用结果进行对照，说明了过氧化氢酶具有高效性。(3)实验2的结果显示，在ab段对应的浓度范围内，O2产生速率随着过氧化氢溶液浓度的增大而增大，而当过氧化氢溶液达到b对应的浓度以后，O2产生速率不再增加，bc段O2产生速率不再增加的原因最可能是过氧化氢酶的量有限。(4)在pH为e时，溶液中剩下的过氧化氢的量最少，说明在这一pH下过氧化氢酶的活性最高；过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏，使酶永久失活。答案：(1)催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH(2)酶的高效性(3)在过氧化氢酶量一定时，在一定浓度范围内，过氧化氢溶液的浓度越高，O2产生速率越快，而当过氧化氢溶液的浓度达到一定值后，O2产生速率不再随过氧化氢浓度的增大而增大 过氧化氢酶的量有限(4)e 过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏对酶在细胞代谢中作用的理解(1)作为催化剂，酶具有一般催化剂应具有的特点：①酶只能催化热力学上允许进行的反应。②只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置。③在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。(2)酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥催化作用。(3)由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。(4)产生激素的细胞一定能产生酶，但产生酶的细胞不一定能产生激素。考点三 与酶有关的曲线分析[核心考点通关]1．表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)当底物量一定时，酶只能缩短达到反应平衡所需的时间，不改变产物的最大生成量。2．表示酶专一性的图像和曲线(1)图像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酶和被其催化的反应物分子都有特定的结构。(2)曲线①在底物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物的反应。②在底物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物的反应。3．酶促反应与反应时间的关系曲线(1)甲、乙、丙三图的时间t0、t1和t2是一致的。(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较低。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。4．影响酶促反应因素的曲线分析(1)温度和pH对酶促反应的影响①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏。③从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。②在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底物浓度达到一定值后，受酶数量限制，酶促反应速率不再增加。[特别提醒](1)人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左右，而胃液的pH在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。[题组突破演练]题组一 酶的特性及作用的曲线分析9．(2017·湖北武汉调研)如图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是( )A．物质A能提高该化学反应的活化能B．物质B能提高该种酶的催化活性C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响解析：从题图可知，加入酶和物质A后反应速率比只加酶的反应速率大，说明物质A提高了酶的活性，其不会提高化学反应的活化能，A错误。加入物质B和酶后的反应速率比只加酶的反应速率小，说明物质B降低了酶的活性，B错误。从题图还可看出，当底物浓度较大时，加入物质B和酶时与只加酶的反应速率一样，说明增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响，D正确。当底物浓度较小时，加入酶和物质A的反应速率比只加酶的反应速率大，说明减小底物浓度并不能消除物质A对该种酶的影响，C错误。答案：D10．下图甲表示某酶促反应过程，图乙表示该反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线(物质a的起始浓度为10mmol/L)。下列叙述错误的是( )A．物质a可能是麦芽糖但不可能是蔗糖B．在该实验条件下物质a在2min内可被完全分解C．若曲线①②③表示不同温度下的反应速率，则曲线①的温度低于曲线②和③D．若曲线①②③表示不同酶浓度下的反应速率，则曲线①酶浓度大于曲线②和③解析：麦芽糖是由两分子葡萄糖形成的，而蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖形成的，据图可知组成物质a的两个单体是相同的，因此，物质a可能是麦芽糖但不可能是蔗糖；在反应中反应物的浓度会逐渐减小，因此，曲线④表示反应物的浓度变化，据图可知在2min内反应物的浓度降为0，即物质a在2min内可被完全分解；由于低于最适温度和高于最适温度时酶活性都会下降，因此，不能确定曲线①与曲线②和③的温度大小关系；在其他条件相同时，酶的浓度越大，反应速率越快，图中曲线①能更快地达到反应的平衡点，说明曲线①酶浓度最大。答案：C题组二 影响酶促反应因素曲线分析11．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，下列相关说法不正确的是( )A．做图1所示的探究实验时不宜使用过氧化氢酶B．做图2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：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；淀粉在酸性条件下也会发生水解，所以图2实验的底物不宜用淀粉；图1和图2实验证明了酶的温和性，图3实验证明了酶的专一性，图4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时酶可能变性失活，D错误。答案：D12．如图表示某酶促反应速率在不同条件下的变化曲线，下列叙述错误的是( )A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度B．在BC段加大酶量会使反应速率增大C．由图可知，该酶促反应的最适温度为37℃D．该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大解析：影响AB段反应速率的主要因素是横坐标表示的因素，即底物浓度，A正确；BC段底物过量，故加大酶量会使反应速率增大，B正确；图中曲线Ⅰ代表的反应速率最大，但小于37℃、大于25℃的反应速率和大于37℃的酶促反应速率在图中没有体现，故不能说明37℃是该酶促反应的最适温度，C错误；由图中三条曲线的变化情况可推知，该酶促反应速率在一定范围内会随温度的升高而增大，D正确。答案：C考点四 有关酶的实验设计方法(实验探究)[核心考点通关]一、酶的本质与特性的实验探究方法1．酶的本质的实验探究方法——试剂检测法(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以，对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂进行鉴定即可。(2)设计方案项目实验组对照组材料待测酶溶液已知蛋白液(等量)试剂分别加入等量的双缩脲试剂现象是否呈现紫色呈现紫色结论呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质：否则该酶的化学本质不是蛋白质2.酶的高效性的实验探究方法——对比法(1)设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。(2)设计方案项目实验组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性3.酶的专一性的实验探究方法——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实验组材料同种底物(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二、影响酶活性因素的实验探究方法——梯度法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。相同时间内，酶促反应中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)。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12…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)[易混易错]酶的实验设计中2个易错点(1)在酶的最适温度探究实验中，酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜用碘液，不应该选用斐林试剂。(2)在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶置于不同pH条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物。[题组突破演练]题组 有关酶的实验探究分析13．请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计，补充实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂，试管，37℃恒温水浴锅，50～65℃水浴锅。(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。溶液试管 蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液 甲＋－＋－(2)实验步骤：①按照上表中的设计，取试管、加溶液。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。④________________________________________________________________________。(3)结果预测：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)结论：_____________________________________________________________。(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色沉淀的试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是________________________________________________________________________。解析：(1)对照试管甲，易知试管乙中要添加的是淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液；试管丙和试管丁就应该分别是试管甲和试管乙的对照实验。(2)根据步骤①的提示和题干所给的材料及用具，可以推出接下来要做的是“恒温反应”，并利用斐林试剂检测实验结果，观察实验现象和记录实验结果。(3)(4)根据实验设计，试管甲和试管乙中的反应能够进行，会出现砖红色沉淀；其他试管中的反应不能进行，不会出现砖红色沉淀，因此，可得出“酶的催化作用具有专一性”这一结论。(5)因为酶的活性受温度影响，20℃低于酶的最适温度，酶的活性较低，产生的还原糖较少，因此，产生砖红色沉淀的试管中的颜色比37℃时的浅。答案：(1)如下表溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液 甲＋－＋－乙－＋－＋丙＋－－＋丁－＋＋－(2)②将各试管中溶液放在37℃恒温水浴锅中一段时间后再按上表分别混匀，放入37℃恒温水浴锅中保温一段时间 ③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，在50～65℃水浴中处理一段时间 ④观察实验现象并记录实验结果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 (4)酶的催化作用具有专一性 (5)20℃低于酶的最适温度，酶活性低，产生的还原糖少14．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100mL体积分数为3%过氧化氢溶液的烧杯中，结果发现每一支试管都产生气体，然后将加入4个烧杯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：(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，底物对酶所催化反应速率的影响。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)如图所示关于酶特性的实验题的解题方法(1)认真审题，准确找出变量，围绕变量设置对照。如：①探究酶作用的专一性时，应围绕底物设置变量。②探究酶作用的高效性时，应围绕无机催化剂和酶制剂这一单一变量设置对照。③探究温度(或pH)对酶活性的影响时，应设置不同温度(或pH)处理进行对照，并确保变量控制的有效性，即应在底物与酶混合之前，先进行同温处理(或先用pH缓冲液调节酶和底物的pH)，后混合酶和底物。(2)设置实验步骤时，应注意：①根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组；②根据实验材料，结合实验原理，确定实验现象的观测手段；③除自变量外，确保其他实验条件相同且适宜；④合理确定操作程序，确保程序合理、表达准确。授课提示：对应学生用书第46页练全国高考真题——知考查重点1．(2016·高考全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量解析：测定酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH，所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入，反应时间的测定则应在底物与酶混合之后开始，据此可判断C项符合题意。答案：C2．(2016·高考全国卷Ⅱ)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：本题考查温度对酶活性影响实验的相关知识。(1)由图可见，在0～t1范围内，B组产物浓度最高，且曲线的切线斜率最大，可知B组酶活性最高。(2)由图可知，在时间t1之前，温度从20℃提高到40℃，酶促反应速度加快，所以，A组提高10℃后，酶催化反应的速度加快。(3)据图可知，C组在t2时，产物浓度远低于A、B两组，说明反应物并没完全反应完毕，而且t2前后产物浓度不变，说明酶已完全失活，因此，t2时增加底物量，产物不再增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有：高效性、专一性、作用条件较温和等。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 高效性和专一性练各地市模拟——知命题热点3．(2017·山东日照检测)下列有关ATP的叙述，不正确的是( )A．ATP直接为生命活动供能的过程消耗水B．人体在饥饿状态下，细胞中ATP的含量仍可保持动态平衡C．ATP脱去两个磷酸基团后可以参与合成RNAD．ATP的合成与水解所需的酶相同解析：ATP直接为生命活动供能的过程为ATP的水解过程，消耗水，A正确；人体在饥饿状态下，细胞中ATP的含量仍可通过和ADP的相互转化保持动态平衡，B正确；ATP脱去两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，腺嘌呤核糖核苷酸是合成RNA的原料，C正确；ATP的合成需要合成酶，ATP水解需要水解酶，酶具有专一性，两种酶不同，D错。答案：D4．(2017·山西四校联考)乳糖酶催化乳糖水解。有两项与此相关的实验，其他实验条件均设置为最适条件，实验结果如下表，以下分析正确的是( )实验一(乳糖浓度为10%)酶浓度0%1%2%4%5%相对反应速率02550100200实验二(酶浓度为2%)乳糖浓度0%5%10%20%30%相对反应速率025506565A.实验一增加乳糖浓度，相对反应速率将降低B．实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再加大C．实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率不再加大D．实验二若温度升高10℃，相对反应速率将增大解析：实验一增加乳糖浓度，相对反应速率可能增大，A错误；实验二中乳糖浓度为20%与30%时相对反应速率相等，所以实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率将不再加大，B正确；实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率可能继续加大，C错误；实验条件均设置为最适条件，所以提高温度，酶的活性下降，因此实验二若温度升高10℃，相对反应速率将减小，D错误。答案：B授课提示：对应学生用书第305页一、选择题1．下列关于ATP的叙述，不正确的是( )A．动物细胞中合成ATP所需的能量来自糖类等能源物质中的化学能B．植物细胞中合成ATP所需的能量全部来自光反应固定的太阳能C．温度的突然变化会影响ATP与ADP相互转化的速率D．细胞呼吸过程产生的ATP是供应细胞生命活动的直接能源解析：植物细胞内合成ATP的途径有光合作用和细胞呼吸，前者合成ATP所需的能量来自光反应固定的太阳能，后者合成ATP所需的能量来自糖类等有机物中储存的稳定的化学能；温度会影响酶的活性，ATP与ADP相互转化的反应是酶促反应，所以温度的突然变化会影响ATP与ADP相互转化的速率。答案：B2．ATP是一种高能磷酸化合物。下列关于ATP的叙述正确的是( )A．如细胞代谢强度增加一倍，则细胞内ATP的含量也将增加一倍B．ATP中全部高能磷酸键断裂后，形成的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸C．ATP分子结构中含有一个普通磷酸键，该键易断裂也易形成D．有丝分裂后期，受纺锤丝牵引，着丝点断裂，该过程需要ATP水解供能解析：细胞内ATP与ADP的含量很少且保持相对稳定，A错误；ATP分子结构中易断裂也易形成的是高能磷酸键，C错误；着丝点分裂并非纺锤丝牵引所致，D错误。答案：B3．有关酶和ATP的说法，正确的是( )A．所有酶均在核糖体上合成B．检测蛋白酶的催化作用可用双缩脲试剂检验反应物是否完全分解C．有机物氧化分解释放出的能量少部分转移到ATP中D．在ATP中A代表腺苷，P代表磷酸基团，T代表三个高能磷酸键解析：酶的化学本质是蛋白质或RNA，核糖体上合成的是蛋白质，A项错误；蛋白酶本身是蛋白质，催化蛋白质水解后本身不变，仍可与双缩脲试剂发生反应，B项错误；有机物氧化分解释放的能量只有少部分转移到ATP中，其余以热能的形式散失，C项正确；ATP中的T代表磷酸基团的数目是三个，D项错误。答案：C4．下列有关酶的说法中正确的是( )A．酶能改变化学反应速率是因为其能提高反应物的活化能B．验证酶的专一性时，自变量可以是酶的种类；验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度C．人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，都在起作用后被灭活D．形成酶需要消耗ATP，形成ATP需要酶的催化解析：选项A，酶能改变化学反应速率是因为其能降低化学反应的活化能。选项B，验证酶的专一性时，自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类；验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类。选项C，人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，激素和神经递质在起作用后被灭活，酶不被灭活。选项D，无论是蛋白质还是RNA，形成过程都需要消耗ATP，而形成ATP需要酶的催化。答案：D5．下列有关酶的叙述，正确的是( )A．酶的数量因参与化学反应而减少B．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸C．同一生物体内的各种酶催化反应条件都相同D．任何一个活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用解析：酶是催化剂不参与化学反应过程，因此在化学反应前后数量不变，A错误；绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，因此酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，B正确；同一生物体内不同的酶的最适pH不同，如胃蛋白酶的最适pH偏低，胰蛋白酶则偏高，C错误；酶在细胞外也能起催化作用，如唾液和淀粉在试管中的反应，D错误。答案：B6．下列关于细胞代谢与酶、ATP的关系的描述，正确的是( )A．酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性B．酶、ATP都与细胞代谢密切相关，但两者的合成并无直接关系C．洋葱鳞片叶内表皮细胞中产生ATP的场所有叶绿体、线粒体等D．与激素及载体蛋白等一样，酶起到调节作用后并不失活解析：酶的合成与遗传物质有关，具有物种差异性，不同生物体内的ATP是相同的，不具有物种差异性，A正确；酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要酶的催化，B错误；洋葱鳞片叶内表皮细胞中无叶绿体，C错误；酶不起调节作用，只起催化作用，D错误。答案：A7．(2017·黑龙江哈尔滨统考)在甲、乙、丙三支试管中加入下列物质并保温一段时间后，有关分析不正确的是( )编号甲乙丙步骤12mL可溶性淀粉溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL可溶性淀粉溶液步骤21mL淀粉酶溶液1mL麦芽糖酶制剂0.5mL淀粉酶溶液0.5mL麦芽糖酶制剂步骤3适宜温度下保温至反应完成A.温度、pH在本实验中均属于无关变量B．加入碘液后，溶液变蓝的只有乙试管C．加入斐林试剂后水浴加热，溶液呈现砖红色的有甲试管和丙试管D．加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均变蓝色解析：甲、乙的自变量是酶的种类，可验证酶的专一性，温度、pH在本实验中均属于无关变量，A正确；甲试管淀粉在淀粉酶的作用下水解产生还原糖，加入斐林试剂后水浴加热，故会出现砖红色沉淀，乙试管麦芽糖酶不能水解淀粉，不能产生砖红色沉淀，丙发生和甲一样的过程，B和C正确；加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均出现紫色现象，D错误。答案：D8．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理的是( )A．本实验的因变量是不同的催化剂B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等C．1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能解析：本实验的因变量是气泡的产生速率，即过氧化氢的分解速率，A错误。温度是自变量，酶的用量是无关变量，B错误。1号与3号、1号与4号中都只有一个实验变量不同，可分别构成对照实验，C正确。2号在高温下反应加快，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态，D错误。答案：C9．(2017·浙江宁波测试)图中曲线a表示在最适温度、最适pH条件下，底物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析，下列叙述不正确的是( )A．在曲线的AB段限制反应速率的主要因素是底物浓度B．在曲线的B点时再加入一定量的酶，可以用曲线b表示C．酶的数量减少后，图示反应速率可用曲线c表示D．减小pH，重复该实验，曲线中B点位置不变解析：在曲线的AB段，随着底物浓度的增大，反应速率增大，限制因素是底物浓度，A正确；酶量的增加可以增大化学反应速率，B正确；酶量减少可以降低化学反应速率，C正确；pH影响酶活性，与最适pH相比，减小pH，酶活性降低，化学反应速率降低，B点位置下降，D错误。答案：D10．如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读，正确的是( )A．若a、b、c表示温度，则b曲线对应的温度为最适温度B．若a、b、c表示pH，则在c曲线对应的pH条件下，酶已失活C．若a、b、c表示酶的浓度，则a曲线对应的酶浓度最大D．若K＋、Mg2＋对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用，则c曲线对应的是加K＋的实验解析：由图示可知，a曲线剩余量减少最快，反应速率应最快，A错误；在a、b、c对应的pH条件下，酶均具有活性，B错误；酶浓度越大，反应速率越快，C正确；据选项所给信息可判断出a曲线对应的应该是加K＋的，c曲线对应的应该是加Mg2＋的，D错误。答案：C11．(2017·山东实验中学诊断)某班研究“温度对酶的活性影响”实验时，两个小组的同学选择了不同的实验材料开展探究，第一组选择淀粉酶水解淀粉进行实验，第二组利用肝脏研磨液与Fe3＋催化过氧化氢开展实验，其结果如图所示，下列相关分析不合理的是( )A．两小组同学都采用数学建模表示研究结果B．酶的催化效率不一定比无机催化剂高C．两组实验数据都反映了酶在最适宜温度时产物积累量或生成量最多D．两小组实验都反映了温度过高或过低都不利于酶的催化作用解析：由第一组乙图可以看出最适宜温度时产物积累量不是最多，因为最适温度以后酶活性虽然下降，但底物仍在分解产物积累量还在增加。C错误。答案：C12．(2017·河南开封名校月考)用植物纤维纺织衣物时，需除去织物纤维上的淀粉浆(称为退浆)。传统工艺是用烧碱进行退浆，但是对环境造成的污染很严重。现在常用的淀粉酶是从细菌体内提取的，在使用过程中常加入NaCl作为酶的激活剂。随自变量的变化，酶的活性没有发生变化的是( )A．酶浓度对退浆效果的影响B．温度对退浆效果的影响C．pH对退浆效果的影响D．NaCl浓度对退浆效果的影响解析：温度和pH均能影响酶的活性，因此B、C两个选项中退浆率的变化是由酶活性的变化引起的。由题目信息可知，NaCl是酶的激活剂，因此D选项中退浆率的变化也是由酶活性的变化引起的。A选项中，退浆率的变化是由酶的浓度引起的，酶的活性是相同的。答案：A二、非选择题13．某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究温度对酶活性的影响”后，想进一步探究在一个小区间内的两个温度t1、t2(t1取4支试管，编号A、B、C、D，向A、B两试管中各加5mL5%的淀粉溶液，向C、D两试管中各加入2mL淀粉酶溶液，将试管A、C和试管B、D分别置于温度为t1、t2的恒温水浴中保温10min，然后将C、D两试管中的溶液分别加到A、B两试管中，摇匀后继续在各自的恒温水浴中保温10min。请分析回答：(1)图示中Tm为酶的________。(2)该实验的自变量是________，实验中需控制的无关变量主要有________(写出两种即可)。(3)利用提供的U形管(已知溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜)继续完成探究实验。实验步骤：①从试管A、B中取________的溶液，分别倒入U形管的A、B两侧并标记液面高度；②一段时间后观察________的变化。实验结果预测和结论：①如果________，则温度为t1时淀粉酶的活性强；②如果________，则温度为t2时淀粉酶的活性强；③________________________________________________________________________。解析：(1)分析题图曲线特点可知，温度为Tm时对应的酶活性最大，则Tm是该酶的最适温度。(2)题干信息交代本题是探究温度为t1、t2时酶的活性，则本实验的自变量是温度，除了温度之外其他影响实验结果的因素都是无关变量，如pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等。(3)本小题的因变量是淀粉分解的量，因溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜，淀粉分解得越多溶液的物质的量浓度越大，吸水能力就越强，液面就会随之升高。实验结果有3种情况：①A侧液面上升，B侧液面下降；②A侧液面下降，B侧液面上升；③A、B两侧液面高度相同。答案：(1)最适温度 (2)温度 pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等 (3)实验步骤：①等量 ②(两侧)液面 实验结果预测和结论：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，则温度为t1、t2时淀粉酶的活性相同14．(2017·广东广州质检)某学校生物兴趣小组进行探究pH对淀粉酶催化淀粉水解速率影响的实验，小潘同学制订了下列实验方案：实验方案(以下步骤依次进行)：①取5支试管，标上A、B、C、D、E。②在A、B、C、D、E5支试管中分别加入1mL质量分数2%的新鲜唾液淀粉酶溶液。③向5支试管中分别加入10mL质量分数为3%的淀粉溶液。④在A试管中加入2mL质量分数为2%的盐酸，B试管中加入2mL质量分数为5%的盐酸，C试管中加入2mL蒸馏水，D试管中加入2mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液，E试管中加入2mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液，摇匀。⑤室温下进行实验5min后，从各试管中分别取3份样液以测定计算相应组别的淀粉含量。(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误，并加以改正。①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(2)小朱同学对上述实验方案修正后，重新进行了实验，记为实验一。同时还做了如下实验二：将加入5支试管中的淀粉酶溶液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中淀粉含量变化，实验结果如图。请分析回答：①实验一中的自变量是______________，无关变量有____________(写出两种)。②曲线甲是实验________的结果，理由是______________。③曲线甲和乙中，淀粉含量的最低点所对应的横坐标相同的原因是____________________；当pH上升到一定值时两组实验的淀粉含量均为100%，请分析其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)小李同学对该探究活动存在一个疑问，他不肯定在没有唾液淀粉酶的情况下，淀粉在不同pH的溶液中是否发生水解，若要解答这一疑问，应对实验方案进行怎样的修正：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)本实验探究pH对淀粉酶催化淀粉水解速率影响，在②步骤中加入了唾液淀粉酶，在步骤③不应加入淀粉溶液，若加入淀粉溶液二者反应达不到实验目的。所以应先进行④再进行③。在步骤⑤中应对温度等无关变量加以控制，所以⑤应改为将5支试管放在适宜的恒温水浴中，实验进行5min后测定试管中可溶性淀粉的含量。(2)①由图可知本实验探究不同pH条件下酶的活性，所以自变量是pH，无关变量包括温度、唾液淀粉酶溶液的量等。②曲线甲是实验二的结果，因为pH为7时(最适pH实验条件下)，曲线甲对应淀粉分解量比曲线乙少。③由图中可以看出曲线甲和乙的最低点对应的pH一样，这是因为同一种酶的最适pH是一定的，不会随浓度的不同而改变；当pH上升到一定值时两组实验的淀粉含量均为100%，这是因为高pH使淀粉酶失去活性，不能催化淀粉的分解。(3)在实验步骤①中添加五支试管，分别对应A′、B′、C′、D′、E′五组，在步骤②中不加入2%的新鲜唾液淀粉酶溶液，而是加入1mL蒸馏水，其余按原实验步骤和条件进行。答案：(1)①实验中③④的顺序不对，应先进行④再进行③②没有对温度等无关变量进行控制，步骤⑤应改为将5支试管放在适宜的恒温水浴中，实验进行5min后测定试管中可溶性淀粉的含量(2)①pH 实验温度、唾液淀粉酶溶液的量②二 pH为7时(最适pH实验条件下)，曲线甲对应淀粉分解量比曲线乙少③同一种酶的最适pH是一定的，不会随浓度的不同而改变 高pH使淀粉酶失去活性，不能催化淀粉的分解(3)在实验步骤①中添加五支试管，分别对应A′、B′、C′、D′、E′五组，在步骤②中不加入2%的新鲜唾液淀粉酶溶液，而是加入1mL蒸馏水，其余按原实验步骤和条件进行第四讲 能量之源——光与光合作用(二)[考纲展示]影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)授课提示：对应学生用书第60页一、影响光合作用的因素和化能合成作用1．影响光合作用的因素(1)光合作用强度①含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。②两种指标：一定时间内(2)影响光合作用的环境因素①空气中CO2的浓度。②土壤中水分的多少，温度的高低。③光照的长短与强弱，光的成分。2．光合作用与化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物能量光能氧化无机物放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌等微生物二、光合作用和细胞呼吸的关系1．光合作用和细胞呼吸的区别光合作用细胞呼吸物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能―→化学能化学能―→ATP中活跃的化学能＋热能实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(有氧呼吸主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行2.光合作用与细胞呼吸的联系(1)过程联系(2)物质联系①C元素：CO2(CH2O)丙酮酸CO2②O元素：H2OO2H2O③H元素：H2O[H](CH2O)[H]H2O(3)能量联系1．光照强度：直接影响光反应的速率，光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。2．温度：影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。3．CO2浓度：是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率。4．矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分。5．光合速率与呼吸速率的关系：(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。(3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。有关外界因素对光合及呼吸作用影响的4个易混易错点(1)误认为水是影响光反应，实际是植物缺水，气孔关闭，CO2供应减少，暗反应减弱。(2)误认为光下只进行光合作用：光下绿色植物并不是只进行光合作用，细胞呼吸同时进行，如果有氧气释放，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；如果有二氧化碳释放，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。(3)忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。(4)忽略CO2浓度对呼吸作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。授课提示：对应学生用书第61页考点一 光合作用的影响因素及应用[核心考点通关]1．内部因素(1)与植物自身的遗传特性有关，如阴生植物和阳生植物，如图1所示。(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。2．外界因素对光合速率的影响(1)单因素对光合速率的影响因素图像及原理分析关键点及线段应用光照强度光照强度通过影响光反应速率，影响ATP及[H]的产生速率，进而影响暗反应速率①A—细胞呼吸强度，B—光补偿点，C—光饱和点；②AC段，光合作用速率随光照强度的增加而增加；③C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化；④阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置等都是这一原理的具体运用温度温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率(主要是暗反应)①B点对应的温度为最适生长温度；②AB段，随温度升高光合作用速率升高；③BC段，随温度升高光合作用速率降低①冬天利用温室大棚提高温度，促进植物生长；②温室中，增加昼夜温差，减少夜晚有机物的消耗，有利于有机物的积累CO2浓度、矿质离子浓度CO2浓度影响暗反应中CO2的固定，矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成①AB段，随CO2浓度或矿质离子浓度的增加光合作用速率升高；②B点后，随CO2浓度的增加光合作用速率不再升高；③B点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降(细胞失水)①增加大田中的空气流动，以增加CO2浓度；②温室中可使用CO2发生器，以增加CO2浓度；③合理施肥，补充土壤中的矿质元素绿叶的面积叶面积指数＝叶片总面积/土地面积通过影响光合作用强度及细胞呼吸强度来影响干物质的积累。图中阴影部分面积即干物质的积累量①OB段，随叶面积指数的不断增大，进行光合作用的叶片面积也在增加，总光合作用速率增加；②BA段，随叶面积指数的不断增大，叶片重叠较严重，进行光合作用的叶片面积基本不再增加，总光合作用速率几乎不增加；③OA段，随叶面积指数的增大，进行细胞呼吸的叶片面积增加，总呼吸速率增加适当间苗，合理密植，适当修剪，避免徒长(2)多因素对光合速率的影响图像含义P点时，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，白天可适当提高温度，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[题组突破演练]题组 对光合速率的影响因素分析1．玉米与其他植物间行种植称为间作，单独种植玉米称为单作。玉米与大豆间作可增产(已知玉米株高大于大豆)。如图是玉米与大豆间作和玉米单作在不同光照强度下测得的玉米吸收CO2的速率(假设间作与单作农作物间的株距、行距均相同)。请分析回答下列问题：(1)光照强度为a时，间作和单作光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)光照强度为c时，间作的光合速率比单作高，从环境角度分析，间作时对________和________的利用优于单作。(3)光照强度为b时，单作玉米的叶绿体固定CO2的速率为________μmol·m－2·s－1。(4)光照强度为d时，玉米间作时叶肉细胞中产生的[H]和ATP的量比单作时________(填“多”“少”或“相等”)。解析：(1)光照强度为a时，间作和单作光合速率无明显差别的主要原因是光照强度过低。(2)影响光合速率的环境因素主要是光照、温度、CO2浓度等，c点时间作光合速率比单作高，此时间作对CO2和光照的利用更加充分。(3)光照强度为b时，单作玉米净光合作用吸收CO2的速率为10μmol·m－2·s－1，呼吸作用产生CO2的速率为5μmol－2·s－1，故叶绿体固定CO2的速率为15μmol·m－2·s－1。(4)光照强度为d时，玉米间作光合作用速率大于单作，叶肉细胞中产生的[H]和ATP的量也比单作时多。答案：(1)光照强度低(弱) (2)CO2 光能(或答“光照”) (3)15 (4)多2．(2017·湖北七市教科研协作体联考)如图是某经济作物光合作用的研究结果，据图回答： (1)图甲为该作物在光合作用最适温度下，净光合速率受CO2浓度和光强影响的变化曲线。在CO2浓度小于a时，中光强下该作物呼吸作用产生的CO2量________(填“>”“＝”或“<”)光合作用利用的CO2量；在CO2浓度为b时，高光强下该植物叶肉细胞的净光合速率________(填“>”“＝”或“<”)m。(2)图乙是初夏某天在遮光50%的条件下，温度、光强、植物净光合速率和气孔导度(气孔开张的程度)的日变化趋势。8：00到12：00光照强度增强而净光合速率降低，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6：00时产生ATP的细胞器是____________。若此时去掉遮光物，短时间内叶肉细胞内的叶绿体中C3化合物含量____________。解析：(1)据图甲分析可知，在CO2浓度小于a时，中光强下该作物呼吸作用产生的CO2量>光合作用利用的CO2量，所以此时净光合速率小于0；在CO2浓度为b时，图示数值m(表示高光强下该植物的净光合速率)＝该植物叶肉细胞的实际光合速率－该植物所有活细胞总的呼吸速率，而该植物叶肉细胞的净光合速率＝该植物叶肉细胞的实际光合速率－该植物叶肉细胞的呼吸速率，因此，在CO2浓度为b时，高光强下该植物叶肉细胞的净光合速率>m。(2)根据图乙可知，8：00到12：00气孔导度基本不变，说明此时净光合速率降低的主要原因与气孔导度无关，而是由于温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小；6：00时净光合速率大于0，说明此时植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，所以产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体；若此时去掉遮光物，光照增强，光反应产生的[H]和ATP增加，叶绿体内被还原的C3增多，所以短时间内叶肉细胞内的叶绿体中C3化合物含量会减少。答案：(1)> >(2)温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小 线粒体和叶绿体 减少3．(2017·辽宁沈阳监测)科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。据图回答下列问题：(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是________，其直接影响是使光合作用产生的________和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中________过程速率。(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是________和________不同。(3)根据上述已有条件，在光照强度为c时，________(填“能”或“不能”)确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下人们获得的光合产物较多。解析：(1)a点时光照强度较弱，植物的光合作用强度较低，因此该点的限制因素主要是光照强度，原因是光反应弱，产生的[H]和ATP少，限制暗反应中C3的还原。(2)b点时，曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度，曲线Ⅱ和Ⅲ的自变量为CO2浓度。(3)人们获得的光合产物应为有机物的积累量，因为在不同温度下植物的呼吸强度未知，因此无法判断光照强度为c时，哪种条件下获得的光合产物最多。答案：(1)光照强度 [H] C3还原 (2)温度 CO2浓度 (3)不能考点二 光合作用与细胞呼吸的关系[核心考点通关]1．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源与去路项目来源去路[H]光合作用光反应中水的光解作为还原剂用于暗反应阶段中C3的还原有氧呼吸第一、第二阶段产生用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放出大量的能量ATP光合作用光反应阶段合成ATP，所需能量来自色素吸收的太阳能用于暗反应阶段C3的还原，以稳定的化学能的形式储存于有机物中有氧呼吸第一、二、三阶段均能产生，第三阶段产生的能量最多。能量来自有机物的氧化分解作为能量“通货”，用于各项生命活动2.常考易错的植物“三率”(1)植物“三率”间的内在关系①呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(2)植物“三率”的判定①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率。②根据关键词判定检测指标呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量3.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(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)各点(段)的光合作用和呼吸作用分析曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所植物组织外观表现图示A点只进行细胞呼吸，不进行光合作用胞质基质和线粒体从外界吸收O2，向外界排出CO2AB段(不含A、B点)呼吸量>光合量细胞质基质、线粒体、叶绿体从外界吸收O2，向外界排出CO2B点光合量＝呼吸量与外界不发生气体交换B点之后光合量>呼吸量从外界吸收CO2，向外界释放O2——此时植物可更新空气,[易混易错]光合与呼吸曲线分析的2个易错点(1)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。如下图中n值为净光合速率(虚线表示)，n值＝总光合速率－呼吸速率。(2)解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息①光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起可作为呼吸强度指标。②光照下吸收CO2量应为净光合量。③光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。[题组突破演练]题组一 光合作用与呼吸作用过程分析4．下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述，正确的是( )A．CO2合成葡萄糖的过程发生在叶绿体中，葡萄糖分解成CO2的过程发生在线粒体中B．叶绿体在白天进行ATP的合成，在夜晚进行ATP的水解C．ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中仅随水的生成而产生D．白天细胞光合作用消耗的ATP大于其呼吸作用产生的ATP解析：选项A，CO2合成葡萄糖的过程发生在叶绿体中，而葡萄糖分解成CO2的过程发生在细胞质基质和线粒体中。选项B，叶绿体中ATP的合成和水解都发生在白天。选项C，ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中不只随水的生成而产生，有氧呼吸第二步也有ATP生成。选项D，白天细胞光合作用消耗的ATP全部用于产生有机物，而有机物并不全部用于有氧呼吸分解，其呼吸作用产生的能量也只有部分用于产生ATP，所以白天细胞光合作用消耗的ATP大于其呼吸作用产生的ATP。答案：D5．(2017·广西四市适应性检测)某科研小组在25℃条件下对植物甲和植物乙叶肉细胞的光合作用特性进行了研究，结果如图所示。(1)图中A点条件下植物甲叶肉细胞产生ATP的细胞器有____________，B点条件下植物乙叶肉细胞进行光合作用消耗CO2的速率为________。(2)在本实验条件下，植物甲叶肉细胞的最大净光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的最大净光合速率。在无光条件下植物________(填“甲”或“乙”)的干重减少得更快。(3)另有研究发现沙尘天气会影响这两种植物的生长，分析认为：首先沙尘天气遮挡阳光直接影响光合作用的________阶段；其次沙尘堵塞植物叶气孔，影响光合作用的________阶段。解析：(1)A点条件下，植物甲的叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等，叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸产生ATP的细胞器分别是叶绿体和线粒体。B点条件下，植物乙的叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等，植物乙叶肉细胞的呼吸速率为10μmol·m－2·s－1，则光合速率也为10μmol·m－2·s－1。(2)二氧化碳吸收速率即净光合速率，从图中可知植物甲叶肉细胞的最大净光合速率大于植物乙的最大净光合速率。在无光条件下，植物只进行呼吸作用，图中显示植物乙的呼吸速率大于植物甲，因此，在无光条件下植物乙的干重减少得更快。(3)光照减弱后会直接影响光反应。环境中二氧化碳通过气孔进入植物的叶肉细胞，二氧化碳参与暗反应，气孔堵塞后会影响暗反应。答案：(1)叶绿体和线粒体 10μmol·m－2·s－1 (2)大于 乙 (3)光反应 暗反应题组二 光合速率与呼吸速率分析判断6．光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，图甲表示绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间的关系。图乙表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物的光合作用速率和呼吸作用速率的影响，图中实线表示实际光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。据图分析回答下列问题：(1)图甲中，①～⑤过程(仅考虑有氧条件)中能使ADP含量减少的过程是________(写标号)，②过程中发生的能量变化是________，④过程可发生在植物细胞的________中。(2)分析图乙可知，光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与________作用有关的酶对高温更为敏感；在光合作用和呼吸作用过程中，有关酶的作用机理是______________。(3)若昼夜不停地光照，图乙植物生长的最适宜温度约是________；若温度保持在25℃的条件下，长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该植物________(填“能”或“不能”)正常生长；若该植物在密闭环境中，温度为40℃时，体内最可能积累________。解析：(1)图示①②③④⑤分别为光合作用光反应阶段、暗反应阶段的还原反应、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第二阶段、暗反应阶段中二氧化碳的固定，其中①③④过程产生ATP，消耗ADP，ADP含量减少。光合作用暗反应阶段的还原反应消耗光反应阶段产生的ATP和[H]，生成有机物，将(ATP中)活跃的化学能转化为(葡萄糖或有机物中)稳定的化学能。植物细胞中有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中。(2)温度超过50℃时，光合作用速率降为0，呼吸作用还可进行，说明与光合作用有关的酶对温度较为敏感。(3)有机物积累量＝光合作用制造的有机物量－呼吸作用消耗的有机物量，二者差值越大，单位时间积累的有机物越多，植物生长越快，由图可以直接看出，30℃时植物积累的有机物最多，生长最快。在25℃条件下，进行12小时光照，光合作用吸收的二氧化碳量为6×12＝72；呼吸作用进行了24小时，释放的二氧化碳量为2×24＝48，光合作用制造的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量，该植物能够正常生长。温度为40℃时，由于呼吸作用强度大于光合作用强度，呼吸作用过程中消耗的氧气量多于光合作用过程中产生的氧气量，密闭容器中的氧气浓度逐渐降低，该植物会由于氧气供应不足而进行无氧呼吸积累酒精。答案：(1)①③④ (ATP中)活跃的化学能转化为(葡萄糖或有机物中)稳定的化学能 线粒体(2)光合 降低化学反应的活化能 (3)30℃ 能 酒精7．下图表示在不同光照条件下测定的某种植物光合速率(以O2释放量为测定指标)变化情况。请分析回答：(1)图中bc段限制叶片光合速率的主要环境因素是____________________。若其他条件不变，对叶绿素而言，有效辐射的光主要是__________________________________。(2)在图中cd对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是____________。经测定，晴天遮光条件下该植物的CO2平均释放速率为0.8μmol/(m2·s)，则a点时该植物O2产生速率约为________μmol/(m2·s)。(3)在实验过程中，给该植物浇灌HO，发现叶肉细胞中出现了(CHO)。分析其最可能的转化途径是：HO先参与__________________________________________________。(4)叶绿素分子中的Mg2＋可被Cu2＋置换，实验中用含Cu2＋的试剂处理叶片，形成的铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色，其原因可能是____________________________________________________________________________。(5)经测定，该植物细胞内DNA、RNA和蛋白质的物质含量比值为10∶31∶119，经植物生长调节剂Ttgx－15处理细胞后，细胞内物质含量比值变为10∶46∶220。据此分析，Ttgx－15作用于植物细胞的分子机制是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)与晴天相比，阴天bc段温度和光照强度都比较低，因此在bc段限制叶片光合速率的主要环境因素是光照强度和温度。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)净光合速率大于0时植物积累有机物，净光合速率小于0时消耗有机物，因此图中cd对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是先减少后增加。植物O2产生速率＝净光合速率＋呼吸速率＝1.0＋0.8＝1.8[μmol/(m2·s)]。(3)HO可参与有氧呼吸(第二阶段)生成二氧化碳(C18O2)，二氧化碳(C18O2)再参与光合作用暗反应可生成有机物(CHO)。(4)叶绿素不太稳定，光、酸、碱、氧化剂等都会使其分解，实验中用含Cu2＋的试剂处理叶片，形成的铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色，其原因可能是铜代叶绿素比叶绿素(化学性质)更稳定。(5)根据数据对比可以看出，经植物生长调节剂Ttgx－15处理细胞后，RNA和蛋白质含量相对升高，因此可推断Ttgx－15可能通过促进基因表达过程从而发挥作用。答案：(1)光照强度、温度 红光和蓝紫光(2)先减少后增加 1.8(3)有氧呼吸(第二阶段)生成二氧化碳(C18O2)，二氧化碳(C18O2)再参与暗反应(光合作用)生成有机物(CHO)(4)铜代叶绿素比叶绿素(化学性质)更稳定(5)(Ttgx－15)对细胞内的转录(和翻译)过程(或答“基因的表达”)有促进作用考点三 测定净光合速率的方法及有机物变化曲线分析[核心考点通关]一、测定净光合速率的方法1．NaHCO3溶液作用：烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。2．植物净光合速率测定指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即表示净光合速率。3．条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。[易混易错]测定光合速率实验的3个易混易错点(1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。[方法技巧](1)上图测得的净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。(2)光补偿点和光饱和点①植物光合作用所利用的CO2与该温度条件下呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时的光照强度称为光补偿点。如图B点。②当光照强度增加到一定值后，植物的光合作用强度不再随光照强度的增加而增加或增加很少时，这一光照强度就称为光饱和点。如图C点。(3)补偿点和饱和点并不是固定不变的①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。③与阳生植物相比，阴生植物CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。二、有机物情况变化曲线及密闭环境中一昼夜CO2含量的变化曲线1．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(1)开始进行光合作用的点：b。(2)光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。(3)开始积累有机物的点：c。(4)有机物积累量最大的点：e。2．密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线(1)光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。(2)该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。[题组突破演练]题组一 光合速率的测定方法及应用分析8．(2017·湖北襄阳调研)为探究环境因素对光合作用强度的影响，多个兴趣小组设计实验进行研究。实验材料和用具：100mL量筒、20～500W的台灯、冷开水、NaHCO3、黑藻等。实验步骤①准备6套如图所示的装置，编号为1～6。在可乐瓶中各加入约500mL0.01g/mLNaHCO3溶液后用冷开水充满。②取6等份黑藻分别放入1～6号装置。③将6套装置放入暗室中，然后分别用20W、50W、75W、100W、200W和500W的台灯等距离地照射1～6号装置，观察气泡的产生情况。④30min后停止光照，测量光合作用释放的O2的体积。实验结果不同光照条件下O2的释放量(mL)组次20W50W75W100W200W500W一1.85.09.012.021.019.0二1.85.38.011.520.018.0三2.05.08.012.020.019.0均值1.875.108.3311.8320.3318.67对该实验进行分析，回答有关问题：(1)该实验中的自变量是________。列出实验中的两个无关变量：________。(2)根据装置图，上表中各组次的实验数据是如何读出的？________________________________________________________________________。(3)将实验处理结果绘成柱形图。(4)上表中测得的O2量并非光合作用实际产生的O2量，其原因是________________________________________________________________________。(5)对表中数据进行分析并得出结论：____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)据题干分析可知，该实验中的自变量是光照强度。实验中的无关变量有CO2(或NaHCO3溶液)浓度、温度、pH、黑藻。(2)根据装置图，表中各组次的实验数据是读量筒中收集到的水的体积读出的。(3)根据表格中的数据，横坐标为光照强度，纵坐标为O2的释放量绘制出不同光照强度下O2的释放量的柱形图。(4)黑藻自身的细胞呼吸会消耗氧气，故通过该实验测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量。(5)对表中数据进行分析，得出在20～200W范围内随着光照强度的不断增强，光合作用释放的O2量也在升高，但光照强度达500W时释放O2量反而降低，说明适当提高光照强度可以提高光合作用的强度。答案：(1)光照强度 CO2(或NaHCO3溶液)浓度、温度、pH、黑藻(任选两项)(2)读量筒中收集到的水的体积(3)如图所示(4)黑藻自身的呼吸作用会消耗O2(5)在20～200W范围内随着光照强度的不断增强，光合作用释放的O2量也在升高，但光照强度达500W时释放O2量反而降低，说明适当提高光照强度可以提高光合作用的强度9．初春时节，实验人员将图甲、图乙两个装置置于室外自然环境中，恒温箱内的温度恒定且适宜。用二氧化碳浓度探测仪检测玻璃箱中24h内的二氧化碳浓度变化情况，分析数据后绘制出图1、图2两条曲线。据图回答下列问题：(1)图1中的曲线是根据图__________装置测得的数据绘制成的。为了使装置中的植物在24h内的有机物净积累量最大，应该怎样调节保温玻璃箱内的温度？________________________________________________________________________。(2)从有机物净积累量的大小来看，图1中的a时与图2中的________时对应的植物生理状态相同。(3)实验过程中，8～16时两实验装置的温度相同且恒定。若图2中的曲线是根据图甲装置的实验数据绘制的，则12～16时这段时间内，导致光合作用速率下降的主要原因有________________________________________________________________________。解析：(1)由于晚上没有光照，植物只进行呼吸作用，因此降低晚上的温度，可减少有机物的消耗。(2)图1中的a时，植物的光合作用速率与呼吸作用速率相等，对应图2中CO2吸收速率为0的时刻，即8时和16时。(3)随着光合作用的持续进行，密闭玻璃箱中的CO2浓度持续下降，这也是影响午后光合作用速率下降的一个重要因素。区分图甲、乙烧杯中清水与适宜浓度的CO2缓冲液的作用是解答本题的关键。答案：(1)甲 降低晚上的温度 (2)8、16 (3)光照强度、二氧化碳浓度题组二 有机物及CO2含量变化曲线分析10．(2017·新疆乌鲁木齐诊断)如图表示某绿色植物在夏季晴朗的一天中CO2吸收速率的变化，下列有关叙述正确的是( )A．曲线a～b段上升的主要原因是温度不断升高，使光合作用增强B．曲线b～c段下降的原因是光反应所需的水分不足C．曲线d～f段下降的原因是呼吸作用不断加强D．曲线上a、e点，光合作用的强度与呼吸作用的强度相等解析：由图可知，曲线a～b段上升的主要原因是光照强度不断增强，使光合作用增强，A项错误。曲线b～c段下降的原因是光照过强，植物气孔关闭，导致二氧化碳供应不足，光合作用强度下降，B项错误。曲线d～f段下降的原因是光照强度下降，光合作用强度下降，C项错误。曲线上a、e点CO2吸收速率为0，即光合作用消耗CO2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等，D项正确。答案：D11．(2017·湖南岳阳统考)某研究小组以大豆为材料进行了相关实验研究，结果如图所示。据图回答：(1)由图甲可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素是________(写出两种)。(2)种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。一昼夜内有机物积累最多的点是________。B点产生ATP的场所有_________________________________________________________________________________________________________。(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从左右两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：克)。则b与a的差值所代表的是________________________。请写出导致叶片左侧遮光部分重量变化的主要反应式__________________________________。(4)在一定的条件下，可用图丁所示装置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，可以确定该实验的因变量是________，自变量是________。解析：(1)由图甲可推知，与P点相比，Q点种植密度过大，限制单株光合强度的外界因素是光照强度、CO2浓度、矿质营养等。(2)一昼夜内有机物积累最多的点是F，经过白天的光合作用，在此时光合作用和呼吸作用又相等，该点有机物积累最多，B点产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从左右两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：克)。则b与a的差值所代表的是12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量。(4)在一定的条件下，可用丁图所示装置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，可以确定该实验的因变量是单位时间内上浮叶片的数量，自变量是光照强度或烧杯与台灯之间的距离。答案：(1)光照强度、CO2浓度(2)F 细胞质基质、线粒体、叶绿体(3)12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量(4)单位时间内上浮叶片的数量 光照强度(烧杯与台灯之间的距离)授课提示：对应学生用书第66页练全国高考真题——知考查重点1．(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是( )A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量解析：光合作用的光反应中有ADP和磷酸合成ATP的过程，A正确；光合作用中叶绿素可以吸收光能，不需要酶的催化，B正确；乳酸是无氧呼吸的产物，不能继续分解，人体剧烈运动时所需要的能量是由葡萄糖通过呼吸作用提供的，C错误；病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供，D正确。答案：C2．(2016·高考全国卷Ⅱ)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1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光1008060402050min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100cm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，50min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：本题考查光照强度对光合速率的影响，用BTB(溴麝香草酚蓝)指示CO2浓度。(1)题中距日光灯的距离表示光照的强弱。1号试管没有水草，为空白对照组；2号试管遮光，其内水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；3～7号试管内的水草在不同强度的光照条件下，光合作用强度与呼吸作用强度的差值大小引起各试管颜色的变化。若1号试管的溶液是蓝色，说明光照能导致CO2减少，那么，2至7号试管颜色的变化并不全是光合作用和呼吸作用所致，实验结果并不可靠。(2)2号试管在遮光条件下，水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用，50min后试管内CO2较多，溶液颜色应为黄色。判断的依据是2号试管与3号试管只有一个自变量(是否遮光)，2号试管比3号试管CO2多，所以溶液颜色为黄色。(3)5号试管溶液颜色在照光前后没有变化，说明CO2浓度不变，因此推测水草光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用释放CO2的量。答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用 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3．(2015·高考全国卷Ⅰ)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135s，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67.5s；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7.5s；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3.75ms(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135s；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)对比C、D两组实验，C组光照和黑暗交替处理，D组只有光照，故单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。分析C组和D组实验，可推知光合作用中有些反应不需要光照，这些反应发生在叶绿体的基质中。(2)对比A、B、C三组实验，在总光照时间相同的情况下，随着光照和黑暗交替频率的增加，光合作用产物的相对含量也增加。究其根本原因是光照与黑暗的交替频率越高，光下产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP越能及时利用并及时再生，从而提高了光合作用中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Ⅱ4．(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______________________。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。解析：(1)由图可知，当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C都表示净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)对比A、B、C3条曲线可知，当CO2浓度大于c时，限制B、C净光合速率增加的环境因素为光强。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物净光合速率都小于0，说明该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)由图可以看出光强和CO2浓度都会影响植物的光合作用，所以在温室栽培植物时，可通过控制光强和CO2浓度等措施来提高产量。答案：(1)0 A、B和C (2)光强 (3)大于(4)光强练各地市模拟——知命题热点5．(2017·浙江慈溪中学期中)以CO2的吸收量与释放量为指标，研究温度对某植物光合作用与呼吸作用的影响(其余实验条件均适宜)，结果见表。下列对该表数据分析正确的是( )温度(℃)5101520253035光照下吸收CO2(mg/h)1.001.752.503.253.753.503.00黑暗下释放CO2(mg/h)0.500.751.001.502.253.003.50A.昼夜不停地光照，温度在35℃时该植物不能生长B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃C．在恒温条件下，每天光照、黑暗各12小时，20℃时该植物积累的有机物最多D．每天光照、黑暗各12小时，在35℃、5℃的昼夜温差下，该植物积累的有机物最多解析：第一行数据是光照下吸收二氧化碳，表示的是净光合速率，第二行表示的是呼吸速率。因此昼夜光照时，植物在5～35℃温度下均有有机物积累，可以正常生长，A错误；最适宜温度是25℃(有机物积累量最多)，B错误；计算积累量就是光照时的积累量减去黑暗时的呼吸量，每天交替光照、黑暗12h，则20℃有机物积累最多，C正确。答案：C6．(2017·湖南衡阳五校联考)图甲表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化，而图乙表示棚内植株在b点时，消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)，其中正确的是( )解析：图甲ab段和cd段分别表示在凌晨0时至6时和晚上18时至24时，植物呼吸作用强度大于光合作用强度；图甲中b点之后，大棚的CO2浓度开始下降，说明b点时棚内植株光合作用的强度等于呼吸作用的强度，即消耗的CO2总量与消耗的O2总量相等，其体积比为1∶1。答案：B7．(2017·安徽安庆月考)如图甲为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图，其中K含有多种营养物质，可以调节细胞内的环境。图乙表示番茄在不同温度和光照强度条件下的光合作用强度。请根据图中所给信息回答下列问题：(1)图甲中细胞器K是____________，物质N是____________。(2)若在25℃下某叶肉细胞c、d、g、h过程都不进行，此时细胞的生理状态对应乙图中的____________________点。(3)分析图乙中的两条曲线可知，当光照强度小于2klx时，可通过________提高作物的产量。(4)由图乙可知，若某一天温度为25℃，光照强度大于1klx小于2klx，光照时间为12小时，则一昼夜后番茄的干重将________(填“增加”“减少”或“不变”)。(5)M在氧化过程中产生的[H]，将与氧结合形成水。2,4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，若将DNP注入细胞中，M的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。解析：(1)甲中细胞器K是液泡，提供水给叶绿体进行光合作用。物质①是液泡从外界吸收的水，N是葡萄糖在细胞质基质分解生成的丙酮酸和[H]，进入线粒体继续氧化分解。(2)若25℃叶肉细胞c、d、g、h过程都不进行，表明这时光合速率等于呼吸速率，此时细胞的生理状态对应乙图中的B。(3)温度为25℃、光照强度小于2klx时，净光合作用强度小于15℃净光合作用强度，故适当降低温度有助于提高作物的产量。(4)若某一天温度为25℃，光照强度大于1klx小于2klx，光照时间为12小时，净光合量小于呼吸量，故干重减少。(5)根据题意分析“2,4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散”，DNP只是影响能量的转化不形成ATP，而是全部以热的形式耗散，并不影响葡萄糖的氧化分解过程。答案：(1)液泡 丙酮酸(丙酮酸和[H]) (2)B(3)适当降低温度 (4)减少 (5)能8．(2017·福建福州质检)海带是具有重要经济价值的海洋藻类，我国沿海各地都有大规模养殖。科技人员对影响海带光合作用的环境因素进行了探究，获得如下结果(P/R值：一定条件下光合作用与呼吸作用速率的比值)。据图回答：甲：不同温度对海带光合作用的影响乙：不同温度时海带的P/R值(1)据甲图，海带的光合速率与________等环境因素有关，图示在光照强度低于100μmol/(m2·s)的情况下，光合作用速率随________的增加而增大，这种情况下，可以认为此时光合速率主要受光合作用过程中________阶段的限制。光照强度超过100μmol/(m2·s)后，温度为25℃时海带的净光合速率显著高于另两种温度条件，温度主要影响光合作用的________阶段。(2)从甲图可见，光照超过某一强度时，光合作用的速率不再增加，这种变化的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)25℃时净光合速率增加，但P/R值却下降，其原因是________________________________________________________________________。(4)上述净光合作用速率测定都是在实验室中通过人工控制变量的条件下进行的，所获得的数据与海带在海洋环境的相应真实数据有一定误差，任意写出一种可导致误差产生的原因________________________________________________________________________。解析：(1)根据甲图可知，实验的自变量为温度和光照强度，因变量为净光合作用速率，因此海带的光合速率与温度和光照强度等环境因素有关。在光照强度低于100μmol/(m2·s)的情况下，光合作用速率随光照强度的增加而增大，光照强度通过影响光反应从而影响光合速率，故可认为此时光合速率主要受光合作用过程中光反应阶段的限制。暗反应需多种酶参与，温度主要通过影响光合作用的暗反应阶段从而影响光合作用速率。(2)从甲图可见，光照超过某一强度时，光合作用的速率不再增加，说明光照强度不再是其限制因素，此时可能是CO2浓度等因素限制了光合作用速率进一步提高。(3)P/R值为一定条件下光合作用与呼吸作用速率的比值，25℃时呼吸作用和光合作用强度都大于20℃时的，故25℃时虽然净光合速率增加，但P/R值下降。(4)实验室中人工控制的变量条件与真实的海洋环境存在差距，如海洋与实验室中CO2含量变化情况不同、实际水域中种群密度变化等都会影响海带在海洋中的光合速率的变化。答案：(1)光照强度和温度 光照强度 光反应 暗反应 (2)CO2浓度(暗反应相关的酶活性)等因素限制了光合作用速率进一步提高 (3)25℃时呼吸作用和光合作用大于20℃时的呼吸作用和光合作用 (4)海洋与实验室中CO2含量变化情况不同、实际水域中种群密度变化等(答案合理均可)授课提示：对应学生用书第311页一、选择题1．(2017·安徽十校联考)为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施不包括( )A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积B．提高温室中CO2浓度，以提高光合作用效率C．适当增加光照时间，提高光能利用率D．制作温室的薄膜改成绿色解析：影响光合作用的因素都能够影响产量，叶绿体中的色素对绿光几乎不吸收，绿光不能提高光合作用效率，故温室的薄膜改成绿色不能提高产量。答案：D2．(2017·山西四校联考)某同学为研究某池塘(溶氧充足)中2米深处生物的光合作用和有氧呼吸，设计了黑白瓶实验：取三个大小相同、体积适宜的透明玻璃瓶，标号1、2、3，其中1号瓶用锡箔纸包住遮光。用三个瓶子在池塘2米深的相同位置取满水，测3号瓶的溶氧量，记为a。然后将1、2号瓶放回取水处，24h后取出，测1、2号瓶的溶氧量记作b、c。下列表述不正确的是( )A．c－a可用来表示该处植物24h的光合作用净值B．c－b可用来表示该处植物24h的光合作用总值C．如果没有3号瓶，不能测出该处生物24h内呼吸作用氧气的消耗量D．如果没有3号瓶，也可以计算出该处植物24h内光合作用产生的氧气量解析：由题意知，a－b为该处生物呼吸作用消耗量，c－a为该处植物净光合作用的氧气积累量，则总光合作用值＝净光合作用值＋呼吸作用值＝c－a＋a－b＝c－b，因此A、B正确。如果没有3号瓶，也可以测出该处生物24h内光合作用产生的氧气量和呼吸作用消耗的氧气量，先测量1、2号瓶刚取出时的溶氧量，然后再测量24h后1、2号瓶中的溶氧量，那么1号瓶溶氧量的差值就是呼吸作用消耗的氧气量，2号瓶溶氧量的差值是光合作用净产氧量，两者相加为该处生物总光合作用产生的氧气量。答案：C3．某校生物兴趣小组用玉米作为实验材料，研究不同条件下的光合作用速率和呼吸作用速率，绘出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是( )A．a B．bC．cD．d解析：图甲中，光照下CO2的吸收量表示植物的净光合作用速率，即真光合作用速率减去呼吸作用速率，故a点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等，此时光合作用速率大于呼吸速率。图乙中，b点为转折点，此时光合速率等于呼吸速率，c点也为转折点，此时光合速率也等于呼吸速率；图丙中，曲线表示净光合作用，d点时，光合速率等于呼吸速率。答案：A4．下列有关光合作用的说法错误的是( )A．缺镁培养液培养的番茄幼苗对红光的吸收减少B．适宜光照下，植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量C．离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应D．光照条件下，叶绿体中ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动解析：镁是合成叶绿素必需的元素，缺镁则叶绿素的量减少，而叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A正确；在适宜光照下，植物既进行光合作用也进行呼吸作用，呼吸作用产生的二氧化碳直接用于光合作用，故植物吸收二氧化碳的总量小于固定二氧化碳的总量，B错误；离体的叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶和物质，故再添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应，C正确；光照条件下，叶绿体进行光合作用，其光反应阶段合成ATP，故ADP从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动，D正确。答案：B5．在一定浓度的CO2和适宜温度条件下，测定不同光照条件下，放有某双子叶植物叶片的密闭装置中CO2的变化量，结果如下表。分析表中数据，不正确的推论是( )光照强度(klx)1.03.05.07.08.010.0CO2变化量[mg/(100cm2·h)]＋2.0－2.0－6.0－10.0－12.0－12.0A.光照强度为1klx时，光合作用吸收的CO2少于呼吸作用释放的CO2B．光照强度为2klx时，该植物光合作用速率为0C．光照强度由5klx增强到7klx时，叶肉细胞中C3合成速率增大D．光照强度为9klx时，叶绿体中色素的含量是限制植物光合作用速率的内因解析：由题表可知，光照强度为1klx时，装置中CO2含量增加，说明呼吸作用大于光合作用；光照强度由5klx增强到7klx时，光合作用速率增大，C3合成速率增大；由题表数据不能得出光照强度为2klx时，植物光合作用速率的大小。答案：B6．(2017·湖南长沙统考)某研究小组在密闭恒温玻璃室内进行植物栽培实验，连续48h测定室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线(整个过程呼吸作用强度恒定)，下列叙述错误的是( )A．前24h和后24h该植物积累的有机物量相同B．48h时植物体内有机物总量增加C．图中光合作用强度等于呼吸作用强度的点有4个D．21～27h的时间段叶肉细胞中产生的[H]来自细胞呼吸解析：分析题图可知，前24h和后24h相比，前者室内的二氧化碳浓度高，所以前者积累的有机物比后者少，A错误；48时与0时相比，室内二氧化碳浓度减小，说明植物体内有机物总量增加，B正确；图中植物呼吸速率与光合速率相等是室内CO2浓度的最高点和最低点，即6时、18时、30时、42时，图中共有4个，C正确；21～27h的时间段叶肉细胞中二氧化碳的吸收速率是负值，且保持不变，说明植物只进行呼吸作用，所以产生的[H]来自细胞呼吸，D正确。答案：A7.如图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是( )A．烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光强下植物的净光合速率B．在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度C．烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真光合速率D．在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度解析：NaHCO3溶液可以维持装置内二氧化碳浓度的恒定，U形管中液面高度的变化是装置中氧气量的变化造成的，可以代表净光合速率，A正确。NaOH可以吸收二氧化碳，无氧呼吸不消耗氧气，不能用来测定无氧呼吸的强度，B错误。烧杯中盛放清水，一定光照强度下，光合作用吸收CO2量与释放O2量相等，有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等，不能测定真光合速率，C错误。在单位时间内，有氧呼吸消耗的氧气量等于产生的二氧化碳量，无论有氧呼吸强度多大，U形管中液面都不会发生变化，D错误。答案：A8．如图a、b分别表示两种植物在其他条件均适宜的情况下，光合速率和呼吸速率随光照强度变化而变化的研究情况。下列有关叙述不正确的是( )A．该项研究中两种植物所处的环境温度相同且保持不变B．两图中阴影部分的纵向值代表相应光照强度时的净光合速率C．图b代表的植物可能更适宜生活于弱光照环境中D．植物处于图中CP所示光照强度时，叶肉细胞消耗的O2大多需经过5层生物膜解析：该项研究中除光照强度外，其他条件都处于两种植物生长的最适宜状态，故所处环境温度不一定相同，A错误；图中的光合速率是植物进行光合作用的总光合速率，而净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，B正确；图b代表的植物的光饱和点较低，所以更适宜生活于弱光照环境中，C正确；植物处于图中CP所示光照强度时，光合速率和呼吸速率相等，所以叶肉细胞中叶绿体产生的O2大多需经过5层生物膜进入线粒体参与有氧呼吸，D正确。答案：A二、非选择题9．某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为30℃和35℃，图示曲线表示该植物在恒温30℃时光合速率与光照强度的关系，据图回答问题：(1)图示中，X点时生成ATP的场所是________，W点的含义是________________________________________________________________________。(2)若其他条件不变，将温度调节到35℃，Z点将向________移动，若该植物出现黄化现象，Y点将沿横轴向________移动。(3)同Y点相比，Z点时C5含量________，原因是___________________________________________________________________________________________________。(4)光照强度由0～W间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为________，光合作用有机物的积累量为________。(用S1、S2、S3表示)解析：(1)X点对应的光照强度为0，此时植物细胞只进行细胞呼吸，所以产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。(2)若其他条件不变，将温度调节到35℃，此时光合作用强度减弱，达到最大光合速率需要的光照强度降低，Z点向左上方移动；若该植物出现黄化现象，叶绿素含量降低，光合作用强度降低，而Y点代表光补偿点(光合作用与呼吸作用强度相等)，所以需要更强的光照才能与呼吸作用强度相等，Y沿横轴向右移动。(3)与Y点相比，Z点的光照强度较强，生成的[H]和ATP较多，C3还原速率加快，生成的C5较多。(4)由图示可知，在0～W间，呼吸作用总量为S1＋S2，光合作用有机物的净积累量等于光合作用有机物的产生量减去呼吸作用有机物的消耗量，即(S2＋S3)－(S1＋S2)＝S3－S1。答案：(1)细胞质基质和线粒体 光合速率达到最大时的最低光照强度 (2)左上 右 (3)升高 光照增强，光反应增强，C3还原速率加快，而CO2的固定速率不变 (4)S1＋S2 S3－S110．气孔是CO2等气体进出叶片的通道，气孔导度表示单位时间内进入叶片表面单位面积的CO2的量，其单位是mmolCO2·m－2·s－1，能反映气孔张开的程度。请分析回答相关问题：(1)某研究小组探究不同浓度的镉对小白菜光合作用的影响，实验结果见下表。镉浓度(mg·L－1)气孔导度(mmolCO2·m－2·s－1)胞间CO2浓度(μL·L－1)净光合速率(μmol/CO2·m－2·s－1)0154.75256.5011.050.01133.50264.509.07X141.50236.7512.021121.00277.008.371093.75355.003.52据表分析，X应为________；高剂量(≥1mg·L－1)镉会使气孔导度________，而胞间CO2浓度却增大，其主要原因是______________，以致合成的C3减少。(2)下表是植物A和植物B在一天中气孔导度的变化。时刻0：003：006：009：0012：0015：0018：0021：0024：00植物A气孔导度383530728152538植物B气孔导度11203830352011据表分析可知，一天中植物A和植物B吸收CO2的差异主要是________________________________________________________________________；沙漠植物的气孔导度变化更接近于植物________。(3)上图表示植物叶肉细胞中发生的物质代谢过程。凌晨3：00时，①②③④四种生理过程中，植物A和植物B都能完成的有______________，产生ATP的是____________。解析：(1)根据表中数据分析，镉浓度之间的均是10倍的关系，所以X是0.1；镉会使气孔导度下降；胞间CO2浓度增大主要由于固定的CO2减少，合成的C3减少。(2)通过分析表格中植物A和植物B在一天中气孔导度的变化，可知植物A主要在夜间吸收CO2，植物B主要在白天吸收CO2。(3)通过分析题图可知，①②③④可分别代表有氧呼吸的第一阶段、第二阶段、光合作用暗反应中C3的还原和CO2的固定；凌晨3：00时，①②③④四种生理过程中，植物A和植物B都能完成细胞呼吸过程(即①②)，由于无光，所以都不能进行光合作用。产生ATP的是①②。答案：(1)0.1 下降 固定的CO2减少(小白菜细胞光合作用利用的CO2减少) (2)植物A主要在夜间吸收CO2，植物B主要在白天吸收CO2(或吸收时间不同) A (3)①② ①②11．(2017·湖北荆门调研)图甲表示绿藻细胞内的物质转化过程，①②③④表示相关过程，图乙表示适宜温度条件下绿藻光合速率与光照强度的关系曲线。结合所学知识，回答下列问题：(1)图甲中过程③发生的场所是__________________________________________，过程④需要的条件为_________________________________________________。(2)图乙中B点，能够发生图甲中的过程有________________。根据曲线分析，光照强度为C时，限制植物光合作用的主要因素有_______________________________________。(3)若图丙表示C点的CO2和O2运输方向，请在图中补充完整F点的CO2和O2运输方向(补充“CO2”“O2”箭头)。丙(4)若向培养绿藻的溶液中通入18O2，一段时间后能否检测出含18O标记的葡萄糖？________________________________________________________________________。解析：(1)图甲中①②③④分别表示有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第二阶段、光合作用的暗反应的二氧化碳的固定、暗反应的C3的还原，因而③发生的场所是叶绿体基质，过程④需要酶及光反应产生的[H]、ATP。(2)图乙中B点，既能进行光合作用又能进行有氧呼吸，因而①②③④都可以发生；光照强度为C时，限制植物光合作用的主要因素有光照强度和CO2浓度。(3)根据F点时光合作用强度大于呼吸作用强度，在叶绿体上增加吸收二氧化碳和放出氧气的箭头即可。(4)向培养绿藻的溶液中通入18O2,18O2可参与有氧呼吸进入水中，产物水又可以再作为原料参与有氧呼吸的第二阶段形成含18O的二氧化碳，含18O的二氧化碳进行光合作用可使葡萄糖含有18O标记。答案：(1)叶绿体基质 [H]、ATP和酶(2)①②③④ 光照强度和CO2浓度(3)如图所示(4)能12．(2017·四川成都统考)据图回答与光合作用有关的问题：(1)图一表示某绿色植物细胞内部代谢活动的相互关系，其中a、b、c代表不同的细胞器，①～⑤代表不同的物质。①在b内参与的反应是有氧呼吸的第________阶段，②在a内变为④需要外界条件________，该细胞吸收K＋，需要________。(2)图二中，甲表示该植物在夏季某晴天光合速率与光照强度的关系，乙表示将一株该植物放在密闭的玻璃罩内，然后将整个装置置于室外与图甲相同的条件下培养一昼夜过程中该玻璃罩内CO2浓度的变化曲线(假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同)。①在温度和土壤条件适宜的情况下，当L<光照强度②图乙中F点对应于图甲中的________点。假如F点和B点时的温度相等，那么F点与B点时的光合作用强度________。③根据图乙，判断该植物24时比0时有机物量________(填“增加”或“减少”)。解析：(1)分析图一可知，该图表示细胞内光合作用与呼吸作用的联系，结构a为叶绿体，结构b为线粒体。①在b内参与的反应是有氧呼吸的第二阶段。②在a内变为④需要的外界条件是光照，细胞吸收K＋是主动运输，需要载体和ATP提供能量。(2)①在温度和土壤条件适宜的情况下，当L<光照强度答案：(1)二 光照 载体和ATP(2)①CO2浓度 M点以后 ②K 相等 ③增加细胞呼吸与光合作用关系中的易错点授课提示：对应学生用书第68页1．对葡萄糖中碳的来源问题不明确易造成解题失误暗反应中CO2的固定，即CO2与一分子五碳化合物结合形成两个三碳化合物。大部分的三碳化合物经过复杂的变化，又重新形成五碳化合物，用于再次固定CO2，所以暗反应每进行一次只能固定一个“C”，要经过6次暗反应过程才能形成一个六碳的葡萄糖分子，即葡萄糖中的C完全来自CO2。2．种子萌发过程中的生理变化种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，在初期较短一段时间内，呼吸作用微弱，水解成小分子物质时需水量大于呼吸消耗的有机物量，这时种子干重会增加，随后呼吸作用加强，呼吸消耗的有机物与水解时参加反应的水量相等，这时萌发种子中干重不变，随着呼吸作用的继续加强和时间的延长，呼吸作用消耗的有机物大于有机物水解时参加反应的水的量，这时种子干重持续下降，拐点是种子萌发后进行光合作用开始，当子叶展开后，进行光合作用，有机物开始积累，幼叶的出现使光合作用加强，有机物积累速率加快。3．光合作用与细胞呼吸应联系起来解题，考虑不到这一点则易出错以温室内CO2浓度和时间关系的题为例。要清楚只有光合作用>细胞呼吸时，室内CO2的含量才逐渐下降；当光合作用<细胞呼吸时，室内CO2的含量要上升。在无光照的情况下，植物只进行细胞呼吸而没有光合作用，这时只有CO2的释放，无CO2的吸收。太阳初升，植物有了光合作用，当光合作用＝细胞呼吸时室内CO2的含量达到最大值，此后光合作用强度逐渐增强，植物对CO2的吸收量大于细胞呼吸CO2的释放量，室内CO2的含量逐渐下降。直到夕阳西下，植物光合作用减弱，当光合作用＝细胞呼吸时室内CO2的含量最低，这之后，只有细胞呼吸进行，所以室内CO2的含量又逐渐升高。[题组突破演练]1．(2017·湖北武汉模拟)某研究小组为了研究A、B两种植物的光合作用和呼吸作用设计了如图甲所示密闭实验装置，两组实验中所用器材完全相同，装置中A、B植物生长状况相同且质量相等，小烧杯中为足量CO2缓冲液，阀门1、2处于关闭状态。实验在适宜条件下进行(不考虑光照对呼吸的影响)，在有光条件下进行实验，每隔30min测定一次，多次测量后得到结果如图乙所示，请回答下列问题：(1)实验过程中，突然降低光照强度，则ADP、C3和C5中________最先发生量的变化，其中________的量短时间内会增加。(2)在测定两种植物的呼吸作用强度时，需要对实验做出相应的调整是________。(3)乙图中光照强度为c时，相同时间内A植物制造的O2量比B植物________(填“多”或“少”)。当光照强度为d时，每日连续光照12h，一昼夜中B植物有机物积累量(用O2释放量表示)为________mg，两植物的O2释放量的差值为________mg。解析：(1)实验过程中，突然降低光照强度，光反应过程减弱，使光反应生成的ATP和[H]的量减少，进而导致暗反应过程中的C3还原过程减弱，消耗的C3减少，剩余的C3增加，而ADP是合成ATP的原料，所以，在ADP、C3和C5中，最先发生量的变化的是ADP，其中C3和ADP的量短时间内会增加。(2)欲测定两种植物的呼吸作用强度，需要排除光合作用对实验结果的干扰，应对实验做出相应的调整，即在黑暗条件下测定。(3)分析图乙可知，纵坐标的O2释放量表示净光合速率，净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，A植物的呼吸速率为1mg/h，B植物的呼吸速率为2mg/h。当光照强度为c时，A、B两植物的净光合速率均为6mg/h，实际光合速率分别为7mg/h、8mg/h，所以相同时间内A植物制造的O2量比B植物少。当光照强度为d时，B植物的净光合速率为8mg/h，A植物的净光合速率仍为6mg/h，每日连续光照12h，一昼夜中B植物有机物积累量＝12h光照下O2释放量之和－12h黑暗下呼吸作用O2消耗量之和＝8×12－2×12＝72(mg)，同理，一昼夜中A植物有机物积累量＝6×12－1×12＝60(mg)，所以两植物的O2释放量的差值为72－60＝12(mg)。答案：(1)ADP C3和ADP (2)在黑暗条件下测定 (3)少 72 122．将若干长势良好的葡萄幼苗置于密闭的恒温箱中，并控制每天8：00～24：00为光照培养阶段，24：00～8：00为黑暗培养阶段，其他条件适宜。测量一天内恒温箱中CO2浓度的变化，结果如下表所示，请分析回答下列问题：光照阶段时间8：009：0010：0011：0012：00～24：00CO2浓度(μL/L)660420300180180黑暗阶段时间1：002：003：004：005：006：007：00CO2浓度(μL/L)270360450520570610640(1)光照培养阶段CO2浓度下降的原因是______________________________________________________________________________________________________________，在叶肉细胞中利用CO2的具体部位是________。(2)12：00～24：00时间段，幼苗有机物的积累量为________，据此分析农业上为提高大棚作物产量应采取的措施是___________________________________________________。(3)8：00～24：00时间段幼苗细胞内产生ATP的场所是________________，24：00停止光照，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3含量的变化是________。(4)整个黑暗培养阶段幼苗呼吸速率的变化情况是________________，影响该阶段呼吸速率变化的主要因素是________。解析：(1)光合作用强度大于细胞呼吸强度，净光合速率大于零，CO2浓度下降；CO2参与光合作用暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质。(2)12：00～24：00时间段，CO2浓度不变，净光合速率等于零，幼苗有机物的积累量为零；增加二氧化碳浓度可提高大棚作物产量。(3)8：00～24：00时间段幼苗细胞可进行光合作用与呼吸作用，细胞内产生ATP的场所是细胞质基质、叶绿体、线粒体；24：00停止光照，光反应产生的ATP减少，还原的C3减少，C3含量增加。(4)1：00～2：00时间段，CO2浓度增加90,2：00～3：00时间段，CO2浓度增加90，以后每小时依次增加70、50、40、30，整个黑暗培养阶段幼苗呼吸速率的变化情况是开始不变，后逐渐降低；因葡萄幼苗置于密闭的恒温箱中，且其他条件适宜，但恒温箱中氧气的量逐渐减少，故影响该阶段呼吸速率变化的主要因素是氧气浓度。答案：(1)光合作用强度大于细胞呼吸强度 叶绿体基质 (2)零 (定时)通风、使用农家肥等(补充二氧化碳) (3)细胞质基质、叶绿体、线粒体 增多 (4)开始不变，后逐渐降低 氧气浓度专题培优|细胞代谢中光合作用与细胞呼吸不同角度分析授课提示：对应学生用书第69页细胞代谢是高中生物学习中的重点内容之一，而细胞代谢中光合作用与呼吸作用的知识更是高考考查的重中之重，堪称细胞代谢中的“绝代双骄”。二者在生理过程中存在着千丝万缕的联系，下面从以下几个方面对二者之间的关系进行分析，以期对同学们的复习有所帮助。一、从光合作用与呼吸作用中[H]和ATP的角度分析1．从[H]的角度分析在光合作用的光反应阶段，水光解时产生的H＋与NADP＋(氧化型辅酶Ⅱ)在相应酶的作用下生成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)，即光合作用中的[H]。在呼吸作用的第一阶段(有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同)和有氧呼吸的第二阶段，NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)与H＋在相应酶的作用下生成NADH(还原型辅酶Ⅰ)，即呼吸作用中的[H]。当然，尽管[H]类型不同，其作用对象也不同，但它们都属于强还原性物质，从这个角度又可将它们统称为[H]。在中学阶段，当试题中给出[H]时，它既可表示光合作用中产生的[H]，也可表示呼吸作用中产生的[H]。在光合作用中，[H]在暗反应阶段为还原剂还原C3，而在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，在无氧呼吸过程中，[H]用于还原丙酮酸生成乳酸或酒精和二氧化碳。关于[H]的来源、去路如图所示。2．从ATP的角度分析光合作用与呼吸作用都能产生ATP，但二者也存在着一定的区别。在光合作用的光反应阶段，光能转化为活跃的化学能储存在ATP中，此阶段产生的ATP只用于暗反应过程，并将活跃的化学能转化为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。在有氧呼吸过程中，以葡萄糖为例，葡萄糖完全分解释放的能量较多，一部分以热能形式释放，另有一少部分能量则转移到ATP中，故此过程产生的能量不等同于ATP中储存的能量，且只有呼吸作用产生的ATP才能作为直接能源用于各项生命活动。对一个正在生长的植物来说，光合作用过程产生的ATP应多于呼吸作用过程产生的ATP。因为一方面正在生长的植物有机物有积累，即光合作用产生的有机物要多于呼吸作用消耗的有机物；另一方面，光合作用过程中有机物中的能量都来自ATP中能量的转化，而呼吸作用过程中的有机物分解释放的能量一大部分以热能形式散失。关于ATP的来源、去路如图所示。[题组突破演练]1．(2017·河南洛阳统考)进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然降低CO2的供应量，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是( )解析：在a点突然降低CO2的供应量时，由C5与之结合生成的C3含量减少，从而消耗[H]和ATP的量也减少，使[H]含量短时间内增加，最后趋于稳定。答案：B2．试验田中某棉花在适宜的光照和温度下生长，叶肉细胞中能产生[H]的场所有________________。根尖细胞中能产生[H]的物质有________________。叶肉细胞中能产生ATP的场所有________________。根尖细胞中产生ATP最多的场所是________。解析：在适宜的光照和温度下叶肉细胞可以进行光合作用，且能进行呼吸作用，因此叶肉细胞中能产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。而根尖细胞只进行呼吸作用，在有氧呼吸过程中，第一阶段产生的[H]来源于葡萄糖，第二阶段产生的[H]来源于丙酮酸和水。叶肉细胞中光合作用与呼吸作用都能产生ATP。根尖细胞只有细胞呼吸产生ATP，呼吸作用中在第三阶段产生的能量最多，其场所是线粒体内膜。答案：细胞质基质、线粒体、叶绿体 葡萄糖、丙酮酸、水叶绿体(类囊体薄膜)、线粒体、细胞质基质 线粒体内膜二、从光合作用与呼吸作用中水与二氧化碳的物质变化角度分析1．水：光合作用既消耗水(光反应)，同时也产生水(暗反应)。有氧呼吸也是既消耗水(第二阶段)，同时也产生水(第三阶段)。总体来说，光合作用消耗的水多于产生的，而有氧呼吸产生的水多于消耗的。在光合作用过程中，水光解产生O2和[H]。在有氧呼吸过程中，水和丙酮酸参与第二阶段产生CO2和大量的[H]。对于呼吸作用来说，产物中有水的一定是有氧呼吸，产物中无水的则为无氧呼吸。2．二氧化碳(1)呼吸作用中的二氧化碳变化情况分析对于呼吸作用来说，有二氧化碳产生的可能是有氧呼吸也可能是无氧呼吸。若无二氧化碳释放时(在无氧条件下)，则只进行乳酸发酵或细胞已死亡。当产物中酒精的物质的量(单位用mol表示)等于二氧化碳的物质的量时，只进行酒精发酵的无氧呼吸；当产物中酒精的物质的量小于二氧化碳的物质的量时，既进行酒精发酵的无氧呼吸也有有氧呼吸，多余的二氧化碳来自有氧呼吸。(2)光合作用中的二氧化碳变化情况分析①在光照条件下，叶肉细胞若无二氧化碳的吸收与释放时，则真正光合速率等于呼吸速率。②在二氧化碳处于未饱和之前的某一浓度时，适当增加二氧化碳浓度，会提高真正光合速率，而当温度不变时呼吸速率不会变化，与原来相比，较小的光照强度就能达到原来的真正光合速率，因此光补偿点(即净光合速率为0时的光照强度)下降。在达到光饱和点时，限制真正光合速率的主要外界条件是二氧化碳浓度相对较低，此时如果适当增加二氧化碳浓度，随着光照强度的增加真正光合速率还会增加，光的饱和点也会上升。③植物光合作用优先利用叶肉细胞自身线粒体有氧呼吸产生的二氧化碳，当自身产生的二氧化碳不足时才从外界吸收。[题组突破演练]3.如图是向日葵幼叶的含水量与光合强度之间的关系。下列叙述中不确切的一项是( )A．幼叶含水多，枝叶挺拔舒展，因而有利于光合作用B．幼叶含水多，细胞内结合水比例上升，因而有利于光合作用C．幼叶含水少，大部分气孔关闭，因而不利于光合作用D．幼叶含水少，叶片温度偏高，因而不利于光合作用解析：气孔关闭，减少了植物叶肉细胞中二氧化碳的浓度，所以不利于光合作用。叶片温度偏高，会降低酶的活性，也会影响光合作用的进行。选项A中，枝叶挺拔舒展，有利于增大光合作用面积，也有利于光合作用。故选项A、C、D均正确。选项B不正确，是因为幼叶含水多，细胞内应是自由水比例上升，这样代谢会更旺盛，有利于光合作用的进行。答案：B4．某研究小组利用小麦植株做了一系列实验。下图表示在不同光照强度下(其他条件相同且适宜)，单位时间内叶肉细胞中二氧化碳量与氧气量的变化情况。请分析回答下列问题。(1)当光照强度为a时，叶肉细胞中产生ATP的场所有____________________。(2)当光照强度为b时，叶肉细胞光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。图中显示二氧化碳的释放量随光照强度增大的变化情况是____________，其原因是________________________________________________________________________。(3)在光照强度为c和d时，叶肉细胞进行光合作用所需的二氧化碳的来源是________________________________________________________________________。(4)光照参与光合作用的________反应，一定范围内，光照强度越大，产生的________越多。解析：(1)当光照强度为a时，叶绿体中没有氧气产生，说明此时叶肉细胞只进行细胞呼吸，因此，叶肉细胞只通过细胞呼吸产生ATP，产生的场所有细胞质基质和线粒体。(2)呼吸作用产生的二氧化碳量包括叶肉细胞释放的二氧化碳量和被光合作用利用的二氧化碳量，当光照强度为b时，叶肉细胞释放的二氧化碳量与光合作用产生的氧气量相等，由于有一部分二氧化碳被光合作用利用了，因此，呼吸作用产生的二氧化碳量大于光合作用产生的氧气量，即呼吸作用强度大于光合作用强度。图中显示二氧化碳的释放量随光照强度增大而逐渐减少直至不释放，原因是随光照强度的增大，光合作用强度逐渐增大，并将最终大于呼吸作用强度。(3)在光照强度为c和d时，光合作用强度大于呼吸作用强度，此时光合作用所利用的二氧化碳一方面由呼吸作用产生，另一方面从外界吸收。(4)光照参与光合作用的光反应，在这一反应中叶绿体能利用光能产生[H]、ATP和氧气。答案：(1)细胞质基质和线粒体 (2)小于 逐渐减少直至不释放 在光照强度较小时，植株只进行呼吸作用，随光照强度增大，植株开始进行光合作用，这时光合作用仅利用呼吸作用产生的部分二氧化碳，随着光照强度的进一步增大，呼吸作用产生的二氧化碳不能满足光合作用的需求，当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植株不再向外释放二氧化碳 (3)呼吸作用产生的和从外界吸收的 (4)光 [H]、ATP和氧气三、从光合作用与呼吸作用过程中温度变化的角度来分析如图所示，在一定温度范围内(A点之前)，适当升高温度，与光合作用有关的酶活性增加较快，而与呼吸作用有关的酶活性增加较慢，故有利于光合作用的进行。当温度较高时(A点之后到呼吸作用酶的最适温度之前)，与呼吸作用有关的酶活性增加较明显，而与光合作用有关的酶活性反而会下降。一般地说，同种植物光合作用的最适温度要低于呼吸作用的最适温度。此外，图中两条曲线的交点处净光合速率为0。适当增加昼夜温差，提高植物白天的光合速率，降低晚上的呼吸速率，则一天内有机物积累量增加，有利于植物的生长。但并非昼夜温差越大越好，因为植物各种生命活动所需能量全部来自呼吸作用。[题组突破演练]5．(2017·湖南长沙长郡中学月考)有人测定甲、乙两种植物的叶片在不同温度条件下的光合速率和呼吸速率，并分别与30℃时测定的数据比较，结果如图所示。下列分析中，错误的是( )A．温度超过40℃，甲的氧气的释放量下降B．温度为55℃，乙不能积累有机物C．乙比甲耐高温，因为乙的光合速率和呼吸速率均在较高温度下才开始下降D．甲在47℃的温度下光合速率为0，表明甲已经死亡解析：根据图中数据显示，温度超过40℃，甲的相对光合速率开始下降，释放氧气开始减少，A正确；乙超过55℃时，光合速率已为0，不能制造有机物，B正确；在两图中，乙的相对光合速率曲线与相对呼吸速率曲线都比甲曲线下降延后，因此乙比甲耐高温，C正确；甲在47℃时光合速率为0，但甲的呼吸作用仍在进行，说明甲并没有死亡，D错误。答案：D6．如图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法不正确的是( )A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化D．若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度解析：图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于呼吸作用强度，植物所需二氧化碳由CO2缓冲液提供，而产生的氧气会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗氧气而产生的二氧化碳又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动，A正确。若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无二氧化碳提供，也即暗反应不能为光反应提供ADP与NADP＋等物质，从而影响光反应的进行，产生NADPH的速率将下降，B错误。在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真正光合速率下降，而一般情况下与呼吸作用有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高，C正确。光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等，适当提高二氧化碳浓度会增大光合速率，D正确。答案：B四、从光合作用与呼吸作用认识的惯性误区分析在中学阶段，学习的只是生物学的一般规律性知识，由于生命世界有其共性的同时还有其个性，因此在试题中有时会以新信息的形式给出一些与我们平时认识相左的内容。正确读出题中信息并迁移利用新信息是解题的前提，同时也告诉我们学习时不要把知识学得太死。下面列出一些试题中曾出现过的误区，解题时一定要避免出错。(1)不要认为能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体，如蓝藻与光合细菌等不含叶绿体。(2)不要认为可进行有氧呼吸的细胞一定含有线粒体，如好氧细菌不含线粒体。(3)不要认为种子萌发过程中，种子干重一定下降。在萌发初期，种子中的大分子物质如淀粉、脂肪、蛋白质等要水解成小分子，在此过程中，水中的元素便进入这些小分子有机物中，所以种子干重在萌发初期是增加的。(4)一株放在密闭容器中的植物，当给以光照，此容器内二氧化碳浓度不变时，不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量，事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。因为植株还有非绿色组织，该部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳，而对于叶肉细胞来说，二氧化碳的吸收量大于释放量。(5)真正光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时真正光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。[题组突破演练]7．下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是( )A．叶绿体产生ATP一定要有光，线粒体产生ATP一定要有氧B．若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸C．叶绿体和液泡中都有色素，这些色素均能参与光能的捕获D．光合作用只能在光下进行，呼吸作用只能在黑暗中进行解析：选项A，叶绿体产生ATP的过程是光反应，所以要有光的存在，线粒体中进行有氧呼吸第二、三阶段的反应，其中第二阶段不需要氧气的参与；选项B，无氧呼吸不产生水，所以产生水的呼吸类型一定是有氧呼吸；选项C，液泡中的色素不能参与光能的捕获；选项D，呼吸作用在光下和黑暗条件中都进行。答案：B8．某研究小组在研究一种植物的光合作用时得到如图所示曲线。图中b曲线在10：00后下降的最可能的生理原因是__________。其中________时刻的有机物积累量最大。14：00以后光合作用强度下降的原因是______________________________________________。解析：本题是对净光合速率暂时下降原因的分析。平时类似图中光合速率曲线变化趋势的试题很多，最常见的情况就是夏季中午气孔关闭，导致CO2供给不足，但本题却不是这样。图中b曲线表示CO2吸收量，曲线纵坐标有负值出现，因此该曲线表示净光合速率的变化，而曲线a表示CO2消耗量，因此表示总光合速率。由于12：00左右CO2消耗量即总光合速率最大，则不可能是气孔关闭影响光合作用所致。总光合速率与净光合速率之差表示呼吸速率，因此此时原因应是呼吸作用增强所致。在18：00时净光合速率为0，有机物积累量应是最大。14：00以后总光合速率与净光合速率都下降，说明此时的影响因素是光照强度。答案：呼吸作用强度(速率)增强 18：00 光照强度减弱高考大题加固练(一) 光合作用与细胞呼吸综合题授课提示：对应学生用书第313页1．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：(1)提取叶片中光合色素时常使用________(试剂)研磨法来获取色素，为使________，还可加入少许二氧化硅。(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据图可知，污染程度的加剧使________(色素类型)的含量减少。(4)污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的________________________________________________________________________减少，进而导致叶片中制造有机物的量________。(5)请用化学反应式来概括光合作用的过程___________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。(3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素a和叶绿素b的含量减少，类胡萝卜素含量不变。(4)叶绿素a和叶绿素b的含量减少直接影响光合作用的光反应阶段，光反应产生ATP、[H]减少，叶片中制造有机物的量减少。答案：(1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨更充分(2)否，利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素(3)叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)(4)光反应 ATP、[H] 减少(5)CO2＋H2O(CH2O)＋O22．下面图1表示某植物叶肉细胞内甲、乙两个重要生理过程中C、H、O的变化(其中数字代表过程，A、B、C代表物质)；图2表示当光照和CO2浓度足够的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响。其中实线表示光照时CO2的消耗量，虚线表示黑暗时CO2的产生量。请据图回答：(1)图1中，甲过程发生的场所为________，该生理过程的能量变化为________________________________________________________________________。乙过程中A消耗于该过程的第________阶段，其发生的场所为________。乙过程产生的水，其氢的来源是________________(不考虑中间产物)。(2)图1中，若甲过程其他条件不变，光照由强变弱，则短时间内中间产物C3的含量将________(请“增加”“减少”或“不变”)。(3)由图2可知，与________作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若昼夜不停地光照，图2植物在温度为________条件下，生长状况达到最佳。若在此温度条件下，每天交替进行12h光照、12h黑暗处理，则该植物在24h内积累的葡萄糖为________mg(保留小数点后一位)。解析：(1)甲代表了整个光合作用的过程，发生场所为叶绿体，该过程中的能量变化是光能→活跃的化学能→稳定的化学能。前两阶段所产生的还原性氢与氧结合生成水是有氧呼吸的第三阶段，这个过程发生在线粒体的内膜上。有氧呼吸产生的水中的氢，来源于葡萄糖和水。(2)光照由强变弱，光反应阶段所产生的还原性氢和ATP的量减少，C3的还原减少，C3含量将增加。(3)与光合作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶作用机理是降低化学反应的活化能。(4)在30℃时，该植物对二氧化碳的吸收量最多，意味着有机物的积累量达到最大，植物生长状况达到最佳。在光照的12h中从外界吸收的二氧化碳的量是5×12＝60(mg)，12h的黑暗中呼吸作用释放的二氧化碳的量是3×12＝36(mg)，最终被固定的二氧化碳的量为60－36＝24(mg)，根据光合作用的产物是葡萄糖的化学反应式，可计算出24h积累的葡萄糖的量是16.4mg。答案：(1)叶绿体 光能→活跃的化学能→稳定的化学能 三 线粒体内膜 葡萄糖和水 (2)增加(3)光合 降低化学反应的活化能 (4)30℃ 16.43．羊草和大针茅是两种常见牧草。某研究小组在不同土壤含水量的条件下，分别在14时和16时测得羊草和大针茅的相对光合速率见表。请分析回答下列问题：14时16时羊草大针茅羊草大针茅土壤含水量(相对值)4981.9%80.2%82.2%80.2%1935.0%54.0%45.2%65.0%1116.0%24.0%34.7%40.1%环境因素光照强度(klx)9350气温(℃)28.028.0大气相对湿度(%)3333CO2浓度(ppm)311311注：以午前光合高峰时的光合速率作为100%；土壤含水量49为水分充足，19为干旱。(1)绿色植物吸收光能的色素分布在叶绿体的________，在实验室中可用________法来分离。(2)根据表中数据分析，环境因素中气温、大气相对湿度、CO2浓度为该实验研究的________变量。土壤含水量相对值为19时，羊草在14时的光反应速率比16时________。从表中可以看出，当环境因素相同时，羊草和大针茅的相对光合速率随土壤含水量减小而________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。两种植物相比，________更适应干旱的环境。解析：(1)在绿色植物中，与光合作用有关的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，分离色素的方法是纸层析法。(2)本实验的变量有两个：土壤含水量和光照强度，其他为无关变量，如环境因素中的气温、大气相对湿度和CO2浓度等。土壤含水量为19时，羊草14时的光合作用速率为35.0%，低于16时的光合作用速率(45.2%)，所以羊草在14时的光反应速率较低。土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少，导致光合速率随土壤含水量减小而降低。两种植物相比较，大针茅在干旱的环境中光合速率下降没有羊草明显，所以大针茅更适应干旱环境。答案：(1)类囊体薄膜(基粒) 纸层析 (2)无关 低 降低(减小、下降) 土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少 大针茅4．(2017·湖北武汉调研)某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片(面积和质量相同)，装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中进行实验(NaHCO3溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同)，观察第1片叶圆片上浮所需时间(min)，结果如图。请分析回答：(1)当NaHCO3溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼叶的光合作用能力比成熟叶________(填“强”或“弱”)。有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为寻求证据，可以用________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用________法分离色素，观察并比较二者色素带的宽度及颜色深浅。(2)在NaHCO3溶液浓度为0的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO3直接影响光合作用的________阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)当NaHCO3溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)叶圆片上浮是由于光合作用产生了氧气，氧气释放越多，浮力越大，上升越快，幼叶上浮时间比成熟叶长，可能是幼叶光合作用能力弱，释放的O2量比成熟叶少。叶绿体中色素的提取用无水乙醇，分离色素用纸层析法。(2)NaHCO3为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与暗反应。NaHCO3浓度过大会导致细胞渗透失水，细胞失水过多会导致死亡。(3)适当提高溶液温度，对光合作用和呼吸作用都会产生影响，叶圆片上浮时间延长，说明叶圆片释放氧气的速率减小，即净光合作用速率减小。答案：(1)弱 无水乙醇 纸层析 (2)暗反应 细胞渗透失水过多而死亡(其他合理答案亦可)(3)叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合作用速率降低(或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低)5．金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。据图回答下列问题：(1)该研究探讨了________________________对金鱼藻________的影响。(2)图a中当光照强度大于1.5×103lx时，叶绿体中ATP的移动方向是________。(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)该研究中净光合速率达到最大时所需的最低光照强度为________。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。图c是在最适宜光照强度下测得的数据，假定光照强度对温度没有影响，在白天NaHCO3的浓度为20mg/L的条件下光照12小时，一天中O2的积累量为________μmol。解析：(1)题中实验探究了光照强度、二氧化碳浓度(不同浓度碳酸氢钠溶液提供不同浓度的二氧化碳)、pH对金鱼藻净光合速率的影响。(2)图a中光照强度大于1.5×103lx时，金鱼藻在进行光合作用，在叶绿体的类囊体上形成的ATP参与在叶绿体基质中进行的暗反应。(3)净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，pH对光合作用中酶和呼吸作用中酶的活性都会产生影响，从而对净光合速率也产生影响。(4)根据图b可知，净光合速率刚达到最大时对应的光照强度为12.5×103lx，即为达到最大净光合速率所需的最小光照强度。根据图a，光照强度为0时，金鱼藻只进行呼吸作用，呼吸速率为每克鲜重每小时消耗氧气8μmol。在碳酸氢钠浓度为20mg/L时，净光合速率为25μmolO2·g－1·h－1，在一天内光照12小时金鱼藻积累或释放的氧气量为25×12，再黑暗12小时金鱼藻消耗的氧气量为8×12，则一天中积累的氧气量为25×12－8×12＝204(μmol)。答案：(1)光照强度、二氧化碳浓度、pH 净光合速率 (2)类囊体→叶绿体基质 (3)pH影响光合作用和细胞呼吸中酶的活性 (4)12.5×103lx 8 2046．图一表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时(其他条件不变且适宜)，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图二表示叶肉细胞中叶绿体和线粒体两种细胞器间的气体交换，请回答下列问题：(1)除图中所示条件外，影响光合作用的外界因素还有____________________(至少回答两点)。(2)水稻叶肉细胞的呼吸作用强度为________个单位。光照强度为a、b、c、d时，可分别用图二中的________、________、________、________表示。(3)若光照强度长期为c，该绿色植物________(填“能”或“不能”)正常生长。光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收________个单位的CO2。解析：(1)影响光合作用的外界因素除了光照强度外，还有温度、CO2浓度等。(2)(3)光照强度为a时叶肉细胞只释放CO2，不产生O2，说明该条件下只进行呼吸作用，不进行光合作用，此时，呼吸作用强度为6个单位，可用图二中的丁表示。光照强度为b时有CO2的释放，光合作用速率小于呼吸作用速率，可用图二中的丙表示。光照强度为c时，O2产生总量为6个单位，此时净光合速率为0，可用图二中的乙表示，若长期处于该条件下，植物不能正常生长。光照强度为d时，光合作用大于呼吸作用，可用图二中的甲表示，单位时间内细胞从周围吸收的CO2为8－6＝2个单位。答案：(1)温度、CO2浓度 (2)6 丁 丙 乙 甲 (3)不能 27．(2017·河北唐山模拟)为了更好地提高温室大棚栽种作物的经济效益，科研人员对某作物进行了温度和O2浓度的相关研究。图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的温度与光合、呼吸的关系，图2中曲线表示不同O2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系(已知O2可与C5结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用)。请回答下列问题：(1)图1中，当温度达到____________时，植物不再进行光合作用。在温度为30℃时，叶肉细胞内的[H]用于_______________________________________________________。(2)图1中，40℃与60℃时，CO2的吸收量均为0，二者的区别是前者__________，后者_______________________________________________________________。(3)结合暗反应的过程，解释图2中高O2浓度更能抑制光合作用速率的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)根据以上研究结果，该温室大棚作物白天(适宜的光照)在0.03%CO2浓度时，生长的最佳环境条件是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由图1可知，实线表示光合作用CO2的吸收量，虚线表示呼吸作用CO2的产生量，温度大于40℃时，净光合强度为负值，即呼吸大于光合；当温度达到55℃时，净光合作用强度等于呼吸作用强度，植物总光合作用为0，即不再进行光合作用；当温度为30℃时，叶肉细胞内进行光合作用和呼吸作用，光合作用中光反应产生的[H]用于暗反应C3的还原，而呼吸作用中产生的[H]与O2结合生成水。(2)图1中，在40℃时，净光合速率为0，光合速率等于呼吸速率；在60℃时，温度过高导致植物死亡，细胞代谢停止。(3)根据题干信息，可知当氧气浓度较高时，会与更多的C5结合，用于CO2固定的C5相应减少，生成的C3减少，从而降低了光合作用速率。(4)由两图分析可知，温度为30℃、O2浓度为1.5%时，净光合速率最大，最适宜植物生长。答案：(1)55℃ 与O2结合形成水、还原三碳化合物(C3) (2)光合速率等于呼吸速率 光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡) (3)高O2与更多的C5结合，减少了用于还原的C3，从而降低了光合作用速率 (4)温度为30℃，O2浓度为1.5%8．如图是将绿色植物置于密闭容器内，探究植物代谢的影响因素的实验示意图。毛细管中水滴移动后移动针筒的位置，使水滴始终位于X的位置，针筒的读数可以显示容器内氧气体积的改变量(单位mL/h)(“＋”表示增加，“－”表示减少)：温度(℃)1015202530354045适宜光照＋4＋12＋20＋32＋29＋15＋9＋5黑暗－4－6－11－17－25－35－23－18(1)黑暗条件下测定氧气的吸收量须将碳酸氢钠溶液换作________。10℃时在适宜光照下该植物是否能正常生长？____________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该植物生长的最适温度是________℃，而细胞呼吸消耗有机物最快的温度是________℃。若此植物处于12小时光照，12小时黑暗的环境中，据上述实验数据，最适合该植物生长的昼夜温度组合是_____________________________________________。(3)若将实验装置中的碳酸氢钠溶液换作蒸馏水，在其他条件相同的情况下，植物的光合作用速率将________(填“下降”或“上升”)。解析：(1)黑暗条件下植物只进行呼吸作用，有氧呼吸吸收氧气、释放二氧化碳，将容器内碳酸氢钠溶液换作氢氧化钠溶液，可以避免二氧化碳的干扰，测定植物有氧呼吸对氧气吸收的情况。10℃时在适宜光照下容器内氧气体积的改变量为＋4mL/h，说明植物的光合作用速率大于呼吸作用速率，植物体内的有机物在积累，能正常生长。(2)光照条件下容器内氧气体积的改变量反映了净光合作用速率的大小，净光合作用速率越大，越有利于植物生长，从表中可知25℃时净光合作用速率最大，故25℃即为植物生长的最适温度。在黑暗中容器内氧气体积减小最多的温度为呼吸作用消耗有机物最快的温度，即35℃。白天植物有机物积累最多的温度(即25℃)、晚上植物消耗有机物最少的温度(即10℃)组合，即为适合植物生长的昼夜温度最佳组合。(3)碳酸氢钠溶液能给植物的光合作用提供二氧化碳，换成蒸馏水后，容器内的二氧化碳浓度会逐渐下降，最终导致光合作用速率下降。答案：(1)氢氧化钠溶液 是 此时光合作用速率大于呼吸作用速率 (2)25 35 白天25℃、晚上10℃ (3)下降第二讲 细胞呼吸[考纲展示]1．细胞呼吸(Ⅱ) 2.实验：探究酵母菌的呼吸方式授课提示：对应学生用书第47页一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1．酵母菌细胞呼吸的方式2．产物的检测试剂现象(颜色变化)CO2澄清的石灰水变浑浊溴麝香草酚蓝水溶液蓝色→绿色→黄色酒精在酸性条件下，橙色的重铬酸钾灰绿色二、细胞呼吸的方式1．分类2．有氧呼吸(1)反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。(2)过程(3)与有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；一部分能量储存在ATP中。3．无氧呼吸(1)场所：全过程是在细胞质基质中发生的。(2)过程第一阶段葡萄糖→丙酮酸、[H]和少量能量第二阶段乙醇发酵丙酮酸→酒精＋CO2植物、酵母菌等乳酸发酵丙酮酸→乳酸高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等三、细胞呼吸的意义、影响因素及应用1.2．影响细胞呼吸的环境因素(1)温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。(2)O2浓度①对有氧呼吸：在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但由于呼吸酶活性和呼吸底物浓度的限制，O2浓度增加到一定程度，有氧呼吸强度不再增加。②对无氧呼吸：随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到的抑制作用加强。(3)CO2浓度：CO2是有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。(4)水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。3．细胞呼吸原理的应用(1)对有氧呼吸原理的应用①包扎伤口应选用透气的敷料，抑制厌氧菌繁殖。②提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。③及时松土有利于植物根系生长。④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。(2)对无氧呼吸原理的应用①利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。②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破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。1．CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。2．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。3．有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。4．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。5．有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。6．不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。7．O2抑制细胞无氧呼吸，促进细胞有氧呼吸。细胞呼吸的4个易混易错点(1)误认为有氧呼吸的全过程都需要O2：有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。(2)误认为O2一定抑制无氧呼吸：也有例外，如哺乳动物成熟的红细胞的无氧呼吸不受O2的影响。(3)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。(4)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如成熟红细胞，蛔虫等；一些原核生物无线粒体，但能进行有氧呼吸。授课提示：对应学生用书第48页考点一 细胞呼吸的过程分析[核心考点通关]1．有氧呼吸与无氧呼吸过程分析(1)有氧呼吸中各元素的来源和去路(2)反应物和产物①CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，场所是线粒体内膜，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2。③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段的反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。(3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动2.不同生物无氧呼吸的产物不同生物无氧呼吸产物植物大多数植物细胞酒精和CO2马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等乳酸动物骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO23.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摩尔数之比无氧呼吸∶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摩尔数之比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之比无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。[易混易错]细胞呼吸的5个易混易错点(1)有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，但生成ATP最多的是发生在线粒体内膜上的第三阶段。无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于基因选择性表达。(3)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才进入线粒体被分解。(4)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(5)细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。[题组突破演练]题组一 细胞呼吸的过程分析1．下图是真核细胞内呼吸作用的过程图解，下列说法正确的是( )A．图中X表示O2，它可以通过植物的光合作用产生B．物质Y可使溴麝香草酚蓝水溶液发生的颜色变化为由蓝色变成绿色C．人体内不能完成④⑤过程D．图中催化②、③过程的酶存在于线粒体内膜上解析：图示中X表示O2，可以通过植物的光合作用产生，A正确；Y表示CO2，可使溴麝香草酚蓝水溶液发生的颜色变化为由蓝色变成绿色再变成黄色，B错误；人体内由于不含有酒精发酵所需的酶，故不能进行⑤过程，但能完成④过程，C错误；②过程为有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中，D错误。答案：A2．(2017·吉林长春统考)下列关于葡萄糖分解成丙酮酸的场所和条件的说法，错误的是( )A．既可以在真核细胞中进行，也可以在原核细胞中进行B．既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行C．既可以在有氧条件下进行，也可以在无氧条件下进行D．既可以在有光条件下进行，也可以在无光条件下进行解析：葡萄糖分解成丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，既可以发生在真核细胞，也可以发生在原核细胞，A正确。葡萄糖分解成丙酮酸的场所是细胞质基质，不能发生在线粒体中，B错误。不论是有氧还是无氧葡萄糖都可以分解成丙酮酸，C正确。不论是有光还是无光葡萄糖都可以分解成丙酮酸(呼吸作用与光照无关)，D正确。答案：B题组二 细胞呼吸类型的分析判断3．(2017·山西四校联考)把盛有酵母菌和葡萄糖混合液的装置(如图)置于适宜温度下，一段时间后，经检测，装置中葡萄糖减少了a摩尔，气体的体积总量增加了b摩尔。以下关于酵母菌细胞呼吸的分析不正确的是( )A．无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5b摩尔B．有氧呼吸产生的CO2量为6a－b摩尔C．细胞呼吸产生的CO2量为6a－2b摩尔D．细胞呼吸消耗的O2量为6a－3b摩尔解析：图示装置测量的气体变化量是呼吸作用消耗氧气和产生二氧化碳的差值，有氧呼吸分解1摩尔葡萄糖需消耗6摩尔氧气，生成6摩尔二氧化碳，生成量和消耗量相等；酵母菌无氧呼吸分解1摩尔葡萄糖不消耗氧气，生成2摩尔二氧化碳。气体总量增加b摩尔，全是无氧呼吸产生的二氧化碳量，说明无氧呼吸消耗葡萄糖量为0.5b摩尔。装置中的葡萄糖减少了a摩尔，则有氧呼吸消耗氧气量＝(a－0.5b)×6＝6a－3b。呼吸作用产生二氧化碳量＝6a－3b＋b＝6a－2b。答案：B4．(2017·云南玉溪测试)将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：O2浓度变化量01%2%3%5%7%10%15%20%25%O2吸收量/mol00.10.20.30.40.50.60.70.80.8CO2释放量/mol10.80.60.50.40.50.60.70.80.8下列有关叙述中正确的是( )A．苹果果肉细胞在O2浓度为0～3%和3%～25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸B．贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件C．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多D．苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和CO2解析：根据表格中的数据，可以得到苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时只进行有氧呼吸，A错误；贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件，因为此时释放的CO2最少，则有机物的消耗最少，B正确；在一定范围内O2浓度越高，苹果果肉细胞释放的CO2越多，则有氧呼吸越旺盛，但是表中氧气浓度为20%～25%时，有氧呼吸强度不变，C错误；苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产物是酒精和二氧化碳，D错误。答案：B“三看法”判定细胞呼吸类型(1)“一看”反应物和产物(2)“二看”物质的量的关系①不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸产生酒精。②无CO2释放 只进行无氧呼吸产生乳酸。③酒精产生量等于CO2量 只进行无氧呼吸产生酒精。④CO2释放量等于O2的吸收量 只进行有氧呼吸。⑤CO2释放量大于O2的吸收量 既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。⑥酒精产生量小于CO2量 既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自有氧呼吸。(3)“三看”反应场所考点二 影响呼吸速率的因素及实践应用[核心考点通关]1．呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是呼吸作用强弱的指标，一般以测定释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。2．影响呼吸速率的外界因素及机理因素曲线模型影响机理实践应用温度影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制①低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量氧气氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸)适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，可提高保鲜效果H2O在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间3.植物组织细胞呼吸曲线解读(1)图中各点表示的生物学意义Q点：不耗O2，产生CO2 只进行无氧呼吸P点：耗O2量＝产生CO2量 只进行有氧呼吸QP段：产生CO2量>耗O2量 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸R点：产生CO2最少 组织细胞呼吸最弱点(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度条件。[易混易错]影响细胞呼吸的外界因素的2个易混易错点(1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施，若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。(2)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。[题组突破演练]题组 影响呼吸速率的因素5．下列有关细胞呼吸曲线的说法，错误的是( )A．分析曲线图可知，O2浓度低时，无氧呼吸占优势B．随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强C．当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强D．冰箱因能减少环境中氧气含量，减缓呼吸作用而延长水果、蔬菜的保存时间解析：随着氧气浓度的增加，无氧呼吸受到抑制；有氧呼吸强度逐渐加强，直到受呼吸酶数量等因素的影响而不再增强为止。贮藏水果、蔬菜时，通过降低环境中O2浓度可以减少果蔬中有机物的消耗，但环境中不能没有O2，因为储藏物无氧呼吸会产生酒精并导致自身腐烂；冰箱因能降低环境的温度，减缓呼吸作用而延长水果、蔬菜的保存时间。答案：D6．(2017·黑龙江哈师大附中月考)甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段C．甲图的a、b、c三个浓度中c有机物分解最慢D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生解析：结合题意分析图解：图甲中不同氧浓度条件下进行的呼吸作用不同，判断呼吸作用方式主要根据产生的二氧化碳和消耗氧气的量的比例。氧浓度为a时，只进行无氧呼吸，氧浓度为d时，只进行有氧呼吸。甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收氧气，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间，B错误；甲图的a、b、c三个浓度中c有机物分解最慢，C正确；氧浓度为d时，CO2释放量与氧气的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。答案：B7．将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48h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。从采摘后算起每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10d时，细胞中的ATP完全来自线粒体C．第20d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组D．第40d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多解析：根据曲线中10d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10d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20d，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40d，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、a/2。答案：C考点三 探究酵母菌细胞呼吸的方式(实验探究)[实验考什么][典例] 某生物兴趣小组对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。请据图分析作答：(1)该兴趣小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置，如下图A～D所示：①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)，有氧条件下的装置序号：__________________；无氧条件下的装置序号：__________。②装置中C瓶的作用是____________________________________________________；B瓶中澄清的石灰水还可用____________________代替。(2)下面是该研究小组在探究酵母菌的细胞呼吸方式时的两套实验装置图，下列分析合理的是( )A．为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶完全吸收，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶B．实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了，说明实验不成功C．实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测E瓶中物质会出现灰绿色D．D瓶封口后应立即接通E瓶，防止D瓶中的培养液被分解完[答案] (1)C→A→B(或C→B→A→B) D→B 吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰(其他合理答案亦可) 溴麝香草酚蓝水溶液 (2)A [解题用什么]1.考查实验的原理和操作步骤[对应题干第(1)题](1)实验原理(2)实验过程(3)实验操作步骤中的装置分析①甲组装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。②乙组装置中，D瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。目的是让酵母菌将D瓶中的O2消耗完，从而保证通入石灰水中的CO2全部是由无氧呼吸产生的。2．考查实验现象及结论[对应题干第(2)题](1)实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊/快无变化乙组(无氧)变混浊/慢出现灰绿色(2)实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生的CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精和少量CO2。注意：不能依据澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。－－－－－－－－－－－－－[题组突破演练]－－－－－－－－－－－－－－题组 探究酵母菌细胞的呼吸方式8．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图中a～f所示装置，下列判断不合理的是( )A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸C．连接e→c→d，给装置通空气，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了有氧呼吸D．f放置一段时间后，连接f→d，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸解析：a装置中的NaOH溶液能够吸收CO2，若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸，A正确；若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；连接e→c→d，给装置通空气，其中的e装置能够吸收空气中的CO2，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了有氧呼吸；f放置一段时间后，消耗了装置中的氧气，连接f→d，澄清石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸。答案：B9．(2017·江西临川月考)下列有关酵母菌细胞呼吸方式的探究实验的叙述，错误的是( )A．用酵母菌来研究细胞呼吸的不同方式的原因之一是酵母菌属于兼性厌氧菌B．依据石灰水浑浊程度和速度可以判断培养液中酵母菌的呼吸方式C．溴麝香草酚蓝水溶液可用来检验CO2D．检验是否有酒精产生的方法是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液解析：酵母菌属于兼性厌氧菌，可作为探究细胞呼吸方式的材料，A正确；酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳的量比无氧呼吸多，因此依据石灰水浑浊程度和速度可以判断培养液中酵母菌的呼吸方式，B正确；可用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液来检验CO2，C正确；重铬酸钾溶液应在酸性条件下才能够检测酒精，D错误。答案：D考点四 细胞呼吸方式和呼吸速率的测定(实验探究)[核心考点通关]1．探究细胞呼吸方式的实验装置(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(以发芽种子为例)：(2)实验结果预测和结论实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产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乳酸的无氧呼吸2.测定组织细胞呼吸速率的装置与原理(1)装置：如图。(2)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。(3)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，刻度管内的红色液滴左移，单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。(4)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，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及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，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。[题组突破演练]题组 呼吸方式的测定10．如图为探究酵母菌进行的细胞呼吸类型的装置图，下列现象中能说明酵母菌既进行有氧呼吸，同时又进行无氧呼吸的是( )A．装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动B．装置一中液滴不移动，装置二中液滴右移C．装置一中液滴左移，装置二中液滴右移D．装置一中液滴右移，装置二中液滴左移解析：装置一中用NaOH溶液吸收CO2，整个装置中气压的变化由O2变化所引起；装置二中加清水，装置内的气压变化由CO2释放量和O2吸收量差值决定。由于酵母菌无氧呼吸产生CO2，而有氧呼吸吸收O2产生等量的CO2，若酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一液滴应左移(因有氧呼吸消耗O2导致气压下降)，装置二液滴右移(因无氧呼吸产生了CO2)。答案：C11．(2017·山东日照校际联考)下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析不正确的是( )A．装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量B．装置乙的有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C．装置丙可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生二氧化碳D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验解析：装置甲中有温度计，且使用了保温瓶(可以防止种子细胞呼吸释放的热量散失)，因此，该装置可以用于探究呼吸作用是否产生热量；装置乙中氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，装置乙的有色液滴向左移动是该装置中氧气减少所致，说明种子萌发时一定进行有氧呼吸，但种子细胞也可能同时进行无氧呼吸；澄清的石灰水可用于检测二氧化碳，因此，装置丙可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生二氧化碳；三个装置中的种子都必须进行消毒处理，以杀死黏附在种子表面的微生物，避免微生物的呼吸作用对实验产生干扰，并且三个装置都要设置相应的对照实验。答案：B授课提示：对应学生用书第52页练全国高考真题——知考查重点1．(2016·高考江苏卷改编)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．突变酵母也能产生[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，突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体解析：图示突变酵母菌呼吸链中断部位为线粒体。氧气充足时，突变型酵母菌不能进行有氧呼吸，其只能在细胞质基质中产生少量的ATP，故其繁殖速率明显低于野生型酵母菌。突变型酵母菌细胞质内的葡萄糖氧化过程正常，故突变酵母乙醇代谢途径未变，在乙醇代谢途径中有[H]产生，A、B、C正确，D错误。答案：D2．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是( )A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同解析：肺炎双球菌为原核生物，只有核糖体一种细胞器，没有线粒体，但可进行有氧呼吸，A正确；细菌拟核上含有控制细菌代谢、遗传和变异等基本生命活动的基因，细菌的呼吸是其基本代谢形式，有关的酶由拟核中的基因编码控制，B正确；破伤风芽孢杆菌为厌氧型生物，适宜生活在缺氧的环境中，C错误；酵母菌为兼性厌氧型生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，产物是CO2和H2O，在无氧条件下进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2，D正确。答案：C3．(2012·高考新课标全国卷)将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，再通过________作用为种子萌发提供能量。(2)萌发过程中在________小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为________mg。(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为________mg·粒－1·d－1。(4)若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)玉米种子萌发过程中，淀粉被水解为葡萄糖，再通过细胞呼吸作用为种子萌发提供能量。(2)由图可知，在72～96小时之间种子的干重下降最快，说明该时间段内种子的呼吸速率最大，每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2－177.7＝26.5(mg)。(3)萌发过程中胚乳中的营养物质一部分用于细胞呼吸，一部分转化成幼苗的组成物质。由图可知，在96～120小时内，转化速率最大。在96～120小时内，每粒胚乳的干重减少118.1－91.1＝27(mg)，其中呼吸消耗177.7－172.7＝5(mg)，则转化成其他物质22mg，即转化速率为22mg·粒－1·d－1。(4)如果继续保持黑暗条件，玉米幼苗不能进行光合作用，细胞呼吸继续消耗有机物，干重继续降低。答案：(1)葡萄糖 呼吸(或生物氧化) (2)72～96 26.5 (3)22 (4)下降 幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用练各地市模拟——知命题热点4．(2017·江西临川联考)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、丙三支试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是( )A．甲试管中最终产物为CO2和H2OB．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产生解析：甲试管内为细胞质基质，进行无氧呼吸，其代谢产物是酒精和CO2，A错误；乙试管内为线粒体，葡萄糖不能进入线粒体，所以不发生反应，B正确；丙试管中进行无氧呼吸，有CO2产生，但不能产生大量的ATP，C、D均错误。答案：B5．(2017·福建泉州五校联考)人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是( )A．两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATPB．消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多C．短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉D．慢跑时慢肌纤维产生的ATP，主要来自于线粒体内膜解析：根据题意，快肌纤维几乎不含线粒体，进行无氧呼吸，慢肌纤维进行有氧呼吸，消耗等摩尔葡萄糖，无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸少。答案：B6．(2017·江苏南京模拟)叶绿体与线粒体是植物细胞内两种重要的细胞器，在光照条件下，它们各自产生的部分物质是可以循环利用的。下列有关叙述正确的是( )①叶绿体中合成的葡萄糖可进入线粒体内直接被氧化分解 ②线粒体产生的二氧化碳可进入叶绿体内被利用 ③叶绿体产生的氧气可进入线粒体内被利用 ④线粒体产生的水可进入叶绿体内被利用A．①②③ B．②③④C．①③④D．①②④解析：叶绿体中合成的葡萄糖只有在细胞质基质中被分解成丙酮酸后才能进入线粒体被进一步氧化分解，①错误。叶绿体产生的氧气可以进入线粒体参与有氧呼吸，而线粒体有氧呼吸产生的CO2和H2O可以进入叶绿体参与光合作用，②③④正确。答案：B7．(2017·黑龙江哈尔滨模拟)关于人体细胞呼吸作用的叙述，不正确的是( )A．细胞呼吸分解有机物释放的能量只有少部分用于合成ATPB．无氧呼吸不需要氧的参与，该过程与有氧呼吸完全不同C．有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜与氧结合生成水时释放大量能量D．细胞供氧不足时，无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸解析：细胞呼吸分解有机物释放的能量只有少部分用于合成ATP，绝大部分以热能的形式散失，A正确；无氧呼吸不需要氧的参与，该过程的第一阶段与有氧呼吸完全相同，B错；有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜与氧结合生成水时释放大量能量，C正确；人体细胞在供氧不足时，进行无氧呼吸，可将糖类氧化为乳酸，D正确。答案：B8．(2017·江苏南通统考)下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是( )A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸解析：提倡慢跑，提倡有氧呼吸运动，A正确；零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，又不会冻伤果蔬，可减少有机物的分解，B正确；马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用，C错；作物种子贮藏前需要干燥，在晒干的过程中，失去的是自由水，因为自由水越多代谢活动越旺盛，D正确。答案：C授课提示：对应学生用书第307页一、选择题1．下列关于细胞呼吸的叙述正确的是( )A．细胞质基质中产生的[H]最终都被氧化而产生大量能量B．马铃薯叶肉细胞和块茎细胞均可发生细胞呼吸且细胞质基质和线粒体均可产生CO2C．水稻要定期排水，否则水稻幼根细胞会因缺氧产生乳酸而腐烂D．有氧呼吸、无氧呼吸均不能将葡萄糖中的化学能全部转化到ATP中解析：无氧呼吸时细胞质基质中产生的[H]并不能被氧化而产生大量能量，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸时的产物是乳酸，不能产生二氧化碳，B错误；水稻要定期排水，否则水稻幼根细胞会因缺氧产生酒精而腐烂，C错误；有氧呼吸、无氧呼吸均不能将葡萄糖中的化学能全部转化到ATP中，绝大部分的能量以热能的形式散失，D正确。答案：D2．(2017·安徽江淮名校联考)某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，此时的花序细胞( )A．主要通过无氧呼吸生成ATPB．产生的热量远多于其他细胞C．线粒体基质不参与有氧呼吸D．没有进行有氧呼吸第三阶段解析：生物体的能量主要由有氧呼吸提供，故A错；有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，第二阶段的场所是线粒体基质，故C、D均错；有氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，根据题干信息可知，消耗的氧气多但产生的ATP量比其他细胞少，说明散失的热量比其他细胞多，故B正确。答案：B3．将植物细胞中的线粒体提取出来，放入甲、乙、丙三支试管中，然后向甲试管中注入丙酮酸，测得有氧气的消耗；向乙试管中注入葡萄糖，测得氧的消耗量几乎为零；向丙试管中同时注入细胞质基质和葡萄糖时，测得有氧气的消耗。对上述实验结果的解释不正确的是( )A．丙酮酸的分解是在线粒体内进行的B．葡萄糖不能进入线粒体C．葡萄糖是在细胞质基质中分解成丙酮酸的D．有氧呼吸中，水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的解析：葡萄糖必须先在细胞质基质中分解成丙酮酸，才能在线粒体内进一步分解。有氧呼吸中，水的参与和生成都是在线粒体内进行的。答案：D4．把乳酸菌接种在鲜牛奶中，将口密封，置于适宜温度下培养，一段时间后即可得到酸奶。在此过程中若揭开盖子，下列过程减慢(或减少)的是( )①葡萄糖的利用 ②二氧化碳的释放 ③ATP的形成 ④乳酸含量A．①② B．①②③C．②④D．①③④解析：乳酸发酵中不产生二氧化碳。答案：D5．研究发现，当人体组织细胞中的氧含量低于正常值的60%以下时，缺氧的组织细胞就可能癌变；进一步的研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但是癌细胞即使在氧供应充分的条件下也主要通过无氧呼吸获取能量。由此分析，下列推论合理的是( )①缺氧环境会导致癌细胞的产生 ②癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖比正常细胞要多 ③癌细胞的线粒体可能存在功能障碍 ④有氧条件下，癌细胞中与无氧呼吸有关的酶的活性仍然很高A．②③B．①②④C．①③④D．①②③④解析：根据题干中信息“氧含量低于正常值的60%以下时，缺氧的组织细胞就可能癌变”，说明缺氧环境可能会导致癌细胞的产生；癌细胞主要通过无氧呼吸产生能量，与有氧呼吸比较，无氧呼吸产生相同数量的ATP需要消耗更多的葡萄糖，因此，癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖比正常细胞要多；在氧供应充分的条件下癌细胞主要进行无氧呼吸，说明癌细胞的线粒体可能不能发挥正常的生理功能；有氧条件下，癌细胞主要进行无氧呼吸，说明与无氧呼吸有关的酶的活性仍然很高。答案：D6．下列生产措施或生活中所涉及的细胞呼吸知识的叙述，不正确的是( )A．提倡慢跑，可防止因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力B．用酵母菌发酵生产酒精的过程中，pH发生变化是其死亡率上升的原因之一C．利用谷氨酸棒状杆菌及发酵罐生产味精的过程中需要严格控制通气(无氧)D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞呼吸解析：慢跑过程中肌细胞内氧气供应充足，可避免因无氧呼吸产生的肌肉酸胀，A正确；酵母菌发酵过程中，因有大量二氧化碳的产生，pH会逐渐降低，从而引起酶活性的变化，这是引起酵母菌死亡的原因之一，B正确；谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，在发酵过程中要不断地通入无菌空气，C错误；作物种子在贮藏前需要干燥，使其散失大量自由水，以抑制细胞呼吸减少有机物消耗，D正确。答案：C7．关于种子或食物储存的说法中，正确的是( )A．食品包装上的“胀袋勿食”是指微生物进行乳酸发酵产气B．晒干后的种子在贮存时不进行细胞呼吸C．可以采用低氧、零下低温和干燥的方法来保存水果D．真空包装熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸解析：微生物进行乳酸发酵的产物只有乳酸，没有气体类物质，A说法错误；晒干后的种子中自由水含量低，呼吸作用强度减弱，B说法错误；水果宜在低温、低氧和干燥条件下贮藏，目的是降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗，但不能保存在零下低温，C说法错误；真空包装的包装袋内没有氧气，抑制了微生物的有氧呼吸，D说法正确。答案：D8．用同位素标记法追踪元素及物质的去向是生物学研究的重要手段之一。下列相关结果错误的是( )A．小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳不会含有18O，但尿液中会含有HOB．用含3H标记的T的营养液培养洋葱根尖，可以在细胞核和线粒体处检测到较强的放射性，而在核糖体处则检测不到C．用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径D．要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌解析：小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳可能会含有18O，因为有氧呼吸第二阶段需要水的参与，A错误。胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料之一，在细胞核和线粒体会进行DNA复制，核糖体由蛋白质和RNA组成，B正确。用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径，C正确。噬菌体是病毒，不能直接用培养基培养，D正确。答案：A9．如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，相关叙述正确的是( )A．条件X下葡萄糖中能量的去向有三处B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和水C．试剂甲为溴麝香草酚蓝水溶液D．物质a产生的场所为线粒体基质解析：选项A，根据产物酒精判断条件X为无氧，无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量一部分储存在酒精中，一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失；选项B，线粒体不能利用葡萄糖；选项C，试剂甲为酸性重铬酸钾溶液；选项D，图中无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质。答案：A10．(2017·浙江五校联考)蚕豆种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列说法错误的是( )A．种子在破土前质量一直在减小B．48h后细胞呼吸底物不只是糖类C．二氧化碳的产生场所为线粒体基质和细胞质基质D．12～24h期间，细胞呼吸的主要方式为有氧呼吸解析：种子在破土前不能进行光合作用，只有呼吸作用，故质量一直在减小；48h后细胞呼吸消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量，说明底物不只是糖类，可能有脂肪；二氧化碳的产生场所除了线粒体基质，还有细胞质基质；12～24h期间，二氧化碳产生量明显大于氧气消耗量，说明细胞呼吸的主要方式为无氧呼吸。答案：D11.“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇，得到很多学者和专家的推崇，它是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。结合所学知识，分析下列说法正确的是( )A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸B．运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2消耗量C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中D．若运动强度长期超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力解析：由图可知在cd段是有氧呼吸和无氧呼吸共存，故A错误。运动强度大于c后，肌肉细胞产生的二氧化碳量与氧气消耗量相同，因为无氧呼吸不产生二氧化碳，故B错误。无氧呼吸产生的能量大部分以热能散失，部分在ATP中，还有部分在乳酸中，故C错误。若运动强度长时间超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力，故D正确。答案：D12.呼吸底物不是糖时，有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的体积并不相等，利用如图所示装置两套，设为甲、乙，测定单位质量小麦种子呼吸时CO2释放量与O2消耗量的比值，下列构思可以达到实验目的的是( )A．甲装置烧杯中盛放清水，在光照下测定O2释放量，乙装置在黑暗下测定CO2释放量B．甲装置烧杯中盛放清水，测定CO2释放量，乙装置换成CO2吸收剂，测定O2消耗量C．甲装置烧杯中盛放清水，测定气体体积变化量，乙装置换成CO2吸收剂，测定O2消耗量D．甲装置烧杯中盛放CO2缓冲剂(可吸收和放出CO2)，测定气体体积变化量，乙装置放死亡种子作对照解析：选项A，小麦种子不能进行光合作用，故光照下和黑暗中测出的都是吸收氧气的量与呼吸释放CO2量的差值；选项B，甲装置烧杯中盛放清水，测的是吸收氧气的量与呼吸释放CO2量的差值；选项C，甲装置测的是吸收氧气的量与呼吸释放CO2量的差值，乙装置测的是O2消耗量，可以根据两装置的结果测出CO2释放量与O2消耗量的比值；选项D，无法得出CO2的释放量。答案：C二、非选择题13．甲图是某绿色植物细胞内生命活动示意图，其中①、②、③、④、⑤表示生理过程，A、B、C、D表示生命活动产生的物质。乙图为该植物的光合速率，呼吸速率随温度变化的曲线图，请分析回答：(1)甲图中在生物膜上发生的生理过程有________(用图中数字表示)，A表示________，D表示________。(2)据乙图分析，温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制的最低温度为________℃。图中________点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。(3)A点时叶肉细胞中O2的移动方向是____________________________________。研究者用含18O的葡萄糖追踪根细胞有氧呼吸中的氧原子，其转移途径是________________________________________________________________________。解析：(1)分析图甲可以看出，①、②、③分别为有氧呼吸的第一阶段(场所是细胞质基质)、第二阶段(场所是线粒体基质)和第三阶段(场所是线粒体内膜)，④、⑤分别为光反应(场所是类囊体薄膜)和暗反应(场所是叶绿体基质)，因此在生物膜上发生的生理过程有③和④，其中A为丙酮酸，B为[H]，D由光反应产生，参与暗反应，故为ATP和[H](或NADPH)。(2)分析题图可知，在20℃时植物净光合作用可达到最强，是获得最大经济效益的最低温度。B点、D点净光合作用与呼吸作用强度相等，因此实际光合作用强度是呼吸作用强度的2倍。(3)A点，光合作用等于呼吸作用，光合作用产生的氧气被呼吸作用利用，因此A点时叶肉细胞中O2的移动方向是从叶绿体移向线粒体。有氧呼吸的过程中葡萄糖分解形成丙酮酸，丙酮酸与水反应形成二氧化碳和[H]，因此葡萄糖中氧原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。答案：(1)③和④ 丙酮酸 ATP和[H](或NADPH)(2)20 B、D (3)从叶绿体移向线粒体 葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳14.如图甲和乙是两个密闭玻璃钟罩，其中分别放置有一盆花卉和一只老鼠。假设花卉和老鼠呼吸作用消耗的底物均为葡萄糖，且不考虑其他微生物的呼吸作用。请回答以下问题：(1)请书写出老鼠体内产生CO2的呼吸类型所对应的总反应式：________________________________________________________________________。(2)若图甲装置内氧气增加0.6mol，则该花卉光合作用合成的葡萄糖一定大于________mol；若2小时后，图甲装置内氧气量无变化，则对该花卉所有叶肉细胞而言，光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量________(填“相等”或“不相等”)。(3)若将另一只老鼠放在图甲装置内，且装置内的空气量不变、装置所处环境温度也不变，某同学预测，同图乙中老鼠相比，图甲中老鼠死亡的时间可能会缩短，那么该同学预测正确的前提条件是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)图丙表示该花卉的叶肉细胞内能发生的重要生化反应。图中a～d过程均发生在细胞器内的是________；a与b过程的物质转化情况是________________________________________________________________________________________________________，d过程产生的C3与c过程消耗的C3是否相同？______________________。(5)设计实验时，要遵循的原则有____________。(答出两个即可)解析：(1)老鼠体内细胞无氧呼吸的产物没有CO2，即产生CO2的呼吸方式只能是有氧呼吸。(2)图甲装置内氧气增加量等于光合作用产生的氧气量减去呼吸作用消耗的氧气量，光合作用产生0.6mol氧气的同时会产生0.1mol的葡萄糖，而花卉呼吸作用会消耗氧气，故而该花卉光合作用合成的葡萄糖一定大于0.1mol。(3)花卉与老鼠置于同一装置甲内，如老鼠死亡时间缩短，说明花卉的净光合速率小于零，即装置处于弱光或黑暗环境中。(4)由于图丙反应发生在叶肉细胞内，图中a～d过程分别表示光合作用的光反应阶段、有氧呼吸第三阶段、暗反应中C3的还原、有氧呼吸第一阶段。有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中。光合作用暗反应消耗的[H]和C3与呼吸作用过程产生的[H]和C3不是同一种物质。(5)等量原则和单因子变量原则等原则是设计实验时要遵循的原则。答案：(1)C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量(2)0.1 不相等(3)装置甲所处环境光线较弱或装置甲处于黑暗环境中(4)a、b、c a过程产生的O2和[H]中只有O2可被b过程使用(答案合理即可) 不同(5)等量原则、单因子变量原则等(答出两个即可)15．(2017·山东枣庄调研)不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常用呼吸商RQ(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼吸商的两个装置图，请回答：(1)装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是________________________________________________________________________。(2)若发芽种子已长出幼苗，进行该实验时，应将装置放置在何种条件下进行？________；原因是________________。(3)小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是________，理由是________________________________________________________________________。若发现装置一与装置二中的着色液均匀向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是________，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在该呼吸商测定装置中，装置一中加入NaOH溶液的目的是吸收发芽种子产生的二氧化碳，从而可以根据着色液滴移动的刻度测出呼吸作用消耗的氧气的体积。装置二作用是比较种子发芽时进行呼吸作用消耗的氧气体积和释放二氧化碳的体积变化大小。(2)避免因为幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量的变化，则应将该装置放于黑暗条件下。(3)装置一中的着色液向左移动说明呼吸消耗了氧气，进行有氧呼吸；装置二中的着色液位置不发生改变，说明呼吸作用消耗的氧气量与产生的二氧化碳量相等，因此说明呼吸作用消耗的底物是葡萄糖；装置一与装置二中的着色液均向左移动，说明进行有氧呼吸，且产生的二氧化碳比消耗的氧气少，因此底物主要是脂肪，原因是脂肪中碳氢百分比较高，吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量。答案：(1)吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳(2)黑暗条件 避免幼苗进行光合作用，干扰细胞呼吸的气体量变化(3)葡萄糖(或糖类) 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气量等于释放出的二氧化碳量 脂肪(或脂质) 脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2018版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用微讲座细胞呼吸与光合作用关系中的易错点学案新人教版.doc 2018版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第一讲酶和ATP学案新人教版.doc 2018版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第三讲能量之源__光与光合作用一学案新人教版.doc 2018版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第二讲细胞呼吸学案新人教版.doc 2018版高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第四讲能量之源__光与光合作用二学案新人教版.doc
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