第五章 细胞的能量供应和利用复习课件

第三单元细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用细胞代谢条件过程酶（反应的催化剂）ATP（直接能源物质）化学本质酶的作用特点影响酶活性的因素中文名称合成与水解合成ATP的能量来源合成ATP的场所结构简式细胞呼吸类型过程及场所实质及应用光合作用光合色素的种类及功能光合作用的过程及场所实质影响光合作用的因素细胞呼吸和光合作用关系的应用知识网络►知识点一酶的作用和本质1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多________，统称为细胞代谢。2．活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________状态所需要的能量。考点自主梳理化学反应常态活跃酶与ATP降低活化能活细胞有机物蛋白质高效性专一性温度pH值少数是

RNA►知识点二酶的本质的探索过程1．巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。

3．毕希纳：将酵母细胞研磨后获得提取液，也能引起发酵，他将引起发酵的物质称为________。4．萨姆纳：1926年用丙酮酸提取出了刀豆种子中的________，并证明了脲酶是________。5．切赫和奥特曼：20世纪80年代，发现少数________也具有催化功能。

酵母细胞某些物质酿酶酶蛋白质RNA2.争论îïïíïïì

巴斯德1857年提出：只有

参与才能进行发酵李比希认为：酵母细胞死亡裂解后释放出

，引起发酵

►知识点三生物体直接利用的能量——ATP直接A—P～P～P能量吸能放能中文名称：三磷酸腺苷想一想：此反应能否看作是可逆反应？ATP的合成和水解比较ATP的合成和水解比较如下：ATP的合成ATP的水解

反应式ADP＋Pi＋能量ATPATPADP＋Pi＋能量所需酶能量来源能量去路反应场所

ATP合成酶ATP水解酶光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量

储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞的需能部位

2．ATP的生成与利用

典例在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明()①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离②部分32P标记的ATP是重新合成的③ATP是细胞内的直接能源物质④该过程中ATP既有合成又有分解A．①②③④B．①②③C．①②④D．②③④C

变式题下列有关ATP的叙述，不正确的是()A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATPB．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂易形成D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质Ｃ[问题导思]哪些生命活动由ATP直接供能？[答案]肌肉收缩、神经冲动的传导、主动运输、胞吞、胞吐、DNA的复制、蛋白质的合成、生物体发光、生物体发电、暗反应合成有机物等。►探究考向一酶的作用特点、原理和特性1．功能：生物催化剂(1)在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂一样，能显著降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数。考向互动探究(2)反应前后酶的性质和数量均没有变化2．酶催化作用的原理酶的催化作用就是降低反应的活化能，加快反应的速度。3．酶的特性(1)酶具有高效性：酶的催化效率很高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(mL)控制变量H2O2分解速率(气泡多少)无火焰的卫生香检测12室温无无助燃性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3.5%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有催化H2O2分解的作用，且效率高

②实验过程中变量及对照分析

③实验结论酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。自变量因变量无关变量对照组实验组2号，90℃水浴加热3号，加3.5%FeCl3溶液4号，加20%肝脏研磨液

H2O2分解速度用单位时间内产生的气泡数目多少表示加入H2O2的量和浓度；实验室的温度；PH、反应时间等1号试管2、3、4号试管

(2)酶的专一性用同一种酶催化两种不同物质（或者2种酶催化一种底物）

b．用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶对二者的催化情况，从而探索酶的专一性。(3)酶需要适宜的条件酶的催化作用需要适宜的温度和pH，二者偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。高温、过酸、过碱或重金属盐等会导致酶活性丧失。

【特别提醒】(1)选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(2)保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。真题演练

[2011·海南卷］关于酶的叙述，正确的是()A．酶提供了反应过程所必需的活化能B．酶活性的变化与酶所处环境的改变无关C．酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失D．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸

[答案]Ｃ

[解析]酶的作用是降低反应的活化能，A错；酶所处的环境的pH、温度等的改变可能导致酶活性的降低，B错；酶作为催化剂，在催化反应前后，自身不发生变化，D错。[解题技巧]绝大多数酶是蛋白质，酶的性质要和蛋白质的性质结合起来。引起蛋白质变性的因素也能引起酶的变性。[互动探究]将B选项改为“酶在细胞内、外都能起催化作用”，B选项对吗？

[答案]对，酶有胞内酶和胞外酶，与细胞呼吸相关的酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等都是胞内酶，消化腺分泌的各种消化酶都是胞外酶，只要提供适宜的条件，胞内酶也能在细胞外发挥作用，胞外酶也能在细胞内发挥作用。

变式题[2011·海南卷］某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图8­2中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是()图8­2A．甲B．乙C．丙D．丁[答案]D

[解析]酶能降低反应活化能，催化效率高，反应物浓度能在短时间降到很低。►探究考向二与酶有关的曲线解读1．表示酶高效性的曲线图8­3(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)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。2．表示酶专一性的曲线

图8­4(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A反应。(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A反应。3．影响酶活性的曲线

甲乙丙图8­5(1)甲、乙曲线表明：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在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)酶的催化作用都将减弱。③过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。(2)从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

甲乙(在底物足量情况下)(1)甲图：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增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)乙图：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。典例如图8­7表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应物的量和反应时间的关系，以下关于此图的解读，正确的是()图8­7A．a、b、c表示温度，则一定是a﹥b﹥cB．a、b、c表示pH，则c﹥b﹥aC．a、b、c表示酶的浓度，则a﹥b﹥cD．a、b、c表示温度，则不可能是c﹥b﹥aC

[规律方法]表示酶促反应的坐标图一般是用横坐标表示反应时间，纵坐标可以表示反应物的量，或生成物的量、或反应速率，反应物的量下降越快，说明酶促反应速率越快，生成物的量上升越快，表明酶促反应速率越快。

变式题[2011·南昌三模］图8­8表示在最适温度和最适pH条件下，反应物浓度等与酶促反应速率的关系。据图分析不正确的是()图8­8A．曲线a可表示酶量减少后的底物浓度和反应速率关系B．限制曲线b的AB段反应速度的主要因素为反应物浓度C．形成曲线c的原因可能是乙点时酶量增加或适当升温所致D．若适当升高温度条件下重复该实验，图中A点位置将下移Ｃ探究影响酶活性的因素1．温度对酶活性的影响(1)原理解读②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。实验方略展示(2)实验设计程序①取淀粉、淀粉酶分别放入试管

②各自在所控制的温度下处理一段时间

③淀粉与相应温度的淀粉酶混合

④在各自所控制的温度下保温一段时间

⑤滴加碘液，观察颜色变化

【特别提醒】(1)本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物是过氧化氢。在加热的条件下分解也会加快。(2)本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。(3)本实验中第②、③步一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。2．pH对过氧化氢酶活性的影响(1)原理解读①2H2O22H2O＋O2↑②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)实验设计步骤实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴

2注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH 3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL 4观察现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生

【特别提醒】(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。(2)注意实验步骤的顺序：必须先将酶置于不同环境条件下(不同pH或不同温度)，然后再加入反应物。(3)注意选择检验实验结果的试剂原理检测试剂检测结果结论探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

探索淀粉酶在不同温度环境下对淀粉的水解作用

探索淀粉酶在不同pH环境下对淀粉的水解作用

酶的专一性酶需要适宜的温度酶需要适宜的酸碱环境斐林试剂碘液斐林试剂出现砖红色沉淀不出现蓝色反应出现砖红色沉淀淀粉酶催化了淀粉水解

淀粉酶催化了淀粉水解

淀粉酶催化了淀粉水解

变式题[2011·全国卷]某同学从温度为55～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：(1)测定脂肪酶活性时，应选择__________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为_________。(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。[答案](1)脂肪缓冲(2)蛋白质(3)在一定温度范围(包括55～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度，否则扩大温度范围，继续试验，直至出现峰值。细胞呼吸►知识点一细胞呼吸的方式1．细胞呼吸的概念：有机物在细胞内经过一系列的________，生成二氧化碳或其他产物，释放出________并生成________的过程。2．细胞呼吸的实质：氧化分解________，释放______。3．细胞呼吸的意义：为生物体的生命活动__________，为体内其他化合物的合成____________。考点自主梳理氧化分解能量ATP有机物能量提供能量提供原料4．探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于__________。(2)检测酵母菌在细胞呼吸中是否产生二氧化碳可使用澄清的石灰水或______________，其中后者颜色变化过程为由蓝变________再变________。(3)检测是否产生酒精可使用橙色的____________溶液，其在酸性条件下与酒精发生反应，变为________。兼性厌氧菌溴麝香草酚蓝绿黄重铬酸钾灰绿色[概念辨析]1．细胞呼吸只在细胞内进行。()2．细胞呼吸释放的能量大多数可被细胞直接利用。()[答案]1．√

[解析]细胞呼吸依靠一系列的呼吸氧化酶，催化有机物逐步分解，并释放能量，由于呼吸氧化酶只存在于细胞内，因而细胞呼吸只能在细胞内进行。[答案]2．×

[解析]细胞呼吸所释放的能量大多数以热能的形式散失，少数转移到ATP中，供生命活动利用。细胞呼吸释放的能量均不能被细胞直接利用。►知识点二有氧呼吸氧彻底多种酶二氧化碳和水6CO2＋12H2OC6H12O63、有氧呼吸的过程2丙酮酸酶6CO24[H]少量能量少量能量酶6H2O20[H]12H2O6O2酶大量能量线粒体细胞质基质②①③4．特点：在温和条件下进行，能量________释放、部分能量储存于ATP中。[问题导思]有氧呼吸三个阶段相同的产物是什么？[答案]ATP逐步►知识点三无氧呼吸1．概念：细胞在________条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物分解为________氧化产物，同时产生________能量的过程。无氧不彻底少量2C2H5OH2C3H6O32C3H4O3细胞质基质

[问题导思]用是否产生水来判断细胞的呼吸方式可行吗？[答案]可行，有氧呼吸中水的生成是由[H]和氧气反应生成的，无氧呼吸过程中没有氧气的参与，因而不能生成水。►探究考向一有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较考向互动探究有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件呼吸场所分解产物不需要O2，需要酶和适宜的温度需要O2、酶和适宜的温度第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中全过程都在细胞质基质中CO2和H2OCO2和酒精或乳酸有氧呼吸无氧呼吸不同点释放能量1mol葡萄糖释放能量2870kJ，其中1161kJ转移至ATP中，生成38molATP1mol葡萄糖释放能量196.65kJ(生成乳酸)或225.94kJ(生成酒精)，其中均有61.08kJ转移至ATP中，生成2molATP特点相同点相互联系有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没完全释放其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要①第一阶段完全相同②实质相同：分解有机物，释放能量③意义相同：为生命活动提供能量，为物质转化提供原料④无氧呼吸进化为有氧呼吸

【特别提醒】1．不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。动物和人体无氧呼吸的产物是乳酸。微生物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。2．原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，其细胞膜的内表面含有与有氧呼吸有关的酶。如蓝藻、硝化细菌3．有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。4．产生CO2不是判断细胞呼吸类型的必要条件，因为酒精发酵也会产生CO2。但是只要呼吸作用产生水，就可以确定是有氧呼吸。典例图9­1表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是()图9­1A．①②④中数值最大的是①B．③代表的物质名称是氧气C．产生①②的场所是线粒体D．某些原核生物能完成图示全过程

[答案]D

[互动探究]

给某动物提供含18O的氧气，其呼吸产物中哪一种含18O?

[答案]有氧呼吸过程中生成的水，是[H]和氧气结合形成的，其中的氧元素全部来自氧气。因而水中含18O。

变式题[2011·海南卷]细胞内糖分解代谢过程如图9­2所示，下列叙述错误的是()

A．植物细胞能进行过程①和③或过程①和④B．真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]

[答案]Ｂ

►探究考向二根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况(底物为葡萄糖)O2吸收量、CO2释放量细胞呼吸的方式

不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸

O2吸收量＝CO2释放量只进行有氧呼吸

O2吸收量＜CO2释放量两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自无氧呼吸

酒精量＝CO2量只进行无氧呼吸

酒精量＜CO2量两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自有氧呼吸

CO2释放量︰O2吸收量＝4︰3有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等

CO2释放量︰O2吸收量＞4︰3无氧呼吸占优势

CO2释放量︰O2吸收量＜4︰3有氧呼吸占优势

有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵，有酒精生成是产酒精的无氧呼吸，有含氮废物生成其呼吸底物一定为含氮物质(如蛋白质)

【特别提醒】1．CO2释放量、O2吸收量、酒精量都是指物质的量，单位是摩尔。2．以上的根据是葡萄糖有氧呼吸和无氧呼吸的方程式，不包括其他有机物质。

例2将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图9­3。下列叙述正确的是()A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体[答案]Ｄ

[互动探究]

在有氧呼吸和无氧呼吸条件下，哪种情况下消耗的葡萄糖速率快？

[答案]由于无氧呼吸过程中产生的能量少，无氧呼吸消耗的葡萄糖速率更快。

变式题

在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是()A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C．c条件下，无氧呼吸最弱D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体

abcdCO2释放量10867O2吸收量0347Ｄ

►探究考向二影响细胞呼吸的因素及应用1．内因：遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

2．外因——环境因素

(1)温度①温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸酶的活性来实现的。呼吸速率与温度的关系如图。②生产上常用这一原理在零上低温下贮藏水果、蔬菜。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。

图9­5(2)O2的浓度①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸(如图9­5)。②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。(3)CO2CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。(如图9­6)图9­6(4)水在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。

3．呼吸作用原理在实践中的应用(1)中耕松土——促进作物根细胞呼吸作用；(2)风干种子——降低种子含水量，减弱种子细胞呼吸作用，延长保存时间；(3)低温、低氧、适宜湿度——蔬果保鲜；

(4)去除作物变黄的叶片——减少有机物的消耗以提高作物产量。

(5)大田中施用农家肥——利用微生物的分解作用，产生二氧化碳，增强光合作用效率。(6)人体剧烈运动肌肉酸痛——肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸痛。(7)植物水淹后烂根——根细胞无氧呼吸产生酒精，酒精的毒害作用使根细胞死亡。【特别提醒】种子、蔬菜和水果的储存都应在低温和低氧条件下，不同的是种子的储存还要保持干燥，控制好种子的含水量，而蔬菜和水果的储存应保持一定湿度。

典例[2011·海南卷]关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A．种子风干脱水后呼吸强度增强B．植物被水淹可导致根系发生无氧呼吸C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱[答案]Ｂ

[解析]种子风干脱水后呼吸强度减弱，利于贮藏，A错；破伤风杆菌为严格厌氧菌，在无氧条件下才能大量繁殖，C错；小麦种子萌发过程中代谢旺盛，有氧呼吸逐渐增强，D错。

[规律方法]高中生物学涉及的只能进行无氧呼吸的生物主要有：破伤风杆菌、甲烷菌、乳酸菌、肠道寄生虫(如蛔虫、钩虫等)。[互动探究]种子萌发过程中有机物的种类、干重、鲜重、含水量及呼吸类型的变化情况是怎样的？[答案]种子萌发过程首先要吸水膨胀，然后将子叶或胚乳中贮存的有机物氧化分解，释放能量，分解过程中的中间产物能转变成其他物质，参与构成新的细胞，因而干重减少、鲜重增加，有机物的种类增加；萌发初期以无氧呼吸为主，之后有氧呼吸逐渐加强。

变式题[2011·青岛一模]在如图9­7为不同温度下金鱼的代谢率(耗氧量)与氧分压的关系图。据图不能得出的结论是()图9­7A．在一定范围内，代谢率随氧分压下降而下降B．25℃环境中金鱼的代谢率比15℃环境中的高C．代谢率最大时的最低氧分压随温度不同而不同D．氧分压超过一定范围后，代谢率不再随氧分压增加而增加

Ｂ[解析]金鱼的代谢率(耗氧量)除受温度影响外，还受氧分压影响。在25℃时，若氧分压很低，则其代谢率也将很低。

探究酵母菌的呼吸方式1．实验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。(2)CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。实验方略展示实验流程提出问题：酵母菌利用葡萄糖产生酒精是在有氧还是无氧的条件下进行的？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？

【特别提醒】1．通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致2．B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。(1)空白对照：空白对照是不给对照组以任何处理因素。(2)条件对照：指虽给实验对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。(3)自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组，向一组实验对象施加一个或数个因子，然后测量其前后的变化，这种实验又叫单组实验法。(4)相互对照：不设对照组，通过几个实验组相互对照，这种实验也就是对比实验。实验方略展示对照实验：设置对照组和实验组，对照组的实验结果一般是已知的，对照组主要起消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素和非处理因素的差异等作用。常用的对照方式有：

[规律方法]

与细胞呼吸相关的探究实验需关注如下内容：(1)常用NaOH溶液作为CO2的吸收剂，以便检测呼吸过程中耗氧状况或排除空气中CO2对呼吸产物的干扰。(2)常用Ca(OH)2对溶液作CO2的检测剂，依据溶液是否浑浊或浑浊程度确认呼吸产物是否有CO2。(3)控制无氧呼吸，首先装置要密封，其次溶液配制需要用冷开水除去水中的O2。[互动探究]装置一中将A瓶换成澄清的石灰水溶液可行吗？

[答案]不可行，A瓶内是NaOH溶液，浓度高，能吸收较多的二氧化碳，可以将空气中的二氧化碳吸收干净，换成Ca(OH)2溶液后，由于Ca(OH)2是微溶性的，不能除尽空气中的二氧化碳。变式题1、学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，酵母菌—葡萄糖溶液的温度随时间慢慢地升高，指示剂的颜色也开始改变(该指示剂遇酸变红)。下列判断不正确的是()A．保温瓶内的温度将随时间慢慢地升高B．保温瓶中氧气的含量对酵母菌呼吸作用的方式有重要的影响C．实验可用来测定酵母菌呼吸作用释放热量的变化D．指示剂变色的情况与保温瓶中空气的量无关，与葡萄糖的量有关

Ｄ

[解析]酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧呼吸产生水和二氧化碳，无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，但有氧呼吸产生的二氧化碳和能量多，指示剂变色的情况与空气的量和葡萄糖的量都有关。2．将一些苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。若细胞呼吸的底物都是葡萄糖，当通入不同浓度的氧气时，其O2的消耗量和CO2的产生量如表所示，则下列叙述错误的是(

)氧浓度(%)abcdeCO2的产生量(mol/min)1.21.01.31.63.0O2的消耗量(mol/min)00.50.71.23.0A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行B．氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.6mol/minC．氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵D．氧浓度为b时，较适宜于苹果的储藏

C►知识点一捕获光能的色素和结构

考点自主梳理纸层析蓝绿黄绿红光蓝紫光胡萝卜叶黄蓝紫能量之源——光与光合作用双层暗反应类囊体色素光反应光合作用[概念辨析]1．能进行光合作用的细胞都含有叶绿体()2．与光合作用相关的酶都分布在叶绿体基质中()3．色素分子能吸收、传递、转换光能，分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中()[答案]1．×

[解析]蓝藻等一些光合细菌，是原核生物，没有叶绿体，也能进行光合作用。[答案]2．×

[解析]与光合作用相关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中。[答案]3．×[解析]色素分子只分布在类囊体薄膜上，叶绿体基质中不存在色素分子。►知识点二光合作用的原理及化能合成作用２.探究历程：1771年普利斯特利(英)―→1779年英格豪斯(荷)―→1845年梅耶(德)―→1864年萨克斯(德)―→1880年恩格尔曼(美)―→1939年鲁宾、卡门(美)

原料(CH2O)光O23.过程叶绿体中的色素光能供氢酶供能还原多种酶参加催化(CH2O)蛋白质脂肪ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2O水在光下裂解光反应暗反应体验成功方框内应该填什么?H2OO2[H]光反应与暗反应的区别需色素、光、酶需多种酶催化、ATP和[H]叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中酶ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP水的光解2H2O4[H]+O2光CO2的固定：CO2+C52C3酶CO2的还原：2C3（CH2O）[H],ATP酶ATP中的活跃化学能转变成储存在有机物中的稳定化学能光能转变成活跃的化学能并储存在ATP中项目光反应暗反应场所条件物质变化能量变化(3)意义①制造有机物②将光能转化为________能，储存在有机物中以上由①②说明光合作用是最基本的____代谢和____代谢③维持大气中O2与CO2相对稳定④促进________：无氧呼吸生物有氧呼吸生物水生生物O2→O3(形成臭氧层)陆地生物4．应用：提高农作物产量措施(如控制光照强弱和温度的高低，提高CO2浓度)5．化能合成作用：利用体外环境中某些__________所释放的能量合成有机物化学物质能量生物进化无机物氧化[问题导思]联系光反应和暗反应的物质是什么？[答案][H]和ATP

【特别提醒】萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气，检验前用酒精处理，目的是溶解色素；恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大呈带状，便于观察，所用细菌为好氧细菌；鲁宾、卡门用的实验方法为示踪原子法(同位素标记法)。(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。(2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的放射性。(3)普利斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。

典例：下列有关探究光合作用过程的叙述，正确的是()A．将充分暗处理的天竺葵叶片一半遮光，光照一段时间后用碘处理，遮光部分变蓝色B．载有水绵和好氧细菌的装片，用透过三棱镜的光照射一段时间后，绿光区聚集的好氧细菌最多C．向小球藻提供H218O和CO2，光照一段时间后，释放的氧气含18OD．向小球藻提供14CO2，光照一段时间后，14C5化合物先于14C3化合物出现Ｃ

[互动探究]

如何证明叶绿体中的色素分子主要吸收红光和蓝紫光？

[答案]将载有水绵和好氧细菌的装片，用透过三棱镜的光照射一段时间后，在红光和蓝紫光区域聚集的好氧细菌最多(如下图)，表明这两个区域产生的氧气量最多，光合作用最强，同时也说明红光和蓝紫光是光合作用有效的光，色素分子主要吸收这两种光。

变式题下列关于光合作用的探究历程的叙述，不正确的是()A．萨克斯让叶片在暗处放置几小时，然后一半遮光、一半曝光处理，得出光合作用需要光照才能进行的结论B．恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验，得出氧气是由叶绿体释放出来的结论C．梅耶根据能量转化和守恒定律，指出植物在进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来D．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明光合作用释放的氧气来自水Ａ

【知识拓展】当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照，CO2供应不变增加光照，CO2供应不变光照不变，停止CO2供应光照不变，增加CO2供应增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加增加减少或没有增加减少减少增加真题演练［2011·课标全国卷］在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图10­2所示。图10­2

回答问题：(1)图中物质A是____________。(C3化合物、C5化合物)(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_______________________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的____(高、低)，其原因___。

[答案](1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少[解析]由题图可知，在光照等条件适宜的情况下将1%CO2浓度中培养的某植物迅速转移到0.003%CO2浓度环境中，由于CO2减少会导致短时间内C3

化合物减少、C5化合物上升。在1%CO2浓度环境中，暗反应卡尔文循环中C3和C5化合物合成速率达到稳定，且在反应物质比例上C3化合物是C5化合物两倍，而将CO2浓度从1%降到0.003%后，短时内C5化合物的来路不变、去路减少，故浓度升高。若继续处于0.003%CO2浓度中，由于缺少CO2，一段时间后暗反应达到稳定时光反应速率也下降，最终C3化合物浓度总是比C5化合物浓度高。若0.003%CO2浓度与1%CO2浓度条件下光合作用相比较，暗反应强度降低，所需的光反应产物ATP和[H]也下降，植物达到最大光合速率时所需的光照强度也较低。[互动探究]若将处于0.003%CO2浓度中的植物又移回到1%CO2浓度环境中去，其他条件不变，[H]和ATP的含量变化怎样？[答案]此时由于CO2的增加，C3合成增加，从而消耗了更多的[H]和ATP，因而[H]和ATP的含量会减少。

变式题[2011·聊城二模]图10­3为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是()图10­3A．a上升、b下降 B．a、b都上升C．a、b都下降 D．a下降、b上升Ｂ

►探究考向三影响光合作用的因素及应用

1．单因子外界因素的影响(1)光照强度真正（实际）光合速率＝表观（净）光合速率＋呼吸速率。①曲线分析a．A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。b．AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，呼吸作用释放的CO2有一部分用于光合作用，所以纵坐标CO2释放量逐渐减少；到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，B点称为光补偿点，阴生植物光补偿点左移(如虚线所示)。c．BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度称为光饱和点，C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率。

②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置、合理采伐，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。③光照强度影响光合作用强度的实验

a．实验流程打出小圆形叶片(30片)→抽出叶片内气体→叶片沉水底→对照实验及结果烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数原理甲10片20mL强多叶片光合作用产生的氧气使叶片浮起乙10片20mL中较多

丙10片20mL弱少

b．实验结论：在一定范围内，随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强。(2)CO2浓度

①曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点所对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。图1图2(3)矿质元素①曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。(4)温度①曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的。②应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。2．多因子外界因素对光合作用速率的影响(1)曲线分析①P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。②P点到Q点之间，限制因子既有横坐标因素，也有其他因素。

③Q点后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。

(2)应用温室栽