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600分考点700分考法A版2019版高考生物总复习第四章细胞代谢课件

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     第四章      细胞代谢
考点9  酶和ATP
考点10 细胞呼吸的类型和过程
考点11 影响细胞呼吸的因素及应用

考点12 色素及光合作用的基本过程
考点13 影响光合作用的因素及应用
专题3  光合作用和细胞呼吸
考点9 酶和ATP

    应试基础必备

    高考考法突破
    考法1  关于酶的本质、功能及特性的分析
    考法2  与酶有关曲线的分析与判断
    考法3  ATP的结构和功能
    考法4  (实验)探究影响酶活性的条件
  应试基础必备
  1.酶

(1)酶的本质和特性:
①本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
②特性:具有高效性;具有专一性;作用条件温和。
(2) 酶的作用机理:
①活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所
需要的能量称为活化能。
②酶催化作用的原理:降低化学反应的活化能,改变化学反应
的速率。
 2.ATP
(1) ATP分子的结构
①ATP的元素组成:C、H、O、N、P。
②化学组成:由一分子腺苷和三分子磷酸组成,如图所示


③结构简式:A—P~P~P。ATP水解时,离腺苷最远端的高能磷酸键首
先断裂,释放出能量,生成ADP。由简式可看出,ATP的结构特点可用
“一、二、三”来总结,即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸集团。
注意:ATP断裂两个高能磷酸键后得到的物质即为RNA的基本组成单位一直,腺嘌呤核糖核苷酸
  (2)ATP和ADP相互转化


 (3)  ATP的形成途径
 ①自养生物(绿色植物、化能合成细菌):光合作用与细胞呼
吸或化能合成作用与细胞呼吸
 ②异养生物(人、动物、绝大多数细菌、真菌等):细胞呼吸

  (4)ATP的功能:ATP是细胞生命活动的直接能源物质。
高考考法突破
考法1  关于酶的本质、功能及特性的分析
1.     酶的本质及生理功能易错分析
    酶                     正确说法                                 错误说法
   概念      酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物                     酶是具有催化作用的蛋白质
 产生场所      凡是活细胞都能产生(不考虑人的成熟红细胞)                  具有分泌功能的细胞才能产生
                                                  酶的化学本质是蛋白质,或蛋白质都
 化学本质      有机物(或多数是蛋白质,少数为RNA)
                                                  是酶
 基本单位      氨基酸或核糖核苷酸                              氨基酸
 合成场所      核糖体或细胞核                                核糖体
           既可在细胞内,也可在细胞外、体外发挥作
 作用场所                                             只在细胞内起催化作用
           用
                                                  产生新的化学反应,或提供化学反应
           催化已存在的化学反应,降低化学反应的活
 作用机理                                             的活化能,或改变反应方向和平衡常
           化能,改变化学反应的速率
                                                  数
   作用      酶只起催化作用                                酶具有调节、催化等多种功能
 作用前后
           催化反应前后的数量和化学性质没有变化                     发生催化作用后被分解
   变化
   来源      生物体内合成                                 有的来源于食物
   意义      使生物体内细胞代谢在温和条件下快速进行                    酶控制生物性状
2.  试剂检测法鉴定酶的本质


 3. 酶的作用机理分析
 4.   酶的与激素的比较
     项目                  酶                     激素
   来源及作用      活细胞产生;细胞内或细胞            专门的内分泌腺或特定部位细
      场所      外发挥作用                   胞产生;细胞外发挥作用
              绝大多数是蛋白质,少数是            蛋白质、氨基酸衍生物、脂质
    化学本质
              RNA                     等
    生物功能      催化作用                    调节作用
              在生物体内均属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢
      共性
              不可缺少

 5.   酶在生产生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射
例                              【解析】由于细胞中的线粒体和叶绿体
[课标全国Ⅱ理综2017·3,6分]             中含有少量的DNA,也能进行自我复制,
下列关于生物体中酶的叙述,正                 所以核外的线粒体和叶绿体中也有参与
确的是(      )
A.在细胞中,核外没有参与DNA               DNA合成的酶,A错误;活细胞产生的
合成的酶                           酶可以在生物体外发挥催化作用,如
B.由活细胞产生的酶在生物体外                PCR反应中应用的Taq酶,肝脏研磨液中
没有催化活性
                               的过氧化氢酶可以在体外催化过氧化氢
C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该                             c
酶可用盐析的方法                       分解,B错误;盐析不会破坏蛋白质的
D.唾液淀粉酶催化反应最适温度                结构,可用盐析的方法从胃蛋白酶的提
和保存温度是37 ℃                     取液中沉淀析出该酶,C正确;酶制剂
                               适于在低温(0~4 ℃)下保存,D错误
考法2  与酶有关曲线的分析与判断
 1.酶的特性曲线分析
(1)酶的高效性曲线
 ①酶的高效性是与无机催化剂比较厚得出的,
 在该曲线中只有曲线a与b对比才可得出酶催
 化的高效性,a与c曲线的对比只可说明酶具
 有催化作用。
 ②当底物的量一定时,酶只能缩短达到化学
 平衡所需时间,不改变反应的方向和平衡点。
 (2)酶的专一性曲线
专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的
化学反应的进行。如图所示,加入酶B反应速
率与无酶条件下的反应速率相同,而加入酶A
的反应速率随反应物浓度增大而明显加快,说
明酶B对此反应无催化作用,酶具有专一性。
2.影响酶活性的曲线分析
 (1)温度和pH变化对酶促反应的影响
 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,酶分子的
 结构未被破坏,温度升高即可恢复活性。
 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,反应物生物量最少,该pH应为最适pH或最接近最适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。
例[天津理综2017·3,6分]将A、
                                【解析】加入酶C后,A物质浓度
 B两种物质混合,T1时加入酶C。
                                下降,B物质浓度上升,说明该
 如图为最适温度下         、  浓度的变
                 A  B           反应是利用A物质作为反应物生
 化曲线。叙述错误的是                     成B物质,酶C可降低该反应的活
                                化能,A正确;由题图可看出,

                                T1~ T2期间,A、B物质的浓度出
                                现明显变化,     T2之后,曲线趋向
                                平缓,说明      ~   期间酶促反应
                                         T1  cT2
                                速率较快,     T2之后反应速率较慢,
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化
                                B正确;   T2之后B增加缓慢,是反
能                               应物A浓度降低导致的,C错误;
B.该体系中酶促反应速率先快后慢                该反应是在最适温度下进行的,
                                适当降低反应温度,酶促反应速
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致
的                               率减慢,反应时间延长,          T2值增
                                大,D正确。
D.适当降低反应温度,T2值增大
考法3  ATP的结构和功能
1.ATP的功能以及与相关物质的比较

(1)ATP是细胞代谢的直接能源物质,但不是唯一的
直接能源物质
(2)“A”代表的含义归纳:
 2.ATP与ADP的相互转化

(1)关于ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程的总结
(2)ATP和ADP相互转化图解


  ①由图可知,ATP和ADP的相互转化过程中,反应类型、反应所需酶以
  及能量的来源、去路和反应场所都不相同,因此ATP和ADP的相互转化
  是不可逆反应,但物质是可循环利用的。
  ②ATP在生物体内的含量很少,但很稳定,主要原因是ATP和ADP之间
  时刻进行着相互转化。
3.ATP产生量与O2供给量之间的关系
(  )在无氧条件下,可通过无氧
  1                          坐标曲线如图所示:
呼吸分解有机物,产生少量ATP,
如A点。

(2)随O2供应量增多,有氧呼吸
明显加强,ATP产生量随之增加,
如AB段。

(3)当O2供应量达到一定值后,
如达到图中P点的氧气含量时,
ATP产生量不再增加,此时的限制
因素可能是酶、有机物、ADP、磷
酸等,如B点及BC段。
(4)当横轴表示呼吸强度时,
ATP产生量的曲线应从原点开始。
例[课标全国Ⅰ理综2016·29题节选]在有关DNA分子的研究
中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d
表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα~Pβ~Pγ或
dA—Pα~Pβ~Pγ)。回答下列问题:
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,
同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有
32P的磷酸基团应在ATP的(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记
到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填
“α”“β”或“γ”)位上。
【解析】(1)ATP的结构简式:A—Pα~Pβ~Pγ,其水
解时远离A的高能磷酸键断裂,所以带有32P的磷酸基团
应在ATP的γ位上。(2)参照ATP中去掉2个磷酸基团即
是构成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,那
么dATP中去掉2个磷酸基团即是构成DNA的基本单位之
一——腺嘌呤脱氧核苷酸,则带有32P的磷酸基团应在
dATP的α位上。
【答案】(1)γ    (2)α
考法4(实验)探究影响酶活性的条件
1.教材中相关实验分析
(1)比较过氧化氢在不同条件下的分解
①实验原理:新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶,过氧化氢酶可以
催化过氧化氢分解为水和氧气。过氧化氢酶在不同的温度下催化效率

                   3+
不同。FeCl3溶液中的Fe      也对过氧化氢具有催化作用,但催化效率要
低很多。

②实验步骤:取4支试管编号,分别
加入2mL的过氧化氢溶液,分别置于
如图所示的4种条件下,观察哪支试
管产生的气泡多。
③实验结果与结论:2号比1号产生的气泡多,说明温度升高有利于过
氧化氢的分解;3号、4号未经加热也有大量气泡产生,说明催化剂能
降低化学反应的活化能,加快化学反应的速率;4号比3号产生的气泡
多,说明在相同的条件下,酶的催化效率原元高于无机催化剂的催化
效率。
(2)探究影响酶活性的条件
①温度对酶活性的影响
a.实验原理:淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖,而温度影响酶的活性,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。
b.实验设计思路


c.实验结论:温度能影响酶的活性,酶的活性有一定的最适温度范围。
② pH对酶活性的影响
a.实验原理:过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解为水和氧气、pH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。
b.实验设计思路


c.实验结论:pH影响酶的活性,酶活性有一定的最适pH范围
(3)有关酶的实验探究中的“三宜”“四不宜”
①若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,检
测底物是否被分解时试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因
为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的
试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时
需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
③在探究酶的适宜温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)

和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压
时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。

④在探究pH对酶活性影响时,宜保证酶的最适温度(排除温度
干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底
物接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。
2.与酶有关的实验设计

(1)自变量的确定和控制
  根据实验目的确定实验的自变量,进而确定控制的措施。如“探究pH
对过氧化氢酶活性的影响”的实验,自变量是pH,即“探究什么”,“什么”
就是自变量。控制自变量的方法常用的有“施加”、“改变”、“去除”等。
(2)无关变量的确定与控制
  无关变量是指除自变量外,其他对实验结果能造成影响的可能因素,
“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的无关变量包括温度、过氧化氢酶的
用量、过氧化氢的用量、反应时间等,做实验时,对照组和实验组的
无关变量都要保持相同且适宜。
(3)与酶有关的实验变量分析
     实验目的            自变量                 无关变量              因变量
    验证酶的高效                       底物量、反应时间、温度、
                  催化剂的种类
        性                        pH等
                                  酶的量、底物的种类和量、
                 酶种类(底物相同)
    验证酶的专一                          反应时间、温度、pH等
        性                         底物量、酶的种类和量、反
                 底物种类(酶相同)                                单 位  时 间
                                     应时间、温度、pH等
                                                          内 底  物 的
    验证温度对酶                       酶的种类和量、底物的种类             减 少  量 或
                      温度
    活性的影响                        和量、反应时间、pH等              生 成  物 的
                                                          增加量
    验证pH   对酶                    酶的种类和量、底物的种类
                       pH
    活性的影响                        和量、反应时间、温度等
    探究酶的最适                       酶的种类和量、底物的种类
    温度(或pH)         温度(或pH)      和量、反应时间等
(4)关于酶的本质、功能和生理特性的实验设计思路总结
    实验名称            对照组            实验组           观测指标
 验证某种酶的本质       已知蛋白液+双缩       等量的待测酶液+
                                                是否出现紫色
    是蛋白质            脲试剂           双缩脲试剂
 验证酶具有催化作                      底物+等量的相应        底物分解速率或底
                底物+适量蒸馏水
       用                            酶溶液           物剩余量
                               同一底物+另一酶
 验证酶具有专一性        底物+相应酶液       液或不同底物+相         底物是否分解
                                    同酶液
                               底物+等量的相应       底物分解速率或底
 验证酶具有高效性       底物+无机催化剂
                                    酶溶液       物剩余量
                温度梯度下的同一温度分别处理的底
 探究酶的适宜温度
                物和酶液混合                         底物分解速率或底
                pH梯度下的同一pH分别处理的底物和                物剩余量
  探究酶的最适pH
                酶液混合
例[课标全国Ⅰ理综2016·3,6分]若除
酶外所有试剂均已预保温,则在测定                【解析】在测定酶活力的实
酶活力的实验中,下列操作顺序合理                验中,为了防止酶和底物反
的是(    )                        应引起溶液的pH变化,所以
  加入酶    加入底物     加入缓冲液     保
A.     →        →          →    在酶和底物接触前加入缓冲
温并计时→一段时间后检测产物的量                      C
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲              液,A、B、D错误;加缓冲液
液→保温→一段时间后检测产物的量                后再加底物和酶,然后保温
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保              计时,一段时间后检测产物
温并计时→一段时间后检测产物的量
                                的量,C正确。
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


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考点10  细胞呼吸的类型和过程

    应试基础必备

    高考考法突破
    考法5  有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析和比较
    考法6  细胞呼吸方式的判断
 应试基础必备
 1. 细胞呼吸
(1)概念:指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二
氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型:有氧呼吸和无氧呼吸。对绝大多数生物来说,有氧
呼吸是细胞呼吸的主要形式。
 2. 细胞呼吸的过程
(1)有氧呼吸
①过程


②反应式
                   酶
C6H12O6+6H2O+6O2    → 6CO2+12H2O+能量
(2)无氧呼吸

①场所:细胞质基质。

②条件:无氧和多种酶。

③生成物:酒精和二氧化碳或乳酸。

④反应式
                     酶
a.产物为酒精:C6H12O6      → 2C2H5OH+2CO2+少量能量。
                     酶
b.产物为乳酸:C6H12O6      → 2C3H6O3+少量能量。
 3. 细胞呼吸的实质、意义

(1)实质:氧化分解有机物、释放能量、形成ATP

(2)意义:

①为生物体的生命活动提供能量。

②是体内各物质相互转化的枢纽,为体内其他化合物的

合成提供原料,其相互联系的物质是丙酮酸。
高考考法突破
考法5  有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析和比较

 1. 细胞呼吸各阶段的分析与比较

  (1)有氧呼吸的过程分析
①三个阶段的比较
  比较项目        第一阶段         第二阶段        第三阶段
  反应场所       细胞质基质        线粒体基质       线粒体内膜
  需要条件           酶            酶        酶和氧气

  反应底物         葡萄糖        丙酮酸和H2O       [H]和O2

  生成物质       丙酮酸+[H]       CO2+[H]        H2O
 与氧的关系          无关           无关        必须有氧
 产生的能量          少量           少量          大量
②各元素的来源和去路分析


a.CO2是在第二阶段产生的,是丙酮酸和水反应生成的,场所是线

粒体基质,CO2中的氧来自葡萄糖和水,碳来自葡萄糖。

b.O2是在第三阶段参与的,与[H]结合生成水,同时生成大量能量,
场所是线粒体内膜。
c.有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水在
第二阶段参与反应,生成物中的水是由第一、二阶段产生的[H]

在第三阶段与O2结合产生的,因此生成物中水中的氧来自氧气,
氢来自葡萄糖和水。
(2)有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较
 ①过程图解                                     ②相同点和不同点
                                            项目        有氧呼吸            无氧呼吸
                                                   先在细胞质基质
                                                                  始终在细胞质基质
                                              场所   中,后在线粒体
                                                                         中
                                                         中
                                              条件     需氧气、酶         不需氧气、需酶

                                          不   产物      CO2、H2O      酒精和CO2或乳酸
                                          同        大量,三个阶段        少量,只在第一阶
                                              能量
                                          点            均产生             段产生
                                                                 有机物没有彻底分
                                                  有机物彻底分解,
                                              特点                 解,剩余能量储存
                                                   能量完全释放
                                                                 在酒精或乳酸中
                                              过程   葡萄糖分解为丙酮酸的阶段完全相同
                                          相   实质   分解有机物释放能量的过程
                                          同
                                                   为生命活动提供能量;其中间产物为
                                          点   意义
                                                   其他化合物的合成提供原料
 2.细胞呼吸产物的相关分析
(1)细胞呼吸产物的产生阶段及场所的分析

 ①二氧化碳:在有氧呼吸的第二阶段、线粒体中产生,或者在
 无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。动植物体内均可产
 生二氧化碳。
 ②水:在有氧呼吸的第三阶段、线粒体内产生。能进行有氧呼
 吸的细胞内均可产生水。
 ③酒精或乳酸:在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质内产生。
 ④ATP:有氧呼吸三个阶段都产生ATP,无氧呼吸只在第一阶段
 产生ATP。
(2)辨析无氧呼吸产物与生物种类的关系
 ①不同生物无氧呼吸产物的总结
               生物               无氧呼吸产物
        大多数植物细胞,如根细胞            酒精和CO
    植物                                2
        马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等         乳酸
        骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细
    动物                          乳酸
        胞等
    微生  乳酸菌等                    乳酸

    物   酵母菌等                    酒精和CO2
 ②不同生物的无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反
 应的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。
 ③水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精
 对细胞有毒害作用,玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的
 乳酸对细胞有毒害作用。
例[海南生物2017·7,2分]下列有             【解析】与成熟组织细胞相比,
关植物细胞呼吸作用的叙述,正                  分生组织细胞代谢旺盛,呼吸速
确的是(      )                     率快,A错误。某些植物组织细胞
A.分生组织细胞的呼吸速率通常                 无氧呼吸产物为乳酸,产生乳酸

比成熟组织细胞的小                       的无氧呼吸过程,既不吸收O2也
B.若细胞既不吸收O          也不放出        不放出     ,  错误。适当降低氧C
                   2                 CO2  B
   ,说明细胞已停止无氧呼吸
CO2                             气浓度,有氧呼吸减弱,有机物
C.适当降低氧浓度可降低果实的
有氧呼吸进而减少有机物的消耗                  消耗减慢,C正确。利用葡萄糖进

D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,                 行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2

吸收O2与释放CO2的摩尔数不同                的摩尔数相同,D错误。
考法6  细胞呼吸方式的判断
 1.  根据反应物和生成物的种类和数量进行分析

 (1)在以C  H O 为呼吸底物的情
        6 12 6              ②消耗O2,产生CO2
 况下,根据O2的消耗量和CO2的
 产生量是判断细胞呼吸方式的
 重要依据。

 ①不消耗O2
 a.无CO2产生:细胞只进行产
 生乳酸的无氧呼吸,气体体积
 无变化。

 b.有CO2产生:细胞只进行产
 生酒精的无氧呼吸,容器内气
 体体积增大。
(2)根据生成物的种类和数量进行判断
①有水生成,一定是有氧呼吸。

②有酒精产生:若酒精量=CO2量,只进行无氧呼吸;

若酒精量<CO2量,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

③有乳酸产生:若产生乳酸不产生CO2,只进行无氧呼

吸;若产生乳酸和CO2,既进行有氧呼吸又进行无氧呼
吸。
 2.根据曲线类型进行判断
以酵母菌为例,其曲线图如下:


     图示                分析                         结论

     A点         只产生CO2,不消耗O2                 只进行无氧呼吸

     B点         CO2的总释放量最低             两种呼吸同时存在,呼吸强度最弱

   C点以后       CO2的产生量=O2的吸收量                 只进行有氧呼吸

     D点            O2浓度=10%                  只进行有氧呼吸

     AC段      CO2的产生量>O2的吸收量                两种呼吸同时存在
  3.线粒体与呼吸方式的关系
(1)有线粒体的生物(真核生物)一定能进行有氧呼吸,无氧
条件下也可进行无氧呼吸。
(2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸,如哺乳
动物成熟红细胞和蛔虫等。
(3)无线粒体的原核生物,有些也能进行有氧呼吸,如蓝
藻、硝化细菌等,原核生物的有氧呼吸发生在细胞质基
质和细胞膜上。
例[湖南湘中名校2017二模]不

 同种类的生物在不同的条件下,                【解析】若细胞只释放CO2,不消耗O2,
 呼吸作用方式不同。若分解底                 说明只进行无氧呼吸(酒精发酵),A
 物是葡萄糖,则下列对呼吸作                 正确。若分解底物是葡萄糖,细胞进行
                               有氧呼吸时      的释放量等于      的吸收
 用方式的判断不正确的是(双                          CO2          O2
                               量,若CO2的释放量多于O2的吸收量,
 选)(   )                       则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,
  若只释放        ,不消耗       ,则     正确。对于大多数植物细胞而言,若
 A.        CO2        O2       B             CD
 细胞只进行无氧呼吸                     CO2的释放量等于O2的吸收量,则细胞
                               只进行有氧呼吸;对于人和动物细胞而
 B.若CO2的释放量多于O2的吸收
                               言,若CO2的释放量等于O2的吸收量,
 量,则细胞既进行有氧呼吸也                 则细胞可能只进行有氧呼吸,也可能同
 进行无氧呼吸                        时进行无氧呼吸(乳酸发酵)和有氧呼
 C.若CO2的释放量等于O2的吸收             吸,C错误。    若既不吸收O2也不释放
 量,则细胞只进行有氧呼吸                  CO2,也有可能是进行无氧呼吸,如乳
                               酸菌细胞的无氧呼吸,D错误。
 D.若既不吸收O2也不释放CO2,
 则说明该细胞已经死亡
考点11  影响细胞呼吸的因素及应用

 应试基础必备

 高考考法突破
 考法7    影响细胞呼吸的因素及应用
 考法8  (实验)有关细胞呼吸的探究
 应试基础必备
 1.影响细胞呼吸的因素
(1)内部因素:内部因素主要指遗传因素,它决定了酶的种类和
数量,造成不同器官、不同发育期、不同生物之间呼吸速率存在
差异。
(2)外部因素
①温度:通过影响酶的活性来影响呼吸强度。
②O2浓度:对于有氧呼吸,在一定范围内,随着O2浓度的增大,
有氧呼吸强度加强,但由于酶的数量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。对于无氧呼吸,
随O2浓度增加,无氧呼吸受到的抑制作用加强。
③CO2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
加细胞呼吸加快。
  2.细胞呼吸原理的应用
 细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽,细胞呼吸
 原理在生产实践中的医学护理、工业生产、农业生产、运动健
 身等方面都有广泛的应用。
高考考法突破
考法7  影响细胞呼吸的因素及应用
1.外部因素对细胞呼吸的影响分析
2. 氧浓度与细胞呼吸间关系的曲线分析

(1)曲线ADB:无氧呼吸释放的CO2量。
(2)曲线ODCE:有氧呼吸释放的CO2量。
(3)曲线AFCE:细胞呼吸释放的CO2量。
(4)A点:只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最
大。
(5)B点:无氧呼吸终止点,氧气浓度再增大,只进行有氧呼吸。

(6)C点:该点再向右的CE段产生的CO2全部为有氧呼吸产生。
(7)D点:无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量相同,但葡萄糖消
耗速率不同。

(8)F点:细胞呼吸产生的CO2总量最小,该点对应的氧气浓度
一般作为贮存水果、蔬菜的最佳氧气浓度。
 3.呼吸方式在生活实践中的应用
(1)伤口过深或被生锈铁钉扎伤后,如不及时治疗,会导致破
伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖,引发破伤风。
(2)酵母菌既可进行有氧呼吸,又可进行无氧呼吸。有氧时,
进行有氧呼吸,大量繁殖;无氧时,进行无氧呼吸,可用来
生产酒精。
(3)作物栽培时要及时松土透气,利于根系的有氧呼吸,促进
对水和无机盐的吸收;稻田需定期排水,否则会因根长期进
行无氧呼吸产生大量酒精对细胞发生毒害作用,使根腐烂。
(4)剧烈运动时无氧呼吸积累过多的乳酸会使肌肉酸胀无力,
所以人在进行体育锻炼时,提倡慢跑等有氧运动。
(5)蔬菜、水果和种子都储藏时都应在低温、低氧条件下,种
子还应保持干燥。
例[浙江温州2017模拟]如图表示
                                【解析】分析柱形图可知,随温度的降
 光照、贮藏温度对番茄果实呼吸                 低呼吸强度降低,在每一温度下,黑暗
 强度变化的影响。下列有关叙述                 条件下比有光条件下呼吸作用强度大,
 中不正确的是                         即光照对呼吸强度有抑制作用,不同温
                                度下其抑制作用不同。番茄果实有氧呼
                                吸产生CO2的场所是线粒体,无氧呼吸
                                产生CO2的场所是细胞质基质,A正确。
                                由题图可看出,8 ℃时黑暗条件下与光
A.番茄果实细胞产生CO2的场所是               照条件下呼吸强度的差值比15 ℃时大,
线粒体和细胞质基质                       即抑制作用更强,B正确。由图可看出
B.光照对番茄果实呼吸的抑制作                 低温条件下呼吸强度更低,但黑暗条件
                                下比光照条件下呼吸强度高,所以黑暗
用     时比       时更强
  8 ℃     15 ℃                  条件下不利于果实的贮存,C错误。呼
C.低温、黑暗条件下更有利于贮                 吸过程是酶促反应,酶活性受温度影响,
存番茄果实                           温度降低酶活性降低;贮藏温度下降时
D.贮藏温度下降时果实呼吸减弱,                果实呼吸减弱,可能与细胞内酶活性降
可能与细胞内酶活性降低有关                   低有关,D正确。
考法8 (实验)有关细胞呼吸的探究
 1. 酵母菌细胞呼吸方式的探究
 (1)实验原理:
 ①酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧型菌。

 ②CO2可使澄清石灰水变浑浊,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,在酸性条件下与乙醇(酒精)发生反
 应,变成灰绿色。
(2)实验流程
 (3)实验现象
①甲、乙两装置中石灰水都变浑浊,但甲中浑浊程度高
且速度快。
②  2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管不变色。
 (4)实验结论
2.植物细胞呼吸方式的探究
(1)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)


①装置一中红色液滴移动的距离代表呼吸作用吸收的O2量,装置
二中红色液滴移动的距离表示细胞呼吸作用吸收O2量和产生CO2
量的差值。
②两套装置中的单一变量是NaOH溶液与蒸馏水,NaOH溶液可以

吸收CO2,蒸馏水则基本不吸收CO2。
(2)实验结果预测和结论

      实验现象
 装置一液     装置二液                       结论
    滴        滴
   不动       不动     只进行产乳酸的无氧呼吸
   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
                   只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼
   左移       不动
                   吸

 说明:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。
 对照装置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其
 余均相同。
 3.细胞呼吸速率的探究
测定植物组织细胞呼吸速率的装置与原
理:
(1)装置:如图所示。
(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,刻度管内的有色液滴
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为防止外界气压、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。
(5)用脂肪(或脂质)含量高的种子,如油料种子做测定实验,

则有色液滴移动更明显(因其消耗O2量更大)。
  4.细胞呼吸场所的探究


一般探究有氧呼吸第二阶段的场所:通常是用离心的方法把动
物细胞的细胞质基质和线粒体分开,分别加入丙酮酸,检测

CO2的产生。
例[辽宁大连2017一模]在自然界中,洪水、灌溉不均匀等因素易
 使植株根系供氧不足,造成“低氧胁迫”。不同植物品种对“低氧
 胁迫”的耐受能力不同。研究人员采用无土栽培的方法,研究了
 “低氧胁迫”对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响,测得
 第6天时根系细胞中丙酮酸和乙醇含量,结果如表所示。请回答:


 (1)黄瓜根系细胞产生丙酮酸的场所是_________,丙酮酸转变为
 乙醇的过程_________(填“能”或“不能”)生成ATP。
 (2)由表中信息可知,该实验的自变量是________。正常通气
 情况下,黄瓜根系细胞的呼吸方式为。
(3)实验结果表明,品种A耐低氧
能力比B_______(填“强”或
“弱”),其原因可借助下面的柱
形图做出进一步解释,请根据品种
A的柱形图在相应位置绘出品种B的
柱形图,并标出对应数值。
【解析】(1)黄瓜细胞产生丙酮酸的过程属于细胞呼吸的第一阶段,其
场所是细胞质基质。在供氧不足时,细胞进行无氧呼吸,其中丙酮酸转变
为乙醇的过程属于无氧呼吸的第二阶段,此阶段不释放能量,所以不能生
成ATP。
(2)由表中信息可知,该实验的自变量是黄瓜品种和通气情况。正常通
气情况下,黄瓜根系细胞也产生少量的乙醇,说明此时细胞呼吸的方式为
有氧呼吸和无氧呼吸;在低氧胁迫下,黄瓜有氧呼吸受阻,无氧呼吸增强
,产生的乙醇增多。
(3)实验结果表明,品种A耐低氧能力比B强,在低氧时,品种A产生的
丙酮酸比品种B产生的丙酮酸少(品种A为0.21-0.18=0.03 μmol·g-1,品种B
为0.34-0.19=0.15 μmol·g-1),而产生的乙醇比品种B产生的乙醇多(品种A
为6.00-2.45=3.55 μmol·g-1,品种B为4.00-2.49=1.51 μmol·g-1),其柱形图
为:
【答案】(1)细胞质基质          不能
(2)黄瓜品种和通气情况           有氧呼吸和无氧呼吸
(3)强    如图所示:
考点12  色素及光合作用的基本过程
    应试基础必备
    高考考法突破
    考法9  (实验)叶绿体中色素的提取和分离
    考法10  光合作用过程的分析
    考法11  环境条件骤变对光合作用过程的影响
    考法12  光合作用反应条件和产物的实验探究
  应试基础必备
  1.捕获光能的色素和结构
 (1)色素的种类
      名称          颜色     吸收光谱        分布           功能
  类胡                                        吸收、传递光能       四
        胡萝卜素     橙黄色                                     (
  萝                      主要吸收               种色素)、转化光能(
  卜素                     蓝紫光                少数处于特殊状态
        叶黄素       黄色
 (1/4)                                      的叶绿素a)
        叶绿素a     蓝绿色              叶绿体的类
                         主要吸收     囊体薄膜上
  叶绿
                         红光和蓝
  素
        叶绿素b     黄绿色     紫光
 (3/4)
(2) 叶绿体:进行光合作用的场所
2.光合作用的过程
 3.化能合成作用

 自然界中少数种类的细菌,能够利用体外环境中的某些无
 机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用叫

 作化能合成作用。
高考考法突破
考法9(实验)叶绿体中色素的提取和分离
1.实验的基本原理、步骤和结果观察
(1)实验原理
①叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂
中,用无水乙醇可提取叶绿体中的色
素。
②色素在层析液中溶解度不同,可用
层析液将不同的色素分离。
(2)实验步骤
 步骤               方法                               分析

                                    ①加SiO2是为了使研磨更充分;②加
      ①称取5g绿叶,剪碎,放入研钵;
                                    CaCO3是为了防止研磨时叶绿素受到破坏;
      ②加SiO2、CaCO3和10ml无水乙醇
 提取   迅速、充分研磨(若没有无水乙醇,③叶绿体色素易溶于无水乙醇(或丙酮)等
 色素   也可用体积分数为95%的乙醇,但              有机溶剂;④加无水乙醇(或丙酮)迅速研
      要加入适量的无水碳酸钠,除去水
      分)                            磨的目的是减少研磨过程中叶绿素的分解,
                                    减少无水乙醇(或有毒性的丙酮)的挥发

  收
  集   ①漏斗基部放一单层尼龙布;②研               ①尼龙布起过滤作用;②试管口用棉塞塞
      磨液倒入漏斗内过滤;③将滤液收
  滤   集到小试管中,用棉塞塞住试管口               紧是为了防止无水乙醇(或丙酮)挥发
  液
步
            方法                         分析
骤
制                        ①干燥可使滤纸吸收更多的滤液;
    ①将干燥的滤纸,顺着纸
备
    纹剪成长   、宽的纸条;②       ②顺着纸纹剪成长条,一端剪去两角,层
滤
    一端剪去两角,并在距这
纸                        析时,色素分离效果好,可使层析液同时
    一端  处画一条细的横线
条                        到达滤液细线
画
    ①用毛细习惯吸收少量滤          ①滤液细线越细、越齐,能防止色素带之
滤
    液,沿铅笔线画出细、齐、
液                        间部分重叠;②重复三次,可增加色素在
    直的一条滤液细线;②待
细
    滤液干后,重复三次            滤纸上的附着量,使实验结果更明显
线

分   将3ml层析液倒入烧杯中,        ①层析液不能没及滤液细线,防止色素溶
离   将滤纸条(画线一端朝下)
                         解在层析液中;②烧杯要盖培养皿盖,因
色   插入层析液中,用培养皿
素   盖盖上烧杯                为层析液中的苯、丙酮、石油醚易挥发

(3)色素与吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主
要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。因为叶绿
素对绿光吸收最少,绿光被反射出来,所以叶片呈现绿色。
2.叶绿体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使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)含量太少。
③一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低(正确做法:分次
加入少量无水乙醇提取色素)
④未加碳酸钙或加入过少,导致色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠:画滤液细线时连续画3~4次,滤液
细线不齐,色素带不整齐,经层析液后,色素带有重叠
(3)滤纸条看不见色素带:
①忘记画滤液细线
②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析
液中
3.对选材及操作的要求

(1)颜色深绿的叶片内叶绿素a的含量高,应选取鲜嫩、色
深绿、无浆汁的叶片,以保证含有较多的色素,如菠菜叶、
棉花叶、洋槐叶等。
(2)若将长条形滤纸条换成圆形滤纸观察层析实验结果,
将出现四个同心圆,色素种类从外向内顺序与滤纸条从上到
下顺序相同。
4.参与光合作用的色素的应用
(1)参与光合作用的色素只位于叶绿体类囊体薄膜上,液泡
中的色素不参与光合作用。
(2)不同种类的色素对不同波长的光吸收率不同,对蓝紫光
和红光吸收率最高,对绿光吸收率最低。因此,如果使用透光
膜,最好选用无色的。因为它可以使各种颜色的光通过,而绿
色的薄膜只透过绿光,故使用有色薄膜会使大棚内的光照强度
大大降低。


(3)补充光源时,在同等光照强度下(或使用相同功率的灯
泡下),最好选用吸收率高的有色光,如蓝紫光或红光。
例[天津理综2017·5,6分]叶绿体               【解析】叶绿体中的色素为脂溶性,
 中的色素为脂溶性,液泡中紫红
                                  故可用无水乙醇提取,A正确;花
 色的花青苷为水溶性。以月季成
 熟的紫红色叶片为材料,下列实                   青苷为水溶性,据花青苷在水(层
 验无法达到目的的是                        析液)中的溶解度可进行层析,分
 A.用无水乙醇提取叶绿体中的色                  离出色素带,B正确;月季成熟的
 素                                紫红色叶片含有紫红色的大液泡,D
   用水做层析液观察花青苷的色
 B.                               可作为质壁分离与复原实验的材料
 素带
                                  探究细胞的失水与吸水,         正确;
 C.用质壁分离和复原实验探究细                                     C
 胞的失水与吸水                          表皮细胞是高度分化的细胞,不能
 D.用光学显微镜观察表皮细胞染                  分裂,不能形成染色体,D错误。
 色体的形态和数目
考法10    光合作用过程的分析
 1.  光反应与暗反应过程及产物的分析
注意:①氧气是水光解的产物,在叶绿体类囊体薄膜上产生,淀
粉是在叶绿体基质内产生的。
②色素吸收、传递、转化能量过程中不需要酶的催化,而ATP的合

成、CO2的固定、C3的还原离不开酶的催化
③叶绿体离不开细胞,保持适宜条件仍可进行光合作用;离体的

叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,也可完成暗反应。
④光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段,不能用于其他生
命活动,其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。
2.光合作用的反应式及元素去向

(1)光合作用的反应式:


 (2)元素去向:
3.化能合成作用与光合作用的比较

       项目              化能合成作用               光合作用
                    体外无机物氧化放出
        能量来源                           光能
                    的能量
不同
                    原核生物(如硝化细菌         主要为绿色植物,还
        生物类型
                    等)                 有蓝藻等
        代谢类型        自养需氧型
                    将无机物(CO   和H  O等)转化为储存能量的有机
相同      物质变化                  2  2
                    物
        生态地位        生产者
 例[课标全国Ⅱ理综2017·29,9分]如图是表示某植物叶肉细胞
  光合作用和呼吸作用的示意图。


据图回答下列问题
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是________、________、
________、_______,[H]代表的物质主要是_______________。
(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则
ATP合成发生在A过程,还发生在___________(填“B和C”“C和
D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是
_________________________。
【解析】图中A表示光合作用的光反应阶段,B表示光合作用的
暗反应阶段,C为细胞质基质,在其中进行细胞呼吸的第一阶段,
D为线粒体,在其中进行有氧呼吸的第二和第三阶段。(1)图

中①为光反应中水的光解产生的O2,②为NADP+,③为ADP和Pi,
④为C5。图中\[H\]为细胞呼吸过程中产生的还原型辅酶Ⅰ
(NADH)。(2)叶肉细胞中ATP合成的场所有叶绿体中的类囊
体、细胞质基质和线粒体。所以ATP合成除发生在图中A过程外,
还发生在C和D中。(3)无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段完全相
同,叶肉细胞在缺氧的情况下进行无氧呼吸,第一阶段产生的
丙酮酸在酶的作用下分解成酒精和二氧化碳。

【答案】(1)O2   NADP+    ADP+Pi    C5 NADH(或还原型辅酶Ⅰ)
(2)C和D   (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
考法11  环境条件骤变对光合作用过程的影响

(1)当外界条件改变时,短时间内将直接影响光合作用中C3、
C5、[H]、ATP及(CH2O)的含量,其含量变化可以采用如图分析:


根据“变谁从谁入手”的方法进行分析,例如:CO2供应正常,光
照变弱时,C3化合物的含量变化。
(2)光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、(CH2)
合成量的影响及对应曲线图
例[天津理综2016·2,6分]在适                【解析】改用光照强度与白光
  宜反应条件下,用白光照射离                   相同的红光照射时,红光对光
  体的新鲜叶绿体一段时间后,                   反应的促进效果更好,会导致
  突然改用光照强度与白光相同
                                  短时间内ATP和[H]增加,C      减
  的红光或绿光照射。下列是光                                       3
                                  少,   增加,    、 错误;叶绿
  源与瞬间发生变化的物质,组                       C5   CA  B
  合正确的是(       )                  体中色素吸收绿光最少,改用
  A.红光,ATP下降                      光照强度与白光相同的绿光照
  B.红光,未被还原的C         上升
                      3           射时,ATP和[H]减少,C     增加,
  C.绿光,[H]下降                                        3
                                  C5减少,C正确,D错误。
  D.绿光,C5上升
考法12  光合作用反应条件和产物的实验探究
 1.光合作用发现史中的经典实验及分析

2.恩格尔曼的实验在设计上的巧妙之处
(1)实验材料选得妙:用水绵作为实验材料。
(2)排除干扰的方法妙:临时装片放在黑暗并
且没有空气的环境中。
(3)观测指标设计得妙:通过好氧细菌的分布
进行检测
(4)实验对照设计得妙:将极细的光束照射处
的叶绿体与黑暗处的叶绿体、完全曝光的叶
绿体进行对照。
3.在光合作用的发现中,大多数科学家利用了对照实验

 (1)萨克斯:自身对照,自变量为光照,因变量为颜色变化。
 (2)恩格尔曼:自身对照,自变量为光照,因变量为好氧细
 菌的分布。
 (3)鲁宾和卡门:相互对照,自变量为标记物质,因变量为

 O2的放射性。
例[江苏生物2017·29,9分]科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、
 光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧测定装置示意图,
 图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。请回答
 下列问题:


 (1)取果肉薄片放入含乙醇的试管,并加入适量__________,
 以防止叶绿素降解。长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白
 色,原因是____________________________________。
 (2)图1中影响光合放氧速率的因素有________。氧电极可以
 检测反应液中氧气的浓度,测定前应排除反应液中
 ______________的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是
____________________________。若提高反应液中NaHCO3浓度,
果肉放氧速率的变化是__________(填“增大”“减小”“增
大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率,对
15~20 min曲线的斜率几乎不变的合理解释是__________;若在
20 min后停止光照,则短时间内叶绿体中含量减少的物质有

________(填序号:①C5②ATP③[H]④C3),可推测20~25 min
曲线的斜率为_________(填“正值”“负值”或“零”)。
【解析】(1)CaCO3能防止叶绿素被破坏。因叶绿体中的色素溶解
在乙醇中,故果肉薄片长时间浸泡在乙醇中,果肉薄片会变成
白色。(2)光合放氧速率可用于表示光合速率,图1中影响光

合速率的因素有光照、温度、CO2 (NaHCO3)浓度。反应液中氧气
浓度属于因变量,则测定前应排除反应液中溶解氧的干扰。(3)

NaHCO3为光合作用提供CO2。若提高反应液中NaHCO3浓度,果
肉细胞的光合作用会逐渐增强,但由于光照强度、温度等因素
的限制,果肉细胞的光合速率最终趋于稳定。(4)15~20 min

曲线的斜率几乎不变,反应液中O2浓度不变,说明此时光合产
氧量与呼吸耗氧量相等。若在20 min 后突然停止光照,则光反

应减弱,短时间内叶绿体中[H]和ATP含量减少,C3的还原减
弱,而CO2的固定正常进行,则短时间内叶绿体中C5的含量减少。
由于20 min后停止光照,则光合作用逐渐减弱直至停止,而呼

吸作用正常进行,反应液中O2含量减少,曲线的斜率为负值。
【答案】(1)CaCO3光合色素溶解在乙醇中

(2)光照、温度、CO2(NaHCO3)浓度溶解氧

(3)提供CO2增大后稳定
(4)光合产氧量与呼吸耗氧量相等①②③负值
考点13 影响光合作用的因素及应用

    应试基础必备

    高考考法突破
      考法13  单一因素对光合速率影响的分析与探究
      考法14  多因素对光合速率影响的分析
      考法15  光合作用的昼夜变化曲线的分析
 应试基础必备
 影响光合作用的因素
 (1)内部因素
 植物自身的遗传特性、植物叶片的叶龄、叶面积指数
(2)外部因素

  高考考法突破
  考法13  单一因素对光合速率影响的分析与探究
 1. 光照对光合速率的影响
(1)光照时间、光质、光照强度对光合作用的影响
①光照时间:光照时间越长,产生的光合产物越多。
②光质:由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光
最少,故不同波长的光对光合作用的影响不同,建温室时,选用
无色透明的玻璃(或塑料薄膜)作顶棚,能提高光能利用率。
③光照强度:在一定范围内,增加光照强度可提高光合作用速率。
(2)光照强度对光合作用速率影响的曲线分析


 ① A点,光照强度为0,此时只进行呼吸作用,释放的CO2量可表示细胞呼吸
 的强度。

 ②AB段,随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少,
 这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时呼吸作用强度大
 于光合作用强度。

 ③B点,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呼吸作
 用强度(光照强度只有在B点以上时,植物才能正常生长),B点所示光照强
 度称为光补偿点。
 ④BC段,随着光照强度的不断增加,光合作用强度不断曾洽,到C点以后不
 再增加,C点所对应的横轴光照强度称为光饱和点。限制C点以后光合作用强

 度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性,外部因素是CO2
 浓度等除光照强度之外的环境因素。
(3)叶面积指数对光合作用的影响


 ①OA段表明随叶面积指数不断增大,光合作用实际量不断增大,A点
 为叶面积指数的饱和点。随着叶面积指数的增大,A点以后大部分叶
 片重叠,进行光合作用的叶片面积不再增大,总光合作用速率几乎不
 再增加。
 ②OB段表明干物质量随叶面积指数增加而增加,而由于A点以后光合
 作用强度不再增加,但叶片随叶面积指数不断增加,呼吸量(OC段)
 不断增加,所以干物质积累量不断降低(BC段)。
 2.其他因素对光合作用的影响

(1)CO2浓度对光合作用强度的影响


   ①曲线分析:图1表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度的
   增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合作用速率不再
   增加②各点含义:图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的

   CO2浓度,即CO2补偿点;图1中的B点表示饱和点。
(2)温度对光合作用速率的影响


 温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合速率。
 温度改变,不管光反应还是暗反应均受影响,但主要影响暗反应,
 因为暗反应不管酶的种类还是数量都比光反应多
(3)水分和矿质元素对光合作用的影响
①水分:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质。另
外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响二氧化碳进图植物体内。如
夏季中午,植物为防止蒸腾作用失水过多,气孔关闭,二氧化碳供应
不足,光合速率下降,这种现象称为植物的“光合午休”现象。
②矿质元素:矿质元素直接或间接影响光合作用。N是构成叶绿素、
酶、ATP等的元素;P是构成ATP的元素,并参与叶绿体膜的构成;Mg
是构成叶绿素的元素;K影响糖类的合成与运输。N、P、K、Mg缺乏
时主要导致光反应强度降低,从而使植物的产量减少,因此在农业生
产中要适当的施肥以增加农作物的产量。
                                 考点14   影响光合作用的因素及应用
例 [天津理综2017·6,6分]某突变型水稻叶片的叶绿素含量约

  为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图
  显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是()
 A.光照强度低于P时,突变型的光反应
 强度低于野生型
 B.光照强度高于P时,突变型的暗反应
 强度高于野生型
 C.光照强度低于P时,限制突变型光合
 速率的主要环境因素是光照强度
 D.光照强度高于P时,限制突变型光合

 速率的主要环境因素是CO2浓度
【解析】由图示可知,光照强度低于P时,突变型的CO2吸收速率低于
野生型,结合题干中提到的“突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生

型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型”,可知这是突变型
的叶绿素含量较低,在相同低光照条件下光反应强度比野生型低的缘

故,A正确;光照强度高于P时,突变型的CO2吸收速率明显高于野生
型,这种现象应与突变型固定DCO2酶的活性高有关,即暗反应强度高

于野生型,B正确;光照强度低于P时,表示突变型CO2吸收速率的曲
线处于上升段,此时的限制因素为横坐标所代表的因子,即光照强度,

C正确;光照强度高于P时,表示突变型CO2吸收速率的曲线先上升后
趋于水平,上升段的限制因素依然是光照强度,水平段的限制因素是

CO2浓度,D错误。
 考法14  多因素对光合速率影响的分析

多因素对光合速率影响的曲线如图所示,P点前,限制光合速率
的因素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,可适当提高图示中的其他影响因子的
强度。
例[课标全国Ⅲ理综2016·29,10分]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:


回答下列问题:
(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较
大的环境因素是______________________,其依据是
_________________________;并可推测__________,(填“增
加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用
 “午休”的程度。
(2)在实验组中,若适当提高第____组的环境温度能提高小麦
的光合速率,其原因是__________________。

(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程________
(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需
要”)消耗ATP。
【解析】(1)      通过题表可知,温度均为36 ℃时,相对湿度增加,
光合速率明显增大;而相对湿度均为52%时,温度不同,光合速率变
化较小,由此可知,湿度对光合速率影响较大。增加相对湿度可降
低光合午休的程度。(2)由实验组二、三、四可看出,相对湿度相
同时,31 ℃、36 ℃时小麦的光合速率明显高于25 ℃时的,说明25 
℃温度较低,未达到光合作用相关酶的最适温度,若适当提高温度,

能够提高小麦的光合速率。(3)CO2经气孔进入叶肉细胞的方式是
自由扩散,不需要载体协助,也不需要消耗能量。
【答案】(1)湿度(或相对湿度)              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
考法15  光合作用的昼夜变化曲线的分析
 1. 根据有机物积累量的变化分析

(1)一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)的表示方法

方法1:一昼夜有机物的积累量=白天从外界吸收的CO2量-晚上

呼吸释放的CO2量;

方法2:一昼夜有机物的积累量=白天固定的CO2量-24小时呼吸

释放的CO2量。
注意:方法1中用的是净光合作用量,方法2中用的是总光合作用量
(2)一昼夜有机物的积累量变化的分析
①MN和PQ:夜间植物只进行细胞呼吸;
植物体内有机物的总量减少,环境中

CO2量增加,O2量减少。
②NP:白天光合作用与呼吸作用同时
进行。
③NA和EP:清晨和傍晚光照较弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度;

植物体内有机物总量减少,环境中CO2量增加,O2减少。
④A点和E点:光合作用强度等于细胞呼吸强度,CO2的吸收和释放达
到动态平衡;植物体内有机物的总量不变,环境中CO2量不变,O2量
不变。
⑤AE:光合作用强度大于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量增加,

环境中CO2量减少,O2量增加。
⑥C点:叶片表皮细胞部分气孔关闭,出现“光合午休”                    现象

⑦E点:光合作用产物的积累量最大。一天内(24h),空气中O2浓度
最高,CO2浓度最低。
2.一昼夜光合作用中C3含量的变化分析

(1)图中AB段、IJ段的C3含量较高,原因是
夜间无光,[H]和ATP缺乏,C3不能被还原。
(2)BC段的C3含量下降,原因是BC段的光照
强度增强,产生[H]和ATP增多,C3被还原,C3
减少;GI段的C3含量上升,原因是GI段的光照
强度减弱,产生[H]和ATP减少,C3被还原的量
减少,C3增多。

(3)CD段的C3含量升高,原因可能是白天该地区天气暂时由晴转阴,
光反应不足。

(4)G点的C3含量最低,原因是G点气孔关闭,二氧化碳不足,生成C3
的量减少,而C3的还原正常进行,所以C3含量低;相反C5的消耗减少,
而还原过程又产生C5,因此G点C5含量较高。
 3.一昼夜密闭钟罩内CO2浓度与时间的关系曲线及分析
 各点含义及形成原因的分析:
 ①AB段:无光照,植物只进行呼吸作
 用。
 ②BC段:温度降低,呼吸作用减弱。
 ③CD段:微弱光照,开始进行光合作
 用,但是光合作用强度<呼吸作用强
 度。
④D点:随着光照增强,光合作用强度=呼吸作用强度。
⑤DH段:光照强度较强,光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示
“光合午休”现象。
⑥H点:随着光照减弱,光合作用强度下降,光合作用强度=呼吸作用强
度。
⑦HI段:光照继续减弱,光合作用强度<呼吸作用强度,直至光合作用
完全停止。
例


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专题3 光合作用和细胞呼吸

  高考考法突破

  考法16  光合作用和细胞呼吸过程的比较

  考法17  影响光合作用和细胞呼吸速率因素的分析和应用

  考法18  光合作用和细胞呼吸的综合计算
高考考法突破
考法16  光合作用和细胞呼吸过程的比较
  1.场所的比较

  (1)叶绿体的类囊体薄膜:ATP、[H]和O2产生的场所。
  (2)叶绿体基质:CO2固定的场所、ATP和[H]消耗的场所。
  (3)线粒体基质:CO2产生的场所。
  (4)线粒体内膜:O2消耗的场所。
 2.二者的联系


(1)光合作用为细胞呼吸提供物质基础,细胞呼吸为光合作用提

供原料CO2。
(2)元素的转移
3.光合作用与有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源与去路比较

   项目                来源                      去路
      光合                            作为还原剂用于暗反应阶段
           光反应中水的光解
      作用                            中还原C3形成(CH2O)
  [H]
      有氧   第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第           用于第三阶段还原O2产生
      呼吸   二阶段丙酮酸和水反应产生             H2O,同时释放出大量能量

 ATP  光合   光反应阶段合成,所需能量来自           供暗反应阶段C3还原时的能
      作用   色素吸收的光能                  量之需,以稳定的化学能储
                                    存于有机物中
      有氧   第一、二、三阶段均能产生,第           作为能量“通货”,用于各项
      呼吸   三阶段产生能量最多,来自有机           生命活动
           物氧化分解
                                     【解析】
例[北京理综2017·2,6分]某植物光
  合作用、呼吸作用与温度的关系如                    图中光合作用和呼吸作用曲线
  图。据此,对该植物生理特性理解                    的峰值对应的温度分别代表光
  错误的是()                             合作用和呼吸作用的最适温度,
                                     由图可知呼吸作用的最适温度
                                     比光合作用的高,A正确;同上
                                     分析,净光合作用的最适温度
                                     约为25 ℃,B正确;在0~25 ℃
                                     范围内,光合作用曲线明显上D
                                     升,而呼吸作用曲线变化不明
                                     显,故在该温度范围内,温度
 A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高                  变化对光合速率的影响更大,C
 B.净光合作用的最适温度约为25 ℃                  正确;分析温度对净光合速率
 C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速               的影响曲线可知,在-10~45 ℃
                                     范围内,净光合速率均大于          ,
 率的影响比对呼吸速率的大                                             0
                                     在这一温度范围内,都适合该
 D.适合该植物生长的温度范围是10~50                植物生长,D错误。
 ℃
高考考法突破
考法17  影响光合作用和细胞呼吸速率因素的分析
 1.和应用影响因素综合分析
(1)水分的变化:干旱时,植物气孔关闭,影响二氧化碳的吸收;
水分过多造成淹水时,无氧呼吸产生的酒精对植物体产生毒害
作用。
(2)二氧化碳的变化:低浓度的二氧化碳抑制光合作用;二氧化
碳浓度过高时抑制细胞的有氧呼吸。
(3)光照强度:弱光时抑制光反应;光照过强往往伴随着气温升
高、气孔关闭,影响暗反应。
(4)温度:影响酶的活性。
2.在生产实践中的应用

 (1)合理密植:增大光合作用面积,提高光能利用率。
 (2)间作套种:充分利用光能,提高光能利用率。
 (3)增施农家肥:农家肥富含有机物,通过微生物的分解作
 用产生无机盐和二氧化碳。
 (4)遮光或补光
 (5)夜间降温:降低细胞呼吸强度。
例[课标全国Ⅰ理综2017·30,9分]植物的CO2补偿点是指由于CO2
 的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲
 种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
 (1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,
 适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,
 原因是____ 。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速
 率____ (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。

 (2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,
 照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是___ 
 _____
【解析】(1)由于小室是密闭的,所以容器中的CO2是有限的,将正
常生长的甲、乙两种植物放置在其中,适宜条件下照光培养,此时植

物光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量,密闭小室中的CO2
减少,导致两种植物的光合速率都降低。甲种植物净光合速率为0时,

其光合速率与呼吸速率相等,此时为甲种植物的CO2补偿点,甲种植物
的CO2补偿点大于乙种植物的,因此此时CO2浓度大于乙种植物的CO2补
偿点,所以乙种植物净光合速率大于0。

(2)无O2、其他条件适宜的小室中,甲种植物在光照条件下会进行光
合作用,光合作用的光反应释放的O2使密闭小室中的O2增加,O2参与
有氧呼吸的第三阶段与[H]结合生成水,所以O2增加时,植物的有氧
呼吸增加。

【答案】(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2
的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低大于0
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与
有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以

O2增多时,有氧呼吸会增加
 高考考法突破
 考法18  光合作用和细胞呼吸的综合计算
 1.  光合速率、呼吸速率的表示方法与判断
(1)光合作用速率表示方法

①呼吸速率:将植物置于黑暗中,实验容器中CO2增加
量、O2减少量或有机物减少量都可以表示呼吸速率。
②净光合速率:将植物置于光下,实验容器中O2增加量、
CO2减少量或有机物增加量都可以表示净光合速率。
(2)净光合速率和总光合速率的关系
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
 凡是进行光合作用的植物,同时也在进行着呼吸作用。在不考虑光照强度对
呼吸速率影响的情况下,         OA段代表植物呼吸速率,        OD段代表植物净光合速
率,OA+OD表示总光合速率,故总光合速率=净光合速率+呼吸速率。图中B
点既不吸收也不释放二氧化碳,表示总光合速率=呼吸速率,净光合速率为0。
在考题中,常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率,进而推出总光
合速率。
2.净光合速率和总(真正)光合速率的判定方法

(1)若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值

为0,则该曲线表示总(真正)光合速率,若CO2吸收值
为负值,则该曲线表示净光合速率。
(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为
净光合速率。
(3)有机物积累量为净光合速率,有机物制造量为总
(真正)光合速率。
3.光合作用和呼吸作用的计算类型
(1)不同光照条件下,总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
  (2)根据光合作用和呼吸作用的反应式进行计算


①光合作用释放6 mol O2需要消耗12 mol H2O。
②光反应阶段,12 mol H2O光解产生24 mol [H],在暗反应中用
于还原6 mol CO2,并产生6 mol H2O。
③每分解1 mol C6H12O6,需要消耗6 mol O2,产生6 mol CO2。
④光合作用和呼吸作用的综合计算

光合作用实际O2产生量=实测的O2释放量+呼吸作用O2消耗量。
光合作用实际CO2消耗量=实测的CO2消耗量+呼吸作用CO2释
放量。

光合作用C6H12O6积累量=光合作用实际C6H12O6生成量-呼吸作
用C6H12O6消耗量
4.光合作用速率的测定
净光合作用强度的测定(如图所示):
 将装置(对照组放死植物)放在光照
 充足、温度等相同且适宜的环境中,
 记录该装置与对照组液滴移动的方向

 和刻度。NaHCO3溶液起到平衡二氧化
 碳的作用。
 结果分析:
 (1)若红色液滴右移,说明光照较强,光合作用速率大于细胞呼吸速

 率,释放的O2使瓶内气压增大。
 (2)若红色液滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸速率大于光合作用速

 率,吸收O2使瓶内气压减小。
 (3)若红色液滴不动,说明在此光照强度下,光合作用速率与细胞呼

 吸速率相等,释放的O2量与吸收的O2量相等,瓶内气压不变。
5.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——单位时间内一定量的组织

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,该值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率随

光照强度的变化关系;当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,
该曲线代表真正光合速率随光照强度的变化关系。
②根据关键词判定
例[北京理综2015·31,16分]研究者用仪器检测拟南

 芥叶片在光—暗转换条件下CO2吸收量的变化,每2 s
 记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
 (1)在开始检测后的200 s内,拟南芥叶肉细胞利

 用光能分解        ,同化CO2。而在实验的整个过程
 中,叶片可通过           将储藏在有机物中稳定的
 化学能转化为         和热能。

  (2)图 中 显 示 , 拟 南 芥 叶 片 在 照 光 条 件 下  CO2 吸 收 量
              -2 -1                               -2 -1
  在      μmol·m ·s 范围内,在300 s时CO2     达到2.2 μmol·m ·s ,由此得出,
                                        -2 -1
  叶片的总(真正)光合速率大约是              μmolCO2·m ·s 。(本小题所填数值保留
  至小数点后一位)

  (3)从图中还可看出,在转入黑暗条件下100 s以后,叶片的CO2释放                       ,
  并达到一个相对稳定的水平,这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不
  同的呼吸过程。

  (4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的
  五碳化合物,可利用           技术进行研究。
【解析】   (1)实验开始的前200 s内,拟南芥进行光合作用,利用光能分解水
释放氧气,同化二氧化碳。实验的整个过程中都在进行呼吸作用,呼吸作用中
能量的转换是将有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。(2)
读图可知,拟南芥在照光条件下,二氧化碳吸收量为0.2~0.6 μmol·m-2·s             -1,在
300 s时为黑暗条件,植物只进行呼吸作用,该状态下植物释放二氧化碳达2.2 
μmol·m-2·s -1,根据“真正光合速率=净光合速率+呼吸速率”,净光合速率的范
围是0.2~0.6 μmol·m-2·s -1,则真正光合速率=0.2~0.6 μmol·m-2·s -1+2.2 μmol·m-2·s -
1=2.4~2.8 μmol·m-2·s -1。(3)从图中可看出,在转入黑暗条件下100 s以后,叶
片的CO2释放量逐渐减少,并达到一个相对稳定的水平,说明在光下叶片可能
存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。(4)证明叶片光下呼吸产生的二氧化
碳中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物,可利用14C同位素示踪技
术进行研究。
 【答案】(1)水       细胞呼吸      ATP中的化学能
 (2)0.2~0.6      释放量 2.4~2.8
              14
 (3)逐渐减少(4)    C同位素示踪                                  返回目录
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