第5章细胞的能量供应和利用

1、第5章 细胞的能量供应和利用第1讲 酶和ATP要点一、酶的本质及实验验证1.酶的本质及作用酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在细胞代谢中具有催化作用，具体见下表：化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料 氨基酸 核糖核苷酸合成场所 核糖体细胞核(真核生物) 来源 一般来说，活细胞都能产生酶生理功能 生物催化作用作用原理 降低化学反应的活化能特别提醒酶仅能改变反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不变。几是活细胞都能够产生酶，这是细胞代谢所必须的。二、酶的催化作用和高效性的验证实验分析1.实验原理(1)2H2O22H2O+O2

2、(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。2.验证实验设计及现象分析：3.实验过程的变量及对照分析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：加入3.5FeCl3溶液2滴4号：加入20肝脏研磨液2滴H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度l号 试管2、3、4号试管4.实验结论(1)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。(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率大约是无机催化剂的l071013倍。

3、5.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)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。(3)酶只能催化已存在的化学反应。特别提醒实验的注意事项:点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的23min，这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行研磨，使过氧化氢酶释放出来。H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。三、酶的专一性的验证实验分析1.实验原理林试剂砖红色Cu2O(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。根据是否有

4、砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。2.实验程序序号 项目 试管 1 2 1 注入可溶性淀粉2 mL 无 2 注入蔗糖溶液 无 2 mL 3 注入新鲜淀粉酶溶液2 mL振荡2 mL振荡 450温水保温 3 min 5 min 5 加斐林试剂1 mL振荡1 mL振荡 6将试管下部放入60热水中 2 min 2 min 7 观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解3.表示酶专一性的曲线(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参加反应。(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

5、不催化底物A参加反应。特别提醒证明酶的专一性实验中，既可以用不同的底物作自变量，也可以用不同的酶作自变量(底物相同)。即：实验所用淀粉酶的来源不同，则所需控制的温度也不同，若来源于植物，其最适温度为4050；若来自人体，则景适温度为37左右。四、“影响酶活性的条件”的探究分析1.温度对酶活性的影响(1)原理解读温度影响酶的活性，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。(2)实验设计思路(3)实验设计程序(4)实验的变量分析自变量因变量无关变量 温度淀粉分解量的多少(用是否出现蓝色及蓝色深浅表示)淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反应时间等特别提醒本实验不宜选用斐林

6、试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。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过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。2.pH对酶活性的影响(1)原理解读H2O2H2O+02。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。(2)实验设计程序取n支试管分别加入等量的质量分数为3的过氧化氢溶液用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检

7、验氧气的生成情况。3.影响酶活性的曲线(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。(2)在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适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。(4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。特别提醒底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下.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)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比

8、。五、ATP的形成途径及与ADP的相互转化1.ATP的形成途径2.ATP与ADP的相互转化 由上表可看出.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完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。特别提醒高等植物不同部位的细胞基本结构，分析其产生ATP过程的差异。1.含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。2.不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间

9、无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。【精典考题例析】类型一酶的本质【例】（2008广东6）关于蛋白酶的叙述，不正确的A.蛋白酶是蛋白质 B.蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病C.蛋白酶可以水解所有的肽键D.利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性【思路解析】酶是活细胞产生的，具有催化作用的有机物，绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA。蛋白酶可以水解特定的肽键，将蛋白质水解为多肽，并不是可以水解所有的肽键；利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性，固定化酶比液体的稳定性高【答案】C拓展链接酶化学本质的实验验证：酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明，其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处

10、理，然后观察该待测酶是否还具有催化作用。(1)证明某种酶是蛋白质：实验组：待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂出现紫色反应。(2)证明某种酶是RNA：实验组：待测酶液+吡罗红染液是否呈现红色。对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液出现红色。类型二酶的特性【例2】（2008上海13）半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明半乳糖苷酶的催化作用具有A.高效性 B.专一性 C.稳定性 D.多样性【思路解析】酶是具有催化作用的有机物，具有高效性、专一性，并受温度和PH的影响。一种酶只能催化一种或一类化学反应是酶的专一性的概念。【答案】B拓

11、展链接具有专一性的物质小结酶a.每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，酶的专一性保证细胞代谢有条不紊地进行。b.限制性核酸内切酶 一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切点上切割 DNA分子。载体 物质以主动运输方式通过细胞膜时需要载体，不同物质通过细胞膜时的载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。激素 激素具有选择性地作用于器官、腺体和细胞的特异性。激素特异性的原因在于它的靶细胞的细胞膜或胞浆内存在着能够与该激素发生特异性结合的受体。tRNA tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，其原因在于tRNA上具有反密码子，翻译

12、时能够与mRNA上的密码子配对。抗原(抗体) 一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。同样，一种抗体也只能与相应抗原发生特异性结合。类型二ATP的合成与作用【例3】（2008天津6）下列有关ATP的叙述，正确的是人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等 若细胞内Na浓度偏高，为维持Na浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加 人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加 人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡A、B、C、D、【思路解析】人长时间剧烈运动时，骨骼肌相对缺氧,进行无氧呼吸,安静时进行有氧呼吸,无氧呼吸与有氧呼吸

13、每摩尔葡萄糖生成ATP的量不同。Na运出细胞是主动运输，主动运输需要消耗能量，因而维持Na浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加。肾上腺素和甲状腺激素能加强物质的氧化分解，因而细胞产生ATP的量增加。人在饥饿时，肝糖元转化为血糖，血糖氧化分解释放能量，使ATP与ADP的含量达到动态平衡。【答案】B第2讲 ATP的主要来源细胞呼吸要点一、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析1实验探究过程特别提醒实验中的关键步骤(1)将装置(甲)连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由

14、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瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。 要点二、有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较3过程分析(1)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的H将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。(3)有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。特别提醒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。原核生物无线粒体，有些

15、原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)其细胞内无线粒体。要点三、相关曲线的分析及应用1ATP产生速率与O2供给量之间的关系 (1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。(2)AB段表示随O2供应量增多，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的产生速率随之增加。(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。2酵母菌细胞呼吸类型的判断 (1)若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸(图中A点)。 (2)若产生CO2的物质的量比吸收O2的

16、物质的量多，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。 (3)若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。 (4)B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)，此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10)以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。3影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用(1)呼吸速率与温度的关系(如图)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，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降，降低细胞呼吸，减

17、少有机物的消耗，提高产量。(2)呼吸速率与O2浓度的关系(如图)O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。(3)呼吸速率与含水量的关系(如图)在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消

18、耗。特别提醒种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。不同种类的植物呼吸速率不同；同一植物的不同器官呼吸速率不同；同一植物不同的生长发育时期呼吸速率不同。【精典考题例析】类型一无氧呼吸【例】（2008广东理科基础，40）下列过程存在无氧呼吸的是A植物叶片在光下放出O2 B动物细胞内的糖分解为H2O和CO2C酵母细胞不产酒精的呼吸过程 D苹果贮藏期间果肉积累酒精【思路解析】动植物在有氧气存在的条件下进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底分解为H2O和CO2，在无氧条件下一些细胞可进行无氧呼吸，生成乳酸或酒

19、精，如苹果贮藏期间果肉积累酒精就是无氧呼吸的结果，酵母菌是兼性厌氧型微生物，其无氧呼吸会产生酒精。【答案】D 规律方法细胞呼吸方式的判断：在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：（1）无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。（2）不消耗O2，但产生CO2时，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。（3）当CO2释放量等于O2的消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体

20、积减小。（4）当CO2释放量大于O2的消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式的细胞呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可进行如下分析（VCO2代表CO2释放量，VO2代表O2的消耗量）若VCO2/VO2=4/3,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若VCO2/VO24/3,无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸；若VCO2/VO24/3，有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸。类型二呼吸作用的相关计算【例2】（2008·上海，12）1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为

21、n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为（）A2n/5m B2m/5n Cn/5m Dm/5n【思路解析】由于ADP转化形成ATP时，仅形成一个高能磷酸键，所以有一分子的葡萄糖转化为ATP的分子数为m/n，由于只有40%能量能够发生转化，故再乘以2/5。此题出现错误的原因之一是由于部分同学对ADP形成ATP时只形成一个高能磷酸键没有理解。【答案】B拓展链接有氧呼吸时1mol葡萄糖彻底氧化分解释放出2870KJ的能量，有1161KJ的能量储存在ATP中。由此可见，有氧呼吸释放出的能量多，所以有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。无氧呼吸不管生成酒精和二氧化碳，还是转化为乳酸，都只在第一阶段释放

22、出少量的能量，生成少量ATP，而葡萄糖分子中大部分能量则存留在酒精或乳酸中。以乳酸为例，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，只释放出196.65KJ的能量，其中只有61.08KJ的能量储存在ATP中。类型三影响细胞呼吸的因素分析【例3】下图表示大气中氧的浓度对植物组织内产生CO2的影响，试根据图完成问题：(1)A点表示植物组织释放的CO2较多，这些是_的产物。(2)由A到B，CO2的释放量急剧减少，其原因是_(3)由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因是_。(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气应调节到图中的_点所对应的浓度。采取这一措施的理由是_。【思路解析】：此题主要考查氧气浓度

23、对呼吸作用的影响，关键在于抓住A点、B点、C点二氧化碳释放的相对值与大气中氧浓度的关系。由AB随氧浓度增大，呼吸作用减弱而由BC呼吸作用随氧浓度增大又逐渐增强，至最高峰，这就说明了由AB无氧呼吸由于氧浓度的增大被抑制，当超过B点所对应的氧浓度时，植物进行的主要是有氧呼吸。【答案】：(1)无氧呼吸 (2)氧气增加，无氧呼吸受到抑制 (3)有氧呼吸加强，CO2释放增多 (4)B 此时植物组织呼吸最弱，有机物分解量最少第3讲能量之源光与光合作用要点一、对“绿叶中色素的提取和分离”实验解读1.实验原理：利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。利用各种色素在层析液

24、中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。2.实验过程：观察结果：滤纸条上色素带有四条，分别是(由上到下)橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。如图：3.实验中几种化学试剂的作用：无水乙醇用于提取绿叶中的色素； 层析液用于分离绿叶中的色素；SiO2可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分；碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。4.注意的问题：剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染滤纸。加入的SiO2和CaCO3一定要少，否则滤液混浊，杂

25、质多，颜色浅，实验效果差。根据试管的长度制备滤纸条，让滤纸条长度高出试管约1 cm，高出部分做直角弯折。画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。特别提醒色素提取液呈淡绿色的原因：研磨不充分，色素未能充分提取出来。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。要点二、叶绿体的结构和功能及色素的种类和作用的理解新课 标第 一网1.叶绿体的结构和功能（1）结构(如下图所示)双层膜：分内、外膜，包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。 基粒：每个基粒由许多圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体，色素就分布在类囊体的薄膜上。基质：在基粒和基粒之间充满基质

26、，含有与光合作用有关的酶。 (2)功能:叶绿体内的基粒和类囊体扩展了其受光面积，含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此叶绿体是高等植物进行光合作用的场所。2.叶绿体中的色素种类及作用(1)色素的种类和作用(2)色素与吸收光谱(3)不同颜色温室大棚的光合效率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。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。 特别提醒影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，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

27、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，叶变黄。特别提醒将叶绿体长时间置于暗处，叶绿体则转变成不含色素的白色体或只有类胡萝卜素的有色体，但光照后叉可恢复为具有叶绿素的叶绿体。基粒之间还有基粒类囊体与基粒的类囊体相连，从而使各类囊体的腔彼此相通。与光反应有关的色素和酶都分布在类囊体的膜上；与暗反应有关的酶则分布在基质上；叶绿体还含有少量的DNA、RNA。3.正确分析光合作用的探究历程中的几个重要实验1.普利斯特

28、利的实验：（1）实验过程及现象：（2）结论：植物可以更新空气（3）实验分析：由于缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。 2.萨克斯的实验：（1）实验过程及现象：（2）结论：绿色叶片在光合作用中产生淀粉。（3）实验分析：设置了自身对照，自变量为光照，因变量是颜色变化。实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。本实验除了证明光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。3.鲁宾和卡门的实验

29、： （1）实验过程及结论： 过程：H218O+C02植物1802 C18O2+H20植物02 结论：光合作用释放的氧气全部来自于水的分解。（2）实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质(H218O和C18O2)，因变量是O2的放射性.特别提醒科学的发展和技术的关系：通过这几个实验可以看出，光合作用的研究发展与物理学和化学的研究进展密切相关，同时科学技术的进步也推动了生物科学研究的发展。要点四、对光合作用的过程的理解 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。用反应式概括为：CO2+H2O(CH2O)+O2。其实光合作用的过程十分复杂

30、，人们根据是否需要光能，把它分为光反应和暗反应两个阶段。具体过程用图解来表示：1.光反应和暗反应具有明显的区别和联系，如下表：注：本表中“物质转化”中的序号与上图中的序号一致特别提醒叶绿体处于不同条件下，C3、C5、H、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化2.光合作用过程中的能量转换过程要点五、影响光合作用的环境因素分析及其应用1.光合作用强度表示方法单位时间内光合作用产生糖的数量单位时间内光合作用吸收CO2的量单位时间内光合作用放出O2的量注意：最容易检测的是。2.环境因素对光合作用强度的影响及应用（1）光照强度曲线分析A点光照强度为O，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸

31、的强度。AB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，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点：细胞呼吸释放的C02全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(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。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。（2）CO2 浓度曲线分析：图l

32、和图2都表示在一定范围内，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。图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。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，提高光能利用率。（3）温度曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，温室栽培也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保

33、证植物有机物的积累。（4）必需元素供应曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，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而导致植物渗透失水而萎蔫。应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。（5）水分影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。应用：根据作物的需水规律合理灌溉。自主探究3将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示)，测定结果如图。下列相关叙述，正确的是( ) A如果光照强度适当降低，a

34、点左移，b点左移B如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移C如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移D如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移【答案与解析】D 假定光照强度降低，要达到点a，则需要浓度更高的二氧化碳，a点应右移；假定光照强度升高，二氧化碳利用率升高，要达到点a，在二氧化碳浓度低一些的时候即可达到，a点应左移。另外，光照强度升高.则需要更高浓度的CO2才能达到最大光合作用强度，b点应右移。特别提醒 叶龄与光合效率之间的关系：如图随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增加，光合作用速率不断增加；壮叶的叶面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定；随着叶龄的增加，叶

35、内的叶绿素被破坏，光合速率随之下降。农业生产中主要通过延长光照时间，增加光照面积和增强光合作用效率等途径提高光能利用率，如轮作、套种和间作等，合理密植。设法满足光合作用的各种环境因素，如利用大棚适当增加光照强度，提高CO2浓度和温度，来提高光合作用效率。要点六、光合作用与细胞呼吸的区别和联系1.光合作用与细胞呼吸的区别：2.联系：物质方面能量方面总之，光合作用与细胞呼吸既有区别又相互联系，是相辅相成的。特别提醒光合作用与细胞呼吸的计算植物进行光合作用吸收CO2的同时，还进行呼吸作用释放CO2，而呼吸作用释放的部分或全部CO2未出植物体又被光合作用利用，这时在光照下测定的CO2的吸收量称为表观光

36、合速率或净光合速率。表观光合速率与真正光合速率的关系如图：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段表示植物表观光合作用速率，OA+0D段表示真正光合速率，它们的关系为：真正光合速率=表现光合速率+呼吸速率。 具体表达为：光合作用消耗总CO2=从外界吸收的CO2+呼吸产生的CO2； 光合作用产生的总O2=释放到外界的O2+呼吸消耗的O2 一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)：积累量=白天从外界吸收的CO2晚上呼吸释放的CO2。 要点七、自养生物和异养生物以及化能合成作用的区分(3)土壤中的硝化细菌的化能合成作用特别提醒硝化细菌利用氧化环境中的氨来获得能量进行有机物

37、的合成，所以硝化细菌是需氧型生物。【精典考题例析】类型一“绿叶中色素的提取和分离”实验【例】（2008广东理基43）提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（ ）A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片 B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b D胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高 【思路解析】叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中，由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈现绿色。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，如胡萝卜素在层析液中扩散得最快；溶解度低的

38、随层析液在滤纸上扩散得慢，如叶绿素b。A选项中未见色素带，其原因是操作失误，不可能是选材不正确。答案：C拓展链接“绿叶中色素的提取和分离”实验成功的关键：取材：叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。研磨：研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。 画细线：滤液细线不仅要求细、直、齐，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。 层析：滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。类型二叶绿体的结构和功能【例2】 (2008.山东卷.7)右图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。在图示结构上A生物膜为叶绿体内膜 B可完成光合作用的全过程 C发生的能量转换是：光能电能化学能 D产生的ATP可用于植物体的各项生理活动【思路解析】本题主要考查叶绿体的结构与作用,光合作用的基本过程、场所、物质及能量的转化，ATP的产生与作用等。做本题时要注意图文的转化，并将图中的有用信息与光合作用的基础知识进行有机结合。图中显示出：在光照、色素等作用条件下完成了水的光解、ATP的合成和还原剂氢的产生。由此可判断出此过程是光合作用的光反应过程，发生