第五章 细胞的能量供应与利用（二） 【速记清单】

学而优·教有方PAGEPAGE1细胞的能量供应和利用（二）第三节细胞呼吸的原理和应用考点1:细胞呼吸的方式1.细胞呼吸（1）概念：细胞呼吸是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，释放出能量并产生ATP的过程。（2）呼吸作用的实质：。2.【探究实践】探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）实验材料：酵母菌①生物类型：（真核生物）②代谢类型：异养兼性厌氧型③呼吸类型：实验原理检测物质检测试剂实验现象CO2变混浊（根据石灰水的混浊程度可比较CO2的多少）由蓝变绿再变黄(根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色时间长短可比较CO2的多少)酒精由橙色变成灰绿色（3）实验思路：分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含或。（4）分析变量①自变量:。②因变量:。③无关变量:。（5）实验步骤①配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)②检测CO2产生的多少的装置如图所示。③检测酒精的产生：从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。实验结果条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有氧变混浊程度高／快不变灰绿色无氧变混浊程度低／慢出现灰绿色（7）实验结论①酵母菌在条件下都能进行细胞呼吸。②在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生，还产生少量。考点2:有氧呼吸1.概念：细胞在的参与下，通过多种酶的催化作用，把等有机物彻底氧化分解，产生，释放，生成大量ATP的过程。2.反应的主要场所：。（1）线粒体内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使。（2）线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的。3.有氧呼吸过程①第一阶段：场所：物质变化：产能情况：②第二阶段：场所：物质变化：产能情况：③第三阶段：场所：物质变化：产能情况：4.总反应：（1）物质变化：有机物（葡萄糖）→无机物（CO2+H2O）（2）能量变化：有机物中稳定的化学能→+ATP中活跃的化学能考点3:无氧呼吸1.概念（1）定义：在没有参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。（2）实质：细胞内有机物不彻底氧化分解，释放能量。2.过程（1）第一阶段：葡萄糖的分解（与有氧呼吸第一阶段相同）①场所：细胞质基质②反应：③实例：酵母菌、大多数高等植物（2）第二阶段：丙酮酸的不完全分解①场所：②反应：a.b.③实例：人和动物细胞，乳酸菌，某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚。（3）总反应：①酒精发酵：②乳酸发酵：呼吸作用的意义（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。4.【拓展讨论】（1）在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。【答案】（2）剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？【答案】（3）病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？【答案】（4）请据图分析：对于厌氧生物来说，无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但还要进行第二阶段反应的原因是：对于厌氧生物来讲，只要能不断地从食物中获得葡萄糖，细胞就能不停地通过无氧呼吸合成出用于生命活动的ATP。由于细胞中的NAD＋的含量不多，伴随着NADH的积累，NAD＋逐渐会被消耗。当NAD＋的含量很低的时候，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP,NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。（5）骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸的意义是什么？【答案】动物从外界获得有机物相对困难，丙酮酸转化成乳酸进入血液后运输到肝脏细胞，在肝脏细胞中可以转化成丙酮酸、葡萄糖或糖原来利用，减少了物质和能量的浪费。（6）请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？【答案】乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。（7）无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？【答案】考点4:影响细胞呼吸的因素及应用1.O2浓度对细胞呼吸的影响（1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。（2）呼吸方式的判断：①O2浓度＝0时，只进行。②0＜O2浓度＜10%时，同时进行。③O2浓度≥10%时，只进行。（3）应用：①中耕松土促进根呼吸。②无氧发酵控制无氧环境。③低氧储存粮食、蔬菜、水果。2.温度对细胞呼吸的影响①解读：温度通过影响而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25℃～35℃之间。②应用：a.零上低温储存食物；b.大棚栽培在夜间和阴天适当降低温度以降低呼吸作用消耗的有机物；c.温水和面发得快。3.CO2浓度对细胞呼吸的影响①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。4.水对细胞呼吸的影响①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越，细胞呼吸越强。②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。5.内因①：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。实例：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细胞呼吸速率不同。实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。③：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。实例：生殖器官大于营养器官。6.细胞呼吸原理的应用（1）对有氧呼吸原理的应用①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。②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。③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。（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利用乳酸菌发酵可以制作泡菜、酸奶。③破伤风杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖,包扎伤口应选用透气的敷料,抑制破伤风杆菌的无氧呼吸;较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。④在种子的储存过程中,营造低温、低氧、干燥条件,抑制细胞呼吸,减少有机物消耗;保存新鲜果蔬时,营造低温、低氧条件,一来抑制细胞呼吸,二来避免进行无氧呼吸产酒精。第四节光合作用与能量转化考点1:捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取与分离实验原理①提取色素的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。②分离色素的原理：，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就，反之则慢。③分离色素的方法：。（2）实验试剂①无水乙醇的作用：。②层析液的作用：。（3）实验步骤①色素提取称：称取5g绿叶；剪：剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中；加：二氧化硅-；碳酸钙-；无水乙醇-；磨：迅速、充分的进行研磨；滤：用单层尼龙布过滤，收集滤液。②色素的分离制：制备滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；画：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线，待滤液干后，再重画一到两次；析：纸层析色素，将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中。用棉塞塞紧试管口。(4)实验结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带。【注意】（1）层析液易挥发，实验时要密封；（2）滤液细线不能插入层析液中，防止色素被溶解。叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素结果分析①色素带的条数与光合色素种类有关，四条色素带说明有四种光合色素；②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多;③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。2.捕获光能的色素和结构（1）叶绿体结构①外膜和内膜：将叶绿体内部与外界的细胞质基质分隔开，保证内部的光合作用集中在一个相对独立的区间不受干扰、高效有序地进行。②基质：呈液态，分布着大量与光合作用有关的酶。③类囊体：生物膜围成的囊状结构，分布着大量的和与光合作用阶段有关的酶。④基粒：扩大了膜面积，有利于的附着。（2）叶绿体的功能：进行的场所。（3）叶绿体功能的实验证明【恩格尔曼实验一】①实验材料：水绵：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧菌：好氧细菌可确定释放O2的部位。②自变量：；③因变量：；④结论：。【恩格尔曼实验二】①实验分析A.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？【答案】。B.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？【答案】。（2）捕获光能的色素①种类绿叶中的色素绿叶中的色素叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）②捕捉光能的色素在细胞中的位置A.而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了。B.每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在上。C.基质中有与光合作用有关的酶，少量DNA、RNA，核糖体。（3）不同色素对光的吸收差异光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。①叶绿素主要吸收和。②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。③类胡萝卜素主要吸收（4）功能①：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。绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素可以吸收和传递光能。②：少数处于特殊状态的叶绿素a有将光能转换成电能的作用。（5）影响叶绿素合成的因素(1)：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。(2)：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。(3)等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。考点2:光合作用的原理和应用1.探索光合作用原理的部分实验（1）光合作用的概念与反应式叶绿体①概念：指绿色植物通过，利用光能，把转化成储存着能量的，并且释放出的过程。叶绿体光能②反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能③光合作用探索过程19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出1941年鲁宾、卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H18O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954年阿尔农在光照下，叶绿体可合成，这一过程总是与相伴随2.光合作用原理的基本过程根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为和，现在也称为碳反应，两个阶段。（1）光反应①场所：；②条件：；③物质变化：：H2O→O2+H+：H++NADP++2e-→NADPH：ADP＋Pi＋能量（光能→ATP④能量变化：。暗反应①条件：NADPH、ATP、酶；②场所：；ATPNADPH③物质变化：：CO2＋C5→2C3ATPNADPH：2C3(CH2O)+C5④能量变化：活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。（3）光反应与暗反应的联系光反应产生的为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的为光反应形成ATP提供了原料。（4）光合作用过程中元素的转移①O元素的转移途径：②C元素的转移途径：③H元素的转移途径:。考点3:探究光照强度对光合作用强度的影响实验原理：叶片中含有气体会上浮，抽气叶片下沉，光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。实验装置分析自变量的设置：是自变量，通过调整之间的距离来调节的大小。因变量是，可通过观测来衡量光合作用的强弱。（3）无关变量①实验叶片：②烧杯中清水：NaHCO3缓冲液的作用是：（4）实验结果不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25℃）台灯灯泡的功率（W）404040台灯与烧杯的距离（cm）102030叶片漂起的数量5min00010min98915min109920min13101025min131011光照强度对光合作用强度有影响：【注意】叶片上浮的原因：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。考点4:光合作用的影响因素及其应用1.环境因素（1）光照强度①原理：光照强度通过影响植物的光反应影响光合速率。一定范围内，光照强度增加，光反应速率，产生的增多，这使得暗反应中C3的还原速率加快，从而使光合作用产物含量增加。②曲线分析：A点：只进行，CO2释放量表明此时的。AB段：B点：光补偿点，。BC段：C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用。点点段段③总光合与净光合关系：B.关系图表示方法项目表示方法净光合速率（又称表观光合速率）真正光合速率（又称实际光合速率）呼吸速率（黑暗中测量）④应用：欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。温室生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。（2）二氧化碳浓度①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率;②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;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。应用：施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。

大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量（3）温度①原理：温度通过影响影响光合作用。②曲线分析AB段在B点之前，随着温度升高，光合速率增大B点酶的温度，光合速率最大BC段随着温度升高，酶的活性下降，光合速率，50℃左右光合速率几乎为零③原理2:影响气孔开闭盛夏的中午，温度高，。（4）水分和矿质元素①原理a.水既是光合作用的，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率。b.矿质元素通过影响等相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。②应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是：。2.内部因素（1）叶面指数①一定范围内随叶面积指数增大，总光合量不断，干物质积累量不断，呼吸量不断。②当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积指数增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。③生产应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长；合理密植。（2）叶龄OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，光合速率不断增加。AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定。BC：老叶时，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率下降。生产应用：农作物、果树管理后期应适当摘除老叶、残叶。3.外部因素（多因子影响）（1）光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用P点：限制光合速率的因素应为所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断增大。Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加和以提高光合速率。4.右图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是。②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是。③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是。④依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：。考点5:化能合成作用1.概念：某些细菌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，这种合成作用叫化能合成作用，这些细菌属于自养生物。2.化能合成作用与光合作用的比较（1）相同点：本质相同，都是将无机物合成有机物。（2）不同点：利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。疑难1:探究酵母菌细胞呼吸的方式(一)根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式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)。实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行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(二)种子萌发时呼吸速率的测定1．实验装置2．指标及原理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，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率3．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，为防止微生物的细胞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、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。4．实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，脂肪氧化分解时耗氧量高，产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液移动更明显。疑难2:有氧呼吸1.有氧呼吸总反应式及各元素的来源和去路（1）CO2在第二阶段产生,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基质。（2）O2参与了第三阶段,[H]和O2结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧全部来自O2,场所是线粒体内膜。（3）有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水参与第二阶段的反应,而生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由[H]和O2结合生成的。2.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,两者的共同点是都有大量能量以热能形式散失。疑难3:有氧呼吸和无氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶和适宜的温度不需要O2,需要酶和适宜的温度反应场所细胞质基质（第一阶段）、线粒体（第二、三阶段）细胞质基质分解产物CO2和H2O乳酸或CO2和酒精能量转化有机物中的化学能转化为ATP中的化学能、热能有机物中的化学能转化为不彻底氧化产物中的化学能、ATP中的化学能、热能特点有机物彻底氧化分解，能量完全释放有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP意义①为生物体提供能量；②生物体代谢的枢纽联系第一阶段（从葡萄糖到丙酮酸）完全相同，之后在不同的条件、不同的场所和不同酶的作用下沿不同的途径形成不同的产物疑难4:解读呼吸作用曲线疑难5:呼吸作用易错点(1)无氧呼吸产物不同的原因:直接原因是参与催化反应的酶不同;根本原因是控制酶合成的基因不同。(2)无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。(3)呼吸作用中有H2O生成一定存在有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但对动物和人体而言,有CO2生成一定存在有氧呼吸,因为动物和人体无氧呼吸产物为乳酸。(4)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,丙酮酸进入线粒体被分解。(5)进行有氧呼吸不一定需要线粒体,如某些原核生物;真核细胞进行有氧呼吸则需要线粒体,无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等。(6)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是细胞无氧呼吸产生的酒精对根有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是细胞无氧呼吸产生的乳酸对胚有毒害作用。(7)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜,真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。疑难6:色素提取与分离实验异常原因分析收集到的滤液中绿色过浅的原因分析未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。（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（1）滤液细线不直；（2）滤液细线过粗3.滤纸条无色素带（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疑难7:光反应与暗反应的比较光反应阶段暗反应阶段条件光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质中物质变化水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的还原能量变化光能→ATP、NADPH中活跃化学能活跃化学能→有机物中稳定的化学能联系光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。疑难8:环境改变时光合作用各物质含量的变化分析1.“来源—去路”法分析各物质变化下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化（1）图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。（2）图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。（3）图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。（4）图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析（1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。（2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。疑难9:植物光合作用1.植物“三率”(1)植物“三率”间的内在关系a.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。b.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。c.总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。(2)植物“三率”的判定a.根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该数值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率;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。b.根据关键词判定:检测指标呼吸速率净光合速率总光合速率二氧化碳释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量氧气吸收量(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2.自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线的分析(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线:A.开始进行光合作用的点:b。B.光合作用与呼吸作用相等的点:c、e。C.开始积累有机物的点:c。D.有机物积累量最大的点:e。 a.光合作用强度与呼吸作用强度相等的点:D、H。b.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,即植物的光合作用强度>呼吸作用强度,植物表现为生长。疑难10:光合速率的测定方法1.“液滴移动法”(1)测定呼吸速率①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。③置于适宜温度环境中。④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。(2)测定净光合速率①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。②必须给予足够光照处理，且温度适宜。③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。(3)物理误差的校正：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，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。2.“黑白瓶法”：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。3.“称重法”：将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。呼吸作用有氧呼吸与无氧呼吸该考点基础层级训练内容为细胞呼吸的场所、过程、产物、实质等内容,重难、综合层级考查两种呼吸方式的区分判断。细胞呼吸的影响因素及应用该考点基础层级训练内容为细胞呼吸原理的实际应用的判定,重难层级考查影响细胞呼吸的因素的分析,往往与生产生活实践相结合。光合作用捕获光能的色素和结构本考点基础部分内容主要包括光合色素的种类、作用、分布及提取和分离、叶绿体的结构等内容,重难及综合部分主要考查光合色素与无机盐的关系、光合色素的区分、在光合作用中的相关作用等内容。光合作用本考点重点考查光合作用过程，光反应和暗反应中物质和能量的变化。总光合和净光合的关系及表示方法；影响光合作用的因素等。【真题再现】1．（2023·北京·统考高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（）A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATPD．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量2．（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（

）A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒3．（2023·湖北·统考高考真题）为探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A溶液处理斑马鱼，实验结果如下表。据结果分析，下列叙述正确的是（）A物质浓度（μg·L-1）指标01050100①肝脏糖原含量（mg·g-1）25．0±0．612．1±0．712．0±0．711．1±0．2②肝脏丙酮酸含量（nmol·g-1）23．6±0．717．5±0．215．7±0．28．8±0．4③血液中胰高血糖素含量（mIU·mg·prot-1）43．6±1．787．2±1．8109．1±3．0120．0±2．1A．由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高4．（2023·北京·统考高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（）A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大5．（2023·江苏·统考高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（）A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间6．（2023·天津·统考高考真题）下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是（

）A．HCO3-经主动运输进入细胞质基质B．HCO3-通过通道蛋白进入叶绿体基质C．光反应生成的H+促进了HCO3-进入类囊体D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应

细胞的能量供应和利用（二）第三节细胞呼吸的原理和应用考点1:细胞呼吸的方式1.细胞呼吸（1）概念：细胞呼吸是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，释放出能量并产生ATP的过程。（2）呼吸作用的实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。2.【探究实践】探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）实验材料：酵母菌①生物类型：真菌（真核生物）②代谢类型：异养兼性厌氧型③呼吸类型：有氧呼吸和无氧呼吸实验原理检测物质检测试剂实验现象CO2澄清石灰水变混浊（根据石灰水的混浊程度可比较CO2的多少）溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄(根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色时间长短可比较CO2的多少)酒精重铬酸钾溶液（酸性）由橙色变成灰绿色（3）实验思路：分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳。（4）分析变量①自变量:细胞呼吸的条件-有氧和无氧。②因变量:细胞呼吸的产物，酒精和CO2。③无关变量:影响实验结果的可变因素如温度、酵母菌活性。（5）实验步骤①配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)②检测CO2产生的多少的装置如图所示。③检测酒精的产生：从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。实验结果条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有氧变混浊程度高／快不变灰绿色无氧变混浊程度低／慢出现灰绿色（7）实验结论①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。②在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量CO2。考点2:有氧呼吸1.概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。2.反应的主要场所：线粒体。（1）线粒体内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。（2）线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。3.有氧呼吸过程①第一阶段：场所：细胞质基质物质变化：葡萄糖→2丙酮酸+4[H]产能情况：少量能量②第二阶段：场所：线粒体基质物质变化：2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]产能情况：少量能量③第三阶段：场所：线粒体内膜物质变化：24[H]+6O2→12H2O产能情况：大量能量4.总反应：C6H12O6+6O2→6CO2+12H2O+能量（1）物质变化：有机物（葡萄糖）→无机物（CO2+H2O）（2）能量变化：有机物中稳定的化学能→热能散失+ATP中活跃的化学能考点3:无氧呼吸1.概念（1）定义：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。（2）实质：细胞内有机物不彻底氧化分解，释放能量。2.过程（1）第一阶段：葡萄糖的分解（与有氧呼吸第一阶段相同）①场所：细胞质基质②反应：葡萄糖→2丙酮酸+4[H]+少量能量③实例：酵母菌、大多数高等植物（2）第二阶段：丙酮酸的不完全分解①场所：细胞质基质②反应：a.丙酮酸→2C2H5OH（酒精）+2CO2b.丙酮酸→2C3H6O3（乳酸）③实例：人和动物细胞，乳酸菌，某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚。（3）总反应：①酒精发酵：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量（少量）②乳酸发酵：C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量（少量）呼吸作用的意义（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。4.【拓展讨论】（1）在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。【答案】苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。（2）剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？【答案】剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。（3）病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？【答案】病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。（4）请据图分析：对于厌氧生物来说，无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但还要进行第二阶段反应的原因是：对于厌氧生物来讲，只要能不断地从食物中获得葡萄糖，细胞就能不停地通过无氧呼吸合成出用于生命活动的ATP。由于细胞中的NAD＋的含量不多，伴随着NADH的积累，NAD＋逐渐会被消耗。当NAD＋的含量很低的时候，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP,NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。（5）骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸的意义是什么？【答案】动物从外界获得有机物相对困难，丙酮酸转化成乳酸进入血液后运输到肝脏细胞，在肝脏细胞中可以转化成丙酮酸、葡萄糖或糖原来利用，减少了物质和能量的浪费。（6）请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？【答案】乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。（7）无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？【答案】无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。考点4:影响细胞呼吸的因素及应用1.O2浓度对细胞呼吸的影响（1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。（2）呼吸方式的判断：①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。（3）应用：①中耕松土促进根呼吸。②无氧发酵控制无氧环境。③低氧储存粮食、蔬菜、水果。2.温度对细胞呼吸的影响①解读：温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25℃～35℃之间。②应用：a.零上低温储存食物；b.大棚栽培在夜间和阴天适当降低温度以降低呼吸作用消耗的有机物；c.温水和面发得快。3.CO2浓度对细胞呼吸的影响①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。4.水对细胞呼吸的影响①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。5.内因①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。实例：生殖器官大于营养器官。6.细胞呼吸原理的应用（1）对有氧呼吸原理的应用①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。②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。③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。（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利用乳酸菌发酵可以制作泡菜、酸奶。③破伤风杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖,包扎伤口应选用透气的敷料,抑制破伤风杆菌的无氧呼吸;较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。④在种子的储存过程中,营造低温、低氧、干燥条件,抑制细胞呼吸,减少有机物消耗;保存新鲜果蔬时,营造低温、低氧条件,一来抑制细胞呼吸,二来避免进行无氧呼吸产酒精。第四节光合作用与能量转化考点1:捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取与分离实验原理①提取色素的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，用无水乙醇可提取叶绿体中的色素。②分离色素的原理：不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就越快，反之则慢。③分离色素的方法：纸层析法。（2）实验试剂①无水乙醇的作用：溶解色素、提取色素。②层析液的作用：分离色素。（3）实验步骤①色素提取称：称取5g绿叶；剪：剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中；加：二氧化硅-有助于研磨得充分；碳酸钙-防止研磨中色素被破坏；无水乙醇-溶解色素；磨：迅速、充分的进行研磨；滤：用单层尼龙布过滤，收集滤液。②色素的分离制：制备滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；画：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线，待滤液干后，再重画一到两次；析：纸层析色素，将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中。用棉塞塞紧试管口。(4)实验结果：滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带。【注意】（1）层析液易挥发，实验时要密封；（2）滤液细线不能插入层析液中，防止色素被溶解。叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素结果分析①色素带的条数与光合色素种类有关，四条色素带说明有四种光合色素；②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多;③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。2.捕获光能的色素和结构（1）叶绿体结构①外膜和内膜：将叶绿体内部与外界的细胞质基质分隔开，保证内部的光合作用集中在一个相对独立的区间不受干扰、高效有序地进行。②基质：呈液态，分布着大量与光合作用暗反应有关的酶。③类囊体：生物膜围成的囊状结构，分布着大量的光合色素和与光合作用光反应阶段有关的酶。④基粒：扩大了膜面积，有利于光合色素和与光反应相关的酶的附着。（2）叶绿体的功能：进行光合作用的场所。（3）叶绿体功能的实验证明【恩格尔曼实验一】①实验材料：水绵：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧菌：好氧细菌可确定释放O2的部位。②自变量：光照、黑暗；③因变量：需氧菌聚集部位；④结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。【恩格尔曼实验二】①实验分析A.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？【答案】这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。B.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？【答案】叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。（2）捕获光能的色素①种类绿叶中的色素绿叶中的色素叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）②捕捉光能的色素在细胞中的位置A.而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。B.每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。C.基质中有与光合作用有关的酶，少量DNA、RNA，核糖体。（3）不同色素对光的吸收差异光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光（4）功能①吸收、传递光能：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。绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素可以吸收和传递光能。②转换光能：少数处于特殊状态的叶绿素a有将光能转换成电能的作用。（5）影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。考点2:光合作用的原理和应用1.探索光合作用原理的部分实验（1）光合作用的概念与反应式叶绿体①概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。叶绿体光能②反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能③光合作用探索过程19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气1941年鲁宾、卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H18O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954年阿尔农在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随2.光合作用原理的基本过程根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。（1）光反应①场所：叶绿体内的类囊体薄膜上；②条件：光、色素、酶；③物质变化：水的光解：H2O→O2+H+NADPH的合成：H++NADP++2e-→NADPHATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能→ATP④能量变化：光能→ATP、NADPH中活跃的化学能。暗反应①条件：NADPH、ATP、酶；②场所：叶绿体基质；ATPNADPH③物质变化：CO2的固定：CO2＋C5→2C3ATPNADPHC3的还原：2C3(CH2O)+C5④能量变化：活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。（3）光反应与暗反应的联系光反应产生的NADPH、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料。（4）光合作用过程中元素的转移①O元素的转移途径：H18O→18O2C18O2→C3→(C18O)②C元素的转移途径：14CO2→14C3→(14CH2O)+14C5③H元素的转移途径:H2O→NADPH→(CH2O)。考点3:探究光照强度对光合作用强度的影响实验原理：叶片中含有气体会上浮，抽气叶片下沉，光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。实验装置分析(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯和烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。（3）无关变量①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…②烧杯中清水：等量,有足够的CO2NaHCO3缓冲液的作用是：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2（4）实验结果不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25℃）台灯灯泡的功率（W）404040台灯与烧杯的距离（cm）102030叶片漂起的数量5min00010min98915min109920min13101025min131011光照强度对光合作用强度有影响：在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用不断增强。【注意】叶片上浮的原因：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。考点4:光合作用的影响因素及其应用1.环境因素（1）光照强度①原理：光照强度通过影响植物的光反应影响光合速率。一定范围内，光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，这使得暗反应中C3的还原速率加快，从而使光合作用产物含量增加。②曲线分析：A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。AB段：光合<呼吸B点：光补偿点，光合作用强度=细胞呼吸强度。BC段：光合>呼吸C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。A点B点BC段AB段③总光合与净光合A.关系：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率B.关系图表示方法项目表示方法净光合速率（又称表观光合速率）O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量真正光合速率（又称实际光合速率）O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率（黑暗中测量）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量④应用：欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。温室生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。（2）二氧化碳浓度①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加;②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：施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。

大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量（3）温度①原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。②曲线分析AB段在B点之前，随着温度升高，光合速率增大B点酶的最适温度，光合速率最大BC段随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减少，50℃左右光合速率几乎为零③原理2:影响气孔开闭盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。（4）水分和矿质元素①原理a.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。b.矿质元素通过影响叶绿素等相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。②应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是：肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。2.内部因素（1）叶面指数①一定范围内随叶面积指数增大，总光合量不断增大，干物质积累量不断增加，呼吸量不断增加。②当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积指数增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。③生产应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长；合理密植。（2）叶龄OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，光合速率不断增加。AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定。BC：老叶时，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率下降。生产应用：农作物、果树管理后期应适当摘除老叶、残叶。3.外部因素（多因子影响）（1）光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断增大。Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。4.右图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：

①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。④依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。考点5:化能合成作用1.概念：某些细菌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，这种合成作用叫化能合成作用，这些细菌属于自养生物。2.化能合成作用与光合作用的比较（1）相同点：本质相同，都是将无机物合成有机物。（2）不同点：利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。疑难1:探究酵母菌细胞呼吸的方式(一)根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式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)。实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行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(二)种子萌发时呼吸速率的测定1．实验装置2．指标及原理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，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率3．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，为防止微生物的细胞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、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。4．实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，脂肪氧化分解时耗氧量高，产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液移动更明显。疑难2:有氧呼吸1.有氧呼吸总反应式及各元素的来源和去路（1）CO2在第二阶段产生,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基质。（2）O2参与了第三阶段,[H]和O2结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧全部来自O2,场所是线粒体内膜。（3）有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水参与第二阶段的反应,而生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由[H]和O2结合生成的。2.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,两者的共同点是都有大量能量以热能形式散失。疑难3:有氧呼吸和无氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶和适宜的温度不需要O2,需要酶和适宜的温度反应场所细胞质基质（第一阶段）、线粒体（第二、三阶段）细胞质基质分解产物CO2和H2O乳酸或CO2和酒精能量转化有机物中的化学能转化为ATP中的化学能、热能有机物中的化学能转化为不彻底氧化产物中的化学能、ATP中的化学能、热能特点有机物彻底氧化分解，能量完全释放有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP意义①为生物体提供能量；②生物体代谢的枢纽联系第一阶段（从葡萄糖到丙酮酸）完全相同，之后在不同的条件、不同的场所和不同酶的作用下沿不同的途径形成不同的产物疑难4:解读呼吸作用曲线疑难5:呼吸作用易错点(1)无氧呼吸产物不同的原因:直接原因是参与催化反应的酶不同;根本原因是控制酶合成的基因不同。(2)无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。(3)呼吸作用中有H2O生成一定存在有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但对动物和人体而言,有CO2生成一定存在有氧呼吸,因为动物和人体无氧呼吸产物为乳酸。(4)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,丙酮酸进入线粒体被分解。(5)进行有氧呼吸不一定需要线粒体,如某些原核生物;真核细胞进行有氧呼吸则需要线粒体,无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等。(6)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是细胞无氧呼吸产生的酒精对根有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是细胞无氧呼吸产生的乳酸对胚有毒害作用。(7)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜,真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。疑难6:色素提取与分离实验异常原因分析收集到的滤液中绿色过浅的原因分析未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分。使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低。（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（1）滤液细线不直；（2）滤液细线过粗3.滤纸条无色素带（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疑难7:光反应与暗反应的比较光反应阶段暗反应阶段条件光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质中物质变化水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的还原能量变化光能→ATP、NADPH中活跃化学能活跃化学能→有机物中稳定的化学能联系光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。疑难8:环境改变时光合作用各物质含量的变化分析1.“来源—去路”法分析各物质变化下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化（1）图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。（2）图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。（3）图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。（4）图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析（1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。（2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。疑难9:植物光合作用1.植物“三率”(1)植物“三率”间的内在关系a.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。b.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。c.总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。(2)植物“三率”的判定a.根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该数值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率;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。b.根据关键词判定:检测指标呼吸速率净光合速率总光合速率二氧化碳释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量氧气吸收量(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2.自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线的分析(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线:A.开始进行光合作用的点:b。B.光合作用与呼吸作用相等的点:c、e。C.开始积累有机物的点:c。D.有机物积累量最大的点:e。 a.光合作用强度与呼吸作用强度相等的点:D、H。b.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,即植物的光合作用强度>呼吸作用强度,植物表现为生长。疑难10:光合速率的测定方法1.“液滴移动法”(1)测定呼吸速率①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。③置于适宜温度环境中。④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。(2)测定净光合速率①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。②必须给予足够光照处理，且温度适宜。③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。(3)物理误差的校正：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，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。2.“黑白瓶法”：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。3.“称重法”：将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。呼吸作用有氧呼吸与无氧呼吸该考点基础层级训练内容为细胞呼吸的场所、过程、产物、实质等内容,重难、综合层级考查两种呼吸方式的区分判断。细胞呼吸的影响因素及应用该考点基础层级训练内容为细胞呼吸原理的实际应用的判定,重难层级考查影响细胞呼吸的因素的分析,往往与生产生活实践相结合。光合作用捕获光能的色素和结构本考点基础部分内容主要包括光合色素的种类、作用、分布及提取和分离、叶绿体的结构等内容,重难及综合部分主要考查光合色素与无机盐的关系、光合色素的区分、在光合作用中的相关作用等内容。光合作用本考点重点考查光合作用过程，光反应和暗反应中物质和能量的变化。总光合和净光合的关系及表示方法；影响光合作用的因素等。【真题再现】1．（2023·北京·统考高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，