2025版高考生物一轮复习第3单元第1讲ATP和酶教学案苏教版必修1

PAGE2-第1讲ATP和酶[考纲展示]1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)3.试验：探究影响酶活性的因素考点一|ATP的结构和功能1．ATP的结构(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。2．ATP和ADP的相互转化(1)转化缘由：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键简单断裂与合成。(2)转化关系及过程比较：项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up10(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up10(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位(3)ATP与ADP相互转化的反应式。3．ATP的主要来源和功能(1)来源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(动物和人：呼吸作用。,绿色植物：呼吸作用和光合作用。))(2)功能：细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的干脆来源。[推断与表述]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×)提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤，1个核糖和3个磷酸基团。(2)ATP水说明放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)(3)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)提示：细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态。(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(×)提示：无氧呼吸也能产生ATP。2．思索回答(规范表述)(1)ATP由哪几个小分子组成？提示：由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成。(2)人的心肌细胞比口腔上皮细胞新陈代谢旺盛，那么心肌细胞比口腔上皮细胞含有的ATP多吗？提示：ATP在细胞中的含量很少，心肌细胞含有的ATP并不比口腔上皮细胞多，只是ATP与ADP的相互转化快速。1．ATP的再生和功能(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。(3)ATP水说明放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思索等。2．ATP产生速率与O2供应量之间的关系(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供应量超过肯定范围后，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。◎考法1考查ATP的结构及其合成和利用1．(2024·菏泽期中)下列关于ATP的叙述，正确的是()A．ATP分子由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成B．细胞缺氧时细胞质基质中不能合成ATPC．细胞代谢加快时，ATP与ADP间的转化加快D．线粒体和叶绿体合成的ATP均可用于物质跨膜运输C[ATP分子由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成，A错误；细胞缺氧时细胞质基质中进行无氧呼吸，能合成ATP，B错误；细胞代谢加快时，ATP与ADP间的转化也会加快，C正确；叶绿体合成的ATP只用于暗反应，D错误。]2．(2024·福建师大附中期中)ATP是细胞的能量通货，是生命活动的干脆能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是()图1图2A．图1中的a可以成为RNA的组成单位之一，b、c为高能磷酸键B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量C．ATP与ADP快速转化依靠于酶的催化作用具有高效性D．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解D[a表示腺嘌呤核糖核苷酸，b、c为高能磷酸键，A正确；ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键易断裂并释放能量，B正确；酶的催化具有高效性，可催化ATP与ADP的快速转化，C正确；植物细胞中的ATP可通过光合作用产生，D项错误。][误区警示]1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。2．误认为细胞中含有大量ATP生命活动须要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要供应能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满意生命活动的须要。◎考法2ATP和酶的综合考查3．(2024·长春高三质检)下列有关酶和ATP的叙述中，正确的是()A．催化ATP合成和水解的酶相同B．酶合成过程伴随ATP的合成C．酶催化的化学反应都消耗ATPD．ATP和某些酶都含有腺嘌呤D[酶具有专一性，催化ATP合成和水解的酶是不同的，A错误；酶合成过程伴随ATP的水解，B错误；酶催化的化学反应不肯定须要消耗ATP，如催化的放能反应还能释放能量产生ATP，C错误；ATP和某些酶(RNA)都含有腺嘌呤，D正确。]4．(2024·宁夏银川一中月考)ATP(甲)是生命活动的干脆能源物质，据图推断下列叙述正确的是()A．在主动运输过程中，乙的含量会明显增加B．丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D．甲→乙和乙→丙过程中，其催化作用的酶空间结构相同C[生物体内ATP、ADP的含量比较少，且处于动态平衡；丙中含有一个一般磷酸键；甲→乙和乙→丙是不同的酶促反应，酶种类不同，其空间结构不同。]考点二|酶的本质、作用和特性1．酶的本质与作用(1)本质与作用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主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能催化作用(2)作用机理①活化能：分子从常态转变为简单发生反应的活跃状态所须要能量。②作用机理：降低化学反应的活化能。2．酶的特性(1)高效性①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。(填字母)②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，即酶的催化效率更高。(2)专一性①图形分析a．写出图中所示的化学反应：Beq\o(→,\s\up10(A))E＋F。b．图中C、D表示不能(填“能”或“不能”)被该酶催化的物质。②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温柔：在最相宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。[推断与表述]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)酶的基本组成单位是氨基酸。(×)提示：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。(2)酶供应了反应过程所必需的活化能。(×)提示：酶的作用是降低活化能。(3)酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)(4)高温柔低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)提示：低温不破坏酶的结构。(5)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×)提示：酶适合保存在低温条件下。2．思索回答(规范表述)如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变更过程。(1)图中ab段的含义是什么？提示：ab段表示酶所降低的该化学反应所需的活化能。(2)该反应是吸能反应还是放能反应？你推断的依据是什么？提示：放能反应。终态产物P所含的能量低于初态反应物A所含的能量。影响酶促反应的因素(1)温度和pH图甲和图乙显示：①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。②在肯定温度(pH)范围内，随温度(pH)的上升，酶的催化作用增加，超过这一范围，酶的催化作用渐渐减弱。③过酸、过碱、高温都会破坏酶的空间结构使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子空间结构未被破坏，温度适当上升酶可复原活性。从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变更不影响酶作用的最适温度或pH。(2)底物浓度和酶浓度甲乙①甲图：在其他条件相宜、酶量肯定的状况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到肯定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。②乙图：在底物足够、其他条件相宜的状况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。◎考法1考查对酶的本质、作用和特性的理解1．(2024·北京顺义区期末)下列有关生物体内的酶叙述，正确的是()A．酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸B．酶活性的变更与酶所处的环境的变更无关C．酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丢失D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度均是37℃C[酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶活性与其所处的作用条件有关，B错误；酶的空间结构破坏会导致其活性部分或全部丢失，C正确；唾液淀粉酶应低温保存，D错误。]2．(2024·潍坊期中联考)下列有关酶的叙述，正确的是()A．在人体的生命活动中，酶可起到催化和调整作用B．与无机催化剂不同，酶能降低化学反应的活化能C．酶都是由内分泌细胞合成的，具有高效性D．酶的作用条件比较温柔，高温可使酶失活D[在人体的生命活动中，酶起催化作用，不起调整作用，A项错误；与无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能更显著，B项错误；一般来说，活细胞都能产生酶，具有高效性，C项错误；酶的作用条件比较温柔，高温会破坏酶分子的结构，使酶失活，D项正确。]◎考法2结合坐标图考查酶的作用和特性[解题指导]“四步法”分析酶促反应曲线1．识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。2．析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变更而变更。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。3．明点(特别点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特别条件下的交点等表示的生物学含义。4．推断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，依据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线干脆标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，推断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。3．(2024·龙岩高三期末)图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性，图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度影响的状况。下列说法正确的是()甲乙A．若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性渐渐上升B．植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同C．a、b酶活性相同时，温度对酶的影响相同D．c酶的最适温度应大于40℃B[据图分析可知，人的淀粉酶在pH略微偏碱性的环境中活性最高，若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性渐渐降低，A错误；植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同，如图中两条曲线的交点，B正确；a、b酶活性相同时，温度对酶的影响可能相同，也可能不同，C错误；c酶的最适温度可能等于或大于40℃，D错误。]4．如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝B时H2O2分解产生的O2量随时间的变更。若该酶促反应过程中变更某一初始条件，以下变更正确的是()A．pH＝A时，E点下降，D点左移B．pH＝C时，E点为0C．温度降低时，E点不移动，D点右移D．H2O2量增加时，E点不移动，D点左移C[O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH＝B时相比，pH＝A时酶的活性下降，E点不变，D点右移；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；温度降低时酶的活性降低，E点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，D点右移；增加H2O2量，E点上移，D点右移。]◎考法3考查酶特性的相关试验探究5．(2024·潍坊期中)取5支试管，编号1、2、3、4、5，分别加入1.0mol/L的过氧化氢溶液2mL，进行下列试验，据表分析下列叙述错误的是()试管编号12345加入物质蒸馏水锈铁钉肝脏研磨液煮沸冷却的肝脏研磨液肝脏研磨液＋NaOH试验结果无气泡少量气泡大量气泡无气泡无气泡A．在1号、2号、3号组成的比照试验中，温度是重要的无关变量B．2号和3号比照，说明酶有高效性C．3号比1号反应速率快是因为酶为反应过程供能D．3号和4号、5号比照，说明温度、pH会影响酶活性C[酶不能为化学反应供应能量，3号比1号反应速率快是因为酶降低了化学反应的活化能。]6．(2024·湖北模拟)某同学进行了下列有关酶的试验：甲组：淀粉溶液＋簇新唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀乙组：蔗糖溶液＋簇新唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？下列叙述正确的是()A．丙组的试验结果是“不出现砖红色沉淀”B．三组试验都应始终在37℃条件下进行C．该同学的试验目的是验证酶的专一性D．可用碘液代替斐林试剂进行检测C[丙组的试验结果应是“出现砖红色沉淀”，A项错误；三组试验加入斐林试剂后还应进行水浴加热，B项错误；甲组和乙组比照，乙组和丙组比照验证了酶的专一性，C项正确；碘液只能检测淀粉是否分解，不能检测蔗糖是否分解，因此不能用碘液代替斐林试剂进行检测，D项错误。][方法总结]对比法验证酶的高效性和专一性1．验证酶的高效性设计思路：将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行比照，验证酶的催化效率比无机催化剂高。设计方案示例：2．验证酶的专一性设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。设计方案示例：结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。说明：若验证某种详细酶的专一性，设计思路应当是该种酶作用与不同种底物。考点三|探究影响酶活性的因素(试验)1．试验原理(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。(2)探究温度对酶活性的影响①反应原理②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，依据是否出现蓝色及蓝色的深浅来推断酶的活性。(3)探究pH对酶活性的影响①反应原理：2H2O2eq\o(→,\s\up10(过氧化氢酶))2H2O＋O2(反应式)。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的状况来检验O2产生量的多少。2．试验流程与结论(1)探究温度对酶活性的影响试验操作试管编号123变量分析加入α­淀粉酶溶液1mL1mL1mL无关变量限制温度60℃水浴沸水浴冰水浴自变量加入淀粉溶液2mL2mL2mL无关变量一段时间后混合混合混合无关变量滴加碘液1滴1滴1滴试验现象不变蓝变蓝变蓝因变量试验结论高温、低温都影响酶的活性(2)探究pH对酶活性的影响试验操作内容试管1试管2试管3注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴注入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH注入等量的3%的过氧化氢溶液2mL2mL2mL视察试验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生将点燃的卫生香插入试管内液面的上方燃烧猛烈燃烧较弱燃烧较弱试验结论过酸、过碱都影响酶的活性1．试验变量限制的三个原则试验变量限制原则实例自变量单一变量原则探究温度对酶活性的影响试验中只有温度一个自变量无关变量等量相宜原则探究温度对酶活性的影响试验中pH为无关变量，不但相同，还要相宜因变量可观测性原则探究温度对酶活性的影响试验中，依据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不行观测地反应直观地显现出来，便于试验结果的观测2.试验材料的选择(1)若选择淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，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，而该试验中需严格限制温度。(2)在探究酶的相宜温度的试验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作试验材料，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，从而影响试验结果。(3)不选用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，因为强酸强碱催化淀粉水解，这样试验中就存在两个试验变量，使试验结果受到干扰。3．试验操作过程(1)影响酶活性的因素主要有温度、pH等。当考查其中一种因素对酶活性的影响时，其他因素是无关变量，要在试验过程中保持相同且相宜。(2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，肯定要把酶和底物在各自的温度或pH下处理一段时间，然后再混合。1．(2024·龙岩高三质检)某探讨小组利用3%鸡肝匀浆、3%H2O2溶液、pH缓冲液等，在相宜温度下探究pH对过氧化氢酶活性的影响，试验结果如下表。该试验能得出的结论是()pH3.05.07.09.011.0酶活性(产生的气泡个数/30)48252010A．过氧化氢酶具有高效性B．鸡肝匀浆中过氧化氢酶最适pH肯定为7.0C．pH为7.0时提高温度，酶活性会提高D．过氧化氢酶对酸性环境的耐受性低D[此试验不涉及无机催化剂催化过氧化氢，无法说明过氧化氢酶具有高效性，A错误；表中设置的pH梯度不是足够小，因此过氧化氢酶的最适pH不肯定是7，B错误；题目给定的为相宜温度，因此当温度提高时，酶的活性会降低，C错误。]2．(2024·福建模拟)某生物爱好小组为了探究pH对某种酶活性的影响，做了如下试验。试验步骤：一、取3支干净的试管，编号为A、B、C，分别加入等量的酶溶液；二、在每支试管中加入等量的底物溶液；三、在A、B、C试管中加入等量的缓冲液，使pH分别稳定在5.0、7.0、9.0；四、将3支试管置于不同的温度下，定时检测产物浓度。请回答下列问题：(1)上述试验步骤中存在两处明显错误，请更正。____________________________________________________________________________________________________________。(2)在试验操作正确的状况下，试验结果如图。①该试验中酶促反应速率用________________________表示。试验起先1min后A组产物浓度不再增加的缘由是______________________________________________________。②为进一步探究该酶作用的最适pH，应在pH为________范围开展试验。解析：(1)试验步骤中，酶溶液和底物溶液混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定的pH之前酶就发挥了作用，试验结果不精确。试验探讨的是pH对酶活性的影响，温度是无关变量，应相宜且相同。(2)该酶促反应速率是用单位时间内产物的生成量来表示的。1min后A组产物不再增加的缘由是底物完全分解。该酶的最相宜pH在0～7之间。答案：(1)应将步骤二、三依次调换；步骤四更正为：将3支试管置于最适温度(或相同且相宜温度)下，定时检测产物浓度(2)单位时间内产物的生成量(或单位时间内产物浓度的变更量)底物的量有限(或底物浓度是肯定的)0～7.0(或大于0小于7)真题体验|感悟高考淬炼考能1．(2024·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()A．在细胞中，核外没有参加DNA合成的酶B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37℃C[本题考查酶的种类、分布、特性与保存。在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参加DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外相宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在相宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生变更，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37℃，但保存时应在低温条件下，D错误。]2．(2024·全国卷Ⅰ)若除酶外全部试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作依次合理的是()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C[在测定酶活力的试验中，酶与底物混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定pH之前酶就发挥了作用，试验结果不精确，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]3．(2015·海南高考)ATP是干脆为细胞生命活动供应能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是()A．酒精发酵过程中有ATP生成B．ATP可为物质跨膜运输供应能量C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成D[ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。]4．(2024·全国卷Ⅱ)为了探讨温度对某种酶活性的影响，设置三个试验组：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，假如A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会________。(3)假如在时间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________，缘由是______________________________________________________。(4)生物体内酶的化学本质是________________，其特性有____________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。解析：(1)在60℃条件下，反应的最终产物浓度比20℃和40℃条件下小许多，说明酶在60℃条件下最终失活。20℃与40℃条件下相比，40℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，假如A组温度提高10℃变成30℃，由该酶活性随温度的变更规律可知，30℃条件下的该酶活性大于20℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A组和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此假如在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的状况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且须要相宜的温度和pH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高效性和专一性第2讲光合作用(Ⅰ)[考纲展示]1.光合作用的基本过程(Ⅱ)2.试验：叶绿体色素的提取和分别考点一|捕获光能的色素和叶绿体的结构1．叶绿体中色素的种类和颜色色素的种类色素的颜色叶绿素叶绿素a蓝绿色叶绿素b黄绿色类胡萝卜素叶黄素黄色胡萝卜素橙黄色2.叶绿体中色素的汲取光谱分析由图可以看出：(1)色素的功能：叶绿素主要汲取红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要汲取蓝紫光。(2)色素汲取光的范围：可见光的波长范围大约是390～790nm，一般叶绿体中的色素只汲取可见光，对红外光和紫外光不汲取。3．叶绿体的结构与功能(1)结构eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(外部：①双层膜,内部\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(②基质：含有与暗反应有关的酶,③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有,色素和与光反应有关的酶))))↓确定(2)功能：进行光合作用的场所。↑证明(3)恩格尔曼的试验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照耀的部位。[推断与表述]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)叶绿素a和b主要汲取红光和蓝紫光。(√)(2)液泡中色素汲取的光能用于光合作用。(×)提示：叶绿体中色素汲取的光能用于光合作用。(3)叶片黄化，叶绿体对红光的汲取增多。(×)提示：叶片黄化，说明叶绿体中的叶绿素削减，所以汲取红光削减。(4)光合作用须要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(×)提示：基质中有酶分布，但没有色素。(5)没有叶绿体，细胞不能进行光合作用。(×)提示：蓝藻细胞没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素能进行光合作用。2．思索回答(规范表述)(1)为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。提示：因为叶绿体中的色素几乎不汲取绿光，绿光被反射出来，所以叶片一般呈现绿色。(2)入秋后，叶片渐渐变黄，试说明其缘由。提示：入秋后，气温渐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量削减，类胡萝卜素含量增加，导致叶片变黄。(3)温室或大棚种植蔬菜时，最好选择什么颜色的玻璃或塑料薄膜？说明缘由。提示：无色透亮有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用；而无色透亮的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各种色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。1．叶绿体中的色素与叶片的颜色色素与叶片颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光汲取最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄叶色变红秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷渐渐降解，叶子呈现红色2.影响叶绿素合成的三大因素3．叶绿体的结构与其功能相适应的特点(1)叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成，有巨大的膜面积。(2)叶绿体的类囊体薄膜上分布有汲取光能的色素。(3)叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。◎考法1考查叶绿体中色素的种类和作用1．(2024·淄博模拟)下列关于叶绿体色素在光合作用过程中作用的描述，错误的是()A．叶绿体色素与ATP的合成有关B．叶绿体色素参加ATP的分解C．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关D．叶绿体色素能汲取和传递光能B[叶绿体色素具有汲取、传递和转化光能的作用，并伴随着水的光解和ATP的合成过程，故A、C、D项正确，B项错误。]2．将可见光通过三棱镜后照耀到绿色植物叶片的某种色素提取液上，可获得该汲取光谱(图中的数字表示光的波长，单位为mm，暗带表示溶液汲取该波长的光后形成的光谱)。则该色素是()A．类胡萝卜素 B．叶黄素C．胡萝卜素 D．叶绿素aD[叶绿体中的叶绿素主要汲取红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要汲取蓝紫光。从图中可以看出，该色素主要汲取了红光和蓝紫光，所以该色素为叶绿素a。]◎考法2考查叶绿体的结构和功能3．(2024·重庆南开中学月考)下列关于叶绿体的叙述，正确的是()A．叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积B．叶绿体基质中NADP＋能形成NADPHC．类囊体薄膜上的光合色素都可以汲取蓝紫光D．类囊体薄膜中的酶可催化CO2的固定和还原C[叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜而是类囊体薄膜，A项错误；NADP＋形成NADPH的场所是基粒，B项错误；类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能汲取蓝紫光，C项正确；催化CO2的固定和还原的酶存在叶绿体的基质中，D项错误。]4．(2024·福建泉州模拟)在水稻叶肉细胞的叶绿体中，不会都发生的生理过程是()A．二氧化碳的生成与利用B．遗传信息的转录与翻译C．NADPH的生成与利用D．ATP的合成与水解A[叶绿体的基质可以发生二氧化碳的利用，但叶绿体中不会有二氧化碳的生成，A符合题意。叶绿体中因为含有少量DNA和RNA，所以能进行遗传信息的转录和翻译，B不符合题意。叶绿体中进行光合作用的光反应会产生NADPH，然后在暗反应中会利用NADPH，C不符合题意。在光反应中能合成ATP，在暗反应中会利用ATP，D不符合题意。]考点二|光合作用过程1．光合作用的总反应式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up10(光能),\s\do15(叶绿体))(CH2O)＋O2。2．光合作用的过程(1)依据上图分析光反应与暗反应的区分过程Ⅰ.光反应Ⅱ.暗反应场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素和酶多种酶原料水、NADP＋、ADP、Pi[H](NADPH)、ATP、CO2产物[H](NADPH)、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi物质变更①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up10(光能))[H]＋O2②ATP的合成：ADP＋Pieq\o(→,\s\up10(光能),\s\do15(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up10(酶))2C3②C3的还原：2C3eq\o(→,\s\up10(ATP、[H]),\s\do15(酶))(CH2O)＋C5能量变更光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能(2)依据如图分析光反应与暗反应的联系①光反应为暗反应供应ATP和NADPH。②暗反应为光反应供应ADP、Pi、NADP＋。[推断与表述]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。(√)(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(×)提示：H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(3)只供应光照，不供应CO2，植物可独立进行光反应。(×)提示：在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。(4)在其他条件相宜状况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中马上起先连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5化合物含量都快速增加。(×)提示：突然停止光照后，C3增加，C5削减。(5)正常生长的绿藻，照光培育一段时间后，用黑布快速将培育瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定马上停止。(×)提示：光反应停止后，光反应产生的[H]和ATP仍可被暗反应利用一段时间。(6)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。(√)2．思索回答(规范表述)(1)光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用有什么不同？提示：光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动。(2)若突然停止对某正常植物的CO2供应，则该植物的叶绿体中C3的含量如何变更？尝试分析其变更缘由。提示：略微削减。当CO2供应停止时，叶肉细胞间隙CO2浓度降低，CO2的固定速率降低。而光照强度不变的状况下，[H]、ATP的供应速率不变，C3的还原速率几乎不变，这样，短时间内，C3的生成量削减，消耗量不变，故叶绿体中C3的含量会略有削减。1．光合作用C、H、O的转移途径(1)H：3H2Oeq\o(→,\s\up10(光反应))[3H]eq\o(→,\s\up10(暗反应))(C3H2O)。(2)C：14CO2eq\o(→,\s\up10(CO2的固定))14C3eq\o(→,\s\up10(C3的还原))(14CH2O)。(3)O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up10(光反应))18O2；C18O2eq\o(→,\s\up10(CO2的固定))C3eq\o(→,\s\up10(C3的还原))(CHeq\o\al(18,2)O)。2．环境变更时间合作用各物质含量的变更分析(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变更(2)物质含量变更的比较条件光照由强到弱，CO2供应不变光照由弱到强，CO2供应不变CO2供应由足够到不足，光照不变CO2供应由不足到足够，光照不变C3含量增加削减削减增加C5含量削减增加增加削减[H]和ATP的含量削减增加增加削减(CH2O)的合成量削减增加削减增加(3)“模型法”表示C3和C5的含量变更①以上分析只表示条件变更后短时间内各物质相对含量的变更。②以上各物质变更中，C3和C5含量的变更是相反的，[H]和ATP含量变更是一样的。◎考法1考查光合作用过程1．(2024·临沂市期末)如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。有关分析错误的是()A．图中A为氧气，可部分释放到空气中B．图中B为NADPH，外界CO2浓度上升时，B的含量短暂上升C．该过程消耗的NADP＋和C来自于叶绿体基质D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中B[水的光解产物是氧气和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中，A正确；图中B是在NADP＋、H＋和电子参加下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度上升时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量短暂降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。]2.如图为大豆叶片叶肉细胞光合作用暗反应阶段的示意图，下列叙述正确的是()A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B．CO2可干脆被[H]还原，再经过一系列的变更形成糖类C．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会上升C[1分子C5与1分子CO2结合，形成2分子C3的过程称为CO2的固定，由图可知，该过程没有消耗ATP，不会将ATP中的化学能转变为C3中的化学能，A错误。CO2须要先被固定为C3后才能被[H]还原，再经过一系列的变更形成糖类和C5，B错误。暗反应过程中，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变更形成糖类，另一些接受能量并被还原的C3则经过一系列的化学变更形成C5，从而使暗反应阶段的化学反应持续地进行下去，C正确。光照强度由强变弱时，光反应阶段产生的ATP和[H]削减，导致C5的产生量下降，而CO2的固定在短时间内不受影响，故短时间内C5含量下降，D错误。][误区警示]1．误认为光反应中产生的ATP，可用于各项生命活动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．误认为没有暗反应，光反应能独立进行光反应为暗反应供应[H]和ATP，因此没有光反应，暗反应不能进行。在暗反应不能进行时，因光反应产生的[H]和ATP的积累，光反应也要停止。3．误认为光合作用只能在叶绿体中进行蓝藻无叶绿体，但蓝藻细胞中含有汲取光能的色素和催化光合作用的酶，也可进行光合作用。◎考法2考查环境条件变更对光合作用中物质含量的影响[解题指导]三步法推断C3和C5含量的变更第一步：明确光合作用过程中物质的来源与去路：(1)ATP和[H]来源于Ⅰ过程，消耗于Ⅲ过程。(2)C3来源于Ⅱ过程，消耗于Ⅲ过程。(3)C5来源于Ⅲ过程，消耗于Ⅱ过程。其次步：分析外界条件的变更对光合作用过程的影响：(1)假如光照强度发生变更，则干脆影响过程Ⅰ，依次影响过程Ⅲ、Ⅱ。(2)假如CO2浓度变更，则干脆影响过程Ⅱ，依次影响过程Ⅲ、Ⅰ。第三步：依据外界条件的变更确定其影响C3和C5含量的变更：(1)在CO2供应不变时，变更光照条件：强→弱：ATP和[H]削减，C3还原减弱，C3消耗削减，C5产生削减，则C3含量增多，C5含量削减；反之则相反。(2)在光照不变时，变更CO2供应：足够→不足：CO2固定减弱，C3产生削减，C5消耗削减，则C3含量削减，C5含量增多；反之则相反。3．(2024·菏泽检测)如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变更。若其次天中午天气由光照猛烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变更、C5含量的变更分别相当于曲线中的()A．c→d段(X)，b→c段(Y)B．d→e段(X)，d→e段(Y)C．d→e段(Y)，c→d段(X)D．b→c段(Y)，b→c段(X)B[光照猛烈转向阴天时，叶绿体中C3含量增多、C5含量削减。]4．(2024·衡水中学月考)光合作用的暗反应阶段主要包括：C5和CO2结合生成C3，C3经一系列变更生成糖类和C5。为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依靠光，科学家利用小球藻进行试验，结果如图所示。请回答下列问题：(1)利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻供应14CO2后，应怎样处理？____________________________________________________________________________________________________________。(2)暗反应阶段间接依靠光照的反应是______________________，做出此推断的依据是____________________________________________________________________。(3)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，短时间内细胞中C3和C5含量的变更趋势分别是_____________________________________________________________________________。解析：(1)据题意可知：欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻供应14CO2后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质。(2)分析图示可知：当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量上升而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关，据此可推断：暗反应阶段间接依靠光照的反应是C3经一系列变更生成糖类和C5。(3)若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，导致CO2和C5结合形成C3和CO2固定过程减弱，新生成的C3削减，而原有的C3接着被还原为C5和糖类，所以短时间内细胞中C3含量降低，C5含量上升。答案：(1)每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质(2)C3经一系列变更生成糖类和C5当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量上升而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关(3)C3含量降低，C5含量上升考点三|叶绿体中色素的提取和分别(试验)1．试验原理有机溶剂无水乙醇溶解度2．试验步骤3．试验结果色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢1．试验留意事项留意事项操作目的提取色素选簇新绿色的叶片使滤液中色素含量高研磨时加无水乙醇溶解色素加少量SiO2和CaCO3研磨充分和爱护色素快速、充分研磨防止乙醇过度挥发，充分溶解色素盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分别色素滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散滤液细线要细、齐、直使分别出的色素带平整不重叠滤液细线干燥后再画一两次使分别出的色素带清楚分明滤液细线不触及层析液防止色素干脆溶解到层析液中2.绿叶中色素提取和分别试验异样现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的缘由分析①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②运用放置数天的绿叶，滤液色素(叶绿素)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，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一样造成的。(3)滤纸条看不到色素带：①遗忘画滤液细线；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。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：遗忘加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。1．(2024·河北三市联考)下列有关绿叶中色素的提取和分别试验的叙述中，正确的是()A．叶绿素的提取须要加入层析液作为提取液B．过滤时应运用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口C．分别色素时应将滤液细线置于层析液中D．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列依次不同B[提取叶绿素运用无水乙醇，层析液用于分别色素；过滤时运用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分别色素时不能将滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层析后，在滤纸上的排列依次相同，色素带粗细可能不同。]2.从种植于室内一般光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分别，结果如图。下列推断正确的是()A．室内植物叶片偏黄B．室外植物叶片偏绿C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量D[纸层析法从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。由图可知，室内植物叶绿素含量多于室外植物，因此室内植物偏绿，室外植物偏黄；室外植物胡萝卜素含量少于叶黄素含量；室内植物叶绿素a含量多于叶绿素b含量。]3．(2024·河北冀州中学其次次段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关比照试验流程。下列叙述错误的是()A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨B．色素在滤纸条上分别的缘由是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同C．试验结果①可说明叶绿素合成须要光照D．试验结果②表明韭菜中提取的色素汲取光的种类更多B[提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A正确；色素在滤纸条上分别的缘由是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；试验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成须要光照，C正确；试验结果②表明韭菜中提取的色素汲取光的种类更多，D正确。]4．某生物小组以簇新菠菜叶为材料进行叶绿素提取的探究试验，结果如下表：试验一试验二二氧化硅粒径/目用量/g205010020013579叶绿素含量/mg·g－10.6110.6990.5930.5920.4900.6480.6100.5750.553注：“目”表示颗粒大小的单位，且目数越大粒径越小；“叶绿素含量”表示每克叶中叶绿素的提取量。回答下列问题：(1)以上试验的目的是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)提取叶绿素的试验原理是________________________________________________________________________________________________________________________________，试验中二氧化硅的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)依据试验一的结果，试验二最好选用________目的二氧化硅。在试验二中，粒径大小属于________变量。(4)若试验运用的菠菜培育于缺镁培育液中，则提取到的叶绿素含量将________(填“上升”“下降”或“不变”)。解析：(1)试验一的自变量是二氧化硅的粒径，试验二的自变量是二氧化硅的用量，两个试验的因变量是叶绿素含量，因此试验目的是探究二氧化硅粒径和用量对叶绿素提取量的影响。(2)叶绿素可以溶于无水乙醇等有机溶剂中，提取叶绿素时加入二氧化硅的作用是有助于研磨充分。(3)由试验一可知粒径为50目时提取叶绿素含量最多；试验二二氧化硅的用量是自变量，粒径大小是无关变量。(4)镁是合成叶绿素的必需元素，在缺镁的培育液中培育，提取到的叶绿素含量将下降。答案：(1)探究二氧化硅粒径和用量对叶绿素提取量的影响(2)叶绿素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中有助于研磨得充分(3)50无关(4)下降真题体验|感悟高考淬炼考能1．(2024·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在相宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色渐渐变为无色。该反应过程中()A．须要ATP供应能量B．DCIP被氧化C．不须要光合色素参加D．会产生氧气D[