資源簡介

1．(必修1 P78圖5-1)酶作為生物催化劑，與無機催化劑相比，在發揮作用的過程中具有的共同點是①化學反應前后其數量和性質不變；②加快化學反應的速率，縮短達到化學平衡的時間，但不能改變平衡點；③二者都能降低化學反應的活化能。
2．(必修1 P79“思考·討論”)刀豆種子脲酶含量相當高，該酶能使尿素分解成氨和二氧化碳。薩姆納用丙酮作溶劑來提取脲酶，脲酶的本質是蛋白質。只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。
3．(必修1 P84“相關信息”)一般來說，動物體內的酶最適溫度在35～40 ℃；植物體內的酶最適溫度在40～50 ℃；細菌和真菌體內的酶最適溫度差別較大，有的酶最適溫度可高達70 ℃。動物體內的酶最適pH大多在6.5～8.0，但是胃蛋白酶的最適pH為1.5；植物體內的酶最適pH大多為4.5～6.5。
4．(必修1 P84“與社會的聯系”)20世紀60年代以前，醫院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法來生產的。
5.(必修1 P85“科學·技術·社會”)利用加酶洗衣粉洗滌衣服時，絲綢和毛皮類衣物不能用加酶洗衣粉來洗滌，原因是加酶洗衣粉中含有蛋白酶，會損壞絲綢和毛皮類衣物的蛋白質纖維。加酶洗衣粉使用的水溫一般在50 ℃以下，切記不能用沸水，原因是高溫會使酶失去活性。
6．(必修1 P87正文)人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉化為ADP，以供運動之需。但人體內ATP總含量并沒有太大變化，原因是ATP與ADP時刻不停地發生快速相互轉化，并且處于動態平衡之中。
7．(必修1 P88圖5-7)圖中載體蛋白的功能有運輸Ca2＋和催化ATP水解。ATP為主動運輸供能的過程中，載體蛋白是如何發生磷酸化的？載體蛋白具有ATP水解酶的作用，在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，稱為載體蛋白的磷酸化。載體蛋白發生磷酸化后有什么變化？載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化。
8．(必修1 P91“探究·實踐”)可根據澄清石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短，檢測酵母菌培養液中CO2的產生情況。
9．(必修1 P93“相關信息”)細胞呼吸產生[H]的過程實際上是指氧化型輔酶Ⅰ(NAD＋)轉化成還原型輔酶Ⅰ(NADH)。
10．(必修1 P94“相關信息”)人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸，能在肝臟中再次轉化為葡萄糖。
11．(必修1 P94小字內容)細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。
12．(必修 1 P95“思考·討論”)
(1)花盆里的土壤板結后，空氣不足，會影響根系生長，甚至造成爛根現象，原因是根細胞無氧呼吸產生的酒精會對根系造成傷害。
(2)儲藏水果、糧食的倉庫，常采用降低溫度、降低氧氣含量等措施，目的是減弱水果和糧食的呼吸作用，以延長保質期。
13．(必修1 P97“問題探討”)大棚蔬菜生產中，用無色透明的塑料薄膜做頂棚時產量高，原因是有色塑料薄膜主要透過同色光，其他色光很少或不能透過，光照強度會減弱，不利于光合作用，日光中各種顏色的光均能透過無色透明的塑料薄膜，光照強度較強，有利于光合作用。
14．(必修1 P103圖5-14)葉綠體中C3的分子數量多于C5的分子數量，原因是暗反應中，每消耗1分子C5，會產生2分子C3。
15．(必修1 P104“相關信息”)光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處。
16．(必修1 P105正文)大棚種植使用有機肥有利于增產，從影響光合作用的因素分析，原因是有機肥被微生物分解成CO2、H2O和無機鹽，提高了作物的光合速率。
17．(必修1 P106小字內容)少數種類的細菌，細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是卻能利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。例如，生活在土壤中的硝化細菌，能將土壤中的氨(NH3)氧化成亞硝酸(HNO2)，進而將亞硝酸氧化成硝酸(HNO3)。這兩個化學反應中釋放出的化學能，就被硝化細菌用來將CO2和H2O合成糖類。這些糖類就可以供硝化細菌維持自身的生命活動，這個過程稱為化能合成作用。
　酶和ATP
1．酶的作用原理
(1)ac段表示無酶催化時反應進行需要的活化能。
(2)bc 段表示有酶催化時反應進行所需要的活化能。
(3)ab段表示酶降低的活化能。
2．影響酶活性的因素的相關曲線分析
(1)高效性和專一性
　
提醒：酶只能縮短化學反應到平衡點所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。
①與②比較：酶具有高效性；
①與③比較：酶具有催化作用。
(2)溫度、pH影響酶活性，進而影響反應速率
(3)反應物濃度、酶濃度不影響酶活性，只影響反應速率
3．酶的特性相關探究實驗
4．以ATP為核心，構建能量轉化模型
5．ATP產生速率與O2供給量之間關系的曲線解讀
提醒：(1)當橫坐標表示呼吸作用強度時，ATP產生速率的變化曲線應該從原點開始。
(2)哺乳動物成熟的紅細胞中，ATP的產生速率幾乎與O2供給量無關。
考向1| 酶的作用、本質與特性及相關實驗
1．(2024·河北卷)下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．作為生物催化劑，酶作用的反應物都是有機物
B．胃蛋白酶應在酸性、37 ℃條件下保存
C．醋酸桿菌中與發酵產酸相關的酶，分布于其線粒體內膜上
D．從成年牛、羊等草食類動物的腸道內容物中可獲得纖維素酶
D　解析：一般來說，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，但其作用的反應物不一定是有機物，如過氧化氫酶作用的反應物過氧化氫就是無機物，A錯誤；胃蛋白酶應在酸性、低溫下保存，B錯誤；醋酸桿菌是細菌，屬于原核生物，不具有線粒體結構，C錯誤；成年牛、羊等草食類動物腸道中有可以分解纖維素的微生物，所以從其腸道內容物中可以獲得纖維素酶，D正確。
2．(2024·廣東卷)現有一種天然多糖降解酶，其肽鏈由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構建新肽鏈，并評價其催化活性，部分結果見表。關于各段序列的生物學功能，下列分析錯誤的是(　　)
肽鏈 纖維素類底物 褐藻酸類底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
Ay3-Bi-CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
注：“—”表示無活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越強。
A．Ay3與Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影響
B．Bi無催化活性，但可判斷與Ay3的催化專一性有關
C．該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關
D．無法判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關
B　解析：由題表可知，Ce5具有催化纖維素類底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸類底物的活性，Ay3與Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比，當缺少Ce5后，就不能催化纖維素類底物，當Ay3與Ce5同時存在時催化纖維素類底物的活性增強，所以Ay3與Ce5可能存在相互影響，A正確；不論是否與Bi結合，Ay3均可以催化S1與S2，說明Bi與Ay3的催化專一性無關，B錯誤；Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸類底物的活性不變，說明該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關，C正確；需要檢測Ce5-Ay3-Bi肽鏈的活性，才能判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關，D正確。
3．(2024·菏澤模擬)關于酶的催化機制，“過渡態理論”認為反應過程中，底物需要經過一個中間的過渡狀態，然后才轉化成產物。酶與底物的結合可以促進底物形成過渡態，過渡態和酶緊密結合，降低反應活化能，反應速率加快。以下依據中不支持該理論的有(　　)
A．在酶促反應進程中，確實有高能量的中間狀態存在
B．用底物類似物作為抗原，誘導產生的特異性抗體能夠催化反應的進行
C．酶與底物過渡態的親和力要遠大于酶與底物或產物的親和力
D．使用底物過渡態類似物作抑制劑，抑制率小于底物類似物抑制劑
D　解析：底物需要經過一個中間的過渡狀態，然后才轉化成產物，酶與底物的結合可以促進底物形成過渡態，過渡態和酶緊密結合，降低反應活化能，因此在酶促反應進程中，確實有高能量的中間狀態存在，之后才會降低反應活化能，A不符合題意；用底物類似物作為抗原，誘導產生的特異性抗體能與底物類似物特異結合，形成過渡態，能夠催化反應的進行，支持該理論，B不符合題意；酶與底物過渡態的親和力要遠大于酶與底物或產物的親和力，支持過渡態和酶緊密結合，C不符合題意；過渡態能和酶緊密結合，使用底物過渡態類似物作抑制劑，抑制率應該大于底物類似物抑制劑，D符合題意。
考向2| ATP結構與功能
4．(2024·全國甲卷改編)ATP可為代謝提供能量，也參與RNA的合成，ATP結構如圖所示，圖中～表示特殊化學鍵，下列敘述錯誤的是(　　)
A．ATP轉化為ADP可為離子的主動運輸提供能量
B．用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵不能在細胞核中斷裂
D．光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵
C　解析：ATP為直接能源物質，γ位磷酸基團脫離ATP形成ADP的過程釋放能量，可為離子主動運輸提供能量，A正確；ATP分子水解兩個特殊化學鍵后，得到RNA的基本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故可用α位32P標記的ATP合成帶有32P的RNA，B正確；ATP可在細胞核中發揮作用，如為rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵能在細胞核中斷裂，C錯誤；光合作用光反應可將光能轉化為活躍的化學能儲存于ATP的特殊化學鍵中，故光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵，D正確。
5．(2024·濰坊一模)GTP(鳥苷三磷酸)的作用與ATP類似，線粒體分裂依賴于細胞質基質中具有 GTP酶活性的發動蛋白。線粒體分裂時，在其他蛋白的介導下，發動蛋白有序地排布到線粒體分裂面的外膜上，組裝成環線粒體的纖維狀結構，該結構縊縮，使線粒體一分為二。下列說法正確的是(　　)
A．GTP 因含有三個特殊化學鍵而具有較高能量
B．線粒體分裂體現了發動蛋白具有催化、運動等功能
C．一般情況下，發動蛋白結合到線粒體外膜上等待激活
D．環線粒體的纖維狀結構由單糖脫水縮合而成
B　解析：分析題意可知，GTP(鳥苷三磷酸)的作用與ATP類似，推測其結構簡式應為G—P～P～P，含有兩個特殊化學鍵，A錯誤；結合題意分析可知，發動蛋白具有GTP酶活性，說明其具有催化作用，且線粒體分裂時發動蛋白有序地排布到線粒體分裂面的外膜上，該過程體現了發動蛋白具有運動功能，B正確；結合題干信息“線粒體分裂依賴于細胞質基質中具有GTP酶活性的發動蛋白”可知，一般情況下，發動蛋白在細胞質基質中等待激活，C錯誤；分析題意可知，環線粒體的纖維狀結構是由發動蛋白等組成的，蛋白質由氨基酸經脫水縮合形成，D錯誤。
　光合作用與細胞呼吸的過程及關系
1．光合作用與細胞呼吸過程中物質和能量轉換過程
(1)物質轉換
(2)能量轉換
2．不同條件下光合作用與細胞呼吸的關系
(1)解讀真正光合速率與呼吸速率的關系(圖示)
(2)關系圖解
考向1| 光合作用和細胞呼吸物質轉化過程
1．(2023·山東卷)水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑，延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是(　　)
A．正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質
B．檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成
C．轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足
D．轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒
[審題指導] (1)細胞酸中毒的原因：細胞質基質內H＋積累和無氧呼吸產生的乳酸。
(2)延緩細胞酸中毒：將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑。
B　解析：玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，說明細胞質基質內H＋轉運至液泡需要消耗能量，為主動運輸，逆濃度梯度進行，所以液泡中H＋濃度高，正常玉米根細胞液泡內pH低于細胞質基質，A錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸(產酒精途徑)都可以產生CO2，檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成，B正確；轉換為丙酮酸產酒精途徑時，無ATP的產生，不能緩解能量供應不足問題，消耗的[H]與丙酮酸產乳酸途徑時消耗的[H]含量相同，C、D錯誤。
2．(不定項)(2024·濰坊一模)在弱光及黑暗條件下，衣藻無氧呼吸產生的丙酮酸可進一步代謝產生弱酸(HA)，導致類囊體酸化，過程如圖1，類囊體酸化對氧氣釋放情況的影響如圖2。下列說法正確的是(　　)
A．H＋運出類囊體受阻是類囊體酸化的關鍵原因
B．類囊體內 pH 與細胞內弱酸的總積累量呈正相關
C．圖2結果說明 KOH 對最大氧氣釋放量無影響
D．弱光條件下，類囊體酸化促進了衣藻加速釋放氧氣
ACD　解析：由題圖1可知，弱酸分子可進入類囊體腔，并解離出H＋，由于H＋無法直接穿過類囊體膜，且類囊體腔內的緩沖能力有限，導致腔內H＋不斷積累，出現酸化，H＋運出類囊體受阻是類囊體酸化的關鍵原因，A正確；類囊體腔內的酸化程度與無氧呼吸(場所為細胞質基質)產生弱酸的總積累量呈正相關，pH與細胞內弱酸的總積累量呈負相關，B錯誤；衣藻暗處理3 h后一組給予弱光光照，另一組進行相同處理并額外添加KOH，由題圖2可知，弱光組釋放氧氣的時間早于KOH(堿性物質)＋弱光組，且更快達到最大氧氣釋放量，但是最大氧氣釋放量基本相同，C、D正確。
　光合作用與細胞呼吸的影響因素及應用
1．影響細胞呼吸的四類曲線模型
2．影響光合作用因素的三類曲線
3．一晝夜植物代謝的兩種模型
開放農田中植物吸收或釋放CO2速率曲線模型
密閉玻璃罩內CO2濃度變化曲線模型
模型解讀：
(1)光合速率與呼吸速率相等：c、g點。
(2)能積累有機物的時間(光合速率大于呼吸速率)：c～g段。
(3)有機物積累最多的點：g點。
(4)開始進行光合作用的點：b點。
(5)一晝夜后能否積累有機物：
①判斷：Ⅱ－Ⅰ－Ⅲ是否大于0，若大于0，則有有機物積累。
②比較i點CO2濃度是否比a點低，若i點低于a點，則有有機物積累。
考向1| 環境因素影響細胞呼吸和光合作用
1．(不定項)(2023·山東卷)某種植株的非綠色器官在不同O2濃度下，單位時間內O2吸收量和CO2釋放量的變化如圖所示。若細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，下列說法正確的是(　　)
A．甲曲線表示O2吸收量
B．O2濃度為b時，該器官不進行無氧呼吸
C．O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加
D．O2濃度為a時最適合保存該器官，該濃度下葡萄糖消耗速率最小
BC　解析：據題圖可知，當O2濃度為0時，甲曲線仍有釋放，說明甲表示CO2的釋放量，乙表示O2吸收量，A錯誤。O2濃度為b時，兩曲線相交，說明此時O2的吸收量和CO2的釋放量相等，細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，故此時植物只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，B正確。O2濃度為0時，植物只進行無氧呼吸，O2濃度為a時，植物同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，氧氣濃度為b時，植物只進行有氧呼吸，故O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加，C正確。O2濃度為a時，CO2釋放量為0.6，O2吸收量為0.3，其中有0.3的CO2是由有氧呼吸產生的，0.3的CO2是由無氧呼吸產生的。按有氧呼吸C6(葡萄糖)∶O2∶CO2＝1∶6∶6，無氧呼吸C6∶CO2＝1∶2，算得C6的相對消耗量為0.05＋0.15＝0.2。而在無氧呼吸消失點時，O2和CO2的相對值為0.7，算得C6的相對消耗量為0.12，明顯比O2濃度為a時低，所以O2濃度為a時葡萄糖的消耗速率一定不最小，且無氧呼吸會產生酒精，不一定適合某些生物組織的儲存，D錯誤。
2．(2022·山東卷)強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現光抑制現象。為探索油菜素內酯(BR)對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結果如圖所示。
分組 處理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是___________。
(2)強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有______________、____________(答出2種原因即可)；氧氣的產生速率繼續增加的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制____________(填“增強”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過_______________發揮作用。
解析：(1)蘋果幼苗葉肉細胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中溶解度最大，故色素分離時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍紫光。(2)影響光合作用的外界因素有光照強度、CO2濃度、溫度等；其內部因素有酶的活性、色素的數量、五碳化合物的含量等。強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應不足、CO2供應不足；氧氣的產生速率繼續增加的原因是強光照射后短時間內，光反應速率增加，水光解產生氧氣的速率增加。(3)據題圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強度較低，由于試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成，說明BR可能通過促進光反應關鍵蛋白的合成發揮作用。
答案：(1)藍紫色　(2)五碳化合物供應不足　CO2供應不足　強光照射后短時間內，光反應速率增加，水光解產生氧氣的速率增加　(3)減弱　促進光反應關鍵蛋白的合成
考向2| 光合作用與細胞呼吸的應用
3．我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載：將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是(　　)
A．“浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快
B．“魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的
C．“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施
D．“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡
C　解析：“浸曲發”是將酵母菌活化，可以使微生物代謝加快，A正確；“魚眼湯”是指酵母菌在呼吸過程中產生CO2，使溶液中出現氣泡，B正確；在釀酒過程中，消除雜菌的影響主要靠“炊作飯”，即蒸熟，C錯誤；“舒令極冷”是將米飯攤開冷透，防止溫度過高導致微生物(酵母菌)死亡，D正確。
4．(2024·甘肅卷)梅蘭竹菊為花中四君子，很多人喜歡在室內或庭院種植。花卉需要科學養護，養護不當會影響花卉的生長，如蘭花會因澆水過多而死亡，關于此現象，下列敘述錯誤的是(　　)
A．根系呼吸產生的能量減少使養分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸產生的能量減少使水分吸收所需的能量不足
C．澆水過多抑制了根系細胞有氧呼吸但促進了無氧呼吸
D．根系細胞質基質中無氧呼吸產生的有害物質含量增加
B　解析：大多數營養元素的吸收過程是與植物根系代謝活動密切相關的，這些過程需要根系細胞呼吸產生的能量，澆水過多會使根系呼吸產生的能量減少，使養分吸收所需的能量不足，A正確；根系吸收水分是被動運輸，不消耗能量，B錯誤；澆水過多使土壤含氧量減少，抑制了根細胞的有氧呼吸，但促進了無氧呼吸的進行，C正確；根細胞無氧呼吸整個過程都發生在細胞質基質中，會產生酒精或乳酸等有害物質，D正確。
5．(2024·濟寧模擬)淀粉和蔗糖是西瓜葉片光合作用的兩種主要產物。下圖是其葉肉細胞中光合作用的示意圖，磷酸丙糖轉運器(TPT)能將卡爾文循環中的磷酸丙糖(TP)不斷運到葉綠體外，同時將釋放的Pi運回葉綠體基質。回答下列問題：
(1)TP在葉綠體內的合成場所是　　　　　，其去向有　　　　　　　　　。植物體內糖類化合物主要以　　　　　　形式長距離運輸。
(2)TPT運輸物質嚴格遵循1∶1反向交換原則，即一分子物質運入，另一分子物質以相反的方向運出。將離體的葉綠體懸浮于介質中，并給予適宜條件，若5 min后人為降低介質中Pi的濃度，則葉綠體中淀粉的合成會　　　　　　(填“增加”“減少”或“無明顯變化”)，原因是　　　　　　　　　　　　　。
(3)科研人員給予植物24小時持續光照，測得葉肉細胞中淀粉積累量的變化如圖2所示，CO2吸收量和淀粉降解產物麥芽糖的含量變化如圖3所示。據圖3分析，圖2中12～24 h淀粉積累量無明顯增加的原因是_____________________。
解析：(1)分析題意可知，TP是卡爾文循環產生的，該過程的場所是葉綠體基質。據題圖可以看出TP去向有生成蔗糖、淀粉和C5。植物體內糖類化合物主要以蔗糖形式長距離運輸。(2)據題圖可知，TPT介導的運輸嚴格遵循1∶1反向交換的原則，若介質中Pi濃度很低，TP從葉綠體輸出受阻，有利于TP在葉綠體基質中合成淀粉，所以懸浮葉綠體中淀粉的合成會顯著增加。(3)由題意可知，淀粉一方面在不斷合成，一方面在降解成麥芽糖，由圖3可知，12～24 h期間淀粉降解為麥芽糖量明顯增加，所以12～24 h淀粉積累量無明顯增加的原因是淀粉的合成與降解以相似速率同時發生。
答案：(1)葉綠體基質　生成蔗糖、淀粉和C5　蔗糖　(2)增加　介質中Pi濃度降低，TP輸出受阻，有利于淀粉的合成 　(3)淀粉的合成與降解以相似速率同時發生
　光合作用與細胞呼吸的實驗設計及分析
1．控制變量的方法
2．種子萌發時細胞呼吸類型的實驗探究
(1)實驗設計：欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如下圖所示(以發芽種子為例)。
(2)實驗結果預測和結論
實驗現象 結論
裝置一 著色液 裝置二 著色液
不動 不動 只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡
不動 右移 只進行產生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸
3．呼吸速率和凈光合速率測定的常用方法
(1)液滴移動法(氣體體積變化法)
(2)黑白瓶法：“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題，題中“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量，可分為有初始值與沒有初始值兩種情況，規律如下：
考向1| 探究影響光合作用與細胞呼吸的因素
1．用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5 m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分別測定乙、丙兩瓶中的氧氣含量，結果如表(不考慮化能合成作用及水深對溫度的影響)。下列有關分析合理的是(　　)
分組 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A．根據實驗的結果無法計算出植物的實際光合速率
B．乙瓶中的植物一晝夜通過光合作用產生了 0.7 mg的氧氣
C．白天正午時刻乙瓶中植物的葉肉細胞產生ATP最快的場所是線粒體內膜
D．如果丙瓶放在水深1 m處進行實驗，則丙瓶的含氧量較0.5 m處基本不變
D　解析：根據甲瓶、丙瓶可以計算出植物的呼吸速率，根據甲瓶、乙瓶可以計算出植物的凈光合速率，二者相加為植物的實際光合速率，A錯誤；乙瓶中的植物一晝夜增加的氧氣量是0.7 mg，實際通過光合作用產生的氧氣量需加上一晝夜呼吸消耗的氧氣量，B錯誤；白天正午時刻乙瓶中植物的葉肉細胞光合速率大于呼吸速率，所以產生ATP最多的過程是光反應，其場所是葉綠體類囊體薄膜，C錯誤；丙玻璃瓶不透光，所以該瓶不受光照強度的影響，瓶子放在更深處不會影響丙瓶的細胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不變，D正確。
考向2| 探究光合作用與細胞呼吸的機理
2．(不定項)(2024·泰安一模)甜瓜是一種耐淹性較強的植物。為研究其耐淹性機理，研究人員將甜瓜幼苗進行水淹處理，一段時間后檢測幼苗根部和葉片細胞中酶a和酶b的活性，結果如圖1；圖2為甜瓜幼苗細胞中存在的部分代謝途徑。下列說法錯誤的是(　　)
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗細胞的細胞質基質中
B．Ⅱ、Ⅲ過程在甜瓜幼苗細胞中均能發生且產生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗無氧呼吸的產物主要是酒精和CO2
D．水淹時間越長，酶a和酶b的活性越高，葉的無氧呼吸強度越高
BD　解析：題圖2表示無氧呼吸的兩個途徑，無氧呼吸發生在細胞質基質中，即酶a和酶b存在部位是細胞質基質，A正確；Ⅱ、Ⅲ過程表示無氧呼吸的第二階段，該階段不產生ATP，B錯誤；水淹一段時間后，酶a和酶b活性增強，但酶a活性遠遠大于酶b活性，說明根部和葉片的無氧呼吸速率增加，甜瓜幼苗無氧呼吸生成的最主要代謝產物為酒精和CO2，C正確；水淹時間過長，植物體內積累的酒精對甜瓜幼苗的葉片和根部都會產生嚴重的傷害，甚至會導致植物死亡，葉的無氧呼吸強度可能會降低，D錯誤。
3．(2024·梅州質檢)科研人員發現植物的細胞呼吸除具有與動物細胞相同的途徑外，還有另一條借助交替氧化酶(AOX)的途徑，進一步研究表明，AOX途徑還與光合作用有關。研究人員進行了相關實驗，其處理方式和實驗結果如表所示。請回答下列相關問題：
組別 處理方式 實驗結果
A 葉片＋正常光照＋AOX途徑抑制劑
B 葉片＋正常光照
C 葉片＋高光＋AOX途徑抑制劑
D 葉片＋高光
(1)AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應，AOX分布在植物細胞的____
_________上，在寒冷的早春，某些植物的花細胞中的AOX基因表達增加，從而提高花序溫度，以吸引昆蟲傳粉，其提高花序溫度的機理是__________________
____________________________________________________________________。
(2)提取綠葉中的色素常使用______________溶解色素，色素吸收的光能用于驅動水的分解和____________________________的合成，為C3的還原提供能量。
(3)實驗中的自變量是____________________________，根據實驗結果分析，AOX途徑能______________ (填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比，高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大，判斷依據是________________(用計算式表示)。
解析：(1)有氧呼吸的第三階段發生在線粒體內膜，由題意可知，AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應，所以AOX分布在植物細胞的線粒體內膜上。由題意可知，AOX能參與有氧呼吸，所以AOX基因表達增加，使AOX含量增加，促進有氧呼吸第三階段的進行，釋放更多熱能，從而提高花序溫度。(2)色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可以用無水乙醇等提取色素。葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途：一是將水分解為氧和H＋，H＋與氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)結合，形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)；二是在有關酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應形成ATP, 形成的ATP、NADPH為暗反應中C3的還原提供能量。(3)實驗中的自變量為是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑，因變量為光合色素光能捕獲效率，據圖分析可知，比較葉片＋正常光照＋AOX途徑抑制劑(A組)和葉片＋正常光照(B組)可知，A組AOX基因的表達被抑制，其光合色素光能捕獲效率比B組低，同理比較C組和D組，結果類似，說明AOX途徑能提高光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比，高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大，因為C、D組(高光)的光合色素光能捕獲效率的差值(d－c)明顯大于A、B組(正常光照)的光合色素光能捕獲效率的差值(b－a)。
答案：(1)線粒體內膜　AOX基因表達增加，使AOX含量增加，促進有氧呼吸第三階段的進行，釋放大量熱量　(2)無水乙醇　ATP、NADPH(還原型輔酶Ⅱ)　(3)是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑　提高　(d－c)＞(b－a)(共78張PPT)
專題二　細胞代謝
專題體系 重構建
01
1．(必修1 P78圖5-1)酶作為生物催化劑，與無機催化劑相比，在發揮作用的過程中具有的共同點是______________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
2．(必修1 P79“思考·討論”)刀豆種子脲酶含量相當高，該酶能___
________________________。薩姆納用______作溶劑來提取脲酶，脲酶的本質是_________。只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。
①化學反應前后其數量和性質不變；②加快化學反應的速率，縮短達到化學平衡的時間，但不能改變平衡點；③二者都能降低化學反應的活化能
使
尿素分解成氨和二氧化碳
丙酮
蛋白質
3．(必修1 P84“相關信息”)一般來說，動物體內的酶最適溫度在___
________；植物體內的酶最適溫度在__________；細菌和真菌體內的酶最適溫度__________，有的酶最適溫度可高達______。動物體內的酶最適pH大多在_________，但是胃蛋白酶的最適pH為______；植物體內的酶最適pH大多為__________。
4．(必修1 P84“與社會的聯系”)20世紀60年代以前，醫院里用的葡萄糖是用______催化淀粉水解的方法來生產的。
35
～40 ℃
40～50 ℃
差別較大
70 ℃
6.5～8.0
1.5
4.5～6.5
鹽酸
5．(必修1 P85“科學·技術·社會”)利用加酶洗衣粉洗滌衣服時，絲綢和毛皮類衣物不能用加酶洗衣粉來洗滌，原因是______________
________________________________________________。加酶洗衣粉使用的水溫一般在50 ℃以下，切記不能用沸水，原因是________
_____________。
6．(必修1 P87正文)人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉化為ADP，以供運動之需。但人體內ATP總含量并沒有太大變化，原因是______________________________
_______________________________。
加酶洗衣粉中含有蛋白酶，會損壞絲綢和毛皮類衣物的蛋白質纖維
高溫會
使酶失去活性
ATP與ADP時刻不停地發生快速相互轉化，并且處于動態平衡之中
7．(必修1 P88圖5-7)圖中載體蛋白的功能有_____________________
___。ATP為主動運輸供能的過程中，載體蛋白是如何發生磷酸化的？_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________。載體蛋白發生磷酸化后有什么變化？______________________________________。
8．(必修1 P91“探究·實踐”)可根據___________________________
_____________________________，檢測酵母菌培養液中CO2的產生情況。
運輸Ca2＋和催化ATP水
解
載體蛋白具有ATP水解酶的作用，在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，稱為載體蛋白的磷酸化
載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化
澄清石灰水渾濁程度或溴麝香
草酚藍溶液變成黃色的時間長短
9．(必修1 P93“相關信息”)細胞呼吸產生[H]的過程實際上是指
_____________________________________________。
10．(必修1 P94“相關信息”)人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸，能在______中再次轉化為葡萄糖。
11．(必修1 P94小字內容)細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐。____________________的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。
氧化型輔酶Ⅰ(NAD＋)轉化成還原型輔酶Ⅰ(NADH)
肝臟
蛋白質、糖類和脂質
12．(必修 1 P95“思考·討論”)
(1)花盆里的土壤板結后，空氣不足，會影響根系生長，甚至造成爛根現象，原因是__________________________________________。
(2)儲藏水果、糧食的倉庫，常采用降低溫度、降低氧氣含量等措施，目的是_________________________，以延長保質期。
根細胞無氧呼吸產生的酒精會對根系造成傷害
減弱水果和糧食的呼吸作用
13．(必修1 P97“問題探討”)大棚蔬菜生產中，用無色透明的塑料薄膜做頂棚時產量高，原因是________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
14．(必修1 P103圖5-14)葉綠體中C3的分子數量多于C5的分子數量，原因是_________________________________________。
有色塑料薄膜主要透過同色光，其他色光很少或不能透過，光照強度會減弱，不利于光合作用，日光中各種顏色的光均能透過無色透明的塑料薄膜，光照強度較強，有利于光合作用
暗反應中，每消耗1分子C5，會產生2分子C3
15．(必修1 P104“相關信息”)光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是______，蔗糖可以進入______，再通過韌皮部運輸到植株各處。
16．(必修1 P105正文)大棚種植使用有機肥有利于增產，從影響光合作用的因素分析，原因是__________________________________
___________________________。
蔗糖
篩管
有機肥被微生物分解成CO2、H2O和無機鹽，提高了作物的光合速率
17．(必修1 P106小字內容)少數種類的細菌，細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是卻能利用體外環境中的某些____________
時所釋放的能量來制造有機物。例如，生活在土壤中的硝化細菌，能將土壤中的氨(NH3)氧化成亞硝酸(HNO2)，進而將亞硝酸氧化成硝酸(HNO3)。這兩個化學反應中釋放出的________，就被硝化細菌用來將___________合成糖類。這些糖類就可以供硝化細菌維持自身的生命活動，這個過程稱為______________。
無機物氧化
化學能
CO2和H2O
化能合成作用
高頻考點 精研析
02
1．酶的作用原理
(1)ac段表示無酶催化時反應進行需要的活化能。
(2)bc 段表示____________時反應進行所需要的活化能。
(3)ab段表示酶降低的活化能。
考點一　酶和ATP
有酶催化
2．影響酶活性的因素的相關曲線分析
(1)高效性和專一性
提醒：酶只能縮短化學反應到平衡點所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。
①與②比較：酶具有_________；
①與③比較：酶具有__________。
高效性
催化作用
(2)溫度、pH影響酶活性，進而影響反應速率
(3)反應物濃度、酶濃度不影響酶活性，只影響反應速率
3．酶的特性相關探究實驗
4．以ATP為核心，構建能量轉化模型
5．ATP產生速率與O2供給量之間關系的曲線解讀
提醒：(1)當橫坐標表示呼吸作用強度時，ATP產生速率的變化曲線應該從原點開始。
(2)哺乳動物成熟的紅細胞中，ATP的產生速率幾乎與O2供給量無關。
考向1| 酶的作用、本質與特性及相關實驗
1．(2024·河北卷)下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．作為生物催化劑，酶作用的反應物都是有機物
B．胃蛋白酶應在酸性、37 ℃條件下保存
C．醋酸桿菌中與發酵產酸相關的酶，分布于其線粒體內膜上
D．從成年牛、羊等草食類動物的腸道內容物中可獲得纖維素酶
√
D　解析：一般來說，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，但其作用的反應物不一定是有機物，如過氧化氫酶作用的反應物過氧化氫就是無機物，A錯誤；胃蛋白酶應在酸性、低溫下保存，B錯誤；醋酸桿菌是細菌，屬于原核生物，不具有線粒體結構，C錯誤；成年牛、羊等草食類動物腸道中有可以分解纖維素的微生物，所以從其腸道內容物中可以獲得纖維素酶，D正確。
2．(2024·廣東卷)現有一種天然多糖降解酶，其肽鏈由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構建新肽鏈，并評價其催化活性，部分結果見表。關于各段序列的生物學功能，下列分析錯誤的是(　　)
肽鏈 纖維素類底物 褐藻酸類底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
Ay3-Bi-CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
注：“—”表示無活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越強。
A．Ay3與Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影響
B．Bi無催化活性，但可判斷與Ay3的催化專一性有關
C．該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關
D．無法判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關
√
B　解析：由題表可知，Ce5具有催化纖維素類底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸類底物的活性，Ay3與Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比，當缺少Ce5后，就不能催化纖維素類底物，當Ay3與Ce5同時存在時催化纖維素類底物的活性增強，所以Ay3與Ce5可能存在相互影響，A正確；不論是否與Bi結合，Ay3均可以催化S1與S2，說明Bi與Ay3的催化專一性無關，B錯誤；Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸類底物的活性不變，說明該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關，C正確；需要檢測Ce5-Ay3-Bi肽鏈的活性，才能判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關，D正確。
3．(2024·菏澤模擬)關于酶的催化機制，“過渡態理論”認為反應過程中，底物需要經過一個中間的過渡狀態，然后才轉化成產物。酶與底物的結合可以促進底物形成過渡態，過渡態和酶緊密結合，降低反應活化能，反應速率加快。以下依據中不支持該理論的有(　　)
A．在酶促反應進程中，確實有高能量的中間狀態存在
B．用底物類似物作為抗原，誘導產生的特異性抗體能夠催化反應的進行
C．酶與底物過渡態的親和力要遠大于酶與底物或產物的親和力
D．使用底物過渡態類似物作抑制劑，抑制率小于底物類似物抑制劑
√
D　解析：底物需要經過一個中間的過渡狀態，然后才轉化成產物，酶與底物的結合可以促進底物形成過渡態，過渡態和酶緊密結合，降低反應活化能，因此在酶促反應進程中，確實有高能量的中間狀態存在，之后才會降低反應活化能，A不符合題意；用底物類似物作為抗原，誘導產生的特異性抗體能與底物類似物特異結合，形成過渡態，能夠催化反應的進行，支持該理論，B不符合題意；酶與底物過渡態的親和力要遠大于酶與底物或產物的親和力，支持過渡態和酶緊密結合，C不符合題意；過渡態能和酶緊密結合，使用底物過渡態類似物作抑制劑，抑制率應該大于底物類似物抑制劑，D符合題意。
考向2| ATP結構與功能
4．(2024·全國甲卷改編)ATP可為代謝提供能量，也參與RNA的合成，ATP結構如圖所示，圖中～表示特殊化學鍵，下列敘述錯誤的是(　　)
A．ATP轉化為ADP可為離子的主動運輸提供能量
B．用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵不能在細胞核中斷裂
D．光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵
√
C　解析：ATP為直接能源物質，γ位磷酸基團脫離ATP形成ADP的過程釋放能量，可為離子主動運輸提供能量，A正確；ATP分子水解兩個特殊化學鍵后，得到RNA的基本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故可用α位32P標記的ATP合成帶有32P的RNA，B正確；ATP可在細胞核中發揮作用，如為rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵能在細胞核中斷裂，C錯誤；光合作用光反應可將光能轉化為活躍的化學能儲存于ATP的特殊化學鍵中，故光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵，D正確。
5．(2024·濰坊一模)GTP(鳥苷三磷酸)的作用與ATP類似，線粒體分裂依賴于細胞質基質中具有 GTP酶活性的發動蛋白。線粒體分裂時，在其他蛋白的介導下，發動蛋白有序地排布到線粒體分裂面的外膜上，組裝成環線粒體的纖維狀結構，該結構縊縮，使線粒體一分為二。下列說法正確的是(　　)
A．GTP 因含有三個特殊化學鍵而具有較高能量
B．線粒體分裂體現了發動蛋白具有催化、運動等功能
C．一般情況下，發動蛋白結合到線粒體外膜上等待激活
D．環線粒體的纖維狀結構由單糖脫水縮合而成
√
B　解析：分析題意可知，GTP(鳥苷三磷酸)的作用與ATP類似，推測其結構簡式應為G—P～P～P，含有兩個特殊化學鍵，A錯誤；結合題意分析可知，發動蛋白具有GTP酶活性，說明其具有催化作用，且線粒體分裂時發動蛋白有序地排布到線粒體分裂面的外膜上，該過程體現了發動蛋白具有運動功能，B正確；結合題干信息“線粒體分裂依賴于細胞質基質中具有GTP酶活性的發動蛋白”可知，一般情況下，發動蛋白在細胞質基質中等待激活，C錯誤；分析題意可知，環線粒體的纖維狀結構是由發動蛋白等組成的，蛋白質由氨基酸經脫水縮合形成，D錯誤。
1．光合作用與細胞呼吸過程中物質和能量轉換過程
(1)物質轉換
考點二　光合作用與細胞呼吸的過程及關系
(2)能量轉換
2．不同條件下光合作用與細胞呼吸的關系
(1)解讀真正光合速率與呼吸速率的關系(圖示)
(2)關系圖解
考向1| 光合作用和細胞呼吸物質轉化過程
1．(2023·山東卷)水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑，延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是(　　)
A．正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質
B．檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成
C．轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足
D．轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒
√
[審題指導] (1)細胞酸中毒的原因：細胞質基質內H＋積累和無氧呼吸產生的乳酸。
(2)延緩細胞酸中毒：將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑。
B　解析：玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，說明細胞質基質內H＋轉運至液泡需要消耗能量，為主動運輸，逆濃度梯度進行，所以液泡中H＋濃度高，正常玉米根細胞液泡內pH低于細胞質基質，A錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸(產酒精途徑)都可以產生CO2，檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成，B正確；轉換為丙酮酸產酒精途徑時，無ATP的產生，不能緩解能量供應不足問題，消耗的[H]與丙酮酸產乳酸途徑時消耗的[H]含量相同，C、D錯誤。
2．(不定項)(2024·濰坊一模)在弱光及黑暗條件下，衣藻無氧呼吸產生的丙酮酸可進一步代謝產生弱酸(HA)，導致類囊體酸化，過程如圖1，類囊體酸化對氧氣釋放情況的影響如圖2。下列說法正確的是(　　)
A．H＋運出類囊體受阻是類囊體酸化的關鍵原因
B．類囊體內 pH 與細胞內弱酸的總積累量呈正相關
C．圖2結果說明 KOH 對最大氧氣釋放量無影響
D．弱光條件下，類囊體酸化促進了衣藻加速釋放氧氣
√
√
√
ACD　解析：由題圖1可知，弱酸分子可進入類囊體腔，并解離出H＋，由于H＋無法直接穿過類囊體膜，且類囊體腔內的緩沖能力有限，導致腔內H＋不斷積累，出現酸化，H＋運出類囊體受阻是類囊體酸化的關鍵原因，A正確；類囊體腔內的酸化程度與無氧呼吸(場所為細胞質基質)產生弱酸的總積累量呈正相關，pH與細胞內弱酸的總積累量呈負相關，B錯誤；衣藻暗處理3 h后一組給予弱光光照，另一組進行相同處理并額外添加KOH，由題圖2可知，弱光組釋放氧氣的時間早于KOH(堿性物質)＋弱光組，且更快達到最大氧氣釋放量，但是最大氧氣釋放量基本相同，C、D正確。
1．影響細胞呼吸的四類曲線模型
考點三　光合作用與細胞呼吸的影響因素及應用
2．影響光合作用因素的三類曲線
3．一晝夜植物代謝的兩種模型
模型解讀：
(1)光合速率與呼吸速率相等：_____點。
(2)能積累有機物的時間(光合速率大于呼吸速率)：_____段。
(3)有機物積累最多的點：___點。
(4)開始進行光合作用的點：___點。
(5)一晝夜后能否積累有機物：
①判斷：Ⅱ－Ⅰ－Ⅲ是否大于0，若______0，則有有機物積累。
②比較i點CO2濃度是否比a點低，若i點______a點，則有有機物積累。
c、g
c～g
g
b
大于
低于
考向1| 環境因素影響細胞呼吸和光合作用
1．(不定項)(2023·山東卷)某種植株的非綠色器官在不同O2濃度下，單位時間內O2吸收量和CO2釋放量的變化如圖所示。若細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，下列說法正確的是(　　)
A．甲曲線表示O2吸收量
B．O2濃度為b時，該器官不進行無氧呼吸
C．O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗
葡萄糖的速率逐漸增加
D．O2濃度為a時最適合保存該器官，該濃度
下葡萄糖消耗速率最小
√
√
BC　解析：據題圖可知，當O2濃度為0時，甲曲線仍有釋放，說明甲表示CO2的釋放量，乙表示O2吸收量，A錯誤。O2濃度為b時，兩曲線相交，說明此時O2的吸收量和CO2的釋放量相等，細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，故此時植物只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，B正確。O2濃度為0時，植物只進行無氧呼吸，O2濃度為a時，植物同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，氧氣濃度為b時，植物只進行有氧呼吸，故O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加，C正確。O2濃度為a時，CO2釋放量為0.6，O2吸收量為0.3，其中有0.3的CO2是由有氧呼吸產生的，0.3的CO2是由無
氧呼吸產生的。按有氧呼吸C6(葡萄糖)∶O2∶CO2＝1∶6∶6，無氧呼吸C6∶CO2＝1∶2，算得C6的相對消耗量為0.05＋0.15＝0.2。而在無氧呼吸消失點時，O2和CO2的相對值為0.7，算得C6的相對消耗量為0.12，明顯比O2濃度為a時低，所以O2濃度為a時葡萄糖的消耗速率一定不最小，且無氧呼吸會產生酒精，不一定適合某些生物組織的儲存，D錯誤。
2．(2022·山東卷)強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現光抑制現象。為探索油菜素內酯(BR)對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結果如圖所示。
分組 處理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是___________。
(2)強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有______________、____________(答出2種原因即可)；氧氣的產生速率繼續增加的原因是______________
________________________________________________________。
(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制____________(填“增強”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過_______________發揮作用。
解析：(1)蘋果幼苗葉肉細胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中溶解度最大，故色素分離時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍紫光。(2)影響光合作用的外界因素有光照強度、CO2濃度、溫度等；其內部因素有酶的活性、色素的數量、五碳化合物的含量等。強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應不足、CO2供應不足；氧氣的產生速率繼續增加的原因是強光照射后短時間內，光反應速率增加，水光解產生氧氣的速率增加。(3)據題圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強度較低，由于試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成，說明BR可能通過促進光反應關鍵蛋白的合成發揮作用。
答案：(1)藍紫色　(2)五碳化合物供應不足　CO2供應不足　強光照射后短時間內，光反應速率增加，水光解產生氧氣的速率增加　
(3)減弱　促進光反應關鍵蛋白的合成
考向2| 光合作用與細胞呼吸的應用
3．我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載：將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是(　　)
A．“浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快
B．“魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的
C．“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施
D．“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡
√
C　解析：“浸曲發”是將酵母菌活化，可以使微生物代謝加快，A正確；“魚眼湯”是指酵母菌在呼吸過程中產生CO2，使溶液中出現氣泡，B正確；在釀酒過程中，消除雜菌的影響主要靠“炊作飯”，即蒸熟，C錯誤；“舒令極冷”是將米飯攤開冷透，防止溫度過高導致微生物(酵母菌)死亡，D正確。
4．(2024·甘肅卷)梅蘭竹菊為花中四君子，很多人喜歡在室內或庭院種植。花卉需要科學養護，養護不當會影響花卉的生長，如蘭花會因澆水過多而死亡，關于此現象，下列敘述錯誤的是(　　)
A．根系呼吸產生的能量減少使養分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸產生的能量減少使水分吸收所需的能量不足
C．澆水過多抑制了根系細胞有氧呼吸但促進了無氧呼吸
D．根系細胞質基質中無氧呼吸產生的有害物質含量增加
√
B　解析：大多數營養元素的吸收過程是與植物根系代謝活動密切相關的，這些過程需要根系細胞呼吸產生的能量，澆水過多會使根系呼吸產生的能量減少，使養分吸收所需的能量不足，A正確；根系吸收水分是被動運輸，不消耗能量，B錯誤；澆水過多使土壤含氧量減少，抑制了根細胞的有氧呼吸，但促進了無氧呼吸的進行，C正確；根細胞無氧呼吸整個過程都發生在細胞質基質中，會產生酒精或乳酸等有害物質，D正確。
5．(2024·濟寧模擬)淀粉和蔗糖是西瓜葉片光合作用的兩種主要產物。下圖是其葉肉細胞中光合作用的示意圖，磷酸丙糖轉運器(TPT)能將卡爾文循環中的磷酸丙糖(TP)不斷運到葉綠體外，同時將釋放的Pi運回葉綠體基質。回答下列問題：
(1)TP在葉綠體內的合成場所是_________，其去向有_____________
________。植物體內糖類化合物主要以__________________形式長距離運輸。
(2)TPT運輸物質嚴格遵循1∶1反向交換原則，即一分子物質運入，另一分子物質以相反的方向運出。將離體的葉綠體懸浮于介質中，并給予適宜條件，若5 min后人為降低介質中Pi的濃度，則葉綠體中淀粉的合成會__________________(填“增加”“減少”或“無明顯變化”)，原因是_______________________________________。
(3)科研人員給予植物24小時持續光照，測得葉肉細胞中淀粉積累量的變化如圖2所示，CO2吸收量和淀粉降解產物麥芽糖的含量變化如圖3所示。據圖3分析，圖2中12～24 h淀粉積累量無明顯增加的原因是_____________________。
解析：(1)分析題意可知，TP是卡爾文循環產生的，該過程的場所是葉綠體基質。據題圖可以看出TP去向有生成蔗糖、淀粉和C5。植物體內糖類化合物主要以蔗糖形式長距離運輸。(2)據題圖可知，TPT介導的運輸嚴格遵循1∶1反向交換的原則，若介質中Pi濃度很低，TP從葉綠體輸出受阻，有利于TP在葉綠體基質中合成淀粉，所以懸浮葉綠體中淀粉的合成會顯著增加。(3)由題意可知，淀粉一方面在不斷合成，一方面在降解成麥芽糖，由圖3可知，12～24 h期間淀粉降解為麥芽糖量明顯增加，所以12～24 h淀粉積累量無明顯增加的原因是淀粉的合成與降解以相似速率同時發生。
答案：(1)葉綠體基質　生成蔗糖、淀粉和C5　蔗糖　
(2)增加　介質中Pi濃度降低，TP輸出受阻，有利于淀粉的合成 　(3)淀粉的合成與降解以相似速率同時發生
1．控制變量的方法
考點四　光合作用與細胞呼吸的實驗設計及分析
2．種子萌發時細胞呼吸類型的實驗探究
(1)實驗設計：欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如下圖所示(以發芽種子為例)。
(2)實驗結果預測和結論
實驗現象 結論
裝置一
著色液 裝置二
著色液
不動 不動 只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡
不動 右移 只進行產生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸
3．呼吸速率和凈光合速率測定的常用方法
(1)液滴移動法(氣體體積變化法)
(2)黑白瓶法：“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題，題中“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量，可分為有初始值與沒有初始值兩種情況，規律如下：
考向1| 探究影響光合作用與細胞呼吸的因素
1．用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5 m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分別測定乙、丙兩瓶中的氧氣含量，結果如表(不考慮化能合成作用及水深對溫度的影響)。下列有關分析合理的是(　　)
分組 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A．根據實驗的結果無法計算出植物的實際光合速率
B．乙瓶中的植物一晝夜通過光合作用產生了 0.7 mg的氧氣
C．白天正午時刻乙瓶中植物的葉肉細胞產生ATP最快的場所是線粒體內膜
D．如果丙瓶放在水深1 m處進行實驗，則丙瓶的含氧量較0.5 m處基本不變
√
D　解析：根據甲瓶、丙瓶可以計算出植物的呼吸速率，根據甲瓶、乙瓶可以計算出植物的凈光合速率，二者相加為植物的實際光合速率，A錯誤；乙瓶中的植物一晝夜增加的氧氣量是0.7 mg，實際通過光合作用產生的氧氣量需加上一晝夜呼吸消耗的氧氣量，B錯誤；白天正午時刻乙瓶中植物的葉肉細胞光合速率大于呼吸速率，所以產生ATP最多的過程是光反應，其場所是葉綠體類囊體薄膜，C錯誤；丙玻璃瓶不透光，所以該瓶不受光照強度的影響，瓶子放在更深處不會影響丙瓶的細胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不變，D正確。
考向2| 探究光合作用與細胞呼吸的機理
2．(不定項)(2024·泰安一模)甜瓜是一種耐淹性較強的植物。為研究其耐淹性機理，研究人員將甜瓜幼苗進行水淹處理，一段時間后檢測幼苗根部和葉片細胞中酶a和酶b的活性，結果如圖1；圖2為甜瓜幼苗細胞中存在的部分代謝途徑。下列說法錯誤的是(　　)
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗細胞的細胞質基質中
B．Ⅱ、Ⅲ過程在甜瓜幼苗細胞中均能發生且產生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗無氧呼吸的產物主要是酒精和CO2
D．水淹時間越長，酶a和酶b的活性越高，葉的無氧呼吸強度越高
√
√
BD　解析：題圖2表示無氧呼吸的兩個途徑，無氧呼吸發生在細胞質基質中，即酶a和酶b存在部位是細胞質基質，A正確；Ⅱ、Ⅲ過程表示無氧呼吸的第二階段，該階段不產生ATP，B錯誤；水淹一段時間后，酶a和酶b活性增強，但酶a活性遠遠大于酶b活性，說明根部和葉片的無氧呼吸速率增加，甜瓜幼苗無氧呼吸生成的最主要代謝產物為酒精和CO2，C正確；水淹時間過長，植物體內積累的酒精對甜瓜幼苗的葉片和根部都會產生嚴重的傷害，甚至會導致植物死亡，葉的無氧呼吸強度可能會降低，D錯誤。
3．(2024·梅州質檢)科研人員發現植物的細胞呼吸除具有與動物細胞相同的途徑外，還有另一條借助交替氧化酶(AOX)的途徑，進一步研究表明，AOX途徑還與光合作用有關。研究人員進行了相關實驗，其處理方式和實驗結果如表所示。請回答下列相關問題：
組別 處理方式 實驗結果
A 葉片＋正常光照＋AOX途徑抑制
B 葉片＋正常光照
C 葉片＋高光＋AOX途徑抑制劑
D 葉片＋高光
(1)AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應，AOX分布在植物細胞的_____________上，在寒冷的早春，某些植物的花細胞中的AOX基因表達增加，從而提高花序溫度，以吸引昆蟲傳粉，其提高花序溫度的機理是___________________________________________
____________________________________________________。
(2)提取綠葉中的色素常使用______________溶解色素，色素吸收的光能用于驅動水的分解和____________________________的合成，為C3的還原提供能量。
(3)實驗中的自變量是____________________________，根據實驗結果分析，AOX途徑能______________ (填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比，高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大，判斷依據是_________(用計算式表示)。
解析：(1)有氧呼吸的第三階段發生在線粒體內膜，由題意可知，AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應，所以AOX分布在植物細胞的線粒體內膜上。由題意可知，AOX能參與有氧呼吸，所以AOX基因表達增加，使AOX含量增加，促進有氧呼吸第三階段的進行，釋放更多熱能，從而提高花序溫度。(2)色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可以用無水乙醇等提取色素。葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途：一是將水分解為氧和H＋，H＋與氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)結合，形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)；二是在有關酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應形成ATP, 形成的ATP、NADPH為暗反應中C3的還原提供能量。(3)實驗中的自變量
為是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑，因變量為光合色素光能捕獲效率，據圖分析可知，比較葉片＋正常光照＋AOX途徑抑制劑(A組)和葉片＋正常光照(B組)可知，A組AOX基因的表達被抑制，其光合色素光能捕獲效率比B組低，同理比較C組和D組，結果類似，說明AOX途徑能提高光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比，高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大，因為C、D組(高光)的光合色素光能捕獲效率的差值(d－c)明顯大于A、B組(正常光照)的光合色素光能捕獲效率的差值(b－a)。
答案：(1)線粒體內膜　AOX基因表達增加，使AOX含量增加，促進有氧呼吸第三階段的進行，釋放大量熱量　
(2)無水乙醇　ATP、NADPH(還原型輔酶Ⅱ)　
(3)是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑　提高　(d－c)＞(b－a)

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