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《生物》三色速记手册
（二）细胞的能量“货币”ATP
1.ATP的结构及功能
（1）ATP组成元素有C、H、O、N、P。
（2）ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸
基团。
（3）ATP是生命活动的直接能源物质。
2.ATP与ADP的相互转化
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP+Pi+能量→ATP ATP→ADP+Pi+能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能、化学能等 储存在高能磷酸键中的能量
储存在形成的 光反应产生的ATP只能用于暗反应；呼吸作用
能量去路
高能磷酸键中 产生的ATP用于除暗反应以外的其他生命活动
三、细胞呼吸的原理和应用
（一）细胞呼吸的方式
探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
（1）酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产
生大量的CO，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO。
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（2）CO 的检测方法
2
①CO 使澄清的石灰水变浑浊，可根据变混浊程度可确定CO 多少。
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②CO 使溴麝香草酚蓝溶液由蓝→绿→黄，可根据变色的时间快慢确定CO 的多少
2 2
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（3）酒精的检测
橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，由橙色→灰绿色。
4.实验现象与结论
甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且装置甲中的石灰水变浑浊的程度大；向装置甲中的酵母
菌培养液的滤液滴加橙色的重铬酸钾溶液没有发生化学反应，而向装置乙中的酵母菌培养液
的滤液滴加橙色的重铬酸钾溶液发生化学反应变成灰绿色。
由此，可知酵母菌在有氧和无氧时都能进行细胞呼吸产生CO，有氧时产生的CO 多。酵母
2 2
菌在有氧呼吸时不产生酒精，在无氧呼吸时产生酒精。
（二）有氧呼吸
1.有氧呼吸的概念
有氧呼吸是指活细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，
产生出二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
2.有氧呼吸的过程
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸和水 还原氢和氧气
生成物 丙酮酸和还原氢 二氧化碳和还原氢 水
产生ATP数量 少量 少量 大量
与氧的关系 无关 无关 有关
3.有氧呼吸反应式
总反应：
在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解，产生2870kJ能量，其中1161kJ左右（40.45%）
的能量储存在ATP中（第一、第二阶段各产生2个ATP，第三阶段产生34个ATP），其余的
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能量（59.55%）则以热能形式散失了。
（三）无氧呼吸
1.无氧呼吸的概念
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧
化碳或乳酸，同时释放少量能量的过程。
2.无氧呼吸的过程
无氧呼吸过程主要有两个阶段：
①有氧呼吸第一阶段完全相同
②
3.总反应式
无氧呼吸Ⅰ 无氧呼吸Ⅱ
类型比较 有氧呼吸
（产物为酒精） （产物为乳酸）
乳酸菌、处于暂时缺
多数厌氧及兼性厌氧
氧状态下的动物细
绝大多数动物和植 微生物（如酵母菌）、
发生范围 胞、人体细胞及马铃
物、全部好氧微生物 暂时缺氧状态下的植
薯块茎、玉米胚、甜
物细胞
菜块根等
反应场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
耗O 状态 消耗O 不消耗O
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释放能量情况 大量 少量
是否产生HO 产生HO 不产生HO
2 2 2
①第一阶段均相同，即：
相同点
②实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能
（四）影响细胞呼吸的因素
1.温度
呼吸作用在最适温度（25℃～35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，
呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。
2.氧气浓度
在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又进行无
氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。
3.含水量
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。当含水量过
多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
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4.CO 浓度
2
CO 是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
2
四、光合作用与能量转化
（一）捕获光能的相关色素
1.叶绿素的提取和分离
（1）原理
叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如丙酮，无水乙醇等）。
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，反之则
慢。
（2）过程
（3）结果
色素在滤纸条上的分布自上而下：
胡萝卜素（橙黄色）最快（溶解度最大）
叶黄素（黄色）
叶绿素a（蓝绿色）最宽（最多）
叶绿素b（黄绿色）最慢（溶解度最小）
2.光合色素的种类与功能
（1）高等植物的光合色素
色素种类 吸收光 吸收光谱图示
吸收红光和蓝紫
叶绿素 叶绿素a（蓝绿色）
光
（含量约
吸收红光和蓝紫
占3/4） 叶绿素b（黄绿色）
光
胡萝卜素（橙黄色） 吸收蓝紫光
类胡萝卜素
（含量约
叶黄素（黄色） 吸收蓝紫光
占1/4）
（2）低等植物的光合色素
藻胆素，在蓝藻、红藻等藻类中常与蛋白质结合为藻胆蛋白。根据颜色不同，分为藻蓝蛋白
和藻红蛋白，藻蓝蛋白是藻红蛋白的氧化产物，他们可以吸收光能和传递光能。
3.影响叶绿素合成的因素
影响因素 作用
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光照 光是叶绿素合成的必要条件
温度 叶绿素的合成需要酶的催化
氮、镁是叶绿素的构成成分之一；铁、锰、铜、锌等是叶绿素形成
必需元素
过程中某些酶的辅助成分
（三）光合作用的原理和应用
1.光合作用的过程
项目 光反应阶段 暗反应阶段
不需要光和色素，但需要多种酶、
条件 需光、色素和酶
ATP和[H]
场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中
CO 的固定
物质 水的光解 2
变化 ATP的合成
C 的还原
3
能量 活跃的化学能→
光能→电能→活跃的化学能
转化 有机物中稳定的化学能
2.总反应式
3.光合作用原理的应用
应用
光照强度 适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO 浓
CO 浓度 2
2
度，提高光合作用速率。
温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低
温度
温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
必需元素 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可
的供应 以提高作物的光能利用率。
（四）影响光合作用的环境因素
1.光照强度
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光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。在其它条件都适宜的情况下，在一
定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
2.CO 浓度
2
在一定浓度范围内，光合作用速率随着CO 浓度的增加而加快。
2
3.温度
光合作用只能在一定的温度范围内进行，在最适温度时，光合作用速率最快，高于或低于最
适温度，光合作用速率下降。
4.必需元素的供应
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萎蔫。
五、细胞呼吸与光合作用的关系
（一）细胞呼吸与光合作用的区别
细胞呼吸 光合作用
物质变化 有机物分解为无机物 无机物合成有机物
化学能→ATP中活跃的化学能、
能量变化 光能→化学能（储能）
热能（放能）
分解有机物、释放能量，
实质 合成有机物，储存能量
供细胞利用
场所 活细胞（主要在线粒体） 主要叶绿体
条件 有光、无光均可进行 只在光下进行
（二）细胞呼吸与光合作用的联系
1.物质方面
2.能量方面
（三）呼吸速率与光合速率
1.呼吸速率的测定方法
植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO 增加量、O 减少量或有机物减少量。
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2.净光合速率和真正光合速率
（1）净光合速率：常用一定时间内O 释放量、CO 吸收量或有机物积累量表示。
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（2）真正光合速率：常用一定时间内O 产生量、CO 固定量或有机物产生量表示。
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（3）真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
（4）数量关系
净光合速率=总光合速率-呼吸速率；
净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量；
净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量；
实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳量+呼吸作用二氧化碳产生量。
六、化能合成作用
异养生物指的是那些只能将外界环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物摄
入体内，转变成自身的组成物质，并且储存能量的生物。
绿色植物以光为能源，以CO 和HO为原料合成有机物（糖类），把光能转化为储存在有机
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物中的化学能，属光能自养型。自然界中还有一些微生物利用无机物氧化过程释放的化学能
作能源，利用氢气、硫化氢、二价铁离子、亚硝酸盐将CO 还原成有机物，此过程称化能合
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成作用，此类生物属化能自养型。
1.化能合成作用与光合作用的不同
光合作用是利用光能将CO 和HO合成有机物。化能合成作用是利用化学能将CO 和HO或其
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他供氢体合成有机物。
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