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第五章 细胞的能量供应和利用
第 1 节 降低化学反应的活化能的酶
1.P 问题探讨773年，意大利科学家斯帕兰札尼(L. Spallanzani,1729-1799)做了一个巧妙的实验:将肉块放入
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小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
讨论：
（1）为什么要将肉块放在金属笼内?
（2）是什么物质使肉块消失了?
（3）怎样才能证明你的推测?
提示：便于取出实验材料(肉块),排除物理性消化对肉块的影响,确定其是否发生了化学性消化。
提示：是胃内的化学物质将肉块分解了。
提示：收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
2. P 探究与实践
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（1）与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?
提示：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率。
（2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗? 提示：不能。
（3）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么?
提示：说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
（4）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应的
顺利进行至关重要?
提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多细胞内每时每刻都
在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行,只有酶能够满足这样的要
求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
4.P 思考.讨论
80（1）巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?
巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的;认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,是不正确
的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的;认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才
能发挥作用,是不正确的。
（2）在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么?这一争论对后人
进一步研究酶的本质起到了什么作用?
巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用;李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。他们
的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上,使科学研究更加有的放矢。
（3）从毕希纳的实验可以得出什么结论?
毕希纳的实验说明,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一
样。
（4）萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的
精神品质?
萨姆纳历时9年,发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神,用正确的科学方法,将酶提纯出来。成功属于不畏艰
苦的人。
（5）请给酶下一个比较完整的定义。
可参考下一小节教材关于酶本质的的叙述。
5.P 练习与应用
80
一、概念检测
1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，
正确的是（D）
A.酶不能脱离生物体起作用 B.酶只有释放到细胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白质 D.酶是具有催化作用的有机物
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是(D)
A.能为反应物提供能量 B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应 D.催化化学反应更高效
二、拓展应用
1.在本节“探究.实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧
化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是_
提示:本小节“探究·实践”涉及的自变量并非只有一个,而是包括温度和催化剂两个变量,1号试管中仅放置
了过氧化氢溶液,可以起到对照作用。2号试管与1号试管的区别在于温度,3号试管和4号试管与1号试管
的区别在于多了催化剂3号试管与4号试管之间也可以起相互对照作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5
号试管,可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照;同理,加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管
和4号试管的对照组。
2.仔细阅读本节的“思考.讨论"，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间
的逻辑关系;写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。
巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用
李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳:酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳:酶是蛋白质
3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗?请简略写出实验步骤。想-一想，在萨姆
纳之前，为什么很难鉴定酶的本质?
提示:可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中
酶的提取和纯化非常困难。
6.P 练习与应用
85
一、概念检测1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测
嫩肉粉中能起分解作用的酶是( )
A.纤维系酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是()
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 C水中热烫处理2 min,可较好地保持甜味。这是因为加热会()
A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构
C.破环淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性?
提示:这个模型中A代表某类酶,B代表底物,C和D代表产物。这个模型的含义是:酶A与底物B专一性结合,
催化反应的发生,产生了产物C和D.这个模型可以类比解释酶的专一性。
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
(2)如果从A点开始温度升高10℃ ,曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。
(1)A点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。B点:反应速率在此时达到最高C点:反应速率不再随反应
底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。(2)如果A点时温度升高10℃,曲线上升的幅度变小因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度
的变化温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。
(3)该曲线表明,B点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶,会使反
应速率加快(图略)
第 2 节 细胞的能量“货币”ATP
1.P 问题探讨“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，看牵牛织女星。”让我们重温唐代
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诗人社牧这情景交融的诗想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。讨论
（1）萤火虫发光的生物学意义是什么?
（2）萤火虫体内有特殊的发光物质吗?
（3）在萤火虫发光的过程中有能量转化吗?
提示：萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号,以便繁衍后代。
提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素,是其特有的发光物质。
提示：有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能,只有在转变成光能时,萤火虫才能发光
2.P 练习与应用
89一、概念检测
1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺昔之间关系的结构简式是( )
A. A--P--P～P B. A--P～P～P C. A～P～P-P D. A～P～P～P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是( )
A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
3.下面关于ATP的叙述，错误的是()
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C. ATP可以水解为ADP和磷酸 D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确
的是()
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
二、拓展应用
1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出-一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什
么关系。
提示：吸能反应,如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量,是吸能反应,这一反应所需要的能量是由
ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应,如丙酮酸的氧化分解能够释放能量,是放能反应。这一反
应所释放的能量除以热能形式散失外,还用于ADP转化为ATP的反应,储存在ATP中.
2.同样是能源物质，AIP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
提示：在储存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点一是ATP分子中含有的化学能比较少,一分子
ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94;二是ATP分子中所含的是活跃的化学能,
而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为 ATP分子中活跃的化学能,
才能被细胞利用.
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性?
这对你理解生物的进化有什么启示?
提示：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP,这可以从一个侧面说明生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同起源。
第 3 节 细胞呼吸的原理和应用
1.P 问题探讨酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养
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装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。讨论
（1）都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封?
提示;通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气,利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂;密封则是避免空气进入,便于
酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
（2）为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?
提示;在有氧条件下,酵母菌分解营养物质释放的能量多,这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分
裂提供充足的动力。
（3）在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义?
提示;密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为自己的生命活动提供少量能量。
2.P 探究与实践B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。想一想，这是为什么?
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B瓶应封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。这是因为B瓶在封口后,培养液液面上方还存
有一定量的氧气,静置一段时间,让酵母菌将这部分氧气消耗尽,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶可认为检验
的是酵母菌的无氧呼吸释放的气体。
3.P 思考.讨论
93（1）在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870kJ的能量，可使977.28 kJ左右的能量储存在
ATP中,其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这
些能量大约能使多少ADP转化为ATP ?
提示：有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容, mol ATP分子的高能键含有30.54kJ的
能量,因此,1mol葡萄糖能够使32 mol ADP分子转化为ATP分子。
（2）与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义?
提示:燃烧是一种迅速释放能量的过程,而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量,这种方式保证有机物中的能
量得到最充分的利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中;能量缓慢有序地释
放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
4.P 旁栏问题有氧呼吸和无氧呼吸有哪些异同点?请尝试设计简明的表格来比较。
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5.P 思考.讨论生活和生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例?试再举一两例加以说明。
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提示:酸奶制作时利用了乳酸菌无氧呼吸；收获后的粮食要晒干再贮藏，就是通过降低细胞呼吸速率来延长
贮藏时间。
5.P 思维训练关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释:约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了
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原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里
获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧
细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一-论点，哪些不支持这一.论点?
（1）线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
（2）线粒体内的蛋白质，有少敖几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。
（3）真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细茵的却不是
这样。（4）线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
提示:这一论点包含两个要点:线粒体原本是一种独立生存的细菌,后来与真核细胞共生变成细胞内的结构。
由此可见,证据（1）、（3）和（4）,能够支持这一论点,而论据2不支持。
6.P 练习与应用
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一、概念检测
1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、醉母菌等。据此分析
涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
(1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。(×)
(2)如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。(√)
2.右图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O 的吸收量和CO 的释放量
2 2
的变化。下列叙述正确的是（C）
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸
C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上
清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙 3支试
管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO 和HO的
2 2
试管是(B)
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
二、拓展应用
1.松土是许多农作物裁培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长，当地的水土保持以及
全球气候变暖等方面可能带来的影晌，并指出如何尽量减少不利影响。
提示:松土透气可以使跟细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和无机盐的吸收，促进作物生长，
吸收更多的二氧化碳，缓解全球气候变暖现象；促进根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生
酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤
有机物的分解，为植物生长提供更多的二氧化碳，也有可能导致局部大气二氧化碳浓度上升。松土不当，
可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。
2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤?结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，
想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸?你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记?
提示:有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同,都不需要氧气,都与线粒体无关。联想到地球的早期
以及原核细胞的结构,可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸,而后才出现有氧呼吸。继
而推测,地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸,体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力,可以理解为漫长
的生物进化史在人类身上留下的印记同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时,在供氧不足的情况下,
骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能,有一定的适应意义。
第 4 节 光合作用与能量转化
1.P 问题探讨你参观或听说过植物工厂吗?植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和
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营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红
色、蓝色和白色的光源。讨论
（1）靠人工光源生产蔬菜有什么好处?
提示：用人工光源生产蔬菜,可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同
时,人工光源的强度和不同色光是可以调控的,可以根据植物生长的情况进行调节,以使蔬菜产量达到最大。
（2）为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?
提示：影响光合作用的因素很多,既有植物自身条件,也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是
影响植物生长的重要外部条件,因此要进行控制,以便让植物达到最佳的生长状态。
2.P 探究.实践
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（1）滤纸条上有几条色素带?它们是按照什么次序分布的?
提示：滤纸条上有4条不同颜色的色素带,从上到下依次为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素
a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)
（2）滤纸条上色素带的分布情况说明了什么?
提示：滤纸条上的色素带说明了绿叶中的色素有4种,它们在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散
的快慢也不同;同时由于4种色素的颜色不同,也说明不同色素吸收了不同波长的光。
3.P 旁栏问题植物工厂里为什么不用发绿光的光源?
99
提示：绿色光源发出绿色的光,这种波长的光线不能被光合色素吸收,因此无法运用到光合作用中制造有机
物。
4.P 思考.讨论
101（1）恩格尔曼第一个实验的结论是什么?
提示：恩格尔曼第一个实验的结论是:氧气是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
（2）恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处?
提示:实验材料选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,好氧细菌可确定释放氧气多的部
位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束照射,叶绿体上有光照多和光照少的部位,相当
于一组对比实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果,等等。
（3）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?
提示: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。
（4）综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能?
提示: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。
4.P 练习与应用
101
一、概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。(×)
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。(√)
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。(×)
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是(A)
A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
二、拓展应用
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗?
提示：有关,不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光,即红藻反射出了红光,绿
藻反射出绿光,褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线
是短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于
海水深的地方。
2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势?又面临哪些困难?你对植物工厂的发展前
景持什么观点?请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。
提示:与传统生产方式相比,植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、生长环境、上市时间等,但同
时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。综述性短文只要证据确凿、
逻辑清晰、言之有理,就可以的。
4.P 思考.讨论
103
（1）希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水?
提示：不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气。该实验没有排
除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。
（2）希尔的实验是否说明水的光解与糖
提示：能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有 H2O，没有合成糖的另一种
必需原料-- CO2 ，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
（3）分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论?
提示：光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水,而并不来源于CO
2
（4）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
提示：
5.P 思考.讨论（1）光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区
104
别?
（2）光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系?
提示：物质联系:光反应生成的ATP和 NADPH供暗反应C3的还原,而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和
NADP+;能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学
能
6.P 旁栏问题植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如 O 的产
105 2
生量，是植物光合作用实际产生的总O 量吗?
2
提示：用这种方法观察到的O 的产生量,实际是光合作用的O 释放量,与植物光合作用实际产生的O 量不
2 2 2
同,没有考虑到植物自身呼吸作用对O 的消耗。
2
7.P 练习与应用
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一、概念检测1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。(√)
(2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。(×)
(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。(×)
2.如果用含有C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是(D)
A. CO→叶绿素→ADP B. CO→叶绿体→ATP
2 2
C. CO→乙醇→糖类 D. CO→三碳化合物→糖类
2 2
3.根据光合作用的基本过程填充下图。
提示:按照教材第103页图5-14解答。
二、拓展应用
1.下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。
(1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是
。
(2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。
_
(3) 14-17时的光合作用强度不断下降的原因是 。
(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。
(5)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。
提示：（1）光照强度逐渐增大 （2）此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2 无法进入叶片组织，
致使光合作用暗反应受到限制 （3）光照强度不断减弱 （4）光照强度、温度 （5）根据本
题信息，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。
2.在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室
内温度保持在30℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗?如
果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。提示:植物的生活需要水无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳),从给出的信息可以看出,植物生
长的基本条件都是满足的,因此,只要没有病虫害等不利因素,这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够
生存多长时间,涉及的问题很多。潮湿的土壤含有水分,植物根系吸收水分后,大部分可通过蒸腾作用散失到
空气中,由于瓶是密闭的,散失到空气中的水分能够凝结,回归土壤供植物体循环利用。但是,随着植株的生长,
越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分,尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水
(这些水既可以散失到空气中回归土壤,也可以在叶片细胞中直接用于光合作用),毕竟有机物是不断积累的,这
意味着回归到土壤的水分会越来越少,有可能成为影响植物生存的限制因素,因此,要预测植物生存的时间,需
要知道土壤含水量和植物体内有机物积累速率等信息。土壤中的无机盐被植物根系吸收以后,绝大部分成为
植物体的组成成分(少量可能随落叶归还土壤),因此难以循环利用,但植物对无机盐的需要量是很少的,土壤中
无机盐到底能满足植物体生长多长时间的需要与土壤的多少土壤中各种无机盐的含量,植株的大小等有关,
这些信息是任务提示中没有给出的,因此不能从这方面做出准确预测,从给出信息可知,在阳光和温度方面不
存在制约瓶中植物生存的问题。二氧化碳是植物进行光合作用必需的原料之一瓶中的二氧化碳通过植物的
光合作用被植物体利用,转化为有机物。有机物通过植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水，可见二氧化碳在
植物体和瓶中空气之间是可以循环的。但是随着植株的生长,有机物会不断积累,这意味着中空气所含的二
氧化碳会逐渐减少要预测瓶中二氧化碳能维持植物体生存多长时间,还需要知道瓶中二氧化碳总量、植物体
光合速率呼吸速率或有机物积累速率等信息。上述推理大多是建立在植物体不断生长基础上的,这是因为玻
璃瓶容积小,植物幼苗正在处于生长期。此外,瓶中植物生存时间的长短,还与植物的种类有关。如果是寿命
很短的某种草本植物,即使瓶中各种条件长久适宜,植物生存的时间也不会长。
8.P 复习与提高
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一、选择题
1.下列关于水稻细胞内ATP的叙述，错误的是(B)
A.能与ADP相互转化 B.只能由细胞呼吸产生
C.可为物质跨膜运输提供能量 D.释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
2.在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列可用于去除细胞壁的物质是(B)
A.蛋白酶 B.纤维素酶 C.盐酸 D.淀粉酶
3.下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(B)
A.当温度为时，该反应的活化能最高B.当反应物浓度提高时，12 对应的数值可能会增加
C.温度在12时比在1时更适合酶的保存
D.酶的空间结构在t时比t时破坏更严重
4.叶绿体不同于线粒体的特点有(C)
A.具有双层选择透过性膜 B.利用水进行化学反应
C.能分解水产生氧气和H+ D.合成ATP为生命活动供能
5.叶肉细胞中不能合成ATP的部位是(D)
A.线粒体内膜 B.叶绿体的类囊体膜 C.细胞质基质 D.叶绿体基质
6.在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为(D)
A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱 B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈
C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈 D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱
二、非选择题
1.请设计并填写一个表格，简明而清晰地体现出你对光合作用与细胞呼吸之间主要区别和内在联系的理解。2. CO 浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材
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料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO 浓度(375μmol.molT'),乙组提供CO 浓度倍增环境( 750
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μmol.mol'),丙组先在CO 浓度倍增的环境中培养60d,测定前一周恢复为大气CO 浓度。整个生长过程保证
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充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。
(1)CO 浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是____ ; 出现这种变化的原因是_
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。
提示:随着CO 浓度的增加,作物的光合作用速率随之提高因为CO 参与光合作用暗反应,在光照充足的情况
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下,CO 增加,其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加,形成的葡萄糖也增加,故光合作用
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速率增加.
(2)在CO 浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因索可能_
2
。
提示:NADPH和ATP的供应限制;固定CO 的酶活性不够高、C 的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累
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较多等,都是制约因素所以单纯增加CO ,不能使反应速率倍增.
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(3)丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO 环境而降低了固定CO 的
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酶的活性。这一推测成立吗? 为什么?
提示:可能成立,若植物长期处于CO 倍增下,降低了固定CO 的酶含量或者活性,当恢复到大气CO 浓度后,
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已经降低的固定CO 的酶的含量或活性未能恢复,又失去了高浓度CO 的优势,因此会表现出比大气CO 浓
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度下更低的光合速率.学生可大胆做出合理推测,而不局限于说出上述答案.
(4)有人认为:化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是
有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资
料，对此观点作简要评述。
提示:回答本题的关键是摒弃简单的线性思维方式,要从生命活动的复杂性角度去回答首先,不能只从光合作
用效率可能提高的角度来看待温室效应,而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题其次,仅从大气中
CO 比例增加是否提高光合作用速率的角度看,也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等
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外部因素的影响,也受到内部的酶的活性等因素的影响,长期高CO 浓度可能使某些酶活性降低,高温也可能
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引起植物其他的变化,如色素降低;同时温室效应导致气温升高,引起蒸发率升高而影响水分供应,高温环境增
强呼吸作用消耗的有机物也增多。因此温室效应不一定会提高作物产量.
