文档文本内容
细胞的吸水、失水与ATP
Part 1
4
Part 2
15
酶
Part 1
24
Part 2
30
细胞呼吸
Part 1
44
Part 2
48
Part 3
58
光合作用（一）
Part 1
66
Part 2
74
目录
Contents
光合作用（二）
Part 1
88
Part 2
100
Part 3
103
呼吸作用与光合作用综合
Part 1
112
Part 2
123
细胞增殖
Part 1
130
Part 2
141
细胞的生长和分化
Part 1
148
Part 2
152
Part 3
156
细胞的衰老、凋亡和癌变
Part 1
168
Part 2
172
Part 3
177
第8 讲
细胞的吸水、失水
与ATP
直击课堂
www.xueersi.com
3
8
学习目标
1. 明确渗透作用原理，分析细胞的吸水和失水。
2. 掌握动物细胞膜制备和质壁分离复原实验。
3. 了解ATP 相关知识。
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
4
8
1
Part
1
知识凝炼
一、细胞的吸水和失水
(一) 细胞吸水和失水的原理——渗透作用
1
定义：水分子(或其他溶剂分子) 透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
2
条件：①具有一层半透膜(只允许溶剂分子透过，不允许溶质分子透过)
②这层半透膜两侧的溶液具有浓度差(不等渗)
不同类型的半透膜的孔径是不同的。常见的半透膜如鸡蛋膜、鸡的嗉囊、鱼鳔、蚕豆种皮、青蛙皮、动物膀
胱、肠衣、以及其他一些可从生物体上剥离的薄膜类物质，玻璃纸也是。
分析：在渗透系统中，水的流动方向决定于半透膜两侧的溶液的水势高低。纯水的水势被规定为零。当纯
水中溶有任何物质时，由于溶质(分子或离子) 与水分子相互作用，消耗了部分自由能，使水势降低，所以任何溶
液的水势都比纯水低。渗透压就是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液的溶质微粒越多，溶液的水势越低，
渗透压越高；反之，溶液的溶质微粒越少，溶液的水势越高，渗透压就越低。
半透膜两侧的水分子是可以自由通过的，但清水的水势高，蔗糖溶液的水势低，在单位时间内从清水到蔗
糖溶液的水分子数量比从蔗糖溶液到清水的水分子数量多。所以我们用肉眼观察到的现象是：水由低渗溶液向
高渗溶液扩散。
www.xueersi.com
5
8
值得注意的是，我们在渗透原理中所说的水分子扩散通过半透膜，其方向是：从低浓度溶液（低渗溶液）向
高浓度溶液（高渗溶液）。这里的浓度是指的半透膜两侧溶液的浓度，而水分子作为溶剂，高渗溶液中水分子少
（水势低），低渗溶液中水分子多（水势高），就水分子而言，是顺分子势能移动的，即顺浓度梯度过膜，因此与我
们所说的水分子以自由扩散方式通过细胞膜的原理是一致的。
3
渗透装置分析
①比较半透膜两侧溶液时，分析渗透压（溶质微粒数的多少）比分析溶液浓度（摩尔浓度或质量分数）
更准确。因为摩尔浓度或质量分数相等的溶液中溶质微粒数不一定相同。
例如，若A 图中左、右两侧分别为体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，半透膜只允许水分子通
过，不允许葡萄糖和蔗糖分子通过，一段时间后分析液面的情况为：左侧液面高于右侧液面。
分析：葡萄糖为单糖，蔗糖为二糖，所以等质量分数的两溶液中前者所含溶质微粒数更多，渗透压更高，所
以水渗透方向为由右向左。
②在渗透体系达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止
溶剂由低渗溶液一侧向高渗溶液一侧扩散。
③若两侧溶液中的分子较小的溶质也能通过半透膜，则达到最终渗透平衡状态时，溶剂和能过膜的溶质
将在半透膜两侧的溶液均匀分布，含不能过膜的溶质的一侧溶液液面上升。
例如，若A 图中左、右两侧分别为体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，半透膜允许水分子和葡
萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过，分析液面变化的情况为：先左侧高于右侧，后右侧高于左侧。
分析：开始葡萄糖溶液一侧渗透压高，且水分子比葡萄糖分子通过半透膜快得多，所以水渗透方向为由右
向左。后来葡萄糖分子也不断扩散通过半透膜，若右侧不存在蔗糖分子，则最终状态则为水分子和葡萄糖分子
在半透膜两侧都均匀分布，两侧液面高度相等。但因为右侧存在蔗糖微粒吸引水，所以后来水向右渗透，右侧液
面高于左侧。
④B 图中若浸在烧杯低渗溶液中的是透析袋，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收水分后，膨胀到一
定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度并不一定相等，透析袋内
溶液浓度可以仍旧高于烧杯中的液体浓度。
高一生物·凌云班（全国）·秋
6
8
(二) 利用渗透原理分析动物细胞、植物细胞的吸水和失水
二、实验：体验动物细胞膜的制备
实验原理：细胞内的物质有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于渗透吸水而涨破，细胞内的物质流出来，
可得到细胞膜。
实验材料：猪(或牛、羊、人) 的成熟的红细胞
试剂：蒸馏水
实验用具：载玻片、盖玻片、显微镜、吸水纸、滴管
方法步骤：
制作临时装片：用滴管吸取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻片上，盖上盖玻片。
↓
显微观察：先用低倍镜后用高倍镜观察红细胞形态。
↓
www.xueersi.com
7
8
滴蒸馏水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸，注意不要把细胞吸跑。
↓
显微观察：持续观察细胞的变化。凹陷消失，细胞体积增大，很快细胞破裂，内容物流出。
注意事项：
①取材：动物细胞没有细胞壁，因此选择动物细胞制备细胞膜更容易。要选用哺乳动物成熟的红细胞，因
为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核膜和众多的细胞器。
②取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：使红细胞分散开，不易凝结成块；使红细胞维持原
有形态。
③操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。
④滴加蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞形态变化。
⑤如果该实验过程在试管中进行，想要获得纯净的细胞膜，细胞破裂后还需经过离心、过滤，将细胞膜与
其他物质分开。
三、实验：质壁分离和质壁分离复原实验
实验原理：一个成熟的植物细胞构成一个渗透系统，可发生渗透作用。
①原生质层(包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质) 相当于一层半透膜。
②细胞壁和原生质层都发生一定程度的收缩，但原生质层伸缩性远远大于细胞壁伸缩性。
③当外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞发生渗透失水，出现质壁分离现象；
当外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞发生渗透吸水，植物细胞发生质壁分离的复原。
实验材料：紫色的洋葱鳞片叶
试剂：质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液，清水
实验用具：载玻片、盖玻片、显微镜、吸水纸、刀片、镊子、滴管
方法步骤：
①制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。
②用低倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡，以及原生质层的位置。
③从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。反复几次，使盖玻片下面的洋葱鳞
片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。
④用低倍镜观察，看细胞的中央液泡的变化，原生质层的位置，细胞的大小变化。
⑤在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。反复几次，使洋葱鳞片叶表皮浸润在清
水中。
⑥用低倍镜观察，看细胞的中央液泡的变化，原生质层的位置，细胞的大小变化。
高一生物·凌云班（全国）·秋
8
8
实验结果：
注意事项：
①选择有大液泡且最好液泡带有颜色的细胞作为实验材料。
②本实验选用质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞)。浓度
过高，质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离的复原；浓度过低不能引起质
壁分离或质壁分离速度太慢。
③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适宜用于该实验。
④8% 的食盐溶液、5% 的硝酸钾溶液等也可使用，但出现质壁分离后会自动发生质壁分离的复原。
⑤细胞壁是全透的，与植物细胞的渗透吸水/失水无关。
⑥只有具有液泡的成熟的植物细胞才能渗透吸水，没有液泡的植物细胞(如生长点的细胞、干种子细胞
等) 吸收水分的方式是吸胀作用(细胞中亲水性物质吸收水分)，活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。
实例分析：
①一次施肥过多引起“烧苗”，是由于土壤溶液的浓度突然增高，导致植物的根细胞吸水发生困难或不能
吸水
②盐碱地里多数农作物不能正常生长的原因之一是土壤溶液浓度过高造成的
③腌制的鱼、肉等不易变质，是由于高浓度的盐溶液使微生物细胞失水死亡之故
拓展应用：
①判断细胞的死活
②测定细胞液浓度范围
③比较不同植物细胞的细胞液浓度
④比较一系列溶液的浓度大小
www.xueersi.com
9
8
精讲精练
例1
★★★
市场上流行的直饮机的核心部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗
透至较低浓度一侧，理论上在较高浓度侧的所有细菌及不纯杂物、可溶性固体物和对人体有害的有机物
和无机物均不能渗入高精密的逆渗透膜，示意图如图所示。根据上述信息判断，下列有关叙述正确的是
( )
A. 逆渗透过程与渗透作用的差异是前者需要消耗能量
B. 逆渗透膜也具有细胞膜的识别功能
C. 逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择性控制有害物质
D. 逆渗透膜去除有害物质的能力胜过生物膜，可放心饮用
达标检测1
★★★★
把体积与质量浓度分别相同的葡萄糖溶液(甲) 和蔗糖溶液(乙) 用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不
允许蔗糖通过) 隔开(如图)，一段时间后液面情况是( )
A. 甲高于乙
B. 先甲高于乙，后乙高于甲
C. 乙高于甲
D. 先甲低于乙，后乙低于甲
高一生物·凌云班（全国）·秋
10
8
例2
★★★★
将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3 溶液中，红细胞体积随时间变化如下图，有关叙述正确的是( )
A. KNO3 溶液的起始渗透压小于红细胞内液的起始渗透压
B. 与B 点相比，A 点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C. AB 段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3 溶液，从而出现BC 段的变化
D. B 点对应的时刻，KNO3 溶液与红细胞内液的渗透压相等
例3
★★★
正确率：72%
将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3 溶液中，一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分
离，其原因可能是该细胞( )
①是死细胞
②大量吸水
③是根尖分生区细胞
④大量失水
⑤质壁分离后又自动复原
A. ①②③
B. ①③⑤
C. ②③⑤
D. ②④
www.xueersi.com
11
8
达标检测2
★★★★正确率：65%
将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为0.3g/mL 的蔗糖溶液中，在显微镜下观
察，你会看到苔藓细胞的状态如图所示。此时，部位①和②的颜色分别是( )
A. ①无色、②绿色
B. ①红色、②绿色
C. ①红色、②无色
D. ①红色、②红色
例4
★★★★
假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物细胞分别放在a、b、c 三种不同的蔗糖溶液中，一段时间后得到如
图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析推理正确的是( )
①实验前蔗糖溶液浓度为a > b > c
②实验后蔗糖溶液浓度为c = b ⩾a
③实验后丙细胞的吸水能力最强
④实验后细胞液浓度丙> 乙> 甲
A. ①②
B. ③④
C. ①③
D. ②④
高一生物·凌云班（全国）·秋
12
8
达标检测3
★★★
将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL 的蔗糖溶液中，1 分钟后进行显微镜观察，结果见下图，下列叙
述错误的是( )
A. 图中L 是细胞壁，M 是液泡，N 是细胞质
B. 将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C. 实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D. 洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
例5
★★★
在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下
图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A. 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B. 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C. 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D. 为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
www.xueersi.com
13
8
例6
★★★★★
将若干生理状况基本相同，长度为3cm 的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度相同的溶液(实验组)
和清水(对照组) 中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析，下列叙述错误的是( )
A. 对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小
B. 蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖
C. 实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多
D. 实验结束后，实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大
例7
★★★★
某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列的创新实
验，实验步骤和现象如下表：
对上表的推断或解释不正确的是( )
A. x 为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层
B. y 为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡
C. z 为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅
D. ④组无变化是因为水分子进出细胞达到动态平衡
高一生物·凌云班（全国）·秋
14
8
例8
★★★
成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示
渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界
溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
（1）由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c 两侧浓度大小是a
b。由图乙可知漏斗中溶液吸
水速率在
，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c 两侧浓度大小是a
b。
（2）图丙中相当于图甲中c 结构的是
(填序号)，结构②中充满的液体是
。此时细胞
液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是
。
A. 细胞液> 外界溶液
B. 细胞液< 外界溶液
C. 细胞液= 外界溶液
D. 都有可能
（3）把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细
胞能否无限吸水？
，原因是
。
（4）把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体
积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？
。
例9
★★
下列有关细胞膜的制备与观察的叙述，正确的是( )
A. 家鸽的红细胞是最佳的实验材料
B. 选哺乳动物成熟的红细胞是因为其细胞膜在光学显微镜下容易观察到
C. 制备细胞膜首先利用吸水涨破法，然后用差速离心法
D. 可选用植物细胞
www.xueersi.com
15
8
2
Part
2
知识凝炼
四、细胞的“能量通货”——ATP
(一)ATP 的分子结构和结构特点
在ATP 结构中，第一个磷酸根牢固地结合在腺苷上组成腺苷一磷酸，简称AMP；第二个磷酸根结合在AMP
上组成腺苷二磷酸，简称ADP；第三个磷酸根结合在ADP 上组成腺苷三磷酸，简称ATP。
在ATP 的三个磷酸键中，有两个是蕴藏大量化学能的高能磷酸键，高能磷酸键对于细胞贮藏和释放能量
起着极其重要的作用，在ATP 和ADP 的相互转变中，包含着相当可观的能量释放和储存。
(二)ATP 与ADP 的相互转化及其生理意义
ATP
酶1
⇌
酶2ADP+Pi+ 能量
1
ATP 的水解：ATP 酶
→ADP+Pi+ 能量
能量去向：用于各项生命活动。如，细胞的主动运输，生物发电、发光，肌细胞收缩，细胞内各种吸能反应，大
脑思考等等。
2
ATP 的合成：ADP+Pi+ 能量酶
→ATP
能量来源：①对于人、动物、真菌、多数细菌来说，均来自呼吸作用时有机物分解所释放的能量。
高一生物·凌云班（全国）·秋
16
8
②对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP 转化为ATP
还利用了光能。
3
转化特点：ATP 在细胞中的含量很少，但正常生活的细胞中，ATP 和ADP 的相互转化时刻不停地发生并
处于动态平衡之中，转化极其迅速。
一般地说，ATP 在细胞内形成后不到1min 时间就发生转化。累计下来，生物体内ATP 转化总量是很大的。
如，一个成年人在静止状态下，24h 内竟有40kg 的ATP 发生转化。在激烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg 的
ATP 转化成ADP，释放能量，供运动之需。
4
生理意义
正常生活的细胞中，ATP 和ADP 的相互转化时刻不停地发生并处于动态平衡之中，转化极其迅速，将细胞
中分解代谢的放能反应与合成代谢的吸能反应偶联在一起，ATP 是细胞内的能量“通货”，ATP 是细胞代谢所需
能量的最主要的直接来源。
拓展阅读
生物的各种生命活动必须靠能量的获得和利用来维持。ATP 在生物能量转换、贮藏和利用中是一种关键性
化合物，是所有生物进行各种生命活动所必需的。例如，肌肉细胞中有数以百万计的ATP 分子，而每秒钟可用
掉其中一半。显而易见，细胞必须迅速地制造新的ATP。ATP 和ADP 的相互转变在活细胞中永不停息地进行
着，这既可以避免一时用不尽的能量白白地流失掉，又保证了及时供应生物所需要的能量，因此有人形象地把
ATP 比作有机体细胞中能量的流通“货币”。
在肌肉中，ATP 还可将其末端磷酸基转移给肌酸，生成磷酸肌酸，它只是能量的贮存形式，不能直接被利
用。当机体消耗ATP 过多而ADP 增多时，磷酸肌酸就把高能磷酸键转给ADP 生成ATP，供应生理活动之用。
ATP 是生物体中主要的直接供应可利用能量的物质。
各种各样的细胞运动，例如肌细胞收缩，纤毛、鞭毛摆动，细胞分裂期间染色体的运动，所消耗的机械能都
来自呼吸作用产生的ATP。神经传导冲动是生物电现象之一，电鳗和电鳐可放电击倒动物以猎取食物，放电电
压可达100V 以上，它们靠ATP 的高能磷酸键的能量充电。
某些细菌、真菌、原生动物和昆虫以及许多深海无脊椎动物和鱼类等具有发光能力，陆地上常见的发光生
物萤火虫等，也具有发光能力，它们的光能也都是由ATP 化学键能转换而来的。
细胞的主动运输也是一种耗能过程，细胞依靠主动运输使环境中的某些物质逆浓度梯度进入细胞中，例如
许多海藻细胞内积累碘的浓度比海水中的高出100 万倍。细胞生长、分裂需要合成许多物质，要消耗大量化学
能量。
恒温动物体温的维持也需要能量。在低温下，恒温动物生长很慢，甚至停滞，原因之一就是呼吸作用十分微
弱，产能少且多用于维持体温，而物质合成缓慢。
www.xueersi.com
17
8
精讲精练
达标检测4
★★★
正确率：62%
有关ATP 的结构, 下列叙述正确的是( )
A. ATP 是细胞中的一种生物大分子物质，含有C、H、O、N、P 元素
B. ATP 中的“A”与碱基“A”是同一种物质
C. ATP 分子由1 个腺嘌呤脱氧核苷酸和2 个磷酸基团组成
D. ATP 水解失去2 个磷酸基团后，是RNA 的组成单位之一
例10 ★★★
如图，ATP(甲) 是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )
A. 在主动运输过程中，细胞中乙的含量会显著增加
B. 甲→乙和丙→乙过程，起催化作用的酶空间结构相同
C. 丙中含高能磷酸键，是RNA 的基本组成单位之一
D. 丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
高一生物·凌云班（全国）·秋
18
8
达标检测5
★★★★
下列哪些过程中不会使细胞中ADP 的含量增加( )
①肠道中葡萄糖变为血糖过程中的小肠绒毛上皮细胞
②氧气进入肺泡细胞
③K+ 进入肾小管的上皮细胞
④植物细胞发生质壁分离
⑤根毛细胞吸收水分
A. ①②④
B. ①②⑤
C. ②③⑤
D. ②④⑤
例11 ★★★★★
下列关于ATP 的叙述，正确的有几项( )
①为满足对能量的需求，肌细胞中贮存大量ATP
②合成ATP 所需的能量由磷酸提供
③在剧烈运动时，肌细胞产生ATP 的速率增加，也可以通过口服ATP 及时补充能量
④ATP 中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
⑤ATP 是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少
⑥细胞质和细胞核中都有ATP 分布
⑦人体成熟的红细胞没有线粒体，不能产生ATP
⑧线粒体是蓝藻细胞产生ATP 的主要场所
A. 2 项
B. 3 项
C. 4 项
D. 5 项
www.xueersi.com
19
8
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
20
8
直击高考
考题
（2017 高考真题新课标II）
将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A 溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的
部分) 的体积变化趋势如图所示，下列叙述正确的是( )
A. 0 ∼4h 内物质A 没有通过细胞膜进入细胞内
B. 0 ∼1h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C. 2 ∼3h 内物质A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D. 0 ∼1h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案
C
解析
A、由图可知，该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后发生质壁
分离的复原，由此可推知物质A 可通过细胞膜进入细胞，A 错误；
B、0 ∼1h 内，原生质体的体积不断缩小，由于原生质体的伸缩性要远大于细胞壁，因此该时间段内细胞
体积与原生质体体积的变化量不相等，B 错误；
C、2 ∼3h 内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞正在吸水，由此可推知该时间段内物质A 溶液
的渗透压小于细胞液的渗透压，C 正确；
D、0 ∼1h 内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D 错误。
故选:C。
第9 讲
酶
直击课堂
www.xueersi.com
23
9
学习目标
1. 简要了解酶的探究历程。
2. 掌握酶的定义、生理作用、特性。
3. 了解酶的化学成分和结构组成。
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
24
9
1
Part
1
知识凝炼
一、酶的探究历程
二、酶的定义
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。
具有催化活性的RNA 称为核酶。核酶的功能很多，有的能够切割RNA，有的能够切割DNA，有些还具有
RNA 连接酶等活性。与蛋白质类的酶相比核酶的催化效率较低，是一种较为原始的催化酶。核酶是在对多种植
物病毒卫星RNA 及类病毒RNA 的自我剪接研究中发现的，数量较少，常见于rRNA 合成基因的内含子。
随着生物学的发展，核酶不仅仅只是包括RNA，如今人们还人工合成了一些DNA 也具有催化活性。所以
现在的核酶应该包括催化性RNA 和催化性DNA(也叫脱氧核酶) 两大类。目前，催化性DNA 只是人工合成的，
并没有发现有天然存在的。
三、酶的生理作用
（一）活化能：是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(1) 一定温度下分子能量分布曲线
www.xueersi.com
25
9
理论上来说，在一定温度下，一个化学反应体系中反应物分子的能量可以从0 到∞，但是具有很低能量和
很高能量的分子都很少，具有平均能量E 的分子相当多。E 表示分子的平均能量，具有能量大于或等于Ec 的
分子称为活化分子。
Ec 是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec 的分子可能产生有效碰撞。活化分子具有的最低能量
Ec 与分子的平均能量E 之差叫活化能。不同的反应具有不同的活化能。反应的活化能越低，则在指定温度下
活化分子数越多，反应就越快。不同温度(t2 > t1) 下分子的能量分布示意图如下：
面积A1 代表温度为t1 时活化分子的多少；阴影面积A1+A2 代表温度为t2 时，活化分子的多少。从图中
可以看到，升高温度，可以使活化分子百分数增大，从而使反应速率增大。
(2) 化学反应过程中能量的变化
如图，只有当分子的平均能量达到A 处(或高于A 处) 时，才能发生反应。该图表示的化学反应的正反应
是放热反应，逆反应是吸热反应。
高一生物·凌云班（全国）·秋
26
9
（二）酶的生理作用：降低化学反应的活化能。
①酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗
②酶作为催化剂，仅能使反应速度加快，并不能改变反应的方向
③酶只能催化可以自发进行的反应，而不能催化不能自发进行的反应
④酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变反应的平衡点
（三）酶的催化作用机理
目前一般认为，酶催化某一反应时，必须与底物形成酶‐ 底物复合物，此复合物再进行分解而释放出酶，
同时生成一种或数种产物，此过程可用公式E+S ⇌ES ⇌E+P(E 代表酶，S 代表底物，ES 代表酶-底物复合物，P
代表反应产物) 表示。ES 的形成，改变了原来反应的途径，可使底物的活化能大大降低，从而使反应加速。
（四）酶的化学成分和结构组成
1
结合酶
按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两类。单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分
子中则除了多肽链组成的蛋白质外还有非蛋白成分，结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分统称为辅
助因子，两者一起组成全酶，只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。常见的辅助因子有：金属离
子Zn2+、Mg2+、Fe2+(Fe3+)、Cu2+ 等，有机小分子物质核黄素、辅酶Ⅰ、Ⅱ等。
2
多功能酶
通常一种酶只能专一性地催化一个化学反应，然而某些酶能催化2 ∼6 个化学反应，这一类酶分子中存在
多种催化活性位点，被称为多功能酶。
另外，生物体内可以由几种不同功能的酶彼此聚合形成多酶复合体，复合体中第一个酶催化的产物，直接
由邻近下一个酶催化，第二个酶催化的产物又为复合体第三酶的底物，如此形成一条结构紧密的“流水生产
www.xueersi.com
27
9
线”。由于这一系列反应是在一个高度有序的多酶复合体内进行的，从而提高了酶的催化效率，同时利于对酶的
调控。
3
酶原的激活
有些酶如消化系统中的各种蛋白酶以无活性的前体形式合成和分泌，然后，输送到特定的部位，当体内需
要时，经特异性蛋白水解酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。这些不具催化活性的酶的前体称为酶原。如
胃蛋白酶原、胰蛋白酶原等。酶原激活的过程实质上是切断酶原分子中特异肽键或去除部分肽段后使酶活性中
心形成或暴露的过程。
酶原激活在生物体内广泛存在，它一方面保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏，另一方面使它们
只在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。例如：组织或血管内膜受损后才激活凝血因
子；胃主细胞分泌的胃蛋白酶原和胰腺细胞分泌的胰蛋白酶原等分别在胃和小肠激活成相应的活性酶。
如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。例如，出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原
在未进小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀。
高一生物·凌云班（全国）·秋
28
9
精讲精练
例1
★★★
用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。对于核糖
体中能催化该反应的物质，下列推测正确的是( )
A. 这种物质是蛋白酶
B. 这种物质是蛋白质被水解后形成的多肽
C. 该物质被水解的终产物是脱氧核苷酸
D. 这种物质是一种核酸
例2
★★★
正确率：50%
如图表示木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用，根据图示实验结果，不能得出的结论是( )
A. 蛋白酶能使抗体失活
B. 抗体的化学本质是蛋白质
C. 木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质均是蛋白质
D. 胃蛋白酶使抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶
达标检测1
★★★★正确率：69%
如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是( )
A. 此反应为放能反应
B. 曲线I 表示有酶参与
C. E1 为反应前后能量的变化
D. 酶参与反应时，所降低的活化能为E3
www.xueersi.com
29
9
例3
★★★★
如图曲线I、II 分别表示物质A 在无催化条件和有酶催化条件下生成物质P 所需的能量变化过程。下
列相关叙述不正确的是( )
A. bc 段表示在有酶催化条件下，使物质A 生成物质P 反应发生需要的活化能
B. 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b 在纵轴上将向下移动
C. ac 段表示在无催化剂条件下，物质A 生成物质P 需要的活化能
D. 若曲线II 为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b 在纵轴上将向上移动
高一生物·凌云班（全国）·秋
30
9
2
Part
2
知识凝炼
四、酶的特性
1
高效性
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O2 →2H2O+O2 ↑
实验结论：①过氧化氢酶能催化过氧化氢分解；
②过氧化氢酶催化作用高效。
实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称做自变量(如上述实验中的氯化铁和肝脏研
磨液)；随着自变量的变化而变化的变量称做因变量(如上述实验中的过氧化氢分解速率)。除自变量外，实验过
程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验中只有反应条件是改变的，其余
因素(如反应物的性质和浓度) 都没有变化。对照实验分对照组和实验组，上述实验中的1 号试管就是对照组，
2 号、3 号、4 号试管是实验组。在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
www.xueersi.com
31
9
2
专一性
实验：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
实验结论：淀粉酶只催化淀粉水解不催化蔗糖水解。
3
酶的作用条件较温和
高一生物·凌云班（全国）·秋
32
9
(1) 实验3−1：探究温度对酶活性的影响
(2) 实验3−2：探究pH 对酶活性的影响
补充分析：
①实验3−1 中自变量(单一变量) 是温度，必须保证无关变量相同且适宜，如试管的洁净度、淀粉溶液的
量、不同温度的处理时间长度、操作的顺序、碘液的加入量等。
②实验3−2 中若选用淀粉酶和淀粉来做效果不好，因为检验试剂不管是碘液还是斐林试剂，它们的最佳
检验效果只在特定的pH 范围，超过一定pH 范围，显色反应显著受影响。
③动物体内酶最适温度一般在35 ∼40oC；植物体内酶最适温度一般在40 ∼50oC；细菌、真菌体内
酶的最适温度差别较大，有的可高达70oC；酶制剂适于在低温(0 ∼4oC) 保存。动物体内酶的最适pH 多在
6.5 ∼8.0；植物体内酶的最适pH 多在4.5 ∼6.5。
④分析温度对酶活性的影响：低温不破坏蛋白质的分子结构，高温会导致蛋白质分子发生热变性，而蛋白
质的变性是不可逆的，所以在最适温度两侧的曲线是不对称的。
⑤酶的失活：一般，能够使蛋白质变性的因素也能使酶遭到破坏而完全失去活性。主要的因素有高温、高
压、紫外线照射等物理因素，有机溶剂、强酸、强碱等化学因素。低温暂时抑制酶的活性，酶的空间结构稳定，适
宜温度时可恢复活性。
www.xueersi.com
33
9
精讲精练
例4
★★★★
如图的阴影部分表示在四种不同反应条件下能够发生化学反应的活化过氧化氢分子，四种反应条件分
别是37◦C、60◦C、37◦C 下加入新鲜肝脏研磨液、37◦C 下加入FeCl3。其中表示37◦C 下加入新鲜肝脏研
磨液的图像最可能是( )
例5
★★★★★
下列关于生物体内酶的叙述，正确的有几项( )
①生物体内的酶都是由活细胞产生的，所有细胞都能产生酶
②细胞内的酶是在核糖体上合成的，酶的基本组成单位是氨基酸
③酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
④酶是由具有分泌功能的细胞产生的
⑤酶的催化效率都很高，所有的酶都具有专一性
⑥同一生物体内的各种酶要求的催化条件都相同
⑦只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应
⑧温度过高和偏低对酶活性影响的原理相同
⑨酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失
A. 1 项
B. 2 项
C. 3 项
D. 4 项
高一生物·凌云班（全国）·秋
34
9
达标检测2
★★★★
细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述不正确的是( )
A. 酶1 与产物B 结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B. 酶1 的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C. 酶1 有两种底物且能与产物B 结合，因此酶1 不具有专一性
D. 酶1 与产物B 的相互作用可以防止细胞生产过多的产物A
达标检测3
★★★★
将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH 至2.0，保存于37◦C 的
水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是( )
A. 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B. 唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C. 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D. 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
达标检测4
★★★
为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计合理的是( )
A. 实验①
B. 实验②
C. 实验③
D. 实验④
www.xueersi.com
35
9
例6
★★★★
许多物质会对酶的活性产生影响，其中能提高酶活性的物质为激活剂，能降低酶活性的物质为抑制剂。
某研究小组研究了甲、乙、丙三种物质对淀粉酶活性的影响，结果如图所示。下列相关说法错误的是
( )
A. 该实验的自变量和因变量分别为物质的种类、酶的活性
B. 物质甲为酶的激活剂，物质乙和丙为酶的抑制剂
C. 甲、乙、丙可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性
D. 图中的实验结果可能是在不同的温度和pH 条件下测定的
例7
★★★★正确率：69%
某同学研究温度和pH 对某酶促反应速率的影响，得到下图的曲线。下列分析正确的是( )
A. 该酶催化反应的最适温度出现在35◦C 附近，最适pH 约为8
B. 当pH 为8 时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C. 随pH 升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D. 当pH 为任一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响
高一生物·凌云班（全国）·秋
36
9
例8
★★★
某一不可逆化学反应在无酶和有酶催化时均可以进行，当该反应在无酶条件下进行到时间t 时，向反应
液中加入催化该反应的酶。下图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是( )
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁
例9
★★★★★
下图中甲曲线表示在最适温度下，某种酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。其余两条曲线分别表
示该酶促反应速率随pH 或温度的变化趋势。下列相关分析正确的是( )
A. 在A 点适当提高温度或在B 点适当增加酶的浓度，反应速率都将增大
B. 图中E 点代表该酶的最适pH，H 点代表该酶的最适温度
C. 研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应，均可得到上图曲线
D. 短期保存该酶，适宜条件对应于图中的D、H 两点
www.xueersi.com
37
9
达标检测5
★★★
将A、B 两种物质混合，T1 时加入酶C。如图为最适温度下A、B 浓度的变化曲线。下列叙述错误的是
( )
A. 酶C 降低了A 生成B 这一反应的活化能
B. 该体系中酶促反应速率先快后慢
C. T2 后B 增加缓慢是酶活性降低导致的
D. 适当降低反应温度，T2 值增大
例10 ★★★★
胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度保持在37◦C，pH 保持在最适值，生成物量与反应时间
的关系如图所示。请回答下列问题：
（1）该酶作用的底物是
。
（2）在140 分钟后，曲线变成水平，这是因为
。
（3）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH 由2 逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将
，
原因是
。
（4）下图中能正确表示人体胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是( )
高一生物·凌云班（全国）·秋
38
9
例11 ★★★
下表是某同学在实验室所做验证淀粉酶特性的实验操作步骤。
（1）此实验的目的是验证酶的
性。
（2）此同学预期
号试管应出现砖红色沉淀。
（3）此同学按上述步骤进行实验，分析发现1、2 号试管中都没有出现砖红色沉淀。分析可能的原因是
。
（4）上述实验步骤中存在明显的缺陷，请写出你认为合理的实验步骤
。
(注：可直接用上表步骤中的数字表示，需增加的步骤可用文字补充)。
www.xueersi.com
39
9
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
40
9
直击高考
考题
（2017 高考真题新课标II）
下列关于生物体中酶的叙述，正确的是( )
A. 在细胞中，核外没有参与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的最适温度和保存温度是37◦C
答案
C
解析
A.DNA 的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成DNA，因此细胞核、线粒体和
叶绿体中都有参与DNA 合成的酶，A 错误；
B. 只要给予适宜的温度、pH 等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性，B 错误；
C. 盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，而胃蛋白酶的化学本质是蛋白
质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C 正确；
D. 唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37◦C，但是37◦C 不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件
下保存，D 错误。
故选:C。
第10 讲
细胞呼吸
直击课堂
www.xueersi.com
43
10
学习目标
1. 了解影响酶促反应的因素。
2. 掌握细胞呼吸的定义、过程、意义。
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
44
10
1
Part
1
知识凝炼
五、影响酶促反应的因素
1
酶活性
(1) 温度对酶活性的影响
在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适
温度后酶的催化能力会迅速下降，最后完全失去催化能力，其原因是低温不破坏蛋白质的分子结构，高温会导
致蛋白质分子发生热变性，而蛋白质的变性是不可逆的，所以在最适温度两侧的曲线是不对称的。
(2)pH 对酶活性的影响
酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH 时，随着pH 的升高，酶的催化能力也相应升高，高于
最适pH 时，随着pH 的升高，酶的活性逐渐下降，在最适pH 两侧的曲线基本是对称的。
2
底物浓度
在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受
酶数量限制，酶促反应速率不再增加。
www.xueersi.com
45
10
3
酶浓度：在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
4
酶的抑制剂
大多数酶都能被某些化学试剂所抑制。酶活性的抑制分为可逆的和不可逆的。在可逆性的酶抑制中又分
为竞争性抑制和非竞争性抑制。
精讲精练
达标检测1
★★★
影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。下图表示在最适温度下，某种酶的催化
反应速率与反应物浓度之间的关系。下列有关说法正确的是( )
A. 在A 点适当提高反应温度，反应速率加快
B. 在B 点增加酶的浓度，反应速率不变
C. 在A 点提高反应物浓度，反应速率加快
D. 在C 点提高反应物浓度，产物不再增加
高一生物·凌云班（全国）·秋
46
10
例1
★★★★正确率：64%
下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物量) 的变化曲线图，有关叙述不正确的是( )
A. 图①虚线表示酶量加一倍时，底物浓度和反应速率的关系
B. 图②虚线表示增加酶浓度, 其他条件不变时，生成物量与时间的关系
C. 图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系
D. 若图②中的实线表示Fe3+ 的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
例2
★★★★正确率：25%
图1 是对酶的某种特性的解释模型，图2、3、4、5、6、7 是在不同条件下某种酶促反应的变化情况，据图
分析下列说法不正确的是( )
A. 图1 可以解释酶具有专一性，由图5 和图7 可判断该酶很可能是麦芽糖酶
B. 图2 说明酶具有高效性作用，图3 可判断该酶最适pH 不受温度影响，由图4 可判断该酶的最适温
度不受pH 的影响
C. 图6 能说明Cl−是该酶的激活剂，而Cu2+ 是该酶的抑制剂
D. 图3 和图4 中温度和pH 对酶的影响机理是完全一样的
www.xueersi.com
47
10
达标检测2
★★★★正确率：65%
在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时(如甲图A 所示)，可催化底物发生变化。酶
抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，其中竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底
物的催化效应；非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物
结合，从而使酶失去催化活性。下列有关叙述不正确的是( )
A. 曲线a 表示没有酶抑制剂存在时的作用效果
B. 曲线c 表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低
C. 曲线a、b 酶促反应速率不再增加是由于酶处于饱和状态
D. 竞争性抑制剂与该酶催化的底物化学结构相似
高一生物·凌云班（全国）·秋
48
10
2
Part
2
知识凝炼
一、细胞呼吸的定义
(一) 定义
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，释放出能量并生成ATP
的过程。
(二) 个体呼吸与细胞呼吸
我们通常所说的呼吸指的是人体从周围环境中吸入空气，利用其中的氧气，同时呼出二氧化碳。这是一个
气体交换的过程。
人体吸入空气后，空气中的氧通过血液循环输送到身体的各个细胞。细胞在有氧条件下将葡萄糖氧化分
解，在此过程中获得能量，同时产生二氧化碳，这就是细胞有氧呼吸的过程。细胞呼吸产生的二氧化碳又被人体
呼出体外。
人体通过气体交换，源源不断地为细胞提供氧，并且排出二氧化碳。
(三) 细胞呼吸的本质
任何生物体进行的生命活动都需要能量。这些能量几乎全部来自于细胞呼吸。细胞呼吸又称生物氧化。生
物氧化和有机物质体外燃烧在化学本质上是相同的，遵循氧化还原反应的一般规律，所耗的氧量、最终产物和
释放的能量均相同。但生物氧化的主要特点有：
①是在细胞内进行酶催化的氧化过程，反应条件温和。
②在生物氧化中，碳的氧化和氧的氢化是非同步进行的。氧化过程中有机物脱下来的质子和电子，通常
由各种载体如NADH 等传递给氧并最终生成水。
③生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都有特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这
种逐步反应的模式有利于在温和的条件下逐步释放能量，提高能源利用率。
④生物氧化释放的能量，通过与ATP 合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的能源物质ATP。
www.xueersi.com
49
10
二、细胞呼吸的过程
根据细胞呼吸过程中是否有氧参与，我们把细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸是细胞呼吸的主
要方式。
(一) 有氧呼吸
1
定义：指细胞在氧的参与下，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
过程及场所
3
总反应式：C6H12O6+6O2+6H2O 酶
→6CO2+12H2O+ 能量
4
能量去向：细胞内，1mol 葡萄糖彻底氧化分解释放能量2870kJ，其中1709kJ 以热能形式散失(约60%)，
1161kJ 转移到ATP 中(约40%)。
5
有氧呼吸三个阶段的比较
拓展阅读
(1) 有氧呼吸过程分析
葡萄糖(或糖原) 在正常有氧的条件下，氧化后，产生CO2 和水，这个总过程称作糖的有氧氧化，又称细胞
氧化或生物氧化。整个过程分为4 个阶段：①糖氧化成丙酮酸。葡萄糖进入细胞后经过一系列酶的催化反应，
最后生成丙酮酸的过程，此过程在细胞质中进行，并且是不耗能的过程；②丙酮酸进入线粒体，在基质中脱羧
生成乙酰CoA；③乙酰CoA 进入三羧酸循环，彻底氧化；④经电子传递和化学渗透，将氧化与磷酸化相偶联。
①糖酵解
反应地点：细胞质基质
反应过程：细胞分解1 分子葡萄糖生成2 分子丙酮酸(CH3COCOOH)、释放少量能量，生成2 分子ATP、2
分子还原态辅酶I(NADH) 的过程。
高一生物·凌云班（全国）·秋
50
10
反应式：C6H12O6+2NAD++2ADP +2Pi →2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP
②丙酮酸氧化分解
反应地点：线粒体基质
反应过程：糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体氧化脱羧，产生CO2、乙酰CoA 和NADH。
反应式：CH3COCOOH+2NAD++CoASH →CO2+CH3COCoA+NADH+H+
③柠檬酸循环(三羧酸循环)
反应地点：线粒体基质和内膜上。
反应过程：将乙酰CoA 氧化分解，释放出CO2、NADH、ATP、FADH2。
反应式：2CH3COCOOH+8NAD++2FAD+2ADP+2Pi+4H2O →6CO2+2ATP+8NADH+8H++2FADH2
④电子传递链(呼吸链) 和氧化磷酸化
反应地点：线粒体内膜上
反应过程：呼吸链是线粒体内膜上一组酶的复合体，其功能是进行电子传递、H+ 的传递及氧的利用，产生
H2O 和ATP。
在三羧酸循环中，乙酰CoA 中的两个碳被完全氧化生成两分子CO2 释放出来，直接产生的ATP 很少，此
过程释放的大部分能量都储存在辅酶(NADH 和FADH2) 分子中。只有将这些还原型的辅酶氧化成氧化型的
辅酶，才能将能量释放出来，该过程涉及电子从NADH 或FADH2 传递到氧，最后生成水，氧化型的NAD+ 和
FAD+ 又可参与三羧酸循环。
NADH+1/2 O2 →NAD++H2O+ 能量
FADH2+1/2O2 →FAD++H2O+ 能量
如果上述反应将能量一次性释放的话，就会太大，不仅不能全部收集和储存，还会使细胞受到损伤。为此，
细胞利用线粒体内膜中一系列的电子传递体(呼吸链)，伴随着电子逐步传递，将NADH 或FADH2 进行氧化，电
www.xueersi.com
51
10
子传递体将电子一步一步地传递到最终的受体O2。高能电子经过一系列的电子传递体时能量不断地减少，这
就好像一个球沿着楼梯逐级落下来一样，每落下一级就丢失一些势能，这些丢失的能量最后用于ATP 的合成。
电子通过呼吸链的流动称为电子传递，而将ADP 转变成ATP 称为磷酸化，伴随氧化进行的磷酸化就称为氧化
磷酸化。
组成呼吸链的成员除了作为电子载体外，有些还具有将质子跨膜传递到膜间隙的作用，将能够传递氢质子
的复合物称为递氢体。质子从线粒体基质跨膜传递到线粒体膜间隙是一种耗能的过程，递氢体利用电子在呼吸
链中传递时释放的自由能完成递氢过程。实际上，正是呼吸链中的递氢体通过对质子的跨膜传递，将NADH 和
FADH2 在氧化过程中释放出来的自由能转变成势能，这种势能进一步用于ATP 的合成。
英国生物化学家米切尔(Mitchell) 于1961 年提出了化学渗透假说解释氧化磷酸化的偶联机理。该学说认
为：在电子传递过程中，伴随着质子从线粒体内膜的里层向外层转移，形成跨膜的氢离子梯度，这种势能驱动了
氧化磷酸化反应，合成了ATP。
(2) 其它物质的生物氧化
除糖以外，氨基酸和脂类也可进入细胞呼吸途径，氧化供能。氨基酸可脱氨基生成有机酸，后者是三羧酸循
环的中间产物。这样就进入了三羧酸循环，完成后续的氧化过程。脂类分解生成脂肪酸，脂肪酸在线粒体基质
中进一步分解成乙酰CoA，再进入三羧酸循环，完成后续的氧化过程。
(二) 无氧呼吸
1
定义：指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生酒精、二氧
化碳或乳酸，释放能量，生成少量ATP 的过程。
高一生物·凌云班（全国）·秋
52
10
2
过程及场所
4
能量去向：无论是分解成酒精、二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放少量能量，生
成少量的ATP，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
拓展阅读
在无氧情况下，丙酮酸便不能进入三羧酸循环。但是无氧情况下，丙酮酸不会积累在细胞之中。因为细胞
内NAD+ 数量有限，少量的NAD+ 变成NADH 后，若不能把电子和质子交出去，变回到氧化型NAD+ 状态，糖
酵解便不能进行，细胞就无法获取能量。有两种可能的办法解决这个困难：一个可能是NADH 被细胞用来使丙
酮酸还原为乳酸。这就是人在剧烈运动时发生的情况：血液循环一时不能把足够的氧气带到肌肉，剧烈运动中
的肌肉产生乳酸，使血液中乳酸浓度升高。另一个可能是NADH 被细胞用来使丙酮酸还原为乙醇。这就是酵母
在无氧条件把葡萄糖变成酒的过程，即发酵。
注：肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，绝大部分随血液进入肝脏，在肝细胞中转变成丙酮酸，丙酮酸可以氧化分
解释放能量，也可以形成新的肝糖原或葡萄糖。还有极少量的乳酸可通过血液循环到达肾脏，随尿液排出体外。
www.xueersi.com
53
10
(三) 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
从生物进化的角度看，原始地球的大气不含氧气。所以，那时候的生物的呼吸方式都为无氧呼吸。当蓝藻
等自养型生物出现以后，大气中有了氧气，才出现了有氧呼吸。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成
的。
从能量供应角度看，有氧呼吸每分解1mol 葡萄糖，可以生成约38mol ATP。而无氧呼吸分解1mol 葡萄糖，
只能生成2mol ATP。对于需氧型生物来说，生命活动所需要的能量，大部分由有氧呼吸提供，无氧呼吸所提供
的能量无法满足维持生物生命活动的需要。所以，对于提供能量来说，需氧呼吸产生能量的效率要比厌氧呼吸
产生能量的效率高得多。
从产物的角度看，有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水，对生物体是无害的。而无氧呼吸的终产物是乳酸或
酒精和二氧化碳。乳酸的形成，会使动物出现一些不良反应，如肌肉酸痛。乳酸过多还可能引起稳态的改变、乳
酸中毒等。酒精对植物细胞有很强的毒害作用。所以，需氧型生物的无氧呼吸，基本上是为了帮助生物度过一
些缺氧的不良环境，不能长时间地进行。所以，从终产物有无毒害这一角度看，有氧呼吸要优于无氧呼吸。
高一生物·凌云班（全国）·秋
54
10
三、细胞呼吸的意义
1
为生命活动提供能量
2
维持体温
3
为其他物质的合成提供原料
精讲精练
达标检测3
★★★
正确率：52%
下图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( )
A. ②处发生柠檬酸循环
B. ①处产生ATP
C. ②处产生二氧化碳
D. ③处发生[H] 与O2 的结合反应
例3
★★★★正确率：50%
如图表示的是有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是( )
A. ①②③中数值最大的是③
B. 产生①②的场所是线粒体
C. 用18O 标记葡萄糖，则产物⑤中会检测到放射性
D. 乳酸菌能完成图示全过程
www.xueersi.com
55
10
例4
★★★★
如图表示细胞呼吸作用的过程，其中①∽③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列
相关叙述正确的是( )
A. ①和③都具有双层生物膜
B. ①和②都是线粒体的组成部分
C. ②和③都能产生大量ATP
D. 甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
例5
★★★
正确率：71%
下列关于呼吸作用的叙述，不正确的是( )
A. 呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B. 真核细胞有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质
C. 是否产生二氧化碳是有氧呼吸和无氧呼吸的主要区别
D. 质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
达标检测4
★★★
关于人体细胞呼吸作用的叙述，不正确的是( )
A. 细胞呼吸分解有机物释放的能量少部分用于合成ATP
B. 二氧化碳只在有氧呼吸中产生
C. 有氧呼吸产生的[H] 在线粒体内膜与氧结合生成水，同时释放大量能量
D. 葡萄糖只能作为有氧呼吸的底物
高一生物·凌云班（全国）·秋
56
10
例6
★★★★
研究人员探究缺氧条件下北欧鲫鱼细胞呼吸特点，结果如图。下列叙述正确的是( )
A. 图中能产生ATP 的过程有①②③，过程①发生在细胞质基质
B. 北欧鲫鱼是一种能够同时进行两种无氧呼吸的鱼类
C. 为验证北欧鲫鱼肌细胞具有上述呼吸特点，可将该鱼在氧气充足条件下培养
D. 由于酒精对动物细胞具有毒害作用，所以这种呼吸方式不利于北欧鲫鱼的生存
例7
★★★
如下为某种生物细胞有氧呼吸的基本过程示意图。
（1）阶段A 进行的场所为
。阶段A 和阶段B 都能够产生的物质①是
。
（2）在此三个阶段中产生大量ATP 的是
，此过程是在
进行的。
（3）若将一只小鼠放入含有18O2 的密闭容器中，小鼠体内首先出现18O 的化合物是图中的[
]
。
（4）若蚕豆种子在发芽的早期测定得出CO2 的释放量比O2 的吸收量大3 ∼4 倍，说明此时蚕豆的呼吸
方式为
。
www.xueersi.com
57
10
例8
★★★★
生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下:
据图回答下列问题:
（1）图中A 是
，其产生的部位是
。
（2）反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是
，可在人体细胞中进行的是
。
（3）苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中
过程；而马铃薯块茎贮藏久了却没有
酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中
过程。
（4）粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为
。
高一生物·凌云班（全国）·秋
58
10
3
Part
3
知识凝炼
四、细胞呼吸的影响因素及其应用
www.xueersi.com
59
10
精讲精练
达标检测5
★★★
下列有关细胞呼吸在生产生活中应用的叙述，错误的是( )
A. 面团“发起”是酵母菌产生CO2 所致
B. 干燥和无氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜
C. 利用乳酸菌制作酸奶的过程中需隔绝空气
D. 黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少
例9
★★★
正确率：43%
下列叙述不符合生物学原理的是( ) （多选）
A. 水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境
B. 快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生乳酸的过程
C. 蔬菜在低氧、湿润、低温的环境中，可延长保鲜时间
D. 淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的
例10 ★★★★
含水量不同的玉米种子的呼吸速率(mg/100g·h) 是不同的，如图所示，其中不能得出的结论是( )
A. 在一定范围内随着含水量的增加，玉米种子的呼吸速率增加
B. 要促进玉米种子的萌发，必须为其提供充足的水分
C. 从图中可知，玉米种子呼吸作用的最适含水量是18%
D. 为了有利于玉米种子的贮存，种子的含水量应控制在12% 以下
高一生物·凌云班（全国）·秋
60
10
例11 ★★★★正确率：62%
下图是苹果果实在一段时间内，随着环境中O2 浓度的提高，其吸收O2 量和释放CO2 量的曲线。结合
此图，正确的表述是( )
A. O2 浓度为a 时，果实的无氧呼吸水平最低
B. O2 浓度为b 时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2 相等
C. O2 浓度为a 时，若cd = ca，则有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸相等
D. O2 浓度达到b 以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量
例12 ★★★★★正确率：54%
呼吸熵(RQ = 放出的CO2 量/ 吸收的O2 量) 可作为描述细胞呼吸过程中O2 供应状态的一种指标。如
图所示的是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系，以下叙述正确的是( )
A. 呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B. b 点有氧呼吸强度大于a 点
C. 为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c 点
D. c 点以后细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
www.xueersi.com
61
10
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
62
10
直击高考
考题
（2017 浙江省高考真题）
下列关于真核细胞厌氧呼吸的叙述，正确的是( )
A. 厌氧呼吸产生的能量大多数用于合成ATP
B. 厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和CO2
C. 成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵
D. 人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生成葡萄糖
答案
D
解析
解：A、厌氧呼吸产生的能量大多数以热能形式散失，少部分用于合成ATP，A 错误；
B、厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和NADH，释放少量能量，并不产生CO2，B 错误；
C、成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行酒精发酵，同时产生CO2，C 错误；
D、人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生成葡萄糖，D 正确。
故选:D。
第11 讲
光合作用（一）
直击课堂
www.xueersi.com
65
11
学习目标
1. 可以判断细胞呼吸作用方式。
2. 掌握实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
3. 简要了解光合作用的探究历程与捕获光能的色素。
4. 掌握实验：绿叶中色素的提取和分离。
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
66
11
1
Part
1
知识凝炼
五、细胞呼吸作用方式的判断
1
坐标曲线
分析：
①A 点：外界O2 浓度为0，只进行无氧呼吸，全部CO2 都由无氧呼吸释放。
②AB 段：外界O2 浓度较低，既有无氧呼吸又有有氧呼吸，大部分CO2 由无氧呼吸释放。但随O2 浓度增
加，无氧呼吸受抑制程度增加。
③B 点以后：随O2 浓度增加，有氧呼吸增强，释放CO2 量增加。其中，BC 段既有无氧呼吸又有有氧呼吸，
大部分CO2 由有氧呼吸释放。C 点之后，就只有有氧呼吸了。
④当外界O2 浓度为a 时，无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2 量相等。
2
根据反应式计算
(1) 前提条件
若题中所涉及的材料为以下情况时：①无法进行光合作用的组织细胞，如植物的根细胞、果实、种子、酵母
菌等；②可以进行光合作用的组织细胞，但处于黑暗条件下。
(2) 细胞呼吸方式的判断(以利用葡萄糖进行细胞呼吸，且无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的细胞为例，呼吸
作用强度以葡萄糖消耗量表示)
www.xueersi.com
67
11
C6H12O6+6O2+6H2O 酶
→6CO2+12H2O+ 能量
C6H12O6
酶
→2C2H5OH(酒精)+2CO2+ 能量
3
液滴移动问题
在外界环境条件恒定时，用如图装置测定种子萌发时的呼吸作用类型(假设呼吸底物全部为葡萄糖)，随时
间延长，观察红色液滴的移动情况。
六、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧的条件下？
酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？
作出假设：针对上述问题，据已有知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等) 作出合理假设。
实验原理：
1. 酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼
吸的不同方式。
2. 反应过程：
C6H12O6+6O2+6H2O 酶
→6CO2+12H2O+ 能量
C6H12O6
酶
→2C2H5OH(酒精)+2CO2+ 能量
3
产物验证：
检测CO2 的产生：CO2 可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水
浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2 的产生情况。
检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
高一生物·凌云班（全国）·秋
68
11
设计并实施实验：
1. 配制酵母菌培养液：新鲜酵母菌+5% 葡萄糖溶液
2. 检测CO2 的产生(如图装置)
甲装置分析：
(1) 通气使酵母菌进行有氧呼吸。
(2)10%NaOH 溶液的作用：吸收空气中的CO2，以保证第四个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有
氧呼吸产生的CO2 所致。
(3) 第二个锥形瓶中澄清石灰水的作用：确定空气通过NaOH 溶液后其中的CO2 已被完全吸收，以保证第
四个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2 所致。
(4) 现象：澄清石灰水变浑浊。
(5) 结论：说明酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生CO2。
乙装置分析：
(1)B 瓶应封口放置一段时间再连通装有澄清石灰水的锥形瓶，目的：使酵母菌耗尽B 瓶中原有的O2，再
连通装有澄清石灰水的锥形瓶，确保澄清石灰水变浑浊是酵母菌无氧呼吸产生的CO2 所致。
(2) 现象：澄清石灰水变浑浊。
(3) 结论：说明酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生CO2。
3
检测酒精的生成
(1) 操作：自A、B 中各取2mL 酵母菌培养液滤液分别注入1、2 号试管中；两试管中各加入0.5mL 溶有
0.1g 重铬酸钾的浓硫酸溶液；轻轻振荡。
(2) 现象：1 号试管溶液不变色；2 号试管溶液由橙色变成灰绿色。
(3) 结论：说明酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精。
总结：
实验现象：
1. 甲、乙装置澄清石灰水都变浑浊，且甲中浑浊快且程度高。
2. 1 号试管溶液不变色；2 号试管溶液由橙色变成灰绿色。
实验结论：
1. 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，都产生CO2；有氧呼吸比无氧呼吸产
生CO2 多且快。
2. 酵母菌无氧呼吸产生酒精。
www.xueersi.com
69
11
精讲精练
例1
★★★
正确率：50%
甲种子萌发时释放CO2 的量大于吸入O2 的量，乙种子萌发时吸入O2 的量大于释放CO2 的量，最可能
的原因是( )
A. 甲的呼吸底物有糖类和脂肪，乙的呼吸类型为有氧呼吸和无氧呼吸并存
B. 甲的呼吸类型为有氧呼吸和无氧呼吸并存，乙的呼吸底物有糖类和脂肪
C. 甲的无氧呼吸强度大于有氧呼吸强度，乙的呼吸消耗脂肪的量大于糖类
D. 甲的呼吸消耗脂肪的量大于糖类，乙的无氧呼吸强度大于有氧呼吸强度
达标检测1
★★★★正确率：65%
下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d 时，CO2 释放量和O2 吸收量的变化。下列相关叙述
正确的是( )
A. 氧浓度为a 时，最适于贮藏该植物器官
B. 氧浓度为b 时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5 倍
C. 氧浓度为c 时，无氧呼吸最弱
D. 氧浓度为d 时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
高一生物·凌云班（全国）·秋
70
11
例2
★★★★正确率：59%
现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和二氧化碳的量如图所
示，在氧浓度为a 时( )
A. 酵母菌只进行发酵
B. 67% 的酵母菌进行发酵
C. 33% 的酵母菌进行发酵
D. 酵母菌停止发酵
例3
★★★★★正确率：78%
现有等量的A、B 两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密封的棕色广口瓶内，各加入适
量(等量) 的水。在25◦C 条件下，瓶内O2 含量变化如图所示。请据图判断下列说法错误的是( )
A. 当t1 ∼t2 期间，瓶内O2 含量的降低主要是由种子细胞的有氧呼吸引起的
B. A 种子比B 种子的呼吸速率快
C. A、B 种子释放CO2 量的变化趋势是逐渐增加
D. 在0 ∼t1 期间，广口瓶内的CO2 有少量增加，主要原因可能是种子进行了无氧呼吸
www.xueersi.com
71
11
例4
★★★★正确率：100%
探究酵母菌细胞呼吸实验中，对3 个保温瓶的处理情况分别是:A 瓶注入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，B、C
两瓶注入未经煮沸的同样浓度的葡萄糖溶液；然后，向A、B 两瓶加入等量的酵母菌培养液，C 瓶加入等
量蒸馏水，并向A 瓶注入液体石蜡覆盖满液体表面，最后用蓬松的棉花塞住瓶口。下列有关叙述不正确
的是( )
A. C 保温瓶的作用是作为对照
B. 24 小时后温度最高的是B 瓶
C. A 瓶中酵母菌不能存活
D. 煮沸的作用包括消毒和去除氧气
例5
★★★
下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，错误的是( )
A. 通过设置有氧和无氧两组实验互为对比，易于判断酵母菌的呼吸方式
B. 实验中需控制的无关变量有温度、pH 、培养液浓度等
C. 实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
D. 实验中将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
达标检测2
★★★
为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了下图中c∽f 所示装置，判断不合理的是( )
A. 连接e →d →c →d ，从e 侧通气，第二个d 中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
B. 连接f →d，d 中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
C. 连接e →d →c →d，第一个d 的作用是吸收空气中的CO2，第二个d 中石灰水变浑浊，可验证酵母
菌进行了无氧呼吸
D. 结果表明，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都生成了CO2
高一生物·凌云班（全国）·秋
72
11
例6
★★★★
图1 表示萌发小麦种子中发生的相关生理过程，A∽E 表示物质，①∽④表示过程。图2 表示测定消毒
过的萌发的小麦种子呼吸熵(呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值)
的实验装置。请分析回答:
（1）图1 中，催化过程①②的酶存在于细胞的
，物质E 表示
。
（2）图2 实验装置乙中，KOH 溶液中放置筒状滤纸的目的是
。
（3）假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25◦C 下经10min 观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨
滴不动，乙装置中墨滴左移，则10min 内小麦种子发生图1 中的
(填序号) 过程；如发现甲
装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10min 内小麦种子发生图1 中的
(填序号) 过程。
（4）在25℃下10min 内，如果甲装置中墨滴左移30mm，乙装置中墨滴左移200mm，则萌发小麦种子的
呼吸熵是
。这说明该小麦种子发芽过程中所消耗的能源物质除糖类外还应有
。
（5）为校正甲装置中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小
烧杯中应分别放入
。
www.xueersi.com
73
11
例7
★★★★
图中甲表示几种类型的细胞呼吸的部分物质变化示意图，乙和丙分别是温度和O2 浓度对细胞呼吸速
率的影响曲线。请据图回答下列问题：
（1）甲图中酵母菌细胞中可以进行的过程是
(填序号)，能在人体骨骼肌细胞中进行的过程是
(填序号)。甲图中过程④产生的ATP 的去向是
。
（2）从乙图中可以看出，细胞呼吸的最适温度是
点对应的温度。AB 段说明
。
温度能否影响甲图中的①∽④四个过程，为什么？
。
（3）丙图表示酵母菌的呼吸情况，则曲线II 表示
呼吸类型。如果在瓶中培养酵母菌时，测定出
瓶中放出CO2 的体积与吸收O2 的体积比为5 : 4，这是因为有
的酵母菌在进行曲线I 所
示的呼吸类型(假设酵母菌进行两种细胞呼吸的速率相等)。
（4）由乙、丙两图可知，贮存水果时应选择
(低温、室温、高温，无氧、低氧、高氧) 的条件。
例8
★★★
图1 表示某高等植物A 的种子在适宜条件下萌发初期的有关变化，供能物质是糖类，图2 是测定种子
萌发时由呼吸作用引起气体体积改变的装置，据图回答下列问题。
（1）在图1 中，第I 阶段种子鲜重显著增加的原因是
，种子干重在第
阶段显著减少。
（2）实验一段时间U 形管右侧的有色水液面上升，说明种子萌发时的呼吸方式是
。
（3）为测定种子萌发时产生了CO2，可用
代替装置中的有色水，一段时间后观察到的
现象是
。
（4）为测定种子萌发时是否有进行有氧呼吸，可在图2 装置容器内放一杯
，一段时间
后U 形管右侧的有色水液面
(填“上升”
“下降”或“不变”)，则说明种子萌发时有进行有氧呼
吸。
高一生物·凌云班（全国）·秋
74
11
2
Part
2
知识凝炼
一、光合作用的探究历程
www.xueersi.com
75
11
光合作用的定义：
光合作用是指，绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出
氧气的过程。
CO2+H2O
光
→
叶绿体(CH2O)+O2
二、捕获光能的色素
1
2
功能：吸收、传递、转换光能。
将提取出的叶绿体中的4 种色素溶液，分别放在可见光光束和三棱镜之间，可以看到连续光谱中有些波长
的光被吸收了。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。这些色素吸
收的光，用于光合作用。叶绿素a 和叶绿素b 对绿光的吸收量最少，正是因为如此，绿光被反射出来，叶绿体才
呈现绿色。
高一生物·凌云班（全国）·秋
76
11
拓展阅读
（1）光能的吸收
当分子吸收光能的光子，分子中的电子就变成具能的，这就意味着电子将从低能量的原子轨道移向离原子
核较远的高能轨道。此时有可能发生下列两种情况（如图）之一：原子重新回到基态，及所有的电子都是正常
的低能状态。当电子回到基态时，它的能量或是以热或是以比吸收波长更长的波长发射出去，此时发射的光称
为荧光。另外一种情况是：带能的电子离开原子并被电子受体分子接受，这样就发生光合作用。
www.xueersi.com
77
11
（2）光能的传递和转化为电能的过程
天线色素：只吸收和传递光能（当某一色素分子吸收能量达到激发态，在其重新回到基态时，使另一色素
分子变为激发态），不参与光化学反应，也叫集光色素。
反应中心色素：吸收光能或由天线色素传递而来的激发能后，发生光化学反应引起电荷分离，少数叶绿素a
起到该作用。
（3）影响叶绿素合成的因素
三、实验：绿叶中色素的提取和分离
实验原理：
色素的提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的
色素。
色素的分离原理：绿叶中的各种色素都能溶解在层析液中，但是它们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。从而使各种色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
实验材料：
新鲜的绿叶（如，菠菜的绿叶）
试剂：
无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙
实验用具：
天平、剪刀、研钵、药勺、玻璃漏斗、尼龙布、试管、棉塞、试管架、干燥的定性滤纸、铅笔、毛细吸管、量筒
（10mL）等
高一生物·凌云班（全国）·秋
78
11
方法步骤：
注意事项：
（1）选材：应选取鲜嫩、颜色深绿、无浆汁的叶片，以保证含有较多的色素。
（2）提取色素：
①研磨要迅速，防止乙醇挥发和色素的破坏。
②加入二氧化硅，有助于研磨的充分。若研磨不充分则色素不能充分提取出来，会导致色素提取液颜色
呈淡绿色。
③加入碳酸钙可以中和细胞中的有机酸，防止研磨中色素被破坏。若未加碳酸钙或加入过少，色素分子
部分破坏，会导致色素提取液颜色呈淡绿色。
④称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小，提取液颜色呈淡绿色。
⑤也可用丙酮等其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，需采取措施减少蒸发。
⑥可利用色素能溶于有机溶剂的特点可以用无水乙醇或汽油等洗去衣物上被绿叶污染的斑点。
（3）制备滤纸条
①滤纸条的长与宽略小于试管：既能使滤纸条轻松地放入试管内，易于取出，也能防止滤纸条太小，弯曲
塌陷在试管内。
②剪去滤纸条两角的作用：保证滤纸能立在烧杯中；使层析液同时到达滤液细线，防止层析液在滤纸条的
边缘扩散过快而形成弧形色素带，保证滤纸上的滤液线能水平向上扩展。
www.xueersi.com
79
11
③1 cm：保证滤纸条有足够的长度泡在层析液中，又能使色素带不浸在层析液（分离液）中。
④用铅笔，不能用签字笔、圆珠笔、画笔的原因：签字笔、圆珠笔、画笔的笔液色素也能溶于乙醇和层析液，
污染从绿叶中提取的色素。
（4）画滤液细线
①滤液线要细、直、均匀：保证滤液色素在同一起始点上。
②待滤液线干后再重复画线的原因：既保证了滤液线的色素量，也防止滤液线过宽。画的次数越多，色素
量越多，越好随层析液扩散，色素带也就分得越开，越清楚。
（5）分离光合色素
①适量的层析液：既保证量足够用于色素的分离，又防止层析液浸没滤液线，也防止空气的污染（层析液
易挥发、有毒），避免试剂的浪费。
②注意不要让层析液触及滤液线，接触后会使大量滤液溶于层析液中，导致实验失败。
③塞紧试管口的原因：层析液易挥发，且具一定的毒性。
④为避免过多吸入层析液中的挥发性物质，本实验应在通风条件下进行。实验结束时及时用肥皂洗手。
⑤也可以用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。
⑥也可使用圆形滤纸，实验结束时在圆形滤纸上形成四个同心色素圆环，从内到外依次是：叶绿素b、叶
绿素a、叶黄素、胡萝卜素。
精讲精练
达标检测3
★★★
下列有关探究光合作用过程的描述，正确的是( )
A. 将充分进行暗处理后的天竺葵叶片一半遮光，光照一段时间，遮光部分遇碘变蓝
B. 载有水绵和好氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射一段时间，绿光区域聚集细菌最多
C. 向绿色植物提供H18
2 O 和CO2，光照一段时间，释放的气体含有18O2
D. 向小球藻提供14CO2，光照一段时间，14C5 先于14C3 出现
高一生物·凌云班（全国）·秋
80
11
例9
★★
下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( )
A. 两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B. 两实验均需要光的照射
C. 两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D. 两实验均可证明光合作用的产物有氧气
达标检测4
★★★
正确率：53%
下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
A. 水稻在收获时节，叶片中色素含量是(甲+ 乙)<(丙+ 丁)
B. 提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
C. 四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D. 四种色素中，丙和丁主要吸收红光
www.xueersi.com
81
11
例10 ★★★★正确率：90%
在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学使用相关试剂的情况如下表所示(“+”
表示使用，
“-”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为( )
A. ①②③④
B. ②④①③
C. ④②③①
D. ③②①④
例11 ★★★★
为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量的影响进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述正
确的是( )
A. 本实验的自变量是叶绿素含量
B. 经低温和暗处理后叶片中叶绿素含量下降最为明显
C. 纸层析结果，第4 组由上到下第一二条色素带会明显变窄
D. 光照低温条件下，适度升温或遮光均可减少叶片中叶绿素损失
高一生物·凌云班（全国）·秋
82
11
例12 ★★★★正确率：59%
植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2 的释放) 来绘制的。下列叙
述错误的是( )
A. 类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP 的合成
B. 叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C. 光合作用的作用光谱也可用CO2 的吸收速率随光波长的变化来表示
D. 叶片在640 ∼660nm 波长光下释放O2 是由叶绿素参与光合作用引起的
达标检测5
★★★
某同学做了下列有关叶绿体和光合作用的几个简单的小实验，相关叙述正确的是( )
A. 叶绿体色素的丙酮提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗的区域
是绿光区
B. 在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，
显微镜下观察到叶绿体变成蓝色
C. 提取叶绿素时选用层析液的原因是色素可溶于有机溶剂
D. 用不同颜色的透明玻璃罩罩住长势相同的同种类的幼苗，置于室外一段时间，预测结果应该是绿色
玻璃罩内的幼苗长势最好
www.xueersi.com
83
11
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
84
11
直击高考
考题
（2017 海南省高考真题）
下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是( )
A. 分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B. 若细胞既不吸收O2 也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C. 适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D. 利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2 与释放CO2 的摩尔数不同
答案
C
解析
解：A、分生组织细胞的代谢旺盛、分裂能力强，其呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，A 错误；
B、若细胞既不吸收O2 也不放出CO2，说明细胞进行产物是乳酸的无氧呼吸，B 错误；
C、影响有氧呼吸的因素有氧气浓度和温度等，所以适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有
机物的消耗，C 正确；
D、利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2 与释放CO2 的摩尔数相同，等于1 : 1，D 错误。
故选:C。
第12 讲
光合作用（二）
直击课堂
www.xueersi.com
87
12
学习目标
1. 掌握光合作用的过程、意义、影响因素及其应用。
2. 明确光合作用和细胞呼吸的过程比较和关联。
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
88
12
1
Part
1
知识凝炼
四、光合作用的过程
1
光合作用过程图解
2
光反应阶段与暗反应阶段的比较和联系
www.xueersi.com
89
12
3
外界条件骤然改变，短暂时间内光合作用过程中各种物质的变化
4
光合作用产物的利用
高一生物·凌云班（全国）·秋
90
12
拓展阅读
光合作用过程分析
光反应阶段
第1 步：光吸收与高能电子的激发（光能转变为电能） 在光反应中，固定1 个光子大约需要300 个叶
绿素分子，也就是说叶绿素分子单枪匹马是不行的，必须由几百个叶绿素分子组成的功能单位才能进行光子的
吸收。进行光吸收的功能单位是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物，即光系统。每一个光系统含
有两个主要成分：捕光复合物和光反应中心复合物。
典型的捕光复合物是由几百个叶绿素分子、数量不等但都与蛋白质连接在一起的类胡萝卜素分子所组成。
当一个光子被捕光复合物中的一个叶绿素或类胡萝卜素分子吸收时，就有一个电子被激活，激发状态从一个色
素向另一个色素传递，直到传递给反应中心。
反应中心复合物是由几种与叶绿素a 相关的多肽以及一些与脂相连的蛋白质所构成，它们的作用是作为
电子供体和受体。一旦叶绿素a 被由天线色素传来的光能所激发，它就会失去电子，脱离叶绿素a 的电子将传
递到电子受体，并作为高能电子被稳定下来，这一过程仅仅完成了光能向电能的转换；带正电荷的叶绿素a 分
子很快从电子供体中获取低能电子，从而回复到稳态。
而传递过程中有一系列的电子供体和电子受体，被称为电子传递链。
第2 步：电子传递（电能转变成化学能）
光合作用的一系列电子载体位于类囊体膜上，将来自于H2O 的电子最终传递给NADP+。
第3 步：光合磷酸化
在叶绿体进行的光反应中，类囊体的膜在进行电子传递的同时，会在类囊体膜两侧建立质子(H+) 梯度。类
囊体膜两侧质子梯度的建立，主要有3 种因素：①首先是水的光解，在释放4 个电子、1 分子O2 的同时，释放4
个H+，所以水的裂解导致类囊体腔中H+ 浓度的增加。②细胞色素复合物具有质子泵的作用，当光系统Ⅱ将
电子传递给质体醌时，从基质中摄取了两个H+，并将摄取的H+ 泵入类囊体的腔，叶绿体腔中H+ 浓度降低的
同时，类囊体腔中H+ 浓度进一步提高。③当电子最后传递给NADP+ 时，需从基质中摄取2 个H+ 将NADP+
www.xueersi.com
91
12
还原成NADPH，这样又降低了基质中的H+ 质子的浓度，其结果使类囊体膜两侧建立了H+ 质子电化学梯度，
驱使ADP 磷酸化产生ATP，光合磷酸化的机制与线粒体的氧化磷酸化相似，同样可用化学渗透学说来说明。
暗反应（碳反应）阶段
卡尔文循环是靠光反应形成的ATP、NADPH 作为能源和还原剂，推动CO2 的固定、还原，每循环一次只能
固定一个CO2，循环6 次，才能把6 个CO2 分子同化成一个六碳糖分子。这种循环也称C3 途径。
高一生物·凌云班（全国）·秋
92
12
生活在干旱地区的植物，为了防止水分蒸发，会关闭气孔，CO2 就不能进入叶中，没有稳定的CO2 供给同
化作用。为了不受恶劣环境的影响，保证光合作用的效率，生长在这些环境下的植物采用了不同的CO2 固定方
式。
①C4 途径（如图）
C4 植物的叶中有两种不同类型的光合作用细胞（叶肉细胞和维管束鞘细胞）。由于PEP（磷酸烯醇式丙
酮酸）羧化酶的活性很高，所以转运到叶肉细胞中的CO2 的浓度很高，大约是空气中的10 倍。这样，即使在恶
劣的环境中，也可保证高CO2 浓度。
②景天酸代谢（CAM）
某些生长在干热环境中的植物，用直接的方式提高CO2 固定效率，而不需要两种不同类型的细胞参与。如
肉质植物，含有厚厚的肉叶，主要是叶肉细胞组成的。肉质植物对CO2 的固定方式很特别，最早发现于景天科
植物，所以将CO2 的这种代谢类型称为景天酸代谢（CAM）。
当天气炎热和干燥时，CAM 植物遇到在白天如果打开气孔吸收CO2，就会损失过多的水分。与此相适，
CAM 植物主要是在夜间打开气孔。
CAM 植物也是通过PEP 羧化酶固定CO2，固定反应发生在胞质溶胶中，产生大量的四碳酸：苹果酸。夜间
形成的苹果酸暂时储存在叶肉细胞的中央液泡中，到了白天，气孔关闭，PEP 羧化酶暂时失活，苹果酸从液泡扩
散到胞质溶胶中，然后被裂解释放CO2，进入卡尔文循环。到了夜间，气孔又打开，PEP 羧化酶被激活，开始新的
循环。
www.xueersi.com
93
12
CAM 植物与C4 植物相似之处是CO2 需要固定两次，不同之处是CAM 植物不需要两种类型的细胞协同
工作。
五、光合作用的意义
1
制造有机物，将光能转化为化学能储存在有机物中，是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。为包括人类
在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。
2
维持大气中O2 和CO2 含量的相对稳定。
3
对生物的进化具有重要作用。
①20 ∼30 亿年前，蓝藻制造O2，使进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。
②O2 可形成O3，可以滤去紫外线，减轻其对生物的伤害，使水生生物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛
分布的各种动植物。
精讲精练
达标检测1
★★★
正确率：76%
根据下面光合作用图解，判断下列说法不正确的是( )
A. ⑥过程发生于叶绿体基质中
B. ⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C. 图示①∽④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D. ⑤过程产生的ATP 不仅用于还原C3 化合物，还可用于矿质离子吸收等
高一生物·凌云班（全国）·秋
94
12
例1
★★★★
如图为大豆叶片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 中的化学能转化为C3 中的化学能
B. CO2 可直接被[H] 还原，再经过一系列的变化形成糖类
C. 被还原的C3 在有关酶的作用下，可再形成C5
D. 光照强度由强变弱时，短时间内C5 含量会升高
例2
★★★★★
科学家将离体叶绿体浸泡在pH=4 的酸性溶液中不能产生ATP(见图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到
pH=4 时(见图2)，将其转移到pH=8 的碱性溶液中(见图3) 发现有ATP 合成。下列叙述不合理的是
( )
A. 光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件
B. 该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行
C. 产生ATP 的条件是类囊体腔中的H+ 浓度高于叶绿体基质
D. 叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3 的条件
www.xueersi.com
95
12
例3
★★★★
在光合作用中，RuBP 羧化酶能催化CO2 + C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP 羧化酶的活性，某学习小
组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5 与14CO2 的反应，并检测产物14C3 的放射性强度。下列分析错误
的是( )
A. 菠菜叶肉细胞内RuBP 羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B. RuBP 羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C. 测定RuBP 羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D. 单位时间内14C3 生成量越多说明RuBP 羧化酶活性越高
例4
★★★★正确率：44%
如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( )
A. t1 →t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2 释放增多
B. t2 →t3，暗反应(碳反应) 限制光合作用。若在t2 时刻增加光照，光合速率将再提高
C. t3 →t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应速率增强的结果
D. t4 后短暂时间内，叶绿体中ADP 和Pi 含量升高，C3 还原后的直接产物含量降低
高一生物·凌云班（全国）·秋
96
12
达标检测2
★★★★正确率：72%
在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2，48h 后测定植株营养器官和生殖器官中
14C 的量。两类器官各自所含14C 的量占植株14C 总量的比例如图所示。与本实验相关的叙述错误的是
( )
A. 14CO2 进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物
B. 生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官
C. 遮光70% 条件下，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近
D. 实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响
www.xueersi.com
97
12
例5
★★★★
景天科植物A 有一个很特殊的CO2 同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO2 生成苹果酸储存在液泡中，
如图1 所示。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2 用于光合作用，如图2 所示。十字花
科植物B 的CO2 同化过程如图3 所示，请回答下列问题。
（1）白天，影响植物A 光合作用强度的环境因素有
。
（2）植物A 夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6 的原因是
，白天植物A 进行光合
作用所需的CO2 的来源有
和
。
（3）在上午10 : 00 时，突然降低环境中CO2 浓度后的一小段时间内，植物A 和植物B 细胞中C3 含量
变化的差异是
。
（4）植物A 气孔开闭的特点，与其生活的环境是相适应的，推测植物A 生活环境最可能是
。
高一生物·凌云班（全国）·秋
98
12
例6
★★★★★
回答下列有关光合作用的问题。
上表为某地夏季晴朗的某天，玉米和花生净光合速率测定值。下图表示玉米CO2 同化途径。玉米叶肉
细胞中有一种酶，通过系列反应将CO2“泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保
证卡尔文循环顺利进行。这种酶被形象地称为“CO2 泵”。而花生缺乏类似的“CO2 泵”。
（1）11 : 00 时，光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合原料之一的
减少，导致花生
光合作用速率明显下降；而此时玉米光合作用速率反而有所升高，原因是：
。
（2）如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂使“CO2 泵”的活性降低，则在短时间内，维管束鞘细胞中
ATP 的含量变化呈
趋势，原因是
。
（3）与11 : 00 时相比，17 : 00 时，玉米光合作用速率的限制因素是
。
（4）假设用表中11 : 00 对应的光照强度连续照射两种作物10 分钟，则玉米积累的葡萄糖总量比花生
多
mg/m2。(相对原子量：C-12，O-16 ，H-1)
（5）卡尔文循环需要光反应过程中产生的[H]，[H] 最初来源于物质
。
（6）NH+
4 能增加类囊体膜对H+ 的通透性，从而消除类囊体膜两侧的H+ 浓度差。若将NH+
4 注入叶绿
体基质，下列过程中会被抑制的是( )
A. 电子传递
B. ATP 的合成
C. NADPH 的合成
D. 光能的吸收
www.xueersi.com
99
12
例7
★★★★
为研究棉花去棉铃(果实) 后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10 个棉铃的植株，去除不同
比例棉铃，3 天后测定叶片的CO2 固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图。
（1）光合作用碳(暗) 反应利用光反应产生的ATP 和
，在
中将CO2 转化为三碳化合
物，进而形成淀粉和蔗糖。
（2）由图1 可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率
，本实验中对照组(空白对照组)
植株CO2 固定速率相对值是
。
（3）由图2 可知，去除棉铃后，植株叶片中
增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被
利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，
降低，进而在叶片中积累。
（4）综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会
光合作用。
（5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合
产物输入的器官，检测
叶片的光合产物含量和光合速率，与只去除棉铃植株的叶片相比，
若检测结果是
，则支持上述推测。
高一生物·凌云班（全国）·秋
100
12
2
Part
2
知识凝炼
六、光合作用的影响因素及其应用
www.xueersi.com
101
12
精讲精练
达标检测3
★★★★正确率：71%
科学家研究CO2 浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图所示。请
据图判断下列叙述不正确的是( )
A. 光照强度为c 时，造成曲线II 和III 光合作用强度差异的原因是CO2 浓度不同
B. 光照强度为c 时，造成曲线I 和II 光合作用强度差异的原因是温度不同
C. 光照强度为a∽b，曲线I、II 光合作用强度随光照强度升高而升高
D. 光照强度为a∽c，曲线I、III 光合作用强度随光照强度升高而升高
例8
★★★★
右图为某植物在适宜的自然条件下，CO2 吸收速率与光照强度的关系曲线。下列判断不正确的是( )
A. 若温度降低，a 点上移
B. 若植物缺Mg，b 点左移
C. 若CO2 浓度升高，c 点右移
D. 若水分不足，c 点左移
高一生物·凌云班（全国）·秋
102
12
例9
★★★★
下图表示夏季晴朗白天植物光合速率的变化，下列分析中，不正确的是( )
A. 若A、B 两曲线表示不同CO2 浓度下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，则曲线A 表示
较高浓度CO2 环境下的光合速率
B. 若两曲线表示相同CO2 浓度条件下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，那么曲线A 表
示较强光照下的光合速率
C. 产生c 点的主要原因是中午气温过高，抑制了酶的活性
D. 影响ab 段和de 段变化的主要限制因子都是光照强度
例10 ★★★★
下图表示夏季玉米地里，距离地面高度不同处CO2 浓度不同，图中实线表示上午10 时的测定结果，虚
线表示夜晚22 时的测定结果。下列相关叙述错误的是( )
A. 在富含有机肥的农田中，图中c 点会右移
B. 上午10 时玉米植株不同高度CO2 的吸收量不同
C. 夜晚时，土壤中释放的CO2 大多被玉米所固定
D. 图中b 点所对应的是玉米植株叶面积较大处的高度
www.xueersi.com
103
12
3
Part
3
知识凝炼
一、光合作用和细胞呼吸的过程比较和关联
精讲精练
达标检测4
★★★★
下列对叶绿体和线粒体结构和功能的叙述正确的是( )
A. 叶绿体中可发生CO2 →C3 →C6H12O6 过程，线粒体中可发生C6H12O6 →C3 →CO2 过程
B. ATP 和[H] 在叶绿体中随水的光解而产生，在线粒体中随水的生成而产生
C. 光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中
D. 都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行
高一生物·凌云班（全国）·秋
104
12
例11 ★★★★
下图表示某高等绿色植物体内的部分生理过程，有关分析正确的是( )
A. 能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有I、III
B. 阶段I 生成的[H] 可作为还原剂用于⑤过程生成水
C. 过程①④⑤可为叶肉细胞吸收Mg2+ 等提供动力
D. 过程③④⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、细胞质基质和线粒体
例12 ★★★
正确率：40%
如图表示某植物细胞内的代谢过程，下列有关叙述正确的是( )
A. X、Y 物质分别代表三碳化合物和五碳化合物
B. ①④过程可以产生ATP，②③过程需要消耗ATP
C. ①发生在线粒体基质中，②发生在叶绿体基质中
D. ①②③④四个过程既不消耗氧气也不产生氧气
www.xueersi.com
105
12
达标检测5
★★★★正确率：69%
如图为植物细胞代谢的部分过程简图，①→⑦为相关生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A. 若植物缺Mg ，则首先会受到显著影响的是③
B. ②的进行与⑤⑥密切相关，与③无直接关系
C. 蓝藻细胞中③发生在类囊体膜上，④发生在叶绿体基质中
D. 叶肉细胞③中O2 的产生量小于⑥中O2 的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少
例13 ★★★★
将下列装置放在光照充足、温度适宜的环境中，观察并分析实验现象能得出的结论是( )
A. 小球藻产生O2 和酵母菌产生CO2 均在生物膜上进行
B. 小球藻光合作用和呼吸作用的共同产物有ATP、CO2 和H2O
C. 乙试管中小球藻与丙试管中小球藻的光合速率相同
D. 实验后期甲瓶和丁瓶中的生物都只进行无氧呼吸
高一生物·凌云班（全国）·秋
106
12
例14 ★★★★
下面是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，
a∽h 为物质名称，请回答：
（1）物质a 分布在叶绿体的
，提取该物质时加入CaCO3 的目的是
。
（2）过程④⑤发生的场所是
。
（3）上述①～⑤过程中，能够产生ATP 的过程是
。
（4）较强光照下，①过程中d 的移动方向是
。
（5）假如白天突然中断二氧化碳的供应，则在短时间内f 量的变化是
(增加/减少)；假如该植物
从光照条件下移到黑暗处，h 量的变化是
(增加/减少)。
（6）上述①～⑤过程中，必须有氧气参与进行的是
。
www.xueersi.com
107
12
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
108
12
直击高考
考题
（2018 北京市高考真题）
光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后
DCIP 由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A. 需要ATP 提供能量
B. DCIP 被氧化
C. 不需要光合色素参与
D. 会产生氧气
答案
D
解析
A. 光反应会产生ATP，而不是消耗，A 错误；
B. 光反应分解水产生了[H]，所以DCIP 是被还原，B 错误；
C. 光反应需要类囊体膜上的光合色素吸收、传递、转化光能，C 错误；
D. 光反应分解水，产生氧气和[H]，D 正确。
故选：D。
第13 讲
呼吸作用与光合
作用综合
直击课堂
www.xueersi.com
111
13
学习目标
1. 掌握呼吸作用与光合作用的综合图像与计算
2. 明确生物的基本代谢类型
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
112
13
1
Part
1
知识凝炼
二、光合作用与呼吸作用综合（计算）
1
图解
注：甲图示意光合速率大于呼吸速率；乙图示意光合速率等于呼吸速率；丙图示意光合速率小于呼吸速率。
www.xueersi.com
113
13
2
计算公式
三、光合作用与呼吸作用综合（曲线）
1
光照强度对光合作用的影响
注：解题时，只要没有特殊信息给予，一般认为光照强度只影响光合作用而不影响呼吸作用。
光合作用吸收的CO2 与呼吸作用放出的CO2 等量时的光照强度称光补偿点。无光照时植物只能进行呼吸
作用，有光照时，随光照增强光合强度增大，但当达到光饱点后不再增大，此时限制光合强度的环境因素不再是
光照强度，而是CO2 浓度或温度等其他因素。
该坐标曲线中，光照强度为自变量（即由一系列光照强度梯度实验获得的数据），其他条件如温度、CO2 浓
度、矿质元素等条件都是无关变量，所以实验中除改变各实验组的光照强度之外，温度、CO2 浓度、矿质元素等
条件各实验组都是相同且适宜的，否则曲线趋势将有所变化。例如：若是在缺Mg2+ 的条件下进行实验，则A 点
将右移，B 点将向左移动。
2
CO2 浓度对光合作用的影响
CO2 是光合作用的原料，对光合速率影响很大。空气中的CO2 含量一般占总体积的0.033%，对植物的光
合作用来说是比较低的。当光合吸收的CO2 量等于呼吸作用放出的CO2 量，这个时候外界的CO2 浓度就叫做
CO2 补偿点。弱光时，光合作用降低比呼吸作用显著，CO2 补偿点高（a 点右移）。强光下，光合作用显著大于呼
吸作用，CO2 补偿点就低（a 点左移）。
高一生物·凌云班（全国）·秋
114
13
3
横坐标为温度
注：温度的改变同时会影响到光合作用和呼吸作用。
温度直接影响酶的活性，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用，但也会促
进呼吸作用。光合作用在高温时降低的原因包括酶活性下降、叶绿体结构被破坏，另外高温时，呼吸速率大于光
合速率，从而使净光合速率下降。
4
光照强度与不同温度（或不同CO2 浓度）对光合作用的影响
每种温度（或CO2 浓度）下，在一定范围内光合强度都随光照强度的增加而增大，并且曲线开始一段都是
相同的，这时限制因素是光照强度。达到光饱和点以后光合强度不再增加，其限制因素是温度（或CO2 浓度）。
5
植物的光合作用在夏季一天内的变化（主要考虑光照强度变化对光合作用的影响）
a 点：只有呼吸作用。
b 点：夜间低温使呼吸作用速率下降。
c 点：开始光合作用。
d：光合作用强度等于呼吸作用强度。
cd 段：光合作用强度小于呼吸作用强度。
ce 段：随光照强度增加，光合速率增大。
e 点：光合速率最大。
f 点：是C3 植物的“午休”现象。中午温度高，蒸腾作用旺盛，为避免水分丧失，植物气孔大量关闭，这样导
致CO2 供应减少，所以光合作用强度明显减弱。注意：C4 植物没有“午休”现象，因为C4 植物能利用叶肉细胞
间隙的低浓度CO2 进行光合作用。
www.xueersi.com
115
13
gi 段：随光照强度减弱，光合速率下降。
h 点：光合作用强度等于呼吸作用强度。
i 点：光合作用停止。
hi 段：光合作用强度小于呼吸作用强度。
dh 段：光合作用强度大于呼吸作用强度。
h 点：有机物积累量最多。
6
密闭空间中植物光合作用和呼吸作用的变化
这里的密闭空间可以是实验条件的密闭玻璃罩、温室等，一个池塘等自然空间也可以近似看做这里所指的
密闭空间。此类型的题目通常是分析在某些外界条件的影响下，密闭空间中CO2 或者O2 浓度的变化。外界的
影响因素可以是自然因素比如一昼夜中光照强度、温度等对光合作用和呼吸作用的影响；也可以是实验条件下
的人为控制，比如控制一定强度的光照、改变光照强度或改变温度等。
【例析】将某种植物栽培于玻璃罩内置于室外，用CO2 浓度测定仪测定密闭玻璃罩内一昼夜CO2 浓度的
变化情况如图。
高一生物·凌云班（全国）·秋
116
13
精讲精练
例1
★★★★
下图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M
和N 代表两种气体的体积)，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼吸) ( )
A. 图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4
B. 处于图甲中A、B、C、D、E 任意一点，图乙中都有m1 = n1>0，m2 = n2 >0
C. 图甲中E 点以后，图乙中n4 不再增加，其主要原因是m1 值太低
D. 图甲中C 点时，图乙中有m1 = n1 = m4 = n4
例2
★★★★正确率：55%
植物的光合作用受CO2 浓度、光照强度和温度的影响。如图为在一定CO2 浓度和适宜温度条件下，测
定某植物在不同光照强度下的光合作用速率。下列有关说法正确的是( )
A. 在a 点所示条件下，该植物细胞只进行呼吸作用，产生ATP 的场所是线粒体
B. b 点时该植物的实际光合作用速率为0
C. 若将该植物置于c 点条件下光照9 小时，其余时间置于黑暗中，则每平方米叶片一昼夜中CO2 的净
吸收量为15mg
D. 适当提高CO2 浓度，则图中a 点下移，b 点左移，c 点上移
www.xueersi.com
117
13
达标检测1
★★★★正确率：71%
下图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2 净吸收速率与CO2 浓
度的关系，下列说法正确的是( )
A. CO2 浓度大于a 时，甲才能进行光合作用
B. 适当增加光照强度，a 点将左移
C. CO2 浓度为b 时，甲、乙总光合作用强度相等
D. 甲、乙光合作用速率随CO2 浓度的增大而不断增强
达标检测2
★★★★正确率：82%
在如图曲线图中，有M、N、O、P、Q 五个点，对它们含义的叙述中正确的是( )
①M 点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度
②N 点时，植物体只进行呼吸作用；O 点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度
③Q 点时，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，CO2 浓度是影响光合速率的主要因素
④P 点前，影响光合速率的主要因素是光照强度。
A. ①②
B. ①③
C. ③④
D. ②④
高一生物·凌云班（全国）·秋
118
13
例3
★★★★
以测定的产氧和耗氧速率为指标，研究温度对某种绿藻的光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所
示。下列分析不正确的是( )
A. 测定光照下产氧速率时，各温度条件下的光照强度必须相同
B. 测定呼吸耗氧速率时，需置于黑暗条件下进行
C. 35◦C 是最有利于该绿藻生长的温度
D. 若温度长期保持在40◦C，则该绿藻不能生长
例4
★★★★★正确率：71%
如图所示为农田一昼夜温度变化I、光照强度变化II 和植物吸收CO2 变化III 数据绘制成的曲线，则下
列说法不正确的是( )
A. 在III 曲线与时间轴交点c 和e 时，光合作用吸收的CO2 与细胞呼吸释放的CO2 量相等
B. a 点的形成是由夜间的低温造成的
C. 从时间轴上的c 点开始合成有机物，到e 点有机物的合成停止
D. 增大曲线III 与时间轴所围成的正面积的措施包括提高光照强度、CO2 浓度和充足的水分供应
www.xueersi.com
119
13
达标检测3
★★★★正确率：63%
晴朗夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内，室外继续培养。每隔一段时间用CO2 浓度
检测仪测定玻璃罩内CO2 浓度，绘制成如图所示曲线(水平虚线: 实验开始时玻璃罩内CO2 浓度)。据
图得出的正确判断是( )
A. AD 段表示光合作用大于呼吸作用
B. 影响曲线BC 段变缓的主要因素是温度
C. FG 段表明气孔关闭，不进行光合作用
D. 体内的有机物在一昼夜内有所减少
例5
★★★
下图①～④表示不同条件下，植物叶肉细胞的CO2 转移途径。某小组在密闭玻璃温室中进行植物栽
培实验，他们对室内空气中的CO2 含量进行24 小时监测，并根据数据绘制了如下图所示的曲线。下列
分析正确的是(忽略土壤微生物代谢活动产生的CO2 量) ( )
A. ①与曲线中a 点相符
B. ②与曲线中b 点相符
C. ③与曲线中c 点相符
D. ④与曲线中d 点相符
高一生物·凌云班（全国）·秋
120
13
例6
★★★★★
两棵基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示，在相同自然条件下，测得一昼夜中植
物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是( )
A. ab 段和cd 段，曲线下降的原因相同
B. e 点时，气孔关闭导致光合作用基本停止
C. 一昼夜中，装置乙的植物积累的有机物多
D. 14 点时，装置甲的植物叶绿体中三碳化合物含量相对较高
例7
★★★★★
将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图甲所示。在连续60 分钟监测的过程中，植物一段时间以固定
的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，测得瓶内CO2 浓度变化
结果如图乙所示。据此分析可知( )
A. 最初10min 内，瓶内CO2 浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强
B. 第20 ∼30min 内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强
C. 第40 ∼60min 内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等
D. 瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为90ppmCO2/min
www.xueersi.com
121
13
例8
★★★★
下表为在一定浓度的CO2 和适当的温度(25◦C) 条件下，测得的小麦光合作用和细胞呼吸的相关
数据，请回答下列问题：
（1）当光照强度为9 千勒克司时，小麦合成葡萄糖的量为
mg/100cm2 叶·h (精确到0.1)。
（2）若其他条件保持不变，适当提高CO2 浓度，小麦的光补偿点
(填“大于”
“等于”或“小于”)3
千勒克司。
达标检测4
★★★★★正确率：74%
将某绿色植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其余的实验条件都是理
想的)，实验以CO2 的吸收量与释放量为指标，实验结果如下表所示:
下列对该表数据的分析正确的是( )
A. 昼夜不停地光照，温度在35◦C 时该植物不能生长
B. 昼夜不停地光照，该植物最适宜的温度是30◦C
C. 每天交替进行12 小时光照、12 小时黑暗，温度均保持在20◦C 的条件下，该植物积累的有机物最多
D. 每天交替进行12 小时光照、12 小时黑暗，温度均保持在30◦C 时，该植物积累的有机物是温度在
10◦C 时的两倍
高一生物·凌云班（全国）·秋
122
13
例9
★★★★正确率：47%
将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中。研究在10◦C、20◦C 的温度条件下，分别置于5klx、
10klx 光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示(横坐标为时间，单位: 小时)。
对结果分析正确的是( )
A. 20◦C 时的呼吸速率是10◦C 时的4 倍
B. 在10◦C、5klx 的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3mg
C. 在5klx 光照下，10◦C 时积累的有机物比20℃时少
D. 在20◦C、10klx 光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6mg
例10 ★★★★★
将生长状况相同的轮藻叶片分成4 等份，在不同的温度下先暗处理1h，再光照1h (光照强度相同)，测其
质量变化，得到如下的数据。以下说法错误的是( )
A. 轮藻细胞内呼吸酶最适温度约为29◦C
B. 第三组轮藻光合作用产生的氧气量最多
C. 第四组轮藻2h 合成的有机物总量为2mg
D. 四个组中的轮藻光合作用强度都大于呼吸作用强度
www.xueersi.com
123
13
2
Part
2
知识凝炼
四、生物的基本代谢类型
同化作用：指生物体把从外界获取的营养物质转变成自身的组成成分，并储存能量的变化过程。
异化作用：指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排
出体外的变化过程。
生物的基本代谢类型有：自养需氧型、自养厌氧型、异养需氧型、异养厌氧性。
精讲精练
例11 ★★★
下列关于生物基本代谢类型的叙述，正确的是( )
A. 细菌都是异养型生物
B. 动物都是需氧型生物
C. 寄生生物都是厌氧型生物
D. 自养型生物不一定具有叶绿体
高一生物·凌云班（全国）·秋
124
13
例12 ★★★
同化作用和异化作用在生物一生的生命活动中，会发生一些变化。下面是对此问题的有关叙述，你认为
不正确的是( )
A. 通常情况下，绿色植物白天同化作用大于异化作用，晚上异化作用大于同化作用
B. 人在青少年时期同化作用等于异化作用，在年老时异化作用大于同化作用
C. 正常成年人同化作用长期大于异化作用的人会肥胖
D. 在新陈代谢过程中，同化作用和异化作用是同时进行的
达标检测5
★★★
下表中列出了四种生物生存所需的条件，其中与蛔虫代谢类型一致的是( )
注：
“+”表示需要，
“-”表示不需要。
A. A
B. B
C. C
D. D
例13 ★★★
如图表示生物体与外界环境之间进行物质交换和能量转换过程，请据图分析回答：
（1）图中①所示生理活动所需要的酶存在于
中，②所示生理活动所需要的酶存在于
和
中，④所示生理活动所需要的酶存在于
中。
（2）编号②和④生理活动所释放能量的直接去向是
、
。
（3）进行③过程的生物，其同化作用的特点是：能够将NH3 转化为HNO3，在这一过程中释放的
能，把
合成为
。
www.xueersi.com
125
13
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
126
13
直击高考
考题
（2015 海南省高考真题）
正确率：73%
植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温) 变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B. 叶温在36-50◦C 时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C. 叶温为25◦C 时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D. 叶温为35◦C 时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案
D
解析
A. 植物光合作用的最终能量来源于太阳能，A 正确；
B. 据图分析，在36-50◦C 时，植物甲的净光合速率曲线比植物乙的曲线高，故植物甲的净光合速率比
植物乙的高，B 正确；
C. 真正的光合作用速率= 呼吸作用速率+ 净光合作用速率，叶温为25◦C 时，植物甲的光合与呼吸作
用强度的差值即甲的净光合作用速率低于植物乙的净光合作用速率，C 正确；
D. 真正的光合作用速率= 呼吸作用速率+ 净光合作用速率，叶温为35◦C 时，甲、乙两种植物的光合
与呼吸作用强度的差值表示净光合速率，均大于0 且相等，D 错误。
故选：D。
第14 讲
细胞增殖
直击课堂
www.xueersi.com
129
14
学习目标
1. 明确细胞增殖的基本概念
2. 掌握有丝分裂与无丝分裂相关知识
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
130
14
1
Part
1
知识凝炼
一、细胞增殖的基本概念
(一) 细胞增殖的方式
细胞以分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。
(二) 细胞增殖的过程
包括物质准备(完成核DNA 的复制等) 和细胞分裂(完成核DNA 的均分等) 两个连续的过程。
(三) 细胞增殖的意义
二、有丝分裂
（一）有丝分裂过程
1
有丝分裂各时期的主要变化特征
www.xueersi.com
131
14
★有丝分裂各时期图像相关提示
①可以一些典型的特征变化做判断分裂时期的依据，如核膜解体、染色质逐渐凝集可作为进入前期的判
断依据；重新形成核膜可认为是末期的特征，植物细胞板形成并不断扩展扩作为末期的判断依据。
②若换不同视角观察细胞，所见的分裂图像可能与一般常见的图像有所差异。
以分裂中期为例，因为中期着丝点在一个平面（侧面观是一条直线）上，所以从细胞的极端（某一极）可
以观察到如图所示的情况。
③细胞分裂后期的图像要注意以下几点：移向两极的染色体位置不能画反，正确的应为染色体臂朝向中
央，着丝点靠近两极；上下对应的两条子染色体大小、形态、颜色完全相同。
高一生物·凌云班（全国）·秋
132
14
2
有丝分裂各时期核DNA 分子、染色体、染色单体的数目变化
www.xueersi.com
133
14
（二）动、植物细胞有丝分裂的区别
（三）细胞有丝分裂的意义
有丝分裂过程中，染色体数量的变化可表示为：2n →4n →2n（实质为遗传物质核DNA 数量的变化），这
种变化保持了亲代细胞与子代细胞之间遗传性状的稳定性。
（四）与有丝分裂密切相关的细胞器
高一生物·凌云班（全国）·秋
134
14
精讲精练
例1
★★★
正确率：45%
下图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关判断正确的是
( )
A. ①→②过程是有丝分裂间期，此时细胞内核膜解体、核仁消失
B. 植物细胞中，④→⑤时期囊泡的活动加强
C. ④→⑥过程处于有丝分裂后期，细胞中的染色体数目增加一倍
D. ⑤→⑥过程中染色体的移动由中心体发出的纺锤丝牵引
达标检测1
★★★
正确率：61%
某同学在光学显微镜下观察洋葱根尖有丝分裂并绘制下图。下列相关叙述正确的是( )
A. 图1 细胞中有2 个中心体
B. 图2 细胞中可以看到赤道板
C. 选择图3 细胞辨认染色体的形态和数目效果最好
D. 图4 细胞中高尔基体的活动明显增强
www.xueersi.com
135
14
例2
★★★★正确率：52%
下图表示植物细胞有丝分裂时细胞核裂解和重建过程。下列相关说法正确的是( )
A. ①→②→③→④为一个完整的细胞周期
B. ①中完成DNA 的复制及相关蛋白的合成
C. ②和③分别处于有丝分裂的后期和末期
D. ①可表示分裂前期
达标检测2
★★★
下面有关动物细胞和植物细胞有丝分裂的叙述错误的是( )
A. 动物细胞有丝分裂的分裂间期有DNA 和中心体的复制
B. 在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体
C. 动物细胞形成子细胞的方式是细胞膜从细胞的中间向内凹陷，最后缢裂为两部分
D. 有丝分裂末期植物细胞在赤道板的位置上形成细胞板，高尔基体参与细胞壁的形成
高一生物·凌云班（全国）·秋
136
14
达标检测3
★★★★正确率：57%
如图是某学生绘制的某高等植物细胞分裂图像，其中错误的是( )
A. a 和b
B. c 和d
C. b 和d
D. e 和f
例3
★★★★
在细胞有丝分裂的分裂期开始时，如果它的染色体数目为N，DNA 含量为Q，则该细胞分裂后每个子细
胞中的染色体数目和DNA 含量分别是( )
A. N 和Q
B. N
2 和Q
2
C. N 和Q
2
D. N
2 和Q
www.xueersi.com
137
14
达标检测4
★★★
正确率：64%
处于有丝分裂过程中的动物细胞，某一时期细胞内的染色体、染色单体、核DNA 分子三者的数量比是
1 : 2 : 2，此时细胞内可能发生着( )
A. 细胞膜向内凹陷
B. 着丝点一分为二
C. 中心体移向两极
D. DNA 正在进行复制
例4
★★★
正确率：68%
正常人体细胞中的染色体数为46，则处于有丝分裂后期的造血干细胞，其DNA 分子数、染色体数和染
色单体数分别为( )
A. 92、46、0
B. 92、92、92
C. 92、46、92
D. 92、92、0
例5
★★★★
细胞增殖过程中DNA 含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA 含量，可分析其细胞周期。根据
细胞DNA 含量不同，将某种连续增殖的细胞分为三组，每组的细胞数如下图。从图中所示结果分析其
细胞周期，不正确的是( )
A. 乙组细胞正在进行DNA 复制
B. 细胞分裂间期的时间比分裂期长
C. 丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D. 用蛋白质合成抑制剂处理甲组细胞，不影响其进入S 期
高一生物·凌云班（全国）·秋
138
14
例6
★★★★
如图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时，所测得的细胞中DNA 含量与细胞数的
变化。推测该药物的作用是( )
A. 通过抑制纺锤体的形成，抑制细胞分裂
B. 通过促进着丝点的分裂，促进细胞分裂
C. 通过促进DNA 的复制，促进细胞分裂
D. 通过抑制DNA 的复制，抑制细胞分裂
例7
★★★
正确率：50%
如图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，对图像的描述错误的是( )
A. 该生物不可能是低等植物
B. 甲、丙两细胞内染色体、染色单体与DNA 分子数比例都为1 : 2 : 2
C. 甲细胞正在进行中心体复制
D. 甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
www.xueersi.com
139
14
例8
★★★★
下图是某细胞进行增殖时可观察到的几个时期，用L∽P 表示，下面叙述正确的是( )
①L 期有8 条染色体
②P 期紧接在L 期之后
③P 期与M 期细胞内核DNA 数相等
④P 期有8 条染色单体
A. ①③
B. ①②
C. ①④
D. ②③
例9
★★★★
下图是来自于同一动物体内处于不同分裂状态的细胞图示。请据图回答：
（1）①所示细胞处于
分裂的
期，该物种体细胞染色体数为
条。若观察染色
体数目一般观察
期。
（2）动物细胞的纺锤体由
发出
形成。
（3）图中染色体与DNA 含量之比为1 : 2 的细胞是
。(填标号)
（4）图中没有姐妹染色单体的是
。
（5）①所示时期的下一个时期的特点是
。
高一生物·凌云班（全国）·秋
140
14
例10 ★★★★正确率：44%
如图表示细胞有丝分裂过程中每条染色体中DNA 含量变化曲线，下列有关叙述正确的是( )
A. 该细胞在BC 段中始终有染色单体存在
B. 若是人体细胞，则DE 段中的染色体数目只有46 条
C. 若是植物细胞，在BC 时期会出现赤道板，在CD 时期会出现细胞板
D. 动物细胞中心体复制和移向细胞两极发生在AB 段
例11 ★★★★★
下图是某植物细胞有丝分裂的一个细胞周期中若干曲线变化图（图1）和表示细胞有丝分裂各时期的
图像（图2），请据图分析并回答下列问题：
（1）图1 中实线表示
含量变化曲线，图2 中细胞分裂的正确顺序是
。
（2）图2 中的C 属于图1 中的
段(用大写字母表示)，根据图2 推测，图1 中的4N 应该等
于
。
（3）图2 中的可见的结构[4] 是
，此时在[4] 的周围
(一种细胞器) 的活动明显加强。
（4）细胞中有染色单体的时期相当于图1 中的
段(用大写字母表示)。
www.xueersi.com
141
14
2
Part
2
知识凝炼
三、无丝分裂
（一）实例
蛙红细胞的无丝分裂。
（二）基本过程
细胞核延长，核中部向内凹陷，缢裂为两个细胞核→整个细胞从中部缢裂成两部分→形成两个子细胞。
（三）主要特点
没有出现纺锤丝和染色体的变化。
★补充：原核细胞的分裂方式（二分裂）不同于真核细胞的分裂方式，示意图如下：
高一生物·凌云班（全国）·秋
142
14
精讲精练
例12 ★★★
蛙的红细胞无丝分裂过程和有丝分裂相比，下列叙述正确的是( )
A. 分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化
B. 没有DNA 和染色体的复制
C. 分裂过程中细胞核缢裂成两个细胞核，因此子细胞中染色体减少一半
D. 无丝分裂只发生在原核生物的细胞分裂中，有丝分裂只发生在真核生物的细胞分裂中
达标检测5
★★
下列有关无丝分裂的叙述，正确的是( )
A. 分裂过程中核膜不会消失
B. 不会出现纺锤丝，但会出现星射线
C. 细胞核缢裂为两个核时，细胞也一分为二
D. 只有蛙的红细胞能进行无丝分裂
例13 ★★★★
下列几种细胞在进行细胞分裂时，始终观察不到染色体的是( )
①洋葱根尖分生区细胞
②变形虫细胞
③大肠杆菌细胞
④蛙的红细胞
⑤蛙的早期胚胎细胞
⑥人的造血干细胞
A. ③⑥
B. ③④
C. ①⑤
D. ②④
www.xueersi.com
143
14
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
144
14
直击高考
考题
（2018 全国高考真题新课标III）
下列有关细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是( )
A. 成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量
B. 细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素
C. 两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递
D. 哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
答案
A
解析
解：A、无论是成熟个体还是幼嫩个体，细胞的增殖都需要消耗能量，A 错误；
B、细胞的核膜、内质网膜和细胞膜都具有生物膜，而生物膜的主要成分是蛋白质和磷脂，其中磷脂中含
有磷元素，B 正确；
C、细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能，两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递，
如精细胞和卵细胞的直接接触，C 正确；
D、在不离体的情况下，细胞分化具有渐变性、持久性、不可逆性，D 正确。
故选：A。
第15 讲
细胞的生长和分
化
直击课堂
www.xueersi.com
147
15
学习目标
1. 了解细胞不能无限长大的原因及实验
2. 明确细胞周期
3. 掌握实验：观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂
4. 掌握细胞分化和细胞的全能性相关知识
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
148
15
1
Part
1
知识凝炼
四、细胞不能无限长大
(一) 原因
1
受细胞表面积与体积比的限制
细胞体积越大，相对表面积越小，细胞物质运输的效率就越低。
2
受细胞核所能控制范围的制约
细胞核是细胞控制中心，其中的DNA 一般不会随细胞体积的扩大而增多，所以有些体积较大的细胞可有
不只一个细胞核，以保证正常的核质比。
(二) 实验：探究细胞大小与物质运输的关系
www.xueersi.com
149
15
五、细胞周期
（一）定义：
连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
（二）两个阶段：
分裂间期（时间约占90% ∼95%，包括G1、S 和G2 期）和分裂期（M 期）。
（三）表示方法
（四）生物体内细胞并非都处于细胞周期中
①连续分裂的细胞（如造血干细胞）
②暂不分裂的细胞
③不分裂的细胞（如神经细胞、哺乳动物成熟红细胞）
补充：
不同因素的影响会导致细胞周期在不同时刻被阻断。例如，若DNA 复制受到抑制，细胞将停滞在S 期；若
纺锤体的形成受抑制，细胞将停滞在M 期。将处于M 期的细胞与处于细胞周期其他阶段的细胞融合，M 期的
细胞质总是能诱导非M 期细胞中的染色质凝集。
在一般培养条件下，细胞群中的细胞处于细胞周期的不同阶段，为了研究某一时期细胞的代谢、增殖、基因
表达或凋亡等，常需要采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时期，这是细胞周期同步化技术。例如，选用
DNA 合成抑制剂抑制S 期细胞的DNA 合成而不影响细胞周期其他阶段运转，最终可将细胞群体阻断在G1/S
期交界处。
高一生物·凌云班（全国）·秋
150
15
精讲精练
达标检测1
★★
真核细胞的直径一般在10 ∼100 微米之间。在下列各项中对生物体细胞体积趋向于小的正确的解释是
( )
A. 受细胞所能容纳水量的制约
B. 受细胞壁的限制
C. 相对表面积大，有利于物质的迅速转运
D. 相对表面积小，有利于物质的迅速转运
例1
★★★
正确率：35%
关于细胞生长和细胞增殖，说法准确的是( )
A. 卵细胞体积较大，有利于和周围环境进行物质交换，为胚胎早期发育提供所需养料
B. 探究细胞大小与物质运输关系的实验中，NaOH 在琼脂块中扩散的深度不能代表细胞与外界的物质
交换效率
C. 亲代细胞通过分裂将DNA 均分到两个子细胞中
D. 细胞增殖只存在于个体生殖过程中，细胞生长只存在于个体生长、发育过程中
例2
★★★★正确率：40%
下图是4 种植物细胞按顺时针方向表示的细胞周期，其中说法正确的是( )
A. 图中的b →a →b 表示细胞增殖过程的一个细胞周期
B. DNA 的复制发生在a →b 阶段
C. 细胞分裂期时间最短的是甲
D. 观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲
www.xueersi.com
151
15
达标检测2
★★★
正确率：82%
下图a →d 表示连续分裂的两个细胞周期。下列叙述错误的是( )
A. c 和d 为一个细胞周期
B. b 和c 为一个细胞周期
C. DNA 复制可发生在c 段
D. 染色体平均分配可发生在d 段
例3
★★★★
小鼠体细胞培养过程中，发现细胞分为3 种类型：甲类细胞核DNA 量是乙类细胞的两倍，丙类细胞核
DNA 量介于甲、乙两类细胞之间。下列推测正确的是( )
A. 乙类细胞中不存在DNA 复制的现象
B. 乙类细胞无分裂能力，属于高度分化的细胞
C. 用药物抑制细胞的DNA 复制，乙类细胞比例将增加
D. 加入药物抑制纺锤体形成，则丙类细胞比例增加
例4
★★★★★
培养某动物胚胎干细胞，测量其细胞周期为G1 期(DNA 合成准备期)10h、S 期(DNA 复制期)8h、G2 期
(纺锤丝形成准备期)4h，M 期（分裂期）2h。一个细胞DNA 相对含量和细胞数的关系如图所示。若在培
养液中加入DNA 合成酶抑制剂培养30h，再更换到不含DNA 合成酶抑制剂的培养液中培养4h。结果
一个细胞的DNA 相对含量和细胞数的关系最符合( )
高一生物·凌云班（全国）·秋
152
15
2
Part
2
知识凝炼
六、实验：观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂
www.xueersi.com
153
15
精讲精练
例5
★★★
下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”的叙述，错误的是( )
A. 解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散
B. 先用低倍镜找到分生区细胞，再换用高倍镜观察
C. 显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体
D. 探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据
高一生物·凌云班（全国）·秋
154
15
例6
★★★★正确率：52%
在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位同学制作洋葱根尖装片的操作步骤(“+”表示操作，
“−”表示
未操作) 如下表所示：
则甲、乙、丙三位同学观察到的现象分别是( )
A. 细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B. 细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C. 细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D. 染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
例7
★★★★
有一位同学做根尖有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如图所示，造成这种情况的原因可能是
( )
①取材位置不合适
②取材时间不合适
③制片时压片力量不合适
④解离时间不合适
⑤视野选择不合适
A. ②③
B. ②⑤
C. ①②⑤
D. ①③④
www.xueersi.com
155
15
达标检测3
★★★
有位同学观察到植物根尖分生区细胞有丝分裂图像如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 图是在高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野
B. 持续观察，视野中的K 细胞将分裂成两个子细胞
C. 视野中，N 细胞的染色体数目是M 细胞的2 倍
D. 观察和研究染色体的形态和数目最好选M 时期的细胞
例8
★★★★★正确率：70%
某班做观察植物根尖细胞有丝分裂的实验，下图是全班20 个实验小组的实验数据汇总表(注：各小组
计数50 个细胞，实验条件与观察计数方法完全相同)，下列相关的叙述不正确的是( )
A. 应选择分裂期细胞数较多的视野进行计数
B. 若该植物细胞一个细胞周期为20 小时，则有丝分裂间期所占时间大约为17.6 小时
C. 细胞有丝分裂过程中，前期和后期的DNA 含量相同，染色体数目不同
D. 若产生的子细胞在形态结构和生理功能上发生稳定性差异，此过程称为细胞分化
高一生物·凌云班（全国）·秋
156
15
3
Part
3
知识凝炼
一、细胞分化
（一）定义：
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
（二）原因
★从不同水平分析细胞分化
(1) 根本原因(实质)：基因的选择性表达，即各种细胞具有完全相同的遗传信息，但是在个体发育过程中，
不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。
(2) 细胞质的作用
细胞的每一次分裂，其核遗传物质是均分的，但细胞质中的物质(包含决定细胞分化的信号物质) 分配并不
均匀。这在一定程度上可能就决定了细胞的早期分化(虽然分裂的细胞不一定分化，但细胞分裂和细胞分化并
不是完全分隔开的两个先后发生的阶段，它们是相互重叠和叠合的，分裂是分化的基础)。
★细胞分裂和细胞分化的关联
细胞必须要经过分裂达到一定数目才可以分化，即细胞分裂是细胞分化的基础，两者相伴随，往往是边分
裂边分化。伴随着细胞分化，细胞的分裂能力逐渐下降，最后高度分化的细胞失去了分裂能力。就个体生命历
程而言，从受精卵开始，有些部位的细胞终生保持分裂分化能力，如造血干细胞。有的细胞逐渐分裂分化为特定
的组织细胞就不再分裂分化，这些细胞成为终端分化细胞，终生执行特定的功能，一般稳定且不可逆转，直至死
亡，如神经细胞。
www.xueersi.com
157
15
（三）结果：
形成不同的组织、器官。
（四）意义：
细胞分化是生物个体发育的基础；使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效
率。
（五）特点
1
持久性
细胞分化在胚胎时期细胞分化程度最大。但细胞分化是一种持久性的变化，贯穿于整个生命进程中。例如，
一些成体动物的骨髓可以不断地产生新的血细胞；多年生木本植物每年都保持着旺盛的顶端生长和加粗生长。
拓展阅读
1：早期胚胎发育的过程
高一生物·凌云班（全国）·秋
158
15
2：干细胞
(1) 定义
干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分
化发育而来的。干细胞的一个显著特点是进行不对称分裂，就是干细胞经过一次分裂所产生的两个细胞中，一
个仍是干细胞，另一个则经过多次分裂分化成为特定的体细胞。
(2) 类型
2
稳定性、不可逆性
把原肠胚晚期预计将发育成表皮的区域细胞移植到另一蛙胚的脑组织预定发生区，被移植的细胞不受该
区域和相邻细胞的控制，仍按原来确定的途径发育成表皮。
www.xueersi.com
159
15
二、细胞的全能性
（一）定义：
细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
（二）原因：
细胞中含有该生物全部遗传信息。
（三）已分化的细胞表达全能性的过程
①在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性，而是分化成特定组织和器官。已分化细胞表达全
能性的前提条件是需要离体。
②已分化的细胞要实现其全能性的表达，必须先经过脱分化的过程恢复到未分化状态才能通过再分化发
育成完整的个体，从而表达其全能性。脱分化和再分化过程都是通过有丝分裂实现的。
（四）细胞全能性大小比较
①一般，细胞分化程度越高，全能性越低
②受精卵> 生殖细胞> 体细胞
③植物体细胞> 动物体细胞
精讲精练
达标检测4
★★★
正确率：67%
细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是( )
A. 分化发生在生物体的整个生命进程中
B. 分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C. 未离体的体细胞不会表现出全能性
D. 分化过程中遗传物质发生了改变
高一生物·凌云班（全国）·秋
160
15
例9
★★★
如图所示为细胞甲、乙、丙、丁的部分生命历程(①、②)，下列相关叙述正确的是( )
A. 细胞生命历程①，细胞内核DNA 加倍与染色体加倍同步进行
B. 细胞生命历程②，不同功能的细胞内基因表达情况有差异
C. 细胞甲、乙、丙和丁都具有增殖和分化能力，且这种能力无差别
D. 图中三种血细胞具有不同的功能，所含蛋白质的种类完全不同
达标检测5
★★★★正确率：74%
下列数据是人体部分器官中所表达基因的估计数目，有关叙述不正确的是( )
A. 人体各器官表达的基因数目有差异是细胞内基因选择性表达的结果
B. 血细胞所表达的基因数目最多说明其遗传物质相对含量较高
C. 人体不同器官中所含蛋白质有差异
D. 不同功能的细胞表达的基因不相同，这与细胞具有的不同功能相适应
例10 ★★★
正确率：46%
研究人员将鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚胎相应部位后，孵化出的鸡的相应部位竟长出“鸭掌”(不
具备正常鸭掌的功能)。该实验说明( )
A. 鸭胚细胞的分化过程是可逆的
B.“鸭掌”细胞中含有鸡和鸭的DNA
C. 鸭胚细胞的分化过程是基因调控的，不受其他因素的影响
D.“鸭掌”是在鸭胚细胞的基因和鸡胚胎发育环境的共同作用下形成的
www.xueersi.com
161
15
例11 ★★★
正确率：57%
某实验室做了下图所示的实验研究，下列相关叙述正确的是( )
甲小鼠的纤维母细胞诱导基因
−−−−−→
a
诱导干细胞b−→肝细胞、神经细胞、上皮细胞等。
A. 过程b 是诱导干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程
B. 与纤维母细胞相比，经过程a 形成的诱导干细胞的全能性较高
C. 肝细胞、神经细胞、上皮细胞等细胞中基因组成相同，蛋白质完全不同
D. 上述细胞中具有细胞周期的是诱导干细胞和神经细胞
例12 ★★★
正确率：56%
科学家将4 个关键基因移植入已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞(iPS 细胞)。如
图为该实验示意图。下列有关叙述正确的是( )
A. iPS 细胞所带遗传信息与肌肉细胞相同
B. 图示过程体现了iPS 细胞的全能性
C. 关键基因表达使细胞功能趋向专门化
D. 应用该技术可提高器官移植的成功率
高一生物·凌云班（全国）·秋
162
15
例13 ★★★
如图是洋葱根尖结构模式图，关于图示的相关叙述正确的是( )
A. 存在细胞周期的主要是区1 的细胞
B. 区1 的细胞未发生分化
C. 区2、3 细胞的遗传物质发生了改变
D. 区3 的细胞高度分化，不具细胞全能性
例14 ★★★★正确率：63%
如图表示同一个体的5 种细胞中5 种基因的表达情况，下列分析错误的是( )
A. 此图能说明细胞分化的实质
B. 基因b 可能控制呼吸酶的合成
C. 细胞中mRNA 差异最大的是细胞2 和4
D. 一般来说，这5 种细胞的核遗传物质相同
www.xueersi.com
163
15
课堂总结
高一生物·凌云班（全国）·秋
164
15
直击高考
考题
（2014 全国高考真题新课标II）
同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是( )
A. 二者所处的细胞周期不同
B. 二者合成的特定蛋白不同
C. 二者所含有的基因组不同
D. 二者核DNA 的复制方式不同
答案
B
解析
解：A、神经细胞和肌细胞都不进行有丝分裂，都不具有细胞周期，A 项错误；
B、同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是二者合成的特定
蛋白不同，B 项正确；
C、同一动物个体的神经细胞与肌细胞遗传物质相同，C 项错误；
D、神经细胞与肌细胞都不进行分裂，都没有核DNA 的复制，D 项错误。
故选：B。
第16 讲
细胞的衰老、凋亡
和癌变
直击课堂
www.xueersi.com
167
16
学习目标
1. 明确细胞的衰老、凋亡和癌变相关知识。
2. 掌握细胞生命历程综合题
考情分析
高一生物·凌云班（全国）·秋
168
16
1
Part
1
知识凝炼
一、细胞的衰老
(一) 细胞衰老的特征
(二) 个体衰老与细胞衰老的关系
(三) 细胞衰老原因的端粒学说
每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。端粒DNA 序列在每次细胞分裂后会缩短一截。
随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA 序列被“截”短后，端粒内侧的正常基因
的DNA 序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。
(四) 细胞衰老与人体健康
1
细胞的正常衰老对于机体实现自我更新是必要的。如红细胞的快速更新，使血液中始终有足量的新生红
细胞来运输氧气。
www.xueersi.com
169
16
2
细胞异常衰老会威胁人类健康，如早衰症。
3
衰老的控制不仅在细胞内部，同时也跟外部环境密切相关。良好的外部环境可以延缓细胞衰老，对于个体
而言，包括合理的饮食、良好的生活习惯、适当地运动、乐观的精神状态等。
二、细胞的凋亡
(一) 定义
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，叫做细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程
序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。
(二) 意义
在成熟的生物体中，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，都是通过细胞凋亡完成的。
细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育(例如人胚胎发育过程中尾的消失和手指间细胞的自动死亡，蝌
蚪尾的消失)，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
(三) 细胞凋亡与细胞坏死的比较
高一生物·凌云班（全国）·秋
170
16
精讲精练
例1
★★★
正确率：58%
下列关于人体衰老细胞的叙述，错误的是( )
A. 衰老的细胞染色质收缩，会影响基因的表达
B. 衰老的细胞细胞核体积变小，物质运输功能降低
C. 衰老细胞内酪氨酸酶活性降低，使老年人头发变白
D. 衰老细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小
达标检测1
★★★
正确率：68%
下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是( )
A. 若某细胞内酶活性降低，该细胞不一定衰老
B. 细胞的衰老、凋亡和坏死都受基因的控制
C. 机体通过细胞凋亡可以清除体内多余、无用、衰老和病变的细胞
D. 个体发育过程中细胞的分裂、分化和凋亡对于生物体都是有积极意义的
达标检测2
★★★
正确率：75%
如图是胎儿手的发育过程图，下列有关说法错误的是( )
A. 胎儿手的发育过程中细胞的凋亡使得五指分开
B. 此时手的组成细胞中不存在衰老的细胞
C. 此过程中存在着细胞的分裂
D. 此过程中存在着细胞的分化
www.xueersi.com
171
16
例2
★★★★正确率：45%
下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图，据图分析正确的是( )
A. ①过程表明细胞识别的特异性，是通过生物膜之间直接接触方式进行信息传递的
B. 机体清除被病原体感染的细胞，属于细胞凋亡
C. ②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞的被动死亡过程
D. 凋亡细胞内的蛋白质合成能力下降、酶的活性也减弱
例3
★★★★
下图表示细胞凋亡过程，其中酶I 为核酸内切酶，能够切割DNA 形成DNA 片段；酶II 为一类蛋白水解
酶，能选择性地促进某些蛋白质的水解，从而造成细胞凋亡。下列相关叙述，错误的是( )
A. 凋亡诱导因子与膜受体结合，可反映细胞膜具有信息交流的功能
B. 死亡信号发挥作用后，细胞内将有新型蛋白质的合成以及蛋白质的水解
C. 吞噬细胞吞噬凋亡细胞时，利用了细胞膜选择透过性的特点
D. 酶I 能切割DNA 分子而酶II 不能，表明酶具有专一性的特点
高一生物·凌云班（全国）·秋
172
16
2
Part
2
知识凝炼
三、细胞的癌变
(一) 癌细胞的主要特征
1
在适宜的条件下，癌细胞能无限增殖。
2
癌细胞的表面发生了变化。
①细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使癌细胞之间的黏着性显著降低，容易分散和转移。
②癌细胞膜上产生特定的抗原物质，如甲胚蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA) 等。机体可以通过免疫系统识别、
清除癌变的细胞。
3
癌细胞的形态结构发生显著变化。正常细胞癌变后细胞核变大、核仁变大，形态一般趋向于球形。
(二) 致癌机理
环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA 分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和
分裂失控而变成癌细胞。
www.xueersi.com
173
16
(三) 癌症的预防和治疗
1
预防：远离致癌因子；增强机体免疫力
2
治疗
放疗：使用高能X 射线或γ 射线集中照射病灶，利用射线对DNA 的损伤作用，杀死癌细胞。放疗不适于病
灶范围已经扩大的患者。
化疗：主要利用抗癌剂杀死癌细胞。常用的抗癌剂包括细胞分裂抑制剂、细胞增殖蛋白合成的抑制剂等。
精讲精练
例4
★★★
美国科学家发现了一种名为RHOGD12 的基因，诱导该基因在癌细胞内表达后，癌细胞会失去转移能
力，从而有助于避免癌细胞在体内的扩散。该基因表达起到的作用最可能是( )
A. 促使癌细胞衰老、凋亡
B. 诱导癌细胞分化为正常组织
C. 控制某种糖蛋白的合成，增强癌细胞间的黏着性
D. 使癌细胞的分裂受阻
高一生物·凌云班（全国）·秋
174
16
达标检测3
★★★
正确率：73%
端粒是位于染色体两端的特殊DNA 序列，随细胞分裂次数的增加而变短；癌细胞中因存在延长染色体
端粒的端粒酶而可以无限增殖。据此推断( )
A. 正常细胞不含有端粒
B. 正常细胞缺少组成端粒的原料
C. 端粒与细胞分裂次数有关
D. 含有端粒酶是细胞癌变的根本原因
例5
★★★★正确率：53%
黄曲霉毒素会导致p53 基因(阻止细胞不正常增殖的基因) 失去正常功能，导致肝癌的发生。下列有关
叙述中，不正确的是( )
A. 肝癌细胞表面比正常肝细胞糖蛋白含量和种类减少
B. 黄曲霉毒素诱发肝癌发生的原理是基因突变
C. p53 基因属于抑癌基因
D. 对于肝癌晚期的病人，目前还缺少有效的治疗手段
例6
★★★★
梭菌毒素“Tpel”可使动物细胞内的一种蛋白质变性失活，致使该细胞凋亡。这一发现或有助于研究杀死
癌细胞。下列叙述正确的是( )
A. 细胞凋亡过程中基因不再表达
B.“Tpel”可能间接改变细胞内mRNA 的种类
C. 形态结构发生变化的细胞一定是癌细胞
D. 癌变前后细胞内的基因组成相同
www.xueersi.com
175
16
例7
★★★★
目前发现了肿瘤形成的分子机制，肿瘤微环境中，免疫细胞可释放MIF 分子，该分子能抑制表皮生长因
子受体蛋白(EGFR) 的活性，而EGFR 的激活能够促进多种肿瘤的增长，然而癌细胞又能释放降解MIF
分子的酶MMP13。下列相关叙述错误的是( )
A. 设法降低肿瘤细胞释放酶MMP13 可一定程度上抑制肿瘤的增长
B. MIF 分子可抑制表皮生长因子的活性，进而抑制肿瘤的增长
C. MIF 分子可作用到表皮生长因子受体上
D. MIF 分子抑制EGFR 的活性体现出了细胞间的信息交流
达标检测4
★★★★正确率：71%
如图为细胞的生命历程图，其中甲～辛表示相关生理过程。下列描述中正确的是( )
A. 乙过程中细胞分化改变了细胞的遗传信息
B. 丙过程的发生与原癌基因和抑癌基因的突变有关
C. 丁过程与基因表达有关，只发生在胚胎发育过程中
D. 己过程中细胞内水分减少，细胞核体积变小
例8
★★★★正确率：58%
如图为人体部分细胞的生命历程，有关叙述正确的是( )
A. 3 和6 过程中因基因选择性表达而有新蛋白质合成
B. 4 过程不会发生在胚胎发育过程中
C. 5 过程的细胞不会发生细胞凋亡且细胞周期会延长
D. 图中所有过程都是由基因控制的，不受其他因素影响
高一生物·凌云班（全国）·秋
176
16
例9
★★★★
如图表示人体细胞发生的一系列生命活动，其中A∽F 表示过程。据图分析回答问题：
（1）真核细胞中A 过程的方式有
。
（2）图中B 过程表示一个细胞增殖的后代，在形态、结构和功能上发生
的过程。若这一过程形
成了能合成血红蛋白的细胞等一系列分工不同的细胞，则形成的胰岛细胞中
(含有/不含有)
血红蛋白基因，
(能/不能) 合成血红蛋白，其主要原因是
。
（3）对于人体来说，在A、B、C、D、E 五项生命活动中，有积极意义的是
。
（4）发生图中E 过程，一般是由于环境中的
影响，使
发生突变，导致正常细胞的生长
和分裂失控。
www.xueersi.com
177
16
3
Part
3
知识凝炼
高一生物·凌云班（全国）·秋
178
16
精讲精练
例10 ★★★
菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在分裂过程中不会出现的是( )
A. 细胞分裂间期，中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒
B. 细胞分裂中期，染色体形态较稳定、数目较清晰
C. 细胞分裂前期，核膜和核仁逐渐消失
D. 细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成
例11 ★★★★正确率：52%
如图表示某人体细胞(部分染色体) 及洋葱根尖细胞的有丝分裂模式图，据图分析正确的是( )
A. 甲为人体细胞的分裂前期，此时染色体已缩小到最小程度
B. ①在G2 期已经复制完成，前期时作用于②而影响染色体的移动
C. ③、④均为细胞膜，两种细胞的胞质分裂方式不同
D. ⑤是由前期时核膜解体形成的小泡组成，聚集成细胞板
www.xueersi.com
179
16
达标检测5
★★★
正确率：60%
图甲和图乙示意某生物细胞有丝分裂的两个不同时期，下列分析中错误的是( )
A. 图甲表示植物细胞有丝分裂的中期
B. 图乙细胞中染色单体的数目为0
C. 与图甲细胞相比，图乙细胞中染色体数加倍
D. 与图甲细胞相比，图乙细胞中DNA 数加倍
例12 ★★★★
如图所示为人工培养的肝细胞中DNA 含量随时间的变化曲线，据图判断正确的是( )
A. 细胞周期时长为14h
B. 染色体数量倍增发生在I 段
C. II 段可观察到高度螺旋化的染色体
D. I 段和II 段的总时间为一个细胞周期
高一生物·凌云班（全国）·秋
180
16
例13 ★★★★
下列描述细胞周期的相关说法正确的是( )
A. 诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法，作用于甲的S 期或丙的A →B 段
B. 一个完整的细胞周期是指乙的a+b 段或b+c 段
C. 用秋水仙素作用于丙细胞可使细胞分裂停留在A →B 段
D. 细胞中含有染色单体的时间段是M 或b、d 或A →B 段
例14 ★★★★
如图甲表示洋葱根尖的不同区域，图乙表示洋葱根尖处于有丝分裂各阶段细胞核中DNA 的含量变化，
图丙呈现的是细胞分裂过程中的某一物质的形态变化。请分析回答下列问题：
（1）图甲中①②③④细胞形态不同的根本原因是
，进行实验获得图乙结果时，
(选填
“能”或“不能”) 利用图甲②区细胞作为材料，原因是
。
制作该装片时的步骤是：取材→
→
→
→制片。
（2）乙图中，在e 时期，最活跃的细胞器是
。
（3）图丙②③表示的生理变化过程分别发生在图乙的
(填文字) 阶段。
（4）在观察细胞有丝分裂的实验中，我们发现，即使操作正确，也难以看到很多处于分裂期的细胞，主要
原因是
。
www.xueersi.com
181
16
例15 ★★★
正确率：71%
下图为人体细胞分裂、分化、衰老和凋亡过程的示意图，图中①∽⑥为各个时期的细胞，a∽c 表示细胞
所进行的生理过程。请据图分析，下列叙述错误的是( )
A. 与②相比，①与外界环境进行物质交换的能力强
B. 细胞①③⑤内的遗传物质相同，RNA、蛋白质完全不同
C. c 过程是细胞分化的过程
D. 人在胚胎发育后期尾的消失是由于尾部细胞凋亡而实现的
高一生物·凌云班（全国）·秋
182
16
例16 ★★★
正确率：65%
下列关于细胞癌变的叙述，不正确的是( )
A. 癌细胞具有无限增殖的能力
B. 细胞癌变可以由病毒感染引发
C. 癌细胞的形成是原癌基因和抑癌基因选择性表达的结果
D. 癌细胞转移与细胞间黏着性下降有关
例17 ★★★★★
科研人员利用洗衣粉、洗洁精两种洗涤用品，研究其对玉米根尖细胞有丝分裂的影响，结果如下表（注：
①分裂指数：分裂期细胞数占观察细胞总数的比例。②微核率：含微核的细胞数占观察细胞总数的比
例。）
（1）细胞分裂指数越低，说明细胞周期越长。实验结果表明，当两种洗涤用品达到一定浓度时，对细胞分
裂都具有
（促进/抑制）作用，且这种作用随使用浓度的升高而愈加强烈。
（2）染色体的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而是在细胞质基质中形成致密的球形结构，
游离在细胞核之外，成为微核。微核的物质组成主要是
。实验结果表明：两种洗涤用品细
胞中染色体的影响主要是促使染色体发生
，进而影响了细胞分裂。
（3）实验数据表明：低浓度(0.1g/L) 的洗衣粉、洗洁精溶液对细胞分裂
（有/无）影响。该实验
对照组的设置方法是：用
处理玉米根尖细胞，统计细胞的
。洗衣粉和洗洁精哪一
种洗涤剂更容易促使染色体发生断裂形成微核？
。
（4）上述实验对我们生活的启示：生活中使用洗衣粉洗内衣和用洗洁精洗碗筷（或瓜果）时，为了保护
自身健康与安全应注意
（至少写两点）。
www.xueersi.com
183
16
例18 ★★★★★
研究人员为测定细胞周期各阶段的时间长度，做了以下实验：
（1）在有丝分裂的细胞周期中，染色体数目暂时加倍的时期是
期。在分裂过程中，动物细胞是
通过中心体发射出的
构成纺锤体，其中心体加倍的事件发生在
。
（2）细胞周期可分为四个阶段：
①G1 期，指从有丝分裂完成到DNA 复制开始之前的时间；
②S 期，指DNA 复制的时期；
③G2 期，指DNA 复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；
④M 期，即分裂期。
研究人员采用3H 标记的胸腺嘧啶核苷标记正在增殖的某种细胞，一段时间后，所有的
期
细胞均被标记。
（3）洗去未摄入的标记物，使用正常的细胞培养液进行培养，测定带有3H 标记的分裂期细胞占所有分
裂期细胞的百分数(PLM)，得到如图的结果。据图可知：
①培养液中开始出现标记的M 期细胞，表明处于S/G2 交界期的细胞刚刚通过G2 期进入M 期。
所以，G2 期持续的时间为
小时。
②PLM 达到最高点，表明处于S/G2 交界期的细胞刚刚通过M 期，进入下一个细胞周期。所以，M
期持续的时间为
小时。
③当PLM 开始下降时，表明处于G1/S 交界期的细胞刚刚进入M 期。所以，S 期持续的时间为
小时。
（4）图中无法直接读出G1 期持续的时间，可以先读出整个细胞周期的持续时间为
小时，进而
求出G1 期的持续时间。
高一生物·凌云班（全国）·秋
184
16
课堂总结
www.xueersi.com
185
16
直击高考
考题
（2018 全国高考真题新课标II）
在致癌因子的作用下，正常动物细胞可转变为癌细胞。有关癌细胞特点的叙述错误的是( )
A. 细胞中可能发生单一基因突变，细胞间黏着性增加
B. 细胞中可能发生多个基因突变，细胞的形态发生变化
C. 细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去控制
D. 细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少
答案
A
解析
A、癌变是细胞中的基因突变累加的效应，癌细胞间的黏着性下降，容易扩散和转移，A 错误；
B、癌变的细胞中可能发生多个基因突变，细胞的形态发生变化，B 正确；
C、在致癌因子的作用下，细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去控制，变为癌细胞，C 正确；
D、在致癌因子的作用下，细胞中遗传物质可能受到损伤，变为癌细胞，癌变细胞表面的糖蛋白减少，D
正确。
故选：A。
