第 5 章 细胞的能量供应和利用
考题
河北 广东 浙江 月选考 广东
降低化学反应活化能的酶 (2024 ,2)(2024 ,15)(2024 1 ,17)(2023 ,1)(2022
浙江 月选考 海南 北京
6 ,10)(2021 ,11)(2020 ,4)
细胞的能量 货币 全国甲 浙江 月选考 海南 北京
“ ”ATP (2024 ,2)(2022 1 ,3)(2021 ,14)(2021 ,1)
细胞呼吸的方式 江苏 北京 全国乙 河北 全国
(2024 ,6)(2023 ,2)(2023 ,3)(2022 ,4)(2020 Ⅰ,2)
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷
重庆
酸化 (2021 ,21)
细胞呼吸的影响因素及应用 湖北 贵州
(2021 ,10)(2024 ,17)
捕获光能的色素和光合作用的原理 河北 广东 江苏 湖北 广东
(2024 ,19)(2024 ,3)(2023 ,12)(2022 ,12)(2021 ,12)
光合作用的影响因素及应用 甘肃 广东 湖南 山东 海南
(2024 ,17)(2024 ,20)(2023 ,17)(2022 ,21)(2022 ,3)
新课标 广东 河北 辽宁 湖北
光合作用与细胞呼吸的综合 (2024 ,31)(2024 ,2)(2023 ,19)(2023 ,21)(2023 ,
北京 北京
11)(2023 ,3)(2021 ,3)
题型突破 光系统和电子传递及光
黑 吉 辽 湖北 江苏 重庆
抑制和光呼吸 (2024 、 、 ,21)(2023 ,8)(2022 ,20)(2021 ,6)
题型突破 浓缩机制 辽宁 天津 全国乙
CO2 (2021 ,22)(2021 ,15)(2021 ,29)
5
考查内容与题型 主要考查酶的本质和特性及相关实验探究 细胞呼吸的原理及影响因素 光合作用的原理及
(1) : 、 、
影响因素 光合作用和呼吸作用综合 酶 及呼吸作用的原理以选择题为主 细胞呼吸的原理及影响因素 光
、 。 、ATP ; 、
合作用的原理及影响因素 光合作用和呼吸作用的综合等选择题和非选择题都有出现
、 。
命题特点与难度 常以具体的实验探究及结果或相关生理过程为情境 考查考生的实验设计 实验分析等实验
(2) : , 、
探究能力 及归纳与概括 分析与推理 批判性与创造性思维等科学思维 题目难度一般中等 但部分题难度较高
, 、 、 ; , 。
新风向 细胞呼吸 光合作用与激素调节 生态系统等进行综合考查 如 江西 甘肃 广
(3) : 、 、 , (2024 ,21)(2024 ,17)(2024
东 以光系统 光合电子传递和氧化磷酸化 光呼吸 光抑制 浓缩机制等新情境为背景进行考查 如
,20); 、 、 、 、CO2 , (2024
黑 吉 辽 山东 湖北
、 、 ,21)(2023 ,21)(2023 ,8)。
第 1 节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的概念及作用
概念 活细胞产生的具有催化作用的有机物 绝大多数是蛋白质 少数是
, , RNA
等量 溶液
H2O2
分组 滴新鲜肝脏研磨液
不处理 水浴加热 滴 溶液 2
酶的
90℃ 2 FeCl3 含过氧化氢酶
( )
作用
现 气泡 基本无气泡 较少 较多 很多
验证
象 卫生香 复燃不明显 复燃明显
实验 - -
水浴加热 过氧化氢酶均能加快 分解的速率
结论 (1) 、FeCl3、 H2O2 ;
与无机催化剂 相比 过氧化氢酶的催化效率要高得多
(2) FeCl3 ,
第 5章 细胞的能量供应和利用 25续表
6F ! "
FK+"6
作用机理——— L>+"6
F F
降低化学反应
L>+"6
的活化能
'"
3 '1
0
D/
二、酶的特性
特性 图像 分析
*
高效性 C
' BF 酶只能改变化学反应的速率 但不改变最终生
同无机催化剂相比 " (1) ,
( , 成物的量
酶降低活化能的作用 ;
D 曲线相比较可以说明酶具有高效性
更显著 0 (2)a、b
) K
有些酶只作用于一种底物 如麦芽糖酶 其只能
专一性 (1) , ,
催化麦芽糖分解
一种酶只能催化一 ;
( 有些酶可作用于一类结构相近的底物 可催化
种或一类化学反应 (2) ,
) A 表示酶 ,B 表示底物 ,C、D 表示生成物 一类物质分解
在最适温度和 条件下 酶的活性最高
(1) pH , 。
高温 强酸 强碱等条件会使酶的空间结构遭到
作用条件较温和 (2) 、 、
破坏而永久失活 低温条件下酶的活性很低 但空
; ,
间结构稳定
易混易错 酶应该在低温条件下保存,而不是在最适温度下保存。
三、酶促反应速率的影响因素及探究实验
1.影响酶促反应速率的因素
pH 温度 底物浓度 酶浓度
图
示
在其他条件适宜 酶量一定的情况
、
下 酶促反应速率随底物浓度的增 在其他条件适宜 底物充
, 、
不同 下酶的最适温度一般不变 不同
加而加快 当达到一定底物浓度 足的情况下 酶促反应速
(1) pH , , (P ,
说 温度下酶的最适 一般不变
点对应的底物浓度 后 受酶量的限 率与酶浓度成正比
pH ; ) ,
明 温度与 通过影响酶活性 或酶的空间
制 反应速率不再增加
(2) pH ( ,
结构 影响酶促反应速率
)
底物浓度和酶浓度不改变酶的活性 而是通过影响酶与底物的
,
接触来影响酶促反应速率的
26 5年高考 3年模拟 A版 生物学2.探究温度和 pH 对酶活性的影响
探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
实验变 自变量 温度t 自变量
: (); :pH;
量分析 因变量 淀粉酶活性 因变量 过氧化氢酶活性
: :
"1#" U "1F#" U
过程及 "1#" U "1F#" U 检测
"1#" U "1F#" U
O O
第 5章 细胞的能量供应和利用 27
F#" Q) )0#"
-" " ( !"
"M :7:7#" F#" Q) ) 0 #" " * 0 E + ( 7 *E(
F#" Q) )0#"
O
淀粉溶液和淀粉酶溶液必须在对应温度下分别保温一段时间 本实验可先将不同 的缓冲液与
(1) (1) pH
后再混匀 不可先混合再在相应温度下保存 过氧化氢酶混合 再加入
注意 , ; , H2O2;
本实验不宜选用斐林试剂作为检测试剂 使用斐林试剂需水浴 本实验不宜选用淀粉 酸性条件下
(2) ( (2) (
加热 不宜选用 加热条件下会分解 作为实验材料 易分解 作为实验材料
), H2O2( ) )
知识归纳
()酶促反应速率可用单位酶单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示,而酶活性是指酶催化特定化学反应
1
的能力,常用酶促反应速率表示。
()其他影响酶促反应速率的因素:激活剂(能提高酶活性的物质,如 是唾液淀粉酶的激活剂)、抑制剂、重金属等。
-
2 Cl
()竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂:一般随底物浓度增加,竞争性抑制剂的抑制作用可消除,而非竞争性抑制剂的
3
抑制作用不可消除。
学生用书 P23
真题选改判 性影响的实验方案时 可选择斐林试剂检测
,
1( 河北,)胃蛋白酶应在酸性 条件 反应产物
.2024 2 、37℃ 。 ( )
下保存 6答案
。 ( ) . ✕
1答案 7( 浙江 月选考, )探究 对过氧化氢
. ✕ .2021 6 16 “ pH
2( 江苏,)胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油 酶的影响 实验中 分别加入不同 的缓冲
.2024 1 ” , pH
和脂肪酸 液后再加入底物
。 ( ) 。 ( )
2答案
7答案
. ✕
. √
3( 江苏,)探究温度对酶活性的影响时
.2024 3 , 从真题到教材
先将酶与底物混合 然后在不同温度下水浴
,
8酶是活细胞产生的具有 作用的有
处理 .
。 ( )
机物 其中绝大多数酶是 少部
3答案 , ,
. ✕
分是 酶通过降低 起
4( 河北,)淀粉酶在 时 空间结构会被 ,
.2023 1 0℃ ,
作用(必修 、 )
破坏 1P78P81 。
。 ( )
4答案
8答案 催化 蛋白质 化学反应的活
. RNA
. ✕
化能
5( 浙江 月选考, )稀释 万倍的淀
.2022 6 10 100
粉酶仍有催化能力 是因为酶的作用具高 9与无机催化剂相比 酶具有 性 一种
, . , ;
效性 酶只能催化 酶的作用条
。 ( ) ;
5答案 件较温和 在最适宜的 条件下有
. √
,
6( 浙江 月选考, )设计温度对蛋白酶活 最高的活性(必修 — 、 )( 辽宁,
.2021 6 16 1P81 82P84 2023
)( 广东,) 激活(选必 )有的酶需要与 水解
19 2023 1 。 3P77 , ATP
9答案 高效 一种或一类化学反应 温度和 产生的磷酸结合 使其 后才能被激活
. ,
(必修 )( 河北,)( 全国乙,)
pH 1P88 2023 1 2022 4 。
10有些酶需要特殊物质作用才能具有活性 如 10答案
2+
磷酸化
. , . Mg
真核细胞和细菌的 聚合酶需要
DNA
28 5年高考 3年模拟 A版 生物学
学生用书 P24
考法 实验设计的变量和基本原则
加 与常态比较 人为增加某种影响因素的称为 加法原理 如在 比较过氧
(1)“ ”: , “ ”。 “
人为控制的对实 化氢在不同条件下的分解 实验中 与对照组相比 实验组分别作加温 滴加 溶
” , , 、 FeCl3
自变量 验对象进行处理 液 滴加肝脏研磨液的处理
、 ;
的因素 减 与常态比较 人为去除某种影响因素的称为 减法原理 如艾弗里的肺炎链
(2)“ ”: , “ ”。
球菌转化实验中 每个实验组特异性地去除了一种物质 从而鉴定出 是遗传物质
变 , , DNA
因变量需要通过可测量或可观察的指标来反映 如 探究影响酶活性的条件 中用过
量
因自变量改变而 , “ ”
类 因变量 氧化氢酶探究 对酶活性的影响 通过观测单位时间内 的消耗量或 的生
型 变化的变量 pH , H2O2 O2
成量来反映过氧化氢酶活性的变化 因变量
( )
除自变量外 实验
, 要排除无关变量对实验结果的影响 在对照实验中 无关变量必须相同且适宜 如
无关 过程中存在的一些 , , ,
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 的实验中 添加淀粉及添加蔗糖的试管都放
变量 可对实验结果造成 “ ” ,
置于相同温度的恒温水浴中 以排除温度这一无关变量对实验的影响
影响的可变因素 ,
单一变量原则 除自变量以外 应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜
,
保持自然状态 不进行任何处理 或除不给予实验变量外 其他处理与实验组完全相
空白对照 , , ,
同 空白对照通常加入等量蒸馏水或生理盐水 进行假手术等
。 ;
指对照组和实验组都在同一研究对象上进行 观察自身实验处理前后的变化 如 观
自身对照 , , “
察植物细胞的质壁分离和复原 实验中的前后自身对照
”
对照 几个实验组之间相互对照 如 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验中 有氧和无氧两
相互对照 , “ ” ,
基 原则 个实验组形成相互对照
本
原 指虽给对照组施以某种实验因素的处理 但这种处理是作为对照因素的 目的是更
, ,
则
有效地比较对照组和实验组的结果 如 验证甲状腺激素促进幼小动物发育 的实验
条件对照 , “ ”
中 饲喂含甲状腺激素的饲料的是实验组 饲喂含甲状腺激素抑制剂的饲料的是条
, ,
件对照组 饲喂普通饲料的是空白对照组
,
在实验设计中为了避免实验结果的偶然性 必须对所做实验进行足够次数的重复
平行重复原则 ,
至少 次 以获得多次实验结果的平均值 保证实验结果的准确性
( 3 ), ,
在设计实验时必须有充分的科学依据 整个实验设计的思路和实验方法的确定都不
科学性原则 ,
能偏离实验原理 有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识
、
典例 ( 浙江 月选考, , 分)红豆杉细胞
步骤 处理 试管 试管
2024 1 172 1 2
内的苯丙氨酸解氨酶 能催化苯丙氨酸生 苯丙氨酸
(PAL) ① 1.0mL 1.0mL
成桂皮酸 进而促进紫杉醇的合成 低温条件 溶液
, 。 ② HCl (6mol/L) — 0.2mL
下提取 酶液 测定 的活性 测定过程 酶液
PAL , PAL , ③ PAL 1.0mL 1.0mL
如表 试管 加 支试管置 水浴
。 1 0.2mLH2O。2 30℃
④ 小时
1
续表
组别
步骤 处理 试管 试管
1 2 ① ② ③ ④
果胶
溶液 + + + +
⑤ HCl (6mol/L) 0.2mL —
多聚半乳糖醛酸酶
条 + + + +
试管 加 测定 支试管中的产 件
2 0.2mLH2O。 2 及 Ca 2+ - + - -
⑥ 物量 产 2+
Mn - - + -
物
下列叙述错误的是 55℃ - - - +
( ) 半乳糖醛酸
+ - +++ ++
低温提取以避免 失活
A. PAL 注 表示存在和量的多少 表示无 组在
水浴 小时使苯丙氨酸完全消耗
:“+” ,“-” ,①~③
B.30℃ 1 常温下进行
加 补齐反应体系体积
C.④ H2O 由 组可知 自变量为温度 因变量为半乳
加入 溶液是为了终止酶促反应 A. ①④ , ,
D.⑤ HCl 糖醛酸的量
答案 B
由 组可知 多聚半乳糖醛酸酶的活性
变式 同考法不同考查角度 变量及结论分析 B. ①②③ ,
受离子影响
( 届九省联考黑龙江、吉林卷, 改编)植物体
2024 16 该实验说明 喷施 2+ 制剂可缩短果实成
内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖 C. , Mn
熟期
醛酸 能促进果实的软化和成熟脱落 为探究
, 。 该实验证明 多聚半乳糖醛酸酶不具有专
该酶的特性 进行以下 组实验 条件及结果如 D. ,
, 4 , 一性
表 下列叙述错误的是
。 ( )
答案 D
第 5章 细胞的能量供应和利用 29
第 2 节 细胞的能量“货币”ATP
组成元素
C、H、O、N、P
名称 腺苷三磷酸
结构及
特点
主要功能 是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP
"51 "51!?
"51 36 FUA
F F
"%1 1J 6F "51 "51 "%1 1J 6F ,+36"51 F
U"51"%1K+D
ATP与ADP D
43136B B *'+L6F EU$B36
的转化 '% 6F+L!
6 *
6F # "51+6F "51+ K,6U
'+6 36
"51+!?K, 6
*DD554
"51 6FC
650 M* "续表
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供能量的 如大脑思考 电鳐发电和物质的
ATP , 、
主动运输都需要消耗 如图 为主动运输供能示意图
ATP。 ATP :
ATP的利用
知识归纳 水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷 同理。
ATP UTP
酸化,这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后,空间结 ()辨析各物质中“ ”的含义
3 A
构发生变化,活性也被改变,因而可以参与特定的化学反应。
知识拓展
() 与 的关系 中的“ ”代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
1ATP RNA ①ATP A
中的“ ”代表腺嘌呤脱氧核苷酸。
②DNA A
中的“ ”代表腺嘌呤核糖核苷酸。
③RNA A
()将 中的腺嘌呤替换为鸟嘌呤即为 , 、 核苷酸中的“ ”代表腺嘌呤。
2 ATP GTPCTP ④ A
30 5年高考 3年模拟 A版 生物学
学生用书 P26
真题选改判 代表 当 在酶的作用下
P 。 ATP
1( 全国甲,) 转化为 可为离子 水解时 脱离下来的 挟能
.2024 2 ATP ADP
,
的主动运输提供能量 量与其他分子结合 从而使后者发生变化
。 ( ) , 。
1答案 (必修 )( 浙江 月选考,)
1P86 2022 1 3
. √
2( 浙江 月选考,)腺苷三磷酸分子由
3答案 直接 腺苷三磷酸
. A—P~P~P
.2022 1 3 1
腺苷 磷酸基团 末端磷酸基团
个脱氧核糖 个腺嘌呤和 个磷酸基团
、1 3
组成 4 水解释放的 可使蛋白质等分
。 ( ) .ATP
子磷酸化 使其 发生改变 活性也
2答案
, ,
. ✕
被改变 因而可以参与特定的化学反应 (必
从真题到教材 , 。
修 )( 甘肃,)( 安徽,)
3 是驱动细胞生命活动的 能源物 1P88 2024 2 2024 4 。
.ATP 4答案 磷酸基团 空间结构
质 是 的英文缩写 结构 .
。ATP ,
简式是 其中 表示
, A ,
第 3 节 细胞呼吸的方式
一、细胞呼吸
实质 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成 或其他产物 同时释放能量 并生成
, CO2 , , ATP续表
过程
方式 有氧呼吸 无氧呼吸
酶
酶
化学反 酒精发酵 如酵母菌等 酒精 少量能量
C6H12O6+6H2O+6O2 →
(1) , :C6H12O6 →2C2H5OH( )+2CO2+
应式 酶
能量
乳酸发酵 如乳酸菌等 乳酸 少量能量
12H2O+6CO2+ (2) , :C6H12O6 →2C3H6O3( )+
场所 细胞质基质 线粒体 细胞质基质
比 、
较 能量 大部分以热能形式散失 大部分存留在不彻底氧化产物 酒精或乳酸 中 少部分释放 释放的能量大
, ( ) , ,
变化 少部分储存在 中 部分以热能形式散失 少部分储存在 中
ATP , ATP
ATP产 有氧呼吸三个阶段均产
仅在第一阶段产生
生阶段 生 ATP
ATP
第一阶段反应完全相同 并且都是在细胞质基质内进行的
相同点 (1) , 。
两种呼吸作用方式实质相同 都能够分解有机物 释放能量
(2) , ,
易混易错 ()哺乳动物成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸。需氧型原核生物虽无线粒体,但细胞含与有氧
1
呼吸有关的酶,故可进行有氧呼吸。
()葡萄糖不能进入线粒体,需在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸在 存在时可进入线粒体被分解。
2 O2
()产酒精与产乳酸的无氧呼吸仅在第一阶段产生 ,且产生 的数量相同,两者在第二阶段消耗[ ]的数量相同。
3 ATP ATP H
知识拓展
癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生 ,这种现象称为“瓦堡效应”。这种现象的意
ATP
义在于能够产生大量中间产物,为合成 和蛋白质提供原料,从而有利于癌细胞的增殖。
DNA
小表达 动物吸入 标记的 后, (填“能”或“不能”)在其呼出的 中检测到 ,请说出理由:
18 18 18
O O2 CO2 O
。
答案:能 中的 可经有氧呼吸第三阶段转移至 中,再经有氧呼吸第二阶段转移至 中
18 18 18 18
O2 O H2 O C O2
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式（对比实验）
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
实验
原理
实验
装置
第 5章 细胞的能量供应和利用 31续表
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
澄清石灰水浑浊程度高 且变化速度快 澄清石灰水浑浊程度低 且变化速度慢
(1) , ; (1) , ;
若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液 结果由蓝 若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液 结果
实验 (2) , → (2) ,
绿 黄 且变黄时间短 速度快 由蓝 绿 黄 且变黄时间长 速度慢
现象 → , 、 ; → → , 、 ;
向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液 无 向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾
(3) , (3)
变化 溶液 变灰绿色
,
知识归纳
()本实验不能只用澄清石灰水是否变浑浊和溴麝香草酚蓝溶液是否变黄作为检测指标,应以其浑浊程度或变黄速
1
度等作为检测指标,因为酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生 。
CO2
()由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡
2
萄糖。
三、细胞呼吸方式的判断（多以葡萄糖为底物，不考虑光合作用）
知识归纳 ()需要明确的几个等量关系
2
脂质、蛋白质等也可作为细胞呼吸的底物。当脂质 释放总量 有氧呼吸释放的 量 无氧呼吸
①CO2 = CO2 +
作为底物时,因其含 、 比例比较高,单位质量耗氧量 释放的 量。
C H CO2
高,吸收的 量大于产生的 量。 吸收量 有氧呼吸释放的 量。
O2 CO2 ②O2 = CO2
酒精产生量 无氧呼吸释放的 量。
四、细胞呼吸是细胞代谢的枢纽
③ = CO2
实例分析
在细胞呼吸过程中产生的中间产物 可转 2.
, ()消耗等量的葡萄糖(设为a)时,有氧呼吸消耗的
1 O2∶
化为甘油 氨基酸等非糖物质 非糖物质代谢形 有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸产生的 ,具体
、 , CO2=3∶4
成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同 这些 分析如下:
,
物质可以进一步形成葡萄糖 蛋白质 糖类和
。 、
脂质的代谢 都可以通过细胞呼吸过程联系
,
起来 有氧呼吸消耗 (a) 有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸
。 O2 6 ∶
产生的 (a a) 。
知识拓展 以葡萄糖为底物的细胞呼吸的相关计算 CO2 6 +2 =3∶4
() 释放量为 b, 吸收量为b,无氧呼吸强度是有
技巧 2CO2 2 O2
1. 氧呼吸的 倍(不考虑乳酸发酵),具体分析如下:
()明确相关物质间的比例关系 3
1
有氧呼吸: 。
① C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6
无氧呼吸: 或
② C6H12O6∶CO2∶C2H5OH=1∶2∶2
。
C6H12O6∶C3H6O3=1∶2 无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的倍数 (b/) (b/) 。
= 2÷ 6=3
32 5年高考 3年模拟 A版 生物学
学生用书 P28
真题选改判 9答案
. ✕
从真题到教材
1( 安徽,) 与氧结合生成水并形成
.2024 1 [H] ATP
的过程发生在线粒体基质和内膜上 10有氧呼吸 第一个阶段是 分子的葡萄糖分
。 ( ) . : ,1
1答案 解成 分子的丙酮酸 产生少量的 并释
. ✕ 2 , [H],
2( 全国乙,)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生 放出少量的能量 主要是指
.2023 3 ,[H] ;
酒精时生成的 比产生乳酸时的多 第二个阶段是 丙酮酸和 彻底分
ATP 。( ) ,
2答案 解成 和 并释放出少量的能量
. ✕ [H], ;
3( 浙江 月选考, )有氧呼吸有热能的释 第三个阶段是 经过一系列的化学反
.2023 6 11 ,
放 无氧呼吸没有热能的释放 应 与氧结合形成水 同时释放出大量的能
, 。 ( ) , ,
3答案 量 经有氧呼吸 葡萄糖大约能使
. ✕ 。 1 mol
4( 浙江 月选考, )不同方式的细胞呼吸 转化为 (必修 — )
.2023 1 16 32molADP ATP。 1P92 93
消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 ( 江西,)( 广东,)( 全国甲,)
。 ( ) 2024 5 2023 7 2022 4
4答案 10答案 还原型辅酶 水
. ✕ . Ⅰ(NADH) (H2O)
5( 江苏,)用溴麝香草酚蓝溶液检测发酵 二氧化碳
.2022 5
(CO2) [H](NADH)
液中酒精含量的多少 可判断酵母菌的呼吸 11无氧呼吸 第一个阶段与有氧呼吸的第一个
, . :
方式 阶段完全相同 第二个阶段是 丙酮酸在酶
。 ( ) 。 ,
5答案 与催化有氧呼吸的酶不同 的催化作用下
( ) ,
. ✕
6( 全国甲,)有氧呼吸时细胞质基质和线 分解成 和二氧化碳 或者转化成
.2022 4
,
粒体中都能产生 只在第 阶段产生
ATP。 ( ) 。ATP ,1mol
6答案 葡萄糖大约产生 (必修 )
. √ 2molATP。 1P94
7( 江苏,)蓝细菌没有线粒体 只能通过无 ( 山东,)( 全国乙,)
.2022 8 , 2023 4 2023 3
氧呼吸分解葡萄糖产生 11答案 酒精 乳酸 一
ATP。 ( ) .
7答案 12细胞呼吸在细胞物质代谢中的作用 细胞呼
. ✕ . :
8( 浙江 月选考, )制作酸奶过程中乳酸 吸除了能为生物体提供能量 还是生物体
,
.2022 6 12
菌可产生大量的丙酮酸和 的枢纽 的代谢
CO2。 ( ) 。 ,
8答案 都可以通过细胞呼吸过程联系起来(必修 )
. ✕
1P94。
9( 福建,)葡萄糖在线粒体中分解释放大 12答案 代谢 蛋白质 糖类和脂质
.2021 9 . 、
量能量
。 ( )
第 5章 细胞的能量供应和利用 33
P
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷酸化
学生用书 P29
细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,一些高考试题的情境会在课本细胞呼吸的
基础上进行适度地拓展。针对此类问题需结合所学知识和新情境中的已知信息进行审题、解题。(
2022
山东, )( 重庆, )
16 2021 21
34 5年高考 3年模拟 A版 生物学
典例 ( 届重庆模拟调研,)如图所示 细胞 ) ) ) ) ) )
2024 7 , ) ) )
) ) '
呼吸过程产生的 通过线粒体内膜上的 $ZUD
NADH,
$P2
呼吸链将电子传递给氧生成 伴有 经
+
H2O, H
'
蛋白复合体 从基质侧跨膜泵至内外 F ) F )
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
膜之间的膜间隙 , 以维持基质和膜间隙一个 /"%) ) /"% ) ) 0 ) 0 "%1 1J ) "51
*E "51
极大的 浓度梯度 经 偶联因子复
+ +
H ,H F1-F0 偶联因子是 + 的转运蛋白 可能还具
A.F1-F0 H ,
合体合成 同时也可能发生 不经过
+ 有催化 合成的作用
ATP。 H
ATP
偶联因子复合体而进入基质 这种现象 在不发生质子漏的情况下 中的能量
F1-F0 , B. ,NADH
都转移到 中
叫作质子漏 质子漏发生过程中能量全部以
, ATP
熊在冬眠时肝细胞线粒体内质子漏的速率可
热能的形式释放 质子漏的生理功能有产 C.
。 能会增大
热 清除有害自由基等 下列相关分析不合理
水分子的生成是增大基质和膜间隙 浓度
、 。 +
D. H
的是 梯度的原因之一
( )
答案 B
拓宽思维边界 呼吸电子传递和氧化磷酸化
在有氧呼吸第三阶段 在酶的催化下释放电子和 电子转移至嵌在线粒体内
+
,[H](NADH) H ,
膜上的电子传递链中 当电子沿着电子传递链依次传送时 其释放的能量用于驱动 跨膜转
+
。 , H
运 从线粒体基质转运到膜间隙 从而产生 浓度梯度 膜间隙的 沿着线粒体内膜上
+ +
——— , H 。 H
合酶内部的通道顺浓度梯度流回线粒体基质 推动了 的合成 呼吸电子传递和氧化磷
ATP , ATP 。
酸化过程如图所示
:
图 图
1 2第 4 节 细胞呼吸的影响因素及应用
项目 O 浓度 温度 水 CO 浓度
2 2
是有氧呼吸所必需的 在一定范围内 自由水含 作为细胞呼吸的产物
O2 , 主要通过影响酶的活性 , ,
机理 且 对无氧呼吸有抑制 量越高 细胞呼吸速率 浓度过高会抑制细胞
O2 影响细胞呼吸速率 ,
作用 越快 呼吸
曲线
储藏 果蔬应置于低温 低氧 湿度适中的环境中 种子应置于低温 低氧 干燥的环境下
(1) : 、 、 , 、 、 。
农业 大棚夜间降低温度 可降低植物细胞呼吸速率 利于有机物积累 中耕松土利于根部细胞进行有氧
(2) : , , ;
呼吸 为植物吸收无机盐提供能量 及时排涝可避免根部细胞缺氧 否则洪涝会导致细胞进行无氧呼吸 产生
, ; , ,
应用 酒精或乳酸 少数植物 毒害细胞
( ) 。
工业及食品 制备发酵产品 如利用乳酸菌制作泡菜和酸奶等 利用酵母菌制作果酒等
(3) : ( ; )。
人体健康 有氧运动可避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸 乳酸的大量积累会使肌肉酸
(4) : ,
胀乏力 用透气的创可贴或纱布包扎伤口可抑制厌氧菌 如破伤风芽孢杆菌 的繁殖
; ( )
知识归纳 氧气浓度对细胞呼吸速率影响的曲线分析(只考虑有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸)
学生用书 P31
真题选改判 3( 湖北, )密封条件下 梨呼吸作用导致
.2021 10 ,
1( 甘肃,)兰花会因浇水过多而死亡 浇水 减少 增多 利于保鲜
.2024 3 , O2 ,CO2 , 。 ( )
过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧 3答案
. √
呼吸 4( 湖南, )农作物种子入库贮藏时 在无
。 ( ) .2021 12 ,
1答案 氧和低温条件下呼吸速率降低 贮藏寿命显
. √ ,
2( 湖南,)低温保存食品可抑制微生物的生 著延长
.2023 5 。 ( )
命活动 温度越低对食品保存越有利
4答案
, 。 ( )
. ✕
2答案
. ✕
第 5章 细胞的能量供应和利用 35
第 5 节 捕获光能的色素和光合作用的原理
一、捕获光能的色素
1.绿叶中色素的提取和分离
提取 分离
原 纸层析法 不同光合色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的随
光合色素能够溶解于有机溶剂 如无水乙醇 : ,
理 ( ) 层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢
,
实
验
步 注意
无水乙醇 溶解色素 :
骤
(1) : ;
滤液细线要直 细 匀 画完待干燥后重复一到两次
(2)
二氧化硅
:
使研磨更充分
;
(1) 、 、 ( );
滤液细线不能接触层析液 防止色素溶于层析液中
(3)
碳酸钙
:
防止研磨中叶绿素被破坏 (2) ,
72.1 M7 F #?E
实 色素带的条数与色素种类有关 四条色素带说明有四种色素
(1) , ; 692 S7 P
验 色素带的宽窄与色素含量有关 色素带越宽说明此种色素含量
(2) , S2 S7 D
结 越多
; 42B :47
果 色素带扩散速度与溶解度有关 扩散速度越快说明溶解度越高
(3) , 42C S47 D
2.光合色素的分布及功能
光合色素位于类囊体薄膜上 具有吸收 传递和转化光
(1) , 、 6 1692
能的功能 + 42C
。 +
不同色素吸收光谱 如图 不同 其中叶绿素主要吸收 ! 42B
(2) ( ) ,
红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
, 。 "JON
易混易错
()叶绿体中的色素(即光合色素) 液泡中的色素(如水溶性的花青素) 光敏色素,光敏色素是一种接收光信号的
1 ≠ ≠
分子,调节植物的生长发育。
()叶绿素的组成元素为 、 、、、 ,类胡萝卜素的组成元素仅有 、 、,故土壤中缺少 可以使植株叶片黄化。
2 CH ON Mg CH O Mg
()光是影响叶绿素形成的主要因素,如一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素,叶子会发黄。
3
二、光合作用的原理
1.光合作用的过程
光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光 光合色素 酶 等 酶 等
+
、 、 、H2O、ADP、Pi、NADP 、CO2、ATP、NADPH、C5
36 5年高考 3年模拟 A版 生物学续表
光反应 暗反应
$0
/"%1) "51 "%1 1J
;+
) /"%1 ) ) "51 $ $0 +
$
F
过程 ) 0 F 0 ) ) ) ) ) ) ) ) ) /" / % " 1 % 1 ) ) E + ( $
"51
1 6 $)0
1 6
"%1 1J
光
水的光解
+ -
(1) :2H2O 叶绿体→O2+4H +4e ;
酶
的固定
物质
的合成 能量
酶 (1)CO2 :CO2+C5 →2C3;
变化 (2)ATP :ADP+Pi+ →ATP;
酶 的还原 NADPH
的 合 成 (2)C3 :2C3 酶 → (CH2O)+C5
(3)NADPH :NADP
+
+ H
+
+2e
-
→
、ATP
还原型辅酶
NADPH( Ⅱ)
能量 和 中活跃的化学能 有机物中稳
光能 和 中活跃的化学能 ATP NADPH →
变化 →ATP NADPH 定的化学能
化学 光能
反应式 CO2+H2O 叶绿体→ (CH2O)+O2
光反应为暗反应提供 和 暗反应为光反应提供 和
+
联系 (1) NADPH ATP, NADP 、ADP Pi;
暗反应不直接依赖光 若光反应停止 因 和 还没有消耗完 暗反应可继续进行一段时间
(2) , , NADPH ATP ,
$E
环境改 & $0 "51 $ "5$ * $$
变时 , (1) /"%1) $0 $ *$ "5
短时间
$0
内各物 & U $ *$ "5 "51/"%1)
$$ "51/"%1)
质含量 (2)$0 $ E $"5$* "5F
变化的
注意 分析物质含量变化时从来源和去路两个方面考虑 先考虑环境因素直接影响的物质 再考虑此物质
: , ,
分析
含量变化对其他物质含量的影响
知识归纳
() 是指 磷酸甘油酸, 是指核酮糖 , 二磷酸( )。
1C3 3- C5 -15- RuBP
() 还原消耗的能量不仅来自 ,还来自 。
2C3 ATP NADPH
小表达 将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放。如果在该适宜溶液中将叶绿体的双层膜破
裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是
。
答案:有 类囊体膜是 分解释放 的场所,叶绿体的双层膜破裂后,类囊体膜上仍能发生 的光解
H2O O2 H2O
教材深挖 光合作用的产物
【链接高考】
[ 重庆, () ]水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ,两者可以相互转化,后者是光合产物的主
1.2023 192 ②
要运输形式,在开花结实期主要运往籽粒。
[ 湖南, ()]玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 磷酸甘油醛,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质
2.2023 171 3-
基质合成 (填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后,再通过 长距离运输到其他组织器官。
【溯源教材】必修 “相关信息”
1P104
光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。
1.
淀粉在叶绿体基质中合成,蔗糖在细胞质基质中合成。
2.
【答案】 蔗糖 蔗糖 筛管
1. 2.
第 5章 细胞的能量供应和利用 372.光合作用和化能合成作用的比较
光合作用 化能合成作用
能量来源 光能 无机物氧化分解释放的化学能
区别
代表生物 绿色植物 硝化细菌
相同 都能将 和 等无机物合成有机物
CO2 H2O
学生用书 P33
真题选改判 另一方面在酶的催化作用下 提供能量促使
,
1( 江西,)光合作用中 水的光解发生在类 (必修 )( 湖北,)
.2024 5 , 1P103 2023 8
囊体薄膜上 ( 福建, )( 河北, )
。 ( ) 2023 17 2023 19 。
1答案 5 答 案 + + 与 + 结 合 形 成
. √ . H NADP H
2( 广东,)用纸层析法探究银杏绿叶和 与 反应形成
.2024 3 NADPH ADP Pi ATP
黄叶的色素差别 研磨时用水补充损失的提 6暗反应
, .
取液 的固定 在 的作用下
。 ( ) (1)CO2 :CO2 Rubisco ,
2答案 与 结合形成两个 (必修
. ✕
3( 江苏, )用有机溶剂提取色素时 加入碳 )( 黑、吉、辽, )( 重庆, )
.2023 12 , 1P104 2024 21 2023 19 。
酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 的还原 接受 释
。 ( ) (2)C3 :C3
3答案 放的能量 并且被 还原生成 磷酸
. ✕ , 3-
4( 全国乙,)用不同波长的光照射类胡 甘油醛 随后经过一系列的反应转化为糖类
,
.2023 2
萝卜素溶液 其吸收光谱在蓝紫光区有吸 (必修 )( 山东, )( 重庆, )
, 1P104 2024 21 2022 23 。
收峰 的再生 一些 磷酸甘油醛经过一系列
。 ( ) (3)C5 : 3-
4答案 变化 又形成 这些 可以参与
. √ , C5, C5
(必修 )( 广东, )
从真题到教材 1P104 2021 12 。
6答案 核酮糖 二磷酸
5光反应 叶绿体中光合色素吸收的光能 一方 . (1)C5[ -1,5- (RuBP)]
. : , 磷酸甘油酸 和
面将水分解 产生 和电子 经 C3(3- ) (2)ATP NADPH
- -
, O2、 (e ),e
的固定
过一系列传递可用于 NADPH (3)CO2
;
38 5年高考 3年模拟 A版 生物学
第 6 节 光合作用的影响因素及应用
原理分析 应用
遗传特性 色素含量 酶的数量及活性等 叶面积指数 叶龄等 如 阴生植物的光补偿点和光饱和点
内部因素 ( 、 )、 、 , :
都较阳生植物低
光照强度通过影响光反应中 和 的产生来影响暗反应
ATP NADPH ,
最终影响光合速率
单
光
因 $0 温室生产中 适当增加光照强
照 = $ ,
子 % K* ' #%K* '+=%U 度 以提高光合速率 使作物
强 K* ' & #%+& , ,
外 光 U '6 *JU$ 增产
度
0 %+&K* '
部 # & +N %
N %
因 $0F "
素
光 光质影响光合作用强度 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 几乎不吸 温室大棚可根据需要选择适合
, ,
质 收绿光 的光源 玻璃或塑料薄膜
、
$0
农田 正其行 通其风 及温室
"%=. E(0 E(U “ 、 ”
CO2 0 $0=%U#%=.$0N % 大棚增施有机肥等均可增大
浓度 " # $0"
单 浓度 提高光合速率
$0 F CO2 ,
因
子 E(
温 ED F+" E(U 温室大棚内增加昼夜温差 有
外 ,
'!+/
度 助于植物有机物的积累
部 0 #
因
矿质 等是合成叶绿素所必需的矿质元素 根据作物的需肥规律适时 适
素
(1)N、Mg ; 、
元素 参与 的形成 量施肥 提高农作物产量
(2)P ATP ,
水是光合作用的原料
水分 (1) ; 根据作物的需水规律合理灌溉
缺水时 气孔开度减小 吸收量减小
(2) , ,CO2
温室栽培时 在一定光照强度
,
下 白天适当提高温度 也可同
, (
多因子 时适当增加 浓度 可提高
CO2 )
外部因素 光合速率 当温度适宜时 可适
; ,
点前 限制因子主要为光照强度 当增加光照强度和 浓度以
(1)A : 。
CO2
点后 光照强度不再是限制因子 光合速率还受温度 浓度 提高光合速率
(2)B : , 、CO2
等的影响
知识归纳 叶圆片上浮法探究光照强度或 浓度对光合速率的影响
CO2
()原理
1
注: 溶液可提供 。
NaHCO3 CO2
()结果:在一定范围内,光照越强或 浓度越高,一定时间内叶圆片浮起数量越多。
2 CO2
知识拓展
气孔是植物进行气体交换的主要结构,有很多因素(如光照、含水量、二氧化碳浓度、植物激素等)会影响气孔的
第 5章 细胞的能量供应和利用 39开闭,从而影响光合作用,但并不是单一的因素影响气孔开闭,而是不同因素协调作用,如干旱会影响 (脱落酸)
ABA
的合成,从而影响植物气孔开闭。
小表达 大棚生产中,为什么多施有机肥能够提高作物的产量?
。
答案:有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成了 和无机盐, 是光合作用的原料,无机盐有利于植物生长
CO2 CO2
学生用书 P35
真题选改判 农作物的光合作用强度
。 ( )
1( 海南,)探究适宜温度下 对光合作 2答案
.2022 3 CO2 . √
用的影响时 叶圆片上浮所需时长主要取决 3( 辽宁,)合理控制昼夜温差有利于提高
, .2021 2
于叶圆片光合作用释放氧气的速率 作物产量
。 ( ) 。 ( )
1答案 3答案
. √ . √
2( 湖南,)合理密植和增施有机肥能提高
.2021 7
40 5年高考 3年模拟 A版 生物学
学生用书 P35
考法 光合作用的影响因素分析
第一步 写出该因素所涉及的光合作用过程
: 。
第二步 分析反应物 生成物 反应条件
思路 : 、 、 。
第三步 根据反应物变化或反应条件变化推导结果变化或结合结果反推反应物 生成物 反应条件的
: 、 、
变化
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 甘薯作为实验材
CO2 。 、
料 分别进行不同实验处理 甲组提供大气 浓度 乙组提供 浓度倍增环境
, , CO2 , CO2 。
整个生长过程保证充足的水分供应 选择晴天上午测定各组的光合作用速率 结果
, 。
如图所示 回答下列问题
实例 , :
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
外 (1)CO2 , ;
界
。
因
在 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素
素 (2) CO2 , ,
直 可能是
接 。
影
响
光
合
作
用
分析
增大 参与光合作用的暗反应 在光照充足的情况下 浓度增加 其单位时间内与 结合
(1) CO2 , ,CO2 , C5
答案 生成的 也会增加 反应形成的糖类增加 故光合速率增大 和 的供应限制 与固
C3 ,C3 , (2)NADPH ATP ,
定 有关的酶的活性不够高或酶的数量不足 的再生不足 有机物在叶绿体中积累较多等
CO2 ,C5 ,续表
第一步 列出光合作用的影响因素 内部因素 遗传特性 叶面积指数 气孔开度等 外部因素 光照强度
: ( : 、 、 ; : 、
浓度 温度 水分等
思路 CO2 、 、 )。
外 第二步 分析条件改变对光合作用因素的影响
: 。
界
答题要点 条件改变 光合作用因素改变 光合速率改变
因 : → →
素
间
将生长在水分正常的土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理 该植物根细胞中细胞液浓度增大 叶
接 , ,
影 实例 片中的脱落酸 含量增多 叶片气孔开度减小 则与干旱处理前相比 干旱处理后该植物的光合速
响
(ABA) , , ,
率会 出现这种变化的主要原因是
光 ,
合
速 第一步 列出光合作用的影响因素
率 分析 : 。
第二步 干旱处理使叶片气孔开度减小 供应给叶片进行光合作用的 减少 光合速率降低
: → CO2 →
答案 降低 气孔开度减小使供应给叶片进行光合作用所需的 减少
CO2
典例 ( 湖南, 节选) 某研究将蓝细菌的 浓缩机制导入水稻 水稻叶绿体中 浓度
2023 17 (3) CO2 , CO2
大幅提升 其他生理代谢不受影响 但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化 其原因可
, , ,
能是 答
(
出三点即可
)。
答案 光反应生成的 有限 暗反应的酶活性有限 光合产物输出速率有限
(3) ATP、NADPH ; ;
变式 同考法不同考查方向 干旱对光合作用的影响 ( 届九省联考甘肃卷, )我国西北地区干旱少
2024 17
雨 生长于此的植物形成了适应干旱环境的对策 为探究植物适应干旱的机理 某科研小组分别对
, , ,
植物甲 乙进行干旱处理 对照组正常浇水 测定两种植物叶片的光合生理指标 结果如表所示
、 , , , 。
回答下列问题
。
净光合速率 气孔导度 叶绿素含量
-2 -1 -2 -1 -1
( μmolCO2·m ·s ) (molH2O·m ·s ) (mg·g )
处理 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙
正常浇水
19.34 9.36 0.45 0.42 5.56 3.25
干旱 天
5 10.26 7.38 0.42 0.29 2.36 3.08
干旱 天
10 3.23 6.25 0.38 0.11 1.22 2.91
注 气孔导度是度量植物气孔开度的指标 气孔导度越大 气孔开度越大
: , ,
植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气
(1) 、 、 。
根据表中数据判断 随干旱天数的增加 植物乙净光合速率的下降主要与
(2) , ,
有关 植物甲净光合速率下降的主要原因是
, 。
若给对照组植物提供 和 合成的 中 填 能 或 不能 检测到 原
18 18
(3) H2 O CO2, (CH2O) ( “ ” “ ”) O,
因是
。
干旱环境下 一些植物叶片叶面积减小 气孔下陷 其适应环境的意义是
(4) , 、 ,
第 5章 细胞的能量供应和利用 41。
答案 气孔导度下降 叶绿素含量下降 能 能参与有氧呼
18
(1)ATP NADPH (2) (3) H2 O
吸第二阶段产生 可参与光合作用暗反应形成 减少水分散失
18 18 18
CO2,CO2 (CH2O) (4)
第 7 节 光合作用与细胞呼吸的综合
6F
物质 )0 $0 * $)0 !
$0 )0
光合
转变 0
作用
&6
和细
/"%1) "51 '/
胞呼 6 "51+6 * M* "
能量 "B+6 +6
吸的
转化 F1F+6
联系
* 36
学生用书 P37
真题选改判 源于光能的直接转化
。 ( )
1 ( 贵 州, )幼 苗 中 的 水 可 参 与 形 成 2答案
.2024 1 . ✕
也可参与形成 3( 海南, )绿色植物细胞中 的合成
NADPH, NADH。 ( ) .2019 12 ATP
1答案 都是在膜上进行的
. √
。 ( )
2( 江苏,)光照下 叶肉细胞中的 均 3答案
.2022 8 , ATP . ✕
42 5年高考 3年模拟 A版 生物学
学生用书 P37
考法 光合速率和呼吸速率综合
植物
“三率”
分析
补偿点 和 饱和点 移动问题 分析时可利用 光合条件若变好 补偿饱和两边跑 光合条件若变差 补
“ ” “ ” : “ , ; ,
偿饱和中间靠 来判断 如 光合作用最适温度 细胞呼吸最适温度 若温度由 降至
” , : 25℃, 30℃, 30℃
符合 光合条件变好 的情况 图中 三点分别向上 细胞呼吸速率减慢 左 光合作用变
25℃( “ ” ), A、B、C ( )、 (
强 若要光合作用等于呼吸作用 光照需变弱 右 光合作用变强 可固定更多光能 移动
, , )、 ( , )续表
自然环境中 密闭容器中
: :
一昼夜
代谢曲线
图 图
1 2
由图 中 段及图 中 段可见 在夏季午时左右 光照强 温度高 叶片部分气孔关闭 吸收
1 AB 2 FG , , 、 , ,CO2
速率降低 导致光合速率降低 即光合午休
, ( )
易混易错 总、净光合作用的判定
()文字依据
1
解读 关键词
总光合作用和呼吸作用的差值,一般 植物(叶片)对 的吸收量、植物有机物积累
净光合作用 CO2
是叶绿体和线粒体共同作用的结果 量、叶片干重增加量
植物(叶片)对 的固定量、植物有机物制造
总光合作用(也称为真正 净光合作用和呼吸作用之和,完成总 CO2
(合成、生成)量指的是总光合作用[因为固定、
光合作用、实际光合作用) 光合作用的主体是叶绿体
制造(合成、生成)有机物的主体是叶绿体]
()图解依据
2
曲线图 模式图
净光合速率表示为 或 ;总光合速率表
① ④
示为( )或( );呼吸速率表示
当光照强度为 时,若 吸收量为负值,则该曲线表示净光合速率; ①+② ③+④
0 CO2 为 或
若 吸收量为 ,则该曲线表示总光合速率 ② ③
CO2 0
典例 ( 北京,, 分)将某种植物置于高温环 时 植株能积累有机物而 植株不能
2021 32 C.50℃ HT CT
境 下生长一定时间后 测定 植株和生长 植株表现出对高温环境的适应性
(HT) , HT D.HT
在正常温度 下的植株在不同温度下的光合速 答案 B
(CT)
率 结果如图 由图不能得出的结论是 变式 同方法不同情境 柱形图分析 ( 新课
, 。 ( ) 2024
标, , 分)某同学将一种高等植物幼苗分为
3112 4
组 分别置于密闭装置中照光培养
(a、b、c、d), ,
组的光照强度依次增大 实验过程中温
a、b、c、d ,
度保持恒定 一段时间t 后测定装置内 浓
。 () O2
度 结果如图所示 其中 为初始 浓度
, , M O2 ,c、d
两组植株的 吸收速率最大值接近 组 浓度相同 回答下列问题
A. CO2 O2 。 。
时两组植株的真正 总 光合速率相等
B.35℃ ( )
第 5章 细胞的能量供应和利用 43
44 5年高考 3年模拟 A版 生物学
"0
则光照t时间时 中光合速率最大的是
a、b、c
组 判断依据是
,
.
。
光照t时间后 将 组密闭装置打开 并以
(4) , d , c
0 B C D E 组光照强度继续照光 其幼苗光合速率会
,
太阳光中的可见光由不同颜色的光组成 其 填 升高 降低 或 不变
(1) , ( “ ”“ ” “ ”)。
中高等植物光合作用利用的光主要是 答案 红光和蓝紫光 光合色素中的叶绿
(1)
原因是 素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸
, ,
收蓝紫光 大于 密闭装置内 浓
。 (2) (3)b O2
光照t时间时 组 浓度 填 度不再增加时光合速率等于呼吸速率 仅 组
(2) ,a CO2 ( , b
大于 小于 或 等于 组 光合速率大于呼吸速率 升高
“ ”“ ” “ ”)b 。 (4)
若延长光照时间 组 浓度不再增加
(3) c、d O2 ,
P
题型突破 光系统和电子传递及光抑制和光呼吸
学生用书 P39
近年来对光合作用的考查已经不再局限于教材上光合作用的过程,部分试题会从分子角度入手,
主要涉及光系统、光合作用的暗反应过程、光呼吸、光抑制等。( 黑、吉、辽, )( 湖北,)(
2024 21 2023 8 2023
湖南, )( 江苏, )( 重庆,)
17 2022 20 2021 6
一、光系统和电子传递 电子 的有序传递是完成光能转换的重
-
D. (e )
典例 1 ( 重庆,, 分)如图为类囊体膜蛋白 要环节
2021 62
排列和光反应产物形成的示意图 据图分析 答案 A
。 ,
拓宽思维边界
下列叙述错误的是
( )
光系统 叶绿体进行能量转化需要依靠光系
1. :
统 光系统主要是由光合色素和蛋白质结合
,
形成的大型复合物 包括光系统 和
, Ⅰ(PSⅠ)
光系统 光系统能将光能转化为
Ⅱ(PSⅡ),
电能
。
光合电子传递和光合磷酸化 光系统产生的
2. :
高能电子沿光合电子传递链依次传递 促使
,
的形成 同时建立了 浓度梯度
+
水光解产生的 若被有氧呼吸利用 最少要 NADPH , H 。
A. O2 , 光合磷酸化即 顺浓度梯度驱动 合酶
+
穿过 层膜 H ATP
4 的运转 将 磷酸化为 的过程 该过
与电子 和质子 结合形 , ADP ATP ,
+ - +
B.NADP (e ) (H ) 程与有氧呼吸第三阶段类似 如图所示
成 , 。
NADPH
产生的 可用于暗反应及其他消耗能量
C. ATP
的反应
度的变化 获得曲线 图
, a、b( Ⅱ)。
二、光抑制和光呼吸
典例 2 ( 江苏, , 分)图 所示为光合作
2022 209 Ⅰ 图
Ⅱ
用过程中部分物质的代谢关系 表示代
(①~⑦
①
曲线
a,0~
t
1
时段释放的
CO2
源于细胞呼
谢途径 是光合作用的关键酶之一 吸t t 时段 的释放速度有所增加 此
)。Rubisco , ;1~ 2 ,CO2 ,
和 竞争与其结合 分别催化 的羧化 阶段的 源于
CO2 O2 , C5 CO2 。
与氧化 羧化固定 合成糖 氧化后 曲线 当时间到达t 点后 室内 浓度
。C5 CO2 ;C5 ② b, 2 , CO2
可进一步产生乙醇酸 在过氧化物酶体 不再改变 其原因是
(C2),C2 ,
和线粒体协同下 完成光呼吸碳氧化循环 请
, 。
据图回答下列问题
。 。
光呼吸可使光合效率下降 科学
(4) 20%~50%,
家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱
氢酶和南瓜的苹果酸合酶﹐形成了图 代谢途
Ⅲ
径﹐通过
降低了光呼吸 提高了植株生物量 上述工作
, 。
体现了遗传多样性的 价值
。
图
Ⅰ
图 中 类囊体膜直接参与的代谢途径有
(1) Ⅰ ,
从 中选填 在红光照射条件
( ①~⑦ ),
下 参与这些途径的主要色素是
图
, 。
Ⅲ
在 循环途径中 乙醇酸进入过氧化物酶 答案 叶绿素 叶绿素 和叶绿素
(2) C2 , (1)①⑥ ( a b)
体被继续氧化 同时生成的 在过氧化 过氧化氢 光呼吸和细胞
, (2)H2O2( ) (3)①
氢酶催化下迅速分解为 和 呼吸 光合作用速率等于细胞呼吸速率
O2 H2O。 ②
乙醇酸转化为苹果酸 直接和间接
将叶片置于一个密闭小室内 分别在
(3) , CO2
(4)
浓度为 和 的条件下测定小室内 浓
0 0.03% CO2
第 5章 细胞的能量供应和利用 45
拓宽思维边界
定义 强光抑制光合作用的现象
当光照强度超过叶绿体所能利用的最大光能时 过量光能会引起叶肉细胞内
+
光抑制 , NADP
产生机制 不足 光合色素过量吸收光能产生的电子会超过 的可利用量 此时过量的电
+
( NADP ),
及危害 子导致光有毒物质 如活性氧 的产生 这些光有毒物质会攻击 中的 蛋白
( ) 。 PSⅡ D1 、
膜结构 核酸等物质 损坏光合结构 使光合速率下降
、 , ,
光呼吸与
暗反应的
关系
光呼吸与植物体内的酶 有关 当叶肉细胞中 浓度高时 该酶可催化
光呼吸 ———Rubisco , CO2 ,
生理过程 固定 进而合成有机物 当 浓度低时 该酶可催化 与 反应 产生
C5 CO2, ; CO2 , C5 O2 , C3、
磷酸乙醇酸 磷酸乙醇酸经一系列反应产生
, CO2
光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高 低 的条件下 提高抗逆
(1) O2、 CO2 ,
性而形成的一条代谢途径
生理意义 ;
在干旱和高辐射等的环境中 气孔关闭 胞间 浓度降低 会导致光抑制 此时
(2) , , CO2 , 。
光呼吸释放 消耗多余能量 对光合器官起保护作用 避免产生光抑制
CO2, , ,
题型突破 CO 浓缩机制 P
2 学生用书 P41
浓缩作为光合作用过程中的一个重要环节,涉及光合作用速率、植物对环境的适应性等核心概
CO2
念,是生物学命题的焦点之一。光合作用的命题越来越注重情境化,即通过创设真实或模拟的生物学情境
来考查学生对知识的理解和应用能力。 浓缩机制可能会结合具体的植物生理实验、生态系统中的碳
CO2
循环等情境来设计题目。考生应在充分掌握光合作用基本原理的基础上,提高自己的信息提取、问题分析
和综合应用能力。( 湖南, )( 辽宁, )( 天津, )( 全国乙, )
2023 17 2021 22 2021 15 2021 29
46 5年高考 3年模拟 A版 生物学
典例 ( 辽宁, , 分)早期地球大气中的 真核细胞叶绿体中 在 的催化下
2021 2213 (1) , Rubisco ,
浓度很低 到了大约 亿年前 大气中 浓 被固定形成 进而被还原生成糖
O2 , 3.5 , O2 CO2 ,
度显著增加 浓度明显下降 现在大气中的 类 此过程发生在 中
,CO2 。 , 。
浓度约为 是限制植物光 海水中的无机碳主要以 和 两种
CO2 390μmol·mol -1 , (2) CO2 HCO3 -
合作用速率的重要因素 核酮糖二磷酸羧化酶 形式存在 水体中 浓度低 扩散速度慢 有
。 / , CO2 、 ,
加氧酶 是一种催化 固定的酶 在 些藻类具有图 所示的无机碳浓缩过程 图中
(Rubisco) CO2 , 1 。
低浓度 条件下 催化效率低 有些植物在 浓度最高的场所是 填 细胞
-
CO2 , 。 HCO3 ( “
进化过程中形成了 浓缩机制 极大地提高 外 或 细胞质基质 或 叶绿体 可为图示过
CO2 , ” “ ” “ ”),
了 所在局部空间位置的 浓度 促进 程提供 的生理过程有
Rubisco CO2 , ATP 。
了 的固定 回答下列问题
CO2 。 :
供的是 图中由 转变为
。 Pyr
的过程属于 填 吸能反应
PEP ( “ ”
或 放能反应
“ ”)。
图
若要通过实验验证某植物在上述 浓缩
1
③ CO2
某些植物还有另一种 浓缩机制 部分
机制中碳的转变过程及相应场所 可以使用
(3) CO2 , ,
过程见图 在叶肉细胞中 磷酸烯醇式丙酮酸
技术
2。 ,
。
羧化酶 可将 转化为有机物 该
- 通过转基因技术或蛋白质工程技术 可能进
(PEPC) HCO3 ,
(4) ,
有机物经过一系列的变化 最终进入相邻的维
, 一步提高植物光合作用的效率 以下研究思路
,
管束鞘细胞释放 提高了 附近的
CO2, Rubisco 合理的有 多选
( )。
浓度
CO2 。 改造植物的 - 转运蛋白基因 增强
A. HCO3 ,
的运输能力
-
HCO3
改造植物的PEPC基因 抑制 的合成
B. , OAA
改造植物的Rubisco基因 增强 固定
C. , CO2
能力
将 浓缩机制相关基因转入不具备此机
图 D. CO2
2 制的植物
由这种 浓缩机制可以推测 与无
① CO2 ,PEPC 答案 三碳化合物 叶绿体基质
机碳的亲和力 填 高于 或 低于 或
(1)C3( ) (2)
( “ ” “ ” 叶绿体 呼吸作用和光合作用 光反应
等于
( ) (3)
“ ”)Rubisco。 高于 和 吸能反应
图 所示的物质中 可由光合作用光反应提 ① ②NADPH ATP ③
② 2 , 同位素标记
(4)ACD
第 5章 细胞的能量供应和利用 47
拓宽思维边界 浓度是限制光合作用的关键因素 因为 对 的亲和力较低
CO2 。 Rubisco CO2 ,
浓度过低时 其催化 固定的过程会受限制 并使光呼吸增强 所以 各类光合生物演化出
CO2 , CO2 , 。 ,
不同的机制来提高胞内 浓度 从而促进光合作用 降低光呼吸
CO2 , , 。
途径 主要内容 意义
蓝细菌或藻 蓝细菌或藻类可通过主动运输
类的 含量较低时 维持光
- -
HCO3 HCO3(CO2 )
泵途径 以蓝 合作用高效进行 在水体中占据
( ,
细菌为例 优势
)续表
途径 主要内容 意义
羧化酶对 的亲和力
(1)PEP CO2
极高 提高了 植物固定 的
, C4 CO2
能力
;
羧化酶起到 泵 的
(2)PEP “CO2 ”
作用 把 压 进维管束细胞
, CO2“ ”
中 使 羧化部位的 浓
, Rubisco CO2
途径 度比 植物的高很多 从而减少
C4 C3 ,
光呼吸 因而 植物在强光下具
, C4
有比 植物更高的光合速率
C3 ;
维管束鞘细胞中的光合产物
首先在叶肉细胞内被固定在四碳化合物 草酰乙酸 这也是
(3)
CO2 ( , 可就近运入维管束 从而避免了
,
名字的由来 中 草酰乙酸转化为苹果酸 然后被运输到维管
“C4” ) , , 光合产物累积对光合作用可能产
束鞘细胞中脱羧 放出的 在 催化下再与 反应生
, CO2 Rubisco C5 生的抑制作用
成
C3
白天 高温 植物气孔关闭 避免
( ), ,
途径 了水分散失 有利于植物在干旱环
CAM ,
境中生存
生活在干旱环境中的景天 仙人掌等植物夜间气孔开放 固定
、 , CO2
生成苹果酸进入液泡 白天气孔关闭 储存的苹果酸脱羧 放出
; , , CO2,
进入卡尔文循环
CO2
48 5年高考 3年模拟 A版 生物学
