2019三维设计高考生物一轮复习教师用书：必修1 分子与细胞

这是一份2019三维设计高考生物一轮复习教师用书：必修1 分子与细胞，共353页。

第一单元细胞及其分子组成
第一讲走近细胞
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较原核细胞与真核细胞的异同，建立辩证统一的观点和结构与功能相适应的观点
理性思维
通过归纳总结细胞的统一性和生物类群的从属关系，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过“用显微镜观察多种多样细胞”的实验，掌握使用高倍显微镜的操作技能
社会责任
通过对致病性细菌和病毒的有关问题分析，养成学以致用、关注人体健康的态度

[基础知识·系统化]
知识点一　从生物圈到细胞
1．生命活动离不开细胞

2．生命系统的结构层次

知识点二　细胞的多样性与统一性
1．显微镜的使用

2．原核细胞和真核细胞

3．细胞学说及其建立过程
(1)细胞学说建立的过程：

(2)细胞学说的内容：

[基本技能·问题化]
1．据细胞结构示意图回答下列问题

(1)图1属于原核细胞，图2属于真核细胞。(选填“原核细胞”或“真核细胞”)
(2)写出图1细菌细胞中下列结构的名称：
①拟核；③细胞壁；⑤核糖体；⑥鞭毛。
(3)图1代表的细胞与图2代表的细胞最主要的区别是没有以核膜为界限的细胞核。
(4)图1、图2代表的两类细胞共有的细胞器是核糖体。
(5)图1蓝藻细胞中无图2细胞中的⑥叶绿体，但它也能进行光合作用，原因是其细胞中含有藻蓝素和叶绿素及光合作用所需的酶。
2．将常见生物的序号填入所属集合中
①蓝藻　②绿藻　③发菜　④紫菜　⑤硝化细菌　⑥酵母菌　⑦大肠杆菌　⑧链球菌　⑨玉米　⑩青蛙　⑪T2噬菌体　⑫HIV　⑬蘑菇　⑭念珠藻　⑮SARS病毒

3．连线细胞学说的建立过程

4．回答有关显微镜的问题
(1)显微镜的放大倍数：
显微镜的放大倍数是指物像长度或宽度的放大倍数，而不是面积或体积，总的放大倍数是目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。
(2)镜头长短与放大倍数之间的关系：
①物镜越长，放大倍数越大，距装片距离越近；物镜越短，放大倍数越小，距装片距离越远。
②目镜越长，放大倍数越小；目镜越短，放大倍数越大。
(3)高倍镜与低倍镜观察情况比较(填表)：

物像
大小
看到细
胞数目
视野
亮度
物镜与玻
片的距离
视野
范围
高倍镜
大
少
暗
近
小
低倍镜
小
多
亮
远
大

(4)显微镜视野中污物位置的判断：
污物可能存在的位置有物镜、目镜或装片。首先移动装片，若污物移动，则污物在装片上；若污物不动，则污物可能在目镜或物镜上。然后转动目镜，若污物移动，则污物在目镜上；若污物不动，则污物可能在物镜上。

考点一细胞的多样性与统一性

1．熟记真核细胞与原核细胞的三个主要区别
类型
区别　　
原核细胞
真核细胞
核膜有无
无核膜
有核膜
细胞器种类
仅有核糖体
有核糖体和其他细胞器
DNA的存在方式
DNA裸露不与蛋白质结合
与蛋白质结合形成染色体(质)

2．明辨真、原核细胞的六个“不一定”
(1)不属于真核生物的不一定就是原核生物，病毒没有细胞结构，既非原核生物也非真核生物。
(2)原核细胞不一定都有细胞壁，如支原体。
(3)能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体，如蓝藻。
(4)能进行有氧呼吸的细胞不一定都含有线粒体，如蓝藻和硝化细菌。
(5)没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞，如哺乳动物的成熟红细胞。
(6)细胞不一定都有生物膜系统，如原核细胞只有细胞膜，没有生物膜系统。
[对点落实]
1．判断下列叙述的正误
(1)念珠藻、发菜、黑藻和绿藻都是原核生物(×)
(2)一个酵母菌既属于细胞层次，又属于个体层次(√)
(3)酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸(√)
(4)蓝藻细胞的能量来源于其线粒体的有氧呼吸过程(×)(2016·全国卷ⅠT1·C)
(5)细胞学说从一个方面揭示了生物界的统一性(√)
(6)光合作用的场所都是叶绿体(×)
2．(2015·海南高考)细胞是生命活动的基本单位。关于细胞结构的叙述，错误的是(　　)
A．细菌有核糖体，无叶绿体
B．蓝藻无细胞核，也无核糖体
C．水绵有细胞核，也有叶绿体
D．酵母菌有细胞核，无叶绿体
解析：选B　细菌属于原核生物，细胞内有核糖体，无叶绿体；蓝藻属于原核生物，细胞内无细胞核，但有核糖体；水绵是真核藻类，细胞内有细胞核，也有叶绿体；酵母菌属于真菌，细胞内有细胞核，无叶绿体，是异养兼性厌氧型生物。
3．下列关于真核生物和原核生物的叙述，正确的是(　　)
A．原核细胞内没有线粒体，但部分原核生物也能进行有氧呼吸
B．真核细胞的增殖方式是有丝分裂，原核细胞的增殖方式是无丝分裂
C．真核生物的主要遗传物质为DNA，原核生物的主要遗传物质为RNA
D．真核细胞的遗传物质都在染色体上，原核细胞的遗传物质都在拟核中
解析：选A　原核生物无线粒体，但部分原核细胞含有有氧呼吸所需的酶，也能进行有氧呼吸，如醋酸菌；有丝分裂和无丝分裂都属于真核细胞的增殖方式；真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；真核细胞的遗传物质主要在染色体上，原核细胞的遗传物质主要在拟核中。
[归纳拓展]
从细胞分裂方式、变异类型、遗传规律上看真、原核细胞的区别

原核细胞
真核细胞
分裂方式
二分裂
有丝分裂、减数分裂、无丝分裂
变异类型
基因突变
基因突变、基因重组、染色体变异
是否遵循遗传规律
不遵循
核基因可以遵循，质基因不遵循

1．从五个角度归纳细胞的统一性

2．借助实例理解“细胞结构与功能相统一”的生物学观点
细胞类型
结构多样性

功能多样性
哺乳动物成熟红细胞
无细胞核和众多的细胞器
→
为携带氧的血红蛋白腾出空间；不分裂；只进行无氧呼吸
生殖细胞
卵细胞体积大；精子体积小，尾部含线粒体
→
卵细胞储存营养物质，为早期胚胎发育提供营养；利于精子运动
神经细胞
具有树突、轴突等众多突起
→
增大膜面积，提高兴奋的传导效率；且高度分化，不分裂
分泌细胞
形成突起，高尔基体含量多
→
增大表面积，提高分泌效率
癌细胞
细胞膜糖蛋白减少
→
细胞间黏着性下降，易于分散和转移

[对点落实]
4．下列有关细胞共性的叙述，正确的是(　　)
A．都具有细胞膜但不一定具有磷脂双分子层
B．都具有细胞核但遗传物质不一定是DNA
C．都能进行细胞呼吸但不一定发生在线粒体中
D．都能合成蛋白质但合成场所不一定是核糖体
解析：选C　所有细胞都有细胞膜，细胞膜的基本支架为磷脂双分子层；原核细胞和真核细胞的遗传物质都是DNA；细胞的生活需要细胞呼吸提供能量，但是细胞呼吸不一定发生在线粒体中，如无氧呼吸发生在细胞质基质中，原核细胞无线粒体，也能进行细胞呼吸；细胞都能合成蛋白质，不管是原核细胞还是真核细胞，蛋白质的合成场所都是核糖体。
5．(2018·合肥一模)下列有关细胞结构与功能相适应这一生物学基本观点的叙述，错误的是(　　)
A．原核细胞表面积与体积的相对比值较大，其物质运输效率较低
B．神经元轴突末梢形成多个突触小体，有利于与多个神经元间建立联系
C．线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其蛋白质含量较外膜高
D．分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快
解析：选A　原核细胞表面积与体积的相对比值较大，其物质运输效率较高；突触结构中，神经元的轴突末梢膨大形成多个突触小体，有利于与多个神经元间建立联系；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段发生的场所，有氧呼吸第三阶段的酶就附着在线粒体内膜上，而酶的成分主要是蛋白质，所以内膜蛋白质含量较外膜高；分泌蛋白的合成需要高尔基体的加工修饰，且有高尔基体和内质网、细胞膜之间的相互转化，因此分泌蛋白合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快。
6．下列有关生物的共同特征的叙述，正确的是(　　)
A．乳酸菌、硝化细菌都是原核生物，体内均含有DNA和RNA两类核酸分子
B．变形虫、草履虫、蛔虫都是消费者，细胞呼吸方式均为有氧呼吸
C．黑藻、念珠藻、颤藻都是生产者，均能进行有丝分裂，遗传遵循孟德尔遗传定律
D．霉菌、乳酸菌、硝化细菌用电镜观察，视野中均可观察到核糖体附着在内质网上
解析：选A　乳酸菌、硝化细菌都是原核生物，体内均含有DNA和RNA两类核酸分子；变形虫、草履虫、蛔虫都是消费者，蛔虫的细胞呼吸方式为无氧呼吸；黑藻、念珠藻、颤藻都是生产者，其中念珠藻、颤藻都是原核生物，均能进行二分裂，遗传不遵循孟德尔遗传定律；霉菌属于真核生物，乳酸菌、硝化细菌属于原核生物，原核细胞内没有内质网。

[典型图示]
用集合思想解决生物类群从属关系和相关概念问题

[问题设计]
(1)图1若表示生产者、分解者、原核生物、腐生细菌和蓝藻之间的关系，则与a～e相对应的依次是：a表示生产者，b可表示分解者，c可表示原核生物，d可表示蓝藻，e可表示腐生细菌。
(2)图2中①与⑥的分类依据是：是否具有细胞结构；框图③与④的分类依据是：是否有以核膜为界限的细胞核；框图②与⑤的分类依据是：同化作用的类型。
[对点落实]
7．对下列概念图的理解正确的是(　　)

A．甲图中若a、b、c分别表示含有细胞壁、线粒体、中心体的细胞，那么阴影部分可能表示豌豆
B．乙图中若a、b分别表示乳酸菌和蓝藻，则c表示细菌，d表示原核生物
C．丙图中若a表示体液，则b、c、d依次表示细胞内液、细胞外液、组织液
D．丁图中若a表示生态系统，则b、c分别表示种群、群落
解析：选B　豌豆是高等植物，其细胞中无中心体；丙图中若a表示体液，则b和c可依次表示细胞外液、细胞内液，d表示血浆、组织液或淋巴，从属于b细胞外液；丁图中若a表示生态系统，则其成分应包括非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者。
8．模型作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。下列选项中各种概念之间的关系，表述正确的是(　　)

解析：选B　原核细胞具有细胞结构，而病毒没有细胞结构，两者不存在包含关系；细菌病毒与噬菌体，二者是指同类生物；蓝藻细胞是原核细胞；生命系统包含生态系统，两者是包含关系，而不是并列关系。
[类题通法]　解答概念图类问题的关键
(1)分析此类问题要借助数学中集合的思想，明确各成分之间的包含关系。
(2)解答此类题目时，要准确记忆和理解各生物类群的归属、原核生物与真核生物结构的异同及生物学概念的内涵和外延。

细菌和病毒与人类的生活与健康密切相关，也是高考命题的重要素材，高考常以细菌和病毒对生产生活的影响为载体，考查有关生物学知识，体现了“运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题”命题思想。
[对点落实]
9．番茄红素(C40H56)是一种重要的类胡萝卜素，具有较强的抗氧化活性，能防止动脉粥样硬化和冠心病等，目前利用基因工程生产的大肠杆菌能大量生产番茄红素。据此有关的下列叙述，正确的是(　　)
A．该大肠杆菌细胞内含4种碱基、4种核苷酸
B．番茄红素在核糖体上合成，经加工分泌到细胞外
C．该大肠杆菌可遗传变异来源有基因突变和基因重组
D．基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体
解析：选C　大肠杆菌细胞内含有两种核酸：DNA和RNA，DNA中含有A、C、G、T 4种碱基，RNA中含有A、C、G、U 4种碱基，因此该大肠杆菌细胞内含5种碱基、8种核苷酸(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸)；核糖体是蛋白质合成的场所，番茄红素是一种类胡萝卜素，不属于蛋白质；由题意“利用基因工程生产的大肠杆菌能大量生产番茄红素”可知，该大肠杆菌可遗传变异来源有基因突变和基因重组；基因工程常用的工具有限制酶、DNA连接酶和运载体，其中限制酶和DNA连接酶属于工具酶。
10．禽流感病毒的遗传物质是单链RNA，病毒表面覆盖有两种不同的纤突，纤突具有抗原特性。纤突中的一种是红细胞凝集素(HA)，现已发现十几种，另一种是神经氨酸酶(NTA)，至少有9种，它们都是蛋白质。禽流感有H5N1、H7N9、H9N2等多种类型，下列说法错误的是(　　)
A．HA及NTA出现多种类型是单链RNA发生改变的结果
B．H5N1、H7N9、H9N2等多种类型的出现与染色体变异无关
C．H7N9亚型禽流感病毒侵染人体后，可在人体内环境中繁殖
D．禽流感病毒和其他生物共用一套遗传密码
解析：选C　HA及NTA出现多种类型是单链RNA发生改变的结果；禽流感病毒没有染色体，虽有H5N1、H7N9、H9N2等多种类型，但与染色体变异无关；病毒只有在活细胞内才能繁殖；所有生物共用一套遗传密码。
[归纳拓展]　从六个角度整合病毒的相关知识

考点二用显微镜观察多种多样的细胞(实验)
1．高倍显微镜的操作步骤

2．显微镜的成像特点及装片移动规律
(1)显微镜下所成的像是倒立的虚像，相当于将观察物水平旋转180度，如实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。
(2)装片与物像移动方向相反。若物像在偏左上方，则装片应向左上方移动，才能使其位于视野中央。
3．视野中细胞数目的相关计算
(1)若视野中细胞成单行，计算时只考虑长度，可根据看到的细胞数量与放大倍数成反比的规律进行计算(如图甲)。例如在显微镜放大倍数为40倍时看到m个细胞，放大倍数变成400倍时看到的细胞数目＝m÷＝(个)。
(2)若视野中细胞均匀分布在整个视野，可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算(如图乙)。例如在显微镜放大倍数为40倍时看到m个均匀分布的细胞，放大倍数变为400倍时看到的细胞数目＝m÷2＝(个)。
图甲细胞
成行排列

图乙细胞
均匀分布

[对点落实]
1．下列有关显微镜操作的说法，错误的是(　　)
A．高倍镜下细胞质流向是逆时针的，则细胞中细胞质流向应是顺时针的
B．标本染色较深，观察时可选用凹面反光镜和调大光圈
C．用显微镜的凹面反光镜反光，则视野更加明亮
D．装片反放可能导致低倍镜下能观察到标本，高倍镜下无法观察
解析：选A　高倍镜下成的像是上下左右颠倒的虚像，但环流方向不变；标本染色较深，可以通过选用凹面反光镜和调大光圈增大视野亮度；装片反放可能导致低倍镜下能观察到标本，高倍镜下无法观察。
2．用显微镜的一个目镜分别与4个物镜组合来观察某一细胞装片。当成像清晰时，每一物镜与载玻片的距离如图1所示。图2是图1中d条件下观察到的视野，如果不改变载玻片位置、光圈及反光镜，下列说法正确的是(　　)

A．b条件下比c条件下看到的细胞数多
B．a条件下视野的亮度比d条件下大
C．a条件下可能观察不到细胞
D．由d条件下转变为c条件下观察时，应先将装片向左方移动
解析：选C　根据物镜距载玻片的距离，可判断物镜放大倍数的高低，b条件下物镜放大倍数高于c条件下物镜放大倍数，则b条件下比c条件下看到的细胞数目少；a条件下物镜放大倍数大于d条件下物镜放大倍数，放大倍数越大，视野越暗；在d条件下看到的物像在右上方，转化为a或c条件下观察时，应将载玻片向右上方移动，如果不改变载玻片位置，可能观察不到细胞。
3．显微镜目镜为10×、物镜为10×时，视野中被均匀分布的64个分生组织细胞充满。若物镜转换为40×后，则在视野中可检测到的分生组织细胞数为(　　)
A．2个　　　　　　　　 B．4个
C．8个 D．16个
解析：选B　显微镜的放大倍数＝目镜倍数×物镜倍数。在放大100倍时，设视野半径为d，则面积S＝πd2，此时视野中有64个细胞；当放大到400倍时，其视野半径相当于原来的1/4，则圆面积S＝π(d/4)2，即为原来的1/16，故看到的细胞数目为64/16＝4(个)。
[类题通法]　放大倍数与视野内细胞数目关系的规律

低倍镜下放大倍数为a
高倍镜下放大倍数为na
视野中一行细胞数目
c
c×(1/n)
圆形视野内细胞数目
d
d×(1/n2)

[真题集训——验能力]
1．(2017·海南高考)下列关于原核生物的叙述，错误的是(　　)
A．大肠杆菌的细胞内有核糖体
B．细胞对物质的吸收具有选择性
C．拟核区中含有环状的DNA分子
D．蓝藻细胞的叶绿体中含有叶绿素
解析：选D　大肠杆菌是原核生物，核糖体是原核细胞中唯一的细胞器；细胞膜的存在，使细胞有选择地从其所处环境中吸收物质；原核细胞的拟核区有一个大型环状DNA分子；蓝藻无叶绿体。
2．(2017·江苏高考)下列关于用显微镜观察细胞的实验，叙述正确的是(　　)
A．转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动
B．以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离
C．苏丹Ⅲ染色后的花生子叶细胞中可观察到橘黄色颗粒
D．在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察和计数
解析：选C　转换物镜时应该手握转换器小心缓慢转动；洋葱鳞片叶内表皮具有中央大液泡，能观察到质壁分离；花生子叶细胞中富含脂肪，用苏丹Ⅲ染色后可观察到橘黄色颗粒；在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察，但由于数量过多，不宜用来计数。
3．(2016·上海高考)在电子显微镜下，放线菌和霉菌中都能观察到的结构是(　　)
A．核糖体和质膜　　　　 B．线粒体和内质网
C．核糖体和拟核 D．线粒体和高尔基体
解析：选A　放线菌是原核生物，细胞中只有一种细胞器即核糖体；霉菌属于真核生物，其细胞中除核糖体外，还有内质网、高尔基体等细胞器，有真正的细胞核。因此，电镜下放线菌和霉菌中都能观察到的结构是核糖体和质膜(细胞膜)。
4．(2014·北京高考)蓝细菌(蓝藻)与酵母菌的相同之处是(　　)
A．都有拟核 B．均能进行需(有)氧呼吸
C．都有线粒体 D．均能进行光合作用
解析：选B　蓝藻是原核生物，有拟核，酵母菌是真核生物，有成形的细胞核，没有拟核；蓝藻细胞有与有氧呼吸相关的酶，酵母菌代谢类型为兼性厌氧型，所以二者都能进行有氧呼吸；蓝藻细胞内唯一的细胞器是核糖体，不含线粒体，酵母菌含有线粒体；蓝藻细胞不含叶绿体，但含有与光合作用有关的色素和酶，能够进行光合作用，酵母菌是异养生物，不能进行光合作用。
5．(2013·上海高考)使用显微镜观察装片，在10倍物镜下观察到的图像清晰、柔和，再直接转换至40倍物镜观察。此时，除调节细调节器外，还需调节反光镜(或亮度调节钮)和光圈。正确的操作是(　　)
A．用平面镜(或调低亮度)、光圈缩小
B．用平面镜(或调低亮度)、光圈放大
C．用凹面镜(或调高亮度)、光圈放大
D．用凹面镜(或调高亮度)、光圈缩小
解析：选C　由低倍镜转到高倍镜时，视野变暗，图像或许会不清晰，此时除调节细调节器外，还需要使视野变亮，即换用凹面镜(或调高亮度)，将光圈放大。
6．(2012·北京高考)从生命活动的角度理解，人体的结构层次为(　　)
A．原子、分子、细胞器、细胞
B．细胞、组织、器官、系统
C．元素、无机物、有机物、细胞
D．个体、种群、群落、生态系统
解析：选B　生命系统的最小结构层次是细胞，排除A、C两项；因题中问的是“人体的结构层次”，故应在小于个体水平的层次范围，排除D项。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．下列关于“系统”的叙述，正确的是(　　)
A．病毒能够繁殖，是最基本的生命系统
B．真核细胞的所有膜结构构成生物膜系统
C．生活在一定区域的所有生物构成生态系统
D．免疫细胞和免疫器官构成免疫系统
解析：选B　病毒不属于生命系统的结构层次；生态系统包括生物和无机环境；生活在一定区域的所有生物构成群落；免疫细胞、免疫器官和免疫活性物质构成免疫系统。
2．(2018·海淀区模拟)酵母菌和大肠杆菌都(　　)
A．在细胞核内进行遗传信息的转录
B．在粗面内质网上大量合成蛋白质
C．在有丝分裂间期进行DNA复制
D．在射线照射时可能会发生基因突变
解析：选D　大肠杆菌是原核细胞，没有细胞核、内质网，也不进行有丝分裂；酵母菌和大肠杆菌在射线照射时都可能会发生基因突变。
3．(2018·大庆模拟)下列关于一些常见原核生物的说法正确的是(　　)
A．细菌都是营寄生或腐生生活的异养生物
B．采用射线处理的方法可诱发肺炎双球菌的基因突变和染色体变异
C．饮用水中的大肠杆菌可以与外界进行物质交换
D．蓝藻的细胞分裂过程需要中心体的参与
解析：选C　硝化细菌可以进行化能合成作用，属于自养型生物；肺炎双球菌是原核生物，细胞中没有染色体，不可能发生染色体变异；饮用水中的大肠杆菌是单细胞原核生物，可以与外界进行物质交换；蓝藻是原核生物，细胞中没有中心体。
4．美国科考团在南极湖泊下方深水无光区发现了生活在此的不明类型细菌，并获得了该未知细菌的DNA，以下叙述正确的是(　　)
A．该细菌中没有染色体，所以繁殖方式为无丝分裂
B．该细菌无高尔基体，无法形成细胞壁
C．该细菌环状DNA中也存在游离的磷酸基团，且其遗传特征主要由DNA决定
D．与酵母菌相比，结构上的主要差异是该细菌无成形的细胞核
解析：选D　细菌的繁殖方式为二分裂，无丝分裂是真核细胞的分裂方式；细菌具有细胞壁；环状DNA中不存在游离的磷酸基团；与酵母菌相比，结构上的主要差异是该细菌无成形的细胞核。
5．下列有关细胞的叙述，正确的是(　　)
A．都具有核膜但不一定具有中心体
B．都能合成蛋白质但合成场所不一定是核糖体
C．都能进行细胞呼吸但不一定发生在线粒体中
D．都含有遗传物质但遗传信息不一定都储存在DNA中
解析：选C　原核细胞没有核膜，所以“具有核膜”不是细胞的共性；所有细胞合成蛋白质的场所都一定是核糖体；无氧呼吸发生在细胞质基质中，原核细胞不含线粒体，但有些原核细胞也能进行有氧呼吸，所以细胞都能进行细胞呼吸但不一定发生在线粒体中；所有细胞生物的遗传物质都是DNA，即细胞的遗传信息都一定储存在DNA中。
6．细胞是生物体结构和功能的基本单位(病毒除外)，下列有关细胞共性的描述，正确的是(　　)
①均具有由磷脂双分子层与蛋白质构成的膜　②ATP是所有细胞可直接利用的能源物质　③都具有蛋白质和mRNA组成的核糖体　④遗传物质均储存在脱氧核糖核酸分子中　⑤编码氨基酸的密码子相同　⑥所有生物的新陈代谢都是以细胞为单位进行的
A．①②③ B．①④⑤⑥
C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：选C　细胞均具有由磷脂双分子层与蛋白质构成的膜，①正确；ATP是所有细胞可直接利用的能源物质，②正确；核糖体由蛋白质和rRNA组成，③错误；真、原核细胞的遗传物质都是DNA分子，④正确；密码子具有通用性，⑤正确；所有生物的新陈代谢都是以细胞为单位进行的，⑥正确。
7．下表为四种不同细胞的比较结果，正确的是(　　)
选项
细胞
细胞壁
光合作用
染色质
细胞全能性
A
蓝藻细胞
有
有
有
无
B
洋葱根尖细胞
有
有
有
有
C
兔成熟红细胞
无
无
有
有
D
蛙受精卵
无
无
有
有
解析：选D　蓝藻有细胞壁，能进行光合作用，蓝藻细胞是原核细胞，没有染色质；洋葱根尖细胞有细胞壁，没有叶绿体，不能进行光合作用，有染色质，具有全能性；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不存在染色质，不具有全能性；蛙的受精卵没有细胞壁，不能进行光合作用，有染色质，具有细胞全能性。
8．研究发现寨卡病毒(Zika virus)属于RNA病毒，乙肝病毒为DNA病毒，寨卡病毒由蚊虫传播，通过血液感染，目前没有药物可以有效治疗寨卡热。下列有关寨卡病毒的叙述正确的是(　　)
A．该病毒仅含有核糖体这一种细胞器
B．该病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量
C．该病毒的遗传物质可直接整合到宿主细胞的染色体中
D．该病毒感染人体后，其遗传信息的传递与乙肝病毒相同
解析：选B　病毒没有细胞结构，所以没有核糖体；该病毒核酸的复制需要的能量是由宿主细胞的呼吸作用提供的；寨卡病毒的遗传物质是RNA，而宿主细胞的遗传物质是DNA，所以寨卡病毒的遗传物质不能直接整合到宿主细胞的染色体中；两种病毒的遗传物质不同，所以遗传信息的传递过程不同。
9．下列关于细胞学说及其建立的叙述错误的是(　　)
A．细胞学说主要是由施莱登和施旺提出的
B．细胞学说的重要内容之一是动物和植物都是由细胞发育而来的
C．细胞学说认为细胞分为真核细胞和原核细胞
D．细胞学说阐明了细胞的统一性和生物体结构的统一性
解析：选C　细胞学说主要是由德国科学家施莱登和施旺提出的；细胞学说认为一切动物和植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；细胞学说揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性；细胞分为真核细胞和原核细胞不是细胞学说的内容，原核细胞是在细胞学说创立之后才发现的。
10.据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．a中生物所含核酸，都由5种碱基和8种核苷酸组成
B．蓝藻和金鱼藻都能进行光合作用，蓝藻虽然没有叶绿体，但所含光合色素与金鱼藻相同
C．b中生物的遗传物质都存在于拟核中
D．c中生物都有核糖体，都能合成蛋白质
解析：选D　图中衣藻和金鱼藻属于真核生物，细菌和蓝藻属于原核生物，烟草花叶病毒是病毒，没有细胞结构。烟草花叶病毒只有RNA一种核酸，由4种碱基和4种核苷酸组成；蓝藻和金鱼藻都能进行光合作用，蓝藻不含叶绿体，所含光合色素中有藻蓝素，但金鱼藻不含藻蓝素；b中生物有原核生物和病毒，拟核是原核生物的结构，病毒中不存在；c中生物都有细胞结构，都有核糖体，都能合成蛋白质。
11.支原体感染引起的传染性尿道炎较难治愈。右图是支原体细胞结构示意图，相关叙述正确的是(　　)
A．支原体是原核生物，通过无丝分裂而增殖
B．细胞膜和核膜构成支原体的生物膜系统
C．在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上
D．青霉素能抑制细胞壁的形成，可用于治疗支原体感染引起的疾病
解析：选C　支原体是原核生物，通过二分裂增殖；支原体无核膜；原核细胞没有核膜的限制，在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上，转录和翻译可以同时进行；青霉素能抑制细胞壁的形成，由图可知支原体没有细胞壁。
12．下列生物学观点中，叙述错误的是(　　)
A．所有的细胞都来源于先前存在的细胞
B．在进化过程中，具有捕食关系的动物会发生相互选择
C．环境在不断变化，生物也在不断进化以适应环境
D．运用生态学原理，人们可提高生态系统的能量传递效率
解析：选D　细胞通过分裂产生新细胞，因此所有的细胞都来源于先前存在的细胞；生物进化的过程实际上是物种之间、生物与无机环境之间共同进化的过程，因此在进化过程中，具有捕食关系的动物会发生相互选择；环境在不断变化，生物也在不断进化以适应环境；运用生态学原理，人们可提高能量的利用效率，但不能提高生态系统的能量传递效率。
13．(2018·安阳一模)科学网报道，食脑变形虫(阿米巴)会瞄准大脑，这可能是因为大脑前部的细胞会释放大量的乙酰胆碱，而阿米巴体内存在一种与人体乙酰胆碱受体结构类似的蛋白质，下列与此相关的叙述，错误的是(　　)
A．阿米巴属于生命系统结构层次的细胞层次和个体层次
B．大脑中相关细胞分泌乙酰胆碱的方式是胞吐
C．侵入人体后，阿米巴和人体间存在寄生关系
D．乙酰胆碱和其受体的化学本质均为蛋白质
解析：选D　阿米巴是一种变形虫，属于单细胞生物，既属于细胞层次，也属于个体层次；乙酰胆碱是一种神经递质，突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质到突触间隙中；侵入人体后，阿米巴和人体间存在寄生关系；乙酰胆碱不属于蛋白质。
二、非选择题
14．光学显微镜是中学生最常用的实验仪器，下图中7 mm、0.5 mm表示观察清楚时物镜与观察物之间的距离。请回答下列问题：


(1)图1表示显微镜的________镜，在观察花生子叶细胞中的脂肪实验中，应先用图中________(填“甲”或“乙”)镜观察。
(2)图2表示光学显微镜的一组镜头，目镜标有5×和15×字样，物镜标有10×和40×字样。图3表示镜头与载玻片之间的距离。请看图回答：
①要仔细观察叶绿体的形态时，显微镜的目镜、物镜及其与盖玻片间的距离组合为________________(填字母)，此时放大倍数为________倍。
②显微镜目镜为10×、物镜为10×时，视野被相连的96个分生组织细胞所充满，若物镜转换为40×后，则视野中可观察到的细胞数为________个。
③在观察中，c与d的显微视野中比较明亮的是________。
④若在低倍镜下发现有一异物，当移动装片时，异物不动，转换高倍镜后，异物仍可观察到，此异物可能存在于________。(填编号)
A．物镜上 B．目镜上
C．装片上 D．反光镜上
(3)用显微镜观察标本时，一位同学在观察酵母菌细胞时发现视野右上方有一中间亮的黑边圆圈，于是想将它移到视野中央仔细观察，请根据以上叙述回答：
①中间亮的黑边圆圈是________。
②换高倍镜观察前，要将黑边圆圈移动到视野中央，应将标本向________移动，这样做的理由是________________________。
解析：(1)图1中的镜头有螺纹，表示显微镜的物镜；物镜越长，放大倍数越大；在使用显微镜时，应先用低倍镜观察。(2)①要仔细观察叶绿体的形态时，应使用高倍镜，所以显微镜的目镜、物镜及其与盖玻片间的距离组合为b、c、A，此时放大倍数为15×40＝600。②物镜转换为40×后，则物体的长度和宽度在原来的基础上各放大4倍，因此视野中可观察到的细胞数为96÷4÷4＝6个。③放大倍数越大，视野越暗，因此c与d的显微视野中比较明亮的是d。④当移动装片时，异物不动；转换高倍镜后，异物仍可观察到，说明异物存在于目镜上。(3)①用显微镜观察标本时，视野中的黑边圆圈是制作装片时产生的气泡。②由于显微镜下观察到的是倒像，而气泡位于视野右上方，所以换高倍镜观察前，应将标本移到视野的中央，即应向右上方移动。
答案：(1)物　甲　(2)①b、c、A　600　②6　③d　④B
(3)①气泡　②右上方　用显微镜观察到的是倒像
15.诺维氏芽孢杆菌—NT由于对现有抗生素产生耐药性而成为“超级耐药菌”。如图为该种细菌耐药策略模式图(①为抗生素，②为药物作用目标)，请分析回答([　]中填序号)：
(1)细菌属于原核生物，图中④是________，③是________。
(2)目前，用来治疗疾病的抗生素的主要作用机制是干扰细菌生命周期的重要环节，如蛋白质合成、DNA复制时的解旋、细胞壁的合成等，这些抗生素对著名的埃博拉病毒是否起作用？____________。
(3)这些耐药基因的产生是细菌基因经过随机________产生的，也可以通过基因交换从其他变异的细菌那里获得，若③④均为细菌的DNA，耐药基因通常位于[　]________上。
解析：(1)细菌属于原核生物，无细胞核，但具有大型环状DNA，即拟核和小型的环状DNA，即质粒。图中④为质粒，③为拟核。(2)抗生素的主要作用机制是干扰细菌生命周期的重要环节，如蛋白质合成、DNA复制时的解旋、细胞壁的合成等，而病毒不具有细胞结构，没有独立的代谢，抗生素对其不起作用。(3)细菌耐药基因经过随机突变产生，也可通过基因交换从其他变异的细菌那里获得，通常细菌的耐药基因位于质粒上，而非拟核中。
答案：(1)质粒　拟核　(2)不起作用　(3)突变　④质粒
第二讲组成细胞的元素及无机化合物
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过分析水与细胞代谢及抗逆性的关系，建立起普遍联系的观点
理性思维
通过识图推断细胞中元素和化合物的含量及化合物的元素组成，培养图文转换能力和判断能力
科学探究
通过探究植物生长必需无机盐的作用，掌握实验设计的对照思想和单一变量原则

[基础知识·系统化]
知识点一　组成细胞的元素和化合物

知识点二　细胞中的无机物
1．细胞中水的存在形式和作用

2．细胞中的无机盐

[基本技能·问题化]
1．据下面无土栽培营养液的主要配方表回答问题：
成分
Ca(NO3)2
MgSO4
KH2PO4
KHCO3
Fe(NO3)3
H2O
含量(g)
1.0
0.25
0.25
0.12
0.005
1 000

(1)表中属于大量元素的是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，属于微量元素的是Fe，除此外，微量元素还包括Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
(2)上述元素中，C是最基本元素，C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素。
(3)表中化合物属于组成细胞的无机物(水和无机盐)，除此之外，细胞中还含有糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机物。
(4)上述元素在非生物界中都能找到，其原因是生物界和非生物界在元素种类上具有统一性。
2．据下面水的存在形式及生理作用图回答问题：

(1)写出A、B、C、D所反映的以上两种水的功能：
A．组成细胞结构。
B．提供细胞生活的液体环境。
C．作为反应物，参与反应。
D．有利于物质运输。
(2)判断在不同情况下细胞含水量的高低(填“>”或“陆生生物含水量。
②生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分。
③组织器官种类与代谢程度：牙齿乙>甲，则三条曲线对应的条件是：甲为唾液，乙为二氧化锰，丙为新鲜猪肝研磨液。专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，曲线甲、乙对照不能得出无机催化剂具有专一性。曲线甲表示唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解，曲线丙表示过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，二者对照可以说明酶具有专一性。和乙相比，丙催化的时间短，效率高，因此可以说明酶具有高效性。曲线甲不下降的原因是酶具有专一性，唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解。
二、非选择题
13．(2018·葫芦岛一模)胰腺分为外分泌腺和内分泌腺两部分。外分泌腺分泌胰液(含有胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶，能够消化分解蛋白质、脂肪和多糖)；内分泌腺(即胰岛)与血糖调节有关。回答下列问题：
(1)从结构上看，外分泌腺和内分泌腺的主要区别在于是否具有________；有人试图从磨碎的狗的胰腺中直接提取胰岛素，你认为他________(填“能”或“不能”)成功。
(2)已知胰淀粉酶的抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种，非竞争性抑制剂通常与酶活性部位以外的基团结合使酶活性下降，则增加底物浓度________(填“不能”或“能够”)解除这种抑制。
(3)在测定某种酶催化作用最适pH时，需在一定pH范围内设置________，分别测定酶活性，若测得数据出现________，则其对应的pH即为其最适pH。
解析：(1)从结构上看，外分泌腺由于其分泌物都要排向外界环境，所以都有直接与外界环境相通的导管，而内分泌腺的分泌物直接排向内环境，所以内分泌腺都没有导管。从磨碎的狗的胰腺中不能直接提取胰岛素，因为胰腺分泌的胰液中有胰蛋白酶，其可以将胰岛素分解掉。(2)由于非竞争性抑制剂通常与酶本身(活性部位以外)的基团结合使酶活性下降，即便增加底物浓度，也不能使原有的酶活性增强，所以增加底物浓度不能解除这种抑制。(3)在测定某种酶催化作用最适pH时，需在一定pH范围内设置一系列pH，分别测定酶活性，若测得数据出现峰值，则其对应的pH即为其最适pH。
答案：(1)导管　不能　(2)不能　(3)pH梯度(系列pH)　峰值(最大值)
14．图1、2、3是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。请回答下列有关问题：

(1)图1、2、3所代表的实验中，自变量依次为__________、_________、___________。
(2)根据图1可以得出的实验结论是酶的催化作用具有________________。
(3)图2中曲线bc段产生的原因可能是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若图2实验过程中增加过氧化氢酶的数量，请在图2中，利用虚线绘出曲线的变化情况。
(5)能否以H2O2为材料探究温度对过氧化氢酶活性的影响？________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图1是在等量的H2O2溶液中，分别加入过氧化氢酶、Fe3＋和无催化剂条件下O2产生量的变化曲线，所以自变量为催化剂的有无及种类；图2和图3的自变量为横坐标，分别是H2O2浓度和pH。(2)由图1中曲线可知，酶的催化效率比无机催化剂的高很多。(3)图2中bc段表示H2O2浓度增高时，反应速率不再加快，说明此时反应速率不再受H2O2浓度的限制，因此可能的因素是酶的数量有限。(4)增加过氧化氢酶的数量以后，在相同的H2O2浓度下，O2产生速率要大于以前，最终反应速率也会增加。(5)温度会影响H2O2分解的速率，影响实验结果的观测。
答案：(1)催化剂的有无及种类　H2O2浓度　pH　(2)高效性　(3)过氧化氢酶的数量(浓度)有限　(4)如图所示　(5)不能　H2O2在加热条件下会分解，影响实验结果的观测
15．酶是具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为其他分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。请回答下列问题：
(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有__________系统，组成该系统的结构具有的功能特性是__________。茶叶细胞中也存在众多种类的酚类物质与酚氧化酶。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是________________________。
(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时催化C2与CO2反应，Rubicon酶的存在场所为________；该酶具有“两面性”，在O2浓度较高时催化C2与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，其“两面性”与酶的______(特性)相矛盾。
(3)如图中曲线表示将酶在不同温度下保温足够长时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由图可得出：_____________________________________________。
为了验证这一结论，请以耐高温的纤维素分解酶为实验材料，比较在低温和最适温度下储存对酶活性的影响，写出实验设计思路：______________________________。

解析：(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有生物膜系统，生物膜的功能特性是选择透过性。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是高温使酚氧化酶失活。(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时催化C2与CO2反应，该反应属于暗反应中的物质变化，因此Rubicon酶的存在场所为叶绿体基质；该酶具有“两面性”，在O2浓度较高时，该酶催化C2与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，其“两面性”与酶的专一性相矛盾。(3)图中曲线表示将酶在不同温度下保温足够长时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由图可得出酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大。为了验证这一结论，可以将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性。
答案：(1)生物膜　选择透过性　高温使酚氧化酶失活　(2)叶绿体基质　专一性　(3)酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大　将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性
第二讲ATP与细胞呼吸
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对ATP的结构和功能，细胞呼吸类型和过程的学习，建立起生命的物质与能量观和普遍联系的观点
理性思维
通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断，培养对问题进行推理，并做出合理判断的能力
科学探究
通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，掌握对生物学问题进行初步探究的能力


[基础知识·系统化]
知识点一　细胞的能量“通货”——ATP

知识点二　有氧呼吸
1．过程图解

2．总反应式
C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
知识点三　无氧呼吸(将“”中的内容补充完整)

知识点四　探究酵母菌细胞呼吸的方式(实验)
1．实验原理

2．实验步骤(填图)

3．实验现象
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变混浊/快
无变化
乙组(无氧)
变混浊/慢
出现灰绿色

4．实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
[基本技能·问题化]
1．请据ATP水解产生ADP的过程图回答下列问题

(1)图中A表示腺苷，P表示磷酸基团。
(2)图中①表示高能磷酸键，其中蕴藏着大量化学能。
(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为生命活动提供能量。
(4)催化该过程的酶与催化ATP生成的酶不是(填“是”或“不是”)同一种酶；高等植物细胞内ATP在叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体等部位生成。
2．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答问题

(1)图中A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。
(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是②，可在人体细胞中进行的是①②④。(均填图中序号)
(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中①③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①④过程。(均填图中序号)
(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为种子在有氧呼吸过程中产生了水。
3．某兴趣小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置，如下图A～D所示

(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)，有氧条件下的装置序号：C→A→B(或C→B→A→B)；无氧条件下的装置序号：D→B。
(2)装置中C瓶的作用是吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰；B瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替。
(3)若要检测无氧呼吸时是否有酒精生成，应用酸性重铬酸钾溶液，现象是溶液颜色变为灰绿色。

考点一ATP的结构、功能和利用

1．巧记ATP结构的“一、二、三”

2．类比助记不同化合物中的“A”
物质结构
物质名称
A的含义

ATP
腺苷(腺嘌呤＋核糖)

核苷酸
腺嘌呤

DNA
腺嘌呤脱氧核苷酸

RNA
腺嘌呤核糖核苷酸
共同点：所有“A”都含有腺嘌呤
3．归纳记忆能源与能源物质

[对点落实]
1．(2018·济宁一模)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是(　　)
A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
解析：选C　细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，磷酸、核糖和碱基；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料。
2．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需用32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA复制所需的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需用32P标记到dATP的α位上。
答案：(1)γ　(2)α

1．图解ATP的合成、水解与光合作用、细胞呼吸的关系

2．总结细胞内产生与消耗ATP 的生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
消耗ATP：一些需能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
[对点落实]
3．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析错误的是(　　)
A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成
B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
解析：选B　ATP分子含3个磷酸基团， ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉1个磷酸基团，形成1分子ADP，同时脱掉的磷酸基团转移到AMP上，又形成分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解时会伴随着2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成。
4．(2016·海南高考)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
解析：选D　ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖；呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ATP生成减少；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP；光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP。
[易错提醒]　规避对ATP认识上的四个误区
误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应
指正
ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，且所需的酶也不同
误认为ATP转化为ADP不消耗水
指正
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水
误认为ATP就是能量
指正
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来
误认为细胞中含有大量ATP
指正
生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要
考点二细胞呼吸的过程及影响因素

1．据原子守恒巧记有氧呼吸中各元素的去向

反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。
2．分析法记忆细胞中反应物，生成物和场所的对应关系



3．比较法助记细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路

来源
去路
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成水；无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动

[对点落实]
1．下列是细胞呼吸的过程，有关叙述正确的是(　　)

A．上述生理过程可以发生在同一细胞内
B．在人体内环境中可以发生①②③过程
C．①②③④都产生ATP，为生命活动供能
D．无线粒体的生物可能发生①②过程
解析：选D　过程③和④分别为产乳酸与产酒精的无氧呼吸过程，不可能发生在同一细胞内；图中①②③过程都发生在细胞内，内环境是细胞的生存环境；呼吸作用第一阶段(过程①)可产生少量能量，过程②可产生大量能量，过程③和④不产生能量；有些好氧菌无线粒体，但是可以进行有氧呼吸，发生①和②过程。
2．葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的具有放射性的化合物是(　　)
A．丙酮酸　　　　　　　 B．乳酸
C．二氧化碳 D．水
解析：选D　18O2进入小鼠细胞后首先参与的是有氧呼吸第三阶段的反应，与[H]反应生成水。
3．(2018·衡阳一模)下列关于在人体细胞呼吸过程中，[H]的来源与用途的叙述，最准确的是(　　)
选项
呼吸类型
[H]的来源
[H]的用途
A
有氧呼吸
只来源于葡萄糖
用于生成水
B
有氧呼吸
来源于葡萄糖和水
用于生成水
C
无氧呼吸
来源于葡萄糖和水
用于生成乳酸
D
无氧呼吸
来源于葡萄糖
用于生成酒精

解析：选B　有氧呼吸产生的[H]来源于葡萄糖和水；无氧呼吸产生的[H]只来源于葡萄糖的分解，人体无氧呼吸只产生乳酸。
[易错提醒]　需规避的四个易错点
(1)无氧呼吸第一阶段产生能量，第二阶段不产生能量。
(2)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。
(3)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。
(4)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体被分解。

1．理解细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
(以酵母菌消耗C6H12O6为例)
反应式
有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6
②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2
③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4
④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：
无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1

2．掌握判断细胞呼吸方式的三大依据

[对点落实]
4．(2017·海南高考)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
解析：选C　与成熟组织细胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快。某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2。降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢。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。
5．(2018·岳阳一模)下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发，测得的气体量的变化结果。相关说法正确的是(　　)

甲
乙
丙
CO2释放量
12
8
10
O2吸收量
0
6
10
A．在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸
B．在乙条件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比无氧呼吸多
C．在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值
D．在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
解析：选D　甲条件下只释放CO2，不吸收O2，进行的是产生CO2和酒精的无氧呼吸，不产生乳酸；乙条件下消耗O2的量为6，则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，无氧呼吸产生CO2的量为8－6＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，消耗的葡萄糖中有氧呼吸和无氧呼吸相等；丙条件下只进行有氧呼吸，但不能判断有氧呼吸强度是否达到了最大值；乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体。

探究酵母菌细胞呼吸的方式
[对点落实]
6．(2018·南昌五校联考)有关“探究酵母菌细胞呼吸方式的实验”的叙述，正确的是(　　)
A．培养液中葡萄糖的浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖
B．重铬酸钾能在碱性条件下与酒精反应变成灰绿色
C．适当降低温度对培养液中气泡的产生速率无影响
D．该实验中有氧组为实验组，无氧组为空白对照组
解析：选A　培养液中葡萄糖浓度过高，会导致酵母菌细胞失水，从而影响酵母菌的生长和繁殖；重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色；温度改变，酶活性改变，会影响酵母菌细胞呼吸速率从而影响气泡产生速率；该实验为对比实验，有氧组和无氧组均为实验组。
7．甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图1、图2装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了实验。下列相关叙述错误的是(　　)

A．图1所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量大部分变成了热能
B．图2所示的实验可以探究酵母菌是否进行有氧呼吸
C．应设置一组对照实验与图2形成对照，以排除外界环境因素的干扰
D．如果将图2中的NaOH溶液换成清水，则可探究酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差
解析：选A　图1所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量有部分转化为热能；图2所示的实验可以根据着色液是否左移探究酵母菌是否进行有氧呼吸；应设置一组酵母菌死亡其他条件与图2相同的对照实验，以排除外界环境因素的干扰；如果将图2中的NaOH溶液换成清水，酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差可以导致着色液移动。
[易错提醒]　酵母菌呼吸方式探究实验注意事项


(1)通入甲A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
(2)乙B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。


[典型图示]
用曲线模型分析影响细胞呼吸的环境因素

[问题设计]
1．据图1回答下列问题
(1)图中各点表示的生物学意义：
Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸；
P点：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸；
QP段(不包含Q、P点)：产生CO2量大于(填“大于”“小于”或“等于”)耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；
R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用最弱。
(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度。
(3)AB段长度＝BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
2．图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响与细胞呼吸有关酶的活性实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“低温”)。
3．从图3可看出，细胞呼吸速率与自由水含量有关，在储存作物种子时应将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
[对点落实]
8．如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　　)

A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
解析：选B　甲图中B点温度下植物呼吸作用相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛；随氧气浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制，使曲线Ⅱ最终趋于平衡。
9．如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述正确的是(　　)

A．番茄果实细胞产生CO2的场所是细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用2 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实
D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶的空间结构被破坏有关
解析：选B　番茄果实细胞有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，故产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质；由题图可看出，2 ℃时，黑暗条件下与光照条件下呼吸强度差值比15 ℃时大，即2 ℃时光照对番茄果实呼吸的抑制作用更强；低温条件下呼吸强度较低，但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高，所以低温、光照条件下更利于番茄果实的储存；低温仅抑制酶的活性，不破坏酶的空间结构。
微专题1
1．种子萌发时呼吸速率的测定
(1)实验装置：

(2)指标及原理：
①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。
(3)物理误差的校正：
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
(4)实验拓展：呼吸底物与水滴移动的关系
脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，水滴移动更明显。
2．种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究
(1)实验设计：
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)

(2)实验结果预测和结论：
实验现象
结论
装置一液滴
装置二液滴
不动
不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
右移
只进行产生酒精的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
3．种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线

(1)在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用CO2的产生量要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
(4)种子萌发后期，O2吸收量大于CO2释放量，说明除了糖类参与氧化分解外，还有其他物质参与氧化分解，如脂肪。
[题点突破]
题点(一)　细胞呼吸速率的测定和呼吸类型的判断
1．(2018·江淮十校联考)如图是探究小鼠在不同温度下呼吸速率(用单位时间的耗氧量表示)的实验装置。打开夹子A，使水检压计左右平齐，关闭夹子A，用注射器向广口瓶中注入5 mL O2，水检压计左侧液面升高，记录左右液面重新平齐时所用的时间。下列说法错误的是(　　)

A．用注射器向广口瓶中注入5 mL O2后要立刻关闭夹子B
B．测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值
C．小鼠在25 ℃时的呼吸速率高于10 ℃时的呼吸速率
D．NaOH溶液的作用是排除呼吸产生的CO2对实验结果的干扰
解析：选C　用注射器向广口瓶中注入5 mL O2后要立刻关闭夹子B，以确保广口瓶中O2的量；测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值，以减小误差；小鼠是恒温动物，25 ℃时的呼吸速率低于10 ℃时的呼吸速率；NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的CO2，排除对实验结果的干扰。
2．如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，错误的是(　　)

A．通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸
B．用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸
C．用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
D．用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移
解析：选D　烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量，因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于水不吸收气体也不释放气体，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值，如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸，如果液滴不移动，说明酵母菌不进行无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，说明有O2的消耗，可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸，装置2中液滴右移，说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量，推断出酵母菌还进行了无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况，所以装置2中液滴不可能向左移。
题点(二)　种子萌发时细胞呼吸方式的变化
3．(2014·海南高考)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如下图所示。请据图回答问题：

(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是______________，其产物是____________。
(2)从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
解析：(1)据图可知，在12～24 h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。
答案：(1)无氧　细胞质基质　酒精和二氧化碳
(2)减少　种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降　(3)有氧

[真题集训——验能力]
1．(2017·海南高考)某染料(氧化型为无色，还原型为红色)可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。
分组
甲组
乙组
处理
种子与染料混合保温
种子煮沸后与染料混合保温
结果
种子中的胚呈红色
种子中的胚未呈红色
下列叙述错误的是(　　)
A．甲组的胚发生了氧化还原反应
B．呼吸作用产生的NADH使染料变成红色
C．乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞
D．种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果
解析：选C　由题目表格给予信息“甲组种子中的胚呈红色”可推出甲组种子中的染料被还原(发生了氧化还原反应)，还原剂为NADH。乙组细胞已被杀死，细胞膜失去了选择透过性。胚细胞呼吸作用的强弱会影响NADH的产生进而影响染色效果。
2．(2014·大纲卷)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
解析：选B　呼吸作用产生的ATP可以用于各项生命活动；机体在睡眠时生命活动仍然进行，如细胞分裂、神经传导等，仍需要消耗ATP；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行，均能合成ATP；植物根以主动运输方式吸收矿质离子所需的ATP由呼吸作用产生。
3．(2013·全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是(　　)
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
解析：选C　肺炎双球菌为原核生物，只有核糖体一种细胞器，没有线粒体，但可进行有氧呼吸。细菌拟核上含有控制细菌代谢、遗传和变异、繁殖等基本生命活动的基因，细菌的呼吸是其基本代谢形式，有关的酶由拟核中的基因编码控制。破伤风芽孢杆菌为厌氧型生物，适宜生活在缺氧的环境中。酵母菌为兼性厌氧型生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，产物是CO2和H2O，在无氧条件下进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2。
4．(2015·海南高考)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．酒精发酵过程中有ATP生成
B．ATP可为物质跨膜运输提供能量
C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
解析：选D　酵母菌进行酒精发酵过程中有ATP生成；ATP可为主动运输提供能量；ATP中远离腺苷的高能磷酸键水解可释放能量，为生命活动供能；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。
5．(2016·上海高考)人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有(　　)
①酒精　②乳酸　③CO2　④H2O　⑤ATP
A．①③⑤　　　　　　　 B．②④⑤
C．①③④⑤ D．②③④⑤
解析：选D　由题意可知，白肌细胞的呼吸方式有无氧呼吸和有氧呼吸两种，因此白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有CO2、H2O、ATP、乳酸。
6．(2012·全国卷)将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。

(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，再通过________________作用为种子萌发提供能量。
(2)萌发过程中在________________小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为________ mg。
(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为________ mg·粒－1·d－1。
(4)若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是________，原因是________________________________________。
解析：(1)玉米种子萌发过程中，淀粉先被水解为葡萄糖，再通过细胞呼吸作用为种子萌发提供能量。(2)由图可知，在72～96小时之间种子的干重下降最快，说明该时间段内种子的呼吸速率最大，每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2－177.7＝26.5 (mg)。(3)萌发过程中胚乳中的营养物质一部分用于细胞呼吸，一部分转化成幼苗的组成物质。由题图可知，在96～120小时内，转化速率最大。在96～120小时内，每粒胚乳的干重减少27 mg(118.1－91.1)，其中呼吸消耗5 mg(177.7－172.7)，则转化成其他物质22 mg，即转化速率为22 mg·粒－1·d－1。(4)如果继续保持黑暗条件，玉米幼苗不能进行光合作用，细胞呼吸继续消耗有机物，干重继续下降。
答案：(1)葡萄糖　呼吸(或生物氧化)　(2)72～96　26.5　(3)22　(4)下降　幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·北京市平谷区一模)下列关于叶肉细胞内ATP的描述，正确的是(　　)
A．ATP的结构决定了其在叶肉细胞中不能大量储存
B．光合作用产生的ATP可以为Mg2＋进入叶肉细胞直接提供能量
C．ATP水解失掉两个磷酸基团后，可以作为逆转录的原料
D．葡萄糖分子在线粒体内彻底氧化分解，可以产生大量ATP
解析：选A　ATP的结构决定了其在细胞内的含量很少；植物叶肉细胞吸收Mg2＋的方式是主动运输，需要消耗来自呼吸作用产生的ATP提供能量，光合作用产生的ATP只能用于暗反应；ATP水解，失去两个磷酸后为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为转录的原料之一；葡萄糖水解为丙酮酸发生在细胞质基质中。
2．(2017·三门峡市二模)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化，转化式如下，
磷酸肌酸(C～P)＋ADP===ATP＋肌酸(C)
下列相关叙述错误的是(　　)
A．磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质
B．磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP与ADP的相互转化相偶联
C．肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定
D．可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等
解析：选A　ATP是细胞内的直接能源物质，磷酸肌酸不是细胞内的直接能源物质；据题干可知，磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联；肌肉收缩时，磷酸肌酸可转化为ATP，故可使ATP的含量保持相对稳定；生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等。
3．下列关于细胞呼吸的叙述错误的是(　　)
A．有氧呼吸和无氧呼吸共同的中间产物有丙酮酸
B．叶肉细胞中细胞呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应
C．无氧呼吸释放少量能量，不彻底氧化产物中储存有能量未释放
D．人体长时间的剧烈运动中肌肉细胞产生CO2的量多于O2的消耗量
解析：选D　有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都能形成中间产物丙酮酸；叶肉细胞中光合作用暗反应需要的ATP来自光反应，不能由细胞呼吸提供；与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放的能量较少，未释放出来的能量储存在不彻底氧化产物中；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2产生，人体细胞在有氧呼吸过程中，O2消耗量等于CO2的生成量，因此人体长时间的剧烈运动中肌肉细胞产生的CO2量等于O2的消耗量。
4．下列细胞结构，在细胞呼吸过程中不能产生CO2的是(　　)
A．肝细胞的线粒体基质
B．乳酸杆菌的细胞质基质
C．酵母菌的线粒体基质
D．水稻根细胞的细胞质基质
解析：选B　人体肝细胞和酵母菌的线粒体基质内可以进行有氧呼吸的第二阶段，将丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]；乳酸杆菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，产物是乳酸，没有CO2；水稻根细胞的细胞质基质内可以进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。
5．(2018·兰州月考)下列关于人体细胞呼吸(呼吸底物为葡萄糖)的叙述，错误的是(　　)
A．消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸比有氧呼吸产生的[H]少
B．成熟的红细胞主要是通过有氧呼吸产生ATP的
C．剧烈运动时无氧呼吸产生的乳酸不会破坏内环境pH的相对稳定
D．细胞呼吸时，有机物中的能量是逐步释放的
解析：选B　消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的[H]的比例是4∶24；人体成熟的红细胞进行无氧呼吸，不能进行有氧呼吸；由于人体血浆中含有缓冲物质，所以剧烈运动时无氧呼吸产生的乳酸不会破坏内环境pH的相对稳定；细胞呼吸时，有机物中的能量是逐步释放的。
6．下图表示有氧呼吸的过程，其中关于过程①和过程②的叙述，正确的是(　　)
葡萄糖丙酮酸CO2＋H2O＋能量
A．均需要酶的催化　　　　 B．均需要氧气的参与
C．均释放大量能量 D．均在线粒体中进行
解析：选A　过程①为有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行，过程②为有氧呼吸的第二、三阶段，场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，均需要酶的催化；有氧呼吸的第三阶段需要氧气的参与，释放大量能量。
7．(2017·北京昌平区期末)野生型酵母菌在线粒体内有氧呼吸酶作用下产生的[H]可与显色剂TTC结合，使酵母菌呈红色。呼吸缺陷型酵母菌缺乏上述相关酶。下列相关叙述错误的是(　　)
A．TTC可用来鉴别野生型和呼吸缺陷型酵母菌
B．呼吸缺陷型酵母菌细胞呼吸也可产生[H]
C．呼吸缺陷型酵母菌无法合成ATP
D．呼吸缺陷型酵母菌丙酮酸在细胞质基质被分解
解析：选C　酵母菌是兼性厌氧微生物，既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸。
8．(2018·福州质检)甲、乙两个三角瓶中有等量葡萄糖液，向甲加入一定量的酵母菌，向乙加入由等量酵母菌研磨过滤后获得的提取液(不含酵母细胞)。一段时间后，甲乙均有酒精和CO2的产生。下列分析错误的是(　　)
A．甲乙两个反应体系中催化酒精产生的酶种类相同
B．随着反应的持续进行，甲瓶内酶的数量可能增多
C．甲乙两个反应体系中产生等量酒精所消耗的葡萄糖量相同
D．实验结果支持巴斯德“发酵必须有酵母细胞存在”的观点
解析：选D　酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，甲、乙两个反应体系中都能产生酒精，说明都进行了无氧呼吸，而参与无氧呼吸的酶种类相同；酶是活细胞产生的，甲瓶中活的酵母菌在生长繁殖过程中会产生酶，故随反应的持续进行，甲瓶内酶的数量可能增多；酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，甲乙两个反应体系中，产生等量酒精所消耗的葡萄糖量相同；乙反应体系中不含酵母细胞，也能进行酒精发酵，故实验结果否定了巴斯德“发酵必须有酵母细胞存在”的观点。
9．(2018·宁德质检)科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如下图。下列叙述正确的是(　　)

A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
解析：选B　果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体；50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低。
10．(2018·长春普高调研)如图表示玉米种子在暗处萌发初期淀粉和葡萄糖含量的变化情况，在此环境中约经过20天左右幼苗死亡，并被细菌感染而腐烂。下列分析正确的是(　　)
A．图中表示葡萄糖变化情况的曲线是乙
B．种子萌发过程中有机物总量的变化趋势为越来越少
C．在此环境下种子萌发过程中会发生光合作用和细胞呼吸
D．幼苗被细菌感染后，便没有CO2释放
解析：选B　玉米种子在暗处萌发初期，淀粉会不断水解为葡萄糖，导致淀粉的含量下降，葡萄糖的含量上升，因此图中表示葡萄糖变化情况的曲线是甲；种子萌发过程中因细胞呼吸不断消耗有机物，所以有机物的总量越来越少；在暗处，种子萌发过程中不会发生光合作用；细菌的细胞呼吸也可释放CO2。
11．如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，相关叙述正确的是(　　)

A．条件X下葡萄糖中能量的最终去向有两处：即ATP中的化学能、散失的热能
B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和水
C．试剂甲为溴麝香草酚蓝水溶液
D．物质a产生的场所为线粒体基质和细胞质基质
解析：选D　根据产物酒精判断条件X为无氧，无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量一部分储存在酒精中，一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失；线粒体不能利用葡萄糖；检测酒精的试剂甲为酸性重铬酸钾溶液；物质a是CO2，图中无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质。
12．(2018·德阳二诊)科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠，一段时间后，测量小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，分别获得细胞内的ATP浓度数据和产热量曲线。下列分析错误的是(　　)

NaF浓度
(10－6g/mL)
ATP浓度
(10－4mol/L)
A组
0
2.97
B组
50
2.73
C组
150
1.40

A．该实验的测量指标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度
B．高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组
C．NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用
D．该实验采用了空白对照和相互对照
解析：选B　结合题意分析可知，该实验的测量指标有两个：细胞产热量和细胞内ATP的浓度。高浓度NaF组(即C组)的细胞产热量高于对照组(即A组)，细胞内ATP浓度低于对照组。从表格中数据分析可知，NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用。该实验有空白对照组A组和不同浓度的NaF实验组(B组和C组)相互对照。
二、非选择题
13．(2018·保定一模)如图表示酸雨对大豆种子萌发时能量代谢影响的实验结果，请回答：

(1)该实验的目的是：____________________________________________。
(2)种子中ATP含量属于该实验研究的________变量。为了排除无关变量的干扰，各组种子的实验应在______________________环境中进行。
(3)分析5～7天种子中ATP含量降低的原因：____________________。
(4)由图可知，酸雨可能通过______________________________阻碍大豆种子的萌发。
解析：(1)实验的自变量为不同pH的酸雨，因变量为ATP含量和呼吸速率，该实验的目的是探究不同pH的酸雨对大豆种子ATP含量和呼吸速率的影响。(2)种子中ATP含量属于该实验研究的因变量。实验的无关变量包括温度、氧气浓度、光照等，实验应在其他条件相同且适宜的黑暗环境中进行。(3)5～7天时种子代谢旺盛，细胞的分裂、分化需要消耗较多的ATP。(4)由图可知，酸雨pH越低，大豆种子ATP含量和呼吸速率越低，说明酸雨可能通过抑制种子呼吸速率，降低ATP含量来抑制种子萌发。
答案：(1)探究不同pH的酸雨对大豆种子ATP含量和呼吸速率的影响
(2)因　其他条件相同且适宜的黑暗
(3)ATP的消耗量增加
(4)抑制种子呼吸速率，降低ATP含量
14．(2017·成都二模)为探究高浓度CO2对冷藏水果细胞呼吸的影响，研究人员将等量新鲜蓝莓分别置于两个密闭的冷藏箱中，一个冷藏箱中只有普通空气(未处理组)，另一个加入等量的含高浓度CO2的空气(CO2处理组)，两组都在4 ℃条件下贮藏。以后每10天(d)取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。回答下列问题：

(1)实验过程中，0～10 d内蓝莓细胞呼吸产生ATP最多的场所是____________；10 d后未处理组蓝莓细胞呼吸的产物除了CO2外，还有________；20 d后CO2处理组蓝莓细胞产生CO2的场所是___________________________________________________________。
(2)实验结果显示，10 d后未处理组蓝莓的CO2/O2的值逐渐上升，出现这种结果的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的________作用。
解析：(1)据图可知，在0～10 d内，两个冷藏箱中CO2/O2的值基本不变，且等于1，说明该时间段内蓝莓细胞只进行有氧呼吸，因此0～10 d内蓝莓细胞呼吸产生ATP最多的场所是线粒体内膜(有氧呼吸第三阶段产生ATP最多)。10 d后未处理组蓝莓细胞呼吸既有有氧呼吸，其产物为CO2和水，又有无氧呼吸，其产物有CO2和酒精。20 d后CO2处理组冷藏箱中CO2/O2的值大于1，说明蓝莓细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，所以其产生CO2的场所有线粒体基质和细胞质基质。(2)10 d后未处理组蓝莓的CO2/O2的值逐渐上升，出现这种结果的原因是密闭冷藏箱中O2浓度逐渐降低，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强。根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的抑制作用。
答案：(1)线粒体内膜　水和酒精　线粒体基质和细胞质基质　(2)密闭冷藏箱中O2浓度逐渐降低，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强　抑制
15．(2018·大连一模)在自然界中，洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。不同植物品种对低氧胁迫的耐受能力不同。研究人员采用无土栽培的方法，研究了低氧胁迫对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响，测得第6天时根系中丙酮酸和乙醇含量，结果如下表所示。
请回答：
实验处理
结果
项目
正常通气品种A
正常通气品种B
低氧品种A
低氧品种B
丙酮酸(μmol·g－1)
0.18
0.19
0.21
0.34
乙醇(μmol·g－1)
2.45
2.49
6.00
4.00
(1)黄瓜细胞产生丙酮酸的场所是______________，丙酮酸分解产生乙醇的过程________(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为________________，低氧胁迫下，黄瓜根系细胞________受阻。
(3)实验结果表明，品种A耐低氧能力比B强，其原因可基于下图(图为对上表中实验数据的处理)做进一步解释。请在下图中相应位置绘出表示品种B的柱形图。

解析：(1)丙酮酸是细胞呼吸(有氧呼吸和无氧呼吸)第一阶段的产物，该过程的场所是细胞质基质。丙酮酸分解产生乙醇的过程属于无氧呼吸的第二阶段，此过程不能生成ATP。(2)表中信息显示：对于同一品种的黄瓜而言，低氧情况和正常通气情况下都产生乙醇，且低氧情况下黄瓜根系细胞中的乙醇含量明显高于正常通气情况下，而乙醇是无氧呼吸的产物，说明正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，低氧胁迫下，黄瓜根系细胞有氧呼吸受阻。(3)将柱形图所示的品种A的丙酮酸或乙醇的含量与表中品种A在正常通气、低氧情况下的丙酮酸或乙醇的含量对比可推知：柱形图所示的品种A的丙酮酸或乙醇的含量＝低氧情况下丙酮酸或乙醇的含量－正常通气情况下的丙酮酸或乙醇的含量，所以在绘制表示品种B的柱形图时，图中品种B的丙酮酸的含量＝0.34－0.19＝0.15(μmol·g－1)，乙醇的含量＝4.00－2.49＝1.51(μmol·g－1)，相应的图形见答案。
答案：(1)细胞质基质　不能　(2)有氧呼吸和无氧呼吸　有氧呼吸
(3)
第三讲能量之源——光与光合作用
第1课时　绿叶中色素的提取和分离(实验课)


1．绿叶中色素的提取和分离

2．色素种类及吸收光谱
色素种类
吸收光
吸收光谱图示
叶绿素(含量约占3/4)
叶绿素a
吸收红光和蓝紫光

叶绿素b
类胡萝卜素(含量约占1/4)
胡萝卜素
吸收
蓝紫光
叶黄素
3.叶绿体色素的分布和功能
(1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。
(2)功能：吸收、传递光能(四种色素)、转化光能(只有少量特殊状态的叶绿素a)。

1．注意事项及原因分析
过程
注意事项
操作目的
提取色素
选材
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
实验试剂
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
实验操作
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发
盛放滤液的试管管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
制备滤纸条
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
画滤液细线
滤液细线要直、细、齐
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一两次
使分离出的色素带清晰分明
分离滤液中色素
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
2．绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象分析
异常现象
原因分析
收集到的滤
液绿色过浅
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；
③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
滤纸条色素带重叠
①滤液细线不直；②滤液细线过粗
滤纸条无色素带
①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中

命题点(一)　色素提取和分离实验的过程与结果
1．(2016·江苏高考)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　)
A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失
解析：选B　在提取绿叶中的色素时，应先加入少量的CaCO3，再进行研磨，防止研磨过程中酸破坏叶绿素；即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素，只是滤液中色素的含量不多，分离后4条色素带较窄；若要获得总量10 mL的提取液，在研磨时应分次加入10 mL乙醇；层析完毕后应迅速记录结果，这是因为叶绿素在光下容易分解，导致色素条带很快消失，而不是随溶剂挥发消失。
2．(2015·江苏高考)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(　　)
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
解析：选ABC　根据“绿叶中色素的提取和分离实验”的实验结果可知，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ色素条带分别代表胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。由题图可知，正常光照与强光照相比，正常光照下叶绿素含量高，强光照下叶绿素含量低。强光照条件下，类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于植物抵御强光照。叶绿素a的吸收光谱的吸收峰波长约为430 nm和660 nm，叶绿素b的吸收光谱的吸收峰波长约为460 nm和640 nm。画滤液线时，首先画出一条细线，待滤液干后，再重复画一两次，目的是增加滤液线中的色素含量，以便层析后获得更清晰的色素条带。
命题点(二)　叶绿体色素的种类和功能
3．(2017·全国卷Ⅲ)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640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析：选A　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光；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；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示；叶绿素吸收640～660 nm的红光，导致水光解释放O2。
4．(2016·全国卷Ⅱ)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析：选C　提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，故黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色。
5．(2013·全国卷Ⅱ)关于叶绿素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
解析：选D　叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。叶绿素a和叶绿素b吸收的光能可用于光合作用的光反应。叶绿素a在红光区的吸收峰值高于叶绿素b。植物呈现绿色是由于叶绿素吸收绿光最少，绿光被反射出来。
[归纳拓展]　影响叶绿素合成的三大因素
光照
是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄
温度
温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成
必需元素
叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄

1．关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是(　　)
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶
D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠
解析：选C　叶绿体色素不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素；叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同，从而可以分离色素；研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶，不能加入醋酸钙；滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠，影响实验结果。
2．(2018·黄冈调研)下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，正确的是(　　)
A．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多
B．胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高
C．色素带的宽窄反映了色素在层析液中溶解度的大小
D．滤纸条上没有色素带，说明材料可能为黄化叶片
解析：选A　叶绿体色素中绿色的叶绿素含量占到3/4，所以提取液呈绿色；胡萝卜素在层析液中溶解度最大，在滤纸条上扩散速度最快，所以处于滤纸条最上方；色素带的宽窄反映了色素含量的多少；用黄化叶片进行绿叶中色素提取与分离实验时，仍然会有胡萝卜素和叶黄素的色素带。
3.如图是小明同学利用新鲜菠菜叶片做“叶绿体中色素的提取和分离实验”的结果，老师认为实验结果不理想，则产生此结果最可能的原因是(　　)
A．误用蒸馏水作提取液和层析液
B．研磨时未加入SiO2
C．实验材料自身有问题
D．研磨时未加入CaCO3
解析：选D　四种色素扩散速度大小关系为胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b；四种色素含量大小的关系为叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素。图示叶绿素a和叶绿素b含量相对较少，而叶黄素最多，胡萝卜素较多，最可能是研磨时未加入CaCO3，导致部分叶绿素被破坏。
4.(2018·广州模拟)某生物兴趣小组想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别，选择了新鲜菠菜的“绿叶”和“嫩黄叶”，做“绿叶中色素的提取和分离”实验。实验结果如图，下列判断正确的是(　　)
选项
组别
滤纸条
判断依据
A
绿叶组
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
B
嫩黄叶组
甲
叶绿素a带和叶绿素b带较宽
C
绿叶组
乙
上起的第一和第二条带较窄
D
嫩黄叶组
乙
上起的第一和第二条带较窄
解析：选A　绿叶较嫩黄叶含有更多的叶绿素a和叶绿素b。在滤纸条上，上起的第三和第四条带分别代表叶绿素a和叶绿素b，绿叶组中叶绿素a和叶绿素b所代表的两条色素带更宽。
5．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为(　　)

解析：选B　在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。
6．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断下列说法错误的是(　　)

A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
解析：选C　类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收光能增强，光反应增强，C3还原加速，叶绿体中C3的量将减少；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少。
7．(2018·临沂模拟)将在黑暗中放置一段时间的叶片均分成4小块，分别置于不同的试管中，按下表进行实验处理，其中着色最浅的叶片所在的试管是(　　)
试管编号
①
②
③
④
实验处理
CO2溶液
＋
＋
＋
＋
光照
白光
蓝光
红光
绿光
碘液
＋
＋
＋
＋
注：“＋”表示具有该条件。
A．①　　　　　　　　　　 B．②
C．③ D．④
解析：选D　在不同的光照条件下，光合作用强度不同，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光几乎不吸收，故在白光下，叶片光合作用最强，经碘液处理后，着色最深；绿光下，叶片光合作用最弱，着色最浅。
8．(2018·冀州段考)如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是(　　)

A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨
B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同
C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照
D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多
解析：选B　提取色素时加入二氧化硅是为了研磨充分，而加入碳酸钙是为了防止色素被破坏；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同；实验结果①色素带不同，可说明叶绿素合成需要光照；实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多。
9．(2017·邯郸二模)某实验小组以新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：

(1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是____________________________________。A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知在将滤纸条放入层析液时，层析液的液面所处的位置是________(填“A”或“B”)处。
(2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株的实验结果缺失第Ⅲ条色素带。
①第Ⅲ条色素带代表________，缺失第Ⅲ条色素带会导致植株对________光的吸收能力明显减弱。
②该实验小组为了研究缺失第Ⅲ条色素带的植株(甲)和正常的植株(乙)光合速率的差异，在不同的光照强度下测定了两植株的CO2吸收速率，结果如表所示：
光照强度(klx)
0
5
10
15
20
25
30
CO2吸收速率(mg·m－2·h－1)
甲
－3.6
－0.72
2.4
3.0
4.8
6.9
7.2
乙
－4.6
－1
2.4
3.6
5.8
7.9
8.8

根据表格中信息可知，更适合在强光下生活的是植株____(填“甲”或“乙”)。当光照强度为15 klx时，植株甲的光合速率______(填“大于”“小于”或“等于”)植株乙的；当光照强度为30 klx时，植株甲积累葡萄糖的速率约为________mg·m－2·h－1。
解析：(1)色素分离原理是绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。图中得到了正常的色素带，因此根据实验现象可知在将滤纸条放入层析液时，层析液的液面所处的位置是A处。(2)①第Ⅲ条色素带表示叶黄素，叶黄素主要吸收蓝紫光，缺失叶黄素会导致植株对蓝紫光吸收能力明显减弱。②两植株的CO2吸收速率代表净光合速率，比较甲、乙两组实验数据可知，更适合在强光下生活的是植株乙；当光照强度为0 klx时，植株只进行呼吸作用，植株甲的呼吸速率为3.6 mg·m－2·h－1，植株乙的呼吸速率为4.6 mg·m－2·h－1，因此当光照强度为15 klx时，植株甲的光合速率为3.0＋3.6＝6.6(mg·m－2·h－1)，植株乙的光合速率为3.6＋4.6＝8.2(mg·m－2·h－1)；当光照强度为30 klx时，植株甲CO2吸收速率为7.2 mg·m－2·h－1，根据光合作用反应方程式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O，求出积累葡萄糖的速率为(180×7.2)/(6×44)≈4.9(mg·m－2·h－1)。
答案：(1)绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢　A　(2)①叶黄素　蓝紫　②乙　小于　4.9
10．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。
实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
实验假设：______________________________________________________________。
实验步骤：
第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、_________________________
________________________________________________________________________的黄瓜幼苗。
第二步：A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。
第三步：分别从A、B两组中选取________，用________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较____________________________________________________。
实验结果预测：
(1)A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：根据题中的实验目的，可确定该实验的假设为：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗，实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液和缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时进行色素的提取和分离实验，最终比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。
答案：实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿
实验步骤：第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同　第二步：仅缺磷的完全培养液　第三步：等量叶片　无水乙醇　纸层析　A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅　实验结果预测：(2)A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或B组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿，是由于类胡萝卜素缺乏所致
第2课时　光合作用的过程和影响因素
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点
理性思维
通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力
科学探究
通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验，培养学生的实验探究能力

[基础知识·系统化]
知识点一　光合作用的探索历程
科学家
结论
普利斯特利
植物可以更新污浊的空气
英格豪斯
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
梅耶
光合作用把光能转换成化学能储存起来
萨克斯
植物叶片在光合作用中产生淀粉
恩格尔曼
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所
鲁宾和卡门
光合作用释放的氧气全部来自水
卡尔文
探明了CO2中的碳转化成有机物中碳的途径

知识点二　光合作用的过程

(1)图中：①O2，②[H]，③C3，④CO2。
(2)光反应与暗反应比较：

光反应
暗反应
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
物质
变化
H2OO2＋[H]
ADP＋PiATP
CO2＋C52C3
2C3(CH2O)＋C5
能量
变化
光能→ATP
中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能

知识点三　光合作用原理的应用
1．光合作用强度


2．影响光合作用强度的因素

[基本技能·问题化]
1．据光合作用过程图完成下列问题

(1)色素的功能是吸收、传递和转化光能，水分解为O2、[H]的场所是叶绿体类囊体薄膜。
(2)进行光反应的条件有光、色素，产物有ATP、O2和[H]。
(3)暗反应进行的场所是叶绿体基质，参与反应的物质有CO2、ATP、[H]和C5，进行的条件是多种酶。
(4)写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向。
①光合作用总反应式：
CO2＋H2O(CH2O)＋O2
②各元素的去向：
a．氧元素：H2O→O2；CO2→(CH2O)
b．碳元素：CO2→C3→(CH2O)
c．氢元素：H2O→[H]→(CH2O)
(5)光反应类囊体薄膜上产生的O2进入同一细胞的线粒体内被利用经过了4层生物膜。
2．据CO2浓度、光照强度和温度对光合作用影响图回答问题

(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是光照强度，其直接影响是使光合作用产生的[H]和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中C3还原过程的速率。
(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是温度和CO2浓度不同。

考点一光合作用的原理和过程

1．熟知光反应与暗反应的联系

(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。
(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。
2．理清光合作用中元素去向
(1)反应式(以生成C6H12O6为例)：
6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
(2)同位素标记元素转移途径：
H：
C：
O：
3．比较光合作用和化能合成作用

光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
氧化无机物放出的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物

[对点落实]
1．判断有关光合作用叙述的正误
(1)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中(×)
(2)光反应为暗反应提供[H]和H2O(×)
(3)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(×)
(4)离体叶绿体基质中添加ATP、[H](NADPH)和CO2后，可完成暗反应(√)
(5)光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的(×)
(6)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中(×)
2．下列关于植物光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．暗反应在细胞质基质中进行
B．光合作用产生的葡萄糖中的碳和氧都来自二氧化碳
C．光反应产生的ATP可以用于暗反应，也可以用于其他生命活动
D．光反应只进行能量代谢，不进行物质代谢；暗反应则刚好相反
解析：选B　暗反应的场所是叶绿体基质；光反应产生的ATP只用于暗反应，为C3还原提供能量，不能用于其他生命活动；光反应和暗反应过程中都存在能量代谢和物质代谢。
3．(2017·海南高考)关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B．人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C．叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D．硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
解析：选C　淀粉是在消化酶的作用下被水解成葡萄糖的，该过程没有ATP的生成。人体大脑活动的能量主要来自葡萄糖的有氧氧化。暗反应合成葡萄糖的过程需要光反应提供的能量。硝化细菌生成有机物的能量来自其将氨还原为硝酸的过程。
[易错提醒]　关注光合作用中的几种能量关系
(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。
(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原，不用于植物体的其他生命活动。
(3)C3还原消耗的能量不只来自ATP，还可由NADPH提供。

1．过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以采用如图分析：

(1)停止光照时：
光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：
过程①停止
↓
过程②停止
↓
过程③停止
↓
过程④停止
a.ATP不再产生
b.原有ATP仍继续分解，直至全部消耗
⇒
ADP积累，含量增加；ATP减少
a.C3不再还原成C5和(CH2O)
b.原有C5仍继续参与CO2的固定，直至全部消耗
⇒
C3积累，含量增加；C5减少

(2)停止CO2供应时：
CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：
过程④停止
↓
过程③停止
↓
过程②停止
↓
过程①停止
a.C3不再生成
b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)直至全部消耗
⇒
C5积累，含量增加；C3减少
a.ATP不再分解
b.原有ADP继续合成ATP，直至全部消耗
⇒
ATP积累，含量增加；ADP减少
2．模型法表示C3和C5等物质含量变化

[特别提醒]　分析光合作用相关物质含量变化的注意点
(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。
(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP的含量变化是一致的。
[对点落实]
4．(2014·全国卷Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　　)
A．O2的产生停止　 　 　 B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降
解析：选B　黑暗处理后，光反应停止，O2的产生也停止。ATP和NADPH是光反应的产物，同时也是暗反应的原料，黑暗处理后，ATP和NADPH的产生减少，且仍被暗反应所消耗，产生的ADP和NADP＋增多。光反应产生的ATP和NADPH减少，使得暗反应产生的C5减少，CO2的固定减慢。
5.(2017·衡水二调)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)
A．突然停止光照
B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度
D．增加光照强度
解析：选D　突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加。
[类题通法]　判断C3、C5等物质含量变化的分析思路
叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡进行分析：
(1)来路去路，则物质含量相对稳定。
(2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。
(3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。
考点二影响光合作用的环境因素及其应用

探究光照强度对光合作用强度的影响
[对点落实]
1．(2018·安徽六校联考)取生长旺盛的绿叶，用直径为1 cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)，抽出小圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中，置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下，测得各组小圆片上浮至液面所需平均时间，将记录结果绘制成曲线如图1。

(1)与a浓度相比，b浓度时小圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上[H]的生成速率________(填“快”“相等”或“慢”)，此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有____________。
(2)当CO2浓度大于c时，随着CO2浓度的增大，小圆片中有机物的积累速率________(填“加快”“不变”或“减慢”)。
(3)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中，选用40 W的台灯作为光源，通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验，根据实验结果绘制成图2曲线(X1＞0)。
①该实验的目的是__________________________________________________。
②限制B点净光合速率的主要外界因素是________，C点的含义是__________________
时光源与小烧杯之间的距离。
解析：叶圆片在被抽取出空气后沉入水底，在光照下，当光合作用产生O2大于呼吸作用消耗O2时，叶圆片会上浮。台灯距离叶片越近，光照强度越大，叶圆片的光合作用越强，叶圆片上浮的速度越快，数量越多。
答案：(1)快　叶绿体、线粒体　(2)减慢　(3)①探究光照强度对光合速率的影响　②CO2浓度　小圆片光合速率等于细胞呼吸速率(净光合速率为零)
[归纳拓展]　小圆形叶片上浮实验中的三个关注点
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。

用曲线模型分析影响光合作用的环境因素
1．光照强度
曲线模型

模型分析
曲线对应点
细胞生理活动
ATP产生场所
植物组织外观表现
图示
A点
只进行细胞呼吸，不进行光合作用
只在细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2，向外界排出CO2

AB段(不含A、B点)
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2，向外界排出CO2

B点
光合量＝呼吸量
与外界不发生气体交换

B点之后
光合量>呼吸量
从外界吸收CO2，向外界释放O2。此时植物可更新空气

应用
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能

2．CO2浓度
原理
CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成
曲线模型及分析

图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点
应用
在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率

3．温度
原理
温度通过影响酶的活性影响光合作用
曲线模型及分析

AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
B点：酶的最适温度，光合速率最大
BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零
应用
温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累

4．矿质元素
曲线模型
原理

矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等
曲线分析
应用
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降
在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高光能利用率

5．光照、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
常见曲线模型

曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高
Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度，图2为CO2浓度，图3为光照强度)
应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率

[对点落实]
2．下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是(　　)

A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态， a点右移，b点左移
C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D．图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度
解析：选B　图1和图2中的a点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度，在曲线达到最高点之前，光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素，当其中一个因素增大，要达到相同的生理状态，另一个因素在其相对较弱时即可满足，故图1中光照强度适当增大至最适状态时，a点会左移，图2中CO2浓度适当增大至最适状态时，a点也会左移；图1和图2中的b点代表光合作用的饱和点，限制因素光照强度和CO2浓度适当增大时，光合作用强度也会
增大，所需的CO2浓度和光照强度也会增大，b点右移；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素，a点和b点的光照强度相同，故a点时叶绿体中C3含量比b点多。
3．(2016·全国卷Ⅰ)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是____________。
(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高_________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明此时限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光强引起的，而非遗传物质的改变造成的。
答案：(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素即低光强引起的，而非遗传物质的改变造成的
[类题通法]　多因素对光合速率影响题目的分析方法
多因素对光合速率影响的曲线图，线的条数较多，还有可能涉及多个“点”，表面上看这类题目很复杂，但在解答这类试题时，仍然需依据单一变量原则，每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响，逐一分析即可得出正确答案。
微专题2
1．开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析

(1)曲线分析：
MN和PQ
夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减小
N～P
光合作用与呼吸作用同时进行
NA和EP
清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少
A点和E点
光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变
A～E
光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加
C点
叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象
E点
光合作用产物的积累量最大

(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)：
一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。
2．密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线

(1)曲线分析：
AB段
无光照，植物只进行呼吸作用
BC段
温度降低，呼吸作用减弱
CD段
4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度
D点
光合作用强度＝呼吸作用强度
DH段
光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象
H点
光合作用强度＝呼吸作用强度
HI段
光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止

(2)植物生长与否的判断方法：
I点低于A点
说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用＞呼吸作用，植物生长
若I点高于A点
说明光合作用＜呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长
若I点等于A点
说明光合作用＝呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长
[题点突破]
1．(2018·山东师大附中一模)下图中图1表示的是八月份某一晴天，一昼夜棉花植株CO2的吸收和释放曲线；图2表示棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。则图1中时间a、b、c、d依次发生了图2所示的哪项生理活动(　　)

A．(1)(2)(3)(4)　　　　　 B．(3)(2)(4)(1)
C．(3)(4)(1)(2) D．(4)(3)(2)(1)
解析：选D　图1曲线中横坐标以上都是光合速率大于呼吸速率，横坐标以下是光合速率小于呼吸速率或只有呼吸作用，曲线与横坐标的交点处都是光合速率等于呼吸速率。图2中(1)表示光合速率大于呼吸速率，对应图1中d、e、f点；图2中(2)表示光合速率等于呼吸速率，对应图1中c、g点；图2中(3)表示光合速率小于呼吸速率，对应图1中b点；图2中(4)表示只有呼吸作用，对应图1中a、h点。
2．夏季晴天，将装有某绿色植物的密闭玻璃罩置于室外，从凌晨0时开始，定期测定玻璃罩中某种气体含量，结果如图。下列分析正确的是(　　)

A．本实验测定的气体是CO2
B．该植物进行光合作用的起始时间是6时
C．若9时和12时合成有机物的速率相等，则9时的呼吸速率小于12时的
D．与0时相比较，24时该植物的干重减少
解析：选C　本实验测定的气体是O2；6时和18时的光合速率和呼吸速率相等，光合作用的起始时间应在6时之前；该曲线的斜率代表速率，9时的净光合速率大于12时的，若9时和12时真正光合速率相等，则9时的呼吸速率应小于12时的；24时的O2含量高于0时的，说明植物一昼夜内有机物的积累量大于零。
3．(2018·龙岩模拟)图1是生物兴趣小组在密闭的玻璃容器中进行的实验示意图(CO2传感器用于测量装置内CO2的含量)，图2表示在夏季晴朗的一天图1所示密闭玻璃容器内24 h的CO2浓度的变化，请回答下列问题：

(1)植物叶肉细胞中吸收光能的色素分布在叶绿体的______________。
(2)图1所示实验中对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现，也可通过调节____________________来实现，装置中热屏障的作用是________________。
(3)图2中代表植物光合作用强度等于呼吸作用强度的点是________________。
(4)图2中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓的原因是___________________________。
(5)利用仪器测定密闭玻璃容器内CO2含量的变化：先黑暗处理1 h，测得玻璃容器内CO2含量增加50 mg；再给以1 h的充足光照，测得玻璃容器内CO2含量比光照前减少了72 mg，则这1 h光照条件下植物光合作用固定的CO2为________mg。
解析：(1)植物叶肉细胞中吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)利用图1装置探究光照强度对光合速率影响时，对光照强度的控制可通过调节灯泡的亮度来实现，也可通过调节灯泡与热屏障(或玻璃容器)之间的距离来实现，装置中热屏障可防止光照改变密闭玻璃容器中的温度，从而改变植物光合作用强度。(3)光补偿点时，植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，图2中代表光合作用强度等于呼吸作用强度的点有D、H。(4)图2中FG段相比EF段CO2浓度下降趋缓，这是由于中午温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱，植物出现“午休”现象。(5)由题意可知，给以1 h的充足光照，测得玻璃容器内CO2含量比光照前减少了72 mg，即净光合速率是72 mg/h；“黑暗”处理1 h，测得玻璃容器内CO2含量增加50 mg，表示呼吸速率为50 mg/h，因此这1 h光照条件下植物光合作用固定的CO2为50＋72＝122(mg)。
答案：(1)类囊体薄膜上　(2)灯泡与热屏障(或玻璃容器)之间的距离　防止光照改变密闭玻璃容器中的温度，从而改变植物光合作用强度　(3)D、H　(4)中午温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱　(5)122

[真题集训——验能力]
1．(2017·天津高考)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(　　)
A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
解析：选D　光照强度低于P时，光反应强度受叶绿素含量影响较大，突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，故其光反应强度低于野生型。光照强度高于P时，暗反应强度受固定CO2酶的影响较大，突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，故其暗反应强度高于野生型。光照强度低于P时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度。P点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，故光照强度高于P小于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度，当光照强度大于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度。
2．(2015·四川高考)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是(　　)
A．Mg2＋吸收　　　　　　 B．O2扩散
C．光能转换 D．DNA复制
解析：选B　Mg2＋进入叶绿体的方式是主动运输，需要载体蛋白的参与。O2能通过自由扩散跨膜运输，不需要蛋白质的参与。光能转换过程需要多种酶的参与，大多数酶的化学本质为蛋白质。DNA的复制过程需要DNA聚合酶的参与，DNA聚合酶的化学本质是蛋白质。
3．(2015·海南高考)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A．降低至一定水平时再升高
B．持续保持相对稳定状态
C．降低至一定水平时保持不变
D．升高至一定水平时保持相对稳定
解析：选C　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度保持不变。
4．(2016·全国卷Ⅲ)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：

对照组
实验组一
实验组二
实验组三
实验组四
实验处理
温度(℃)
36
36
36
31
25
相对湿度(%)
17
27
52
52
52
实验
结果
光合速率(mg
CO2·dm－2·h－1)
11.1
15.1
22.1
23.7
20.7
回答下列问题：
(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是____________，其依据是___________________________；并可推测，____________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中，若适当提高第______组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是________________________________________________________________________。
(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程______(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，______(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
解析：(1)根据表格信息可知，对照组、实验组一、实验组二在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大；实验组二、实验组三、实验组四在相同湿度条件下，随温度的变化，光合速率变化不大。因此可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是湿度。根据上述结论，增加麦田环境的相对湿度可提高小麦的光合速率，降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)与实验组四相比，实验组三的温度高6 ℃，光合速率有所提高，说明实验组四的环境温度未达到光合作用的最适温度，故适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白，不需要消耗ATP。
答案：(1)湿度(或相对湿度)　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加　(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度　(3)不需要　不需要
5．(2015·全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是____________________，C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要__________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着____________________的增加，使光下产生的____________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析：(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案：(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．下图表示绿色植物细胞中叶绿体内所发生的生理过程的图解，下列分析错误的是(　　)

A．a为H2O，b为C3 B．c为O2
C．d为(CH2O) D．e与f为ATP与[H]
解析：选A　据图分析可知，a代表光反应的原料H2O、b代表暗反应的原料CO2；c代表由光反应产生，能释放出去，且不用于暗反应的物质，为氧气；d代表由暗反应产生，且不用于光反应的物质，为(CH2O)；e与f代表由光反应产生，且用于暗反应的物质，为ATP和[H]。
2．下列关于影响光合速率因素的说法，错误的是(　　)
A．叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收有差异，故在不同波长光照下光合速率有差异
B．在一定的光照强度范围内，随光照强度增强，在相同时间内光反应产生的ATP和[H]数量增多
C．在一定CO2浓度范围内，CO2浓度会影响C3的合成
D．温度变化只影响暗反应阶段
解析：选D　光反应和暗反应都有酶的参与，酶的活性与温度相关联，因此，温度对光反应和暗反应都有影响。
3．将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(　　)
A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
解析：选A　光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气。叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光。水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP。
4．(2018·江淮名校联考)科学家提取植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程(如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是(　　)

选项
场所
光照
CO2
ATP
[H]
C5
A
基质
－
＋
－
＋
＋
B
基粒
＋
＋
－
－
＋
C
基质和基粒
－
＋
－
－
－
D
基质和基粒
＋
＋
－
－
＋

解析：选D　光合作用分光反应和暗反应两大阶段，光反应在基粒上进行，需要光照；暗反应进行时需要光反应提供[H]和ATP，需要叶绿体基质中的C5和大气中的CO2的参与。
5．(2018·临沂一模)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。有关分析错误的是(　　)

A．图中A为氧气，可部分释放到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
解析：选B　水的光解产物是氧气和H＋，若光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气会部分释放到空气中；图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中。
6．2,6­二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6­二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
解析：选C　依据题中信息判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生，有O2释放；而类囊体是光合作用光反应阶段进行的场所，故该实验说明光反应能产生还原剂和O2。
7．如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关判断错误的是(　　)

A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B．c为ATP，f为[H]
C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性
D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转化成活跃的化学能
解析：选B　图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成；18O2HOC18O2(CHO)；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用。
8．(2018·唐山一模)某生物小组在适宜条件下用一密闭的无色透明玻璃钟罩培养番茄幼苗，在实验过程中(　　)
A．叶绿体中C5含量减少
B．装置中O2浓度一直升高
C．净光合速率逐渐减小到0
D．装置中CO2浓度逐渐降低到0
解析：选C　实验开始时，光合作用强度大于呼吸作用强度，但是由于玻璃罩是密闭的，所以随着光合作用的进行植物体外的CO2被消耗至很低，主要由自身的呼吸作用提供，净光合速率逐渐减小到0。由于CO2浓度逐渐降低，叶绿体中C5含量增加。装置中O2浓度不可能一直升高，CO2浓度逐渐降低，但是达不到0。
9．在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)
A．红光，ATP下降　　 B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降 D．绿光，C5上升
解析：选C　叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反应增强，ATP、[H]、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反应减弱，ATP、[H]、C5含量减少，ADP、C3含量增多。
10．如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是(　　)

A．AB段，叶肉细胞CO2固定速率增加
B．BC段，叶片的净光合速率等于零
C．AB段，CO2固定速率比C3的还原速率快
D．BC段，可能是有关酶量限制了光合速率
解析：选B　AB段，随叶肉细胞间隙的CO2相对浓度升高，CO2的固定加快，C5消耗增多，含量下降；BC段，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零；AB段，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快；BC段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率。
11.(2018·南宁一模)用一定强度的光束照射一株正常生长的绿色植物，测定光束照射前后植物吸收CO2和释放O2量的变化，结果如图所示。对该图的分析正确的是(　　)
A．开始照射前，光反应和暗反应均无法进行
B．结束照射后，光反应和暗反应迅速同步增强
C．开始照射后，暗反应限制了光合速率
D．结束照射后，光反应和暗反应迅速同步减弱
解析：选C　据图可知，开始照射前，光反应与暗反应正常进行，并且是同步的。开始照射后，光反应迅速加快产生大量的O2，随后产生O2的曲线迅速下降，说明此时暗反应限制了光合速率。结束照射后，光反应迅速减弱，而暗反应则缓慢减弱，最后两反应同步进行。
12.(2018·枣庄调研)植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是(　　)
A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只是线粒体
B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶·h)
C．在一昼夜中，将该植物叶片置于c点光照强度条件下11 h，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg
D．已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，则图中b点将向右移，c点将向左下移动
解析：选A　在a点所示条件下，细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体；a点的纵坐标表示呼吸速率；c点光照强度下，11 h光照每100 cm2叶片吸收CO2的量为11×10＝110 mg，晚上每100 cm2叶片细胞呼吸释放CO2的量为13×5＝65 mg，一昼夜每100 cm2叶片净吸收CO2量为45 mg；将温度提高到30 ℃，真正光合速率降低，细胞呼吸速率增大，净光合速率降低，c点将向左下移，光补偿点b点向右移。
二、非选择题
13．(2018·赣州一模)1937年植物学家赫尔希发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚叫噪酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：
溶液种类
A试管
B试管
C试管
D试管
叶绿体悬浮液
1 mL
—
1 mL
—
DCPIP
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液
4 mL
5 mL
4 mL
5 mL
光照条件
光照
光照
黑暗
黑暗
上层液体颜色
无色
蓝色
蓝色
蓝色

(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是______________，这些氢在暗反应的________过程中被消耗。
(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是__________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是__________________。
(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要________，设置B和D试管的目的是为了说明DCPIP______________________。
(4)实验结束后A组试管中叶绿体________(填“有”或“没有”)糖类的产生，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反应中用于三碳化合物的还原过程。(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡产生。(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。(4)氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应，并且实验条件为“密闭条件”，没有二氧化碳的供应，因此实验结束后A组试管中叶绿体没有糖类的产生。
答案：(1)类囊体薄膜　C3的还原
(2)避免叶绿体吸水涨破　有气泡产生
(3)光照　在光照和黑暗条件下自身不会变色
(4)没有　氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应(或密闭环境中没有CO2)
14．大气CO2浓度增加不仅导致全球气候变暖，也影响植物光合作用。为研究高浓度CO2对水稻光合作用的影响，测定了不同CO2浓度下处于抽穗期水稻不同时刻的净光合速率的变化，如下图所示。回答下列问题：

(1)依据上述实验结果，在环境浓度CO2条件下，9：30时限制水稻光合作用的环境因素是_______________________________________________________________(答两点)。
(2)环境浓度CO2和高浓度CO2条件下，水稻的净光合速率不同。要了解两种CO2浓度下不同时刻光合速率的变化，还要进行的实验是____________________________________。
(3)若在环境浓度CO2和高浓度CO2条件下，呼吸速率差异不明显。与环境浓度CO2相比，在高浓度CO2条件下，相同时刻水稻的光反应速率________(填“较高”“相同”或“较低”)，其原因是__________________________________________________________。
解析：(1)题图显示在环境浓度CO2和高浓度CO2条件下的净光合速率不同，而且9：30—11：30净光合速率逐渐增加，因此9：30时限制水稻光合作用的环境因素是CO2浓度、光照强度等。(2)实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此要了解两种CO2浓度下不同时刻光合速率的变化，还需要进行的实验是：在黑暗条件下，测定不同时刻呼吸速率。(3)题图显示在环境浓度CO2条件下的净光合速率低于高浓度CO2条件下的净光合速率。若在环境浓度CO2和高浓度CO2条件下，呼吸速率差异不明显，则与环境浓度CO2相比，在高浓度CO2条件下，相同时刻水稻的光反应速率较高，其原因是高浓度CO2条件下水稻暗反应速率加快，需光反应提供[H]和ATP增多，光反应增强。
答案：(1)CO2浓度、光照强度(或温度)　(2)在黑暗条件下，测定不同时刻呼吸速率　(3)较高　高浓度CO2条件下水稻暗反应速率加快，需光反应提供[H]和ATP增多，光反应增强
15．某科研人员研究了日光温室中的黄瓜不同叶位叶片的光合作用。

甲
叶位
基粒厚度(μm)
片层数
上位叶
1.79
10.90
中上位叶
2.46
17.77
基部叶
3.06
17.91
　　　　　　　　　　　　　　　乙
(1)研究者分别测定日光温室中同一品种黄瓜________叶片的光合速率，实验结果如甲图所示。据图可知，光合速率从大到小排列的叶片顺序依次为________________。研究者推测，这与叶片中叶绿体的发育状况不同有关。
(2)为了证实(1)的推测，研究者进一步观察不同叶位叶片的叶绿体超微结构，得到乙表所示结果。
①实验结果表明，不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果________(填“完全一致”或“不完全一致”)。
②叶绿体中对光能的吸收发生在______________(场所)，虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对________环境的一种适应，但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测，除了叶龄因素外，光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。
(3)为了证实(2)中的推测，可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率，与(1)的结果相比较，若____________________________，则证实这一推测成立。
(4)根据上述研究结果，请你为温室栽培提高黄瓜产量，提出两点可行建议：
①____________________；②____________________。
解析：(1)分析图甲可知，研究者分别测定了日光温室中同一品种黄瓜不同叶位叶片的光合速率；据图可知，光合速率从大到小排列的叶片顺序依次为中上位叶、上位叶和基部叶。(2)①综合分析曲线图和表中信息可知，上位叶、中上位叶和基部叶的基粒厚度和片层数依次增加，而光合速率由小到大却依次为基部叶、上位叶和中上位叶，因此不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果不完全一致。②叶绿体中的光合色素对光能的吸收发生在类囊体薄膜(基粒)上；由于叶片相互遮挡导致基部叶片接受的光照强度较弱，所以基部叶的叶绿体超微结构特征是对弱光的一种适应。(3)为证实“光合速率的差异还与叶片接受的光照强度不同有关”这一推测，可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率，与(1)的结果相比较，若不同叶位叶片光合速率的差异减小，则可证实这一推测成立。(4)根据上述研究结果，可通过摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光等措施，以提高温室栽培黄瓜的产量。
答案：(1)不同叶位　中上位叶、上位叶和基部叶
(2)①不完全一致　②类囊体薄膜(基粒)　弱光
(3)不同叶位叶片光合速率的差异减小
(4)①摘除基部叶(或“衰老叶片”)　②适当补光
第3课时　光合作用与细胞呼吸的关系

考点一光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系

1．比较法助记光合作用和有氧呼吸的区别
项目
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物→有机物
有机物→无机物
能量变化
光能→化学能(储能)
稳定的化学能→活跃的化学能(放能)
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物，释放能量，供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行

2．图解法助记光合作用与细胞呼吸的联系

[对点落实]
1．判断下列有关叙述的正误
(1)适宜光照下，在叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(√)
(2)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×)
(3)光合作用的光反应产生的ATP用于C3还原、CO2的固定及物质运输等过程(×)
(4)细胞呼吸产生的ATP也可用于暗反应中C3的还原(×)
2．(2017·全国卷Ⅱ)下图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是________、________、________、________，[H]代表的物质主要是________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是__________________________________________。
解析：(1)由分析可知，图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2；②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的反应物NADP＋；③是生成ATP的原料ADP＋Pi；④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5；图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。
答案：(1)O2　NADP＋　ADP＋Pi　C5　NADH(或还原型辅酶Ⅰ)　(2)C和D　(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸

1．从元素转移角度分析光合作用与细胞呼吸的联系
元素
流动过程
C
CO2(CH2O)丙酮酸CO2
O
H2O O2H2O
H
H2O[H](CH2O)
[H] ⅢH2O
2．光合作用与细胞呼吸中[H]与ATP的来源及去路分析
(1)[H]的来源和去路比较：

(2)ATP的来源与去路比较：

[特别提醒]　光合作用中的[H]为NADPH，细胞呼吸中[H]为NADH。
[对点落实]
3．(2018·三亚模拟)下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中CO2和[H]的变化，相关叙述正确的是(　　)

A．过程①发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程④发生在线粒体的内膜上
B．过程⑦发生在线粒体中
C．过程⑤⑥均需要[H]和ATP的参与
D．过程①③产生的[H]是相同的物质，过程⑧在线粒体中进行
解析：选A　过程①表示光合作用的光反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程④表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体的内膜上；过程⑦表示细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；过程⑤是CO2的固定，不需要[H]和ATP的参与；过程①③产生的[H]是不同的物质，过程⑧是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体中。
4．将盆栽植物天竺葵浇上含18O的水后，置于密闭的玻璃钟罩内，再把整个装置放在室外阳光下，并保持适宜的温度条件。一周后，玻璃钟罩内的空气及天竺葵中下列哪些物质可能含有18O(　　)
①O2　②水蒸气　③CO2　④葡萄糖　⑤氨基酸　⑥脂肪
A．①②中含有，③④⑤⑥中没有
B．①②③中含有，④⑤⑥中没有
C．①②③④中含有，⑤⑥中没有
D．①②③④⑤⑥中都可能含有
解析：选D　植物体内的水能够通过蒸腾作用以水蒸气的形式散发到空气中，水还可经过光合作用生成氧气，存在于周围的空气中；植物体内水中的氧经呼吸作用转移到二氧化碳中，二氧化碳也会释放到周围的空气中；二氧化碳中的氧，通过光合作用又可转移到葡萄糖中，而葡萄糖经转化可形成脂肪和氨基酸，从而18O可进入脂肪和氨基酸等有机物中。
[归纳拓展]
C18O2、18O2、HO在光合作用和细胞呼吸中转移途径的分析
(1)葡萄糖参与的有氧呼吸与光合作用反应式：
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O
②光合作用：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
(2)转移过程：


考点二光合速率、呼吸速率及其相互关系

[典型图示]　光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析

[问题设计]
(1)“三率”的表示方法：
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应CO2量，也称为表观光合速率。
③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD对应的CO2总量。
(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。
(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。
(4)图1中B对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。
[对点落实]
1．(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(　　)

A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
解析：选D　从第二幅图的曲线中可以看出，光合作用的最适温度为30 ℃左右，呼吸作用的最适温度为55 ℃左右，因此呼吸作用的最适温度比光合作用的高；从第一幅图的曲线中可以看出，净光合作用的最适温度为25 ℃左右；通过第二幅图的曲线，可以看出在0～25℃范围内，光合作用曲线变化明显大于呼吸作用曲线；植物总光合作用大于呼吸作用时，即净光合作用大于0时，适合植物的生长，从图中可以看出，适合该植物生长的温度范围是－10～45 ℃。
2．在自然光照下，有些植物的光合速率并不能达到最大值，需要进行适当的遮光处理。某科研人员为了探究适合某种草莓种植的遮光程度，进行了相关实验，结果如图所示。回答下列相关问题：

(1)草莓的种类属于该实验的________变量，该科研人员在选择该种草莓植株时，应考虑的因素有____________________________。
(2)不遮光组与遮光Ⅰ或Ⅱ组相比，植株干重较小，试分析原因：______________
________________________________________________________________________。
(3)若遮光程度大于Ⅱ时，植株干重会逐渐降低，则可以确定最适宜遮光程度的范围为________，据上所述，若要得到最适遮光程度应如何继续实验？_____________________。
(4)将实验所用草莓置于无光、30℃的环境中，测得草莓植株释放CO2的速率为8 mg/h，而置于适宜遮光程度、30 ℃的环境中，测得草莓植株吸收CO2的速率为36 mg/h。假设光合作用产生的有机物为葡萄糖，呼吸作用消耗的有机物也是葡萄糖，据此可以判断该草莓植株在适宜遮光程度、30 ℃的环境中光合作用每小时产生葡萄糖________mg。
解析：(1)该实验的目的是探究适合某种草莓种植的遮光程度，自变量是光照强度或遮光程度，如草莓的种类等对实验结果有影响的因素均属于无关变量。无关变量应保持一致，所以该实验选择的该种草莓植株生长状况和大小等要相同。(2)对于草莓而言，与遮光Ⅰ或Ⅱ组相比，不遮光时的光照强度过强，导致叶面温度过高，蒸腾作用增大，引起部分气孔关闭，植株从外界吸收的CO2减少，致使光合速率降低，所以植株干重较小。(3)若遮光程度大于Ⅱ时，植株干重会逐渐降低，说明最适宜遮光程度在Ⅰ～Ⅱ范围内。在确定最适宜遮光程度范围(Ⅰ～Ⅱ)的前提下，要得到最适遮光程度，应在遮光度Ⅰ～Ⅱ之间增加若干组实验。(4)无光、30℃的环境中，该草莓植株释放CO2的速率表示呼吸速率，为8 mg/h；置于适宜遮光程度、30℃的环境中，该草莓植株吸收CO2的速率为36 mg/h，该数值表示净光合速率。依据“净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率”可知，该草莓植株的实际光合速率即固定CO2的速率为44 mg/h，折算成葡萄糖为30 mg/h。
答案：(1)无关　生长状况和大小等要相同　(2)光照过强，导致叶面温度过高，蒸腾作用增大，引起部分气孔关闭，植株从外界吸收的CO2减少，致使光合速率降低　(3)Ⅰ～Ⅱ　在遮光度Ⅰ～Ⅱ之间增加若干组实验　(4)30
[归纳拓展]　
解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息
(1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。
(2)光照下吸收CO2量应为净光合量。
(3)光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
(4)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。只有净光合量＞0植物才能生长。

光合速率的测定
1．气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积

[实验原理]
(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。
(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
2．叶圆片称重法——测定有机物的变化量
[实验原理]　测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。

净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
3．半叶法——测定光合作用有机物的产生量
[实验原理]　将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
4．黑白瓶法——测溶氧量的变化
[实验原理]　将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
[对点落实]
3．(2018·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　　)

A．甲、乙装置水滴都左移
B．甲、乙装置水滴都右移
C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移
D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
解析：选B　根据题意可知，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合强度大于呼吸强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合强度小于呼吸强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合强度等于呼吸强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移。
4．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)(　　)

A．(3y－2z－x)/6　　　 B．(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3
解析：选A　分析题意可知，10时到16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。
5.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示_________________________。
解析：如图所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝MB－MA就是B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。
答案：B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
6．(2017·保定模拟)某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是(　　)
光照强度(klx)
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg·L－1)
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量(mg·L－1)
3
3
3
3
3
3
A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h)
D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不会增加
解析：选B　黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧；光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21 mg/(L·24 h)；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合速率不会增加。

[真题集训——验能力]
1．(2016·四川高考)叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是(　　)
A．O2的产生　　　　　　 B．H2O的生成
C．[H]的消耗 D．ATP的合成
解析：选A　叶肉细胞中O2的产生只能发生在叶绿体的类囊体薄膜上；叶肉细胞中H2O的产生可以发生在线粒体内膜、核糖体、高尔基体等处；叶肉细胞中[H]的消耗可以发生在线粒体内膜、叶绿体基质等处；叶肉细胞中ATP的合成可以发生在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 、叶绿体类囊体薄膜上。
2．(2014·全国卷Ⅱ)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是(　　)
A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物
B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与
C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供
D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量
解析：选C　光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。光合作用中叶绿素吸收光能的过程不需酶的参与。乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的。病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。
3．(2015·海南高考)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 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C．叶温为25 ℃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 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
解析：选D　植物光合作用所需要的能量都来自太阳能；分析曲线可知，叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高；光合与呼吸作用强度的差值即净光合速率，叶温为25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙；叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值相等，均大于0。
4．(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率_______________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2，但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________。
解析：(1)甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后两种植物的光合速率都降低的原因是植物在光下光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，总体上两种植物都要从小室中吸收CO2，因此，小室中的CO2浓度会降低，从而影响两种植物的光合速率。从题干获知，甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物，因此，当甲种植物的净光合速率为0时，对于乙种植物来说，外界的CO2浓度是超过其CO2补偿点的，乙种植物的光合速率一定大于呼吸速率，即净光合速率大于0。(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水发生在有氧呼吸过程中，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。
答案：(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低　大于0
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
5．(2016·全国卷Ⅱ)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
注：*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是____________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草________________________________________________________________________。
解析：(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。
答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用　不可靠的　(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·唐山一模)下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是(　　)
A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料
B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料
C．两者产生气体的阶段都有水参与
D．两者产生气体的阶段都与生物膜有关
解析：选D　光合作用光反应阶段的产物O2可作为有氧呼吸第三阶段的原料；有氧呼吸第三阶段的产物H2O可作为光合作用光反应阶段的原料；光合作用光反应可将H2O分解产生O2，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2；光合作用光反应将H2O分解产生O2的场所是类囊体薄膜，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2的场所是线粒体基质。
2．(2018·绵阳二诊)下列对在一定条件下某叶肉细胞内叶绿体和线粒体有关生理活动的叙述，正确的是(　　)
A．光照下叶绿体和线粒体直接为对方利用的物质有O2、CO2和葡萄糖
B．光照下两者在发生氧化反应时都释放能量供各项生命活动利用
C．若突然增加光照强度，则短时间内叶绿体中化合物C5比ADP先减少
D．若突然增加CO2浓度，则短时间内叶绿体中化合物C3比ADP先增加
解析：选D　细胞呼吸时线粒体能利用的底物是丙酮酸，不是葡萄糖；光反应中产生的ATP只能提供给暗反应；若突然增加光照强度，则短时间内产生的ATP和[H]增加，三碳化合物的还原加快，C3的还原消耗ATP，生成ADP和C5，则短时间内叶绿体中化合物C5与ADP同时增加；若突然增加CO2浓度，CO2的固定加快，C3先增多，C3还原消耗ATP生成ADP，则短时间内叶绿体中C3比ADP先增加。
3．下列物质转化过程会发生在人体内的是(　　)
A．H2O中的O转移到O2中
B．CO2中的C转移到C6H12O6中
C．O2中的O转移到H2O中
D．C6H12O6中的H转移到C2H5OH中
解析：选C　人体内不发生光合作用，H2O中的O通过光反应转移到O2中，CO2中的C通过暗反应转移到C6H12O6中；O2中的O转移到H2O中属于有氧呼吸过程，人体内可以进行有氧呼吸；C6H12O6中的H转移到C2H5OH中，属于产生酒精的无氧呼吸过程，人体细胞无氧呼吸产生乳酸，而不产生酒精。
4．(2018·莆田模拟)如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，有关说法错误的是(　　)

A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜
B．光合作用过程中[H]来源于①过程中水的光解，用于③过程C3的还原
C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸
D．②、④过程中产生ATP最多的是④过程
解析：选D　根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体膜上的水光解过程；①过程生成的[H]和ATP用于暗反应，b是CO2，则③过程是C3的还原；细胞呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸；有氧呼吸过程中水生成阶段产生ATP的量最多，即图示中的②过程。
5．下图是H元素随化合物在生物体内的转移过程，以下对其分析错误的是(　　)

A．H元素经①→②转移到葡萄糖中，经历了光反应和暗反应
B．H元素经④→③转移到水中，转变过程发生的主要场所为线粒体
C．H元素经④→⑤的过程一般在无氧条件下才能发生
D．图中产生ATP且能为其他的生命活动提供能量的是①③④
解析：选D　①→②过程为光合作用，其中①为水光解产生[H]和ATP，为光反应，②为暗反应合成葡萄糖；④→③过程为有氧呼吸，发生场所主要为线粒体，还有细胞质基质；葡萄糖经④→⑤过程产生乳酸或酒精，为无氧呼吸，一般发生在无氧条件下；①过程光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能为生物体的其他生命活动提供能量。
6．(2017·无锡二模)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⑤⑥⑦密切相关，与③无直接关系
C．蓝藻细胞中③发生在类囊体薄膜上，④发生在叶绿体基质中
D．叶肉细胞内③中O2的产生量小于⑥中O2的消耗量，则该细胞内有机物的总量将减少
解析：选C　Mg是合成叶绿素的成分，光合作用光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺Mg则叶绿素的合成受阻，首先会受到显著影响的生理过程是③(光反应过程)。一般情况下，植物细胞吸收无机盐的方式(②)是主动运输，需要消耗能量，故与⑤⑥⑦(细胞呼吸过程)密切相关，与③(光反应过程)无直接关系。蓝藻细胞是原核细胞，没有叶绿体，因此也没有类囊体。图中光反应过程(③)中O2的产生量小于有氧呼吸过程(⑥)中O2的消耗量，则该叶肉细胞净光合作用量衰老的细胞。
④分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。
⑤细胞分裂能力强的体细胞>细胞分裂能力弱的体细胞。

细胞分化与干细胞是科学研究的热点，也是高考命题的重要素材，这体现了关注人体健康的命题主旨之一。
[对点落实]
3．研究表明，导致白血病的原因是造血干细胞增殖失控、分化障碍、凋亡失控等，患者体内常出现大量肿瘤白细胞。下列叙述错误的是(　　)
A．造血干细胞的增殖方式是有丝分裂
B．与正常白细胞相比，肿瘤白细胞的蛋白质种类和数量存在差异
C．造血干细胞增殖失控是基因突变的结果
D．造血干细胞凋亡失控与基因的表达无关
解析：选D　造血干细胞属于体细胞，其增殖方式是有丝分裂；肿瘤白细胞是异常分化的细胞，是细胞内基因异常表达的结果，与正常白细胞相比，其蛋白质的种类和数量存在差异；造血干细胞增殖失控是原癌基因与抑癌基因突变造成的；细胞凋亡是细胞在基因控制下自动结束生命的过程，与基因的表达有关。
4．(2018·滨州模拟)如图表示人体内干细胞的增殖分化。下列有关叙述正确的是(　　)

A．干细胞与白细胞的基因型不同，但合成的mRNA和蛋白质的种类相同
B．血小板和红细胞内遗传信息的流动方向是DNA→DNA→RNA→蛋白质
C．图示所有的细胞中，干细胞具有细胞周期，而且其分裂能力较强
D．白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，这是因为细胞膜具有选择透过性
解析：选C　干细胞与白细胞的基因型相同，但合成的mRNA和蛋白质的种类不同；人成熟的红细胞与血小板没有细胞核；图示细胞中，除干细胞外，都是高度分化的细胞，失去了分裂能力；白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，这是因为细胞膜具有流动性。
[归纳拓展]　细胞分化的三个关键点
(1)细胞分化的标志：
①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
(2)分化细胞表达的基因：
①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。
(3)细胞分化的“变”与“不变”：
①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
考点二细胞的衰老、凋亡和癌变

1．巧记细胞衰老的特征

2．熟悉细胞凋亡的三种类型
(1)个体发育中细胞的编程性死亡。
(2)成熟个体中细胞的自然更新。
(3)被病原体感染细胞的清除。
3．图解细胞癌变的原理及特征
(1)细胞癌变的原理：

(2)癌细胞的特征：
“不死”
在适宜条件下能无限增殖
“变态”
形态结构发生改变(各种形态―→球形)
“扩散”
细胞表面的糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，易在体内扩散和转移

[对点落实]
1．(2018·桂林模拟)正常情况下，甲胎蛋白(AFP)主要来自胚胎的肝细胞，胎儿出生后约两周AFP从血液中消失。但慢性肝炎、肝硬化患者的肝细胞再生时，AFP会升高，尤其当肝细胞发生癌变时，AFP会持续性显著增高，所以当血液中该指标超过正常值时需要进一步检查，以确认体内是否出现了癌细胞。下列有关叙述正确的是(　　)
A．肝细胞中的内质网和高尔基体会参与AFP的加工和运输
B．可以推测当肝细胞的分裂周期变长时，AFP合成会增加
C．指导合成AFP的基因属于原癌基因，发生突变后才表达
D．肝细胞发生癌变后，因细胞膜上糖蛋白增多而容易扩散
解析：选A　甲胎蛋白(AFP)主要来自胚胎的肝细胞，胎儿出生后约两周AFP从血液中消失，说明甲胎蛋白是由肝细胞分泌到血液中的分泌蛋白，需要内质网和高尔基体的加工；慢性肝炎、肝硬化患者的肝细胞再生时，AFP会升高，尤其当肝细胞发生癌变时，AFP会持续性显著增高，说明当肝细胞的分裂周期变短时， AFP合成会增加；甲胎蛋白在胎儿出生两周才消失，说明指导合成AFP的基因在突变前也表达了；肝细胞发生癌变后，因细胞膜上糖蛋白减少而容易扩散。
2．(2018·石家庄模拟)细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用
B．细胞坏死最终细胞以细胞膜破裂，胞浆外溢而死亡
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D．在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的
解析：选D　细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用。由图可知，细胞坏死是细胞膜被破坏，胞浆外溢造成死亡。吞噬细胞吞噬凋亡小体后在细胞内的溶酶体中将其消化。成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的。
[类题通法]　“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死
(1)从方式看
(2)从结果看

癌症的防治是社会关注的重点，结合细胞结构和代谢考查癌症的致病原理、癌细胞的特点和防治措施是高考命题的热点。
[对点落实]
3．(2018·安阳一模)肿瘤标志物热休克蛋白90α(Hsp90α)可用于肝癌患者的检测，该蛋白不仅在细胞内和细胞表面发挥重要作用，还可分泌到细胞外。肿瘤病人血浆中的Hsp90α含量越高，肿瘤的恶性程度越高，且更易转移。下列有关Hsp90α叙述，正确的是(　　)
A．Hsp90α是由其他相关基因突变后合成的异常蛋白质
B．阻碍细胞内Hsp90α的活性可抑制肿瘤细胞的转移
C．Hsp90α分泌到细胞外，离不开核糖体和线粒体的作用
D．抑制Hsp90α合成基因的表达不利于人体健康
解析：选A　根据题干信息可知，热休克蛋白90α(Hsp90α)是肿瘤标志物，即只有癌细胞中才有该蛋白质的表达，而癌细胞是基因突变的结果，因此该蛋白质是由其他相关基因突变后合成的异常蛋白质；血浆中的Hsp90α含量越高癌细胞越易转移，但不能由此判断Hsp90α的活性与癌细胞转移之间的关系；Hsp90α分泌到细胞外，离不开高尔基体和线粒体的作用，与核糖体无关；抑制Hsp90α合成基因的表达有利于人体健康。
4．肿瘤药物靶向输送治疗癌症的机理如图。下列叙述正确的是(　　)

A．恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量少，细胞呼吸速率加快
B．细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移
C．细胞癌变与细胞凋亡都是基因选择性表达的结果，前者是异常表达，后者是正常表达
D．要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂前期纺锤体形成时
解析：选B　恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量多，细胞呼吸速率快；细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移；细胞癌变是基因突变的结果，细胞凋亡是基因选择性表达的结果；要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂间期DNA复制时。
[易错提醒]　准确辨析细胞生命历程中的三个“例外”
(1)除细胞癌变发生了遗传信息改变外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均未改变遗传信息。
(2)除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均对生物体有积极意义。
(3)除细胞坏死外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡、癌变均与基因有关，即受基因控制。

[真题集训——验能力]
1．(2017·江苏高考)下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是(　　)
A．细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱
B．衰老细胞中各种酶的活性显著降低
C．细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定
D．癌细胞无接触抑制特征
解析：选B　细胞分裂能力会随细胞分化程度的提高而减弱；衰老细胞中多种酶的活性显著降低，但有些酶的活性会提高；细胞凋亡有利于清除多余的、受损的细胞，有助于机体维持自身的稳定；癌细胞的细胞膜由于糖蛋白减少，会失去接触抑制特征。
2．(2016·江苏高考)下列关于细胞的分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是(　　)
A．线虫发育过程中细胞数量减少，是细胞衰老死亡的结果
B．恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性，所以不易被化疗药物杀死
C．人的造血干细胞是全能干细胞，可以分化为多种细胞
D．体外培养时，儿童的成纤维细胞传代次数多于成人的成纤维细胞
解析：选D　线虫发育过程中细胞数量减少是细胞凋亡的结果；不同的化疗药物作用机理不同，但都可以将恶性肿瘤细胞杀死，同时也能杀死正常细胞，故化疗时需控制好时间周期；人的造血干细胞是多能干细胞，可分化为各类血细胞；人的体细胞一般能够分裂50～60次，儿童的成纤维细胞在体内分裂的次数少于成人的，故体外培养时儿童的成纤维细胞传代次数多于成人的成纤维细胞。
3．(2016·天津高考)在培养人食管癌细胞的实验中，加入青蒿琥酯(Art)，随着其浓度升高，凋亡蛋白Q表达量增多，癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是(　　)
A．为初步了解Art对癌细胞的影响，可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B．在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art，可确定Art能否进入细胞
C．为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，须设置不含Art的对照实验
D．用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠，可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
解析：选D　癌细胞的形态结构与正常细胞相比发生了变化，因此可以用显微镜观察癌细胞的形态变化，了解Art对癌细胞的影响；用同位素标记Art，通过检测其放射性，可确定Art是否进入细胞；要检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，应设置不含Art的对照实验；不能通过饲喂的方式来检测凋亡蛋白Q的作用，因为其化学本质为蛋白质，饲喂后会在相关消化酶的作用下被分解，失去其功效。
4．(2015·海南高考)关于人体造血干细胞的叙述，错误的是(　　)
A．造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异
B．造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的
C．健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中
D．造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同
解析：选B　造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异，是基因选择性表达的结果；哺乳动物成熟红细胞没有细胞核与各种细胞器，造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是不可逆的；健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中；造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同，是细胞在生理方面的差异性。
5．(2015·山东高考)关于细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)
A．胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因
B．原癌基因与抑癌基因在正常细胞中不表达
C．真核细胞不存在无丝分裂这一细胞增殖方式
D．细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变
解析：选A　细胞凋亡是基因控制的编程性死亡，每个细胞中均含有与凋亡有关的基因。原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，正常细胞的生长和分裂就是由原癌基因和抑癌基因来调控的。真核细胞的增殖方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。细胞分化的本质是基因的选择性表达，在分化过程中，蛋白质的种类和数目均发生变化，进而引起细胞形态、结构的改变。
6．(2014·安徽高考)分别用β­珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见下表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是(　　)
探针
细胞总RNA
β­珠蛋白基因
卵清蛋白基因
丙酮酸激酶基因
成红细胞
＋
－
＋
输卵管细胞
－
＋
＋
胰岛细胞
－
－
＋
A.在成红细胞中，β­珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态
B．输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β­珠蛋白基因
C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
解析：选B　依题意，以基因的片段为探针，可以检测不同细胞中基因的表达情况。依表格信息，在成红细胞中β­珠蛋白基因获得表达，而卵清蛋白基因未表达；同一生物体的不同组织细胞中具有相同的基因；丙酮酸激酶基因在三种细胞中都表达，说明其表达产物对细胞生命活动很重要；不同细胞功能的差异是细胞分化的结果，与基因的选择性表达有关。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·静宁模拟)下列关于细胞的生命历程的叙述正确的是(　　)
A．只有细胞生物才可能具有癌基因，病毒没有癌基因
B．对所有生物来说，细胞的衰老和个体的衰老一定不是同步的
C．胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因
D．受精卵中的所有基因均被表达，因此受精卵具有全能性
解析：选C　病毒中含有使宿主细胞发生癌变的癌基因；对于单细胞生物来说，细胞的衰老和个体的衰老是同步的；正常体细胞中均含有该个体的全部基因，故胚胎细胞中也存在与细胞凋亡有关的基因；受精卵具有全能性是因为其含有个体发育所需的全部遗传信息，而不是基因全部被表达。
2．癌胚抗原(CEA)和甲胎蛋白(AFP)是人胚胎时期机体合成的两种糖蛋白，出生后其含量很快下降，但某些癌症患者血液中的CEA或AFP含量远超正常值。下列说法错误的是(　　)
A．CEA、AFP的合成属于吸能反应
B．CEA或AFP含量超过正常值时，可确诊为癌症
C．体内某些细胞的大量增殖会使CEA、AFP含量升高
D．控制CEA、AFP合成的基因，碱基排列顺序有差异
解析：选B　CEA、AFP都是蛋白质，蛋白质在细胞内的合成需要消耗ATP水解产生的能量，属于吸能反应；CEA或AFP含量远超正常值有可能患癌症，要确诊还需要进一步的病理检验；人胚胎时期机体会合成CEA、AFP，胚胎时期细胞分裂旺盛，由此说明体内某些细胞的大量增殖会使CEA、AFP含量升高；CFA和AFP是两种不同的蛋白质，故表达出这两种蛋白质的基因的碱基排列顺序有差异。
3．(2017·湖南十三校二模)细胞自噬是指在细胞核自噬基因的控制下细胞吞噬并分解自身细胞内蛋白质或受损的细胞器的过程。研究发现，细胞自噬还能消灭入侵细胞的病毒及细菌，自噬基因的突变会导致疾病，癌症和神经类疾病的发生也与细胞的异常自噬有关。下列说法正确的是(　　)
A．细胞自噬过程不会消耗ATP但是伴随着生物膜的更新
B．吞噬细胞中的细胞自噬发生频率高，主要依赖的细胞器为核糖体
C．细胞自噬只能发生在衰老和凋亡的细胞之中
D．自噬基因突变导致的疾病可能会遗传给下一代
解析：选D　细胞吞噬并分解自身细胞内蛋白质或受损的细胞器的时候需要消耗ATP；吞噬细胞中的细胞自噬主要依赖的细胞器是溶酶体；细胞自噬普遍存在于各种细胞中；若自噬基因突变发生在生殖细胞中，则该突变有可能遗传给下一代。
4．p53是一种抑癌基因，其表达产物p53蛋白在细胞分裂间期检测DNA的完整性以决定分裂是否继续进行。如果DNA有损伤，则终止分裂，同时对DNA分子进行修复，修复完成后p53基因才允许细胞分裂继续进行。对于无法修复的情况，p53基因将指导细胞启动“自杀程序”。下列叙述错误的是(　　)
A．p53基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程
B．p53基因指导细胞启动“自杀的过程”属于细胞凋亡
C．将p53蛋白转入快速分裂的癌细胞中可能会终止其分裂
D．免疫学上，自身癌变的细胞属于抗原
解析：选A　根据题意可判断出p53基因的主要作用是阻止细胞不正常的增殖，是一种抑癌基因。
5．(2018·宝鸡九校联考)在凋亡诱导因子与细胞膜受体结合后，通过细胞内信号传导激活凋亡相关基因，细胞凋亡的关键因子Dnase酶和Caspase酶被激活，Dnase酶能切割DNA形成DNA片段，Caspase酶能切割相关蛋白质形成不同长度的多肽。导致细胞裂解形成凋亡小体，被吞噬细胞吞噬清除。下列分析错误的是(　　)
A．Dnase酶、Caspase酶被激活，是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果
B．在生物体发育过程中的不同时期均能表达机体固有的凋亡相关基因
C．癌细胞结构改变，可能无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡程序
D．吞噬细胞以主动运输方式吞噬凋亡小体后通过溶酶体中水解酶分解
解析：选D　Dnase酶、Caspase酶被激活，是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果，即细胞分化的结果；凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中的不同时期选择性表达；癌细胞结构改变，糖蛋白减少，可能无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡程序，进而无限繁殖；吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体后通过溶酶体中水解酶分解。
6．(2018·衡水模拟)如图所示为人体部分细胞的生命历程。Ⅰ～Ⅳ代表细胞的生命现象，细胞1具有水分减少，代谢减慢的特征，细胞2可以无限增殖。下列叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ～Ⅳ过程中，遗传物质没有发生改变的只有Ⅰ、Ⅳ
B．成体干细胞能够分化成浆细胞、肝细胞等，体现了细胞核的全能性
C．细胞2与正常肝细胞相比代谢旺盛，DNA聚合酶和RNA聚合酶活性更高
D．效应T细胞作用于细胞1和细胞2使其坏死，此过程属于细胞免疫
解析：选C　据图可知，过程Ⅰ表示细胞分化，过程Ⅱ表示细胞衰老，过程Ⅲ表示细胞癌变，细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质没有发生改变；全能性是指发育成完整个体，而浆细胞、干细胞不是完整个体；癌细胞代谢旺盛，DNA复制和基因表达旺盛，因此DNA聚合酶和RNA聚合酶活性高；衰老、损伤的细胞被效应T细胞的清除属于细胞凋亡。
7．(2018·桂林第十八中学月考)下列关于细胞癌变的叙述，错误的是(　　)
A．癌变的细胞内酶的活性都会降低
B．效应T细胞可使癌变细胞发生凋亡
C．引起细胞癌变的内在因素是致癌因子激活原癌基因和抑癌基因
D．致癌病毒可通过将其基因组整合到人的基因组中，从而诱发细胞癌变
解析：选A　酶活性降低是衰老细胞的特征；效应T细胞可诱导癌变细胞裂解，使癌变细胞发生凋亡；细胞癌变的根本原因是致癌因子导致原癌基因和抑癌基因发生基因突变；致癌病毒可通过将其基因组整合到人的基因组中，从而诱发细胞癌变。
8．下列有关细胞生命历程与蛋白质的关系的叙述，正确的是(　　)
A．细胞癌变后细胞膜上糖蛋白增多是其在体内易扩散的重要原因
B．健康人衰老后头发基部的黑色素细胞因缺乏酪氨酸酶将导致头发变白
C．人体神经元与肌细胞的差异与它们所含蛋白质种类完全不同有关
D．细胞不同生命历程中蛋白质种类差异与核基因的特异性表达有关
解析：选D　细胞癌变后细胞膜上糖蛋白减少。健康人衰老后头发基部的黑色素细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，导致头发变白。人体神经元与肌细胞所含蛋白质有些种类相同(如呼吸酶)。细胞不同生命历程中蛋白质种类差异与核基因的特异性表达有关。
9．p53蛋白对细胞分裂起监视作用。p53蛋白可判断DNA损伤的程度，如果损伤较小，该蛋白就促使细胞自我修复(过程如图所示)；若DNA损伤较大，该蛋白则诱导细胞凋亡。下列有关叙述错误的是(　　)

A．p53蛋白可使DNA受损的细胞分裂间期延长
B．p53蛋白可导致细胞内的基因选择性表达
C．抑制p53蛋白基因的表达，细胞将不能分裂
D．若p53蛋白基因突变，则可能导致细胞癌变
解析：选C　图示细胞自我修复过程中，p53蛋白与受损DNA结合，细胞分裂停止使间期延长；p53蛋白可诱导细胞凋亡，说明p53蛋白导致细胞内与凋亡有关的基因选择性表达；p53蛋白作用是激活DNA修复酶，若抑制p53蛋白基因的表达，仅是损伤DNA不能修复、不影响细胞的分裂；p53蛋白基因突变，则无法对突变的DNA进行修复，可能导致细胞癌变。
10．科研人员利用蓝色光脉冲开启了一种名为Brn2的基因，当Brn2信号足够强时，干细胞就会快速转化为神经元。下列有关分析错误的是(　　)
A．该研究证明了蓝色光脉冲可以促使干细胞分化为神经元
B．Brn2基因在神经细胞的形成过程中具有重要作用
C．蓝色光脉冲使Brn2基因的碱基序列发生了改变
D．干细胞和神经元这两种细胞中，蛋白质的种类不完全相同
解析：选C　蓝色光脉冲通过开启Brn2基因使干细胞分化为神经细胞。蓝色光脉冲的作用是诱导基因表达，不是诱导基因突变，因此，Brn2基因的碱基序列没有发生改变。干细胞和神经元这两种细胞中，既有相同的蛋白质，又有不同种类的蛋白质。
11．(2017·安阳二模)有些科学家认为：一些癌细胞能在缺氧环境下占生存优势，而在健康富氧组织中，癌细胞会因没有竞争优势而被淘汰或抑制，即癌症是进化的产物而非突变而来。下列说法错误的是(　　)
A．传统观点认为癌细胞是原癌基因和抑癌基因突变产生的
B．按此新观点，癌症的治疗和药物设计应保证癌变组织缺氧
C．癌细胞能在缺氧环境下存活符合适者生存，不适者淘汰的自然选择学说
D．在长期吸烟或压力环境下，癌细胞也可占生存优势
解析：选B　根据题干信息，一些癌细胞能在缺氧环境下占生存优势，而在健康富氧组织中，癌细胞会因没有竞争优势而被淘汰或抑制，所以癌症的治疗和药物设计应保证癌变组织富含氧。
12．(2018·重庆模拟)科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡(如图所示)。下列相关推测错误的是(　　)

A．成体干细胞的细胞分裂方式为有丝分裂
B．通过该方式可以减少成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变
C．从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制，染色体随机分配
D．根据该假说可以推测生物体内成体干细胞的数量保持相对稳定
解析：选C　分析题图可知，成体干细胞分裂前后核DNA数目不变，则分裂方式为有丝分裂，保证了亲子代细胞的遗传稳定性；由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此该种方式减少了成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变；从图中可以看出成体干细胞分裂时染色体不是随机分配的，成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞；由图可知，成体干细胞的数量基本不变。
二、非选择题
13．(2018·青岛一模)研究得知，癌细胞和正常细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞摄取葡萄糖的量是正常细胞的若干倍。请回答下列相关问题：
(1)细胞癌变的根本原因是________。细胞癌变后核糖体数目增多，其原因是______________________________。
(2)与正常细胞相比，癌细胞内葡萄糖转化为五碳糖的途径明显增强。某些药物可通过抑制该代谢途径抑制癌细胞的快速增殖，其原理是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)艾滋病病人的直接死因，往往是由多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。请运用所学知识分析艾滋病病人易患恶性肿瘤的原因______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)细胞癌变的根本原因是基因突变。癌细胞分裂旺盛，细胞内蛋白质合成旺盛，所以细胞癌变后核糖体数目增多。(2)五碳糖(脱氧核糖)是构成脱氧核苷酸的成分，脱氧核苷酸是合成DNA的原料，所以用药物抑制葡萄糖转化为五碳糖，可以抑制癌细胞内DNA分子的复制，从而抑制癌细胞的快速增殖。(3)艾滋病病毒在人体内主要攻击T细胞，使免疫系统丧失监控和清除功能，最终几乎丧失一切免疫能力，所以艾滋病病人的直接死因，往往是由多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。
答案：(1)基因突变　癌细胞分裂旺盛，细胞内蛋白质合成旺盛　(2)五碳糖(脱氧核糖)是构成脱氧核苷酸的成分，脱氧核苷酸是合成DNA的原料，抑制葡萄糖转化为五碳糖可抑制DNA的复制　(3)艾滋病病毒在人体内主要攻击T细胞，使免疫系统丧失监控和清除功能(或艾滋病病毒在人体内主要攻击T细胞，而T细胞是发挥抗肿瘤细胞功能的主要免疫细胞)
14．下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题：

(1)图中A代表细胞膜上的______________。葡萄糖进入癌细胞后，可通过形成五碳糖进而合成________________作为DNA复制的原料。
(2)在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为________________。与正常细胞相比，①～④过程在癌细胞中明显增强的有________(填编号)。
(3)细胞在致癌因子的影响下，____________基因的结构发生改变而被激活，从而导致细胞发生癌变。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程________(填编号)不宜选为作用位点。
解析：(1)因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞，由此可以推断其应该是载体蛋白；DNA的合成原料是脱氧核苷酸。(2)图示是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，从图中可以看出，癌细胞在有氧条件下既可进行④有氧呼吸，也能进行③无氧呼吸；癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的大分子物质合成材料，所以与正常细胞相比，癌细胞内①②③会加强，这样能产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料，从而有利于癌细胞的增殖。(3)细胞癌变是由于原癌基因和抑癌基因发生基因突变引起的，而原癌基因和抑癌基因发生改变而被激活，进而控制酶的合成来改变代谢途径。抑制机体内的癌细胞代谢，不能对正常细胞的代谢造成大的影响，图中代谢过程①④是所有正常细胞都能进行的，所以不宜作为作用位点。
答案：(1)载体蛋白　脱氧核苷酸　(2)有氧呼吸和无氧呼吸　①②③　(3)原癌基因和抑癌　①④
15.CPP32是细胞质基质中的一种蛋白质，在某些因素的刺激下，CPP32会被剪切成2个小片段，进而引起一系列的反应，最终导致细胞凋亡，故常用CPP32被剪切与否作为判断细胞凋亡的指标。细胞色素C是线粒体中的一种与有氧呼吸有关的蛋白质。华裔科学家王晓东利用细胞结构完全被破坏后的HeLa细胞匀浆为实验对象，研究了细胞色素C和dATP(三磷酸脱氧腺苷)与细胞凋亡的关系，结果如图和下表所示：
组别
1
2
3
4
5
6
HeLa细胞匀浆
＋
＋
＋
＋
＋
＋
细胞色素C的抗体


＋
＋
＋
＋
①




＋
＋
②

＋

＋

＋
CPP32剪切情况

＋



＋
(注：①②为相关药品，“＋”表示添加该药品，或者表示已被剪切)
(1)dATP完全水解能得到三分子磷酸和____________________。据图可判断____________________的存在能促进细胞凋亡，且当其他条件合适时，在一定浓度范围内，随着________的含量增加，促进细胞凋亡的效果越明显。
(2)已知细胞色素C的功能是参与[H]和氧气的结合，可判断细胞色素C分布于________。表中加入细胞色素C的抗体的作用是____________。已知实验中还使用了如下两种药品：A.Datp B．足量的细胞色素C，则可判断药物①是________，②是________。
(3)用显微注射技术向完整细胞的细胞质基质中注入足量的dATP后，发现CPP32并未被剪切，细胞亦未凋亡。据题中信息分析，最可能的原因是___________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)类比ATP的结构，可以推断dATP完成水解为三分子磷酸和1分子脱氧核糖、1分子腺嘌呤；分析图1，发现存在dATP的情况下，随着细胞色素C浓度增加，凋亡数目增加，说明dATP和细胞色素C促进细胞凋亡。(2)[H]和氧气的结合是有氧呼吸的第三阶段，场所为线粒体内膜；根据抗原与抗体专一性结合的原理，细胞色素C的抗体作用为除去细胞匀浆的细胞色素C；2和4对照，说明②是细胞色素C，那么①为dATP。(3)完整的细胞中细胞色素C位于线粒体内，dATP与细胞色素C不能结合共同作用于CPP32。
答案：(1)1分子脱氧核糖、1分子腺嘌呤　dATP和细胞色素C　细胞色素C
(2)线粒体内膜　除去匀浆中原有细胞色素C　B　A
(3)完整细胞中的细胞色素C在线粒体中，被线粒体膜隔开，无法和dATP共同作用于CPP32(只要表达出细胞色素C在线粒体中被隔开的意思即可)