人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞呼吸的原理和应用学案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞呼吸的原理和应用学案，共12页。
第1节 降低化学反应活化能的酶
1.【实验】比较过氧化氢在不同条件下的分解(重在理解)
反应式：2H2O2eq \(──────────────→,\s\up7(常温、加热、Fe3＋、过氧化氢酶))2H2O＋ O2 ↑
(1)变量分析(自变量、因变量、无关变量)
①实验条件常温、加热、氯化铁溶液、
肝脏研磨液属于 自变量 。
②H2O2分解速率(指标：气泡产生
数量、速度，卫生香燃烧情况)属
于 因变量 。
③试管中H2O2溶液的性质、浓度和
用量、FeCl3和肝脏的新鲜程度、加入试剂的量等属于 无关变量 。
(2)对照实验
①对照实验一般要设置对照组和 实验组 ，对照组起 对照 作用。
本实验对照组是 1 组，实验组是 2、3、4 组。
②在对照实验中，除了要观察的变量(自变量)外，其他变量(无关变量)都应当始终 保持相同 。
无关变量要始终 相同且适宜 。
③实验设计原则： 单一变量原则 、 对照性原则 、 等量适宜原则 、 可观测性原则 等。
(3)实验分析
①4组和1组对照，说明酶具有 催化 作用。
②4组和3组对照，自变量是 催化剂种类 ，说明H2O2酶 加快H2O2分解的速率 更显著，即酶的催化作用具有 高效 性。
(4)加热、Fe3＋、H2O2酶促进H2O2分解的原理
①加热能促进H2O2分解是因为提供了 能量 。
②Fe3＋、H2O2酶能促进H2O2分解是因为 降低了化学反应的活化能 。
2. 酶的本质
(1)概念：酶是由 活细胞 产生的具有 催化 作用的有机物，其中绝大多数酶是 蛋白质 ，少数酶是 RNA 。
(2)酶的作用： 催化 作用；酶的作用机理： 降低化学反应的活化能 。
酶在催化学反应前后自身性质和数量 不变 (改变/不变)。
(3)合成酶的原料： 氨基酸 或 核糖核苷酸 。
(4)合成酶的主要场所： 核糖体 。(注：还有细胞核、线粒体、叶绿体)
(5)酶的作用场所：可以在 细胞内、细胞外、体外 发挥催化作用。
3. 酶作用机理曲线分析(右图)
(1)ac段表示 无催化剂 时反应进行所需要的活化能；
bc段表示 酶催化 时反应进行所需要的活化能；
ab段表示 酶降低的活化能 。
(2)在图中画出无机催化剂催化反应的曲线。
4. 酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是 无机催化剂 的107～1013倍。同无机催化剂相比，酶 降低活化能 的作用更显著，因而催化效率更高。
(2)专一性：一种酶只能催化 一种 或 一类 化学反应，因为酶只能催化与其 结构互补 的底物。
据酶的专一性可知：能催化淀粉水解的酶是 淀粉酶 ，能催化蔗糖水解的酶是 蔗糖酶 ，能催化唾液淀粉酶水解的酶是 蛋白酶 ，能催化植物细胞壁水解的酶是 纤维素酶和果胶酶 。
(3)作用条件较温和(温和性)：酶需要适宜的 温度 和 pH 。
酶促反应速率与温度(pH)的关系曲线都是 抛物线 ，如下图所示：
0
最适温度 温度
酶促反应速率
0
最适pH pH
酶促反应速率
①在最适宜的 温度 和 pH 条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显 降低 。
② 过酸 、 过碱 或 温度过高 ，会使酶的 空间结构 遭到破坏，使酶 永久失活 。
③低温 抑制 酶的活性，但酶的空间结构 稳定 ，在适宜的温度下酶的活性可以 升高 。
④酶制剂适于在 低温、最适pH 下保存。
⑤人体内酶的最适温度在 37℃ 左右，胃液的最适pH范围为 0.9-1.5 (酸性环境)。
5. 实验分析
(1)酶本质的鉴定
①方法一：颜色反应法：蛋白质类酶可用 双缩脲 试剂鉴定，反应后呈 紫 色；
RNA类酶可用 吡罗红 鉴定，反应后呈 红 色。
②方法二：酶解法：据酶的专一性：蛋白质类酶能被 蛋白酶 水解；RNA类酶能被 RNA酶 水解。
(2)验证酶的高效性，实验的自变量是 催化剂的种类(酶和无机催化剂) 。
(3)验证酶的专一性，实验的自变量是 酶的种类 或 底物的种类 。
(4)探究温度对酶活性的影响，自变量是 温度 ，因变量是 反应速率 。该实验不能用H2O2作为材料，因为 H2O2受热会加快分解 。一般用 淀粉 为材料来探究温度对酶活性的影响，且检测时只能用 碘液 ，不能用 斐林 试剂，因为该试剂需要 水浴加热 ，而该实验需要严格控制 温度 。
(6)探究pH对酶活性的影响，自变量是 pH ，因变量是 反应速率 。实验不能用淀粉作为材料，因为 淀粉在酸性条件下会分解 。
(7)探究酶活性的最适温度(或pH)，应设置一系列的 温度(或pH)梯度 ，然后测出相应温度(或pH)下酶的活性，若所得数据出现 峰值 ，则其对应值就是该酶的最适温度(或pH)。若没有出现峰值，则扩大范围，继续实验，直到出现 峰值 。
6. 曲线分析

(1)甲图
①平衡点指 生成物总量 。
②曲线a与c对照，说明酶具有 催化 作用。
③曲线a与b对照，自变量是 催化剂种类 ，说明酶具有 高效 性。
④曲线a、b、c反应速率从快到慢依次是 a＞b＞c ，说明催化剂只能改变达到平衡点的 时间 ，不能改变平衡点的高低。平衡点高低取决于 反应物的数量 ，增加反应物，平衡点 上 移。
(2)乙图：OP段限制因素是 反应物浓度(数量) ，P点后限制因素是 酶的浓度(数量) 。
(3)丙图：在底物充足的前提下，反应速率与酶浓度呈 正比 。
(4)丁图：表示酶的 专一 性，其中 A 代表酶， B 代表反应物， C、D 代表生成物。
第2节 细胞的能量“货币”ATP
1. ATP的功能： ATP 是细胞生命活动的直接能源物质。(提醒：ATP并不是唯一的直接能源物质)
2. ATP的结构
(1)ATP中文名称： 三磷酸腺苷 ，是细胞内的一种高能磷酸化合物。
(2)ATP的结构简式： A—P～P～P ，其中“A”代表 腺苷 (由 腺嘌呤 和 核糖 组成)，“T”代表三，“P”代表 磷酸基团 ，“—”代表 普通磷酸键 ，“～”代表 高能磷酸键 。
一个ATP分子中有 1 个A， 2 个高能磷酸键， 3 个磷酸基团。
(3)ATP去掉1个磷酸基团后叫 ADP(二磷酸腺苷) ；ATP去掉2个磷酸基团后叫 AMP(一磷酸腺苷/腺嘌呤核糖核苷酸) ，是组成 RNA 的基本单位之一。
(4)ATP的组成元素： C、H、O、N、P 。(注：DNA、RNA、磷脂、ATP组成元素都是CHONP)
(5)特点：ATP在细胞中含量 少 ，化学性质 不稳定 ， 远离A 的高能磷酸键容易水解。
3. ATP和ADP可以相互转化： 。
图5-5 ATP与ADP相互转化示意图
(1)ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq \(───→,\s\up7(合成酶))ATP。能量来自 太阳能 或物质氧化分解释放的 化学能 ，
能量去向是储存于ATP 远离A的高能磷酸键 中。
①动物、人、真菌和大多数细菌合成ATP的生理过程是 呼吸作用 。
绿色植物叶肉细胞中合成ATP的生理过程是 呼吸作用 、 光合作用 。
绿色植物根尖细胞中合成ATP的生理过程是 呼吸作用 。
②动物细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 。
绿色植物叶肉细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 、 叶绿体 。
绿色植物根尖细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 。
(2)ATP的水解：ATPeq \(───→,\s\up7(水解酶))ADP＋Pi＋能量。能量来自ATP 远离A的高能磷酸键 的水解，
能量去向是用于 各项生命活动 。
(3)ATP与ADP的相互转化反应式 不属于 (属于/不属于)可逆反应，其中 物质 可逆， 能量
不可逆，酶 不相同 (相同/不相同)。
4. ATP的利用
(1)吸能反应一般与 ATP水解 的反应相联系，由ATP水解提供能量。
放能反应一般与 ATP的合成 相联系，释放的能量储存在ATP中。
(2)主动运输、胞吞、胞吐、生物发电、生物发光、肌细胞收缩、物质合成、大脑思考所需能量的直接来源都是 ATP 。
5. 能源相关知识归纳
(1)能量的最终来源： 太阳能 。 (2)细胞中的三大能源物质： 糖类、脂肪、蛋白质 。
(3)生物体生命活动的主要能源物质： 糖类 。 (4)细胞生命活动的主要能源物质： 葡萄糖 。
(5)植物细胞中的储能物质： 淀粉 ；动物细胞中的储能物质： 糖原 。
(6)细胞内良好(主要)的储能物质： 脂肪 。 (7)细胞生命活动的直接能源物质： ATP 。
第3节 细胞呼吸的原理和应用
1.【探究】探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌是一种单细胞 真菌 ，属于 真核 (真核/原核)生物。在有氧和无氧条件下都能生存，
(2)CO2和酒精的检测 属于 兼性厌氧 菌。
①CO2可使澄清 石灰水 变浑浊，也可使 溴麝香草酚蓝 水溶液由 蓝 变 绿 再变 黄 。
②酒精在 酸 性条件下与 橙 色的 重铬酸钾 反应变成 灰绿 色。
(3)配制酵母菌培养液的葡萄糖溶液要 煮沸冷却 ，煮沸的目的是 杀菌除氧 ，冷却是为了防止
高温杀死酵母菌 。
(4)实验装置：
①10%NaOH溶液应放在 A 瓶中，作用是 除去空气中的CO2/排除空气中CO2对实验结果的干扰 。
②酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。
③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。
④D瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是 消耗瓶中的O2，防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。
⑤CO2检测时， C 瓶的石灰水浑浊度高， C 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。
⑥酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶，其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。
(5)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 二氧化碳 和 水 。
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 酒精 和少量的 二氧化碳 。
2. 有氧呼吸
(1)概念：细胞在 O2 的参与下，通过 多种酶 的催化作用，把 葡萄糖 等有机物 彻底氧化 分解，产生 二氧化碳(CO2) 和 水(H2O) ，释放 能量 ，生成 大量ATP 的过程。
(2)有氧呼吸场所： 细胞质基质 和 线粒体 (主要)。
(3)线粒体增大膜面积方式： 内膜向内腔折叠形成嵴 。
与有氧呼吸有关的酶分布于线粒体的 基质 中和 内膜 上。
(4)有氧呼吸过程
(5)有氧呼吸总反应式： C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(──→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋大量能量 。
(6)有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与 第一 阶段，H2O参与 第二 阶段，O2参与 第三 阶
段(作用：与 [H] 结合生成 H2O ，释放 大量 能量)；CO2生成于 第二 阶段，H2O生成于
第三 阶段； 第三 阶段释放能量最多。有氧呼吸产生的[H]实质是 NADP(还原型辅酶Ⅰ) 。
(7)有氧呼吸各元素去向： 。
①研究元素去向的方法： 同位素标记法 。
②产物CO2中的：C来自 葡萄糖 ，O来自 葡萄糖 和 水 ；
产物H2O中的：H来自 葡萄糖 和 水 ，O来自 氧气 。
3. 无氧呼吸
(1)无氧呼吸两个阶段都在 细胞质基质 中进行。无氧呼吸 第一 阶段与有氧呼吸完全相同，都产生了共同的中间产物 丙酮酸 ；第二阶段在不同酶的催化下生成 酒精和CO2 或 乳酸 。
(2)无氧呼吸总反应式
①酵母菌、多数植物、苹果： C6H12O6eq \(──→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 。
②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚： C6H12O6eq \(──→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 。
注：不同生物无氧呼吸的产物不同，是因为 酶的种类 不同。无氧呼吸产生的[H]实质是 NADH 。
(3)无氧呼吸只在 第一 阶段释放出 少量 (大量/少量)能量，合成 少量 (大量/少量)ATP。
4. 细胞呼吸拓展分析
(1)细胞呼吸过程中：葡萄糖只能在 细胞质基质 中被利用；丙酮酸在有氧条件下进入 线粒体 中被利用，无氧条件下在 细胞质基质 中被利用。
(2)细胞呼吸的实质是 氧化分解有机物，释放能量，合成ATP ，其中大部分能量以 热能
形式散失，只有少部分能量储存在 ATP 中，用于生物体的各项生命活动。
(3)①有氧呼吸有机物 彻底 (彻底/不彻底)氧化分解，因此释放的能量 多 (多/少)。
②无氧呼吸有机物 不彻底 (彻底/不彻底)氧化分解，因此释放的能量 少 (多/少)，大部分
能量存留在 酒精或乳酸 中。
(4)①分解等量葡萄糖，有氧呼吸和无氧呼吸CO2生成量之比为 3:1 。
②产生等量CO2，有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖消耗量之比为 1:3 。
(5)好氧菌(有氧呼吸)、厌氧菌(无氧呼吸)细胞呼吸的场所在 细胞质 。
5. 细胞呼吸原理的运用
(1)用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，是为了抑制伤口处 厌氧菌 的繁殖。
(2)疏松土壤、稻田定期排水，促进根系的 有氧 呼吸，防止根系无氧呼吸而引起 酒精 中毒。
(3)酿酒过程中，前期通入无菌空气让酵母菌进行 有氧 呼吸，大量繁殖；后期封闭发酵罐，让酵母菌进行 无氧 呼吸，产生酒精。
(4)向发酵罐通入无菌空气，利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的 有氧 呼吸生产味精。
(5)提倡慢跑等有氧运动，避免肌细胞 无氧 呼吸产生大量 乳酸 ，而使肌肉酸胀乏力。
(6)食品真空包装、充加CO2能抑制 细胞 呼吸，延长保存期。
注：破伤风芽胞杆菌为 原核 生物，只能进行 无氧 呼吸。
6. 细胞呼吸方式的判断(以葡萄糖为底物)
(1)消耗O2或产生H2O⇒存在 有氧 呼吸。 (2)不消耗O2，只产生CO2⇒只进行 无氧 呼吸。
(3)O2吸收量＝CO2产生量⇒只进行 有氧 呼吸。
O2吸收量＜CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行，多于CO2来自无氧呼吸 。
O2吸收量＞CO2产生量⇒呼吸底物中存在 脂肪 ，因为 脂肪中H多O少，氧化分解时耗O2多。
(4)酒精量＝CO2产生量⇒只进行 无氧 呼吸。
酒精量＜CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行，多于CO2来自有氧呼吸 。
(5)VCO2/ VO2＝4/3⇒有氧呼吸与无氧呼吸强度 相同 ，葡萄糖消耗量一样多；
VCO2/ VO2＞4/3⇒ 无氧 呼吸占优势，消耗葡萄糖多；
VCO2/ VO2＜4/3⇒ 有氧 呼吸占优势，消耗葡萄糖多。
7. 酵母菌、植物组织细胞呼吸曲线分析
(1)0点：细胞只进行 无氧 呼吸。
(2)0～b段： 有氧 呼吸和 无氧 呼吸同时进行，随O2浓度增加， 无氧
呼吸受到抑制而逐渐减弱， 有氧 呼吸逐渐增强。a点时，有氧呼吸和无氧呼
吸CO2产生量相同，但两者呼吸强度不同，有机物消耗量之比为 1:3 。
(3)b点后：细胞只进行 有氧 呼吸。
(4)水果、蔬菜、粮食的储存应选择 a 点O2浓度，因为此浓度下 细胞呼吸强度最低 。
(5)mn段CO2释放量逐渐减少的原因：无氧呼吸逐渐减弱，但由于O2浓度较低，有氧呼吸也比较弱。
(6)np段CO2释放量逐渐增多的原因：随O2浓度增高，有氧呼吸逐渐增强。
(7)有氧呼吸CO2释放量也可表示 O2 吸收量。
(8)两条实线间的距离可表示 无氧 呼吸强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为 0 。
第4节 光合作用与能量转化
1.【实验】绿叶中色素的提取和分离
(1)色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 无水乙醇(体积分数100%酒精) 中。
(2)色素的分离：不同色素在 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的
快，反之则慢，这样，色素就会随着 层析液 在滤纸上的扩散而分离开。分离方法： 纸层析法 。
(3)试剂及药品作用
①无水乙醇作用： 溶解、提取色素 ； ②层析液作用： 分离色素 ；
③SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；④CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。
(4)分离过程中不能让滤液细线触及层析液，原因是 避免滤液细线中的色素直接溶于层析液中 。
(5)色素分离结果(见右图)
滤纸条上观察到 4 条色素带，自上而下依次是 胡萝卜素 、 叶黄素 、
叶绿素a 和 叶绿素b 。可知 胡萝卜素 的溶解度最高， 叶绿素b 的
溶解度最低； 叶绿素a 的含量最多。
(6)提取和分离现象异常原因分析
Ⅰ.收集到的滤液绿色过浅
原因：①未加 SiO2 ，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)含量 较低 ；
③一次加入大量的 无水乙醇 ，提取浓度太低；④未加 CaCO3 或加入过少，色素分子被破坏。
Ⅱ.滤纸条看不见色素带
原因：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。
Ⅲ.滤纸条色素带重叠原因：①滤液细线画的 过粗 。
2. 捕获光能的色素
(1)绿叶中的色素包括 叶绿素 和 类胡萝卜素 两大类，其中 叶绿素 含量最多(约占3/4)。
叶绿素分为 叶绿素a 和 叶绿素b ，类胡萝卜素分为 胡萝卜素 和 叶黄素 。
(2)叶绿素分子中含有 Mg 元素；叶绿素的合成需要 光照 条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏 叶绿素 分子，而 类胡萝卜素 分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。
(3)叶绿素主要吸收 蓝紫光 和 红光 ，类胡萝卜素主要吸收
蓝紫光 。叶绿素对 绿光 吸收量最少，绿光被反射出来，所
以叶片呈现绿色。色素只能吸收 可见光 进行光合作用，不能吸收
红外光和紫外光。(见右图)
3. 捕获光能的结构
(1)光合作用的场所是 叶绿体 。叶绿体增大膜面积方式： 类囊体堆叠形成基粒 。
(2)吸收光能的四种色素分布在 类囊体薄膜 上；与光合作用有关的酶分布在 类囊体薄膜 上和 叶绿体基质 中。
(3)叶绿体功能验证试验——恩格尔曼实验
①过程：水绵＋好氧菌eq \(──────→,\s\up7(黑暗、无空气)) 极细光束照射→好氧菌集中于叶绿体 被光束照射 的部位
完全曝光→好氧菌分布于叶绿体 所有受光 的部位
②结论：叶绿体是绿色植物 光合作用 的场所，氧气是由 叶绿体 释放的。
③评价：a.该实验设置 极细光束 和 黑暗 、 完全曝光 和 黑暗 两组对照。
b.自变量是 光照的有无 ，因变量是 好氧细菌 的分布位置。
4. 光合作用的探究历程
(1)英国科学家普利斯特利证明植物可以 更新空气 ，但没有明确植物更新空气的 成分 。
(2)荷兰科学家英格豪斯500多次植物更新空气实验证明：植物体只有 绿叶 在 阳光 照射下，才能更新空气。
(3)德国科学家梅耶，根据能量转化与守恒定律明确指出：植物在进行光合作用时，把 光能 转换成
化学能 储存起来。
(4)萨克斯实验证明：植物叶片在光合作用中产生了 淀粉 ， 光 是绿色植物光合作用的必要条件。
(5)恩格尔曼实验证明：O2是 叶绿体 释放出来的， 叶绿体 是绿色植物进行光合作用的场所。
(6)鲁宾和卡门实验证明：光合作用释放的O2全部来自 水 ，实验方式是 同位素标记法 。
(7)卡尔文用 14C 标记的14CO2供小球藻(一种绿藻，真核生物)进行光合作用，然后追踪检测其放射性。实验探明了 CO2中的碳 在光合作用中转化成 有机物中碳 的途径(即卡尔文循环)。
归纳：分泌蛋白研究、鲁宾和卡门实验、卡尔文实验实验方法都是 同位素标记法 。
5. 光合作用的过程
(1)概念：光合作用是指绿色植物通过 叶绿体 ，利用 光能 ，把 二氧化碳和水 转化成储
光能
叶绿体
存能量的 有机物 ，并且释放出 氧气 的过程。
(2)总反应式(产物为葡萄糖)： CO2＋12H2O C6H12O6＋6H2O＋6O2 。
(3)过程分析
①图中阶段Ⅰ是 光反应 阶段，在 叶绿体类囊体薄膜 上进行；
阶段Ⅱ是 暗反应 阶段，在 叶绿体基质 中进行。
②A是 H2O ，B是 O2 ，C是 [H] ，D是 ATP ，E是 CO2 ，F是 C3 ，G是 (CH2O) 。
③光反应阶段物质转化：水的光解：2H2Oeq \(──→,\s\up7(光能))4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能eq \(─→,\s\up7(酶))ATP。
能量转换： 光能 → ATP中活跃的化学能 。 [H]的实质是 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 。
④暗反应阶段物质转化：CO2固定：CO2＋C5eq \(─→,\s\up7(酶))2C3；C3的还原：C3eq \(──────→,\s\up7([H]、ATP、酶))(CH2O)＋C5＋H2O。
能量转换： ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 。
⑤光合作用过程中的能量转换过程是 光能 → ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 。
⑥光反应为暗反应提供大量的 [H[和ATP ；暗反应为光反应提供 ADP、Pi 。
⑦[H]和ATP的移动方向 类囊体薄膜→叶绿体基质 。
⑧光合作用的 光 反应合成ATP， 暗 反应消耗ATP，且光反应产生的ATP只能用于 暗反应 。
⑨暗反应生成的(CH2O)中的能量直接来源于 ATP 。
⑩正午光照强烈，蒸腾作用旺盛，导致叶片部分气孔关闭， CO2 供应不足，则短时间内C3含量 减少 ，C5含量 增多 ，[H]和ATP含量 增多 。(增多/减少/不变)
eq \\ac(○,11)假如对正常进行光合作用的植物突然停止光照，CO2供应正常，则短时间内[H]和ATP含量 减少 ，
C3含量 增多 ，C5含量 减少 。(增多/减少/不变)
eq \\ac(○,12)假如将正常进行光合作用的植物突然移到低浓度CO2环境中，而光照正常，则短时间内C3含量
减少 ，C5含量 增多 ，[H]和ATP含量 增多 。(增多/减少/不变)
eq \\ac(○,13)影响光合作用强度的环境因素：空气中 CO2 的浓度、土壤中 水分 的多少、光照的 强弱 、
光的 成分 、 温度 的高低、矿质元素等。 CO2 是暗反应的原料，温度会影响 酶的活性 。
(4)光合作用各元素去向： 。
①研究元素去向的方法： 同位素标记法 。
②14CO2中14C的转移途径：CO2→C3→(CH2O)；C18O2中18O的转移途径：CO2→C3→(CH2O)、H2O；
H218O中18O的转移途径： H2O→O2 ；3H2O中3H的转移途径：H2O→[H]→(CH2O)、H2O。
6. 植物体光合速率与光照强度的关系
(1)原理：影响 光反应 阶段，制约 [H]和ATP 的产生，进而制约 暗反应 阶段。
(2)曲线分析
在一定范围内，光合速率随光照强度的升高而加快，超过这一范围后，光合速率达最大值并保持不变。
①A点： 黑暗 环境，植物只进行 呼吸 作用消耗有机物。此时，细胞从外界吸收 O2 ，并放出 CO2 。A点叶肉细胞中合成ATP的场所有 细胞质基质 、 线粒体 。A点后有光照，植物光合作用和呼吸作用都进行，叶肉细胞中合成ATP的场所有 细胞质基质 、 线粒体 、 叶绿体 。
②AB段：弱光，植物光合速率 小于 呼吸速率，即植物光合作用有机物制造量 小于 呼吸作用有机物消化量，植物体不能积累有机物。细胞呼吸产生的CO2：一部分进入 叶绿体 中用于 光合 作用，一部分释放到 空气中 ；细胞呼吸消耗的O2：一部分由 叶绿体 的 光合 作用提供，一部分从 空气中 吸收，总体表现为植物从外界吸收 O2 ，并放出 CO2 。
③B点：对应光照强度称为 光补偿点 ，植物光合速率 等于 呼吸速率，即植物光合作用有机物制造量 等于 呼吸作用有机物消化量，植物体有机物总量保持不变。此时，细胞呼吸产生的CO2全部用于 光合 作用，光合作用产生的O2全部用于 呼吸 作用，植物不与外界进行气体交换。
④B点后：强光，光合速率 大于 呼吸速率，即植物光合作用有机物制造量 大于 呼吸作用有机物消化量，植物体能积累有机物。光合作用固定的CO2：一部分由 线粒体 的 呼吸 作用提供，一部分从 空气中 吸收；光合作用产生的O2：一部分进入 线粒体 中用于 呼吸 作用，一部分释放到 空气中 ，总体表现为植物从外界吸收 CO2 ，并放出 O2 。
⑤E点：称为 光饱和点 ，含义是 光合速率达最大值时的最小光照强度 。
⑥限制光合速率的环境因素(外因)：AB段： 光照强度 ；C点后：主要是 CO2浓度、温度 。
⑦阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的 低 。
(3)当条件变化时，光(CO2)补偿点和光饱和点的移动规律
①若改变某一因素(如光照、CO2浓度)，使光合作用增强，而呼吸作用不受影响，则光补偿点(B点)
左 移，光饱和点(E点) 右 移，D点 上 移。
②若改变某一因素(如温度)，使呼吸作用速率增大，则光补偿点(B点) 右 移，A点 下 移。
7. 画出各生理状态下O2和CO2的移动方向(答案略)

8. 总光合速率、净光合速率、呼吸速率的指标及测定
(1)生理指标
①净光合速率：用 光照 下，单位时间内 CO2吸收量 、 O2释放量 或 有机物积累量 表示。
②呼吸速率：用 黑暗 环境中，单位时间内 CO2释放量 、 O2吸收量 或
有机物消耗量 表示。
③总光合速率：用单位时间内 CO2利用量 、 O2产生量 或
有机物生成量 表示。
三者关系： 总光合速率 ＝ 净光合速率 ＋ 呼吸速率 。
图中：A表示 净光合速率 ，B表示 呼吸速率 ，C表示 总光合速率 。
(2)测定
溶液作用：NaOH溶液： 吸收容器中的CO2 。
NaHCO3溶液(CO2缓冲液)： 为植物光合作用提供CO2，维持装置中CO2含量的稳定 。
甲装置： 黑暗 环境中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 移的距离为细胞呼吸的 O2 吸收速率，代表呼吸速率。
乙装置： 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 移的距离为植物的 O2 释放速率，代表净光合速率。
【拓展】也可把乙装置置于 黑暗 环境中测定植物的呼吸速率，用 单位时间内O2吸收速率 表示。
(3)物理误差校正：为防止 气压、温度 等因素所引起的误差，应设置对照实验，即用 死亡的相同植物 分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
9. 曲线分析
甲图：光合速率＝呼吸速率的点： d、h 。 乙图：光合速率＝呼吸速率的点： D、H 。
Oc段：只进行 呼吸作用 。 OC段：只进行 呼吸作用 。
cd段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 CD段：光合速率 ＜ 呼吸速率。
dh段：光合速率 ＞ 呼吸速率。 DH段：光合速率 ＞ 呼吸速率。
hi段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 HI段：光合速率 ＜ 呼吸速率。
ij段：只进行 呼吸作用 。 IJ段：只进行 呼吸作用 。
积累有机物最多的点： h 。 积累有机物最多的点： H 。
f点光合速率下降原因：气温过高，导致部分 气孔 关闭，导致 CO2 供应不足。
乙图：J点低于O点，植物体有机物总量 增多 ；J点高于O点，植物体有机物总量 减少 ；
J点等于O点，植物体有机物总量 不变 。
10. 化能合成作用
(1)化能合成作用
①概念：利用体外环境中的某些 无机物氧化 时所释放出的能量(化学能)来制造 有机物 。
②实例：生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的 氨(NH3) 氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸(HNO2)氧化成 硝酸(HNO3) 。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的 化学能 ，将 二氧化碳和水 合成为糖类，维持自身生命活动。
(2)自养生物和异养生物
①自养生物：能将无机环境中的无机物 二氧化碳和水 转化为 有机物 的生物。
光能自养生物：利用 光能 进行 光合 作用的生物，如 绿色植物、蓝藻 。
化能自养生物：利用 化学能 进行 化能合成 作用的生物，如 硝化细菌 等。
②异养生物：只能利用环境中现成的 有机物 来维持自身的生命活动，如人、动物、腐生生物、寄生生物 。
阶段
场所
物质变化
能量变化
第一阶段
细胞质基质
1葡萄糖(C6H12O6)→2丙酮酸(C3H4O3)＋4[H]
少量能量
第二阶段
线粒体基质
2丙酮酸(C3H4O3)＋6H2O→6CO2＋20[H]
少量能量
第三阶段
线粒体内膜
24[H]＋6O2→12H2O
大量能量