2027年高考生物一轮复习练习 03-第3单元 细胞的能量供应和利用（教用）

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课标要求
1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH 和温度等）的影响。
2.实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
3.阐明ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点一 酶的作用和本质
回归教材 强基础
1．比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1） 实验现象与结论
（2） 实验变量与对照分析
【答案】（1） 对照；促进过氧化氢分解；复燃明显；降低活化能
（2） 无机催化剂(FeCl3)；过氧化氢酶
2．酶的本质和作用
（1） 酶的本质和作用
（2） 酶的作用机理:化学反应的活化能。活化能概念:分子从常态转变为的活跃状态所需要的能量。
【答案】（1） 蛋白质；RNA；氨基酸或核糖核苷酸；催化作用；生物体内外
（2） 降低；容易发生化学反应；ac；bc；ab；上
点拨 ①酶在化学反应中，除了作为催化剂，还能作为另一个化学反应的底物。
②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
3．酶本质的探索过程
【答案】纯化学； 脲酶； RNA
正误速判
1．（必1P78 正文）分子从常态转变为活跃状态需要的能量为活化能。（ ）
【答案】√
2．（必1P78 正文）酶和无机催化剂催化作用的原理不同。（ ）
【答案】×
3．（必1P78 正文）加热通过降低活化能，来催化过氧化氢分解。（ ）
【答案】×
4．（2020·海南卷·8）胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。（ ）
【答案】×
【解析】酶可以重复多次利用，发挥作用后不会立即被降解。
灵活运用 提能力
考向一 考查酶的本质与作用
1．（2024·河北卷·2,2分）下列关于酶的叙述，正确的是 （ ）
A. 作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B. 胃蛋白酶应在酸性、37℃条件下保存
C. 醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D. 从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
【答案】D
【解析】酶作用的反应物不一定都是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢是无机物，A错误；胃蛋白酶的最适pH为1.5，低温条件下酶的空间结构稳定且不会失活，故应在酸性、低温条件下保存胃蛋白酶，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不含线粒体，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D正确。
2．（2025·湖北黄冈三模）科学家为研究真核细胞中酶M能催化前体RNA→ 成熟RNA的这一作用，进行了如下实验:
实验一:酶M由蛋白质和RNA两种物质构成，去除RNA后，该酶失去催化功能；
实验二:实验组的前体RNA中加入核液（细胞核内的液体成分），对照组前体RNA不做处理，结果两组前体RNA都转变为成熟RNA。
以下分析正确的是（ ）
A. 实验一说明酶M的功能与组成蛋白质无关
B. 实验二说明加工RNA的酶存在于核液中
C. 实验一和实验二均用到了减法原理
D. 合成RNA的原料也能用于合成酶M
【答案】D
【解析】实验一去除RNA后，该酶失去催化功能，说明酶M的功能与其组成成分RNA相关，但不能说明与蛋白质无关，A错误；实验二中实验组的前体RNA中加入核液，对照组前体RNA不做处理，结果两组前体RNA都转变为成熟RNA，说明加工RNA的酶不存在于核液中，B错误；与常态相比，人为去除某种影响因素称为减法原理，实验一用到了减法原理，实验二用了加法原理，C错误；合成RNA的原料是核糖核苷酸，酶M的成分是蛋白质和RNA，需要氨基酸和核糖核苷酸为原料，D正确。
考向二 考查验证酶的催化作用的实验
3．（2023·浙江6月选考卷·7，2分）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如表所示。
下列叙述错误的是（ ）
A. H2O2分解生成O2导致压强改变
B. 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C. 250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D. 实验结果说明酶的催化作用具有高效性
【答案】C
【解析】H2O2分解生成H2O和O2，O2增加会导致压强增大，A正确；甲中溶液与乙中溶液混合时反应开始，应从反应开始时计时，B正确；三组实验加入的H2O2的量是相等的，因此反应完成时压强也应相等，所以250s时Ⅱ组和Ⅲ组反应均没有结束，C错误；Ⅰ组和Ⅱ组比较，加入酶比加入无机催化剂压强增大速率快，即反应速率快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。
考点二 酶的特性
回归教材 强基础
1．酶的特性
（1） 高效性
点拨 酶作为催化剂，只改变达到平衡所需要的时间，不改变化学平衡。
（2） 专一性:每一种酶只能催化化学反应。
（3） 作用条件较温和
①在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；_ _ _ _ 条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
③酶的保存宜选择_ _ _ _ 、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、干燥等条件，酶的纯度越高越容易保存。
【答案】（1） 高效；催化
（2） 一种或一类；专一性；专一性
（3） 高温、过酸、过碱；低温；低温；适宜的pH
2．影响酶促反应速率的因素
（1） 酶促反应速率是指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；酶活性是指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 温度和pH通过影响_ _ _ _ _ _ _ _ ，进而影响酶促反应速率。反应物浓度和酶浓度是通过影响酶与反应物的_ _ _ _ _ _ _ _ 来影响酶促反应速率的，不影响酶的活性。
（3） 反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
（4） 酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
根据①②可知，酶浓度影响反应速率，但是不影响_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
根据①③可知，要增加产物浓度需要提高_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 温度和pH对酶促反应速率的双重影响
【答案】（1） 酶对化学反应的催化效率；酶催化特定化学反应的能力
（2） 酶的活性；接触面积
（3） 酶浓度；反应物浓度；成正比
（4） 产物最大浓度；反应物浓度
（5） 不变；不变
正误速判
1．（必1P84“相关信息”拓展）人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。（ ）
【答案】√
2．（必1P84“相关信息”拓展）麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。（ ）
【答案】×
【解析】麦芽中淀粉酶最适温度高于人的唾液淀粉酶的最适温度。
3．（必1P84 正文拓展）同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同；同一个细胞在不同的时期或不同生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。（ ）
【答案】√
4．（必1P84 正文）酶应该在最适温度下保存。（ ）
【答案】×
5．（必1P108“复习与提高”）酶的活性在高温下和低温下都有所下降是因为酶的空间结构被破坏。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——“诱导契合”学说与酶的抑制剂种类
“诱导契合”学说是指酶的活性部位与底物结合形成“酶—底物复合物”后自身发生微小的构象变化，促进底物分子脱离释放，酶的构象也得以恢复。酶的抑制剂分为可逆型抑制剂（与酶结合使酶的活性降低，分离后酶活性能恢复）和不可逆型抑制剂（与酶结合使酶的活性降低，但酶活性不能恢复）。其中可逆型抑制剂可以分为以下三类:竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂和反竞争性抑制剂。
①正常酶的作用图②竞争性抑制剂作用图③非竞争性抑制剂作用图
（1） 图①酶分子活性部位空间结构在反应前和反应中_ _ _ _ _ _ （填“相同”或“不相同”），底物浓度增大但增大至一定水平后酶促反应速率不再增加，是因为_ _ _ _ _ _ _ _ ，酶的催化作用具有饱和性。
（2） 如图②所示，增加底物的浓度可_ _ _ _ （填“降低”或“提高”）竞争性抑制剂的抑制效果；如图③所示，非竞争性抑制剂作用效果与高温等影响酶活性的作用效果相似，增大底物浓度_ _ _ _ （填“能”或“不能”）解除其抑制作用。
（3） 反竞争性抑制剂影响酶促反应速率。作用机理如图，其中E表示酶，S表示反应底物，I表示反竞争性抑制剂，P表示酶促反应生成物。反竞争性抑制剂使酶促反应平衡向酶—底物复合物生成的方向移动，酶促反应的最大速率会_ _ _ _ ，达到最大速率时所需底物浓度也会_ _ _ _ 。
（4） 某实验室测定了久效磷、敌百虫对害虫体内某酯酶（可催化脂肪酸酯水解）活性的独立抑制作用，结果如图所示。回答下列有关问题:
① 分析曲线可知，久效磷的作用机理属于_ _ _ _ _ _ （填“竞争性”或“非竞争性”）抑制剂，判断依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
② 已知呋喃丹是竞争性抑制剂，请完善下面验证实验的设计思路、预测实验结果，并对结果进行解释。
设计思路:取适量的酯酶均分为三等份，分别置于标号为甲、乙、丙的三支试管中。接下来，向甲管中加入适量脂肪酸酯和适量的蒸馏水，乙管中加入与甲管等量的脂肪酸酯和适量的呋喃丹，丙管中加入_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，振荡混匀后，测定并比较各试管中酶促反应的速率。
实验结果:若出现_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，则表明呋喃丹是竞争性抑制剂。
对结果进行解释:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 不相同；酶量有限
（2） 降低；不能
（3） 降低；降低
（4） ① 竞争性；在底物浓度增加后，竞争性抑制剂（久效磷）与酶结合的机会减少，其抑制作用逐渐减弱，酶促反应速率逐渐接近对照组
② 与乙管等量的呋喃丹和足量的脂肪酸酯；甲管和丙管的酶促反应速率明显高于乙管；乙管中的呋喃丹与脂肪酸酯竞争结合酶的活性部位，故乙管的酶促反应速率受竞争性抑制剂的作用而下降，甲管和丙管的酶促反应速率明显高于乙管
灵活运用 提能力
考向一 考查酶的特性
1．（2024·广西卷·5，2分）我国科研工作者利用病毒衣壳蛋白VP16作为纳米骨架，包裹大肠杆菌碱性磷酸酶，构建了高效、易调控的蛋白类纳米酶。关于该纳米酶的说法，错误的是（ ）
A. 催化效率受pH、温度影响B. 可在细胞内发挥作用
C. 显著降低反应的活化能D. 可催化肽键的断裂
【答案】D
【解析】酶的催化效率受pH、温度等因素影响，酶既可在细胞内发挥作用，也可在细胞外发挥作用，与无机催化剂相比，酶能够显著降低反应的活化能，A、B、C正确；该纳米酶由病毒衣壳蛋白VP16包裹大肠杆菌碱性磷酸酶构建而成，磷酸酶能将底物的磷酸基团除去，不能催化肽键的断裂，能催化肽键断裂的酶是蛋白酶或肽酶，D错误。
2．（2025·北京卷·3，2分）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息:本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20min,特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60℃以上热水。下列叙述错误的是（ ）
A. 该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物
B. 洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C. 减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D. 水温过高导致酶活性下降
【答案】A
【解析】酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物，A错误；洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间，有利于酶与污渍结合催化其分解，B正确；一定范围内，减少用水量会提高酶的浓度，从而加快反应速率，C正确；酶活性的发挥需要适宜温度，高温会破坏其空间结构导致酶活性下降，故洗衣服时勿使用60℃以上热水，D正确。
3．（2024·广东卷·15，4分）现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5−Ay3−Bi−CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是（ ）
注:−表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强。
A. Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响
B. Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C. 该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D. 无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
【答案】B
【解析】由表可知，单独的Ay3和Ce5分别催化不同的底物，Ce5与Ay3−Bi−CB相连后，该酶对底物W2的催化能力加强，推测Ay3和Ce5可能存在相互影响，A正确；表中无单独Ay3与Bi相连的实验组，无法判断Bi是否与Ay3的催化专一性有关，B错误；对比Ce5−Ay3−Bi−CB和Ay3−Bi−CB两组肽链，去掉Ce5时，该酶对褐藻酸类底物的催化活性并没有改变，C正确；表中缺少去掉CB后的肽链对纤维素类底物的催化活性的数据，故无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
整合·微点
具有专一性（或特异性）的五类物质
考向二 考查外界因素对酶活性的影响
4．（2025·四川卷·10，3分）D−阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。C2+可协助酶Y催化D−果糖转化为D−阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含C2+条件）下，测定不同浓度D−果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如图。下列叙述正确的是（ ）
A. 升高反应温度，可进一步提高D−果糖转化率
B. D−果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C. 若将C2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D. 2h时，三组中500g⋅L−1果糖组产物量最高
【答案】D
【解析】由题干可知，实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D−果糖转化率，A错误；转化率=产物量/底物量×100%，即产物量=底物量×转化率，影响产物量的不只有转化率一个因素，故D−果糖的转化率高，不代表单位时间内酶Y催化产生的产物量高，B错误；C2+可协助酶Y催化反应，但C2+不是酶，将C2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率加倍，酶促反应速率受到酶的浓度、底物浓度、温度等多种因素影响，C错误；2h时，500g⋅L−1果糖组的转化率略低于其他两组，但底物量显著高于其他两组，根据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
5．（经典高考）植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37℃、不同pH下的相对活性，结果见表。下列叙述最合理的是（ ）
A. 在37℃时，两种酶的最适pH均为5
B. 在37℃长时间放置后，两种酶的活性不变
C. 从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性
D. 在37℃、pH为3～11时，M更适于制作肉类嫩化剂
【答案】D
【解析】在37℃时，pH=5、pH=7、pH=9下，酶M的相对活性相同，均为1，A错误；在37℃长时间放置后，两种酶的活性可能会降低，B错误；酶需要在适宜的温度条件下发挥作用，高温会使酶变性失活，C错误；在37℃、pH为3～11时，酶M的相对活性较高，更适于制作肉类嫩化剂，D正确。
考点三 探究酶的特性的实验
回归教材 强基础
1．验证淀粉酶的专一性（即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用）
（1） 实验原理:淀粉和蔗糖都是_ _ _ _ _ _ 糖，都能水解产生_ _ _ _ _ _ ，并与_ _ _ _ _ _ _ _ 反应生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，反应一段时间后，再用_ _ _ _ _ _ _ _ 鉴定溶液中有无还原糖产生。
（2） 实验设计
（3） 实验结果:1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了_ _ _ _ _ _ ，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 实验结论:酶具有_ _ _ _ _ _ ，淀粉酶只能催化_ _ _ _ 水解，而不能催化_ _ _ _ 水解。
【答案】（1） 非还原；还原糖；斐林试剂；斐林试剂
（2） 砖红色沉淀；蓝
（3） 还原糖；蔗糖没有被水解
（4） 专一性；淀粉；蔗糖
点拨 ①实验前应先检查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否含有还原性杂质，可用斐林试剂检测待测溶液。
②碘液无法检测蔗糖是否被水解，因为无论是蔗糖还是蔗糖水解产物，都不能与碘液发生颜色反应。
2．探究温度对酶活性的影响
（1） 实验原理:温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，可以根据_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 判断酶的活性。
（2） 实验步骤、现象及结论
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
【答案】（1） 是否出现蓝色及蓝色的深浅
（2） 温度条件；过高；过低
点拨 ①实验中要先把反应物和酶在各自所需的温度下分别保温一段时间,再进行混合，目的是保证反应从一开始就是预设的温度。
②用淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测淀粉被分解情况的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，原因是用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③探究温度对酶活性的影响，不宜用H2O2 作为反应物，原因是H2O2 易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
3．探究pH 对酶活性的影响
（1）原理:2H2O2过氧化氢酶2H2O+O2，pH的改变会影响_ _ _ _ _ _ _ _ ，进而影响氧气的生成速率，可通过观察气泡的产生速率来了解O2的生成速率。
（2）步骤
【答案】酶的活性
（3）实验结论:酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。
点拨探究pH 对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉水解的反应，原因是用作鉴定试剂的碘液会和NaOH 发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
正误速判
1．（必1P81、82“探究·实践”）用淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液。（ ）
【答案】×
2．（2024·江苏卷·3改编）探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理。（ ）
【答案】×
【解析】探究温度对酶活性的影响时，酶与底物应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
灵活运用 提能力
1．（2025·江苏卷·8，2分）为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是（ ）
A. 丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液
B. 两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C. 根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D. 甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
【答案】C
【解析】由实验目的和实验设计的单一变量原则可知，甲和丙组底物不同，则加入的酶应相同，即丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液，A错误；第二次水浴加热的目的是使还原糖与加入的斐林试剂的反应高效进行，并均匀受热,以保证实验安全和现象清晰，B错误；乙组加入2mL淀粉溶液和2mL蒸馏水，可通过观察乙组是否出现砖红色沉淀判断淀粉中是否含有还原糖，C正确；丙组加入的淀粉酶无法催化蔗糖水解，蔗糖不是还原糖，丙组不会出现砖红色沉淀，D错误。
2．（2025·浙江1月选考卷·10，2分）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。
据表分析，下列叙述正确的是（ ）
A. 滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B. 组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快
C. 若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min
D. 若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min
【答案】B
【解析】滤液变澄清的时间越短，酶促反应速率越快，说明该蛋白酶活性越高，说明滤液变澄清的时间与蛋白酶活性呈负相关，A错误，B正确；据表可知，题述5组中,47℃时滤液变澄清时间最短，说明其酶促反应速率最高，但47℃不一定是酶的最适温度，该酶的最适催化温度在37～57℃，47℃可能高于或低于最适温度，故若最适温度高于47℃，实验温度为52℃时，滤液变澄清的时间可能低于4min，C错误；据组5的实验结果，可推测该酶已经高温变性失活，将无法恢复活性，不能使滤液变澄清，D错误。
3．下列有关酶的探究实验的叙述，合理的是（ ）
【答案】C
【解析】H2O2完全分解产生的气体总量是由底物量决定的，底物量相同，产生的气体总量也相同，A错误；碘液无法检测蔗糖是否被水解，因此用淀粉酶催化淀粉和蔗糖的水解来探究酶的专一性时，应选用斐林试剂作为检测试剂，B错误；斐林试剂可以用来检测还原糖，用H2O2酶在不同pH条件下催化H2O2分解，没有还原糖产生，因此该实验不能用斐林试剂检测，D错误。
考点四 细胞的能量“货币”ATP
回归教材 强基础
1．ATP 是一种高能磷酸化合物
（1） ATP的中文名称:_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） ATP的结构、功能和特点
（3） ATP的供能原理
【答案】（1） 腺苷三磷酸
（2） 腺嘌呤；磷酸基团；特殊的化学键；磷酸基团；腺苷；少；直接能源物质
（3） 负电荷；特殊的化学键；末端磷酸基团；转移势能；末端磷酸基团
点拨 ATP 是一种高能磷酸化合物，其水解的过程就是释放能量的过程，1mlATP水解释放的能量高达30.54kJ。
2．ATP 和ADP 可以相互转化
（1） 转化基础
① _ _ _ _ _ _ 比_ _ _ _ _ _ 稳定。
② ATP水解后脱离下来的磷酸基团与其他分子结合后再脱离下来，就成为_ _ _ _ _ _ _ _ 。在有关酶的作用下，ADP可以接受_ _ _ _ ，同时与_ _ _ _ _ _ 结合，重新形成ATP。
（2） ATP的合成
（3） ATP的利用（以Ca2+主动运输为例）
ATP中的能量可转化为其他形式的能量，如机械能、电能等，直接用于各项生命活动。
（4） ATP——细胞内流通的能量“货币”
① 吸能反应:一般与ATP_ _ _ _ 的反应相联系，由ATP水解提供能量，如蛋白质的合成。
② 放能反应:一般与ATP的_ _ _ _ 相联系，释放的能量储存在ATP中，如细胞内有机物的氧化分解反应。
【答案】① ADP；ATP
② 游离的磷酸；能量；Pi
（2） 细胞质基质、线粒体、叶绿体；有机物
（3） 酶活性；磷酸化；空间结构
（4） ① 水解
② 合成
点拨 ① ATP和ADP 相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
②细胞中ATP 含量很少，对于细胞的正常生活来说，ATP与ADP 的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
正误速判
1．（必1P86 正文）ATP中的A代表腺苷，A由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成。（ ）
【答案】×
2．（必1P86“相关信息”）ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。（ ）
【答案】√
3．（2019·全国Ⅲ卷·1）线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。（ ）
【答案】×
【解析】高尔基体不能合成ATP。
4．（必1P88 图5-7）载体蛋白磷酸化时，空间结构发生不可逆的改变。（ ）
【答案】×
5．（必1P89 正文）许多放能反应与ATP水解相联系。 （ ）
【答案】×
【解析】许多放能反应与ATP合成相联系。
6．（2019·天津卷·2）唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。（ ）
【答案】×
【解析】淀粉水解不需要消耗ATP。
灵活运用 提能力
考向一 考查ATP的结构特点
1．（2024·全国甲卷·2改编）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成。ATP结构如图所示，图中“～”表示特殊的化学键。下列叙述错误的是（ ）
A. ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B. 用α 位​32P标记的ATP可以合成带有​32P的RNA
C. β 和γ 位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D. 光合作用可将光能转化为化学能储存于β 和γ 位磷酸基团之间的特殊化学键
【答案】C
【解析】ATP水解时可释放能量，该能量可供离子的主动运输利用，A正确；ATP脱去β 和γ 位的磷酸基团后，为RNA的单体之一——腺嘌呤核糖核苷酸，B正确；细胞核中也会发生吸能反应（如转录），需要ATP水解供能，C错误；光合作用可将光能转化为ATP中活跃的化学能，D正确。
题后悟道
图中标出的“A”的含义:①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。

2．ATP和dATP是细胞中两类重要的能源物质，其分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A. ATP与dATP是同一种物质的两种不同存在形式
B. 细胞中ATP和dATP的合成均伴随着吸能反应
C. ATP与dATP中的能量都储存在腺苷和磷酸基团之中
D. ATP和dATP脱去两个磷酸基团后均可参与核酸的合成
【答案】D
【解析】ATP和dATP的五碳糖不同，是两种物质，A错误；ATP和dATP的合成伴随着放能反应，B错误；ATP与dATP中的能量主要储存在特殊的化学键中，C错误；ATP和dATP脱去两个磷酸基团后分别为腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，均可作为核酸合成的原料，D正确。
整合·微点
特殊的核苷酸
①如果将ATP 中的A 替换为U、G、C，分别为UTP、GTP、CTP，与ATP 一起组成NTP 家族，是RNA 合成的原料，其中GTP 还经常参与细胞中的信号转导。
②根据核苷酸分子中的磷酸基团数可以将核苷酸分子结构分为:一磷酸核苷(NMP)、二磷酸核苷(NDP) 及三磷酸核苷(NTP)。cAMP（环磷酸腺苷）是ATP 脱去两分子磷酸基团后环化的产物，在生物体内具有传递激素及代谢调节作用。
③NTP中的核糖上2′—C 上的—OH 脱去O 原子变为—H 后形成脱氧核糖，可参与组成dNTP 家族。NTP和dNTP 均为高能磷酸化合物。
考向二 考查ATP的合成与利用
3．“轻罗小扇扑流萤”，乡村夏天的夜晚，草丛中忽闪忽闪的萤火虫勾起了大家儿时的回忆。科学家已探索出萤火虫发光的原理（如图所示），根据该原理设计的ATP快速荧光检测仪可用来快速检测食品表面的微生物。下列相关说法正确的是（ ）
A. 无论是需氧型生物还是厌氧型生物均可用ATP快速荧光检测仪检测
B. 萤火虫发光需要荧光素酶的催化，它可以催化荧光素转化为荧光素酰腺苷酸
C. ATP快速荧光检测仪只能检测是否有微生物残留，不能检测其数量
D. ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存大量ATP为生命活动提供能量
【答案】A
【解析】由图可知，荧光素酶可以催化荧光素酰腺苷酸转化为氧合荧光素，B错误；微生物残留量越多，产生的ATP越多，荧光强度越强，所以用荧光检测仪也能检测微生物的数量，C错误；ATP是生命活动的直接能源物质，细胞中储存的ATP较少，ATP与ADP不断转化并处于动态平衡，D错误。
4．（经典高考）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B. 这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C. 作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D. 蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，某些蛋白质在相关酶的作用下会发生磷酸化和去磷酸化过程，这些蛋白质参与细胞信号传递，这体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致蛋白质的结构发生改变，可能会影响该蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程，从而影响细胞信号传递，B错误；从题图可以看出，蛋白质磷酸化的过程需要消耗ATP，由此可推断，ATP能参与细胞信号传递，C正确；由题中信息可知，蛋白质磷酸化和去磷酸化反应都是在相关酶的作用下进行的，而温度会影响酶的活性，所以蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响，D正确。
第8讲 细胞呼吸的原理及应用
课标要求
1.实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式。
2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
3.说明无氧呼吸的过程及其与有氧呼吸的相关辨析。
4.举例说明细胞呼吸的影响因素及其应用。
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
回归教材 强基础
1．实验材料
【答案】异养兼性厌氧型
2．实验思路——对比实验
【答案】产生CO2的多少
整合·微点
教材中对比实验汇总
对比实验中设置的组别都是实验组，组别之间相互对照。教材中对比实验的实例有:①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素示踪实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验；④探究酶的最适温度和最适pH。
3．实验原理
【答案】变浑浊； 灰绿色
4．实验步骤
（1） 配制酵母菌培养液（酵母菌+_ _ _ _ _ _ 溶液）。
（2）检测CO2的产生，装置如图所示。
（3） 检测酒精的产生:从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→ 分别滴加0.5mL溶有0.1g_ _ _ _ _ _ _ _ 的浓硫酸溶液→ 振荡并观察溶液的颜色变化。
【答案】（1） 葡萄糖
（3） 重铬酸钾
提示 ①设置含NaOH 溶液锥形瓶的目的是清除空气中的CO2。
②装置乙中B 先密封放置一段时间再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是耗尽B 瓶中的氧气。
③装置乙中B 培养时间延长，以耗尽葡萄糖再检测酒精的原因是葡萄糖和酸性重铬酸钾会发生颜色反应。
5．实验现象
【答案】高； 低； 灰绿
6．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）酵母菌在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下产生_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】酒精和CO2
正误速判
1．（必1P90、91“探究·实践”）在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。（ ）
【答案】√
2．（必1P90、91“探究·实践”）在探究酵母菌无氧呼吸产物的一般装置中，密封后酵母菌只进行无氧呼吸。（ ）
【答案】×
3．（2021·山东卷·12）无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖。（ ）
【答案】√
4．（必1P92“科学方法”）“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是对比实验，也叫相互对照实验。（ ）
【答案】√
5．（2022·河北卷·4）酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体。（ ）
【答案】×
【解析】CO2能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，酵母菌无氧呼吸可产生CO2。
6．（2022·河北卷·4改编）将重铬酸钾浓硫酸溶液滴入盛有通气培养的酵母菌溶液的锥形瓶中，溶液变成灰绿色。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
1．（2026·四川成都一模）某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验:用注射器A缓慢吸入25mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法错误的是（ ）
A. 该实验中，注射器A为实验组，注射器B为对照组
B. 若注射器A中的气体体积大于25mL，说明酵母菌进行了无氧呼吸
C. 为检测注射器B中酵母菌培养过程生成的酒精，应延长培养时间，以耗尽培养液中的葡萄糖
D. 将注射器A中产生的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄
【答案】A
【解析】注射器A加入了氧气，注射器B未加入氧气，两者都是实验组，A错误。
2．（2025·河北沧州开学考）科研人员向锥形瓶中加入含有活化酵母菌的葡萄糖培养液，密封后置于适宜温度下培养，持续用传感器测定锥形瓶中CO2和O2的含量变化（如图）。下列说法错误的是（ ）
A. 锥形瓶中CO2含量的变化是细胞有氧呼吸和无氧呼吸共同影响的结果
B. 实验进行的100s内，酵母菌细胞呼吸O2的消耗量等于CO2的释放量
C. 实验进行到第300s时，CO2来自酵母菌细胞质基质
D. 400s后，培养液中酒精浓度过高会限制酵母菌的活性
【答案】B
【解析】实验进行的100s内，酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，细胞O2的消耗量小于CO2的释放量，B错误；实验进行到第300s时，培养液中氧气含量不再降低，此时酵母菌只进行无氧呼吸，CO2来自酵母菌细胞质基质，C正确；400s后，由于酵母菌无氧呼吸会产生酒精，培养液中酒精浓度过高会限制酵母菌的活性，D正确。
考点二 有氧呼吸
回归教材 强基础
1．概念:细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物_ _ _ _ 氧化分解，产生_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，释放能量，生成_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的过程。
【答案】彻底； 二氧化碳和水； 大量ATP
2．过程图解
【答案】细胞质基质； C6H12O6酶C3H4O3+[H]； 少量能量； 线粒体基质； 少量能量； 线粒体内膜； 大量能量
点拨 原核细胞无线粒体，但有的原核细胞含有与有氧呼吸有关的酶并能够进行有氧呼吸。这些酶的分布场所为细胞质基质和细胞膜。
3．写出总反应式及标出氧气中氧元素的去路_ _ _ _ 。
【答案】
4．能量转换
葡萄糖中稳定的化学能转化为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。细胞呼吸释放的能量大部分以_ _ _ _ 的形式散失,少部分转移到ATP中。
【答案】ATP中活跃的化学能和热能； 热能
点拨 细胞呼吸过程中产生的[H] 主要是指还原型辅酶Ⅰ，即NADH。有氧呼吸在温和的条件下进行，有机物中的能量逐步释放，一部分能量储存在ATP 中。这种方式保证了有机物中的能量得到最充分的利用,有利于维持细胞的相对稳定状态。
正误速判
1．（必1P93 图5-9）有氧呼吸只消耗水，不产生水。（ ）
【答案】×
【解析】有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水。
2．（必1P93 图5-9）有氧呼吸产生的H2O中的O来自葡萄糖和O2。（ ）
【答案】×
【解析】有氧呼吸产生的H2O中的O来自O2。
3．（2022·河北卷·4）种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量。（ ）
【答案】√
4．（2022·河北卷·4）有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中。（ ）
【答案】×
【解析】有氧呼吸过程中产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜。
5．（2021·福建卷·9）葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量。（ ）
【答案】×
【解析】线粒体不能直接利用葡萄糖。
突破核心 拓思维
情境探究——有氧呼吸的电子传递链
有氧呼吸中的电子传递链（也称呼吸链）是指在线粒体内膜上由一系列复合物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)组成的将电子(e−)传递到分子氧的“轨道”。如图所示。
（1） 图示过程是有氧呼吸的第_ _ _ _ 阶段，在此过程中沿“轨道”传递的e−来自_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填物质）。
（2） 据图可知，复合物_ _ _ _ 在传递e−的同时还能转运H+，使膜两侧存在浓度差。F0F1−ATP合成酶的作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 合成ATP的驱动力来自_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 有机物的氧化是逐步脱氢和失电子的过程。有氧呼吸过程中_ _ _ _ _ _ _ _ （填“NADH”或“NAD+”）是电子和氢离子的载体，能够与糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成_ _ _ _ _ _ _ _ （填“NADH”或“NAD+”）。
【答案】（1） 三；NADH和琥珀酸
（2） Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ；转运H+并且能催化ATP的合成
（3） （电子传递所推动的）膜两侧H+浓度差
（4） NAD+；NADH
归纳总结
有氧呼吸中的电子传递链
糖酵解（有氧呼吸第一阶段）和丙酮酸氧化过程（有氧呼吸第二阶段）中生成的[H] 是在线粒体内膜上继续氧化的。[H]在酶的催化作用下释放电子和H+，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2、H+结合，生成了H2O，而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H+ 泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H+ 浓度梯度。最终，H+沿着线粒体内膜上ATP 合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP 的合成。
灵活运用 提能力
考向一 考查线粒体的结构和功能
1．（经典高考）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ）
A. 有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B. 线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C. 线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D. 线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【答案】C
【解析】有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，第二阶段发生在线粒体基质，第三阶段发生在线粒体内膜，故细胞质基质和线粒体中都有ATP产生，A正确。在有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，同时释放少量能量，但该过程不需要O2的直接参与，C错误。线粒体内膜上可以发生有氧呼吸第三阶段，[H]和O2反应形成H2O，B正确。线粒体基质中含有少量DNA，其可通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2．（2024·广东卷·5，2分）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（ ）
A. 碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B. 线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C. 有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D. 无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
【答案】D
【解析】碎片化的线粒体结构有损伤，无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸的场所主要是线粒体，线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；有氧条件下，WT比Δsqr的有氧呼吸强度高，为细胞生长代谢供能更多，故WT的生长速度快，C正确；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧条件下，WT与Δsqr都在细胞质基质中进行无氧呼吸，WT不会比Δsqr产生更多的ATP，D错误。
考向二 考查有氧呼吸的过程
3．（2025·河南卷·4，3分）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（ ）
A. 酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B. 低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C. 酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D. 呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
【答案】B
【解析】酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，该阶段不消耗O2，O2消耗发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，该阶段生成的ATP最多，A、C错误。酶的活性受温度影响，低温会抑制酶Ⅰ的活性，降低有氧呼吸第二阶段的反应速率，进而影响CO2和NADH的生成速率，B正确。由题意知，酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关，在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制酶Ⅰ的活性，从而影响有氧呼吸，不利于甜菜块根的生长，甜菜产量也会降低，D错误。
4．（2024·重庆卷·7，3分）肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中，PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物，进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是（ ）
A. 图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B. 图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C. 肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D. 葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
【答案】D
【解析】由图可知，图中三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节，A错误；草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质，B错误；由题意可知，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制，而增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，肿瘤细胞无氧呼吸会增加环境中乳酸含量，从而抑制PC酶活性，减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力，C错误；葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]，分别是有氧呼吸第一阶段及图中的4步，D正确。
考点三 无氧呼吸的过程及其与有氧呼吸的比较
回归教材 强基础
1．无氧呼吸
（1） 过程
（2） 代表生物类型
①产物为酒精:大多数植物、酵母菌等。
② 产物为乳酸:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等。
（3） 产物不同的原因
① 直接原因:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 不同。
② 根本原因:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 能量的去路
① 大部分仍储存在_ _ _ _ 或_ _ _ _ 中。
② 释放的能量中大部分以_ _ _ _ 形式散失，少部分储存在ATP中。
【答案】（1） 乳酸；酒精+CO2；C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+少量能量；C6H12O6酶2C3H6O3+少量能量
（2） ② 高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌
（3） ① 无氧呼吸有关酶的种类
② 基因不同或基因的选择性表达
（4） ① 酒精；乳酸
② 热能
点拨 （1）无氧呼吸在能量供应中的意义
①生物在缺氧环境下，可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。
②无氧呼吸产生ATP 的速度非常快，可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。
（2）长时间无氧呼吸对植物的危害
①无氧呼吸产生的酒精能使细胞中的蛋白质变性。
②利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少，植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。
2．比较有氧呼吸与无氧呼吸
【答案】乳酸或酒精和CO2、ATP； 不彻底； 少； 为各项生命活动提供能量
点拨 无氧呼吸中的[H](NADH) 和ATP 都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H] 在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗，没有积累。
正误速判
1．（必1P94 正文拓展）有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖中的能量大多以热能的形式散失。（ ）
【答案】×
2．（必1P94 正文）马铃薯各个器官无氧呼吸的产物都是乳酸。（ ）
【答案】×
【解析】马铃薯除了块茎无氧呼吸产生乳酸，其他部分无氧呼吸产生酒精。
3．（必1P94 正文）无氧呼吸不需要氧气参与,该过程最终有[H]的积累。（ ）
【答案】×
【解析】无氧呼吸第二阶段消耗[H]，没有积累。
4．（2025·黑吉辽蒙卷·16改编）无氧条件下，细胞呼吸第一阶段产生的NADH中的部分能量转移到ATP中。（ ）
【答案】×
【解析】NADH中的能量全部用于还原丙酮酸，未转移到ATP中。
5．（2020·山东卷·2）癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。（ ）
【答案】×
【解析】无氧呼吸第二阶段不产生ATP。
突破核心 拓思维
情境探究——细胞呼吸方式与底物种类的判断
欲确认某植物种子的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示:
（1） 装置1中加入NaOH溶液的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，根据着色液滴移动的距离可测出细胞呼吸消耗的氧气的体积。
（2） 装置2中着色液滴移动的距离代表细胞呼吸_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 为了排除环境因素对实验结果的干扰，需要设置对照实验，该对照组的设置方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 若底物是葡萄糖，请你预期实验可能出现的结果与结论:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 若装置1、2中的着色液滴均左移，则可能的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 吸收细胞呼吸产生的CO2
（2） 消耗的O2和释放的CO2的体积的差值的绝对值
（3） 在装置中装入煮熟的发芽种子，其他条件不变
（4） 若装置1着色液滴左移，装置2着色液滴不动，则种子只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸；若装置1着色液滴不动，装置2着色液滴右移，则种子只进行产生酒精的无氧呼吸；若装置1着色液滴左移，装置2着色液滴右移，则种子既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸；若装置1与装置2的液滴都不动，则种子细胞已死亡或只进行产生乳酸的无氧呼吸
（5） 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪
归纳总结
细胞呼吸方式的判断（以真核生物为例）
灵活运用 提能力
考向一 考查无氧呼吸与有氧呼吸的比较
1．（2025·广东茂名联考）水淹时，玉米根细胞较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法错误的是（ ）
A. 正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质
B. 检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C. 转换为丙酮酸产酒精途径时合成的ATP增多以缓解能量供应不足
D. 植物在特殊情况下可以通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境
【答案】C
【解析】玉米根细胞无氧呼吸导致能量供应不足，H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明H+转运消耗能量，为逆浓度梯度进行的主动运输，液泡中H+浓度高，则正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A正确；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，但仍有部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，故检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP，丙酮酸产乳酸的途径和丙酮酸产酒精途径都无ATP的产生，C错误；玉米将产生乳酸的无氧呼吸途径改变成了产酒精的无氧呼吸途径来延缓细胞酸中毒，进而适应缺氧环境，D正确。
2．（2025·山东卷·4，2分）关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B. 有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C. 无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D. 经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
【答案】B
【解析】有氧呼吸前两个阶段不需要O2作为原料，第二阶段需要H2O作为原料，A错误，B正确；无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸相同，会产生少量NADH，第二阶段会消耗NADH，C错误；无氧呼吸是不彻底的氧化分解，葡萄糖中的能量大部分未释放，而是储存在乳酸或酒精等产物中，D错误。
考向二 考查细胞呼吸类型的判断
3．（经典高考）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（ ）
A. 若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B. 若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C. 若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D. 若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【答案】D
【解析】结合呼吸作用的相关反应式分析，若有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时存在时，吸收O2的分子数小于释放CO2的分子数；若有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸同时存在时，吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等，故D错误。
题后悟道
细胞呼吸相关物质间量的比例关系
①有氧呼吸:C6H12O6:O2:CO2=1:6:6。
②无氧呼吸:C6H12O6:CO2:C2H5OH=1:2:2或C6H12O6:C3H6O3=1:2。
③有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2 和产生的CO2 的物质的量:有氧呼吸需要的O2: 有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸产生的CO2 之和=3:4。
④产生等量的CO2 时消耗的葡萄糖的物质的量:无氧呼吸∶有氧呼吸=3:1。
4．（2025·江苏盐城调研）某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图的实验装置（实验中微生物均有活性，瓶内充满空气）。下列叙述错误的是（ ）
A. 如果酵母菌只进行有氧呼吸，则有色液滴不移动
B. 如果有色液滴左移，左移值就是酵母菌消耗的氧气值
C. 如果要测呼吸商（释放二氧化碳与吸收氧气的物质的量之比），则必须增加一个装置，即把NaOH溶液换成清水，其他与此装置相同
D. 如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动
【答案】A
【解析】如果酵母菌只进行有氧呼吸，则装置中的O2含量会减少，而产生的CO2被NaOH溶液吸收，所以有色液滴会左移，A错误。
考点四 影响细胞呼吸的因素及其应用
回归教材 强基础
1．影响细胞呼吸的内部因素
【答案】种类； 不同生长发育； 较低； 不同器官； 大于
2．影响细胞呼吸的外界因素
（1） 温度
（2） O2浓度
（3） CO2浓度
（4） 水含量
【答案】（1） 有机物
（2） 抑制；无氧呼吸；乳酸
（3） 抑制
（4） 原料、产物；有机物消耗；浸泡
（5）矿质元素含量
点拨 ①蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
②种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
正误速判
1．（必1P90“问题探讨”）酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。（ ）
【答案】×
2．（必1P95“思考·讨论”）破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。（ ）
【答案】√
3．（必1P95“思考·讨论”）慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。（ ）
【答案】×
【解析】慢跑时，氧气供应充足，肌细胞主要进行有氧呼吸。
4．（2021·湖南卷·12）油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。（ ）
【答案】√
5．（2022·海南卷·10）干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活。（ ）
【答案】×
6．（2021·湖南卷·12）农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长。（ ）
【答案】×
【解析】种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长。
灵活运用 提能力
考向一 考查细胞呼吸原理的应用
1．（2024·甘肃卷·3，3分）梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是（ ）
A. 根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B. 根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C. 浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D. 根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
【答案】B
【解析】植物根系吸收无机盐的方式属于主动运输，需要能量，A正确；植物根系吸收水分的方式属于被动运输，不需要消耗能量，B错误。
2．（2024·贵州卷·17，10分）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。
（1） 正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；参与有氧呼吸的酶是_ _ _ _ （选填“甲”或“乙”）。
（2） 在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是_ _ _ _ ；水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μml⋅g−1⋅min−1,O2吸收量为0.2μml⋅g−1⋅min−1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的_ _ _ _ 倍。
（3） 若水淹3d后排水，植株长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （答出2点即可）。
【答案】（1） 细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，将葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量并生成大量ATP；乙
（2） 氧气；3
（3） 无氧呼吸积累的乙醇量较少，对细胞毒害较小；0～3d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动；有氧呼吸酶活性并未完全丧失（答出2点即可）
【解析】
（1） 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程；旱粮地低洼处易积水，土壤和水中含氧量较低，一定时间内有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，而由图可知水淹0～3d酶甲活性逐渐上升，酶乙活性逐渐下降，可判断与有氧呼吸有关的酶应为酶乙。
（2） 在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是氧气。呼吸的强度可以用单位时间内底物的消耗量来表示，作物根的CO2释放量为0.4μml⋅g−1⋅min−1，O2吸收量为0.2μml⋅g−1⋅min−1，则有氧呼吸CO2释放量为0.2μml⋅g−1⋅min−1，消耗的葡萄糖量为1/30μml⋅g−1⋅min−1；无氧呼吸CO2释放量为0.2μml⋅g−1⋅min−1，消耗的葡萄糖量为1/10μml⋅g−1⋅min−1，故无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。
（3） 原因见答案。
考向二 考查影响细胞呼吸的因素
3．（2023·全国乙卷·3，6分）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B. a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C. 每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D. 植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
【答案】C
【解析】结合图可知，无氧条件下，在a点之前没有CO2释放，说明植物的根细胞进行无氧呼吸，且产物是乳酸，A正确；a～b时间内，该植物的根细胞在无氧条件下有CO2释放，说明该植物进行了产生酒精和CO2的无氧呼吸,B正确；两种类型的无氧呼吸第一阶段相同，且都只在第一阶段释放少量能量，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精或乳酸时，生成的ATP的量相等，C错误；植物根细胞产生的酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，D正确。
4．玉米象是严重危害储粮的害虫之一，其中以玉米、小麦、高粱受害严重。研究者研究了不同温度和不同小麦含水量对玉米象幼虫、成虫呼吸速率的影响，结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
玉米象幼虫、成虫在不同条件下的平均呼吸速率/(μL⋅min−1)
（表格中数据为玉米象幼虫呼吸速率/玉米象成虫呼吸速率）
A. 该实验自变量是温度和小麦含水量，因变量是玉米象呼吸速率
B. 相对密闭储粮环境下，粮食出现酒味一定是由玉米象无氧呼吸产生酒精引起的
C. 温度相同时，玉米象幼虫、成虫呼吸速率受小麦含水量影响变化趋势相似
D. 据数据分析可知，储藏小麦种子的最佳条件是温度为35℃和小麦含水量为14%
【答案】C
【解析】该实验自变量是温度和小麦含水量以及玉米象的年龄（成虫或幼虫），因变量是玉米象幼虫、成虫呼吸速率，A错误；玉米象是动物，无氧呼吸产乳酸，不能产生酒精，B错误；当温度相同时玉米象幼虫、成虫呼吸速率受小麦含水量影响变化趋势相似，表现为含水量越高，玉米象幼虫、成虫呼吸速率越高，C正确；据表格数据推测，储藏小麦种子的最佳条件可能是温度为25℃和小麦含水量为12%，该条件下玉米象幼虫、成虫呼吸速率最低，D错误。
第9讲 光合作用的原理
课标要求
1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.实验:提取和分离叶绿体色素。
考点一 捕获光能的色素和结构
回归教材 强基础
1．绿叶中色素的提取和分离
（1） 实验原理
（2） 实验步骤与操作
（3） 实验结果
【答案】（1） 有机溶剂；无水乙醇；层析液
（2） 防止研磨中色素被破坏；单层尼龙布；扩散均匀；色素溶解在层析液中
（3） 最高；最快；最低；最慢
2．叶绿体中色素的吸收光谱分析
【答案】叶绿素b； 叶绿素a； 可见光； 蓝紫光和红光； 蓝紫光
点拨 ①叶绿体基粒由类囊体堆叠形成，增大了膜面积。光合色素分布在类囊体膜（基粒）上而不是叶绿体内膜上，其作用是吸收、传递（4种色素）和转化光能( 只有少量特殊状态的叶绿素a)。类囊体膜上除了光合色素，还有参与光反应的酶。
②植物幼嫩的茎和果实的细胞以及气孔保卫细胞中也含有吸收光能的色素，而根、叶片表皮等处的细胞中一般观察不到叶绿体，也不含吸收光能的色素。
3．叶绿体的结构适于进行光合作用
【答案】内膜； 外膜； 类囊体（囊状结构）； 光合色素（色素）； 基质； 光合作用； 被光束照射到的部位； 所有受光部位
点拨
恩格尔曼实验的巧妙设计
①选材:水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位，证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
②排除干扰的方法:没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。
③观测指标:用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和获得光照少的部位，相当于一组对照实验。
④实验对照:进行黑暗（局部光照）和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。
正误速判
1．（2024·广东卷·3）某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，研磨时用水补充损失的提取液。（ ）
【答案】×
【解析】光合色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇。
2．（必1P98“探究·实践”）碳酸钙通过中和有机酸而保护叶绿素。（ ）
【答案】√
3．（必1P98“探究·实践”）纸层析法分离叶绿体色素时,以多种有机溶剂的混合物作为层析液。（ ）
【答案】√
4．（必1P98“探究·实践”）层析结束后，滤纸条上的色素带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,最宽的是叶绿素b。（ ）
【答案】×
5．（2023·全国乙卷·2）氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素。（ ）
【答案】√
6．（必1P99 图5-12）叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，不能吸收绿光。（ ）
【答案】×
【解析】叶绿素吸收绿光较少，而不是不吸收绿光。
7．（必1P99 图5-12）叶绿素a吸收光谱的波长范围小于叶绿素b。（ ）
【答案】×
8．（必1P101“概念检测”）夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的；秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向一 考查绿叶中色素的提取和分离实验
1．（2025·山东卷·13，2分）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是 （ ）
A. 应使用干燥的定性滤纸
B. 绿叶需烘干后再提取色素
C. 重复画线前需等待滤液细线干燥
D. 无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
【答案】B
【解析】叶绿素对高温敏感，烘干过程中叶绿素易被破坏；长时间高温也可导致类胡萝卜素发生氧化分解，B错误。
2．（2023·江苏卷·12，2分）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A. 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B. 若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C. 该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D. 用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
【答案】B
【解析】用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A不合理；若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但会使滤液细线过宽，分离后滤纸上易出现色素带重叠，B合理；该实验分离色素后，滤纸条上色素带的宽窄只能比较各种色素相对含量的多少，不能测定各种色素的具体含量，C不合理；花青素溶于水而不溶于石油醚等有机溶剂，理想情况下用红色苋菜叶进行实验可得到4条色素带，若得到5条色素带，距离滤液细线最近的应为花青素，即在叶绿素b的下方，D不合理。
考向二 考查绿叶中色素的提取和分离实验的拓展分析
3．（2025·广西南宁三模）为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。有关分析错误的是（ ）
A. 色素1、2、3、4易溶于有机溶剂，色素5易溶于水
B. 色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中，色素5可能存在于液泡中
C. 色素1、2的含量较多，缺Mg会影响色素1和2的含量
D. 色素1在层析液中的溶解度最大，色素4在层析液中溶解度最小
【答案】C
【解析】色素1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度，推测是光合色素，光合色素易溶于有机溶剂，分布在叶绿体中；在蒸馏水中的分离结果说明色素5可以溶解在蒸馏水中，推测其可能是存在于植物液泡中的色素且易溶于水，A、B正确。色素1、2、3、4是光合色素，依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素1和2即胡萝卜素和叶黄素含量较少，色素3和4即叶绿素a和叶绿素b含量较多，另外缺Mg会影响色素3和4的含量，C错误。根据层析的结果，色素1距离起点最远，说明色素1在层析液中的溶解度最大，而色素4距离起点最近，说明色素4在层析液中的溶解度最小，D正确。
题后悟道
影响叶绿素合成因素的分析
4．（2025·山西吕梁二模）研究发现植物可通过产生褪黑素抵抗低温胁迫，为了研究外施褪黑素(MT)对植物体内色素含量的影响，研究人员选择某高粱品种进行了相关实验，结果如图所示，其中CK表示常温组、LT表示低温组。下列叙述错误的是（ ）
A. 提取叶片中的光合色素时，应向研钵中加入的药品是无水乙醇和SiO2
B. 常温下褪黑素对叶绿素和类胡萝卜素的含量无显著影响
C. 低温处理导致叶绿素a和叶绿素b显著减少，这两种色素主要吸收红光和蓝紫光
D. 在低温胁迫下外施褪黑素可促进叶绿素a的合成或抑制叶绿素a的降解
【答案】A
【解析】提取叶片中的光合色素时，应向研钵中加入的药品是无水乙醇、SiO2和CaCO3，A错误；据图可知，与LT组相比，LT+MT组中叶绿素a含量增加，说明在低温胁迫下外施褪黑素可提高叶绿素a的含量，但不能确定提高的机制是促进叶绿素a的合成还是抑制叶绿素a的降解，D正确。
题后悟道
绿叶中色素的提取和分离实验中的误差分析
考向三 考查叶绿体的结构和光合色素
5．（2025·湖南长沙三模）研究发现，在低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大，基粒变厚、类囊体片层数增多，光合作用效率得到有效提高。下列相关分析错误的是（ ）
A. 叶绿体与线粒体增大内部膜面积的方式存在差异
B. 叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高
C. 基粒变厚、类囊体片层数增多有利于增大接触与吸收CO2的面积
D. 可用纸层析法分离叶绿体中的色素并分析其相对含量
【答案】C
【解析】叶绿体通过类囊体的堆叠增大内部膜的表面积，线粒体的内膜向内折叠形成嵴增大内部膜面积，A正确。低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大，基粒变厚、类囊体片层数增多，推测其含有的色素更多，因此叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高，B正确。光合作用过程中，CO2被叶绿体吸收后参与暗反应，该过程发生在叶绿体基质中，C错误。
考点二 光合作用的原理
回归教材 强基础
1．光合作用的概念与反应式
（1） 概念:指绿色植物通过_ _ _ _ _ _ ，利用光能，将_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 转化成储存着能量的有机物，并且释放出_ _ _ _ 的过程。
（2） 光合作用总反应式:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 叶绿体；二氧化碳和水；氧气
（2） CO2+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2
2．探索光合作用原理的部分实验
【答案】氧气； 水； ATP； 二氧化碳
点拨 ①希尔实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是水的光解实验是在没有CO2 的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。②同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如​18O、​15N没有放射性，而​14C、​3H、​35S、​32P具有放射性。
3．光合作用的原理
【答案】叶绿体的类囊体薄膜； H++O2+e−； 叶绿体基质； 有机物中稳定的化学能
点拨 ①光反应过程主要包括:水的光解、NADPH和ATP 的合成，光反应中叶绿体光合色素吸收的光能,一方面用于水分解产生氧和H+;另一方面用于ATP 的合成。
②暗反应过程主要包括:CO2的固定、C3的还原，C3的还原伴随着ATP 和NADPH 的分解，NADPH既可作还原剂,又可以提供能量。
4．光合作用过程中元素的去向分析
【答案】(CH​218​O)； (14CH2O)； NADPH
5．光合作用和化能合成作用的比较
【答案】氧化无机物释放的能量； CO2和H2O
正误速判
1．（必1P102“思考·讨论”）希尔的实验说明水的光解产生氧气，且产生的氧气中的氧元素全部都来自水。（ ）
【答案】×
【解析】希尔的实验没有证明氧气中氧元素的来源。
2．（2021·山东卷·16）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（ ）
【答案】×
【解析】植物进行光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。
3．（必1P102“思考·讨论”）利用同位素​18O，同时标记CO2和H2O，可研究光合作用生成氧的来源。（ ）
【答案】×
【解析】利用同位素​18O同时标记CO2和H2O无法说明物质来源，应设置对照组，分别标记。
4．（2023·湖北卷·11）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。（ ）
【答案】×
5．（必1P104 正文）用​14CO2研究光合作用中碳的转移途径为CO2→C3→C5→(CH2O)。（ ）
【答案】×
6．（必1P104“相关信息”）光合作用的产物有淀粉和蔗糖，蔗糖可以进入筛管，通过韧皮部运输到植株各处。（ ）
【答案】√
7．（2021·湖南卷·7）在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。（ ）
【答案】√
8．（必1P106 小字）土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。（ ）
【答案】√
9．给植物提供​18O标记的水，​18O会出现在​18O2、C18O2、糖类、C3等化合物中。（ ）
【答案】√
10．在C3还原过程中,ATP提供能量,NADPH只起还原作用。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——光反应的能量转化
光合电子传递链(PETC)是光反应阶段的核心过程，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等复合体，光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜上的质子泵在膜两侧建立H+梯度，进而驱动ATP的合成。高温胁迫会破坏PETC的稳定性，导致光合效率下降。
（1） 从图示推出，光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)位于叶绿体的_ _ _ _ _ _ _ _ 上，光系统Ⅱ进行水的光解，产生_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，光系统Ⅰ主要是介导_ _ _ _ _ _ _ _ 的产生。
（2） 图中所示的电子传递链中，电子供体是H2O，电子(e−)释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终受体是_ _ _ _ _ _ _ _ 。ATP的形成与类囊体膜两侧的H+浓度梯度有关，据图判断，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ H+浓度较高。在类囊体薄膜上，光能被转化为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 中的化学能。
（3） 若进一步检测发现高温处理后会使NADPH/NADP+的值下降，其对卡尔文循环的影响是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 某同学想设计实验证明光反应中ATP合成所需的能量来自类囊体膜两侧H+浓度梯度形成的电化学势能，请利用实验材料，完成实验设计。
实验材料:离体的叶绿体类囊体、pH为4的缓冲溶液、pH为8的缓冲溶液、ADP和Pi等。
实验思路:将离体的叶绿体类囊体置于_ _ _ _ _ _ _ _ 的缓冲溶液中一段时间；在_ _ _ _ （填“黑暗”或“光照”）条件下，将上述离体的叶绿体类囊体转移到_ _ _ _ _ _ _ _ 的缓冲溶液中一段时间，并向缓冲溶液中添加_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，一段时间后，检测有无ATP的合成。
（5） 某小组在重复光合作用的实验中发现，光照停止后，暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，可能的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；CO2不足使暗反应减弱后，光反应也无法正常进行，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 类囊体薄膜；氧气、H+和电子(e−)；NADPH
（2） NADP+；类囊体腔（类囊体膜内侧）；ATP和NADPH
（3） NADPH不足导致C3还原受阻，卡尔文循环速率下降
（4） pH为4；黑暗；pH为8；ADP和Pi
（5） 暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间；但是过一段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行；光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP+，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行
归纳总结
分析环境改变时光合作用各物质含量的变化
1.“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2 的固定，Ⅲ表示C3 的还原，当外界条件( 如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化:
2.“模型法”表示C3 和C5 等的含量变化
灵活运用 提能力
考向一 考查光合作用的探究历程
1．（2025·重庆段考）实验是生物学研究的重要手段。下列对光合作用的部分探究实验的分析，正确的是（ ）
【答案】A
【解析】希尔的实验可以证明光合作用可以产生氧气，但不能证明产生的氧气中的氧全部来自水，B错误；鲁宾和卡门的两组实验均为实验组，C错误；阿尔农的实验可以证明叶绿体可以吸收光能合成ATP，但不能证明叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，D错误。
2．卡尔文给小球藻提供​14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是（ ）
A. 推论①:C3是CO2被还原的第一个产物
B. 推论②:C3进一步反应生成C5和葡萄糖
C. 推论③:C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物
D. 推论④:C3转化为C5需要依赖光反应的产物
【答案】A
【解析】根据光照时间缩短至几分之一秒的结果可推测，C3是CO2被固定的第一个产物，A不合理；结合(1)(2)可推测，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B合理；根据C3和C5的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加，可推测C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C合理；根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降，可推测，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D合理。
考向二 考查光合作用过程的原理
3．（2023·湖北卷·8，2分）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（ ）
A. 叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B. Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C. 弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D. PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【答案】C
【解析】由题干及图可知，强光下LHC蛋白激酶催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，来改变对光能的捕获强度，所以如果叶肉细胞中的LHC蛋白激酶活性下降，则LHCⅡ与PSⅡ不易分离，PSⅡ光复合体对光能的捕获将增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，Mg2+含量减少，会导致叶绿素含量减少，进而使PSⅡ光复合体对光能捕获减弱，B正确；由图可知，弱光下，LHCⅡ与PSⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，分解水，产生H+、电子和O2，D正确。
4．淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用，其过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 磷是生物膜的重要组分，中心体和核糖体不含磷元素
B. CO2形成三碳糖磷酸的过程中，NADPH不供能，只作为还原剂
C. 若光照骤减，核酮糖−1，5−二磷酸的含量短时间内减少
D. 若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会马上停止
【答案】C
【解析】磷脂双分子层是生物膜的基本支架，中心体和核糖体都是无膜结构，但核糖体由蛋白质和RNA组成，含磷元素，A错误；CO2形成三碳糖磷酸的过程中，需要NADPH作还原剂和提供光反应阶段储存的能量，B错误；若光照骤减，光反应产生的ATP和NADPH会减少，C3还原过程减慢，导致核酮糖−1，5−二磷酸(C5)的含量短时间内减少，C正确；若抑制磷酸转运器的功能，会导致叶绿体内Pi含量下降，进而影响卡尔文循环，但卡尔文循环不会马上停止，D错误。
考向三 考查光合作用过程中物质变化分析
5．（2025·福建福州一模）如图表示植物细胞光合作用及淀粉与蔗糖合成的调节过程，a～d表示物质。酶A是淀粉合成关键酶，其活性受叶绿体基质中磷酸丙糖与Pi的比值调节，比值越大活性越强。磷酸转运体是叶绿体膜上的重要蛋白质，夜间细胞质基质Pi浓度较高，促进磷酸转运体顺浓度将Pi从细胞质基质运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体。下列判断正确的是（ ）
A. a、b分别代表ATP与ADP，光反应将光能转化为活跃的化学能
B. 植物从黑暗中转入适宜光照环境后，叶绿体内c含量上升，d含量下降
C. 磷酸转运体活性高可促进蔗糖合成，从而降低暗反应中CO2固定速率
D. 白天叶绿体中淀粉合成较活跃，夜晚细胞质基质中蔗糖合成较活跃
【答案】D
【解析】由图可知，a在类囊体薄膜上参与光反应，代表ADP和Pi，b在叶绿体基质中参与暗反应，代表ATP，A错误；由图可知，d接受CO2生成了c，所以c代表C3，光合作用产生的ATP和NADPH用于暗反应阶段C3的还原，植物从黑暗中转入适宜光照环境，则叶绿体中光反应产生的NADPH和ATP增加，导致C3含量减少，C5含量增加，B错误；由题干信息可知:磷酸转运体活性高，可促进磷酸丙糖转运出叶绿体，用于合成蔗糖，从而提高暗反应中CO2的固定速率，C错误；由题干信息可知：夜间细胞质基质Pi浓度较高，促进磷酸转运体顺浓度将Pi从细胞质基质运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体，促进蔗糖合成，即夜间细胞质基质中蔗糖合成较活跃，而白天叶绿体中淀粉合成较活跃，D正确。
6．科研人员分离出某植物叶肉细胞的叶绿体，让叶绿体接受5s光照、5s黑暗交替（间歇光）处理，持续进行20min，并用灵敏传感器记录密闭环境中O2和CO2的变化，结果如图所示(S1、S2、S3分别表示相邻的曲线围成的图形面积)。下列相关叙述错误的是（ ）
A. ac段，叶绿体的光反应速率明显大于暗反应速率
B. de段，CO2吸收速率变慢的原因是C3还原速率减慢
C. S1+S2的数值可表示光反应速率，S1的数值大于S3
D. 总光照时间相同时，间歇光处理有助于有机物的积累
【答案】C
【解析】分析题图，虚线表示O2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，ac段O2释放速率大于CO2吸收速率，说明叶绿体的光反应速率明显大于暗反应速率，A正确；de段在黑暗条件下进行，导致光反应产生ATP和NADPH受阻，C3还原速率减慢，CO2固定速率也减慢，所以导致CO2吸收速率变慢，B正确；在一个光周期内，O2释放速率和CO2吸收速率从开始的0经过一段时间的反应以后又变为0，结合光合作用的总反应式来看，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示暗反应吸收的CO2总量，在一个光照间歇周期内释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量是相等的，S1+S2=S2+S3，所以S1=S3，C错误；光照总时间相同的情况下，间歇光与连续光照处理相比，光合作用合成的有机物增多，光合作用效率更高，是因为间歇光处理能充分利用光反应产生的NADPH和ATP，D正确。
第10讲 光合作用的影响因素及其应用
课标要求
1.说明影响光合作用的因素。
2.说明光合作用在实际生产中的应用。
3.实验:探究环境因素对光合作用强度的影响。
考点一 实验:探究环境因素对光合作用强度的影响
回归教材 强基础
1.实验原理
在光照下，绿色植物通过光合作用产生氧气。
2．实验中变量分析
【答案】光照强度； 光源与烧杯的距离； 光合作用强度； 叶片浮起数量； 叶片大小、溶液的量
3．实验步骤
【答案】黑暗； CO2； 圆形小叶片浮起的数量
4．实验结论
在一定光照强度范围内,光合作用强度随光照强度的增强而_ _ _ _ 。
【答案】增强
点拨 实验中，若使用普通钨丝灯泡作为光源，钨丝灯泡发热会引起温度变化，应在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。
正误速判
1．（2025·河北卷·5改编）对叶片抽气处理后转到富含CO2的清水中，可观察到不同光照强度下出现叶片上浮的时长不同。（ ）
【答案】√
2．（必1P105 正文拓展）延长光照时间能够提高光合作用强度。（ ）
【答案】×
【解析】延长光照时间可以提高光合作用的总产量（有机物积累量），但不会提高光合作用强度（单位时间的效率）。
3．（必1P105“探究·实践”）在探究光照强度对光合作用强度的影响中,增加光照强度或温度,都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。（ ）
【答案】×
4．（必1P105“探究·实践”）NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片光合作用减弱，可能是因为在高浓度的无机盐溶液中植物细胞失水。（ ）
【答案】√
5．（必1P105“探究·实践”）若装置中的NaHCO3溶液换成清水，可根据上浮情况测定小圆叶片的细胞呼吸强度。 （ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
1．（2025·安徽卷·2，3分）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（ ）
A. 用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B. 调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C. 用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D. 同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
【答案】C
【解析】实验中，使用打孔器获取叶圆片时，需要避开大的叶脉，因为叶脉部位叶绿体含量少，避开大的叶脉可确保叶圆片在大小、厚度和光合能力上相对一致，减少实验误差，A正确。通过调节光源（如LED灯）与盛有叶圆片的烧杯之间的距离，可以改变光照强度（距离增加，光照强度减弱；距离减小，光照强度增强），从而设置不同光照强度的对照条件，进行对比实验，B正确。用化学传感器监测光照时的O2浓度变化得到的是净光合速率（即总光合速率-呼吸速率），计算实际光合作用强度还需要额外测量呼吸速率（通常在黑暗条件下测定O2的消耗速率），C错误。一开始叶圆片沉于水底，光合作用产生O2使其浮起，浮起快慢取决于光合作用强度，而同一烧杯中的叶圆片可能因位置差异（如相互遮挡或光源不均匀）使接受的光照强度不同，从而影响浮起的快慢，D正确。
2．（2024·北京卷·4，2分）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是（ ）
A. 增加叶片周围环境CO2浓度B. 将叶片置于4℃的冷室中
C. 给光源加滤光片改变光的颜色D. 移动冷光源缩短与叶片的距离
【答案】A
【解析】增加叶片周围环境CO2浓度可提高叶片的光合作用速率，增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，故选A。
3．（2025·湖南卷·17，12分）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40mg⋅L−1)的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题。
（1） 栅藻的光合放氧反应部位是_ _ _ _ _ _ （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚_ _ _ _ 栅藻的光合放氧反应。
（2） 细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是_ _ _ _ 。
（3） 若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg⋅L−1,培养10min后，推测该培养液pH会_ _ _ _ ，培养液中对硝基苯酚相对含量_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 叶绿体；抑制
（2） 氧气
（3） 升高；基本不变
（4） 栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用
【解析】
（1） 栅藻是真核生物，进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，对光合放氧的抑制作用增强。
（2） 由题意知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b知，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。
（3） 图b中，Ⅰ组为“栅藻+光照”，对硝基苯酚含量为40mg⋅L−1;分析图a可知，对硝基苯酚含量为20mg⋅L−1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b可知，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。
（4） 由Ⅲ组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。
考点二 影响光合作用的因素及应用
回归教材 强基础
1．光合作用强度
（1） 含义:植物在_ _ _ _ _ _ _ _ 通过光合作用制造糖类的数量。
（2） 观测指标:单位时间内光合作用制造_ _ _ _ _ _ 的量、单位时间内光合作用固定CO2的量或单位时间内光合作用产生O2的量。
【答案】（1） 单位时间内
（2） 有机物
2．影响光合作用强度的因素及应用
（1） 影响光合作用强度的内部因素
① 植物自身的遗传特性（如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例）
② 植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
③ 植物叶面积指数（光合面积）
【答案】①