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“<”)：
①生物种类：水生生物含水量>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<骨骼<血液。
3．Na＋、K＋对细胞内外渗透压大小所起的作用一样吗？
提示：不一样。Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。

考点一组成细胞的元素和化合物

[典型图示]
细胞中元素与化合物的种类及含量的扇形图和柱状图

[问题设计]
(1)若图1表示组成人体活细胞的元素含量比例，则甲～丁依次是O、C、H、N，但占人体细胞干重百分比最高的元素是图1中的乙，其原因是人体细胞鲜重含量最多的化合物是H2O，而干重含量最多的化合物是蛋白质。
(2)若图2表示细胞干重中化合物的含量，则②为蛋白质，其标志性元素是图1中的丁(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，若按鲜重计②应为水。
(3)图1所示元素在非生物界中一定能(填“一定能”“一定不能”或“不一定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有统一性。
(4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明生物界与非生物界具有差异性。
[对点落实]
1．图1是细胞中几种化合物含量的扇形图，图2是活细胞中元素含量的柱形图，下列说法错误的是(　　)

A．若细胞代谢正常，则图1中的甲化合物是水
B．若细胞代谢正常，则图1中的乙化合物是蛋白质
C．若细胞代谢正常，则图2中的b元素是氢
D．若细胞完全脱水，则含量最多的元素不是图2中的a
解析：选C　若细胞代谢正常，说明是正常的活细胞，活细胞中含量最多的是水，其次是蛋白质；图2中的b元素占18%，应为碳，不是氢；活细胞中含量最多的元素是氧，但如果细胞完全脱水，则含量最多的元素是碳(即图2中的b)。
2．下表是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据下表，有人得出下面结论，其中正确的是(　　)
元素
C
H
O
N
P
S
生物甲
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.17
生物乙
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
0.78
A．如果它们分别是动物和植物，则甲是动物，乙是植物
B．等质量的组织中，甲所含的热量少于乙
C．两者体细胞中，乙的染色体(质)比甲多
D．两者的含水量比较，可推测甲比乙多
解析：选B　动物和植物干重相比较，植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，由于脂肪的元素构成特点是含C、H较多而含O少，蛋白质的特征元素是N，故植物体中含O较多，动物体中含H、N元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多，因此甲为植物，乙为动物；等质量的脂肪和糖类相比较，脂肪含热量较多，生物甲含糖量高，生物乙含脂肪多；生物干重中有关元素的含量不能作为判断其含水量和染色体(质)多少的依据。
[类题通法]　判断元素与化合物的四个“明确”


1．归纳总结常见有机化合物的元素组成

2．组成细胞元素与化合物的相关推断
(1)根据特征元素推断化合物的种类：

(2)根据代谢产物推断化合物的元素组成：
代谢产物

化合物元素组成
实例
CO2和H2O
→
C、H、O
糖类、脂肪
CO2、H2O和尿素
→
C、H、O、N
蛋白质
(3)根据化合物中元素含量推断氧化分解时放能多少：
⇒
[对点落实]
3．(2013·海南高考)关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿素含有镁元素　　 B．血红蛋白含有铁元素
C．脱氧核糖含有磷元素 D．胰岛素含有碳元素
解析：选C　叶绿素的组成元素中含有镁；血红蛋白的组成元素中含有铁；胰岛素的本质为蛋白质，故含有碳；脱氧核糖为五碳糖，不含有磷元素。
4．(2018·鹤壁段考)如图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法错误的是(　　)

A．若①是某种大分子物质的基本组成单位，则①是氨基酸
B．若②是生命活动的主要能源物质，则②是糖类
C．若②是细胞中的储能物质，则②一定是脂肪
D．若③是携带遗传信息的大分子物质，则③一定是核酸
解析：选C　氨基酸通常由元素C、H、O、N组成，是蛋白质的基本组成单位；糖类是生命活动的主要能源物质；细胞内的储能物质有脂肪、淀粉和糖原等；核酸是携带遗传信息的大分子物质，由元素C、H、O、N、P组成。
5．根据下表相关信息判断，同质量的脂肪和糖类在氧化分解时会出现差异的相关分析，错误的是(　　)
物质
各元素比例
氧化分解时
C
O
耗氧量
释放能量
产生的水
脂肪
75%
13%
较多
较多
X
糖类
44%
50%
较少
较少
Y
A．脂肪和糖类中的H的比例分别是12%和6%
B．相同质量条件下，脂肪比糖类在氧化分解时耗氧量多
C．糖类中O的比例高，因此氧化分解时产生的水为X D．脂肪中H的比例较高，所以释放的能量较多
解析：选C　根据表格信息可知，脂肪中C＝75%，O＝13%，因此H＝12%；糖类中C＝44%，O＝50%，因此H＝6%；糖类和脂肪氧化分解的最终产物都是CO2和H2O，耗氧量的多少取决于有机物中H、C所占的比例，而脂肪中H、C的含量高，氧化分解时耗氧量多，释放的能量多，形成的CO2和H2O也多，故X>Y。
考点二细胞中的水和无机盐

1．理清自由水与结合水比值和细胞代谢的关系
(1)关系：
自由水/结合水
(2)实例：衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。
2．熟知细胞中水的存在、产生及利用

[对点落实]
1．(2014·海南高考)下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)
A．植物体内的水分参与营养物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同
解析：选D　植物体内的水分参与营养物质的运输；水是构成叶肉细胞的重要化合物之一；自由水可作为细胞内化学反应的反应物；同种植物萌发种子的含水量大于休眠种子的含水量。
2．(2014·四川高考)生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是(　　)
A．在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式
B．由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基
C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解
D．H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成(CH2O)
解析：选C　水在最基本的生命系统中有两种存在形式：自由水和结合水。在氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程中，生成物H2O中的两个氢原子分别来自两个氨基酸中的氨基和羧基。有氧呼吸第三阶段，O2与第一阶段葡萄糖分解产生的[H]和第二阶段丙酮酸分解产生的[H]结合形成H2O，同时释放出大量能量。线粒体中丙酮酸的分解要利用H2O，产生CO2。光合作用的光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，H2O在光下被分解成O2和[H]，[H]可将叶绿体基质中暗反应固定的CO2还原成(CH2O)。

对照法探究植物生长必需的无机盐
1．实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需。
2．实验设计

3．实验中的对照
(1)空白对照
(2)自身对照
[对点落实]
3．如图是某同学设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐的构思，本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。

(1)实验中的自变量、因变量分别是__________________、________________。
(2)两次对照中属于实验组的依次是_______、___________。
(3)实验培养过程中，需要不断通入空气(或不断更换等量新鲜培养液)，目的是___________________，由此可见，植物根细胞对无机盐的吸收方式是____________。
答案：(1)无机盐X的有无　植物的生长状况　(2)乙组　乙组实验后　(3)为植物根细胞提供O2　主动运输
4．有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。
实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
实验步骤：
(1)配制全素培养液和缺镁培养液，分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。
(2)________________ ___________________________________________________。
(3)放在适宜条件下培养一段时间，________________________________________。
实验现象：在全素培养液中的玉米幼苗生长正常，___________________________
________________________________________________________________________。
解析：据题干信息可知，可重复利用的元素缺乏时，老叶先表现症状，此实验的自变量是镁的有无，因变量是老叶先变黄，还是幼叶先变黄。
答案：(2)将长势相同的玉米幼苗分别栽培在上述两种培养液中　(3)观察玉米幼苗的生长情况　实验现象：在缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先变黄
[类题通法]　对照实验的类型及实验组、对照组的确认
空白对照
对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组
自身对照
实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组
相互对照
不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论
条件对照
即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组

[真题集训——验能力]
1．(2016·上海高考)诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构如图。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是(　　)
A．纤维素　　　 B．胰岛素
C．叶绿素　　　　 D．甲状腺素
解析：选A　分析题图结构中的元素组成，可知蒿甲醚是由C、H、O三种元素组成的。纤维素的元素组成为C、H、O；胰岛素的元素组成为C、H、O、N等；叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg；甲状腺(激)素的元素组成为C、H、O、N、I。由此可见，与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是纤维素。
2．(2017·海南高考)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是(　　)
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量
D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
解析：选C　草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于吸收。铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降。KH2PO4不是能源物质，不能为生物体提供能量。燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机物。
3．(2013·江苏高考)下列关于生物体与水分的关系，叙述正确的是(　　)
A．贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态
B．水从根系向地上部分的运输与细胞壁无关
C．适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐
D．缺水时，动物体的正反馈调节能促使机体减少水的散失
解析：选C　贮藏种子中自由水含量较少，但并非不含水分；水分从根系向地上部分运输的动力主要来自蒸腾拉力，这一过程要经过由死亡的，只有细胞壁构成的导管向上运输；在高渗环境中，动物可通过其自身的水盐平衡调节维持内环境的稳态；缺水时，动物体可通过负反馈调节使机体减少水的散失。
4．(2016·海南高考)水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：

(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以__________的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以__________的形式存在。
(2)在阶段Ⅱ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率______(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。
(3)从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、___________从细胞外进入细胞内。
解析：(1)风干种子失去了大部分自由水，细胞中的水主要以结合水的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在。(2)在阶段Ⅱ，种子吸水量变化不大，吸水速率小于阶段Ⅰ，但自由水含量增加，代谢增强，呼吸速率大于阶段Ⅰ。(3)细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，由于磷脂分子的尾部具有疏水性，少量的水分子可以经磷脂分子间隙进入细胞，大部分经过水通道进入细胞。
答案：(1)结合水　 自由水　(2)小于　大于
(3)磷脂(或脂质)双分子层　水通道
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．下列有关组成物质的化学元素的叙述，正确的是(　　)
A．C、H、O、N、Fe、Cu属于组成细胞的大量元素
B．磷脂分子仅由C、H、O、P四种元素组成
C．线粒体、核糖体和叶绿体中都含有P
D．酶和ATP都含有N，但酶一定不含有P
解析：选C　C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等为大量元素，Fe、Mn、Zn、Cu等为微量元素。磷脂分子由C、H、O、N、P五种元素组成。线粒体、核糖体和叶绿体中都存在RNA，因此都含有P。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，因此少数酶也含有P。
2．某无土栽培的培养液中含有Mg2＋、K＋、Ca2＋、Fe3＋，其浓度都是0.1 mol·L－1，培养一段时间后，培养液中剩余最多的是(　　)
A．Fe3＋　　　　　　　　 B．Mg2＋
C．K＋ D．Ca2＋
解析：选A　Fe属于微量元素，植物需要量较少，故培养一段时间后，培养液中剩余最多。
3．(2018·南通模拟)下列关于细胞中元素和化合物的描述，正确的是(　　)
A．脂肪酸与吲哚乙酸的元素组成相同
B．RNA分子携带大量遗传信息，是绝大多数真核生物的遗传物质
C．与糖类相比，脂肪中C的比率较高，C是活细胞中含量最多的元素
D．蛋白质是活细胞中含量最多的生物大分子，是生命活动的主要承担者
解析：选D　脂肪酸的元素组成是C、H、O，吲哚乙酸的元素组成是C、H、O、N，二者的元素组成不同。只有少数病毒的遗传物质是RNA，真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA；活细胞中含量最多的元素是O。
4．下列关于无机盐和水的叙述，错误的是(　　)
A．某些无机盐是组成ATP和RNA的必需成分
B．由氨基酸形成多肽时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基
C．无机盐与神经元接受刺激产生兴奋有关，与传递兴奋无关
D．水既是细胞代谢所需要的原料，同时也是细胞代谢的产物
解析：选C　某些无机盐是组成ATP和RNA的必需成分，如磷酸；氨基酸脱水缩合时，一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基反应脱去1分子水，因此水中的H来自氨基和羧基；无机盐与神经元接受刺激产生兴奋有关，与传递兴奋也有关；水既是细胞代谢所需的原料，同时也是细胞代谢的产物，如在有氧呼吸的第二阶段需要水的参与，而在有氧呼吸的第三阶段能产生水。
5．水稻可从土壤中吸收NH，其中的N元素可用来合成(　　)
A．淀粉和纤维素 B．蛋白质和核酸
C．葡萄糖和DNA D．麦芽糖和脂肪酸
解析：选B　淀粉和纤维素都属于多糖，元素组成是C、H、O；核酸的元素组成是C、H、O、N、P，蛋白质的元素组成是C、H、O、N，两者都含有N元素；葡萄糖属于单糖，元素组成是C、H、O，DNA的元素组成是C、H、O、N、P；麦芽糖属于二糖，脂肪酸是脂肪的基本单位，两者元素组成都是C、H、O。
6．用含32P的磷酸盐培养液培养动物细胞，一段时间后，细胞的结构以及化合物中均具有放射性的是(　　)
①脱氧核糖　②核膜　③ATP　④脂肪　⑤转运RNA
A．①③ B．①③⑤
C．②③⑤ D．②③④⑤
解析：选C　脱氧核糖与脂肪，只含C、H、O，不含P元素；核膜、ATP与转运RNA中均含有P元素。
7．(2018·六安模拟)显微镜下分别观察小麦的叶肉细胞和干种子的胚细胞，发现叶肉细胞的细胞质中有明显的细胞质流动现象，而胚细胞则无此现象，原因是(　　)
A．叶肉细胞是活细胞，而胚细胞是死细胞
B．叶肉细胞中有自由水，胚细胞中没有自由水
C．叶肉细胞中自由水与结合水的比值大
D．胚细胞中自由水与结合水的比值大
解析：选C　休眠细胞仍是活细胞，种子在晒干的过程中，自由水大量蒸发，胚细胞中有自由水但含量较少，结合水的相对比值增大，代谢不活跃，所以细胞质流动不明显。
8．以下反应不能产生水的是(　　)
A．10个氨基酸合成为十肽 B．由葡萄糖合成纤维素
C．肝脏细胞合成糖原 D．ATP生成ADP和Pi
解析：选D　多肽与多糖的合成，都是产生水的反应；ATP生成ADP和Pi的过程中需要水的参与，是消耗水的反应，不产生水。
9．在正常人的一生中，细胞内自由水与结合水的比值P随年龄变化(y)的曲线是(　　)

解析：选D　细胞内自由水与结合水的比值与细胞代谢有关。年龄越小，细胞代谢越旺盛，则自由水的含量越高，随着年龄增加，细胞代谢减缓，自由水含量下降，则两者比值变小。
10．如表是人体肌细胞受刺激后，细胞内钙含量和肌肉收缩力量随时间的变化关系。
时间(ms)
0
30
60
90
120
150
180
钙含量(mmol/mL)
0
7.8
2.2
0.5
0
0
0
肌肉收缩力量(N)
0
2.0
5
3.5
2.1
0.5
0
表中数据可以说明(　　)
A．细胞内钙浓度越高肌肉收缩力量越大
B．肌肉收缩力量随时间不断增强
C．钙离子进入肌细胞的方式是主动运输
D．肌肉在达到最大收缩力前钙离子释放
解析：选D　由表格数据可看出：在肌肉收缩力量未达到最大时，钙含量已经达到最大，当肌肉收缩力量达到最大时，钙含量已经下降了，说明肌肉收缩力量达到最大前钙离子已经开始释放。所以并不是钙离子浓度越高肌肉收缩力量越大，肌肉的收缩力量与时间无关，表中的数据不足以说明钙离子进入细胞的方式。
11．N、P等元素在植物体内形成的化合物往往不稳定，在逆境中可从老叶转移至幼叶，而Ca、Mn等元素形成的稳定化合物不易转移。某植株成熟叶正常，部分幼叶出现病态，用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常。下面是施肥后根尖成熟区细胞吸收Ca2＋、NO和H2O的示意图，正确的是(　　)

解析：选C　由题意可知，用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常，说明部分幼叶出现病态可能是缺乏Ca2＋或NO，又由题干信息知，成熟叶正常，这说明缺乏的是不能再被利用的元素Ca2＋；用Ca(NO3)2根部施肥后，土壤溶液浓度升高，根细胞吸水能力下降，吸收Ca2＋量增加，吸收NO不变，随细胞吸收Ca2＋量增加，细胞液浓度升高，细胞吸水的能力又逐渐增强。
12．下图1表示甲、乙两种无机盐离子处于不同浓度时与作物产量的关系；图2表示不同浓度的钙对某种植物花粉萌发和花粉管生长的影响。下列相关描述错误的是(　　)

A．同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同
B．乙的浓度为d时，对提高产量最有利
C．适宜浓度的钙有利于花粉管的生长
D．在一定范围内，钙的浓度对花粉萌发率无影响
解析：选B　分析题图1可知，当甲的浓度为a，而乙的浓度在c～d范围内时，作物的产量相对较高；分析题图2可知，钙离子浓度对花粉管的生长有影响，适宜浓度的钙有利于花粉管的生长；从花粉萌发率看，钙离子浓度对其没有影响。
二、非选择题
13．人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质等。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。
(1)自由水的生理作用：____________________________________________________
____________________________________________________________。(答出2点即可)
(2)牛奶、奶粉中都添加钙、铁等元素，其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿的重要组成成分，铁是血红蛋白的组成成分，这说明无机盐的生理作用是______________________________；生理盐水对维持细胞内外渗透压非常重要，这说明无机盐的生理作用是__________________。
(3)俗话说“一方水土养一方人”，饮水是人体获得必需元素的重要途径之一。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是______________________________。
答案：(1)①是细胞内的良好溶剂；②参与多种生物化学反应；③运送营养物质和代谢废物；④为多细胞生物体内的细胞提供良好的液体环境(任选2点答题)
(2)构成细胞内某些复杂化合物的重要成分　维持生物体内环境的平衡
(3)K、Ca、P、Mg
14．(2018·北京西城模拟)草原可分为温带草原与热带草原两类，我国草原主要属于温带草原。草原牧鸡是指在植物生长季节里于草地上放养家鸡，使其自由活动、采食、生长和繁殖，充分利用草地系统的植物茎、叶、种子、枯落物、植食昆虫等优良的生态资源，产出优质禽产品的生产活动。
(1)热带草原常年高温，分为明显的雨季和旱季。雨季雨量常达1 000 mm以上，但旱季极为干旱。这样的环境条件使热带草原无法________为森林群落。
(2)有人担心“草原牧鸡”所产生的鸡粪会改变土壤的C、N、P等元素含量和比例，进而对植物生长等造成影响。研究者选择了C、N、P作为计量土壤肥力的元素进行调查，结果如图1、图2所示。



①N是体现土壤肥力的重要指标，缺N会使植物叶片变黄和严重影响产量。下列化合物含N元素的是________。
a．叶绿素 B．ATP
c．纤维素 D．淀粉酶
②图1、图2结果表明，鸡粪添加量对土壤C含量影响________，碳磷比和鸡粪添加量之间无显著相关性，而碳氮比同鸡粪添加量呈极显著________关系，氮磷比同鸡粪添加量之间具有极显著的________关系。鸡粪添加可以通过________________提高土壤肥力，对退化草地的恢复具有积极意义。
(3)研究者测定了鸡粪添加对草原土壤pH的影响，结果如图3所示。这一影响说明生态系统的自我调节能力______________。
(4)请写出鸡粪中的C元素再次被植物所利用的过程_____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)热带草原常年高温，分为明显的雨季和旱季，雨季雨量常达1 000 mm以上，但旱季极为干旱，从而使热带草原无法演替为森林群落。(2)①叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg，ATP的组成元素有C、H、O、N、P，纤维素的组成元素有C、H、O，淀粉酶的组成元素有C、H、O、N。因此，含N元素的化合物是a、b、d。②图1、图2结果表明，鸡粪添加量对土壤C含量影响不显著，仍保持在一定的水平上。碳磷比和鸡粪添加量之间无显著相关性，而碳氮比同鸡粪添加量呈显著负相关关系，氮磷比同鸡粪添加量之间具有显著的正相关关系。鸡粪添加可以通过增加N含量提高土壤肥力，对退化草地的恢复具有积极意义。(3)根据柱形图，当鸡粪添加从0增加到250 g/m2时，草原土壤pH没有明显的变化，但从250 g/m2增加到1 500 g/m2时，草原土壤pH显著下降，说明生态系统的自我调节能力有一定限度。(4)鸡粪中的C元素可再次被植物所利用，其过程为鸡粪有机物中的C经微生物分解形成二氧化碳，再以二氧化碳的形式被植物所利用。
答案：(1)演替　(2)①a、b、d　②不显著　负相关　正相关　增加N含量　(3)有一定限度　(4)鸡粪有机物中的C经微生物分解形成二氧化碳，再以二氧化碳的形式被植物所利用
第三讲检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验课)


1．还原糖的检测

2．脂肪的检测
(1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→橘黄色(红色)。
(2)检测步骤：
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→橘黄色(红色)。
方法二：

3．蛋白质的检测


1．理清斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”

2．关注实验中的四个注意点
选材
不宜选有颜色的材料，因为有颜色的材料会干扰实验结果
预留样品
物质检测中，预留组织样液作对照组
待测液
处理
用蛋清作蛋白质检测材料，必须充分稀释，防止蛋清黏在试管内壁
材料处理
脂肪检测时，用体积分数为50%的酒精洗去浮色，不能用清水，因为染料溶于有机溶剂、不溶于水

3．把握三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
唯一需要加热
还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现
唯一需要显微镜
切片法检测生物组织中的脂肪
唯一使用酒精
脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色

命题点(一)　考查实验原理、材料选取和操作过程
1．(2016·江苏高考)关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是(　　)
A．还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂、二苯胺试剂
B．鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热
C．二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色
D．脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀
解析：选C　还原糖、DNA的鉴定分别使用斐林试剂和二苯胺试剂；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时不需要水浴加热；二苯胺试剂和NaOH溶液都是无色的；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，会发生紫色反应。
2．(2016·海南高考)下列实验中，加入试剂后不能产生特定颜色的是(　　)
A．取成熟香蕉匀浆，用斐林试剂检测还原糖
B．黑暗中生长24 h的天竺葵叶片，用碘液检测淀粉
C．玉米根尖经甲基绿染色后，在显微镜下观察细胞核
D．花生子叶经苏丹Ⅲ染色后，在显微镜下观察脂肪颗粒
解析：选B　成熟香蕉中含有较多葡萄糖，用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀；黑暗中生长24 h的天竺葵叶片，淀粉被消耗，加入碘液后不发生蓝色反应；玉米根尖经甲基绿染色后，在显微镜下观察细胞核呈绿色；花生子叶经苏丹Ⅲ染色后，在显微镜下观察脂肪颗粒呈橘黄色。
[归纳拓展]　生物实验中的材料选取原则
(1)凡是用到染色剂的实验，一般都需要选择无色材料，涉及的实验有：①还原糖、脂肪、蛋白质的检测；②观察DNA、RNA在细胞中的分布；③观察线粒体；④观察细胞的有丝分裂；⑤观察细胞的减数分裂；⑥低温诱导染色体加倍。
(2)用到有色材料的实验有：①观察植物细胞的质壁分离和复原；②观察叶绿体；③叶绿体色素的提取和分离。
(3)在选择实验材料时，不仅要考虑材料本身颜色的影响，还要特别注意材料中是否包含实验对象，如甘蔗汁不能用来检测还原糖，菠菜叶的表皮细胞不能用来观察叶绿体。
命题点(二)　以种子成熟和萌发为素材，考查有机物的检测
3．(2014·广东高考)油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示。将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是(　　)
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色

解析：选C　第10天有可溶性糖，不排除有还原糖的可能，故加入斐林试剂，水浴加热后可能出现砖红色沉淀；种子中一定有蛋白质，加入双缩脲试剂后会出现紫色反应；第30天种子中有脂肪，与苏丹Ⅲ染液发生反应，呈现橘黄色；第40天种子中无淀粉，加入碘液后不会呈现蓝色。
4.(2013·全国卷Ⅰ)某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪含量的变化，某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重。结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11 d时减少了90%，干重变化如图所示。
回答下列问题：
(1)为了观察胚乳中的脂肪，常用__________________染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见________色的脂肪颗粒。
(2)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是________(填“C ”“N”或“O”)。
(3)实验第11 d后，如果要使萌发种子(含幼苗)的干重增加，必须提供的条件是________和____________________。
解析：(1)脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，或被苏丹Ⅳ染液染成红色。(2)该油料植物种子萌发过程中脂肪会转变为糖类，与糖类相比，脂肪中氧含量较低，故导致萌发种子干重增加的元素主要是O。(3)由题中信息可知，到第11 d时，脂肪的含量减少了90%，种子干重继续下降，说明种子贮存的营养物质已经基本消耗殆尽，若要使其干重增加，必须为其提供光合作用所需要的理想条件。由于研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，故要使萌发的种子(含幼苗)干重增加，必须提供的条件是光照和矿质元素离子。
答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)　橘黄(或红)　(2)O
(3)光照　所需的矿质元素离子
[归纳拓展]　种子成熟与萌发时有机物的变化
(1)种子成熟时有机物的变化：
种子成熟时，小分子有机物转化为大分子物质，以便于储存，主要营养物质变化如下：
①可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。
②非蛋白质氮→蛋白质。
③糖类→脂肪。
(2)种子萌发时有机物的变化：
种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，作为幼胚生长的营养物质。
①淀粉麦芽糖葡萄糖。
②蛋白质氨基酸。
③脂肪甘油＋脂肪酸。

1．学习小组选用苏丹Ⅲ染液，使用显微镜检测和观察花生子叶中的脂肪，下列相关叙述错误的是(　　)
A．原理：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
B．步骤：切取子叶薄片→苏丹Ⅲ染液染色→洗去浮色→制片→观察
C．现象：花生子叶细胞中有被染成橘黄色的颗粒
D．结论：脂肪是花生子叶细胞中含量最多的化合物
解析：选D　花生子叶细胞中含有脂肪和水等成分，但通过本实验无法得出“脂肪是花生子叶细胞中含量最多的化合物”的结论。
2．在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，对实验材料的选择，叙述错误的是(　　)
A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来检测葡萄糖和尿液中的蛋白质
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪检测的理想材料
C．食用花生油最好选用苏丹Ⅳ染液来检测，而一般不选用苏丹Ⅲ染液来检测
D．甘蔗茎的薄壁组织都含有较多糖且近于白色，因此可以用于进行还原糖的检测
解析：选D　斐林试剂与双缩脲试剂的物质组成相同，只是CuSO4溶液的浓度不同，因此斐林试剂可用蒸馏水配制成双缩脲试剂；花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪检测的理想材料；苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅳ染液可将脂肪染成红色，而食用花生油的颜色接近橘黄色，因此最好用苏丹Ⅳ染液检测食用花生油；甘蔗茎的薄壁组织含有较多的蔗糖，但蔗糖属于非还原糖，不能进行可溶性还原糖的检测。
3．某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是(　　)

A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解
C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析：选A　苹果果肉的颜色比植物叶片浅，所以在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使研磨充分；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同；在使用斐林试剂时应将等量NaOH和CuSO4溶液混匀后加入组织样液。
4．下图为检测蛋白质的流程图，其中甲、乙、丙、丁的含义分别是(　　)

A．黄豆浆、双缩脲、1 mL、4滴
B．花生种子研磨液、双缩脲、4滴、1 mL
C．黄豆浆、双缩脲、4滴、1 mL
D．花生种子研磨液、斐林试剂、1 mL、4滴
解析：选A　检测蛋白质既可以用蛋清稀释液，也可以用黄豆浆滤液；检测蛋白质所用的试剂是双缩脲试剂，先加A液1 mL，再加B液4滴。
5．下表的有关分析错误的是(　　)
溶液
溶质的元素组成
检测试剂
颜色反应
溶质的基本单位
甲
C、H、O
①
砖红色
葡萄糖
乙
C、H、O、N等
双缩脲试剂
②
③
A.甲可能是麦芽糖溶液
B．①是斐林试剂，使用时需水浴加热
C．乙液可能是一种酶溶液
D．②是紫色，③是核苷酸
解析：选D　还原糖与斐林试剂反应经水浴加热生成砖红色沉淀，故①是斐林试剂，甲是葡萄糖、果糖、麦芽糖等还原糖的一种；蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，大多数酶是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸。
6．将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按如图所示加入等量的提取液和蒸馏水，45 ℃(适宜温度)水浴保温5 min，立即在3支试管中加入等量斐林试剂并水浴加热2 min，摇匀观察试管中的颜色。结果是(　　)

A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色
B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色
D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
解析：选D　20 ℃和30 ℃培养条件下相比较，30 ℃时淀粉酶的活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，相同条件下产生的麦芽糖更多。麦芽糖属于还原糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，麦芽糖越多显色越明显，斐林试剂本身为蓝色，可得出甲试管呈浅砖红色，乙试管呈砖红色，丙试管呈蓝色。
7．下列四项是对有关混合液在适宜条件下发生反应后现象的描述，其中正确的是(　　)
选项
有关物质
所用试剂
颜色反应
A
淀粉与足量淀粉酶混合液
碘液
蓝色
B
蛋白质与足量蛋白酶混合液
双缩脲试剂
紫色
C
蔗糖与足量淀粉酶混合液
斐林试剂
砖红色
D
脂肪与足量脂肪酶混合液
苏丹Ⅳ染液
红色
解析：选B　淀粉酶将淀粉水解，因此混合液遇碘液后不变蓝色；由于蛋白酶的化学本质为蛋白质，因此混合液可与双缩脲试剂反应呈现紫色；淀粉酶不能分解蔗糖，因此混合液遇斐林试剂后无颜色反应；脂肪酶将脂肪分解，因此混合液遇苏丹Ⅳ染液后无颜色反应。
8．如图表示油菜种子在成熟过程中种子有机物相对含量的变化趋势，下列相关叙述错误的是(　　)

A．第36天，种子内含量最高的有机物可用苏丹Ⅲ染液检测
B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉含量降低
C．糖类不断转化为脂肪，导致脂肪含量增加
D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量不变
解析：选D　据图分析可知，第36天，种子内含量最高的有机物是脂肪，脂肪可用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液检测；淀粉属于糖类，细胞代谢需要糖类物质，所以细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉含量降低；随着油菜开花天数的增加，可溶性糖和淀粉的含量都逐渐减少，前者在第36天已经降至很低水平，后者在第36天几乎为零，而脂肪的含量却一直在增加，据此可判断，在种子发育过程中脂肪由可溶性糖或淀粉转化而来；糖类可以转化为蛋白质。
9．大多数植物种子的储能物质以脂肪(油)为主，并储存在细胞的油体中。种子萌发时，脂肪首先水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如图所示。

(1)大多数植物种子以贮藏脂肪为主，这是因为与糖类相比，脂肪是更好的________物质，其原因之一是相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类______。
(2)为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，然后在________下观察，可见________的脂肪微粒。
(3)油料种子萌发时，细胞中催化脂肪水解的酶是______；脂肪储能和转变为蔗糖的过程中，先后依赖油体、乙醛酸循环体、线粒体，是细胞器之间_____________的典型例子。
(4)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少。其原因是__________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
真叶长出之后，干重________，原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)脂肪是生物体良好的储能物质。(2)观察种子中的脂肪微粒需借助显微镜。(3)催化脂肪水解的酶是脂肪酶。(4)脂肪与糖类相比，氧的含量少，所以脂肪在转变为蔗糖的过程中需要补充较多的氧元素，故油料种子在萌发初期干重会先增加。
答案：(1)储能　多　(2)显微镜　橘黄色　(3)脂肪酶　协调配合(分工合作)　(4)早期由于大量脂肪转变为蔗糖，蔗糖的氧元素含量高于脂肪，导致干重增加；之后由于大量蔗糖用于细胞呼吸等异化作用，分解为二氧化碳和水等代谢废物，导致干重减少　增加　真叶通过光合作用制造有机物
10．如图表示小麦开花数天后测得的种子中主要物质的变化情况，请据图回答问题：

(1)小麦成熟种子中主要的营养物质是________。
(2)检测还原糖的试剂是__________，可溶性还原糖的多少可通过________________来判断。
(3)小麦种子成熟过程中，胚乳中蔗糖与还原糖含量的变化趋势________________。
(4)种子成熟时，淀粉的形成与一种磷酸化酶的活性有密切关系，为验证磷酸化酶是蛋白质，实验过程中向实验组试管中加入2mL________________，对照组试管中加入_____，然后在两支试管中加入等量的____________，如果两支试管中都出现________(现象)，则证明磷酸化酶是蛋白质。
解析：(1)小麦成熟种子中的主要成分为淀粉。(2)还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。实验材料中可溶性还原糖含量的多少不同，最后生成砖红色的深浅就不同。(3)由图可知，小麦种子成熟过程中，还原糖和蔗糖的含量都在下降(开花后第10～20 d下降较快，开花后第20～40 d下降较慢)，两者的变化趋势基本相同(或相似)。(4)本小题实验的目的是验证磷酸化酶是蛋白质，实验原理是蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应。实验遵循对照原则，设置实验组和对照组，向实验组试管中加入2 mL磷酸化酶溶液，对照组试管中加入等量的已知蛋白质溶液，再在两支试管中加入等量的双缩脲试剂，振荡均匀后，观察两支试管的颜色变化，如果都出现紫色，则证明磷酸化酶是蛋白质。
答案：(1)淀粉　(2)斐林试剂　砖红色的深浅　(3)相似(均下降)　(4)磷酸化酶溶液　2 mL(等量)已知蛋白质溶液(豆浆、蛋清液)　双缩脲试剂　紫色




第四讲生命活动的主要承担者——蛋白质
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对氨基酸的结构和脱水缩合过程的分析，建立起生命的物质性观点
理性思维
通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力
社会责任
通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析，培养学生关注科技发展，获取信息、应用信息解决实际问题的能力

[基础知识·系统化]
知识点一　组成蛋白质的氨基酸及其种类

知识点二　蛋白质的结构及其多样性
1．蛋白质的形成过程

2．蛋白质结构与功能的多样性

[基本技能·问题化]
1．下图为脑啡肽的结构简式，据图回答：

(1)脑啡肽分子是由4种氨基酸形成的，其共有结构是CHH2NCOOH，造成氨基酸种类不同的原因是R基不同。
(2)组成氨基酸的元素中一定含有C、H、O、N，若某氨基酸含有S元素，则S存在R基中。
(3)脑啡肽的名称是五肽，形成场所是核糖体，形成过程称为脱水缩合。
(4)脑啡肽中含有4个肽键，其结构简式是—NH—CO—，形成过程中共脱去4分子水。
2．若“▲、★、■、●”代表不同种类的氨基酸，其间的“—”代表肽键。据此回答下列问题：
(1)50个●和50个■组成的蛋白质的结构不相同，原因是氨基酸的种类不同。
(2)分别由200个和100个★所代表的氨基酸组成的蛋白质，其结构不相同，原因是氨基酸的数目不同。
(3)▲—●—▲—●—▲与▲—▲—●—●—▲的结构不相同，原因是氨基酸的排列顺序不同。
(4)A链和B链是由种类相同、数目相等、排列顺序相同的氨基酸组成的蛋白质，这两种蛋白质的结构不相同，原因是肽链的空间结构不同。

考点一蛋白质的结构层次和功能

1．巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能

2．关注蛋白质结构和性质的四个易错点
(1)氨基酸数目≠氨基酸种类：组成蛋白质分子的氨基酸数目可能成百上千，但构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种。
(2)多肽≠蛋白质：在核糖体上经脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性，由一条或多条肽链通过一定化学键(如二硫键等)盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质才能行使特定功能。
(3)高温破坏肽链盘曲折叠形成的空间结构，但没有破坏氨基酸之间的肽键，所以蛋白质变性后仍可采用双缩脲试剂检测。
(4)高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。
[对点落实]
1．判断有关氨基酸说法的正误
(1)分子量最大的氨基酸是甘氨酸(×)
(2)不同氨基酸之间的差异是由R基引起的(√)
(3)每种氨基酸不一定只含有一个氨基和一个羧基(√)
(4)只要有氨基和羧基，就可以判断是构成蛋白质的氨基酸(×)
(5)有些氨基酸不能在人体细胞内合成(√)
(6)所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四种元素(√)
2．判断有关蛋白质说法的正误
(1)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质(√)
(2)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接(×)
(3)蛋白质是生物体主要的能源物质(×)
(4)有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能会发生改变(√)
3．(2017·海南高考)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
解析：选C　蛋白质在NaCl溶液中会发生盐析现象，但并不改变其结构，生物活性不会丧失。

蛋白质是生命活动的承担者，通过改造、修饰蛋白质结构，使其能够用于疾病治疗和科学研究。以此为信息，考查蛋白质的结构和功能也是高考常见的命题角度。
4．P53蛋白是由一种抑癌基因(P53基因)表达产生的蛋白质，可以抑制DNA的复制和细胞分裂，所以具有抗肿瘤的作用。它是由一条N端酸性区有75个氨基酸，中间疏水区有75个氨基酸，C端碱性区有243个氨基酸所组成的肽链经过加工而成的。下列叙述错误的是(　　)
A．各种氨基酸之间的不同在于R基的不同
B．形成P53蛋白的过程中生成了390个水分子
C．P53蛋白起作用的场所可能是细胞核
D．此蛋白结构中，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
解析：选B　蛋白质的基本组成单位是氨基酸，不同氨基酸之间的差别在于R基的不同；由题意知，P53蛋白是由一条肽链组成的，含有的氨基酸数为393个，故形成P53蛋白的过程中生成了392个水分子；因为DNA的复制主要是在细胞核中进行的，P53蛋白能抑制DNA的复制，所以P53蛋白起作用的场所可能是细胞核；此蛋白由一条肽链组成，因此至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。
5．近年来的研究初步表明，β­AP(β­淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因。β­AP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成β­AP的过程如图所示。根据上述信息所做的推论错误的是(　　)

A．用双缩脲试剂检测β­AP，有紫色反应
B．β­AP的效果可能是引起大脑功能异常
C．一个β­AP分子中至少含有39个肽键
D．β­分泌酶很可能是突变基因表达的产物
解析：选C　根据题意，β­AP(β­淀粉样蛋白)的化学本质是蛋白质，用双缩脲试剂检测呈紫色。“β­AP(β­淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因”，故β­AP的作用效果可能是引起大脑功能异常。据图分析，β­AP分子中的氨基酸个数＝695－596－(695－635)＝39，则肽键数＝氨基酸数－肽链数＝38(个)。β­AP是在β­分泌酶和γ­分泌酶的作用下将APP分解形成的，这可能是正常机体发生了基因突变，突变基因表达的β­分泌酶和γ­分泌酶促进了β­AP的形成。
[类题通法]　信息类试题的解题思路

考点二蛋白质的合成过程及相关数量关系

1．图解识记蛋白质脱水缩合的过程

(1)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基和羧基在R基上。
(2)H2O中的H来自—COOH和—NH2，而O只来自—COOH。
(3)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。
2．熟记蛋白质形成过程中的相关数量关系
(1)肽键数与氨基酸数的关系：
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
[特别提醒]　以上各数量关系针对的是链状肽，若为环状肽，则可将上述公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。
[对点落实]
1．(2014·上海高考)一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH)，则该多肽(　　)
A．有38个肽键　　　　　 B．可能没有游离氨基
C．至少有5个游离羧基 D．至多有36种氨基酸
解析：选B　一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应有39个肽键。因为谷氨酸的R基上没有游离氨基，又不知其他的R基的情况，故可能没有游离氨基。至少有4个游离羧基，至多有20种氨基酸。
2．下列依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式：

由这三个氨基酸脱水缩合成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目是(　　)
A．1,1,3 B．3,3,2
C．1,1,2 D．1,2,2
解析：选D　一条多肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别在肽链的两端。若一个氨基酸上有两个氨基或两个羧基，则多余的氨基和羧基在R基上，图中只有第三个氨基酸的R基上有一个羧基，故由这三种氨基酸脱水缩合成的化合物中有氨基1个、羧基2个。而肽键数＝氨基酸数－肽链数＝3－1＝2(个)。

一、妙用“守恒法”解答相关计算问题
类型(一)　利用“质量守恒”计算蛋白质(多肽)相对分子质量
3．下面为牛胰岛素结构模式图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是(　　)

A．牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键
B．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸
D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
解析：选B　该牛胰岛素含51个氨基酸，其中含有肽键数为51－2＝49(个)；牛胰岛素含两条链，至少含2个游离的—NH2和2个游离的—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有20种氨基酸，但并非一定是20种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水的同时还减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。
4．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近(　　)
A．11 046 B．11 060
C．12 800 D．12 280
解析：选A　蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－失去的水分子数×水的相对分子质量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。由于在肽链形成空间结构时，生成了4个二硫键，失去2×4＝8个H，所以蛋白质的相对分子质量＝11 054－8＝11 046。
[类题通法]　形成蛋白质的相对分子质量计算
(1)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。
(2)在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。
类型(二)　利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数
5.某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在，下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是(　　)
A．肽键数目减少4个 B．氨基和羧基分别增加4个
C．氢原子数目增加8个 D．氧原子数目增加2个
解析：选D　题述五十肽脱掉其中的2个丙氨酸，在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，因此肽键数目减少4个；断裂四个肽键，即水解形成4个氨基和4个羧基；脱掉丙氨酸的过程需要4个水分子参与水解，所以氢原子数目增加8个，氧原子数目增加4个。
6．(2018·石嘴山模拟)经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述，错误的是(　　)
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和半胱氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5
C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
解析：选D　多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由三种氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸；该多肽形成过程中脱去3分子水和形成二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5，氢为38－6－2＝30；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56。
[类题通法]　蛋白质形成过程中相关原子数的变化
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分H、O原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
(1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。
(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算特定氨基酸的个数最为简便。若已知某肽链的分子式，则在该肽链中：
①含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。
②含2个羧基的氨基酸数为＝。
二、巧用“比例关系”解答氨基酸数与相应DNA、RNA中的碱基数问题
7．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个2条链的多肽，相对分子质量为12 276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子中的最少脱氧核苷酸数目依次为(　　)
A．144,864 B．144,432
C．120,720 D．120,360
解析：选C　在多肽合成时，氨基酸数－肽链条数＝肽键数＝脱去的水分子数。氨基酸数×120－(氨基酸数－肽链数)×18＝12 276，代入后可求得氨基酸数＝120；在DNA指导蛋白质合成时，DNA分子中脱氧核苷酸数目∶氨基酸数(最多)＝6∶1(最多)，所以DNA分子中脱氧核苷酸数目至少为120×6＝720。
[类题通法]　基因表达过程中的相关数量关系
基因表达中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指导蛋白质的合成。DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。其数量关系图解如下：
DNA(基因)mRNA蛋白质
　碱基数　∶　碱基数　∶氨基酸数
6　　 ∶　　3　　∶　　1
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成n个氨基酸形成的多肽至少需要mRNA上的3n个碱基和DNA(基因)上的6n个碱基。

[真题集训——验能力]
1．(2017·江苏高考)下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是(　　)
A．α­鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的
C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
解析：选A　α­鹅膏蕈碱是环状八肽，由8个氨基酸脱去8分子水形成，因而肽键的数目和脱去的水分子数目相同；蛋白质是由肽链盘曲折叠形成的，可能由1条肽链构成，也可能由多条肽链构成；蛋白质变性主要是由其空间结构被破坏造成的，肽键并不一定断裂；变性蛋白质中仍含有肽键，能与双缩脲试剂发生反应。
2．(2016·江苏高考)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是(　　)
A．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基
C．细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D．蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团相关
解析：选A　细胞膜上运载氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸；氨基酸脱水缩合生成的H2O中，氢分别来自于氨基和羧基；细胞内蛋白质的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质；蛋白质的结构决定其功能，蛋白质的结构与碳骨架和功能基团都有关。
3．(2015·海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A．rRNA能参与蛋白质的生物合成
B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分
C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质
D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用
解析：选D　rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所；DNA和蛋白质是染色体的组成成分；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用。
4．(2015·福建高考)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质(　　)
A．都含有20种氨基酸　　 B．都是在细胞内发挥作用
C．都具有一定的空间结构 D．都能催化生物化学反应
解析：选C　组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，但并不是所有蛋白质都同时含有20种氨基酸，很多蛋白质只含有几种氨基酸。有的蛋白质在细胞内发挥作用，如呼吸酶；有的在细胞外发挥作用，如消化酶、抗体等。蛋白质都承担着一定的功能，而蛋白质的功能取决于其空间结构。蛋白质的功能具有多样性，如有些蛋白质具有催化作用，有些蛋白质具有免疫、调节、运输、构成细胞成分等功能。
5．(2013·江苏高考)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合
D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
解析：选D　不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输作用；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．下列有关氨基酸、多肽链和蛋白质的叙述，正确的是(　　)
A．都只含有C、H、O、N四种元素
B．遇双缩脲试剂都显紫色
C．都通过主动运输进入细胞
D．通常都含有羧基
解析：选D　甲硫氨酸R基中含有S元素，则由甲硫氨酸构成的多肽链和蛋白质中也会含有S元素；某些蛋白质(如血红蛋白)中还含有Fe元素。双缩脲试剂与蛋白质或多肽中的肽键发生作用产生紫色反应，氨基酸中无肽键，故不会与双缩脲试剂发生作用。大分子物质通过胞吞的方式进入细胞。氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基，由氨基酸形成的肽链和蛋白质通常都含有氨基和羧基。
2．(2018·安徽六安一中月考)在下列物质中，有的属于构成生物体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成生物体蛋白质的氨基酸缩合成多肽，则其中含有的氨基、羧基和肽键的数目依次为(　　)

A．2、2、2 B．1、3、2
C．4、3、3 D．3、4、2
解析：选B　只有氨基和羧基连接在同一碳原子上的氨基酸才能构成生物体的蛋白质，①③⑤是构成生物体蛋白质的氨基酸，其余不是。①③⑤各只有一个氨基，①有一个羧基、③⑤各有两个羧基，这3个氨基酸共有氨基3个，羧基5个，它们经脱水缩合形成多肽(不考虑成环)，脱去2分子水，形成两个肽键，剩余3个游离羧基和1个游离氨基。
3．(2018·镇江模拟)组成蛋白质的氨基酸中有两种氨基酸含有S元素，已知某一蛋白质分子中含有一个S原子。则下列说法错误的是(　　)
A．该蛋白质分子除了含有S元素外，还含有C、H、O、N
B．该蛋白质分子完全水解后最多可以得到20种氨基酸
C．该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成
D．该蛋白质分子中有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构
解析：选B　C、H、O、N是组成蛋白质的基本元素；生物体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，其中有两种氨基酸含有S元素，而该蛋白质分子中只含有一个S原子，说明该蛋白质只有一种含S的氨基酸，故组成该蛋白质的氨基酸最多有19种；根据题干信息不能确定该蛋白质所含的肽链数，故该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成；根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知，蛋白质分子中含有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构。
4．(2018·龙岩质检)下列关于蛋白质的叙述错误的是(　　)
A．细胞间的信息交流大多与细胞膜蛋白有关
B．由蛋白质组成的细胞骨架与细胞分裂等生命活动密切相关
C．细胞内蛋白质的合成离不开核酸，而核酸的合成也离不开蛋白质
D．细胞膜的功能特性与膜上的载体蛋白有关而与其基本骨架的流动性无关
解析：选D　细胞间的信息交流大多依赖于细胞膜上的受体蛋白；细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构，在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输等生命活动中都有重要的作用；细胞内蛋白质的合成是在核酸控制下完成的，而核酸的合成需要蛋白质(酶)的催化；细胞膜的流动性是其表现选择透过性的结构基础。
5．(2017·浙江名校联盟三模)下图表示生物体内发生的某一化学反应，下列有关该反应叙述错误的是(　　)

A．该反应为脱水缩合反应
B．反应发生的场所是核糖体
C．反应速率与温度有关
D．需要水解酶的催化
解析：选D　图示为两个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程；二肽的合成场所是核糖体；该反应需要酶催化，酶活性受温度影响；二肽的形成不需要水解酶催化。
6．绿色荧光蛋白是从发光水母中分离出来的一种结构蛋白，其相关数据如下表所示。若R基上的羧基和氨基不会脱水形成肽键，则下列对该蛋白质的叙述，正确的是(　　)
氨基酸数目
126
R基上的羧基数
15
游离羧基总数
17
游离氨基总数
17
A.只有1条肽链
B．R基上的氨基有17个
C．水解时，水中的氧参与形成氨基
D．合成一分子该蛋白质脱去水的相对分子质量为2 232
解析：选D　由表中数据分析可知，该蛋白质含有2条肽链，R基上的氨基有15个。水解时，水中的氧参与形成羧基。合成一分子该蛋白质时脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝126－2＝124个，脱去水的相对分子质量为124×18＝2 232。
7．(2018·北京西城区质检)细胞受到冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留(如下图所示)。下列说法错误的是(　　)

A．巯基位于氨基酸的R基上
B．解冻后蛋白质功能可能异常
C．结冰和解冻过程涉及肽键的变化
D．抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
解析：选C　由题干信息可知，结冰与二硫键(—S—S—)的形成有关，解冻与氢键断裂有关，都不涉及肽键的变化。
8．(2018·临沂模拟)G蛋白偶联受体(GPCRs)是一大类膜蛋白受体的统称。气味分子可与GPCRs结合进而产生嗅觉，多种激素可与相应GPCRs结合进而发挥作用。下列相关叙述错误的是(　　)
A．GPCRs可与双缩脲试剂发生紫色反应
B．通过GPCRs的作用，可实现细胞间的信息交流
C．细胞中合成GPCRs需经过转录、翻译等过程
D．GPCRs可接受多种形式的信号，故没有特异性
解析：选D　GPCRs是受体蛋白，能与双缩脲试剂发生紫色反应，受体在细胞间的信息交流中具有作用，蛋白质的合成需经转录、翻译过程。GPCRs是一类膜蛋白受体，激素与相应的GPCRs结合，故GPCRs具有特异性。
9．HSP是机体细胞受高温刺激后合成出的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如图所示的作用，以保护机体细胞不受破坏。图中HSP所起的作用是(　　)

A．促进肽键的形成 B．抑制氨基酸脱水缩合
C．促使肽链形成空间结构 D．维持蛋白质结构稳定性
解析：选C　从图中可以看出，HSP与多肽链结合后，多肽链变成具有一定空间结构的蛋白质。
10．朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc，它们的比较如下表：
朊病毒蛋白
PrPc
PrPsc
空间结构
以螺旋为主
以折叠为主
溶解度
高
低
致病性
不致病
致病
肽链中氨基酸排列顺序
相同
由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是(　　)
A．溶解度不同 B．氨基酸的种类不同
C．空间结构不同 D．氨基酸的数量不同
解析：选C　由表中信息可知，两种蛋白质的肽链中氨基酸排列顺序相同，但空间结构不同，由此可确定两种蛋白质的空间结构不同是它们表现出不同性质的原因。
11．如图为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。有关此过程的说法错误的是(　　)

A．加工过程中，氧原子数目增加1个
B．经加工，比原多肽链增加了1个氨基和1个羧基
C．此加工过程是在内质网中进行的
D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子
解析：选A　加工过程减少了1个肽键(含1个氧)，另1个肽键(含1个氧)被水解，生成1个羧基(含2个氧)和1个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子。
12．(2018·合肥质检)一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：

据此判断，下列有关叙述错误的是(　　)
A．1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸
B．合成1个C22H34O13N6分子将产生5个水分子
C．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基
D．在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA
解析：选C　据题意可知，构成该多肽的每个氨基酸都只含有1个氮原子，因此组成此肽链的氨基酸共有6个，脱水缩合时，将产生5个水分子。如果不考虑R基上的羧基(氧原子数)，则6个氨基酸共含氧原子2×6＝12(个)，假设谷氨酸共有a个，则此六肽含氧原子数13＝12＋a×2－5，解得a＝3，由于组成该肽链的每个氨基酸只有1个氨基，所以该多肽只有1个游离的氨基，但谷氨酸含有2个羧基，所以该多肽有4个游离的羧基。一个氨基酸至少对应一种tRNA，故合成此肽链至少需要3种tRNA。


13.如图所示，一个蛋白质分子由两条多肽链(52个氨基酸)和一个环状肽(20个氨基酸)组成，它们之间由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，则下列叙述错误的是(　　)
A．该蛋白质的相对分子质量为72a－1 264
B．该蛋白质共有肽键70个
C．该蛋白质至少含有两个氨基和两个羧基
D．该蛋白质分子至少含有N原子和O原子的数量为72和75
解析：选D　该蛋白质合成时，共形成52－2＋20＝70个肽键，失去70个水分子，形成两个二硫键共失去4个氢原子，该蛋白质的相对分子质量为72a－18×70－4＝72a－1 264；一条肽链(非环状)至少含有1个氨基和1个羧基，该蛋白质至少含有两个氨基和两个羧基；该蛋白质分子至少含有N原子和O原子的数量为72和74。
二、非选择题
14．(2018·辽宁四地六校一模)一切生命活动都离不开蛋白质，下图为部分细胞结构和多种蛋白质，请回答下列有关问题：

(1)A蛋白参与细胞间的相互黏连，所以在动物细胞工程中常用____________处理组织碎块，使细胞分散开。
(2)B蛋白与物质跨膜运输有关，如果转运过程需ATP供能，则转运方式称为____________，若转运过程不消耗ATP，则转运方式称为____________，能量来自所转运物质________形成的势能。
(3)C蛋白只能与特定分子结合，结合后其____________发生变化，像“分子开关”一样，引起细胞内一系列变化，是细胞膜完成________功能的分子基础。
(4)D蛋白和细胞骨架共同完成细胞内的物质运输，细胞骨架的化学本质是________。
(5)E蛋白具有催化功能，因其只能与________________结合，所以E蛋白的功能具有专一性的特点。
(6)F蛋白的功能是与DNA分子的某一部位结合，以DNA分子的一条链为模板合成RNA分子，F蛋白的名称是______________。
解析：(1)动物细胞间质的物质中主要成分是蛋白质，故用胰蛋白酶可以分离动物细胞。(2)主动运输与协助扩散均需要载体蛋白参与，但主动运输需消耗ATP。(3)C蛋白是细胞膜上的受体，与细胞间的信息交流有关。(4)细胞骨架的化学本质是蛋白质。(5)具有催化作用的蛋白质是酶，一种酶只能催化一种或一类化学反应。(6)F蛋白是催化转录过程的RNA聚合酶，该酶可以与DNA分子上的RNA聚合酶结合位点结合，催化转录过程。
答案：(1)胰蛋白酶　(2)主动运输　协助扩散　浓度差　(3)空间结构　信息交流(细胞通讯、细胞识别)　(4)蛋白质
(5)一种或一类底物　(6)RNA聚合酶
15．(2017·北京昌平区期末)盐藻是一种单细胞真核藻类，其鞭毛是由微管蛋白聚合而成的。为研究泛素和蛋白酶体是否参与盐藻鞭毛的解聚过程，科研人员进行了相关研究。
(1)借助荧光显微镜，观察到盐藻鞭毛上存在泛素，它是由76个________组成的多肽，可与微管蛋白形成泛素化蛋白。
(2)科研人员检测了不同处理下盐藻鞭毛中泛素化蛋白的含量，其电泳结果如图1。
(对照组：正常生长状态的盐藻细胞；组装组：鞭毛组装状态的盐藻细胞；解聚组：鞭毛解聚状态的盐藻细胞)

据图1分析，与对照组相比，鞭毛解聚组细胞内泛素化蛋白含量________，由此推测，泛素参与了________过程。
(3)进一步用带有荧光的物质检测盐藻蛋白酶体的活性，结果如图2。据图分析，鞭毛解聚组蛋白酶体的活性________对照组。
(4)综合图1和图2说明________________________________________________。
(5)图3为泛素(Ub)作用机理示意图

据图3分析，在多种酶的________作用及ATP供能条件下，微管蛋白的________断裂，导致鞭毛解聚。
(6)人体组织细胞中存在多种蛋白质降解途径，请你再举一例：______________。
答案：(1)氨基酸　(2)增加　鞭毛解聚　(3)高于　(4)泛素和蛋白酶体均参与盐藻鞭毛的解聚过程　(5)催化　肽键　(6)溶酶体途径
第五讲核酸、糖类与脂质
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较DNA与RNA、糖类与脂质的组成和功能，建立起辩证统一的观念和生命的物质性观念
理性思维
通过归纳生物种类与碱基、核苷酸种类的关系，培养学生对知识归纳总结的能力；通过分析蛋白质与核酸的关系图和多聚体的连接模式图，培养学生的图文转换能力
科学探究
通过“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验，掌握显微观察类实验的操作技能

[基础知识·系统化]
知识点一　核酸的结构、功能与分布

知识点二　细胞中的糖类和脂质
1．细胞中糖的种类、分布及作用

2．细胞中脂质的种类和作用

知识点三　观察DNA和RNA在细胞中的分布(实验)

[基本技能·问题化]
1．据核酸结构层次概念图回答问题：

(1)D是核苷酸，一分子D是由一分子A含氮碱基、一分子B五碳糖和一分子C磷酸组成。
(2)根据五碳糖(B)的不同，D可分为E脱氧核苷酸和F核糖核苷酸两类。
(3)G和H在化学组成上的差异是五碳糖和含氮碱基不同。
(4)在大肠杆菌体内，A有5种，D有8种，E有4种。
(5)在真核细胞内，G主要分布于细胞核，H主要分布于细胞质，可用甲基绿、吡罗红混合染色剂显示它们的存在，其中G与甲基绿作用呈现绿色，H与吡罗红作用呈现红色。
2．按要求对下列各种糖进行分类(填字母)：
A．核糖 B．脱氧核糖　C．葡萄糖　D．果糖　E．半乳糖
F．蔗糖　G．麦芽糖　H．乳糖　I．淀粉　J．纤维素　K．糖原
①只分布于植物细胞的是D_F_G_I_J；
②只分布于动物细胞的是E_H_K；
③能与斐林试剂在加热条件下生成砖红色沉淀的是A_B_C_D_E_G_H；
④RNA和ATP中都含有的糖是A；
⑤在植物细胞高尔基体中合成的糖是J；
⑥在动物细胞肝脏和肌肉中合成的糖是K；
⑦细胞生命活动所需要的主要能源物质是C。
3．连线脂质的种类和作用：


考点一核酸的组成、结构和功能

1．比较法助记DNA和RNA组成成分的异同

(1)相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。
(2)不同成分
2．联系法巧记RNA与ATP的两种关系
(1)元素组成都是C、H、O、N、P。
(2)AMP(ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分)是组成RNA的基本单位之一，如图所示：

[对点落实]
1．判断有关核酸叙述的正误
(1)核酸是生物体内储存遗传信息的物质(√)
(2)DNA和RNA的碱基组成相同，五碳糖不同(×)
(3)与DNA相比，RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖(×)
(4)大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质(√)
2．(2015·全国卷Ⅰ)下列叙述错误的是(　　)
A．DNA与ATP中所含元素的种类相同
B．一个tRNA分子中只有一个反密码子
C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
解析：选D　ATP脱去两个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一，而RNA与DNA的组成元素相同，因此ATP与DNA的组成元素相同。tRNA是由一条RNA链自身折叠形成的三叶草状结构，其下端有能与mRNA上的密码子进行碱基配对的三个连续碱基，这三个连续碱基构成了反密码子。T2噬菌体的遗传物质是DNA，组成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸。细菌是原核生物，其细胞内只有核糖体一种细胞器。
[易错提醒]　关于核酸的必明两组概念
(1)脱氧核糖≠脱氧核苷酸≠脱氧核糖核酸：脱氧核糖是一种五碳糖，脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位，脱氧核糖核酸即DNA。
(2)核糖≠核糖核苷酸≠核糖核酸：核糖是一种五碳糖，核糖核苷酸是核糖核酸的基本组成单位，核糖核酸即RNA。

1．“三看法”判断DNA和RNA

2．生物体中碱基种类与核苷酸种类归纳
病毒
细胞生物



[对点落实]
3．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是(　　)

A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位
B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位
C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水
D．乙或丙彻底水解的产物是甲
解析：选D　由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位。T是DNA特有的碱基，如果m为T，则b为乙的基本单位。b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸。
4．在人体内，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到(　　)
A．20种氨基酸、5种含氮碱基
B．20种氨基酸、4种脱氧核糖
C．多种氨基酸、1种核糖
D．多种氨基酸、4种核糖核苷酸
解析：选C　HIV的成分是蛋白质和RNA，抗体的成分是蛋白质，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到多种氨基酸、1种核糖。
[归纳拓展]　核酸、蛋白质的水解产物和氧化分解产物
比较项目
DNA
RNA
蛋白质
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
氧化分解产物
CO2、H2O、尿素和磷酸盐等
CO2、H2O和尿素

[典型图示]　蛋白质与核酸的关系图解

[问题设计]
(1)图1中由A、B、C三种大分子之间的关系可推断A为DNA、B为RNA、C为蛋白质，甲是DNA复制、乙是转录、丙是翻译；单体a、b、c分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X为N、P，Y为N。
(2)染色体的主要成分是DNA和蛋白质，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此图2中甲、乙、丙依次是DNA、RNA和蛋白质，a(b)是核苷酸，c是氨基酸。
[对点落实]
5．如图为C、H、O、N、P等元素构成大分子物质甲～丙及结构丁的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．若图中物质甲能与碘液发生蓝色反应，则单体3为葡萄糖
B．若图中丁是一种细胞器，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸
C．若图中丁能被碱性物质染成深色，则物质丙可控制物质乙的合成
D．物质甲、乙、丙为生物大分子，都有物种特异性
解析：选D　若物质甲能与碘液发生蓝色反应，则其为淀粉，单体3为淀粉的组成单位——葡萄糖；若图中丁是一种细胞器，由核酸和蛋白质构成，则其是核糖体，单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸；若图中丁能被碱性物质染成深色，则丁为染色体(质)，物质丙为DNA，物质乙为蛋白质，DNA可控制蛋白质的合成；物质甲是多糖，没有物种特异性。
6．图中甲、乙、丙表示生物大分子，①②③表示生理过程。下列分析错误的是(　　)

A．a、b、c共有的元素为C、H、O、N
B．a与b的区别只是含有的五碳糖不同
C．通过②③过程核酸控制蛋白质的合成
D．同一生物不同细胞中的丙有差异
解析：选B　根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，①代表DNA的复制，②代表转录，③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸。核酸的组成元素是C、H、O、N、P，氨基酸的主要组成元素是C、H、O、N；a与b的区别除了五碳糖不同，碱基种类上也有差别；通过转录和翻译可合成蛋白质，进而控制生物性状；由于基因的选择性表达，同一生物不同细胞中合成的蛋白质有差异。
[类题通法]　解答蛋白质与核酸关系图的两个关注点
(1)分析此类问题要借助基因表达中遗传信息的流动，明确DNA、RNA和蛋白质的关系：

(2)解答此类问题要明确蛋白质和核酸的元素组成，此外还要明确染色体、核糖体等结构的化学组成。
染色体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P
核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P
T2噬菌体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P等
→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P等

观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．辨析实验中的三个易错点
(1)应选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
(2)吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现配现用。
(3)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故结构中强调“主要”，而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
2．记住实验中试剂的作用
试剂
作用
甲基绿
使DNA呈现绿色
吡罗红
使RNA呈现红色
质量分数为0.9%的NaCl溶液
保持口腔上皮细胞的正常形态
质量分数为8%的盐酸
①改变细胞膜的通透性
②使染色质中的DNA与蛋白质分离
蒸馏水
①配制染色剂；②冲洗载玻片

[对点落实]
7．(2018·郑州模拟)在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液
B．用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，使DNA水解
C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏
D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
解析：选C　在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，染色时用甲基绿、吡罗红混合染色剂；用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，但不能使DNA水解；酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏；用高倍镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质。
8．碱性染料甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，且能把核仁染成红色。通过染色实验，可对细胞中的DNA和RNA进行定位、定性和定量分析。下列对于有关实验的叙述正确的是(　　)
A．甲基绿吡罗红的作用有选择性，只能将细胞质中的RNA染成红色
B．甲基绿吡罗红的作用有选择性，只能将细胞核中的DNA染成红色
C．核仁能被甲基绿吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNA
D．代谢越旺盛的细胞中，核仁染色越浅
解析：选C　甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿能使DNA呈现绿色，吡罗红能使RNA呈现红色。利用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。核仁能被甲基绿吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNA。代谢越旺盛的细胞中核仁越大，染色越深。
考点二糖类和脂质的种类和作用

1．集合图法归纳脂质种类的从属关系

2．比较法助记糖类和脂质的关系
比较项目
糖类
脂质
区
别
元素组成
C、H、O
C、H、O、(N、P)
种类
单糖、二糖、多糖
脂肪、磷脂、固醇
合成
部位
淀粉：叶绿体
纤维素：高尔基体
糖原：主要是肝脏、肌肉
主要是内质网
生理
作用
①主要的能源物质
②构成细胞结构，如糖被、细胞壁
③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖
①生物体的储能物质，如脂肪
②构成细胞膜的重要成分，如磷脂
③调节新陈代谢和生殖，如性激素
联系
糖类脂肪 　

[对点落实]
1．(2017·海南高考)关于哺乳动物体内脂质与糖类的叙述，错误的是(　　)
A．固醇在动物体内可转化成性激素
B．C、H、O、P是构成脂质和糖原的元素
C．脂肪与糖原都是细胞内储存能量的物质
D．胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂运输
解析：选B　胆固醇是高等动物细胞的重要组分，参与细胞膜的组成，也参与血脂的运输，在动物体内还可转化成性激素。糖原属于糖类，只有C、H、O三种元素；脂肪与糖原都属于储能物质。
2.下列概念除哪项外，均可用右图来表示(　　)
A．①表示固醇，②～④分别表示脂质、磷脂、性激素
B．①表示核糖核苷酸，②～④分别表示含氮碱基、核糖、磷酸
C．①表示糖类，②～④分别表示单糖、二糖、多糖
D．①表示双层膜的细胞结构，②～④分别表示线粒体、叶绿体、细胞核
解析：选A　固醇包括胆固醇、性激素和维生素D；核糖核苷酸由含氮碱基、核糖、磷酸组成；糖类包括单糖、二糖、多糖；细胞中含有双层膜的结构有线粒体、叶绿体、细胞核。

[典型图示]
以模式图表示生物大分子多聚体的连接方式

[问题设计]
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有20种。
(2)若该图为一段核酸结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。
(3)若该图表示多糖结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。
[对点落实]
3.如图表示细胞内某物质甲由①②两部分组成。以下说法错误的是(　　)
A．若图中甲为组成蛋白质的氨基酸，②为R基，则①中的氨基和羧基都只有一个
B．若①、②为两个DNA片段，则通过DNA聚合酶可将其连接为甲
C．若图中甲为ATP，①为腺苷，则②含有三个磷酸基团
D．若①、②均为葡萄糖，则小麦幼苗体细胞中的甲为麦芽糖
解析：选B　根据氨基酸的通式可知，若图中甲为氨基酸，②为R基，则①中的氨基和羧基都只有一个，且连接在同一个碳原子上；DNA连接酶可将两个DNA片段连接起来，因此若①、②为两个DNA片段，则通过DNA连接酶可将其连接为甲；ATP是由腺苷和3个磷酸基团组成的，因此若图中甲为ATP，①为腺苷，则②含有三个磷酸基团；麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合形成的，若①、②均为葡萄糖，则小麦幼苗体细胞中的甲为麦芽糖。
4．如图表示细胞中一种常见的水解反应，下列化合物能发生此种反应的是(　　)

A．脂肪　　　　　　　　 B．蛋白质
C．淀粉 D．DNA
解析：选C　组成该生物大分子的单体是相同的。组成脂肪的单体是甘油和脂肪酸两种，不可能发生此种反应；蛋白质的单体是多种氨基酸，不可以发生此种反应；淀粉的单体是葡萄糖，可以发生此种反应；DNA的单体是4种脱氧核糖核苷酸，不可以发生此种反应。
[类题通法]
解答此类问题要明确生物大分子单体的种类
多糖
淀粉、糖原、纤维素的单体都是葡萄糖
蛋白质(多肽)
构成蛋白质(多肽)的单体是氨基酸，组成生物体的氨基酸约有20种
核酸
构成脱氧核糖核酸(DNA)的单体有4种，构成核糖核酸(RNA)的单体也有4种
脂肪
组成脂肪的单体是甘油和脂肪酸

[真题集训——验能力]
1．(2017·江苏高考)下列关于糖类化合物的叙述，正确的是(　　)
A．葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同
B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
D．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一
解析：选B　葡萄糖、果糖、半乳糖都是单糖，都具有还原性，而糖类的元素组成只有C、H、O三种。糖原、纤维素和淀粉都是多糖，三者的基本单位都是葡萄糖。蔗糖、麦芽糖、乳糖都是二糖，但是蔗糖没有还原性，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。淀粉的水解产物之一是麦芽糖，而不是蔗糖，纤维素的水解产物是葡萄糖。
2．(2016·上海高考)下列病毒的构成组合中错误的是(　　)
①DNA　②RNA　③蛋白质　④磷脂
A．②③④　　　　　　　 B．①②③
C．①③ D．②③
解析：选B　病毒只含有一种核酸，为DNA或RNA。
3．(2015·江苏高考)下列关于淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种生物分子的叙述，正确的是(　　)
A．都能被相应的酶水解
B．都是水溶性物质
C．都含C、H、O、N这4种元素
D．都是人体细胞中的能源物质
解析：选A　淀粉、脂肪、蛋白质和核酸都是细胞内的有机物，都可以被相应的酶水解成小分子物质。脂肪是脂溶性物质，不溶于水。淀粉和脂肪只含有C、H、O三种元素，蛋白质含有C、H、O、N等元素，核酸含有C、H、O、N、P。核酸不能为人体生命活动提供能量，淀粉、脂肪和蛋白质都可为人体生命活动提供能量。
4．(2014·全国卷Ⅱ)关于核酸的叙述，错误的是(　　)
A．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与
B．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的
D．用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
解析：选C　细胞核中发生的转录过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，需要RNA聚合酶的参与。植物细胞中DNA复制的场所有细胞核(主要)、线粒体和叶绿体。DNA中含有的五碳糖是脱氧核糖，且双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖之间是通过碳原子上的羟基与磷酸基团之间形成的共价键(磷酸二酯键)连接的。甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，利用甲基绿、吡罗红混合染色剂对细胞进行染色，可以观察DNA和RNA在细胞中的分布。
5．(2014·海南高考)下列关于脂质的叙述，正确的是(　　)
A．脂质中的磷脂是细胞膜的组成成分
B．维生素D和性激素不属于固醇类物质
C．脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少
D．脂质在核糖体、内质网和高尔基体上合成
解析：选A　脂质中的磷脂是细胞膜的组成成分；维生素D和性激素属于固醇类物质；脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能多；蛋白质在核糖体、内质网和高尔基体上合成和加工，而脂质主要在内质网中合成。
6．(2013·海南高考)关于糖分解代谢的叙述，错误的是(　　)
A．甜菜里的蔗糖经水解可产生葡萄糖和果糖
B．乳汁中的乳糖经水解可产生葡萄糖和半乳糖
C．发芽小麦种子中的麦芽糖经水解可产生果糖
D．枯枝落叶中的纤维素经微生物分解可产生葡萄糖
解析：选C　蔗糖是二糖，由葡萄糖和果糖脱水缩合形成；乳糖是二糖，由葡萄糖和半乳糖脱水缩合形成；麦芽糖是二糖，由两分子葡萄糖脱水缩合形成；纤维素、糖原、淀粉都是多糖，其基本单位都是葡萄糖。
7．(2013·海南高考)甲(ATGG)是一段单链DNA 片段，乙是该片段的转录产物，丙(A－P～P～P)是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是(　　)
A．甲、乙、丙的组分中均有糖
B．甲、乙共由6种核苷酸组成
C．丙可作为细胞内的直接能源物质
D．乙的水解产物中含有丙
解析：选D　丙是ATP，是细胞内的直接能源物质，在水解脱去两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA 的基本组成单位之一，但丙不是乙的水解产物之一。甲中含脱氧核糖，乙、丙中含核糖。甲中含3种脱氧核苷酸，乙中含3种核糖核苷酸。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·安阳一模)下列有关糖类的叙述，正确的是(　　)
A．与糖类相比，人血红蛋白特有的组成元素是N
B．在细胞膜外表面能和糖类结合的只有蛋白质
C．细胞中糖类的合成也需要蛋白质的参与
D．糖类只有被彻底水解后才可参与细胞呼吸
解析：选C　与糖类相比，人血红蛋白特有的组成元素是N和Fe；细胞膜上的糖类，有的与蛋白质结合形成糖蛋白，有的与脂质结合形成糖脂；细胞中糖类的合成需要酶的参与，催化糖类合成的酶为蛋白质；糖原可以直接参与细胞呼吸。
2．下列物质和结构中一定不含糖成分的是(　　)
A．运载体和噬菌体
B．酶和激素
C．核糖体和染色体
D．细胞骨架和生物膜的基本支架
解析：选D　运载体可能是质粒，也可能是病毒等，都含有核酸，含有五碳糖，噬菌体含有DNA，含有脱氧核糖；酶的成分为蛋白质或RNA，RNA含有核糖；核糖体由蛋白质和rRNA组成，其中RNA中含核糖，染色体含有DNA，含有脱氧核糖；细胞骨架由蛋白质纤维组成，生物膜的基本支架为磷脂双分子层，都不含有糖。
3．下列关于细胞膜中糖类和脂质的叙述正确的是(　　)
A．正常细胞发生癌变后，其细胞膜成分中的糖蛋白明显增多
B．除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质分子结合成的糖脂
C．细胞膜的功能主要取决于膜中糖类和脂质的种类及含量
D．组成细胞膜的磷脂“头”部是疏水的，脂肪酸“尾”部是亲水的
解析：选B　正常细胞发生癌变后，其细胞膜成分中的糖蛋白明显减少，导致细胞间的黏着性减小，癌细胞容易转移；细胞膜的功能主要取决于膜中蛋白质的种类和含量；组成细胞膜的磷脂“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
4．(2018·韶关一模)下列有关细胞分子的叙述，正确的是(　　)
A．氨基酸的空间结构是蛋白质多样性的原因
B．等质量脂肪氧化分解比糖释放能量多是因为脂肪分子中氧含量多
C．携带遗传信息是核酸的唯一功能
D．叶肉细胞中缺乏Mg，会影响叶绿素合成
解析：选D　蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，多肽链的条数不同，蛋白质的空间结构不同；等质量脂肪氧化分解比糖释放能量多是因为脂肪分子中C、H含量高；携带遗传信息是核酸的功能之一，核酸还具有控制蛋白质的合成等功能；Mg是组成叶绿素的重要元素，因此叶肉细胞中缺乏Mg，会影响叶绿素合成。
5．真核细胞的某些结构中含有核酸，下列相关叙述正确的是(　　)
A．核糖体、线粒体和叶绿体中都含有核酸和遗传物质
B．某些核酸可以通过核孔进入细胞质
C．核酸与蛋白质一样，都主要合成于细胞质
D．用甲基绿—吡罗红混合染色剂染色后，细胞核处呈红色，细胞质中呈绿色
解析：选B　核糖体只有RNA一种核酸，细胞内RNA不属于遗传物质，线粒体和叶绿体中既有DNA也有RNA，其中DNA是遗传物质。细胞核是RNA合成的主要场所，合成后的RNA通过核孔进入细胞质，但是细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。蛋白质合成于细胞质中的核糖体，但核酸主要合成于细胞核。用甲基绿—吡罗红混合染色剂染色后，细胞核处呈绿色，细胞质处呈红色。
6．下列关于细胞中化合物及其化学键的叙述，正确的是(　　)
A．只能在叶绿体和线粒体中形成高能磷酸键
B．蛋白质中肽键的数量与蛋白质多样性无关
C．降低反应所需活化能的物质中一定有肽键
D．DNA两条链上的碱基通过氢键连成碱基对
解析：选D　ATP中含有高能磷酸键，在细胞质基质、叶绿体和线粒体中都可以形成。蛋白质中的肽键数量多少和蛋白质多样性有关。降低反应所需活化能的物质是酶，酶大多数是蛋白质，少数是RNA。DNA两条链上的碱基通过氢键连成碱基对。
7．下表关于人体内有机物的叙述，正确的是(　　)
选项
物质
化学组成
作用机理
A
激素
蛋白质或脂肪
与靶细胞的受体结合，调节生命活动
B
酶
蛋白质或RNA
降低反应的活化能，催化物质分解
C
受体
蛋白质与糖类
与信息分子特异性结合，传递信息
D
抗体
蛋白质与糖类
与抗原特异性结合，发挥免疫作用

解析：选C　激素的化学成分为蛋白质、氨基酸衍生物、固醇等。酶能催化物质分解也能催化物质合成，如ATP水解酶催化ATP水解过程，ATP合成酶催化ATP合成过程。受体的化学本质为糖蛋白，与细胞间识别和信息交流有关。抗体是一类免疫球蛋白，不含糖类。
8．(2018·泉州一模)下列有关细胞中化合物的叙述，正确的是(　　)
A．tRNA分子存在由氢键连接而成的碱基对
B．磷脂分子的亲水性头部对头部排列形成双分子层
C．淀粉和糖原分子结构不同主要是由于它们的单体种类不同
D．胰岛素和血红蛋白分子结构不同主要是由于它们的单体连接方式不同
解析：选A　tRNA分子双链部分存在由氢键连接而成的碱基对；磷脂分子的疏水性尾部对尾部排列形成双分子层；淀粉和糖原的基本单位都是葡萄糖，它们的分子结构不同主要是由于葡萄糖的连接方式不同；胰岛素和血红蛋白分子结构不同，这是由于氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的空间结构不同。
9．下图表示“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的基本实验步骤，对该实验基本步骤的叙述错误的是(　　)

A．①表示制片，首先应在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液
B．②表示水解，需要用质量分数为8%的盐酸处理烘干后的装片
C．③表示用缓水流冲洗，以免影响染色
D．④表示用甲基绿和吡罗红对标本先后进行染色
解析：选D　染色时用甲基绿和吡罗红混合染色剂对标本进行染色，不是对标本先后染色。
10．图甲中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，图乙表示由四个单体构成的化合物。以下说法错误的是(　　)

A．若图甲中的②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②是脂肪
B．若图甲中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取
C．图乙中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个
D．图乙中若单体是四种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种
解析：选D　②的组成元素只有C、H、O，且大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，应该是脂肪；④的组成元素是C、H、O、N、Mg，能吸收、传递和转换光能，则④是叶绿素，可用无水乙醇提取；图乙中若单体是氨基酸，则为四肽，该化合物彻底水解需要3分子水，所以水解后的产物中氧原子数增加3个；图乙中若单体是四种脱氧核苷酸，则为DNA，该化合物彻底水解后的产物有脱氧核糖、磷酸和四种碱基A、C、G、T，共6种。
11．(2018·营口模拟)下图中的a、b、c、d分别代表人体内的四种大分子化合物，下列有关说法错误的是(　　)

A．分子c的种类约61种，只含三个碱基，分子量比b小得多
B．b、c、d的合成离不开化合物a，这四种大分子化合物的主要合成场所相同
C．b、c、d三种化合物能同时存在于同一个细胞器中
D．a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物，四种相同的化合物
解析：选A　由图示可知，a、b、c、d分别代表DNA、mRNA、tRNA、rRNA。c为tRNA，每个tRNA含有3个与密码子结合的游离碱基，并不是只含3个碱基；密码子有64种，其中3个终止密码子不对应tRNA，故理论上分子c的种类约61种。b、c、d的合成叫转录，a的合成是DNA的复制，转录和DNA复制主要在细胞核中进行。翻译时，b、c、d三种化合物能同时存在于同一个核糖体中。a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物是核糖、脱氧核糖、胸腺嘧啶、尿嘧啶，四种相同的化合物是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、磷酸。
12．如图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述错误的是(　　)

A．长期偏爱高糖膳食的人，图示过程会加强而导致体内脂肪积累
B．细胞质基质中有催化过程①的酶，该过程会产生少量[H]和ATP
C．酒精是过程②产生的二碳化合物之一
D．在糖尿病患者体内，图示过程减弱，脂肪分解增加
解析：选C　从图示过程可以看出，葡萄糖可以转化为脂肪，故长期摄入糖时，图示过程会加强；细胞呼吸第一阶段是在细胞质基质中完成的，其产物是丙酮酸、少量[H]和ATP，细胞质基质中有催化过程①的酶；图示表示葡萄糖转化为脂肪酸的过程，在此过程中糖代谢产生一种非常重要的二碳化合物，经复杂变化可以用于合成脂肪酸，而酒精是某些植物或酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物；糖尿病病人葡萄糖氧化分解能力下降而细胞供能不足，机体感觉饥饿，故体内脂肪、蛋白质分解增加。
二、非选择题
13．肽核酸(PNA)是人工合成的，用类多肽骨架取代糖—磷酸主链的DNA类似物。PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构。PNA由于其自身的特点可以对DNA复制、转录、翻译等进行有针对的调控，从而广泛用于遗传病检测的分子杂交、抗癌等的研究和应用。请分析回答：
(1)PNA与RNA能形成杂合双链结构，与双链DNA分子相比，其特有的碱基配对形式是________。
(2)DNA与RNA相比，除了空间结构有较大区别外，两者的彻底水解产物主要区别是______________________________________________。
(3)PNA被用于抗癌，主要途径是在癌细胞中PNA可与特定核苷酸序列结合，从而调控突变基因的________________过程，以达到在基因水平上治疗癌症的目的。PNA与DNA或RNA形成稳定的双螺旋结构，主要原因是PNA不易被细胞降解，其理由很可能是________________________________________________________________________。
解析：(1)双链DNA的碱基配对方式是A—T、T—A、G—C、C—G，PNA与RNA形成的杂合双链结构的碱基配对形式是A—U、T—A、C—G，所以PNA与RNA形成的杂合双链结构特有的碱基配对形式是A—U。(2)组成DNA的化学成分为磷酸、脱氧核糖与A、C、G、T四种碱基，组成RNA的化学成分为磷酸、核糖与A、C、G、U四种碱基，所以DNA与RNA相比，两者的彻底水解产物主要区别是DNA含脱氧核糖和碱基T，RNA含核糖和碱基U。(3)癌细胞中PNA可与特定核苷酸序列结合，从而调控突变基因的复制、转录及翻译过程，在基因水平上治疗癌症。PNA不易被细胞降解，其理由是PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够降解PNA的酶。
答案：(1)A—U　(2)DNA含脱氧核糖和碱基T，RNA含核糖和碱基U　(3)复制、转录及翻译　细胞内缺乏能够降解PNA的酶
14．糖类是生物体维持生命活动的主要能源物质，蛋白质是一切生命活动的体现者。下图1为糖类的概念图，图2是某种需要能量的蛋白质降解过程，科学家发现：一种被称为泛素的多肽在该过程中起重要作用。泛素激活酶E1将泛素分子激活，然后由E1将泛素交给泛素结合酶E2，最后在泛素连接酶E3的指引下将泛素转移到靶蛋白上，这一过程不断重复，靶蛋白就被绑上一批泛素分子。被泛素标记的靶蛋白很快就被送往细胞内一种被称为蛋白酶体的结构中进行降解。整个过程如图2所示。请分析回答：

(1)如果某种单糖A为果糖，则它与葡萄糖缩合失去1分子水后形成的物质①是________。如果缩合反应形成的物质③作为植物细胞壁的主要组成成分，则物质③是________。
(2)如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成物质②，其中碱基是尿嘧啶，则形成的物质②是________________________________________________________________________；
如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成物质④，其中的碱基是胸腺嘧啶，则某种单糖A是________。
(3)蛋白质在生物体内具有多种重要功能，根据图2材料可推测出蛋白质的一项具体功能是___________。泛素调节的蛋白质降解过程中所需能量主要来自______物质的氧化分解。
(4)细胞内E1、E2、E3在蛋白质降解过程中所起的作用不同，从分子水平上分析，其直接原因是________________________________________。
解析：(1)一分子果糖和一分子葡萄糖缩合形成的物质是蔗糖；植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，其中纤维素由多分子葡萄糖经过缩合反应形成。(2)尿嘧啶、磷酸和单糖A结合形成的物质是尿嘧啶核糖核苷酸，单糖A为核糖；胸腺嘧啶、磷酸和单糖A结合形成的物质是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，单糖A为脱氧核糖。(3)图2中泛素激活酶参与蛋白质的降解过程，起催化作用，糖类是细胞中的主要能源物质。(4)细胞内不同蛋白质有不同的功能，从分子水平上分析，其直接原因是不同蛋白质的分子结构不同，决定了其功能不同。
答案：(1)蔗糖　纤维素　(2)尿嘧啶核糖核苷酸　脱氧核糖
(3)具有催化作用　糖类　(4)各种酶的分子结构不同
15．科学家研究某小麦的种子萌发过程，通过一定的生化方法测定种子萌发过程中胚的鲜重变化以及胚的RNA合成量的变化情况，得到了如图曲线数据。请据此分析回答以下问题：

(1)通过不休眠种子与休眠种子胚的鲜重比较，得出其中结合水/自由水比值高的是________种子；不休眠的种子萌发6天后至形成叶片前，干重会____________，原因是：________________________________________________。
(2)不休眠的种子萌发后胚中的RNA合成量__________，经分析种子的淀粉含量下降而葡萄糖含量升高，推测某些RNA控制翻译合成了________________。
(3)第5天萌发种子的胚根长出，此时整个种子内DNA的含量与不萌发种子相比____________(填“相等”“增多”或“减少”)，推测的理由是_____________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)自由水与代谢有关，代谢旺盛的细胞中，自由水相对含量多，结合水相对含量少，因此结合水/自由水比值高的是休眠的种子。不休眠的种子萌发6天后至形成叶片前，由于呼吸作用加快，且此时种子无叶，不进行光合作用，所以有机物的量逐渐减少，干重会减少。(2)不休眠的种子萌发后，代谢旺盛，需要合成相关的酶，因此会进行转录和翻译，转录形成的RNA比较多，淀粉在淀粉酶的作用下水解形成麦芽糖，麦芽糖在麦芽糖酶的作用下水解形成葡萄糖，葡萄糖用于呼吸作用，因此淀粉含量下降而葡萄糖含量升高，细胞体内合成了淀粉酶、麦芽糖酶。(3)胚根由种子的胚细胞不断分裂分化形成，该过程要经过有丝分裂，DNA要大量复制，故萌发的整个种子内DNA的含量与不萌发种子相比增多。
答案：(1)休眠的　减少(降低)　种子胚细胞呼吸作用分解部分有机物生成二氧化碳和水，导致干重降低
(2)增加　淀粉酶、麦芽糖酶　(3)增多　种子胚细胞的DNA大量复制，细胞不断分裂分化使胚根生长
第二单元细胞的结构与物质的输入和输出
第一讲细胞膜和细胞核

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习，建立起整体观念和细胞结构与功能相适应的观点
科学探究
通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对照原则和荧光标记技术

[基础知识·系统化]
知识点一　细胞膜的成分、功能和制备

知识点二　生物膜的结构
1．生物膜结构的探索历程

2．生物膜的流动镶嵌模型(将“”内容补充完整)

知识点三　细胞核的结构和功能
1．细胞核的结构

2．细胞核的功能

3．探究细胞核功能的实验
(1)黑白两种美西螈核移植实验。
(2)蝾螈受精卵横缢实验。
(3)变形虫切割实验。
(4)伞藻嫁接与核移植实验。
[基本技能·问题化]
1．连线对生物膜结构的探索历程

2．据细胞膜结构示意图，回答下列问题

(1)图中[a]是糖蛋白，具有识别、保护、润滑等作用。根据a可以判断细胞膜的内外侧，因为a只分布于细胞膜的外表面。
(2)图中[b]是磷脂双分子层，其疏水性“尾部”相对，亲水性“头部”向外，构成膜的基本支架。
(3)图中[c]是蛋白质，镶嵌在膜的基本支架上。
(4)不同细胞膜中的蛋白质种类和数量不同，功能越复杂的细胞中，其细胞膜上蛋白质的种类和数量越多。
3．据细胞核结构示意图，回答下列问题

(1)若要检测图中①所含有的成分，应选用的试剂是双缩脲试剂、甲基绿染液；若要观察②的形态，应选用碱性染料(如龙胆紫或醋酸洋红液)染色。
(2)用下列图示表示①与②的关系：

(3)图中③由4层磷脂分子构成，其外膜常与内质网相连，且有核糖体和酶附着，有利于多种化学反应的进行。
(4)下列物质能通过④进出的是A、B、C。(填选项编号)
A．mRNA　 B．蛋白质　　C．DNA聚合酶　　D．DNA
(5)图中⑤的功能是参与某种RNA的合成及核糖体的形成。
(6)在细胞分裂中，能周期性消失和重建的结构是③⑤。(填图中序号)

考点一细胞膜的组成、结构和功能

1．巧记细胞膜的“一、二、三”

2．必记细胞膜的三个关键点
(1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。
(2)细胞膜的组分并不是不可变的。如细胞癌变过程中，细胞膜组成成分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)糖蛋白具有识别作用，分布于细胞膜外侧，据此可判断细胞的内外侧。
3．关注四种常考的“膜蛋白”
糖蛋白
信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质等)的受体蛋白
膜载体蛋白
是用于协助扩散和主动运输的载体蛋白
具催化作用的酶
如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)
识别蛋白
用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精、卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)
[对点落实]
1．判断有关细胞膜叙述的正误
(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类(√)
(2)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇(×)
(3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(√)
(4)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(×)
(5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(√)
2．(2014·全国卷Ⅰ)关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B．当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变
C．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜
D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递
解析：选C　磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中，磷脂和蛋白质是组成细胞膜的主要物质。细胞衰老时，细胞膜通透性改变，使物质运输能力降低。甘油属于脂质，可以通过自由扩散的方式通过细胞膜。细胞产生的激素与靶细胞膜上的相应受体结合，从而调节细胞的代谢，实现了细胞之间的信息传递。

1．细胞膜成分的鉴定
细胞膜成分
鉴定试剂(方法)
结果
磷脂
脂溶剂处理
细胞膜被破坏
磷脂酶处理
细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验
脂溶性物质优先通过
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
蛋白酶处理
细胞膜被破坏
2．细胞膜结构特点流动性的验证
(1)方法：荧光标记法。
(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。

(3)结论：人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。
3．细胞膜功能的探究
(1)控制物质进出功能的验证：

(2)识别功能的验证：

4．细胞膜功能特性——选择透过性的验证

[对点落实]
3．(2017·全国卷Ⅰ)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测
B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色
C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色
D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色
解析：选B　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂。双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量。染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液。斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与Cu(OH)2发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀。
4．对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程是：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。

上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
解析：选C　对某动物细胞膜进行荧光标记，实验现象说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合；根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率。

[归纳拓展]　细胞膜流动性的实例与判断方法

考点二细胞核的结构和功能

1．巧记细胞核结构和功能的“二、二、五”
二场所
遗传物质复制的场所
遗传物质储存的场所
二中心
细胞代谢的控制中心
细胞遗传的控制中心
五结构
核膜、核孔、核仁、核液、染色质

2．走出对细胞核认识的四个误区
误认为物质进出细胞核都要通过核孔
指正
①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道
②小分子物质可通过核膜进出细胞核
误认为所有物质都能通过核孔
指正
核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质
误认为核仁是遗传物质的储存场所
指正
核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上
误认为核孔的数量和核仁大小是固定的
指正
核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大

[对点落实]
1．判断有关细胞核叙述的正误
(1)染色体的成分是核糖核酸和蛋白质(×)
(2)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出(×)
(3)核仁是遗传物质的储存场所，能控制rRNA和核糖体的合成(×)
(4)核仁与核膜在细胞分裂周期中始终存在(×)
(5)染色体和染色质的形态不同，成分也不相同(×)
(6)细胞核与细胞的分裂和分化有关(√)
(7)细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心(×)
(8)所有的真核细胞都有细胞核(×)
2．大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁。这可支持以下哪种说法(　　)
A．核仁为细胞中蛋白质的合成提供能量
B．核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关
C．无核仁的细胞往往不能合成蛋白质
D．蛋白质的合成一定在核仁内
解析：选B　核糖体参与蛋白质的合成，蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁，说明核仁可能参与组成核糖体的必需物质的合成。

1．细胞核功能探究的经典实验
实验一：黑白美西螈核移植实验
①实验过程：

②实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
实验二：蝾螈受精卵横缢实验
　①实验过程：

②实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
实验三：变形虫切割实验
①实验过程：

②实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
实验四：伞藻嫁接与核移植实验
　①伞藻嫁接实验过程：

②伞藻核移植实验过程：

③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
2．相关实验归纳总结


[对点落实]
3．伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如图)。下列相关叙述错误的是(　　)

A．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止
B．图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽
C．图1中①、②的帽形因嫁接而改变
D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
解析：选C　细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心，故移去细胞核的甲伞藻的生命活动逐渐减缓直至停止；图2中的③与图1中的①的细胞核相同，两者都是菊花形帽；图1中①、②嫁接的是伞柄，属于细胞的细胞质部分，故不会引起帽形的改变；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。
4．下图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断错误的是(　　)

A．RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质当中
B．细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢
C．若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中无15N的RNA
D．A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果
解析：选D　15N标记的尿嘧啶是合成RNA的原料，由图可知，在细胞核中首先发现被15N标记的RNA，然后在重组细胞的细胞质中发现被15N标记的RNA，说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中。细胞核可以通过控制RNA的合成来控制蛋白质的合成，进而控制细胞的代谢。若核质分离较长时间，可能由于细胞核缺乏物质和能量供应导致死亡，这样B组重组细胞质中无15N的RNA。胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，若DNA进行复制，可在细胞核中发现被15N标记的DNA，但DNA不能进入细胞质，所以在细胞质中没有被15N标记的DNA；若DNA不复制，则在细胞核与细胞质中都无15N标记的DNA。

[真题集训——验能力]
1．(2017·全国卷Ⅰ)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　　)
A．血液运输，突触传递
B．淋巴运输，突触传递
C．淋巴运输，胞间连丝传递
D．血液运输，细胞间直接接触
解析：选D　雌激素由卵巢分泌后，随血液运输到达全身各处，作用于乳腺细胞的受体，将信息传递给乳腺细胞；而精子进入卵细胞的过程要经历精子与卵细胞之间的识别和结合，精子通过与卵细胞的直接接触将信息传递给卵细胞。
2．(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)
A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的
B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象
D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的
解析：选C　细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的。蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋白质功能不同。分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程与膜脂的流动性有关。膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇。
3．(2014·全国卷)下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分
B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录
C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能
D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象
解析：选C　细胞核中染色质的主要成分是蛋白质和DNA。细胞核是遗传物质的主要储存场所，可以发生DNA复制和转录。核孔是大分子物质选择性进出细胞核的通道，如mRNA、DNA聚合酶等可通过核孔。有丝分裂前期核膜消失，末期核膜重新形成。
4．(2016·海南高考)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是(　　)
A．膜蛋白能自主翻转
B．细胞膜具有流动性
C．细胞膜具有选择透过性
D．膜蛋白可以作为载体蛋白
解析：选B　两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性。不能说明膜蛋白能在细胞内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。
5．(2014·福建高考)细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)

解析：选D　血红蛋白存在于红细胞内，是一种可运载氧气的蛋白质，并非膜蛋白；抗体是浆细胞分泌的一种免疫球蛋白，并非T淋巴细胞膜的成分；胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素特异性结合，无法与胰高血糖素结合；神经递质可以与骨骼肌细胞膜上的神经递质受体特异性结合，葡萄糖可以借助转运葡萄糖的载体通过主动运输的方式进入骨骼肌细胞。
6．(2013·天津高考)下列过程未体现生物膜信息传递功能的是(　　)
A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离
B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化
C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取
D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩
解析：选A　蔗糖溶液的浓度大于洋葱表皮细胞内细胞液的浓度，细胞失水，使洋葱表皮细胞发生质壁分离，和生物膜的流动性有关，未体现生物膜的信息传递功能；记忆细胞具有识别作用，识别抗原后增殖分化，能体现生物膜的信息传递功能；靶细胞表面有胰岛素受体，具有信息传递功能；传出神经细胞释放神经递质，与肌肉细胞表面的受体结合，使肌肉收缩，可体现生物膜的信息传递功能。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·安阳一模)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)
A．细胞膜是植物细胞的边界，也是该细胞最外层的结构
B．组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子均是运动的
C．细胞间的信息交流一定是在细胞膜的参与下完成的
D．细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶
解析：选D　细胞膜具有选择透过性，细胞壁具有全透性，细胞膜是植物细胞的边界，细胞壁是植物细胞最外层的结构；组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的；细胞间的信息交流不一定需要细胞膜参与，如植物的胞间连丝的信息交流功能；细胞质基质可以进行有氧呼吸的第一阶段，产生ATP，细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶。
2．下列有关生物膜结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．动物细胞融合与细胞膜具有一定流动性有关
B．肝细胞膜上存在协助葡萄糖跨膜转运的载体
C．蛋白质在细胞膜内侧和外侧的分布是对称的
D．生物膜间可通过囊泡的转移实现其成分更新
解析：选C　动物细胞融合时细胞膜首先融合，体现了细胞膜的流动性；葡萄糖进入肝细胞属于主动运输，即肝细胞膜上存在协助葡萄糖跨膜转运的载体；蛋白质在细胞膜内侧和外侧的分布是不对称的；生物膜间可通过囊泡的转移实现其成分更新。
3．下列有关细胞核结构和功能的叙述，正确的是(　　)
A．细胞核是细胞遗传信息储存、复制和代谢的中心
B．胞间连丝与核孔都是信息交流与物质运输的通道
C．叶绿体合成的葡萄糖可以进入线粒体进行氧化分解
D．线粒体合成的ATP可以进入叶绿体供暗反应利用
解析：选B　细胞的代谢中心是细胞质基质；叶绿体合成的葡萄糖需首先在细胞质基质中分解成丙酮酸，然后丙酮酸进入线粒体进行氧化分解；暗反应利用的ATP是由光反应提供的。
4．如图是细胞局部结构示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．①是糖脂，具有保护和润滑的作用
B．②具有运输、信息传递、免疫和构成膜基本支架的作用
C．③可以是细胞器膜、核膜的主要成分
D．④由纤维素组成，能保持细胞内部结构有序性
解析：选C　图中①是糖蛋白，糖蛋白具有保护和润滑的作用；②是蛋白质，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；③是磷脂分子，细胞器膜与核膜的基本支架都是磷脂双分子层；④表示细胞骨架，细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的纤维状网架结构。
5．核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构，被称为核孔复合物，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示，该复合物由一个核心脚手架组成，其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成，称为中央运输蛋白。据此分析正确的是(　　)

A．核膜由两层磷脂分子组成，核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
B．人体成熟的红细胞中核孔数目较少，影响到物质的运输
C．核孔复合物的存在，说明核膜对运输的物质也具有选择性
D．mRNA在细胞核内合成后通过核孔运出细胞核是不需要消耗能量的
解析：选C　核膜有内膜与外膜两层膜，共有四层磷脂分子；人体成熟的红细胞没有细胞核，无核孔；核孔运输与核孔复合物有关，说明核膜对运输的物质也具有选择性；mRNA在细胞核内合成后，通过核孔运出细胞核，需要ATP供能。
6．以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关分析正确的是(　　)

A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性
D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统
解析：选D　该实验通过相互对照可得出细胞核和细胞质在维持生命活动方面的重要性，实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性，实验②和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性，由此得出细胞只有保持其结构的完整性才能完成各项生命活动。
7．如图为细胞核结构模式图，下列有关叙述错误的是(　　)

A．①主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂不同时期呈现不同状态
B．②是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所
C．③在细胞周期中发生周期性变化，其主要成分是磷脂和蛋白质
D．蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核需要消耗能量
解析：选B　①是染色质，主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂不同时期呈现不同形态；②是核仁，与某种RNA和核糖体的形成有关，但不是合成mRNA和蛋白质的场所；③是核膜，在细胞周期中发生周期性变化，其主要成分是磷脂和蛋白质；蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核具有选择性，同时需要消耗能量。
8．下图表示细胞膜部分功能模式图。据图分析，下列说法错误的是(　　)

A．功能①在生命起源中具有关键作用
B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D．相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
解析：选B　功能①是系统的边界，表明细胞膜在生命起源中具有关键作用；功能②是控制物质进出细胞，其功能具有一定的限度，进入细胞的物质对细胞不一定都有利；胰岛素调控生命活动可用图中③表示；相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流。
9．如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．具有①的一侧为细胞膜的外侧，①是糖蛋白
B．②是细胞膜的基本支架
C．细胞膜的选择透过性主要与①有关
D．温度会影响协助扩散的速率
解析：选C　①为糖蛋白，只分布在细胞膜的外表面，因此具有①的一侧是细胞膜的外侧；②为磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本支架；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜的选择透过性主要与膜上的蛋白质(③)有关；温度影响分子的运动速率和细胞膜上载体蛋白的活性，因而温度会影响协助扩散的速率。
10.人鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂交细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图是相关实验记录结果，据此不能得到的结论是(　　)
A．当温度增加到15 ℃以上时，膜的流动性发生变化
B．该实验证明膜蛋白能够在膜表面运动
C．温度对膜蛋白的扩散有影响
D．图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
解析：选D　构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，因此膜具有一定的流动性；嵌合体的形成是两种细胞的膜蛋白发生相对运动的结果，温度增加到15 ℃以上时，形成嵌合体的比例明显增大，说明温度对膜蛋白的运动有影响；温度升高，膜蛋白相对运动加剧，细胞膜流动性增强；图示数据能说明温度增加到15 ℃以上，在一定范围内，温度越高，形成的嵌合体越多，而不是融合时间越长，形成的嵌合体越多。
11．生物膜上的蛋白质称为膜蛋白。下列有关膜蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．部分膜蛋白具有信息交流的功能
B．膜蛋白在细胞膜内外两侧对称分布
C．载体蛋白的种类受细胞内基因的控制
D．膜蛋白的种类和含量直接决定了生物膜功能的复杂程度
解析：选B　部分生物膜蛋白具有信息交流的功能，如受体蛋白；膜蛋白在细胞膜内外两侧的分布是不对称的；载体蛋白的化学本质是蛋白质，是由基因控制合成的；生物膜的主要成分是蛋白质和磷脂，其中蛋白质的种类和含量直接决定了生物膜功能的复杂程度。
12．(2018·贵阳一模)一位生物学家把200个细胞均分成两部分，一部分含有细胞核，另一部分没有细胞核，所有细胞都放在相同且适宜的条件下培养一段时间，得到表中所示数据。以下解释不合理的是(　　)
时间(d)
1
2
3
4
10
30
细胞有核部分的存活个数
79
78
77
74
67
65
细胞无核部分的存活个数
81
62
20
0
0
0
A．表中细胞无核部分4 d后全部死亡是因为没有细胞核，细胞的生命活动无法正常进行
B．对比表中实验数据，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的
C．无核部分没有立即死亡是因为其中含有部分代谢所需的物质、酶等
D．细胞有核部分每天有少量死亡一定是细胞凋亡所致
解析：选D　细胞核控制着细胞的代谢，没有细胞核，细胞的生命活动就不能正常进行；表中实验结果可说明细胞核对细胞的生命活动是不可或缺的；细胞代谢所需的物质、酶等大量存在于细胞质中，所以，刚去核后这些物质还能发挥作用维持细胞代谢；细胞有核部分有少量死亡，可能是细胞的正常凋亡，也可能是人为因素对细胞造成了伤害，致其死亡。
二、非选择题
13．下图甲为细胞中某一结构的模式图，图乙表示图甲中“3”的成分及其各级结构。据图回答下列问题：

(1)图甲所示结构为___________结构。图甲中1所示的结构由________层磷脂分子构成。
(2)图甲中2所示结构是________。单位面积的该结构数目与细胞类型和代谢水平有关，你认为人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中该结构的数目________(填“多”“少”或“相同”)。
(3)细胞有丝分裂过程中出现周期性变化的结构是________(用图甲中数字表示)。
(4)图乙中①控制②的合成，①是________分子，鉴定②的试剂为__________________。
(5)图乙中④转化成③发生在细胞有丝分裂的________期。遗传物质呈④状态时，不能发生DNA分子转录的原因是__________________________________________________。
(6)图乙中①在动物细胞中除了在④(或③)上，还分布在________________中。
解析：(1)图甲表示真核细胞细胞核的亚显微结构，1表示核膜，为双层膜结构，由4层磷脂分子组成。(2)图甲中2表示核孔，根据题意，代谢旺盛的细胞核孔数目多，胰岛B细胞分泌胰岛素，代谢旺盛；口腔上皮细胞为高度分化的细胞，代谢较弱。(3)在有丝分裂前期，核膜消失，核仁解体；在末期，又重新形成新的核膜和核仁。(4)染色体主要由蛋白质和DNA组成，DNA控制蛋白质的合成，图乙中①是双螺旋结构的DNA，②为蛋白质，常用双缩脲试剂鉴定蛋白质。(5)染色体变成染色质这一过程发生在有丝分裂的末期。在染色体状态时，染色体高度螺旋化，DNA分子结构稳定，不能解旋，故不能转录。(6)DNA主要分布在细胞核中，在动物细胞的线粒体中也含有DNA。
答案：(1)细胞核的亚显微　4　(2)核孔　多　(3)1、4
(4)DNA　双缩脲试剂　(5)末　染色体高度螺旋化，DNA不能解旋　(6)线粒体
14．(2017·北京市朝阳区期末)在全球气候变暖的大背景下，2017年我国多地出现极端高温天气。高温会导致作物产量下降，甚至死亡。
(1)高温导致作物产量下降的原因可能是________________________________________。
(2)研究人员发现高温还能诱导细胞产生自由基从而影响膜的稳定性。

从图中数据可以看出，高温均为诱导自由基产生，极端高温自由基产生速率随时间的延长而________，中度高温自由基的产生速率与对照比在7 d前____________，但在7 d后会缓慢上升。据此推测，自由基的产生和积累对膜稳定性的影响，可能是自由基攻击膜成分中的________或________，使膜的结构和功能受到破坏。
(3)欲探究高温造成的损伤是否可逆，研究人员又进行了如下实验：
将植株幼苗在中度高温、极端高温条件下进行处理，并分别在处理的第1、3、5、7、9、11 d转入正常温度条件进行恢复生长，测定各处理恢复5 d后的净光合速率，得到如下数据：

图中数据表明，____________________________。
(4)通过进一步研究发现，高温初期，可通过外施一定浓度的Ca2＋来缓解高温对作物减产的影响，请你结合实验(2)、(3)的结论，进行解释_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)高温导致作物蒸腾作用过于旺盛而造成气孔关闭，高温还可影响光合色素的含量下降及酶的活性降低，这都会导致作物产量下降。(2)从图中可以看出，极端高温条件下随时间的延长，自由基产生速率逐渐增大；中度高温条件下，在7 d内自由基的产生速率与对照基本相同。(3)由图示可知，3 d内的极端高温造成的伤害可以得到恢复，7 d内的中度高温造成的伤害可以得到恢复。(4)Ca2＋能缓解高温对作物减产的影响，可能是Ca2＋减缓了自由基的产生速率及积累等。
答案：(1)气孔关闭、光合色素含量降低、酶活性下降(答出两点即可)
(2)逐渐增加　无明显差异　磷脂分子　蛋白质分子
(3)7 d内的中度高温对作物造成的损伤可恢复，3 d内的极端高温对作物造成的损伤可恢复
(4)短时间高温条件造成的损伤是可逆(可恢复)的；Ca2＋可能是通过减少自由基的产生与积累来维持膜(结构和功能)的稳定性
15．禽流感由甲型流感病毒引起，其病毒呈球状，表面有两种糖蛋白突起，具有抗原特性，分别是红细胞凝结素(简称HA蛋白)和神经氨酸酶(简称N蛋白)。HA蛋白可以使病毒轻松附着在生物细胞的受体，使其感染；N蛋白会破坏细胞的受体，使病毒在宿主体内自由传播。图示H7N9禽流感病毒正在识别并结合人呼吸道上皮细胞，请分析回答：

(1)膜上的蛋白质是生物膜功能的主要承担者，其分布形式通常与其功能相适应，如①与多糖结合后的功能是________；贯穿在结构②中的蛋白质⑦的功能可能有________________________(至少写出两点)。
(2)H7N9禽流感病毒在复制时，直接参与合成红细胞凝结素的细胞器是________________(不考虑能量系统)。假设H7N9禽流感病毒基因由m个核苷酸构成的8个单链的RNA片段组成，则该病毒基因组中含有________个游离的磷酸基团。
(3)H7N9禽流感病毒在正确识别并结合人呼吸道上皮细胞后，随后完成的生命活动是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)禽流感病人通常表现为头痛，发热，咳嗽，呼吸困难等症状。病人服用头孢霉素________(填“有效”或“无效”)，理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①与多糖结合成为糖蛋白，具有识别功能。有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质具有催化作用，如酶；有些蛋白质具有运输的功能，如载体(通道蛋白、Na＋­K＋泵)等。(2)红细胞凝结素是蛋白质，其合成场所是核糖体，蛋白质加工、运输与内质网和高尔基体有关。RNA是单链结构，每条链上有一个游离的磷酸基团；禽流感病毒基因由8个单链的RNA片段组成，所以含有8个游离的磷酸基团。(3)H7N9禽流感病毒在正确识别并结合人呼吸道上皮细胞后，先由神经氨酸酶破坏人呼吸道上皮细胞受体，然后病毒蛋白质外壳与受体细胞膜融合，病毒将遗传物质RNA释放进入受体细胞。(4)服用头孢霉素没有效果，因为头孢霉素是抗生素类药物，主要作用是抑制细菌细胞壁的形成，从而达到抑制细菌繁殖的目的。对没有细胞结构的病毒不起作用。
答案：(1)识别　载体、酶(离子泵、催化)　(2)核糖体、内质网、高尔基体　8　(3)神经氨酸酶破坏人呼吸道上皮细胞受体，随后病毒蛋白质外壳与受体细胞膜融合，病毒将遗传物质(RNA)释放进入受体细胞　(4)无效　头孢主要作用于细菌(细胞壁)，能抑制细菌的繁殖，但不能抑制病毒在人体内的繁殖
第二讲细胞器——系统内的分工合作

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过对各种细胞器分工与合作的复习，明确组成细胞的结构既相对独立，又相互联系，进而建立生命部分与整体的观念
理性思维
通过对细胞结构与功能的归纳及对生物膜结构与功能的总结，培养逻辑思维能力、归纳总结能力及识图析图能力
科学探究
通过“观察线粒体和叶绿体”实验，掌握实验材料选取原则和显微操作技能

[基础知识·系统化]
知识点一　细胞器之间的分工

知识点二　细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白与胞内蛋白

合成场所
实例
分泌蛋白
附着在内质网上的核糖体
消化酶、抗体、蛋白质类激素
胞内蛋白
游离的核糖体
呼吸酶、血红蛋白

2．分泌蛋白的合成、加工、运输过程

知识点三　细胞的生物膜系统(将“”中的内容补充完整)

知识点四　用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体(实验)
1．观察叶绿体

2．观察线粒体

[基本技能·问题化]
1．根据图示回答问题

(1)填写细胞器的名称：
[a]溶酶体，[e]内质网，[d]高尔基体，[c]核糖体，[f] 线粒体。
(2)写出细胞器的功能：
[f]：有氧呼吸的主要场所；
[g]：光合作用的场所；
[b]：与动物细胞、低等植物细胞的有丝分裂有关。
(3)细胞结构的综合分析：
①甲是动物细胞的证据：有[b]中心体，没有[g]叶绿体、[h]液泡和细胞壁。
②存在色素的细胞器：[g]叶绿体、[h]液泡。
③动植物细胞都有，但功能不同的细胞器：[d]高尔基体。
④光学显微镜下能观察到的细胞器：[h]液泡、[g]叶绿体和[f]线粒体。
2．请据分泌蛋白合成、加工、运输过程图解回答下列问题

(1)与分泌蛋白合成、加工、运输有关的细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体。
(2)该过程中内质网的作用是将多肽链加工成具有一定空间结构的蛋白质，高尔基体的作用是对蛋白质进行加工、分类、包装。
(3)判断有关分泌蛋白合成、加工、运输说法的正误：
①抗体、消化酶和各种激素都是分泌蛋白(×)
②分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成(√)
③分泌蛋白是在游离核糖体上合成后，经内质网和高尔基体加工而形成的(×)
④与分泌蛋白形成有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜和线粒体(×)
⑤高尔基体在细胞内的囊泡运输中起重要的交通枢纽作用(√)

3．根据细胞的生物膜系统概念图回答下列问题
(1)请填出a～g各部分名称。

a是核膜，b是细胞器膜，c是叶绿体膜，d是线粒体膜，e是内质网膜，f是高尔基体膜，g是细胞膜。
(2)上述生物膜可为许多化学反应提供酶附着位点，下图显示了其中三类生物膜上的生化反应，请指出A～C所述反应依次对应上图中的哪个字母所示生物膜。

A对应e，B对应f，C对应g。

考点一主要细胞器的结构和功能

1．分枝法巧记各种细胞器



2．比较法助记两种重要细胞器——线粒体和叶绿体
项目
线粒体
叶绿体
形态
短棒状、哑铃形等
椭球形、球形
结构


成分
内膜：与有氧呼吸有关的酶


基质
增大膜面积方式
内膜向内凹陷形成嵴
囊状结构堆叠形成基粒
功能
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
共同点
①都具有双层膜
②都与能量转换有关，产生ATP
③都含有核糖体和核酸，可自主复制与合成蛋白质，是细胞质遗传的物质基础

[对点落实]
1．下列对成熟的玉米叶肉细胞的描述，错误的是(　　)
A．核糖体、叶绿体、内质网都能进行有机物的合成
B．与有丝分裂相关的细胞器有线粒体、核糖体、高尔基体、中心体
C．能发生碱基互补配对的细胞器有核糖体、线粒体和叶绿体
D．在光学显微镜下可以观察到细胞中的叶绿体和液泡
解析：选B　玉米为高等植物，细胞中不含中心体，成熟的叶肉细胞不再进行细胞分裂。
2．下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是(　　)
A．线粒体和叶绿体均含有少量的DNA
B．叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP
C．细胞生命活动所需的ATP均来自线粒体
D．线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同
解析：选A　线粒体和叶绿体均含有少量DNA；叶绿体在光下可进行光反应合成ATP，在黑暗中则不能合成ATP；生命活动所需ATP主要来自线粒体，此外，细胞质基质中进行的有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸也能提供少量的ATP；线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的酶，而叶绿体基质中含有与光合作用暗反应有关的酶，因此酶的种类不同。
[易错提醒]　澄清两类核糖体和两类内质网的功能



1．用“统一性观点”理解细胞的结构与功能
(1)肾小管、心肌、肝脏细胞代谢旺盛→线粒体含量多。
(2)肠腺、胰腺等腺体细胞分泌活动旺盛→核糖体、内质网、高尔基体多。
(3)癌细胞：能无限增殖，表面糖蛋白减少，黏着性降低，因不断合成蛋白质，故核糖体多而且代谢旺盛，核仁较大。
(4)核膜上的核孔数目多→RNA、蛋白质等物质运输快→蛋白质合成旺盛→细胞代谢快。
(5)内质网、高尔基体多→细胞的合成与分泌功能强。
2．归纳细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”
(1)能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体。
(2)能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定主要发生在线粒体中。
(3)真核细胞光合作用一定发生于叶绿体，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体。
(4)一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
(5)有中心体的细胞不一定为动物细胞，但一定不是高等植物细胞。
(6)高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
(7)一定不发生于细胞器中的反应为：葡萄糖→丙酮酸。
[对点落实]
3．(2018·双鸭山质检)根据细胞器的功能推测，下列叙述错误的是(　　)
A．生命活动旺盛的细胞比衰老细胞具有更多的线粒体
B．心肌细胞比腹肌细胞具有更多的线粒体
C．胰腺细胞比心肌细胞具有更多的高尔基体
D．汗腺细胞比肠腺细胞具有更多的附着型核糖体
解析：选D　线粒体是细胞的动力工厂，在生命活动旺盛的细胞中分布较多；动物细胞中高尔基体与分泌物的形成有关，分泌活动旺盛的胰腺细胞中高尔基体较心肌细胞多；附着型核糖体主要合成分泌蛋白，与汗腺细胞相比，肠腺细胞的蛋白质合成较旺盛，附着型核糖体较多。
4．(2015·重庆高考)比较胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞，相同的是(　　)
A．线粒体的功能　　　　　 B．发育的全能性
C．膜蛋白的种类和数量 D．内质网上核糖体的数量
解析：选A　胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞都是活的完整的真核细胞，都可通过线粒体进行有氧呼吸为生命活动提供能量，即两种细胞中线粒体的功能相同。胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性；胰腺腺泡细胞是高度分化的动物细胞，其发育的全能性受到了限制。由于两类细胞分化程度不同，膜的功能有差异，因而膜蛋白的种类和数量不同。胚胎干细胞只进行有丝分裂，胰腺腺泡细胞属于典型的分泌细胞，可以合成、分泌多种胞外酶，因而后者内质网上的核糖体数量更多。

用高倍镜观察线粒体和叶绿体
[对点落实]
5．(2017·南阳一模)下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体的实验的说法，错误的是(　　)
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制作装片时在载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍显微镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
D．在高倍显微镜下观察可以看到线粒体有2层磷脂分子
解析：选D　在电子显微镜下观察可以看到线粒体具双层膜，4层磷脂分子，在高倍显微镜下看不出此结构。
6．下列有关用高倍镜观察线粒体和叶绿体的实验说法错误的是(　　)
A．健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色
B．观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶，原因是叶片薄而小，叶绿体清楚
C．用菠菜叶作实验材料，要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉
D．观察叶绿体，可用高倍镜直接观察
解析：选D　用显微镜观察时，应先用低倍镜找到物像，再换上高倍镜观察。
[易错提醒]　观察叶绿体时的三个注意点
选材
观察叶绿体实验用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因是接近下表皮，海绵组织较多，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体
条件
实验过程中的临时装片要始终保持有水状态
观察
叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，同时受光照强度的影响。叶绿体在弱光下以最大面积朝向光源，在强光下则以侧面或顶面朝向光源。实验观察时可适当调整光照强度和方向以便于观察
考点二细胞器之间的协调配合与生物膜系统

1．各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性：不同生物膜的功能不同，其组成成分的含量也有差异，如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)上蛋白质含量高。
2．各种生物膜在结构上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。
(2)生物膜在结构上具有一定的连续性，具体如图所示：

注：实线表示直接相连，虚线表示间接联系。
3．各种生物膜在功能上的联系

[对点落实]
1．判断有关生物膜系统说法的正误
(1)真核生物具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行(√)
(2)生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新(√)
(3)内质网、核糖体、高尔基体等都属于生物膜系统(×)
(4)胞内生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化(√)
(5)有多种酶附着在生物膜系统上，有利于化学反应的进行(√)
(6)原核生物、病毒类生物无生物膜系统(√)
2．研究发现，炎症和内质网的物质合成功能障碍有关。下列关于内质网的叙述，错误的是(　　)
A．内质网膜的基本支架由磷脂分子和蛋白质分子共同构成
B．附着在内质网上的核糖体所合成的蛋白质能分泌到细胞外
C．炎症的发生可能与内质网不能合成某些物质有关
D．内质网可以与细胞膜、核膜相连，提供细胞内物质运输的通道
解析：选A　内质网膜的基本支架是磷脂双分子层；内质网上附着的核糖体参与分泌蛋白的合成；内质网可以合成脂质等物质，炎症的发生可能与其物质合成功能障碍有关，即与不能合成某些物质有关；内质网可以与细胞膜和核膜相连，提供细胞内物质运输的通道。

1．归纳总结与生物膜有关的三类生理过程
物质运输
主动运输、被动运输、囊泡运输
信息交流
激素调节、神经递质传递、抗原刺激靶细胞、受精识别等
能量转换
光反应、有氧呼吸第三阶段等
2．归纳“囊泡”的来源、去向及作用
(1)囊泡的来源及去向举例：
①胞吐：内质网可产生囊泡运往高尔基体，高尔基体一方面可接受内质网发来的囊泡，另一方面可向细胞膜发送囊泡。
②胞吞：细胞膜可向细胞内发送囊泡。
(2)囊泡形成原理：生物膜具有一定的流动性；囊泡运输需消耗能量。
(3)以“囊泡”形式运输(胞吐)的物质举例：
①分泌蛋白类消化酶淋巴因子、抗体等蛋白质类激素
②神经递质(在突触前膜内合成并释放)。
[对点落实]
3．下列生理活动不依赖生物膜完成的是(　　)
A．光合作用合成的葡萄糖运出叶绿体
B．合成有一定氨基酸顺序的多肽链
C．胰岛素合成后分泌到胰岛B细胞外
D．突触小泡中神经递质释放到突触间隙
解析：选B　氨基酸脱水缩合在核糖体中进行，核糖体没有膜结构。
4．(2014·江苏高考)生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。下图1～3表示3种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。请回答下列问题：

(1)图1表示的生理过程是____________，其主要的生理意义在于________________。
(2)图2中存在3种信号分子，但只有1种信号分子能与其受体蛋白结合，这说明________；若与受体蛋白结合的是促甲状腺激素释放激素，那么靶器官是______。
(3)图3中ATP参与的主要生理过程是____________。
(4)叶肉细胞与人体肝脏细胞都具有图____________(填图序号)中的膜结构。
(5)图1～3中生物膜的功能不同，从生物膜的组成成分分析，其主要原因是________________________________________________________________________。
(6)图1～3说明生物膜具有的功能有______________________(写出3项)。
解析：(1)图1中生物膜上[H]与O2反应生成H2O且有ATP的生成，可以推测此过程为有氧呼吸第三阶段，此阶段可产生大量ATP，为生命活动提供能量。(2)图2体现了生物膜上的受体蛋白能与相应的信号分子特异性结合。促甲状腺激素释放激素能够刺激垂体合成并分泌促甲状腺激素，故其靶器官是垂体。(3)图3表示光合作用的光反应阶段，光反应产生的ATP将在叶绿体基质中参与暗反应，用于三碳化合物的还原。(4)图1、图2、图3可分别表示线粒体内膜、细胞膜、类囊体薄膜，叶肉细胞和人体肝脏细胞都具有的是图1、2所示的膜结构。(5)生物膜的功能与其所含蛋白质的种类和数量有关。(6)图1和图3都可以体现出H＋的跨膜运输过程，图2体现出细胞膜具有识别信息分子的功能，在图3中，光反应所发生的光能转变成化学能的过程发生在类囊体薄膜上。
答案：(1)有氧呼吸第三阶段　为生命活动供能　(2)受体蛋白具有特异性　垂体　(3)暗反应　(4)1、2　(5)含有的蛋白质不同　(6)跨膜运输、信息交流、能量转换等

[典型图示]
分泌蛋白分泌过程中放射性同位素及膜面积变化图示

[问题设计]
(1)图A表示分泌蛋白合成、加工、运输过程示意图，其中①是核膜，②是附着在内质网上的核糖体，③是内质网，④是高尔基体，⑤是细胞膜。
(2)图B、C表示用放射性同位素标记法，研究3H标记亮氨酸的放射性依次出现的结构，则图C中①、②、③分别表示核糖体、内质网和高尔基体三种细胞器。
(3)图D、E表示在分泌蛋白加工、运输过程中，相关结构膜面积的变化。则图E中①、②、③分别表示内质网、细胞膜和高尔基体三种细胞结构的膜面积变化。
[对点落实]
5．中科院近来发现一种诱导细胞凋亡的新机制。在H2O2和TNF­α(一种淋巴因子)等因素的诱导下，鼠肝细胞内的溶酶体释放微量的胰凝乳蛋白酶，将细胞质内的Bid蛋白分解成更小的cBid，后者与线粒体、溶酶体的膜结合，诱导内容物释放，最终导致细胞凋亡(如图所示)。请结合所学知识分析，下列叙述错误的是(　　)

A．该过程与细胞膜的信息交流有关
B．cBid可能会引起细胞能量供应能力下降，加速细胞的凋亡
C．溶酶体中胰凝乳蛋白酶释放具有促进细胞凋亡的作用，其他内容物的释放无此功能
D．溶酶体内含有水解酶，在细胞凋亡中具有重要作用
解析：选C　据图示可以知道，该过程与细胞膜表面的受体结合有关，故体现了细胞膜的信息交流功能；cBid能与线粒体膜结合，使其释放内容物，导致细胞提供能量减弱，加速了细胞凋亡；溶酶体中胰凝乳蛋白酶的释放具有促进细胞凋亡的作用，而其他内容物是否有此功能不能确定；溶酶体内含有水解酶，在细胞凋亡中具有重要作用。
6．(2018·山东名校联考)如图表示人体内的某些细胞处于甲、乙、丙不同生理状态下的生物膜面积的变化情况。有关叙述错误的是(　　)

A．上述三种膜结构的组成成分相似
B．乙到丙可表示下丘脑神经细胞分泌肽类激素的膜变化
C．乙到甲可表示一个初级精母细胞到一个次级精母细胞的膜变化
D．甲到乙可表示胚胎干细胞分化为唾液腺上皮细胞的膜变化
解析：选C　生物膜结构的组成成分相似；乙到丙内质网膜面积减小，细胞膜面积增大，高尔基体膜面积不变，可表示分泌肽类激素的膜变化；初级精母细胞分裂成次级精母细胞后，三种膜面积都有所减小；唾液腺上皮细胞需要分泌大量的唾液淀粉酶(分泌蛋白)，能大量分泌蛋白的细胞，其内质网膜、高尔基体膜面积都增加。
[类题通法]　分泌蛋白形成过程图中的相关变化分析
(1)分析此类问题要注意横坐标和纵坐标表示的含义和每一个柱状图代表的物质(结构)，要对同一物质(结构)变化前后进行比较。
(2)解答此类问题一般采用“三看法”:


[真题集训——验能力]
1．(2017·天津高考)下列有关真核生物核糖体的叙述，正确的是(　　)
A．遗传信息翻译的场所
B．组成成分中含mRNA
C．全部游离在细胞质基质中
D．能识别基因的启动子
解析：选A　核糖体是遗传信息翻译的场所；核糖体主要由蛋白质和核糖体RNA(rRNA)组成；有的核糖体游离在细胞质基质中，有的附着在内质网上；能识别基因启动子的是RNA聚合酶，而不是核糖体。
2．(2017·江苏高考改编)如图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．①②④属于生物膜系统
B．结构③能增大细胞膜的面积
C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性
D．细胞膜不同部位的化学成分和功能无差异
解析：选B　①为内质网，②为细胞膜，都属于生物膜系统；④为中心体，无膜结构，不属于细胞的生物膜系统。结构③为细胞膜的凸起，增大了细胞膜的表面积。⑤为核膜，与其他生物膜一样有选择透过性；⑥为核孔，对大分子物质具有选择性。细胞膜不同部位的功能不同，化学成分也有差异。
3．(2016·全国卷Ⅰ)下列与细胞相关的叙述，正确的是(　　)
A．核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器
B．酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸
C．蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程
D．在叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP
解析：选B　核糖体不具有膜结构，溶酶体具有膜结构。酵母菌是真核生物，其细胞核内的DNA是遗传物质，在细胞核内可转录形成RNA。蓝藻属于原核生物，细胞内只有核糖体一种细胞器，无线粒体。叶绿体内进行的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应过程中能合成ATP，暗反应过程中进行CO2的固定。
4．(2016·海南高考)下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
解析：选C　分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞外，在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量。
5．(2014·江苏高考)下列关于细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．性激素主要是由内质网上的核糖体合成
B．囊泡可以由内质网向高尔基体转运
C．膜蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关
D．内质网既参与物质合成，也参与物质运输
解析：选A　性激素的本质为脂质，内质网是脂质的合成车间；在分泌蛋白的合成、加工、运输及分泌过程中，肽链进入内质网中进行加工后，形成囊泡运往高尔基体进行进一步加工；膜蛋白的形成过程类似分泌蛋白的形成过程，与核糖体、内质网、高尔基体等细胞器有关；内质网可参与脂质等物质的合成，也可参与蛋白质等物质的运输。
6．(2015·江苏高考)下图为真核细胞结构及细胞内物质转运的示意图。请回答下列问题：

(1)图中双层膜包被的细胞器有__________(填图中序号)。
(2)若该细胞为人的浆细胞，细胞内抗体蛋白的合成场所有________(填图中序号)，合成后通过________运输到________(填图中序号)中进一步加工。
(3)新转录产生的mRNA经一系列加工后穿过细胞核上的________转运到细胞质中，该结构对转运的物质具有________性。
(4)若合成的蛋白质为丙酮酸脱氢酶，推测该酶将被转运到____(填图中序号)发挥作用。
解析：题干中提示了图示为细胞内物质的转运过程，结合图中所示转运顺序和各细胞结构图形可知，图中物质转运过程为：①核糖体→②内质网→③高尔基体→细胞外。通过细胞结构图易判断出④⑤分别为线粒体、叶绿体。(1)细胞器中具有双层膜结构的是④线粒体和⑤叶绿体。(2)①是核糖体，②是附着有核糖体的内质网，两者共同参与分泌蛋白的合成。分泌蛋白合成后通过囊泡运输到③高尔基体中进行进一步加工、修饰，再分泌到细胞外。(3)mRNA属于生物大分子，在细胞核内合成后通过核孔运输到核外。核孔是大分子物质进出细胞核的通道，对转运的物质具有选择性。(4)丙酮酸脱氢酶是有氧呼吸第二阶段必需的酶，在④线粒体中发挥作用。
答案：(1)④⑤　(2)①②　囊泡　③　(3)核孔　选择　(4)④
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·唐山一模)下列有关细胞质基质的叙述，错误的是(　　)
A．人体细胞的细胞质基质不能产生CO2
B．由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成
C．同一个体不同细胞的细胞质基质的成分相同
D．细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所
解析：选C　人体细胞进行无氧呼吸不产生CO2，而有氧呼吸在线粒体基质中产生CO2；组成细胞质基质的物质有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶等；同一个体的不同细胞由于基因选择性表达，细胞质基质的成分有所不同；活细胞进行新陈代谢的主要场所是细胞质基质。
2．(2018·韶关一模)下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．核糖体是所有细胞长期存活所必需的细胞器
B．有核糖体的细胞一定能合成分泌型蛋白
C．高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同，合成或分泌的物质不同
D．溶酶体富含水解酶、突触小泡富含神经递质是高尔基体分类包装的结果
解析：选B　核糖体是蛋白质的合成场所，而蛋白质是生命活动的主要承担者，因此核糖体是所有细胞长期存活所必需的细胞器；有核糖体的细胞一定能合成蛋白质，但不一定能合成分泌型蛋白；高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同，在动物细胞中与分泌物的分泌有关，在植物细胞中与细胞壁的形成有关；溶酶体富含水解酶、突触小泡富含神经递质是高尔基体分类包装的结果。
3．(2018·成都模拟)前成红细胞是哺乳动物的未成熟红细胞，该细胞内有细胞核和多种细胞器。下列所述生理现象可发生在前成红细胞内的是(　　)
A．肌动蛋白基因转录出相应的信使RNA
B．[H]与氧气反应生成水，并释放能量
C．从内环境中吸收葡萄糖时，无须载体蛋白协助
D．染色体的复制和蛋白质的合成同步进行
解析：选B　肌动蛋白是肌肉细胞中的蛋白质，不会在前成红细胞中表达；前成红细胞具有包括线粒体在内的多种细胞器，可以进行有氧呼吸；葡萄糖属于较大的分子，进出细胞需要载体蛋白的协助；前成红细胞不再分裂，不会发生染色体的复制。
4．下列关于动物细胞内蛋白质合成与去向的叙述，正确的是(　　)
A．蛋白质合成过程中只形成一种化学键
B．合成的蛋白质都需要内质网的加工
C．合成的蛋白质都用于细胞膜蛋白的更新
D．核糖体在细胞中的存在部位会影响蛋白质的去向
解析：选D　蛋白质合成过程中可以形成多种化学键，如胰岛素形成过程中产生了肽键和二硫键；合成的有些胞内蛋白不需要内质网和高尔基体加工；合成的蛋白质除用于细胞膜蛋白的更新外，还可构成其他结构及在细胞内或分泌到细胞外发挥作用；细胞内的核糖体有两种存在形式，游离在细胞质基质和附着在内质网上，它们分别合成胞内蛋白和分泌蛋白。
5．(2017·北京昌平区二模)小胶质细胞位于中枢神经系统，当中枢神经系统损伤时可被激活增殖，吞噬受损神经元，并分泌细胞因子(小分子蛋白质)促进修复。下列关于受刺激后的小胶质细胞，叙述错误的是(　　)
A．含有溶酶体　　　　　　　 B．具有细胞周期
C．发挥效应T细胞作用 D．高尔基体丰富
解析：选C　小胶质细胞受刺激后能吞噬受损神经元与溶酶体有关；当中枢神经系统损伤时小胶质细胞可被激活增殖，具有细胞周期；受刺激后的小胶质细胞吞噬受损神经元，并分泌细胞因子(小分子蛋白质)促进修复，效应T细胞的作用是裂解靶细胞；高尔基体与细胞分泌物有关。
6．如图为分离得到的几种细胞器模式简图，下列叙述错误的是(　　)

A．①②④三种细胞器都参与抗体合成和分泌的过程
B．④和脂质的合成有关，性腺中④的含量非常丰富
C．葡萄糖在①中氧化分解生成二氧化碳和水，并释放大量能量
D．③能合成ATP，不能为其他一些细胞器的生命活动提供直接能源
解析：选C　图中①为线粒体、②为高尔基体、③为叶绿体、④为内质网，抗体属于分泌蛋白，其合成和分泌过程中线粒体、内质网和高尔基体都参与该过程；脂质的合成主要与内质网有关，性腺主要合成性激素，性激素属于脂质，因此性腺细胞中内质网含量丰富；葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，而不是在线粒体中；叶绿体中合成的ATP一般用于暗反应，不为其他生命活动提供能量。
7．采用一定手段破坏细胞中的内质网，下列各项受影响最小的是(　　)
A．浆细胞合成加工抗体
B．性腺细胞合成并分泌性激素
C．兴奋在突触处的传递
D．各种生物膜在结构与功能上的联系
解析：选C　内质网是对蛋白质进行加工和脂质合成的车间，故浆细胞合成加工抗体与内质网有关；性腺细胞能合成和分泌性激素，而性激素属于脂质，内质网与脂质的合成有关；兴奋在突触处的传递依赖于突触前膜释放的神经递质，神经递质的成分为乙酰胆碱等，其形成不依赖内质网；各种生物膜在结构和功能上的联系，与内质网密切相关。
8．人大量进食糖类后，下列哪一现象在胰腺细胞中不会出现(　　)
A．线粒体产生的能量增加
B．内质网和高尔基体联系加强
C．细胞核中DNA复制加强
D．核糖体的功能增强
解析：选C　人大量进食糖类后，不会导致胰腺细胞进行分裂，即胰腺细胞的核DNA不会发生复制。
9．下表是某动物肝细胞和胰腺外分泌细胞不同膜的相对含量(%)，有关说法错误的是(　　)

质膜
内质网膜
高尔基体膜
线粒体



粗面
滑面
外膜
内膜
核膜
其他
甲
2
35
16
7
7
32
0.2
少量
乙
5
60
1
10
4
17
0.7
少量
A．细胞甲呼吸强度大于细胞乙
B．细胞乙为胰腺外分泌细胞
C．细胞乙合成的分泌蛋白多于细胞甲
D．细胞中各种膜含量的差异取决于所含基因不同
解析：选D　由表格数据知，细胞甲线粒体内膜多于乙，可以推断其呼吸强度大；细胞乙粗面内质网和高尔基体膜多于细胞甲，可以推断其分泌蛋白质活动旺盛，细胞乙为胰腺外分泌细胞；细胞中各种膜含量的差异取决于所含基因的表达情况不同，即基因的选择性表达。
10．研究发现某些致癌物质可能造成溶酶体膜的伤害，使其内部的酶游离出来，造成DNA分子的损伤，引起细胞癌变。下列有关叙述错误的是(　　)
A．溶酶体释放的酶损伤DNA，使原癌基因等发生突变
B．可用差速离心法分离溶酶体，以研究其成分和功能
C．溶酶体属于生物膜系统，能合成水解酶执行其功能
D．溶酶体膜的选择透过性防止其中水解酶的异常释放
解析：选C　细胞癌变的实质是基因突变，具体就是原癌基因和抑癌基因发生突变。分离细胞器的方法是差速离心法。生物膜系统包括细胞膜、核膜和各种细胞器膜，但是合成水解酶是在核糖体上进行的。溶酶体膜的选择透过性能防止其中水解酶的异常释放。
11．图1表示分泌蛋白的形成过程，其中a、b、c分别代表不同的细胞器，图2表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述错误的是(　　)

A．图1中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B．图1中构成分泌蛋白的物质X最多有20种，b的产物没有生物活性
C．图2说明高尔基体与内质网和细胞膜之间没有相互转换
D．图1、图2所示变化都能体现生物膜具有流动性
解析：选C　氨基酸在核糖体上通过脱水缩合反应形成肽链，分泌蛋白形成要依次经过内质网和高尔基体进行加工，最后经细胞膜释放出去，因此a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体；合成分泌蛋白的物质X为氨基酸，最多有20种，肽链只有经过b、c的加工形成具有一定空间结构的蛋白质才有特定的功能；在分泌蛋白的分泌过程中内质网膜减少，高尔基体膜基本不变，细胞膜增加，高尔基体与内质网和细胞膜之间有相互转换；膜之间的融合体现了生物膜具有流动性。
12．(2018·太原模拟)下图中野生型是分泌正常的酵母菌，甲、乙型突变体是部分细胞器膜结构异常、分泌过程出现障碍的酵母菌，另有丙型突变体是线粒体缺陷型酵母菌。图中分泌蛋白需经内质网和高尔基体加工成熟。下列说法错误的是(　　)

A．野生型酵母菌的分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成
B．甲型突变体在内质网中积累大量具有活性的蛋白质
C．乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大
D．丙型突变体仍能进行分泌蛋白的合成和分泌
解析：选B　分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成；甲型突变体在内质网中积累大量蛋白质，但是没有经过高尔基体的加工，没有活性；乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大；丙型突变体虽然没有线粒体，但是可以在细胞质基质中进行无氧呼吸产生ATP，仍能进行分泌蛋白的合成和分泌。
二、非选择题
13．我国热带植物研究所在西双版纳发现一个具有分泌功能的植物新种，该植物细胞的亚显微结构局部图如下。请据图回答下列问题：

(1)结构A能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，则结构A为________。
(2)将该植物的正常活细胞浸在质量分数为1%的健那绿染液中，图中被染成蓝绿色的结构是________。(填字母)
(3)该细胞中磷脂的合成场所是________。(填中文名称)
(4)经检验该植物细胞的分泌物含有一种多肽，请写出该多肽在细胞中从合成至分泌出细胞的“轨迹”：____________________(用“→”和字母表示)。
(5)该植物相邻细胞之间可通过F进行信息交流，则F代表________。
解析：(1)结构A为核孔，其能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(2)结构E为线粒体，其能被质量分数为1%的健那绿染液染成蓝绿色。(3)磷脂属于脂质，其合成场所是内质网。(4)分泌蛋白合成与分泌过程为：核糖体合成蛋白质(肽链)→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，因此，该多肽在细胞中从合成至分泌出细胞的“轨迹”为：B(核糖体)→C(内质网)→M(囊泡)→G(高尔基体)→N(囊泡)。(5)高等植物细胞之间可以通过胞间连丝进行信息交流。
答案：(1)核孔　(2)E　(3)内质网　(4)B→C→M→G→N
(5)胞间连丝
14．囊泡在细胞内主要是指由磷脂分子(两层分子)有序组成的密闭双分子层的球形或椭球形结构。细胞质不同部位间的物质转移主要通过囊泡进行，如图1中的各种小球形结构。图1和图2分别表示两种细胞的结构和功能模式图，A、B、C、D表示细胞内的四种细胞器，a、b表示大分子物质通过细胞膜的两种特殊方式，请分析回答下列问题：

(1)写出下列字母所标注的细胞器名称：
[B]________；[C]________；[D]________。
(2)a表示的大分子物质通过细胞膜的方式称为______，这种方式与主动运输的区别是____________________________________。
(3)囊泡是一种细胞结构，但由于其结构不固定，因而不能称之为细胞器。图1所示细胞中能产生囊泡的结构是__________________________；图2所示细胞中属于囊泡的是________________________________________________________________________。
(4)囊泡能将物质准确运输到目的位置并“卸货”，是由于囊泡膜表面有特殊的“识别代码”，能识别相应受体。这种“识别代码”的化学本质是___________。
(5)糖尿病的产生原因除了可能是胰岛素合成过程(环节)有问题或者胰岛素作用的靶细胞对胰岛素不敏感外，还有可能是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由题图可知，A是高尔基体，B是核糖体，C是内质网，D是溶酶体。(2)大分子物质进入细胞的方式是胞吞，分泌出细胞的方式是胞吐，胞吞和胞吐不需要载体协助，依赖于膜的流动性，需消耗能量。(3)图2所示细胞中属于囊泡的是转运小泡、穿梭小泡、分泌小泡、内吞泡。(4)“识别代码”的化学本质是膜表面的蛋白质(糖蛋白)。(5)糖尿病的产生原因除了可能是胰岛素合成过程(环节)有问题或者胰岛素作用的靶细胞对胰岛素不敏感外，还可能是胰岛素合成后囊泡运输出现障碍或者不能准确释放到目的位置。
答案：(1)核糖体　内质网　溶酶体
(2)胞吐　不需要载体，主要运输对象是大分子物质
(3)内质网、高尔基体、细胞膜　转运小泡、穿梭小泡、分泌小泡、内吞泡　(4)蛋白质(糖蛋白)　(5)胰岛素合成后囊泡运输出现障碍或者不能准确释放到目的位置
15．细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时，可降解自身大分子或细胞器为生存提供能量。下图1、图2为酵母细胞自噬的信号调控过程，AKT和mTor是抑制酵母菌凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。

(1)酵母菌的同化作用类型是______________。
(2)据图1所示，营养物质充足时，胰岛素与受体结合，激活________来抑制凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，另一方面可以促进葡萄糖分解为____________(中间产物)进入线粒体产生大量ATP。在ATP充足时激活的mTor抑制自噬的发生。
(3)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞通过启动______过程为细胞提供ATP；如果上述过程无法满足代谢需要，酵母细胞则启动________程序。

(4)酵母菌在饥饿状态下，内质网或高尔基体会产生膜泡包围细胞内容物形成自噬体。酵母菌液泡内富含水解酶，科学家在研究液泡与自噬的关系时，以野生型酵母菌为对照组，液泡水解酶缺陷型酵母菌突变体为实验组，在饥饿状态下，得到图3所示结果。此结果证明________________________________。自噬发生过程中，液泡在酵母细胞中的地位和人体细胞中______的地位类似。
解析：(1)酵母菌的代谢类型是异养、兼性厌氧型。(2)据图1所示，营养物质充足时，胰岛素与受体结合，激活AKT来抑制凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，另一方面可以促进葡萄糖分解为丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量的ATP。(3)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞通过启动自噬提供ATP；如果上述过程无法满足代谢需要，酵母细胞则启动凋亡程序。(4)由题干信息可知，酵母菌的液泡中含有大量水解酶，这与动物细胞中的溶酶体功能相似。由野生型和突变型酵母菌可看出，本实验可说明酵母菌自噬与液泡中水解酶有关。
答案：(1)异养型　(2)AKT　丙酮酸和[H](写全才对)　(3)自噬　凋亡　(4)酵母菌自噬与液泡中水解酶有关　溶酶体
第三讲物质跨膜运输的实例和方式
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点
理性思维
通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过“观察质壁分离与复原”和“探究物质跨膜运输的方式”的实验，掌握探究性实验设计的一般程序
社会责任
通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯


[基础知识·系统化]
知识点一　细胞的吸水和失水
1．渗透作用

2．物质跨膜运输的实例

知识点二　物质进出细胞的方式

[基本技能·问题化]
1．A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题

(1)水分子的流动方向：
①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1多于由S1流向S2的，液面上升；
②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2多于由S2流向S1的，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。
(2)Δh不变时，S1、S2的大小关系为S1＞S2(填“＞”“＜”或“＝”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)
②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。
2．填写成熟植物细胞结构示意图，并回答下列问题

质壁分离的原因：
(1)外因：细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。
(2)内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
3．判断物质进出细胞的方式
(1)结合实例判断下列物质的运输方式：(均填序号)
A．水
B．O2、CO2
C．红细胞吸收葡萄糖
D．甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质
E．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
F．无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞
G．神经细胞静息状态下K＋外流和兴奋时Na＋内流
H．人红细胞吸收K＋排出Na＋
I．胰岛B细胞分泌胰岛素
J．神经细胞分泌神经递质
K．吞噬细胞吞噬抗原
①以上属于自由扩散的是A、B、D。
②以上属于协助扩散的是C、G。
③以上属于主动运输的是E、F、H。
④以上属于胞吞的是K，属于胞吐的是I、J。
(2)模式图中物质运输方式的判断：


考点一渗透作用与质壁分离

1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小
半透膜两侧的浓度差


在浓度B＝C>A，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断

[对点落实]
1．(2018·临沂模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是(　　)

装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T
A．1—丙；2—甲；3—乙　　　 B．1—乙；2—甲；3—丙
C．1—甲；2—乙；3—丙 D．1—丙；2—乙；3—甲
解析：选A　丙的体积最大，吸水体积最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线1；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线2。
2．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh。下列有关分析正确的是(　　)

A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度
B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度
C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0
D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0
解析：选A　漏斗内液面上升，则漏斗内溶液(S1)浓度大于漏斗外溶液(S2)浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1大于S2；半透膜允许K＋、NO通过，渗透平衡时液面差为0，S1的浓度等于S2的浓度。

观察植物细胞的质壁分离与复原
1．实验的操作过程及观察指标

2．质壁分离发生的条件
(1)从细胞角度分析：
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析：
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
[对点落实]
3．(2017·盘锦期中)如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　)

A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照
B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等
C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程
D．增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性
解析：选D　“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，一般需要进行三次显微观察，第一次是正常细胞的观察，第二次是质壁分离细胞的观察，第三次是质壁分离复原细胞的观察，三次观察形成先后对照；在质壁分离过程中，原生质层与细胞壁逐渐分开，液泡的体积逐渐变小，液泡的颜色逐渐变深，因此该实验可以通过观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小作为判断的依据；适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原，可省略人为滴加清水的操作；如果蔗糖溶液浓度过高，则会导致细胞因失水过多而死亡，再滴加清水时细胞不会发生质壁分离复原现象。
4.下表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，如图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是(　　)
时间(min)
2
4
6
8
10
原生质体相对大小
90%
60%
30%
30%
30%
A．乙同学的实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度
B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
C．甲同学实验进行到8 min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原
D．甲同学所用溶液浓度要大于乙同学
解析：选D　乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度等于或大于外界溶液浓度，但由于细胞壁的作用，原生质体不能增大；乙同学在实验进行到T1时，观察到细胞质壁分离正在复原，所以细胞液浓度大于外界溶液浓度；甲同学实验进行到4～6 min时，质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原；根据表格数据可知，甲同学所做实验结果没有发生质壁分离复原，而乙同学所做实验结果发生了质壁分离复原，所以甲同学所用溶液浓度要大于乙同学。
[归纳拓展]　质壁分离实验中的两组对照

实验组
对照组
第一组
经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组
用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞
发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞

渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。
[对点落实]
5．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应(　　)
浓度(mol/L)
0.15
0.2
0.25
0.3
质壁分离状态
不分离
刚分离
显著分离
显著分离
A．≤0.15 mol/L　　　　 B．≤0.2 mol/L
C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L
解析：选A　当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L 之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15 mol/L。
6．五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法错误的是(　　)

A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液
B．马铃薯比物种A更耐旱
C．物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离
D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液
解析：选C　在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液；由图可知，马铃薯吸水能力要比物种A强，所以马铃薯更耐干旱；幼根细胞的发育程度不同，因此其不一定会发生明显的质壁分离；在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大。
[归纳拓展]　植物细胞质壁分离及复原的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞：

(2)测定细胞液浓度范围：

(3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度：

(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)：

考点二物质出入细胞的方式

1．归纳法记忆同一物质的不同运输方式
物质
相应过程
运输方式
葡萄糖
进入红细胞
协助扩散
进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖
主动运输
Na＋
进入神经细胞
协助扩散(靠离子通道)
运出神经细胞
主动运输(Na＋­K＋泵)
K＋
进入神经细胞
主动运输(Na＋­K＋泵)
运出神经细胞
协助扩散(靠离子通道)
2．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式

[对点落实]
1．(2018·荆州摸底)下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是(　　)
A．被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质
B．血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜
C．胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程
D．mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用
解析：选C　小分子物质如神经递质也是通过胞吐分泌的；血浆中的氧进入红细胞只需穿过红细胞膜一层生物膜；mRNA通过核孔从细胞核到细胞质，不属于胞吐过程。
2.(2016·江苏高考)如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．载体①逆浓度运输溶质分子
B．载体②具有ATP酶活性
C．载体①和②转运方式不同
D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
解析：选B　载体①是逆浓度梯度将溶质分子由胞外向胞内转运；载体②是顺浓度梯度将溶质分子由胞内转运到胞外，不需要消耗ATP，载体②不具有ATP酶活性；图中载体①和②分别参与溶质分子逆浓度梯度和顺浓度梯度的运输，前者是主动运输，后者是协助扩散；依赖载体蛋白顺浓度梯度转运溶质分子的速率要比自由扩散快。
[易错提醒]　明辨物质运输的三个“不一定”
(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。
(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。

探究物质跨膜运输的方式
[对点落实]
3．科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如图所示。据图做出的下列推断，错误的是(　　)

A．加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加
B．加入ATP后，细胞中24Na的量减少
C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解
D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸
解析：选C　由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na的量停止增加；加入ATP后，周围溶液中24Na的量迅速增加，说明Na＋从神经细胞排出需要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。
4．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树林植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。那么红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。
(1)实验步骤：
①取生长发育相同的红树林植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；
②A组给予正常的呼吸条件，B组_________________________________________
③_____________________________________________________________________。
(2)实验结论：
①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明____________________________
______________________；
②____________________________________，说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
解析：主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量，而能量主要是通过细胞的有氧呼吸提供的，因此实验组和对照组的自变量应为是否进行有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率。
答案：(1)②完全抑制有氧呼吸　③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率　(2)①红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输　②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率
[归纳拓展]　探究物质运输方式的方法
(1)探究是主动运输还是被动运输的方法：

(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法：


[典型图示]
不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断

[问题设计]
(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。图2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。
(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。
[对点落实]
5．(2018·衡阳模拟)如图1、2分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。相关描述错误的是(　　)

A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B．b点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限
C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
解析：选D　洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。a点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量来影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量；b点时离子吸收速率不再随着O2浓度增大而增大，此时的限制因素是载体的数量；c点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度；d点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要原因是载体数量有限。
6．(2018·黄冈模拟)将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测定细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。下列叙述正确的是(　　)

A．该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的载体蛋白数量多
C．两种离子均只能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧
D．曲线mn段和ab段说明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞的吸收
解析：选B　根据虚线上方的曲线分析可知，当细胞内浓度大于细胞外浓度时，甲、乙均可逆浓度梯度进行，所以均为主动运输；mn段和ab段不再上升，说明离子的吸收速率与消耗速率平衡。
[类题通法]　物质出入细胞曲线题的解题关键
(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。
(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。

[真题集训——验能力]
1．(2017·全国卷Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
解析：选C　该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质A进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水；植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以0～1 h内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量；2～3 h内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压；0～1 h内原生质体的相对体积减小，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压。
2．(2016·全国卷Ⅰ)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(　　)
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
解析：选C　由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量。消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的。动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧气，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率。离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。
3．(2015·全国卷Ⅱ)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是(　　)
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
解析：选A　温度为17 ℃时，根对该离子的相对吸收量空气环境高于氮气环境，说明空气环境中有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。
4．(2015·全国卷Ⅱ)下列过程中，不属于胞吐作用的是(　　)
A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B．mRNA从细胞核到细胞质的过程
C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
解析：选B　胞吐是指细胞需要外排的大分子等物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子等物质排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子等物质，此过程需要消耗能量。浆细胞分泌抗体、胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。
5．(2014·全国卷Ⅰ)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(　　)
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
解析：选B　红色花瓣的色素存在于液泡中，便于观察细胞的质壁分离现象。用黑藻叶片进行质壁分离实验时，能够以叶绿体为标志观察到原生质体的收缩，有利于实验现象的观察。由于紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不同，故用同一浓度的蔗糖溶液做实验，观察到的质壁分离程度可能不同。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中含有色素，有利于观察液泡大小的变化。
6．(2016·海南高考)下列属于主动运输的是(　　)
A．动物肺泡细胞释放CO2
B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁
C．苯分子进入人的皮肤细胞
D．丽藻细胞吸收SO的过程
解析：选D　CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；离子的吸收属于主动运输。
7．(2016·天津高考)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是(　　)

A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
解析：选B　观察甲、乙、丙三种细胞状态所用显微镜倍数没有发生变化；甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生；与甲相比，乙细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高；细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·乐山摸底)下列叙述正确的是(　　)
A．植物细胞发生质壁分离的基础是其原生质层比细胞壁的伸缩性小
B．体验制备细胞膜时，破裂哺乳动物成熟红细胞利用的是渗透作用的原理
C．生物膜选择透过性是指协助扩散和主动运输选择性的允许物质通过
D．成熟植物细胞的原生质层是由细胞壁、细胞膜和液泡膜共同组成的
解析：选B　植物细胞发生质壁分离的原因有外因和内因，外因是外界溶液浓度＞细胞液浓度，内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性；把哺乳动物成熟红细胞放在清水里，由于渗透作用，水会进入细胞，使细胞涨破，从而得到纯净的细胞膜；生物膜选择透过性就是让水分子可以自由通过(自由扩散)，选择吸收的离子和小分子也可以通过，其他的离子、小分子和大分子物质则不能通过；成熟植物细胞的原生质层是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质共同组成的。
2．(2018·赣州一模)下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程
C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同
D．物质通过磷脂双分子层的扩散速率与脂溶性有关
解析：选B　膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的，膜蛋白的不对称性包括外周蛋白分布的不对称以及整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目的不对称；被动运输包括自由扩散和协助扩散，其中协助扩散需要载体(膜蛋白)；主动运输可以逆浓度梯度进行，使被运输离子在细胞内外浓度不同；磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，根据相似相容原理，脂溶性物质优先通过细胞膜。
3.如图为渗透平衡时的装置(糖类不能通过半透膜)，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，正确的是(　　)
A．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变
C．若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变
D．达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等
解析：选D　若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时m将减小；若向漏斗中加入蔗糖分子和蔗糖酶，渗透压增大，则平衡时m值将增大；达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等，液面不再升高。
4．(2018·漳州八校联考)在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖分子可以进入细胞；如果细胞需要，它们也可以逆浓度梯度进入细胞。下列有关叙述正确的是(　　)
A．葡萄糖只通过被动运输进入细胞
B．葡萄糖逆浓度梯度进入细胞需要消耗能量
C．葡萄糖只通过主动运输进入细胞
D．被动运输能顺浓度梯度和逆浓度梯度进行
解析：选B　根据题干信息分析，葡萄糖既可逆浓度梯度进入细胞，也可顺浓度梯度进入细胞，说明葡萄糖既可通过被动运输的方式进入细胞，也可通过主动运输的方式进入细胞，主动运输需载体且消耗能量；被动运输只能顺浓度梯度进行。
5．科研人员将豚鼠的胰腺腺泡细胞培养在适宜条件下，检测到物质X被不断地运输到细胞外，且该过程是一个耗能的过程。下列有关说法错误的是(　　)
A．低温和缺氧必定会影响物质X的运输速率
B．物质X的运输必定需要相应载体的协助
C．细胞外物质X的浓度不一定大于细胞内
D．细胞膜上磷脂分子和蛋白质分子的相对运动为X的顺利运输提供了保障
解析：选B　低温影响酶的活性和细胞膜的流动性，缺氧影响细胞的有氧呼吸，能量的生成减少，故低温和缺氧都会影响物质X的运输速率；由于该过程是一个耗能过程，可能是主动运输或胞吐，物质X若通过主动运输的方式被运输到细胞外则需要载体的协助，若通过胞吐的方式被运输到细胞外则不需要载体的协助；物质X在细胞内合成，运送到细胞外，细胞外物质X的浓度不一定大于细胞内；主动运输主要依赖细胞膜上的载体蛋白，胞吐方式需要细胞膜上磷脂分子和蛋白质分子的参与，故它们的相对运动为X的顺利运输提供了保障。
6．(2018·烟台模拟)如图所示为植物细胞物质跨膜运输的三种示意图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．甘油分子可以通过图乙的方式从高浓度到低浓度运输到细胞内
B．图乙中的载体蛋白具有专一性，发挥作用后即失活
C．三个过程都体现细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
D．图丙中的B主要来自细胞呼吸，也可来自光合作用的光反应
解析：选C　图乙的运输方式为协助扩散，甘油分子的运输方式是自由扩散，对应图甲方式；图乙为协助扩散，需在载体蛋白的协助下，将物质由高浓度运输到低浓度，载体蛋白具有专一性，且能够反复利用；图中三个过程均体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能；图丙中物质从低浓度运往高浓度，运输方式为主动运输，B为载体蛋白，来自核糖体。
7．(2018·郑州模拟)某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为 1)(　　)

A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡
B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内
C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．e时液泡的颜色比a时浅
解析：选D　结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c段细胞是活细胞；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；d～e段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。
8．(2018·汕头一模)亲核蛋白具有明确的头、尾结构，是在细胞质合成后、通过核孔进入细胞核内发挥作用的。科学家通过有限的水解将亲核蛋白的头尾分开，再将带有放射性标记的完整的亲核蛋白、头部及尾部分别注入爪蟾卵母细胞的细胞质中，结果在细胞核中发现被标记的完整亲核蛋白和亲核蛋白的尾部。这说明(　　)
A．亲核蛋白进入细胞核的方式是自由扩散
B．亲核蛋白进入细胞核的关键部位是头部
C．细胞核对物质的运输具有选择性
D．细胞核和细胞质之间只能进行单向的物质运输
解析：选C　亲核蛋白通过核孔进入细胞核，不是跨膜运输。被标记的头部没有进入细胞核，被标记的尾部及完整亲核蛋白进入细胞核，可见亲核蛋白进入细胞核由尾部决定，且说明细胞核对物质的运输具有选择性。由题干信息无法判断细胞核和细胞质之间只能进行单向的物质运输。
9．(2018·朝阳一模)CTX是从蝎子毒液中提取的一种多肽，能与某些种类肿瘤细胞表面特有的受体M特异性结合形成复合物(M­CTX)进入细胞。由此可以得出的推论是(　　)
A．CTX通过口服方式进入机体仍发挥作用
B．CTX在核糖体合成后直接进入高尔基体
C．M­CTX可通过主动运输进入肿瘤细胞
D．CTX可用于上述种类肿瘤的靶向治疗
解析：选D　CTX为多肽，口服后，在消化道内被分解成氨基酸，无法发挥作用；CTX为蝎子毒液中的一种多肽，在核糖体合成后会先进入内质网进行初步加工，再进入高尔基体进行进一步加工；M­CTX为大分子，进入细胞的方式为胞吞，不是主动运输；CTX可与某些种类肿瘤细胞表面特有的受体特异性结合，能更好地识别此类肿瘤细胞，从而可用于该种类肿瘤的靶向治疗。
10．如图所示，某种化合物与细胞膜表面受体识别并结合后，受体便通过G蛋白调控并打开离子通道，离子的跨膜流动导致膜电位的改变。下列相关叙述错误的是(　　)

A．细胞外Na＋内流是产生静息电位的基础
B．该过程体现了细胞膜具有信息交流的功能
C．构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层
D．Na＋通过协助扩散的方式进入细胞内
解析：选A　细胞外Na＋内流是产生动作电位的基础，细胞内K＋外流才是产生静息电位的基础；某种化合物与细胞膜表面受体识别并结合，调节细胞的生命活动，体现了细胞膜具有信息交流的功能；细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；Na＋通过离子通道进入细胞内，不消耗能量，属于协助扩散。
11.(2018·揭阳一模)现有两个取自同一个紫色洋葱鳞片叶外表皮的大小相同、生理状态相似的成熟细胞，将它们分别浸没在甲、乙两种溶液中，测得液泡直径的变化情况如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．乙溶液的浓度比甲溶液的大
B．2 min时，甲、乙溶液中细胞的细胞液浓度均高于初始值
C．10 min时，取出两个细胞并置于清水中，都能观察到质壁分离复原的现象
D．本实验若选用紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞为材料，则现象更明显
解析：选B　分析题图，实验开始一段时间内，甲溶液中细胞液泡直径减小的速度更快，故甲溶液浓度比乙溶液的大；0～2 min时甲、乙溶液中细胞的液泡直径都减小，细胞液浓度均高于初始值；由图可知，甲溶液中细胞会发生质壁分离自动复原，10 min时，取出两个细胞并置于清水中，只有乙细胞发生质壁分离复原；紫色洋葱的鳞片叶内表皮细胞液泡中不含色素，实验现象不明显。
12．氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，使得组织细胞不能利用氧气而陷入内窒息。如图为研究植物根尖吸收K＋的相关实验。下列分析错误的是(　　)

A．通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K＋属于主动运输
B．实验甲中，4 h后氧气消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低
C．实验乙中，4 h后吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸
D．实验乙加入氰化物后，细胞对氧气的吸收速率不变
解析：选D　由实验甲可知，加入KCl后，氧气的消耗速率增加，说明植物根尖细胞吸收K＋需要消耗能量，属于主动运输；实验甲中，4 h后氧气消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低，细胞吸收K＋的量减少；实验乙中，4 h后组织细胞吸收K＋的速率不再降低，说明此时细胞已经不能利用氧气，其吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸；氰化物能抑制[H]与O2的结合，因此实验乙加入氰化物后，细胞对氧气的吸收速率减慢。
二、非选择题
13．如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：

(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图______(填题图编号)所示现象，最终红细胞会________。
(2)若将洋葱表皮细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图________(填题图编号)所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况如图________(填题图编号)所示。然后将其放在清水中，则达到平衡时细胞内液渗透压________(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大且最终________(填“会涨破”或“不会涨破”)。
解析：(1)将人的成熟红细胞放入清水中，细胞吸水，如图甲所示。动物细胞无细胞壁，红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示；此时将其放入清水中，细胞吸水，达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，此时细胞内外仍存在浓度差，细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，细胞体积会增大但不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
答案：(1)甲　涨破　(2)丙　乙　大于　(3)不会涨破
14．正常细胞内K＋浓度约为细胞外的30倍，细胞外Na＋浓度约为细胞内的12倍。当细胞内外的Na＋浓度差、K＋浓度差减小时，细胞膜上的Na＋/K＋­ATP酶发挥作用，这种酶可以通过水解ATP，将细胞内的Na＋移出膜外，将细胞外的K＋移入膜内。具体过程如图1所示：


(1)膜内外Na＋具有浓度差，与膜的______________性有关。Na＋/K＋­ATP酶将细胞内的Na＋移出膜外的跨膜运输方式是____________________。
(2)在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋­ATP酶的________发生改变，有利于与离子的结合与分离。
(3)比较图2和图3，当Na＋和K＋____________浓度差流过Na＋/K＋­ATP酶时，将ADP合成ATP；进行ATP合成或分解的反应条件取决于____________。
(4)生物膜系统的________作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上主要完成类似图________(填编号)的过程。
解析：(1)由题意知，细胞外Na＋浓度约为细胞内的12倍，这与细胞膜的选择透过性有关；Na＋/K＋­ATP酶将细胞内的Na＋移出膜外是从低浓度向高浓度运输的，且需要ATP提供能量，是主动运输。(2)分析图1，在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋­ATP酶的空间结构发生改变，这种改变有利于与离子的结合与分离。(3)分析图2、3可知，当Na＋和K＋从高浓度向低浓度运输时，伴随ATP的合成过程，当Na＋和K＋从低浓度向高浓度运输时，伴随ATP的水解过程；进行ATP合成或分解的反应条件取决于离子浓度差(流动方向)。(4)生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的许多化学反应可以同时高效、有序地进行，因此生物膜系统的分隔作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上还原氢与氧气反应生成水，释放能量，该过程伴随ATP的合成，类似于图2过程。
答案：(1)选择透过　主动运输　(2)空间结构　(3)顺　离子浓度差(或离子流动方向)　(4)分隔　2
15．图1表示小肠细胞吸收葡萄糖的情况，为进一步探究细胞吸收葡萄糖的方式与细胞内、外葡萄糖浓度差的关系，有人设计了如图2实验(记作甲)：锥形瓶内盛有130 mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮组织切片。溶液内含细胞生活必需的物质(浓度忽略不计)。实验初，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动，5 min起速率逐渐加快，此时，锥形瓶内葡萄糖溶液的浓度为a mg/dL。

(1)图1显示：曲线AB段、BC段，小肠细胞吸收葡萄糖方式依次属于____________________。分析CD段变化原因可能是载体失活而不是载体饱和，理由是：当载体饱和时，________而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。
(2)图2锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内________含量的变化。
(3)为验证5 min时造成红色液滴移动速率加快的直接因素，需要设计一个对照实验(记作乙)：乙实验装置的不同之处是5 min时用呼吸抑制剂处理小肠上皮组织。假定呼吸被彻底阻断，预期结果：①实验开始5 min时，液滴移动情况是：实验甲突然加快，实验乙________；②葡萄糖溶液浓度变化情况是：实验甲________，实验乙________。
(4)若用相等质量的成熟红细胞替代小肠上皮细胞，红色液滴移动情况是________。
解析：(1)曲线AB段细胞外的葡萄糖浓度高于细胞内，细胞吸收葡萄糖的方式属于协助扩散；BC段细胞内的葡萄糖浓度高于细胞外，细胞吸收葡萄糖的方式属于主动运输，CD段变化原因可能是载体失活，而不是载体饱和，理由是：当载体饱和时，细胞仍然吸收葡萄糖而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。(2)瓶中加入KOH溶液，可吸收容器中的CO2，小肠上皮细胞在葡萄糖溶液中进行呼吸作用，吸收氧气，释放二氧化碳，二氧化碳被KOH溶液吸收，锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内氧气含量的变化。(3)甲组和乙组的变量是：是否存在呼吸作用，甲组有呼吸作用，乙组没有呼吸作用，故液滴移动情况是：实验甲组加快，乙组不移动；葡萄糖溶液浓度变化情况是：实验甲组下降，乙组不变。(4)人成熟红细胞不能进行有氧呼吸，故红色液滴不移动。
答案：(1)协助扩散、主动运输　细胞仍然吸收葡萄糖　(2)氧气　(3)①停止移动　②下降　不变　(4)不移动
单元综合

快速判断多种物质或结构的化学组成
1.运用“蛋白质＋”快速判断常考物质或结构的元素组成
物质(结构)
组成化合物
元素组成
细胞膜
蛋白质＋糖类＋磷脂
C、H、O、N、P
染色体
蛋白质＋DNA
C、H、O、N、P
核糖体
蛋白质＋RNA
C、H、O、N、P
DNA病毒
蛋白质＋DNA
C、H、O、N、P
RNA病毒
蛋白质＋RNA
C、H、O、N、P
中心体、细胞骨架、抗体
蛋白质
C、H、O、N
2．巧用“C、H、O＋”快速判断化合物

3．巧借“标志元素(或物质)＋”快速确认几种特殊化合物

[对点落实]
1．下面是细胞中几种重要化合物的元素组成。相关叙述错误的是(　　)

A．植物组织培养过程中，如果缺乏了Mg，植物的叶片呈黄色
B．蛋白质若含Fe或S，这些元素一定位于R基中
C．ATP中含有腺嘌呤
D．人体缺乏I，促甲状腺激素释放激素分泌减少，促甲状腺激素分泌增加
解析：选D　由于Mg是合成叶绿素的必需元素，所以植物组织培养过程中，如果缺乏了Mg，植物的叶片会因叶绿素缺乏而呈黄色。氨基酸的结构通式中，除R基以外的其他部位只含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素，则一定位于R基中。ATP去掉两个磷酸基团后，就成为腺嘌呤核糖核苷酸，所以ATP中含有腺嘌呤。人体缺乏I，甲状腺激素分泌减少，会导致促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素分泌增加。
2．(2018·兰州模拟)下列关于细胞的分子组成和基本结构的阐述，错误的是(　　)
A．C、H、O、N、P是ATP、密码子、细胞膜共有的化学元素
B．线粒体、核糖体、染色体、叶绿体等结构中都含有DNA
C．糖蛋白、载体蛋白、抗体、限制性内切酶都是具有特异性识别的物质
D．脂质中的磷脂是构成细胞膜的重要物质，所有细胞都含有磷脂
解析：选B　ATP的元素组成是C、H、O、N、P，密码子位于mRNA上，其元素组成是C、H、O、N、P，生物膜的主要成分是蛋白质和磷脂，元素组成是C、H、O、N、P；线粒体、叶绿体、染色体含有DNA，核糖体不含DNA；糖蛋白、载体蛋白、抗体、限制性内切酶，都是蛋白质，其结构具有特异性，在发挥作用的过程中都具有特异性识别作用；所有细胞都具有细胞膜，磷脂是细胞膜的骨架物质，所有细胞都含有磷脂。
3．(2018·六安模拟)北京大学谢灿课题组发现了位于细胞膜上的MagR(磁感应受体蛋白)，或揭开“第六感之谜”。MagR为一种铁硫蛋白，只在视神经细胞中大量表达，下列说法正确的是(　　)
A．MagR的元素组成只有C、H、O、N
B．MagR溶液遇到斐林试剂会发生紫色反应
C．MagR蛋白不参与生物膜系统的组成
D．MarR基因在神经细胞中属于可选择性表达的基因
解析：选D　根据题干信息“细胞膜上的MagR是一种铁硫蛋白”，说明该蛋白质中不仅含C、H、O、N，还含Fe、S等元素；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应；MagR蛋白位于细胞膜上，显然要参与生物膜系统的组成；由题干信息可知，MagR基因在神经细胞中可选择性表达。

以生物膜为线索，串联物质运输、信息传递等知识

1．生物膜的成分

2．生物膜的组成、结构与功能的统一性


[对点落实]
4．下列有关生物膜的叙述，正确的是(　　)
A．金黄色葡萄球菌和菠菜叶肉细胞具有相同的生物膜系统
B．癌细胞膜上有甲胎蛋白、癌胚抗原等物质
C．细胞间的信息传递都与细胞膜表面的糖蛋白有关
D．细胞膜和细胞器膜的化学成分完全相同
解析：选B　金黄色葡萄球菌属于原核生物，原核细胞中无核膜及各种细胞器膜，不具有生物膜系统。细胞癌变过程中，细胞膜的成分会发生改变，产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。很多细胞间的信息传递需要细胞膜表面的糖蛋白参与，但也有例外，如植物细胞还可通过胞间连丝等进行信息交流。细胞膜和细胞器膜的化学成分相似，但不完全相同。
5．下列生理活动与生物膜无直接关系的是(　　)
A．胰岛素的分泌过程
B．有氧呼吸中O2参与形成H2O
C．人体红细胞吸收血浆中的K＋
D．遗传信息转录形成信使RNA
解析：选D　胰岛素属于分泌蛋白，其分泌过程依赖于生物膜的流动性；有氧呼吸中O2参与形成H2O的场所是线粒体内膜；人体红细胞吸收血浆中的K＋是以主动运输的方式进行的，需要细胞膜中的载体蛋白协助；遗传信息主要在细胞核内转录形成mRNA，与生物膜无直接关系。
6．(2018·贵阳市一模)细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质的双层膜形成的自噬体融合，从而降解细胞自身病变物质或结构的过程(如图)。研究发现饥饿处理能刺激细胞的自噬体形成，自噬对于胚胎发育和细胞分化也发挥作用。下列叙述错误的是(　　)

A．自噬体的形成过程体现了生物膜的流动性
B．饥饿的细胞比正常细胞的自噬体多
C．细胞分化和凋亡过程中发生了自噬过程
D．自噬体能将它所包裹的细胞组分降解
解析：选D　据图分析，包裹细胞自身物质的双层膜形成自噬体，体现了生物膜的流动性；处于饥饿状态能激发细胞自噬，比正常细胞的自噬体多；细胞分化和凋亡过程中发生了自噬过程；自噬体与溶酶体融合，溶酶体内的水解酶能将它所包裹的细胞组分降解。

显微观察类实验归纳

实验名称
细胞状态
装片制作
生物材料
观察DNA、RNA在细胞中的分布
死细胞
用甲基绿－吡罗红染液
人的口腔上皮细胞
观察线粒体
活细胞
用健那绿染色
观察叶绿体
直接制片
藓类叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮
观察植物细胞的质壁分离和复原
直接制片
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
低温诱导植物染色体数目的变化
死细胞
用改良苯酚品红染液染色
洋葱根尖分生区细胞
观察细胞的有丝分裂
用龙胆紫或醋酸洋红染液染色
观察细胞的减数分裂
用龙胆紫或醋酸洋红染液染色
蝗虫精母细胞
用显微镜观察多种多样的细胞
直接制片
相关细胞
生物组织中脂肪的检测
活细胞或死细胞
需用苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液染色
浸泡后的花生种子
[对点落实]
7．(2016·江苏高考)下列实验都需要使用光学显微镜进行观察，有关实验现象描述合理的是(　　)
实验编号
实验名称
观察到的实验现象
①
观察植物细胞的质壁分离和复原
镜检1：几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色；
镜检2：不同细胞质壁分离的位置、程度并不一致
②
观察多种多样的细胞
菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成；人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体
③
观察细胞的有丝分裂
洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大；分生区细胞呈正方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰
④
探究酵母菌种群数量的动态变化
酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体的形态、数目清晰可见

A．实验①　　 　　　　　 B．实验②
C．实验③ D．实验④
解析：选A　因为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中具有紫色的大液泡，所以在显微镜下观察时几乎整个细胞呈紫色。紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同细胞的细胞液浓度不完全相同，在同种较高浓度的外界溶液中，不同细胞质壁分离的位置、程度不一致。用显微镜观察植物细胞时，因细胞膜紧贴着细胞壁，故不能观察到细胞膜，在光学显微镜下也不能观察到人口腔上皮细胞的核糖体。洋葱根尖分生区细胞呈正方形，多数细胞处于分裂间期，观察不到染色体。探究酵母菌种群数量的动态变化的实验中，酵母菌未经染色，在光学显微镜下观察时细胞核不明显，也观察不到线粒体。
8．关于光学显微镜的叙述正确的是(　　)
A．通过光学显微镜不能观察到猫叫综合征患者的染色体结构变异
B．借助光学显微镜可以粗略探究紫色洋葱表皮细胞液浓度
C．显微镜下所成的像是倒立、放大的虚像，若在视野中看到细胞质顺时针流动，则实际上细胞质是逆时针流动
D．观察植物细胞质壁分离与复原的实验中，可用根尖分生区细胞代替表皮细胞
解析：选B　染色体结构变异可在光学显微镜下观察到；借助光学显微镜观察植物细胞质壁分离现象，可以粗略探究紫色洋葱表皮细胞液浓度；若在视野中看到细胞质顺时针流动，则实际上细胞质也是顺时针流动；观察植物细胞质壁分离与复原的实验中，不能用根尖分生区细胞代替表皮细胞，因分生区细胞无大液泡。
[单元综合检测]
一、选择题
1．下列物质中元素组成相同的一组是(　　)
A．糖原、胰岛素、甲状腺激素
B．ATP、DNA、RNA
C．淀粉、淀粉酶、淀粉酶基因
D．纤维素、性激素、生长激素
解析：选B　糖原、淀粉、纤维素、性激素的组成元素是C、H、O；甲状腺激素、胰岛素、淀粉酶、生长激素的主要组成元素是C、H、O、N；ATP、DNA、RNA、淀粉酶基因的组成元素是C、H、O、N、P。
2．(2017·北京昌平区期末)关于糖蛋白的叙述错误的是(　　)
A．人与老鼠细胞融合的原理是细胞膜上的糖蛋白相同
B．癌细胞表面的糖蛋白减少导致细胞易扩散转移
C．糖蛋白的形成需要核糖体、内质网、高尔基体的参与
D．依据细胞膜上糖蛋白的分布可判断细胞膜的内侧和外侧
解析：选A　人与鼠细胞融合的原理是细胞膜的流动性。
3．下列有关生物膜结构和功能的描述，正确的是(　　)
A．不同的生物膜上的糖类都与蛋白质结合形成糖蛋白
B．细胞产生的激素一定与靶细胞膜上相应受体特异性结合
C．浆细胞表面形成的突起，增强浆细胞对抗原的识别能力
D．胰岛细胞比口腔上皮细胞中高尔基体膜成分更新速度快
解析：选D　不同的生物膜上的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂；细胞产生的激素不一定与靶细胞膜上相应受体结合，激素的受体有的分布在细胞膜上，有的分布在细胞内；浆细胞不具有识别抗原的能力；胰岛细胞能分泌胰岛素和胰高血糖素，因此其细胞中高尔基体膜成分更新速度比口腔上皮细胞快。
4．下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)
A．膜中多糖水解产物能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，说明多糖的水解产物是葡萄糖
B．膜的选择透过性既与磷脂分子和水的亲疏有关，又与蛋白质的种类和结构有关
C．由于膜对Na＋通过具有选择透过性，所以细胞膜上帮助Na＋跨膜运输的蛋白质只有一种
D．生物体不同细胞中，细胞膜功能的多种多样，决定了细胞膜结构的多种多样
解析：选B　膜中多糖水解产物能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，说明多糖水解的产物是还原糖；膜的选择透过性与磷脂分子和蛋白质分子有关；细胞膜上帮助Na＋跨膜的蛋白质可能是载体蛋白，也可能是通道蛋白；在生物体的不同细胞中，细胞膜蛋白质种类和数目的多种多样决定了细胞膜功能的多种多样。
5．下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．离子都是通过主动运输方式进出细胞的
B．液泡中能积累大量离子，体现了液泡膜具有选择透过性
C．葡萄糖跨膜运输需要载体蛋白
D．质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高
解析：选A　一般离子如果从低浓度向高浓度运输则属于主动运输，如果从高浓度向低浓度运输则属于协助扩散；液泡中积累大量离子的运输方式是主动运输，体现了液泡膜具有选择透过性；葡萄糖的运输方式是协助扩散或主动运输，需要载体蛋白的协助；质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高。
6．在生物学实验中，有关冲洗或漂洗操作错误的是(　　)
选项
实验名称
冲洗或漂洗的时间
用于冲洗或漂洗的试剂
A
观察DNA和RNA在细胞中的分布
染色前
蒸馏水
B
观察根尖分生组织有丝分裂
解离后
清水
C
低温诱导植物染色体数目的变化
卡诺氏液固定后
清水
D
检测生物组织中的脂肪
染色后
酒精溶液

解析：选C　观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中，用蒸馏水冲洗目的是洗去残留的盐酸，便于染色；观察植物细胞有丝分裂的实验中漂洗的目的是洗去残留的解离液，便于染色；低温诱导植物染色体数目的变化实验中，卡诺氏液固定后，用体积分数为95%的酒精冲洗；检测生物组织中的脂肪，染色后，需用体积分数为50%的酒精洗去浮色。
7．下列有关细胞结构与功能相适应的现象，正确的是(　　)
A．线粒体内膜受损不会影响有氧呼吸第一、二阶段
B．癌细胞膜上的糖蛋白增多，使它容易扩散
C．高尔基体易形成囊泡，有利于它发送蛋白质
D．神经细胞的突起不能提高冲动传递的效率
解析：选C　有氧呼吸的三个阶段是相互影响的，线粒体内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，如果线粒体内膜受损，那么有氧呼吸第一阶段、第二阶段产生的[H]不能被消耗，从而影响有氧呼吸第一、二阶段；癌细胞膜上的糖蛋白减少，使它容易扩散；高尔基体易形成囊泡，有利于它发送蛋白质；神经细胞伸出去的突起可达1 m以上，大大提高了冲动传递的效率。
8．(2017·成都二模)生物膜上常附着有某些物质或结构以与其功能相适应。下列相关叙述正确的是(　　)
A．内质网和高尔基体膜上附着有核糖体，有利于对多肽链进行加工
B．叶绿体内膜上附着有光合色素，有利于吸收、传递和转化光能
C．线粒体内膜上附着有与细胞呼吸有关的酶，有利于分解丙酮酸
D．细胞膜上附着有ATP水解酶，有利于细胞主动吸收某些营养物质
解析：选D　内质网上附着有核糖体，高尔基体上没有核糖体附着。光合色素存在于叶绿体类囊体薄膜上，不是在叶绿体内膜上。线粒体内膜上附着有与细胞呼吸有关的酶，有利于有氧呼吸第三阶段的进行，丙酮酸的分解在线粒体基质中进行，不在线粒体内膜上进行。某些物质通过主动运输的方式进出细胞时需要消耗能量，细胞膜上附着有ATP水解酶，有利于细胞主动吸收某些营养物质。
9．(2018·石家庄市模拟)细胞自噬能快速提供燃料供应能量，或者提供材料来更新细胞组分，因此在细胞面对饥饿时，它发挥着不可或缺的作用。在细胞自噬过程中溶酶体扮演着非常重要的角色。下列相关叙述正确的是(　　)
A．受损的线粒体功能逐渐退化，会直接影响葡萄糖的氧化分解
B．溶酶体中水解酶的合成与加工需要经过核糖体、内质网和高尔基体
C．当细胞养分不足时，细胞“自噬作用”一般会减弱
D．人工破坏溶酶体的膜可加速细胞的自噬作用过程
解析：选B　葡萄糖的氧化分解发生在有氧呼吸的第一阶段，场所是细胞质基质，线粒体功能退化，不会直接影响葡萄糖的氧化分解；溶酶体内的水解酶化学本质为蛋白质，由核糖体合成，并经过内质网和高尔基体的一系列加工；当细胞养分不足时，细胞的自噬作用可能增强，形成的水解产物留在细胞内重新利用；若人工破坏溶酶体膜可释放溶酶体内的酶，会对细胞结构有明显的破坏，甚至使细胞死亡。
10．(2018·衡阳模拟)新生儿小肠上皮细胞可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白。免疫球蛋白由浆细胞合成和分泌，经乳腺上皮细胞后可分泌到乳汁中。下列说法错误的是(　　)
A．新生儿小肠上皮细胞吸收免疫球蛋白的方式是胞吞
B．浆细胞和乳腺上皮细胞分泌免疫球蛋白的方式都是胞吐
C．免疫球蛋白进入乳腺上皮细胞不需要消耗ATP
D．免疫球蛋白进出细胞的过程体现了生物膜的流动性
解析：选C　免疫球蛋白属于分泌蛋白，进出细胞的方式分别是胞吞和胞吐；胞吞、胞吐都需要消耗ATP；胞吞和胞吐过程体现了生物膜的流动性。
11.如图表示人的成熟红细胞中葡萄糖和乳酸的跨膜运输情况，下列相关叙述正确的是(　　)
A．蛋白质①也可以运输半乳糖
B．两者的运输都受氧浓度的影响
C．两者的运输速率都受载体的限制
D．神经递质释放方式与乳酸相同
解析：选C　载体具有专一性，因此蛋白质①不可以运输半乳糖；人体成熟红细胞无线粒体，乳酸运输过程中消耗的能量由无氧呼吸提供，葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散，不消耗能量，故氧浓度对两者的运输都无影响；由题图可知，葡萄糖和乳酸的运输都需要载体蛋白协助，因此，两者的运输速率都受载体蛋白数量的限制；神经递质的释放方式是胞吐，乳酸运出红细胞的方式是主动运输。
12．(2017·邯郸市二模)如图表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程，小肠上皮细胞膜上的ATPase(ATP水解酶)能将胞内Na＋主动转运进入血液，以维持肠腔内Na＋浓度高于胞内的状态，而小肠上皮细胞内的葡萄糖浓度高于血浆和肠腔。据此判断，下列叙述错误的是(　　)
A．Na＋由肠腔进入小肠上皮细胞不消耗ATP
B．SGLT1介导的葡萄糖跨膜运输的方式为主动运输
C．GLUT2介导的葡萄糖进入血浆的方式为协助扩散
D．ATPase能协助小肠上皮细胞排出K＋、积累Na＋
解析：选D　肠腔内Na＋浓度高于胞内，Na＋由肠腔进入小肠上皮细胞是顺浓度梯度跨膜运输的过程，属于被动运输，不消耗ATP；小肠上皮细胞内的葡萄糖浓度高于血浆和肠腔，SGLT1介导的葡萄糖跨膜运输的方式是从低浓度一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，为主动运输；GLUT2介导的葡萄糖进入血浆是从高浓度一侧通过细胞膜到达低浓度一侧，需要载体蛋白(GLUT2)的协助，其方式为协助扩散；ATPase(ATP水解酶)能协助小肠上皮细胞吸收K＋、排出Na＋。
二、非选择题
13．(2018·启东模拟)膜泡是细胞中一种重要细胞结构，但由于其结构不固定，因而不能称之为细胞器。细胞内部产生的蛋白质被包裹于膜泡形成囊泡，囊泡具有准确的转运物质的调控机制，它能在正确的时间把正确的细胞“货物”运送到正确的目的地。
(1)膜泡的形成，充分体现了生物膜的结构特点是具有________，膜泡是由单层膜所包裹的膜性结构，其基本支架是________，动物细胞中能产生膜泡的结构一般有________________。
(2)囊泡上有一个特殊的VSNARE蛋白，它与靶膜上的受体蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点，这说明膜融合具有________性，该过程________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。
(3)如果囊泡转运系统受到干扰，则会对机体产生有害影响，并导致如糖尿病等疾病的发生，这种类型糖尿病发病的机理可能是________________________。
(4)为了确定参与膜泡运输的基因(sec基因)，科学家筛选了两种酵母突变体，这两种突变体与野生型酵母电镜照片差异如表：
酵母突变体
与野生型酵母电镜照片的差异
sec12基因突变体
突变体细胞内内质网特别大
sec17基因突变体
突变体细胞内积累大量的未融合小泡

据此推测，sec12基因编码的蛋白质的功能是与________________的形成有关，sec17基因编码的蛋白质的功能是__________________________________。
解析：(1)膜泡的形成充分体现了生物膜的结构特点是具有一定的流动性，膜泡由单层膜包裹，基本支架是磷脂双分子层，囊泡有来自内质网的囊泡、来自高尔基体的囊泡和来自细胞膜的囊泡，因此能产生囊泡的细胞结构是高尔基体、内质网和细胞膜。(2)囊泡上有一个特殊的VSNARE蛋白，它与靶膜上的受体蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点，这说明膜融合具有特异性，该过程需要消耗能量。(3)如果转运系统受到干扰导致糖尿病的发生，则糖尿病的产生可能是胰岛素不能从胰岛B细胞中释放出来。(4)分析表格中信息可知，sec12基因突变后，突变体细胞内内质网特别大，由此推测该基因编码的蛋白质可能与内质网小泡的形成有关；sec17基因突变后，突变体细胞内，尤其是内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡，由此可以推测，sec17基因编码的蛋白质可能参与膜泡(或“小泡”)与高尔基体(或细胞膜)的融合。
答案：(1)流动性　磷脂双分子层　内质网、高尔基体、细胞膜　(2)特异　需要　(3)胰岛素不能从胰岛B细胞中释放出来(合理即可)　(4)内质网小泡　参与膜泡(或“小泡”)与高尔基体(或细胞膜)的融合
14．(2018·菏泽调研)多酶片是一种可以治疗消化不良的药片。它是含有胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶，用特殊工艺制成的双层结构的糖衣片。主动运输作为一种重要的跨膜运输方式，可以按照生命所需吸收营养物质，排除代谢废物，体现了生命活动的“主动性”。据此回答下列问题：
(1)多酶片的外层含有________酶，其糖衣的作用是________________________。
(2)大多数酶和生物膜上与跨膜运输有关的________(物质)化学本质相同。
(3)为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的细胞代谢抑制剂。

①该实验目的是________________，自变量是_______________________。

②主动运输不同于协助扩散的特点是____________________。
③实验结果如图2所示，比较乙组与甲组，得出的结论是________________。与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能与________(细胞器)少有关。
解析：(1)多酶片的糖衣的作用是保护内层的酶不被消化。胃蛋白酶在胃中发挥作用，应在多酶片的外层。(2)大多数酶和生物膜上与跨膜运输有关的载体蛋白均属于蛋白质。(3)①图中该实验的自变量是HgCl2的有无和细胞成熟程度，则目的是探究HgCl2和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响。②主动运输和协助扩散均需要载体蛋白，但前者可从低浓度向高浓度运输，需要能量。③实验目的是探究HgCl2和细胞成熟程度对主动运输的影响，甲组和乙组比较，乙组ATP水解被抑制，则磷酸盐吸收量减少，说明主动运输需要ATP水解提供的能量；丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是幼嫩胡萝卜细胞中线粒体数量较少。
答案：(1)胃蛋白　保护内层的酶　(2)载体蛋白
(3)①探究HgCl2和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响　是否加HgCl2溶液、细胞成熟程度　②可从低浓度向高浓度运输，需要能量　③细胞主动运输需要能量　线粒体
15．(2017·北京昌平区二模)外泌体是细胞分泌的一种微小囊泡，其中可含有蛋白质、mRNA、DNA片段等生物活性物质。科研人员对外泌体在乳腺癌细胞间耐药信息的传递方式进行了相关研究。


(1)获得乳腺癌细胞阿霉素耐药株MA，并提取其外泌体AE，将AE与乳腺癌细胞阿霉素敏感株M共培养12 h，测定阿霉素对乳腺癌细胞增殖的影响，实验结果如图1所示。
①可利用____________技术示踪AE的去向。
②AE可以被M细胞摄取，此过程依赖于______________。
③比较三组实验结果，初步说明________________________________。
(2)研究发现多耐药基因(MDR)表达产物是P­gp，该蛋白有ATP依赖性载体蛋白活性，可将药物(阿霉素)通过________方式转运至细胞外，使细胞具有耐药性。
(3)检测发现M＋AE共培养后的M株P­gp表达量提高，为探究其原因，科研人员进行了相关研究，结果如图2和图3所示。已知P­gp半衰期(降解50%所需要的时间)约为14～17 h。实验结果否定了外泌体仅通过携带P­gp的方式传递耐药信息，判断依据是____________。推测可能的其他方式是________________________。
(4)下列关于外泌体的叙述正确的是________。(多选)
A．可参与细胞间通讯
B．可实现基因跨细胞表达
C．可望成为药物载体
D．不能存在于细胞内液中
解析：(1)外泌体含有蛋白质、mRNA、DNA片段等物质，①可利用荧光标记(同位素示踪)技术示踪AE的去向。②外泌体被M细胞摄取，此过程依赖于细胞膜的流动性。③比较三组实验结果，将AE与乳腺癌细胞阿霉素敏感株M共培养，抑制率降低，初步说明AE可向M传递耐药信息，一定程度提高了M细胞对阿霉素的耐药性。(2)P­gp蛋白有ATP依赖性载体蛋白活性，说明该载体蛋白可将药物(阿霉素)通过主动运输方式转运至细胞外，使细胞具有耐药性。(3)根据题干信息，P­gp半衰期为14～17 h，72 h时AE携带的P­gp几乎完全降解，但M＋AE组的P­gp仍显著高于M组。推测外泌体通过携带MDR的mRNA传递耐药信息。(4)外泌体可参与细胞间通讯，可实现基因跨细胞表达，可望成为药物载体。能存在于细胞内液中。
答案：(1)①荧光标记(同位素示踪)　②细胞膜的流动性　③AE可向M传递耐药信息，一定程度提高了M细胞对阿霉素的耐药性　(2)主动运输　(3)P­gp半衰期为14～17 h,72 h时AE携带的P­gp几乎完全降解，但M＋AE组的P­gp仍显著高于M组　外泌体通过携带MDR的mRNA的方式传递耐药信息　(4)ABC
第三单元细胞的能量供应和利用
第一讲降低化学反应活化能的酶
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念
理性思维
通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯
科学探究
通过与酶有关的实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力，及对实验方案的评价能力
社会责任
通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展

[基础知识·系统化]
知识点一　酶的作用和本质
1．酶的本质和作用

2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程：

(2)变量分析：

知识点二　酶的特性(将“”中的内容补充完整)

[基本技能·问题化]
1．下图曲线表示在无催化剂和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。据图回答：

(1)没有催化剂参与的反应曲线是②。
(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动，即反应需要的活化能要增大。
2.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如右图所示，请据图回答：
(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。
提示：观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。
(2)乙酶活性改变的机制是什么？其活性能否恢复？
提示：乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复。
(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？
提示：RNA水解酶。
3．酶的特性和原理(连线)


考点一酶的本质、作用和特性

1．巧记酶概念的1个“二”和3个“一”

2．比较法助记酶与动物激素的“一同三不同”
相同：都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性
不同
产生部位
几乎所有活细胞都产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素
化学本质
酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质则为蛋白质、脂质、氨基酸衍生物等
作用机制
酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子在发挥完作用后被灭活

3．联想法记忆具有“专一性(特异性)”的五类物质
(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
[对点落实]
1．从八个角度判断有关酶说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
角度
说法
正误判断
①产生场所
一般来说，活细胞都能产生酶
√
②化学本质
酶是具有催化作用的蛋白质
×
③合成原料
酶的基本单位是氨基酸，因此氨基酸是酶的合成原料
×
④合成场所
酶是在核糖体上合成的
×
⑤来源　　
酶只能在生物体内合成，不能从食物中获得
√
⑥作用　　
酶具有催化、调节等多种功能
×
⑦作用场所
酶只在细胞内发挥作用
×
⑧温度影响
低温和高温均能使酶变性失活
×

2．(2017·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
解析：选C　盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，可用盐析法进行沉淀；真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中；酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用；唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ℃左右，而酶通常在低温下保存。

[典型图示]　用曲线模型表示酶的三大特性

[问题设计]
(1)图1中酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。
(2)图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。
(3)①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。
②温度在a点时，酶的活性较低，但不会失活；温度大于或等于c点，酶会失活。pH≤d点、pH≥f点，酶会失活。
③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
[对点落实]
3．为了研究温度对某种酶活性的影响，设置甲、乙、丙三组实验，各组温度条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物浓度，结果如图。以下分析正确的是(　　)

A．在t时刻之后，甲组曲线不再上升，是由于受到酶数量的限制
B．在t时刻降低丙组温度，将使丙组酶的活性提高，曲线上升
C．若甲组温度低于乙组温度，则酶的最适温度不可能高于乙组温度
D．若甲组温度高于乙组温度，则酶的最适温度不可能高于甲组温度
解析：选C　在t时刻之后，甲组曲线不再上升，即产物浓度不发生变化，是由于受到底物数量的限制；出现丙组曲线的原因可能是温度过高，酶的活性丧失，如果在t时刻降低丙组的反应温度，酶的活性不能恢复，曲线不发生变化；图中甲组酶的活性大于乙组酶的活性，若甲组温度低于乙组，说明乙组的实验温度超过了酶的最适温度；若甲组温度高于乙组温度，则酶的最适温度可能高于甲组温度。
4．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述，错误的是(　　)

A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同
C．乙曲线中，D点与F点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点
解析：选C　低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同，A点的限制因素是底物浓度，B点时底物到达饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，D点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，F点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度恢复酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，G点时pH过低，酶的空间结构被破坏，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达H点。

酶在人们的日常生活和生产中都有广泛的应用，以此为素材，设置新情境考查酶的应用也是常见的命题形式。
[对点落实]
5．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推测合理的是(　　)
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
解析：选C　酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解；酶应放在低温条件下储藏。
6．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称之为抗体酶。下图表示某新型抗体酶的结构，据图判断下列叙述错误的是(　　)

A．抗体酶能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．抗体酶能与各种抗原结合
C．抗体酶与底物结合后，能降低反应的活化能
D．利用抗体酶特异性识别抗原和催化无活性药物前体的转化反应，可靶向治疗癌症
解析：选B　由题干信息可知，抗体酶的化学成分是蛋白质，功能上既具有抗体特异性识别抗原的功能，又具有酶的催化功能。
[归纳拓展]　关注常考的五类酶及其作用
(1)DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(2)RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。
(3)解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。

(5)各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解、蛋白酶催化蛋白质水解等。
考点二影响酶活性的因素与相关实验探究

巧用三种方法破解酶实验难题
1．鉴定酶的本质——试剂检测法

2．验证酶的高效性和专一性——对比法
(1)验证酶的高效性：
[设计方案]
项目
实验组
对照组
材料
等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的酶溶液
等量的无机催化剂
现象
反应速率很快；或反应用时短
反应速率缓慢；或反应用时长
结论
酶具有高效性

[操作示例]

(2)验证酶的专一性：
[设计方案]
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
底物相同(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性

[操作示例]
＋
3．探究酶的最适温度或pH——梯度法
[设计方案]
组别编号
1
2
…
n
实验材料
等量的同种底物
温度(pH)
T1(a1)
T2(a2)
…
Tn(an)
衡量指标
相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少
实验结论
生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)

[操作示例]
(1)探究酶的最适温度：

(2)探究酶的最适pH：
O2的产生速率
[对点落实]
命题点(一)　考查实验材料和实验试剂的选取
1．(2018·淄博模拟)为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是(　　)
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
C
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
D
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
解析：选B　过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，实验A不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验C不合理；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，故实验D不合理。
[归纳拓展]　酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(4)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
命题点(二)　考查实验操作过程及评价
2．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
解析：选C　在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入。
3．(2012·大纲卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。
③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：因为题中已经提示不考虑试剂的浓度、剂量等，因此就不用去分析这些数据是否错误，找主要的错误即可。(1)酶的活性受温度的影响，本题探究的是pH对酶活性的影响，因此，温度应为无关变量，必须适宜，而70 ℃恒温水浴的温度过高，会导致5支试管中的酶因高温而失活，最终不同pH下的实验结果一样。(2)本题选择的是斐林试剂，通过检测产物的生成量来确定酶的活性高低，斐林试剂鉴定还原糖必须要加热，如果不加热，则任何一组都不会出现砖红色沉淀。
答案：(1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃　(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在热水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色
[类题通法]　解答实验方案评价试题的一般思路


[典型图示]　用曲线模型表示影响酶促反应的因素

[问题设计]
1．底物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)
(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)图2：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
2．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)
(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
(2)图3：反应溶液pH的变化不影响(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变(填“改变”或“不改变”)酶作用的最适pH。
3．反应时间与酶促反应的关系(图4、5、6)
(1)图4、5、6的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。
(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
[对点落实]
4．图1中曲线a表示在最适温度和pH条件下时间与生成物量的关系，图2中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是(　　)

A．图1曲线a，甲点后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的数量
B．图2中，酶减少后，图示酶促反应速率可用曲线f表示
C．分别在图2中取乙、丙点的速率值，对应图1中的曲线c和d
D．减小pH，重复该实验，图2曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e
解析：选B　图1曲线a中，甲点后，限制因素为反应物的浓度；图2曲线中，当反应物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低；图2中乙、丙点的速率值是一个定值，不能用曲线c和d表示；图2中曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论pH增大还是减小，曲线b将变成曲线f，或酶变性失活。
5.(2016·全国卷Ⅱ)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是_____________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是_________________________________________，其特性有
__________________________________________(答出两点即可)。
解析：(1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，因此A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度过高导致t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
答案：(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加　(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性(其他合理答案也可)
[类题通法]　“四看法”分析酶促反应曲线


[真题集训——验能力]
1．(2017·天津高考)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(　　)
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
解析：选C　加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能；随着反应的进行，底物A浓度由大变小，酶促反应速率先快后慢；T2后B增加缓慢是由底物A不足导致的；图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大。
2．(2013·全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
解析：选B　同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如催化有氧呼吸的酶。低温未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构。酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速度。酶可以催化化学反应，也可以作为另一个反应的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的分解，又可以被胃蛋白酶水解。
3．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(　　)
A．蛋白酶　　　　　 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
解析：选C　核糖体由rRNA和蛋白质组成，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体为rRNA，而催化核糖体内氨基酸脱水缩合反应的物质是酶，由此可推测该酶的化学本质是RNA。
4．(2013·安徽高考)细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是(　　)
A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢的
B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率
C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同
D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化
解析：选B　激素主要通过影响靶细胞内基因的表达来调节细胞代谢；细胞代谢的终产物可通过提高或降低酶的活性来调节代谢速率；同一个体不同功能的细胞内酶的种类不同；一个细胞在不同时期，其功能可能会发生相应变化，因而酶的种类和数量也可能会随之改变。
5．(2016·江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)
管号
1%焦性没食子酸(mL)
2%H2O2
(mL)
缓冲液(mL)
过氧化物酶溶液(mL)
白菜梗提取液(mL)
煮沸冷却后的白菜梗提取液(mL)
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A.1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无须对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
解析：选A　根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。
6．(2015·重庆高考)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：
　　　分 组
步 骤　　　
红粒管
白粒管
对照管

①
加样
0.5 mL提取液
0.5 mL提取液
C
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
37 ℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋
＋＋

注：“＋”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是______；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α­淀粉酶和β­淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：

X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α­淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
解析：(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸馏水作为空白对照。②中加缓冲液的目的是控制pH，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要证明两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ中使α­淀粉酶失活(保留β­淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β­淀粉酶失活(保留α­淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α­淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β­淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α­淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α­淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案：(1)0.5 mL 蒸馏水　控制pH　红粒小麦　低　缩短　(2)β­淀粉酶失活　深于
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·赣州一模)下列关于酶的说法正确的是(　　)
A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体
B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性
C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著
D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中
解析：选D　大多数酶是蛋白质，在核糖体上合成，少数酶是RNA，主要在细胞核中合成；温度较低时会降低酶的活性，但不会使酶失去活性；酶的催化作用需要适宜的条件，故并非所有条件下，酶降低活化能的效果都比无机催化剂显著；真核细胞的呼吸酶分布在细胞质基质和线粒体中，原核细胞的呼吸酶分布于细胞质和细胞膜上。
2．下列关于酶特性实验设计的叙述，正确的是(　　)
A．验证酶的高效性时，自变量只是酶的种类
B．探究温度对酶活性影响实验中，可选用过氧化氢酶为研究对象
C．探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、pH都是自变量
D．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，可用碘液进行鉴定
解析：选C　验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类；由于温度升高，可加快过氧化氢的分解，因此探究温度对酶活性的影响时，不宜选用过氧化氢酶为研究对象；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，应该用斐林试剂进行鉴定。
3．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是(　　)
A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同
B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
C．因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键
D．核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同
解析：选D　核酶只能降解特定的mRNA序列，其本质为RNA，脂肪酶的化学本质为蛋白质，二者共有的元素有C、H、O、N 4种；脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应，核酶不能发生该反应；核酶为单链RNA，但单链RNA折叠也可能形成氢键；温度过高或过低对核酶的影响不同，因此导致核酶降低活化能的效果不同。
4．下图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是(　　)

A．此反应为放能反应
B．曲线Ⅰ表示有酶参与
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，所降低的活化能为E4
解析：选D　曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物的能量值比反应物的高，反应为吸能反应。
5．(2018·山西名校联考)现有三支试管甲、乙、丙，先向试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按下图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列分析错误的是(　　)

A．甲试管和乙试管对照，说明酶具有专一性
B．甲试管和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响
C．实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀
D．实验结果是乙试管和丙试管内出现砖红色沉淀
解析：选D　本题是验证性实验，应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则。比较甲试管和乙试管，自变量是酶的种类，验证酶具有专一性。甲试管和丙试管只有温度不同，说明酶的活性受温度的影响。甲试管中唾液淀粉酶能把淀粉水解为还原糖。乙试管、丙试管不能产生还原糖，以斐林试剂检验，结果无砖红色沉淀。
6．下图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．图示反应过程还有水的产生
B．该图能体现酶催化作用的专一性
C．底物与酶能否结合与酶的结构有关
D．酶在催化过程中的形状改变是不可逆的
解析：选D　图示为酶催化的氨基酸的脱水缩合过程，产物是二肽和水；图示可体现酶的催化作用具有专一性；底物与酶能否结合与酶的结构有关；酶在催化过程中的形状改变是可逆的。
7．(2017·南昌二模)某同学为了验证酶的相关特性及其作用底物情况进行了三组实验：实验一，某大分子物质甲与酶1混合，可得到中间产物乙；实验二，某大分子物质甲与酶1和酶2混合，可得到小分子物质a；实验三，某大分子物质甲与酶2混合，不能得到中间产物乙及小分子物质a。下列相关推理，错误的是(　　)
A．小分子物质a可能是大分子物质甲的基本组成单位
B．酶2的作用底物很可能是中间产物乙
C．由实验一和实验三可得出酶1具有专一性
D．由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性
解析：选C　由实验一、二、三对比可分析得出酶1和酶2催化的反应可能为甲乙小分子物质a，酶2的作用底物可能是乙，小分子物质a可能是甲的基本组成单位；结合实验一和实验三进行分析可知，酶1的作用底物是大分子物质甲，但实验未涉及酶1作用的第二种底物，故不能推测酶1具有专一性；由于缺乏和无机催化剂的对比，并且题干没有设计对温度和pH等条件的控制，因此由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性。
8．下表是关于酶专一性的实验设计，下列相关叙述正确的是(　　)
步骤
1
2
3
4
5
注入淀
粉溶液
注入蔗
糖溶液
注入某种
酶溶液
注入斐林
试剂并水
浴加热
观察
现象
试管Ⅰ
2 mL
－
2 mL
2 mL
A
试管Ⅱ
－
2 mL
2 mL
2 mL
B

A．该实验的自变量是酶的种类，无关变量是底物的用量、反应温度等
B．步骤3只能选用新鲜的淀粉酶
C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀
D．该实验还可以选用碘液作为检测试剂
解析：选C　本实验用同种酶催化两种不同的底物来研究酶的专一性，自变量是底物种类；酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶；若选用新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的淀粉被水解成还原糖，而蔗糖不发生分解，所以现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀；蔗糖及蔗糖水解产物都不能与碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被水解。
9．如图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述错误的是(　　)

A．图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系
B．图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
C．图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
解析：选C　酶量增加时，反应速率加快；底物量一定时，酶浓度增大，反应速率加快，达到最大生成物量所需反应时间变短；在底物浓度一定的情况下，随反应时间延长，底物浓度降低，反应速率减慢，图③可以表示反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系；在底物量一定且条件适宜情况下，过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。
10．某科研小组将新鲜的萝卜磨碎，过滤制得提取液，对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究，得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是(　　)

A．图甲中两支试管内加入的H2O2的浓度和量都属于无关变量
B．若将图甲中的萝卜提取液换成等量新鲜肝脏研磨液，则O2产生总量明显增多
C．图乙中引起A、B曲线出现差异的原因可能是温度不同
D．过氧化氢酶可保存在低温、pH为7的环境中
解析：选B　图甲中催化剂的种类是自变量，H2O2的浓度和量属于无关变量；O2产生总量取决于底物H2O2的量，与酶无关；在pH相同时，温度不同，酶的活性可能不同，从而可引起A、B曲线出现差异；过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，过氧化氢酶可保存在低温和pH为7的环境中。
11．(2018·湖南十三校联考)某同学欲通过如图所示的装置进行探究影响酶促反应速率因素的实验，下列分析正确的是(　　)

A．不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，可用于探究酶的专一性
B．酶促反应速率可用滤纸片从烧杯底部到浮出液面的时间(即t3－t2)来表示
C．可通过设置不同温度的过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响
D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放置多个滤纸片
解析：选D　不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，可用于探究酶的高效性；酶促反应速率可用滤纸片进入液面到浮出液面的时间(即t3－t1)来表示；温度影响过氧化氢的分解，该实验不能用来探究温度对酶活性的影响。
12．在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述错误的是(　　)

A．曲线乙表示二氧化锰的催化作用，曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性
B．曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，曲线甲与曲线丙对照能反映酶具有专一性
C．曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性
D．曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物
解析：选A　酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高，由图分析，催化效率丙>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<0，该细胞内有机物总量将减少。
7．(2018·中原名校联考)如图的纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。（不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同）下列说法正确的是(　　)
A．若A代表O2吸收量，可以判断从D点开始进行光合作用
B．若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0
C．若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点不移动
D．若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8
解析：选B　若A代表O2吸收量，可以判断从D点之前开始进行光合作用；若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0；若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点左移；若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8＋4＝12。
8．为研究多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响，某生物兴趣小组做了实验研究，实验结果如图所示，实验数据为植株在不同条件下CO2的吸收速率(mg/h)。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．图中影响马铃薯植株光合速率的因素有CO2浓度和温度
B．在弱光、CO2浓度为0.03%、20 ℃条件下，马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无O2产生
C．马铃薯植株在适当遮阴、CO2浓度为0.03%、40 ℃条件下，光照强度不是限制因素
D．实验中马铃薯植株CO2固定速率最大所需的条件是全光照、CO2浓度为1.22%和35 ℃
解析：选D　曲线图纵轴的CO2吸收速率表示净光合速率，而CO2固定速率表示总光合速率(净光合速率＋呼吸速率)，黑暗条件下的曲线表示不同温度下的呼吸速率，对比可知全光照、CO2浓度为1.22%、35 ℃时，植株总光合速率(CO2固定速率)最大。
9．下图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图判断错误的是(　　)

A．在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象
B．曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关
C．导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是土壤含水量
D．适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度
解析：选C　分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象；分析曲线图可知，曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关；导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是光照强度的变化；分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度。
10．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是(　　)
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9 mg
5.6 mg
3.8 mg
A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg
C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为0.7 mg
解析：选B　丙瓶不透光，里面的浮游植物只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质；在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9－3.8＝1.1(mg)；乙瓶中由于浮游植物进行光合作用使氧气增多，二氧化碳减少，而丙瓶生物只能消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为净光合作用释放＋呼吸作用消耗＝5.6－4.9＋1.1＝1.8(mg)。
11．(2018·淮南质检)下图为不同种植物的光补偿点和光饱和点的相对值(其他环境条件适宜)，下列叙述正确的是(　　)

A．植物Ⅰ在光补偿点时，叶肉细胞不释放氧气
B．突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中C3生成量减少
C．适当提高温度可以提高植物Ⅱ的光饱和点
D．最适宜在树林下套种的是植物Ⅲ
解析：选B　植物Ⅰ在光补偿点时，整株植物光合速率等于呼吸速率，但其叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，会释放氧气；突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中ATP和[H]合成减少，还原C3生成C5减少，随后CO2与C5结合生成C3的量也减少；本实验数据是在适宜温度条件下测得的，升高温度不利于光合作用的进行，故光饱和点应下降；树林下光照强度较低，植物Ⅱ光补偿点低，最适宜在树林下套种。
12．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，其他条件相同且适宜，分别置于四种不同温度下(t1 温度
气体变化值　　　　
t1
t2
t3
t4
光照下O2的增加值
2.7
6.0
16.0
13.0
黑暗下O2的消耗值
2.0
4.0
8.0
13.0
A．在实验的温度范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而升高
B．在t3温度实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量是细胞呼吸消耗O2量的3倍
C．光照条件下，t4温度时装置内O2的生成量与细胞呼吸消耗的O2量不相等
D．在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量均大于0
解析：选D　由表格显示，在实验的温度范围内，随着温度的升高，黑暗下O2的消耗值增多，呼吸作用强度增强；在t3实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量的相对值为16＋8＝24，是细胞呼吸消耗O2量的3倍；表格显示，t4温度光照下O2的增加值是净光合量，而不是生成量，在t4条件下，其生成量大于细胞呼吸的消耗量；在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量在t1、t2、t3时均大于0，而在t4时等于0。
二、非选择题
13．(2018·江西名校联考)“玫瑰香”草莓享誉全国，为提高产量和质量，科研人员进行如下实验：
实验一：选取生长良好的草莓幼苗进行光照和遮阴处理，并对两种环境下幼苗的光合色素含量测定。
实验二：将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗分别置于pH为a、b、c、d和e的培养液中培养，其他条件适宜。培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片光合速率、呼吸速率，结果如图：

(1)实验一中所测定的吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括_______，这些物质分布在______________(填具体结构)，测定色素含量前，需要提取色素，提取的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、________、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。
(2)草莓光反应产生的[H]与叶绿体基质中的________反应生成(CH2O)，本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定CO2________来计算净光合速率。
(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的__________改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中加入________________，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。
(4)若pH为a时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于_____h(保留整数)。
解析：(1)吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)，这些物质分布在(叶绿体)类囊体的薄膜，提取色素的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、碳酸钙、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。(2)光反应产生的NADPH等与叶绿体基质中的三碳化合物(C3)反应生成(CH2O)，该过程称为三碳化合物的还原，本实验除了通过测定O2释放量，还可以通过测定CO2的吸收量来计算净光合速率。(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的pH改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中含有根部呼吸作用产生的CO2，故加入溴麝香草酚蓝，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。(4)若pH为a时，净光合速率为150，呼吸速率为200，水稻幼苗要正常生长，则白天积累的有机物的量要大于夜间消耗的有机物，假设每天适宜的光照时间为X小时，则150X＞200×(24－X)，X＞13.7 h，则每天适宜的光照时间不少于14 h。
答案：(1)类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)　(叶绿体)类囊体的薄膜(或基粒、类囊体)　碳酸钙(CaCO3)　(2)三碳化合物(C3)　吸收量　(3)pH　溴麝香草酚蓝水溶液　(4)14
14．(2018·西安调研)图1表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证(CH2O)的合成顺利进行；图2表示光照强度对玉米光合速率的影响。回答下列问题：

(1)图1中过程①是____________，物质A是__________，过程②的进行还需要________等物质参与。
(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量__________。
(3)图2中当光照强度从20 klx增加到25 klx，玉米CO2吸收速率没有发生变化，这主要受到图1中过程________(填序号)的限制；当光照强度为15 klx时，玉米每小时能固定________ mL的CO2。
(4)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而此时玉米光合速率基本不受影响，其原因是玉米________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据光合作用暗反应中的物质变化可以判断，图1维管束鞘细胞中①过程表示CO2的固定，A为三碳化合物；②过程(三碳化合物的还原)需要光反应提供[H]和ATP。(2)在光合作用过程中，某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，CO2浓度下降，短时间内C3含量减少，C5的含量增加。(3)光强达到饱和后CO2浓度是限制光合速率的主要外界因素，植物呼吸速率＝50 mL/h，光照强度为15 klx时，净光合作用吸收CO2的速率＝150 mL/h，玉米光合作用固定CO2速率＝150＋50＝200 mL/h。(4)由于玉米叶肉细胞存在通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞的机制，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，所以叶片气孔开度下降时，玉米光合速率基本不受影响。
答案：(1)CO2的固定　C3化合物　[H]和ATP
(2)增加　(3)①　200　(4)CO2　有“CO2泵”(维持维管束鞘细胞内有较高CO2浓度)
15．(2018·泉州市一模)为探究油菜素内酯(BRs，一种植物激素)能否缓解弱光对番茄光合作用的影响，研究人员设计了A、B、C、D四组实验，实验处理及检测番茄叶片Rubisco(一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶)活性、Rubisco基因表达量、净光合速率所得结果如下：
组别
处理
Rubisco活性
Rubisco基因表达量
净光合速率
A组
自然光照
100%
100%
100%
B组
自然光照，叶面喷施一定浓度BRs
98.3%
102%
99.2%
C组
弱光照(25%自然光照)
58.4%
35.0%
57.2%
D组
弱光照(25%自然光照)，叶面喷施相同浓度BRs
89.2%
71.0%
72.0%

请回答：
(1)Rubisco在番茄叶肉细胞的______________中发挥催化作用。
(2)比较________组实验结果，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。
(3)自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs________(填“促进”“抑制”或“基本不影响”)番茄光合作用；A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高______________________________，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。
解析：(1)Rubisco是一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶，因此其在叶绿体基质中发挥催化作用。(2)A和C组或B和D组是一组对照实验，A、B组是自然光照，C、D组是弱光组，可以发现弱光条件下，Rubisco活性相对值较小，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。(3)A、B两组比较可知：自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值相差不大，因此可以说明叶面喷施一定浓度BRs基本不影响番茄光合作用。A、C两组比较发现：弱光条件下，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值较小。但是C、D两组实验结果相比表明，叶面喷施相同浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值有所提高，因此综合A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。
答案：(1)叶绿体基质　(2)A、C(或“B、D”)　(3)基本不影响　Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)
单元综合

以元素转移为线索，串联光合作用与细胞呼吸
1.光合作用与细胞呼吸过程图解

2．结合上图分析较强光照下，放射性元素的转移过程
提供的标记物
最先出现放射性的物质
最终出现放射性的物质
“对18O的示踪分析”的注意点
18O2
水(①途径)
①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸
如果分析“首先出现在”“短时间出现在”，一般是要求我们分析第一步反应，不必沿箭头所指路线过多分析；如果是分析“在哪些物质中出现”，则需要我们沿箭头所指路线将所有可能出现的情况分析出来
HO
氧气(④途径) 水(蒸腾作用)
④→氧气→⑦→①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸
C18O2
三碳化合物(⑤途径)
(一)⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸；
(二)⑤→水→⑥→④→氧气
14CO2
三碳化合物(⑤途径)
⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸

[对点落实]
1．下列是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述错误的是(　　)
A．提供15N标记的氨基酸给细胞，粗面内质网上的核糖体和游离核糖体均可能出现放射性
B．给水稻提供14CO2，则14C的转移途径大致是：14CO2→14C3→(14CH2O)
C．给水稻提供C18O2，则产生18O2必须依次经历光合作用、有氧呼吸、再一次光合作用
D．小白鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到HO，呼出的二氧化碳也可能含有18O
解析：选C　粗面内质网上的核糖体和游离的核糖体都是将氨基酸合成蛋白质的场所；光合作用暗反应中C原子的转移途径是CO2→C3→(CH2O)；给水稻提供C18O2，经光合作用会产生HO，HO再参与光反应即可产生18O2；小白鼠只能进行呼吸作用，吸入18O2后，经有氧呼吸第三阶段可产生HO，HO参与有氧呼吸第二阶段，可以产生C18O2。
2．(2016·浙江高考)下面是关于植物光合作用的问题。请回答：
(1)光反应发生在叶绿体的____________中，H2O在光反应中裂解为___________。
(2)若以14CO2作为光合作用的原料，在卡尔文循环中首先出现含14C的三碳化合物是________。该三碳化合物在NADPH的氢和ATP的______________等物质存在的情况下，被还原为三碳糖磷酸。
(3)给某植物提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O是由于________________________________________________________________________，
HO又作为原料参与了光合作用之故。
(4)植物光合作用光饱和点可通过测定不同________下的光合速率来确定。在一定条件下，某植物在温度由25 ℃降为5 ℃的过程中光饱和点逐渐减小，推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度________(选填：＜、≤、＝、≥、＞)25 ℃。
解析：(1)光反应发生在叶绿体的类囊体膜中，H2O在光反应中裂解为H＋、O2和电子。(2)卡尔文循环中首先是1分子CO2在酶的催化作用下与1分子五碳糖(RuBP)结合，形成1个六碳分子，这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子(即3­磷酸甘油酸)。然后每个三碳酸分子接受来自NADPH的氢和ATP的磷酸基团形成三碳糖磷酸。(3)给某植物提供C18O2和H2O，光合作用过程中18O的去路是6C18O2＋12H2O―→C6HO6＋6O2＋6HO，其中产物HO又作为光反应的原料，在水的光解中产生18O2。(4)光饱和点是指达到最大光合速率时的最低光强度，因此测定光饱和点时需要测定在不同光强度下的光合速率。在一定条件下，某植物在温度由25 ℃降为5 ℃的过程中，光饱和点逐渐减小，推测该植物在光照充足时光合作用的最适温度应该不低于25 ℃。
答案：(1)类囊体膜　H＋、O2和电子　(2)三碳酸　磷酸基团　(3)C18O2中的部分氧转移到HO中
(4)光强度　≥

光补偿点与光饱和点及其移动问题

1．光补偿点的两种生理状态
(1)整个植株：光合作用强度＝呼吸作用强度。
(2)叶肉细胞：光合作用强度＞呼吸作用强度。
2．环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
(1)光补偿点的移动：
①呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。
②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
(2)光饱和点的移动：相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
[对点落实]
3.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30 ℃，右图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和CO2浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(　　)
A．下移、右移、上移　　　 B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移
解析：选C　图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(d点)时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即b点左移。

有关光合作用中的计算问题
1.物质的量换算法
根据光合作用总化学方程式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O，可知：
绿叶吸收CO2的量∶释放O2的量∶合成C6H12O6的量＝6∶6∶1，因此，已知绿叶吸收的CO2的量(m)或释放的O2的量(n)，就可以迅速求出C6H12O6的量(w)或质量(G)。即：w＝m/6＝n/6，G＝(m/6)×180＝30m。
注：此处的“量”指的是“物质的量”。
2．线段分析计算法
在绿叶圆片的称干重实验或黑白瓶实验中，有时会出现总光合速率与净光合速率相混淆的情况，极易出错，如果使用线段分析计算的方法，问题就变得简单多了。
[例1]　将同一菠菜叶片用打孔器打成叶圆片若干，分组进行如下实验。已知叶片实验前，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即再光照1 h(光照强度相同)，再测其质量变化，得到如下结果：
组别
甲
乙
丙
丁
温度(℃)
27
28
29
30
暗处理后质量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后与暗处理前质量变化(mg)
＋3
＋3
＋3
＋1
参与光合作用的酶的最适温度约为________，温度为30 ℃时叶片总光合速率为________。
[分析]　
解答本题的关键是明白光照后的净光合作用量是从暗处理之后开始积累的，而题目已知的条件是光照后与暗处理前质量的变化，直接计算总光合速率时很容易错把净光合作用量当成总光合作用量。而用线段分析计算法就不会犯此错误了。假设暗处理前(A点)叶圆片的质量为W，暗处理1 h后(AB段)的质量变化为M，即呼吸速率；再给1 h光照(CE段)叶圆片积累的总量是N，即净光合速率，则光照后与暗处理前(DE段)的质量变化为X＝N－M，线段关系如上图所示，所以净光合速率(N)＝X＋M，总光合速率＝X＋2M。上图可以转换成：
组别
甲
乙
丙
丁
温度(℃)
27
28
29
30
净光合速率(mg/h)
4
5
6
2
总光合速率(mg/h)
5
7
9
3
因此，参与光合作用的酶的最适温度约为29 ℃；温度为30 ℃时叶片总光合速率为3 mg/h。
[答案]　29 ℃　3 mg/h
3．利用坐标曲线计算
在已知光合速率与自变量的关系表格的情况下，要求我们计算出未列出表格内的数据。这时我们可以利用表格数据作坐标曲线，然后再根据曲线的变化规律求出未列入表格中的数据。
[例2]　在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合速率，结果见下表。表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量。
光照强度(klx)
1.0
3.0
5.0
7.0
8.0
10.0
光合速率[CO2 mg/ (100 cm2叶·h)]
－2.0
＋2.0
＋6.0
＋10.0
＋12.0
＋12.0

回答下列问题：
(1)该植物叶片的呼吸速率是__________[CO2 mg/(100 cm2叶·h)]。
(2)在光照强度为________klx时，该植物叶片光合作用合成量和呼吸作用消耗量相等。
[分析]　在回答绿叶呼吸速率时，首先要根据表格中的数据绘制坐标曲线，然后将曲线延长至与纵轴相交，交点所代表的值即呼吸速率；另外，曲线在2 klx时与横轴相交，说明此时的呼吸速率与光合速率相等。

[答案]　(1)4　(2)2
4．还原光合作用或细胞呼吸曲线进行计算
在只给定了曲线的情况下，要根据图示条件去计算时，往往可以通过还原未知问题的曲线来回答。
[例3]　以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。下列分析正确的是(　　)

A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时的相等
B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等

[分析]　在此题中只提供了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率，如题图所示。如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢？我们可以利用总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率还原出总光合速率的曲线(如右图所示)，再来回答题中问题就非常容易了。当然，在只提供了总光合速率和净光合速率曲线的情况下，同样可以利用此方法还原出呼吸速率的曲线。依此类推，在已知总光合速率和呼吸速率曲线的情况下可还原出净光合速率曲线，然后依照题目所提出的问题进行解答、计算。
[答案]　A
[单元综合检测]
一、选择题
1．下列有关酶与ATP的相关叙述错误的是(　　)
A．绝大多数酶合成的场所是核糖体，部分酶的合成场所是细胞核
B．葡萄糖进入小肠上皮细胞时会使胞内ADP的产生量增加
C．与正常细胞相比，癌细胞中与糖蛋白合成有关的酶的活性明显偏低
D．能产生ATP的细胞一定能产生酶，能产生激素的细胞一定能产生酶
解析：选D　绝大多数酶是蛋白质，其合成场所是核糖体，少数酶是RNA，可在细胞核内合成。葡萄糖进入小肠上皮细胞的运输方式为主动运输，需消耗ATP，使胞内ADP的产生量增加。与正常细胞相比，癌细胞表面的糖蛋白减少，可推出其细胞内与糖蛋白合成有关的酶的活性明显偏低。能产生ATP的细胞不一定能产生酶，如哺乳动物的成熟红细胞能产生ATP，但不能产生酶。
2．下列过程能使细胞中ADP产生量增加的是(　　)
A．甘油通过细胞膜进入细胞
B．线粒体中[H]与O2结合生成水
C．叶绿体基质中C3合成葡萄糖
D．细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸
解析：选C　ADP产生量增加即消耗ATP的过程。甘油的跨膜运输属于自由扩散，不耗能；线粒体中[H]与O2结合生成水以及细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸均可合成ATP；叶绿体基质中C3合成葡萄糖时需消耗ATP。
3．酚氧化酶使无色的酚氧化生成褐色的物质，是引起去皮的梨和苹果褐变的最主要因素。下列相关叙述正确的是(　　)
A．梨和苹果发生褐变后酚氧化酶立即被灭活
B．酚氧化酶为梨和苹果发生褐变提供能量
C．高温可以破坏酚氧化酶的空间结构使酶永久失活
D．组成酚氧化酶的基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸
解析：选C　酶是生物催化剂，反应前后数量、化学性质不变，可以重复使用；酚氧化酶是催化剂，可以降低梨和苹果发生褐变过程所需要的活化能；酚氧化酶的化学本质是蛋白质，高温会破坏蛋白质的空间结构，使之变性，不可恢复；组成酚氧化酶的基本单位是氨基酸。
4．(2018·长沙质检)科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是(　　)
A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗
B．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自呼吸作用
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定
解析：选A　在黑暗中，蚜虫合成ATP时所需的能量来源于呼吸作用(包括有氧呼吸和无氧呼吸)，因此正常情况下会伴随着O2的消耗；根据题意可知，蚜虫合成ATP时所需能量不仅来自呼吸作用，还可来自类胡萝卜素吸收的光能；蚜虫做同一强度的运动时，无论在阳光下还是在黑暗中，ATP的消耗量是一样的；虽然蚜虫ATP含量阳光下比黑暗时多，但是两种环境中都会发生ATP与ADP的相互转化并且处于动态平衡当中，故其体内的ATP含量相对稳定。
5．(2017·广元二模)细胞中许多结构能产生[H]与ATP。下列关于 [H]和ATP的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体内的[H]来自水，[H]用于还原C3
B．线粒体内的[H]部分来自丙酮酸，[H]用于还原氧气
C．叶绿体、线粒体内产生的ATP均可用于植物的各种生命活动
D．适宜光照下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都含有ATP合成所需的酶
解析：选C　叶绿体内[H]来自水的光解，用于还原C3；线粒体内的[H]一部分来自葡萄糖的分解，一部分来自丙酮酸和水反应的过程，两过程产生的[H]用于还原氧气生成水；叶绿体中产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他生命活动；叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质中都含有与合成ATP相关的酶，都能产生ATP。
6．(2017·潍坊期末)如图表示可在植物细胞内发生的一些生理过程，下列分析错误的是(　　)

A．不同条件下发生a过程的场所可能不同
B．a、c、d均发生在生物膜上
C．在光照充足的条件下a＜b，c＜d
D．根尖分生区细胞内能发生a、c过程
解析：选B　a过程为细胞呼吸，不同条件下发生a过程的场所可能不同，有氧时发生在细胞质基质和线粒体中，无氧时发生在细胞质基质中。在生物膜上发生的生理过程是d光反应(场所是叶绿体的类囊体膜上)和c有氧呼吸的第三阶段(线粒体内膜)；b暗反应过程发生在叶绿体基质中，a有氧呼吸的第一、第二阶段场所是细胞质基质和线粒体基质。在光照充足，条件适宜的情况下，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以a＜b，c＜d。根尖分生区细胞内不含叶绿体，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，所以能发生a、c过程。
7.突变酵母的发酵效率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程，相关叙述错误的是(　　)
A．突变酵母在细胞质基质中可产生[H]
B．突变酵母在缺氧时可以产生酒精和CO2
C．氧气充足时，突变酵母增殖速率小于野生型酵母
D．氧气充足时，突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
解析：选D　突变酵母不能进行有氧呼吸，在细胞质基质中进行无氧呼吸可产生[H]。突变酵母在缺氧和氧气充足时都可以产生酒精和CO2。氧气充足时，突变酵母也只能进行无氧呼吸，增殖速率小于野生型酵母，其产生ATP的场所是细胞质基质。
8．(2018·泰安一模)用α、β、γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A­Pα～Pβ～Pγ)，下列叙述正确的是(　　)
A．ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分可用于DNA的复制
B．ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分可用于基因的转录
C．ATP含有三个高能磷酸键，都能为生命活动提供能量
D．ATP的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体光反应中水的分解
解析：选B　ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，因此可用于DNA的转录，不能用于DNA的复制；ATP含有两个高能磷酸键；ATP的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于各种生命活动，但不能用于光合作用，且叶绿体光反应中水的分解不需要ATP提供能量。
9．下面是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸及其关系的图解，其中A～D表示相关过程，a～e表示有关物质。据图判断相关说法错误的是(　　)

A．A过程表示光反应，它为B过程提供了[H]和ATP
B．C过程进行的场所是线粒体，在其内膜上物质b被利用
C．在黑暗的环境中，物质c可通过叶片的气孔释放到外界
D．若用18O标记物质b，则不会在C6H12O6中出现18O标记
解析：选D　由题干及题图可知，A～D分别表示光反应、暗反应、有氧呼吸第二、三阶段、有氧呼吸第一阶段；a～e分别表示H2O、O2、CO2、[H]、ATP；O2参与有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜；黑暗环境仅能进行呼吸作用，CO2可通过叶片的气孔释放到外界；用18O标记O2后，经“18O2→H218O→C18O2→C6HO6”途径可在C6H12O6中出现18O。
10．某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究(均在最适温度下进行)，结果如图所示。相关分析合理的是(　　)

A．由图1可见呼吸底物为葡萄糖、O2浓度为a时，O2的吸收量等于CO2的释放量
B．图1中d～e段CO2的释放量有所下降可能是由于温度抑制了酶的活性
C．由图2可见乙品种比甲品种呼吸速率低，且乙品种比甲品种更适于生长在弱光环境中
D．图2中f点时甲的叶肉细胞中消耗ADP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
解析：选C　无氧呼吸不吸收O2，只释放CO2，底物为葡萄糖时有氧呼吸吸收的O2量和释放的CO2量刚好相等，O2浓度为a时，无氧呼吸和有氧呼吸CO2释放量相等，则O2的吸收量等于总CO2释放量的1/2；因研究是在最适温度下进行的，故图1中d～e段CO2的释放量有所下降的原因不可能是温度抑制了酶的活性；图2中，分析曲线与纵轴的交点可知，乙品种比甲品种的呼吸速率低，且乙品种在较小的光照强度下其光合速率即达到最大值，故品种乙更适于生长在弱光环境中；图2中甲的叶肉细胞在f点只进行呼吸作用，故消耗ADP产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体。
11.保卫细胞吸水时，气孔张开；保卫细胞失水时，气孔闭合(如图1所示)。为探究影响气孔开闭的因素，某同学制片观察四组经不同处理的蚕豆叶片的下表皮的气孔开闭情况，并记录实验结果(如图2所示)。下列相关分析合理的是(　　)

A．本实验探究光照、pH、无机盐离子(K＋或Na＋)等因素对蚕豆叶片气孔开闭的影响
B．乙组保卫细胞在KCl溶液中失水或吸水所消耗的ATP比甲组的多
C．通过甲、乙、丁三组对比可知，K＋抑制气孔开放，光照促进气孔开放
D．夏季中午保卫细胞气孔关闭会导致叶肉细胞中的C3含量增加
解析：选A　甲组和乙组的自变量是光照，甲组和丙组的自变量是pH，甲组和丁组的自变量是无机盐离子(K＋或Na＋)的类型，因变量都是气孔开闭情况。结合题干信息和图2可知，本实验的目的是探究光照、pH、无机盐离子(K＋或Na＋)等因素对蚕豆叶片气孔开闭的影响；水分子进出细胞的方式是自由扩散，不需要消耗ATP；通过甲、丁两组对比可知，K＋促进气孔开放，通过甲、乙两组对比可知，光照促进气孔开放；夏季中午保卫细胞气孔关闭会导致叶片对CO2的吸收减少，而CO2吸收减少会影响暗反应中CO2的固定，从而导致叶肉细胞中C3的含量减少。
12．研究人员在相同且适宜的温度条件下分别测定了两个作物品种S1、S2的光饱和点(光饱和点是达到最大光合速率所需的最小光照强度)。当增加环境中CO2浓度后，测得S1的光饱和点没有显著改变，S2的光饱和点显著提高。下列叙述错误的是(　　)
A．S1的光饱和点不变，可能是因为原条件下光反应产生的[H]和ATP不足
B．S1的光饱和点不变，可能是因为原条件下CO2浓度未达到饱和
C．S2的光饱和点提高，可能是因为原条件下光反应产生的[H]和ATP未达到饱和
D．S2的光饱和点提高，可能是因为原条件下CO2浓度未达到饱和点
解析：选B　光饱和点时限制植物光合作用的主要环境因素是温度、CO2浓度等。增加环境中CO2浓度后，测得S1的光饱和点没有显著改变，可能的原因是原条件下光反应产生的[H]和ATP不足，也可能是因为原条件下CO2浓度已经达到饱和。增大CO2浓度后，S2的光饱和点提高，可能是因为增大CO2浓度后暗反应速率加大，需要消耗更多的[H]和ATP，即可能的原因是原条件下CO2浓度不足，还没有达到CO2饱和点，或者原条件下光反应产生的[H]和ATP未达到饱和。
二、非选择题
13．(2017·安庆期末)图中Ras蛋白是分布在细胞膜上的一种蛋白质。已知Ras 蛋白与信号转导有关，Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态。当细胞外存在信号分子时，Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，从而由失活态向活化态转变，最终实现将胞外信号向胞内传递。

(1)当胞外信号分子作用于细胞膜表面，而导致细胞内产生新的信号传递，体现了细胞膜的____________________功能；被胞外信号分子作用的细胞称为______________。Ras蛋白合成后，还需经过____________和____________的加工。
(2)GTP与ATP结构相似，结构简式G－P～P～P中G的名称为______________；GTP不仅参与信号的传递，也可以作为细胞内合成RNA 分子的原料来源之一，则GTP需丢失____________个Pi后方可参与RNA的合成。蛋白质生物合成时需要GTP水解为GDP直接提供能量，但ATP被称为“能量通货”，最合理的解释是_____________________________。
解析：据图分析，细胞外存在信号分子时，无活性的Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，从而使得Ras蛋白由失活态向活化态转变，最终实现将胞外信号向胞内传递。(1)细胞膜上的受体结合细胞外的信息分子，体现了细胞膜在细胞间信息交流的作用；信号分子作用的细胞被称为靶细胞。Ras蛋白为细胞膜上的蛋白质，在核糖体合成的多肽链还需要通过内质网和高尔基体的加工。(2)GTP与ATP结构相似，ATP的A为腺苷，因而G为鸟苷；GTP参与RNA的形成，而RNA的基本单位只含一个Pi，因此要脱掉2个Pi；ATP被称为“能量通货”的原因是细胞内更多的生命活动由ATP直接提供能量。
答案：(1)细胞间信息交流　靶细胞　内质网　高尔基体
(2)鸟苷　2　细胞内更多的生命活动由ATP直接提供能量
14．(2018·新乡模拟)下表是对甲、乙两种高等植物设计实验所测得的相关数据(温度和CO2浓度等条件均相同且适宜)。请分析表格数据回答下列问题：

光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)
光合速率达到最大值时的最小光照强度(klx)
光合速率达到最大值时CO2吸收速率[mg/(100 cm2·h)]
黑暗条件下CO2释放速率[mg/(100 cm2·h)]
甲植物
1
3
12
6
乙植物
3
9
30
14
(1)本实验的自变量是____________________。
(2)甲、乙两植物相比，________植物更适合在较强光照下生长。
(3)当光照强度为1 klx时，乙植物的光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率，若将甲植物从光照强度为1 klx的环境中移至光照强度为3 klx的环境中，甲植物光合作用所需CO2来源于____________________________________。
(4)当光照强度为3 klx时，与乙植物相比较，甲植物的实际光合速率较________(填“大”或“小”)，此时甲、乙两植物固定CO2速率的差为________mg/(100 cm2·h)。
解析：(1)由题意知，该实验的自变量是光照强度和植物的种类，温度和CO2浓度属于无关变量。(2)由于乙植物的光补偿点和光饱和点较高，因此乙植物更适合在较强光照下生长。(3)表格中数据显示，乙植物的光补偿点为3 klx，因此当光照强度为1 klx时，乙植物的光合速率小于呼吸速率。若将甲植物从光照强度为1 klx的环境中移至光照强度为3 klx的环境中，光照强度增大，光合速率大于呼吸速率，因此甲植物光合作用所需的CO2来源于进行呼吸作用的细胞的线粒体和从外界吸收。(4)当光照强度为3 klx时，甲植物的实际光合速率是12＋6＝18[mg/(100 cm2·h)]，该光照强度是乙植物的光补偿点，乙植物实际光合速率是14 mg/(100 cm2·h)，所以与乙植物相比，甲植物的实际光合速率较大；甲、乙两植物固定CO2速率的差为18－14＝4[mg/(100 cm2·h)]。
答案：(1)光照强度、植物种类　(2)乙　(3)小于　进行呼吸作用的细胞的线粒体和环境中(气孔吸收的)　(4)大　4
15．(2018·廊坊模拟)为研究油茶叶片与果实关系对叶片光合作用及果实产量的影响，研究者进行了系列实验。
(1)油茶叶片利用光反应产生的________将C3转化为有机物，运输至油茶果实积累，叶片为“源”，果实是“库”。
(2)研究者对油茶植株进行了处理，处理及结果如图1所示。

①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面向阳生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越________，叶片的净光合速率越高。
③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了________调节，为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的________。
(3)为了探究不同位置源叶光合产物的分配规律，研究者进一步实验，处理及结果如图2和如表所示。
处理
13C含量/mg
果壳
种仁
果实总量
标记上枝叶
2.93
26.02
28.95
标记中枝叶
11.44
27.47
38.91
标记下枝叶
8.00
8.37
16.37
①研究者用透光性较好的塑料袋套于枝条底端，扎紧、密封袋口，抽出袋中空气，注入浓度为500(μmol·mol－1)的13CO2和除去________的空气，一段时间后，分别检测标记上枝叶、中枝叶、下枝叶时________的13C含量。
②实验结果表明：__________________________________________________。
③若需要对图2中的枝叶进行修剪，最好剪去________。
(4)研究者想进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律，请在图3中绘制实验设计方案。
解析：(1)光合作用的光反应为暗反应提供[H]和ATP，用于三碳化合物的还原。(2)①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面向阳生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是保证各组叶片得到充足且相同强度的光照。②根据图示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越大，叶片的净光合速率越高。③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升
高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了反馈调节，为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的果实最初的重量。(3)①为了检测到C的运输途径，可以标记二氧化碳中C元素，但要排除空气中二氧化碳，以防干扰实验结果，因此注入浓度为500 μmol·mol－1的13CO2和除去CO2的空气。一段时间后，分别检测标记上枝叶、中枝叶、下枝叶时果壳、种仁的13C含量。②根据表格中的数据分析可知，中枝叶(与果实距离最近的叶片)光合产物分配到果实中的总量最高(且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳)。③根据表格中数据发现下枝叶中的光合产物分配到果仁的总量较少，因此若需要对图2中的枝叶进行修剪，最好剪去下枝叶。(4)进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律具体实验设计方案见答案。
答案：(1)ATP和[H]
(2)①保证各组叶片得到充足且相同强度的光照　②大　
③反馈　果实重量
(3)①CO2　果壳、种仁　②中枝叶(与果实距离最近的叶片)光合产物分配到果实中的总量最高(且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳)　③下枝叶
(4)

第四单元细胞的生命历程
第一讲细胞的增殖

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过理解细胞周期的概念和有丝分裂的基本过程，能够掌握细胞周期的动态变化和物质准备过程，并形成生命在于运动的观点
理性思维
通过归纳有丝分裂过程中物质或结构的变化规律和相关曲线变式分析，培养利用逻辑思维分析问题的能力，利用数学知识解答问题的能力

[基础知识·系统化]
知识点一　细胞生长与细胞周期
1．细胞不能无限长大的原因

2．细胞周期

知识点二　细胞的有丝分裂
1．有丝分裂过程

2．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别

3．细胞有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
知识点三　细胞的无丝分裂

[基本技能·问题化]
1．回答下列与细胞生长与细胞周期有关的问题
(1)判断下列哪些细胞具有细胞周期：
A．根尖分生区细胞 B．植物形成层细胞　C．神经细胞　D．人表皮细胞　E．哺乳动物成熟红细胞　F．干细胞
G．生发层细胞　H．洋葱表皮细胞　I．浆细胞
①具有细胞周期的是：A、B、F、G(填序号)。
②判断的理由：这些细胞都是连续分裂的细胞。
(2)图中按箭头方向表示一个完整细胞周期是B→B(或B→A→B)。其中B→A表示分裂间期，A→B表示分裂期。
(3)据下表分析：
细胞
分裂间期
分裂期
细胞周期
十二指肠细胞
13.5
1.8
15.3
肿瘤细胞
18.0
0.5
18.5
成纤维细胞
19.3
0.7
20.0
若用上述三种细胞观察细胞的有丝分裂，应选择十二指肠细胞。原因是细胞周期中分裂期相对较长。
2．高等植物有丝分裂的时期及其图像主要特点(连线)

3．据下面三幅不同生物细胞有丝分裂图回答问题

(1)A图表示植物细胞(填“动物细胞”或“植物细胞”)。理由是：①具有细胞壁，②无中心体。
(2)B图细胞处于分裂期的后期，图中有染色单体条。该图与它的前一时期相比，相同的是核DNA分子数，不同的是染色体数。
(3)C图表示的是动物细胞进行有丝分裂的后期，此期细胞内发生的主要变化是着丝点分裂，染色单体分开成为两条子染色体，在纺锤丝牵引下移向细胞两极。

考点一细胞增殖的周期性

1．理清细胞周期的两大时期
(1)分裂间期：
①G1期(DNA合成前期)：主要合成RNA和蛋白质，DNA数为2n。
②S期(DNA合成期)：完成DNA复制，DNA数为2n→4n。
③G2期(DNA合成后期)：主要合成蛋白质，DNA数为4n。
(2)分裂期(M期)：前期、中期、后期、末期。
2．对有丝分裂细胞周期理解的四点提醒
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，不分裂或暂不分裂的细胞无细胞周期。
(2)不同种类生物的细胞周期有很大差别。
(3)细胞周期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短，因此观察细胞所处时期时，大部分都处于分裂间期。
(4)分裂产生的子细胞的三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂(细胞分化)。
[对点落实]
1．判断有关细胞分裂周期叙述的正误
(1)细胞体积增大，与外界物质交换效率提高(×)
(2)生物所有的细胞都有细胞周期(×)
(3)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同(×)
(4)细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长(×)
(5)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期(√)
(6)发生减数分裂的细胞没有细胞周期(√)
2．(2016·海南高考)下列与细胞周期有关的叙述，正确的是(　　)
A．等位基因的分离发生在细胞周期的分裂间期
B．在植物细胞的细胞周期中纺锤丝出现在分裂间期
C．细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制
D．肝细胞的细胞周期中染色体存在的时间比染色质的长
解析：选C　等位基因的分离发生在减数分裂过程中，减数分裂没有细胞周期；纺锤丝出现在有丝分裂前期；DNA复制需要解螺旋， 染色体高度螺旋化，难以解旋；染色体存在于分裂期，分裂期的时间远小于分裂间期。
[归纳拓展]　与细胞周期相联系的三个重要知识点
基因
突变
在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变
染色体变异
在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞
细胞
癌变
药物作用于癌细胞的分裂间期，使DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖


[典型图示]　细胞周期的四种表示方法
表示方法名称
图形
问题设计
扇形图

A→B→C→A为一个细胞周期(用图中字母和箭头表示)
线段图

a＋b或c＋d为一个细胞周期
坐标图

a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期
柱状图

A：DNA合成前期(G1期)
B：DNA合成期(S期)
C：DNA合成后期(G2期)及分裂期(M期)
[对点落实]
3．科学家用含15N的硝酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，并追踪蚕豆根尖细胞的分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的数据如下，下列据图所做的推测正确的是(　　)

A．在19.3～21.3 h这个时间段，根尖细胞内可发生基因重组现象
B．蚕豆根尖细胞周期中染色体存在的时间比染色质存在的时间长
C．在0～2 h这个时间段，蚕豆根尖细胞的DNA分子结构稳定性最低
D．蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为19.3 h
解析：选D　根尖细胞只能进行有丝分裂，有丝分裂过程中细胞内不会发生基因重组；在细胞分裂过程中，染色质丝螺旋缠绕成染色体，在分裂末期，染色体解螺旋恢复为染色质状，间期也以染色质形成存在，故染色质存在的时间比染色体长；0～2 h时间段细胞处于分裂期，此时不会进行DNA复制，DNA分子结构较稳定；细胞周期是从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止，即为21.3－2＝19.3(h)。
4．下列与细胞周期有关的叙述，正确的是(　　)
A．同源染色体的分离发生在细胞周期的分裂后期
B．细胞周期中染色质形成染色体后，可实现遗传物质的精确分配
C．能进行细胞增殖的细胞都具有细胞周期
D．正常情况下在分裂间期细胞中可发生染色体数目变化
解析：选B　同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期，进行减数分裂的细胞不具有细胞周期；细胞周期中，实现遗传物质精确分配的条件之一是染色质形成染色体；只有连续增殖的细胞才具有细胞周期；正常情况下，在分裂间期细胞主要完成DNA复制和有关蛋白质合成，核DNA含量加倍，而染色体数目不发生变化。
考点二有丝分裂过程和相关结构、物质变化规律

1．关注有丝分裂的五个易混点
(1)处于间期的细胞，核糖体和线粒体的活动都很旺盛。
(2)细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒，且分裂间期的时间远长于分裂期。
(3)只有处于分裂状态的细胞(如分生组织细胞)才能看到染色体，才能作为观察染色体的材料，否则不能作为观察染色体的材料，如成熟植物细胞、人的口腔上皮细胞均不能作为观察染色体的材料。
(4)细胞板是真实存在的结构，赤道板是虚拟的平面，二者不同。
(5)着丝点本身先分裂，之后由纺锤丝牵拉移向细胞两极。
2．理清染色体、染色单体和DNA的关系

①当有染色单体(前、中期)时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2
②当无染色单体(后、末期)时，染色体∶DNA＝1∶1

[对点落实]
1．判断有关细胞分裂叙述的正误
(1)纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期(×)
(2)染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期(×)
(3)赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构(×)
(4)有丝分裂中期，发生联会的同源染色体排列在赤道板上(×)
(5)在植物细胞有丝分裂末期高尔基体参与细胞壁的形成(√)
(6)动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态变化不同(×)
(7)动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成(×)
2．下图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，对图像的描述正确的是(　　)

A．该生物可能是低等植物
B．甲、乙、丙三细胞内染色体、染色单体与DNA分子数比例都为1∶2∶2
C．甲细胞进行中心粒倍增，发出星射线，形成了纺锤体
D．甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
解析：选D　题图所示细胞没有细胞壁应是动物细胞；乙细胞中没有染色单体；中心粒倍增发生在间期，甲细胞中中心粒已经完成了倍增；甲细胞染色体散乱排布且中心粒移向两极，处于有丝分裂前期，乙细胞着丝点分裂染色体数目加倍，处于有丝分裂后期，丙细胞染色体着丝点排列在一个平面上，处于有丝分裂中期。
[类题通法]
(1)动、植物细胞分裂图像的识别：

(2)根据染色体的行为判断有丝分裂各时期：
①染色体散乱排列，无联会现象，有同源染色体→有丝分裂前期。
②着丝点排列在赤道板上，有同源染色体→有丝分裂中期。
③染色体移向两极，每一极都有同源染色体→有丝分裂后期。

1．总结细胞有丝分裂中相关结构的变化规律
细胞结构
变化规律
纺锤体
形成(前期)―→消失(末期)
核膜、核仁
消失(前期)―→重建(末期)
中心体
倍增(间期)―→移向两极(前期)―→平均分配(末期)
2．区分有丝分裂过程中细胞器的作用与分配
(1)与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用：
细胞器名称
细胞类型
作用时期
生理作用
核糖体
动、植物
间期(主要)
有关蛋白质的合成
中心体
动物、低等植物
前期
纺锤体的形成
高尔基体
植物
末期
细胞壁的形成
线粒体
动、植物
整个细胞周期
提供能量

(2)有丝分裂过程中细胞器的分配：
①中心粒经倍增后，均等分配到两个子细胞中。
②线粒体、叶绿体等细胞器随机地分配到两个子细胞中。
3．归纳有丝分裂过程中的“加倍”
成分或结构
时期
原因
DNA
间期
DNA复制
染色体
后期
着丝点分裂
中心体
间期
中心粒倍增
细胞核
末期
新核膜已经形成，细胞质尚未分裂
[对点落实]
3.如图为细胞周期中细胞核的变化，此过程(　　)
A．发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成
B．发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制
C．发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐解体
D．发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗
解析：选C　图中核膜正在消失或者重建，发生在细胞分裂期的前期或者末期，但从染色体的形态上可以看出，一条染色体上含有两条染色单体，这符合前期的特征。
4．下列关于动物细胞增殖及增殖过程的一些数量变化，叙述正确的是(　　)
A．细胞增殖都具有周期性
B．中心粒在前期倍增，成为两组
C．着丝点分裂会导致染色单体消失
D．核DNA随染色体增倍而增倍
解析：选C　减数分裂也是细胞增殖的一种方式，但是没有周期性；中心粒在间期复制倍增，成为两组；着丝点分裂会导致染色单体消失；核DNA在间期DNA复制时倍增，而染色体在有丝分裂后期着丝点分裂时倍增。

[典型图示]
有丝分裂染色体、DNA数量变化曲线及其变式

[问题设计]
(1)图1中①表示有丝分裂中核DNA数量变化曲线，②表示染色体数量变化曲线，其中ab段变化的原因是DNA复制，ef段数量变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
(2)图2表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线，图中ef段表示间期，fg段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂的前期和中期，hi段表示有丝分裂的后期和末期。
(3)图3是图2的变式，在有染色单体时，染色体与核DNA数目之比为1∶2，不存在染色单体的时期，染色体数与核DNA数之比为1∶1。图中BC段表示S期，CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期，EF段为有丝分裂的后期和末期。
(4)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线图，
其中fg(CD)段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期和中期。
(5)请在右图中画出有丝分裂间期染色体数量变化曲线。
答案：

[对点落实]
5．下图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂染色体行为变化示意图，图1和图2为DNA含量变化图。有关叙述错误的是(　　)

A．甲图对应图1中曲线的CD段，对应图2中曲线的FG段
B．乙图为细胞分裂后期图，这一时期两曲线有不同的变化
C．甲图所示变化在光学显微镜下难以观察到
D．观察组织细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期
解析：选D　甲图表示染色体的复制，DNA含量加倍，对应图1中曲线的CD段，对应图2中曲线的FG段；有丝分裂后期每条染色体上DNA含量减少一半，但一个细胞中核DNA含量没有减少；染色体复制发生在间期，在光学显微镜下观察不到；在显微镜下不能观察到细胞有丝分裂的动态变化，因为材料经解离后，细胞已经死亡。
6．如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述错误的是(　　)

A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B．图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C．图2中a对应图1中的AB段，c对应图1中的EF段
D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
解析：选C　图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期，中期是观察染色体形态和数目的最佳时期；图1中DE段形成的原因是着丝点分裂，此时细胞中染色体数目加倍，但核DNA含量不变；图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c时期染色体与核DNA的量比a时期减少一半，对应图1中的AB段；图2中d表示染色体∶DNA＝2∶1，有丝分裂过程中这种情况不存在。
[类题通法]　柱状图中有丝分裂各时期的判断方法

(1)根据染色单体变化判断各时期：
有无染色单体
时期
对应图示
有
G2期、前期、中期
甲图
无
后期、末期
乙图
G1期
丙图

(2)根据比例关系判断各时期：
DNA∶染色体∶染色单体
时期
对应图示
4N∶2N∶4N
G2期、前期、中期
甲图
4N∶4N∶0
后期、末期
乙图
2N∶2N∶0
G1期
丙图

[真题集训——验能力]
1．(2016·浙江高考)下列关于高等动物细胞增殖的叙述，错误的是(　　)
A．有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制
B．细胞周期的G2期已经形成了1对中心体，在有丝分裂前期形成纺锤体
C．染色体数为2n＝24的性原细胞进行减数分裂，中期Ⅱ染色体数和染色体DNA分子数分别为12和24
D．若在G2期某染色质的1个DNA分子发生片段缺失，则该细胞有丝分裂产生的2个子细胞均含有该异常DNA
解析：选D　有丝分裂间期与减数分裂前的间期，都进行1次DNA复制。动物细胞中心体的复制发生在分裂间期的G2期，有丝分裂前期从细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。染色体数为24的性原细胞在减数第二次分裂中期(中期Ⅱ)时，染色体数为12，染色体DNA分子数为24。分裂间期的G2期DNA已经完成复制，若此时某染色质的1个DNA分子发生片段缺失，说明该染色质的一个DNA分子正常、另一个DNA分子异常，则该细胞经有丝分裂产生的2个子细胞，一个含有正常DNA，另一个含有异常的DNA。
2．(2015·浙江高考)下列有关细胞周期和细胞分裂的叙述，正确的是(　　)
A．不同生物的细胞大小和数目不同，但细胞周期长短相同
B．同一生物各种组织的细胞周期长短相同，但G1、S、G2和M期长短不同
C．若在G2期加入DNA合成抑制剂，则有丝分裂前期每条染色体仍含有2条染色单体，子细胞染色体数目与母细胞的相同
D．减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对，每条染色体含有4条染色单体，子细胞染色体数目为母细胞的一半
解析：选C　不同生物的细胞大小和数目不同，且细胞周期的长短也往往不同。同一种生物各种组织的细胞周期长短也往往不同，且细胞周期中的各个时期也不会长短相同。DNA复制发生于S期，因而在G2期加入DNA合成抑制剂不影响DNA的合成，细胞仍能完成一次正常的有丝分裂，经有丝分裂产生的子细胞中的染色体数目与母细胞中的相同。减数第一次分裂的前期发生同源染色体的联会，形成的每个四分体含有4条染色单体，但每条染色体上只含有2条染色单体。
3．(2015·北京高考)流式细胞仪可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数。研究者用某抗癌药物处理体外培养的癌细胞，24小时后用流式细胞仪检测，结果如下图。对检测结果的分析不正确的是(　　)

A．b峰中细胞的DNA含量是a峰中的2倍
B．a峰和b峰之间的细胞正进行DNA复制
C．处于分裂期的细胞均被计数在a峰中
D．此抗癌药物抑制了癌细胞DNA的复制
解析：选C　从图中可以看出，a峰中细胞DNA相对含量是40，b峰中细胞DNA相对含量是80，即b峰中细胞的DNA含量是a峰中的2倍，联想细胞分裂中的DNA复制，可推知a峰与b峰之间的细胞正处于细胞分裂间期DNA复制的过程中，b峰中细胞处于细胞分裂的分裂期。实验组b峰中细胞数目明显减少的原因是某抗癌药物有效抑制了癌细胞在细胞分裂间期的DNA复制，使得进入分裂期的细胞明显减少。

4.(2014·江苏高考)右图为动物细胞分裂中某时期示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲在分裂前期倍增并移向细胞两极
B．乙和丙在组成成分上差异很大
C．该时期细胞中染色体数是体细胞染色体数的两倍
D．该时期通过核孔进入细胞核的物质减少
解析：选B　题图为动物细胞分裂的中期。甲为中心体，在分裂间期倍增，前期移向细胞两极。乙为染色体，组成成分为DNA和蛋白质，丙为纺锤丝，组成成分主要是蛋白质，可见两者在组成成分上的差异很大。题图如果为有丝分裂中期，细胞中染色体数与体细胞染色体数相同，如果为减数第二次分裂中期，细胞中染色体数是体细胞染色体数的一半。该时期核膜解体、核仁消失，无细胞核，故不存在物质通过核孔进入细胞核的情况。
5．(2014·天津高考)二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，下列有关叙述正确的是(　　)
A．细胞中一定不存在同源染色体
B．着丝点分裂一定导致DNA数目加倍
C．染色体DNA一定由母链和子链组成
D．细胞中染色体数目一定是其体细胞的2倍
解析：选C　二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂，说明该细胞正处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。若该细胞处于减数第二次分裂后期，则细胞中无同源染色体，若该细胞处于有丝分裂后期，则细胞中有同源染色体；着丝点分裂，姐妹染色单体分开导致染色体数目加倍，但DNA数目不变；DNA复制的特点是半保留复制，以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA，在减数分裂和有丝分裂过程中DNA只复制一次，处于有丝分裂后期和减数第二次分裂后期的染色体DNA一定由母链和子链组成；若该细胞处于有丝分裂后期，则该细胞中染色体数目是其体细胞的2倍，若该细胞处于减数第二次分裂后期，则该细胞中染色体数目与其体细胞相同。
6．(2013·海南高考)关于细胞有丝分裂的叙述，正确的是(　　)
A．赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构
B．有丝分裂间期DNA 复制的过程需要解旋酶参与
C．有丝分裂中期，发生联会的同源染色体排列在赤道板上
D．在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期的短
解析：选B　赤道板不是细胞结构，是一个定义的假想平面。有丝分裂间期DNA 复制时首先进行解旋，氢键断裂，需要解旋酶。同源染色体联会发生在减数分裂过程中，有丝分裂中期是染色体的着丝点排列在赤道板上。在细胞周期中间期占90%～95%，分裂间期长，分裂期短。
7．(2017·全国卷Ⅲ)利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：
(1)DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的________期，以达到细胞周期同步化的目的。
(2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制________________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞_______(填“会”或“不会”)被阻断在间期。
(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是_________________________________(答出1点即可)。
解析：(1)DNA复制发生在细胞分裂间期，添加适量的DNA合成可逆抑制剂后，DNA合成被阻断，使细胞停滞于间期(S期)，而处于分裂期的细胞暂时不受影响。(2)秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而阻断细胞周期，而纺锤体形成于分裂前期，因此经秋水仙素处理的细胞不会被阻断在间期。(3)分裂间期的特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期进行活跃的物质准备，同时细胞有适度的生长。
答案：(1)分裂　间(或答S)　(2)纺锤体形成　不会
(3)完成DNA复制和有关蛋白质的合成，为分裂期准备物质
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．(2018·柳州一模)下列关于细胞分裂的叙述，正确的是(　　)
A．分裂期的动物细胞中含有两组中心粒
B．大肠杆菌通过无丝分裂产生新细胞
C．植物细胞有丝分裂时，经过DNA复制后染色体数目加倍
D．秋水仙素能抑制植物叶肉细胞纺锤体形成从而使染色体数目加倍
解析：选A　分裂间期动物细胞的中心体复制，在分裂期出现两组中心粒；大肠杆菌进行的是二分裂；植物细胞有丝分裂时，DNA复制后加倍，染色体数目在后期才加倍；叶肉细胞大都不分裂，秋水仙素作用于分裂的植物细胞，抑制纺锤体形成从而使染色体数目加倍。
2．在洋葱根尖细胞分裂过程中，当染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2时，该细胞可能会发生(　　)
A．两组中心粒周围发出星射线形成纺锤体
B．配对的同源染色体彼此分离移向细胞的两极
C．染色质丝正在高度螺旋化形成染色体
D．着丝点全部排列在细胞的细胞板上
解析：选C　有丝分裂前期和中期，细胞中的染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2。洋葱属于高等植物，其根尖细胞中不含中心体结构；洋葱根尖细胞只进行有丝分裂，不进行减数分裂，所以不可能出现配对的同源染色体彼此分离移向细胞两极的现象；在有丝分裂前期，染色质丝正在高度螺旋化形成染色体；有丝分裂中期，着丝点排列在赤道板上，而细胞板出现在分裂末期。
3．下面是动物细胞有丝分裂不同时期染色体数目(a)、核DNA分子数目(b)的直方图，有关叙述正确的是(　　)

A．①时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制
B．③时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板
C．①→②表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变
D．②→③表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半
解析：选C　图①可表示有丝分裂前期和中期，图②可表示有丝分裂后期，图③可表示有丝分裂G1期。有丝分裂的前期和中期，DNA已复制，染色体也完成了复制，但染色体数目不变。动物细胞分裂过程中不形成细胞板。有丝分裂过程中不会发生同源染色体分离现象。①→②表示由中期到后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变。
4．科学家在研究细胞周期调控机制时，发现了一种促使核仁解体的蛋白质。下列叙述正确的是(　　)
A．该蛋白质是一种水解酶，在分裂间期活性最高
B．衰老的细胞中该蛋白质合成速率变快
C．核仁解体后，细胞内不发生转录和翻译
D．抑制癌细胞中该蛋白质的合成，可降低其分裂速度
解析：选D　由题干信息可知，该蛋白质可以促进核仁的解体，说明该蛋白质具有催化作用，是一种酶，核仁的解体发生在分裂期的前期，故此时该酶的活性最高；衰老的细胞不再进行细胞分裂，细胞内决定该蛋白质的基因不能表达；DNA转录主要是在细胞核中进行的，而翻译是在细胞质中的核糖体；该蛋白质与细胞的分裂有关，若抑制该蛋白质的合成，则会降低癌变细胞的分裂速度。
5．(2018·岳阳一模)下列关于人体细胞有丝分裂的说法正确的是(　　)
A．女性色盲患者的体细胞分裂后期含有两个Xb基因
B．同源染色体的联会和交叉互换发生在分裂前期
C．分裂中期和后期的染色体数目为体细胞的两倍
D．有丝分裂后期，一个细胞中的DNA分子数多于92个
解析：选D　女性色盲患者的体细胞进行有丝分裂时，分裂后期含有4个Xb基因；同源染色体的联会和交叉互换发生在减数分裂过程中；有丝分裂中期的染色体数目和体细胞相同，后期的染色体数目是体细胞的两倍；人体细胞有丝分裂后期的核DNA分子数是92个，人体细胞线粒体中还有DNA，故有丝分裂后期一个细胞中DNA分子数多于92个。
6．(2018·南昌一模)在大蒜根尖分生区细胞的一个细胞周期中，在同一时期发生的变化是(　　)
A．中心体的移动和纺锤体的形成
B．DNA双链解旋和蛋白质的合成
C．DNA数目加倍和染色体数目加倍
D．核膜、核仁的消失和赤道板的形成
解析：选B　大蒜是高等植物，细胞中不含中心体；DNA双链解旋和蛋白质的合成都发生在分裂间期；DNA数目加倍发生在分裂间期，染色体数目加倍发生在分裂后期；核膜、核仁的消失发生在前期，而赤道板不是真实存在的结构，不会形成。
7．真核细胞中的细胞周期蛋白A可促进DNA的复制。细胞中某种特异性siRNA(一种双链RNA)可以导致细胞周期蛋白A的mRNA降解。下列分析错误的是(　　)
A．细胞周期蛋白A可能需进入细胞核发挥作用
B．这种特异性siRNA内一定含有氢键
C．细胞周期蛋白A的合成会受此种siRNA影响
D．此种siRNA会使细胞分裂速度加快
解析：选D　细胞周期蛋白A可促进DNA的复制，DNA的复制在细胞核中进行；siRNA是一种双链RNA，一定含有氢键；siRNA可以导致细胞周期蛋白A的mRNA降解，不能形成周期蛋白A(可促进DNA的复制)，故此种siRNA不会使细胞分裂速度加快。
8．(2017·烟台期末)小鼠睾丸中存在间质细胞和实质细胞，实质细胞就是精原细胞，间质细胞是为实质细胞提供营养物质和相关激素的细胞。科学家用显微镜观察从睾丸中所取的部分组织。下列有关说法正确的是(　　)
A．实质细胞和间质细胞因遗传信息不同而功能不同
B．间质细胞产生的激素不需要通过体液运输到靶细胞
C．观察到染色体条数最多的细胞不含姐妹染色单体
D．显微镜下能看到染色体的细胞最多含两条性染色体
解析：选C　实质细胞和间质细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都含有相同的遗传信息，两者功能不同的原因是基因的选择性表达；间质细胞产生的激素需要通过体液运输到靶细胞；观察到染色体条数最多的细胞应处于有丝分裂后期，此时细胞中不含姐妹染色单体；显微镜下能看到染色体的细胞最多含4条性染色体，即有丝分裂后期。
9．下图为动物和植物细胞的有丝分裂图，据图分析正确的是(　　)

A．甲为分裂间期、乙为分裂末期，⑤聚集成为赤道板
B．①由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②
C．甲细胞中无同源染色体，甲产生的子细胞为生殖细胞
D．③、④均为细胞膜，两种细胞的胞质分裂方式相同
解析：选B　甲为分裂前期、乙为分裂末期，⑤聚集成为细胞板；①为中心体，是由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②着丝点；甲细胞中无同源染色体，但其产生的子细胞不一定为生殖细胞，甲也可能是雄蜂体细胞的有丝分裂；③为细胞膜，④为细胞壁，两种细胞的胞质分裂方式不同。
10．研究人员为测定细胞周期时间长短，进行如下实验：用含3H­TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)的原料培养某动物细胞，数分钟至半小时后获得细胞群体甲；随后将3H­TdR洗脱，转换至不含3H­TdR培养液并继续培养得到细胞群体乙，则细胞群体乙(　　)
A．所有细胞均被3H­TdR标记
B．最先进入M期的标记细胞是S期最晚期细胞
C．培养液中缺乏氨基酸供应，细胞停留在S期
D．培养液中加入秋水仙素，M期细胞比例减少
解析：选B　细胞群体甲所有细胞均被3H­TdR标记，细胞群体乙多次分裂后细胞不一定含有3H­TdR标记；S期进行了DNA的复制，故最先进入M期的标记细胞是S期最晚期细胞；S期进行了DNA的复制，培养液中缺乏脱氧核苷酸供应，细胞停留在S期；培养液中加入秋水仙素，抑制了纺锤体的形成，M期细胞比例增加。
11.(2018·湖南十三校一模)如图表示植物细胞新细胞壁的形成过程，据图分析下列有关叙述错误的是(　　)
A．该细胞处于有丝分裂的末期，图中D表示内质网
B．图中C是高尔基体，图中E的主要成分是加工后的多肽链
C．该细胞的核基因在有丝分裂后期不能转录，但是在该时期能够进行翻译
D．该过程体现了生物膜的结构特点
解析：选B　植物细胞壁形成于有丝分裂末期；图中C是高尔基体，图中E的主要成分是纤维素；有丝分裂后期，DNA在高度螺旋化的染色体上，不易解旋进行转录过程，但细胞质中仍存在原来合成的mRNA，能够进行翻译合成蛋白质；该过程体现了生物膜的结构特性，即具有一定的流动性。
12．使用特定的方法可以抑制蚕豆根尖细胞的分裂，使细胞停留在分裂的某一阶段，如下表所示，“—”表示停留时期。由表不能得出的结论是(　　)
时期
处理方法 　 　
间期
前期
中期
后期
末期
加入过量的胸苷
—




秋水仙素


—


低温(2～4 ℃)
—
—
—
—
—
A.胸苷不能直接作为DNA复制的原料
B．秋水仙素可能通过抑制纺锤体的形成使细胞停留在中期
C．低温主要抑制细胞分裂中有关酶的活性
D．加入过量的胸苷使细胞停留在间期可能的原因是抑制了RNA合成
解析：选D　胸苷是胸腺嘧啶脱氧核苷的简称，在细胞内可代谢生成胸腺嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA复制的原料；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，从而使细胞停留在中期；低温处理可使细胞停留在细胞分裂的各个时期，原因是低温抑制细胞分裂中有关酶的活性；加入过量的胸苷抑制了DNA合成，使细胞停留在间期。
二、非选择题
13．(2017·哈尔滨二模)细胞周期包括分裂间期(分为G1期，S期和G2期)和分裂期(M期)。下表为不同植物根尖分生区细胞的细胞周期持续时间(h)，请回答有关问题：
细胞类型
细胞周期
G1
S
G2
M
洋葱
12.7
1.5
6.5
2.4
2.3
蚕豆
16.5
3.5
8.3
2.8
1.9
小麦
14.0
1
10.0
2.0
1
注：G1期：DNA合成前期，合成DNA复制所需的RNA和蛋白质等；S期：DNA合成期；G2期：DNA合成后期，DNA合成终止，大量合成RNA和蛋白质，为M期作准备。
(1)根据表格数据分析，观察有丝分裂的最佳实验材料为______________________。
(2)绘出小麦根尖细胞在细胞周期中的核DNA含量变化曲线并注明各期名称。(体细胞核DNA含量为2C)

(3)诱变育种时，诱变剂主要作用于________期细胞；多倍体育种时，秋水仙素主要作用于________期细胞，从而形成多倍体细胞。(填“G1”“S”“G2”或“M”)
(4)肿瘤细胞由于遗传物质发生变化而成为连续分裂的恶性增殖细胞，有人称恶性肿瘤为细胞周期病，原因是调节细胞周期的________基因发生突变。科学家尝试从阻断细胞周期的角度分析药物治疗肿瘤的原理：若药物可抑制RNA合成，则可将癌细胞阻断在________期。(填“G1”“S”“G2”或“M”)
解析：(1)观察有丝分裂过程时实验材料的分裂期时间占整个细胞周期的比例越大越好。三种材料中，洋葱分裂期占整个细胞周期的比例最大。(2)有丝分裂过程中，DNA分子的复制发生在细胞分裂间期的S期，之后一直到分裂末期完成时细胞核DNA含量才减半，据此可画出对应的核DNA含量变化图。(3)诱变育种原理是基因突变，因此诱变剂主要作用于DNA复制时期即S期细胞。多倍体育种时，秋水仙素可抑制纺锤体的形成，主要作用于分裂前期细胞。(4)癌细胞是由于原癌基因和抑癌基因发生突变形成的，负责调节细胞周期的是原癌基因。RNA合成发生在转录过程中，时间是G1或G2期，因此，若药物可抑制RNA合成，则可将癌细胞阻断在G1或G2期。
答案：(1)洋葱根尖细胞(或洋葱)
(2)

(3)S　M
(4)原癌　G1或G2
14．如图为某高等植物细胞有丝分裂中细胞质的分裂过程模式图，请回答：

(1)在纺锤丝的牵引下，[1]________抵达细胞两极，逐渐解螺旋；[2]________重建，形成两个新的细胞核。
(2)来自________的小泡向细胞中央集中，在赤道板位置彼此融合，小泡中的多糖物质用来制造新的细胞壁，小泡的膜则在其两侧形成新的[3]________。两个子细胞之间留有细胞质相通的管道，就是[4]________，用以实现高等植物细胞之间的相互连接。
(3)与题图不同，动物细胞在有丝分裂末期细胞质的分裂方式是__________________。
(4)若将该种植物的亲代细胞(2N＝16)的DNA双链用3H标记后，再转移到不含放射性的培养基中继续培养至图甲所示时期，则细胞中含放射性的核DNA共________个。请在图中画出该种植物细胞有丝分裂过程中同源染色体的对数变化。
解析：(1)分析图示可知，[1]为染色体，[2]为核膜。(2)图中的小泡参与细胞壁的形成，而高尔基体与植物细胞壁的形成有关，因此图中的小泡来自高尔基体。丙图中的[3]与细胞膜相连，因此小泡的膜在细胞壁两侧形成新的[3]细胞膜。高等植物细胞之间通过胞间连丝相连，所以两个子细胞之间留有细胞质相通的管道，就是[4]胞间连丝。(3)动物细胞在有丝分裂末期，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，将细胞缢裂为两部分。(4)依据DNA分子的半保留复制方式，此时每个核DNA分子均有1条链含3H标记，1条链不含3H标记，即细胞中含放射性的核DNA共有32个。依题意可知，亲代细胞中含有16条染色体，8对同源染色体，在有丝分裂后期，着丝点分裂，细胞中染色体数加倍，即含有32条染色体，16对同源染色体。
答案：(1)染色体　核膜　(2)高尔基体　细胞膜　胞间连丝　(3)细胞膜从细胞的中部向内凹陷，把细胞缢裂为两部分(只要出现“缢裂”即可)　(4)32　如图所示：

15．小肠干细胞通过增殖分化使小肠上皮细胞得到更新，科研人员对此进行研究。

(1)小肠干细胞以________分裂方式进行增殖，并分化为潘氏细胞和________细胞，如图1。潘氏细胞能合成并分泌溶菌酶等抗菌物质，抵抗外来病原体，参与小肠微环境的__________(填“特异性”或“非特异性”)免疫反应。
(2)小肠干细胞特异性地表达L蛋白，并且每个细胞中的表达量基本一致。科研人员利用________酶和DNA连接酶将绿色荧光蛋白基因与L蛋白基因连接，转入小鼠受精卵细胞中。从转基因小鼠体内分离小肠干细胞进行离体培养，定期从培养液中取样，测定样品的绿色荧光强度，检测结果可反映出小肠干细胞________的多少。
(3)科研人员在上述小肠干细胞培养液中加入药物T，几天后洗去药物，转入新的培养液中培养(记为第0天)，定期取样并测定样品的绿色荧光强度，结果如图2。药物T处理使蛋白L的合成量下降，药物T处理停止后0～4天，小肠干细胞中蛋白L的含量仍较低。结合实验数据推测，蛋白L对小肠干细胞的凋亡有________作用。
(4)研究发现，蛋白L含量较低时，小肠干细胞会分泌W因子，并作用于周围的小肠干细胞。据此推测，上述实验中第4天后荧光强度逐步恢复的原因是W因子_______________。
(5)综合上述研究分析，小肠受到外界环境刺激时，能通过多种调节作用维持小肠干细胞数目的________。
解析：(1)小肠干细胞的分裂方式是有丝分裂，可以分化形成小肠上皮细胞和潘氏细胞。溶菌酶等抗菌物质属于免疫系统的第二道防线，参与的是非特异性免疫。(2)L蛋白基因是目的基因，导入小鼠受精卵细胞前需要用限制酶进行切割，并用DNA连接酶将之与绿色荧光蛋白基因连接。绿色荧光蛋白基因相当于标记基因，所以小肠干细胞离体培养的培养液中绿色荧光强度可反映出小肠干细胞数目的多少。(3)药物T处理使绿色荧光强度降低，即蛋白L的合成量下降，药物T处理停止后0～4天，小肠干细胞中蛋白L的含量仍较低，即小肠干细胞的含量多，说明蛋白L对小肠干细胞的凋亡有抑制作用。(4)已知蛋白L含量较低时，小肠干细胞会分泌W因子，并作用于周围的小肠干细胞。图示4天时L蛋白的含量最低，而后荧光强度逐步增加，说明W因子促进周围的小肠干细胞增殖，使小肠干细胞数目恢复。(5)小肠受到外界环境刺激时，能通过多种调节作用维持小肠干细胞数目的相对稳定。
答案：(1)有丝　小肠上皮　非特异性　(2)限制　数目　(3)抑制　(4)促进周围的小肠干细胞增殖，使小肠干细胞数目恢复　(5)稳态(或“相对稳定”)
第二讲观察根尖分生组织的有丝分裂(实验课)


1．实验原理

原　理
选材
高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛
染色
细胞核内的染色质(体)易被碱性染料(龙胆紫溶液)染成深色
时期确定
在同一分生组织中可以通过观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞
2．方法步骤


1．实验成功的关键及注意事项
实验材料的选择
类型
选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料
部位
选取分裂旺盛的部位(如根尖、茎尖的分生区)
时间
必须在分裂旺盛的时间
操作注意事项
解离时间
太短
细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖酥软，影响染色
漂洗
时间
适宜
洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色
染色
时间
太短
染色体或染色质不能完全着色
过长
使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体
压片
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
显微镜观察
细胞状态
显微镜观察的都是死细胞，不能看到动态变化
细胞数目
间期的细胞数目最多，原因是间期历时最长
易错提醒
(1)不清楚“解离”的作用原理，误认为可以观察细胞有丝分裂的动态变化过程
(2)不清楚细胞具有的相应结构，误认为赤道板也能观察到
(3)对取材原理不清楚，误认为根尖任何部位的细胞都可作为观察对象，实际上只有分生区细胞才可以作为观察对象

2．关注洋葱在实验中的“一材多用”
取材部位
实验名称
取材原因
叶
鳞片叶
植物细胞的质壁分离和复原
外表皮细胞含紫色大液泡
使用高倍显微镜观察细胞的多样性
细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核
观察DNA和RNA在细胞中的分布
内表皮细胞近于无色
管状叶
叶绿体中色素的提取和分离
色素含量多
根
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察
低温诱导植物染色体数目的变化
材料易得，且低温(4 ℃)下根尖也能分裂生长，诱导染色体变异率较高

命题点(一)　考查实验材料的选择和试剂的作用
1．(2017·北京高考)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是(　　)
A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离
B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察
C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍
D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板
解析：选B　解离洋葱根尖组织时需要用到盐酸溶液，盐酸可使细胞相互分离开来，同时杀死细胞，固定细胞形态；分离小鼠骨髓细胞则需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。观察细胞有丝分裂装片时，需要先用低倍镜观察，找到分裂细胞，然后再换用高倍镜仔细观察。在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，可观察到染色体数目加倍。植物细胞在有丝分裂末期形成细胞板，动物细胞不形成细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷。
2．(2014·全国卷Ⅰ)回答下列问题：
(1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是__________________________；龙胆紫溶液属于________性染料，能够使细胞中的________着色。
(2)用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为：____________________________________________________________________________。
解析：(1)在观察植物细胞有丝分裂实验中，染色体能够被碱性染料龙胆紫溶液染成深色，从而便于在光学显微镜下进行观察。实验中盐酸和酒精混合液的作用是将组织中的细胞相互分离。(2)细胞核内含有遗传物质DNA，细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。
答案：(1)使组织中的细胞相互分离　碱　染色体
(2)细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心
[归纳拓展]　归纳盐酸和酒精的“同材异用”
(1)不同浓度酒精的用途：
酒精浓度
用途
体积分数为50%
在脂肪检测中用于洗浮色
体积分数为70%
在土壤小动物类群丰富度调查实验中用于杀死并保存小动物；消毒
体积分数为95%
与质量分数为15%的盐酸混合用于有丝分裂实验中的解离
低温诱导染色体加倍实验中的冲洗卡诺氏液
无水乙醇
用于光合作用色素的提取
(2)盐酸在不同实验中的应用：
实验名称
盐酸的作用
观察DNA和RNA在细胞中的分布
①改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞
②使染色质中DNA与蛋白质分离，有助于DNA与染色剂结合
观察根尖有丝分裂，低温诱导
质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1混合成解离液，使组织中的细胞相互分离
命题点(二)　考查实验操作过程及实验结果分析
3．在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，下列处理及其目的恰当的是(　　)
A．剪取根尖2～3 cm，进行制片处理
B．根尖放入盐酸和酒精混合液中解离，目的是使细胞分散开
C．染色后，需用清水漂洗去浮色再观察
D．制片时需在盖玻片上再放上一片载玻片，防止压碎盖玻片
解析：选D　在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，剪取根尖2～3 mm，进行制片处理；根尖放入盐酸和酒精混合液中解离，目的是使细胞分离开；用清水漂洗后，才可用碱性染料染色；制片时需在盖玻片上再放上一片载玻片进行压片，防止压碎盖玻片。
4.(2018·泉州质检)在“观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂”实验中，某同学观察到的一个视野图像如右。已知洋葱根尖分生区细胞一个细胞周期约12 h。下列有关叙述最合理的是(　　)
A．装片制作时使用甲基绿吡罗红混合染色剂进行染色
B．向左上方移动装片可使该视野中M细胞移到视野中央
C．计算该视野中分裂后期细胞所占的比例，乘以12 h，得出分裂后期的时长
D．降低显微镜的放大倍数，有助于更精确比较不同分裂时期的时间长短
解析：选D　有丝分裂观察实验中，应用龙胆紫溶液或者醋酸洋红溶液进行染色；图中M细胞位于右下方，要将M细胞移到视野的中央，应该将装片向右下方移动；该视野中各个时期细胞数量较少，不足以计算各个时期细胞所占的比例和各时期时间的长短；降低显微镜的放大倍数，视野中的细胞数量变多，有助于更精确比较不同分裂时期的时间长短。
命题点(三)　考查细胞周期中各时期的计算
5．回答与观察细胞染色体实验有关的问题：(1)右图表示洋葱根尖细胞的细胞周期。假设洋葱根尖细胞的细胞周期大多开始于夜晚22：00时，若要观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程，取材的最佳时间是____________。
(2)某同学检查了洋葱根尖6 000个处于有丝分裂中的细胞，其中有692个处于前期，105个处于中期，35个处于后期，168个处于末期。据此判断下列有关叙述错误的是(　　)
A．分裂期中各时期相对持续时间是前期＞末期＞中期＞后期
B．细胞周期中分裂期持续的时间比分裂间期要短
C．分裂期中前期持续的时间最短
D．分裂中期持续的时间约为0.21 h
解析：(1)分裂间期是一个新的细胞周期的开始，观察洋葱根尖细胞的有丝分裂过程主要是观察分裂期的各期图像，结合题干信息和题图计算得出：分裂期是次日8：00～10：00。(2)由题干可知处于前期的细胞数目＞处于末期的细胞数目＞处于中期的细胞数目＞处于后期的细胞数目，根据细胞数目推测细胞有丝分裂期中各个时期的时间关系为前期＞末期＞中期＞后期。分裂中期持续时间为：105/6 000×12＝0.21 h。
答案：(1)次日8：00～10：00　(2)C
[归纳拓展]
细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算
(1)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。
(2)某时期持续时间(t)＝×细胞周期(T)

1．(2014·海南高考)下列植物细胞中，适合观察细胞有丝分裂的是(　　)
A．蚕豆叶肉细胞　　　　　 B．洋葱鳞片叶表皮细胞
C．蚕豆根尖分生区细胞 D．洋葱根尖伸长区细胞
解析：选C　在四个选项中只有C项的细胞具有分裂能力，其他细胞都不能进行细胞分裂。
2．下列属于“制作植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的操作是(　　)
A．用层析液解离 B．用清水洗去解离液
C．用苏丹Ⅲ染色 D．用50%的乙醇洗去浮色
解析：选B　层析液用于绿叶中色素的分离；制作植物细胞有丝分裂的临时装片时用清水洗去解离液；苏丹Ⅲ用来检测脂肪；检测脂肪时用50%的乙醇洗去浮色。
3．关于“观察植物细胞有丝分裂”实验的说法，正确的是(　　)
A．制作临时装片的流程是解离→染色→漂洗→制片
B．漂洗时，可以直接用清水洗去细胞表面的解离液
C．制片时，盖上盖玻片后还要再加一片盖玻片，然后压片
D．观察时，找到前期细胞后可持续观察其分裂的过程
解析：选B　制作临时装片的流程是解离→漂洗→染色→制片；漂洗时，用清水洗去细胞表面的解离液；制片时，盖上盖玻片后还要再加一片载玻片，然后压片，目的是让细胞分散开，有利于实验观察；解离时细胞已经死亡，不能观察到一个细胞的连续分裂过程。
4．为了观察小鼠细胞的染色体，某兴趣小组对小鼠进行适当处理后，取出骨髓中的活细胞制成细胞悬液，经过低渗溶液处理(使染色体散开)、固定、染色后制片并观察。下列有关分析错误的是(　　)
A．骨髓中含有造血干细胞，适合作为观察染色体的材料
B．制备细胞悬液时，需使用盐酸和酒精混合液进行解离
C．低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀
D．最好选择有丝分裂中期的细胞观察染色体数目和形态特征
解析：选B　骨髓中含有造血干细胞，造血干细胞可以进行有丝分裂，适合作为观察染色体的材料；植物细胞的解离用盐酸和酒精混合液，制备动物细胞的悬液可使用胰蛋白酶；低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀；有丝分裂中期细胞内染色体的形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察。
5.(2018·宣城模拟)右图为实验小组同学探究月季茎尖细胞分裂的实验过程中在显微镜下拍摄的一张照片，茎尖取材时间为上午10时。下列相关说法错误的是(　　)
A．上午10时取材是因为此时细胞分裂旺盛，处于分裂期细胞多
B．制片时漂洗的目的是洗去解离液，防止解离过度，便于着色
C．①细胞处于分裂中期，②细胞中同源染色体正在分离
D．据图可推测在月季细胞周期中分裂后期时间长于分裂中期
解析：选C　一天当中上午10时分生区细胞分裂旺盛，处于分裂期的细胞多；制片时漂洗的目的是洗去解离液，防止解离过度，便于着色；①②细胞进行的是有丝分裂，同源染色体分离发生在减数分裂中；有丝分裂各时期的长短与有丝分裂各时期细胞的数目呈正相关，持续时间较长的分裂时期细胞数目多。
6.如图为洋葱根尖结构示意图。相关叙述错误的是(　　)
A．在观察植物细胞有丝分裂的实验中，需用盐酸和酒精处理使细胞分离开来
B．观察细胞质壁分离现象的最佳区域是①
C．经低温处理后，③处可出现染色体数目改变的细胞
D．增加根尖细胞数目的主要区域是②
解析：选D　图中①②③④分别是根毛区、伸长区、分生区、根冠，分生区进行细胞分裂，故增加细胞数目的主要区域是③，低温处理分生区的细胞，会抑制细胞中纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目加倍。
7．如图是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作，下列叙述合理的是(　　)

A．剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛
B．该实验步骤中唯一的错误是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C．在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡
D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显
解析：选C　根尖2～3 mm的区域属于分生区。在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除。分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡。b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显。
8．(2018·漳州八校联考)在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：
实验人员
操作
取材
解离
漂洗
染色
压片
甲
根尖1～3 mm处
－
＋
＋
＋
乙
根尖1～3 mm处
＋
－
＋
＋
丙
根尖5～7 mm处
＋
＋
＋
＋

则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是(　　)
A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
解析：选C　解离的目的是使细胞分离开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7 mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体。
9．(2017·潍坊期末)某生物学习小组做了观察蒜的根尖分生区细胞有丝分裂的实验，观察到处于不同时期的细胞如图。请回答有关问题：

(1)图E中箭头所指结构为新形成的细胞壁，将以上各图像依次排列为__________(填字母)可表示一个细胞周期。
(2)为了保证能够清楚地观察细胞分裂图像，制备临时装片的过程应该严格遵守的操作步骤依次是__________，视野中B图所示细胞数量最多的原因是_________________。
(3)观察细胞中染色体数目最好选择F图所示时期的细胞，原因是______________。如果人体细胞处于B图所示的分裂时期，则细胞中活动旺盛的细胞器主要有________________。
解析：(1)图E中箭头所指结构为新形成的细胞壁；图中A为前期，B为间期，C为末期，D为后期，E为末期，F为中期，因此正确顺序为EBAFDCE。(2)制备临时装片的操作步骤依次是解离、漂洗、染色、制片(压片)；由于细胞周期的大部分时间处于分裂间期，因此视野中间期细胞数量最多。(3)F表示有丝分裂中期，此时染色体形态稳定、数目清晰，是观察染色体形态和数目的最佳时期；B图细胞处于有丝分裂间期，此时细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，若为动物细胞，此时期还进行中心体的复制，其中蛋白质的合成场所是核糖体，所需能量主要由线粒体提供。
答案：(1)EBAFDCE　(2)解离、漂洗、染色、制片(压片)　细胞周期的大部分时间处于分裂间期　(3)中期染色体形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察　核糖体、线粒体、中心体
10．(2015·福建高考)为了研究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂，某科研小组开展了可可碱对鬼针草根尖细胞有丝分裂和种子萌发影响的实验探究，结果如下表。请回答：
可可碱浓度(mmol·L－1)
根尖细胞有丝分裂
种子发芽率(%)
有丝分裂指数(%)
分裂期细胞占比(%)
前期和中期　
后期和末期 　
0
3.73
3.04
0.69
81.5
0.1
2.90
2.16
0.74
68.1
0.5
2.10
1.72
0.38
18.6
1.0
1.96
1.72
0.24
2.3
注：有丝分裂指数＝(分裂期细胞数/观察细胞的总数)×100%。
(1)本实验需要制作根尖细胞有丝分裂装片，制片过程中根尖解离需要用到的试剂是________。右图为显微镜下观察到的部分细胞图像，箭号所指的细胞处于分裂期的________期。
(2)实验结果显示，与对照组相比，当可可碱浓度达到1.0 mmol·L－1时，在分裂期的细胞中，后期和末期的细胞数目相对________。产生这种结果的原因可能是____________________________，导致染色体无法移向细胞两极。
(3)实验结果表明，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率________。为探究可可碱影响种子发芽率的可能原因，某同学提出假设：可可碱会降低种子中赤霉素的水平。现欲通过实验检验上述假设，请写出实验设计的基本思路：________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在制作植物根尖细胞有丝分裂装片的过程中，解离液是体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸的混合液(1∶1)。图中箭号所指细胞的染色体都集中在赤道板上，可知该细胞处于有丝分裂中期。(2)由表格中数据可知，与对照组相比，可可碱浓度为1.0 mmol·L－1时，在分裂期的细胞中，后期和末期的细胞所占百分比小，原因可能是可可碱抑制了纺锤体的形成，从而导致染色体无法移向细胞两极。(3)由表格中数据可知，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率逐渐降低。赤霉素可解除种子的休眠，与种子的发芽有关。要探究可可碱是否降低了种子中赤霉素的含量，从而影响了发芽率，可用等量的鬼针草种子设置不同实验组，这些实验组分别用不同浓度的可可碱(自变量)溶液处理，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，从而分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系。为了使实验更严谨，还应设置空白对照组。
答案：(1)盐酸(或盐酸和酒精)　中　(2)减少　可可碱能够抑制纺锤体的形成　(3)降低　以不同浓度的可可碱处理鬼针草种子，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系
第三讲减数分裂与受精作用
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较减数分裂的过程及精卵细胞形成过程，理解细胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点
理性思维
通过总结配子多样性的原因和分析细胞分裂中染色体、DNA数量变化及分裂图像辨析，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察细胞的减数分裂，掌握实验的操作技能


[基础知识·系统化]
知识点一　减数分裂
1．减数分裂的过程——精细胞的形成过程

2．减数分裂的过程——卵细胞形成过程

3．精子和卵细胞形成过程的异同点
比较项目
精子形成过程
卵细胞形成过程
场所
睾丸
卵巢
细胞质分裂方式
均等分裂
不均等分裂
是否变形
变形
不变形
结果
一个精原细胞
↓
个精子
一个卵原细胞
↓
个卵细胞、个极体
4．对减数分裂概念的理解

知识点二　受精作用

[基本技能·问题化]
1．据图回答下列问题

(1)图1中1和2、3和4各是一对同源染色体，1和3、1和4、2和3、2和4是非同源染色体。
(2)图1中共含有个四分体，1个四分体中含有个DNA分子，条脱氧核苷酸链。
(3)图2表现交叉互换现象，从时间上看，该过程发生于减数第一次分裂前期，从范围上看，发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(4)由图2可知，等位基因可位于同源染色体和姐妹染色单体上。
2．精子形成过程中各时期的图像及主要特点(连线)

3．精子和卵细胞形成过程图像辨析

(1)图中可能属于精子形成过程中的图像是B、C。
(2)图中可能属于卵细胞形成过程中的图像是A、C、D。
(3)图A分裂后产生的子细胞是卵细胞和极体，图C分裂后产生的子细胞可能是精细胞或极体。

考点一减数分裂过程与受精作用

1．关注同源染色体的三个易错点
(1)同源染色体的形态、大小一般都相同，但也有大小不同的，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体，X染色体较大，Y染色体较小。
(2)着丝点分裂后，染色单体变成的染色体尽管大小、形状相同，但不叫同源染色体，这两条染色体是经复制形成的，其上的基因相同，若不同则可能是由基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换造成的。
(3)同源染色体的存在：体细胞中也存在同源染色体，只是在有丝分裂过程中不出现联会、分离等现象。
2．辨析减数第一次分裂与减数第二次分裂的区别
　 　名称
项目　 　
减数第一次分裂
减数第二次分裂
着丝点
不分裂
分裂
染色体
2n→n，减半
n→2n→n，不减半
DNA数目
4n→2n，减半
2n→n，减半
染色体主要行为
同源染色体联会、分离
姐妹染色单体分开　　　　
同源染色体
有
无
3．图解识记精子和卵细胞形成过程的异同

4．明确受精作用的两个细胞学基础和一个误区
(1)两个细胞学基础：
①细胞膜信息交流功能——不同物种的精卵不识别，这也是生殖隔离形成的原因。
②细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。精卵融合为一个受精卵，首先要发生细胞膜的融合。
(2)一个误区：受精卵中遗传物质并非一半来自父方，一半来自母方，原因是细胞质DNA几乎全部来自母方，这也是母系遗传的细胞学基础。
[对点落实]
1．判断有关同源染色体叙述的正误
(1)形态、大小相同的染色体一定是同源染色体(×)
(2)形态、大小不同的染色体一定不是同源染色体(×)
(3)同源染色体携带的遗传信息一定相同(×)
(4)在减数分裂中配对的两条染色体是同源染色体(√)
2．判断有关受精作用与受精卵叙述的正误
(1)受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方(×)
(2)受精的实质是精子进入卵细胞中(×)
(3)减数分裂和受精作用能够维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异有重要意义(√)
(4)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方(√)
3．假定某动物细胞染色体数目2N＝4，据图判断下列有关叙述正确的是(　　)

A．⑤内有4个四分体，②内有2个四分体
B．②③④⑤均含同源染色体
C．②③④分别为减数第一次分裂前、中、后期
D．⑥是次级精母细胞或第一极体
解析：选B　②是减数第一次分裂前期，③是有丝分裂中期，④是减数第一次分裂后期，细胞质均等分裂，所以④是初级精母细胞，⑤是有丝分裂后期，⑥是减数第二次分裂后期，只能是次级精母细胞。③～⑥都不含四分体。有丝分裂和减数第一次分裂都含有同源染色体。
4．下面为高等动物的细胞分裂示意图。相关叙述正确的是(　　)

A．图甲一定为次级精母细胞
B．图乙一定为初级精母细胞
C．图丙为次级卵母细胞或极体
D．图丙中的M、m为一对同源染色体
解析：选B　图甲处于减数第二次分裂后期，其细胞质是均等分裂的，可能为次级精母细胞或第一极体；图乙处于减数第一次分裂后期，其细胞质是均等分裂的，所以应是初级精母细胞；图丙处于减数第二次分裂后期，其细胞质是不均等分裂的，应是次级卵母细胞，不可能为极体；图丙中的M、m不是同源染色体，应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体。

观察细胞的减数分裂
[对点落实]
5．(2018·铁岭第一次联考)下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是(　　)
A．可用蝗虫精母细胞减数分裂固定装片观察减数分裂过程
B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片容易观察到减数分裂现象
C．能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象
D．用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象
解析：选D　蝗虫的精母细胞能进行减数分裂，可用来作为观察减数分裂的材料；观察减数分裂时选择植物雄蕊较雌蕊易观察到减数分裂现象；联会现象发生在减数分裂过程中，因此能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象；洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂，不能观察到同源染色体联会现象。
6．小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤。
供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红染液、詹纳斯绿B(健那绿)染液，解离固定液。
(1)取材：用________作实验材料。
(2)制片：
①取少量组织低渗处理后，放在________________溶液中，一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量________。
③一定时间后加盖玻片，________。
(3)观察：
①用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂，产生的子细胞是________________。
②下图是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发生的改变可能是________。

解析：观察减数分裂应选取生殖器官，本题应选取睾丸。制片过程为“解离→漂洗→染色→压片”。精原细胞通过有丝分裂实现自我增殖，通过减数分裂形成成熟生殖细胞，故中期细胞可能是有丝分裂中期、减Ⅰ中期、减Ⅱ中期。A1正常，则A2为缺失，若A2正常，则A1为重复。
答案：(1)(小鼠)睾丸　(2)①解离固定液　②醋酸洋红染液　③压片(只要有压片的操作均可)　(3)①次级精母细胞，精细胞，精原细胞　②缺失
[易错提醒]　
(1)宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂实验材料的原因：
①雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。
②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数第二次分裂。
(2)精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N的不同细胞分裂图像。
考点二减数分裂中相关数量变化与配子多样性

[典型图示]　减数分裂中染色体、DNA数量变化曲线

[问题设计]
(1)甲为性原细胞；乙为初级性母细胞；丙、丁为次级性母细胞；戊为性细胞。
(2)曲线①表示减数分裂过程中DNA数量变化，曲线②表示染色单体数量变化，曲线③表示染色体数量变化。
(3)染色体数目减半发生在MⅠ末期，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数变化为n→2n→n，没有减半。
(4)MⅡ后期染色体数、DNA数都与正常体细胞相同，不同的是没有同源染色体。
(5)染色体/DNA变化规律及原因：
1∶11∶21∶1
[对点落实]
1.如图表示细胞分裂过程中染色体、核DNA变化相对值。有关a～c段(不含a、c点)的叙述，正确的是(　　)
A．细胞中始终存在染色单体
B．细胞中始终存在同源染色体
C．细胞中染色体和核DNA数之比由1∶2变为1∶1
D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源
解析：选A　据图可知，图中虚线数目加倍一次，但连续减半两次，因此表示减数分裂过程中DNA的变化相对值，实线表示染色体的变化相对值，其中O～a段表示减数第一次分裂前的间期，a～c段中b为减数第一次分裂末期的终点，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，b～c段无同源染色体；c点为染色单体彼此分离形成子染色体的过程，a～c段(不含a、c点)细胞中始终存在染色单体；细胞中染色体和核DNA数之比一直为1∶2；a～c段中，一般不会发生基因突变，可进行基因重组与染色体变异，而生物变异的根本来源为基因突变。
2．(2018·铁岭协作体联考)下图为某动物(体细胞染色体为2N)细胞分裂过程中不同时期每个细胞DNA、染色体和染色单体的数量关系图。下列有关说法错误的是(　　)

A．乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝点分裂
B．基因重组发生在戊时期，基因突变主要发生在丙→戊过程中
C．丙可以代表体细胞，甲只能代表精子或卵细胞
D．处于丁和戊时期的细胞一定存在同源染色体
解析：选C　乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝点分裂，染色体数目加倍；在动物细胞内，基因重组发生在减数第一次分裂时期，即戊时期，此时每条染色体含有两条染色单体，基因突变发生在丙→戊过程(DNA复制)中；丙可以代表体细胞，甲中染色体只有丙的一半，可能代表精子、卵细胞或极体；丁和戊时期分别是有丝分裂后期和减数第一次分裂，处于丁和戊时期的细胞一定存在同源染色体。
[易错提醒]　常考易混的相关物质或结构变化的原因
相关物质或结构变化
原因
DNA加倍
染色单体形成(由0→4N)
染色体与DNA数目之比由1∶1→1∶2
DNA分子复制
染色单体消失(变为零)
染色体数目加倍(2N→4N或N→2N)
染色体与DNA数目之比由1∶2→1∶1
着丝点分裂
染色体数目减半
同源染色体分离分别进入2个子细胞
染色体或DNA分别进入2个子细胞
数量减半(4N→2N或2N→N)
细胞一分为二


1．归纳总结具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑交叉互换)

可能产生配子的种类
实际能产生配子的种类
1个精原细胞
2n种
2种
1个次级精母细胞
1种
1种
1个雄性个体
2n种
2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个次级卵母细胞
1种
1种
1个雌性个体
2n种
2n种

2．配子来源的判断方法(以精细胞为例)
配子染色体特点
来源
简记方法
两精细胞染色体完全相同
同一次级精母细胞
同为同一次
两精细胞染色体“互补”
同一初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞
补为同一初
两精细胞染色体有的相同，有的互补
同一个体的不同精原细胞
同、补同一体
[对点落实]
3．某种生物三对等位基因分布在三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞，试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑交叉互换)(　　)

A．2个　　　　　 　　　 B．3个
C．4个 D．5个
解析：选C　来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或“互补”，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，因此这些精细胞至少来自4个精原细胞。
4．(2017·沈阳模拟)下图甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体，在减数分裂过程中该对同源染色体发生了交叉互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞：这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(　　)

A．①与② B．①与③
C．②与③ D．②与④
解析：选C　同源染色体交叉互换是指一对同源染色体在四分体时期非姐妹染色单体之间互换一部分片段，即一条染色体上有一条姐妹染色单体发生互换，另一条没有发生互换。因此，在减数第二次分裂时，移向两极的染色体中的一条发生了互换，另一条没有发生互换，则由形成的四个精细胞可知，②和③来自同一个次级精母细胞，①和④来自另一个次级精母细胞。
考点三减数分裂与有丝分裂图像的判断及相关物质的变化
(一)“三结合”法图析细胞分裂的方式和特点
1．结合不同分裂时期特点判断细胞分裂方式及时期



　　　




2．结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式

3．结合细胞质的分裂情况作出判断


[对点落实]
1．如图为某动物体内有关细胞分裂的一组图像，下列相关叙述错误的是(　　)

A．图②与图③表示的是同一细胞分裂过程中不同时期的图像
B．图①发生在图③所示过程之后
C．图⑤所表示的时期可以是有丝分裂或减数第一次分裂前的间期
D．在动物的睾丸中可能同时出现以上的细胞分裂过程
解析：选A　根据染色体的数目及行为可判断：①是有丝分裂后期，②是减数第一次分裂后期，③是有丝分裂中期，④是减数第二次分裂后期，⑤是细胞分裂间期；图②与图③表示的是不同细胞分裂过程中不同时期的图像；图①有丝分裂后期发生在图③有丝分裂中期之后；有丝分裂的间期与减数第一次分裂前的间期都进行DNA复制和有关蛋白质的合成；动物睾丸中的细胞既可以进行有丝分裂也可以进行减数分裂。
2．下列细胞分裂图像中，一定表示减数分裂的是(　　)

解析：选D　图A有可能是MⅡ后期图，也有可能是单倍体生物有丝分裂后期图；图B有可能是MⅡ中期图，也有可能是单倍体有丝分裂中期图；图C最可能是二倍体生物细胞有丝分裂中期图；图D中同源染色体分离，肯定是二倍体生物细胞MⅠ后期图。
[易错提醒]　判断分裂图像的三个注意点
(1)细胞中有同源染色体，也可能表示减数第二次分裂，如四倍体生物的减数分裂。
(2)细胞中无同源染色体，也可能表示有丝分裂，如含一个染色体组的单倍体生物。
(3)如果题干中明确为二倍体生物，则没有必要考虑其他类型的生物；若题干中出现“如图为某高等动物的细胞分裂图”或“假设只含某(几)对同源染色体的体细胞”等，可确定为二倍体生物；若没有特殊说明，还要考虑多倍体或单倍体生物的细胞分裂。
(二)减数分裂和有丝分裂过程中相关物质的数量变化
1．染色体数与核DNA数变化曲线
(1)曲线模型：

(2)判断方法：
有“斜线”→DNA变化
连续两次直线下降→减数分裂
1次直线下降→有丝分裂
无“斜线”→染色体变化
先减再增终成半→减数分裂
加倍后再恢复→有丝分裂
2．同源染色体“对”数和“染色体组数”数目变化曲线

图中①③表示有丝分裂，②④表示减数分裂。
[对点落实]
3．如图表示一个二倍体动物细胞进行细胞分裂过程中，细胞核内染色体数目及核DNA数目的变化，则下列叙述错误的是(　　)

A．在图中两曲线重叠的各段，每条染色体都不含染色单体
B．在BC段和HI段都能发生染色体的复制
C．在AG段细胞中含有同源染色体，HQ段细胞中不含有同源染色体
D．在DE段和LM段，发生的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分离
解析：选C　当染色体数目等于DNA数目时，每条染色体都不含染色单体；在有丝分裂的间期BC段和MⅠ前的间期HI段都发生染色体的复制；图中HJ段表示MⅠ时期，在MⅠ时期细胞含有同源染色体；在DE段和LM段，发生的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分离。
4．如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况，其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是(　　)

A．图2中HI段只有1个染色体组
B．图3可表示有丝分裂或减数分裂
C．图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D．基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
解析：选C　图2中HI段细胞处于MⅡ时期，MⅡ后期含有2个染色体组；图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化；图1中EF段是MⅠ结束形成两个子细胞，核DNA减半，图2中BC段是有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍；基因重组通常可发生在MⅠ的前期和后期，有丝分裂过程中不能发生基因重组。
微专题3
1．细胞分裂类型与三种可遗传变异的对应关系
分裂方式
变异发生过程或时期
变异类型
二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
DNA复制
基因突变
减数分裂
MⅠ后期：非同源染色体自由组合
MⅠ前期：同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
基因重组
有丝分裂、减数分裂
分裂期：染色体间，移向两极时
染色体变异

(1)减数分裂与基因突变：
在减数第一次分裂前的间期，DNA分子复制过程中，如复制出现差错，则会引起基因突变，此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代，如图所示。

(2)减数分裂与基因重组：

①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数第一次分裂后期，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组如A与B或A与b组合。
②同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换导致基因重组。在减数第一次分裂四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组，如A原本与B组合，a与b组合，经基因重组可导致A与b组合，a与B组合。

(3)减数分裂与染色体变异：
如果减数第一次分裂异常，则所形成的配子全部不正常；如果减数第二次分裂一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子有的正常，有的不正常。如图所示：



2．异常细胞的产生及原因判断
(1)有丝分裂异常：

(2)MⅠ分裂同源染色体未分离：

(3)MⅡ分裂姐妹染色单体未分开：

[题点突破]
1．(2018·河南八市重点高中一模)减数分裂与生物变异具有密切的联系。下列相关叙述正确的是(　　)
A．减数分裂过程中基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生
B．如果不考虑基因突变，一个基因型为Bb的男子产生基因型为bb的精子的原因可能是有关细胞在减数第一次分裂或减数第二次分裂后期两条染色体没有分开
C．基因重组只能发生于同源染色体之间
D．发生生物变异后，细胞核中的基因不再遵循遗传规律
解析：选A　减数第一次分裂前的间期DNA复制时可能发生基因突变，分裂期可能发生基因重组和染色体变异；MⅠ分裂中，同源染色体不分离只可导致产生Bb的精子；减数分裂过程中，基因重组有两种类型：同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换和MⅠ后期非同源染色体的自由组合；遗传规律适用于真核生物有性生殖，发生生物变异后，细胞核中的基因仍然遵循遗传规律。
2．一对表现型正常夫妇生了一个患红绿色盲且性染色体组成为XXY的孩子，下列示意图最能表明其原因的是(　　)

解析：选D　红绿色盲为伴X隐性遗传病，设用B、b一对等位基因表示。表现型正常夫妇的基因型分别为XBXb、XBY，患病孩子的基因型为XbXbY，其是由XbXb型卵细胞与Y型精子结合发育形成的，XbXb卵细胞产生的原因是在减数第二次分裂后期次级卵母细胞着丝点分裂后产生的两条Xb没有分开，一同进入卵细胞。
3．在对某二倍体生物镜检时发现体细胞中有29条染色体，你认为下列分析有道理的是(　　)
①亲代细胞在减数分裂形成配子时多了一条染色体
②亲代细胞在减数分裂形成配子时少了一条染色体
③亲代细胞在减数分裂时没有形成纺锤体
④亲代细胞在减数分裂时，着丝点没有分裂
⑤该生物受精卵分裂时，有一组姐妹染色单体移向同一极
⑥该生物受精卵分裂时，没有形成纺锤体
A．①②⑤　　　　　　　　 B．②③④⑥
C．①②③④⑤⑥ D．①⑤
解析：选A　如果亲代体细胞中含有14对染色体，则亲代细胞在减数分裂形成配子时多了一条染色体，形成的受精卵含有29条染色体，①正确；如果亲代体细胞中含有15对染色体，则亲代细胞在减数分裂形成配子时少了一条染色体，形成的受精卵含有29条染色体，②正确；如果亲代细胞在减数分裂时没有形成纺锤体，则会导致染色体成倍增加，③错误；如果亲代细胞在减数分裂时，着丝点没有分裂，则不能产生正常的配子，④错误；如果亲代体细胞中含有28条或30条染色体，该生物受精卵分裂时，如果有一组姐妹染色单体移向同一极，则形成的子细胞中有27条和29条染色体或29条和31条染色体，⑤正确；如果该生物受精卵分裂时，没有形成纺锤体，则染色体应成倍增加，⑥错误。
4．一个基因型为AaXbY的雄果蝇经减数分裂产生了甲、乙两个异常精细胞，精细胞甲的基因和性染色体组成为aYY，精细胞乙的基因和性染色体组成为AXbY。下列叙述错误的是(　　)
A．精细胞甲和精细胞乙不可能来自同一个初级精母细胞
B．与精细胞乙同时形成的另外三个精细胞都是异常精细胞
C．精细胞甲形成的原因是染色体在减数第二次分裂前多复制一次
D．精细胞乙形成的原因是X和Y染色体在减数第一次分裂过程中未分离
解析：选C　精细胞甲形成的原因是染色体在减数第二次分裂时姐妹染色单体没有分开，精细胞乙形成的原因是减数第一次分裂同源染色体(X，Y)没有分开。
5.某哺乳动物的基因型为AABbEe，如图是其一个精原细胞在产生精细胞过程中某个环节的示意图，据此可以判断(　　)
A．图示细胞为次级精母细胞，细胞中含一个染色体组
B．该精原细胞产生的精细胞的基因型有ABe、aBe、AbE
C．图示细胞中，a基因来自基因突变或基因重组
D．三对基因的遗传遵循自由组合定律
解析：选B　图示细胞中无同源染色体，且均等分裂，故该细胞是次级精母细胞，细胞中含两个染色体组。正常情况下，一个精原细胞减数分裂产生的精细胞有两种基因型，图示细胞发生了基因突变，产生的精细胞有三种基因型，分别为ABe、aBe和AbE。因为亲代细胞中无a基因，故其来自基因突变。A、a与B、b位于同一对同源染色体上，其遗传不遵循基因的自由组合定律。

[真题集训——验能力]
1．(2017·全国卷Ⅱ)已知某种细胞有4条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是(　　)

解析：选D　图A、B所示细胞中没有同源染色体，每个染色体上有染色单体，可表示次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体，两个图示的差异反映出减数第一次分裂后期同源染色体分离的同时非同源染色体的自由组合，A、B正确；图C、D所示细胞中没有染色单体，此时细胞中应该没有同源染色体和等位基因，C正确，D错误。
2．(2013·全国卷Ⅰ)关于同一个体中细胞有丝分裂和减数第一次分裂的叙述，正确的是(　　)
A．两者前期染色体数目相同，染色体行为和DNA分子数目不同
B．两者中期染色体数目不同，染色体行为和DNA分子数目相同
C．两者后期染色体数目和染色体行为不同，DNA分子数目相同
D．两者末期染色体数目和染色体行为相同，DNA分子数目不同
解析：选C　有丝分裂和减数第一次分裂前、中期，两者染色体数、DNA分子数相同；有丝分裂后期姐妹染色单体分离，染色体数目加倍，DNA分子数目不变，减数第一次分裂后期同源染色体分离，染色单体并没有分开，染色体数目不变，DNA分子数目也不变，因此，两者后期染色体数目和染色体行为不同，但DNA分子数目相同；正常情况下有丝分裂末期染色体数目是减数第一次分裂末期的2倍。
3．(2014·上海高考)正常情况下，在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵的过程中，一个细胞中含有的X染色体条数最多为(　　)
A．1　　　　　　　　　　 B．2
C．3 D．4
解析：选B　在减数分裂的过程中，初级卵母细胞含有两条X染色体，次级卵母细胞含有1条或2条X染色体，卵细胞含有1条X染色体，所以减数分裂过程中一个细胞中含有的X染色体条数最多为2条。
4．(2014·安徽高考)某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下。下列叙述正确的是(　　)

A．图甲中，细胞的同源染色体之间发生了基因重组
B．图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同
C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂
D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半
解析：选A　图甲为减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间能够发生交叉互换，实现基因重组；图乙为减数第一次分裂后期，由于同源染色体分离，移向细胞两极的染色体组成不同；图丙为减数第二次分裂前期，不发生染色体复制；图丁为减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，移向细胞两极，此时染色体数目加倍。
5．(2015·天津高考)低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，图中所示四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)可出现的是(　　)

解析：选B　A项，该初级卵母细胞形成了纺锤体，与题意不符。B项，由图可以看出是减数第二次分裂后期，移向同一极的仍有同源染色体，与题意相符。C项，低温诱导染色体数目加倍后形成的卵细胞应含有两个染色体组，即4条染色体，而不是3条。D项，三倍体胚胎的体细胞中应含有3个染色体组，而图中只有两个。
6．(2016·江苏高考)研究人员对珍珠贝(2n)有丝分裂和减数分裂细胞中染色体形态、数目和分布进行了观察分析，图1为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)，图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。请回答下列问题：

(1)图1中细胞分裂的方式和时期是_____________，它属于图2中类型________的细胞。
(2)若某细胞属于类型c，取自精巢，没有同源染色体，那么该细胞的名称是________。
(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂，那么三者出现的先后顺序是________。
(4)在图2的5种细胞类型中，一定具有同源染色体的细胞类型有________。
(5)着丝点分裂导致图2中一种细胞类型转变为另一种细胞类型，其转变的具体情况有________(用图中字母表述)。
(6)珍珠贝卵母细胞分裂一般停留在减数第一次分裂中期，待精子入卵后完成后续过程。细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍，可用于诱导三倍体。现有3组实验：用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂、减数第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。请预测三倍体出现率最低的是________________________________________，
理由是_________________________________________________________________。
解析：(1)图1中细胞发生了着丝点分裂，且含有同源染色体，故细胞分裂的方式和时期是有丝分裂后期，细胞中染色体数和核DNA数均为4n，因此它属于图2中类型a的细胞。(2)若某细胞属于类型c，取自精巢，没有同源染色体，则其可能为处于减数第二次分裂后期的细胞，该细胞的名称是次级精母细胞。(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂，b处于减数第一次分裂，d处于减数第二次分裂着丝点分裂之前，e处于减数第二次分裂结束时，那么三者出现的先后顺序是b、d、e。(4)在图2的5种细胞类型中，一定具有同源染色体的细胞类型为a和b，c可能表示未复制的体细胞或处于减数第二次分裂后期的细胞，不一定含有同源染色体，d是处于减数第二次分裂着丝点分裂前的细胞，e是减数第二次分裂结束后的细胞，d、e肯定不含同源染色体。(5)b类型细胞着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，核DNA数不变，形成a类型的细胞。d类型细胞着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，核DNA数目不变，形成c类型的细胞。(6)细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍，可用于诱导三倍体的形成，其功能类似于秋水仙素。用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂(减数第一次分裂同源染色体未分离，减数第二次分裂正常进行)、减数第二次分裂(减数第一次分裂正常，减数第二次分裂着丝点分开后移向同一极)时形成的是染色体数加倍的配子，但是处理受精卵(2n)的第一次卵裂(有丝分裂)时形成的是四倍体，故阻滞受精卵的第一次卵裂后三倍体出现率最低。
答案：(1)有丝分裂后期　a　(2)次级精母细胞　(3)b、d、e　(4)a、b　(5)b→a；d→c　(6)阻滞第一次卵裂　受精卵含二个染色体组，染色体数加倍后形成的个体是四倍体而不是三倍体
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1．某同学在观察蝗虫精巢时，发现一个细胞含有成对的同源染色体，但没有四分体，着丝点排列于赤道板位置，且每条染色体都有染色单体。下列相关分析正确的是(　　)
A．这是处于减数第二次分裂中期的细胞
B．下一时期将发生同源染色体彼此分离
C．卵巢中的同样细胞分裂可形成一个卵细胞和一个极体
D．所形成两个子细胞的染色体数目相同
解析：选D　该细胞是处于有丝分裂中期的细胞，其下一时期为有丝分裂后期，不会发生同源染色体的分离；卵巢中的同样细胞分裂可形成两个卵原细胞；该细胞进行的是有丝分裂，因此其形成两个子细胞的染色体数目相同。
2．处于分裂期的一个细胞内，染色体上共有10个DNA分子，则正常情况下不可能出现的是(　　)
A．该细胞此时可能会发生基因重组和染色体变异
B．该细胞可能形成体积大小不相等的两个子细胞
C．该细胞可能含两个染色体组且移向细胞两极的核基因相同
D．该生物的体细胞中染色体条数可能为5条或10条
解析：选A　基因重组发生在减数第一次分裂过程中，减数第一次分裂过程中，细胞中的DNA为4n，而该细胞不能表示减数第一次分裂；若该细胞是次级卵母细胞，则形成两个体积不相等的两个子细胞；若是单倍体的有丝分裂，则有丝分裂后期含两个染色体组且移向细胞两极的核基因相同；若是单倍体的有丝分裂，则体细胞中含有5条染色体，若是二倍体生物的减数第二次分裂，则体细胞中含有10条染色体。
3．(2018·郑州模拟)某男子既是色盲又有毛耳(毛耳基因位于Y染色体上)，则这个男子的次级精母细胞中，色盲基因及毛耳基因的存在情况是(　　)
A．在每个次级精母细胞中都含有一个色盲基因和一个毛耳基因
B．在每个次级精母细胞中只含有一个色盲基因或一个毛耳基因
C．在每个次级精母细胞中都含有两个色盲基因和两个毛耳基因
D．有1/2的次级精母细胞含有两个色盲基因，有1/2的次级精母细胞含有两个毛耳基因
解析：选D　在减数第一次分裂间期复制形成各两个基因，有两个色盲基因，也有两个毛耳基因。减数第一次分裂同源染色体分离，即X和Y染色体分离后分别进入两个次级精母细胞中，所以形成的两个次级精母细胞，一个次级精母细胞有两个色盲基因，另一个次级精母细胞有两个毛耳基因，即有1/2的次级精母细胞含有两个色盲基因，有1/2的次级精母细胞含有两个毛耳基因。
4．(2018·豫南九校月考)人体细胞处于有丝分裂或减数分裂后期时，染色体会向两极移动。正常情况下，下列对处于分裂后期细胞某一极染色体组成情况的描述，正确的是(　　)
A．2个染色体组，46条染色单体
B．1个染色体组，46条染色体
C．无同源染色体，23条染色单体
D．无同源染色体，23条染色体
解析：选D　根据题意分析可知：人体细胞处于有丝分裂后期时，有同源染色体，含4个染色体组，92条染色体，不含染色单体；减数第一次分裂后期时，有同源染色体，含2个染色体组，46条染色体，92条染色单体；减数第二次分裂后期时，无同源染色体，含2个染色体组，46条染色体，不含染色单体。
5．如图为某动物精原细胞的分裂示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．图①中可能存在等位基因
B．图②中含有8条脱氧核苷酸链
C．图③中有2个四分体
D．图④中一定存在2条Y染色体
解析：选A　图①细胞中存在同源染色体，因此可能存在等位基因；图②中有4条染色体，8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链；图③细胞处于有丝分裂中期，而四分体只出现在减数分裂过程中；图示为精原细胞的分裂示意图，图④细胞处于减数第二次分裂后期，细胞名称为次级精母细胞，存在2条Y染色体或2条X染色体。
6．(2018·渭南名校联考)男性色盲患者中一个处于有丝分裂后期的细胞和女性色盲基因携带者中一个处于减数第二次分裂中期的细胞进行比较，在不考虑变异的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．色盲基因数目比值为1∶1
B．核DNA数目比值为4∶1
C．常染色体数目比值为4∶1
D．染色单体数比值为2∶1
解析：选C　男性红绿色盲患者中色盲基因数目为2，女性携带者减数第一次分裂，同源染色体分离，则减数第二次分裂中期色盲基因数目为0或者2；有丝分裂后期细胞中染色单体数目为0；有丝分裂后期细胞中染色体数目加倍，减数第二次分裂中期的细胞中染色体数目减半，则比值为4∶1；有丝分裂后期细胞中DNA数目92个，减数第二次分裂中期的细胞中DNA数目46个。
7．果蝇是XY型性别决定的生物。下列与果蝇减数分裂和有丝分裂有关的说法，错误的是(　　)
A．减数第二次分裂中期的细胞染色体数目与有丝分裂中期的细胞染色体数目不同
B．初级卵母细胞和次级卵母细胞中含有的性染色体数目不同
C．在没有变异的情况下，一个基因型为AaBb的精原细胞只能产生两种基因型的精子
D．有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生基因突变
解析：选B　减数第二次分裂中期的细胞染色体数目是体细胞的一半，而有丝分裂中期的细胞中的染色体数目与体细胞相同；初级卵母细胞中含有的性染色体是XX，次级卵母细胞中含有的性染色体是X或XX(减数第二次分裂后期)，因此两者的性染色体数目可能相同；正常情况下，一个基因型为AaBb的精原细胞通常只能产生两种基因型的精子；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期都可能发生基因突变。
8．(2018·吉安检测)如图1是果蝇体细胞示意图，如图2、3是果蝇细胞中部分染色体在细胞分裂中的行为，请判断下列说法正确的是(　　)

A．图1中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的一条染色体和X、Y染色体组成一个染色体组
B．若图1果蝇一个精原细胞产生的一个精子基因组成为bcXDXD，则其余的三个精子的基因型为BCYd、BCYd、bcXDXD
C．图2所示的果蝇细胞中A、a基因属于等位基因，位于同源染色体上
D．图3中姐妹染色单体上出现基因A和a是基因突变或交叉互换的结果
解析：选D　图1中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的一条染色体和X或Y染色体组成一个染色体组，即果蝇的一个染色体组的组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y；若图1果蝇一个精原细胞的基因型为BbCcXDYd，若其产生的一个精子基因组成为bcXDXD，则其余的三个精子的基因型为BCYd、BCYd、bc；图2所示的果蝇细胞正处于有丝分裂后期，其中A、a基因属于等位基因，是基因突变产生的，不在同源染色体上；图3中姐妹染色单体上出现基因A和a是基因突变或交叉互换的结果。
9．图甲表示某二倍体动物减数第一次分裂形成的子细胞；图乙表示该动物的细胞中每条染色体上的DNA含量变化；图丙表示该动物一个细胞中染色体组数的变化。下列有关图甲、乙、丙的分析正确的是(　　)

A．图甲中基因A、a所在的染色体是X染色体
B．图甲可处于图乙中的bc段和图丙中的kl段
C．图乙中的de段和图丙中的hj段不可能对应于同种细胞分裂的同一时期
D．图乙中的cd段和图丙中的gh段形成的原因相同
解析：选D　在减数第一次分裂的后期发生了同源染色体的分离，因此减数第一次分裂所形成的子细胞中不可能含有同源染色体，故图甲中基因A、a所在的染色体一定是常染色体；图甲表示的细胞每条染色体上含有2个DNA分子，含有一个染色体组，处于图乙中的bc段，不能处于图丙中的kl段；图乙中的de段表示每条染色体上只有一个DNA分子，可以表示有丝分裂后期，图丙中的hj段细胞中含有4个染色体组，表示有丝分裂后期，因此，图乙中的de段和图丙中的hj段可能对应于同种细胞分裂的同一时期；图乙中的cd段和图丙中的gh段形成的原因相同，都是发生了着丝点的分裂。
10．(2017·潍坊期末)如图表示二倍体粗糙型链孢霉一个合子先进行一次减数分裂后，形成单倍体的孢子，单倍体的孢子再通过一次有丝分裂产生新的单倍体后代的过程中，一条染色体上的DNA数目变化。下列对该图的分析正确的是(　　)

A．O～h时间段内DNA共复制3次
B．O～h时间段内细胞分裂2次
C．c、g时都发生了着丝点分裂
D．细胞中染色体数目减半过程发生在c～d段
解析：选C　O～h时间段内DNA共复制2次，即a～b段和ef段；O～h时间段内细胞分裂3次，其中O～d段表示减数分裂，细胞连续分裂两次，d～h段表示有丝分裂，细胞分裂1次；c、g时都发生了着丝点分裂，使每条染色体上的DNA含量由2变为1；细胞中染色体数目减半过程发生在减数第一次分裂，即b～c段。
11．(2018·南昌一模)用32P标记果蝇精原细胞所有核DNA双链，然后置于31P的培养液中培养。关于该果蝇的精原细胞的一次有丝分裂与减数分裂的叙述，正确的是(　　)
A．有丝分裂与减数第一次分裂两者后期细胞中，32P的DNA的含量，前者是后者的两倍
B．有丝分裂与减数第二次分裂两者后期细胞中，32P的DNA的含量，前者是后者的两倍
C．有丝分裂与减数第一次分裂两者前期细胞中，32P的DNA的含量相同，染色体数不同
D．有丝分裂与减数第一次分裂两者中期细胞中，32P的DNA的含量不同，染色体数相同
解析：选B　有丝分裂后期和减数第一次分裂后期，DNA都完成一次复制，所以32P的DNA的含量相同；减数第一次分裂完成时，同源染色体分离使DNA含量减半，所以有丝分裂后期32P的DNA的含量是减数第二次分裂后期的两倍；有丝分裂前期和减数第一次分裂前期，染色体数目都与体细胞相等；有丝分裂中期和减数第一次分裂中期32P的DNA的含量相等，染色体数相同。
12．(2018·石嘴山月考)拟南芥(2N＝10)是一种生物研究应用很广泛的模式植物，被誉为“植物中的果蝇”。下图1表示拟南芥细胞分裂过程中每条染色体DNA含量的变化；图2表示该拟南芥的两对等位基因(Y与y，R与r)的分布示意图。下列叙述正确的是(　　)

A．图1中CD段的细胞处于减数第一次分裂后期
B．图1中DE段产生的每个子细胞含有10条染色体
C．若图2表示一个原始生殖细胞，则经减数分裂产生YR、yr、Yr、yR四种精子
D．图2中同源染色体分离、非同源染色体自由组合可发生在图1中BC段
解析：选D　图1中CD段是着丝点断裂、姐妹染色单体分离的结果，此时细胞处于减数第二次分裂后期或者有丝分裂的后期；由于图1既可以表示减数分裂也可以表示有丝分裂，故DE段产生的子细胞中含有10条或者5条染色体；根据减数分裂的特点可以确定，一个精原细胞经减数分裂形成两种、四个精子；图2中同源染色体分离、非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂后期，位于图1中的BC段。
二、非选择题
13．如图1表示基因型为AaBb的某动物细胞分裂过程示意图，图2是细胞分裂过程中同源染色体对数的变化曲线。分析回答：

(1)图1中，细胞①经图示减数分裂形成的子细胞基因型有________。
(2)图1中细胞③的名称是________，细胞⑤中有______个核DNA，可能不含X染色体的细胞是________(填序号)。
(3)图2中，CD段可表示________________期，细胞④对应于图2中的________段，细胞④有________个染色体组，可发生基因重组的是图2中________段。
(4)图2中出现GH段的原因是____________________________________________。
解析：(1)根据图1中细胞②中基因的分离图可知，细胞①经减数分裂形成的子细胞基因型是AB、ab。(2)根据以上分析可知图1中细胞③是次级精母细胞，细胞⑤处于有丝分裂中期，细胞⑤中有4条染色体，8个DNA。细胞③④都表示次级精母细胞，细胞中没有同源染色体，可能不含X染色体。(3)图2中，AE表示有丝分裂，其中CD表示有丝分裂后期。图1细胞④处于减数第二次分裂后期，由于染色体着丝点分裂，含有2个染色体组，应对于图2中的HI段。图2中FG表示减数第一次分裂，可发生基因重组。(4)图2中GH段同源染色体分离，分别进入两个次级精母细胞，导致子细胞中没有同源染色体。
答案：(1)AB和ab(AB、AB、ab、ab)　(2)次级精母细胞　8　③④　(3)有丝分裂后　HI　2　FG　(4)同源染色体分离，分别进入两个子细胞中
14．(2018·衡阳月考)图1为某动物体内五个处于不同分裂时期的细胞示意图；图2表示体细胞中染色体数为2n的生物不同细胞分裂时期染色体、染色单体和核DNA分子的含量；图3为某哺乳动物细胞分裂过程简图，其中A～G表示相关细胞，①～④表示过程，请回答下列问题：

(1)图1不含有同源染色体的细胞是________；图1中a处于________分裂________期。
(2)基因的分离定律和自由组合定律可发生在图2中的________所代表的时期。
(3)图3中细胞进行①过程时发生的主要物质变化是________________________；若图中的精原细胞基因型为AaXbY，且在减数分裂过程中仅发生过一次异常(无基因突变)，产生的G细胞基因型为aaXb，则F细胞的基因型为________。
解析：(1)图1不含有同源染色体的细胞是d；图1中a细胞处于有丝分裂后期。(2)基因的分离定律和自由组合定律可发生在减数第一次分裂前期，对应于图2中的Ⅰ所代表的时期。(3)图3中①表示减数第一次分裂前的间期，此时细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。若图中的精原细胞基因型为AaXbY，且在减数分裂过程中仅发生过一次异常(无基因突变)，产生的G细胞基因型为aaXb，说明减数第一次分裂正常，减数第二次分裂后期，含有基因a的姐妹染色单体分开后未分离，因此图中D、E、F细胞的基因型依次为AY、AY、Xb。
答案：(1)d　有丝　后　(2)Ⅰ　(3)DNA复制和有关蛋白质的合成　Xb
15．(2018·新余月考)如图是基因型为AaBb的某种动物部分细胞生命活动历程图，据图回答下列问题：

(1)甲、乙、丁细胞中含有同源染色体的是________。
(2)若丙细胞处于减数第二次分裂后期，造成丙图出现的原因是_______________。如果丁细胞为癌细胞，在光学显微镜下判断细胞发生癌变的依据______________。
(3)基因的自由组合发生在________细胞，丁细胞中b基因的形成原因是___________。
(4)该生物细胞在分裂过程中，某一正常基因发生突变，突变基因形成的异常mRNA与正常mRNA长度相同，但突变基因控制合成的多肽含有的氨基酸数比正常基因控制合成的多肽含有的氨基酸数少20个，推测多肽链变短的原因最可能是______________________。
解析：(1)有丝分裂以及减数第一次分裂过程中存在同源染色体，因此甲、乙、丁细胞中含有同源染色体的是甲、丁。(2)若丙细胞处于减数第二次分裂后期，造成丙图出现的原因是减数第一次分裂时有一对同源染色体没有彼此分离。如果丁细胞为癌细胞，在光学显微镜下判断细胞发生癌变的依据是癌细胞的形态结构发生显著变化。(3)基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期，即图中甲细胞，丁细胞中b基因的形成原因是有丝分裂间期发生基因突变。(4)该生物细胞在分裂过程中，某一正常基因发生突变，突变基因形成的异常mRNA与正常mRNA长度相同，但突变基因控制合成的多肽含有的氨基酸数比正常基因控制合成的多肽含有的氨基酸数少20个，推测多肽链变短的原因最可能是终止密码提前出现。
答案：(1)甲、丁　(2)减数第一次分裂时有一对同源染色体没有彼此分离　癌细胞的形态结构发生显著变化
(3)甲　有丝分裂间期发生基因突变
(4)终止密码提前出现
第四讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
知识体系——定内容
核心素养——定能力


生命观念
通过比较细胞的分化、衰老、凋亡、癌变及细胞的全能性，明确彼此间的区别和联系，建立起细胞是一个统一整体的生物学观点
社会责任
通过对干细胞和癌变的有关问题分析，养成学以致用，关注科技发展和人体健康的态度

[基础知识·系统化]
知识点一　细胞分化与细胞的全能性
1．细胞分化

2．细胞的全能性
(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)把实例和相对应的原理或过程连线：

知识点二　细胞的衰老和凋亡
1．细胞衰老的特征
　
2．细胞凋亡
　
知识点三　细胞的癌变
　
[基本技能·问题化]
1．据图回答有关细胞分化与细胞全能性的问题

(1)细胞分化是在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
(2)由图可知，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
(3)分化后的细胞是否还具有全能性，为什么？
有，因为分化前后的细胞都含有全套的遗传物质。
2．据图回答下列问题

(1)①→③细胞数目增加，细胞大小几乎没变化(或略小)，该过程表示细胞分裂(有丝分裂)。
(2)③→⑤细胞数目没有变化，细胞形态基本不变，但细胞体积增大，该过程表示细胞生长。
(3)①→②和①→④，细胞形态发生改变，是由相同形态结构功能的细胞形成了组织，所以该过程表示细胞分化。
(4)①③⑤三个细胞群的细胞具有分裂能力，具有分裂能力的细胞的特征是：细胞壁薄，细胞质浓，细胞核大，液泡小或无。
(5)⑥⑦⑧表示从②中取出的一个细胞经过植物组织培养，获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性。

考点一细胞分化与细胞的全能性

1．图解细胞分化与细胞的全能性

2．澄清五个易错易混点
(1)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。
(2)并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。
(3)同一个体不同类型细胞的RNA不完全相同。同一个体的体细胞中核遗传物质相同，但由于不同细胞选择性表达的基因不完全相同，因而转录生成的RNA及翻译生成的蛋白质不完全相同。
(4)分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
(5)分化不会改变遗传物质。细胞分化是基因的选择性表达，不会导致遗传物质改变。已分化的细胞都含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。
[对点落实]
1．下列能说明人体细胞已经发生分化的是(　　)
A．存在胰岛素基因　　　 B．产生RNA聚合酶
C．形成组织和器官 D．进行葡萄糖氧化分解
解析：选C　人体所有细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都具有胰岛素基因，这与细胞分化无关；人体几乎所有细胞都能合成mRNA，因此都能产生RNA聚合酶；形成组织和器官的过程中发生了细胞分化；所有细胞均会进行细胞呼吸，分解葡萄糖。
2．(2017·潍坊期末)科学家将糖尿病患者的骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗的目的。下列相关叙述正确的是(　　)
A．上述资料表明骨髓干细胞具有全能性
B．骨髓干细胞移入胰腺后发生了基因的选择性表达
C．骨髓干细胞能够植入胰腺说明其细胞形态与胰腺细胞相同
D．胰岛样细胞与骨髓干细胞相比遗传物质发生了改变
解析：选B　骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，但没有形成完整个体，因此不能表明骨髓干细胞具有全能性；骨髓干细胞移入胰腺后可分化为胰岛样细胞，而细胞分化的实质是基因的选择性表达；骨髓干细胞与胰腺细胞的形态不同；胰岛样细胞与骨髓干细胞相比遗传物质没有发生改变。
[归纳拓展]　对细胞全能性的理解
(1)“关键点法”区分细胞分化与细胞全能性的表达：

(2)从五个方面比较细胞全能性的大小：
①植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。
②受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。
③幼嫩的细胞>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)