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高中 生物 人教版 必修一 第五章 细胞的能量供应和利用
此为高中生物人教版必修一第五章细胞的能量供应和利用相关内容，主要内容有第一节降低化学反应活化能的酶、第二节细胞的能量“货币”ATP、第三节细胞呼吸的原理和应用等。
编辑于2022-12-17 09:29:23 山东省
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第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
（1）概念：细胞中每时每刻都在进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
（2）条件：需要酶的催化。
*生物催化剂。
*
细胞代谢的主要场所：细胞质基质。
细胞代谢的控制中心：细胞核。
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
（1）实验原理
（2）实验过程和现象
（3）实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（4）实验中变量的控制
❶自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。如该实验中加FeCl₃溶液和新鲜肝脏研磨液。
❷因变量：因自变量改变而变化的变量。如本实验中H₂O₂的分解速率。
❸无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，如肝脏研磨液的新鲜程度等。
（5）对照实验
❶除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持相同且适宜，并将结果进行比较的实验。
单一变量原则（亦可称“等量性原则”）。
*其他原则：平行重复原则、随机原则。
❷对照实验一般要设置对照组和实验组。
❸对照实验的四种类型。
【1】空白对照。空白对照是指不给对照组做任何实验处理。
【2】自身对照。自身对照是指实验组和对照组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。如植物细胞质壁分离与复原实验。
【3】条件对照。条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量。
【4】相互对照。相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。如伞藻的嫁接实验。
3.酶的作用原理
（1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
（2）原理：酶可以显著降低化学反应的活化能。
（3）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。
示意图
*
E₁为物质再加入无机催化剂后所需要的活化能。
E₂为正常情况下所需的活化能。
E₃为物质再加入酶后所需的活化能。
酶降低的活化能=E₂-E ₃.
*
结论：酶本身不被消耗，并不为化学反应提供物质和能量，也不改变反应的方向和生成物的量。
水浴加热能加快反应速率的原理：增加分子的内能，给分子提供能量，从而增加活化分子数。
二、酶的本质
1.关于酶本质的探索
2.酶的本质
（1）产生场所：活细胞。
（2）生理作用：催化作用。
（3）化学本质：绝大多数的酶为蛋白质，少数的酶为RNA。
（4）作用场所：细胞内或细胞外。
三、酶的特性
1.酶的概念
酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，其中绝大多数的酶是蛋白质。
2.酶的特性
（1）酶具有高效性
❶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。
❷酶的催化效率是无机催化剂的10⁷~10¹³倍，说明酶具有高效性。
（2）酶具有专一性
❶酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、淀粉和脂肪的水解。
❷实例：脲酶只能催化尿素分解为氨和二氧化碳。
（3）酶的作用条件比较温和
酶所催化的化学反应一般只在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高都会使酶的空间结构遭到破坏，会使酶永久失活。低温只能使酶活性降低，不会使酶失活。
❶酶的作用需要适宜的温度
内容
在一定条件下酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快，但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随温度升高而下降。
*温度过高，导致酶失活，此时再降低温度酶活性无法恢复。低温时，酶活性降低，但空间结构稳定，在适宜的温度下，活性升高。
*（了解）
动物体内的酶的最适温度为35~40℃。
植物体内的酶的最适温度为40~50℃。
*酶制剂适宜在低温下保存。随取随用：0~4℃；长期保存：-20~-80℃。
❷酶的作用需要适宜的pH
内容
在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的最适pH。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会明显降低。
*
动物体内的最适pH：6.5~8.0。
植物体内的最适pH：4.5~6.5。
胃蛋白酶的最适pH：1.5左右。
四、关于酶的实验设计
1.酶高效性的实验设计思路
（1）实验组：底物+生物催化剂（酶）→底物分解速率（或产物生成的速率）。
（2）对照组：底物+无机催化剂→底物分解速率（或产物生成的速率）。
2.酶专一性的实验设计思路
❶
实验组：底物A+相应酶液A（检测）→底物被分解。
对照组：另一底物B+相同酶液A（检测）→底物未被分解。
❷
实验组：底物A+相应酶液A（检测）→底物被分解。
对照组：相同底物A+另一酶液B（检测）→底物未被分解。
3.探究温度、pH对酶活性的影响
（1）探究温度对酶活性的影响（淀粉酶分解淀粉）
❶实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可判断酶的活性。
❷实验步骤、现象及结论
*
先让反应物和酶分别在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合，防止反应开始时未达到实验要求的温度。
pH应保持最适pH。
不用斐林试剂检测还原糖含量的原因：因为斐林试剂需要进行水浴加热。
不用H₂O₂和H₂O₂酶作实验材料的原因：因为温度会影响H₂O₂其自身的反应速率，没有控制单一变量。
（2）探究pH对酶活性的影响（H₂O₂酶催化分解H₂O₂）
❶实验原理
❷实验步骤
❸实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶活性。
*
温度保持最适温度。
先将酶溶液调节至实验要求的pH，然后再与反应底物混合。
选择实验材料时要注意排除自变量自身对实验结果的影响。
不用淀粉酶分解淀粉的原因：因为酸能促进淀粉水解，影响实验结果。
*酶相关曲线的分析
1.酶高效性的曲线分析
内容
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2.酶专一性的曲线分析
内容
（1）加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。
（2）加入酶B的反应速率与未加酶的空白对照条件下的反应速率相同。
3.底物浓度影响酶反应速率曲线的分析
内容
（1）底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而加快。
（2）当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不在加快（此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量）。
4.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析
内容
在有足够底物且不受其他因素的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
*
适当增加酶浓度，反应速率加快，但生成的量不变。
适当增加底物浓度，反应速率加快，生成物量增加。
第二节 细胞的能量“货币”ATP
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的功能（ATP≠能量）
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
2、ATP的结构
（1）ATP的元素组成：C、H、O、N、P。（核酸）
（2）ATP的分子组成
示意图
*
结构简式：A-P~P~P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“~”代表特殊化学键【“-”为普通化学键，“~”为高能键（特殊化学键）】。
*口诀："一个腺苷，两个特殊化学键，三个磷酸基团"
3.ATP的特点
（1）ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。
（2）ATP的水解过程就是释放能量的过程，1moLATP水解释放的能量达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
*能源物质的总结
（1）能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。
（2）主要能源物质：糖类。
（3）储能物质：脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞）。
（4）主要储能物质：脂肪。
（5）直接能源物质：ATP。
（6）最终能量来源：太阳能。
二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP之间的相互转化
（1）ATP与ADP相互转化的过程
反应原理
*
不是简单的可逆反应：磷酸基团可逆，能量不可逆。
ATP合酶广泛分布于细胞线粒体内膜、叶绿体类囊体膜及细胞质膜上。当质子（H⁺）顺电化学梯度流动时，催化ADP和磷酸基团合成ATP。
（2）ATP与ADP相互转化的特点
❶ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中（*ATP含量很少）。
❷ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
2.ATP的利用
（1）ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
实例
❶用于细胞的主动运输。
❷用于生物发电、发光。
❸用于肌细胞收缩。
❹用于细胞内各种吸能反应。
❺用于大脑思考。
ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动，这些能量的形式主要有以下六种：渗透能、机械能、电能、化学能、光能和热能。
（2）ATP为主动运输功能的原理
示意图
❶参与Ca²⁺主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶【Ca²⁺-ATP酶（钙泵）】。当膜内侧的Ca²⁺与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
❷在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
❸载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca²⁺的结合位点转向膜外侧，将Ca²⁺释放到膜外。
*一分子的ATP可以将两分子的Ca²⁺送至膜外。
*钠钾泵（Na⁺•K⁺-ATP酶）：每消耗一分子的ATP，就会泵出三个Na⁺、泵入两个K⁺。
3.ATP是细胞内流通的能量“货币”
（1）吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。
（2）放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
（3）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
第三节 细胞呼吸的原理和应用
一、细胞呼吸的方式
1.呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌细胞呼吸的方式
❶代谢类型：异养兼性厌氧型。
❷细胞呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸。
（2）呼吸产物的检测
*
“酸性条件”主要是加入浓硫酸。
原理：重铬酸钾具有强氧化性，将乙醇氧化，重铬酸根就会被还原成Cr³⁺，生成六水合硫酸铬（灰绿色）。
（3）实验装置（两个实验组→相互对照原则）
*
用质量分数为10%的NaOH溶液的目的：去除空气中的CO₂。
酵母菌培养液的制备方式：等量酵母菌+等量质量分数为5%葡萄糖溶液（进行煮沸消毒，冷却后再注入）。
（4）实验步骤
❶酵母菌培养液的配制与培养：注意控制单一变量。
❷检测CO₂的产生。
❸检测酒精的产生：注意适当延长培养时间。
*葡萄糖是还原性糖，同样可以被重铬酸钾氧化，其颜色反应与酒精相同，可适当延长培养时间以耗尽培养液中的葡萄糖。
（5）实验结论
❶酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
❷产物
有氧条件：大量的CO₂和水。
无氧条件：产生酒精，还产生少量的CO₂。
*
在有氧条件下大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵。
对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。
二、有氧呼吸
*对于大部分生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。
反例：哺乳动物成熟红细胞和蛔虫细胞。
1.主要场所——线粒体
*
场所：线粒体、细胞质基质（真核细胞）。
部分原核细胞可以进行有氧呼吸：硝化细菌、硫化细菌、蓝细菌和根瘤菌等。
场所：细胞质基质、细胞膜。
（1）线粒体的结构
示意图
*内膜折叠形成嵴（jǐ），增大膜面积，为酶提供更多附着位点。
（2）外膜与线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。
（3）线粒体功能：进行有氧呼吸的主要场所。
2.化学反应式
*有氧呼吸的底物主要是葡萄糖。
3.有氧呼吸过程
第一阶段[糖酵解]
场所：细胞质基质。
物质变化：葡萄糖（酶）→2丙酮酸+4[H]+少量能量。
[H]：还原氢（还原型辅酶I）
能量用途：热能散失和合成少量ATP。
产能情况：少量。
↓
H₂O→
第二阶段[三羧酸循环]
场所：线粒体基质。
物质变化：2丙酮酸+6H₂O（酶）→20[H]+6CO₂+少量能量。
能量用途：热能散失和合成少量ATP。
产能情况：少量。
↓
O₂→
第三阶段[氧化磷酸化]
场所：线粒体内膜。
物质变化：24[H]+6O₂（酶）→12H₂O+能量。
能量用途：热能散失和合成大量ATP。
产能情况：大量。
*
线粒体中没有分解葡萄糖的酶，因此葡萄糖不能在线粒体中分解。
有机物彻底分解的阶段在第二、三阶段。
在有氧呼吸的过程中仍有ATP消耗。
4.能量转化
5.无氧呼吸概念
指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO₂和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
*
有氧呼吸的能量转化效率大约是34%，1moL的葡萄糖有氧呼吸能使32moL的ADP转化为ATP。
三、无氧呼吸
1.场所：细胞质基质。
2.过程
（1）第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
场所：细胞质基质。
物质变化：葡萄糖（酶）→2丙酮酸+4[H]+少量能量。
能量用途：热能散失和合成少量ATP。
产能情况：少量。
（2）第二阶段：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和CO₂，或者转化成乳酸。
场所：细胞质基质。
物质变化
2丙酮酸+4[H]（酶：*乳酸脱氢酶）→2C₃H₆O₃（乳酸）
2丙酮酸+4[H]（酶：*乙醇脱氢酶）→2C₂H₅OH（酒精）+CO₂
产能情况：不产能。
3.反应式
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₃H₆O₃（乳酸）+少量能量
举例：动物骨骼肌细胞、乳酸菌（异养厌氧型）、玉米胚细胞、甜菜块根、马铃薯块茎等。
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量
举例：酵母菌、水稻根、苹果果实等。
*
大部分植物细胞无氧呼吸为该反应式。
4.能量转化
*1moL的葡萄糖能生成2moL的ATP。
5.概念
无氧呼吸是指在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程连接起来。
四、细胞呼吸原理的应用
1.包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
*避免厌氧病原菌的繁殖。
2.利用麦芽糖、葡萄糖、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
*前期适宜通气，后期密封发酵。
3.花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气
❶有利于根细胞有氧呼吸。
❷有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，从而有利于植物对无机盐的吸收。
4.储藏水果、粮食的仓库往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
*低氧并非无氧。
5.破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被铁钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。
6.提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
五、影响细胞呼吸的因素及其应用
1.内部因素
（1）遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
（2）生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
（3）器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
2.外部因素
（1）温度
❶影响：温度通过影响细胞呼吸有关酶的活性进而影响细胞的呼吸速率。
*细胞呼吸的最适温度一般在25~35℃之间。
❷应用：低温储存食品；大棚栽培在夜间和阴天适当降温；温水和面发得快。
（2）氧气
示意图
注
I.O₂浓度=0时，只进行无氧呼吸。
II.O<O₂浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
III.O₂浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
IV。O₂浓度=5%时，有机物消耗最少。
❶影响：O₂是有氧呼吸所必需的，且O₂对无氧呼吸有抑制作用。
❷应用
中耕松土促进植物根部有氧呼吸；无氧发酵过程需要严格控制无氧环境；低氧储存粮食、水果和蔬菜。
*中耕：是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。
（3）水分
❶影响：水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应；水作为生物化学反应的介质影响反应的进行；在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
❷应用：粮食在入仓前要进行晾晒处理；干种子萌发前进行浸泡处理。
（4）CO₂
示意图
❶影响：CO₂是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
❷应用：适当增加CO₂浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
*总 光合作用与细胞呼吸
一、光合作用与细胞呼吸在物质和能量上的联系
1.光合作用与细胞呼吸的联系
能量方面：光能（光反应）→ATP和NADPH中的能量（暗反应）→（CH₂O）中的能量（细胞呼吸）→热能和ATP中的能量→各项生命活动。
2.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
*以光合速率大于呼吸速率为例。
二、自然环境及密闭容器中光合作用变化的模型
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
（1）a点：凌晨3时~4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO₂释放量减少。
（2）b点：上午6时左右，有微弱光照，开始进行光合作用。
（3）bc段（不含b、c点）：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
（4）c点：上午七时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
（5）ce段（不含c、e点）：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
（6）d点：温度过高，部分气孔关闭，出现光合“午休”现象。
（7）e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
（8）ef段（不含e、f点）：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
（9）fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
（10）积累有机物时间段：ce段。
（11）制造有机物时间段：bf段。
（12）消耗有机物时间段：0g段。
*此处的“0”是“零”，不是“O”噢。
（13）一天中有机物积累最多的时间点：e点。
（14）一昼夜有机物的积累量表示为：S₁-S₂-S₃（S₁、S₂、S₃表示面积）
2.密闭环境中一昼夜CO₂和O含量的变化
光合速率等于呼吸速率的点：C、E。
三、测定光合速率和呼吸速率的方法
1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
（1）测定装置
*
NaOH溶液的作用：吸收CO₂。
CO₂缓冲液的作用：维持CO₂浓度稳定。
（2）测定方法
❶测定呼吸速率（装置甲）
a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO₂。
b.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。
c.置于适宜温度环境中。
d.红色液滴向左移动（用红色液滴单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率）。
❷测定净光合速率（装置乙）
a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO₂缓冲液，用于保证容器内CO₂浓度恒定，满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c.红色液滴向右移动（用红色液滴单位时间内向右移动的距离代表净呼吸速率）。
❸根据“总（真正）光合速率=呼吸速率+净呼吸速率”可计算总（真正）光合速率。
注意物理误差的校正：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。
*对照组：死掉的植物。
2.叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的含量，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）。
净呼吸速率=（z-y）/2S
呼吸速率=（x-y）/2S
总光合速率=净呼吸速率+呼吸速率=（x+z-2y）/2S
3.黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值和无初始值两种情况。规律如下：
规律1：有初始值情况下，黑瓶中氧气的减少量（或CO₂的增加量）为有氧呼吸量，白瓶中氧气的增加量（或CO₂的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
4.半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，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M₁、M₂，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。
总光合速率=呼吸速率+净光合速率=（M₀-M₁）/t+（M₂-M₀）/t=（M₂-M₁）/t。
第四节 光合作用与能量转化
一、绿叶中色素的提取与分离
1.提取绿叶中的色素
（1）原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 （或体积分数为75%的乙醇+无水碳酸钠）中。
（2）实验用品及作用
❶无水乙醇：溶解色素、提取色素。
❷二氧化硅（SiO₂）：有助于研磨更充分。
❸碳酸钙（CaCO₃）：防止研磨中色素被破坏。
❹单层尼龙布：过滤。
*不用滤纸的原因：滤纸吸附性强，滤液中的色素分子会被吸附在滤纸上。
（3）实验步骤
取材
称取5g绿叶（如菠菜的绿叶）
*选择新鲜、幼嫩的绿叶，叶绿素含量更高。
研磨
剪碎叶片，加少许SiO₂和CaCO₃，再加入5~10mL的无水乙醇，迅速充分地研磨。
*无水乙醇应分多次加入。
*迅速充分研磨的原因：防止过多的乙醇挥发掉。
过滤
漏斗基部放一块单层尼龙布，将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
收集
用小试管收集色素滤液，及时用棉塞将试管口塞严。
*及时用棉塞将试管口塞严的原因：防止空气中的氧气破坏色素分子。
*叶绿素荧光现象：对着光看（透射光），呈绿色；背着光看（反射光），呈红色。
2.分离绿叶中的色素（纸层析法）
（1）原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。
（2）实验步骤
【1】制备滤纸条
❶剪滤纸条
将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径，长度略小于试管长度的滤纸条，并在一端剪去两角。
*在一段剪去两角的原因：有利于得到平整的色素带。
❷铅笔画线
在距去角一端1cm处用铅笔画一条细线。
【2】画滤液细线
❶吸取绿叶
用毛细吸管吸取少量滤液。
❷画线
沿铅笔先均匀地画出一条细线，要画得细、直、齐。
*画得细直齐的原因：有利于得到平整的色素带。
❸重复画线
待滤液干后，重复画细线1~2次。
【3】分离滤液中的色素
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液（注意：不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液），随后用棉塞塞紧试管口。
【4】观察与记录
（3）实验结果及分析
绿叶中的色素
叶绿素（含量约占75%）
（蓝绿色）叶绿素a
（黄绿色）叶绿素b
*低温下易分解。
类胡萝卜素（含量约占25%）
（黄色）叶黄素
（橙黄色）胡萝卜素
*较稳定。
功能：吸收、传递和转化光能。
3.色素的吸收光谱
（1）光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
实验结果表明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
*一般情况下，光合作用利用的光都是可见光，红外光、紫外光不能利用。
*绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
（1）滤纸条上颜色过浅的原因分析
❶未加二氧化硅（石英砂）或研磨不充分，色素未充分提取出来。
❷使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素（叶绿素）含量太少。
❸一次性加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。
❹未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
❺画滤液细线次数过少。
❻层析液触及到滤液细线，但是时间不长。
（2）滤纸条色素带重叠
滤液细线画得过粗。
（3）滤纸条看不见色素带
❶忘记画滤液细线。
❷误用蒸馏水作提取液和层析液。
❸滤液细线触及到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1.叶绿体的形态：一般为扁平的椭球形或球形。
2.叶绿体的结构模式图
示意图
（1）结构
外表
内膜+外膜（双层膜）
内部
叶绿体基质
叶绿体基粒
由类囊体堆叠而成。
（2）功能：进行光合作用的场所。
3.恩格尔曼的实验
（1）黑暗环境下用极细的光束照射水绵
结果：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位。
（2）用透过三棱镜照射水绵临时装片
结果：需氧细菌主要分布在叶绿体蓝紫光和红光的照射部位。
4.叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
（1）在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。
（2）在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
*液泡中的色素不参与光合作用。
三、光合作用的原理
1.光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体吸收光能，将CO₂和H₂O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O₂的过程。
2.光合作用的反应式
3.探究光合作用原理的部分实验
4.光合作用过程
（1）光反应阶段
❶条件
有光照
❷场所
类囊体薄膜
❸反应过程
H₂O→O₂+H⁺
ADP+Pi→ATP
NADP⁺+H⁺→NADPH
❹能量变化
将光能转化为储存在ATP和NADPH中活跃的化学能。
（2）暗反应阶段
❶条件
有没有光照都能进行
❷场所
叶绿体基质
❸反应过程（卡尔文循环）
CO₂的固定
C₃的还原
❹能量变化
ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
（3）光反应与暗反应之间的联系
光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP⁺。
*
光反应、暗反应相互影响、相互制约，两者都不能长期独立地进行。
四、光合作用原理的应用
1.光合作用强度（*光合速率）
（1）概念
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
*有机物的积累量（×）
（2）影响因素和衡量指标
衡量指标
原料的消耗量
实例：CO₂的消耗量
产物的生成量
实例：有机物的生成量
影响因素
*内部因素
叶龄、植物种类等。
环境因素（外部因素）
土壤中水分的多少
环境中CO₂浓度
温度的高低
光照的长短和强弱
光的成分
*光合速率与呼吸速率的计算
（1）绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。
（2）绿色植物组织在有光的条件下， 光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率【*实际光合速率与呼吸速率的差值。（表观光合速率）】。
（3）真正光合速率
❶光合作用产生的O₂量=实际测得的O₂释放量+细胞呼吸所消耗的量。
❷光合作用固定的CO₂量=实际测得的CO₂吸收量+细胞呼吸所释放的CO₂的量。
❸光合作用产生的葡萄糖的量=葡萄糖积累量+细胞呼吸所消耗的葡萄糖的量。
*
总光合速率：CO₂的固定量（消耗量）、O₂的产生量、葡萄糖的生成量。
净光合速率：CO₂的吸收量、O₂的释放量、葡萄糖的积累量。
2.探究环境因素对光合作用强度的影响
实验流程
*原理
叶片中含有空气，刚开始会上浮，在抽气后叶片下沉。叶片进行光合作用产生氧气，使得细胞间隙充满氧气，导致叶片上浮。
3.化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
（2）实例
*如硝化细菌、硫化细菌、氢细菌和铁细菌等。
硝化细菌
能量来源：将氨氧化成硝酸释放的能量。
反应物
H₂O和CO₂
反应式
产物：糖类。
五、影响光合作用的因素及应用
1.光照强度
光是绿色植物光合作用的能量来源，光和强度直接影响光合速率。
（1）原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP生成，进而制约暗反应阶段。
（2）曲线分析
（3）曲线线段及关键点分析
A点：只进行细胞呼吸。
AB段：细胞呼吸强度>光合作用强度
B点：细胞呼吸强度=光合作用强度
BC段：细胞呼吸强度<光合作用强度
在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快，但光和强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低（细胞灼伤）。
（4）生产应用
❶阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
❷阴天植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。
2.CO₂浓度
（1）曲线分析：在一定范围内，光合速率随CO₂浓度的增加而加快，但CO₂浓度增加到一定值时，光合速率不在加快。CO₂浓度需达到一定值时才能启动光合作用。
*C₄植物能够利用低浓度的CO₂，故此时左图中CO₂浓度起点应从原点开始。
（2）应用
在农业生产上可以通过“正其行、通其风”、增施农机肥等增大CO₂浓度，提高光合速率。
*增施农机肥是通过微生物的分解间接释放CO₂。
3.温度
*温度也会影响气孔的开闭程度
（1）曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的酶活性而影响光合速率。
*主要影响暗反应阶段的酶。
（2）应用：冬季温室栽培，白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
4.水分
（1）原理：水分能影响气孔的开闭，间接影响CO₂进入植物体内，另外水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
（2）曲线分析
❶在一定范围内，光合作用强度随水分的增加而加快。
❷E点光合作用暂时降低，出现光合“午休”现象。
*出现光合午休现象的原因：中午温度过高，植物的蒸腾作用过强，为了减少水分的散失，植物的气孔关闭，导致植物吸收CO₂的量减少，进而使光合速率下降。
5.光质（不同波长的光）
（1）原理
光合作用强度与光质有关，在可见光光谱的范围内，不同波长的光下，光合作用效率时不同的。白光时复合光，红光、蓝紫光下植物的光合作用强度较大，绿光下植物的光合作用强度最弱。
（2）应用
❶塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光。
❷阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则应选择植物吸收利用率较高的“红光和蓝紫光”。
（补）细胞呼吸总结
*“三看法”判断细胞呼吸的方式（以葡萄糖为底物）
化学式
C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂（酶）→6CO₂+12H₂O+能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₃H₆O₃（乳酸）+少量能量
（1）一看——反应物和底物
❶消耗O₂或产物中有H₂O，一定存在有氧呼吸。
❷产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。
（2）二看——物质的量的关系
❶不消耗O₂，释放CO₂→只进行产酒精的无氧呼吸。
❷不消耗O₂，不释放CO₂→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。
❸CO₂释放量等于O₂吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸。
❹CO₂释放量大于O₂的吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。
（3）三看——反应的场所（真核细胞）
只在细胞质基质中——无氧呼吸，有线粒体参与——一定存在有氧呼吸。
*有氧呼吸与产酒精式无氧呼吸的数量关系
C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂（酶）→6CO₂+12H₂O+能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量
（1）消耗等量葡萄糖，有氧呼吸与无氧呼吸CO₂产生量的比为3：1。
（2）产生等量CO₂时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为1：3。
（3）有氧呼吸与无氧呼吸同时进行时。
[注：O₂=氧气的吸收量，CO₂=二氧化碳的释放量。]
若O₂/CO₂=3/4，V有氧呼吸=V无氧呼吸；
若O₂/CO₂<3/4，V有氧呼吸<V无氧呼吸；
若O₂/CO₂>3/4，V有氧呼吸>V无氧呼吸。
背诵版
*叶绿素组成
影响叶绿素合成的因素。
1.光照
2.温度
3.矿质元素
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
（1）概念：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）条件：需要▁▁▁▁▁▁▁▁。
*属于▁▁▁催化剂。
*
细胞代谢的主要场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
细胞代谢的控制中心：▁▁▁▁▁。
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
（1）实验原理
（2）实验过程和现象
（3）实验结论：酶具有▁▁▁▁▁▁，同无机催化剂相比，酶的催化效率更▁▁。
（4）实验中变量的控制
❶自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。如该实验中加FeCl₃溶液和新鲜肝脏研磨液。
❷因变量：因自变量改变而变化的变量。如本实验中H₂O₂的分解速率。
❸无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，如肝脏研磨液的新鲜程度等。
（5）对照实验
❶除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持▁▁▁▁▁▁▁▁，并将结果进行比较的实验。
▁▁▁▁▁▁原则（亦可称“▁▁▁▁▁▁原则”）。
*其他原则：平行重复原则、随机原则。
❷对照实验一般要设置▁▁▁组和▁▁▁组。
❸对照实验的四种类型。
【1】空白对照。空白对照是指不给对照组做任何实验处理。
【2】自身对照。自身对照是指实验组和对照组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。如植物细胞质壁分离与复原实验。
【3】条件对照。条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量。
【4】相互对照。相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。如伞藻的嫁接实验。
3.酶的作用原理
（1）活化能：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）原理：酶可以▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。
示意图
*
E₁为物质再加入▁▁▁▁▁▁▁▁后所需要的活化能。
E₂为正常情况下所需的活化能。
E₃为物质再加入▁▁后所需的活化能。
酶降低的活化能=▁▁▁▁▁▁。
*
结论：酶本身不被▁▁▁，并不为化学反应提供▁▁▁和▁▁▁，也不改变▁▁▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。
水浴加热能加快反应速率的原理：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
二、酶的本质
1.关于酶本质的探索
2.酶的本质
（1）产生场所：▁▁▁▁▁▁。
（2）生理作用：▁▁▁▁▁▁。
（3）化学本质：绝大多数的酶为▁▁▁▁▁，少数的酶为▁▁▁▁。
（4）作用场所：▁▁▁▁▁或▁▁▁▁▁。
三、酶的特性
1.酶的概念
酶是▁▁▁▁产生的具有▁▁▁作用的▁▁▁▁，其中绝大多数的酶是▁▁▁▁。
2.酶的特性
（1）酶具有高效性
❶酶的高效性是指▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❷酶的催化效率是无机催化剂的10⁷~10¹³倍，说明酶具有▁▁▁▁性。
（2）酶具有专一性
❶酶的专一性是指每一种酶只能催化▁▁▁或▁▁▁化学反应。而无机催化剂催化的范围比较广，如酸能催化蛋白质、淀粉和脂肪的水解。
❷实例：脲酶只能催化▁▁▁分解为氨和二氧化碳。
（3）酶的作用条件比较温和
酶所催化的化学反应一般只在▁▁▁▁▁▁的条件下进行的。▁▁▁、▁▁▁或温度过▁▁都会使酶的空间结构遭到破坏，会使酶▁▁▁▁▁▁。低温只能使酶▁▁▁▁▁▁，不会使酶失活。
❶酶的作用需要▁▁▁▁▁▁▁▁
内容
在一定条件下酶活性最大时的温度称为该酶的▁▁▁▁▁▁。
在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而▁▁▁，但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随温度升高而▁▁▁。
*温度过▁▁，导致酶失活，此时再降低温度酶活性（填“升高”、“降低”或“无法恢复”）▁▁▁▁▁▁。低温时，酶活性降低，但▁▁▁▁▁▁▁▁，在适宜的温度下，活性（填“升高”、“降低”或“无法恢复”）▁▁▁▁。
*（了解）
动物体内的酶的最适温度为▁▁~▁▁℃。
植物体内的酶的最适温度为▁▁~▁▁℃。
*酶制剂适宜在▁▁▁下保存。随取随用：0~4℃；长期保存：-20~-80℃。
❷酶的作用需要▁▁▁▁▁▁▁
内容
在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的▁▁▁▁▁。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会明显降低。
*
动物体内的最适pH：▁▁~▁▁。
植物体内的最适pH：▁▁~▁▁。
胃蛋白酶的最适pH：▁▁左右。
四、关于酶的实验设计
1.酶高效性的实验设计思路
（1）实验组：底物+生物催化剂（酶）→底物分解速率（或产物生成的速率）。
（2）对照组：底物+无机催化剂→底物分解速率（或产物生成的速率）。
2.酶专一性的实验设计思路
❶
实验组：▁▁▁▁▁+相应酶液A（检测）→底物被分解。
对照组：▁▁▁▁▁▁+相同酶液A（检测）→底物未被分解。
❷
实验组：底物A+▁▁▁▁▁▁▁▁（检测）→底物被分解。
对照组：相同底物A+▁▁▁▁▁▁▁▁（检测）→底物未被分解。
3.探究温度、pH对酶活性的影响
（1）探究温度对酶活性的影响（淀粉酶分解淀粉）
❶实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘液变懒，根据是否出现▁▁▁▁及▁▁▁▁▁▁▁▁可判断酶的活性。
❷实验步骤、现象及结论
*
先让反应物和酶分别在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合的目的：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
pH应保持▁▁▁▁▁▁。
不用斐林试剂检测还原糖含量的原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
不用H₂O₂和H₂O₂酶作实验材料的原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）探究pH对酶活性的影响（H₂O₂酶催化分解H₂O₂）
❶实验原理
❷实验步骤
❸实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶活性。
*
温度保持▁▁▁▁▁▁。
先将酶溶液调节至实验要求的pH，然后再与反应底物混合。
选择实验材料时要注意排除自变量自身对实验结果的影响。
不用淀粉酶分解淀粉的原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*酶相关曲线的分析
1.酶高效性的曲线分析
内容
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，不能改变化学反应的平衡点。
2.酶专一性的曲线分析
内容
（1）加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。
（2）加入酶B的反应速率与未加酶的空白对照条件下的反应速率相同。
3.底物浓度影响酶反应速率曲线的分析
内容
（1）底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成（填“正比”或“反比”）▁▁▁▁，即随底物浓度的增加而▁▁▁▁。
（2）当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不在加快（此时限制酶促反应速率的因素是▁▁▁▁▁▁）。
4.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析
内容
在有足够底物且不受其他因素的情况下，酶促反应速率与酶浓度成（填“正比”或“反比”）▁▁▁▁。
*
适当增加酶浓度，反应速率▁▁▁▁，生成的量▁▁▁▁。
适当增加底物浓度，反应速率▁▁▁▁，生成物量▁▁▁▁。
第二节 细胞的能量“货币”ATP
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的功能【ATP（填“=”或“≠”）▁▁能量】
ATP是驱动细胞生命活动的▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
2、ATP的结构
（1）ATP的元素组成：▁▁、▁▁、▁▁、▁▁、▁▁。（核酸）
（2）ATP的分子组成
示意图
*
结构简式：▁▁▁▁▁▁▁▁，其中“A”代表▁▁▁▁，“P”代表▁▁▁▁▁▁，“~”代表特殊化学键【“-”为普通化学键，“~”为▁▁▁键（特殊化学键）】。
*口诀："一个腺苷，两个特殊化学键，三个磷酸基团"
3.ATP的特点
（1）ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带▁▁▁▁▁而互相排斥等，使得特殊的化学键（填“稳定”或“不稳定”）▁▁▁▁，末端磷酸基团有较高的▁▁▁▁▁▁。
（2）ATP的水解过程就是▁▁▁▁▁▁的过程，1moLATP水解释放的能量达▁▁▁▁KJ，所以说ATP是一种▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*能源物质的总结
（1）能源物质：▁▁▁、▁▁▁、▁▁▁▁▁▁、▁▁▁。
（2）主要能源物质：▁▁▁。
（3）储能物质：▁▁▁、▁▁▁（植物细胞）、▁▁▁（动物细胞）。
（4）主要储能物质：▁▁▁。
（5）直接能源物质：▁▁▁。
（6）最终能量来源：▁▁▁▁▁▁。
二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP之间的相互转化
（1）ATP与ADP相互转化的过程
反应原理
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*
不是简单的可逆反应：▁▁▁▁▁▁可逆，▁▁▁不可逆。
ATP合酶广泛分布于▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁及▁▁▁▁▁▁上。当质子（H⁺）顺电化学梯度流动时，催化▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁合成ATP。
（2）ATP与ADP相互转化的特点
❶ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生且处于▁▁▁▁▁▁之中（*ATP含量很少）。
❷ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的▁▁▁性。
2.ATP的利用
（1）ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
实例
❶用于细胞的主动运输。
❷用于生物发电、发光。
❸用于肌细胞收缩。
❹用于细胞内各种吸能反应。
❺用于大脑思考。
ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动，这些能量的形式主要有以下六种：▁▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁和▁▁▁。
（2）ATP为主动运输功能的原理
示意图
❶参与Ca²⁺主动运输的▁▁▁▁▁▁▁是一种能催化ATP▁▁▁▁的酶【Ca²⁺-ATP酶（钙泵）】。当膜内侧的Ca²⁺与其相应位点结合时，其酶活性就被▁▁▁▁了。
❷在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的▁▁▁▁▁▁▁▁脱离下来与▁▁▁▁▁▁▁▁结合，这一过程伴随▁▁▁▁▁▁▁▁，这就是载体蛋白的▁▁▁化。
❸载体蛋白磷酸化导致其▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，使Ca²⁺的结合位点转向膜外侧，将▁▁▁▁▁▁。
*一分子的ATP可以将▁▁分子的Ca²⁺送至膜外。
*钠钾泵（Na⁺•K⁺-ATP酶）：每消耗一分子的ATP，就会泵出▁▁▁▁▁▁、泵入▁▁▁▁▁▁。
3.ATP是细胞内流通的能量“货币”
（1）吸能反应一般与ATP▁▁▁的反应相联系，由ATP▁▁▁▁提供能量。
（2）放能反应一般与ATP▁▁▁相联系，释放的能量储存在▁▁▁▁中。
（3）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
第三节 细胞呼吸的原理和应用
一、细胞呼吸的方式
1.呼吸作用的实质是细胞内的有机物▁▁▁▁▁▁，并▁▁▁▁▁▁，因此也叫▁▁▁▁▁▁▁▁。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌细胞呼吸的方式
❶代谢类型：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❷细胞呼吸方式：▁▁▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）呼吸产物的检测
*
“酸性条件”主要是加入▁▁▁▁▁。
原理：重铬酸钾具有▁▁▁▁▁性，将乙醇氧化，重铬酸根就会被还原成Cr³⁺，生成六水合硫酸铬（▁▁▁▁色）。
（3）实验装置（两个实验组→▁▁▁▁▁▁原则）
*
用质量分数为10%的NaOH溶液的目的：去除空气中的▁▁▁。
酵母菌培养液的制备方式：等量▁▁▁▁+等量质量分数为5%▁▁▁▁▁▁溶液（进行▁▁▁▁▁▁，▁▁▁后再注入）。
（4）实验步骤
❶酵母菌培养液的配制与培养：注意控制▁▁▁▁▁▁。
❷检测▁▁▁▁的产生。
❸检测酒精的产生：注意▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*葡萄糖是还原性糖，同样可以被重铬酸钾氧化，其颜色反应与酒精相同，可适当延长培养时间以耗尽培养液中的葡萄糖。
（5）实验结论
❶酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
❷产物
有氧条件：（填“大量”或“少量”）▁▁▁▁的▁▁▁▁和▁▁。
无氧条件：产生▁▁▁▁，还产生（填“大量”或“少量”）▁▁▁▁的▁▁▁▁。
*
在有氧条件下▁▁▁▁▁▁，在无氧条件下进行▁▁▁▁▁▁。
对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
二、有氧呼吸
*对于大部分生物来说，▁▁▁▁▁是细胞呼吸的主要形式。
反例：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。
1.主要场所——线粒体
*
场所：▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁（真核细胞）。
部分原核细胞可以进行有氧呼吸：▁▁▁▁▁▁、硫化细菌、▁▁▁▁和▁▁▁▁▁等。
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁、细胞膜。
（1）线粒体的结构
示意图
*内膜折叠形成▁▁，增大▁▁▁▁，为酶提供更多附着位点。
（2）外膜与线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。
（3）线粒体功能：进行▁▁▁▁▁▁的主要场所。
2.化学反应式
*有氧呼吸的底物主要是▁▁▁▁。
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
3.有氧呼吸过程
第一阶段[▁▁▁▁▁]
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
物质变化：▁▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁。
[H]：▁▁▁▁▁▁（▁▁▁▁▁▁▁▁）
能量用途：▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
产能情况：少量。
↓
▁▁▁▁→
第二阶段[▁▁▁▁▁▁▁▁]
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
物质变化：▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁+▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁。
能量用途：▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
产能情况：少量。
↓
▁▁▁▁→
第三阶段▁▁▁▁▁▁▁▁]
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
物质变化：▁▁▁▁+▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁▁▁+▁▁▁。
能量用途：▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
产能情况：▁▁▁▁。
*
葡萄糖（填“能”或“不能”）▁▁▁▁在线粒体中分解，原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
有机物彻底分解的阶段在第▁▁、▁▁阶段。
在有氧呼吸的过程中（填“有”或“无”）▁▁ATP消耗。
4.能量转化
5.无氧呼吸概念
指细胞在▁▁的参与下，通过▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，把▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，产生▁▁▁▁和▁▁，▁▁▁▁，生成▁▁▁▁▁▁▁▁的过程。
*
有氧呼吸的能量转化效率大约是▁▁▁▁，1moL的葡萄糖有氧呼吸能使▁▁▁▁的ADP转化为ATP。
三、无氧呼吸
1.场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
2.过程
（1）第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
物质变化：▁▁▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁。
能量用途：▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
产能情况：▁▁▁▁。
（2）第二阶段：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成▁▁▁▁和▁▁▁▁，或者转化成▁▁▁▁。
场所：▁▁▁▁▁▁▁▁。
物质变化
▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁（酶：*乳酸脱氢酶）→▁▁▁▁▁▁▁▁（▁▁▁▁）
▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁（酶：*乙醇脱氢酶）→▁▁▁▁▁▁▁▁（▁▁▁▁）+▁▁▁▁
产能情况：不产能。
3.反应式
▁▁▁▁▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁▁▁▁▁（▁▁▁▁）+▁▁▁▁▁▁
举例：动物骨骼肌细胞、▁▁▁▁▁（异养厌氧型）、▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁等。
▁▁▁▁▁▁▁▁（酶）→▁▁▁▁▁▁▁▁（▁▁▁▁）+▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁
举例：▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁等。
*
大部分植物细胞无氧呼吸为该反应式。
4.能量转化
*1moL的葡萄糖能生成▁▁moL的ATP。
5.概念
无氧呼吸是指在▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁的情况下，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁经过▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁▁▁的过程。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵。产生酒精的叫做▁▁▁▁▁▁；产生乳酸的叫做▁▁▁▁▁▁。
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体▁▁▁▁▁▁▁▁。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程连接起来。
四、细胞呼吸原理的应用
1.包扎伤口时，需要选用▁▁▁▁的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
*避免▁▁▁▁▁▁▁▁的繁殖。
2.利用麦芽糖、葡萄糖、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
*前期▁▁▁▁▁▁，后期▁▁▁▁▁▁。
3.花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气
❶有利于▁▁▁▁有氧呼吸。
❷有利于土壤中▁▁▁▁▁▁▁▁的生长繁殖，从而有利于植物对▁▁▁▁▁▁的吸收。
4.储藏水果、粮食的仓库往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
*低氧并非无氧。
5.破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被铁钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。
6.提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
五、影响细胞呼吸的因素及其应用
1.内部因素
（1）遗传特性：▁▁▁▁▁▁的植物呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
（2）生长发育时期：同一植物在▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
（3）器官类型：同一植物的▁▁▁▁▁▁呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
2.外部因素
（1）温度
❶影响：温度通过影响细胞呼吸有关酶的活性进而影响细胞的呼吸速率。
*细胞呼吸的最适温度一般在25~35℃之间。
❷应用：低温储存食品；大棚栽培在夜间和阴天适当降温；温水和面发得快。
（2）氧气
示意图
注
I.O₂浓度=0时，只进行▁▁▁▁▁▁。
II.O<O₂浓度<10%时，同时进行▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。
III.O₂浓度≥10%时，只进行▁▁▁▁▁▁吸。
IV。O₂浓度=▁▁%时，有机物消耗最少。
❶影响：O₂是有氧呼吸所必需的，且O₂对无氧呼吸有▁▁▁▁作用。
❷应用
中耕松土促进植物根部有氧呼吸；无氧发酵过程需要严格控制无氧环境；低氧储存粮食、水果和蔬菜。
*中耕：是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。
（3）水分
❶影响：水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应；水作为生物化学反应的介质影响反应的进行；在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而▁▁▁▁，随含水量的减少而▁▁▁▁。
❷应用：粮食在入仓前要进行▁▁▁▁处理；干种子萌发前进行▁▁▁▁处理。
（4）CO₂
示意图
❶影响：CO₂是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
❷应用：适当增加CO₂浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
*总 光合作用与细胞呼吸
一、光合作用与细胞呼吸在物质和能量上的联系
1.光合作用与细胞呼吸的联系
能量方面：▁▁▁▁（光反应）→▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁中的能量（暗反应）→▁▁▁▁▁▁中的能量（细胞呼吸）→▁▁▁▁和▁▁▁▁中的能量→▁▁▁▁▁▁▁▁。
2.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
*以光合速率大于呼吸速率为例。
二、自然环境及密闭容器中光合作用变化的模型
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
（1）a点：凌晨3时~4时，▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）b点：上午6时左右，▁▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）bc段（不含b、c点）：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（4）c点：上午七时左右，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（5）ce段（不含c、e点）：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（6）d点：温度过高，部分气孔关闭，出现▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（7）e点：下午6时左右，▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（8）ef段（不含e、f点）：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（9）fg段：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（10）积累有机物时间段：▁▁▁▁。
（11）制造有机物时间段：▁▁▁▁。
（12）消耗有机物时间段：▁▁▁▁。
（13）一天中有机物积累最多的时间点：▁▁。
（14）一昼夜有机物的积累量表示为：▁▁▁▁▁▁▁▁（S₁、S₂、S₃表示面积）
2.密闭环境中一昼夜CO₂和O含量的变化
光合速率等于呼吸速率的点：▁▁、▁▁。
三、测定光合速率和呼吸速率的方法
1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
（1）测定装置
*
NaOH溶液的作用：▁▁▁▁▁▁▁▁。
CO₂缓冲液的作用：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）测定方法
❶测定呼吸速率（装置甲）
a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO₂。
b.玻璃钟罩▁▁▁处理，以排除光合作用的干扰。
c.置于▁▁▁▁▁▁环境中。
d.红色液滴向▁▁移动（用红色液滴▁▁▁▁▁▁内向▁▁移动的距离代表呼吸速率）。
❷测定净光合速率（装置乙）
a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO₂缓冲液，用于保证容器内CO₂浓度恒定，满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c.红色液滴向▁▁移动（用红色液滴▁▁▁▁▁▁▁▁内向▁▁移动的距离代表净呼吸速率）。
❸根据“总（真正）光合速率=呼吸速率+净呼吸速率”可计算总（真正）光合速率。
注意物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置▁▁▁▁▁▁。
*对照组：▁▁▁▁▁▁▁▁。
2.叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的含量，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）。
净呼吸速率=▁▁▁▁▁▁▁▁
呼吸速率=▁▁▁▁▁▁▁▁
总光合速率=净呼吸速率+呼吸速率=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
3.黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是▁▁▁▁▁▁▁▁；“白瓶”给予光照，测定的是▁▁▁▁▁▁，可分为▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁两种情况。规律如下：
规律1：有初始值情况下，黑瓶中▁▁▁▁▁▁▁▁▁（或▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁）为有氧呼吸量，白瓶中▁▁▁▁▁▁▁▁（或▁▁▁▁▁▁▁▁）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之▁▁即总光合作用量。
4.半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，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M₁、M₂，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。
总光合速率=呼吸速率+净光合速率=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁=▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
第四节 光合作用与能量转化
一、绿叶中色素的提取与分离
1.提取绿叶中的色素
（1）原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂▁▁▁▁▁▁▁▁ （或体积分数为▁▁%的▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁▁）中。
（2）实验用品及作用
❶无水乙醇：溶解色素、提取色素。
❷二氧化硅（SiO₂）：有助于▁▁▁▁▁▁▁▁。
❸碳酸钙（CaCO₃）：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❹单层尼龙布：▁▁▁▁。
*不用滤纸的原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）实验步骤
取材
称取5g绿叶（如菠菜的绿叶）
*选择▁▁▁、▁▁▁的绿叶，叶绿素含量更高。
研磨
剪碎叶片，加少许▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁，再加入5~10mL的▁▁▁▁▁▁，迅速充分地研磨。
*无水乙醇应▁▁▁▁加入。
*迅速充分研磨的原因：防止过多的乙醇挥发掉。
过滤
漏斗基部放一块▁▁▁▁▁▁，将滤液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
收集
用小试管收集色素滤液，及时用▁▁▁▁将试管口塞严。
*及时用棉塞将试管口塞严的原因：防止空气中的▁▁▁▁破坏色素分子。
*叶绿素荧光现象：对着光看（透射光），呈▁▁色；背着光看（反射光），呈▁▁色。
2.分离绿叶中的色素（纸层析法）
（1）原理：不同色素在层析液中的▁▁▁▁不同，▁▁▁▁高的随层析液在滤纸上扩散的▁▁，反之则▁▁。
（2）实验步骤
【1】制备滤纸条
❶剪滤纸条
将干燥的▁▁▁▁剪成宽度略小于试管直径，长度略小于试管长度的滤纸条，并在▁▁▁▁▁▁▁。
*在一端剪去两角的作用：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❷▁▁▁▁▁▁
在距去角一端1cm处用铅笔画一条细线。
【2】画滤液细线
❶吸取绿叶
用▁▁▁▁▁▁吸取少量滤液。
❷画线
沿铅笔先均匀地画出一条细线，要画得细、直、齐。
*画得细直齐的作用：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❸▁▁▁▁▁▁
待▁▁▁▁后，重复画细线1~2次。
【3】分离滤液中的色素
将适量的▁▁▁▁倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液（注意：不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液），随后用棉塞塞紧试管口。
【4】观察与记录
（3）实验结果及分析
绿叶中的色素
叶绿素（含量约占▁▁%）
（▁▁▁▁）▁▁▁▁▁▁
（▁▁▁▁）▁▁▁▁▁▁
*▁▁▁▁下易分解。
类胡萝卜素（含量约占▁▁%）
（▁▁▁▁）▁▁▁▁
（▁▁▁▁）▁▁▁▁▁▁
*（填“稳定”或“不稳定”）▁▁▁▁。
功能：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
3.色素的吸收光谱
（1）光谱：阳光是由不同波长的光组合成的▁▁▁▁，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
实验结果表明：叶绿素a和叶绿素b主要吸收▁▁▁▁和▁▁▁▁▁；叶黄素和胡萝卜素主要吸收▁▁▁▁▁。
*一般情况下，光合作用利用的光都是（填“可见光”或“不可见光”）▁▁▁▁，红外光、紫外光（填“能”或“不能”）▁▁▁▁利用。
*绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析
（1）滤纸条上颜色过浅的原因分析
❶未加▁▁▁▁▁▁（石英砂）或▁▁▁▁▁▁，色素未充分提取出来。
❷使用▁▁▁▁▁▁的绿叶或▁▁▁▁▁▁▁▁，滤液中的色素（叶绿素）含量太少。
❸一次性加入▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，导致提取液浓度太低。
❹未加▁▁▁▁▁▁或▁▁▁▁▁▁，色素分子被破坏。
❺画滤液细线次数过▁▁。
❻层析液▁▁▁▁▁▁滤液细线，但是时间▁▁▁▁。
（2）滤纸条色素带重叠
滤液细线画得过▁▁。
（3）滤纸条看不见色素带
❶▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❷误用▁▁▁▁作提取液和层析液。
❸滤液细线▁▁▁▁▁▁层析液，且时间▁▁▁▁，色素全部溶解到层析液中。
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1.叶绿体的形态：一般为扁平的椭球形或球形。
2.叶绿体的结构模式图
示意图
（1）结构
外表
▁▁▁▁+▁▁▁▁（▁▁层膜）
内部
▁▁▁▁▁▁▁▁
叶绿体基粒
由▁▁▁▁▁堆叠而成。
（2）功能：进行▁▁▁▁▁▁的场所。
3.恩格尔曼的实验
（1）黑暗环境下用极细的光束照射水绵
结果：需氧细菌只分布在叶绿体有▁▁▁▁▁▁的部位。
（2）用透过三棱镜照射水绵临时装片
结果：需氧细菌主要分布在叶绿体▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁的部位。
4.叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
（1）在叶绿体▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁上，分布着许多吸收光能的色素分子。
（2）在▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁▁中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
*液泡中的色素（填“参与”或“不参与”）▁▁▁▁光合作用。
三、光合作用的原理
1.光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁，将▁▁▁▁和▁▁▁▁转化成▁▁▁▁▁▁▁▁，并且▁▁▁▁▁▁的过程。
2.光合作用的反应式
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
3.探究光合作用原理的部分实验
4.光合作用过程
（1）光反应阶段
❶条件
▁▁▁▁
❷场所
▁▁▁▁▁▁▁▁
❸反应过程
H₂O→O₂+H⁺
ADP+Pi→ATP
NADP⁺+H⁺→NADPH
❹能量变化
将光能转化为储存在ATP和NADPH中▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）暗反应阶段
❶条件
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
❷场所
▁▁▁▁▁▁▁▁
❸反应过程（卡尔文循环）
CO₂的固定
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
C₃的还原
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❹能量变化
ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）光反应与暗反应之间的联系
光反应为暗反应提供▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁，暗反应为光反应提供▁▁▁▁、▁▁和▁▁▁▁▁▁。
*
光反应、暗反应相互影响、相互制约，两者都不能 ▁▁▁▁▁▁▁▁地进行。
四、光合作用原理的应用
1.光合作用强度（*光合速率）
（1）概念
植物在▁▁▁▁▁▁内通过光合作用制造▁▁▁▁▁▁▁▁。
*有机物的积累量（填“√”或“×”▁▁）
（2）影响因素和衡量指标
衡量指标
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
实例：CO₂的消耗量
▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
实例：有机物的生成量
影响因素
*内部因素
▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁等。
环境因素（外部因素）
土壤中水分的多少
环境中CO₂浓度
温度的高低
光照的长短和强弱
光的成分
*光合速率与呼吸速率的计算
（1）绿色植物组织在▁▁▁▁条件下测得的数值表示呼吸速率。
（2）绿色植物组织在▁▁的条件下， ▁▁▁▁▁▁与▁▁▁▁▁▁同时进行，测得的数值表示净光合速率【*▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁与▁▁▁▁▁▁的差值。（表观光合速率）】。
（3）真正光合速率
❶光合作用产生的O₂量=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❷光合作用固定的CO₂量=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❸光合作用产生的葡萄糖的量=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁+▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*
总光合速率：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
净光合速率：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
2.探究环境因素对光合作用强度的影响
实验流程
*原理
叶片中含有空气，刚开始会上浮，在抽气后叶片下沉。叶片进行光合作用产生氧气，使得细胞间隙充满氧气，导致叶片上浮。
3.化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
（2）实例
*如▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁等。
硝化细菌
能量来源：将▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁释放的▁▁▁▁。
反应物
H₂O和CO₂
反应式
产物：糖类。
五、影响光合作用的因素及应用
1.光照强度
光是绿色植物光合作用的能量来源，光和强度（填“直接”或“间接”）▁▁▁▁影响光合速率。
（1）原理：光直接影响▁▁▁▁阶段，制约▁▁▁▁▁▁和▁▁▁生成，进而制约▁▁▁▁阶段。
（2）曲线分析
（3）曲线线段及关键点分析
A点：只进行▁▁▁▁▁▁。
AB段：细胞呼吸强度▁▁光合作用强度
B点：细胞呼吸强度▁▁光合作用强度
BC段：细胞呼吸强度▁▁光合作用强度
在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快，但光和强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低（▁▁▁▁▁▁）。
（4）生产应用
❶阴雨天适当补充光照，及时对大棚▁▁▁▁▁▁。
❷阴天植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物（填“高”或“低”）▁▁，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。
2.CO₂浓度
（1）曲线分析：在一定范围内，光合速率随CO₂浓度的增加而加快，但CO₂浓度增加到一定值时，光合速率不在加快。CO₂浓度需达到▁▁▁▁▁▁时才能启动光合作用。
*C₄植物能够利用低浓度的CO₂，故此时左图中CO₂浓度起点应从原点开始。
（2）应用
在农业生产上可以通过“正其行、通其风”、增施农机肥等增大CO₂浓度，提高光合速率。
*增施农机肥是通过微生物的分解（填“直接”或“间接”）▁▁▁▁释放CO₂。
3.温度
*温度也会影响▁▁▁▁的开闭程度
（1）曲线分析：温度主要通过影响与光合作用▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁而影响光合速率。
*主要影响▁▁▁▁▁▁阶段的酶。
（2）应用：冬季温室栽培，白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
4.水分
（1）原理：水分能影响气孔的开闭，间接影响CO₂进入植物体内，另外水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
（2）曲线分析
❶在一定范围内，光合作用强度随水分的增加而▁▁▁▁。
❷E点光合作用暂时降低，出现▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
*出现光合午休现象的原因：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
5.光质（不同波长的光）
（1）原理
光合作用强度与光质有关，在可见光光谱的范围内，不同波长的光下，光合作用效率时不同的。白光时复合光，▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁下植物的光合作用强度较大，▁▁▁▁下植物的光合作用强度最弱。
（2）应用
❶塑料大棚栽培时常选择“▁▁▁▁▁▁”以便透过各色光。
❷阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则应选择植物吸收利用率较高的“▁▁▁▁▁▁▁▁”。
（补）细胞呼吸总结
*“三看法”判断细胞呼吸的方式（以葡萄糖为底物）
化学式
C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂（酶）→6CO₂+12H₂O+能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₃H₆O₃（乳酸）+少量能量
（1）一看——反应物和底物
❶消耗O₂或产物中有H₂O，一定存在▁▁▁▁▁▁。
❷产物中有酒精或乳酸，一定存在▁▁▁▁▁▁。
（2）二看——物质的量的关系
❶不消耗O₂，释放CO₂→进行▁▁▁▁▁▁。
❷不消耗O₂，不释放CO₂→进行▁▁▁▁▁▁或▁▁▁▁▁▁。
❸CO₂释放量等于O₂吸收量→进行▁▁▁▁或进行▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
❹CO₂释放量大于O₂的吸收量→进行▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）三看——反应的场所（真核细胞）
只在细胞质基质中——▁▁▁▁▁▁，有线粒体参与——一定存在▁▁▁▁▁▁。
*有氧呼吸与产酒精式无氧呼吸的数量关系
C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂（酶）→6CO₂+12H₂O+能量
C₆H₁₂O₆（酶）→2C₂H₅OH（酒精）+2CO₂+少量能量
（1）消耗等量葡萄糖，有氧呼吸与无氧呼吸CO₂产生量的比为▁▁：▁▁。
（2）产生等量CO₂时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为▁▁：▁▁。
（3）有氧呼吸与无氧呼吸同时进行时。
[注：O₂=氧气的吸收量，CO₂=二氧化碳的释放量。]
若O₂/CO₂=▁▁▁▁，V有氧呼吸=V无氧呼吸；
若O₂/CO₂<▁▁▁▁，V有氧呼吸<V无氧呼吸；
若O₂/CO₂>▁▁▁▁，V有氧呼吸>V无氧呼吸。
原版
*叶绿素组成
影响叶绿素合成的因素。
1.▁▁▁▁
2.▁▁▁▁
3.▁▁▁▁▁▁