【学霸知识清单】高中生物(人教版2019)必修第一册 第5章 细胞的能量供应和利用 - 必背知识清单

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节　降低化学反应活化能的酶 1.细胞代谢：是指细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2．比较过氧化氢在不同条件下的分解： （1）实验原理：H2O2溶液在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。 （2）实验步骤和实验现象 （3）实验分析 ①4组和1组对照，说明酶具有 催化 作用。 ②4组和3组对照，自变量是 催化剂种类 ，说明H2O2酶 加快H2O2分解的速率 更显著，即酶的催化作用具有 高效 性。 （4）加热、Fe3＋、H2O2酶促进H2O2分解的原理 ①加热能促进H2O2分解是因为提供了 能量 。 ②Fe3＋、H2O2酶能促进H2O2分解是因为 降低了化学反应的活化能 。 （5）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 。 3．控制变量 （1）自变量：是指在实验中人为改变的量。即实验探究因素。 过氧化氢分解实验中的 氯化铁溶液和肝脏研磨液。 （2）因变量：随着自变量的变化而变化的变量。过氧化氢分解实验中的气泡产生速率 。 （3）无关变量：除自变量外，对实验结果可能造成干扰 的可变因素。实验中无关变量要求相同且适宜。过氧化氢分解实验中的反应物的浓度 、反应时间 等。 （4）实验设计原则：单一变量原则、对照性原则、等量 性原则等。 5．对照实验 (1)含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致的实验。 (2)原则：除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同且适宜。 6. 酶概念的理解 （1）概念：酶是由 活细胞 产生的具有 催化 作用的有机物，其中绝大多数酶是 蛋白质 ，少数酶是 RNA 。 （2）酶的作用： 催化 作用；酶的作用机理： 降低化学反应的活化能 。酶在催化学反应前后自身性质和数量 不变 。 （3）合成酶的原料： 氨基酸 或 核糖核苷酸 。 （4）合成酶的主要场所： 核糖体 。（注：还有细胞核、线粒体、叶绿体） （5）酶的作用场所：可以在 细胞内、细胞外、体外 发挥催化作用。 7. 酶作用机理曲线分析（右图） （1）ac段表示 无催化剂 时反应进行所需要的活化能； （1）bc段表示 酶催化 时反应进行所需要的活化能； （1）ab段表示 酶降低的活化能 。 （2）在图中画出无机催化剂催化反应的曲线。 4. 酶的特性 （1）高效性：酶的催化效率大约是 无机催化剂 的107～1013倍。同无机催化剂相比，酶 降低活化能 的作用更显著，因而催化效率更高。 ①加酶与未加催化剂相比：说明 酶具有催化作用 。 ②加酶与加无机催化剂相比：说明酶具有高效性 。 ③催化剂只能改变 达到平衡点的时间 ，不改变 平衡点 。 ④平衡点高低取决于 底物数量（浓度）。 （2）专一性：一种酶只能催化 一种 或 一类 化学反应，因为酶只能催化与其 结构互补 的底物。 据酶的专一性可知：能催化淀粉水解的酶是 淀粉酶 ，能催化蔗糖水解的酶是 蔗糖酶 ，能催化唾液淀粉酶水解的酶是 蛋白酶 ，能催化植物细胞壁水解的酶是 纤维素酶和果胶酶 。 A 为酶，B 为反应物(底物)，C、D 为产物。 只有酶 A 能催化 A 反应物发生反应， 说明 酶具有专一性。 （3）作用条件较温和(温和性)：酶需要适宜的 温度 和 pH 。 酶促反应速率与温度(pH)的关系曲线都是 抛物线 ，如下图所示： 0 最适温度 温度 酶促反应速率 0 最适pH pH 酶促反应速率 ①在最适宜的 温度 和 pH 条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显 降低 。 ② 过酸 、 过碱 或 温度过高 ，会使酶的 空间结构 遭到破坏，使酶 永久失活 。 ③低温 抑制 酶的活性，但酶的空间结构 稳定 ，在适宜的温度下酶的活性可以 升高 。 ④酶制剂适于在 低温、最适pH 下保存。 ⑤人体内酶的最适温度在 37℃ 左右，胃液的最适pH范围为 0.9-1.5 (酸性环境)。 5. 实验分析 （1）酶本质的鉴定 ①方法一：颜色反应法：蛋白质类酶可用 双缩脲 试剂鉴定，反应后呈 紫 色； RNA类酶可用 吡罗红 鉴定，反应后呈 红 色。 ②方法二：酶解法：据酶的专一性：蛋白质类酶能被 蛋白酶 水解；RNA类酶能被 RNA酶 水解。 （2）验证酶的高效性，实验的自变量是 催化剂的种类(酶和无机催化剂) 。 （3）验证酶的专一性，实验的自变量是 酶的种类 或 底物的种类 。 （4）探究温度对酶活性的影响，自变量是 温度 ，因变量是 反应速率 。该实验不能用H2O2作为材料，因为 H2O2受热会加快分解 。一般用 淀粉 为材料来探究温度对酶活性的影响，且检测时只能用 碘液 ，不能用 斐林 试剂，因为该试剂需要 水浴加热 ，而该实验需要严格控制 温度 。 （6）探究pH对酶活性的影响，自变量是 pH ，因变量是 反应速率 。实验不能用淀粉作为材料，因为 淀粉在酸性条件下会分解 。 （7）探究酶活性的最适温度(或pH)，应设置一系列的 温度(或pH)梯度 ，然后测出相应温度(或pH)下酶的活性，若所得数据出现 峰值 ，则其对应值就是该酶的最适温度(或pH)。若没有出现峰值，则扩大范围，继续实验，直到出现 峰值 。 6.科学探究——酶具有催化作用的实验验证思路 7. 曲线分析 （1）甲图 ①平衡点指 生成物总量 。 ②曲线a与c对照，说明酶具有 催化 作用。 ③曲线a与b对照，自变量是 催化剂种类 ，说明酶具有 高效 性。 ④曲线a、b、c反应速率从快到慢依次是 a＞b＞c ，说明催化剂只能改变达到平衡点的 时间 ，不能改变平衡点的高低。平衡点高低取决于 反应物的数量 ，增加反应物，平衡点 上 移。 （2）乙图：OP段限制因素是 反应物浓度(数量) ，P点后限制因素是 酶的浓度(数量) 。 （3）丙图：在底物充足的前提下，反应速率与酶浓度呈 正比 。 （4）丁图：表示酶的 专一 性，其中 A 代表酶， B 代表反应物， C、D 代表生成物。 第2节　细胞的能量“货币”ATP 1. ATP的功能： ATP 是细胞生命活动的直接能源物质。1 mol ATP 水解释放的能量高达30.54 kJ/mol，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。（提醒：ATP并不是唯一的直接能源物质） 2. ATP的结构 （1）ATP中文名称： 三磷酸腺苷 ，是细胞内的一种高能磷酸化合物。 （2）ATP的结构简式： A—P～P～P ，其中“A”代表 腺苷 (由 腺嘌呤 和 核糖 组成)，“T”代表三，“P”代表 磷酸基团 ，“—”代表 普通磷酸键 ，“～”代表 特殊化学键 。 一个ATP分子中有 1 个A， 2 个特殊化学键键， 3 个磷酸基团。 （3）ATP去掉1个磷酸基团后叫 ADP(二磷酸腺苷) ；ATP去掉2个磷酸基团后叫 AMP(一磷酸腺苷/腺嘌呤核糖核苷酸) ，是组成 RNA 的基本单位之一。 （4）ATP的组成元素： C、H、O、N、P 。(注：DNA、RNA、磷脂、ATP组成元素都是CHONP) （5）特点：ATP在细胞中含量 少 ，化学性质 不稳定 ， 远离A 的特殊化学键容易水解。 3. ATP和ADP可以相互转化： 。 图5-5 ATP与ADP相互转化示意图 （1）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq \o(───→,\s\up7(合成酶))ATP。能量来自 太阳能 或物质氧化分解释放的 化学能 ， 能量去向是储存于ATP 远离A的高能磷酸键 中。 ①动物、人、真菌和大多数细菌合成ATP的生理过程是 呼吸作用 。 ①绿色植物叶肉细胞中合成ATP的生理过程是 呼吸作用 、 光合作用 。 ①绿色植物根尖细胞中合成ATP的生理过程是 呼吸作用 。 ②动物细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 。 ②绿色植物叶肉细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 、 叶绿体 。 ②绿色植物根尖细胞中能合成ATP的细胞器是 线粒体 。 （2）ATP的水解：ATPeq \o(───→,\s\up7(水解酶))ADP＋Pi＋能量。能量来自ATP 远离A的高能磷酸键 的水解， 能量去向是用于 各项生命活动 。 （3）ATP与ADP的相互转化反应式 不属于 可逆反应，其中 物质 可逆， 能量 不可逆，酶 不相同 。 4. ATP的利用 （1）吸能反应一般与 ATP水解 的反应相联系，由ATP水解提供能量。 （1）放能反应一般与 ATP的合成 相联系，释放的能量储存在ATP中。 （2）主动运输、胞吞、胞吐、生物发电、生物发光、肌细胞收缩、物质合成、大脑思考所需能量的直接来源都是 ATP 。 5. 能源相关知识归纳 （1）能量的最终来源： 太阳能 。 （2）细胞中的三大能源物质： 糖类、脂肪、蛋白质 。 （3）生物体生命活动的主要能源物质： 糖类 。 （4）细胞生命活动的主要能源物质： 葡萄糖 。 （5）植物细胞中的储能物质： 淀粉 ；动物细胞中的储能物质： 糖原 。 （6）细胞内良好(主要)的储能物质： 脂肪 。 （7）细胞生命活动的直接能源物质： ATP 。 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1.【探究】探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）酵母菌是一种单细胞 真菌 ，属于 真核 生物。在有氧和无氧条件下都能生存，属于 兼性厌氧 菌。 （2）CO2和酒精的检测 ①CO2可使澄清 石灰水 变浑浊，也可使 溴麝香草酚蓝 水溶液由 蓝 变 绿 再变 黄 。 ②酒精在 酸 性条件下与 橙 色的 重铬酸钾 反应变成 灰绿 色。 （3）配制酵母菌培养液的葡萄糖溶液要 煮沸冷却 ，煮沸的目的是 杀菌除氧 ，冷却是为了防止 高温杀死酵母菌 。 （4）实验装置： ①10%NaOH溶液应放在 A 瓶中，作用是 除去空气中的CO2/排除空气中CO2对实验结果的干扰 。 ②酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。 ③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。 ④D瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是 消耗瓶中的O2，防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。 ⑤CO2检测时， C 瓶的石灰水浑浊度高， C 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。 ⑥酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶，其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。 （5）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 二氧化碳 和 水 。 （4）在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 酒精 和少量的 二氧化碳 。 2. 有氧呼吸 （1）概念：细胞在 O2 的参与下，通过 多种酶 的催化作用，把 葡萄糖 等有机物 彻底氧化 分解，产生 二氧化碳(CO2) 和 水(H2O) ，释放 能量 ，生成 大量ATP 的过程。 （2）有氧呼吸场所： 细胞质基质 和 线粒体 (主要)。 （3）线粒体增大膜面积方式： 内膜向内腔折叠形成嵴 。 与有氧呼吸有关的酶分布于线粒体的 基质 中和 内膜 上。 （4）有氧呼吸过程 （5）有氧呼吸总反应式： C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \o(──→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋大量能量 。 （6）有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与 第一 阶段，H2O参与 第二 阶段，O2参与 第三 阶 段(作用：与 [H] 结合生成 H2O ，释放 大量 能量)；CO2生成于 第二 阶段，H2O生成于 第三 阶段； 第三 阶段释放能量最多。有氧呼吸产生的[H]实质是 NADP(还原型辅酶Ⅰ) 。 （7）有氧呼吸各元素去向： 。 ①研究元素去向的方法： 同位素标记法 。 ②产物CO2中的：C来自 葡萄糖 ，O来自 葡萄糖 和 水 ； 产物H2O中的：H来自 葡萄糖 和 水 ，O来自 氧气 。 3. 无氧呼吸 （1）无氧呼吸两个阶段都在 细胞质基质 中进行。无氧呼吸 第一 阶段与有氧呼吸完全相同，都产生了共同的中间产物 丙酮酸 ；第二阶段在不同酶的催化下生成 酒精和CO2 或 乳酸 。 （2）无氧呼吸总反应式 ①酵母菌、多数植物、苹果： C6H12O6eq \o(──→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 。 ②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚： C6H12O6eq \o(──→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 。 注：不同生物无氧呼吸的产物不同，是因为 酶的种类 不同。无氧呼吸产生的[H]实质是 NADH 。 （3）无氧呼吸只在 第一 阶段释放出 少量 能量，合成 少量 ATP。 4. 细胞呼吸拓展分析 （1）细胞呼吸过程中：葡萄糖只能在 细胞质基质 中被利用；丙酮酸在有氧条件下进入 线粒体 中被利用，无氧条件下在 细胞质基质 中被利用。 （2）细胞呼吸的实质是 氧化分解有机物，释放能量，合成ATP ，其中大部分能量以 热能 形式散失，只有少部分能量储存在 ATP 中，用于生物体的各项生命活动。 （3）①有氧呼吸有机物 彻底 氧化分解，因此释放的能量 多 。 （3）②无氧呼吸有机物 不彻底 氧化分解，因此释放的能量 少 ，大部分能量存留在 酒精或乳酸 中。 （4）①分解等量葡萄糖，有氧呼吸和无氧呼吸CO2生成量之比为 3:1 。 （4）②产生等量CO2，有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖消耗量之比为 1:3 。 （5）好氧菌(有氧呼吸)、厌氧菌(无氧呼吸)细胞呼吸的场所在 细胞质 。 5. 细胞呼吸原理的运用 （1）用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，是为了抑制伤口处 厌氧菌 的繁殖。 （2）疏松土壤、稻田定期排水，促进根系的 有氧 呼吸，防止根系无氧呼吸而引起 酒精 中毒。 （3）酿酒过程中，前期通入无菌空气让酵母菌进行 有氧 呼吸，大量繁殖；后期封闭发酵罐，让酵母菌进行 无氧 呼吸，产生酒精。 （4）向发酵罐通入无菌空气，利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的 有氧 呼吸生产味精。 （5）提倡慢跑等有氧运动，避免肌细胞 无氧 呼吸产生大量 乳酸 ，而使肌肉酸胀乏力。 （6）食品真空包装、充加CO2能抑制 细胞 呼吸，延长保存期。 注：破伤风芽胞杆菌为 原核 生物，只能进行 无氧 呼吸。 6. 细胞呼吸方式的判断（以葡萄糖为底物） （1）消耗O2或产生H2O⇒存在 有氧 呼吸。 （2）不消耗O2，只产生CO2⇒只进行 无氧 呼吸。 （3）O2吸收量＝CO2产生量⇒只进行 有氧 呼吸。 （3）O2吸收量＜CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行，多于CO2来自无氧呼吸 。 （3）O2吸收量＞CO2产生量⇒呼吸底物中存在 脂肪 ，因为 脂肪中H多O少，氧化分解时耗O2多。 （4）酒精量＝CO2产生量⇒只进行 无氧 呼吸。 （4）酒精量＜CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行，多于CO2来自有氧呼吸 。 （5）VCO2/ VO2＝4/3⇒有氧呼吸与无氧呼吸强度 相同 ，葡萄糖消耗量一样多； （5）VCO2/ VO2＞4/3⇒ 无氧 呼吸占优势，消耗葡萄糖多； （5）VCO2/ VO2＜4/3⇒ 有氧 呼吸占优势，消耗葡萄糖多。 7. 酵母菌、植物组织细胞呼吸曲线分析 （1）0点：细胞只进行 无氧 呼吸。 （2）0～b段： 有氧 呼吸和 无氧 呼吸同时进行，随O2浓度增加， 无氧 呼吸受到抑制而逐渐减弱， 有氧 呼吸逐渐增强。a点时，有氧呼吸和无氧呼 吸CO2产生量相同，但两者呼吸强度不同，有机物消耗量之比为 1:3 。 （3）b点后：细胞只进行 有氧 呼吸。 （4）水果、蔬菜、粮食的储存应选择 a 点O2浓度，因为此浓度下 细胞呼吸强度最低 。 （5）mn段CO2释放量逐渐减少的原因：无氧呼吸逐渐减弱，但由于O2浓度较低，有氧呼吸也比较弱。 （6）np段CO2释放量逐渐增多的原因：随O2浓度增高，有氧呼吸逐渐增强。 （7）有氧呼吸CO2释放量也可表示 O2 吸收量。 （8）两条实线间的距离可表示 无氧 呼吸强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为 0 。 8.植物组织呼吸方式的探究实验 (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 第4节　光合作用与能量转化 1.【实验】绿叶中色素的提取和分离 （1）色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 无水乙醇(体积分数100%酒精) 中。 （2）色素的分离：不同色素在 层析液 中的溶解度不同， 溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散的 快，反之则慢，这样，色素就会随着 层析液 在滤纸上的扩散而分离开。分离方法： 纸层析法 。 （3）试剂及药品作用 ①无水乙醇作用： 溶解、提取色素 ； ②层析液作用： 分离色素 ； ③SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；④CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。 （4）分离过程中不能让滤液细线触及层析液，原因是 避免滤液细线中的色素直接溶于层析液中 。 （5）色素分离结果（见右图） 滤纸条上观察到 4 条色素带，自上而下依次是 胡萝卜素 、 叶黄素 、 叶绿素a 和 叶绿素b 。可知 胡萝卜素 的溶解度最高， 叶绿素b 的 溶解度最低； 叶绿素a 的含量最多。 （6）提取和分离现象异常原因分析 Ⅰ.收集到的滤液绿色过浅 原因：①未加 SiO2 ，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)含量 较低 ； ③一次加入大量的 无水乙醇 ，提取浓度太低；④未加 CaCO3 或加入过少，色素分子被破坏。 Ⅱ.滤纸条看不见色素带 原因：①忘记画 滤液细线 ；②滤液细线接触到 层析液 ，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 Ⅲ.滤纸条色素带重叠原因：①滤液细线画的 过粗 。 2. 捕获光能的色素 （1）绿叶中的色素包括 叶绿素 和 类胡萝卜素 两大类，其中 叶绿素 含量最多(约占3/4)。 叶绿素分为 叶绿素a 和 叶绿素b ，类胡萝卜素分为 胡萝卜素 和 叶黄素 。 （2）叶绿素分子中含有 Mg 元素；叶绿素的合成需要 光照 条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏 叶绿素 分子，而 类胡萝卜素 分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。 （3）叶绿素主要吸收 蓝紫光 和 红光 ，类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 。叶绿素对 绿光 吸收量最少，绿光被反射出来，所 以叶片呈现绿色。色素只能吸收 可见光 进行光合作用，不能吸收 红外光和紫外光。（见右图） 3. 捕获光能的结构 （1）光合作用的场所是 叶绿体 。叶绿体增大膜面积方式： 类囊体堆叠形成基粒 。 （2）吸收光能的四种色素分布在 类囊体薄膜 上；与光合作用有关的酶分布在 类囊体薄膜 上和 叶绿体基质 中。 4. 叶绿体的结构 （1）形态：一般呈扁平的椭球 形或球 形。 （2）结构：双 层膜，类囊体堆叠形成 基粒 ，扩大了膜面积。类囊体薄膜上分布有 吸收光能的色素 和与光合作用有关的酶；叶绿体基质中含有少量的DNA、RNA 和核糖体，分布有与光合作用有关的酶 。 （3）功能：是进行光合作用 的场所。 （4）叶绿体功能验证试验——恩格尔曼实验 ①过程：水绵＋好氧菌eq \o(──────→,\s\up7(黑暗、无空气)) 极细光束照射→好氧菌集中于叶绿体 被光束照射 的部位 （1）过程：水绵＋好氧菌eq \o(──────→,\s\up7(黑暗、无空气)) 完全曝光→好氧菌分布于叶绿体 所有受光 的部位 ②结论：叶绿体是绿色植物 光合作用 的场所，氧气是由 叶绿体 释放的。 ③评价：a.该实验设置 极细光束 和 黑暗 、 完全曝光 和 黑暗 两组对照。 b.自变量是 光照的有无 ，因变量是 好氧细菌 的分布位置。 5. 探究光合作用原理的部分实验： （1）19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛 ，然后缩合成 糖 。 （2）1928年，科学家发现 甲醛 对植物有毒害作用，而且 甲醛 不能通过 光合作用 转化成 糖类 。 （3）1937年，希尔发现，在离体叶绿体悬浮液 中加入 铁盐 或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照 下可以释放出氧气 。 （4）1941年，鲁宾和卡门用 同位素示踪法 ，研究了光合作用中 氧气 的来源。用18 O 分别标记 H 2 O 和 CO 2，使他们分别变成 H218O 和C18O 2 ，然后进行两组实验：第一组给植物提供 H218O 和 CO 2 ，第二组给植物提供 H2O 和 C18O 2。在其他条件都相同的情况下，检测 产生的氧气的分子质量 ，第一组释放氧气都是 18O 2 ，第二组释放氧气都是 O 2 。 （5）1954年，美国阿尔农等用 叶绿体 做实验：在给 光照 时发现，当向反应体系中供给 ADP、Pi 物质时，体系中就会有 ATP 出现。这一过程总是与 水的光解 相伴随。 （6）1946年开始，美国的卡尔文等用 同位素示踪 方法，提供14CO 2进行光合作用，探明了CO2中的C的去向路径 14CO 2 →14C3→有机物和C5 ，称为 卡尔文循环 。 6. 光合作用的过程 （1）概念：光合作用是指绿色植物通过 叶绿体 ，利用 光能 ，把 二氧化碳和水 转化成储 光能 叶绿体 存能量的 有机物 ，并且释放出 氧气 的过程。 （2）总反应式(产物为葡萄糖)： CO2＋12H2O C6H12O6＋6H2O＋6O2 。 （3）过程分析 光反应：①场所：叶绿体类囊体薄膜。 ②条件：光、色素、酶、H 2 O、ADP、Pi。 ③能量转换：光能→ATP 中活跃的化学能 暗反应：①场所：叶绿体基质。 ②条件：多种酶、CO 2 、NADPH、ATP ③能量转换：ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。 （4）光反应和暗反应的关系：光反应为暗反应提供NADPH和 ATP；暗反应为光反应提供 ADP、 Pi和NADP+。 （5）光合作用光反应产生的NADPH和 和 ATP都仅用于 暗反应中C 3 的还原 。 （6）提高光合作用强度的 2 种措施：①控制 光照强弱 和温度的高低。②适当增 加环境中的 CO 2 浓度 。 （7）光合作用各元素去向： 。 ①研究元素去向的方法： 同位素标记法 。 ②14CO2中14C的转移途径：CO2→C3→(CH2O)；C18O2中18O的转移途径：CO2→C3→(CH2O)、H2O； ②H218O中18O的转移途径： H2O→O2 ；3H2O中3H的转移途径：H2O→[H]→(CH2O)、H2O。 7. 自养生物和异养生物 （1）自养生物：能将无机物转化成有机物的生物，包括： ①光能自养型：利用光能进行光合作用合成有机物，如 绿色植物、蓝细菌 、光和细菌； ②化能自养型：利用环境中无机物氧化时释放的 化学能 ，通过化能合成作用合成有机物，如硝化细菌利用NH 3 氧化成 HNO 2 、HNO 3 的过程中释放的化学能来合成有机物。 （2）异养生物：只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，如动物和人、细菌、真菌等。 8. 影响光合作用强度的因素 内因：色素的数量、酶的数量、叶绿体的数量 等。 外因：空气中CO 2的浓度、光照的强弱、光的成分、温度的高低、土壤中水分的多少等。 光照强度 图1左图：正轴表净光合速率，负轴表呼吸速率 ①A 点：黑暗环境，只进行呼吸作用，对应值表示 细胞呼吸速率。此时表现为吸收 O 2 释放 CO 2 。A点对应图2的甲图。 ②AB 段：呼吸速率大于光合速率。表现为吸收 O2 释放 CO 2 。AB段对应图2的 乙图 。 ③B 点：光补偿 点，光合速率等于呼吸速率 ，净光合速率为 0 。此时不与外界进行气体交换。白天植物要正常生长，光照强度必须大于 光补偿点 。B点对应图2的丙图。 ④BC 段：光合速率大于呼吸速率 ，植物 能积累有机物 。C 点对应光照强度为 光饱和点 ，此后光合速率不随光照强度的增强而 增大 。表现为 吸收 CO 2 释放 O 2 。 BC段对应图2的 丁图 。 ⑤AC 段限制因素：横坐 标光照强度 。C 点后限制因素：内因： 色素量 、酶 量等；外因： CO 2 浓度 、温度 等。 （2）CO 2 浓度 图1 图2 图1：正轴表 净光合速率 ，负轴表 呼吸速率 ①A 点：黑暗环境，只进行 呼吸作用，对应值表示 细胞呼吸速率。此时表现为 吸收 O2 释放 CO2 。对应甲图(填甲或丁图)。 ②AB 段：呼吸速率大于光合速率。表现为吸收 O2释放 CO2 。对应乙图(填甲-丁图)。 ③B 点：CO2 补偿 点，光合速率等于呼吸速率 ，净光合速率为 0 。白天植物要正常生长，光照强度必须大于 CO 2 补偿点 。此时不与外界进行气体交换。对应 丙图 (填甲-丁图)。 ④BC 段：光合速率大于呼吸速率，植物能 积累有机物 。C 点对应 CO 2 浓度为 CO2 饱和点 ，此后光合速率不随 CO 2 浓度的增大而增大。表现为 吸收 CO2 释放O2 。对应 丁图 (填甲-丁图)。 ⑤AC 段限制因素：横坐标 CO2浓度。C 点后限制因素：内因：色素量、酶量等；外因：光照强度、温度 等。 （3）温度：温度影响 光合酶的活性 。 （4）水：是光合作用原料；影响气孔开闭，间接影响CO 2 的供应。 （5）矿质元素：叶绿素分子中含有 Mg；土壤溶液浓度过高会使植物渗透失水而萎蔫，光合速率下降。 9. 总光合速率、净光合速率、呼吸速率的指标及测定 （1）生理指标 ①净光合速率：用 光照 下，单位时间内 CO2吸收量 、 O2释放量 或 有机物积累量 表示。 ②呼吸速率：用 黑暗 环境中，单位时间内 CO2释放量 、 O2吸收量 或 有机物消耗量 表示。 ③总光合速率：用单位时间内 CO2利用量 、 O2产生量 或 有机物生成量 表示。 三者关系： 总光合速率 ＝ 净光合速率 ＋ 呼吸速率 。 图中：A表示 净光合速率 ，B表示 呼吸速率 ，C表示 总光合速率 。 （2）测定 溶液作用：NaOH溶液： 吸收容器中的CO2 。 NaHCO3溶液(CO2缓冲液)： 为植物光合作用提供CO2，维持装置中CO2含量的稳定 。 甲装置： 黑暗 环境中植物只进行细胞呼吸，由于NaOH 溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2 ，所以单位时间内红色液滴 左 移的距离为细胞呼吸的 O2 吸收速率，代表呼吸速率。 乙装置： 光照 条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴 右 移的距离为植物的 O2 释放速率，代表净光合速率。 【拓展】也可把乙装置置于 黑暗 环境中测定植物的呼吸速率，用 单位时间内O2吸收速率 表示。 （3）物理误差校正：为防止 气压、温度 等因素所引起的误差，应设置对照实验，即用 死亡的相同植物 分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 10. 曲线分析 甲图：光合速率＝呼吸速率的点： d、h 。 乙图：光合速率＝呼吸速率的点： D、H 。 Oc段：只进行 呼吸作用 。 OC段：只进行 呼吸作用 。 cd段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 CD段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 dh段：光合速率 ＞ 呼吸速率。 DH段：光合速率 ＞ 呼吸速率。 hi段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 HI段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 ij段：只进行 呼吸作用 。 IJ段：只进行 呼吸作用 。 积累有机物最多的点： h 。 积累有机物最多的点： H 。 f点光合速率下降原因：气温过高，导致部分 气孔 关闭，导致 CO2 供应不足。 乙图：J点低于O点，植物体有机物总量 增多 ；J点高于O点，植物体有机物总量 减少 ； 乙图：J点等于O点，植物体有机物总量 不变 。 实验图解相同处理向4支试管中分别加入2 mL 过氧化氢 溶液不同 处理操作不处理放在90℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液气泡 基本无  较少  较多  大量 带火星卫生香无复燃有复燃复燃性较强剧烈燃烧设计思路实验组：底物＋ 相应酶液  eq \o(――→,\s\up7(检测),\s\do5(　)) 检测底物被分解 对照组：底物＋等量蒸馏水 eq \o(――→,\s\up7(检测),\s\do5(　)) 底物 不 被分解实验变量自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解结果分析根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有 催化 作用，否则不具有催化作用阶段场所物质变化能量变化第一阶段细胞质基质1葡萄糖(C6H12O6)→2丙酮酸(C3H4O3)＋4[H]少量能量第二阶段线粒体基质2丙酮酸(C3H4O3)＋6H2O→6CO2＋20[H] 少量能量第三阶段线粒体内膜24[H]＋6O2→12H2O 大量能量实验现象结　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