1、1第五章 细胞的能量供应和利用章末总结1酶并非都是蛋白质，少数酶是 RNA；酶具有催化作用，其原理是降低化学反应的活化能。2酶的作用具有高效性、专一性和作用条件温和等特性。3ATP 中远离 A的高能磷酸键易断裂，也易形成(伴随能量的释放和储存)。生物体内 ATP2含量不多，但转化迅速，能保证持续供能。4植物产生 ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生 ATP的场所是细胞质基质和线粒体。光合作用的光反应产生的 ATP只用于暗反应中 C3的还原，而细胞呼吸产生的 ATP用于除 C3还原之外的各项生命活动。5有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，反应式为：C6H12O66O 26H 2O
2、 6CO212H 2O能量。 酶 无氧呼吸的场所是细胞质基质，反应式为：C6H12O6 2C2H5OH2CO 2少量能量 酶 或 C6H12O6 2C3H6O3少量能量。 酶 6光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，产物是 O2、H和 ATP。暗反应的场所是叶绿体基质，产物是有机物和 ADP、Pi。7光合作用中的物质转变为： 14CO2 14C3( 14CH2O)；H 218O 18O2。8光合作用的能量转变为：光能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能。一、生物细胞呼吸方式的判断1根据生物的类型判断：原核生物无线粒体，大多进行无氧呼吸产生乳酸(如乳酸菌)或者酒精和二氧化碳，但也有些原核生物进行
3、有氧呼吸，如醋酸杆菌、蓝藻等。高等动物无氧呼吸都是产生乳酸的，高等植物绝大部分无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，也有产生乳酸的，如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚(可记忆为“马吃甜玉米”)等。2根据反应物、产物的类型判断(1)消耗 O2有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。(2)有 H2O生成有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。(3)无 CO2产生产生乳酸的无氧呼吸。(4)有 CO2生成CO 2产生量O 2消耗量有氧呼吸。CO 2产生量O 2消耗量有氧呼吸与无氧呼吸并存。只生成 CO2不消耗 O2产生酒精的无氧呼吸。(5)有酒精产生酒精量CO 2量只进行产生酒精的无氧呼吸。酒精量小于 C
4、O2量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸，多余的 CO2来自有氧呼吸。3(6)有乳酸产生产生乳酸不产生 CO2只进行产生乳酸的无氧呼吸。同时产生乳酸和 CO2进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸。例 1 将等量且足量的苹果果肉分别放在 O2浓度不同的密闭容器中，1 h后测定 O2的吸收量和 CO2的释放量，如表所示：O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8下列有关叙述中正
5、确的是( )A苹果果肉细胞在 O2浓度为 03%和 525%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸B储藏苹果时，应选择 O2浓度为 5%的适宜环境条件CO 2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生 ATP越多D苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳答案 B解析 只要氧气的吸收量不为 0，就说明进行了有氧呼吸，故 O2浓度为 1%3%时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，A 项错误；O 2浓度超过 20%时，随 O2浓度的增大，有氧呼吸不再增强，C 项错误；苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生酒精和二氧化碳，D 项错误；O 2浓度为5%时，CO 2释放量最少，说明细胞呼吸最弱，有机物消耗最少，有利于储
6、藏苹果，B 项正确。二、分析当光照与 CO2浓度发生骤变时，C 3、C 5、H和 ATP的变化条件 C3 C5H 和ATP(CH2O) 合成量模型分析4光照强度由强到弱，CO2供应不变增加 减少 减少 减少光照强度由弱到强，CO2供应不变减少 增加 增加 增加CO2量由充足到不足，光照不变减少 增加 增加 减少CO2量由不足到充足，光照不变增加 减少 减少 增加5例 2 在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中 C3和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。请据图回答问题：(1)图中物质 A是_(填“C 3”或“C
7、 5”)。(2)在 CO2浓度为 1%的环境中，物质 B的浓度比 A的低，原因是_，将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B浓度升高的原因是_。(3)若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中，暗反应中 C3和 C5化合物浓度达到稳定时，物质 A的浓度将比 B的_(填“低”或“高”)。(4)CO2浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2浓度为 1%时的_(填“高”或“低”)，其原因是_。答案 (1)C 3 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3和 C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时 C3的分子数是 C5的 2倍 当 CO2
8、浓度突然降低时，C 5的合成速率不变，消耗速率减慢，导致 C5积累 (3)高 (4)低 CO 2浓度低时，暗反应的强度低，所需的 ATP和H少解析 (1)CO 2浓度降低时，C 3产生减少而消耗继续，故 C3的浓度降低，所以物质 A代表的是 C3。(2)在正常情况下，1 mol CO2与 1 mol C5结合形成 2 mol C3，即 C3的浓度是 C5浓度的 2倍。CO 2浓度迅速下降到 0.003%后，C 5的产生量不变而消耗量减少，故 C5的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于 0.003%时，因光反应产物H和 ATP的积累而抑制光反应过程，从而引起暗反应中 C5的浓度又逐渐降低，而 C3
9、的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C 3的浓度仍是 C5浓度的 2倍。(4)CO 2浓度较低时，暗反应强度较弱，需要的H和 ATP量减少，故 CO2浓度为 0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。三、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。63真正光合速率净光合速率呼吸速率。用 O2、CO 2或葡萄糖的量表示如下：(1)光合作用产生的 O2量实测的 O2释放量细胞呼吸消耗的 O2量。(2)光合作用固定的 CO2量实测的 CO2吸收量细胞呼吸释放的 CO2量。(3
10、)光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累量(增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。例 3 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，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是( )A在 a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生 ATP的部位是线粒体B该植物叶片的呼吸速率是 5 mg CO2/(100 cm2叶小时)C在一昼夜中，将该植物叶片置于 c点所示光照强度条件下 11小时，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 mgD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
11、 。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点将右移，c 点将下移答案 A解析 由题图可知，在 a点所示条件下，该植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，所以在a点该植物的叶肉细胞内能够产生 ATP的部位是细胞质基质和线粒体；将该植物叶片置于 c点所示光照强度条件下 11小时，每 100 cm2叶片 CO2的净吸收量为 1011110(mg)，其余时间置于黑暗中，每 100 cm2叶片 CO2的释放量为 51365(mg)，故每 100 cm2叶片一昼夜中 CO2的净吸收量为 1106545(mg)；若将温度升高到 30 ，则细胞呼吸强度会增大，光合作用强度会减小
12、，故 b点将右移，c 点将下移。四、光合速率与呼吸速率的测定装置1装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH 溶液可吸收容器中的 CO2；在测净光合速率时，NaHCO 3 溶液可提供 CO2，保证容器内 CO2浓度的恒定。2测定原理7(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
13、速率净光合速率呼吸速率。例 4 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 mgA.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 mgC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释放的氧气量约为 1.1 mg答案 B解析 本实验中氧气含量甲瓶
14、丙瓶即 4.93.81.1(mg)，可表示一昼夜丙瓶中生物细胞呼吸量，乙瓶甲瓶即 5.64.90.7(mg)，可表示一昼夜乙瓶中生物产生的净氧气量，因此乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量1.1 mg0.7 mg1.8 (mg)，B 项正确，D 项错误；丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所有细胞质基质、线粒体基质，A 项错误；一昼夜后，乙瓶水样中的 CO2含量下降，因此其 pH上升，而丙瓶中只进行细胞呼吸，CO 2含量上升，pH 下降，乙瓶水样的 pH比丙瓶的高，C 项错误。1光合作用过程中，水的分解及 C3形成糖类所需要的能量( )A分别来自细胞呼吸产生的 ATP和光能B都来自细胞呼吸产生的 A
15、TPC分别来自光能和光反应产生的 ATPD都来自光反应产生的 ATP答案 C解析 水的光解利用的能量来自光能，C 3的还原过程需要的能量来自光反应产生的 ATP。2陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为( )8产生的酒精对细胞有毒害作用 产生的乳酸对细胞有毒害作用 没有专门的无氧呼吸结构 产生的能量太少A BC D答案 B解析 长期进行无氧呼吸，一是产生的能量太少，二是产生的酒精对细胞有毒害作用。3如图表示在不同光照强度下，某植物的氧气释放量。该植物在 2 000 lx光照强度下，每小时光合作用所产生的氧气量(毫升)是( )A17 B12C23 D18答案 C解析 实际光合作用产生的氧气量净光
16、合作用积累量细胞呼吸消耗量17623(毫升)。4人体有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处是( )都有葡萄糖分解成丙酮酸的阶段 所需的酶基本相同 都是氧化分解有机物，释放能量的过程 都产生 CO2 都产生了HA BC D答案 A解析 人体细胞无氧呼吸中乳酸发酵不产生 CO2，故错误；无氧呼吸和有氧呼吸因为是不同的反应，所用的酶不同，故错误。5.图中表示将某植物放在不同 CO2浓度环境条件下，其光合速率受光照强度影响的变化曲线。比较 a、 b、 c三点所对应的叶肉细胞中 C3含量的高低是( )A abc B ab c D a bc答案 A9解析 a与 b两点的 CO2浓度相同，但 a点的光照强度比 b点低
17、，被还原的 C3少； b与 c两点的光照强度相同，但 b点二氧化碳浓度高于 c点，所以 b点产生的 C3要远高于 c点。106葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由 ADP转化为 ATP的过程( )A在无氧条件下不能进行 B只能在线粒体中进行C不需要能量的输入 D需要酶的催化答案 D解析 酿酒是酵母菌在无氧条件下，利用葡萄糖产生酒精的过程，存在能量的输入和生成，C项错误；酵母菌是兼性厌氧菌，其无氧呼吸过程和有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，A、B 项错误；细胞呼吸每个阶段都需要酶的催化，ADP 转化为 ATP的过程也不例外，D项正确。7科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分
18、离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验(如下表所示)，用来研究光合作用过程，下列选项中对各试管得到的产物情况判断正确的是( )试管 叶绿体结构 光照 C18O2 ATP、H 五碳化合物甲 类囊体 乙 基质 丙 基质 丁 基质和类囊体 注：表中的“”表示“添加” ， “”表示“不添加” 。A甲试管可得到 18O2B乙试管可得到三碳化合物C丙试管可得到葡萄糖和淀粉D丁试管可得到蔗糖答案 B解析 甲试管进行的是光反应，氧气中氧元素来源于水分子而不是 C18O2，所以得到的是O2，A 项错误；乙试管有叶绿体基质无光照，但有暗反应需要的五碳化合物、CO 2、ATP 和H，故可进行暗反应，可得到三碳化合物
19、，B 项正确；丙试管中没有H和 ATP，三碳化合物不能被还原成糖类，C 项错误；蔗糖是在叶绿体外产生的，丁试管中无法得到蔗糖，D 项错误。8如图装置可用于研究萌发的小麦种子呼吸方式及其产物(呼吸底物都为糖类)，有关分析错误的是( )A装置甲可用于探究细胞呼吸是否产生热量11B装置乙有色液滴不移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C装置丙可根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式D3 个装置中的种子都必须进行消毒处理，并设置对照实验答案 C解析 装置甲中含有温度计，可用于探究细胞呼吸是否产生热量，A 项正确；装置乙中，若有色液滴不移动，说明气体的量没有变化，说明种子萌发只进行有氧呼吸，B 项正
20、确；装置丙中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发种子的细胞呼吸是否产生CO2，因酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生二氧化碳，因此不能根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式，C 项错误；微生物也会进行细胞呼吸，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D 项正确。9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：在 A、B、C、D、E 5支试管中分别加入 pH为 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 的适宜浓度的缓冲液 5 mL，再分别加入质量分数为 1%的淀粉液 1 mL。向各试管中分别加入等量且适宜浓度的唾液稀释液 1 mL，摇匀。将
21、 5支试管放入 70 恒温水浴中，保温时间相同且合适。取出各试管，分别加入斐林试剂 2 mL，摇匀。观察各试管溶液的颜色，通过颜色的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)_ _。答案 (1)中 70 应改为 37 。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为 37 左右 (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在 5065 水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色解析 (1)唾液淀粉酶的最适温度是 37 左右，70 时酶会变
22、性失活。(2)加入斐林试剂后，需要 5065 水浴加热条件下才能产生砖红色沉淀。10用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如图所示的实验。请分析回答下列问题：12(1)实验 A中离体的叶绿体能合成糖类，碳酸氢钠溶液所起的作用是_。若要使该实验中没有糖类产生，烧杯中液体应改为_。(2)若要使实验 B中离体的叶绿体内糖类合成速度明显加快，在光照和 CO2条件不变且适宜的情况下，可考虑采用_的方法。(3)若要使实验 C中离体的叶绿体产生糖类，锥形瓶内至少应加入_和_。(4)科学家鲁宾和卡门利用小球藻作实验材料，用 18O分别标记 H2O和 CO2，最终证明光合作用释放的
23、O2来自 H2O；科学家卡尔文用 14C标记 CO2供小球藻进行光合作用，探明了卡尔文循环途径。以上科学家在实验中共同使用了_技术。答案 (1)提供 CO2 氢氧化钠溶液(碱液) (2)适当提高温度 (3)ATP H (4)同位素示踪解析 (1)植物体合成糖类是叶绿体进行了光合作用的结果，而光合作用需要 CO2，碳酸氢钠溶液的作用是提供 CO2；如果将碳酸氢钠溶液换成氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液可以吸收玻璃罩中的 CO2，所以光合作用不能进行，没有糖类生成。(2)影响光合作用的因素有光照强度、CO 2浓度、温度、矿质离子和水等，其中适当提高温度可以增强酶的活性，因为实验 B的装置中只有离体的叶绿体，不用考虑细胞呼吸消耗，且实验 B装置所处温度较低(10 )，所以适当提高温度可以使糖类合成速度明显加快。矿质离子虽然可以影响光合作用，但因实验材料是离体的叶绿体，没有完整的细胞结构，或实验 B中本来就不缺乏矿质离子，所以添加矿质离子后不会明显改变光合速率；题图实验中实验材料置于水中，光合作用利用的水很少，所以加水也不会明显提高光合速率。(3)实验 C中离体的叶绿体置于黑暗处，不能进行光反应，也就不能为暗反应提供 ATP和H，所以其暗反应不能进行，如果要使实验 C中产生糖类，则锥形瓶中至少应加入 ATP和H。(4)上述两实验都用到了同位素示踪技术。
