二單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用微專題3

實(shí)驗(yàn)專題講座微專題3實(shí)驗(yàn)專題講座

【知識(shí)必備】

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的三大基本原則

⑴單一變量原則：即除自變量（實(shí)驗(yàn)變量）以外，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無(wú)關(guān)變量

保持相同且適宜，如生物材料（大小、生理狀況、年齡、性別等）相同、實(shí)驗(yàn)器具

（型號(hào)、潔凈程度等）相同、實(shí)驗(yàn)試劑（用量、濃度、使用方法等）相同和條件（保溫

或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等）相同。

⑵對(duì)照原則：應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的自變量不同（其他因素都相

同），以便減小實(shí)驗(yàn)誤差。常用的對(duì)照方法包括：空白對(duì)照、自身對(duì)照、條件對(duì)

照、相互對(duì)照（也叫對(duì)比實(shí)驗(yàn)）。

⑶平行重復(fù)原則：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，必須對(duì)所做實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的變量分析

自又稱實(shí)驗(yàn)變量，是研究者主動(dòng)操縱的實(shí)驗(yàn)所探

變二究的條件和因子，是作用于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的刺激變

量［量，坐標(biāo)中橫軸標(biāo)識(shí)一般為自變量

一

因［又稱反應(yīng)變量,是隨自變量變化而產(chǎn)生反應(yīng)或

變U發(fā)生變化的變量，應(yīng)具有可測(cè)性和客觀性，坐

量［標(biāo)中縱軸標(biāo)識(shí)一般為因變量

-

-{

無(wú)

關(guān)I無(wú)關(guān)變量又稱干擾變量、控制變量，是指與研'

變

量J究目標(biāo)無(wú)關(guān)，但卻影響研究結(jié)果的變量,實(shí)驗(yàn)

一旭寸一般需控制無(wú)關(guān)變量適宜且相同

名師解讀

自變量的處理方法

①“加”或“減”：例如驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用一“加”即口服或注射該

激素；“減”即手術(shù)切除甲狀腺法。

②“換”：例如探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)，對(duì)自變量溫度無(wú)法“加”或

“減”，就用“換”的方法。

[典例1]（2024.河南名校聯(lián)盟）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注重科學(xué)性、遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則。下列

有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是（）

A.“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，自變量為催化劑，因變量為02

生成量

B.探究“溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)，可選用唾液淀粉酶，并且需要設(shè)計(jì)空白對(duì)

照組

C.探究“pH影響酶活性”的實(shí)驗(yàn)，可選用胃蛋白酶，在pH為6?8范圍設(shè)置不

同實(shí)驗(yàn)組

D.探究“淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用”實(shí)驗(yàn)，可用斐林試劑鑒定產(chǎn)物中有無(wú)

還原糖

答案D

解析“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，自變量為催化劑的種類(lèi)和有

無(wú)，因變量為02生成速率，A錯(cuò)誤；探究“溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)，可選

用唾液淀粉酶，不需要設(shè)計(jì)空白對(duì)照組，不同溫度可以形成相互對(duì)照，B錯(cuò)誤；

胃蛋白酶在pH為6?8范圍內(nèi)失活，C錯(cuò)誤；探究“淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水

解作用”實(shí)驗(yàn)，可用斐林試劑鑒定產(chǎn)物中有無(wú)還原糖來(lái)證明，D正確。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的熱考題型

1.實(shí)驗(yàn)思路的規(guī)范書(shū)寫(xiě)

思路是“想法”，是較為粗線條的思考過(guò)程，其要求“言簡(jiǎn)意賅”。比如：用某

種方法處理某種材料，觀察其對(duì)某方面的影響效果。一般須體現(xiàn)“對(duì)照思想”，

顯示自變量和因變量，對(duì)無(wú)關(guān)變量表述時(shí)，應(yīng)注意體現(xiàn)“相同且適宜”。

[典例2]（2024.重慶南開(kāi)中學(xué)調(diào)研）胭酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬啥趸己桶保ò比苡?/p>

水后形成鏤根離子）。某研究人員利用一定濃度的尿素溶液進(jìn)行了銅離子對(duì)服酶

活性的影響實(shí)驗(yàn)，得到如圖所示結(jié)果。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

丸51鏤根離子質(zhì)量濃度/（|xg-mL-'）

3(4

5

6(

00.0020.0040.0060.008

銅離子濃度/（mol-L-i）

⑴科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取到月尿酶的結(jié)晶，并用多種方法證明了胭酶的

化學(xué)本質(zhì)是。

⑵圖示實(shí)驗(yàn)的自變量為;

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著銅離子濃度的升高，胭酶的活性________。圖中顯示，月尿酶

作用的最適溫度范圍是℃o為了進(jìn)一步探究服酶作用的最適溫度，請(qǐng)

寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路：.

__________________________________________________________________O

⑶幽門(mén)螺桿菌是導(dǎo)致胃炎的罪魁禍?zhǔn)?，該微生物也可以產(chǎn)生胭酶，并分泌到細(xì)

胞外發(fā)揮作用，該微生物合成胭酶的過(guò)程中參與的細(xì)胞器是O

13c呼氣試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)是檢測(cè)幽門(mén)螺桿菌的有效方法，被測(cè)者先口服用13c標(biāo)記

的尿素，然后向?qū)Ｓ玫暮魵饪ㄖ写禋饬羧颖?，即可以?zhǔn)確地檢測(cè)出被測(cè)者是否

被幽門(mén)螺桿菌感染。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明13c呼氣試驗(yàn)檢測(cè)的原理：

答案（1）蛋白質(zhì)（2）溫度和銅離子濃度降低40?60在不加入銅離子（或

銅離子濃度一定）的情況下，在溫度為40?60℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)，測(cè)定尿素分解速率（3）核糖體幽門(mén)螺桿菌會(huì)產(chǎn)生月尿酶，月尿酶能將尿素

分解成NH3和13co2,如果檢測(cè)到被測(cè)者呼出的氣體中含有13co2,則說(shuō)明被測(cè)

者被幽門(mén)螺桿菌感染

解析（1）薩姆納從刀豆種子中提取出版酶結(jié)晶，并用多種方法證明腺酶是蛋白

質(zhì)。（2）題圖中溫度和銅離子濃度是實(shí)驗(yàn)中人為改變的量，屬于自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)

果表明，隨著銅離子濃度的升高，產(chǎn)生的鐵根離子減少，說(shuō)明腺酶的活性降低。

圖中顯示，腺酶在50℃時(shí)活性最高，所以腺酶作用的最適溫度范圍是40?60

為了進(jìn)一步探究腺酶作用的最適溫度，在不加入銅離子（或銅離子濃度一定）的情

況下，在溫度為40?60℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定尿素分解

速率，尿素分解速率最高時(shí)的溫度為腺酶作用的最適溫度。（3）幽門(mén)螺桿菌是原

核生物，腺酶是蛋白質(zhì)，其合成場(chǎng)所是核糖體。被測(cè)者口服用13c標(biāo)記的尿素，

如果感染幽門(mén)螺桿菌，幽門(mén)螺桿菌會(huì)產(chǎn)生腺酶，則尿素會(huì)被分解成NH3和13co2,

則其呼出的氣體中含有13co2。

2.正確書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)步驟

步驟是“做法”，是更為“細(xì)節(jié)化”的操作流程，其要求“精確細(xì)致”。必須體

現(xiàn)“自變量”如何設(shè)置，“因變量”如何獲得，“無(wú)關(guān)變量”如何保證相同且適

宜。實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的一般程序：

|取材、分組、編號(hào):取材時(shí)要注意數(shù)量和

生理及發(fā)育狀態(tài)相同，用具要相同等，即

、」I無(wú)關(guān)變量要相同且適宜，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

［變量處理：根據(jù)單一變量原則和對(duì)照原

幅二點(diǎn)”則，對(duì)不同組分別進(jìn)行變量處理,通過(guò)

［不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

根據(jù)需要可進(jìn)一步進(jìn)行相同處理：其他

弋!±^\因素相同且在最適條件下繼續(xù)處理

|檢測(cè)、觀察、統(tǒng)計(jì)、比較：必須找出具體

金四）￥的觀察和記錄對(duì)象，觀察、記錄、統(tǒng)計(jì)、

|比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象

3.實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)與修訂

①有無(wú)對(duì)照實(shí)驗(yàn)

②如果有'實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置是否合理是否有標(biāo)記

對(duì)照，看是否遵循了單一變量原則

對(duì)照設(shè)計(jì)是否遵循了等量原則

是否合理、是否排除了干擾因素

二看I①生物學(xué)材料選擇是否得當(dāng)

②實(shí)驗(yàn)器材選擇是否合理

器材

③藥劑選擇、使用、用量是否準(zhǔn)確

三看I①是否需要攪拌、加熱等

條件I②實(shí)驗(yàn)所需的溫度、光照等條件是否合理

四看I①步驟的順序是否合理

②步驟是否完整

步驟

③具體操作有無(wú)違反生物學(xué)基本原理

五看I①實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠衽c實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論對(duì)應(yīng)

②探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論是否討論全面

，結(jié)果

③是否先寫(xiě)結(jié)果后寫(xiě)結(jié)論

[典例3](2024.廣東肇慶期末)為驗(yàn)證pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，某同學(xué)具體

的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

①在1~5號(hào)試管中分別加入0.5%的唾液1mLo

②分別向1?5號(hào)試管中加入0.5%的淀粉液2mLo

③向各試管中加入相應(yīng)的緩沖液3mL,使各試管中的pH依次穩(wěn)定在5.60、6.20、

6.80、7.40、8.00o

④將1?5號(hào)試管均放入37。。溫水中恒溫水浴。

⑤反應(yīng)過(guò)程中，每隔1min從第3號(hào)試管中取出一滴反應(yīng)液滴在比色板上，加1

滴碘液顯色。待呈橙黃色時(shí)，立即取出5支試管，加碘液顯色并比色，記錄結(jié)果

如表所示。

試管編號(hào)12345

PH5.606.206.807.408.00

顏色+++橙黃色+++

注：“十”表示藍(lán)色程度。

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，因變量是。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇37℃恒溫的理由

是o

(2)3號(hào)試管加碘液后出現(xiàn)橙黃色，說(shuō)明

(3)如果反應(yīng)速率過(guò)快，應(yīng)當(dāng)對(duì)唾液進(jìn)行怎樣的處理？

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)該同學(xué)的操作中有一處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正：

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是o

答案(1)顏色變化保證溫度恒定，排除溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾；37℃是唾液

淀粉酶的最適催化溫度

(2)淀粉已經(jīng)完全分解

⑶適當(dāng)稀釋唾液

(4)將步驟③移到②之前

(5)唾液淀粉酶催化的最適pH約為6.80,高于或低于此值，酶的活性都會(huì)降低

【真題感悟】

(2021.湖北卷，21)使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主

要有兩種類(lèi)型：一類(lèi)是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合，酶的活性能恢復(fù))；另一類(lèi)是

不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合，酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通

過(guò)透析袋)對(duì)酶A的活性有抑制作用。

實(shí)驗(yàn)材料和用具：蒸儲(chǔ)水，酶A溶液，甲物質(zhì)溶液，乙物質(zhì)溶液，透析袋(人工

合成半透膜)，試管，燒杯等。

為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類(lèi)型，現(xiàn)提出以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。

請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

取支試管(每支試管代表一個(gè)組)，各加入等量的酶A溶液，再分別加入

等量_________________,一段時(shí)間后，測(cè)定各試管中酶的活性。然后將各試管中

的溶液分別裝入透析袋，放入蒸儲(chǔ)水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶

液，再測(cè)定各自的酶活性。

(2)實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果與結(jié)論

若出現(xiàn)結(jié)果①：。

結(jié)論①：甲、乙均為可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果②：o

結(jié)論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果③：。

結(jié)論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果④：。

結(jié)論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。

答案(1)2甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液(2)透析后，兩組的酶活性均比透析前酶

的活性高透析前后，兩組的酶活性均不變加甲物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比

透析前高，加乙物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變加甲物質(zhì)溶液組，透析前后

酶活性不變，加乙物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高

解析（1）酶的抑制劑主要有兩種類(lèi)型，一種是可逆抑制劑，另一種是不可逆抑

制劑。已知甲、乙兩種物質(zhì)（能通過(guò)透析袋）對(duì)酶A的活性有抑制作用，欲探究甲、

乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類(lèi)型，可設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，每支試管

中加入等量的酶A溶液，向一支試管中加入一定量的甲物質(zhì)溶液（記為M組），

向另一支試管中加入一定量的乙物質(zhì)溶液（記為N組），一段時(shí)間后，測(cè)定M、N

兩組中酶A的活性。然后將M、N兩組的溶液分別裝入透析袋，放入蒸僧水中

進(jìn)行透析。透析后從透析袋中取出酶液，再測(cè)定酶A的活性。（2）若透析后，M、

N兩組的酶A的活性均比透析前的高，則甲、乙均為可逆抑制劑；若透析前后,

M、N兩組的酶A的活性均不變，則甲、乙均為不可逆抑制劑；若透析后M組

的酶A的活性比透析前高，N組的酶A的活性透析前后不變，則甲為可逆抑制

劑，乙為不可逆抑制劑；若M組的酶A的活性透析前后不變，透析后N組的酶

A的活性比透析前高，則甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。微專題4

光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代謝類(lèi)型

【知識(shí)必備】

1.光呼吸

光呼吸是指綠色植物在光照情況下吸收。2,將葉綠體中的C5分解產(chǎn)生C02的過(guò)

程。光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機(jī)制是02和C02競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶。在暗反應(yīng)中,Rubisco

酶能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定；在光下，當(dāng)。2濃度高、C02濃度低時(shí)，

02會(huì)與C02競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶，在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成C02和水。

2CO2

名師解讀

①與光呼吸有直接關(guān)系的細(xì)胞器為葉綠體、線粒體。光呼吸產(chǎn)生的條件是光照、

高02含量和低C02含量等。②在干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，因?yàn)闇囟群芨?，蒸騰

作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉。由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，此時(shí)光呼吸可以消

耗光反應(yīng)階段生成的多余的NADPH和ATP,防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞，又可以

為暗反應(yīng)階段提供原料，因此光呼吸對(duì)植物有重要的正面意義。

[典例1]（2024.山東濰坊一模）光呼吸是O2/CO2偏高時(shí)與光合作用同時(shí)發(fā)生的生

理過(guò)程，是經(jīng)長(zhǎng)期進(jìn)化形成的適應(yīng)機(jī)制。光呼吸和暗反應(yīng)關(guān)系密切，機(jī)理如圖所

示。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.光呼吸可保證CO2不足時(shí)，暗反應(yīng)仍能正常進(jìn)行

B.光合作用的光反應(yīng)強(qiáng)于暗反應(yīng)容易導(dǎo)致光呼吸發(fā)生

C.光呼吸過(guò)程雖消耗有機(jī)物，但不產(chǎn)生ATP

D.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用強(qiáng)度

答案D

解析在環(huán)境中CO2不足時(shí)，植物通過(guò)光呼吸產(chǎn)生CO2,供暗反應(yīng)正常進(jìn)行，A

正確；光合作用的光反應(yīng)強(qiáng)于暗反應(yīng)時(shí)，O2/CO2偏高，產(chǎn)生過(guò)多的NADPH和

ATP,光呼吸容易進(jìn)行，B正確；從過(guò)程圖看出光呼吸過(guò)程消耗了C5,消耗ATP,

不產(chǎn)生ATP,C正確；抑制光呼吸能夠減少有機(jī)物的消耗，但不能大幅度提高光

合作用強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。

2.C4植物

在綠色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個(gè)碳原子的有機(jī)物

（C4）中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)家將這類(lèi)植物叫作C4植物，將其固定二氧化

碳的途徑，叫作C4途徑。

葉肉細(xì)胞中維管束鞘細(xì)胞

的細(xì)胞質(zhì)中的葉綠體

co2

C3(PEP)胞間注絲］NADPH

（多種酶

1；-C3NADP+

RuBP參加

ADP+PiATP；(丙酮酸)'、、催化ATP

ADP+Pi

?加「茂化雁(CH。4

名師解讀

①C4植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類(lèi)囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，而維管束鞘細(xì)胞中沒(méi)有

完整的葉綠體，所以C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體類(lèi)囊體薄膜上。

②C4植物PEP竣化酶對(duì)C02具有高親和力，當(dāng)外界環(huán)境干旱（特別是在高溫、光

照強(qiáng)烈、干旱條件下），導(dǎo)致植物氣孔導(dǎo)度減小時(shí)，C4植物比C3植物有較強(qiáng)光合

作用能力，并且無(wú)光合“午休”現(xiàn)象。常見(jiàn)C4植物有玉米、高粱、甘蔗、范菜

等。

[典例2]（2024.河南名校聯(lián)盟）甘蔗、玉米等一些植物的葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其

葉肉細(xì)胞中的葉綠體有基粒，而維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體不含基粒。維管束鞘細(xì)

胞周?chē)娜~肉細(xì)胞可以利用PEP竣化酶固定較低濃度的CO2,并轉(zhuǎn)移到維管束

鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)，其主要過(guò)程如圖所示。請(qǐng)結(jié)合這些內(nèi)容

判斷，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）

部分葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

A.維管束鞘細(xì)胞的葉綠體不能進(jìn)行光反應(yīng)，但能進(jìn)行暗反應(yīng)

B.維管束鞘細(xì)胞中暗反應(yīng)過(guò)程不需要ATP和NADPH

C.PEP竣化酶對(duì)環(huán)境中較低濃度的CO2具有富集作用

D.甘蔗、玉米等植物特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應(yīng)高溫干旱環(huán)境

答案B

解析光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體的類(lèi)囊體薄膜，基粒是由類(lèi)囊體堆疊而成的，維管

束鞘細(xì)胞的葉綠體沒(méi)有基粒，所以維管束鞘細(xì)胞的葉綠體不能進(jìn)行光反應(yīng)，葉肉

細(xì)胞固定的C02轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)，A正確；

維管束鞘細(xì)胞中的暗反應(yīng)過(guò)程需要光反應(yīng)提供的ATP和NADPH,B錯(cuò)誤；由圖

可知，PEP竣化酶可富集環(huán)境中較低濃度的CO2,C3與低濃度的C02生成C4,

C正確；甘蔗、玉米等一些植物的維管束鞘細(xì)胞周?chē)娜~肉細(xì)胞可以利用PEP

竣化酶固定較低濃度的CO2,并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，高溫、干旱時(shí)植物

會(huì)關(guān)閉部分氣孔，甘蔗、玉米等在外界C02供應(yīng)不足時(shí)，C4能分解產(chǎn)生C02繼

續(xù)供暗反應(yīng)正常進(jìn)行，故甘蔗、玉米等植物特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應(yīng)高溫

干旱環(huán)境，D正確。

3.景天科植物(CAM植物)

景天科植物在夜間，大氣中C02從氣孔進(jìn)入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)竣化酶

催化，與PEP結(jié)合形成草酰乙酸(OAA),再經(jīng)蘋(píng)果酸脫氫酶作用還原為蘋(píng)果酸，

儲(chǔ)存于液泡中。在白天，蘋(píng)果酸從液泡中釋放出來(lái)，經(jīng)脫裝酶作用形成C02和

丙酮酸，C02產(chǎn)生后用于卡爾文循環(huán)。

草酰乙酸而兩項(xiàng)PpP

^NADHI淀粉

、NAD+

蘋(píng),酸?葉綠體

匚蘋(píng)果酸液泡

夜晚白天

名師解讀

①仙人掌、菠蘿和許多肉質(zhì)植物都進(jìn)行這種類(lèi)型的光合作用。這類(lèi)植物特別適合

于干旱地區(qū)，其特點(diǎn)是氣孔夜間開(kāi)放，白天關(guān)閉。

②該類(lèi)植物葉肉細(xì)胞夜間淀粉減少，蘋(píng)果酸增加，細(xì)胞液pH下降；白天淀粉增

加，蘋(píng)果酸減少，細(xì)胞液pH上升。

[典例3](2024.西安鐵一中質(zhì)檢)光合作用中，有一種特殊的固定CO2和節(jié)省水的

類(lèi)型。菠蘿、仙人掌和許多肉質(zhì)植物都進(jìn)行這種類(lèi)型的光合作用，這類(lèi)植物統(tǒng)稱

為CAM植物，其特別適應(yīng)干旱地區(qū)，特點(diǎn)是氣孔夜晚打開(kāi)，白天關(guān)閉。如圖為

菠蘿葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝途徑（CAM途徑）示意圖，圖中蘋(píng)果酸是一種酸性較

強(qiáng)的有機(jī)酸。據(jù)圖分析下列問(wèn)題：

⑴據(jù)圖分析，推測(cè)圖中葉肉細(xì)胞右側(cè)a過(guò)程的活動(dòng)發(fā)生在_______（填“白天”

或“夜晚”），理由是。

菠蘿在夜晚吸收的C02,能否立即用來(lái)完成圖中葉肉細(xì)胞左側(cè)的生命活動(dòng)？

（填''能"或"不能”），分析原因?yàn)?/p>

（2）圖中蘋(píng)果酸通過(guò)過(guò)程a運(yùn)輸?shù)揭号輧?nèi)，又會(huì)通過(guò)過(guò)程b運(yùn)出液泡進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，

推測(cè)過(guò)程b發(fā)生在_______（填“白天”或“夜晚”）。過(guò)程a具有的生理意義是

________________________________________________（寫(xiě)出兩個(gè)方面即可）。

（3）長(zhǎng)期在強(qiáng)光照、高溫、缺水等逆境脅迫下，以菠蘿為代表的CAM植物形成了

適應(yīng)性機(jī)制：夜晚氣孔開(kāi)放，有利于,白天氣孔關(guān)閉，有利于

___________________________________________________________________,

且可以通過(guò)_______________________________________________________

獲得光合作用暗反應(yīng)所需的CO2o

答案⑴夜晚題圖中葉肉細(xì)胞右側(cè)a過(guò)程顯示C02進(jìn)入細(xì)胞并轉(zhuǎn)變成蘋(píng)果酸

儲(chǔ)存在液泡中，夜間氣孔打開(kāi)，細(xì)胞才能完成此項(xiàng)活動(dòng)不能夜晚沒(méi)有光照，

光反應(yīng)不能正常進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供足夠的ATP和NADPH（2）白天一

方面促進(jìn)C02的吸收，另一方面避免蘋(píng)果酸降低細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的pH,影響細(xì)胞質(zhì)

基質(zhì)內(nèi)的反應(yīng)（3）從外界吸收C02降低蒸騰作用，減少水分散失蘋(píng)果酸的

分解和細(xì)胞呼吸

解析（1）夜晚氣孔開(kāi)放,C02進(jìn)入細(xì)胞并轉(zhuǎn)變成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存起來(lái)。夜晚沒(méi)有光照，

光反應(yīng)不能正常進(jìn)行，無(wú)法為暗反應(yīng)提供足夠的ATP和NADPH,因此夜晚不能

進(jìn)行題圖中細(xì)胞左側(cè)的生命活動(dòng)。

（2）白天時(shí)，蘋(píng)果酸運(yùn)出液泡，在細(xì)胞質(zhì)中分解產(chǎn)生C02來(lái)進(jìn)行暗反應(yīng)。夜間氣

孔開(kāi)放，從外界吸收的C02與PEP發(fā)生系列反應(yīng)生成蘋(píng)果酸，及時(shí)通過(guò)過(guò)程a

將蘋(píng)果酸運(yùn)進(jìn)液泡中的生理意義包括兩方面：一方面促進(jìn)C02的吸收，另一方

面避免蘋(píng)果酸降低細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的pH,影響細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)的反應(yīng)。

⑶夜間氣孔開(kāi)放，有利于從外界吸收C02,白天氣孔關(guān)閉，有利于降低蒸騰作

用，減少水分散失。干旱、光照充足的環(huán)境中，菠蘿光合作用大于呼吸作用，光

合作用所需的C02由兩種途徑提供：蘋(píng)果酸的分解和細(xì)胞呼吸。

4.光合產(chǎn)物及運(yùn)輸

名師解讀

①磷酸丙糖是光合作用中最先產(chǎn)生的糖，也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞

質(zhì)基質(zhì)的主要形式。

②光合作用產(chǎn)生的磷酸丙糖既可以在葉綠體中形成淀粉，暫時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中，

又可以通過(guò)葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)出葉綠體，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖。合

成的蔗糖或臨時(shí)儲(chǔ)藏于液泡內(nèi)，或從光合細(xì)胞中輸出，經(jīng)韌皮部裝載長(zhǎng)距離運(yùn)輸

到其他部位。

[典例4]（2024.江蘇揚(yáng)州檢測(cè)）淀粉和蔗糖是光合作用的主要終產(chǎn)物，其合成過(guò)程

如右圖所示。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成的蔗糖可以通過(guò)跨膜運(yùn)輸進(jìn)入液泡進(jìn)行臨時(shí)性儲(chǔ)藏，

該過(guò)程是由位于液泡膜上的蔗糖載體介導(dǎo)的逆蔗糖濃度梯度運(yùn)輸。下列說(shuō)法正確

的是（）

卡爾文）LCOZ

蔗糖7-磷酸內(nèi)糖中

A.參與蔗糖生物合成的酶位于葉綠體基質(zhì)中

B.呼吸抑制劑不會(huì)抑制蔗糖進(jìn)入液泡的過(guò)程

C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Pi不會(huì)影響葉綠體中的淀粉的合成量

D.磷酸丙糖的輸出量過(guò)多會(huì)影響C5的再生，使暗反應(yīng)速率下降

答案D

解析細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成的蔗糖可以通過(guò)跨膜運(yùn)輸進(jìn)入液泡進(jìn)行臨時(shí)性儲(chǔ)藏，故參與

蔗糖生物合成的酶位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；結(jié)合題意“逆蔗糖濃度梯度運(yùn)

輸”可知，蔗糖進(jìn)入液泡的方式為主動(dòng)運(yùn)輸，故呼吸抑制劑可以通過(guò)抑制呼吸作

用影響能量供應(yīng)，進(jìn)而抑制蔗糖進(jìn)入液泡的過(guò)程，B錯(cuò)誤；結(jié)合題圖分析可知，

當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Pi濃度降低時(shí)，會(huì)抑制磷酸丙糖從葉綠體中運(yùn)出，從而促進(jìn)淀

粉的合成，C錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，磷酸丙糖的輸出量增多會(huì)影響C5的再生，使暗

反應(yīng)速率下降，D正確。

5.光合磷酸化和氧化磷酸化

（1）電子傳遞鏈和光合磷酸化

光系

統(tǒng)nNADP+

NADPH

協(xié)助獷散,

LPi

1/2。2?

??~?

類(lèi)囊體薄膜

名師解讀

①光系統(tǒng)n進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生氧氣、H+和自由電子（1）,光系統(tǒng)I主要是介

導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。

②電子傳遞過(guò)程是高電勢(shì)到低電勢(shì)（由于光能的作用），釋放的能量將質(zhì)子（H+）逆

濃度梯度從類(lèi)囊體的基質(zhì)側(cè)泵入到囊腔側(cè)，從而建立了質(zhì)子濃度（電化學(xué)）梯度。

③類(lèi)囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子通過(guò)ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用

質(zhì)子順濃度梯度流出產(chǎn)生的能量來(lái)合成ATPo

④發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上，需要光，電子供體是H20,電子受體是NADP;

(2)電子傳遞鏈和氧化磷酸化

膜

間，

腔

基.

質(zhì)

電子傳遞鏈ATP合成

名師解讀

①發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上，不需要光，電子供體是NADH,電子受體是02。

②都通過(guò)ATP合成酶把ADP磷酸化為ATPo電子傳遞過(guò)程中所形成的H+梯度

作為動(dòng)力，在ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP。

[典例5](2024.湖南長(zhǎng)郡中學(xué)聯(lián)考)下圖為類(lèi)囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖，

PSI和psn分別是光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)n,是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，能

吸收利用光能進(jìn)行電子的傳遞。PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，其中PQ

在傳遞電子的同時(shí)能將H+運(yùn)輸?shù)筋?lèi)囊體腔中。圖中實(shí)線為電子的傳遞過(guò)程，虛

線為H+的運(yùn)輸過(guò)程。ATP合成酶由CFo和CFi兩部分組成，在進(jìn)行H+順濃度梯

度運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)催化ATP的合成。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

3H+

ADP+PifATP+H,0

NADP++H+NADPH

2H+光/

類(lèi)囊體

薄膜

電1ATP合成酶丫類(lèi)囊體腔

(1)分析圖中電子傳遞的整個(gè)過(guò)程可知，最初提供電子的物質(zhì)為,最終

接受電子的物質(zhì)為.O

(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣被用于有氧呼吸，且在_______(填場(chǎng)所)被消耗。圖中用于

暗反應(yīng)的物質(zhì)是O

⑶合成ATP依賴于類(lèi)囊體薄膜兩側(cè)的H+濃度差，圖中使膜兩側(cè)H+濃度差增加

的過(guò)程有___________________________________________________________

(4)由圖可見(jiàn)，光反應(yīng)是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，完成了光能轉(zhuǎn)變成

能，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成能的過(guò)程。

答案⑴水NADP+(2)線粒體內(nèi)膜ATP和NADPH(3)水分解產(chǎn)生H卜；PQ

主動(dòng)運(yùn)輸H+；合成NADPH消耗H+(4)電化學(xué)

【真題感悟】

1.(2023?湖北卷，8)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類(lèi)囊體膜上PSI和PSII光復(fù)合

體，psn光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，psn光

復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCII,通過(guò)與PSII結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲

(如圖所示)。LHCII與PSII的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的

類(lèi)

重

體

曖

A.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSII光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)

B.Mg2+含量減少會(huì)導(dǎo)致PSn光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱

C.弱光下LHCII與PSII結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲

D.psn光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和02

答案c

解析葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，LHCII與psn分離減少，psn光復(fù)

合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)，A正確；Mg2+是葉綠素的組成成分，其含量減少會(huì)導(dǎo)

致psn光復(fù)合體上的葉綠素含量減少，導(dǎo)致對(duì)光能的捕獲減弱，B正確；弱光

下LHCII與psn結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)光能的捕獲，C錯(cuò)誤；Psn光復(fù)合體能吸收光能,

并分解水產(chǎn)生H+、電子和。2,D正確。

2.(2022.全國(guó)甲卷，29)根據(jù)光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3

植物和C4植物等類(lèi)型。C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物的低。CO2補(bǔ)償點(diǎn)通常是

指環(huán)境CO2濃度降低導(dǎo)致光合速率與呼吸速率相等時(shí)的環(huán)境CO2濃度?；卮鹣?/p>

列問(wèn)題：

(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的，光反應(yīng)

階段的產(chǎn)物是(答出3點(diǎn)即可)。

⑵正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课唬蚴?/p>

_____________________________________________________（答出］點(diǎn)即可）。

⑶干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔開(kāi)度減小，研究發(fā)現(xiàn)在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植

物生長(zhǎng)得好。從兩種植物C02補(bǔ)償點(diǎn)的角度分析，可能的原因是

答案（1）02、NADPH和ATP（2）自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)（3廳4植物

的C02補(bǔ)償點(diǎn)低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的C02

解析（1）光合作用光反應(yīng)階段的場(chǎng)所是葉綠體的類(lèi)囊體薄膜，光反應(yīng)發(fā)生的物

質(zhì)變化包括水的光解以及NADPH和ATP的形成，因此光合作用光反應(yīng)階段生

成的產(chǎn)物有。2、NADPH和ATPo（2）葉片光合作用產(chǎn)物一部分用來(lái)建造植物體

結(jié)構(gòu)和自身呼吸消耗，其余部分被輸送到植物體的儲(chǔ)藏器官儲(chǔ)存起來(lái)，故正常條

件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?。?）干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔開(kāi)度

減小，C02吸收減少，由于C4植物的C02補(bǔ)償點(diǎn)低于C3植物，則C4植物能夠

利用較低濃度的C02,因此光合作用受影響較小的植物是C4植物，在同程度干

旱條件下，C4植物比C3植物生長(zhǎng)得好。

3.（2023?湖南卷，17）下圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的

Rubisco酶對(duì)C02的Km為4500imoH71）（K,"越小，酶對(duì)底物的親和力越大），該

酶既可催化RuBP與C02反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與02反應(yīng)，

進(jìn)行光呼吸（綠色植物在光照下消耗02并釋放C02的反應(yīng)）。該酶的酶促反應(yīng)方

向受C02和。2相對(duì)濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密?chē)@維管束鞘，

其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場(chǎng)所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP

生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶［PEPC對(duì)C02的K,n為

73moi工-i）］催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）與C02反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)

到維管束鞘細(xì)胞后釋放C02,再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉?wèn)題：

葉肉細(xì)胞光呼吸

Rubisco.

卡爾文c（\

循環(huán)（3-磷酸甘油酸）

葉肉細(xì)胞~/

維管束鞘細(xì)胞

PEPC|

PEP

（1）玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是（填具體名稱），該產(chǎn)物跨

葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，

再通過(guò)________長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。

⑵在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度（填“高于”或“低

于“）水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是

_______________________________________________________（答出三點(diǎn)即可）。

（3）某研究將藍(lán)細(xì)菌的C02濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中C02濃度大幅提升,

其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無(wú)明顯變化。其

原因可能是________________________________________________________________

_______________________________________________________（答出三點(diǎn)即可）。

答案（1）3一磷酸甘油醛蔗糖維管組織

（2）高于高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時(shí)轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對(duì)C02

的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過(guò)PEPC酶