细胞的能量供应和利用

新课程高中生物必修1
第5章细胞的能量供应和利用
【学习目标导引】
1、说明酶的本质、特性和在代谢中的作用。

探究影响酶活性的因素。

2、解释ATP的化学组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。

3、简述线粒体的结构和功能，说明细胞呼吸的方式、原理，探讨细胞呼吸原理的应用。

探究酵母菌的呼吸方式。

4、简述叶绿体的结构和功能。

提取和分离叶绿体中的色素。

5、说明光合作用的原理和应用及科学家对光合作用原理的认识过程。

研究影响光合作用速率的环境因素。

第1节降低化学反应活化能的酶
【知识要点提炼】
1、酶在细胞代谢中的作用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

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称为活化能。

而酶能降低化学反应的活化能，正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。

通过比较FeCl3和过氧化氢酶对过氧化氢分解实验可知：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（酶的特性之一：高效性）。

2、酶的本质
酶的化学本质不同于无机催化剂，酶是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RNA也具有生物催化功能。

3、酶的特性
与无机催化剂相比，酶的催化具有高效性、专一性（每一种酶只能催化一种或一类化学反应）。

许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应，而酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。

但溶液的温度和pH的过高或过低，酶的活性都会明显降低。

【典型例题解析】
例1下列关于酶的本质的叙述，正确的是（）
（A）都具有专一性（B）都是有机物
（C）都是活细胞产生的（D）都具有高效性
解析人类对酶的认识是逐步发展起来的。

以前通过归纳发现，所有的酶都属于蛋白质，因此做出了酶的化学本质是蛋白质这一结论。

但随着研究的深入，人们又发现了不属于蛋白质的酶，因此现在又对这一结论进行了修改。

事实上，在科学的发展过程中有很多的概念和结论做过修改，从本质上来讲，酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，大多数的酶是蛋白质，少数是RNA。

答案：（B）。

例2以下四组是影响酶活力的主要因素，正确的是（）
（A）底物的浓度、pH、温度（B）光照、温度、pH
（C）底物的浓度、压力、pH（D）温度、压力、pH
解析酶是生物体内进行生命活动的催化剂，因此主要应该从生物催化剂这一点着手。

生物体内的催化剂与其他的催化剂不同，它是可以在常温、常压下催化生物化学反应。

也就是说，压力、光照都不是限制生物体内酶活力的主要因素，据此可以排除（B）、（C）、（D）
选项。

一般来说，酶的催化作用，受到溶液的温度、pH和某些化合物等因素的影响。

答案：（A）。

一、酶的作用和本质
【随堂巩固练习】
1、右图中的甲、乙、丙、丁表示酶的是（）
（A）甲（B）乙
（C）丙（D）丁
2、“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，用新鲜肝脏制研磨液的主要目的是（）
（A）便于向试管中加入（B）便于将过氧化氢酶释放出来
（C）便于与FeCl3 溶液作比较（D）有比较多的过氧化氢酶
3、在甲、乙两个试管中加入等量H2O2溶液，再分别加入2滴新鲜的肝脏研磨液和FeCl3溶
液。

这实验欲证明的问题是（）（A）肝脏中含有过氧化氢酶（B）FeCl3可催化H2O2分解
（C）过氧化氢酶具有催化能力（D）比较过氧化氢酶与Fe3+两者的催化效率
4、在甲、乙两个试管中加入等量H2O2溶液，再分别加入2滴新鲜的肝脏研磨液和FeCl3溶
液。

试管中发生反应的速度是( ) （A）甲＞乙（B）甲＜乙（C）甲＝乙（D）甲、乙均无反应
5、在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对1～4号试管进行了如下处理。

据表回答：
条件1号试管2号试管3号试管4号试管3%过氧化氢溶液2mL 2mL 2mL 2mL 温度室温90℃室温室温
3.5%FeCl3溶液2滴
肝脏研磨液2滴（1）1、2号试管相比，是实验组，自变量是，因变量是产生的多少。

（2）1、3号试管相比，是实验组；3、4号试管相比，实验组是。

（3）3号和4号未经加热，也有大量的气泡产生，这说明。

（4）本实验将肝脏制成研磨液的目的是。

6、酶的高催化效率是因为酶能（）
（A）降低反应的活化能（B）减少活化分子数
（C）改变酶本身的质和量（D）改变化学反应的平衡点
7、绝大多数酶的化学本质是，少数酶是。

8、据史料记载：“以前，人们认为鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。

后来，某科
学家对这一认识提出挑战，并设计了一个巧妙的实验——将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。

过一段时间，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。

于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。

”请对上述史料作进一步分析说明：（1）这位科学家在作实验前，人们对鸟胃的消化的认识水平是。

（2）这位科学家对这种认识提出的挑战(假设)是。

（3）这位科学家为证实自己的假设所设计的实验巧妙之处是。

（4）由这个实验结果获得的新认识是。

（5）你认为在这个新认识基础上，需要进一步解决的问题是。

二、酶的特性
【随堂巩固练习】
1、下列有关酶的叙述中，错误的是（）
（A）酶的催化具有高效性（B）酶的功能就是将食物消化
（C）绝大多数的酶是蛋白质（D）每一种酶只催化一种或一类物质的化学反应
2、在唾液淀粉酶催化淀粉水解实验中，将唾液稀释10倍与唾液原液实验效果基本相同，这
表明酶具有（）（A）专一性（B）多样性（C）高效性（D）稳定性
3、果酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于
事，这说明（）
（A）酶的化学成分是蛋白质（B）酶的催化作用具有专一性
（C）酶的催化作用受环境影响（D）酒中的这种沉淀是氨基酸
4、在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH值由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将( )
（A）不断上升（B）没有变化（C）先升后降（D）先降后升
5、酶作为生物催化剂与无机催化剂相比，具有性和性等特点，其催
化作用需要适宜的和适宜的。

6
（1）1号和2号试管比较，欲说明的问题是；1号和3号试管比较，欲说明的问题是；1号和4号试管比较，欲说明的问题是；1号和5号试管比较，欲说明的问题是；1号和6号试管比较，欲说明的问题是。

（A）酶是有机物（B）酶具有专一性（C）酶具有高效性
（D）酶具有稳定性（E）酶具有催化性（F）酶活性受pH影响
（G）酶活性受温度影响
（2）上述实验中变蓝色的试管是。

7、右列A、B、C三张图依次表示酶浓度一定时，反应速度和反应物的浓度、温度、pH之
间的关系，请据图回答下列问
题：
（1）图A中，反应物达到某一
浓度时，反应速度不再上
升，其原因
是。

ATP ADP
酶 能量 X 酶 酶 酶 （2）图B 中，a 点所对应的温度称 。

（3）图B 中，a 点到b 点曲线急剧下降，其原因是 。

（4）将装有唾液淀粉酶和淀粉混合溶液的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，
20分钟后取出，转入37℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别为：甲 ，
乙 。

（5）图C 表示了 催化反应的速率变化曲线。

（A ）唾液淀粉酶 （B ）胃蛋白酶 （C ）胰蛋白酶
第2节 细胞的能量“通贷”--ATP
【知识要点提炼】
1、ATP 分子中具有高能磷酸键
ATP 是三磷酸腺苷的英文名称缩写，结构简式可写成A －P ～P ～P ，其中A 代表腺苷，P
代表磷酸基因，～代表高能磷酸键。

ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物。

2、ATP 与ADP 的相互转化
ATP 的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP 分子中远离A 的那个高能磷酸键很容
易水解，P 就脱离开来形成Pi ，同时储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP 就转化
为ADP ，即：ATP →
ADP ＋Pi ＋能量。

反之，ADP 在一定条件下也比较容易转化为ATP ，即ADP ＋Pi ＋能量→ATP。

ADP 转化成ATP 过程中所需要的能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解释放的能量；对于绿色植物来说，除了依
赖呼吸作用所释放的能量外，在光合作用时还利用了光能。

3、ATP 的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP 直接提供的，如细胞对物质的主动运
输、肌肉收缩、大脑思考等等。

由于细胞内具有ATP 这种能量“通货”，细胞才能及时而持
续地满足各项生命活动对能量的需求。

【典型例题解析】
例1 ATP 转化为ADP 可表示如下。

式中X 代表（ ）
（A ）H 2O （B ）［H ］ （C ）P （D ）Pi
解析 ATP 的全称是三磷酸腺苷，结构式可简写成：A －P ～P ～P ；ADP 的全称是二磷酸
腺苷，结构式可简写成：A －P ～P ，其中的P 表示磷酸基团。

ATP 转化为ADP 的转化式可写
成：ATP →ADP ＋Pi ＋能量，因而题中的X 应代表磷酸（Pi ）。

答案：（D ）。

例2 细胞内要消耗ATP 的生理过程有（ ）
（A ）质壁分离及其复原 （B ）蛋白质合成
（C ）肌肉细胞吸收K ＋ （D ）大脑思考
解析 ATP 是生物体内的直接能源物质，生物体内的绝大多数化学反应都要消耗ATP 。

但质壁分离及其复原是水分通过渗透作用实现的。

答案：（B ）、（C ）、（D ）。

【随堂巩固练习】
1、一般情况下生物体的主要能源物质、直接能源物质、储备能源的物质依次是 （ ）
（A ）糖类、蛋白质、脂肪 （B ）ATP 、糖类、脂肪
（C ）糖类、ATP 、脂肪 （D ）糖类、ATP 、蛋白质
2、下列能正确表示ATP 分子简式的是 （ ）
（A ）A －P ～P ～P （B ）A －P －P ～P
（C ）A ～P ～P ～P （D ）A ～P ～P －P
3、N 个ADP 分子中含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的数目依次是 （ ）
（A ）1N 、2N 、2N （B ）1N 、2N 、1N
（C ）2N 、1N 、2N （D ）2N 、1N 、1N
4、生物生命活动所需的能量主要来自 （ ）
（A ）糖类的氧化分解 （B ）脂质的氧化分解
（C ）蛋白质的氧化分解 （D ）核酸的氧化分解
5、ATP 转变为ADP 时，下列关于高能磷酸键水解的叙述中，正确的是 （ ）
（A ）高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在30.54kJ/mol 以上的磷酸化合物
（B ）ATP 分子中的两个高能磷酸键是同时水解的
（C ）在酶的作用下，ATP 分子中远离A 的那个高能磷酸键水解
（D ）在能量的作用下，ATP 分子中远离A 的那个高能磷酸键水解
6、绿色植物体内能生成ATP 的细胞器是 （ ）
（A ）叶绿体和线粒体 （B ）线粒体和核糖体
（C ）核糖体和中心体 （D ）叶绿体和高尔基体
7、ATP 在细胞内的含量及其生成是 （ ）
（A ）很多、很快 （B ）很少、很慢 （C ）很多、很慢 （D ）很少、很快
8、右图是细胞内ATP 与ADP 相互转化的示意图，请据图作答：
（1）在人体内，图示左侧的“能量”来于 作用；
右侧的“能量”用于各种生命活动，如（举一例） 。

（2）在绿色植物体内，图示左侧的“能量”来于 作用和
作用。

（3）从图中可知在适宜的温度条件和在酶的作用下，ADP 转变成ATP 时还需要的条件
是 。

将ADP 转化为ATP 的图示改写成反应式的形
式： 。

（4）上述式子在植物体内的变化状况是 。

A ．物质的转变是可逆的，能量的转变是不可逆的
B ．物质的转变是可逆的，能量的转变也是可逆的
C ．物质的转变是不可逆的，能量的转变是可逆的
D ．物质的转变和能量的转变都是不可逆的
9、右图是有关ADP 转化成ATP 时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
（1）1分子ATP 中含有 个高能磷酸键。

（2）图中的a 、b 分别代表 、 。

（3）在动物肌细胞中，进行②反应时，能量来自 。

（4）进行①反应时能量用于 ，进行②反
应时能量用于 ，由此可见能
量是 ，物质是 。

（5）①②反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？
第3节 ATP 的主要来源--细胞呼吸
【知识要点提炼】
酶 酶 酶 1、细胞呼吸的方式
呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。

细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一
系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP 的过程。

细胞呼吸可分
为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

2、有氧呼吸
有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，葡
萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP 的过程。

其反应
式可简写成：C 6H 12O 6＋6O 2→6CO 2＋6H 2O ＋能量。

有氧呼吸的过程可概括地分为三个阶段：
第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸彻底分解形成CO 2，第三阶段是第一、
二阶段产生的［H ］与氧结合生成H 2O 。

第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线
粒体中进行。

每个阶段的反应都有相应的酶催化。

有氧呼吸的主要场所是线粒体，线粒体的基本结构包括外膜、内膜、嵴、基质，内膜上
和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

3、无氧呼吸
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把糖类等有机物分解成为不
彻底的氧化产物，同时释放出能量的过程。

无氧呼吸过程可概括地分为两个阶段，这两个阶
段需要不同的酶催化，都在细胞质的基质中进行。

第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全
相同，第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。

其反应式可简写成：C 6H 12O 6→2C 3H 6O 3＋少量能量；C 6H 12O 6→2C 2H 5OH ＋2CO 2＋少量能
量。

微生物的无氧呼吸也叫做发酵，产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。

【典型例题解析】
例1 酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，如果两种呼吸都分解葡萄糖产生
等量的二氧化碳，则所消耗的葡萄糖之比为（ ）
（A ）1∶2 （B ）2∶1 （C ）1∶3 （D ）3∶1
解析 酵母菌有氧呼吸的反应式是：C 6H 12O 6＋6O 2→6CO 2＋6H 2O ＋能量；无氧呼吸的反
应式是：C 6H 12O 6→2C 2H 5OH （酒精）＋2CO 2＋能量。

根据题意，我们假定都产生6个分子的
CO 2，则有氧呼吸过程消耗的葡萄糖是1分子，而无氧呼吸过程则必须消耗3分子葡萄糖。

因为无氧呼吸有机物分解得不彻底，1分子葡萄糖经酒精发酵产生了2个C 2H 5OH 分子和2
个分子的CO 2。

答案：（C ）。

例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
18O 2气体的容器内，18O 2进入细胞后，最先出现放射性的化合物是（ ）
（A ）丙酮酸 （B ）乳酸 （C ）二氧化碳 （D ）水
解析 有氧呼吸过程中，氧气并未直接氧化有机物，其作用是接受呼吸作用过程前两阶
段中产生的［H ］，生成水，同时释放出大量的能量。

有氧呼吸过程中生成的CO 2中的氧来
自于葡萄糖和反应物中的水，生成物水中的氧都来自于空气中的O 2。

答案：（D ）。

【随堂巩固练习】
1、如图表示大气中氧气的浓度对酵母菌产生CO 2的影响，据图回答：
（1）在A 点，酵母菌产生的CO 2较多，这些CO 2是 呼吸的产物。

（2）从A 到B ，产生的CO 2越来越少是因为 。

（3）由B 到C ，酵母菌释放的CO 2又逐渐增加出现高峰，其原因是 。

（4）酿酒就是采用一种酿酒酵母对大米或其他谷类作物进
行酒精发酵，一般采用的方法是：开始几天在酒缸中装入大米，水分和酒曲（含酵母菌），敞开容器盖，目的是使酵母菌进行 呼吸，获得足够的能
22
量进行大量，从而获得足够数量的酵母菌。

几天后，将容器盖密封起来，此时在容器中发生的生理作用的反应式
是。

2、线粒体内膜的某些部位向内腔折叠成，内膜上分布着许多种与有氧呼吸有关
的。

线粒体能产生许多供细胞生命活动所必需的。

3、右图是有氧呼吸过程图解，请依图回答：
（1）写出图中字母ABC分别代表的名称：
A ；
B ；
C 。

（2）有氧呼吸的主要场所是，从
细胞质基质中进入该场所的呼吸产物
有。

（3）人体内血红蛋白携带的O2进入组织细胞的线
粒体内至少要通过层生物膜。

（4）如果O2供应不足，则人体内C6H12O6还可分
解成，释放的能量（填
“多”或“少”），反应场所是。

4、有氧呼吸过程中，CO2 的产生在
（）
（A）三个阶段（B）第一阶段（C）第二阶段（D）第三阶段
5、在线粒体内进行的有氧呼吸过程是（）
（A）第一、二阶段（B）第二、三阶段
（C）第一、三阶段（D）第一～三阶段
6、有氧呼吸从葡萄糖开始，到最终生成水和二氧化碳，氧气用于（）
（A）葡萄糖分解为丙酮酸（B）丙酮酸分解为二氧化碳
（C）与［H］结合生成水（D）氧化有机物
7、生物进行无氧呼吸和有氧呼吸都能产生的中间产物是（）
（A）乳酸（B）二氧化碳（C）酒精（D）丙酮酸
8、有氧呼吸产生大量ATP是在（）
（A）葡萄糖分解成丙酮酸时（B）产生CO2时
（C）氢与氧结合生成H2O时（D）丙酮酸大量脱氢时
9、有氧呼吸第二阶段的产物是（）
（A）水、ATP （B）丙酮酸、［H］和ATP
（C）水、［H］和ATP（D）二氧化碳、［H］和ATP
10、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（）
（A）葡萄糖→丙酮酸→水（B）葡萄糖→氧→水
（C）葡萄糖→丙酮酸→氧（D）葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
11、无氧呼吸的场所是（）
（A）线粒体（B）细胞质基质
（C）线粒体或细胞质基质（D）线粒体和细胞质基质
12、在呼吸过程中，若有CO2放出，则可判断此过程一定（）
（A）是有氧呼吸（B）是无氧呼吸
（C）是酒精发酵（D）不是乳酸发酵
13、下列哪一项不是有氧呼吸和无氧呼吸的相同点（）
（A）都能将葡萄糖分解成丙酮酸（B）都会产生水和二氧化碳
（C）都是有机物的分解（D）都能释放能量产生ATP
14、经测定，豌豆种子在萌发的早期，CO2的释放量比O2吸收量大3～4倍。

这说明此时的
豌豆（）（A）无氧呼吸比有氧呼吸占优势（B）有氧呼吸比无氧呼吸占优势
（C）只进行无氧呼吸（D）只进行有氧呼吸
15、下图是外界条件对植物呼吸作用速率的影响曲线图。

请据图分析并回答下列问题：
（1）从甲图中可知呼吸作用最旺盛时的温度在点；AB段说明随着温度的升高，呼吸作用强度；温度的作用主要是影响的活性。

（2）乙图中表示无氧呼吸类型的曲线是。

第4节能量之源--光与光合作用
【知识要点提炼】
1、捕捉光能的色素
绝大多数细胞所需能量的最终来源是太阳光能，将光能捕获并转变为化学能的是绿叶中的色素。

绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类：叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素又包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。

叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。

2、叶绿体的结构
叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，外表有双层膜，内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质。

每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。

这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。

叶绿体是进行光合作用的场所。

它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。

3、光合作用的探索历程
时间科学家实验情况结论或成果
1771年普利斯特利
［英］
将点燃的蜡烛与绿色植物放在一个密闭的玻
璃罩内，蜡烛不易熄灭；将小鼠与绿色植物一
起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。

植物可以更新污浊的空气
1779年英格豪斯
［荷］
做了500多次植物更新空气的实验
植物体只有绿叶才能更新污
浊的空气
1785年发现了空气的组成明确了绿叶在光下放出的气体是O2，吸收的是CO2
1845年梅耶［德］根据能量转换和守恒定律植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来
1864年萨克斯［德］暗处理后的绿叶一半遮光，一半曝光，后经碘
蒸汽处理，曝光的一半叶片呈深蓝色，遮光的
一半叶片则没有颜色变化。

光合作用的产物除O2外还有
淀粉
1880年恩格尔曼
［美］
将水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气
的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，
发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集
中；将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶
绿体所有受光的部位。

氧是由叶绿体释放出来的，
叶绿体是绿色植物进行光合
作用的场所
1939年鲁宾和卡门
［美］
用同位素18O标记H2O进行光合作用实验，发
现生成的O2全部是18O2；标记CO2中的氧，
即C18O2进行作用实验，发现生成的O2全部是
光合作用释放的O2来自H2O
处理 A B C SiO 2（少量） ＋ ＋ ＋ CaCO 3（少量） － ＋ ＋ 95%乙醇（10mL ） ＋ － ＋
蒸馏水（10mL ） － ＋ － 注：“＋”表示“加”，“－”表示“不加”。

O 2。

20世纪40年代 卡尔文［美］ 用14C 标记的14CO 2，供小球藻进行光合作用，然后追踪其放射性 探明了CO 2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
4、光合作用的过程
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存着能量的有
机物，并且释放出氧气的过程。

其过程可用下面的反应式来概括：CO 2＋H 2O （
CH 2O ）＋O 2。

光合作用的过程可概括地分为光反应和暗反应两个阶段。

光反应阶段（第一个阶段）
中的化学反应，必须有光才能进行。

光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的，包
括水在光下分解成O 2和［H ］，ADP 形成ATP 。

光合作用暗反应阶段（第二个阶段）中的化
学反应，有没有光都可以进行。

暗反应阶段的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的，包括
CO 2的固定，形成C 3，C 3的进一步还原形成糖类。

5、光合作用原理的应用
空气中的二氧化碳浓度大小，土壤中水分的多少，光照的长短与强弱，光的成分以及温
度的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。

设法提高光合作用的强度，提高光合作用
效率，从而提高农作物产量，农业生产上许多增加农作物产量的措施，就是应用光合作用的
原理。

6、化能合成作用
自然界中少数种类的细菌（如硝化细菌），虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，
但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出来的能量来制造有机物，这种合成作
用叫做化能合成作用。

绿色植物、化能合成作用的生物，这些都属于自养生物；而人、动物、
真菌以及大多数细菌，它们不能直接把无机物合成有机物，只能利用环境中现成的有机物来
维持自身的生命活动，它们属于异养生物。

【典型例题解析】
例1 分别往A 、B 、C 三个研钵中加2g 剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，
经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。

试回
答：
（1）A 处理得到的溶液颜色是 ，
原因是 。

（2）B 处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。

（3）C 处理得到的溶液颜色是 ，
原因是 。

解析 A 、B 、C 3个研钵中所加不同成分的作用分别是：加入少量CaCO 3可以防止研磨
中色素受到破坏；95%乙醇能溶解色素；蒸馏水作对照（色素不溶于水）。

（1）通过比较可
知，A 中未加CaCO 3，使其中的部分叶绿素受到破坏，所以溶液颜色为黄绿色。

（2）B 中加
入了SiO 2和CaCO 3，研磨出的叶绿素等色素不能溶于蒸馏水中，故溶液几乎无色。

（3）C 中
加入了SiO 2和CaCO 3，研磨出的色素能溶解于有机溶剂乙醇中，故溶液为深绿色。

答案：（1）
黄绿色；部分叶绿素受到破坏。

（2）几乎无色；叶绿素等色素不溶于水。

（3）深绿色；叶绿
素等色素溶解于有机溶剂乙醇中。

例2 将植物栽培在适宜光照、温度和充足的CO 2条件下。

如果将环境中CO 2含量突然
降至极低水平，此时叶肉细胞内的C 3化合物、C 5化合物和ATP 含量的变化情况依次是（ ）
（A ）上升、下降、上升 （B ）下降、上升、下降
（C ）下降、上升、上升 （D ）上升、下降、下降
解析 在光合作用过程中，CO 2参与暗反应，CO 2与C 5化合物生成C 3化合物，当CO 2
光能 叶绿体
含量突然降至极低水平时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降，C3化合物还原成葡萄糖的过程减弱，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。

答案：（C）。

例3生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（）
解析叶是光合作用的器官，从生长旺盛的叶片上剪下的各小块叶片都含有叶绿体，在适宜的条件下，如有H2O和CO2等原料，给予光照和适宜的温度等，则可以进行光合作用。

光合作用产生的氧气可以使小块叶片浮起（呼吸作用能产生二氧化碳，但二氧化碳溶于水，所以不至于使叶片很快浮起），小块叶片进行的光合作用越强，产生的氧气越多，叶片的细胞间隔及附着在叶片表面的小气泡多，小块叶片浮起的速度越快。

题中所示4只试管都有自来水，但（A）中是煮沸过的自来水，水中二氧化碳和氧气的含量都较少，光合作用和呼吸作用都较弱；（B）则为低温、不照光条件；（C）温度适宜、照光条件；（D）为温度适宜、不光照条件。

答案：（C）。

一、捕捉光能的色素和结构
【随堂巩固练习】
1、下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的描述中，不属于实验目的的是（）
（A）了解各种色素的吸收光谱（B）验证色素的种类和颜色
（C）用纸层析法将色素分离（D）提取高等植物叶绿体中的色素
2、提取色素时需加CaCO3的目的是（）
（A）使研磨更加充分（B）便于色素的分离
（C）使色素易于溶解（D）防止研磨中色素被破坏
3、叶绿体色素溶液中的四种色素之间之所以能分离，主要原因是（）
（A）开始扩散的时间不同（B）色素在滤液中的载体不同
（C）色素在滤液中的数量不同（D）色素随层析液扩散的速度不同
4、叶绿体中色素的提取过程中要加入乙醇，其目的是（）
（A）让色素溶解（B）防止叶绿素破坏
（C）便于叶片磨成浆（D）促使叶绿体色素分离
5、在提取色素实验时，加入少许二氧化硅有助于，使叶肉细
胞的受到破坏，这样，基粒中的色素就容易溶解在中。

6、在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，滤纸上会出现四条色素带：①叶绿素a；
②叶绿素b；③胡萝卜素；④叶黄素。

从上到下依次是
( )
（A）③④①②（B）①②③④（C）④③②①（D）②③④①
7、阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。

如果将一瓶色素提取液放在光源和三棱
镜之间，连续光谱中被吸收较多的是（）
（A）绿光区（B）红光区和绿光区
（C）蓝紫光区和绿光区（D）红光区和蓝紫光区
8、在高倍显微镜下看到的叶绿体是（）
（A）绿色、棒状（B）红色、棒状
（C）绿色、扁平的椭球形或球形（D）红色、扁平的椭球形或球形
9、在电子显微镜下观察高等植物的叶绿体，可以看到如下图所示的亚显微结构。

（1）写出图中相关标号的名称：。