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【知识建构】
一、酶产生的部位、本质、功能和特性
[&内 容&解 释&产生部位&活细胞&活细胞能产生，发挥作用可在细胞内或细胞外&酶的本质&大多数是蛋白质，少数是RNA&合成原料：核苷酸或核糖核苷酸&酶的功能&生物催化剂&反应前后酶量和化学本质不变&酶的特性&①高效性
②专一性
③多样性&与无机催化剂相比，具有高效性。一种酶只能催化一种或一类化学反应。蛋白质结构的多样性是酶多样性的结构基础&]
二、细胞呼吸两种类型：有氧呼吸和无氧呼吸
[&有氧呼吸&无氧呼吸&场所&第一阶段在细胞质基质，第二三阶段在线粒体&细胞质基质&O2&第三阶段需要O2&不需要O2&氧化
产物&彻底&不彻底&释放
能量&多&少&过程&C6H12O6→2CH3COCOOH+4[H]+能量
2CH3COCOOH→6H2O→6
CO2+20[H]+能量
24[H]+6O2→12H2O+能量&C6H12O6→2CH3COCOOH+4[H]+能量
2CH3COCOOH→2C2H5OH+能量
2CH3COCOOH→2C3H6O3+能量&]
三、光合作用两个过程：光反应和暗反应
[ &光反应&暗反应&场所&叶绿体基粒囊状结构薄膜上&叶绿体基质中&条件&需光&不需光&过程&（1）水的光解 2H2O→4[H]+O2
（2）ATP的形成 ADP+Pi→ATP&（1）CO2的固定 CO2+C5→2C3
（2）C3的还原 2C3→C6H12O6&能量
转换&光能→电能→活跃的化学能&活跃的化学能→稳定的化学能&联系&光反应为暗反应提供[H]和ATP&]
四、三大营养物质代谢
1. 糖类代谢：
[葡萄糖
80～120
mg/dL
血糖][消化吸收氧化分解][食物中糖类
肝糖元
非糖物质][肝糖元
肌糖元][CO2+H2O+能量（无氧条件生成乳酸）][脂肪][尿糖][160 mg/dL][分解
合成转化][合成
转变]
2. 脂质代谢：
[消化吸收储存][食物中脂肪
贮存脂肪
非脂类物质][分解
转化][脂肪][氧化分解
转变][皮下脂肪组织、大网膜、肠系膜][CO2+H2O+能量
糖元等]
3. 蛋白质代谢：
[消化吸收合成][食物中蛋白质
组织蛋白质
氨基转换][分解
合成][氨基酸][脱氨基
氨基转换][组织蛋白、酶、激素等][新的氨基酸][含氮部分：氨基→尿素
不含氮部分][氧化分解
合成][CO2+H2O+能量
糖类、脂肪]
五、微生物代谢及调节
1. 微生物代谢产物
[代谢产物&初级产物&次级产物&主要成分&不同微生物，种类基本相同：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等&不同微生物，种类不同：抗生素、毒素、激素、色素等&产生时期&调整期开始产生&稳定期大量积累&]
2. 微生物代谢调节
[调节方式&酶合成调节&酶和活性调节&调节机制&在基因水平上调节酶合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式，属一类较间接而缓慢的调节方式&包括酶活性的激活和抑制两个方面，酶活性的抑制主要是反馈抑制，终产物过量时，这个产物抑制该途径中酶的活性&优点&通过阻止酶的过量合成来调节代谢，有利于节约生物合成的原料和能量&作用直接、高效快速以及当末端产物浓度降低时又可重新解除&]
【考情分析】
“生物的新陈代谢”是高中生物知识体系的核心。从考试大纲的要求看，对“物质进出细胞的方式”“酶在代谢中的作用”“ATP在能量代谢中的作用”“光合作用的基本过程”“提高农作物的光能利用率”“细胞呼吸”等知识的要求较高，均为Ⅱ级要求，也是历年高考命题的重点和热点内容。
从近10年来高考试题来看，本单元涉及的主干知识在单科卷中所占分值较大，选择题、非选择题均有体现，特别是实验分析、图标曲线及用所同学们物知识解决实际问题的题目出现也比较多。对本专题核心内容——光合作用和呼吸作用过程及其生理的考查题目，非选择题占有相当的比重。三大物质代谢途径及相互关系多以识图作答形式出现。其他内容如水分的吸收和利用、矿质元素离子的吸收和利用等方面知识的考查，多以选择题的形式出现。
【考点例析】
例1 图1为一个叶片在不同的CO2浓度（单位10-6）下净CO2交换速度（单位μmol·ms-1）的变化，判断下列叙述A. 植物A是C4植物，因它在高CO2浓度下有较高的CO2交换速度
B. 在CO2交换速度等于0时，两种植物A和B仍有光合作用和呼吸作用
C. 如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，则植物A的CO2交换速度将达到饱合点
D. 在CO2浓度为200×10-6时，C4植物比C3植物具有更高的光能利用效率
[光合速率][光强或二氧化碳浓度] [O][A][B][C]
解析 与C3植物相比，C4植物二氧化碳饱和点低，而光饱和点高，光合效率高，这是判断C4植物的标准之一。C4植物同时具备C3和C4两条途径，C4途径本身不能将CO2还原成糖，只是改善CO2的供应。从图中可知，植物A的光补偿点高，它不是C4植物。在CO2交换速度等于0时，光合作用消耗的CO2和呼吸作用产生的CO2相等，此时外界的CO2浓度称为CO2的补偿点。如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，也会达到CO2饱和点，超过饱和点，则光合速率不再随CO2浓度的增加而增加，有的植物光合强度甚至会降低，出现中毒现象。在低CO2浓度的情况下，植物的光合速率取决于其CO2补偿的高低。C4植物的CO2补偿点低于C3植物，在低CO2浓度的情况下，C4植物比C3植物有较高光合速率。
答案 A
点评 此题考查同学们对植物光合速率和呼吸速率的理解及识图分析能力，以及同学们关于光合作用和净光合作用的知识，属于理解层次，难度较大。需掌握“光强（或二氧化碳）-光合速率”曲线中三个关键点：饱和点A、补偿点B、呼吸速率标志点C。
例2 人和动物体内糖类、脂类和蛋白质的代谢是一个相互联系、相互制约的协调统一的过程。某同学们将体内营养物质代谢的部分途径归纳如图所示。据图回答下列问题：
[肝糖元] [乳酸+能量] [血糖] [肌糖元] [脂肪][组织细胞中
的葡萄糖] [CO2+H2O+能量] [氨基酸] [蛋白质][酒精+CO2+能量] [①][②][③][④][⑤][⑥][⑦][⑧][⑨][⑩][11][12][13][14][15][16]
图2
（1）图2中不可能发生的途径是 和
。（填出序号）
（2）在途径⑦和⑨的代谢过程中，都能产生的物质是 、 和ATP；细胞内，途径⑦发生的场所是 ，而途径⑨发生的主要场所是 。
（3）在途径（13）、（14）中，氨基酸必须经过
作用才能转化为葡萄糖或脂肪。
解析 图2体内三大营养物质代谢的部分途径归纳，肌糖元只能作为供给肌肉活动所需的能源物质，不能分解成葡萄糖释放到血液中，在人和动物体内无氧呼吸没有酒精途径，故图中的④⑧途径是不可能发生的。途径⑦和⑨分别是无氧呼吸和有氧呼吸，反应的第一阶段是相同的，产物都是丙酮酸、还原氢和ATP，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸的场所是线粒体。氨基酸经过脱氨基后不含氮的部分可以转化为葡萄糖或脂肪。
答案 （1）④ ⑧ （2）丙酮酸 还原氢 细胞质基质 线粒体 （3）脱氨基
例3 将等量萌发的种子和煮沸冷却后的种子分别放入甲、乙两试管中，如下图所示（本实验中石蜡油短期内不影响生物的生长）。两试管中均无空气存在。
[甲试管][萌发的种子][铁丝网][石腊油][乙试管][煮沸冷却后的种子][铁丝网][石腊油]
图3
据图3分析回答：
（1）甲试管放置几个小时后，管内顶部出现气泡，其中的气体成分主要是 ；将该气体引入
溶液中，可使该溶液变混浊。
（2）甲试管中产生气泡的现象是种子进行
造成的，写出表示这一过程的反应式 。
（3）乙试管在与甲试管同样的时间内，试管内顶部未出现气泡，原因是 。
（4）乙试管继续放置几天，一些微生物开始繁殖，导致试管内顶部也出现少量气体，这是这些微生物从试管中的 获得了所需要的营养物质进行新陈代谢的结果。一般来说，微生物所需的营养要素可归纳成 、 、 、 和 五大类。
（5）这些微生物可能的来源是（答出两个来源即可） 。
解析 萌发的植物种子时刻要进行呼吸作用，以满足其生命活动中对能量的要求。在隔绝空气的情况下，它通过无氧呼吸提供能量。无氧呼吸有两种形式：在酶的催化下，将葡萄糖进行不彻底的分解，一种是产生酒精和CO2，并释放能量，一种是产生乳酸，并释放能量。只有前者才会在试管顶部产生气泡，因此，甲试管是以产生酒精和CO2并释放能量这一途径来获取能量的。而煮沸冷却后的种子不可能进行呼吸作用。因此在最初的一段时间里，乙试管无气泡产生。
微生物在自然界中无处不在，乙试管放置几天，管内微生物开始繁殖。这些微生物之所以进入试管，原因很多，在我们实验过程中，每一步都可能带入：试管内壁由于未灭菌而带入的菌类、操作过程中会带入的菌类、石蜡油中和铁丝网上有菌类、种子表面有耐高温的没有被杀死的菌类等等，在适宜的条件下，它们都会迅速繁殖起来。当然，它们也需要能量，会进行发酵作用，在发酵过程中，部分菌类会产生酒精和CO2，因此乙试管内顶部会出现少量气体。
答案 （1）CO2、Ca（OH）2
（2）无氧呼吸、C6H12O6 [酶] 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
（3）被煮沸过的种子已经死亡，不能进行呼吸作用
（4）死亡种子中、碳源、氮源、生长因子、无机盐、水
（5）未灭菌的试管内壁的菌类、操作过程中带入的菌类、石蜡油中菌类、铁丝网上的菌类、种子表面耐高温的没有被杀死的菌类
例4 温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物品质和产量。在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量（ ）
A. 增加室内CO2浓度 B. 增大室内昼夜温差
C. 增加光照强度 D. 采用绿色玻璃盖顶
解析 影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO2浓度：CO2是光合作用的原料，绿色植物周围空气中的CO2含量，直接影响到绿色植物的光合作用效率，适当增加温室内的CO2浓度，可以提高作物产量；②温度：温度通过影响光合作用酶和呼吸作用酶的活性来影绿色植物的有机物的净积累，白天适当提高温度有利于增加光合作用，晚上适当降低温度有利于减弱光合作用，因而能提高有机物的净积累量，从而提高作物产量；③光照强度：光是进行光合作用的条件，在一定的光照强度范围内，增强光照强度有利于促光合作用，从而提高作物产量；④光的不同成分：不同颜色的光对绿色植物的光合作用效率有一定的影响，红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而黄绿光则不利于提高光合作用效率，因此采用绿色玻璃盖顶，则导致绿色植物只接受绿光照射，因此不能提高作物产量。
答案 D
【实战演练】
配套练习三
一、选择题（5题，每题6分，共30分）
1. 有一种蓝色的染色剂DCPIP被还原后成为白色，下面条件能使DCPIP产生最大程度颜色变化的是（ ）
A. 分离的叶绿体，置于黑暗中
B. 分离的叶绿体基粒，置于光下
C. 叶绿体提取液，置于黑暗中
D. 叶绿体基质提取液，置于光下
2. 如图4所示，若甲表示CO２和H2O，则（ ）
[甲][乙][氧化
产物][无机物
和氧气][Ⅰ][Ⅱ]
图4
A. Ⅰ是光合作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是呼吸作用
B. Ⅰ是光合作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是糖类和氧气
C. Ⅰ是化能合成作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是葡萄糖
D. Ⅰ是化能合成作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是呼吸作用
3. 下列生物科学项目的研究成果与指导农业生产关系密切的是（ ）
①探索光合作用机理 ②研究生物固氮原理 ③培育农作物新品种 ④微生物与发酵工程
A. ①②③④ B. ①②③ C. ①③ D. ②④
4. 将甲、乙两组数量相同的酵母菌放在含有葡萄糖的培养液中，如果它们分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，消耗的葡萄糖量相同，则氧气的吸入量与二氧化碳的排出量的比值是（ ）
A. 3:4 B. 1:1 C. 1:2 D. 2:3
5. 让一只小白鼠吸入有放射性的18O2，该白鼠体内最先出现含18O的化合物是（ ）
A. CO2 B. 水 C. 丙酮酸 D. 乳酸
二、填空题（3题，共计42分）
6. 为了提高土地单位面积农作物的产量，科学工作者通过长期大量实验，获得了一系列的有关影响光合作用因素的实验数据，并对数据进行分析研究，绘制下图5：
曲线①：光照极弱，CO2很少；
曲线②：全光照的1/25，CO2浓度为0.03％；
曲线③：全光照的1/20，CO2浓度为0.1％；
曲线④：全光照，CO2浓度为1.22％。
试据图5分析光合作用强度与光照强度、温度、CO2浓度三者之间的关系，回答下列有关问题：
（1）无论在哪种光照强度、CO2浓度下，光合作用强度都有一个 。
（2）在一定的温度条件下， ，光合作用强度越大。
（3）不论光照强度、CO2浓度如何变化，当超过一定温度时，光合作用强度都下降，其原因是 。
（4）举例说明上述原理在生产实践上的具体应用。 。
7. 为了验证植物光合作用过程中消耗二氧化碳和呼吸作用过程中释放二氧化碳的联系。
I. 请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测结果，并对你的预测结果进行分析。已知二氧化碳溶于水，呈酸性。水中二氧化碳的多少直接影响着水溶液的酸碱度。溴甲酚紫指标剂对光不敏感，在植物生理活动的酸碱度范围内灵敏地变色，从而显示二氧化碳含量的变化，其变色范围在pH6.2到6.8，变色点在pH6.7，pH>6.7呈紫色，pH<6.7呈黄色。
实验材料与用具：金鱼藻、清水、溴甲酚紫指示剂、大试管、黑纸、日光灯。
实验步骤和预测实验结果：
（1）把金鱼藻放入盛满清水的试管中，滴人适量的溴甲酚紫指示剂，使水体呈淡紫色。
（2）
（3）
实验结果分析：
（1）遮光条件下，植物只能进行呼吸作用，随着水体中二氧化碳浓度的增加，pH下降，水体变成淡黄色。由此验证植物的呼吸作用释放二氧化碳
（2）
Ⅱ. （1）在上述实验全过程中应有
作对照。
（2）可能影响本实验反应速率的因素有 、 、 等。
8. 有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中C02的吸收量和呼吸作用中C02的释放量，测定结果如图6所示：
A曲线表示：在15℃和30℃的条件下，叶绿体在不同光照条件下，CO2的吸收量；B曲线表示：在不同温度条件下，线粒体呼吸作用CO2的释放量。请分析回答下列问题（以下光合作用、呼吸作用强度都用CO2的吸收量或释放量表示）：
（1）在温度为30℃，光照为8000lx的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g：在温度为15℃，光照为8000 lx时，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g；在光照强度相同，温度不同的条件下，光合作用强度不同，是因为温度影响光合作用中 的活性。
（2）离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为 μg/h/10g和 μg/h/10g。
（3）假定叶绿体和线粒体在叶肉细胞内的生理活性与离体状态下基本一致，在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为 lx，此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗，呼吸作用所释放出的CO2正好用于 。
配套练习四
一、选择题（5题，每题6分，共30分）[图7]
1. 在图7示大型圆底烧瓶内湿润的泥沙中，插有几根新鲜尚未长出新叶的枝条和一支试管，试管中盛有适量氢氧化钠溶液，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶刚好悬浮在大烧杯的水中某一位置。隔一天观察，可发现烧瓶（ ）
A. 漂浮在水面 B. 沉到大烧杯底
C. 仍悬浮 D. 都有可能
2.下列有关小麦根系吸收矿质元素的叙述，正确的是（ ）
A. 根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于光合作用
B. 根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用
C. 根尖表皮细胞对各种矿质元素的吸收量相等
D. 各种矿质元素进入根尖表皮细胞需要同一膜载体的协助
3. 在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图8所示。理论上某种C3植物能更有效的利用CO2，使光合产量高于m点的选项是（ ）
[光合产量][m][0 a1 a a2 b1 b b2][二氧化碳含量]
图8
A. 若a点在a2，b点在b2时
B. 若a在a1，b在b1时
C. 若a点在a2，b在b1时
D. 若a在a1，b点在b2时
4. 下列叙述中正确的是（ ）
A. ATP分子聚集能量和释放能量过程中都与磷酸分子有关
B. 在生态系统中能量往往伴随着物质而循环利用
C. 在光合作用中光能以它原来的形式储存于糖类中
D. 叶绿体既进行光合作用又进行呼吸作用
5. 图9为某细菌的生长曲线及A、B两种代谢产物积累曲线。据图分析，以下说法正确的是（ ）
[细菌][A产物][B产物][细菌数目的对数][0][时间][代谢产物积累量]
图9
A. A产物是在细菌生长到一定阶段才合成的，具有特异性
B. B产物合成始于细菌生长曲线的对数期，不具特异性
C. B产物中包含有氨基酸、核苷酸、维生素和抗生素等
D. 如果适当补充营养物质，有助于提高B产物产量，不助于提高A产物产量
二、填空题（3题，共计42分）
6. 为了提高日光温室的经济效益，需要调控好温室内的光照、温度、气体和湿度，这对作物的生长、产品的品质关系极大。请回答以下生产过程中几个问题：
（1）冬季密封的温室内外的温差较大，经常在温室内壁和薄膜（或玻璃）上结一层水膜，这样能否影响作物的生长？为什么？
。
（2）假如在温室中浇灌H218O，结果在温室内检测到了18O2，请问，18O2是在植物体细胞内的
上产生。
（3）在温室中如果突然停止CO2的供庆，在其他条件适宜的情况下，叶肉细胞中叶绿体内C3化合物和C5化合物的变化分别是 。
（4）冬季，温室内由于密封容易造成CO2缺乏而光合作用产量下降，生产过程中经常采用施加鸡、鸭、猪的粪便等农家肥的方法来增加温室内CO2的含量，这样做的原理是 。
（5）当夏季阴雨连绵光照不足时，温室内的温度应如何调整？为什么？
。
（6）在温室中进行无土栽培时，经常要往培养液中“通气”，这样做的目的是 。
7. 下面是两组有关化学物质对人体呼吸进行调节的实验。请回答相关问题：
【实验一】某实验小组为了探究低氧能否提高人体肺的通气量，所做探究实验如下：
（1）实验假设：低氧能提高人体肺的通气量
（2）供选择使用的材料和用具：描记呼吸曲线的呼吸描记器（装置如图所示）、充满空气的塑料气袋（气袋中除O2和CO2外其它气体的作用不予考虑）、鼻夹、小包钠石灰（氢氧化钙与氢氧化钠混合物，用于吸收CO2）、秒表。
[描笔 ][呼吸描记器示意图][呼吸曲线示意图][100
45
0][时间][肺容积的百分比(％)]
图10
（3）实验过程：
步骤一：选一受试者，于放松状态下正常呼吸或让受试者于放松状态下用嘴对着气袋吸气，用鼻呼气。用秒表测定并记录呼吸频率。
步骤二：受试者夹上鼻夹，于放松状态下用嘴对着气袋进行吸气和呼气。测定并记录呼吸频率。
步骤三：重复实验。分别取呼吸频率的平均值。
（4）分析实验结果，得出实验结论。
以上实验过程存在两处主要错误，请指出错误并加以改正。
① 。
② 。
【实验二】 为了验证CO2是提高肺通气量的有效生理刺激，请你根据给出的实验材料和用具，完成实验步骤，预测实验结果，并做出分析。
（1）材料和用具:呼吸描记器（描记呼吸曲线）、塑料气袋（内装CO2浓度较高的空气，其中N2＝77%、O2＝21％、CO2＝2％）。（实验提示：气袋中除O2和CO2外其它气体的作用不予考虑，仪器操作不作要求，温度稳定）
（2）实验过程：
①选一受试者按上图所示安装实验装置，测定并记录其正常呼吸曲线；
② ；
③ 。
（3）预测实验结果：图11所示的正常呼吸曲线后继续绘出的条件变化后的呼吸曲线。
[肺容积的百分比(％)][45][100][0][时间][呼吸曲线示意图]
图11
（4）分析预测的实验结果（即解释曲线改变的原因）：
。
8. 下表是甲、乙两名中年男子的血检化验单的部分数据（单位：mg/dL），请根据所学的知识分析回答问题。
[项目&甲&乙&正常值&血糖&185&85&80～120&甘油三酯&180&130&10～150&总胆固醇&300&200&100～250&血红蛋白&1.4×104&0.8×104&1.2×104～1.6×104&]
（1）从表中甲所具有的数据判断，当血糖含量高于 范围时，会出现尿糖，他可能患有糖尿病，发病原因可能是 。若他肝脏功能不好，或 等合成减少时，造成 的合成受阻，易形成脂肪肝。
（2）糖尿病患者在注射超过所需含量的胰岛素后，会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状。胰岛素对血糖的调节作用可通过促进血糖进入 、 和 等组织细胞合成糖元、氧化分解或 等途径降低血糖浓度。
（3）神经系统对血糖的调节作用主要是通过 和有关神经控制相关激素的分泌来实现的。
（4）乙想去西藏旅游，根据他的检查结果，你是否赞成？ 。理由是： 。
（5） 镰刀型细胞贫血症患者与正常人相比，其血红蛋白分子的一条多肽链上氨基酸的 （种类/数量）不同。
一、酶产生的部位、本质、功能和特性
[&内 容&解 释&产生部位&活细胞&活细胞能产生，发挥作用可在细胞内或细胞外&酶的本质&大多数是蛋白质，少数是RNA&合成原料：核苷酸或核糖核苷酸&酶的功能&生物催化剂&反应前后酶量和化学本质不变&酶的特性&①高效性
②专一性
③多样性&与无机催化剂相比，具有高效性。一种酶只能催化一种或一类化学反应。蛋白质结构的多样性是酶多样性的结构基础&]
二、细胞呼吸两种类型：有氧呼吸和无氧呼吸
[&有氧呼吸&无氧呼吸&场所&第一阶段在细胞质基质，第二三阶段在线粒体&细胞质基质&O2&第三阶段需要O2&不需要O2&氧化
产物&彻底&不彻底&释放
能量&多&少&过程&C6H12O6→2CH3COCOOH+4[H]+能量
2CH3COCOOH→6H2O→6
CO2+20[H]+能量
24[H]+6O2→12H2O+能量&C6H12O6→2CH3COCOOH+4[H]+能量
2CH3COCOOH→2C2H5OH+能量
2CH3COCOOH→2C3H6O3+能量&]
三、光合作用两个过程：光反应和暗反应
[ &光反应&暗反应&场所&叶绿体基粒囊状结构薄膜上&叶绿体基质中&条件&需光&不需光&过程&（1）水的光解 2H2O→4[H]+O2
（2）ATP的形成 ADP+Pi→ATP&（1）CO2的固定 CO2+C5→2C3
（2）C3的还原 2C3→C6H12O6&能量
转换&光能→电能→活跃的化学能&活跃的化学能→稳定的化学能&联系&光反应为暗反应提供[H]和ATP&]
四、三大营养物质代谢
1. 糖类代谢：
[葡萄糖
80～120
mg/dL
血糖][消化吸收氧化分解][食物中糖类
肝糖元
非糖物质][肝糖元
肌糖元][CO2+H2O+能量（无氧条件生成乳酸）][脂肪][尿糖][160 mg/dL][分解
合成转化][合成
转变]
2. 脂质代谢：
[消化吸收储存][食物中脂肪
贮存脂肪
非脂类物质][分解
转化][脂肪][氧化分解
转变][皮下脂肪组织、大网膜、肠系膜][CO2+H2O+能量
糖元等]
3. 蛋白质代谢：
[消化吸收合成][食物中蛋白质
组织蛋白质
氨基转换][分解
合成][氨基酸][脱氨基
氨基转换][组织蛋白、酶、激素等][新的氨基酸][含氮部分：氨基→尿素
不含氮部分][氧化分解
合成][CO2+H2O+能量
糖类、脂肪]
五、微生物代谢及调节
1. 微生物代谢产物
[代谢产物&初级产物&次级产物&主要成分&不同微生物，种类基本相同：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等&不同微生物，种类不同：抗生素、毒素、激素、色素等&产生时期&调整期开始产生&稳定期大量积累&]
2. 微生物代谢调节
[调节方式&酶合成调节&酶和活性调节&调节机制&在基因水平上调节酶合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式，属一类较间接而缓慢的调节方式&包括酶活性的激活和抑制两个方面，酶活性的抑制主要是反馈抑制，终产物过量时，这个产物抑制该途径中酶的活性&优点&通过阻止酶的过量合成来调节代谢，有利于节约生物合成的原料和能量&作用直接、高效快速以及当末端产物浓度降低时又可重新解除&]
【考情分析】
“生物的新陈代谢”是高中生物知识体系的核心。从考试大纲的要求看，对“物质进出细胞的方式”“酶在代谢中的作用”“ATP在能量代谢中的作用”“光合作用的基本过程”“提高农作物的光能利用率”“细胞呼吸”等知识的要求较高，均为Ⅱ级要求，也是历年高考命题的重点和热点内容。
从近10年来高考试题来看，本单元涉及的主干知识在单科卷中所占分值较大，选择题、非选择题均有体现，特别是实验分析、图标曲线及用所同学们物知识解决实际问题的题目出现也比较多。对本专题核心内容——光合作用和呼吸作用过程及其生理的考查题目，非选择题占有相当的比重。三大物质代谢途径及相互关系多以识图作答形式出现。其他内容如水分的吸收和利用、矿质元素离子的吸收和利用等方面知识的考查，多以选择题的形式出现。
【考点例析】
例1 图1为一个叶片在不同的CO2浓度（单位10-6）下净CO2交换速度（单位μmol·ms-1）的变化，判断下列叙述A. 植物A是C4植物，因它在高CO2浓度下有较高的CO2交换速度
B. 在CO2交换速度等于0时，两种植物A和B仍有光合作用和呼吸作用
C. 如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，则植物A的CO2交换速度将达到饱合点
D. 在CO2浓度为200×10-6时，C4植物比C3植物具有更高的光能利用效率
[光合速率][光强或二氧化碳浓度] [O][A][B][C]
解析 与C3植物相比，C4植物二氧化碳饱和点低，而光饱和点高，光合效率高，这是判断C4植物的标准之一。C4植物同时具备C3和C4两条途径，C4途径本身不能将CO2还原成糖，只是改善CO2的供应。从图中可知，植物A的光补偿点高，它不是C4植物。在CO2交换速度等于0时，光合作用消耗的CO2和呼吸作用产生的CO2相等，此时外界的CO2浓度称为CO2的补偿点。如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，也会达到CO2饱和点，超过饱和点，则光合速率不再随CO2浓度的增加而增加，有的植物光合强度甚至会降低，出现中毒现象。在低CO2浓度的情况下，植物的光合速率取决于其CO2补偿的高低。C4植物的CO2补偿点低于C3植物，在低CO2浓度的情况下，C4植物比C3植物有较高光合速率。
答案 A
点评 此题考查同学们对植物光合速率和呼吸速率的理解及识图分析能力，以及同学们关于光合作用和净光合作用的知识，属于理解层次，难度较大。需掌握“光强（或二氧化碳）-光合速率”曲线中三个关键点：饱和点A、补偿点B、呼吸速率标志点C。
例2 人和动物体内糖类、脂类和蛋白质的代谢是一个相互联系、相互制约的协调统一的过程。某同学们将体内营养物质代谢的部分途径归纳如图所示。据图回答下列问题：
[肝糖元] [乳酸+能量] [血糖] [肌糖元] [脂肪][组织细胞中
的葡萄糖] [CO2+H2O+能量] [氨基酸] [蛋白质][酒精+CO2+能量] [①][②][③][④][⑤][⑥][⑦][⑧][⑨][⑩][11][12][13][14][15][16]
图2
（1）图2中不可能发生的途径是 和
。（填出序号）
（2）在途径⑦和⑨的代谢过程中，都能产生的物质是 、 和ATP；细胞内，途径⑦发生的场所是 ，而途径⑨发生的主要场所是 。
（3）在途径（13）、（14）中，氨基酸必须经过
作用才能转化为葡萄糖或脂肪。
解析 图2体内三大营养物质代谢的部分途径归纳，肌糖元只能作为供给肌肉活动所需的能源物质，不能分解成葡萄糖释放到血液中，在人和动物体内无氧呼吸没有酒精途径，故图中的④⑧途径是不可能发生的。途径⑦和⑨分别是无氧呼吸和有氧呼吸，反应的第一阶段是相同的，产物都是丙酮酸、还原氢和ATP，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸的场所是线粒体。氨基酸经过脱氨基后不含氮的部分可以转化为葡萄糖或脂肪。
答案 （1）④ ⑧ （2）丙酮酸 还原氢 细胞质基质 线粒体 （3）脱氨基
例3 将等量萌发的种子和煮沸冷却后的种子分别放入甲、乙两试管中，如下图所示（本实验中石蜡油短期内不影响生物的生长）。两试管中均无空气存在。
图3
据图3分析回答：
（1）甲试管放置几个小时后，管内顶部出现气泡，其中的气体成分主要是 ；将该气体引入
溶液中，可使该溶液变混浊。
（2）甲试管中产生气泡的现象是种子进行
造成的，写出表示这一过程的反应式 。
（3）乙试管在与甲试管同样的时间内，试管内顶部未出现气泡，原因是 。
（4）乙试管继续放置几天，一些微生物开始繁殖，导致试管内顶部也出现少量气体，这是这些微生物从试管中的 获得了所需要的营养物质进行新陈代谢的结果。一般来说，微生物所需的营养要素可归纳成 、 、 、 和 五大类。
（5）这些微生物可能的来源是（答出两个来源即可） 。
解析 萌发的植物种子时刻要进行呼吸作用，以满足其生命活动中对能量的要求。在隔绝空气的情况下，它通过无氧呼吸提供能量。无氧呼吸有两种形式：在酶的催化下，将葡萄糖进行不彻底的分解，一种是产生酒精和CO2，并释放能量，一种是产生乳酸，并释放能量。只有前者才会在试管顶部产生气泡，因此，甲试管是以产生酒精和CO2并释放能量这一途径来获取能量的。而煮沸冷却后的种子不可能进行呼吸作用。因此在最初的一段时间里，乙试管无气泡产生。
微生物在自然界中无处不在，乙试管放置几天，管内微生物开始繁殖。这些微生物之所以进入试管，原因很多，在我们实验过程中，每一步都可能带入：试管内壁由于未灭菌而带入的菌类、操作过程中会带入的菌类、石蜡油中和铁丝网上有菌类、种子表面有耐高温的没有被杀死的菌类等等，在适宜的条件下，它们都会迅速繁殖起来。当然，它们也需要能量，会进行发酵作用，在发酵过程中，部分菌类会产生酒精和CO2，因此乙试管内顶部会出现少量气体。
答案 （1）CO2、Ca（OH）2
（2）无氧呼吸、C6H12O6 [酶] 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
（3）被煮沸过的种子已经死亡，不能进行呼吸作用
（4）死亡种子中、碳源、氮源、生长因子、无机盐、水
（5）未灭菌的试管内壁的菌类、操作过程中带入的菌类、石蜡油中菌类、铁丝网上的菌类、种子表面耐高温的没有被杀死的菌类
例4 温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物品质和产量。在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量（ ）
A. 增加室内CO2浓度 B. 增大室内昼夜温差
C. 增加光照强度 D. 采用绿色玻璃盖顶
解析 影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO2浓度：CO2是光合作用的原料，绿色植物周围空气中的CO2含量，直接影响到绿色植物的光合作用效率，适当增加温室内的CO2浓度，可以提高作物产量；②温度：温度通过影响光合作用酶和呼吸作用酶的活性来影绿色植物的有机物的净积累，白天适当提高温度有利于增加光合作用，晚上适当降低温度有利于减弱光合作用，因而能提高有机物的净积累量，从而提高作物产量；③光照强度：光是进行光合作用的条件，在一定的光照强度范围内，增强光照强度有利于促光合作用，从而提高作物产量；④光的不同成分：不同颜色的光对绿色植物的光合作用效率有一定的影响，红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而黄绿光则不利于提高光合作用效率，因此采用绿色玻璃盖顶，则导致绿色植物只接受绿光照射，因此不能提高作物产量。
答案 D
【实战演练】
配套练习三
一、选择题（5题，每题6分，共30分）
1. 有一种蓝色的染色剂DCPIP被还原后成为白色，下面条件能使DCPIP产生最大程度颜色变化的是（ ）
A. 分离的叶绿体，置于黑暗中
B. 分离的叶绿体基粒，置于光下
C. 叶绿体提取液，置于黑暗中
D. 叶绿体基质提取液，置于光下
2. 如图4所示，若甲表示CO２和H2O，则（ ）
[甲][乙][氧化
产物][无机物
和氧气][Ⅰ][Ⅱ]
图4
A. Ⅰ是光合作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是呼吸作用
B. Ⅰ是光合作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是糖类和氧气
C. Ⅰ是化能合成作用，乙是呼吸作用，Ⅱ是葡萄糖
D. Ⅰ是化能合成作用，乙是糖类和氧气，Ⅱ是呼吸作用
3. 下列生物科学项目的研究成果与指导农业生产关系密切的是（ ）
①探索光合作用机理 ②研究生物固氮原理 ③培育农作物新品种 ④微生物与发酵工程
A. ①②③④ B. ①②③ C. ①③ D. ②④
4. 将甲、乙两组数量相同的酵母菌放在含有葡萄糖的培养液中，如果它们分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，消耗的葡萄糖量相同，则氧气的吸入量与二氧化碳的排出量的比值是（ ）
A. 3:4 B. 1:1 C. 1:2 D. 2:3
5. 让一只小白鼠吸入有放射性的18O2，该白鼠体内最先出现含18O的化合物是（ ）
A. CO2 B. 水 C. 丙酮酸 D. 乳酸
二、填空题（3题，共计42分）
6. 为了提高土地单位面积农作物的产量，科学工作者通过长期大量实验，获得了一系列的有关影响光合作用因素的实验数据，并对数据进行分析研究，绘制下图5：
曲线①：光照极弱，CO2很少；
曲线②：全光照的1/25，CO2浓度为0.03％；
曲线③：全光照的1/20，CO2浓度为0.1％；
曲线④：全光照，CO2浓度为1.22％。
试据图5分析光合作用强度与光照强度、温度、CO2浓度三者之间的关系，回答下列有关问题：
（1）无论在哪种光照强度、CO2浓度下，光合作用强度都有一个 。
（2）在一定的温度条件下， ，光合作用强度越大。
（3）不论光照强度、CO2浓度如何变化，当超过一定温度时，光合作用强度都下降，其原因是 。
（4）举例说明上述原理在生产实践上的具体应用。 。
7. 为了验证植物光合作用过程中消耗二氧化碳和呼吸作用过程中释放二氧化碳的联系。
I. 请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测结果，并对你的预测结果进行分析。已知二氧化碳溶于水，呈酸性。水中二氧化碳的多少直接影响着水溶液的酸碱度。溴甲酚紫指标剂对光不敏感，在植物生理活动的酸碱度范围内灵敏地变色，从而显示二氧化碳含量的变化，其变色范围在pH6.2到6.8，变色点在pH6.7，pH>6.7呈紫色，pH<6.7呈黄色。
实验材料与用具：金鱼藻、清水、溴甲酚紫指示剂、大试管、黑纸、日光灯。
实验步骤和预测实验结果：
（1）把金鱼藻放入盛满清水的试管中，滴人适量的溴甲酚紫指示剂，使水体呈淡紫色。
（2）
（3）
实验结果分析：
（1）遮光条件下，植物只能进行呼吸作用，随着水体中二氧化碳浓度的增加，pH下降，水体变成淡黄色。由此验证植物的呼吸作用释放二氧化碳
（2）
Ⅱ. （1）在上述实验全过程中应有
作对照。
（2）可能影响本实验反应速率的因素有 、 、 等。
8. 有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中C02的吸收量和呼吸作用中C02的释放量，测定结果如图6所示：
A曲线表示：在15℃和30℃的条件下，叶绿体在不同光照条件下，CO2的吸收量；B曲线表示：在不同温度条件下，线粒体呼吸作用CO2的释放量。请分析回答下列问题（以下光合作用、呼吸作用强度都用CO2的吸收量或释放量表示）：
（1）在温度为30℃，光照为8000lx的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g：在温度为15℃，光照为8000 lx时，离体叶绿体的光合作用强度为 μg/h/10g；在光照强度相同，温度不同的条件下，光合作用强度不同，是因为温度影响光合作用中 的活性。
（2）离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为 μg/h/10g和 μg/h/10g。
（3）假定叶绿体和线粒体在叶肉细胞内的生理活性与离体状态下基本一致，在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为 lx，此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗，呼吸作用所释放出的CO2正好用于 。
配套练习四
一、选择题（5题，每题6分，共30分）
1. 在图7示大型圆底烧瓶内湿润的泥沙中，插有几根新鲜尚未长出新叶的枝条和一支试管，试管中盛有适量氢氧化钠溶液，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶刚好悬浮在大烧杯的水中某一位置。隔一天观察，可发现烧瓶（ ）
A. 漂浮在水面 B. 沉到大烧杯底
C. 仍悬浮 D. 都有可能
2.下列有关小麦根系吸收矿质元素的叙述，正确的是（ ）
A. 根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于光合作用
B. 根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用
C. 根尖表皮细胞对各种矿质元素的吸收量相等
D. 各种矿质元素进入根尖表皮细胞需要同一膜载体的协助
3. 在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图8所示。理论上某种C3植物能更有效的利用CO2，使光合产量高于m点的选项是（ ）
[光合产量][m][0 a1 a a2 b1 b b2][二氧化碳含量]
图8
A. 若a点在a2，b点在b2时
B. 若a在a1，b在b1时
C. 若a点在a2，b在b1时
D. 若a在a1，b点在b2时
4. 下列叙述中正确的是（ ）
A. ATP分子聚集能量和释放能量过程中都与磷酸分子有关
B. 在生态系统中能量往往伴随着物质而循环利用
C. 在光合作用中光能以它原来的形式储存于糖类中
D. 叶绿体既进行光合作用又进行呼吸作用
5. 图9为某细菌的生长曲线及A、B两种代谢产物积累曲线。据图分析，以下说法正确的是（ ）
[细菌][A产物][B产物][细菌数目的对数][0][时间][代谢产物积累量]
图9
A. A产物是在细菌生长到一定阶段才合成的，具有特异性
B. B产物合成始于细菌生长曲线的对数期，不具特异性
C. B产物中包含有氨基酸、核苷酸、维生素和抗生素等
D. 如果适当补充营养物质，有助于提高B产物产量，不助于提高A产物产量
二、填空题（3题，共计42分）
6. 为了提高日光温室的经济效益，需要调控好温室内的光照、温度、气体和湿度，这对作物的生长、产品的品质关系极大。请回答以下生产过程中几个问题：
（1）冬季密封的温室内外的温差较大，经常在温室内壁和薄膜（或玻璃）上结一层水膜，这样能否影响作物的生长？为什么？
。
（2）假如在温室中浇灌H218O，结果在温室内检测到了18O2，请问，18O2是在植物体细胞内的
上产生。
（3）在温室中如果突然停止CO2的供庆，在其他条件适宜的情况下，叶肉细胞中叶绿体内C3化合物和C5化合物的变化分别是 。
（4）冬季，温室内由于密封容易造成CO2缺乏而光合作用产量下降，生产过程中经常采用施加鸡、鸭、猪的粪便等农家肥的方法来增加温室内CO2的含量，这样做的原理是 。
（5）当夏季阴雨连绵光照不足时，温室内的温度应如何调整？为什么？
。
（6）在温室中进行无土栽培时，经常要往培养液中“通气”，这样做的目的是 。
7. 下面是两组有关化学物质对人体呼吸进行调节的实验。请回答相关问题：
【实验一】某实验小组为了探究低氧能否提高人体肺的通气量，所做探究实验如下：
（1）实验假设：低氧能提高人体肺的通气量
（2）供选择使用的材料和用具：描记呼吸曲线的呼吸描记器（装置如图所示）、充满空气的塑料气袋（气袋中除O2和CO2外其它气体的作用不予考虑）、鼻夹、小包钠石灰（氢氧化钙与氢氧化钠混合物，用于吸收CO2）、秒表。
45
0][时间][肺容积的百分比(％)]
图10
（3）实验过程：
步骤一：选一受试者，于放松状态下正常呼吸或让受试者于放松状态下用嘴对着气袋吸气，用鼻呼气。用秒表测定并记录呼吸频率。
步骤二：受试者夹上鼻夹，于放松状态下用嘴对着气袋进行吸气和呼气。测定并记录呼吸频率。
步骤三：重复实验。分别取呼吸频率的平均值。
（4）分析实验结果，得出实验结论。
以上实验过程存在两处主要错误，请指出错误并加以改正。
① 。
② 。
【实验二】 为了验证CO2是提高肺通气量的有效生理刺激，请你根据给出的实验材料和用具，完成实验步骤，预测实验结果，并做出分析。
（1）材料和用具:呼吸描记器（描记呼吸曲线）、塑料气袋（内装CO2浓度较高的空气，其中N2＝77%、O2＝21％、CO2＝2％）。（实验提示：气袋中除O2和CO2外其它气体的作用不予考虑，仪器操作不作要求，温度稳定）
（2）实验过程：
①选一受试者按上图所示安装实验装置，测定并记录其正常呼吸曲线；
② ；
③ 。
（3）预测实验结果：图11所示的正常呼吸曲线后继续绘出的条件变化后的呼吸曲线。
图11
（4）分析预测的实验结果（即解释曲线改变的原因）：
。
8. 下表是甲、乙两名中年男子的血检化验单的部分数据（单位：mg/dL），请根据所学的知识分析回答问题。
[项目&甲&乙&正常值&血糖&185&85&80～120&甘油三酯&180&130&10～150&总胆固醇&300&200&100～250&血红蛋白&1.4×104&0.8×104&1.2×104～1.6×104&]
（1）从表中甲所具有的数据判断，当血糖含量高于 范围时，会出现尿糖，他可能患有糖尿病，发病原因可能是 。若他肝脏功能不好，或 等合成减少时，造成 的合成受阻，易形成脂肪肝。
（2）糖尿病患者在注射超过所需含量的胰岛素后，会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状。胰岛素对血糖的调节作用可通过促进血糖进入 、 和 等组织细胞合成糖元、氧化分解或 等途径降低血糖浓度。
（3）神经系统对血糖的调节作用主要是通过 和有关神经控制相关激素的分泌来实现的。
（4）乙想去西藏旅游，根据他的检查结果，你是否赞成？ 。理由是： 。
（5） 镰刀型细胞贫血症患者与正常人相比，其血红蛋白分子的一条多肽链上氨基酸的 （种类/数量）不同。