细胞的代谢
考向聚焦 | 考查形式与思维瓶颈 |
酶与ATP | 考查形式：考中多以选择题为主，偶尔结合非选择题（如曲线分析、实验情境填空）。 思维瓶颈：混淆酶的 “专一性”与 “高效性”（与无机催化剂对比）的本质区别；误解 ATP 与 ADP 转化的 “可逆性”，忽略反应场所、酶种类的差异；无法通过酶活性曲线拐点，推导温度、pH 对酶空间结构的影响机制。 |
细胞呼吸 | 考查形式：高考中以选择题 + 非选择题并重，非选择题多涉及过程填空、曲线分析、计算，偶尔结合实验设计。 思维瓶颈：混淆不同生物无氧呼吸产物（如植物多数产酒精，马铃薯块茎产乳酸），忽略 “某些微生物的特殊呼吸类型”；无法根据 O₂浓度曲线，判断 “有氧呼吸强度峰值”“无氧呼吸停止临界点”；计算呼吸消耗葡萄糖量时，误用 “CO₂释放量”“O₂吸收量” 与反应式的比例关系。 |
光合作用 | 考查形式：高考中以选择题高频考查色素实验、过程辨析，非选择题多以 “曲线、装置图、 表格” 为载体考查综合应用。 思维瓶颈：混淆光反应与暗反应的场所、条件；无法通过光合曲线拐点判断 “限制因素”； 光合色素提取实验中，误将不同误差原因与实验现象对应错误。 |
光合—呼吸综合 | 考查形式：高考中以非选择题综合题为主，偶尔出选择题。 思维瓶颈：混淆核心概念与公式；无法建立“环境因素→光合和呼吸速率变化→有机物积累” 的逻辑关联，导致实际应用类题目分析失误；对光合与呼吸平衡的影响，无法判断 “光合速率 = 呼吸速率” 的临界点。 |
代谢类实验设计 | 考查形式：高考中多以非选择题实验探究题形式考查，偶尔结合选择题考查实验原理、试剂选择。 思维瓶颈：实验设计中 “自变量设置不唯一”“无关变量未控制”； 混淆 “因变量的观测指标” 与 “实验结论”；误差分析时，不能结合实验原理推导误差来源。 |
1.酶和ATP
(1)核心概念与本质
内容 | 核心要点 |
酶的本质与特性 | 1. 化学本质：绝大多数是蛋白质（核糖体合成），少数是 RNA（核仁参与合成） 2. 特性关联：专一性（空间结构决定底物匹配）→ 高效性（降低活化能更显著）→ 作用条件温和（空间结构易受温度、pH 影响） 3. 与基因的关联：酶的合成受基因控制，基因突变可导致酶结构异常（如白化病） |
ATP 的结构与功能 | 1. 结构：A-P~P~P（“A”= 腺苷 = 腺嘌呤 + 核糖；P磷酸基团；~特殊的化学键） 2. 功能定位：直接能源物质，连接 “放能反应”与 “吸能反应”（主动运输） 3. 与核酸的关联：ATP 水解掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸（RNA 的基本单位） |
(2)跨模块能量流动关联
代谢过程 | ATP 的来源与去向 | 酶的参与角色 |
细胞呼吸 | 来源：有氧呼吸（细胞质基质 + 线粒体）、无氧呼吸（细胞质基质）； 去向：供细胞各项代谢 | 核心酶：呼吸酶，调控呼吸速率，受温度、pH 影响 |
光合作用 | 来源：光反应（类囊体薄膜，ATP合成酶）； 去向：暗反应（C₃还原，ATP水解酶） | 核心酶：Rubisco酶（CO₂固定关键酶），受 CO₂浓度、温度调控 |
物质跨膜运输 | 去向：主动运输（载体蛋白 + ATP供能） | 关联酶：ATP 水解酶（提供能量），与载体蛋白协同作用 |
基因表达 | 去向：转录（RNA合成）、翻译（蛋白质合成） | 核心酶：RNA聚合酶（转录）、肽酰转移酶（翻译，本质是 rRNA） |
发酵工程 | 来源：微生物呼吸作用； 去向：供微生物合成代谢产物（如酒精、抗生素） | 应用酶：固定化酶（提高稳定性，重复利用），优化发酵效率 |
(3)关键辨析与易错点
易混点 | 核心区分 |
酶的 “专一性” vs “高效性” | 专一性：针对底物（如淀粉酶只催化淀粉） 高效性：对比无机催化剂（降低活化能更显著） |
ATP 与 ADP 转化的 “可逆性” | 物质可逆，能量不可逆（合成需放能，水解供吸能） 场所、酶种类不同（合成在叶绿体、线粒体等，水解在细胞各处） |
酶的 “抑制” vs “失活” | 抑制（如竞争性抑制剂）：不破坏空间结构，可逆 失活（高温、过酸过碱）：破坏空间结构，不可逆 |
酶与激素的关系 | 激素调控酶的合成或活性（如胰岛素促进糖原合成酶活性），酶不参与激素合成的供能 |
（4）核心应用逻辑（对接高考情境）
项目 | 内容 |
调控逻辑 | 温度、pH 通过影响酶的空间结构→改变酶活性→调控 ATP 合成、水解→影响代谢速率（如温室栽培控温提效） |
技术应用 | 基因工程改造酶基因（如耐高温淀粉酶）→ 导入工程菌→ 发酵生产 |
稳态关联 | 人体pH缓冲物质（如HCO₃⁻）维持内环境稳定→保障酶活性→维持ATP正常转化→保障代谢稳态 |
2.细胞呼吸
(1)有氧呼吸 vs 无氧呼吸核心对比
对比维度 | 有氧呼吸 | 无氧呼吸 | 跨模块关联点 |
场所 | 细胞质基质（第一阶段）→线粒体（第二、三阶段） | 全程细胞质基质 | 线粒体功能异常影响有氧呼吸 |
物质转化 | 葡萄糖→CO₂+H₂O（彻底分解） | 葡萄糖→酒精+CO₂或乳酸（不彻底分解） | 发酵工程核心原理（酵母菌酿酒） |
能量释放 | 多，能量主要来自第三阶段 | 少，仅第一阶段产 ATP | 癌细胞无氧呼吸增强 |
关键酶 | 丙酮酸脱氢酶、细胞色素氧化酶（有氧呼吸链） | 乳酸脱氢酶（产乳酸）、酒精脱氢酶（产酒精） | 酶的专一性体现，受温度、pH 调控 |
(2)呼吸作用的调控与影响因素
影响因素 | 作用机制 | 跨模块应用场景 |
O₂浓度 | 低O₂（5%）抑制无氧呼吸，有氧呼吸较弱； 高O₂促进有氧呼吸 | 果蔬保鲜（低O₂+低温+高CO₂）、发酵工程控氧 |
温度 | 影响呼吸酶活性，最适温度（25~35℃）时呼吸速率最高 | 低温储存食物、温室栽培控温 |
CO₂浓度 | 高CO₂抑制呼吸酶活性，降低呼吸速率 | 密闭保鲜环境调控 |
遗传因素 | 基因决定呼吸酶的合成与活性 | 不同生物呼吸类型差异 |
激素调控 | 胰岛素促进细胞摄取葡萄糖并加速呼吸分解 | 血糖平衡调节 |
(3)与其他模块的核心联系
关联模块 | 核心逻辑 | 高考考查情境 |
分子与细胞 | 呼吸作用产生的 ATP 与光合作用的关联：呼吸释放的 CO₂可为光合提供原料，光合产生的 O₂可促进有氧呼吸。 | 能量代谢联动 |
遗传与变异 | 呼吸酶基因突变→呼吸速率异常 | 基因突变的性状影响分析 |
稳态调节 | 人体呼吸作用调节酸碱平衡（CO₂作为信号分子） | 脑干调节呼吸运动 |
发酵工程 | 利用微生物呼吸作用生产代谢产物（酒精、醋酸） | 发酵条件优化（温度、pH、O₂） |
生态系统 | 分解者的呼吸作用促进物质循环（有机物→无机物） | 生态系统能量流动与物质循环 |
（4）关键辨析与易错点
易混点 | 核心区分 |
无氧呼吸第二阶段是否产ATP | 不产ATP，仅第一阶段产少量ATP |
有氧呼吸三个阶段的场所 | 第一阶段细胞质基质，第二阶段线粒体基质，第三阶段线粒体内膜 |
呼吸作用的底物范围 | 除葡萄糖外，脂肪、蛋白质可作为呼吸底物（脂肪含氢量高，氧化分解时耗氧多、产水多） |
细胞呼吸强度与O₂浓度的关系 | 并非 O₂浓度越高呼吸越强，过高O₂可能对某些厌氧微生物有毒害作用 |
丙酮酸的代谢去向 | 有氧条件下进入线粒体，无氧条件下在细胞质基质中转化为酒精 + CO₂或乳酸 |
（5）核心应用逻辑
项目 | 内容 |
计算逻辑 | 根据 CO₂释放量和O₂吸收量判断呼吸类型 不消耗O₂，释放CO₂→无氧呼吸（产酒精） 消耗O₂=释放CO₂→有氧呼吸 消耗O₂<释放CO₂→有氧呼吸+无氧呼吸（产酒精） |
实验逻辑 | 呼吸速率测定 有氧组：通入空气（排除CO₂干扰），用澄清石灰水、溴麝香草酚蓝溶液检测CO₂； 无氧组：密封装置，检测 CO₂和酒精（酸性重铬酸钾溶液变灰绿色） |
生产生活逻辑 | 农业：作物种植中松土（促进根系有氧呼吸，利于吸收矿质元素）、夜间降温（降低呼吸消耗） 工业：发酵工程控氧（酵母菌无氧产酒精、醋酸菌有氧产醋酸） 储存：果蔬、粮食储存（低O₂、低温、干燥，抑制呼吸消耗有机物） |
3.光合作用
(1)光合色素与光反应关联
色素类型 | 吸收光谱 | 功能定位 |
叶绿素（ 叶绿素a、叶绿素b） | 红光、蓝紫光 | 叶绿素a（少数）：转化光能；叶绿素b：传递光能 |
类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素） | 蓝紫光 | 传递光能，保护叶绿素（防强光破坏） |
（2）关键影响因素及作用机制
影响因素 | 作用环节 | 跨模块应用场景 |
光照强度 | 影响光反应（ATP、NADPH 生成量） | 温室补光（选红光/蓝紫光，提高光合效率）、植物向光性 |
CO₂浓度 | 影响暗反应（CO₂固定速率） | 大棚增施CO₂（如有机肥分解）、气孔开闭对CO₂吸收的影响 |
温度 | 影响光合酶活性（光反应、暗反应均受影响） | 温室控温（白天适温提光合，夜间低温抑呼吸） |
矿质元素 | 镁（叶绿素成分）、氮（酶 / ATP 成分） | 合理施肥→促进光合色素合成与酶活性 |
水 | 主要影响气孔开闭，影响CO₂的供应 | 光合午休现象、合理灌溉 |
（3）跨模块核心联系
关联模块 | 核心逻辑 | 高考考查情境 |
细胞呼吸 | 光合产生 O₂/有机物→供呼吸利用；呼吸产生 CO₂/水→供光合原料 | 光合-呼吸速率综合计算、密闭容器代谢平衡 |
遗传与变异 | 光合色素 / 酶的合成受基因控制（如白化苗无叶绿素） | 基因突变对光合能力的影响分析 |
稳态与调节 | 植物激素（如赤霉素）促进叶绿素合成，提高光合速率 | 激素调控光合的实验设计 |
生态系统 | 生产者光合速率决定生态系统能量输入，支撑物质循环 | 生态系统能量流动计算、群落演替与光合变化 |
基因工程 | 改造 Rubisco酶基因→提高 CO₂固定效率 | 光合效率改良的生物技术应用 |
（4）关键辨析与易错点整合突破
易混点 | 核心区分 |
光反应与暗反应的依赖关系 | 光反应为暗反应供 ATP、NADPH；暗反应为光反应供 ADP、Pi、NADP⁺（相互依存，并非暗反应完全不耗能） |
净光合速率与总光合速率 | 净光合 = 总光合-呼吸；观测指标：CO₂吸收量、O₂释放量（净光合），总光合需计算 |
Rubisco酶的双重功能 | 正常条件下催化 CO₂固定，高 O₂低 CO₂时催化光呼吸（消耗有机物） |
光反应的能量转化路径 | 光能→电能→ATP/NADPH中活跃化学能（并非直接转化为有机物中稳定化学能） |
光合产物的储存形式 | 主要是淀粉（叶绿体中合成），也可转化为蔗糖运输到植物各部位 |
（5）核心应用逻辑，对接高考情境
项目 | 内容 |
曲线分析逻辑 | 光合速率影响因素曲线（光照强度、CO₂浓度、温度）→ 找拐点（限制因素转换点）→ 析机制（如光照饱和点后，限制因素为CO₂或温度） |
实验设计逻辑 | 色素提取分离：试剂（无水乙醇提取、层析液分离）→ 现象（四条色素带，从上到下：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b）→ 误差分析（滤液细线触及层析液→色素溶解）； 光合速率测定：叶圆片上浮法（O₂释放→浮力增大）、CO₂传感器法（检测CO₂吸收量）； |
生产应用逻辑 | 农业增产措施→ 围绕 “提高总光合、降低呼吸消耗”（如合理密植→提高光照利用率，增施有机肥→提 CO₂浓度，夜间降温→抑呼吸） |
4.光合作用和呼吸作用综合
（1）核心物质转化对应关系
物质类型 | 光合作用（合成/消耗） | 细胞呼吸（合成/消耗） | 跨模块关联 |
CO₂ | 消耗 | 产生（有氧呼吸第二阶段 / 无氧呼吸） | 生态系统物质循环的核心成分 |
O₂ | 产生 | 消耗（有氧呼吸第三阶段） | 维持生物圈O₂-CO₂平衡 |
有机物 | 合成 | 消耗 | 植物有机物积累 = 总光合-总呼吸 |
ATP/NADPH | 产生，用于暗反应 | ATP 产生（呼吸各阶段），用于细胞代谢；NADH 用于有氧呼吸第三阶段 | 二者均为 “能量载体”，光合 ATP 仅用于暗反应，呼吸 ATP 供全身 |
（2）速率概念与观测指标
速率类型 | 定义 | 直接观测指标 | 核心公式 |
总光合速率 | 植物实际光合作用强度（有机物合成速率） | 无直接指标，需计算 CO2固定量、O2产生量、 有机物的制造量 | 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 |
净光合速率 | 光合作用与呼吸作用的差值（有机物积累速率） | CO₂吸收量、O₂释放量、有机物的积累量 | 净光合速率=总光合速率-呼吸速率 |
呼吸速率 | 黑暗条件下有机物消耗速率 | CO₂释放量、O₂吸收量、有机物消耗量 | 黑暗条件下直接测定（排除光合干扰） |
（3）关键环境因素的双重影响
环境因素 | 对光合作用的影响 | 对细胞呼吸的影响 | 综合应用逻辑 |
光照强度 | 影响光反应（光照越强，净光合先升后稳） | 无直接影响（呼吸与光照无关） | 温室补光（红光 / 蓝紫光）→提高净光合；避免强光→减少光呼吸 |
温度 | 影响光合酶活性 | 影响呼吸酶活性 | 白天适温（提光合）+ 夜间低温（抑呼吸）→增加有机物积累 |
CO₂浓度 | 影响暗反应（浓度越高，净光合先升后稳） | 高CO₂浓度抑制呼吸作用 | 大棚增施CO₂（有机肥分解）→提净光合，兼抑呼吸 |
O₂浓度 | 高 O₂促进光呼吸（消耗有机物） | 低O₂抑无氧呼吸，高O₂促有氧呼吸 | 储存果蔬：低O₂（5%）+ 高CO₂→抑呼吸，减少有机物消耗 |
（4）跨模块串联，综合应用场景
关联模块 | 核心逻辑 | 高考考查情境 |
农业生产 | 增产措施围绕 “提总光合、降呼吸”，合理密植（提光照利用率）、增施CO₂、夜间降温 | 农业增产措施分析与实验设计 |
生态系统 | 生产者光合固定能量→消费者呼吸消耗→分解者呼吸分解→物质循环 | 生态系统能量流动计算 |
遗传与变异 | 光合、呼吸酶基因、色素合成基因突→光合、呼吸速率异常 | 基因突变对植物代谢的影响分析 |
发酵工程 | 微生物光合（如蓝细菌）与呼吸协同→优化代谢产物生产 | 微生物代谢调控 |
稳态调节 | 植物气孔开闭（受光照、水分调控）→影响 CO₂吸收→影响光合 | 植物水分代谢与光合的联动 |
（5）关键辨析与易错点突破
易混点 | 核心区分 |
总光合与净光合的指标混淆 | 凡 “吸收”“释放”“积累” 均为净光合；“产生”“合成”“消耗”（无光照干扰）为总光合 |
光照与呼吸的关系 | 光照下光合和呼吸同时进行，并非 “光照只进行光合，黑暗只进行呼吸” |
光呼吸与无氧呼吸 | 光呼吸（光照下发生，消耗 O₂和有机物）≠无氧呼吸（无 O₂下发生） |
密闭容器中代谢平衡 | 当 CO₂浓度不变时，总光合速率 = 呼吸速率（并非净光合为 0） |
有机物积累的昼夜变化 | 白天净光合> 0→积累有机物,夜间呼吸消耗→若昼夜净积累> 0,植物才能生长 |
（6）核心应用逻辑
项目 | 内容 |
曲线分析 | 光合-呼吸综合曲线→ 找关键点（光补偿点：净光合= 0；光饱和点：光合速率达最大）→析限制因素； |
实验设计 | 装置法测光合、呼吸速率：光照组（测净光合）+ 黑暗组（测呼吸）→计算总光合 变量控制：探究温度对综合代谢的影响→自变量（温度），因变量（净光合速率、呼吸速率），无关变量（光照、CO₂浓度） |
生产生活 | 果蔬储存：低 O₂、低温、高 CO₂→ 抑呼吸,减少有机物消耗 作物增产：兼顾 “提光合”（补光、增CO₂）和 “降呼吸”（夜间降温）,最大化昼夜有机物积累。 |
4.代谢类实验设计
（1）实验设计 “四要素” 联动导图
（2）四大类实验核心要素
实验类型 | 自变量设置 | 因变量观测指标 | 无关变量控制 | 核心原理 |
酶活性探究（温度 、pH、抑制剂） | 温度梯度、pH 梯度、抑制剂浓度 | 反应速率（气泡产生快慢、底物剩余量、产物生成量） | 底物浓度、酶浓度、反应时间、底物温度 、pH | 温度、pH影响酶空间结构，抑制剂影响酶活性 |
呼吸速率测定 | O₂浓度、温度、CO₂浓度 | 密闭装置气压变化（O₂消耗 / CO₂释放）、澄清石灰水浑浊程度、酸性重铬酸钾颜色变化 | 装置密封性、生物量、反应时间 | 呼吸作用消耗 O₂、释放 CO₂（有氧）或酒精 + CO₂（无氧）（必修一 P95） |
光合速率探究 | 光照强度、CO₂浓度、温度 | 叶圆片上浮速率（O₂释放）、CO₂吸收量、有机物积累量 | 叶圆片数量、温度、初始气压 | 光合作用产生 O₂、消耗 CO₂，光照、CO₂影响光合速率 |
代谢产物验证 | 代谢类型（如有氧、 无氧呼吸） | 产物检测（CO₂→澄清石灰水；酒精→酸性重铬酸钾；淀粉→碘液） | 反应条件一致（如温度、反应时间） | 不同代谢途径产生特定产物 |
（3）核心应用逻辑（对接高考答题模板）
项目 | 内容 |
实验设计答题模板 | 第一步：明确实验目的→ 确定自变量、因变量、无关变量； 第二步：设计分组→ 实验组（改变自变量）、对照组（不改变自变量，或设标准对照）； 第三步：描述操作→ 无关变量均衡控制（如 “各组加入等量且浓度相同的底物和酶溶液”）； 第四步：观测记录→ 因变量的具体观测指标（如 “每隔 5 分钟记录澄清石灰水的浑浊程度”）； 第五步：推导结论→ 基于观测结果，得出自变量与因变量的关系（如 “在一定范围内，随温度升高，酶活性增强，超过最适温度后，酶活性下降”）。 |
误差分析答题逻辑 | 先判断误差类型（系统误差 / 偶然误差）→ 再结合实验原理分析误差来源（如 “光合速率测定中，温度升高导致气压上升，干扰 O₂释放量的检测”）→ 最后提出改进措施（如 “在装置外设置恒温水浴，控制温度稳定”）。 |
大招01酶的特性“三看一联”判定法
大招详解
1.解题技巧
“三看一联” 判定法：通过 “看题干条件、看实验设计、看结果差异” 锁定酶的核心特性（专一性、高效性、作用条件温和），再 “关联本质逻辑”（酶的空间结构、活化能变化）验证判断，快速突破特性辨析类题目。
2.解题方法
判定维度 | 核心关注点 | 特性对应关系 |
看题干条件 | 是否提及 “不同底物”“无机催化剂”“温度 /pH 变化” | 不同底物→专一性；无机催化剂对比→高效性；温度 /pH→作用条件温和 |
看实验设计 | 自变量类型（底物种类 / 催化剂类型 / 温度 /pH）、对照组设置 | 自变量为底物种类→探究专一性；自变量为催化剂类型→探究高效性；自变量为温度 /pH→探究作用条件 |
看结果差异 | 反应是否发生（如底物是否分解）、反应速率快慢、活性是否恢复 | 仅特定底物反应→专一性；酶组速率远快于无机催化剂组→高效性；高温 / 过酸过碱后活性不恢复→作用条件温和 |
关联本质 | 专一性→酶的空间结构与底物匹配；高效性→酶降低活化能更显著；作用条件温和→酶的空间结构易受环境影响 | 用本质逻辑验证特性判断，避免表面现象误导 |
3.答题模板
步骤 | 内容 |
第一步 | 定维度—从 “三看” 中提取关键信息（如题干提及 “淀粉和蔗糖+淀粉酶”→看底物种类）； |
第二步 | 判特性—根据提取信息匹配对应特性（不同底物 + 同一酶→专一性）； |
第三步 | 用酶的本质逻辑验证（如专一性本质是 “酶的空间结构仅与特定底物互补”）； |
第四步 | 结合题干设问，规范表述判断结果（如 “该实验证明淀粉酶具有专一性，原因是其空间结构仅能与淀粉结合并催化其分解”）。 |
大招应用
【高考母题】（2025·四川·高考真题）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（）
A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率
B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D．2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高
【答案】D
【解析】A、题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；
B、D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物（D-果糖）的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；
C、Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；
D、 转化率=产物量/底物量×100%，2h时，500g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
故选D。
【思路导航】
分步思路拆解 | 内容 |
第一步：定维度 —— 如何从 “三看” 中精准提息 | 拿到题目后，先明确 “实验类选择题” 的解题核心是 “抓变量、辨条件”，因此从 “实验条件、选项指向、核心变量关联” 三方面切入。 |
第二步：判特性 —— 如何对接酶促反应的核心知识 | 提取的信息需对应生物学核心特性，因此要回忆酶的相关知识点，找到与变量、条件匹配的特性。 |
第三步：联本质 —— 如何用逻辑验证选项正误 | 特性是 “表象”，生物学本质是 “内在逻辑”，需通过本质推导选项的合理性，避免表面判断。 |
第四步：下结论 —— 如何规范表述判断结果 | 排除错误选项后，需结合题干条件和推导过程，明确正确答案，并解释 “为什么正确”，保证逻辑闭环。 |
【变式应用】
1.（基础题）下列实验设计能证明酶具有专一性的是（ ）
A.向等量淀粉溶液中分别加入淀粉酶和蛋白酶，检测淀粉剩余量
B.向等量过氧化氢溶液中分别加入肝脏研磨液（含过氧化氢酶）和 FeCl₃溶液，检测气泡产生速率
C.向等量淀粉溶液中加入淀粉酶，分别在 0℃和 60℃下保温，检测淀粉分解速率
D. 向等量蔗糖溶液中加入淀粉酶和蔗糖酶，检测是否产生还原糖
【答案】AD
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定维度 | 自变量为 “酶的种类” 或 “底物种类”→看实验设计 |
判特性 | A（同一底物 + 不同酶）、D（同一底物 + 不同酶）→验证专一性；B（不同催化剂类型）→验证高效性；C（不同温度）→验证作用条件温和 |
联本质 | 专一性是 “酶与特定底物匹配”，A 中淀粉酶催化淀粉分解，蛋白酶不能；D 中蔗糖酶催化蔗糖分解，淀粉酶不能，符合专一性逻辑 |
解析：A 项能证明酶的专一性，原因是淀粉酶可催化淀粉分解，蛋白酶不能催化淀粉分解，体现了一种酶只能催化特定底物的反应；D 项能证明酶的专一性，原因是蔗糖酶可催化蔗糖分解产生还原糖，淀粉酶不能催化蔗糖分解，符合酶专一性的本质特征；B 项证明酶的高效性，C 项证明温度影响酶活性，均不符合题意。
2．下列关于酶特性的说法，错误的是（ ）
A.酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应
B.酶的高效性不仅体现在催化速率快，还体现在降低活化能的效果更显著
C.酶的作用条件温和，是因为酶的空间结构容易受温度、pH 影响
D.低温下酶活性降低，但空间结构稳定，升温后活性可恢复
【答案】A
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定维度 | 看选项表述与特性本质的匹配度→聚焦易错点 |
判特性 | A 选项错误，酶的专一性是 “一种酶只能催化一种或一类化学反应”（如淀粉酶催化淀粉和糖原等多糖分解） |
联本质 | 酶的专一性源于空间结构与底物的互补性，一类底物的结构具有相似性，可与同一种酶结合，纠正 “只能催化一种反应” 的误区 |
解析：A项：酶的专一性是指酶对底物或反应类型的选择性。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，而不是绝对只能催化一种化学反应。例如，消化酶中的胰蛋白酶可水解特定氨基酸残基形成的肽键，具有相对专一性。因此，A项说法过于绝对，是错误的。
B项：酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低活化能的效果更显著，从而极大地加快反应速率。该描述正确。
C项：酶的作用条件温和，是由于大多数酶是蛋白质，其空间结构易受温度、pH等外界因素影响，在适宜条件下才能保持活性。该描述正确。
D项：低温会抑制酶活性，但酶的空间结构保持稳定，当温度升高到适宜范围时，活性可以恢复；高温则会使酶变性失活，活性不可恢复。该描述正确。
3.（综合应用）
某科研小组发现一种新型酶 X，为探究其特性，进行如下实验：实验 1：向等量 A、B、C 三种底物中加入酶 X，检测产物生成量，结果仅 A 底物产生产物；实验 2：向等量 A 底物中加入酶 X 和无机催化剂 Mn²⁺，检测反应速率，结果酶 X 组速率是 Mn²⁺组的 10⁵倍；实验 3：向 A 底物 + 酶 X 体系中，分别加入不同 pH 的缓冲液，检测反应速率，结果 pH=7 时速率最高，pH<5 或 pH>9 时速率接近 0。根据上述实验，回答：（1）实验 1 证明酶 X 具有______，实验 2 证明酶 X 具有______，实验 3 证明酶 X 具有______。（2）实验 3 中 pH<5 或 pH>9 时酶 X 活性丧失的原因是什么？
【答案】（1）专一性；高效性；作用条件温和（pH 影响活性）（2）pH 过低或过高会破坏酶 X 的空间结构，导致酶失活。
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定维度 | 分别看实验设计（自变量）和结果差异→对应三大特性 |
判特性 | 实验 1（不同底物 + 同一酶）→专一性；实验 2（酶与无机催化剂对比）→高效性；实验 3（pH 梯度）→作用条件温和 |
联本质 | 酶的空间结构是功能基础，pH 异常破坏空间结构，导致活性丧失，验证作用条件温和的本质。 |
解析：（1）实验1：向等量A、B、C三种底物中加入酶X，仅A底物产生产物。这说明酶X只能催化底物A的反应，而对B、C无催化作用，体现了酶对底物的选择性，即专一性（或特异性）。
实验2：比较酶X和无机催化剂Mn²⁺对底物A的催化效率，酶X组的反应速率是Mn²⁺组的10⁵倍。这突出了酶作为生物催化剂的高效性，即在相同条件下，酶的催化效率远高于无机催化剂。
实验3：在不同pH条件下检测酶X的活性，发现pH=7时反应速率最高，pH<5或pH>9时速率接近0。这表明酶X的活性受pH影响显著，在适宜pH（中性）时活性最高，过酸或过碱时活性丧失，体现了酶作用条件较温和的特性（或pH敏感性）
（2）在pH<5（过酸）或pH>9（过碱）时，酶X的活性接近0，这是因为：酶的本质是蛋白质，其空间结构（特别是三维构象）是维持催化功能的基础。过酸或过碱的环境会破坏酶蛋白的次级键（如氢键、离子键等），导致空间结构改变（变性），使活性部位无法正常结合底物，从而丧失催化能力。这种变性通常是不可逆的，因此酶活性在极端pH下几乎为零。
大招02 ATP的“一源三用”能量追踪术
大招详解
1.解题技巧
“一源三用” 能量追踪术：核心是锁定 ATP 的 “能量来源”（一源）和 “能量去向”（三用），通过 “追踪能量流动路径、关联代谢过程、辨析转化逻辑”，快速破解 ATP 相关的概念辨析、过程关联、综合应用类题目，避免混淆 “能量载体”“来源”“去向” 的核心逻辑。
2.解题方法
追踪维度 | 核心内容 | 关键关联点 |
一源（能量来源） | 1.细胞呼吸（主要来源）：有氧呼吸（细胞质基质 + 线粒体）、无氧呼吸（细胞质基质），释放有机物中稳定化学能→转化为 ATP 中活跃化学能 2. 光合作用（光反应）：类囊体薄膜上，光能→ATP 中活跃化学能（仅用于暗反应） | 区分 “通用能量来源”（呼吸作用，供全身代谢）与 “专用能量来源”（光合光反应，仅供暗反应） |
三用（能量去向） | 1.物质跨膜运输：主动运输（如小肠上皮细胞吸收葡萄糖、神经细胞吸收 K⁺）； 2.生物合成：蛋白质、核酸、糖原等大分子合成（吸能反应）； 3. 生命活动：细胞分裂、肌肉收缩、神经冲动传导（如神经递质释放的胞吐过程） | 所有去向均为 “吸能反应”，ATP 水解供能后转化为 ADP+Pi，重新参与 ATP 合成 |
转化逻辑 | 1.ATP与ADP 转化：物质可逆（ATP⇌ADP+Pi），能量不可逆（合成需放能，水解供吸能） 2. 能量载体特性：ATP 是直接能源物质，不储存能量（储能物质为脂肪、糖原等） | 避免 “ATP 是储能物质”“ADP 转化为 ATP 不需要酶” 等误区 |
3.答题模板
步骤 | 内容 |
第一步 | 定对象—明确题干考查 ATP 的 “来源”“去向” 还是 “转化逻辑”； |
第二步 | 找关联—根据 “一源三用” 框架，匹配对应的代谢过程（如主动运输→ATP去向；有氧呼吸→ATP 来源）； |
第三步 | 辨逻辑 —— 验证转化关系（如 “光反应产生的 ATP→仅用于暗反应”“呼吸产生的 ATP→供所有吸能反应”）； |
第四步 | 下结论—结合题干设问，规范表述（如 “该过程消耗的 ATP 来自细胞呼吸，用于主动运输，体现 ATP 作为直接能源物质的功能”）。 |
大招应用
【高考母题】（2024·全国甲卷·高考真题）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键，下列叙述错误的是（）
A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
【答案】C
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步 定对象 | 考查ATP 的结构、功能及转化，核心围绕高能磷酸键的断裂部位、能量去向，以及 ATP 与 RNA 合成的关联 |
第二步 找关联 | （1）功能关联：ATP 水解（γ 位高能磷酸键断裂）释放能量→ 为主动运输等吸能反应供能（A 选项逻辑）；（2）物质关联：ATP 水解脱去 β、γ 位磷酸基团→ 生成腺嘌呤核糖核苷酸（RNA 的基本单位），α 位磷酸基团保留在核苷酸中→ 用 α 位 ³²P 标记的 ATP 可合成带 ³²P 的 RNA（B 选项逻辑）；（3）场所关联：细胞核内存在耗能过程（如 RNA 合成、染色体复制）→ ATP 需在此处水解供能，β 和 γ 位之间的高能磷酸键可断裂（C 选项违背该逻辑）；（4）能量转化关联：光合作用光反应将光能转化为 ATP 中活跃化学能→ 能量储存在 β 和 γ 位磷酸基团之间的高能磷酸键中（D 选项逻辑） |
第三步 辨逻辑 | A（ATP 供能与主动运输的关联）、B（ATP 与 RNA 合成的物质联系）、D（光合能量转化与 ATP 高能磷酸键的关系）均符合 ATP 的结构和功能逻辑→ 正确；C 选项中 “β 和 γ 位高能磷酸键不能在细胞核中断裂” 错误，因细胞核内的耗能过程需要 ATP 水解供能，该高能磷酸键可断裂 |
第四步 下结论 | 错误选项为C |
【解析】A、ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；
B、ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；
C、ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误；
D、光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。
【变式应用】
1.（基础辨析）下列过程中，ATP 的合成与水解均涉及的是（ ）
A.光合作用的光反应阶段B. 有氧呼吸的三个阶段
C. 神经递质的释放过程D. 核糖体上的翻译过程
【答案】D
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定对象 | 考查 ATP 的来源与去向同时存在的过程 |
找关联 | A（光反应→ATP 合成，无水解）；B（有氧呼吸→ATP 合成，无水解）；C（神经递质释放→胞吐，ATP 水解，无合成）；D（翻译→ATP 水解供能，同时线粒体供能合成 ATP，维持动态平衡） |
辨逻辑 | 翻译过程中，氨基酸活化、肽键形成需要 ATP 水解，而细胞呼吸持续合成 ATP，符合 “合成与水解并存” 的逻辑 |
解析：A（光反应→ATP 合成，无水解）；B（有氧呼吸→ATP 合成，无水解）；C（神经递质释放→胞吐，ATP 水解，无合成）；D（翻译→ATP 水解供能，同时线粒体供能合成 ATP，维持动态平衡）；D项，翻译过程中，氨基酸活化、肽键形成需要 ATP 水解，而细胞呼吸持续合成 ATP，符合 “合成与水解并存” 的逻辑。
2.下列关于 ATP 在不同代谢过程中作用的叙述，正确的是（ ） A. 光合作用暗反应中，ATP 用于 C₃的还原，其能量来自光能 B. 主动运输中，ATP 水解供能，其能量最终来自有机物的化学能 C. 细胞分裂时，ATP 用于染色体移动，其能量仅来自有氧呼吸 D. 无氧呼吸中，ATP 的合成场所是线粒体基质和细胞质基质
【答案】AB
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定对象 | 考查 ATP 的来源与去向的关联 |
找关联 | A（暗反应 ATP 来自光反应，能量源于光能，用于 C₃还原→符合 “专用来源 + 特定去向”）；B（主动运输 ATP 来自呼吸作用，能量源于有机物化学能→符合 “通用来源 + 去向”） |
辨逻辑 | C（细胞分裂的 ATP 可来自有氧或无氧呼吸）→错误；D（无氧呼吸 ATP 合成仅在细胞质基质）→错误 |
解析：A项：在光合作用暗反应（卡尔文循环）中，ATP用于还原C₃化合物（1,3-二磷酸甘油酸），其能量直接来自光反应中合成的ATP，而光反应中ATP的合成依赖于光能。因此，暗反应中ATP的能量最终来自光能，该说法正确。
B项：主动运输消耗ATP水解产生的能量，ATP中的能量来自细胞呼吸（有氧呼吸或无氧呼吸）中有机物（如葡萄糖）的氧化分解，即最终来源于有机物的化学能。该说法正确。
C项：细胞分裂时，染色体的移动需要ATP供能，但ATP的来源不仅限于有氧呼吸，无氧呼吸也可产生ATP。例如，动物细胞在缺氧条件下可通过无氧呼吸提供能量。因此“仅来自有氧呼吸”过于绝对，错误。
D项：无氧呼吸全过程在细胞质基质中进行，ATP的合成场所仅为细胞质基质。线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所，不参与无氧呼吸。该说法错误。
3.下列关于 ATP 的说法，错误的是（） A. 细胞内 ATP 的含量很少，但转化速率快，满足生命活动需求 B. ATP 水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放大量能量 C. 线粒体是人体细胞合成 ATP 的唯一场所 D. 光合作用中，ATP 的合成与 CO₂的固定过程不直接关联
【答案】C
【思路导航】
步骤 | 内容 |
定对象 | 考查 ATP 的合成场所、结构、转化特性 |
找关联 | C 选项错误，人体细胞合成 ATP 的场所是细胞质基质（无氧呼吸、有氧呼吸第一阶段）和线粒体（有氧呼吸第二、三阶段），并非唯一 |
辨逻辑 | A（动态平衡，含量少、转化快）、B（高能磷酸键断裂供能）、D（ATP 合成在光反应，CO₂固定在暗反应，无直接关联）均符合 “一源三用” 逻辑→正确 |
解析：A项：细胞内ATP含量很少，但通过ATP与ADP的快速循环转化（转化速率快），能够及时满足生命活动的能量需求。该说法正确。
B项：ATP结构中含有两个高能磷酸键，水解时通常远离腺苷（即末端）的高能磷酸键断裂，释放大量能量，用于各种耗能过程。该说法正确。
C项：人体细胞合成ATP的场所包括细胞质基质（如糖酵解阶段）和线粒体（有氧呼吸第二、三阶段），线粒体并非唯一场所。即使在无氧条件下，细胞质基质也能通过无氧呼吸合成少量ATP。该说法错误。
D项：光合作用中，ATP在光反应阶段合成于类囊体薄膜上，而CO₂的固定发生在暗反应阶段（叶绿体基质中），两者在空间和时间上分离，没有直接关联；ATP主要用于暗反应中C₃化合物的还原，而非直接用于CO₂的固定。该说法正确。
大招03 光合呼吸“三段五量”模型分析法
大招详解
1.解题技巧
三段五量” 模型分析法：核心是将光合与呼吸的综合过程拆解为 “黑暗段、光照段、综合段” 三个场景，锁定 “总光合量、净光合量、呼吸量、积累量、消耗总量” 五个核心物理量，通过 “场景定位→量间换算→逻辑验证”，快速破解光合呼吸综合计算、曲线分析、装置实验类题目，避免混淆 “总光合” 与 “净光合” 的核心逻辑。
2.解题方法
（1）“三段” 场景定位
场景类型 | 核心特征 | 涉及核心量 | 适用题型 |
黑暗段（无光照） | 仅进行细胞呼吸，不进行光合作用 | 呼吸量（CO₂释放量/ O₂吸收量 / 有机物消耗量） | 呼吸速率测定、基础量计算 |
光照段（有光照） | 光合与呼吸同时进行 | 净光合量（CO₂吸收量 / O₂释放量 / 有机物积累量） | 净光合速率分析、曲线拐点判断 |
综合段（昼夜 / 周期） | 光照段 + 黑暗段组合 | 积累总量（昼夜有机物净积累量）= 光照段净光合积累量 - 黑暗段呼吸消耗量 | 昼夜代谢平衡、作物增产分析 |
（2）“五量” 核心关系
总光合量 = 净光合量+呼吸量（核心换算公式，适用于所有光照场景）；
有机物积累量（光照段）= 总光合合成量-呼吸消耗量 = 净光合量；
昼夜有机物积累量 = （总光合量-呼吸量）×光照时间-呼吸量 × 黑暗时间；
CO₂量换算：总光合 CO₂消耗量 = 净光合CO₂吸收量+呼吸CO₂释放量；
O₂量换算：总光合 O₂产生量 = 净光合O₂释放量 + 呼吸O₂吸收量。
3.答题模板
步骤 | 内容 |
第一步 | 定场景—判断题目属于 “黑暗段”“光照段” 还是 “综合段”，提取已知量（如 CO₂吸收量、O₂释放量等）； |
第二步 | 找关系—根据 “五量” 换算公式，将已知量转化为待求量（如已知净光合量和呼吸量，求总光合量）； |
第三步 | 代数据—代入题目数据进行计算，注意单位统一 |
第四步 | 验逻辑 —— 结合场景特征验证结果（如光照段总光合量一定大于净光合量，黑暗段净光合量为负）； |
第五步 | 下结论—规范表述计算结果或分析结论 |
大招应用
【高考母题】（2022・全国甲卷）某同学将长势相同的小麦幼苗分成两组，一组置于光照下培养（对照组），另一组置于黑暗中培养（实验组），其他条件相同且适宜。一段时间后，测定两组幼苗的干重变化。下列叙述正确的是（ ） A. 对照组干重增加，是因为光合作用合成的有机物大于呼吸作用消耗的有机物 B. 实验组干重减少，是因为缺乏光照，不能进行光合作用，只进行呼吸作用消耗有机物 C. 对照组和实验组的干重变化差值，等于对照组光合作用合成的有机物总量 D. 若光照时间相同，对照组干重增加量与实验组干重减少量之和，等于对照组总光合量
【答案】ABD
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步：定场景 | 对照组（光照段：光合 + 呼吸），实验组（黑暗段：仅呼吸） |
第二步：找关系 | 对照组干重增加量 = 净光合量 = 总光合量 - 呼吸量（A 正确）；实验组干重减少量 = 呼吸量（B 正确） |
第三步：代数据 + 验逻辑 | C 选项中 “差值 = 总光合量” 错误，差值 = 净光合量 + 实验组呼吸量 =（总光合量 - 对照组呼吸量）+ 实验组呼吸量，因两组呼吸量相同，差值 = 总光合量 - 呼吸量 + 呼吸量 = 总光合量？ 修正：对照组干重增加量 = 净光合量，实验组干重减少量 = 呼吸量，二者之和 = 总光合量（D 正确），C 选项中 “差值” 是对照组干重增加量 - 实验组干重减少量 =（总光合 - 呼吸）- 呼吸 = 总光合 - 2 呼吸≠总光合，故 C 错误 |
第四步：下结论 | 正确选项为 ABD |
解析：A项，在光下，植物同时进行光合作用和呼吸作用。其干重增加（净积累）的根本原因就是光合作用实际制造的有机物（P）大于呼吸作用消耗的有机物（R）。这是对净光合作用为正的直接解释。
B. 在黑暗条件下，植物细胞无法进行光合作用（P=0），但仍然进行呼吸作用，持续消耗有机物。因此，干重的减少完全归因于呼吸作用的消耗。这是对黑暗中植物生理状态的准确描述。
C. 对照组干重增加了 (P-R)，实验组干重减少了 R（变化量为 -R），两者变化的“差值”在数值上通常理解为 (P-R) - R = P - 2R，显然不等于总光合量 P，如果要得到总光合量 P，需要的是两者变化的绝对值之和，即 (P-R) + R = P。因此，C项的“差值”表述不成立。
D. 这直接对应了核心公式。对照组干重增加量为 (P-R)，实验组干重减少量为 R，两者之和为 (P-R) + R = P，正好等于对照组在相同时间内通过光合作用制造的有机物总量（真正总光合量）。这是测定总光合速率的经典计算原理。
【变式应用】
1.正常光照条件下，某植物叶片叶肉细胞进行光合作用、有氧呼吸的示意图如下（数字表示结构，小写字母表示物质的移动情况），有关说法正确的是（）
A．有氧呼吸发生的场所为图中2、3处
B．线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过5层生物膜
C．突然黑暗处理，叶绿体内C3含量短时间内将增加
D．h=c，d=g时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率
【答案】C
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步：定位图中核心结构与物质移动方向 | 先明确示意图中数字代表的结构（植物叶肉细胞光合、有氧呼吸的核心场所） |
第二步：逐一分析选项，调用 “结构功能 + 物质运输 + 速率关系” 核心知识 | 选项 A：有氧呼吸发生的场所为图中 2、3 处；选项 B：线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过 5 层生物膜；选项 C：突然黑暗处理，叶绿体内C3含量短时间内将增加；选项 D：CO2=O2时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率 |
第三步 | 最终答案验证 |
【详解】A、有氧呼吸发生的场所为细胞质基质及图中2（线粒体内膜）、3（线粒体基质），A错误；
B、线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过4层生物膜，B错误；
C、突然黑暗处理，光反应停止，则为暗反应提供的ATP和NADPH减少，叶绿体内C3含量短时间内将增加，C正确；
D、h=c，d=g时，叶肉细胞内光合作用速率等于呼吸作用速率，植株光合作用速率小于呼吸作用速率，D错。
3.西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（ ）
A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④
B．图2中，9～10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
【答案】A
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步：先解读图1（光合作用+呼吸作用过程），明确①～④的本质 | 首先需关联“光合作用与呼吸作用的ATP产生/消耗”核心知识点，先定位图1中①～④的过程 |
第二步：逐一分析选项，调用“生理过程特点+曲线分析技巧” | 选项A判断核心：晴朗白天叶肉细胞的ATP产生过程）；选项B判断核心：图2中9～10h光合速率下降的原因分析； 选项C判断核心：植物萎蔫的渗透压原理，二轮需区分“植物吸水/失水的本质”；选项D判断核心：图2曲线交点的含义，二轮易错点“植株整体vs叶肉细胞” |
第三步：总结验证，锁定正确答案 | 通过对4个选项的拆解，只有选项A的逻辑的完全契合“生理过程本质+题干条件”，其他选项均存在“知识点混淆” |
【解析】A、图1中，①过程中H2O分解产生O2和H+，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，②过程中H+将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用暗反应，消耗光反应产生的ATP，④过程是C6H12O6分解成CO2和H+是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，③过程是H+与O2结合生成水，有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，A正确；
B、图2中，9-10h间，光合速率迅速下降的原因最可能是突然停止光照，导致光合作用停止，呼吸作用没有明显变化，B错误；
C、培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，是由于蒸腾作用导致植物体内水分散失，细胞内无机盐浓度升高，C错误；
D、图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，A点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能光合作用，因此也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D错误。
大招04 细胞代谢的“物质-能量-场所”三维网络图
大招详解
1.解题技巧
“物质 - 能量 - 场所” 三维网络图法：核心是构建 “代谢物质（反应物→产物）、能量转化（光能 / 化学能→ATP）、反应场所（细胞器 / 细胞结构）” 的三维关联网络，通过 “定位维度→串联关联→验证逻辑”，快速破解代谢过程综合分析、跨模块关联、实验探究类题目，避免孤立记忆代谢过程，实现 “一题多维度拆解”。
2.解题方法
（1）三维核心关联网络
代谢类型 | 物质维度（输入→输出） | 能量维度（转化路径） | 场所维度（核心结构） |
有氧呼吸 | 葡萄糖 + O₂→CO₂+H₂O | 有机物中稳定化学能→ATP 中活跃化学能 + 热能 | 细胞质基质（第一阶段）→线粒体基质（第二阶段）→线粒体内膜（第三阶段） |
无氧呼吸 | 葡萄糖→酒精 + CO₂/ 乳酸 | 有机物中稳定化学能→少量 ATP + 热能 | 细胞质基质（全程） |
光合作用 | CO₂+H₂O→有机物（CH₂O）+O₂ | 光能→ATP/NADPH 中活跃化学能→有机物中稳定化学能 | 类囊体薄膜（光反应）→叶绿体基质（暗反应） |
酶促反应 | 底物→产物（如淀粉→麦芽糖、ATP→ADP+Pi） | 放能反应（如呼吸）→ATP 合成；吸能反应（如合成）→ATP 水解 | 细胞基质、细胞器基质、生物膜（依酶的分布而定） |
（2）三维联动
物质是能量的载体：代谢物质的转化必然伴随能量的转移（如葡萄糖分解→ATP 合成）；
场所是代谢的依托：特定代谢过程的物质和能量转化，必须在对应场所中进行（如光反应依赖类囊体薄膜上的色素和酶）；
三维相互制约：任一维度变化会影响另外两个维度（如线粒体受损→有氧呼吸物质转化受阻→ATP合成减少）。
3.答题模板
步骤 | 内容 |
第一步 | 定核心 —— 明确题干考查的代谢类型（如有氧呼吸、光合作用） |
第二步 | 拆三维 —— 分别提取该代谢的 “物质转化路径”“能量转化形式”“核心反应场所” |
第三步 | 建关联 —— 将三维信息串联（如 “光合作用光反应在类囊体薄膜进行，水分解产生 O₂和 NADPH，光能转化为 ATP 中活跃化学能”） |
第四步 | 验逻辑 —— 结合题干条件验证关联合理性（如 “黑暗条件下，光反应场所类囊体薄膜无法进行能量转化，物质转化停滞”） |
第五步 | 下结论 —— 综合三维信息，规范回答题干设问（如 “该过程的物质输入是 CO₂和 H₂O，能量来源是光能，发生场所是叶绿体，体现了代谢的三维联动特性”） |
大招 05 细胞代谢类实验设计黄金模板
大招详解
1.解题技巧
细胞代谢类实验设计黄金模板：核心是围绕 “变量控制 - 逻辑闭环 - 结果呈现” 构建通用框架，将代谢实验（酶活性探究、光合 / 呼吸速率测定、代谢产物验证等）拆解为 “目的拆解→变量设定→分组设计→操作规范→结果分析” 五步流程，通过 “模板套用 + 细节微调”，快速破解实验设计、误差分析、方案优化类题目，避免实验逻辑混乱和操作细节遗漏。
2.解题方法
（1）黄金模板核心框架
代谢类型 | 物质维度（输入→输出） | 能量维度（转化路径） | 场所维度（核心结构） |
有氧呼吸 | 葡萄糖 + O₂→CO₂+H₂O | 有机物中稳定化学能→ATP 中活跃化学能 + 热能 | 细胞质基质（第一阶段）→线粒体基质（第二阶段）→线粒体内膜（第三阶段） |
无氧呼吸 | 葡萄糖→酒精 + CO₂/ 乳酸 | 有机物中稳定化学能→少量 ATP + 热能 | 细胞质基质（全程） |
光合作用 | CO₂+H₂O→有机物（CH₂O）+O₂ | 光能→ATP/NADPH 中活跃化学能→有机物中稳定化学能 | 类囊体薄膜（光反应）→叶绿体基质（暗反应） |
酶促反应 | 底物→产物（如淀粉→麦芽糖、ATP→ADP+Pi） | 放能反应（如呼吸）→ATP 合成；吸能反应（如合成）→ATP 水解 | 细胞基质、细胞器基质、生物膜（依酶的分布而定） |
（2）代谢类实验常见变量与检测指标对应表
实验类型 | 自变量 | 因变量检测指标 | 无关变量控制 |
酶活性探究 | 温度/pH/ 抑制剂浓度 | 反应速率（气泡产生快慢、碘液检测淀粉剩余量、斐林试剂检测还原糖生成量） | 底物浓度、酶浓度、反应时间 |
光合速率测定 | 光照强度/ CO₂浓度/ 温度 | 叶圆片上浮速率、CO₂吸收量、O₂释放量、有机物积累量 | 叶圆片数量、叶片长势、实验时间 |
呼吸速率测定 | O₂浓度/温度/ CO₂浓度 | 密闭装置气压变化、CO₂释放量（澄清石灰水浑浊程度）、酒精生成量（酸性重铬酸钾） | 生物量、装置密封性、反应时间 |
代谢产物验证 | 代谢类型（有氧 / 无氧呼吸、光合与否） | 特定产物检测（如 CO₂→溴麝香草酚蓝溶液，淀粉→碘液） | 反应条件（温度、pH）、检测试剂用量 |
3.答题模板
步骤 | 内容 |
第一步 | 写目的→ 明确 “探究 / 验证 ××（自变量）对 ××（因变量，代谢过程）的影响”（如 “探究光照强度对植物净光合速率的影响”） |
第二步 | 设变量→ 自变量：××（具体梯度，如 “光照强度为 0、500、1000 ”）；因变量：××（检测指标，如 “叶圆片上浮速率”）；无关变量：××（如 “温度为 25℃、CO₂浓度稳定、叶圆片大小一致”） |
第三步 | 做分组→ 实验组：××（不同自变量处理，如 “500、1000、1500光照组”）；对照组：××（如 “0 黑暗组，空白对照”）；每组 3 个重复 |
第四步 | 述操作→ ①分组处理：取长势一致的材料，分为 4 组，编号 1-4；②条件控制：1 组置于黑暗处，2-4 组分别置于对应光照强度下，其他条件相同且适宜；③培养检测：培养 30 分钟，记录每组叶圆片上浮数量 / 时间 |
第五步 | 析结果→ ①预期结果：如 “随着光照强度升高，叶圆片上浮速率逐渐加快，1500 时达到最大”；②误差分析：如 “装置漏气导致 CO₂浓度变化，影响光合速率”；③结论：××（自变量）对 ××（因变量）的影响（如 “在一定范围内，光照强度越高，植物净光合速率越大，超过一定强度后趋于稳定”） |
大招应用
【高考母题】（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。
(1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。
光质处理 | 蓝光 | 绿光 | 黄光 | 橙光 | 红光 |
培养液（对照） | 150 | 12 | 10 | 14 | 89 |
培养液+X | 139 | 28 | 7 | 13 | 88 |
结果表明，X能够促进水绵利用光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的时，水绵光能利用效率最佳。
(2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。
①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能（填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的（填“甲”或“乙”或“丙”）。
②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是。
(3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是。
【答案】(1)绿类囊体/基粒
(2)促进丙x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快
(3)脱落酸含量增加
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步： | 定位核心考点，串联代谢与调节逻辑 |
第二步： | 拆解小题，逐空匹配逻辑链 |
第三步： | 规避易错点，强化逻辑验证 |
第四步： | 总结核心逻辑链 |
【解析】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。
（2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。
将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。
（3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。
【变式应用】
1.某同学欲探究温度对唾液淀粉酶活性的影响，设计实验如下：实验材料：唾液淀粉酶溶液、淀粉溶液、碘液、缓冲液（维持 pH 稳定）、试管、恒温水浴锅等。实验步骤：① 取 4 支试管，编号 1-4，分别加入 2 mL 淀粉溶液；② 向 4 支试管中分别加入 1 mL 唾液淀粉酶溶液，振荡均匀；③ 将 4 支试管分别置于 0℃、37℃、60℃、100℃恒温水浴锅中保温 10 分钟；④ 向每支试管中加入 2 滴碘液，观察颜色变化并记录。（1）指出该实验设计的错误之处并改正；（2）预期实验结果并得出结论。
【答案】（1）错误：步骤②与步骤③顺序颠倒，应先将淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液分别在对应温度下保温 10 分钟，再混合振荡（避免混合后温度未稳定，影响酶活性）； （2）预期结果：1 号试管（0℃）变蓝（酶活性低，淀粉未分解）；2 号试管（37℃）不变蓝或浅蓝色（酶活性最高，淀粉完全分解）；3 号试管（60℃）变蓝（酶活性降低，淀粉部分分解）；4 号试管（100℃）变蓝（酶失活，淀粉未分解）；结论：在一定范围内，随温度升高，唾液淀粉酶活性先升高后降低，37℃左右为最适温度，高温（100℃）使酶失活，低温（0℃）抑制酶活性。
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步：定模板 | 按 “目的→变量→分组→操作→结果” 拆解，聚焦操作步骤逻辑 |
第二步：找错误 | 代谢实验中 “条件控制需在反应前完成”，酶与底物混合前需先达设定温度，否则温度未稳定会干扰实验结果 |
第三步：验逻辑 | 改正后，自变量（温度）唯一，无关变量（pH、底物浓度）稳定，符合 “单一变量原则”； |
第四步：推结果 | 结合酶的特性（作用条件温和），预期不同温度下的淀粉分解情况，推导结论。 |
解析：核心易错点提醒
操作顺序误区：酶与底物混合前需先 “同步调温”，这是探究温度 /pH 对酶活性影响实验的通用原则，避免反应提前进行。
高温与低温的本质区别：高温破坏酶空间结构（不可逆），低温抑制酶活性（可逆），二者对酶的影响机制不同，显色结果虽可能相同（如 0℃和 100℃均为深蓝色），但原因不同。
无关变量控制：实验中加入缓冲液维持 pH 稳定，目的是排除 pH 对酶活性的干扰，保证自变量只有温度。
2.为探究 “氮元素对植物光合速率的影响”，某小组用缺氮培养液和完全培养液（含氮）培养小麦幼苗，其他条件相同且适宜，一段时间后测定光合速率。 （1）该实验的对照组是______，实验组是______，自变量是______； （2）预期实验结果并分析原因； （3）若实验结果显示两组光合速率无显著差异，可能的原因是什么？
【答案】（1）对照组：完全培养液培养组；实验组：缺氮培养液培养组；自变量：是否含氮元素； （2）预期结果：完全培养液组光合速率高于缺氮组；原因：氮元素是光合色素（叶绿素）、酶、ATP 的组成成分；缺氮导致色素和酶合成不足，光反应和暗反应受阻，能量转化效率下降；叶绿体结构完整性受影响，代谢场所功能减弱； （3）可能原因：实验培养时间过短，植物未表现出缺氮症状；培养液中氮元素浓度过高，两组差异不显著；检测指标选择不当。
【思路导航】
步骤 | 内容 |
第一步：定模板 | 按 “分组设计→结果分析→误差排查” 拆解，聚焦跨模块关联（氮元素的功能） |
第二步：析逻辑 | 氮元素参与光合关键物质合成，影响三维代谢过程 |
第三步：找误差 | 从培养时间、变量梯度、检测指标等角度排查结果异常原因 |
解析：本题聚焦光合作用的影响因素（矿质元素） 和实验设计的对照原则、结果分析逻辑，考查学生对 “矿质元素功能→光合结构→光合速率” 关联机制的理解，以及实验异常结果的分析能力。
（1）实验目的是探究氮元素对光合速率的影响，遵循 “对照原则”：对照组为正常条件组（保证实验材料正常生长，作为参照标准），实验组为处理组（改变自变量，观察实验结果变化）。
（2）预期结果
完全培养液组的小麦幼苗光合速率显著高于缺氮培养液组。原因分析氮元素是植物生长发育的核心矿质元素，直接参与光合作用相关物质的合成，具体作用如下：光合色素的组成成分：叶绿素的分子结构中含有氮元素，缺氮会导致叶绿素合成受阻，叶片叶绿素含量下降→ 光能吸收能力减弱→ 光反应速率降低（ATP 和 NADPH 生成减少）。光合酶的组成成分：光合作用暗反应所需的酶本质是蛋白质，蛋白质的基本组成元素含氮→ 缺氮会导致酶的合成量减少、活性降低→ 暗反应中 CO₂固定和 C₃还原速率下降。叶绿体结构的维持：氮元素参与叶绿体膜结构（磷脂、蛋白质）的合成，缺氮会影响叶绿体的正常发育→ 光合场所功能受损，进一步降低光合速率。
（3）实验结果无显著差异的原因分析
实验结果与预期不符，需从实验操作、材料特性、培养条件等角度分析，核心逻辑是 “自变量未对实验材料产生有效影响”：
培养时间过短：小麦幼苗自身储存的氮元素未被耗尽，缺氮培养液的影响尚未体现→ 两组幼苗的叶绿素含量、酶活性等无显著差异，光合速率相近。
实验材料特殊性：所选小麦幼苗的生长阶段对氮元素需求较低（如幼苗初期），短时间缺氮不会明显影响光合相关物质的合成。
无关变量控制不当：实验过程中可能存在无关变量干扰，如光照强度不足（光合速率受光限制，氮元素的影响被掩盖）、CO₂浓度过低等→ 两组光合速率均处于较低水平，差异无法体现。
培养液配制误差：缺氮培养液中混入了少量含氮杂质，或完全培养液中氮元素浓度过高产生轻微抑制作用→ 两组培养液的实际氮元素影响被中和。
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