一、酶相关实验设计与评价 【典例1】 下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是(　　)。 选项 实验目的 主要实验步骤  A 酶催化具 有高效性 实验组：2 mL质量分数为3%H2O2＋1 mL过氧化氢酶保温5 min 对照组：2 mL质量分数为3%H2O2＋1 mL蒸馏水保温5 min  B 酶催化具 有专一性 实验组：2 mL质量分数为3%可溶性淀粉＋1 mL新鲜唾液保温5 min斐林试剂检验 对照组：2 mL质量分数为3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液保温5 min斐林试剂检验  C 探究酶作 用的适宜 温度 5 mL质量分数为3%可溶性淀粉＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃，观察溶液蓝色变化  D pH影响酶 的催化活性 向三支试管中依次各加入2 mL质量分数为3%可溶性淀粉、1 mL不同pH缓冲溶液和1 mL新鲜唾液，在适宜温度下保温5 min斐林试剂检验  教你审题　
规律方法　酶相关的实验设计与探究的万能解题模板 酶相关的实验题在高考中出现的频率较高，题型多种多样，但无论题型如何变化，一般可采用“一个步骤，两个方法”进行解答。 所谓“一个步骤”，指的是解答的“通用”步骤：先分组编号，再施加实验条件，然后保温一段时间，最后观察记录实验现象，并分析得出结论。 所谓“两个方法”，其一指的是“对比法”。酶的某种特性的验证或探究，必须通过对比得出结论。如高效性，需通过酶与无机催化剂催化效率的对比得出；专一性，需通过比较同种酶不同底物或不同酶同种底物的反应是否能够进行得出；温和性，需通过比较温和条件和极端条件(高温、强酸、强碱)下反应是否能够进行得出。因此，对比法是解答酶实验试题的必备策略。方法之二是“梯度法”，它是探究、确定酶促反应最适温度、最适pH的最佳方法。一般设置一系列具有一定温度(pH)梯度的装置，比较得出酶促反应最快的一组，其对应的温度(pH)为最适。 总之，掌握了上述“一个步骤，两个方法”，就等于抓住了解答与酶相关实验题的关键，可使解题思路清晰顺畅，轻取高分。 【考生应注意的问题】 1．在设计酶的相关实验时要注意实验试剂的选择，如探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢作为实验底物，也不能选择斐林试剂作为检测试剂。 2．做评价类实验题时，一定要谨记实验设计原则，按实验设计原则对实验过程进行诊断。 二、实验变量分析与控制 【典例2】 (2011·江苏高考)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下： ①鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。 ②饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。 ③鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。 ④称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。 ⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。 蛋白酶活性(U/mg) 脂肪酶活性(U/mg) 淀粉酶活性(U/mg)  对照组 1.09 0.08 0.12  实验组 1.71 0.10 0.13  根据上述实验，回答下列问题。 (1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是_______________________ __________________________________________________________________； 实验前的驯养是为了_________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意__________________，其原因是________________________________________________________________。 (3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有_____________________________ __________________________________________________________________。 (4)本实验得出的初步结论是___________________________________________ __________________________________________________________________。 (5)推测鲈鱼的食性并说明理由：_______________________________________ __________________________________________________________________。 教你审题　

“因果法”分析实验变量 (1)自变量与因变量 自变量是实验中由实验者控制的因素或条件。因变量是实验中随实验变量变化而变化的量。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。如“典例”中自变量为“植酸酶的有无”，因变量为“鲈鱼肠道内消化酶的活性”，二者之间的关系为植酸酶的有无影响鲈鱼肠道内消化酶的活性。 (2)无关变量与因变量 无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用，但不呈因果关系，因此必须控制无关变量以减少实验误差。如“典例”中水温、盐度和溶氧量为无关变量，但它们的变化可能会影响鲈鱼肠道内消化酶的活性。 【变式】 某同学将马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。 Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题。 (1)该实验的课题是_________________________________________________。 (2)该实验中的自变量是____________。 (3)各实验组均在30 ℃下进行的原因是①______________________；②______________________。
Ⅱ.将加入四支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢在相同时间内的含量变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。 (4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。 (5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是_________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.根据题干可知，该实验的自变量是pH，因变量是酶的活性，故研究的课题是探究不同pH对酶活性的影响。除了pH，其他影响酶活性的因素是该实验的无关变量(如温度)，在实验过程中，各实验组的无关变量应保持一致且适宜，故均在30 ℃下进行。Ⅱ.马铃薯提取液的量减半，导致过氧化氢酶的量减半，酶促反应速率减慢，则在相同pH下，剩余的过氧化氢量较多，故曲线a是实验Ⅱ的结果。两实验中，过氧化氢酶的最适pH是一样的。 答案：(1)探究不同pH对酶活性的影响 (2)pH (3)30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度　排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响 (4)Ⅱ (5)同一种酶的最适pH是一定的
1.(2012·江苏，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是(　　)。 A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 2.
生物体内能量代谢中ATP合成和利用过程如右图所示，以下说法正确的是(　　)。 A．a过程和b过程都有[H]的生成和消耗 B．光合作用合成的产物中的化学能全部来自ATP C．O2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体可使肝脏细胞内的ADP含量减少 D．ATP是由1分子腺嘌呤和3个磷酸基团组成的，生物体的细胞内含有大量的ATP 3．下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝B时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是(　　)。
A．pH＝A时，E点下移，D点左移 B．pH＝C时，E点为0 C．温度降低时，E点不移动，D点右移 D．H2O2量增加时，E点不移动，D点左移 4．(提升题)竹纤维是一种新型的织物纤维，具有抗菌等功能。在竹纤维织物工艺流程中需要除去淀粉浆料。下表表示在60 ℃、pH＝7等适宜的情况下，枯草杆菌淀粉酶浓度对退浆效果(失重率)的影响。下列有关说法不正确的是(　　)。 淀粉酶浓度对退浆效果的影响(60 min)  1 2 3 4 5 6  处理前试样重/g 1.662 1.659 1.672 1.677 1.669 1.666  处理后试样重/g 1.594 1.554 1.550 1.550 1.540 1.536  失重率/% 4.10 6.33 7.30 7.57 7.73 7.80  A.枯草杆菌淀粉酶耐热性强，其化学本质不是蛋白质 B．在生产上淀粉酶浓度为3 g/L时可以达到较好的退浆效果 C．延长淀粉酶浓度为1 g/L一组的退浆时间，可进一步提高失重率 D．淀粉酶浓度超过3 g/L时，底物已与酶充分结合，所以退浆效果增加不明显 5．用如图所示装置进行相关实验，在整个实验过程中，所收集的气体体积的情况记录如下。下列说法正确的是(　　)。
时间/min 0 1 2 3 5 10 15 20 25  收集的气体体积/mL 0 1.0 2.0 2.5 3.0 4.0 4.5 5.0 5.0  A.0～2 min时反应速率最高 B．20～25 min时气体体积不变，原因是酶已经反应完全 C．增加马铃薯小圆片的数量，可以增加收集的气体体积 D．增加过氧化氢溶液的浓度，反应速率不变，最终收集的气体体积增加 6．(2011·全国理综，31)某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答下列问题。 (1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。 7．(2012·广东，29)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知： (1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，________更适宜作为食品添加剂，理由是____________________________________________________。 蛋白酶的活力可用________的量来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下： 8 ℃组织匀浆―→上清液
 ―→ 兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。 参考答案： 1．B　[考查加酶洗衣粉使用条件。A项先用热水可能会影响酶的活性，所以不妥；只有在最适pH值时使用加酶洗衣粉效果才会好于普通洗衣粉，不同质地的衣物会影响实验结果，所以答案是B。] 2．A　[动物、植物和人细胞的有氧呼吸过程和绿色植物的光合作用过程，都有[H]的生成和消耗。光合作用合成的产物中的化学能来自ATP和[H]。细胞内ADP和ATP含量不多，它们之间相互转化并保持动态平衡。] 3．C　[O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH＝B时相比，pH＝A时酶的活性下降，E点不变，D点右移，A错误；H2O2不稳定，在H2O2酶失活时，H2O2仍能分解，B错误；温度降低时酶的活性降低，E点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，D点右移，C正确；增加H2O2量，E点上移，d点右移，D错误。] 4．A　[枯草杆菌淀粉酶的化学本质是蛋白质，虽然可适应一定的高温条件，但温度过高，也会变性失活，A项错误；从题表看出，淀粉酶浓度为3 g/L时退浆效果较好；淀粉酶浓度为3 g/L一组，由于酶浓度较低，可通过延长退浆时间，进一步提高失重率；淀粉酶浓度超过3 g/L，底物已与酶充分结合，所以退浆效果增加不明显。] 5．A　[由表格数据可知，0～2 min时，反应速率最高。最后气体体积不变，是因为底物反应完全。增加马铃薯小圆片的数量，可以加快反应速率，但不会增加收集的气体体积。增加过氧化氢溶液的浓度，反应速率将改变，最终收集的气体体积将增加。] 6．解析　(1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标，因酶需要适宜的pH，故应加入缓冲溶液。(2)该酶与双缩脲试剂呈紫色反应，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。 答案　(1)脂肪　缓冲　(2)蛋白质　(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。(其他合理答案也可) 7．解析　(1)审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”所以选择的食品添加剂应该有广的酸碱适应范围，从图形中，我们可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，我们一般用酶催化的底物消耗量或者产物生成量来表示。(2)实验设计，我们应该明确实验目的，这里的实验目的是为了探究酶保护剂的最适浓度和提取液的pH值，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH值作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。 答案　(1)木瓜蛋白酶　由图可以看出，木瓜蛋白酶的活性不随pH的变化而变化　单位时间内底物消耗(产物产生) (2)课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH 单位时间内底物的消耗量 提取液的pH[高考资源网KS5U.COM][高考资源网KS5U.COM]   6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0  酶保护 剂的浓 度 0.02              0.03              0.04              0.05              0.06              提 示 课后完成《能力提升训练》第175页  第五讲　细胞呼吸与光合作用 【考纲点击】 1．细胞呼吸(Ⅱ)。2.光合作用的基本过程(Ⅱ)。3.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。4.实验：(1)探究酵母菌的呼吸方式；(2)叶绿体色素的提取和分离。  高考经典) 1.
(2012·江苏，23)(多选)右图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)。 A．1和3都具有双层生物膜 B．1和2所含酶的种类不同 C．2和3都能产生大量ATP D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H] 解析：根据细胞代谢的特点判断，①为细胞质基质，②为线粒体基质，③为线粒体内膜，甲为丙酮酸，乙为[H]，由此判断，A项错误，D项正确；在①②中发生反应的不同则是由于酶的专一性，不同场所中的酶是不同的，反应物和生成物也不同，B项正确；大量ATP是在线粒体内膜上产生的，C项错误。 答案：BD 2．(2012·广东，26)荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。 叶片 发育情况 叶面积(最大面积的/%) 总叶绿素含量 气孔相对开放度 净光合速率  A 新叶展开前 19 —— —— －2.8  B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6  C 新叶展开完成 100 2.9 81 2.7  D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8  注：“——”表示未测数据 (1)B的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②________，导致________。 (2)将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累________；D的叶肉细胞中，ATP含量将________。 (3)与A相比，D合成生长素的能力________；与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________。 (4)叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是________的结果；D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是________。 解析：(1)影响光合速率的因素有外因(光照强度、温度、二氧化碳浓度等)和内因(叶绿素的含量、酶等)，结合表格中的信息，B组叶绿素含量为1.1 mg/g·fw，叶绿素含量低，气孔开放程度为55%，开放程度比较低，二氧化碳吸收量比较少，导致光合效率较低。 (2)A叶片净光合速率为－2.8 mg/g·fw，即光合速率小于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内氧气越来越少而进行无氧呼吸、产生酒精。D叶片中，光合速率大于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内二氧化碳越来越少，暗反应减弱，而光反应不变，导致ATP增多。 (3)相比成熟叶片，幼嫩的叶是合成生长素的主要部分之一；叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上，从表格中可推知，由于总叶绿素含量增长，因此D的叶肉细胞的叶绿体中，基粒明显增多。 (4)细胞分裂和细胞生长使个体增大；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。 答案：(1)气孔开放度相对低　二氧化碳供应不足 (2)酒精　增多　(3)低　基粒　(4)细胞分裂和细胞生长　基因的选择性表达
3．(2012·新课标，29)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示，若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。 (1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，通过________作用为种子萌发提供能量。 (2)萌发过程中在________h之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为________mg。 (3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为________mg·粒－1·d－1。 (4)若保持实验条件不变，120 h后萌发种子的干重变化趋势是________，原因是______________________________________________________________。 解析：玉米种子由种皮、胚和胚乳组成，在萌发过程中胚发育成幼苗，子叶从胚乳中吸收营养物质，一部分转化为幼苗的组成物质，一部分用于呼吸作用，为生命活动提供能量；因此呼吸作用所消耗的有机物量＝胚乳减少的干重量－转化成幼苗的组成物质；(1)淀粉的基本组成单位是葡萄糖，葡萄糖通过氧化分解为生命活动的供能。(2)0～24 h为15.4 mg，24～48 h为0.6 mg，48～72 h为1.1 mg，在72～96 h种子呼吸消耗的有机物最多，为204.2－177.7＝26.5 mg·粒－1·d－1。 (3)子叶从胚乳中吸收营养物质，一部分转化为幼苗的组成物质，一部分用于呼吸作用，为生命活动提供能量；因此呼吸作用所消耗的有机物量＝胚乳减少的干重量－转化成幼苗的组成物质；72～96 h转化为43.6－26.5＝17.1 mg，96～120 h为27－5＝22 mg，最大转化速率为22 mg。(4)保持实验条件不变(玉米种子至于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发)，随种子有机物的消耗，种子呼吸速率逐渐减慢，干重变化趋势越来越小，当长出幼叶后仍然不能进行光合作用，随着有机物的消耗种子死亡。 答案：(1)葡萄糖　呼吸　(2)72～96　26.5　(3)22 (4)下降　幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用
历年高考命题的重点，选择题、非选择题均有呈现，光合作用、有氧呼吸、无氧呼吸的场所、过程以及相互间比较均为采分点。  
,光合作用与呼吸作用的关系
【押题1】 请根据图分析下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述中，正确的是(　　)。 A．植物长时间处于黑暗中时，②③④⑥过程都会发生 B．晴朗夏天的上午10点左右，北方植物的叶肉细胞中①多于⑥ C．晴朗夏天的中午，③④将减弱 D．进行②和③时，物质从产生部位到利用部位都将穿过4层磷脂分子 破题关键 解析　植物长时间处于黑暗中无法进行光合作用，②③④⑥过程都不会发生，故A错；晴朗夏天的上午10点左右，光合作用强于细胞呼吸，植物要从周围空气中吸收CO2，①不会发生，故B错；从叶绿体中产生的O2进入线粒体内要穿过4层膜，即8层磷脂分子，故D错；晴朗夏天的中午，叶片气孔关闭影响光合作用的进行，③④减弱，故C对。 答案　C
生物信息题的解答技巧 (1)题干关键信息：明确图示各标号代表的意义及发生的条件；(2)分析题枝：关注条件和关键信息，如A中的“黑暗”，B中的“晴朗……上午10点……”，C中“晴朗……中午”，D中“磷脂分子”。 【押题2】 如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图。Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～③代表过程。据图回答下列问题。
(1)将该植物由光照下突然置于黑暗中，甲图中的C3的含量将________，C5的含量将________。 (2)乙图与马铃薯块茎细胞在缺氧时的代谢相比，特有的步骤是________(填数字)，这些过程发生在________中。 (3)若用18O标记甲图中的H2O，则在细胞呼吸产物中能首先测到放射性的是________，甲、乙两图中不同数字代表同一物质的标号是________。 (4)根据上图写出根吸收无机盐离子所需能量的来源过程：光能→________→________→________→吸收无机盐离子的能量。 破题关键 解析　(1)植物由光下突然置于黑暗环境中，光反应停止，不能合成[H]和ATP，C3还原过程减慢，C3含量增多，C5含量减少；(2)乙图表示有氧呼吸，马铃薯块茎在缺氧条件下进行无氧呼吸，与无氧呼吸相比，有氧呼吸特有的阶段是第二、三阶段，即乙图中的②③过程，分别发生在线粒体基质中和线粒体内膜上；(3)甲图中的HO通过光解，产生18O2，在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成HO。甲、乙两图分别表示光合作用和有氧呼吸，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ分别表示[H]、O2、CO2、(CH2O)、[H]、O2、CO2、Ⅱ、Ⅵ都表示O2，Ⅲ、Ⅶ都表示CO2；(4)根吸收无机盐离子所需的能量直接来自ATP水解释放的能量，根细胞呼吸作用分解有机物释放出的能量有一部分用于ATP的合成，根细胞内的有机物来自光合作用的暗反应阶段，是利用光反应阶段产生的ATP和[H]还原三碳化合物合成的，ATP和[H]是在光反应阶段类囊体薄膜上的色素利用光能产生的。 答案　(1)增多　减少 (2)②③　线粒体的基质和内膜(或线粒体) (3)水　Ⅱ与Ⅵ、Ⅲ与Ⅶ (4)活跃的化学能　葡萄糖等有机物中稳定的化学能　ATP中活跃的化学能 考点探源 1．光合作用与细胞呼吸的关系图
关系解读　(1)光合作用与有氧呼吸的物质转化关系
　　　　　　 ③[H]和ATP的来源、去向分析： 光合作用 有氧呼吸  [H] 来源 H2O光解产生 有氧呼吸第一、二阶段   去向 还原C3 用于第三阶段还原O2  ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生   去向 用于C3还原供能 用于各项生命活动(植物的C3还原除外)  (2)能量转化关系
2．光合作用骤变时各物质量的变化 (1) ―→ ―→ 同理：CO2不变，光照由弱变强时C5含量上升，C3含量减少。 (2) ―→―→ ―→ 同理：光照不变，CO2供应增加，C3含量上升，C5含量下降，(CH2O)合成相对增加。 名师叮咛 1．疑难问题点拨分析(易混点) (1)暗反应过程并非不需要光： 光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行。 (2)误认为有氧呼吸的全过程都需要O2： 有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。 (3)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体： ①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜上。 ②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。 2．植物细胞生理状态的分析技巧 在植物体内，只有含叶绿体的细胞才能进行光合作用，因细胞中同时含有线粒体，所以要进行呼吸作用。因此，对叶肉细胞(或叶片)而言(见下图)：   高考经典) 1.
(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)。 A．甲植株在A点开始进行光合作用 B．乙植株在E点有机物积累量最多 C．曲线B～C段和D～E段下降的原因相同 D．两曲线B～D段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 解析：曲线表示净光合作用的强度随时间的变化，曲线和横坐标的交点表示光合作用的强度与呼吸作用强度相等的时刻，所以甲植株在A点前就已经开始进行光合作用，乙植株在6～18时积累有机物，18时积累有机物最多；B～C段乙植株的光合作用强度下降，是由于温度太高保卫细胞失水，导致气孔关闭，CO2供应减少，而D～E段则是由于光照强度降低所致；甲植株在温度最高的中午也没有出现光合作用强度的下降，是由于气孔不能关闭。A、B、C三项错误。 答案：D
2．(2012·`天津理综，5)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果见右图。据图判断，下列叙述正确的是(　　)。 A．与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多 B．与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多 C．若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3 D．密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物 解析：由呼吸速率曲线可知，d3浓度下细胞呼吸速率小于d2浓度下的细胞呼吸速率，所以d3浓度下单位时间内细胞呼吸过程产生ATP少，故B项错误。三个不同浓度下种群的K值大小比较可根据净光合速率曲线判断，净光合速率越大时，积累有机物就越多，种群K值就越大，所以K2最大，而K1和K3相同，故C项错误。判断蓝藻的呼吸方式应在黑暗条件下进行，故D项错误。光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。因为d1和d3的净光合速率相等，但d1细胞呼吸速率大于d3，所以光合速率为d1＞d3，与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻光反应生成的[H]多，故A项正确。 答案：A
3．(2012·重庆理综，30Ⅰ)长叶刺葵是棕榈科热带植物。为了解其引种到重庆某地后的生理状况，某研究小组在水分充足、晴朗无风的夏日，观测得到了该植物光合速率等生理指标日变化趋势图(如右图)。 (1)据图分析： ①光合作用消耗ATP最快的时刻是________。根吸水能力最强的时刻是________。 ②直接引起蒸腾速率变化的生理指标是________；推测导致12：00时光合速率出现低谷的环境因素主要是________(填“光照”或“CO2”)。 ③在14：00时若适当提高CO2浓度，短时间内叶绿体中[H]含量的变化是________。 (2)若该地土壤缺钙，一段时间后该植物首先表现出钙缺乏症的是________(填“老叶”或“幼叶”)。 (3)假设若干年后将引种后代重新移栽回原产地，与原产地长叶刺葵杂交不育，原因是地理隔离导致了________。 解析：(1)①光合作用暗反应阶段需要消耗ATP，当光合作用速率最快时，消耗ATP最快，由光合作用速率变化曲线可知，最大速率出现在10：00；根吸收的水分绝大部分用于蒸腾作用，蒸腾速率最大时也就是根吸水能力最强时，由蒸腾速率曲线可知，最大吸水能力出现在12：00。②水分通过蒸腾作用散失到周围空气中是通过气孔完成的，所以气孔导度是引起蒸腾速率变化的直接指标，由两条曲线变化的一致性也可得此结论；12：00时光合速率出现低谷，此时气孔导度最大，二氧化碳供应充足，故主要因素不是二氧化碳，而应该是光照。③提高二氧化碳浓度，能促进暗反应中三碳化合物的形成，三碳化合物的还原需要消耗掉更多的还原性氢，还原性氢的含量会下降。 (2)钙属于植物体内不可转移的矿质元素，当土壤中缺少钙时，老叶中的已有的钙不能转移到幼叶中去，故首先表现缺钙症状的是幼叶。 (3)杂交后代不可育，说明已经产生了生殖隔离。 答案：(1)①10：00　12：00　②气孔导度　光照　③降低 (2)幼叶　(3)生殖隔离
历年必考内容，选择题、非选择题均可以曲线、图表分析形式出现，非选择题还可以实验设计题或实验分析题形式出现！  
,多因子变量对光合作用的影响【押题1】 如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是(　　)。
A．甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 B．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多 C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度 D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变 破题关键 解析　乙图中D点时的光照较C点强，光反应生成的ATP和NADPH较多，促进C3的还原，使C5生成量多，因此，C5与CO2结合生成C3的量也会增多，故B项正确。温度通过影响酶的活性影响代谢。在丙图中，随着温度的进一步升高，曲线的走势将下降。 答案　D
曲线题的判断 (1)解题的关键是准确判断出曲线所表示的含义——植物真正光合速率，以及曲线关键点A、B、C、D、M、N、P点所表示的含义。 (2)坐标曲线图中限制因素的判断：在曲线上升阶段，其限制因素为横坐标所表示的因子；当曲线达到最大值后，限制因素就要从内部因素和外部因素两个方面考虑。 
,考查学生实验及曲线的分析能力【押题2】 (2012·台州期末)Ⅰ.下图表示在25 ℃时，a、b两种植物随着光照强度的变化CO2吸收量或CO2释放量的变化曲线图。回答下列问题。
(1)比较 a、b植物，其中细胞呼吸较强的是________植物，当光照强度在达到Z点之前，限制a植物光合作用的因素主要是________。 (2)当平均光照强度在x和y之间(不包括x、y)，假设白天和黑夜的时间各为12 h，a植物一昼夜中有机物积累量的变化是________(减少或增加)。 (3)已知a植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将温度提高到30 ℃(其它条件不变)，理论上图中P、M的位置如何变化？__________________________________________________________________。 Ⅱ.研究人员利用番茄植株进行了两组实验，实验一、二的结果分别用下图的甲、乙表示，请据图回答问题。
解析　Ⅰ.光照强度达饱和点之前光合速率的限制因子为光照强度，当温度高于最适温度时，光合速率下降，此时补偿点应右移，饱和点向左下移。 Ⅱ.若夜温过低可导致酶活性降低，代谢速率过低，从而抑制物质合成，细胞分裂等代谢过程，故生长速率较低；欲确认日温26 ℃，夜温20 ℃是否最适宜于番茄生长，应设置不同温度组合的对照实验；图乙中光合速率与呼吸速率相等的点应为曲线折点处。 答案　Ⅰ.(1)a　光照强度　(2)减少　(3)P点右移，M点向左下方移 Ⅱ.(1)夜温　A点夜温过低，导致夜间酶活性低，新陈代谢速率过低，不利于物质合成和细胞分裂等生理活动　无其他日温和夜温组合进行的实验对照(合理描述即可) (2)①B和C　②无积累　因为D点的氧气比A点低，说明呼吸消耗的有机物总量大于光合作用制造总量，故无积累(合理描述即可) 考点探源 影响光合作用的外界因素及其在生产中的应用  具体内容解读 1．光照强度 (1)原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
(2)曲线如图所示。 (3)分析P点的限制因素：  (4)应用：延长光合作用时间。 ①大棚蔬菜生产时，可在夜间进行人工光照以延长光合作用时间； ②大田作物可采用轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间。 2．CO2浓度 (1)原理：影响暗反应阶段C3的生成。
(2)曲线如图所示。 (3)分析：P点的限制因素  (4)应用： ①种植大棚蔬菜时，多施有机肥、人工增施CO2； ②大田作物应多施有机肥和实施秸秆还田，或南北向种植以保证空气顺畅流通。 3．温度
(1)原理：通过影响酶的活性来影响光合速率。 (2)曲线如右图所示。 (3)分析：P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。 (4)应用 4．矿质元素
(1)原理：N、Mg是构成叶绿素的成分，P是NADPH的成分，K＋有助于光合产物的运输。 (2)曲线如右图所示。 (3)分析：P～Q的形成原因：施肥过多，植物 吸水困难甚至失水，进而影响光合作用。 (4)应用：合理、适量施肥。 名师叮咛 与光合作用、呼吸作用有关的实验设计技巧 如果让我们设计实验测定光合作用速率，必须综合考虑两者的关系：无论是否有光，植物都将进行呼吸作用，而在光下测定的光合作用速率，实际上是净光合作用速率，因此需另外设置实验组，测定呼吸作用速率。 因此，实验设计中必须注意三点： ①变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。 ②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 ③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。 典型的方法： ①“黑白瓶法”：用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真光合作用强度值。 ②梯度法：用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。 特别提醒　外界因素对光合作用影响的实质 影响因素 产生影响 影响过程  光照强度 影响水的光解产生[H]影响ATP的形成 主要是光反应 阶段  CO2浓度 影响C3的合成 主要是暗反应阶段  温度 影响光合作用酶的活性   (1)实验一的自变量是________，图甲中A点条件下番茄植株相对生长速率低于B点的主要原因是________。日温26 ℃，夜温20 ℃不一定是番茄植株生长的最适温度组合，理由是：________。 (2)图乙表示在一个种植有番茄植株的密闭容器内O2含量的变化，据图分析： ①番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的点是________。 ②该番茄植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？________，理由是__________________________________________________________________。 破题关键　
听课记录 , 我的感悟 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【典例】某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合作用和呼吸作用速率(密闭装置)，绘出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是(　　)。
A．A　　B．B　　C．C　　D．D 教你审题——挖掘示意图隐含信息，抓题干及选项关键词是解题关键
规律总结 真光合作用和净光合作用的比较： 真光合作用就是植物的光合作用(只是光合作用，不包括呼吸作用)，体现了植物有机物的制造量。 净光合作用指真光合作用与呼吸作用的差值，体现了植物有机物的积累量。 三者的关系：真光合作用＝净光合作用＋呼吸作用。 三者的常用表示方法： 真正光合速率 O2产生(生成)速率 CO2固定速率 有机物产生(制造、生成)速率  净光合速率 O2释放速率 CO2吸收速率 有机物积累速率  呼吸速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率  
1．光合速率与呼吸速率的关系 (1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率，相当于图1中A点。
图1 (2)绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净(表观)光合速率。 (3)真正光合速率、表观(净)光合速率和呼吸速率三者之间的关系(公式如下) 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 2．叶面指数变化与光能利用能力(物质合成积累量)之间的关系
图2 曲线解读：①一定范围内，随叶面积指数的增大，光合作用实际量和呼吸量均增加；②超过A点后，光合作用实际量不再增加，原因是叶片相互遮挡，部分叶片因光照强度和CO2浓度的限制而处于光补偿点以下；③净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，所以干物质的量＝光合作用实际量－呼吸量，如图中曲线所示；④植物的叶面积指数不能超过D点，否则植物将入不敷出，无法生活下去。 误区提示　干物质的量即光合作用有机物的积累量，干物质的量为零的点应为光合作用实际量与呼吸量的交点(即C点)，而不是呼吸量与干物质量的交点。 3．光照充足条件下温度变化对同一植物光合作用、呼吸作用影响的差异
曲线解读：①一定范围内，光合速率和呼吸速率都会随温度的升高而增加；②细胞呼吸的最适温度高于光合作用，所以超过20 ℃时，光合速率增加缓慢，但呼吸速率增 加很快；③净光合速率＝光合速率－呼吸速率，即两曲线之间的距离n代表了相应温度下的净光合速率，绘制成曲线如图中虚线所示，可判断20 ℃时净光合速率最大。 误区提示　注意准确判断光合速率的类型。如果光合速率代表的是净光合速率，则真正光合速率应为两曲线纵坐标之和。 【变式1】 (2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。 试管 编号 加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌   A B C D E F  葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋  丙酮酸 ＋ － ＋ － － －  氧气 ＋ － ＋ － ＋ －  注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质 (1)会产生CO2和H2O的试管有________________，会产生酒精的试管有____________，根据试管______________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。(均填试管编号) (2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4－二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。 解析：本题主要考查细胞呼吸的相关知识。酵母菌为兼性厌氧生物，在有氧的条件下进行有氧呼吸，其场所是细胞质基质和线粒体；在无氧条件下进行无氧呼吸，其场所是细胞质基质。(1)分析表格，试管A中加入的是丙酮酸，在有O2条件下无法在细胞质基质中继续氧化分解。试管B中加入的是葡萄糖，无氧条件下，在细胞质基质中能继续氧化分解，产生CO2和酒精。在有氧条件下，线粒体能分解丙酮酸，所以C试管中具有CO2和H2O产生，而D试管无。分析试管E、F，酵母菌在有氧条件下，能把C6H12O6彻底氧化分解产生CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2和C2H5OH。从而可以判断，能产生CO2和H2O的试管有C、E，能产生酒精的试管有B、F。根据试管B、D、F的实验结果可判断酵母菌的无氧呼吸场所是细胞质基质。(2)根据题中的信息，DNP对[H]＋O2―→H2O过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，而不能形成ATP，由于[H]和氧结合形成水的过程发生在线粒体内膜上，因此DNP使分布的线粒体膜上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解不受影响，但产生的ATP将会大大减少。 答案：(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)线粒体内膜　能 【变式2】 (2012·南京四中月考，11)若图甲表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间二氧化碳的变化，而图乙表示棚内植株在B点时，消耗的二氧化碳总量与消耗的氧气总量之比(体积比)，其中正确的是(　　)。
解析：从图甲中可知，密闭大棚内的二氧化碳浓度在AB段随时间的变化不断增加，达到B点后不再增加，说明此时的光合作用强度已与呼吸作用强度相等，呼吸作用释放的二氧化碳正好用于自身的光合作用，四个选项中符合这一特点的是选项B。 答案：B
1.(经典题)下图表示高等植物细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化，下列有关判断错误的是(　　)。
A．甲为光合作用，乙为呼吸作用 B．甲中的H2O在类囊体薄膜上被消耗，乙中H2O的消耗与产生都在线粒体中 C．甲和乙过程中都有[H]的产生与消耗 D．甲过程全在叶绿体中进行，乙过程全在线粒体中进行 2．(新题快递)将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是(　　)。 A．甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同 B．甲、乙两叶片的光合作用强度都将逐渐下降 C．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲叶片的呼吸强度一定比乙低 D．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较乙低 3．(2012·南京一模)某生物兴趣小组对影响植物光合作用的因素进行了研究，获得如图所示的实验结果。下列有关分析正确的是(　　)。
A．该实验表明，温度、光照强度和CO2浓度都会影响植物光合作用的强度 B．当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中合成有机物的速率相同 C．随着温度的升高，该植物的呼吸速率逐渐增强 D．该植物可在较低温度、较弱光照的环境中快速生长 4．如图表示高等植物体内光合作用和呼吸作用部分代谢途径，其中有关叙述错误的是(　　)。
A．与过程①相关的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上 B．过程②发生在叶绿体基质中 C．过程③为有氧呼吸的第一阶段 D．过程④发生在线粒体内膜上 5．(2012·江苏，33)为探究低浓度NaHSO3溶液对水稻光合速率的影响，某研究小组做了如下实验，请完成实验报告并回答下列问题。 (1)实验报告 ①材料用具：乳熟期的温室盆栽水稻，1 mmol/L NaHSO3溶液，蒸馏水，喷壶，光合分析测定仪等。 ②实验步骤：第一步：选取若干 ______________________的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。第二步：每天傍晚分别将等量的________、________喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。 ③结果与分析：实验结果见图1，经分析可以得出的结论是 __________________________________________________________。

(2)研究发现NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力，推测其作用部位是叶绿体的________，进而加快对图2中________(填字母A～D)物质的利用。 (3)研究小组利用上述条件设计实验，证明了0.2μ mol/L硫酸甲酯吩嗪(PMS)和1 mmol/LNaHSO3效应相同，两者共同处理既不存在累加效应，也无抑制效应。请用柱形图绘制出实验结果(实验光照强度为1 000μ mol·m－2·s－1)。 参考答案： 1．D　[由图可知：甲为光合作用，乙为呼吸作用，甲中H2O在类囊体薄膜上因光解被消耗，乙中细胞有氧呼吸第二阶段消耗H2O，在第三阶段生成H2O，均在线粒体中进行，甲、乙两过程都有[H]的产生与消耗。乙过程的第一阶段在细胞质基质中进行。] 2．B　[不同植物的遗传特性不同，相同条件下甲、乙两叶片的光合作用强度不一定相同；随着光合作用的不断进行，密闭小室内的CO2浓度逐渐降低，甲、乙两叶片的光合作用强度都会逐渐降低；一段时间后，若甲叶片所在的密闭小室中的CO2浓度较乙低，说明甲固定CO2的能力比乙强，不能说明甲叶片的呼吸强度一定比乙低。] 3．D　[图中影响光合作用的因素只涉及温度和光照强度，并没有CO2浓度。当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中积累有机物的速率相同，但是25 ℃时呼吸速率较大，所以25 ℃时合成有机物的速率较大。随着温度的升高，该植物的呼吸速率应先增大后减小。] 4．C　[图中过程①为光合作用的光反应，发生在叶绿体的类囊体薄膜上；过程②为光合作用的暗反应，发生在叶绿体基质中；过程③可以为有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，也可以为无氧呼吸的第一阶段；过程④为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上。] 5．解析　(1)对照实验中应坚持单一变量原则，水稻植株为无关变量，所以需要株型、长势、叶片均一；在进行实验时应控制好自变量，该实验的自变量为是否喷洒NaHSO3溶液，甲为对照组，乙为实验组，所以对甲、乙分别喷洒等量的蒸馏水和1 mmol/L NaHSO3溶液。据图1可知，随光照强度的增强，喷洒NaHSO3溶液比喷洒蒸馏水的植株光合速率高。 (2)叶绿体光反应合成ATP，光反应发生于类囊体薄膜上，所以NaHSO3作用于叶绿体的类囊体。光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中，因此加快了暗反应的速率，所以会增加题图2中A(CO2)、B(C3)、D(C5)的利用。 (3)在题图1中找到光照强度为1 000 μmol·m－2·s－1下对照组、实验组对应的净光合速率，以净光合速率为纵坐标，以喷洒物的种类为横坐标绘制柱形图。 答案　(1)②株型、长势、叶片均一　蒸馏水　1 mmol/L NaHSO3溶液 ③不同光照强度下低浓度NaHSO3溶液均可提高水稻光合速率 (2)类囊体　A、B、D (3)见下图
 提 示 课后完成《能力提升训练》第177页  
知识互联网
专家支招 内连外展：本专题常将变异的内容与基因控制蛋白质的合成、细胞分裂、育种和进化等知识相结合进行考查；与航天育种等结合起来考查基因突变的产生、结果分析与特点；育种方面常常通过新的背景材料，综合考查各种育种知识；结合单倍体、二倍体与多倍体的概念及染色体组的内容，考查变异原因与变异类型的判断与探究；生物进化以选择题为主，主要突出对基本概念和原理的考查。你还可以想到哪些联系？ 第六讲　遗传的分子基础 【考纲点击】 1．人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。2.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。4.DNA分子的复制(Ⅱ)。5.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。  高考经典) 1．(2012·江苏，2)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是(　　)。 A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质 B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 C．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA 解析：孟德尔并没有弄清楚遗传因子的化学本质，遗传因子(即基因)是DNA的事实是艾弗里首先在实验中证明的；在噬菌体侵染细菌的实验中，赫尔希和蔡斯并没有把DNA和蛋白质进行分离提纯，但使用同位素示踪的技术将DNA和蛋白质进行了分开研究，说服力更强；在沃森、克里克之前，查哥夫已证明DNA中嘌呤的数与嘧啶的数是相等的；烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能说明其他病毒的遗传物质也是RNA。 答案：B 2．(2011·广东理综，2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知(　　)。 实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况  ① R 蛋白质 R型  ② R 荚膜多糖 R型  ③ R DNA R型、S型  ④ R DNA(经DNA酶处理) R型  A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D．①～④说明DNA是主要的遗传物质 解析：艾弗里和同事的实验结果表明，只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，DNA是转化因子，而蛋白质、荚膜多糖等物质不是转化因子，但不能说明荚膜多糖有酶活性，故A、B错误。③、④可组成对照实验，由实验结果与自变量的对应关系可知：S型细菌的DNA是转化因子故C正确；实验①～④只能说明DNA是遗传物质，故D错误。 答案：C 3．(2011·江苏生物，12)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　)。 A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体 B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养 C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质 解析：培养噬菌体需用含细菌的培养基；被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间培养后，搅拌离心处理；该实验中，若搅拌不充分，噬菌体的外壳没有与细菌完全分离，沉淀物中存在少量放射性35S；噬菌体侵染细菌的实验仅能说明DNA是遗传物质，没有说明蛋白质不是遗传物质。 答案：C
本考点命题多以实验分析选择题形式出现，考查经典实验的设计思路(方法)、操作过程及结论。理综卷考查频度较低。  
,创设新情境，考查学生对经典实验的理解能力【押题】 (创新题)S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S－Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R－Ⅱ型菌。Griffith将加热杀死的S－Ⅲ型菌与R－Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患肺炎大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S－Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S－Ⅲ型菌小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是(　　)。 A．S－Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌 B．S－Ⅲ型菌是由R－Ⅱ型菌突变形成的 C．R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌 D．加热后S－Ⅲ型菌可能未被完全杀死 破题关键
解析　加热杀死的S－Ⅲ型菌与R－Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患肺炎大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S－Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S－Ⅲ型菌小鼠未死亡，说明R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌。 答案　C ,考点探源 1．遗传物质探索的经典实验
要点解读　(1)肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照 ＋  (2)噬菌体侵染细菌实验中的相互对照  DNA是遗传物质 2．生物的遗传物质总结 遗传物质 所含核酸 所含核苷酸 含氮碱基  细胞生物 (原核、真 核生物) 均为DNA 2种 8种 5种：A、T、C、G、U  病毒 DNA病毒 1种，为DNA 4种脱氧核苷酸 4种：A、T、C、G DNA   RNA病毒 1种，为RNA 4种核糖核苷酸 4种：A、U、C、G RNA  名师叮咛 1．“DNA是主要的遗传物质”是总结多数生物的遗传物质后得出的，而不是由肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验得出的。 2．R型细菌转化为S型细菌的实质是S型细菌的DNA整合到了R型细菌的DNA中，从变异类型看属于基因重组。 3．噬菌体侵染细菌的实验中，两次用到大肠杆菌，第一次是对噬菌体进行同位素标记，第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向。 高考经典) 1．(整合题)下列有关遗传的分子基础的描述正确的是________。 ①只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(2011·海南，16A) ②磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架，而DNA双链上相邻碱基以氢键连接(2009·广东，24B、D改编) ③真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量(2009·江苏，12C和2011·海南，25A) ④转录过程在细胞质基质中进行，以核糖核苷酸为原料，不需解旋酶(2011·江苏，7A和安徽，5C合编) ⑤细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸(2011·海南，15D) ⑥mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子，不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 (2011·海南，15C和江苏，7D合编) ⑦DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(2010·海南，12D) 答案：②③⑤⑥ 2．(2012·福建理综，5)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有(　　)。 A．2种　　　B．3种　　　C．4种　　　D．5种 解析：DNA复制过程中，胸腺嘧啶与腺嘌呤互补配对。单链模板中有四处为腺嘌呤脱氧核苷酸，所以若原料中有胸腺嘧啶双脱氧核苷酸分别与之配对时就会出现四种不同长度的子链，若复制时胸腺嘧啶双脱氧核苷酸恰好没有参与到子链的形成过程中，这样就会合成出最长的子链，因此以该单链为模板合成出不同长度的子链最多有5种。 答案：D 3.
(2012·安徽理综，5)图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在(　　)。 A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链 B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链 C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 解析：本题考查基因指导蛋白质的合成，由图中信息可知，边转录边翻译为原核生物细胞内，转录没有结束便启动遗传信息的翻译。 答案：C
本考点常针对中心法则涉及的五个过程进行命题，命题多结合图示分析复制、转录(逆转录)和翻译的场所、过程、条件等或进行综合比较；也可根据DNA结构及中心法则中碱基互补配对规律命制计算题。  
,比较考查复制、转录、翻译【押题1】 (原创题)如图所示为真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是(　　)。
A．①②过程的场所、酶及碱基配对情况均相同 B．①②代表遗传信息的传递，③代表遗传信息的表达 C．①②③过程中只有③不会有碱基互补配对 D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右 破题关键 解析　①为DNA复制过程，碱基互补配对为A—T、G—C，②为转录，碱基互补配对为A—U、G—C；②转录主要发生在细胞核中，还有叶绿体和线粒体中，③翻译发生在细胞质基质中的核糖体上；①过程需要DNA解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要DNA解旋酶和RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是由左向右。DNA通过自我复制传递遗传信息，通过转录、翻译表达遗传信息。 答案　D
DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制的比较(见下表) 项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制  场所 主要在细胞核内 主要在细胞核内 核糖体 － －  模板 DNA的两条链 DNA的一条链　 mRNA RNA RNA  原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸  酶 解旋酶、DNA聚合酶等 解旋酶、RNA聚合酶等 酶 逆转录酶 RNA聚合酶等  碱基配对原则 A—T；G—C；T—A；C—G A—U；G—C；T—A；C—G A—U；G—C；U—A；C—G A—T；U—A；C—G；G—C C—G；A—U；G—C；U—A  结果 两个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA、 蛋白质 DNA RNA  信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA  实例 绝大多数生物 绝大多数生物 所有生物 艾滋病病毒 烟草花叶病毒  
,DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系 【押题2】 (2012·安徽芜湖二模)某基因含有m个碱基，它控制合成的蛋白质有两条肽链。则在基因表达过程中合成的mRNA中含有的碱基数以及合成多肽链时脱去的水分子数分别是(不考虑不表达部分)(　　)。 解析　DNA中的碱基数：mRNA中的碱基数＝2∶1，故mRNA中的碱基数为；mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以蛋白质中的氨基酸数目为；由个氨基酸形成两条肽链时脱去的水分子数为－2。 答案　D,考点探源 1．中心法则与基因表达的关系图解
2．基因的本质与功能 本质：有遗传效应的DNA片段 功能：传递、表达遗传信息 3．基因对性状的控制(重点) (1)中心法则解读： ①以DNA为遗传物质的生物(绝大多数生物)的中心法则。
②以RNA为遗传物质的生物的中心法则(如RNA病毒等)。 a．具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)。
b．具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)。
(2)基因与性状间的关系： 基因与性状并非简单的一一对应的关系，可存在如下几种情况。 ①一个基因一种或多种性状； ②多个基因一种性状； ③基因之间可相互作用、相互影响，从而改变生物性状。 如蚕茧的黄色(A)对白色(a)是显性，与蚕茧颜色有关的基因还有B、b，且只有基因型为A_bb时，才表现黄色。 4．与碱基互补配对或DNA复制相关的计算(难点) (1)据T或U可判断核酸种类，DNA中含T，RNA中含U，双链DNA分子中嘌呤之和＝嘧啶之和，即A＋G＝T＋C。 (2)在双链DNA分子中，已知某碱基的百分含量，求其他碱基的百分含量，可用A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝50%求解。 (3)在双链DNA中，一条单链的＝m，则另一条互补链的＝。 (4)在双链DNA中，互补配对的碱基之和的比值与每一条单链中这一比值相等。 (5)不同生物的DNA分子中，不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。 (6)双链DNA分子中，如含某种碱基x个，复制n次，则需加入的含该碱基的脱氧核苷酸数为(2n－1)x。 名师叮咛 1．复制和转录并非只发生在细胞核中，DNA存在的部位都可发生，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等都可发生。 2．转录的产物并非只有mRNA，tRNA和rRNA也是转录的产物，但携带遗传信息的只有mRNA。 3．一个mRNA分子可结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，但并不能缩短每条多肽链的合成时间。 4．并非所有的密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸。 规律总结　在蛋白质的合成过程中，是以DNA(基因)的两条链中的一条为模板，合成一条mRNA单链；在翻译时，mRNA每三个碱基决定一种氨基酸，因此，三者之间的数量关系一般可表示为(如下页图)： A.m、－1　　　　　　　　　　B．m、－2 C.、－1 D.、－2 ,
蛋白质中氨基酸数目＝ mRNA碱基数目＝ DNA(或基因)碱基数目。
【典例】 (2010·山东卷)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)。 A．每条染色体的两条单体都被标记 B．每条染色体中都只有一条单体被标记 C．只有半数的染色体中一条单体被标记 D．每条染色体的两条单体都不被标记 教你审题——挖掘示意图隐含信息，抓题干及选项关键词是解题关键


(1)解答本类题目的关键在于清晰DNA分子半保留复制特点并明确复制后新DNA的分子位置，及子DNA分开时间与去向，最好的方法是将右图熟记于心，灵活推测子DNA的来源及去向。 注：解题时务必关注“标记模板DNA”，还是“标记原料” (2)DNA复制过程中的碱基数量计算。 设某DNA分子中含某碱基a个。 ①复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·(2n－1)。如图所示：
②第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。由图示可以看出，复制的结果是形成两个一样的DNA分子，所以一个DNA分子复制n次以后，得到的DNA分子数量为2n个(如上图)，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n－1，第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。 【变式1】 用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是(　　)。 A．含有14N的DNA分子占　　　　　 　B．含有15N的脱氧核苷酸链占 C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个　D．复制后共产生16个DNA分子
解析：DNA进行的是半保留复制，所以子DNA中至少有一条链是新合成的，又因原料含14N，所以含14N的DNA分子占100%，A错误；一DNA分子连续复制4次会得到16条DNA，32条脱氧核苷酸链，其中有2条脱氧核苷酸链为母链(含15N)，位于两个子DNA中，故含15N的脱氧核苷酸链占＝，B、D正确；DNA分子中任何不相配对的碱基之和等于碱基总数的一半，C与A不配对，故DNA中A有200×－60＝40个，而一DNA分子连续复制4次会得到16条DNA，相当于新合成15个DNA分子，故需要腺嘌呤15×40＝600个，C正确。 答案：A 【变式2】 如图为DNA分子的复制图解，对此分析不正确的是(　　)。 A．该图反映了DNA的半保留复制和边解旋边复制的特点 B．图中的酶A、酶B分别为解旋酶、DNA连接酶 C．a代表的物质是四种游离的脱氧核苷酸 D．一般情况下，两个子代DNA所带的遗传信息完全相同 解析：从图示可以看出，该DNA分子正处于边解旋(酶A处)边复制(酶B处)的状况，由于复制得到的每个子代DNA分子都保留了一条母链，因此，体现了半保留复制的特点。酶A应为解旋酶，酶B为DNA聚合酶。一般情况下，根据碱基互补配对原则，复制得到的2个子代DNA的遗传信息相同。 答案：B
1.(2012·重庆理综，2)针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注，下列有关噬菌体的叙述，正确的是(　　)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质 B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸 C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡 D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解 2．碱基互补配对发生在下列哪些生理过程或生物技术中①种子的萌发　②病毒的增殖过程　③酵母菌的分裂过程　④目的基因与运载体的结合　⑤DNA探针的使用　⑥分泌蛋白的加工和运输(　　)。 A．①②③④⑤ B．①②③④⑤⑥ C．②④⑤ D．②③⑤⑥ 3．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。下列选项正确的是(　　)。
A．①是转录过程，它以DNA的一条链为模板、四种脱氧核苷酸为原料合成mRNA B．②过程需要mRNA、氨基酸、核糖体、RNA聚合酶、ATP C．白化病是基因通过控制酶的合成而间接控制性状的实例 D．②过程中共有64种密码子对应着20种氨基酸 4．(2012·安庆模考)珠蛋白是血红蛋白的组成成分。如果将来自非洲爪蟾的网织红细胞的珠蛋白mRNA以及放射性标记的氨基酸，注射到非洲爪蟾的卵细胞中，结果如图甲所示。如果注射含有珠蛋白mRNA的多聚核糖体以及放射性标记的氨基酸，则结果如图乙所示。下列分析中，正确的是(　　)。
A．外源mRNA的注入不影响卵细胞自身蛋白质的合成 B．珠蛋白mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体 C．若不注入珠蛋白mRNA，卵细胞也能合成少量珠蛋白 D．卵细胞内没有控制珠蛋白合成的基因 5．甲图表示遗传信息传递的部分过程。乙图表示某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式是全保留还是半保留进行了探究(已知全保留复制中子代DNA均由两条子链构成，培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代)。请据图回答下列问题。

(1)甲图中涉及的遗传信息传递方向为________(以流程图的形式表示)。 (2)能特异性识别mRNA上密码子的分子叫________，它与所携带的小分子有机物的关系为________。 (3)分析乙图中实验三的离心结果：如果DNA位于重带和轻带位置，则是全保留复制；如果DNA位于全中带位置，则是________复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析，如果DNA位于________(位置及比例)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于________(位置及比例)带位置，则是半保留复制。 参考答案： 1．A　[噬菌体侵入宿主后，利用宿主菌的原料(氨基酸和核苷酸)，合成噬菌体的蛋白质，所以A对；子代噬菌体是以噬菌体的DNA为模板来复制的，B错；噬菌体消耗细菌细胞内的物质，导致细菌死亡，C错误；噬菌体没有细胞结构，不能以二分裂方式增殖，而是在宿主菌体内合成各个部件后，组装，释放，使细菌裂解，D错。] 2．A　[碱基互补配对发生在DNA或RNA复制、转录或逆转录和翻译等过程中。种子萌发和酵母菌的分裂过程都有DNA复制、转录和翻译过程；病毒的增殖过程中有DNA或RNA的复制和蛋白质的合成；目的基因与运载体结合时，接口处要通过碱基互补配对连接起来；DNA探针是单链DNA，能与目的基因的单链互补配对；蛋白质的合成过程有碱基的互补配对，但其加工和运输过程无碱基互补配对。] 3．C　[①转录的产物是RNA，所需原料是核糖核苷酸，A错；②翻译过程中不需要RNA聚合酶，该酶在转录过程中催化RNA合成，B错；白化病是由于基因突变导致黑色素细胞内缺乏黑色素合成的酶，使相应过程受阻而影响生物性状的体现，C正确；翻译过程中对应20种氨基酸的密码子是61种，3种终止密码子不对应氨基酸，D错。] 4．B　[由题图甲可知，向卵细胞中注入珠蛋白mRNA会使卵细胞自身蛋白质的合成量下降，结合题图乙可知，珠蛋白mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体，进而影响了卵细胞自身蛋白质的合成。卵细胞中含有控制珠蛋白合成的基因，只是该基因在卵细胞中未表达，不能合成珠蛋白。] 5．解析　(1)图甲表示基因的表达过程，遗传信息的流动为DNARNA蛋白质。(2)能特异性识别mRNA上密码子的是tRNA，每一种tRNA只能携带一种氨基酸，而一种氨基酸可能由不同tRNA携带。(3)含14N的细菌在含15N的培养基上培养20 min，即细菌繁殖一代，DNA进代半保留复制，产生的两条子代DNA均含14N和15N，离心后位于中带。含14N的细菌在含15N的培养基上培养40 min，即细菌繁殖两代，如果是DNA进行全保留复制，则只含14N的DNA位于轻带占，只含15N的DNA位于重带占；如果DNA进行半保留复制，则含14N和15N的DNA位于中带且占，只含15N的DNA位于重带且占。 答案　(1)DNARNA蛋白质 (2)tRNA　一种tRNA只能携带一种氨基酸，一种氨基酸可能由不同tRNA携带 (3)半保留　轻和重　中和重 提 示 课后完成《能力提升训练》第179页

---

【点此下载】