高三生物一轮总复习讲义：第一单元第讲　生命活动的主要承担者——蛋白质

第3讲　生命活动的主要承担者——蛋白质[考纲要求]　蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。考点1　蛋白质的结构与功能1．氨基酸及其种类【思考】　有些氨基酸含有S、Fe等元素，这些元素存在于氨基酸的哪些基团中？提示　R基中。2．蛋白质的结构及其多样性(1)蛋白质的结构层次氨基酸脱水缩合,多肽盘曲、折叠,蛋白质(2)脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接形成肽键，同时脱去一分子水，肽键可表示为－NH－CO－。(3)蛋白质结构多样性的原因(4)将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来1．正误判断(1)各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基的不同(√)(2)评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量(√)(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合(2013·江苏)(×)提示　脱水缩合的方式只有一种。(4)细胞中氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质(×)(5)沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂(×)(6)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变(×) 2．分析二肽的形成过程并填空(1)过程①的名称：脱水缩合，场所：核糖体。(2)物质②名称：二肽(3)结构③：肽键，其结构简式为：－NH－CO－。(4)H2O中H的来源：一个来自氨基，一个来自羧基；O来源于羧基。3．蛋白质功能多样性1．组成蛋白质的氨基酸的判断标准如图是四种化合物的结构式，据图回答：(1)组成蛋白质的氨基酸有两个判断标准：①数量标准：至少含有一个－NH2和一个－COOH。②位置标准：一个－NH2和一个－COOH连接在同一个碳原子上。由此看出，图中丙不是构成蛋白质的氨基酸。(2)构成蛋白质的氨基酸分子的基本元素是：C、H、O、N。(3)上述构成蛋白质的氨基酸的R基依次是：－H、－CH3、－CH2－COOH。(4)写出构成蛋白质的氨基酸的分子通式：C2H4O2NR。2．探究蛋白质的结构及其多样性：观察蛋白质形成的示意图，回答问题： (1)相邻氨基酸的连接过程称之为脱水缩合，形成的化学键称之为肽键，其结构式表示为－CO－NH－或－NH－CO－。(2)H2O中的H来自于－COOH和－NH2，O来自于－COOH。(3)多肽的命名方法：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽(三个或三个以上的也可称为多肽)，如：由六个氨基酸分子构成一条肽链，则其名称是六肽，也可称为多肽。(4)如果合成的蛋白质是唾液淀粉酶，需要参与的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。(5)据图分析蛋白质功能多样性的形成原因【高考警示】　忽视物理或化学因素对蛋白质结构的影响不同(1)温度对蛋白质影响的分析：高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构；温度过低，暂时失活，温度正常后又有活性。(2)能使蛋白质变性的化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等；能使蛋白质变性的物理方法有加热(高温)、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。(3)重金属离子可以络合蛋白质，使其空间结构改变而发生变性。因为形成的络合物较稳定，一般无法用常规化学方法使其复原，所以表现为不可逆。考向一　组成蛋白质氨基酸的结构分析与判断1．层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链(α)和两条轻链(β1、β2)通过二硫键交联而成。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是解析　糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中－NH2和－COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。答案　D2．如图是三种化合物的结构式，下列有关三种化合物的叙述中，错误的是 A．三种化合物可以用一个结构通式表示B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D．三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数相同解析　由图可知，这三种物质都是氨基酸，可用表示其结构通式；三种化合物的共同点之一是在同一个碳原子上连有一个氨基、一个羧基；与双缩脲试剂发生紫色反应是具有肽键的化合物的特点，而氨基酸没有肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应；由于题中三种化合物的R基上都没有氨基，因此，两两结合形成的二肽含游离的氨基都是一个。答案　B考向二　蛋白质的形成、结构及功能3．如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲、★、■、●”等表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成，图中“－S－S－”是在蛋白质加工过程中由两个“－SH”脱去两个“H”形成的。下列有关叙述中，错误的是A．蛋白质多样性的原因之一是氨基酸的排列顺序B．该蛋白质分子中至少含有两个羧基C．图中肽链上“－”代表的化学键是在高尔基体中形成的D．若高温使图中的二硫键断裂，则该蛋白质分子的功能丧失解析　蛋白质分子的多样性取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构；该蛋白质分子含有两条肽链(A链、B链)，一条肽链至少含有一个羧基；肽链内部的肽键是在核糖体上进行的翻译过程中形成的；高温使该蛋白质分子中的二硫键断裂，进而使其空间结构被破坏，蛋白质分子的功能丧失。答案　C4．(2016·明德统考)下面是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对该图的分析正确的是A．甲中可能含有SB．从根本上说生物的多样性取决于蛋白质的多样性C．乙中含有的基本单位之一可能是H2N－CH2－CH2－OH D．不同蛋白质中氨基酸的种类和数目一定不同解析　由图分析可知，甲为构成蛋白质的基本元素，包括C、H、O、N，有的还含有S、P，因此甲中可能含有S；从根本上说，生物的多样性取决于遗传信息的多样性；组成蛋白质的氨基酸至少含有一个－NH2和一个－COOH，选项C中的化合物缺少－COOH；不同蛋白质中氨基酸的种类和数目可能相同，但排列顺序或空间结构可能不同。答案　A考点2　分类突破蛋白质的相关计算1．肽键数、脱去水分子数、蛋白质相对分子质量的计算(假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链)：形成肽链数1m形成肽键数n－1n－m脱去水分子数n－1n－m氨基数目至少1个至少m个羧基数目至少1个至少m个多肽相对分子质量na－18(n－1)na－18(n－m)2.探究多肽中H、O、N原子数的计算(1)H原子数＝各氨基酸的H原子数之和－2×脱水数。(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸的O原子数之和－脱水数。(3)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子数之和。【易错警示】　关于蛋白质相关计算的4个失分点(1)若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。(2)在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。(3)计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中的O、H数值。(4)关于蛋白质的计算中，要特别注意题中设问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种类”。考向一　蛋白质合成过程中的相关计算1．如图为某蛋白质的结构示意图，其中“－S－S－”为由两个“－SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为A．m,18m　　　　　　　　　B．(m－4),18(m－4)C．(m－3),18(m－3)＋4D．(m－2),18(m－2)＋4解析　图中有3条肽链，中间一条为环状，故失去水分子数为氨基酸数－肽链数，即(m－2)，由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去2个“H”，故减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。答案　D2．如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个R基中的巯基(－SH)脱氢形成一个二硫键(－S－S－) 。下列相关叙述不正确的是A．组成该分子的氨基酸最多有20种B．氨基酸合成该分子后相对分子质量减少了4824C．该分子至少含有3个游离的氨基D．该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应解析　组成蛋白质的氨基酸最多有20种；由271个氨基酸合成该分子时，脱去268分子水，同时在形成4个二硫键时脱去8个氢，即减少的相对分子质量为268×18＋8＝4832；该分子由三条多肽链形成，至少含有3个游离的氨基；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应。答案　B【知识拓展】　(1)二硫键的形成：二硫键是由位于R基中的两个－SH经过反应形成的，－SH＋－SH→－S－S－＋2H。(2)二硫键在蛋白质空间结构的形成过程中具有非常重要的作用，可以将不同肽链连接起来，还可以将肽链“折叠”出特定的空间结构。二硫键易遭到破坏，从而使蛋白质变性失去特有的功能。(3)在计算蛋白质分子量时，每形成一个二硫键，分子量就减少2。考向二　氨基酸数目与相应DNA、RNA片段中碱基数目的计算3．某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A．75对碱基B．78对碱基C．90对碱基D．93对碱基解析　设多肽是由m个氨基酸构成的，蛋白质的相对分子质量＝110m－18(m－1)＝2778，则m等于30。那么控制该多肽的密码子有31个(终止密码子不编码氨基酸)，则控制该多肽合成的基因至少有93对碱基。答案　D4．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个两条链的多肽，相对分子质量是12276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数目至少依次是A．144,864B．144,432C．120,720D．120,360解析　多肽的相对分子质量＝氨基酸的数目×氨基酸平均相对分子质量－(氨基酸的数目－肽链条数)×18，把相应数字代入上式可得：氨基酸的数目＝120，再根据基因控制蛋白质合成过程中：DNA分子中脱氧核苷酸数∶相应mRNA分子核糖核苷酸数∶指导合成的蛋白质上氨基酸数＝6∶3∶1，可知DNA分子中脱氧核苷酸数目＝6×120＝720。答案　C【方法规律】　基因表达中氨基酸与相应DNA、mRNA中碱基数目关系如图所示：由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。网控全局规范术语 1.组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(－NH2)和一个羧基(－COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2.脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(－COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(－NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。3.氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。4.组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。5.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等许多功能。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。6.高温使蛋白质发生变性的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散、易被蛋白酶水解。[真题集训]1．(2015·海南单科)关于蛋白质的叙述，错误的是A．rRNA能参与蛋白质的生物合成B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用解析　本题主要考查蛋白质的相关内容。rRNA是核糖体的重要组成成分，而核糖体是合成蛋白质的场所，A正确；染色体主要由DNA和蛋白质组成，B正确；浆细胞分泌的抗体主要分布在血浆中，C正确；细胞核中进行DNA复制、转录等过程所需的酶由核糖体合成，D错误。答案　D2．(2013·江苏)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合解析　不同蛋白质的氨基酸的数目、排列顺序可能不同，A正确；结构不同的蛋白质，功能可能相似，比如酶，B正确；组成蛋白质的氨基酸之间的脱水缩合的顺序可能不同，方式是相同的，因此C正确，D错误。答案　D3．(2012·海南高考)关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是A．分子量最大的氨基酸是甘氨酸B．有些氨基酸不能在人体细胞中合成C．氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键D．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的解析　甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸；氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能从食物中获取，人体内不能合成；R基的不同引起了氨基酸之间的差异。答案　A4．(2014·上海)一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为－CH2－CH2－COOH)，则该多肽A．有38个肽键　　　　　　B．可能没有游离氨基 C．至少有5个游离羧基D．至多有36种氨基酸解析　一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应有39个肽键，A错误；因为谷氨酸的R基上没有游离氨基，又不知其他的R基的情况，则可能没有游离氨基，B正确；由于谷氨酸的R基上有4个游离羟基，则至少有4个游离羧基，C错误；由于组成蛋白质的氨基酸一般为20种，所以D错误。答案　B[限时检测][满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题6分，共60分)1．蛋白质含量检测通常不是直接测定蛋白质含量，而是通过测定氮含量来推算蛋白质含量。一般来说，每100克蛋白质平均含氮16克，这些氮主要存在于蛋白质的A．－CO－NH－　　　　　B．游离的氨基C．游离的羧基D．R基解析　蛋白质中的氮主要存在于肽键中。答案　A2．有关生物体内蛋白质的叙述正确的是A．不同氨基酸之间的差异是由DNA决定的B．蛋白质中N原子数目与肽键数目相等C．在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，至少含有m＋n个氧原子D．氨基酸之间的脱水缩合作用发生在核糖体、内质网和高尔基体等细胞器中解析　不同氨基酸之间的差异是由mRNA决定的；蛋白质中N原子数目＝肽键数目＋R基中N的数目；在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，氧原子数目＝m＋n＋R基中氧原子的数目，至少含有的氧原子数目为m＋n；脱水缩合作用只发生在核糖体，内质网和高尔基体对蛋白质进行加工。答案　C3．下列有关蛋白质的作用，正确的是①催化与调节　②运动　③运输物质　④储存遗传信息　⑤免疫　⑥主要的能源物质　⑦信息传递　⑧构成生物体和细胞的主要物质A．①②③④⑤⑥⑦⑧B．①②③⑤⑦⑧C．①②③⑤⑥⑦D．②③⑤⑥⑦⑧解析　蛋白质不能储存遗传信息，也不是主要的能源物质，蛋白质是生命活动的主要承担者。答案　B4．下列对组成细胞分子的描述，正确的是①核酸、酶、果糖、脂肪均含有元素C、H、O、N　②所有的酶都是蛋白质　③对蛋白质的检测可用斐林试剂，颜色呈砖红(红黄)色　④人体内参与信息传递的分子都是蛋白质　⑤生物膜上的载体都是蛋白质　⑥蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排序等有关A．①②⑤B．②③④⑤C．⑤⑥D．②⑤⑥解析　果糖、脂肪只含元素C、H、O；酶的本质是蛋白质或RNA；斐林试剂是检测还原糖的试剂；人体内参与信息传递的分子有蛋白质和激素。生物膜上的载体都是蛋白质，蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排序肽链的空间结构等有关。正确选项为C。答案　C5．(2015·安徽联考)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列有关蛋白质的叙述正确的是A．抗体、酶和部分激素都属于蛋白质B．由96个氨基酸构成4条肽链的蛋白质分子中，含有氧原子数至少100个C．细胞分化的过程中，细胞膜上的蛋白质种类和数量不会发生改变D．在癌变过程中，细胞膜上出现不同于正常细胞的蛋白质不会成为抗原解析　部分RNA也是酶；由96个氨基酸构成4 条肽链的蛋白质分子中，含有氧原子数至少为92＋8＝100个；细胞分化是基因选择性表达的结果，可导致细胞膜上的蛋白质种类和数量发生改变；在癌变过程中，细胞膜上出现不同于正常细胞的蛋白质可以成为抗原。答案　B6．将蛋清溶液做如下两种方式的处理：有关分析正确的是A．经①②③过程处理，蛋白质的空间结构及肽键没有遭到破坏B．经③④过程处理，分别破坏了蛋白质的空间结构及肽键C．③过程有水分子的产生，④过程有水分子的消耗D．向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂，甲溶液变紫色，乙溶液不会变紫色解析　①过程为蛋白质的盐析；②过程为蛋白质的再溶解，这两个过程不会破坏蛋白质的空间结构及肽键；③过程中的高温可破坏蛋白质的空间结构，但不会有水生成；④过程可破坏肽键，消耗水。溶液甲和乙(含蛋白酶)中都含有蛋白质，故都能与双缩脲试剂发生紫色反应。答案　B7．(原创题)催产素和抗利尿激素都是由下丘脑神经细胞合成的九肽类激素，前者具有催产及使乳腺排乳的作用。下图为催产素结构简式，若将异亮氨酸(Ile)和亮氨酸(Leu)分别替换为苯丙氨酸(Phe)和精氨酸(Arg)，则为抗利尿激素的结构简式。据此判断下列有关叙述正确的是A．催产素中含有九个肽键B．催产素彻底水解后共得到8种氨基酸C．催产素和抗利尿激素结构相似，控制其合成的基因结构相同D．抗利尿激素合成后直接释放到血液中发挥作用解析　催产素环状结构是由二硫键形成的，其为链状九肽，共有8个肽键；由结构简式可知，催产素中含有8种氨基酸；由题意知，组成催产素和抗利尿激素的氨基酸种类并不完全相同，故控制其合成的基因结构也不相同；抗利尿激素合成后，由下丘脑神经细胞分泌到垂体中，再由垂体释放到血液中。答案　B8．神舟八号飞船搭载的蛋白质在太空结晶状况良好，结晶体像“钻石”，太空晶体可供研究抗癌新药。下列关于蛋白质的叙述中，正确的是A．蛋白质结构多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、空间结构有关B．已知某化合物含有C、H、O、N等元素且具有催化作用，可以推断此物质是蛋白质C．有些蛋白质具有防御功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体和受体都具有特异性D．一条刚刚从核糖体上合成的肽链，其氨基酸的种类、数目及排列顺序便已确定，因此具有生物活性 解析　蛋白质结构多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关；含有C、H、O、N等元素且具有催化作用的物质也可能是RNA；抗体和受体的本质均是蛋白质，两种物质均具有特异性，只能与某些特定的物质结合；真核细胞中核糖体上合成的多肽链，通常还需要经过内质网和高尔基体的加工才具有生物活性。答案　C9．(2016·莆田模拟)某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需要的水分子总数依次是解析　在这9个短肽分子中，最少应含有的氨基总数为9个，每一个短肽的肽键数＝氨基酸数－1，故肽键总数为：(2－1)＋2×(5－1)＋3×(6－1)＋3×(7－1)＝42，这些小分子肽共9个，水解成这些小分子肽需破坏8个肽键，需要8分子水。答案　C10．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是A．胰岛素分子的两条链，是由两个基因控制合成的B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基C．沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞分泌的活跃程度解析　由图可知，胰岛素分子是由一条肽链切去C肽后形成的A、B两条肽链构成的，因此至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，B错误；A、B两条肽链是由一条肽链切去C肽后形成的，因此控制这两条肽链合成的基因只有一个，A错误；高温破坏的是二硫键等，并没有破坏肽键，C错误；C肽含量越高，说明形成的胰岛素量越多，因此C肽含量可反映胰岛B细胞分泌的活跃程度，D正确。答案　D二、非选择题(共40分)11．(13分)肉毒梭菌(厌氧性梭状芽孢杆菌)是致死性最高的病原体之一，该菌的致病性在于其产生的神经麻痹毒素，即肉毒类毒素，它由两个亚单位(每个亚单位为一条肽链盘曲折叠而成)组成的一种生物大分子。可能引起肉毒梭菌中毒的食品有腊肠、火腿、鱼及鱼制品、罐头食品、臭豆腐、豆瓣酱、面酱、豆豉等。下面是肉毒类毒素的局部结构简式： 请据此回答下列问题：(1)肉毒类毒素的化学本质是________________，其基本组成单位的结构通式是________________。(2)由上图可知，该片段由________________种单体组成，有________________个肽键，在形成该片段时要脱去________________分子水。(3)一分子肉毒类毒素至少含有________________个氨基和______________个羧基，它们的位置______________。(4)高温可使肉毒类毒素失活的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　由题意中“肉毒类毒素的每个亚单位为一条肽链盘曲折叠而成”可知，肉毒类毒素为蛋白质。图中片段由5种氨基酸组成，共4个肽键。一分子肉毒类毒素中至少含有2个－NH2和2个－COOH，分别位于每条肽链的两端。答案　(1)蛋白质　(2)5　4　4　(3)2　2　分别位于两条肽链的两端(4)高温可破坏蛋白质的空间结构12．(13分)(2016·x模拟)一切生命活动都离不开蛋白质，如图为部分细胞结构和多种蛋白质，请回答下列有关问题。(1)A蛋白参与细胞间的相互粘连，所以在动物细胞工程中常用________________处理组织碎块，使细胞分散开。(2)C蛋白只能与特定分子结合，结合后使蛋白质的________________发生变化，像“分子开关”一样，引起细胞内一系列变化，是细胞膜完成________________功能的分子基础。(3)D蛋白和细胞骨架共同完成细胞内的物质运输，细胞骨架的化学本质是________________。(4)E蛋白具有催化功能，因其只能与________________结合，所以E蛋白的功能具有专一性的特点。(5)F蛋白的功能是与DNA分子的某一部位结合，以DNA分子的一条链为模板合成RNA分子，F蛋白的名称是________________。解析　据图分析可知，A为细胞间的蛋白质，B为载体蛋白，C 为受体蛋白，细胞骨架的化学本质为蛋白质，E为酶，F为RNA聚合酶。答案　(1)胰蛋白酶　(2)空间结构　信息交流　(3)蛋白质　(4)特定物质　(5)RNA聚合酶13．(14分)加热会使蛋白质变性，在变性过程中肽键是否因此而断裂呢？请设计一个验证“蛋白质在加热变性后肽键没有断裂”的实验。材料用具：0.01g·mL－1的CuSO4溶液(双缩脲试剂B)、0.1g·mL－1的NaOH溶液(双缩脲试剂A)、蛋清、清水、酒精灯、试管、滴管等必备用品。(1)实验原理：蛋白质中的肽键与双缩脲试剂发生颜色反应，呈紫色。如果加热变性的蛋白质与双缩脲试剂反应仍呈紫色，即可证明肽键没有断裂。(2)方法步骤：①取两支试管，分别编号A、B，向两支试管中加入_______________________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③冷却后，__________________________________________________________________________________________________________________________________。④观察两试管的颜色变化。(3)预期结果：________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验结论：蛋白质在加热变性后肽键没有断裂。解析　由题干信息可知，该实验的自变量是蛋白质是否进行加热变性处理；检测蛋白质的双缩脲试剂，在使用时先加其A液振荡均匀后再滴加B液振荡均匀即可。答案　(2)①等量的蛋清液　②对A试管加热，使蛋清变性；B试管不加热　③分别向两支试管滴加1mL0.1g·mL－1的NaOH溶液，摇匀；再向两支试管分别滴入4滴0.01g·mL－1的CuSO4溶液，摇匀(3)A、B试管均变紫第2讲　ATP的主要来源——细胞呼吸[考纲要求]　1.细胞呼吸(Ⅱ)。2.实验：探究酵母菌的呼吸方式。考点1　细胞呼吸的类型和过程1．有氧呼吸(1)有氧呼吸的过程与场所 (2)反应式2．无氧呼吸(1)场所：细胞质基质。(2)条件：无氧和多种酶。(3)过程第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成CO2和酒精，或转化成乳酸。(4)反应式①产物为酒精：C6H12O6酶,2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。②产物为乳酸：C6H12O6酶,2C3H6O3＋少量能量。【思考】　作物栽培时要及时松土透气，稻田需要定期排水，这样有什么好处？提示　作物栽培时要及时松土透气，有利于根系的有氧呼吸，促进根对无机盐的吸收；稻田需要定期排水，否则会因根进行无氧呼吸产生大量的酒精，对细胞产生毒害作用，使根腐烂。1．正误判断(1)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸(2013·全国卷Ⅱ)(√)(2)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在有氧时细胞的呼吸作用(2012·上海卷)(×)(3)种子风干脱水后呼吸强度增强(2011·海南卷)(×)(4)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·全国卷)(×)(5)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·全国卷)(×)(6)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·全国卷)(×)2．下列反应在真核生物的细胞质基质和线粒体内均能完成的是A．葡萄糖→丙酮酸　　　　　B．丙酮酸→CO2＋[H]C．ADP＋Pi＋能量→ATPD．[H]＋O2→H2O解析　葡萄糖→丙酮酸只发生在细胞质基质中；丙酮酸→CO2＋[H]及[H]＋O2→H2O只发生在线粒体中；细胞质基质和线粒体在进行细胞呼吸的过程中都会产生能量。答案　C 1．细胞呼吸的过程2．写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路3．比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同点有氧呼吸无氧呼吸区别场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件氧气，多种酶无氧气，多种酶物质变化葡萄糖彻底氧化分解，生成CO2和H2O葡萄糖分解不彻底，生成乳酸或酒精和CO2能量变化释放大量能量，产生大量ATP释放少量能量，产生少量ATP联系二者第一阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质中进行；本质都是氧化分解有机物，释放能量，产生ATP【易混易错】　有关细胞呼吸的4个易错点(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。考向一　细胞呼吸的过程、场所、物质和能量变化1．下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是A．图中①、②两物质依次是H2O和O2B．图中(二)、(三)两阶段产生[H]的场所都是线粒体C．图中(三)阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖D．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行 解析　图中(一)、(二)、(三)分别表示有氧呼吸的第一、二、三阶段，前两个阶段产生[H]，第三个阶段消耗[H]；丙酮酸在水的参与下彻底分解成CO2和[H]，所以有氧呼吸第三阶段消耗的[H]最终来源于葡萄糖和水；有无光照，不影响呼吸作用。答案　A2．(2016·长春模拟)下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。下列有关叙述正确的是A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATPD．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2解析　题图为细胞呼吸的全过程，①②过程为无氧呼吸，①④③过程为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体中；无氧呼吸的第一阶段也产生[H]。答案　D【易错提醒】　不同生物无氧呼吸的产物生物无氧呼吸产物植物大多数植物细胞酒精和CO2马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等乳酸动物骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO2考向二　呼吸方式的判断3．将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2释放量如下表所示。下列分析正确的是O2浓度01%2%3%5%7%10%15%20%25%O2吸收量(mol)00.10.20.30.40.50.60.70.80.8CO2释放量(mol)10.80.60.50.40.50.60.70.80.8A.O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多B．O2浓度为3%时，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的2倍C．苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时，消耗的葡萄糖量相等D．苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时，只进行有氧呼吸解析　从表格看出，O2浓度达到5%以后即只进行有氧呼吸，且达到20%后即不再随O2浓度升高而有氧呼吸加强了；O2浓度为3%时，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的1/2倍；苹果果肉细胞在O2浓度为3%时进行有氧呼吸和无氧呼吸，而在7%时，只进行有氧呼吸，消耗的萄糖量不相等。答案　D4．(2015·潍坊模拟)有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的物质的量如下图所示。据图中信息推断，错误的是 A．当氧浓度为a时，酵母菌没有有氧呼吸，只有无氧呼吸B．当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同C．当氧浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D．a、b、c、d不同氧浓度下，细胞都能产生[H]和ATP解析　当氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行无氧呼吸；当氧浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的，说明酵母菌还进行了有氧呼吸，当氧浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，因此b、d的细胞呼吸过程有所不同；当氧浓度为c时，产生6mol酒精的同时会产生6molCO2，需要消耗3mol葡萄糖，剩余的9molCO2来自有氧呼吸，需消耗1.5mol葡萄糖，因此有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵；无论是无氧呼吸还是有氧呼吸都会产生[H]和ATP。答案　C【方法规律】　“三看法”判断细胞呼吸的类型(1)看反应物和产物①消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。(2)看物质的量的关系①无CO2产生则只进行无氧呼吸产生乳酸。②不耗O2，但产生CO2则只进行产生酒精的无氧呼吸。③消耗O2等于释放CO2则只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。④CO2释放量大于O2吸收量则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，其关系如下：(3)看反应场所①真核细胞②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断，若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸，若还有乳酸或酒精产生，则还存在无氧呼吸。考点2　影响细胞呼吸的外界因素及其应用1．温度对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制。(2)机理：通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。(3)应用：温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。贮存水果时，适当降低温度，从而延长保存时间。 2．O2浓度对细胞呼吸的影响(1)机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。(2)呼吸方式的判断①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③O2浓度＝10%时，只进行有氧呼吸。(3)应用3．含水量对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(2)机理：水作为有氧呼吸的原料和环境影响细胞呼吸的速率。(3)应用4．CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)机理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。(2)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。考向一　细胞呼吸原理的应用1．(2016·江苏月考)下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸解析　提倡慢跑，提倡有氧呼吸运动，A正确；零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，又不会冻伤果蔬，可减少有机物的分解，B正确；马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用，C错误；作物种子贮藏前需要干燥，在晒干的过程中，失去的是自由水，因为自由水越多代谢活动越旺盛，D正确。答案　C2．如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是 A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8℃时比15℃时更强C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关解析　番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15℃光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。答案　C【易混易错】　蔬菜、水果与种子储藏条件的区别蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。考向二　影响细胞呼吸的因素3．甲、乙两图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答：(1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是________________，如果呼吸强度不能用CO2的释放量表示，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图乙中B点的CO2来自________________________________(填细胞结构)，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是________________________________________________。(3)温室生产过程中，施用有机肥比单纯施用化肥具有明显的增产效果。试从碳素营养的角度分析其中的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)图甲所示细胞的呼吸强度不随氧气浓度改变而变化，可见其与氧气浓度无关，最可能表示的是无氧呼吸。无氧呼吸产生乳酸的呼吸类型中不产生CO2，所以不能用CO2的产生量表示呼吸强度。(2)图乙表示氧气浓度对呼吸速率的影响。B点时，氧气浓度为0，只进行无氧呼吸，在细胞质基质中将葡萄糖分解为酒精和CO2。在M点以后，达到最大呼吸强度，主要是受到呼吸酶数量的限制。(3)温室中施用有机肥后，土壤微生物将有机肥分解产生CO2，可提高温室内CO2含量，增强作物的光合作用，增加产量。答案　(1)无氧呼吸　该生物无氧呼吸的产物是乳酸(2)细胞质基质　呼吸酶的数量是有限的(3)土壤微生物分解有机肥释放CO2 4．(2016·杭州月考)如图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是A．当氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸B．当氧气浓度为a时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖相等C．曲线Ⅲ中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体D．曲线Ⅰ也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系解析　曲线Ⅰ表示该器官进行无氧呼吸产生的CO2量，曲线Ⅲ表示进行有氧呼吸产生的CO2量，曲线Ⅱ表示该器官进行细胞呼吸产生的CO2总量。当氧浓度为b时，无氧呼吸速率为0，该器官只进行有氧呼吸，A正确；当氧气浓度为a时，有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量相等，但无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的3倍，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；酵母菌是兼性厌氧菌，其细胞呼吸与氧浓度的关系如曲线Ⅱ所示，D错误。答案　A【易错警示】　影响细胞呼吸的外界因素的3点说明(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞进行无氧呼吸。(2)O2浓度较低时，随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸因O2浓度较低也较弱，故细胞呼吸的总强度较低；但随着O2浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度逐渐增大。(3)种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧情况下，不同的是种子要保持干燥，而蔬菜和水果要保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。考点3　探究酵母菌细胞的呼吸方式1．酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式酵母菌代谢类型,兼性厌氧型细胞呼吸方式,有氧呼吸和无氧呼吸2．实验原理3．实验步骤(1)配制酵母菌培养液。(2)设计对比实验：①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2。②图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是 耗尽氧气。(3)产物检测：①检测CO2的产生，装置如图所示。②检测酒精的产生：自A、B中各取2mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。4．实验现象(1)甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且甲中浑浊程度高且快。(2)2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。5．实验结论考向一　细胞呼吸方式的实验探究1．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ABCDEF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。下列说法正确的是A．会产生酒精的是B、D、FB．会产生CO2和H2O的试管只有CC．A试管中会有CO2产生D．根据试管B、D、F的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所解析　有氧呼吸的三个阶段分别在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。分析图表，A、B试管中为细胞质基质，在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸，A中加入丙酮酸和氧气，氧气会抑制细胞质基质将丙酮酸转化成酒精和CO2，不反应，B中加入葡萄糖溶液可进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。C、D试管中为线粒体，进行有氧呼吸的第二、三阶段，在O2的参与下将丙酮酸分解为CO2和H2O，所以C试管中能产生水和CO2，D试管中加入葡萄糖，不能被线粒体利用，不能进行呼吸作用。E、F试管中加入酵母菌，酵母菌属于兼性厌氧菌，E试管中有葡萄糖和氧气，酵母菌进行有氧呼吸产生CO2和水，F试管中加入葡萄糖但没有氧气，酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和CO2。综合上述分析，能产生酒精的是B、F试管；能产生CO2和水的是C、E试管；根据试管B、D、F的实验结果判断出酵母菌无氧呼吸的场所是细胞质基质。D项正确。答案　D2．如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，相关叙述正确的是A．条件X下葡萄糖中能量的去向有三处B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和水 C．试剂甲为溴麝香草酚蓝水溶液D．物质a产生的场所为线粒体基质解析　根据产物酒精判断条件X为无氧，无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量一部分储存在酒精中，一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失；线粒体不能利用葡萄糖；试剂甲为酸性重铬酸钾溶液；图中无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质。答案　A考向二　实验拓展3．如图是探究酵母菌呼吸类型的装置，如果装置一中红色液滴向左移，装置二中红色液滴向右移，证明酵母菌A．只进行有氧呼吸B．只进行无氧呼吸C．可能死亡D．既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸解析　装置一中NaOH溶液可以吸收装置内的CO2，则装置内气体变化只是由O2体积变化引起的；装置二中蒸馏水对气体变化没有影响，则装置内气体变化是由O2、CO2体积变化共同引起的。只进行有氧呼吸时，放出CO2体积等于消耗O2体积，则装置一中液滴左移，装置二中液滴不移，A错误；只进行无氧呼吸时，不消耗O2放出CO2，则装置一中液滴不移动，装置二中液滴右移，B错误；若酵母菌死亡，则装置一和装置二中的液滴均不移动，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸同时存在时，消耗O2放出CO2，但是放出CO2体积大于消耗O2体积，则装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，D正确。答案　D【技法提炼】　巧妙设计实验装置探究细胞呼吸的方式及呼吸速率(1)细胞呼吸方式探究欲确认某生物的细胞呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如上面题图中装置一、二所示。实验结果预测和结论如下：实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸(2)测定组织细胞的呼吸速率①装置：如上图装置一②指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2的释放量或O2的吸收量来表示。③原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。④物理误差的校正：a．如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。b．如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。c ．为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。网控全局规范术语1.CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。2.在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。3.有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。4.有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。5.有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。6.不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。7.O2抑制细胞无氧呼吸，促进细胞有氧呼吸。[真题集训]1．(2014·重庆)题图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是乙醇乙醛乙酸―→CO2、H2OA．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关解析　酶具有专一性，在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤，需要不同的酶催化，A错误。当底物浓度较低时，酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快，当达到一定值后，由于酶量有限，反应速率不再随底物浓度增加而加快，B错误。乙醇经代谢后可参与有氧呼吸，在有氧呼吸第三阶段产生[H]，与氧气结合后生成水释放大量能量，C正确。人是恒温动物，环境温度不影响体内温度，不会影响分解乙醇的速率，D错误。答案　C2．(2014·天津)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(CH2O)＋O2CO2＋H2O＋能量A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行B．过程①产生的能量全部储存在ATP中C．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2OD．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同解析　过程①为有氧呼吸过程，反应场所是细胞质基质和线粒体，过程②为光合作用，真核生物在叶绿体中进行，原核生物在细胞质基质中进行，A错误；有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，B 错误；光合作用所产生的糖类中的氧来自CO2，C错误；过程①和②都能产生[H]，前者主要与氧结合产生水并释放大量能量，后者主要用于C3还原，D正确。答案　D3．(2013·新课标全国Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同解析　破伤风芽孢杆菌的代谢类型是异养厌氧型，在有氧的环境中，破伤风芽孢杆菌的代谢要受到抑制，C项错。答案　C4．(2015·安徽理综)科研人员探究了不同温度(25℃和0.5℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。(1)由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是________________________________________________________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测________浓度变化来计算呼吸速率。(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。③记录实验数据并计算CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。a．________；b.________。解析　(1)从题图中可知，0.5℃的低温明显抑制了细胞呼吸，使CO2生成速率减慢，导致CO2释放量降低，主要原因是低温时与细胞呼吸有关的酶的活性降低，使CO2生成速率减慢；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测O2浓度变化(O2的减少量)来计算呼吸速率。(2)该实验验证的是(1)中的结果，为了保证实验结果的准确性，选取的果实成熟度要一致，并且在每个温度条件下至少要有3个平行重复实验。答案　(1)低温降低了细胞呼吸相关酶活性　CO2　O2(2)选取的果实成熟度还应一致　每个温度条件下至少有3个平行重复实验[限时检测][满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题6分，共60分)1．下列关于细胞呼吸的叙述正确的是A．种子萌发过程中细胞呼吸速率没有明显变化B．细胞中ATP/ADP的比值下降可促进细胞呼吸C．细胞呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质D．检测CO2产生可判断乳酸菌是否进行细胞呼吸解析　细胞中ATP的合成与分解保持动态平衡，ATP/ADP的比值下降可促进细胞呼吸，B正确；细胞呼吸过程中产生CO2的场所不只是线粒体基质，C错误；乳酸菌进行细胞呼吸产生乳酸，不产生CO2，D错误。 答案　B2．(2016·成都模拟)早春开花植物——雪滴兰，雪落花开，开花时花序细胞的耗氧速率远高于其他细胞，但ATP的生成量却远低于其他细胞。据此推知，雪滴兰的花序细胞A．依靠无氧呼吸为生命活动供能B．比其他细胞中的自由水含量低C．比其他细胞的光合作用强度低D．呼吸释放的热能比其他细胞多解析　雪滴兰开花时花序细胞的耗氧速率远高于其他细胞，说明花序细胞有氧呼吸旺盛，A错误；细胞自由水的含量越高，代谢越强，B错误；叶肉细胞能进行光合作用，花序细胞不含叶绿体，不能进行光合作用，C错误；花序细胞有氧呼吸旺盛，但ATP的生成量却远低于其他细胞，说明花序细胞呼吸释放的能量转移到ATP中很少，大多以热能形式散失，D正确。答案　D3．(2015·长春调研)下列关于在人体细胞呼吸过程中，[H]的来源和用途的叙述，最准确的是选项呼吸类型[H]的来源[H]的用途A有氧呼吸只来源于葡萄糖用于生成水B有氧呼吸来源于葡萄糖和水用于生成水C无氧呼吸来源于葡萄糖和水用于生成乳酸D无氧呼吸只来源于葡萄糖用于生成酒精解析　有氧呼吸过程中[H]来自葡萄糖和水，在第三阶段与氧结合生成水；无氧呼吸过程中[H]只来源于葡萄糖，用于生成酒精或乳酸，对于人体细胞来说，只能生成乳酸。答案　B4．下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是A．a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成B．在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸C．人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体D．人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响解析　a过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程，无氧呼吸过程不产生H2O，无氧呼吸中的乳酸途径也不产生CO2；在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸；c过程表示ATP水解释放能量，用于各项生命活动，而线粒体是细胞的“动力车间”，是主要的产能场所，不是主要的耗能场所；在人体内，肾上腺素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快，故a过程会受到二者的影响。答案　D5．(2016·兰州模拟)氧的浓度会影响细胞呼吸。在a、b、c、d条件下，底物是葡萄糖，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如图。则下列叙述中正确的是 A．a、b、c、d条件下，细胞呼吸的场所均为细胞质基质和线粒体B．a条件时，细胞呼吸最终有[H]的积累C．b、c条件下，细胞呼吸的产物只有二氧化碳和水D．若底物是等量的脂肪，则在d条件下释放的CO2与吸收的O2的比值可能不为1解析　a条件下，种子细胞没有吸收氧气，说明此时只进行无氧呼吸，无氧呼吸的场所是细胞质基质，b、c条件下，种子细胞释放的二氧化碳量多于吸收的氧气量，说明既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，其中有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，d条件下，种子细胞吸收的氧气量与释放的二氧化碳量相等，说明此时只进行有氧呼吸，其场所是细胞质基质和线粒体；无氧呼吸第一阶段产生的[H]在第二阶段中用于丙酮酸的还原，因此，a条件时不会出现[H]的积累；b、c条件下，细胞呼吸的产物有二氧化碳、水和酒精；与葡萄糖比较，脂肪分子中含有更多的H而O含量少，因此d条件下，脂肪在氧化分解时会吸收更多的O2，则释放的CO2与吸收的O2的比值可能不为1。答案　D6．如图表示某真核生物细胞发生的某种生理作用的过程。其中甲、乙、丙代表着有关生理过程发生的场所，①②代表有关物质。下列有关叙述中，正确的是A．该图表示光合作用的生理过程B．酵母菌和乳酸菌都可在甲和乙内发生生理过程C．物质①表示丙酮酸，物质②表示ATPD．丙表示线粒体内膜，该处能产生大量的ATP解析　该图表示有氧呼吸过程；甲、乙分别表示细胞质基质、线粒体基质，酵母菌是真核生物，可以在甲、乙中发生生理过程，乳酸菌是原核生物，只能在甲中发生生理过程；物质①表示丙酮酸，物质②表示[H]；丙表示线粒体内膜，在该处[H]和氧气反应生成水，同时产生大量能量，生成大量ATP。答案　D7．(2016·大庆检测)将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48h后，贮藏在温度为1℃的冷库内。另一份则始终在1℃的冷库内贮藏。从采后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线。下列结论正确的是A．贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸B．第10d时，细胞中的ATP完全来自线粒体C．第20d未处理组蓝莓产生的酒精量高于CO2处理组D．第40d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多解析　根据曲线中10d后二氧化碳与氧气的比值大于1，可知贮藏前用CO2处理后的蓝莓可进行无氧呼吸；第10d时二氧化碳与氧气的比值等于1，细胞只进行有氧呼吸，此时细胞内ATP来自线粒体和细胞质基质；第20d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值更大，说明未处理组蓝莓无氧呼吸释放的二氧化碳量更多，因此，未处理组蓝莓无氧呼吸产生的酒精量高于CO2处理组；第40d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值为2，假设有氧呼吸吸收的氧气量为a，则无氧呼吸释放的二氧化碳量也为a ，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，可以得出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量分别为a/6、a/2。答案　C8．(2015·福州质检)在野生型酵母菌线粒体内有氧呼吸相关酶作用下，显色剂TTC与[H]结合使酵母菌呈红色。呼吸缺陷型酵母菌由于缺乏有氧呼吸相关酶，TTC不能使其呈红色。下列叙述错误的是A．TTC可用来鉴别野生型和呼吸缺陷型酵母菌B．呼吸缺陷型酵母菌细胞呼吸不产生[H]C．野生型酵母菌有氧呼吸时丙酮酸在线粒体基质中分解D．有氧条件下野生型和呼吸缺陷型酵母菌细胞呼吸产物不同解析　显色剂TTC能使野生型酵母菌呈红色，而不能使呼吸缺陷型酵母菌呈红色，所以可用TTC来鉴别野生型和呼吸缺陷型酵母菌，A正确；显色剂TTC不能使呼吸缺陷型酵母菌呈红色是因为该酵母菌缺乏有氧呼吸相关酶，而不是不产生[H]，呼吸缺陷型酵母菌仍可通过无氧呼吸产生[H]，B错误；野生型酵母菌具有有氧呼吸相关酶，可进行有氧呼吸，丙酮酸是在有氧呼吸第二阶段与水反应生成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量，这一阶段不需氧的参与，在线粒体基质中进行，C正确；有氧条件下野生型酵母菌进行有氧呼吸，呼吸缺陷型酵母菌进行无氧呼吸，细胞呼吸产物不同，D正确。答案　B9．(2015·南京模拟)某实验室用两种方法进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中，每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的量，记录数据并绘成坐标曲线图。下列有关叙述正确的是A．实验结束时，消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐B．甲、乙两发酵罐分别在第4h和第0h开始进行无氧呼吸C．甲、乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养厌氧型生物D．该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量解析　从图中信息可知，乙发酵罐产生的酒精总量为15mol，由于乙发酵罐中酵母菌只进行无氧呼吸，故消耗的葡萄糖量为7.5mol，甲发酵罐酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量为9mol，有氧呼吸消耗葡萄糖量为1mol，故甲发酵罐消耗的葡萄糖较多，A正确。甲发酵罐的无氧呼吸开始于第2h，B错误。甲、乙两发酵罐实验结果表明酵母菌是异养兼性厌氧型生物，C错误。通入过多氧气会抑制无氧呼吸，得到酒精量会减少，D错误。答案　A10．为探究酵母菌呼吸方式的类型，设计了如下图所示的装置，相关叙述错误的是A．假设装置一中的红色液滴左移，装置二中的红色液滴不动，则说明酵母菌只进行有氧呼吸B．假设装置一中的红色液滴不移动，装置二中的红色液滴右移，则说明酵母菌只进行无氧呼吸C．假设装置一中的红色液滴左移，装置二中的红色液滴右移，则说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸D ．假设装置一、二中的红色液滴均不动，则说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸解析　两套装置的不同之处在于里面放的液体。装置一中放的是NaOH溶液，能吸收CO2，如果红色液滴左移，则说明酵母菌进行有氧呼吸，即根据装置一可以判断酵母菌是否进行有氧呼吸。装置二中是清水，如果红色液滴右移，则说明酵母菌只进行无氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；如果红色液滴不动，则说明酵母菌只进行有氧呼吸。两套装置结合起来就可以判断出酵母菌的呼吸方式。答案　D二、非选择题(共40分)11．(13分)甲图为不完整的呼吸作用示意图，乙图为线粒体结构模式图。请据图回答：(1)甲图中X代表的物质是________________，E代表的物质可能是________________。(2)甲图中有氧呼吸的途径是________________，其中产生能量最多的是________________阶段。(填字母)(3)甲图中C、D阶段发生的场所依次对应于乙图中的________________。(填序号)(4)A阶段与E物质产生阶段的反应属于________________________________，写出有关的反应式________________________________________________。(5)叶绿体中产生的O2进入到相邻细胞中被利用的过程中，O2分子通过的生物膜共有________________层，通过这些膜的方式是________________。解析　由图分析可知，乙图中①是线粒体内膜，②是线粒体基质，③是线粒体外膜；甲图中的A、C、D分别代表了细胞呼吸第一阶段(在细胞质基质中进行)、有氧呼吸第二阶段(在线粒体基质中进行)、有氧呼吸第三阶段(在线粒体内膜上进行)；有氧呼吸第三阶段释放的能量最多。图中的X应为丙酮酸，E为酒精和CO2。叶绿体中产生的O2通过自由扩散方式进入相邻细胞中被利用的过程中，O2分子通过生物膜共有6层(两层叶绿体膜，两层细胞膜和两层线粒体膜。)答案　(1)丙酮酸　酒精和二氧化碳(2)A、C、D　D(3)②、①(4)无氧呼吸　C6H12O6酶,2C2H5OH＋2CO2＋能量(5)6　自由扩散12．(13分)(原创改编题)如图甲表示植物细胞的亚显微结构，图乙表示该细胞中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。(1)图乙中①和③过程发生的场所分别是图甲中的________________、________________(填字母)。(2)能生成大量ATP的过程是________________(填序号)。有氧呼吸与无氧呼吸完全相同的阶段是________________(填序号)。(3)图乙中物质c为__________________，物质a、d分别是________________和________________。有氧呼吸的产物CO2中氧来自________________。(4)图乙中的c和e物质通过膜的方式分别是__________和________________。(5)1个葡萄糖分子有氧呼吸释放的能量为m，其中40%用于ADP转化成ATP，若1 个高能磷酸键所含的能量为n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生的ATP分子数为________________。(6)图乙的哪个生理过程在人体细胞中是不能发生的？________________(填序号)。人体细胞中进行该过程的产物是________________。解析　(1)图甲是植物细胞的亚显微结构图，其中A是线粒体，E是细胞质基质；图乙为细胞呼吸过程模式图，①②为无氧呼吸，①④③为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；①是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，场所是细胞质基质，而③是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体。(2)有氧呼吸第三阶段(③)产生的能量最多；有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同。(3)有氧呼吸的第二阶段产生CO2，其中的氧来自葡萄糖(丙酮酸)和H2O。(4)图乙中的c物质是[H]，通过膜的方式是主动运输；而e物质是酒精，通过膜的方式是自由扩散。(5)1个葡萄糖分子形成的ATP的分子数为40%·m/n＝2m/5n。(6)图乙中的②为无氧呼吸的第二阶段，产物是酒精和CO2，该过程在人体细胞内不会发生；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸。答案　(1)E　A(2)③　①(3)[H]　丙酮酸　O2　葡萄糖(丙酮酸)和H2O(4)主动运输　自由扩散(5)2m/5n(6)②　乳酸13．(14分)(2016·湖南六校联考)两个课外活动小组分别对酵母菌细胞呼吸作用进行了如下探究实验。请分析作答：(1)甲组想探究的问题是：酵母菌是否在有氧和无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套实验装置，如图Ⅰ(A－D)所示：①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号依次是：________。②B瓶中澄清的石灰水还可用________代替。(2)乙组利用图Ⅱ所示装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)，探究酵母菌的细胞呼吸类型。①若想达到实验目的，还必须设置对照实验，对照实验装置设计为(装置编号为Ⅲ)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②预测实验结果并得出相应实验结论：__________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)①有氧呼吸需要的装置是C→B→A→B，氢氧化钠的作用是吸收空气中的二氧化碳。②B瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替。(2)①遵循实验单一变量原则，装置Ⅲ除用等量清水代替氢氧化钠溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同。②若装置Ⅱ的液滴向左移动，装置Ⅲ的液滴不移动，则酵母菌只能进行有氧呼吸；若装置Ⅱ的液滴不移动，装置Ⅲ的液滴向右移动，则酵母菌只能进行无氧呼吸；若装置Ⅱ的液滴向左移动，装置Ⅲ的液滴向右移动，则酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。答案　(1)①C→A→B(或C→B→A→B)　②溴麝香草酚蓝水溶液 (2)①等量的清水(或蒸馏水)代替10%NaOH溶液，其他条件与装置Ⅱ相同②若装置Ⅱ的液滴向左移动，装置Ⅲ的液滴不移动，则酵母菌只能进行有氧呼吸；若装置Ⅱ的液滴不移动，装置Ⅲ的液滴向右移动，则酵母菌只能进行无氧呼吸若装置Ⅱ的液滴向左移动，装置Ⅲ的液滴向右移动，则酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸第3讲　能量之源——光与光合作用[考纲要求]1．光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。3.实验：叶绿体色素的提取和分离。考点1　光合作用的结构和功能1．捕获光能的色素和叶绿体的结构2．光合作用的探索历程(连线)3．光合作用的过程 (1)根据图示写出各标号所代表的物质或过程名称①基粒；②光能；③O2；④[H]；⑤ATP；⑥基质；⑦CO2；⑧C3；⑨光；⑩暗。(2)根据图示填写①光反应进行的场所是叶绿体类囊体薄膜，物质变化是水的光解、ATP的合成；能量变化是将光能转化为ATP中活跃的化学能。②暗反应进行的场所是叶绿体基质，发生的物质变化有CO2固定、C3还原和ATP水解，能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能。(3)写出光合作用的总反应式CO2＋H2O(CH2O)＋O2。1．正误判断(1)植物体内含有的所有色素都参与光合作用。(×)(2)能进行光合作用的生物一定含有叶绿体。(×)(3)含有光合色素的生物一定能进行光合作用。(√)(4)叶片黄化，叶绿体对红光吸收增多。(×)(5)细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构。(×)2．(教材改编题)下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是A．甲>乙　　　　　　　　B．甲<乙C．甲＝乙D．无法确定解析　小球藻在光照下进行光合作用，而光合作用产生氧气，氧气中的氧元素全部来自水中的氧元素，所以第一支试管中产生的物质是O2，相对分子质量是32；第二支试管中产生的物质是18O2，相对分子质量是36；所以相对分子质量的比较为甲物质小于乙物质。答案　B1．画出光合作用的图解，并分别写出光反应与暗反应的场所、物质和能量变化。提示　 2．写出光合作用的总反应式并标出各元素的去向提示　3．光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。4．环境因素骤变对物质含量动态变化的判断当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析：(1)图示：(2)分析：条件过程变化C3C5[H]和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变①过程减弱②③过程减弱④过程正常进行增加减少减少或没有光照由弱到强，CO2供应不变①过程增强②③过程增强④过程正常进行减少增加增加光照不变，CO2由充足到不足④过程减弱①②③过程正常进行，随C3减少②③减弱，①过程正常减少增加增加 光照不变，CO2由不足到充足④过程增强①②③正常进行，随C3增加②③增强，①过程正常增加减少减少【易错警示】　(1)光反应快于暗反应，光照总时间相同时，光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累得多，因为[H]、ATP基本不积累，利用充分；但一直光照会造成[H]、ATP的积累，利用不充分。如甲一直光照10分钟，乙光照5秒和黑暗5秒相间隔持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。(2)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。考向一　光合作用的色素和场所1．叶绿体中的类囊体有两种：基粒类囊体和基质类囊体(如下图)，基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。下列有关叙述正确的是A．叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔内B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质类囊体上C．CO2的固定过程发生在基粒类囊体上D．在类囊体上含有与光反应有关的酶和色素解析　叶绿体中的色素分布于类囊体膜上；H2O的光解在两种类囊体上都能发生，因为其上含有与光反应有关的酶；CO2固定发生在叶绿体基质中。答案　D考向二　光合作用的探究历程2．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉B．两实验均需要光的照射C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气解析　本题主要考查光合作用的发现过程。图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用产物，所以两实验均需要光的照射。恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。答案　B考向三　光合作用的过程 3．(2015·安徽理综)下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类C．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高解析　ATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到(CH2O)等有机物中，CO2的固定不需要能量，A项错误。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物，B项错误。在暗反应中，一部分C3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物，C项正确。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的[H]减少，ATP形成减少，故[H]和ATP的含量下降，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降，D项错误。答案　C4．(2016·沈阳模拟)如图表示高等植物体内光合作用和呼吸作用的部分代谢途径，下列有关叙述中不正确的是A．叶肉细胞中，只要线粒体消耗O2，光合作用就不缺少ATP和CO2B．过程②需要ATP，过程①③④产生ATPC．对于正常光合作用的叶片，如果突然降低光照强度，过程①②都会减弱D．叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质中都含有与合成ATP有关的酶解析　图中过程①②③④依次为光合作用的光反应阶段、光合作用的暗反应阶段、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第三阶段。在叶肉细胞中，线粒体产生的能量并不用于光合作用，光合作用光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段，A项错误。过程②是C3的还原，需要ATP和[H]，过程①③④都能产生ATP，B项正确。对于正常光合作用的叶片，若突然降低光照强度，过程①减弱，过程②因缺少ATP和[H]也会减弱，C项正确。叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质中都能够产生ATP，故都含有与合成ATP有关的酶，D项正确。答案　A考向四　光照、CO2浓度变化与C3、C5、[H](NADPH)和ATP变化的关系5．离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是 解析　离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断CO2的供应使C3合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的ATP也逐渐减少，故ATP相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应也逐渐减弱，所以叶绿体内氧气含量逐渐减少。答案　B6．如图是夏季晴朗的一天中，某绿色植物体内C3和C5两种化合物相对含量的变化曲线图，有人据图做出了如下分析和判断，其中正确的是A．m表示C5，因为夜间叶绿体不能产生ATP和[H]，C5因缺少ATP不能与CO2结合而积累B．在5～9时，光合作用的最大限制因子是温度，11～15时最大的限制因子是光照和CO2C．16～20时两种物质含量变化的主要原因是环境因素的改变引起植物气孔开放和ATP、[H]生成减少D．环境因素的变化引起植物呼吸作用增强产生较多的CO2是16～20时两种物质含量变化的主要原因解析　必须先读懂两条形态相似、变化相反曲线的意义，运用光合作用过程中物质、能量及影响因素等方面的规律审题，进行综合分析，才能正确做出选择。题干提示两条曲线是关于光合作用过程中，两种化合物相对含量的变化，因此，紧扣C3和C5相互转化的条件和因果关系是解题的出发点。早上有光照后，光反应产生的ATP和[H]增多，C3被还原而减少，C5则增多；傍晚光照减弱，光反应产生的ATP和[H]减少，C3增多，C5则减少，所以m表示C3，n表示C5。CO2的固定不需要ATP，在5～9时，光合作用的最大限制因子是光照而不是温度，11～15时光合作用最大的限制因子不是光照，而是CO2。答案　C考点2　影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用1．光合作用原理的应用(1)光合作用强度①概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。②表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。(2)影响因素①空气中CO2浓度。②土壤中水分含量。③光照的时间、强度以及光的成分。④温度的高低。(3)应用：控制光照的强弱和温度的高低、适当增加作物环境中CO2的浓度来提高光合作用强度。 2．填表比较光合作用与化能合成作用光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物能量光能氧化无机物放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌等微生物1．正误判断(1)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定，不变化(2012·海南卷)(×)(2)番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度降低，暗反应强度降低(2011·全国新课标卷)(√)(3)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降温，可以提高作物产量(√)(4)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合作用产物在植物体内运输的主要介质(2012·浙江卷)(√)(5)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加(×)2．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是A．细胞呼吸和暗反应　　　B．光反应C．暗反应D．细胞呼吸解析　弱光条件下光反应产生的ATP、[H]较少，还原的C3也少，有机物的产量低。增加二氧化碳浓度，光反应的产物并未随之增加，所以光合速率未发生改变。答案　B1．探究单因子对光合作用速率的影响(1)据图解读光照强度对光合作用强度的影响A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。(2)据图解读CO2浓度对光合作用强度的影响A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度)；A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B′点：CO2饱和点(两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加。(3)据图解读温度对光合作用强度的影响 光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35℃下正常进行光合作用，其中AB段(10～35℃)随温度的升高而逐渐加强，B点(35℃)以上由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50℃左右光合作用停止。2．探究多种因子对光合作用的影响P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。3．光合作用坐标图中关键点移动分析如图1是光照强度对某一植物光合作用强度的影响，适当改变CO2浓度，则会引起关键点的移动：适当提高CO2浓度，呼吸作用不变，光合作用增强，对光合作用有利，A点的光合作用强度等于呼吸作用强度，此点为光的补偿点，要维持两者相等，则不需要那么高的光照强度，故A点左移；B点是光合作用强度达到最大值所需的最低的光照强度，此点为光的饱和点，此时该植物需要更大的光照才能达到饱和，故B点右移；C点为光合作用最强的点，同时该植物需要更大的光照强度才能达到饱和，故C点右上移；反之，当适当降低CO2浓度时，则情况相反。(1)模型构建通过观察发现在图1中存在着这样的变化：适当提高CO2浓度时，A点左移、B点右移和C点右上移，A、B、C三点围成的三角形膨胀变大；适当降低CO2浓度时，A点右移、B点左移和C点左下移，A、B、C三点围成的三角形变小如图2。若图1所示内容为CO2浓度对某一植物光合作用强度的影响，当改变光照强度时，关键点的移动同上，即适当提高光照强度时，A点左移、B点右移和C点右上移，A、B、C三点围成的三角形膨胀变大；适当降低光照强度时，A点右移、B点左移和C点左下移，A、B、C三点围成的三角形皱缩变小。该规律在此类型题中普遍存在。(2)观点呈现①在有关光合作用的坐标图中，若某条件的改变使光合作用强度与呼吸作用强度的差值增大，即条件的改变有利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形表现出膨胀变大的趋势，即A点左移、B点右移和C点右上移，如适当提高CO2浓度、适当提高光照强度。②若某条件的改变使光合作用强度与呼吸作用强度的差值减小，即条件的改变不利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形表现出皱缩变小的趋势，即A点右移、B点左移和C点左下移。如适当降低CO2浓度、适当降低光照强度。 考向一　影响光合作用的环境因素1．(2015·海南高中联考)下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，A点左移，B点右移B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，A点左移，B点右移C．图3中，A点与B点相比，A点时叶绿体中C3含量相对较多D．图4中，当温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少解析　图1和图2中的A点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度，在曲线达到最高点之前，光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素，当其中一个因素增强，要达到相同的生理状态，另一个因素在其相对较弱时即可满足，故图1中光照强度适当增大至最适状态时，A点会左移；图2中CO2浓度，适当增大至最适状态时，A点也会左移；图1和图2中的B点代表光合作用的饱和点，限制因素是光照强度和CO2浓度，适当增强时，光合作用强度也会增大，所需的CO2浓度和光照强度也会增强，B点右移；图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，故当温度高于25℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。答案　D2．某实验小组为研究植物的光合作用，将两棵基本相同的植物分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示。在相同自然条件下，一昼夜中测得植物氧气释放速率分别如丙、丁曲线所示。下列对该实验的结果的分析正确的是A．AB段和CD段，曲线下降的原因相同B．E点时，气孔关闭导致光合作用基本停止C．一昼夜中，装置乙的植物积累的有机物多D．14h时，装置甲的植物叶绿体中C3含量相对较高解析　AB段下降是由于CO2浓度下降，CD段下降的原因是光照强度下降，A项错误。E点时，气孔关闭导致光合作用速率下降，但仍大于呼吸作用速率，B项错误。由两曲线和横轴围成的面积的大小可知装置乙的植物积累的有机物多，C项正确。由于14h甲装置中CO2浓度较低，该植物叶绿体中的C3含量较低，D项错误。答案　C【方法规律】　绿色植物24h内有机物的“制造”、“消耗”与积累(1)典型图示 (2)曲线解读①积累有机物时间段：ce段。②制造有机物时间段：bf段。③消耗有机物时间段：og段。④一天中有机物积累最多的时间点：e点。⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。考向二　多因子变量对光合作用的影响3．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是A．甲图中，在a′点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加解析　甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如a′点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如b′点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。答案　D4．(2016·海淀二模)研究者探究不同光强条件下，两种不同浓度CO2对某种蓝藻生长的影响，结果如下图所示。下列关于实验的叙述，不正确的是A．“●”和“▲”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果B．若相同条件下测量O2释放量，可得到相似的实验结果C．低光强时，不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著D．高浓度CO2时，不同的光强对干重增加的影响不显著解析　由图可知在相同光照强度下，“●”的光合作用强度比“▲”高，CO2浓度也是限制光合作用的一个重要因素，同等光照强度，在一定范围内CO2浓度越高，光合作用强度越大，所以“●”和“▲”应分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果；净光合作用强度也可以用O2的释放量来表示；由图可知低光强下，不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著；高浓度CO2条件下，不同的光强对干重增加的影响显著。 答案　D考向三　光合速率的测定5．如图甲为测定光合速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是________________。(2)若此时图甲植物光照强度为15klx，则1h光合作用产生的气体量为________________mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值)，那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收________________mLCO2。(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是________________。如果对照组在相同光照条件下，毛细刻度管中的红色液滴较实验组向右移了5mL，其原因是________________________________________________。解析　由于图甲中存在CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的本质是O2的消耗和释放。光合作用产生O2的气体量应包括积累量和叶片消耗量(15klx时为150＋50＝200mL)，若呼吸熵为0.8，则植物自身呼吸作用产生的CO2为0.8×50＝40(mL)，植物光合作用产生的O2量等于消耗的CO2量，故植物还需从外界吸收160mLCO2；设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。答案　(1)O2(2)200　160(3)新鲜叶片改为经消毒的死叶片　环境因素(如温度变化等)对实验的影响【技法提炼】　表观光合速率测定方法的图示和解读(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。(2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是表观光合速率。(3)条件：整个装置必须在光下。重点实验课(二)　绿叶中色素的提取和分离 1．实验原理提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中而不溶于水，可用无水乙醇提取色素　↓分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离　↓2．实验流程提取色素　制备滤纸条　画滤液细线　分离绿叶中的色素　　观察结果：滤纸条上色素带有四条，如图：　1．正误判断(1)被叶绿素吸收的光可用于光合作用(2013·课标卷Ⅱ)(√)(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(2013·课标卷Ⅱ)(√)(3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效吸收绿光(2013·课标卷Ⅱ)(×)(4)利用纸层析法可分离4种叶绿体色素(2012·海南卷)(√)(5)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光(2012·海南卷)(√)(6)液泡中色素吸收的光能用于光合作用(×)(7)利用水稻的叶黄素缺失突变体的叶片进行红光照射光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与正常叶相比，结果是光吸收差异显著，色素带缺第2条(×)2．(2016·湖南六校联考)在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为甲乙丙丁丙酮－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－ A．①②③④　　　　　　　B．②④①③C．④②③①D．③②①④解析　由表可知，甲同学加的溶剂为水，而不是有机溶剂丙酮，色素不溶于水，因而提取不到叶绿体中的色素，所得结果应为②；乙同学的操作正确，应为④，即自上而下依次出现胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，且叶绿素a和叶绿素b的含量较多；丙同学尽管使用了有机溶剂丙酮，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，叶绿素可能会被破坏，因而下边的两条色素带比正常的窄，应为①；丁同学未加SiO2，可能研磨不充分，导致各种色素的提取量均少于正常水平，应为③。答案　B1．实验分析(1)需要选用新鲜绿色叶片作实验材料的原因是什么？提示　新鲜绿色叶片中色素含量高，从而使溶液中色素含量较高，实验效果明显。(2)提取色素时，需加入哪些物质？它们的作用分别是什么？提示　无水乙醇：提取绿叶中的色素。CaCO3：防止研磨过程中色素被破坏。SiO2：使研磨更充分。(3)若色素提取液呈现淡绿色，可能的原因有哪些？提示　①叶片颜色浅；②绿叶不新鲜；③研磨不充分；④未加入CaCO3或加入量太少；⑤加入的无水乙醇量太大；⑥研磨时间过长，部分色素被破坏。(4)制备滤纸条时，为什么要剪去两角？提示　防止层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而导致色素带分离不整齐。(5)为什么滤液细线要重复画，且线要细、直、齐？提示　重复画线是为了增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。画线细、直、齐是为了防止色素带之间出现重叠。(6)层析时，为什么不能让滤液细线触及层析液？提示　滤纸条上滤液细线触及层析液，会使滤液细线上的色素溶解于层析液中，滤纸条上得不到色素带，使实验失败。2．试分析分离色素时色素带颜色过浅的原因分析(1)叶片颜色太浅；(2)叶片放置时间太久；(3)研磨不充分；(4)未加CaCO3；(5)加入提取液量太多；(6)研磨时间太长。考向一　实验选材及试剂的作用及实验操作1．某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是 A．甲可能是因为研磨时未加入SiO2B．乙可能是因为研磨时未加入CaCO3C．丙可能误用蒸馏水做提取液和层析液D．丁是正确操作得到的理想结果解析　色素的提取和分离实验中，SiO2可使菠菜叶研磨充分，CaCO3可防止叶绿素受到破坏，未加入SiO2和CaCO3时，会发生甲、乙图示的现象，A、B正确；丙图中色素含量基本为零，可能是误用蒸馏水做提取液和层析液的结果，C正确；丁图显示含量最高的是叶黄素，实际上正常绿色叶片中叶绿素a和叶绿素b多，D错误。答案　D2．(2013·海南单科)关于叶绿素提取的叙述，错误的是A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分解析　菠菜绿叶富含叶绿素，可用作提取叶绿素的材料，A项正确；加入碳酸钙可避免研磨过程中液泡中的有机酸等物质对叶绿素的破坏，B项正确；用乙醇提取到的叶绿体色素含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，C项错误；研磨加石英砂的目的是为了研磨更充分，D项正确。答案　C【归纳总结】　“绿叶中色素的提取和分离”实验中的注意事项及操作目的过程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨时加无水乙醇溶解色素(3)加少量SiO2和CaCO3研磨充分和保护色素(4)迅速、充分研磨防止乙醇挥发，充分溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化分离色素(1)滤纸预先干燥处理使层析液在滤纸上快速扩散(2)滤液细线要直、细、匀使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥后再画一两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中考向二　实验结果分析及实验拓展3．中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。Ⅰ.提取叶绿素绿色叶片提取液―→过滤液―→浓缩液―→叶绿素粗产品 Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25℃)下进行实验，方法和结果如表所示。实验组号叶绿素溶液(mL)调pH至处理时间(min)溶液颜色①3.0Y10绿色②3.07.010绿色③3.06.010黄绿色④3.05.010黄褐色【注】　叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答：(1)提取食用叶绿素的X应该为________________________________________________，原因是________________________________________________________________。(2)表中Y应该为________________，原因是______________________________。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________________食品，否则__________________________。(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。________________________________________。解析　解题时，必须明确“叶绿体色素的提取和分离”实验的原理、试剂、具体操作方法，根据题目的要求分析具体问题，最后组织答案作答。(1)考查叶绿素提取的原理，叶绿素能溶解在有机溶剂中，但作为提取食用叶绿素的有机溶剂，对人体必须是无害的。(2)考查实验中自变量的设置，自变量的变化是有规律的。(3)根据表中所给的信息可知，叶绿素在pH较低(酸性)时不稳定，会被破坏。(4)主要考查教材中叶绿体色素分离的实验步骤，即制备滤纸条，画滤液细线，分离色素，最后是观察和记录。答案　(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精)　叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响(2)8.0　实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响(3)酸性　由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质(4)纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画滤液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。网控全局规范术语1.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.光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。4.暗反应过程是在叶绿体基质内，在多种酶催化下完成的。包括CO2的固定和C3的还原等过程。5.提高光合作用的强度措施有：控制光照强弱和温度的高低、适当增加环境中CO2浓度等。6.光合作用最终使光能转换成为化学能，储存在生成的糖类等有机物中。 [真题集训]1．(2015·江苏单科)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响．某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次解析　分析正常光照和强光照下的不同色素带宽度可以发现．强光导致了叶绿素含量降低、类胡萝卜素含量升高，这可能与类胡萝卜素可以抵御强光照有关，A、B正确；叶绿素a的吸收波长更广一些，C正确；为增加色素带的色素含量，画滤液细线时，滤液应在点样线上重复画几次，D错误。答案　ABC2．(2015·四川理综)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是A．Mg2＋吸收　　　　　　　B．O2扩散C．光能转换D．DNA复制解析　O2以自由扩散方式通过叶绿体的内膜和外膜，该过程不需要载体蛋白的参与；参与Mg2＋吸收的载体、催化光能转换和DNA复制所需的酶均为蛋白质，故选B。答案　B3．(2015·重庆理综)将题图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是A．黑暗条件下，①增大、④减小B．光强低于光补偿点时，①、③增大C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大解析　当光强低于光补偿点或黑暗条件下，水稻叶肉细胞消耗胞外和胞内O2，释放CO2，故①②增大，③④ 减小；当光强等于光补偿点时，水稻叶肉细胞呼吸速率等于光合作用速率，②③①④保持不变：当光强等于光饱和点时，水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率，②减小，④增大。答案　B4．(2015·海南单科)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是A．降低至一定水平时再升高B．降低至一定水平时保持不变C．持续保持相对稳定状态D．升高至一定水平时保持相对稳定解析　本题主要考查密闭容器中光合速率和呼吸速率的分析等相关知识。由题干信息可知，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0的过程中，光合速率大于呼吸速率，植物需要不断从外界吸收CO2，因此玻璃容器内CO2浓度不断降低。在净光合速率为0且之后保持不变过程中，植物真光合速率等于呼吸速率，CO2浓度保持不变，B正确，A、C、D错误。答案　B5．(2015·山东理综)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是________。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是________。(2)图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率________(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄，原因是叶绿素含量减少而________(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的____________和____________ 减少，光合速率降低。(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用________染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由________转化而来。解析　(1)油菜果皮细胞进行光合作用的场所是叶绿体，种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，则推出种子细胞吸收蔗糖的跨膜运输方式是主动运输。(2)总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，比较第24天和第12天的净光合速率和呼吸速率可判断第24天的总光合速率较低；第36天后果皮逐渐变黄的原因是叶绿素含量降低，呈现的是类胡萝卜素的颜色。(3)由图乙可知，第36天时种子内含量最高的有机物是脂肪，可用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液进行检测；据图分析，在种子发育过程中可溶性还原糖和淀粉含量减少、蛋白质含量基本不变、脂肪含量升高，故可判断脂肪是由可溶性还原糖和淀粉转化而来。答案　(1)叶绿体　主动运输(2)小于　类胡萝卜素(或：叶黄素和胡萝卜素)[H](或：NADPH)　ATP(注：两空可颠倒)(3)苏丹Ⅲ(或：苏丹Ⅳ)　可溶性糖和淀粉6．(2015·天津理综)DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型生长速率(g/L·天)固体培养基上藻落直径DHA含量(‰)A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无据表回答：(1)选育的融合藻应具有A藻________与B藻________的优点。(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得________。(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤________可淘汰B藻，步骤________可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤________获取生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小步骤b：用不含有机碳源(碳源－生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养步骤c：测定DHA含量(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是________；丙组条件下产生ATP的细胞器是________。②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下________________________________________________________________________。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)据表可知，A藻具有自养和能产生DHA的优点，B藻具有能快速生长的优点，故选育的融合藻应同时具有两者优点。(2)植物细胞具有细胞壁，用纤维素酶处理可以去除细胞壁获得原生质体。(3)B藻为异养型，在不合有机碳源的培养基上无法生存；藻落的大小和生长速率成正比；选育的融合藻除了自养、生长快速的优点外，还能产生DHA。(4)① 甲组融合藻有光照，既可进行细胞呼吸也可进行光合作用，因此叶绿体和线粒体中均可以产生[H]；丙组黑暗处理，融合藻不能进行光合作用，所以产生ATP的细胞器只有线粒体。解答本题时应注意细胞质基质中也能产生ATP，但是不属于细胞器。②融合藻同时具有A藻和B藻的特点，所以既能自养又能异养，在乙组条件下，融合藻可同时进行自养和异养，故生长速率较快。在实际生产中应考虑成本，相比甲组，乙组消耗葡萄糖，提高了成本，培养液中富含葡萄糖还易引起杂菌生长。答案　(1)产生DHA、自养特性　快速生长(2)原生质体(3)b　a　c(4)①线粒体、叶绿体　线粒体　②融合藻既能光能自养又能异养　融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长[限时检测][满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题6分，共60分)1．(2016·黄山七校联考)根据下面光合作用图像，判断下列说法不正确的是A．⑥过程发生于叶绿体基质中B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)D．①和②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等解析　光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动。答案　D2．澳大利亚科学家从蓝藻中提取到了一种被称作叶绿素f的新叶绿素，它能够吸收红光和红外光进行光合作用。下列有关叙述正确的是A．叶绿素f主要分布在蓝藻叶绿体的类囊体薄膜上B．叶绿素f能够吸收红光和红外光，扩大了可利用的太阳能的范围C．叶绿素f具有与叶绿素a和叶绿素b相同的生理功能D．用纸层析法分离蓝藻细胞中的色素将获得5条色素带解析　蓝藻属于原核生物，无叶绿体；叶绿素f能够吸收红光和红外光，因此扩大太阳能利用范围；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，而叶绿素f能够吸收红外光，其功能不同；蓝藻细胞中含有藻蓝素、叶绿素，没有类胡萝卜素，故用纸层析法分离不能获得5条色素带。答案　B3．下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布以及某些过程。下列关于相关过程以及发生场所的说法中，正确的是A．H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是叶绿体基质B．ADP→ATP发生在暗反应阶段，场所是叶绿体基质 C．图示的反应是光反应，场所是囊状结构薄膜D．光能转化成化学能发生在光反应阶段，发生在色素分子中解析　H2O→H＋＋O2发生在光反应阶段，场所是类囊体薄膜；ADP→ATP发生在光反应阶段，场所是类囊体薄膜；图示的反应是光反应，可使光能转化成化学能发生在光反应阶段，场所是囊状结构薄膜。答案　C4．(2016·成都模拟)取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下(如图甲)，测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间(如图乙)。下列分析不正确的是A．a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增加B．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱C．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小D．a～d段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间解析　曲线a～b段在光温恒定且适宜的条件下，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用的暗反应逐渐加快，[H]、ATP消耗加快，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增加；c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶肉细胞开始失水，气孔部分关闭，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减小，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小；a～d段如果增加光照强度或温度，会延长叶圆片上浮至液面所用的时间。答案　D5．(2015·湖北联考)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如图所示。下列相关分析正确的是A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势不可能是由CO2固定减少引起的B．叶片光合速率下降和叶片叶绿素含量下降同步C．实验2～4d，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D．实验2～4d，光合速率下降可能是由叶片内二氧化碳浓度下降引起的解析　由图甲可以看出，随干旱时间延长，叶片光合速率呈下降趋势，可能是由干旱导致根部吸水减少，气孔关闭，CO2进入叶片的量减少引起的，A项错误；比较图甲和图乙，图甲中叶片光合速率从第2d开始下降，而图乙中叶片叶绿素含量从第4d才开始下降，因此叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降，B项错误；图乙中，实验2～4d叶片叶绿素含量并没有下降，C项错误；实验2～4d，光合速率下降可能是由干旱引起气孔关闭，导致叶片中CO2浓度下降引起的，D项正确。答案　D6．(2015·安徽联考) 光照是绿色植物进行光合作用的必要条件，在光合作用中光的作用有①光合作用的能源　②催化ATP的分解　③影响叶绿素合成　④调节气孔开放　⑤固定CO2A．①②③B．②③④C．①③④D．③④⑤解析　光是光合作用的能源，叶绿素的形成需要光，光照强度可调节气孔开放，①③④正确；光没有催化作用，光与CO2的固定无直接关系，②⑤错误。答案　C7．(2015·广州模拟)表中是适宜条件下测得某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关分析不正确的是波长(nm)400450500550600670700吸收光能百分比(%)叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致B．由550nm波长的光转为670nm波长的光时，叶绿体中C3的量会增加C．该植物缺乏Mg时，叶绿素a吸收的光能百分比的减少幅度更大D．环境温度降低，该植物对光能的利用能力降低解析　由550nm波长的光转为670nm波长的光时，植物对光的吸收增强，ATP、[H]的产生量增多，C3的利用量增多，C3减少，B错误。答案　B8．(2015·福建理综)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法D．单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高解析　CO2固定过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中，有光、无光条件下均可进行；该实验利用了同位素标记法，C3为CO2固定的产物，故单位时间内14C3生成量越多，说明RuBP羧化酶的活性越高。故选B。答案　B9．如图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断，用作实验材料的叶片颜色为A．红色B．黄色C．绿色D．紫色解析　在叶绿体色素提取和分离实验中，滤纸条上的四条色素带距点样处的距离由近及远分别是：叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，由图可知，叶绿素含量比类胡萝卜素含量少，用作实验材料的叶片应呈黄色。B选项正确。答案　B10．在农业生产实践中，常采用多种措施提高农作物的产量。下列各项叙述中，措施与直接目的不一致的是A．给植物补充氮肥用途之一是因为ATP和[H]的组成元素中有N，可以提高光合作用效率B．将阴生植物和阳生植物套种，利于提高作物光合作用速率C．营养生殖可加快作物繁殖速率，利于优良性状的保持 D．合理密植有利于增加植物周围的CO2浓度解析　ATP和[H](NADPH)是光合作用的中间产物，其组成元素都是C、H、O、N、P，所以补充N元素可提高光合作用效率；阴生植物与阳生植物套种，可充分利用光能，但不能提高作物的光合作用速率；营养生殖属于无性繁殖，可保持作物的优良性状；合理密植使作物空气流通，增加作物周围的CO2浓度。答案　B二、非选择题(共40分)11．(13分)(2016·乌鲁木齐模拟)如图为某植物叶肉细胞内发生的生理过程图解。据图回答下列问题：(1)A物质是________________；C物质跨膜运输的方式是________________。(2)场所Ⅰ是通过________________(结构)来增大膜面积的，酶1作用的部位是场所Ⅰ中的________________。光合作用的光反应为暗反应提供________________(物质)；场所Ⅱ是指________________。(3)在场所Ⅲ中，如果用放射性同位素对B物质示踪，则放射性最先出现在[　　]物质中。E物质在场所Ⅲ的________________上生成。(4)长期水淹的植物会出现烂根现象，是因为图中[　　]________________(物质)的积累造成的。(5)植物根尖细胞中产生ATP的结构有________________________________。解析　(1)由图可知，A物质是水，C物质为二氧化碳，其跨膜运输的方式是自由扩散。(2)场所Ⅰ为叶绿体，通过类囊体薄膜来增大膜面积。酶1为参与光合作用暗反应的酶，在叶绿体基质中起作用。光反应为暗反应提供ATP和[H]，场所Ⅱ是细胞质基质，在该处进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸。(3)场所Ⅲ为线粒体，B物质为氧气，氧气参与有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上与[H]结合生成水(E物质)。(4)长期水淹使土壤中缺少氧气，根细胞进行无氧呼吸产生酒精(F物质)。(5)根尖细胞中的ATP来自有氧呼吸和无氧呼吸，产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体。答案　(1)水　自由扩散(2)类囊体薄膜　叶绿体基质　[H]和ATP　细胞质基质(3)[E]　线粒体内膜(4)[F]酒精(5)细胞质基质和线粒体12．(13分)(2015·襄阳模拟)如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题：(1)由图1可知，甲、乙分别代表的物质是________________、________________，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是________________，光反应中产生的O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过________________层生物膜。 (2)图2中限制D点光合速率的主要环境因素是________________，C点和D点相比，叶绿体中[H]的含量________________(选填“较低”“相等”或“较高”)。(3)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，将记录结果绘成曲线如图3，请据此回答。①该实验的目的是：____________________________________________________。②从图解分析，b点比a点细胞内的C5含量________，bc段曲线平缓的限制因素可能是____________，而c点以后曲线上行，其原因应该是_____________________________。解析　(1)光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应为暗反应提供了[H]和ATP。要想使叶绿体内C3的含量快速下降，基本思路是“增加C3去向或减少C3来源”，所以采用不提供CO2或增强光照等方法。叶绿体和线粒体均含2层生物膜，所以光反应中产生的O2扩散到邻近的线粒体一共经过4层生物膜。(2)影响光合作用的外界因素主要是CO2浓度和光照强度，在D点CO2浓度已超过饱和点，故光合速率制约因素主要为光照强度。D点比C点CO2浓度高，消耗的[H]更多。(3)NaHCO3的作用是提供CO2，该实验中自变量为CO2浓度，因变量为光合速率。b点比a点NaHCO3浓度大(即CO2浓度高)，C5消耗多。答案　(1)CO2　[H]和ATP　不提供CO2或增强光照　4(2)光照强度　较高(3)①探究CO2浓度对光合作用速率的影响　②低　光照强度　NaHCO3浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢13．(14分)(2015·北京理综)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光一暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。(1)在开始检测后的200s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解____________，同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过____________将储藏在有机物中稳定的化学能转化为____________和热能。(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在____________μmol·m－2·s－1范围内，在300s时CO2________达到2.2μmol·m－2·s－1。由此得出，叶片的总(真正)光合速率大约是__________________μmolCO2·m－2·s－1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100s以后，叶片的CO2释放________，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，可利用________技术进行研究。解析　(1)有光条件下，叶肉细胞利用光能分解水，并同化CO2。整个实验过程中，叶片可通过细胞呼吸将有机物中稳定的化学能转化为ATP中的化学能与热能(散失)。(2)对照图中CO2吸收量读数可知，照光条件下，叶片CO2吸收量的范围为0.2－0.6μmol·m－2·S－1。观察题图可知，300s时CO2的释放量达到最大值2.2μmol·m－2·S－1，即呼吸速率。则得出叶片的总(真正)光合速率约为2.2＋(0.2～0.6)＝2.4～2.8μmol·m－2·S－1。(3)在转入黑暗条件下100s以后，从坐标图中可以看出，叶片的CO2 释放量逐渐减少，并达到相对稳定，结合题中信息推测，叶片可能存在两种呼吸过程，转入黑暗环境后有一种呼吸过程逐渐减弱。(4)要证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，需要研究碳元素在叶片细胞中的运动轨迹，可利用同位素标记法进行研究。答案　(1)水　细胞呼吸　ATP中的化学能(2)0.2～0.6　释放量　2.4～2.8(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪1．光合作用与细胞呼吸的关系(1)物质方面(2)能量方面2．光合作用与细胞呼吸之间的气体变化下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示，据图判断生理过程。图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸； 图②：表示细胞呼吸速率＞光合作用速率；图③：表示细胞呼吸速率＝光合作用速率；图④：表示细胞呼吸速率＜光合作用速率。3．据图探究真正光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系(1)光合速率与呼吸速率的表示方法①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。③呼吸速率：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。(2)表观(净)光合速率与真正光合速率的关系①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：a．光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量；b．光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量；c．光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量。考向一　光合作用与细胞呼吸的关系1．如图为植物细胞代谢的过程图，有关叙述正确的是A．植物因失水过多导致叶片气孔关闭，此时叶肉细胞中的C3含量下降，有机物合成速率明显下降B．蓝藻细胞中，水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上，①②过程发生在细胞质基质，④⑤过程发生在线粒体中C．光合作用中产生的[H]通过主动运输进入线粒体参与H2O的生成D．光合作用和呼吸作用都可以产生ATP，且均用于生物体的多种生命活动解析　选项A，气孔关闭，叶肉细胞中CO2浓度降低，CO2固定量减少，C3含量下降，有机物合成速率明显下降。选项B，蓝藻为原核生物，不含叶绿体。选项C，光合作用和呼吸作用过程中产生的[H]不是同一种物质，其功能也不同，光合作用产生的[H]不能参与线粒体中水的生成。选项D，光合作用产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原，生物体生命活动所需能量主要由呼吸作用提供。 答案　A2．如图①～④表示不同条件下，植物叶肉细胞的CO2转移途径。某小组在密闭玻璃温室中进行植物栽培实验，他们对室内空气中的CO2含量进行24小时监测，并根据数据绘制了如图所示的曲线。下列分析正确的是(忽略土壤微生物代谢活动产生的CO2量)A．①与曲线中a点相符　　　B．②与曲线中b点相符C．③与曲线中c点相符D．④与曲线中d点相符解析　据图分析：①表示呼吸速率大于光合速率，曲线中a点只进行细胞呼吸，故A错误；②表示只进行细胞呼吸，与曲线中a点相符，故B错误；③表示光合速率等于呼吸速率，与曲线中b、c点相符，故C正确；④表示光合速率大于呼吸速率，与曲线bc段相符，故D错误。答案　C考向二　总光合速率、净光合速率与呼吸速率3．(经典易错题)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列相关分析正确的是A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D．两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等解析　光下CO2的消耗量应为CO2吸收量与CO2释放量之和，35℃时消耗量为3.00＋3.50＝6.50,30℃时消耗量为3.50＋3.00＝6.50。图中可见光下25℃时CO2吸收量最大，故25℃时植物积累的有机物的量最多。25℃时，光合作用CO2的消耗量应为3.75＋2.25＝6.00，而30℃、35℃时都为6.50。图中两曲线的交点应表示光合作用积累的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。答案　A4．下图表示某绿色植物的叶肉细胞在其他条件不变且比较适宜时，分别在光照强度为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生量的变化。下列叙述正确的是A．光照强度为a时，叶肉细胞产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质B．光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率C．该植物其他条件不变，一昼夜中保持15h光照强度为c ，其余时间黑暗，该植物能正常生长D．光照强度为d时，细胞要从周围吸收2个单位的二氧化碳解析　光照强度为a时，只有CO2的释放，没有O2产生，所以植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，此时叶肉细胞产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质；光照强度为b时，CO2的释放量是线粒体产生的CO2经细胞内叶绿体光合作用吸收后的剩余部分，O2的产生量是叶绿体真正光合作用所产生的O2，由于CO2的释放量＞0，说明此时呼吸速率大于光合速率；光照强度为c时，没有CO2释放，且O2产生量等于a时CO2的释放量，可判断此时光合速率＝呼吸速率，所以该植物其他条件不变一昼夜中保持15h光照强度为c，其余时间黑暗，一昼夜的有机物积累量＜0，该植物不能正常生长；光照强度为d时，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以净光合速率＝O2产生量－呼吸速率＝8－6＝2，所以细胞要从周围吸收2个单位的CO2。答案　D[满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题5分，共60分)1．下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2解析　黑暗中叶肉细胞只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用，所以A项正确；细胞②中线粒体释放的CO2正好用于叶绿体的光合作用，而叶绿体光合作用释放的O2正好用于线粒体的有氧呼吸，此时光合作用速率等于呼吸作用速率，B项正确；细胞③需要不断从外界吸收CO2，可见光合作用速率大于呼吸作用速率，细胞光合作用利用的CO2为线粒体呼吸释放CO2与从外界吸收CO2之和，C项正确；细胞④需要不断从外界吸收O2，可见其光合作用释放的O2不足以供给线粒体呼吸，所以N1等于m2，D项错误。答案　D2．(2016·乌鲁木齐模拟)如图表示某绿色植物在晴朗的一天中CO2吸收速率的变化，下列有关叙述正确的是A．曲线a～b段上升的主要原因是温度不断升高，使光合作用增强B．曲线b～c段下降的原因是光反应所需的水分不足C．曲线d～f段下降的原因是呼吸作用不断加强D．曲线上a、e点，光合作用的强度与呼吸作用的强度相等解析　由图可知，曲线a～b段上升的主要原因是光照强度不断增强，使光合作用增强，A项错误。曲线b～c段下降的原因是光照过强，植物气孔关闭，导致二氧化碳供应不足，光合作用强度下降，B项错误。曲线d～f 段下降的原因是光照强度下降，光合作用强度下降，C项错误。曲线上a、e点CO2吸收速率为0，即光合作用消耗CO2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等，D项正确。答案　D3．如图甲为25℃时小麦光合作用速率随光照强度变化的曲线，图乙为小麦细胞内光合作用和呼吸作用相关酶的活性与温度的关系，下列说法不正确的是A．A点可代表小麦呼吸作用的强度B．C点时限制光合速率的因素不再是光照强度，很可能是CO2浓度C．光合作用酶的最适温度与呼吸作用酶的最适温度不相同D．当温度从25℃升高到30℃时，B点将左移解析　A点时光照强度为0，小麦只进行呼吸作用，故A点可代表小麦呼吸作用的强度，A项正确。C点为光饱和点，限制因素可能是温度和CO2浓度，由于此时温度为光合作用的最适温度，故限制因素应该是CO2浓度，B项正确。由图乙可知，光合作用的最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃，C项正确。B点时光合速率＝呼吸速率，当温度从25℃升高到30℃时，呼吸速率加快，而光合速率减弱，故只有提高光照强度光合速率才能与呼吸速率相等，B点将右移，D项错误。答案　D4．(2015·蚌埠二模)科学家将离体叶绿体浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能产生ATP(下图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到pH＝4时(下图2)，将其转移到pH＝8的碱性溶液中(下图3)发现ATP合成。下列叙述不合理的是A．光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件B．该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行C．产生ATP的条件是类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质D．叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件解析　题给实验中，没有提及光照，ATP的产生只与类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质有关。答案　A5．(2015·海南单科)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能 B．叶温在36～50℃时，在相同温度时植物甲的净光合速率比植物乙的高C．叶温为25℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D．叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0解析　植物进行光合作用所需能量均来自于太阳能，A正确；叶温在36～50℃时，在相同温度时植物甲的曲线在植物乙曲线上方，所以植物甲的净光合速率比植物乙的高，B正确；叶温为25℃时，植物甲和乙的曲线没有相交，即二者的净光合速率不同，C正确；叶温为35℃时，甲、乙两种植物的净光合速率相同且大于零，所以这两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均大于0，D错误。答案　D6．下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等解析　从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A项错误；光反应过程中产生的ATP用于还原三碳化合物，B项错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C项正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体但不消耗ATP，D项错误。答案　C7．农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如图所示的曲线。据此得出以下结论，你认为合理的是A．光合酶的最适温度高于呼吸酶的最适温度B．该图显示温度高于27.5℃时，植株将呈现“负增长”C．光照越强，该蔬菜新品种的产量越高D．温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25～30℃解析　图示虚线为细胞呼吸强度，实线为“总光合量”而不是“净光合量”，故光合酶的最适温度为27.5℃，应低于呼吸酶的最适温度；该图显示温度为35℃时光合速率与呼吸速率相等，净光合量为0，高于35℃时植物方可呈现“负”增长，27.5℃之后净光合量有所下降，蔬菜产量将降低，栽培温度宜控制在25～30℃之间。答案　D8．(2016·东城区模拟)某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定)，据图分析正确的是 A．图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个B．绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时C．实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱D．实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体解析　图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率，当吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收二氧化碳，此时光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供，即此时呼吸速率与光合速率相等。根据图解可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个，分别在第6、18、30、42小时，A错误；据曲线分析，CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时，B错误；由曲线图看出，前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱，C正确；实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，D错误。答案　C9．(2015·滨州模拟)如图表示温度对某种植物在光照下和黑暗中二氧化碳吸收量和释放量(单位：mg/h)的影响情况。已知除了温度变化之外，其他环境条件(如光照强度等)不变，下列说法正确的是A．根据图中曲线，无法确定呼吸作用的最适温度B．光照下二氧化碳的吸收量表示光合作用所同化的二氧化碳量C．图中a点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等D．环境温度超过25℃时，植物体内有机物的量会减少解析　曲线显示在黑暗中随着温度上升，二氧化碳的释放量在逐渐增加，没有出现最大值，A项正确；植物光合作用同化的二氧化碳量包括光照下二氧化碳的吸收量和呼吸作用释放的二氧化碳量，B项错误；图中a点表示净光合作用强度与呼吸作用强度相等，真正光合作用强度大于呼吸作用强度，C项错误；环境温度超过25℃时，植物体内有机物的量并没有减少，仍在不断积累，D项错误。答案　A10．(2016·广州模拟)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的O2含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的O2含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的O2量约为1.1mgC．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量约为1.8mg解析　丙瓶不透光，生物只能进行细胞呼吸，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质。甲瓶与丙瓶O2量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗的量。丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗部分呼吸作用产生的CO2，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高。乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用O2表示为0.7mg，细胞呼吸的量用O2表示为1.1mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量为1.8mg。答案　C二、非选择题(共40分) 11．(13分)(2015·河北联考)图1表示某绿色植物叶肉细胞中进行的两个相关的生理过程，其中a、b、c表示物质，甲和乙分别表示某种细胞器；图2表示在不同温度下，测定该植物叶片1cm2重量(mg)变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析回答问题：(1)从图1分析，如果物质a为O2，它在细胞器甲的______________(场所)产生，物质c是一种含3个碳原子的化合物，它最可能是________________。H2O在结构乙的产生部位是________________。(2)从图2分析可知，该植物的呼吸速率可表示为________________mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)，实际光合速率可表示为________________mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)。(3)从图2分析，恒定在上述______________℃温度下，维持12小时光照，12小时黑暗，该植物叶片1cm2增重最多，增重了________________mg。解析　(1)由图1可知，甲消耗二氧化碳和水进行光合作用，表示叶绿体；乙表示线粒体，是有氧呼吸的主要场所，a表示氧气，b表示葡萄糖，c表示丙酮酸。如果物质a为O2，它在叶绿体的基粒上产生，物质c是一种含3个碳原子的化合物，为丙酮酸。H2O在线粒体的内膜上产生。(2)从图2分析可知，叶片无光时减少量，即为其呼吸量，为Xmg·cm－2·h－1。实际光合速率为(M＋Y)－(M－X)＋X＝Y＋2Xmg·cm－2·h－1。(3)从图2分析，呼吸量为Xmg·cm－2·h－1，净光合速率为Y＋Xmg·cm－2·h－1，恒定在14℃温度下，维持12小时光照，12小时黑暗，该植物叶片1cm2增重最多，增重了5×12－2×12＝36mg。答案　(1)(叶绿体)基粒(或类囊体)　丙酮酸　(线粒体)内膜　(2)X　Y＋2X　(3)14　3612．(13分)(2015·安庆模拟)“茶宜高山之阴，而喜日阳之早”，安徽盛产茶叶，科技人员为提高茶叶品质和产量，对茶进行了如图所示的有关研究。请据图回答下列问题：(1)植物的光合速率受光照强度、CO2浓度和温度等因素的影响，其中光照强度直接影响光合作用的________________过程，CO2浓度直接影响光合作用的________________过程。(2)如图所示，从8：00开始到10：00左右，净光合速率不断升高并出现第一个高峰。影响的主要环境因素是光照强度逐渐增加、________________、________________等。(3)中午时分，光合速率下降，出现光合“午休”现象。从图中的曲线分析，主要原因是气温升高，植物为减少水分散失，气孔部分关闭，导致__________________________。(4)至下午15：00左右，净光合速率回升出现第二个高峰，但峰值较低，限制的主要因素可能是气温过高、呼吸作用增强、光照减弱以及________________等。(5)某兴趣小组的同学查资料得知茶树喜阴湿环境，他们设想，如在茶园空隙处间行种植一些高秆作物如玉米等，不仅可以增加经济收入，还可能有效缓解茶树的光合“午休”现象。他们欲利用学校的一块正方形茶园进行探究，请完善以下实验：①将该茶园均分为东、西两块，分别标为A组、B组，其中B组为实验组。 ②________________________________________________________________，对两组进行相同的栽培管理。③在玉米生长的不同时期，分别测量A、B两组茶树的________________和胞间CO2浓度。④如果________________________________________________________________，则说明他们的设想是正确的，原因可能是间作玉米能提高________________，降低光照强度和局部温度，提高茶叶的胞间CO2浓度等。解析　(1)光合作用中，光照强度直接影响光合作用的光反应过程，CO2浓度直接影响光合作用的暗反应过程。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度和温度等。(3)炎热夏季中午，气温升高，植物为减少水分散失，气孔部分关闭，导致胞间CO2浓度降低，光合速率下降，这就是植物的光合“午休”现象。(4)炎热夏季午后，光合“午休”结束，植物净光合速率回升出现第二个高峰，但由于气温过高，呼吸作用增强，光照减弱及胞间CO2浓度较低，则净光合速率峰值较低。(5)该实验的自变量是茶树林是否间种玉米，因变量是茶树的净光合速率和胞间CO2浓度。实验组茶树间种适量的玉米，对照组不做任何处理。如果实验组茶树净光合速率和胞间CO2浓度高于对照组，则说明同学们的设想是正确的，原因可能是间作玉米能提高环境空气湿度，降低光照强度和局部温度，提高茶叶的胞间CO2浓度等。答案　(1)光反应　暗反应(2)气温回升　CO2浓度适宜(3)胞间CO2浓度降低(4)胞间CO2浓度较低(5)②A组不处理，B组间种适量的玉米　③净光合速率　④B组的净光合速率和胞间CO2浓度高于A组　环境的空气湿度13．(14分)(2016·烟台模拟)为了探讨某种植物的一些生理特性，科研人员做了一系列的相关实验。如图是在不同光照条件下测定的其光合速率变化情况。请分析回答：(1)从图中a～b段可以看出，限制叶片光合速率的主要环境因素是________________。若其他条件不变，对叶绿素而言，有效辐射的光主要是________________________________。(2)图中c～d对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是________________，i点时叶肉细胞内合成[H]的场所有________________________________。(3)经测定，晴天遮光条件下该植物的CO2释放速率为0.6μmol/(m2·s)，则g点时该植物O2产生速率为________________μmol/(m2·s)。(4)每分子叶绿素含有一个Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等置换。在用该植物的绿叶做“色素的分离与提取”实验时，滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加________________的颜色相似，呈黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色，其原因可能是________________________________________________________________。(5)该植物收获后的果实可采用________________(植物激素)进行催熟。经测定，该植物细胞内DNA、RNA和蛋白质的物质含量比例为1∶3.1∶11，研究者用生长素处理该植物细胞后，细胞内这些物质含量比例变为1∶5.4∶21.7，据此分析，生长素作用于植物细胞的分子机制是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1) 阴天条件下，光照较弱，温度较低，光照强度和温度成为限制叶片光合速率的主要环境因素；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。(2)净光合速率反映植物体内有机物的积累情况，负值表示减少，正值表示增加，c～d时段植物体内有机物总量的变化情况是先减少后增加。i点时有光照，能够进行光合作用，叶肉细胞内合成[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)晴天遮光条件下该植物的CO2释放速率即为呼吸速率，等于氧气吸收速率，则g点时该植物O2产生速率为1＋0.6＝1.6μmol/(m2·s)。(4)提取色素时加入碳酸钙可以防止叶绿素受破坏，不加碳酸钙时色素提取液为黄褐色；铜代叶绿素比叶绿素稳定，所以用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色。(5)乙烯具有促进果实成熟的作用。用生长素处理该植物细胞后，细胞中RNA和蛋白质的含量增加，说明生长素能够促进转录过程。答案　(1)光照强度、温度　蓝紫光和红光(2)增加(或先减少后增加)　细胞质基质、线粒体、叶绿体(3)1.6(4)碳酸钙(CaCO3)　铜代叶绿素比叶绿素稳定(5)乙烯或脱落酸　生长素对细胞内的转录过程有促进作用第3讲　生态系统的结构与能量流动[考纲要求]1．生态系统的结构(Ⅰ)。2.生态系统中能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。考点1　生态系统的结构1．生态系统的组成成分(1)无机环境：即非生物的物质和能量。(2)连线生物群落、成分和地位：【思考】　细菌都属于分解者吗？举例说明。提示　不一定。如硝化细菌能通过化能合成作用将无机物合成为有机物，属于生产者。2．生态系统的成分、营养级级别(连线)3．食物链和食物网营养结构【思考】　该生态系统中不同食物链相互交错形成食物网的原因是什么？提示　①一种植物可被多种植食性动物所食。② 一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。1．正误判断(1)土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者(2014·海南卷)(×)(2)河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统(2012·海南卷)(×)(3)土壤微生物可作为生态系统的分解者(2014·海南卷)(√)(4)有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭，利用鸭控制稻田中的杂草和害虫，鸭粪用作肥料。其中杂草和水稻是生产者(√)(5)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大(×)(6)我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱(×)2．(教材改编题)如图，下列叙述正确的是A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落C．细菌与蝉之间的关系属于竞争D．蛇属于三级消费者解析　图示中包括了非生物的物质和能量(光、CO2等)、生产者(绿色植物)、消费者(蝉等)和分解者(细菌)，它们构成了一个生态系统；蝉是消费者，细菌是分解者，二者之间不能构成竞争关系；蛇属于四级消费者。答案　A1．生态系统的概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是生物圈。2．生态系统的成分生产者消费者分解者营养方式自养异养异养生物种类①进行光合作用的绿色植物、蓝藻等②进行化能合成作用的硝化细菌等①绝大多数动物②营寄生生活的植物(如菟丝子)和细菌、病毒等①营腐生生活的细菌、真菌②腐生动物，如蜣螂、蚯蚓等3.观察下面图示，回答相关问题(1)图示食物网中包含8条食物链。(2)写出图中含营养级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。(3)图中猫头鹰同时占有第三、四、五、六营养级。(4)图中哪些生物属于次级消费者：狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。 (5)写出图示食物网中未包含的生态系统的成分：非生物的物质和能量、分解者。(6)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是：捕食和竞争。(7)由图示可看出，食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。4．食物链、食物网的特点(1)非生物的物质和能量不参与捕食链的组成。(2)食物链一般不超过5个营养级。(3)一种生物不是固定于一条食物链上。(4)食物链(网)是能量流动、物质循环实现的途径。(5)食物链(网)在一定时间内和进化历史上可以发生变化。(6)离基本能源越近的生物(如生产者)，受到被捕食的压力越大，因而，其种类和数量越多，生殖能力越强。(7)食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量来源。(8)取食对象一般选取低营养级生物的原因：所含的能量多，不会因有毒物质大量富集而对生物产生较强的毒害作用。考向一　生态系统的成分和营养结构1．下列有关生态系统成分的叙述，正确的是A．自养生物都属于生产者，都可以进行光合作用，把无机物转变成有机物B．动物都是消费者，其中食草动物为初级消费者C．分解者都是腐生生物，都是生态系统不可缺少的成分D．非生物的物质和能量是指阳光、水分、空气、细菌等解析　自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌不可以进行光合作用，其进行的是化能合成作用；动物不一定都是消费者，如蚯蚓属于分解者；分解者都是腐生生物，都是生态系统不可缺少的成分，它们能将有机物分解成无机物，返回无机环境；非生物的物质和能量主要包括阳光、热能、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。答案　C2．图1表示某草原生态系统的有关成分及其关系，图2为a、b、c三种生物的数量变化关系图，其中有一种为草。下列说法正确的是A．图1中有两条捕食链，狐与鸟之间既存在捕食关系又存在竞争关系B．图1中狐为第三、四营养级，腐生细菌占有第二、三、四、五营养级C．图2中a、b、c三者之间的营养结构是：a→b→cD．图2中a、b、c三者一定不能构成生物群落解析　在图1中有两条捕食链：草→兔→狐及草→昆虫→鸟→狐，狐与鸟之间只存在捕食关系而不存在竞争关系，A错误；图1中腐生细菌为分解者不占有营养级，B错误；由题干信息可知，图2的a、b、c中有一种是草，草是生产者，草的数量增加(减少)，引起其他生物数量都增加(减少)，据此判断c是草，食物链关系是c→b→a，C错误；生物群落包含生产者、分解者、消费者三个方面，a、b、c中没有分解者，三者一定不能构成生物群落，D正确。答案　D 考向二　食物网中生物数量的变化3．(2016·阜阳模拟)某草原生态系统的食物网如图所示，请据图判断下列说法正确的是A．属于次级消费者的是食草鸟、蜘蛛、蟾蜍、猫头鹰B．猫头鹰占有第三、第四、第五、第六共四个营养级C．蜘蛛和蟾蜍只是捕食关系D．如果昆虫突然减少，食草鸟的数目将不发生变化解析　在食物网中，食草鸟属于初级消费者；猫头鹰分别占有第三、第四、第五、第六共四个营养级；蜘蛛和蟾蜍既存在捕食关系，又存在竞争关系；如果昆虫突然减少，食草鸟可从草中获取的能量变多，所以数目会增多。答案　B4．某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图。某个时期，当地居民大量捕杀鼬，导致岛上鼠种群暴发，随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。回答问题：(1)该食物网中，植物中的能量能通过______________条食物链传递给鹰，鹰所处的营养级为______________；兔与人的种间关系是______________。鼠疫杆菌与人的种间关系是______________。(2)通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响______________(填“大于”“小于”或“等于”)鼬对鼠种群数量的影响；大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争______________(填“增强”“不变”或“减弱”)。(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的______________(“生产者”“消费者”或“分解者”)，其体内储存的能量______________(填“能”或“不能”)传递给植物。解析　(1)由图可知，该食物网共有植物→兔→鹰、植物→兔→鼬→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→鼬→鹰4条食物链将植物固定的能量传递给鹰。鹰所处的营养级为第三营养级和第四营养级。图中植物→人、植物→兔→人2条食物链中人与兔之间存在着捕食和竞争关系。鼠疫杆菌是寄生于人体内而存活的。(2)跳蚤寄生于鼠身上，对鼠有害，但不会引起鼠死亡；鼬对鼠的捕食会引起鼠个体的死亡，故通常情况下，鼬对鼠种群的影响更大。大量捕杀鼬后，鼠因缺少天敌而大量繁殖，导致鼠种群暴发，进而导致种内竞争加剧。(3)蘑菇属于生态系统中的分解者，分解动植物的遗体、粪便，释放的能量用于自身生长发育和以热能形式散失，能量是单向流动的，故不能传递给植物。答案　(1)4　第三、第四营养级　捕食、竞争　寄生(2)小于　增强　(3)分解者　不能【技法提炼】　食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析(1)处于食物链的第一营养级生物减少的情况。第一营养级生物数量的减少会导致其他生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级生物是其他生物直接或间接的食物来源。(2)“天敌”减少的情况。“天敌”减少，则被捕食者数量增加。但随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但最终结果比原来数量要大。(3)“中间”营养级生物减少的情况。①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需考虑生产者数量的增加或减少。③ 处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。(4)同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析。①a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。②a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。考点2　生态系统的能量流动1．概念理解2．图解能量流动过程(1)补充图中标号代表的内容甲：生产者　乙：初级消费者　丙：次级消费者　丁：呼吸作用　戊：分解者(2)生态系统所需能量的最终来源是太阳能。(3)能量输入生物群落的途径主要是生产者的光合作用。(4)据图分析食物链中甲营养级能量的去向①通过自身呼吸作用以热能的形式散失。②被下一营养级同化。③残枝败叶、遗体残骸等被分解者分解。④未被利用。3．营养级之间流动过程图解【巧记】　某一营养级能量的摄入量、同化量和粪便量之间的关系：摄入量＝同化量＋粪便量。4．能量流动的特点及意义(1)能量传递效率：是指相邻两个营养级之间同化量的比值。(2)能量流动的特点：单向流动、逐级递减。(3)研究意义①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。1．正误判断(1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能(2014·江苏卷)(×) (2)富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点(2014·江苏卷)(×)(3)在下图南极某海域的食物网中，共有9条食物链，磷虾在不同食物链上都属于同一营养级，硅藻属于生产者，其遭到破坏要比蓝鲸遭到破坏对食物网的影响大(√)(4)下表为生态学家对食物链——“植物→田鼠→鼬”能量流动进行研究的结果[单位是J/(hm2·a)]，则能量从田鼠传递到鼬的效率是3%，田鼠和鼬同化的能量中只有3%～5%用于生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能形式散失(2012·安徽卷)(√)植物田鼠鼬固定的太阳能摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(5)如图为某一生态系统的能量金字塔，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所代表的营养级中，Ⅳ为分解者，E1、E2分别代表太阳能和热能，并且能量可在食物链中循环利用(×)2．大象是植食型动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中可流到蜣螂体内的约为A．0kJ　　　　　　　　　　B．106kJC．2×106kJD．106～2×106kJ解析　由于思维定势，把蜣螂与大象看作食物链中的两个营养级，于是按照10%～20%的传递效率进行计算，从而误选D。蜣螂是从大象粪中获得能量的，这些能量是大象未能吸收利用的能量，不属于大象的同化量。答案　A1．观察下图能量在营养级之间流动过程图解，回答相关问题(1)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。(2)在各营养级中，能量的三个去路：①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被下一营养级生物利用；③被分解者利用。(3)概括能量流动的特点①单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。②逐级递减：相邻两个营养级之间的能量传递效率约为10%～20%。2．写出能量传递效率的计算公式相邻两个营养级的传递效率＝×100%。 3．能量传递的相关“最值”计算(1)如食物链A→B→C→D①已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3，最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3；②已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3，最少能量＝N×(10%)3。(2)在某食物网中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，应遵循以下原则：①知低营养级求高营养级②知高营养级求低营养级【易错警示】　有关能量流动的2个提示(1)能量传递效率≠能量利用率①能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。②能量利用率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。(2)在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。考向一　生态金字塔的分析及应用1．(2014·天津)图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。下列叙述正确的是A．两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系B．两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成C．城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低D．流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能解析　信息传递普遍存在于生态系统中，可调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定，A项正确；营养级是指不同的生物种群，而图a和b中的动、植物的种类不确定，无法判断两图中有几个营养级，B项错误；城市生态系统也具有一定的稳定性，具有自我调节能力，C项错误；图b中人的数量明显多于植物的量，应有外界能量流入，D项错误。答案　A2．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减 C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10000人，则乙能养活500人D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT低解析　对于一个个体来说，其从上一营养级获得能量的多少取决于其摄入量及同化的比例，故A错误；在生态系统中能量的传递效率在10%～20%之间，与营养级高低没有联系，故B错误；假设每个人的能量为a，则甲图中玉米含有的能量为10000a÷10%＝100000a，那么乙能养活的人数为100000a×10%×10%÷a＝1000，故C错误；DDT在食物链中具有富集现象，即营养级越高，体内含有的DDT浓度越大，甲中人处于第二营养级，乙中人处于第三营养级，故D正确。答案　D考向二　能量流动特点及计算3．完成下列有关生态系统中能量流动的问题：(1)在如图所示的食物网中，E是生产者，共含有7.1×109kJ的能量，B生物种群总能量为2.3×108kJ，从理论上计算A最多获得的能量是A．2.84×108kJB．2.38×108kJC．1.41×109kJD．3.05×108kJ(2)在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么猫头鹰若增加20g体重，最少需要消耗植物A．600gB．900gC．1600gD．5600g(3)某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述不正确的是A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B．由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1C．初级消费者摄入的能量为(A2＋B2＋C2＋D2)D．W1＞D1＋D2解析　(1)解题流程如下： (2)设最少需要消耗植物xg，则x＝20×2/5÷(20%)2＋20×2/5÷(20%)2＋20×1/5÷(20%)3＝900(g)。(3)由图可知，W1为生产者固定的太阳能，W1＝A1＋B1＋C1＋D1；D1为初级消费者同化的能量，D1＝A2＋B2＋C2＋D2。答案　(1)B　(2)B　(3)C网控全局规范术语1.生态系统都包含非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四种成分。2.生产者通过光合作用或化能合成作用，把光能或化学能固定在它们制造的有机物中，被生物所利用，因此生产者是生态系统的基石。3.食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统能量流动和物质循环的渠道。4.生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，经食物链和食物网的传递，最终以热能形式散失。5.输入第一营养级能量的四个去向：一部分呼吸消耗以热能形式散失；一部分用于生产者自身生长、发育繁殖、储存于有机物中；一部分随残枝败叶被分解者分解；另一部分则被初级消费者摄入体内流入第二营养级。[真题集训]1．(2015·海南高考)俗话说：“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”。某同学据此设计了一个水池生态系统。下列属于该生态系统第一营养级的是A．小鱼吃的小虾　　　　　B．吃小鱼的大鱼C．泥巴中的藻类D．泥巴中的大肠杆菌解析　本题主要考查生态系统的营养结构中营养级判断等知识。属于生态系统第一营养级的是生产者，藻类可以进行光合作用，属于生产者，C正确；小虾和大鱼都属于消费者，大肠杆菌属于分解者，A、B、D错误。答案　C2．(2015·天津高考)下图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。据图分析，下列叙述正确的是A．甲是生物进化的基本单位B．乙数量达到环境容纳量后不再发生波动 C．丙是由生产者和消费者构成的D．丁多样性的形成受无机环境影响解析　由图可知：甲为个体，乙为种群，丙为群落，丁为生态系统。生物进化的基本单位是种群，A错误；种群数量达到环境容纳量后仍会出现上下波动，B错误；群落包括生产者、消费者和分解者，C错误；生态系统的多样性受无机环境的影响，D正确。答案　D3．(2015·福建高考)下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是A．该食物网中最高营养级为第六营养级B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J·m－2·a－1D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统解析　该食物网中最长的食物链为：浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，最高营养级为第五营养级；该食物网中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(3780＋4200)÷31920×100%＝25%；太阳鱼呼吸作用消耗的能量、流向分解者的能量和未被利用的能量共计1483－126＝1357(J·m－2·a－1)；该食物网中的生物只有生产者和消费者，没有分解者，不能和无机环境构成一个生态系统。答案　B4．(2015·海南高考)关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级解析　本题主要考查生态系统的能量流动等相关知识。能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失过程，A正确；分解者的作用就是将有机物分解成无机物，并从中获取生命活动所需的能量，B正确；生态系统维持正常功能需要不断地输入光能，C正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，部分流向分解者，部分流向下一营养级，D错误。答案　D5．人工湿地生态系统可以净化生活污水(主要含有机物)。(1)人工湿地生态系统的水生植物从上而下分别有芦苇等挺水植物，绿藻等浮游植物，黑藻等沉水植物，形成了该群落的__________结构。其中，芦苇、绿藻、黑藻属于生态系统中的____________成分。(2)该系统中，如果有过量污水流过则不能被充分净化，说明生态系统的____________有一定限度。____________是生态系统自我调节能力的基础。自我调节能力越强的生态系统，其____________稳定性也往往越高。(3)输入该人工湿地的能量有__________和____________。若将其改造为湿地公园，则群落的演替方式为________。(4)保护生物多样性最有效的措施是____________。答案　(1)垂直　生产者(2)自我调节能力有一定的限度(3)太阳能　化学能　次生演替(4)就地保护(答“建立自然保护区”给分)6．(2015·安徽高考)果园可作为一个生态系统进行管理。(1)利用生物防治方法可控制果园害虫种群密度，如用性信息素(E)2壬烯醇诱捕害虫丽金龟，可破坏其种群______________。(2)科研人员对板栗园内的栗瘿蜂和长尾小蜂的数量进行了连续5年的监测，结果见图。据此判断这两个物种的种间关系是____________________。 (3)每年输入果树的能量，一部分被初级消费者摄入，一部分储存于果树的营养器官和生殖器官中，其余能量的去处是_____________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果不对果园土壤进行管理，果树林下将会出现从一年生草本植物为优势，到多年生草本植物为优势，再到草本与灌木混生等阶段的演替。在草本与灌木混生阶段，果园内很少有一年生草本植物生长，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)利用性信息素可诱杀处于繁殖期的雄性个体，破坏种群的性别比例，从而有效降低种群的出生率。(2)长尾小蜂的数量与栗瘿蜂数量的变化曲线符合捕食关系曲线，故可判断两者具有捕食关系。(3)一个营养级(最高营养级除外)能量的去向有：通过呼吸作用以热能形式散失、流入下一营养级、被分解者分解利用、未被利用等。(4)一年生草本植物植株矮小与多年生草本和灌木在竞争阳光和空间时处于劣势，故逐渐被淘汰。答案　(1)性别比例(2)捕食(3)在果树的呼吸作用中以热能形式散失　被分解者分解和未分解的残枝败叶等(4)一年生植物在争夺阳光和空间等竞争中被淘汰[限时检测][满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题6分，共60分)1．以下关于种群、群落和生态系统的描述，正确的是A．群落是生物进化的基本单位B．亚热带生长的常绿阔叶林组成一个种群C．马尾松林地中所有动物构成了生物群落D．生态系统的营养结构是食物链和食物网解析　生物进化的基本单位是种群而不是群落。种群是指生活在同一区域的同种个体的总和，而亚热带生长的常绿阔叶林不是同一物种。群落由一个区域内的全部种群组成。生态系统的营养结构是指食物链和食物网。答案　D2．下图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率解析　流经该生态系统的总能量为桑树通过光合作用所固定的太阳能总量，即a ；生产者桑树所固定的太阳能总量中有一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失，即图中的b，另一部分则储存在生产者体内的有机物中，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，即图中的c；图中d表示蚕同化的能量，a1表示蚕通过呼吸作用散失的热能，如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量；d1/d可以表示第二营养级到第三营养级的能量传递效率。答案　D3．下列有关食物链的说法中，正确的是A．在生态系统中，生物种类越复杂，个体数量越庞大，食物链就越多B．沿着食物链的方向，动物个体越来越大C．食物链的环节数是无限的D．生态系统中引入的生物种类越多，生态系统的抵抗力稳定性越高解析　沿着食物链的方向，动物个体不一定越来越大；营养级之间能量的传递效率约为10%～20%，当一个营养级的能量(或生物量)不足以养活下一个营养级的生物时，这个食物链就自然终止了，一般来说，一个食物链的环节不超过五个；新的物种引入到一个生态系统中，可能会造成生物入侵，从而使生态系统的稳定性遭到破坏，抵抗力稳定性降低。答案　A4．在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入到某一营养级的能量)”、“摄入量”、“同化量”、“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是A．某一营养级生物的摄入量即同化量B．某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分C．输入到某一营养级的能量即该营养级生物的同化量D．相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率解析　输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此，A项错误，C项正确；某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分，B项错误。答案　C5．根据生态系统的结构和功能判断，下列叙述错误的是A．桑基鱼塘生态系统与普通稻田生态系统相比实现了能量多级利用B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量大于生产者所固定的太阳能C．水产养殖业为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少解析　桑基鱼塘生态系统实现了能量的多级利用。人工鱼塘生态系统中由于投放饵料，消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能。食物链越长，能量在流动过程中的损失越多，故水产养殖业应以食物链短的鱼类为养殖对象。根据生物富集作用和能量逐级递减的特点可知，营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少。答案　C6．如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是A．图中A＝D，B＝E，C＝FB．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量C．食物链中能量最少的是分解者所处的营养级D．第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D解析　图中应是A>D，B>E，C>F ；食物链中能量最少的是狼所处的营养级；第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是B/A。答案　B7．如果一只老虎的食物有1/2来自初级消费者，1/2来自次级消费者，假如能量的传递效率为10%，那么该老虎每增加2kg的体重，约消耗植物A．1500kgB．1100kgC．1750kgD．1250kg解析　老虎有1千克来自初级消费者，则消耗初级消费者10千克，消耗次级消费者10千克；则消耗植物为10÷10%＋10÷10%÷10%＝1100千克。故选B。答案　B8．(2016·厦门检测)下图是某生态系统能量流动示意图，相关叙述正确的是A．图中各营养级的生物共形成一条食物链，这是能量流动的渠道B．②与①的比值表示由第一营养级到第二营养级的能量传递效率C．④表示通过呼吸作用释放的能量，可用于生物体的生长、发育和繁殖D．每个营养级的能量输出除③④外，还能流入下一营养级解析　图中各营养级的生物应包含许多种群，故包含许多条食物链并形成复杂的食物网；生物体生长、发育和繁殖所需的能量是生物体同化量的一部分，而不是呼吸作用散失的“热能”；食物链中最高营养级的生物所同化的能量不再流入“下一营养级”。答案　B9．(2015·松原调研)对下列两条食物链的分析正确的是①玉米→人　②玉米→牛→人A．一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级升高而逐级递减C．长期坚持素食可缓解世界粮食短缺问题D．若土壤中含相同浓度的某重金属盐，则②中的人比①中的人重金属积累少解析　虽然“玉米→人”这个能量传递过程中能量损失比“玉米→牛→人”的少，但并不意味着一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多，这还与消耗玉米的多少有关，A错误；能量沿食物链单向流动，传递效率在相邻两个营养级间一般为10%～20%，B错误；坚持素食，食物链短，能量损失少，相同量的食物可以养活更多的人，C正确；若土壤中含相同浓度的某重金属盐，则②中的人比①中的人重金属积累多，重金属盐通过食物链富集，营养级越高，体内重金属盐的含量越高，D错误。答案　C10．如图表示某生态系统一年中CO2的释放和消耗状况。下列有关叙述正确的是注　①生产者呼吸释放量，②分解者呼吸释放量，③消费者呼吸释放量，④生产者光合作用消耗量。A．流经该生态系统的总能量可用④表示B．②的量越小，说明该生态系统施用的有机肥料越多C．该生态系统中消费者同化量的多少可用③表示D．该生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等 解析　④表示生产者光合作用消耗的CO2量，可表示流经该生态系统的总能量；生态系统施用的有机肥料越多，分解者呼吸越旺盛，释放的CO2量越多；生态系统中消费者同化量大于③表示的呼吸量；该生态系统一年中CO2的释放量小于消耗量，这是因为还有一部分能量储存在生物体内。答案　A二、非选择题(共40分)11．(13分)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被损毁达到30%以上。图1为该地区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103kJ/(m2·y)]，图2表示恢复过程中某种群的种群密度对种群的出生率和死亡率的影响。请回答：(1)如图1所示，输入该生态系统的能量主要是______________，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为______________(保留一位小数)。(2)图1中A表示____________________，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是________________。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是____________________。计算可知，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为______________×103kJ/(m2·y)。(4)由图2可知，种群密度在______________点时，种群数量的增长速率最大；在______________点时，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。(5)随着时间的推移，地震损毁的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于____________________演替。解析　(1)生态系统的能量输入有两种方式：输入太阳能和人为输入有机物，由图可知，该生态系统输入的太阳能为3＋14＋70＋23＝110×103kJ/(m2·y)，输入的有机物能量为7×103kJ/(m2·y)，所以输入该生态系统的能量主要是生产者光合作用固定的太阳能；第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14÷110×100%≈12.7%。(2)图1中A表示细胞呼吸(或呼吸作用)，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是有机物中的化学能。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是植被受损，光合作用能力减弱，流入该生态系统的能量减少；补偿能量输入可以减轻植被恢复的压力。从第二营养级流入第三营养级的能量为(14＋2)－(0.5＋4＋9)＝2.5×103kJ/(m2·y)，肉食动物需补偿输入的能量值至少为(0.05＋0.25＋2.1＋5.1)－2.5＝5×103kJ/(m2·y)。(4)由图2可知，种群密度在C点时，种群数量小，增长速率最大；在E点时，种群数量的增长速率为0，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。(5)随着时间的推移，地震损毁的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于群落的次生演替。答案　(1)生产者光合作用固定的太阳能　12.7%(2)细胞呼吸(或呼吸作用)　有机物中的化学能(3)植被受损，流入该生态系统的能量减少；减轻植被恢复的压力　5(4)C　E(5)群落(或次生)12．(13分)(原创改编题)如图是某生态系统的能量流动图解，图中数值的单位为KJ。请分析并回答下列问题： (1)该生态系统的结构包括____________________________________________。(2)生态系统的能量流动指能量的________、________、转化、散失过程；第二营养级流入分解者的能量是______KJ。(3)能量流动逐级递减的原因有：①各营养级生物体内的大量能量被____________；②上个营养级的部分能量________________；③还有少量能量被________利用。(4)该生态系统还处于发展阶段，从能量输入与输出的角度考虑，该生态系统的能量输入________(填“大于”、“等于”或“小于”)输出。(5)如图所示是该生态系统的食物网，若E种群的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是________kJ。解析　(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网)。(2)能量流动指能量的输入、传递、转化和散失过程。第二营养级的同化量为3370kJ，流入下一营养级能量为380kJ，呼吸消耗的能量为1890kJ，故流入分解者的能量为3370－380－1890＝1100kJ。(3)能量流动逐级递减的原因包括各营养级生物体内的大量能量被呼吸作用消耗、部分能量未被下一个营养级利用和部分能量被分解者利用。(4)该生态系统处于发展阶段，故有有机物的储存，输入的能量大于输出的能量。(5)E是第一营养级，而B、C、D都是第二营养级，最多获得能量按最大的传递效率20%计算，E传递给B、C、D的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109kJ，C和D获得的能量为1.16×109－1.6×108＝1×109kJ，故A最多获得1×109×20%＝2×108kJ的能量。答案　(1)生态系统组成成分和营养结构(食物链、食物网)(2)输入　传递　1100(3)呼吸作用消耗　未被下一个营养级利用　分解者(4)大于(5)2×10813.(14分)如图为某生态系统能量流动的过程图解，请据图回答下列问题：(1)图中的箭头　　　　　　　是不应存在的(填序号)。(2)流经该生态系统的总能量是___________________________________________，初级消费者自身生命活动所消耗的能量是　　　　　　　　　　(填序号)。(3)食草动物排出的粪便中仍含有部分能量，这部分能量被分解者所利用的过程应属于箭头　　　　　　　。 (4)图中生物构成的食物链有　　　　　　　个营养级。属于第三营养级的是　　　　　　　(填字母)。(5)图中⑬所指的是　　　　　　　　　　，E代表的成分是　　　　　　　。(6)④中的能量大约只有③中能量的　　　　　　　。(7)生态系统能量流动的特点是___________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)从图解可知E为分解者，生产者不能从分解者中获得能量，故箭头⑪不应存在。(2)流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量①，初级消费者自身呼吸消耗的能量为⑤。(3)食草动物的粪便中残留的能量并未流入初级消费者，仍属于生产者的残体，它被分解者利用的箭头为⑫。(4)食物链一般是捕食链，图中食物链为A→B→C→D，共四个营养级，属于第三营养级的生物为C。(5)⑬为生产者呼吸消耗的能量，E为分解者。(6)④中的能量约为③中能量的10%～20%。(7)生态系统能量流动的特点为单向流动、逐级递减。答案　(1)⑪　(2)①　⑤　(3)⑫　(4)四　C　(5)生产者呼吸消耗的能量　分解者　(6)10%～20%　(7)单向流动、逐级递减第4讲　生态系统的物质循环、信息传递与稳定性[考纲要求]1．生态系统中物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)。2.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。3．生态系统的稳定性(Ⅱ)。4.探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替(实验)。考点1　生态系统的物质循环1．物质循环(1)概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断地循环的过程。(2)循环的物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。(3)特点：全球性、反复利用、循环流动。(4)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。(5)意义：通过能量流动和物质循环，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。2．碳循环(1)无机环境中存在形式：CO2和碳酸盐。(2)生物群落中存在形式：含碳有机物(主要)。(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过呼吸作用和微生物分解实现的。正误判断(1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用(2014·江苏卷)(√)(2)土壤微生物参与生态系统的物质循环(2014·海南卷)(√)(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环(2013·天津卷)(×)(4)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行(√)(5)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环(√)(6)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化(√) 1．观察下面碳循环过程图，回答相关问题图中①光合作用；②呼吸作用；③摄食；④呼吸作用；⑤燃烧；⑥分解作用。(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。(2)碳返回无机环境的途径①生产者、消费者的呼吸作用。②分解者的分解作用实质是呼吸作用。③化学燃料的燃烧作用。(3)分析温室效应产生的原因①化学燃料的大量燃烧，产生CO2。②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。(4)概括物质循环的特点①全球性：物质循环的范围是生物圈。②往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。2．能量流动和物质循环之间的关系项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式以有机物为载体以化学元素形式流动特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)图示【易错警示】　与物质循环有关的2个注意点(1)物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。(2)物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。考向一　生态系统物质循环的特点及应用1．(2016·重庆模拟)如图表示生物圈中碳循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分。下列有关该图的分析正确的是A．图中生态系统中的食物链是A→B→CB．碳从生物群落进入无机环境的途径是③⑤⑦ C．碳循环具有全球性，磷循环不具有全球性D．提高⑥过程有利于维持大气中的碳、氧平衡解析　从图中看出，A为分解者，生态系统中的食物链是B→C；碳从生物群落进入无机环境的途径是③生产者的呼吸作用，⑤分解者的分解作用和⑦消费者的呼吸作用；碳循环具有全球性，磷循环也具有全球性；提高⑥过程使大气中的CO2含量增加，会破坏大气中的碳、氧平衡。答案　B2．(2015·唐山模拟)如图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在生物群落和无机环境之间循环解析　首先需要确定这四种成分，1箭头指向2、3、4可以确定1是生产者，因为生物群落总能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定4为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定3为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生二氧化碳。碳元素在1和4之间是以二氧化碳的形式传递的，在1、2、3之间是以有机物的形式传递的。1是生产者，所含有的有机物最多。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。答案　C【走出误区】　巧辨图形判断参与碳循环的四种成分(1)图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D，确定D为分解者，剩下C为消费者。(2)图2——根据A与C之间是双向箭头判断：A和C一个是生产者，一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。(3)图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。考向二　物质循环与能量流动的关系 3．图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程，图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，下列说法正确的是A．图1中，B位于食物链的第四营养级B．图1中过程1只代表光合作用，2、3、4、5过程是呼吸作用C．在图2的食物链中，②/①的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率D．在图2中③和④是兔同化量的一部分解析　图1中，B为分解者，不属于生态系统的营养结构，A错误；图1中过程1代表光合作用或化能合成作用，2、3、4、5过程是呼吸作用，B错误；在图2的食物链中，②/①的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率，C正确；在图2中③表示兔未同化的能量，④表示兔流向分解者的能量，D错误。答案　C考向三　土壤微生物的分解作用4．为证明土壤微生物对植物遗体的分解作用，某班同学提出了四种实验方案，四种实验方案的共同点是：将同一种树的落叶分成等量的甲、乙两组，实验过程中滴加蒸馏水，使树叶保持湿润。请你判断，下列哪一方案更能说明问题A．甲组放在烧烤过的土壤中，乙组放在自然条件下的土壤中B．甲组灭菌后放在烧烤过的土壤中，乙组放在自然条件下的土壤中C．将树叶灭菌后再分组，甲组放在烧烤过的土壤中，乙组放在自然条件下的土壤中D．将树叶灭菌后再分组，甲组放在烧烤过的土壤中，乙组接种上细菌后放在自然条件下的土壤中解析　因为实验目的是研究土壤微生物对植物遗体的分解作用，所以应杀灭落叶原有的杂菌，并且不能接种其他细菌(也就是控制细菌来自土壤)。答案　C5．(多选)(2013·江苏高考)将江苏某地当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果如图。下列分析合理的是A．秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法B．土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解C．如果将处理开始时间提早30天，则3条曲线的位置将呈现上移趋势D．从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性微生物解析　由图可知，土埋方式下秸秆残留量下降最快，即分解最快，因此秸秆还田后翻耕土埋是利用秸秆的合理方法，A项合理；微生物分解作用的实质是细胞呼吸，土壤中的空气和水分条件有利于细胞呼吸的进行，B项合理；图中纵坐标为秸秆残留量的百分比，因此提前处理，曲线位置不会上移，C项不合理；堆放时氧气相对充足，但残留物的减少速率最慢，可推测好氧性微生物的分解能力弱于厌氧性微生物，D项不合理。答案　AB【知识拓展】　土壤微生物的分解作用 (1)实验原理①土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。②分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速率与环境中的温度、水分等生态因子有关。(2)实验流程案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A杯中加入30mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物是否含微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉考点2　生态系统的信息传递1．概念：是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。2．信息的种类、特点、来源及实例(连线)3．观察信息传递的模型，回答相关问题(1)信息传递的范围：信息传递存在于生态系统各成分之间，包括生物与生物之间的信息传递和生物与无机环境之间的信息传递。(2)信息传递的方向：信息传递通常为双向传递。4．信息传递在生态系统中的作用(1)个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。(2)种群：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。(3)群落和生态系统：信息还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。5．信息传递在农业生产中的应用(1)提高农产品或畜产品的产量。(2)对有害动物进行控制。正误判断(1) 拟水狼珠是稻田中卷叶螟、褐飞虱两种主要害虫的天敌，害虫与拟水狼珠间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定。(2013·四川卷)(√)(2)当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。(2012·山东卷)(√)(3)成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于化学信息。(√)(4)蜘蛛在蜘蛛网上捕食昆虫所利用的信息种类是物理信息。(√)能量流动、物质循环与信息传递的区别与联系项目能量流动物质循环信息传递特点单向流动、逐级递减循环流动、反复利用往往是双向的范围生态系统中各营养级生物圈生物之间，生物与无机环境之间途径食物链和食物网多种地位生态系统的动力生态系统的基础决定能量流动和物质循环的方向和状态联系同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体【易错警示】　与信息传递有关的4个注意事项(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果通过行为传递信息给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递信息给对方，则属于物理信息。(2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)，则属于物理信息；若通过特殊的动作(突然飞起)，则属于行为信息。(3)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。(4)若涉及化学物质挥发性这一特点，则判断为化学信息。考向一　生态系统信息传递类型及作用1．萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信号；某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物，如将这类物质在作物播种前施入土中，就可以使休眠孢子提前发芽，使其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用A．物理信息；行为信息；行为信息B．物理信息；行为信息；化学信息C．行为信息；行为信息；化学信息D．物理信息；物理信息；行为信息解析　光属于物理信息，翅膀的扇动属于行为信息，而分泌的化合物属于化学信息。答案　B2．下列有关信息传递的说法错误的是A．动物园内，雌孔雀看到正在开屏的雄孔雀停止进食是行为信息，小朋友看到孔雀漂亮的羽毛欢呼起来是物理信息B．胰岛B细胞释放胰岛素，胰岛素作用于肝脏细胞，促进肝糖原的合成，胰岛素属于生态系统的化学信息C．鹿总是随着秋天短日照的到来而进入生殖期，它们在秋天交配刚好能使它们的幼仔在春天条件最有利时出生，说明生物种群的繁衍，离不开信息的传递D．生态系统的信息传递是生态系统实现反馈调节的前提解析　孔雀开屏是雄孔雀的求偶行为，雌孔雀对此行为作出反应，停止了进食；小朋友看到的是开屏后孔雀漂亮的羽毛，是对颜色的反应，属于物理信息。生态系统的信息传递存在于生物与生物之间以及生物与无机环境之间，生物体内部的信息传递不能称为生态系统的信息传递。短日照属于物理信息，短日照促进鹿的性腺发育，可见日照长短对生物的繁殖有很大的影响。实现反馈调节，离不开信息传递。 答案　B【技法提炼】　判断生态系统信息传递种类的方法(1)从信息传播的途径判断。如涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。(2)从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。考向二　生态系统信息传递在生产中的应用3．生态系统中信息的传递方式多种多样，如毒蜂身上斑斓的花纹；地甫鸟发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀向雌鸟发出信号；迅速将一只椿象杀死，尽管做得干净无声，但还是引起了其他椿象的逃跑。下列相关说法错误的是A．以上信息分别属于物理信息、行为信息和化学信息B．生态系统中信息是由生物发出并相互传递而发挥作用的C．种间关系的调节和种群的繁衍等离不开信息的传递D．信息传递有利于维持生态系统的稳定解析　生态系统中信息的种类有物理信息、化学信息和行为信息。由题干信息可知，毒蜂身上斑斓的花纹属于物理信息；雄鸟扇动翅膀发出信号属于行为信息；一只椿象无声被杀死仍会引起其他椿象逃跑属于化学信息，A正确。生态系统中物理信息可来自无机环境，如光、湿度、磁力等，也可来自生物，如颜色、形状等，B错误。在个体水平上，信息传递有利于生命活动的正常进行；在种群水平上，信息传递有利于种群的繁衍；另外，信息传递有利于调节种间关系，以维持生态系统的稳定，C、D正确。答案　B考点3　生态系统的稳定性1．概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。2．原因：生态系统具有一定的自我调节能力。3．调节基础：负反馈调节。4．特点：调节能力有一定的限度。5．生态系统的稳定性(1)生态系统稳定性的种类(连线)(2)提高措施①控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。【思考】　如果一个生态系统的抵抗力稳定性很低，其恢复力稳定性是否一定很高？提示　不一定，如北极苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。1．正误判断(1)在菌根形成率低的某高寒草甸试验区进行菌根真菌接种，提高了该试验区生态系统的稳定性，其原因是物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高(2013·天津卷)(√)(2) 某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节(2012·浙江卷)(×)(3)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高(√)(4)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强(×)2．反馈调节实例模型对比分析(1)类型：属于正反馈调节的是实例一，属于负反馈调节的是实例二。(2)调节方式：实例一进一步增强效应，实例二抑制或减弱效应。(3)调节结果：实例一使生态系统远离平衡状态，实例二使生态系统达到并保持平衡状态。(4)举例归类：①血液凝固　②体温调节　③排尿排便　④血糖调节　⑤胎儿分娩　⑥甲状腺激素分泌调节　⑦生态系统中害虫数量与食虫鸟数量平衡1．生态系统稳定性的具体表现(1)由下面的图示可得出生态系统在结构上相对稳定。(2)生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡，可得出生态系统在功能上相对稳定。2．生态系统的自我调节能力(1)完善调节实例①河流②森林 (2)由以上图示看出：生态系统自我调节的基础是负反馈调节，在生态系统中普遍存在。3．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持原状(不受损害)的能力生态系统破坏后，恢复到原状的能力核心抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状联系①二者都源于生态系统具有自我调节能力，且这种能力是有一定限度的②二者同时存在，共同维持生态系统的相对稳定③同一生态系统的两种稳定性通常呈负相关关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然(如图)。但也有特殊情况，如热带雨林生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很强，而北极苔原生态系统的两种稳定性都很弱。4.生态系统抵抗力稳定性与自我调节能力的大小关系【易错警示】　与生态系统稳定性有关的6个易错点(1)对于极地苔原(冻原)，由于物种组分单一、结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。(2)生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。(3)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。(4)负反馈调节并非破坏生态系统的稳定性，而是使最初发生的那种变化向相反方向发展，使生态系统达到并保持相对稳定。(5)任何生态系统(包括生物圈)的自我调节能力都是有一定限度的，只是大小不同而已。(6)强调“×××生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性，因为二者一般呈负相关。考向　生态系统稳定性的调节、判断和应用1．(2015·福建模拟)为探究废水污染对农田土壤动物类群的影响，在距受污染河流同侧不同距离的农田进行调查，结果如表所示。下列叙述错误的是离污染河流的距离(km)0.10.51.02.04.0动物种群数(种·m－3)2023375058动物个体总数(个·m－3)36566575019832490A.在调查点中间段的农田恢复力稳定性最强B．土壤污染物浓度越高，动物类群的丰富度越小C．受污染的农田土壤中仍存在动物，说明该生态系统具有一定的抵抗力稳定性D．水污染会降低土壤动物的种群数和个体总数解析　由表中信息可知，随着离污染河流距离的增加，污染程度降低，动物种群数和个体总数均呈现增加趋势，抵抗力稳定性越强，恢复力稳定性越弱，A错误；由表中信息可知，离污染河流的距离越近，土壤污染物浓度越高，动物种群数越少，动物类群的丰富度越小，B 正确；受污染的农田土壤中仍存在动物，说明该生态系统具有一定的抵抗力稳定性，C正确；由表中信息可知，离污染河流的距离越近，农田土壤动物的种群数和个体总数越少，说明水污染会降低土壤动物的种群数和个体总数，D正确。答案　A2．(组合改编题)如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列说法错误的是A．在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力B．在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高C．S2所代表的面积越大，生态系统的恢复力稳定性越高D．S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高解析　由于生态系统具有一定的自我调节能力，因此，生态系统具有一定的稳定性，A正确；生态系统的抵抗力稳定性越高，受到干扰后，曲线偏离正常范围的时间越晚，幅度越小，B正确；生态系统的恢复力稳定性越高，受到干扰后曲线回到正常范围的时间越短，曲线围成的面积S2越小，C错误；读图可知，S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高，D正确。答案　C考点4　设计并制作生态缸，观察其稳定性1．实验原理(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。(2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。(4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中能获得充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。2．实验流程 【特别提醒】设计要求相关分析生态缸必须是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定生态缸的材料必须透明为光合作用提供光能；便于观察生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间便于操作；缸内储备一定量的空气考向　实验分析1．为观察生态系统的稳定性，设计4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。生态系统组成光水草藻类浮游动物小鱼泥沙生态瓶编号甲＋＋＋＋－＋乙－＋＋＋－＋丙＋＋＋＋－－丁＋＋＋＋＋＋注　“＋”表示有，“－”表示无。请回答以下问题：(1)乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为________________，原因是____________________。 (2)丙瓶比甲瓶有较多的有机物，原因是____________________________________________________________________________________________________________。(3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量____________________，原因是_________________________________________________________________________________________。(4)根据观测结果，得出结论：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)乙瓶缺少光，藻类的种群密度将减小。(2)丙瓶与甲瓶相比缺少泥沙，即缺少分解者，无法将更多的有机物进行分解，所以有机物会大量积累。(3)丁瓶与甲瓶的条件相比惟一区别是丁瓶中含有小鱼，因为小鱼进行呼吸要消耗部分氧气，所以丁瓶中氧气含量较低。(4)生态瓶的稳定性取决于该生态系统生物种类和数量的合理搭配。在光照条件下，水草、藻类作为生产者进行光合作用，消耗水中的二氧化碳，释放出氧气，同时将无机物转化成有机物，为消费者——浮游动物和小鱼提供氧气和食物，泥沙中含有微生物——分解者，可将水中的有机物分解成无机物，实现瓶内的物质循环。答案　(1)减小　缺乏光照，生产者无法进行光合作用(2)没有微生物的分解作用(3)少　小鱼呼吸要消耗部分氧气(4)①生产者和分解者是生态系统的重要组成成分②光照是维持该生态系统长期稳定的必要条件2．某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如下图所示)。下列说法中错误的是A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中解析　甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多。答案　A 网控全局规范术语1.组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，即生态系统的物质循环，具有全球性和循环流动的特点。2.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。3.信息传递在生态系统中的作用有：①生命活动的正常进行离不开信息的作用；②生物种群的繁衍离不开信息的传递；③调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。4.信息传递在农业生产中的应用有两个方面：一是提高农产品或畜产品的产量；二是对有害动物进行控制。5.生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力，该能力的基础是负反馈调节6.生态系统抵抗干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力叫抵抗力稳定性；在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力叫恢复力稳定性。7.一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。[真题集训]1．(2015·江苏高考)下列关于种群、群落和生态系统的叙述。正确的是A．五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度B．就食性而言，杂食性鸟类的数量波动小于其他食性的鸟类C．就生态系统结构而言，生态瓶的稳定性取决于物种数D．变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息解析　蜘蛛种群密度的调查适于使用标志重捕法，五点取样法属于样方法，A错误；杂食性鸟类由于食物范围广，受环境影响较小，其数量波动小于其他食性的鸟类，B正确；就生态系统结构而言，生态瓶的稳定性主要取决于生产者、消费者和分解者的合理搭配，并非物种数目越多越稳定，C错误；变色龙的体色变化是基于和环境同步，并非向同类传递行为信息，D错误。答案　B2．(2015·新课标全国卷Ⅱ)下列有关生态系统的叙述，错误的是A．生态系统的组成成分中含有非生物成分B．生态系统相对稳定时无能量输入和散失C．生态系统维持相对稳定离不开信息传递D．负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定解析　生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分，A项不符合题意；生态系统相对稳定时，仍有能量的输入和散失，B项符合题意；信息传递能调节生物的种间关系，以维持生态系统的相对稳定，C项不符合题意；负反馈调节使生态系统达到和保持相对稳定的状态，D项不符合题意。答案　B3．(2015·重庆高考)欧洲兔曾被无意携入澳洲大草原，对袋鼠等本地生物造成极大威胁。据题图回答下列问题： (1)0(起始年)→a年，欧洲兔种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。若起始年种群数量为24只，则a年种群数量Na＝______________；若不加以防治，将导致该草原生态系统的______________锐减。(2)a年引入狐狸防治兔灾。据a→b年欧洲兔和袋鼠数量的变化推测：狐狸和袋鼠的种间关系为________________。(3)c年控制狐狸数量，并引入仅对欧洲兔致命的黏液瘤病毒后，草原生态系统逐渐恢复稳定。这体现了生态系统具有自我调节能力。其调节方式是____________________。(4)d年后，欧洲兔种群数量回升，最可能的原因是____________________。解析　本题主要考查了种群“J”型增长的数学模型、生态系统稳态、种间关系、生态系统的负反馈调节、定向选择与生物进化等知识。(1)依据公式：Na＝N0·λt，Na＝24，t＝a，故a年种群数量Na＝24λa。若不对欧洲兔加以防治，随着欧洲兔数量的剧增，将会破坏草原生态系统的稳定性，导致草原生态系统的生物多样性锐减。(2)分析题图可知，在a年时，引入狐狸防治兔灾，欧洲兔种群数量得到有效控制，缓解了袋鼠的竞争压力，但袋鼠的种群数量仍为下降趋势，由此推测狐狸与袋鼠之间为捕食关系。(3)欧洲兔数量剧增，生态平衡被破坏，引入黏液瘤病毒，欧洲兔数量锐减，生态系统恢复平衡，这种调节方式应为负反馈调节。(4)黏液瘤病毒作为环境因素，对欧洲兔进行定向选择，使欧洲兔向着对黏液瘤病毒抗性增强的方向进化发展。答案　(1)24λa　生物多样性(2)捕食(3)负反馈调节(4)欧洲兔对黏液瘤病毒的抗性增强4．(2014·山东高考)6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。(1)根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于______________点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值______________(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。(2)海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的____________结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，该过程称为____________。(3)图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中______________和______________(填字母)在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为______________。(4)海洋会受到石油、工业废水、生活污水等污染。如果污染超过海洋生态系统的____________________，海洋生态系统就很难恢复到原来的状态。解析　(1)图甲中b点时种群增长速率最大，要获得最大持续捕捞量，应使种群维持最大的增长速率，故捕捞后的数量应处于b点。利用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，依据计算公式可知种群数量＝(第一次捕获数×第二次捕获数)÷ 第二次捕获的标记数，如果被标记的个体更容易被捕食，则会使第二次捕获的标记数下降，因此计算得出的估计值会偏高。(2)海洋鱼类生活在不同的水层，体现了生物群落的垂直结构。新建码头的桩柱表面原来没有生物存在，后来依次出现了不同的生物群落，该过程为群落的初生演替。(3)A可以固定太阳能，为生产者，A、C、D的能量均能流向B，则B为分解者，D为初级消费者，C为次级消费者。其中A通过光合作用固定二氧化碳，使碳从无机环境中进入生物群落中，B通过分解作用将生物群落中的有机物分解成二氧化碳归还到无机环境中，故两者在碳循环中起着关键作用。第一营养级的同化量是7.5×106J/(m2·a)，第二营养级的同化量是1.5×106J/(m2·a)，故两者之间的传递效率是(1.5×106)÷(7.5×106)×100%＝20%。(4)污染超过海洋生态系统的自我调节能力或自净能力，生态系统难以维持原有的结构和功能，从而难以恢复到原来的状态。答案　(1)b　偏高　(2)垂直　(群落的)演替(或初生演替)　(3)A　B(注：两空可颠倒)　20%　(4)自我调节能力(或自净能力)[限时检测][满分100分；限时45分钟]一、选择题(每小题6分，共60分)1．下列有关生态系统的信息传递和稳定性的描述，正确的是A．信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定B．在信息传递过程中，不会有物质和能量的消耗C．生态系统抵抗力稳定性越强则恢复力稳定性也会越强D．恢复力稳定性与营养结构呈正相关解析　选项A，生态系统内发生的信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。选项B，生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递，三者密切联系，所以在信息传递过程中，伴随着物质和能量的消耗。选项C，一般情况下，生态系统抵抗力稳定性越强则恢复力稳定性会越弱。选项D，恢复力稳定性与营养结构呈负相关，生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越大，恢复力稳定性就越小；营养结构越简单，抵抗力稳定性就越小，恢复力稳定性就越大。答案　A2．某地的一个生态种植养殖大棚里，水底养螃蟹，水面漂浮着无土栽培的某种蔬菜，而水面上方，黄瓜藤枝枝蔓蔓。蔬菜和黄瓜生长所需的肥料就来自螃蟹的排泄物。同时，大棚里种了一种特殊的辣椒，能起到驱虫的作用。下列相关叙述正确的是A．只需输入太阳能即可维持该生态系统的稳定B．特殊辣椒的驱虫作用依赖于生态系统的信息传递C．蔬菜和黄瓜从螃蟹的排泄物中获得养分，所以蔬菜和黄瓜也可作为分解者D．该生态系统中螃蟹、蔬菜、黄瓜构成了生物群落，体现了群落的垂直结构解析　该生态系统是农业生态系统，人的作用很关键，故A错误；螃蟹排泄物中的有机物必须先被分解者分解成无机物，才能被蔬菜和黄瓜利用，故C错误；群落是指在一定区域内所有生物的总和，在该生态系统中不止包含螃蟹、蔬菜、黄瓜这三种生物，故D错误；辣椒的驱虫作用显然是利用生态系统中的信息传递实现的，故B正确。答案　B3．(2016·西城一模)有一种生活在热带的果蚁。将自己含有蛋白酶的排泄物排在收集来的落叶上，用这些落叶来培养真菌，然后以腐叶作为自己的食物来源。下列分析不正确的是A．真菌分泌的纤维素酶能促进落叶中纤维素的分解B．果蚁与真菌之间的共生关系是长期协同进化的结果C．果蚁和真菌都是分解者，共同促进碳、氮元素的循环D．果蚁从落叶中同化的能量可通过食物残渣传递给真菌解析　果蚁排出的含有蛋白酶的排泄物(即粪便)不属于果蚁同化的能量，D错误。答案　D4．物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的基本功能，下列有关叙述不正确的是A．在捕食链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同 B．生态系统中的能量可促使物质不断在生物群落和无机环境之间循环往返C．植物可以通过光合作用和呼吸作用参与生态系统中的碳循环D．生物之间的捕食离不开信息传递解析　在捕食链中，植物、植食动物和肉食动物获得能量的方式及能量的用途是不相同的；生态系统中的能量可促使物质不断在生物群落和无机环境之间循环往返；植物可以通过光合作用和呼吸作用参与生态系统中的碳循环；生物之间的捕食离不开信息传递。答案　A5．下图是某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量变化关系的示意图(图中不同阴影的面积表示不同比例尺下的个体数量)。下列叙述错误的是A．此生态系统可能存在的食物链为植物→旅鼠→旅鼠的天敌B．在被标记的旅鼠部分被捕食后，用标记重捕法估算的旅鼠种群密度将偏低C．数量激增后，旅鼠会出现“自杀”行为，反映了该生态系统的自动调节功能D．此生态系统三种生物的种群数量围绕各自的K值上下波动解析　根据植物、旅鼠和旅鼠的天敌数量上的关联及变化规律，判断三者之间可构成捕食关系，因此可能存在食物链植物→旅鼠→旅鼠的天敌这一食物链，A正确；若标记的旅鼠部分被捕食，用标记重捕法估算的旅鼠种群密度将会偏高，B不正确；旅鼠自动调节密度的行为对于维持该生态系统的平衡具有重要意义，属于生态系统的自动调节功能，C正确；此生态系统系统中三种生物相互制约，数量呈现周期性波动，D正确。答案　B6．下图表示某森林生态系统一年内CO2消耗量与释放量的情况，其中甲表示该生态系统消费者呼吸作用CO2释放量，乙表示分解者呼吸作用CO2释放量，丙表示生产者呼吸作用CO2释放量，丁表示生产者光合作用及化能合成作用CO2消耗量，下列叙述不正确的是A．碳循环在甲、乙、丙构成的生物群落内部是以含碳有机物的形式双向传递B．流经该生态系统的总能量可用丁来表示C．人工生态系统中CO2的消耗量与释放量关系往往不符合上图D．根据图示关系可推测该森林生态系统的抵抗力稳定性正在上升解析　碳循环在甲、乙、丙构成的生物群落内部是以含碳有机物的形式单向传递，A错误；流经该生态系统的总能量是生产者固定的总能量，可以用丁来表示，B正确；人工生态系统由于存在较多的人工调节，物质和能量较多的流向对人类有益部分，因此人工生态系统中CO2的消耗量与释放量关系往往不符合图，C正确；流经该生态系统的总能量大于各个营养级的呼吸消耗量，所以适宜物种生存，物种丰富度会增加，因此该森林生态系统的抵抗力稳定性正在上升，D正确。答案　A7．(2015·安庆模拟)下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是A．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础B．自我调节能力越强的生态系统其恢复力稳定性往往就越强C．不同生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性基本相同D．提高生态系统稳定性，就是要禁止对生态系统的干扰和利用解析　 一般情况下，抵抗力稳定性和恢复力稳定性呈负相关；负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础；自我调节能力越强的生态系统其恢复力稳定性越弱；提高生态系统稳定性，要控制对生态系统干扰的程度，不应超过生态系统的自我调节能力，而不是禁止对生态系统的利用。答案　A8．科研人员对某农田在不同时期分别用不同方法进行害虫防治，同时调查害虫种群数量变化，结果如下图。下列叙述正确的是A．施用农药诱发害虫产生抗农药基因突变B．害虫与蜘蛛种群之间存在负反馈调节C．引入蜘蛛会定向改变害虫种群抗农药基因频率D．该农田生态系统自我调节能力保持稳定不变解析　害虫的抗农药基因突变在使用农药之间就已经发生，农药只能将具有抗药性的个体选择出来，A错误；在引入蜘蛛之前，害虫的种群数量不断增加，引入蜘蛛之后，害虫种群数量减少，说明害虫与蜘蛛种群之间存在负反馈调节，B正确；引入蜘蛛能改变害虫种群的个体数量，但不能改变基因频率，自然选择能定向改变种群的基因频率，C错误；引入蜘蛛后，生物多样性增加，生态系统的稳定性增强，D错误。答案　B9．(2016·石家庄预考)下图表示某生态系统中甲、乙两种群在一段时间内的数量变化情况。下列有关叙述错误的是A．甲乙两种群间为捕食关系B．M时乙种群的出生率大于死亡率C．两种群的数量变化说明了信息传递是双向的D．两种种群数量波动的幅度减小说明了该生态系统正在衰退解析　该图形是典型的捕食曲线，甲为被捕食者，乙为捕食者；M点乙种群数量在增加，出生率大于死亡率；捕食关系中两种群数量的变化能够体现信息传递的双向性；两种群数量的波动幅度减小说明生态系统趋于稳定。答案　D10．如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是A．该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构B．生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在C．为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中D．在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定解析　虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误。答案　B 二、非选择题(共40分)11．(13分)图Ⅰ为某生态系统的碳循环示意图，图Ⅱ为该生态系统中部分生物构成的食物网，回答下列有关的问题。(1)图Ⅰ中构成生物群落的是______________，与CO2从无机环境进入生物群落有关的生理活动主要是[　　]______________。其中①过程表示________________________作用，大气中CO2的来源除了图中所示之外，还可来自于____________________。(2)图Ⅱ中有______________条食物链，处于最高营养级的是______________。丙和丁的关系是______________。该食物网中，若生产者固定的总能量为1×108kJ，能量传递效率按10%～20%计算，则最高营养级至少能获得______________kJ的能量。(3)一只羊在一年内吃了100kg的草，排出20kg的粪，长了10kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是________。A．该羊一年的同化量是80kgB．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10%C．20kg的粪属于羊未同化的能量D．该羊一年的呼吸量是70kg解析　(1)生物群落包括生产者(A)、消费者(D、E)和分解者(B)；大气中CO2除来自生物的呼吸作用外，还可来自化学燃料的燃烧。(2)最高营养级戊从最长食物链(甲→乙→丁→丙→戊)，并且按10%传递效率计算获得的能量最少，即1×108×(10%)4＝1×104(kJ)。(3)羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80(kg)。粪便中的能量是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。答案　(1)ABDE　[④]光合作用　分解者的分解　化学燃料的燃烧　(2)4　戊　捕食和竞争　104　(3)B12．(13分)硫循环是物质循环的重要内容，图1是生物圈硫循环简图，请回答下列问题：(1)近年来，我国频繁发生雾霾天气，雾霾的主要成分有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物，与汽车尾气成分相近。从物质循环的层面看，雾霾的主要原因是硫循环失衡，据图1推测，失衡的主要原因是______________。如何缓解硫循环失衡成为中国目前比较紧迫的问题，请你在群落的层面上给出一种合理措施：____________________。(2)图2为某生态系统的营养结构。若蛇的食物9/10来自鼠，1/10来自蛙。则理论上，蛇每增加1kg重量，至少消耗植物______________kg。向图2中引入食虫鸟，而蛇可以捕食该种鸟，则该生态系统的自我调节能力将会______________ 。蛙的视觉对飞行中的昆虫更敏感，蛙捕食飞虫利用的主要信息属于______________信息。二十世纪八十年代，域外物种微甘菊进入该地区并快速增长，则该地区生物多样性将会______________。(3)某同学用标志重捕法调查图2生态系统中某种鼠的种群密度，得到的结果为：N只/km2。鼠记忆力较强，同种方法被二次捕获的概率减小，由此推断，该同学的调查结果与真实值相比______________(填偏大、相等、偏小)。图3是该同学调查鼠的种群密度时记录的该种鼠的年龄分布图(注：图形面积表示个体总数)，由此图推测该时间该地该鼠的种群年龄组成属于______________型。图3解析　(1)结合图1所示的生物圈硫循环示意图，硫循环失衡是因为生物群落向大气中排放的含硫化合物量远超过从大气中进入生物群落的量，因雾霾的成分与汽车尾气成分相近，可知主要原、因是化石燃料的燃烧导致短期内大量硫进入大气中。缓解硫失衡可通过减少化石燃料燃烧和种植吸收SO2的植物，促进SO2的吸收过程等方法，后者属于群落层面。(2)消耗植物量最少，用最大能量传递效率20%计算。在食物链：植物→鼠→蛇中，蛇增加1kg重量，最少消耗植物量为：1×9/10÷20%÷20%＝22.5(kg)；在食物链：植物→昆虫→蛙→蛇中，蛇增加1kg重量，最少消耗植物量为：1×1/10÷20%÷20%÷20%＝12.5(kg)，消耗植物量共35kg。动植物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的自我调节能力越大，故引入食虫鸟，该生态系统自我调节能力会增强。昆虫飞行是一种行为，蛙捕食飞虫利用的信息为行为信息。外来物种入侵，会导致当地的很多原有物种在竞争中失败而灭绝，使该地区生物多样性降低。(3)假设用a表示第一次捕获并作以标记量，b表示第二次捕获的带有标记的数量，c代表第二次捕获量，则：N＝a×c/b，b的值减小，可推知N的值比真实值偏大。图3所示老龄个体比幼龄个体数量多，该种群年龄组成为衰退型。答案　(1)化石燃料过量燃烧　大量种植可吸收SO2的植物(2)35　增强　物理　降低(3)偏大　衰退13．(14分)下图甲为北极冻原生态系统中部分生物构成的食物网。图乙虚线方框内表示一个生态系统，箭头表示该生态系统能量流动的一般性模型。请据图回答：(1)图甲中共有______________条食物链，北极狐占有______________个营养级。(2)北极地区的动物在不同季节一般都有换羽(毛)的习性，这是它们受到______________(填“物理”、“化学”或“行为”)信息的影响而产生的适应性生理特征，是长期______________的结果。(3)与森林生态系统相比，冻原生态系统抵抗力稳定性要低，因为冻原生态系统______________。(4)图乙中C代表生态系统成分中的______________。(5)下表表示图乙生态系统在一年中的能量流动情况。同化总量(×106J)现存个体中的能量(×106J)呼吸消耗量(×106J)A900200590B1001564 C15213D18610分析上表可知，流入该生态系统的总能量为____________×106J，从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为______________。从能量输入和输出来看，该生态系统中生物体内的总能量是______________(填“增加”、“减少”或“不变”)的。解析　(1)食物链只包括生产者和消费者，图甲中共有5条食物链，北极狐占有第二和第三两个营养级。(2)不同季节中，光照时间不同，因而北极动物换羽(毛)的习性是它们受到光照这种物理信息的影响而产生的适应性生理特征，这是生物在长期进化过程中自然选择的结果。(3)北极冻原生态系统中由于环境恶劣，生物种类较少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低。(4)根据乙图可知，A为生产者，B、D为消费者，C为分解者。(5)据表可知，在该生态系统中，A的同化量最高，应为生产者，其同化量为流经该生态系统的总能量，即900×106J；第二营养级(B)的同化量为100×106J，第三营养级(D)的同化量为18×106J，则从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为18×106/100×106＝18%；该生态系统中，能量输入为900×106J，能量输出为(590＋64＋13＋10)×106J＝677×106J，因而该生态系统中生物体内的总能量是增加的。答案　(1)5　两　(2)物理　自然选择　(3)动植物种类少，营养结构简单　(4)分解者　(5)900　18%　增加