2018高中生物學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí) 第5講 細胞的能量供應(yīng)和利用學(xué)案

第 5講 細胞的能量供應(yīng)和利用一、酶（1）酶的本質(zhì)、特性和作用（A）【酶的本質(zhì)】：酶是由活細胞產(chǎn)生的具有催化活性的有機物，其中大部分是蛋白質(zhì)、少量是RNA【酶的特性】：1、酶具有高效性 2、酶具有專一性3、酶的作用條件比較溫和【小結(jié)】驗證酶的高效性一般用酶與無機催化劑進行比較；驗證酶的專一性可采用底物相 同酶不同或酶相同底物不同的思路進行。（2）影響酶活性的因素（B）溫度和 PH 值偏高或偏低，酶活性都會明顯降低。在最適宜的溫度和 PH 值條件下，酶的活 性最高。 過酸、過堿或溫度過高，酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，能使蛋白質(zhì)變性失活，不可恢復(fù)。 低溫使酶活性降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜的溫度條件下酶的活性可以恢復(fù)。 酶的濃度和底物濃度也會影響化學(xué)反應(yīng)速度，但是不影響酶的活性。二、解釋 ATP 在能量代謝中的作用1、（了解）說出 ATP 的分子特點元素組成：ATP 由 C 、H、O、N、P 五種元素組成 結(jié)構(gòu)特點：ATP 中文名稱叫三磷酸腺苷，結(jié)構(gòu)簡式 AP PP，其中 A 代表腺苷，P 代表磷酸基團，代表高能磷 酸鍵。水解時遠離 A 的磷酸鍵線斷裂作用：新陳代謝所需能量的直接來源，ATP 在細胞內(nèi)含量很少，但在細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化速度很快。2、（理解）ATP 和 ADP 相互轉(zhuǎn)化的過程和意義：ATP 與 ADP 的相互轉(zhuǎn)化 ATP 酶 ADP + Pi + 能量（1molATP 水解釋放 30.54KJ 能量）10ADP+Pi+能量酶ATP這個過程儲存能量ATP酶ADP+Pi+能量這個過程釋放能量方向從左到右時能量代表釋放的能量，用于一切生命活動。方向從右到左時能量代表轉(zhuǎn)移的能量，動物中為呼吸作用轉(zhuǎn)移的能量。植物中來自光合作 用和呼吸作用。注：在 ATP 和 ADP 轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)是可逆，能量是不可逆的意義：能量通過 ATP 分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通，ATP 是細胞里的能量流通的能量通貨3、（理解）說明 ATP 的利用ATP 的水解過程中釋放出能量，這些能量被各項吸能反應(yīng)所用，如肌肉收縮、細胞分裂、主 動運輸?shù)?，所?ATP 的水解總伴隨著吸能反應(yīng)。 放能反應(yīng)在進行的過程中釋放出能量，可為 ATP 的合成提供能量，故 ATP 的合成總伴隨著 放能反應(yīng)的進行。三、說明細胞呼吸及其原理的應(yīng)用1、（理解）概述細胞呼吸的概念 細胞呼吸是指在酶的催化作用下，把糖類等有機物氧化分解，產(chǎn)生 CO2 等物質(zhì)，同時釋放 出能量的過程。2、（了解）說出細胞呼吸的方式 細胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸。 有氧呼吸是指細胞在氧氣的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，產(chǎn) 生出二氧化碳和水，同時釋放出能量，生成許多 ATP 的過程。 無氧呼吸指在指在無氧條件下通過酶的催化作用，細胞把糖類等有機物不徹底氧化分解，同 時釋放少量能量生成少量 ATP 的過程。3、（理解）闡述有氧呼吸和無氧呼吸的過程及異同點（1）有氧呼吸的過程第一階段、C6H12O62 丙酮酸2ATP4H（在細胞質(zhì)中） 第二階段、丙酮酸6H2O6CO220H2ATP（線粒體基質(zhì)中） 第三階段、24H6O212H2O34ATP（線粒體內(nèi)膜中）（2）無氧呼吸的過程C6H12O62 丙酮酸2ATP4H（在細胞質(zhì)基質(zhì)中）2 丙酮酸2 酒精2CO2能量（細胞質(zhì)）或 2 丙酮酸2乳酸能量（細胞質(zhì)基質(zhì)）（3）有氧呼吸與無氧呼吸的異同：項目有氧呼吸無氧呼吸區(qū)別進行部位第一步在細胞質(zhì)中，然后在線粒體始終在細胞質(zhì)中是否需 O2需氧不需氧最終產(chǎn)物CO2H2O不徹底氧化物酒精或乳酸可 利 用 能（ 儲 存ATP 中）1161KJ61.08KJ聯(lián)系把 C6H12O6-2 丙酮酸這一步相同，都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行4、說明細胞呼吸的意義為生命活動提供能量為其他化合物的合成提供原料5、舉例說明光合作用原理在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用（1）影響呼吸速率的外界因素：溫度：溫度通過影響細胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。 溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越低，細胞呼吸越 弱；溫度越高，細胞呼吸越強。氧氣：氧氣充足，則無氧呼吸將受抑制；氧氣不足，則有氧呼吸將會減弱或受抑制。水分：一般來說，細胞水分充足，呼吸作用將增強。但陸生植物根部如長時間受水浸沒， 根部缺氧，進行無氧呼吸，產(chǎn)生過多酒精，可使根部細胞壞死。CO2：環(huán)境 CO2 濃度提高，將抑制細胞呼吸，可用此原理來貯藏水果和蔬菜。（2）呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用：作物栽培時，要有適當措施保證根的正常呼吸，如疏松土壤等。糧油種子貯藏時，要風(fēng)干、降溫，降低氧氣含量，則能抑制呼吸作用，減少有機物消耗。水果、蔬菜保鮮時，要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度，抑制呼吸作用。 四、說明光合作用以及對它的認識過程1、光合作用的認識過程（1）1771 年，英國科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣實驗；（2）1864 年，德國科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實驗；（3）1880 年，德國科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進行光合作用的場所，并從葉綠體放出氧 的實驗；（4）20 世紀 30 年代美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實驗。（5）恩格爾曼實驗的結(jié)論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用 的場所。2、葉綠體中色素的種類、作用（1）種類：包括葉綠素 a、葉綠素 b 占 3/4 和 類胡蘿卜素（葉黃素、胡 蘿卜素） 1/4（2）色素提取實驗：無水乙醇提取色素； 二氧化硅使研磨更充分；碳酸鈣防止色素受到破壞（3）作用：葉綠素 a 和葉綠素 b 主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。3、闡述光合作用的過程（1）光反應(yīng)階段 場所：葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）薄膜上進行 條件：必須有光，色素、化合作用的酶步驟：水的光解，水在光下分解成氧氣和還原氫 H2O2H + 1/2 O2ATP 生成，ADP 與 Pi 接受光能變成 ATP能量變化：光能變?yōu)?ATP 活躍的化學(xué)能（2）暗反應(yīng)階段 場所：葉綠體基質(zhì) 條件：有光或無光均可進行，二氧化碳，能量、酶 步驟：二氧化碳的固定，二氧化碳與五碳化合物結(jié)合生成兩個三碳化合物二氧化碳的還原，三碳化合物接受還原氫、酶、ATP 生成有機物 能量變化：ATP 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化合物中穩(wěn)定的化學(xué)能（3）總結(jié)項目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別條件需要葉綠素、光、酶不需要葉綠素和光，需要多種酶場所葉綠體內(nèi)囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中物 質(zhì) 變化（1）水的光解2H2O4H+O2(2)ATP 的形成ADP+Pi+能量ATP（1）CO2 固定 CO2C52C3 (2) C3 的還原2C3（C H2O）+ C5能 量 變化葉綠素把光能轉(zhuǎn)化為 ATP 中活躍的化學(xué) 能ATP 中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成（CH2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能實質(zhì)把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成有機物，同時把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存在有機物中聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供 ADP+Pi，沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進 行，沒有暗反應(yīng)，有機物無法合成。4、舉例說明光合作用原理的應(yīng)用意義：制造有機物轉(zhuǎn)化并儲存太陽能使大氣中的 CO2 和 O2 保持相對穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及溫室中提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法控制光照強度的強弱控制溫度的高低適當?shù)脑黾幼魑锃h(huán)境中二氧化碳的濃度 五、研究影響光合作用速率的環(huán)境因素1、影響光合作用的因素CO2 濃度 、溫度 、光照強度對光合作用都有影響，其中光照為最關(guān)鍵因素因素圖像關(guān)鍵點的含義在生產(chǎn)上的應(yīng)用單因 子 影 響光照 強 度A 點光照強度為 0，此時只進行呼吸作用，釋放 CO2 的 量，表明此時的呼吸強度。 AB 段表明隨光照強度加 強，光合作用逐漸加強，CO2 的釋放量逐漸減少，有一部 分用于光合作用； B 點時， 呼吸作用釋放的 CO2 全部用 于光合作用，即光合作用強 度=呼吸作用強度，稱 B 點 為光補償點(植物白天光照 強度應(yīng)在光補償點以上，植 物才能正常生長)。BC 段表 明隨著光照強度不斷加強， 光合作用強度不斷加強，到 C 點以上不再加強了。C 點 為光合作用的飽和點。(1)適當提高光照強度(2)延長光合作用時 間(例：輪作) (3)對溫室大棚用無 色透明玻璃 (4)若要降低光合作用則用有色玻 璃。如用紅色玻 璃，則透紅光吸 收其他波長的 光，光合能力較 白光弱。但較其 他單色光強。光合 面 積物A 光合作用實際量 質(zhì) ·的·B 干物質(zhì)量量C·呼吸量O2468 葉面積指數(shù)OA 段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷 增大，A 點為光合作用面積 的飽和點，隨葉面積的增大， 光合作用不再增強，原因是 有很多葉被遮擋在光補償點 以下。OB 段干物質(zhì)量隨光 合作用增強而增加，而由于 A 點以后光合作用量不再增 加，而葉片隨葉面積的不斷 增加 OC 段呼吸量不斷增 加，所以干物質(zhì)積累量不斷 降低如 BC 段。植物的葉面 積指數(shù)不能超過 C 點，若超 過 C 點，植物將入不敷出， 無法生活下去。適當間苗、修剪，合理施肥、澆水， 避免陡長，封行過 早，使中下層葉子 所受的光照往往在 光補償點以下，白 白消耗有機物，造 成不必要的浪費。 溫室栽培植物時， 可增加光合作用面 積，合理密植是增 加光合作用面積的 一項重要措施。二氧 化 碳 濃CO2 是光合作用的原料，在一定范圍內(nèi)，CO2 越多，光 合作用速率越大，但到 A 點 時，即 CO2 達到飽和時，就 不再增加了溫室栽培植物時適當提高室內(nèi) CO2 的 濃度，如釋放一定 量的干冰或多施有 機肥，使根部吸收度的 CO2 增多。大田生產(chǎn)正其行，通其 風(fēng)，即為提高 CO2 濃度、增加產(chǎn)量溫度光合作用是在酶催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。 一般植物在 1035下 正常進行光合作用，其中AB 段(1035)，隨溫度 的升高而逐漸加強，B 點 (35)以上光合酶活性下 降，光合作用開始下降，4050光合作用幾乎完 全停止(1)適時播種(2)溫室栽培植物 時，白天適當提 高溫度，晚上適 當降溫(3)植物午休現(xiàn)象 的原因之一葉齡OA 段為幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大， 葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠 素含量不斷增加，光合作用 速率不斷增加。AB 段為壯 葉，葉片的面積、葉綠體和 葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光 合速率也基本穩(wěn)定。BC 段 為老葉，隨葉齡的增加，葉 片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速 率也隨之下降農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老 葉、殘葉及莖葉蔬 菜及時換新葉，都 是根據(jù)其原理。又 可降低其呼吸作用 消耗有機物礦質(zhì) 元 素礦質(zhì)元素是光合作用的產(chǎn)物葡萄糖進一步合成許多有機物時所必需的物質(zhì)。如缺少 N，就影響蛋白質(zhì)(酶)的合成； 缺少 P 就會影響 ATP 的合成；缺少 Mg 就會影響葉綠素的 合成合理施肥可促進葉片面積增大，提高 酶的合成率，提高 光合作用速率多因 子 影 響圖像含義P 點時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當?shù)?Q 點時，橫坐標所表示的因子，不再是影響光合速率的 因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示的其他因子應(yīng)溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高用光合速率，也可同時適當充加 CO2，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和 CO2 濃度以提高光合作用速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過 增加光照強度，調(diào)節(jié)或增加 CO2 濃度來充分提高光合效率，以達到增產(chǎn)的目的2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及溫室中提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法（B）延長光照時間如：補充人工光照、多季種植（輪作）增加光照面積如：合理密植、套種（間作） 光照強弱的控制：陽生植物（強光），陰生植物（弱光）增強光合作用效率適當提高CO2濃度：施農(nóng)家肥、使用CO2發(fā)生器 適當提高白天溫度（降低夜間溫度）；必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)六、生物的代謝類型1.自養(yǎng)生物：可將 CO2、H2O 等無機物合成葡萄糖等有機物，如綠色植物，硝化細菌（化能 合成）2.異養(yǎng)生物：不能將 CO2、H2O 等無機物合成葡萄糖等有機物，只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機 物來維持自身生命活動，如許多動物。