专题二细胞代谢

(3)当 CO2 释放量等于 O2 消耗量时，细胞只进行有 氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但 若将 CO2 吸收，可引起气体体积减小。 (4)当 CO2 释放量大于 O2 消耗量时，细胞同时进行 产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母 菌在不同 O2 浓度下的细胞呼吸。此种情况下，判 断哪种呼吸方式占优势，可如下分析：
有氧呼吸
CO2固定
14
CO2还原14
糖酵解
2 C3H4O3 ——→ 614CO2
14
②用 3H 标记的同位素示踪法看 H 的变化 暗反应 12 H2O——→24[ H] ——→ C6 3H12O6＋
3
光反应
3
2 63H2O——→2C3 3H4O3＋4[3H] ——→ 6CO2＋
糖酵解
＋6O 有氧呼吸
专题二 第一讲
细胞的代谢 酶与 ATP
主干知识回扣
一、酶的本质及作用 来源 作用 成分 合成原料
活细胞 产生
具有 催化作用 绝大多数是 蛋白质 ， 少数是 RNA 氨基酸或核糖核苷酸
作用机理 降低化学反应的活化能
二、酶的特性 1．同无机催化剂相比，酶降低活化能 的作用更显 著，体现酶的 高效性 。 2．生物体内各种复杂的代谢反应之所以能有条不 紊地进行，是因为酶具有 专一性 的特性，每种 酶只能催化一种或一类化学反应。 3．酶所催化的化学反应一般是在 比较温和 的条件 下进行的，在 过酸、过碱或温度过高 的条件 下，都会导致酶的空间结构遭到破坏，使酶永久 失活，而在低温条件下，酶的活性降低，但不会 失活。
大量
少量
葡萄糖分解为丙酮酸的阶段 相同，以后的
同 实质 分解有机物，释放能量，合成 ATP 点 意义 为生物体的各项生命活动提供能量
高频考点整合
考点一 影响光合作用的因素及在生产中的应用 1．内部因素 (1)与植物自身的遗传性有关，如阴生植物、阳生 植物，如图 1 所示。
(2)植物叶片的叶龄、 叶面积指数也会制约光合作 用，如图 2、图 3 所示。
光
②细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示： a.CO2 释放量(或实验容器内 CO2 增加量)；b. O2 吸 收量(或实验容器内 O2 减少量)； c.植物重量(有机物) 的减少量。 (2)较强光照时：植物同时进行细胞呼吸和光合作 用，且光合速率大于细胞呼吸速率。 ①气体代谢特点： 植物光合作用产生的 O2 (用 m 表 示)除用于植物的有氧呼吸消耗(用 m1 表示)之外， 其余的 O2 释放到周围的环境中(用 m2 表示)。
核糖体
高尔基体
√ √ √ √
内质网 细胞核
氨基酸合成蛋白质时要消耗ATP 植物细胞壁的形成，动物细胞分泌物 的分泌 有机物的合成、运输
DNA的复wenku.baidu.com、转录
提醒 ①植物产生 ATP 的场所是叶绿体、细胞质 基质和线粒体，而动物产生 ATP 的场所是细胞质 基质和线粒体。 ②光合作用的光反应产生的 ATP 用于暗反应中 C3 的还原，而细胞呼吸产生的 ATP 用于除 C3 还原之 外的各项生命活动。 ③光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来 源，而 ATP 是生命活动的直接能量来源。 ④光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有 机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。 ⑤能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用 以及逐级递减的特点。
(2)物质的变化
2.光合作用与细胞呼吸的综合比较 (1)从能量的变化来看
光能
光反应 活跃化学能 暗反应 稳定化学能
（C6H12O6） （ATP） 活跃化学能 利用 生命活动所 细胞呼吸 热能+ （ATP） 需的能量
(2)从物质的变化来看 ①用 14C 标记的同位素示踪法看 C 的变化
14
CO2＋C5 ——→ 2 C3 ——→ C6H12O6——→
三、细胞呼吸的类型及其过程 1．细胞呼吸的类型 (1)有氧呼吸 ①场所：细胞质基质和线粒体。 酶 C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋ ②反应式： 12H2O＋能量 。 (2)无氧呼吸 ①酵母菌无氧呼吸的反应式： C6H12O6 酶 2C2H5OH＋2CO2＋少量能量 。 ②乳酸菌无氧呼吸的反应式： C6H12O6 酶 2C3H6O3＋少量能量 。
答案 D
考点三 ATP 1．结构(如图)
2．ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程 ADP→ ADP→ 细胞结构 ATP ATP √ 细胞膜上 的载体 √ √ 细胞质 基质 √ √ 叶绿体 线粒体 √ √ 主要的生理功能举例 葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质 的主动运输 细胞呼吸的第一阶段；许多生化反应 进行的场所 光反应产生ATP，暗反应消耗ATP 有氧呼吸第二、三阶段可产生ATP； 自身DNA复制等
三、ATP 的结构、功能及与 ADP 的相互转化 1．ATP 的结构与功能 (1)ATP 分子的结构简式是 A－P～P～P ，其中 A 代表 腺苷 ，P 代表 磷酸基团 ，～代表高能 磷酸键。 (2)ATP 是生物体进行各项生命活动的 直接能源 物质。
2．ATP 与 ADP 的相互转化 ATP 的合成
VCO2 4 ①若 ＝ ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的 VO2 3 速率相等； VCO2 4 ②若 > ，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有 VO2 3 氧呼吸； VCO2 4 ③若 < ，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无 VO2 3 氧呼吸。
考点三
细胞代谢相对强度整合
1．光合速率与呼吸速率的关系 (1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的 数值为呼吸速率。 (2)绿色植物组织在光下， 光合作用与细胞呼吸同 时进行，测得的数据为净光合速率。 (3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 ①表观(净)光合速率通常用 O2 释放量、 2 吸收 CO 量或有机物积累量来表示。 ②真正(实际)光合速率通常用 O2 产生量、CO2 固定量或有机物制造量来表示。 ③呼吸速率通常用黑暗中 CO2 释放量、O2 吸收 量或有机物消耗量来表示。
考点一 影响酶催化效率的因素的研究方法 1．影响酶活性的因素的实验变量 (1)自变量：要研究的因素。 (2)因变量：酶的催化效率。 (3)无关变量： 除自变量外其他影响酶催化效率的 因素都为无关变量，在实验设计过程中，应严格 控制无关变量，实验研究要做到科学、严谨。
2．探究酶作用的最适温度或 pH (1)实验设计思路 底物＋T1(pH1)＋酶液 底物＋T2(pH2)＋酶液 检测 底物＋T3(pH3)＋酶液 ⋮ ⋮ ⋮ 底物＋Tn(pHn)＋酶液
合理施肥促进叶面积增 大，提高酶合成速率，增 加光合作用速率。施用有 机肥，微生物分解后既可 补充 CO2 又可提供各种矿 质元素
可影响光合产物 的运输和积累
考点二
细胞代谢的变化规律
1． 不同条件下， 叶绿体中 C3、 5、 C [H]、 ATP、 2O) (CH 含量变化 (1)光反应和暗反应物质的转化关系(如下图所 示)
(3)细胞呼吸的产物的检测 CO2 可用 澄清石灰水溶液 或 溴麝香草酚蓝水溶液 检测，酒精可用 橙色的重铬酸钾 溶液检测。
2．有氧呼吸的三个阶段
细胞质基质
［H］ 丙酮酸
线粒体内膜
［H］
线粒体基质
H 2O
CO2
3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 场所 细胞质基质和线粒体 始终在细胞质基质 不需O2，需酶 不 条件 需 O2、酶 同 产物 点 能量 相 联系 阶段不同 CO2、H2O 酒精和 CO2 或乳酸
叶绿素b
。
2．叶绿体色素的分布和功能 (1)分布：都分布于 叶绿体类囊体薄膜上 。 (2)功能：吸收、传递和转换光能，四种色素都主 要吸收 蓝紫光 ， 此外， 叶绿素还主要吸收 红光 。
二、光合作用的基本过程及影响因素 1．基本过程 过程 项目 场所 光反应 暗反应
类囊体的薄膜上 ①H2O 光 ② [H]＋O2
(1)在其他条件适宜，酶量一定条件下，酶促反应 速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定 浓度后，受酶量和酶活性限制，酶促反应速率不 再增加。 (2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反 应速率与酶浓度成正比。 (3)底物浓度或酶浓度没有改变酶分子的活性。
解析 本题主要考查酶促反应的影响因素。不同 温度下，在 AB 段均为随底物浓度的增加反应速 率增加，所以限制因素应该为底物浓度；BC 段 底物浓度已经饱合，酶的浓度增加，反应速率不 会增加；因为本题中只是研究了两个温度值，所 以不能确定最适宜的温度值。
第二讲
光合作用与细胞呼吸 主干知识回扣
一、光合作用色素的种类、分布和功能 1．绿叶中色素的提取和分离 (1)提取：提取液是 无水乙醇 。在研磨时需加 入少许 SiO2和CaCO3 。 (2)分离：原理是利用不同色素 在层析液中的溶
解度不同 而将其分离。
(3)种类：叶绿体中色素共有 4 类，在滤纸条上从 上到下依次是 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和
2．外部因素 因素 原理 图像 应用 延长光合作用时间：通 过轮作，延长全年内单 位土地面积上绿色植 物进行光合作用的时 欲使植物生长，必须使光 间 照强度大于光补偿点 (1)大田中增加空气流 二氧 影响暗反 化碳 应阶段，制 浓度 约 C3 生成 动，以增长 CO2 浓度； 大气中 CO2 浓度过低时 (OA 段)植物无法进行光 合作用 (2)温室中可增施有机 肥，以增大 CO2 浓度
影响光反 应阶段，制 光照 约 ATP 及 强度 [H]的产 生，进而制 约暗反应
通过影响酶活性 进而影响光合作 温度 用(主要制约暗反 应) 可通过所参与的 与光合作用相关 必需 的化合物对光合 矿质 作用造成直接或 元素 间接影响，如 K
＋
(1)大田中适时播种；(2) 温室中，增加昼夜温差， 保证植物有机物的积累
考点二
影响酶促反应的因素分析
1．温度和 pH
(1)温度对酶的影响： 在较低温度时， 随着温度的 升高，酶的活性也逐渐增强，达到最适温度时， 酶的催化能力最高， 但高于最适温度后酶的催化 能力会迅速下降，最后完全失去催化能力。(如 图甲所示)
(2)pH 对酶的影响：酶的催化能力的发挥有一个 最适 pH，在低于最适 pH 时，随着 pH 的降低， 酶的催化能力逐渐降低；高于最适 pH 时，随着 pH 的升高，酶的活性逐渐下降。(如图乙所示) 2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
63H2O ③用 18O 标记 CO2 中 O 的变化及 H2O 中 O 的变化 6C O2＋12H2O ——→ C6H12 18O6＋6H2 18O＋ 6O2 ——→ 6C18O2＋12H2O
有氧呼吸
18
光合作用
3．细胞呼吸方式的判定方法 以葡萄糖为呼吸底物的情况下，CO2 释放量和 O2 消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据， 总结 如下： (1)无 CO2 释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧 呼吸， 此种情况下， 容器内气体体积不发生变化， 如马铃薯块茎的无氧呼吸。 (2)产生 CO2，但不消耗 O2 时，细胞只进行产生 酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增 大，如酵母菌的无氧呼吸。
底物的分解速
度或存在量
(2)操作步骤
3．探究酶具有专一性的实验设计思路 方法一：酶相同，底物不同 实验组：淀粉＋淀粉酶 斐林试剂 砖红色沉淀 斐林试剂 无砖红色沉淀 对照组：蔗糖＋淀粉酶 方法二：底物相同，酶不同 实验组：淀粉＋淀粉酶 斐林试剂 砖红色沉淀 斐林试剂 无砖红色沉淀 对照组：淀粉＋蔗糖酶
ATP 的水解
ADP+Pi+能量 ATP 酶 ADP+ 反应式 酶 ATP Pi+能量 所需酶 ATP 合成酶 ATP 水解酶 线粒体、叶绿体、 反应场所 生物体的需能部位 细胞质基质
光合作用、细胞呼 ATP 中 远离A的高 能量来源 能磷酸键 吸 能量去路 储存在 ATP 中 用于各项生命活动
高频考点整合
光能
叶绿体基质
物质变化
ADP＋Pi 酶
ATP
①CO2固定 C3
还原
(CH2O)
②ATP 酶 ADP＋Pi＋能量
能量变化 联系
光能―→ATP 中活跃化学能―→有机物中稳定化学能 光反应为暗反应提供 [H]和ATP ，暗反应为光反应提 供
ADP、Pi
等物质
2.影响因素 (1)光：包括光照长短、 光照强弱和光的成分 。 (2)空气中 CO2浓度 (4)温度的高低。 。 (3)土壤中 水分和矿质营养 等。