专题三细胞的能量供应和利用

高三生物二轮复习专题二细胞的代谢知识内容要求1-3细胞的代谢（1）酶在代谢中的作用（2）ATP在能量代谢中的作用（3）光合作用的基本过程（4）影响光合作用速率的环境因素（5）细胞呼吸ⅡⅡⅡⅡⅡ【考试说明】生物学科的考试内容以知识内容表的形式呈现。知识内容要求掌握的程度，在知识内容表中用Ⅰ和Ⅱ标出；实验内容要求掌握的程度则用文字说明。Ⅰ和Ⅱ的含义如下：Ⅰ：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。Ⅱ：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。高考纵览年份考点20112012201320142015ⅠⅡⅠⅡⅠⅡ(1)酶在代谢中的作用26,29(2)ATP在能量代谢中的作用1C,4C1A1C(3)光合作用的基本过程26AB29(1)(4)影响光合作用速率的环境因素3,2929(3)22929(2)(5)细胞呼吸2929(2)36CD1A1．教学建议：(1)用比较法学习酶的特性及相关实验设计。通过与无机催化剂的特点进行对比来理解酶的特性；与酶特性相关的实验要对其原理、步骤、结果进行比较，掌握与酶相关的实验设计。(2)对ATP知识的复习，应注意与光合作用、细胞呼吸过程进行联系。在具体的细胞代谢活动，如光反应、暗反应、有氧呼吸的各个阶段中，理解ATP和ADP的相互转化及意义，增强知识的综合运用能力。使用建议(3)运用图文转化、比较学习法复习光合作用与细胞呼吸。对光合作用和细胞呼吸的复习，可以结合图文将过程形象化，同时对这两个过程的场所、物质与能量转化、原理的应用等方面进行比较；并通过光合作用与细胞呼吸强度及影响因素的具体分析和实例强化学生的实验与探究能力。(4)重视坐标曲线图的分析。曲线图形式考查影响酶活性、光合作用、细胞呼吸的因素是本单元的一种重要命题方式，在复习过程中结合具体例题、加强训练教会学生曲线分析题的解答方法。2．课时安排：本单元分为2讲，建议用9课时完成，每讲2课时，单元卷、滚动卷和讲评各1课时。使用建议网络构建专题三酶与ATP【直击考点】酶激素维生素来源活细胞产生的有机物专门的内分泌腺或具有内分泌功能的细胞主要从食物中来特性高效性高效性高效性化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等种类多生理功能催化功能调节作用多是酶的辅助因子考点1酶、激素与维生素的比较酶、激素与维生素等的相互关系图示：维生素脂质激素蛋白质抗体载体酶酶、激素与维生素的共性：在生物体内均属于高效能物质，即含量少，作用大，生物代谢不可缺少。1、在探究温度对淀粉酶活性影响的实验中，应用碘液，而不宜用斐林试剂，因为斐林试剂需加热，而实验中的自变量是温度。2、在探究pH对酶活性影响的实验中，应利用斐林试剂，而不宜选用碘液，因碘液与NaOH发生反应。3、在利用淀粉、蔗糖和淀粉酶探究酶专一性的实验中，应选用斐林试剂，而不宜选用碘液，因碘液无法检测蔗糖是否水解。考点2碘液和斐林试剂在探究影响淀粉酶活性中的应用1、酶的专一性酶具有专一性，每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。（酶催化作用的原理是降低反应的活化能）2、载体的专一性物质以主动运输的方式进行跨膜运输时需要载体，不同物质需要的载体不同。3、激素的专一性激素发挥作用时之所以具有特异性是因为在它的靶细胞的细胞膜表面，存在着能够与该激素发生特异性结合的受体。考点3物质具有的专一性（特异性）4、抗原(抗体)的专一性一种抗原只能与相应的抗体(T细胞、B细胞)或效应T细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原决定簇。同样，一种抗体也只能与相应的抗原发生特异性免疫反应。5、tRNA的专一性每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，这是因为tRNA的一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子(3个相邻碱基)，每个tRNA的这三个碱基，都只能专一地与mRNA上特定的三个碱基配对。6、限制酶的专一性一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切点上切割DNA分子。考点4ATP的结构及功能1、ATP与RNA的关系ATP是三磷酸腺苷，结构简式是A－P～P～P，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。2、ATP与能量的关系ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。4、与ATP的来源、去路有关的生理过程及发生场所ATP的来源ATP的去向光合作用光反应（叶绿体类囊体薄膜）C3的还原，叶绿体基质细胞呼吸有氧呼吸三个阶段及无氧呼吸第一阶段（细胞质基质和线粒体）各项生命活动3、ATP是生物体新陈代谢的直接能量物质，但并非唯一直接来源（如GTP等其他核苷酸的三磷酸酯也可直接参与生命活动的供能）。5、ATP的合成部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体。6、对活细胞来说ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。这种供能机制是生物界的共性。7、吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。8、ATP转化为ADP也需要消耗水。ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。1、在100米赛跑时，由ATP—磷酸肌酸供能系统供能，维持时间约为20～25秒。2、在400米～800米跑时，磷酸肌酸供能不够，但有氧呼吸尚未达到峰值，主要靠无氧呼吸供能。3、在马拉松长跑过程中，由无氧呼吸产生了大量乳酸，内环境pH下降，无氧呼吸减弱，但前两个供能系统供能时产生了大量的ADP和消耗掉[H]后形成的NAD＋，对有氧呼吸具有强烈的促进作用，使得有氧呼吸速率加快，产生大量的ATP。4、人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加。考点5不同运动状况下的能量供应网络构建专题四能量之源——光与光合作用网络构建专题四细胞呼吸考点6细胞呼吸与光合作用的有关反应式及场所6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体1、光合作用2H2O――→光4[H]＋O2↑ADP＋Pi＋能量――→酶ATP光反应暗反应CO2的固定：C3的还原：总反应式第一阶段(细胞质基质中）：C6H12O6第二阶段（线粒体基质中）：2CH3COCOOH+6H2O酶第三阶段（线粒体内膜上）：24[H]+6O2C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶总反应式：2CH3COCOOH+4[H]+能量6CO2+20[H]+能量酶12H2O+能量酶（大量）2、有氧呼吸（1）酒精发酵：C6H12O6酶（2）乳酸发酵：C6H12O62CH3CH2OH（酒精）+2CO2+能量2C3H6O3（乳酸）+能量酶3、细胞无氧呼吸的有关反应式（3）真核生物和原核生物无氧呼吸的整个过程都在细胞质基质中完成。（1）真核生物光合作用的场所在叶绿体，原核生物光合作用的场所在细胞质基质（进行光合作用的细胞是不一定都含叶绿体，色素也不一定都在叶绿体中）。（2）真核生物有氧呼吸的场所在细胞质基质和线粒体，原核生物有氧呼吸的场所在细胞质基质。4、有关反应所的场所1、光反应与暗反应的关系：考点6光合作用与细胞呼吸的基本过程分析及应用暗反应在有光无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物【H】和ATP，因此在无光条件下不能长期进行。2、光合作用与有氧呼吸的物质转化关系：①CO2的转化：3、总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系考点一有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析1．有氧呼吸、无氧呼吸过程图解专题四细胞呼吸图392专题四细胞呼吸2．有氧呼吸过程中氧元素的来源与去路比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需O2、酶和适宜的温度不需O2，需酶和适宜的温度场所第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜细胞质基质专题四细胞呼吸不同点物质变化第一阶段：C6H12O6→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]第三阶段：[H]＋O2→H2O第一阶段：C6H12O6→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸在不同酶催化作用下，分解成酒精和CO2或转化成乳酸能量变化特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物分解不彻底，能量没有完全释放相同点过程第一阶段都是在细胞质基质中发生的，产物都为丙酮酸实质分解有机物，释放能量意义为生命活动提供能量，为物质转化提供原料【规律技巧】细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，可以根据生成物或CO2释放量和O2消耗量判断细胞的呼吸方式，方法如下(CO2释放量、O2吸收量、酒精量都是指物质的量)：专题四细胞呼吸气体变化特点细胞呼吸的方式有水生成一定存在有氧呼吸有酒精或乳酸生成一定存在无氧呼吸不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸专题四细胞呼吸O2吸收量＝CO2释放量只进行有氧呼吸O2吸收量＜CO2释放量两种呼吸方式同时进行，多出的CO2来自无氧呼吸CO2释放量∶O2吸收量＝4∶3有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等CO2释放量∶O2吸收量＞4∶3无氧呼吸占优势CO2释放量∶O2吸收量＜4∶3有氧呼吸占优势酒精量＝CO2量只进行无氧呼吸酒精量＜CO2量两种呼吸方式同时进行，多出的CO2来自有氧呼吸考点二影响细胞呼吸的因素及在农业中的应用1.温度(1)温度通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率(如图394所示)。①最适温度时，细胞呼吸最强。②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。③低于最适温度时，呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。专题四细胞呼吸图394(2)应用：①低温下贮存蔬菜水果。②温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸作用消耗有机物。2．O2浓度专题四细胞呼吸图395(1)O2浓度对呼吸速率的影响如图395所示。①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(2)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，会导致腐烂。专题四细胞呼吸3．含水量(1)含水量对呼吸作用的影响如图396所示。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。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(2)应用：作物栽培中，合理灌溉。专题四细胞呼吸图3964．CO2浓度(1)CO2浓度对呼吸作用的影响如图397所示。CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。(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。专题四细胞呼吸图3971．光合作用的探究历程中几个重要实验分析(1)普利斯特利的实验密闭玻璃罩＋绿色植物＋①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。③限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。(2)萨克斯的实验黑暗中饥饿处理的绿叶①设置了自身对照，自变量为曝光和遮光，因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。1880年德国科学家恩吉尔曼现象：分析：在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵。好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。(3)恩格尔曼的实验在没有空气的环境中，完全暴露在光下。现象：好氧细菌的集中原因：见光叶绿