第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1講 酶和ATP要點(diǎn)一、酶的本質(zhì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.酶的本質(zhì)及作用酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。在細(xì)胞代謝中具有催化作用，具體見(jiàn)下表：化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料 氨基酸 核糖核苷酸合成場(chǎng)所 核糖體細(xì)胞核(真核生物) 來(lái)源 一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶生理功能 生物催化作用作用原理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能特別提醒酶僅能改變反應(yīng)的速度，并不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)，且性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后不變。幾是活細(xì)胞都能夠產(chǎn)生酶，這是細(xì)胞代謝所必須的。二、酶的催化作用和高效性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析1.實(shí)驗(yàn)原理(1)2H2O22H2O+O2

2、(2)比較H2O2在常溫、高溫、過(guò)氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生多少或衛(wèi)生香燃燒劇烈程度，了解過(guò)氧化氫酶的作用和意義。2.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及現(xiàn)象分析：3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程的變量及對(duì)照分析自變量因變量無(wú)關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組2號(hào)：90水浴加熱3號(hào)：加入3.5FeCl3溶液2滴4號(hào)：加入20肝臟研磨液2滴H2O2分解速度用產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示加入H2O2的量；實(shí)驗(yàn)室的溫度；FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度l號(hào) 試管2、3、4號(hào)試管4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)酶具有催化作用，同無(wú)機(jī)催化劑一樣都可加快化學(xué)反應(yīng)速率。(2)酶具有高效性，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的l071013倍。

3、5.表示酶高效性的曲線(1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。(3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。特別提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng):點(diǎn)燃衛(wèi)生香的時(shí)間一般為實(shí)驗(yàn)(加入試劑)后的23min，這一時(shí)間要因氣溫和試劑的新鮮程度而定，不可千篇一律。本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)用的肝臟要新鮮，肝臟必須進(jìn)行研磨，使過(guò)氧化氫酶釋放出來(lái)。H2O2有腐蝕性，不要使其接觸皮膚。衛(wèi)生香不要插到氣泡中，以免衛(wèi)生香因潮濕而熄滅。三、酶的專(zhuān)一性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析1.實(shí)驗(yàn)原理林試劑磚紅色Cu2O(2)用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定。根據(jù)是否有

4、磚紅色沉淀來(lái)判定淀粉酶是否對(duì)二者都有催化作用，從而探索酶的專(zhuān)一性。2.實(shí)驗(yàn)程序序號(hào) 項(xiàng)目 試管 1 2 1 注入可溶性淀粉2 mL 無(wú) 2 注入蔗糖溶液 無(wú) 2 mL 3 注入新鮮淀粉酶溶液2 mL振蕩2 mL振蕩 450溫水保溫 3 min 5 min 5 加斐林試劑1 mL振蕩1 mL振蕩 6將試管下部放入60熱水中 2 min 2 min 7 觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果有磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀結(jié)論 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解3.表示酶專(zhuān)一性的曲線(1)在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說(shuō)明酶A催化底物A參加反應(yīng)。(2)在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說(shuō)明酶B

5、不催化底物A參加反應(yīng)。特別提醒證明酶的專(zhuān)一性實(shí)驗(yàn)中，既可以用不同的底物作自變量，也可以用不同的酶作自變量(底物相同)。即：實(shí)驗(yàn)所用淀粉酶的來(lái)源不同，則所需控制的溫度也不同，若來(lái)源于植物，其最適溫度為4050；若來(lái)自人體，則景適溫度為37左右。四、“影響酶活性的條件”的探究分析1.溫度對(duì)酶活性的影響(1)原理解讀溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解。滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來(lái)判斷酶的活性。(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序(4)實(shí)驗(yàn)的變量分析自變量因變量無(wú)關(guān)變量 溫度淀粉分解量的多少(用是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色深淺表示)淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反應(yīng)時(shí)間等特別提醒本實(shí)驗(yàn)不宜選用斐林

6、試劑，因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控制不同的溫度。本實(shí)驗(yàn)不宜選用過(guò)氧化氫酶催化H2O2分解，因?yàn)檫^(guò)氧化氫酶催化的底物過(guò)氧化氫在加熱的條件下分解也會(huì)加快。2.pH對(duì)酶活性的影響(1)原理解讀H2O2H2O+02。pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來(lái)檢驗(yàn)氧氣生成量的多少。(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序取n支試管分別加入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3的過(guò)氧化氫溶液用鹽酸或NaOH溶液調(diào)整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)分別滴加等量的同種新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20的肝臟研磨液用點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香來(lái)檢

7、驗(yàn)氧氣的生成情況。3.影響酶活性的曲線(1)在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過(guò)這一范圍酶催化作用將減弱。(2)在最適pH時(shí)，酶的催化作用最強(qiáng)，高于或低于最適pH，酶的催化作用都將減弱。(3)過(guò)酸、過(guò)堿、高溫都會(huì)使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。(4)反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。特別提醒底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響(1)在其他條件適宜、酶量一定的條件下.酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后.受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。(2)在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比

8、。五、ATP的形成途徑及與ADP的相互轉(zhuǎn)化1.ATP的形成途徑2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 由上表可看出.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，反應(yīng)類(lèi)型、反應(yīng)所需酶以及能量的來(lái)源、去路和反應(yīng)場(chǎng)所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)。但物質(zhì)是可循環(huán)利用的。特別提醒高等植物不同部位的細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)，分析其產(chǎn)生ATP過(guò)程的差異。1.含有葉綠體的細(xì)胞可通過(guò)光合作用、細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。但是，在無(wú)光的條件下，只能通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。2.不含葉綠體的細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。在氧氣充足時(shí)通過(guò)有氧呼吸；在氧氣相對(duì)不足時(shí)，有氧呼吸和無(wú)氧呼吸同時(shí)進(jìn)行；在無(wú)氧時(shí)，暫時(shí)通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生ATP，長(zhǎng)時(shí)間

9、無(wú)氧呼吸，將產(chǎn)生大量的酒精或乳酸，使細(xì)胞中毒死亡?！揪淇碱}例析】類(lèi)型一酶的本質(zhì)【例】（2008廣東6）關(guān)于蛋白酶的敘述，不正確的A.蛋白酶是蛋白質(zhì) B.蛋白酶可以作為藥品治療某些疾病C.蛋白酶可以水解所有的肽鍵D.利用酶工程可以提高蛋白酶的穩(wěn)定性【思路解析】酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。蛋白酶可以水解特定的肽鍵，將蛋白質(zhì)水解為多肽，并不是可以水解所有的肽鍵；利用酶工程可以提高蛋白酶的穩(wěn)定性，固定化酶比液體的穩(wěn)定性高【答案】C拓展鏈接酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：酶的化學(xué)本質(zhì)還可利用酶的專(zhuān)一性原理進(jìn)行證明，其方法是將某一待測(cè)酶分別用蛋白酶和核糖核酸酶進(jìn)行處

10、理，然后觀察該待測(cè)酶是否還具有催化作用。(1)證明某種酶是蛋白質(zhì)：實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液+雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。對(duì)照組：已知蛋白液+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應(yīng)。(2)證明某種酶是RNA：實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液+吡羅紅染液是否呈現(xiàn)紅色。對(duì)照組：已知RNA溶液+吡羅紅染液出現(xiàn)紅色。類(lèi)型二酶的特性【例2】（2008上海13）半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麥芽糖分解為葡萄糖。這表明半乳糖苷酶的催化作用具有A.高效性 B.專(zhuān)一性 C.穩(wěn)定性 D.多樣性【思路解析】酶是具有催化作用的有機(jī)物，具有高效性、專(zhuān)一性，并受溫度和PH的影響。一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)是酶的專(zhuān)一性的概念?！敬鸢浮緽拓

11、展鏈接具有專(zhuān)一性的物質(zhì)小結(jié)酶a.每一種酶只能催化一種化合物或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)，酶的專(zhuān)一性保證細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行。b.限制性核酸內(nèi)切酶 一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切點(diǎn)上切割 DNA分子。載體 物質(zhì)以主動(dòng)運(yùn)輸方式通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)需要載體，不同物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)的載體不同，載體的專(zhuān)一性是細(xì)胞膜選擇透過(guò)性的基礎(chǔ)。激素 激素具有選擇性地作用于器官、腺體和細(xì)胞的特異性。激素特異性的原因在于它的靶細(xì)胞的細(xì)胞膜或胞漿內(nèi)存在著能夠與該激素發(fā)生特異性結(jié)合的受體。tRNA tRNA的種類(lèi)很多，但是，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，其原因在于tRNA上具有反密碼子，翻譯

12、時(shí)能夠與mRNA上的密碼子配對(duì)?？乖?抗體) 一種抗原只能與相應(yīng)的抗體或效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合。同樣，一種抗體也只能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合。類(lèi)型二ATP的合成與作用【例3】（2008天津6）下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是人長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時(shí)相等 若細(xì)胞內(nèi)Na濃度偏高，為維持Na濃度的穩(wěn)定，細(xì)胞消耗ATP的量增加 人在寒冷時(shí)，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加 人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡A、B、C、D、【思路解析】人長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌相對(duì)缺氧,進(jìn)行無(wú)氧呼吸,安靜時(shí)進(jìn)行有氧呼吸,無(wú)氧呼吸與有氧呼吸

13、每摩爾葡萄糖生成ATP的量不同。Na運(yùn)出細(xì)胞是主動(dòng)運(yùn)輸，主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，因而維持Na濃度的穩(wěn)定，細(xì)胞消耗ATP的量增加。腎上腺素和甲狀腺激素能加強(qiáng)物質(zhì)的氧化分解，因而細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加。人在饑餓時(shí)，肝糖元轉(zhuǎn)化為血糖，血糖氧化分解釋放能量，使ATP與ADP的含量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡?！敬鸢浮緽第2講 ATP的主要來(lái)源細(xì)胞呼吸要點(diǎn)一、“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實(shí)驗(yàn)分析1實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程特別提醒實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟(1)將裝置(甲)連通橡皮球，讓空氣間斷而持續(xù)地依次通過(guò)3個(gè)錐形瓶，既保證O2的充分供應(yīng)，又使進(jìn)入A瓶的空氣先經(jīng)過(guò)NaOH的錐形瓶，洗除空氣中的CO2，保證第三個(gè)錐形瓶的澄清石灰水變渾濁是由

14、酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。(2)B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間，待酵母菌將B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。 要點(diǎn)二、有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的過(guò)程分析1.有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的過(guò)程圖解2.有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的比較3過(guò)程分析(1)無(wú)氧呼吸的第二階段是第一階段產(chǎn)生的H將丙酮酸還原為C2H5OH和CO2或乳酸的過(guò)程。(2)有氧呼吸中H2O既是反應(yīng)物，又是生成物，且H2O中的氧全部來(lái)自于O2。(3)有氧呼吸的三個(gè)階段共同的產(chǎn)物是ATP，無(wú)氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP。特別提醒不同生物無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物不同，其原因在于催化反應(yīng)的酶不同。原核生物無(wú)線粒體，有些

15、原核生物(如硝化細(xì)菌、藍(lán)藻)仍可進(jìn)行有氧呼吸。只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸的真核生物(如蛔蟲(chóng))其細(xì)胞內(nèi)無(wú)線粒體。要點(diǎn)三、相關(guān)曲線的分析及應(yīng)用1ATP產(chǎn)生速率與O2供給量之間的關(guān)系 (1)A點(diǎn)表示在無(wú)氧條件下，細(xì)胞可進(jìn)行無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。(2)AB段表示隨O2供應(yīng)量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過(guò)有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生速率隨之增加。(3)BC段表示O2供應(yīng)量超過(guò)一定范圍后，ATP的產(chǎn)生速率不再加快，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。2酵母菌細(xì)胞呼吸類(lèi)型的判斷 (1)若只產(chǎn)生CO2，不消耗O2，則只進(jìn)行無(wú)氧呼吸(圖中A點(diǎn))。 (2)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量比吸收O2的

16、物質(zhì)的量多，則兩種呼吸同時(shí)存在(圖中AC段)。 (3)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量與吸收O2的物質(zhì)的量相等，則只進(jìn)行有氧呼吸(圖中C點(diǎn)以后)。 (4)B點(diǎn)表示無(wú)氧呼吸與有氧呼吸速率相等(用CO2釋放量表示)，此時(shí)CO2的總釋放量最低。D點(diǎn)表示O2濃度超過(guò)一定值(10)以上時(shí)，無(wú)氧呼吸消失，細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸。3影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素及其在實(shí)踐中的應(yīng)用(1)呼吸速率與溫度的關(guān)系(如圖)最適溫度時(shí)，細(xì)胞呼吸最強(qiáng)，超過(guò)最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，細(xì)胞呼吸受抑制；低于最適溫度酶活性下降，細(xì)胞呼吸受抑制。生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下貯存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過(guò)程中，夜間適當(dāng)降，降低細(xì)胞呼吸，減

17、少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。(2)呼吸速率與O2濃度的關(guān)系(如圖)O2濃度低時(shí)，無(wú)氧呼吸占優(yōu)勢(shì)；隨O2濃度增大，無(wú)氧呼吸逐漸被抑制有氧呼吸不斷加強(qiáng)；但當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值后，隨O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(qiáng)(受呼吸酶數(shù)量等因素的影響)。生產(chǎn)上常利用適當(dāng)降低氧氣濃度等能夠抑制細(xì)胞呼吸、減少有機(jī)物消耗的原理來(lái)延長(zhǎng)蔬菜、水果的保鮮時(shí)間，中耕松土增加根的有氧呼吸；在醫(yī)療上選用透氣的消毒紗布或松軟的“創(chuàng)可貼”包扎傷口，可抑制厭氧病原菌的繁殖。(3)呼吸速率與含水量的關(guān)系(如圖)在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。在作物種子儲(chǔ)藏時(shí)，將種子風(fēng)干，以減弱細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消

18、耗。特別提醒種子、蔬菜和水果在儲(chǔ)藏時(shí)都應(yīng)在低溫、低氧條件下，不同的是種子還應(yīng)保持干燥，而蔬菜和水果應(yīng)保持一定濕度。低溫以不破壞植物組織為標(biāo)準(zhǔn)，一般為零上低溫。不同種類(lèi)的植物呼吸速率不同；同一植物的不同器官呼吸速率不同；同一植物不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期呼吸速率不同。【精典考題例析】類(lèi)型一無(wú)氧呼吸【例】（2008廣東理科基礎(chǔ)，40）下列過(guò)程存在無(wú)氧呼吸的是A植物葉片在光下放出O2 B動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的糖分解為H2O和CO2C酵母細(xì)胞不產(chǎn)酒精的呼吸過(guò)程 D蘋(píng)果貯藏期間果肉積累酒精【思路解析】動(dòng)植物在有氧氣存在的條件下進(jìn)行有氧呼吸，將葡萄糖徹底分解為H2O和CO2，在無(wú)氧條件下一些細(xì)胞可進(jìn)行無(wú)氧呼吸，生成乳酸或酒

19、精，如蘋(píng)果貯藏期間果肉積累酒精就是無(wú)氧呼吸的結(jié)果，酵母菌是兼性厭氧型微生物，其無(wú)氧呼吸會(huì)產(chǎn)生酒精?！敬鸢浮緿 規(guī)律方法細(xì)胞呼吸方式的判斷：在以C6H12O6為呼吸底物的情況下，CO2的釋放量和O2的消耗量是判斷細(xì)胞呼吸方式的重要依據(jù)，方法如下：（1）無(wú)CO2釋放時(shí)，細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸，此種情況下，容器內(nèi)氣體體積不發(fā)生變化，如馬鈴薯塊莖的無(wú)氧呼吸。（2）不消耗O2，但產(chǎn)生CO2時(shí)，細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸。此種情況下，容器內(nèi)氣體體積可增大，如酵母菌的無(wú)氧呼吸。（3）當(dāng)CO2釋放量等于O2的消耗量時(shí)，細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸。此種情況下，容器內(nèi)氣體體積不變化，但若將CO2吸收，可引起氣體體

20、積減小。（4）當(dāng)CO2釋放量大于O2的消耗量時(shí)，細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸和有氧呼吸兩種方式的細(xì)胞呼吸，如酵母菌在不同O2濃度下的細(xì)胞呼吸。此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行如下分析（VCO2代表CO2釋放量，VO2代表O2的消耗量）若VCO2/VO2=4/3,有氧呼吸和無(wú)氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若VCO2/VO24/3,無(wú)氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸；若VCO2/VO24/3，有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于無(wú)氧呼吸。類(lèi)型二呼吸作用的相關(guān)計(jì)算【例2】（2008·上海，12）1個(gè)葡萄糖分子有氧呼吸釋放能量為m，其中40%用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP，若1個(gè)高能磷酸鍵所含能量為

21、n，則1個(gè)葡萄糖分子在有氧呼吸中產(chǎn)生ATP分子數(shù)為（）A2n/5m B2m/5n Cn/5m Dm/5n【思路解析】由于ADP轉(zhuǎn)化形成ATP時(shí)，僅形成一個(gè)高能磷酸鍵，所以有一分子的葡萄糖轉(zhuǎn)化為ATP的分子數(shù)為m/n，由于只有40%能量能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化，故再乘以2/5。此題出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因之一是由于部分同學(xué)對(duì)ADP形成ATP時(shí)只形成一個(gè)高能磷酸鍵沒(méi)有理解?！敬鸢浮緽拓展鏈接有氧呼吸時(shí)1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放出2870KJ的能量，有1161KJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。由此可見(jiàn)，有氧呼吸釋放出的能量多，所以有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式。無(wú)氧呼吸不管生成酒精和二氧化碳，還是轉(zhuǎn)化為乳酸，都只在第一階段釋放

22、出少量的能量，生成少量ATP，而葡萄糖分子中大部分能量則存留在酒精或乳酸中。以乳酸為例，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，只釋放出196.65KJ的能量，其中只有61.08KJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。類(lèi)型三影響細(xì)胞呼吸的因素分析【例3】下圖表示大氣中氧的濃度對(duì)植物組織內(nèi)產(chǎn)生CO2的影響，試根據(jù)圖完成問(wèn)題：(1)A點(diǎn)表示植物組織釋放的CO2較多，這些是_的產(chǎn)物。(2)由A到B，CO2的釋放量急劇減少，其原因是_(3)由B到C，CO2的釋放量又不斷增加，其主要原因是_。(4)為了有利于貯藏蔬菜或水果，貯藏室內(nèi)的氧氣應(yīng)調(diào)節(jié)到圖中的_點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度。采取這一措施的理由是_。【思路解析】：此題主要考查氧氣濃度

23、對(duì)呼吸作用的影響，關(guān)鍵在于抓住A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)二氧化碳釋放的相對(duì)值與大氣中氧濃度的關(guān)系。由AB隨氧濃度增大，呼吸作用減弱而由BC呼吸作用隨氧濃度增大又逐漸增強(qiáng)，至最高峰，這就說(shuō)明了由AB無(wú)氧呼吸由于氧濃度的增大被抑制，當(dāng)超過(guò)B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的氧濃度時(shí)，植物進(jìn)行的主要是有氧呼吸。【答案】：(1)無(wú)氧呼吸 (2)氧氣增加，無(wú)氧呼吸受到抑制 (3)有氧呼吸加強(qiáng)，CO2釋放增多 (4)B 此時(shí)植物組織呼吸最弱，有機(jī)物分解量最少第3講能量之源光與光合作用要點(diǎn)一、對(duì)“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)解讀1.實(shí)驗(yàn)原理：利用色素溶于有機(jī)溶劑而不溶于水的性質(zhì)，可以用無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑提取綠葉中的色素。利用各種色素在層析液

24、中溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同的原理可以使各種色素相互分離，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有四條，分別是(由上到下)橙黃色的胡蘿卜素，黃色的葉黃素，藍(lán)綠色的葉綠素a，黃綠色的葉綠素b。如圖：3.實(shí)驗(yàn)中幾種化學(xué)試劑的作用：無(wú)水乙醇用于提取綠葉中的色素； 層析液用于分離綠葉中的色素；SiO2可增加杵棒與研缽間的摩擦力，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使研磨充分；碳酸鈣可防止研磨過(guò)程中色素被破壞。4.注意的問(wèn)題：剪取干燥的定性濾紙，雙手盡量不要接觸紙面，手要干凈、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染濾紙。加入的SiO2和CaCO3一定要少，否則濾液混濁，雜

25、質(zhì)多，顏色淺，實(shí)驗(yàn)效果差。根據(jù)試管的長(zhǎng)度制備濾紙條，讓濾紙條長(zhǎng)度高出試管約1 cm，高出部分做直角彎折。畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)，用力要均勻，速度要適中。特別提醒色素提取液呈淡綠色的原因：研磨不充分，色素未能充分提取出來(lái)。稱(chēng)取綠葉過(guò)少或加入無(wú)水乙醇過(guò)多，色素溶液濃度小。未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子部分被破壞。要點(diǎn)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能及色素的種類(lèi)和作用的理解新課 標(biāo)第 一網(wǎng)1.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（1）結(jié)構(gòu)(如下圖所示)雙層膜：分內(nèi)、外膜，包圍著幾個(gè)到幾十個(gè)綠色基粒等細(xì)微結(jié)構(gòu)。 基粒：每個(gè)基粒由許多圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為類(lèi)囊體，色素就分布在類(lèi)囊體的薄膜上?；|(zhì)：在基粒和基粒之間充滿(mǎn)基質(zhì)

26、，含有與光合作用有關(guān)的酶。 (2)功能:葉綠體內(nèi)的基粒和類(lèi)囊體擴(kuò)展了其受光面積，含有許多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此葉綠體是高等植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。2.葉綠體中的色素種類(lèi)及作用(1)色素的種類(lèi)和作用(2)色素與吸收光譜(3)不同顏色溫室大棚的光合效率無(wú)色透明大棚日光中各色光均能透過(guò)，有色大棚主要透過(guò)同色光，其他光被其吸收，所以用無(wú)色透明的大棚光合效率最高。葉綠素對(duì)綠光吸收最少，因此綠色塑料大棚光合效率最低。 特別提醒影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)

27、而影響葉綠素的合成。低溫時(shí)，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。 (3)必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過(guò)程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉變黃。特別提醒將葉綠體長(zhǎng)時(shí)間置于暗處，葉綠體則轉(zhuǎn)變成不含色素的白色體或只有類(lèi)胡蘿卜素的有色體，但光照后叉可恢復(fù)為具有葉綠素的葉綠體?；Ｖg還有基粒類(lèi)囊體與基粒的類(lèi)囊體相連，從而使各類(lèi)囊體的腔彼此相通。與光反應(yīng)有關(guān)的色素和酶都分布在類(lèi)囊體的膜上；與暗反應(yīng)有關(guān)的酶則分布在基質(zhì)上；葉綠體還含有少量的DNA、RNA。3.正確分析光合作用的探究歷程中的幾個(gè)重要實(shí)驗(yàn)1.普利斯特

28、利的實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象：（2）結(jié)論：植物可以更新空氣（3）實(shí)驗(yàn)分析：由于缺少空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)服力不強(qiáng)，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。沒(méi)有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長(zhǎng)。限于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制，沒(méi)有明確植物更新氣體的成分。 2.薩克斯的實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象：（2）結(jié)論：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉。（3）實(shí)驗(yàn)分析：設(shè)置了自身對(duì)照，自變量為光照，因變量是顏色變化。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，以使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。本實(shí)驗(yàn)除了證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明光是光合作用的必要條件。3.魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)

29、： （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論： 過(guò)程：H218O+C02植物1802 C18O2+H20植物02 結(jié)論：光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自于水的分解。（2）實(shí)驗(yàn)分析：設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量是標(biāo)記物質(zhì)(H218O和C18O2)，因變量是O2的放射性.特別提醒科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的關(guān)系：通過(guò)這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看出，光合作用的研究發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究進(jìn)展密切相關(guān)，同時(shí)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也推動(dòng)了生物科學(xué)研究的發(fā)展。要點(diǎn)四、對(duì)光合作用的過(guò)程的理解 光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過(guò)程。用反應(yīng)式概括為：CO2+H2O(CH2O)+O2。其實(shí)光合作用的過(guò)程十分復(fù)雜

30、，人們根據(jù)是否需要光能，把它分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。具體過(guò)程用圖解來(lái)表示：1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)具有明顯的區(qū)別和聯(lián)系，如下表：注：本表中“物質(zhì)轉(zhuǎn)化”中的序號(hào)與上圖中的序號(hào)一致特別提醒葉綠體處于不同條件下，C3、C5、H、ATP以及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化2.光合作用過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程要點(diǎn)五、影響光合作用的環(huán)境因素分析及其應(yīng)用1.光合作用強(qiáng)度表示方法單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生糖的數(shù)量單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收CO2的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出O2的量注意：最容易檢測(cè)的是。2.環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響及應(yīng)用（1）光照強(qiáng)度曲線分析A點(diǎn)光照強(qiáng)度為O，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸

31、的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少，這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的C02全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(光照強(qiáng)度只有在B點(diǎn)以上時(shí)，植物才能正常生長(zhǎng))，B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱(chēng)為光補(bǔ)償點(diǎn)。BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了，C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱(chēng)為光飽和點(diǎn)。應(yīng)用：陰生植物的B點(diǎn)前移，C點(diǎn)較低，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物的種類(lèi)搭配，林帶樹(shù)種的配置，可合理利用光能；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。（2）CO2 濃度曲線分析：圖l

32、和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；圖2中的A點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。 圖1和圖2中的B和B點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。（3）溫度曲線分析：溫度主要是通過(guò)影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，溫室栽培也可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保

33、證植物有機(jī)物的積累。（4）必需元素供應(yīng)曲線分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過(guò)一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過(guò)高而導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫。應(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。（5）水分影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會(huì)導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。自主探究3將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強(qiáng)度下測(cè)定葉片光合作用的強(qiáng)度(以CO2吸收速率表示)，測(cè)定結(jié)果如圖。下列相關(guān)敘述，正確的是( ) A如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a

34、點(diǎn)左移，b點(diǎn)左移B如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移C如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)右移D如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移【答案與解析】D 假定光照強(qiáng)度降低，要達(dá)到點(diǎn)a，則需要濃度更高的二氧化碳，a點(diǎn)應(yīng)右移；假定光照強(qiáng)度升高，二氧化碳利用率升高，要達(dá)到點(diǎn)a，在二氧化碳濃度低一些的時(shí)候即可達(dá)到，a點(diǎn)應(yīng)左移。另外，光照強(qiáng)度升高.則需要更高濃度的CO2才能達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度，b點(diǎn)應(yīng)右移。特別提醒 葉齡與光合效率之間的關(guān)系：如圖隨幼葉的生長(zhǎng)，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增加，光合作用速率不斷增加；壯葉的葉面積、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；隨著葉齡的增加，葉

35、內(nèi)的葉綠素被破壞，光合速率隨之下降。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要通過(guò)延長(zhǎng)光照時(shí)間，增加光照面積和增強(qiáng)光合作用效率等途徑提高光能利用率，如輪作、套種和間作等，合理密植。設(shè)法滿(mǎn)足光合作用的各種環(huán)境因素，如利用大棚適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，提高CO2濃度和溫度，來(lái)提高光合作用效率。要點(diǎn)六、光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別和聯(lián)系1.光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別：2.聯(lián)系：物質(zhì)方面能量方面總之，光合作用與細(xì)胞呼吸既有區(qū)別又相互聯(lián)系，是相輔相成的。特別提醒光合作用與細(xì)胞呼吸的計(jì)算植物進(jìn)行光合作用吸收CO2的同時(shí)，還進(jìn)行呼吸作用釋放CO2，而呼吸作用釋放的部分或全部CO2未出植物體又被光合作用利用，這時(shí)在光照下測(cè)定的CO2的吸收量稱(chēng)為表觀光

36、合速率或凈光合速率。表觀光合速率與真正光合速率的關(guān)系如圖：在不考慮光照強(qiáng)度對(duì)呼吸速率影響的情況下，OA段代表植物呼吸速率，OD段表示植物表觀光合作用速率，OA+0D段表示真正光合速率，它們的關(guān)系為：真正光合速率=表現(xiàn)光合速率+呼吸速率。 具體表達(dá)為：光合作用消耗總CO2=從外界吸收的CO2+呼吸產(chǎn)生的CO2； 光合作用產(chǎn)生的總O2=釋放到外界的O2+呼吸消耗的O2 一晝夜有機(jī)物的積累量(用CO2量表示)：積累量=白天從外界吸收的CO2晚上呼吸釋放的CO2。 要點(diǎn)七、自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物以及化能合成作用的區(qū)分(3)土壤中的硝化細(xì)菌的化能合成作用特別提醒硝化細(xì)菌利用氧化環(huán)境中的氨來(lái)獲得能量進(jìn)行有機(jī)物

37、的合成，所以硝化細(xì)菌是需氧型生物?！揪淇碱}例析】類(lèi)型一“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)【例】（2008廣東理基43）提取光合色素，進(jìn)行紙層析分離，對(duì)該實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的解釋?zhuān)_的是（ ）A未見(jiàn)色素帶，說(shuō)明材料可能為黃化葉片 B色素始終在濾紙上，是因?yàn)樯夭蝗苡趯游鲆篊提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素b D胡蘿卜素處于濾紙最前方，是因?yàn)槠湓谔崛∫褐械娜芙舛茸罡?【思路解析】葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑中，由于葉綠素含量比類(lèi)胡蘿卜素多且葉綠素呈現(xiàn)綠色，所以，提取液呈現(xiàn)綠色。葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，如胡蘿卜素在層析液中擴(kuò)散得最快；溶解度低的

38、隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得慢，如葉綠素b。A選項(xiàng)中未見(jiàn)色素帶，其原因是操作失誤，不可能是選材不正確。答案：C拓展鏈接“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：取材：葉片要新鮮、顏色要深綠，含有較多色素。研磨：研磨要迅速、充分。葉綠素不穩(wěn)定，易被活細(xì)胞內(nèi)的葉綠素酶水解。充分研磨使葉綠體完全破裂，提取較多的色素。 畫(huà)細(xì)線：濾液細(xì)線不僅要求細(xì)、直、齊，而且要求含有較多的色素，所以要求待濾液干后再畫(huà)一兩次。 層析：濾液細(xì)線不能觸及層析液，否則色素溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶。類(lèi)型二葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能【例2】 (2008.山東卷.7)右圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。在圖示結(jié)構(gòu)上A生物膜為葉綠體內(nèi)膜 B可完成光合作用的全過(guò)程 C發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是：光能電能化學(xué)能 D產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項(xiàng)生理活動(dòng)【思路解析】本題主要考查葉綠體的結(jié)構(gòu)與作用,光合作用的基本過(guò)程、場(chǎng)所、物質(zhì)及能量的轉(zhuǎn)化，ATP的產(chǎn)生與作用等。做本題時(shí)要注意圖文的轉(zhuǎn)化，并將圖中的有用信息與光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。圖中顯示出：在光照、色素等作用條件下完成了水的光解、ATP的合成和還原劑氫的產(chǎn)生。由此可判斷出此過(guò)程是光合作用的光反應(yīng)過(guò)程，發(fā)生