1、2013高考生物考前回扣-细胞的代谢一、网络构建二、基础回扣 (五)细胞的能量供应和利用 一、酶降低反应活化能 新陈细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 1发现 巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 巴斯德（法、微生物学家）：发酵与活细胞有关；发酵是整个细胞。 利比希（德、化学家）：引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 比希纳（德、化学家）：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 萨姆纳（美、科学家）：从刀豆种子提纯出来的脲酶是
2、一种蛋白质。 许多酶是蛋白质。 切赫与奥特曼（美、科学家）：少数RNA具有生物催化功能。 2定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 注：由活细胞产生（与核糖体有关） 催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。 成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。3特性高效性：催化效率很高，使反应速度很快 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。需要合适的条件（温度和pH值）温和性易变性特异性。 酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子
3、结构。二、ATP（三磷酸腺苷） ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接能源，它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。 1结构简式 APPP2ATP与ADP的转化 三、ATP的主要来源细胞呼吸 呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放 出能量并生成ATP的过程。分为：有氧呼吸无氧呼吸 概念指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O释放能量，生成许多ATP的过程指细胞在无氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成
4、不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 过程C6H12O62丙酮酸+4H+少能酶2丙酮酸+6H2O6CO2+20H+少能 24H+6O212H2O+大量能量 C6H12O62丙酮酸+4H+少能2C3H6O3乳酸 2丙酮酸 2C2H5OH+2CO2 反应式C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量 C6H12O62C3H6O3+少量能量 2C2H5OH+2CO2+少能 不同点场所细胞质基质线基质线内膜始终在细胞质基质条件除外，需分子氧、酶不需分子氧、需酶 产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量、合成38ATP（1161KJ）少量、合成2ATP(61.08KJ) 相
5、同点联系从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同，以后阶段不同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量四、影响细胞呼吸作用的因素1、内部因素遗传因素（决定酶的种类和数量）2、环境因素温度以影响酶的活性影响呼吸速率。在最低点与最适点之间，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率随温度的升高而加快。超过最适点，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受到抑制，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。（1）温度植物在O2浓度为0时只进行无氧呼吸，大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和CO2；O2浓度在010%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；在O2浓度5%时，呼吸作用最弱；在O2浓度超过10%时，只
6、进行有氧呼吸。有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，抑制作用随氧浓度的增加而增强，直至无氧呼吸完全停止在一定氧浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强。（2）O2的浓度（3）CO2浓度从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。（4）含水量在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增强，随含水量的减少而减弱五、光合作用 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 1发现 内容时间过程结论普里斯特1771年蜡烛、小鼠、绿色植物实验植物可以更新空气 萨克斯1864年叶片遮光实验绿色植物在光合作用中产生淀粉 恩格尔曼1880年水绵光合作
7、用实验叶绿体是光合作用的场所释放出氧鲁宾与卡门1939年同位素标记法光合作用释放的氧全来自水2、场所 叶绿体 3过程光反应暗反应 条件光、H2O、色素、酶CO2、H、ATP、C5、酶时间短促较缓慢场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质 过程 水的光解2H2O4H+O2ATP的合成：ADP+Pi+光能ATPCO2的固定：CO2+C52C3 C3/CO2的还原：2C3+H（CH2O）实质光能叶绿体光能化学能，释放O2同化CO2，形成（CH2O） 总式光能叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O2 或CO2+12H2O（CH2O）+6O2+6H2O物变无机物CO2、H2O有机物（CH2O）能变光能ATP中活跃的
8、化学能有机物中稳定的化学能 光合作用的实质 通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。 4、光合作用的意义制造有机物，实现物质转变，将CO2和H2O合成有机物，转化并储存太阳能；调节大气中的O2和CO2含量保持相对稳定； 生物生命活动所需能量的最终来源；注：光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。5、影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用光合速率是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素。(1)单因子对光合作用速
9、率影响的分析光照强度(如图所示)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。 光照面积(
10、如图所示)曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下。OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。 CO2浓度、含水量和矿质元素(如图所示)曲线分析：CO2和水是光合作用的原料，矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内
11、，CO2、水和矿质元素越多，光合作用速率越快，但到A点时，即CO2、水、矿质元素达到饱和时，就不再增加了。应用：“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度，增加产量的方法.合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合作用速率。 温度(如图所示)曲线分析：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1035下正常进行光合作用，其中AB段(1035)随温度的升高而逐渐加强，B点(35)以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50左右光合作用完全停止。应用：冬天温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用：晚上适当降
12、低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。(2)多因子对光合作用速率影响的分析（如图所示）曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的6、
13、总结:光合作用在现实生活中提高农作物产量：延长光合作用时间、增大光合作用面积：合理密植 ， 改变植物种植方式：轮作、间作、套作提高光合作用速度使用温室大棚 使用农家肥、化肥 “正其行，通其风” 大棚中适当提高二氧化碳的浓度 补充人工光照7、计算 真光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸作用速率CO2吸收DB真光合作用=净光合作用+呼吸作用净光合作用O A C呼吸作用 光照强度ECO2释放光合作用制造的有机物=光合作用积累的有机物+细胞呼吸消耗的有机物解析：制造的就是生产的总量，其中一部分被储存起来，就是积累的，另一部分被呼吸消耗光合作用利用二氧化碳的量=从外界吸收的二氧化碳的量+细胞呼吸释放的
14、二氧化碳的量解析：光合作用利用CO2的量有两个来源，一个是外界吸收的，另一个是自身呼吸放出的，二者都被光合作用利用。六、比较光合作用和细胞呼吸作用 光合作用呼吸作用反应场所绿色植物（在叶绿体中进行）所有生物（主要在线粒体中进行）反应条件光、色素、酶等酶（时刻进行）物质转变无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O）分解有机物产生CO2和H2O能量转变把光能转变成化学能储存在有机物中释放有机物的能量，部分转移ATP实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量、产生ATP联系有机物、氧气能量、二氧化碳 光合作用 呼吸作用 五、化能合成作用自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，
15、但是能够利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。下图为硝化细菌的化能合成作用进行光合作用和化能合成作用的生物都是自养型生物；而只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物是异养型生物。极采取防护措施。 三、考题预测1(2013海口高三模拟)图1是仙人掌类植物特殊的CO2同化方式，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用；图2表示不同地区A、B、C三类植物在晴朗夏季的光合作用日变化曲线，请据图分析并回答：图1图2(1)图1所示细胞在夜间能产生ATP的场所有_
16、。该植物夜间能吸收CO2，却不能合成糖类等有机物的原因是_ 。(2)图1所示植物对应图2中的_类植物(填字母)，从生物进化的角度看，该特殊的CO2同化方式是_的结果。(3)图2中的A类植物在1016时_(填“能”或“不能”)进行光合作用的暗反应，原因有_ 、_ 。(4)与上午10时相比，中午12时B类植物细胞中C5含量变化是_。2(2013潍坊三模)下列图甲中表示植物细胞某些代谢过程，ae表示相关物质。图乙是该植物叶片CO2释放量随光照强度变化的曲线，S代表有机物量。请据图回答下列问题：图甲图乙(1)图甲中，过程表示_。a与e发生反应的场所是_。(2)图甲过程中，能产生ATP的是_(用图中数字
17、表示)，在乳酸菌细胞中能进行的过程是_(用图中数字表示)。(3)请写出、过程的总反应式：_。(4)图乙中OD之间该植物叶片光合作用合成的有机物量为_(用图中字母表示)。(5)请依据图乙在下图中画出叶片O2生成量与光照强度的关系曲线。3(2013临川一中高三信息卷)绿萝属半阴生蔓藤植物，喜湿润环境。科研人员在不同条件下测定发育良好的绿萝叶片净光合速率的变化情况，结果如图甲所示，请分析回答下列问题。甲净光合速率变化(1)限制图甲中ab段叶片净光合速率的主要环境因素是_，图甲中cd对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是_，净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是_ 。(2)图甲中f点时叶肉细胞内
18、合成H的场所有_。(3)科研人员将一批长势相同的绿萝幼苗随机分成四组，分别进行以下实验：第1组在遮荫条件下培育90天。第2组在较强光照条件下培育90天。第3组在较强光照条件下培养60天后移到室内继续培养30天。第4组在较强光照条件下培养30天后移到室内继续培养60天。实验数据如图乙所示，请据图分析回答乙与第1组处理得到的绿萝植株比，第2组处理得到的绿萝植株出现的明显差异是_。若绿萝因较强光照叶片绿色变浅，恢复其绿色的培育方法是_。实验数据表明，要得到主枝条数多且叶色正常的绿萝植株，应采用上述第几组的培育方法？_ 。(4)绿萝有吸收甲醛、净化空气的作用，这体现了生物多样性的_价值。4(2013乐
19、山高三调研)下图图1表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，其中a、b为光合作用的原料，表示相关过程。图2、图3表示外界相关条件对植物光合作用和呼吸作用的影响。请据图回答问题。图1图2图3(1)图1中b代表的物质名称_。过程进行的场所是_。过程中产生的H用于过程_。(2)图1中过程中的中间产物是_，它进入线粒体的条件_。(3)如果在图2的乙点突然停止光照，叶绿体内C3化合物的含量将_。乙丙段时，限制光合作用的主要因素是_。(4)图3中，真光合速率净光合速率呼吸速率。用大棚种植蔬菜时，白天最好控制光强为图2中_点对应的光照强度，温度为图3中的_最佳。图3中5 时的状态可用图2中_点
20、表示。(5)某同学以新鲜的绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究课题：_。需特别注意的是，该实验必须在_条件下进行。(6)探究植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2？请写出简单的实验思路。_ 。5(2013黄冈中学高三模拟)学校生物实验室有一批存量淀粉酶制剂，因保留时间较长，可能失去活性。下面是这种淀粉酶制剂的使用说明书的部分内容：某生物兴趣小组想通过比较该存量淀粉酶制剂和唾液淀粉酶的催化效率，鉴定这批存量淀粉酶制剂的活性。实验目的：略实验原理：略实验材料与试剂：存量淀粉酶制剂、大小烧杯若干、试管若干、淀粉糊、新配制的斐林试剂、碘液、量筒、酒精灯等
21、。实验步骤(1)取唾液：将口漱净，含一块脱脂棉，片刻后取出，将唾液挤入小烧杯中，重复几次。(2)取两个烧杯，分别编号为A、B，分别加入适量的_。再往A烧杯加入适量唾液，B烧杯中加入_，在相同条件下，催化适当的时间。(3)取两支试管分别编号为A1、A2，各加入A烧杯中的溶液2 mL。另取两支试管分别编号为B1、B2，各加入B烧杯中的溶液2 mL。(4)向试管A1、B1中加入等量碘液，观察试管中的颜色变化。(5)_ 。预测结果，得出结论：若试管A1中溶液为褐色，试管A2中出现砖红色沉淀；试管B1中溶液呈蓝色，试管B2中无砖红色沉淀，说明_ ；试管B1中溶液呈蓝色，试管B2中有砖红色沉淀，说明该存量
22、淀粉酶制剂有部分活性；_，说明该存量淀粉酶制剂活性正常。(6)讨论与反思该兴趣小组在班上汇报他们的实验设计和结论后，其他同学认为实验设计存在部分缺陷，你认为缺陷可能是_ 。答案及解析1【解析】(1)仙人掌类植物细胞在夜间只进行细胞呼吸，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。由题干信息知此植物在夜间时可将吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，但夜里无光照，植物无法进行光合作用，也不能制造有机物如糖类等。(2)由图2三种不同植物光合速率随时间变化的关系知，只有A类植物在2024小时内吸收CO2，仙人掌类植物细胞正好符合此规律。仙人掌类植物是生长在热带、亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物，在其所处的
23、自然条件下，气孔白天关闭，夜晚张开。它们具有此途径，既维持水分平衡，又能同化二氧化碳。这是长期适应环境的结果即自然选择的结果。(3)图2中的A类植物在1016时不能从外界环境中吸收CO2，但其液泡内含有大量的苹果酸，经脱羧作用释放CO2，植物细胞自身的呼吸作用也释放一部分CO2，二者均用于光合作用的暗反应。(4)与上午10时相比，中午12时B类植物细胞吸收的CO2减少，参与暗反应中CO2的固定消耗的C5少，则细胞中积累的C5就增加。【答案】(1)细胞质基质和线粒体没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供H和ATP(2)A自然选择(3)能液泡中的苹果酸能经脱羧作用释放CO2用于暗反应呼吸作用产
24、生的CO2用于暗反应(4)增加2【解析】(1)由图甲的需要光照，经后合成了C6H12O6，可判断称为光反应；结合、与、的关系知、分别为有氧呼吸的第一、二、三阶段；a(O2)与H的反应发生在线粒体内膜。(2)图甲过程中，能产生ATP的是：光反应合成ATP，、分别为有氧呼吸的第一、二、三阶段，都会产生ATP。乳酸菌为厌氧菌，故能进行的反应只有发生在细胞质基质的无氧呼吸即。(3)、过程表示光合作用，因此其总反应式为H2OCO2(CH2O)O2(4)OB段呼吸作用强度大于光合作用强度，而BD段则相反，读图知S2S3表示产生有机物的量。(5)读乙图知光照强度为0时，氧气的生成量为0，B点对应值为5，D点
25、对应值为17，超过D点后氧气生成量不再上升，曲线如答案所示。【答案】(1)光反应线粒体内膜(2)、(3)H2OCO2(CH2O)O2(4)S2S3(5)见下图(起点为原点O，B点对应值为5，D点对应值约为17，D以后曲线不再上升。)3【解析】(1)图甲中ab段(阴天)对应的时间段为8：309：30，此时光照强度不强，温度较低，限制了净光合速率；cd对应时段，光照增强，植物的光合作用强度增大，植物体内有机物总量不断增加；净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是12：30左右时外界温度较高，光照很强，叶片的气孔关闭，致使CO2吸收量减少。(2)图甲中f点时尽管气孔关闭，但植物细胞的光反应仍在进行
26、，呼吸作用也在进行，因此产生H的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)读图乙知与第1组处理得到的绿萝植株比，第2组处理得到的绿萝植株叶肉细胞的叶绿素含量减少，叶片绿色较浅而主枝条数增加。由第3组与第4组的对照知绿萝叶片内的叶绿素含量增加与遮阴培养有关，因此因较强光照叶片绿色变浅，恢复其绿色的培育方法是在适当遮荫的条件下培养一段时间。读图乙知第四组符合题意。(4)绿萝有吸收甲醛、净化空气的作用，这体现了其生态功能即间接价值。【答案】(1)光照强度和温度增加叶片的气孔关闭，CO2吸收量减少(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体(3)叶片绿色较浅(叶片的叶绿素含量较少)，主枝条数较多在适当遮荫的条件下培
27、养一段时间 第4组(4)间接4【解析】本题以流程图和坐标曲线图为载体，考查光合作用和细胞呼吸的过程、影响因素及两者间的关系，属于考纲综合运用层次。(1)(2)据图1中的物质变化可知：物质a、b分别为水和二氧化碳；过程、分别表示光反应、有氧呼吸第三阶段、暗反应和有氧呼吸第一、第二阶段。有氧呼吸第三阶段(过程)进行的场所是线粒体内膜。光反应(过程)中产生的H在暗反应(过程)中的作用是作为还原三碳化合物的还原剂。过程中的中间产物是丙酮酸，它在有氧条件下进入线粒体继续完成有氧呼吸过程，被彻底氧化分解。(3)在图2的乙点若突然停止光照，则光反应产生的H和ATP减少，C3化合物的还原量减少，但此时暗反应过
28、程中C3化合物的合成过程尚未受到影响，因此叶绿体内C3化合物的含量将上升。在曲线乙丙段时，随光照强度的增强，光合作用在不断增强，说明此时限制光合作用的主要因素是光照强度。(4)据图3可知：白天最好控制光照强度为图2中的丁点对应的光照强度，以使真正光合作用最强，有利于有机物合成，温度应为25 ，以使净光合作用最强，有利于有机物积累。(5)(6)图3中5 时的真正光合作用速率等于呼吸速率，可用图2中乙点表示。影响细胞呼吸的主要因素包括温度、氧气浓度等，可通过实验探究这些因素与呼吸速率之间的关系。植物在光照条件下同时进行光合作用，因此需在黑暗条件下测定细胞呼吸速率。【答案】(1)CO2线粒体内膜作还
29、原剂并提供能量(2)丙酮酸O2存在(3)升高光照强度(4)丁25乙(5)探究温度(CO2浓度)对细胞呼吸速率的影响无光(黑暗)(6)向一组绿色植物提供HO和CO2，向另一组同样的绿色植物提供H2O和C18O2，相同适宜条件下分别检测产物O2是否具有放射性5【答案】(2)淀粉糊等量的存量淀粉酶制剂(5)向试管A2、B2中加入等量新制的斐林试剂，并进行水浴加热，观察试管中的颜色变化该存量淀粉酶制剂完全失活试管B1中溶液呈褐色，试管B2中有砖红色沉淀(6)没有考虑存量酶制剂与唾液淀粉酶的最适温度和最适pH；没有考虑到存量酶制剂与唾液淀粉酶的浓度可能存在差异；没有考虑到存量酶制剂与唾液淀粉酶在催化效率之间可能存在差异(其他合理答案也可)
