1、高考资源网提供高考试题、高考模拟题，发布高考信息题本站投稿专用信箱：ks5u，来信请注明投稿，一经采纳，待遇从优第三章 生物的新陈代谢网络体系总览一 酶、ATP、光合作用知识梳理疑难突破本专题内容主要介绍了新陈代谢的概念、过程和实质；酶的概念与特征；能量代谢中ATP与ADP的关系以及ATP、酶与新陈代谢的关系。这是复习后面知识的基础。这些内容涉及的概念及内在联系是复习的重点。新陈代谢是生物自我更新的过程。同化作用与异化作用的对立统一，物质代谢与能量代谢的相互依存，温度、pH对酶的影响，ATP与ADP相互转化的生理作用，在生物实验中必须设对照实验的实验方法是学习的难点。1.正确理解新陈代谢要从性
2、质上、方向上和实质上去理解新陈代谢的概念。从性质上看，新陈代谢包含物质代谢和能量代谢两方面内容；从方向上看，新陈代谢包括同时进行、对立统一的同化作用和异化作用两个过程；从实质上看，新陈代谢的过程就是生物体内的一系列化学反应，也就是生物体自我更新的过程。思考讨论新陈代谢过程划分为不同过程的依据有哪些？提示：新陈代谢可分为同化作用和异化作用两个过程；也可分为物质代谢和能量代谢两个过程。同化作用包括物质的合成和能量的储存，异化作用包括物质的分解和能量的释放；物质代谢是指物质的合成与分解，能量代谢是指能量的储存与释放。2.酶的实质及与新陈代谢的关系酶是活细胞产生的具有催化能力的一类有机物（其中绝大多数
3、的酶是蛋白质，少数酶是RNA）。从酶的概念可以看出，概念中包含来源、生化效应和化学本质三个具体知识点。酶的特性及影响酶作用的因素是酶概念的延伸。酶催化效率的高效性、对底物作用的专一性，保证了新陈代谢众多的化学反应能够迅速有条不紊地进行。温度、pH的变化对酶的催化活动都会产生影响，甚至使酶失去活性，这也是本部分知识考查题目较多所在。下图表示温度、pH对几种酶催化效率的影响情况：思考讨论生物体内的酶和无机自然界中催化剂的异同点？提示：它们都具有催化作用，加快反应的进行。生物体内的酶比无机自然界中的催化剂催化效率高，且在常温下进行；无机自然界中的催化剂有时需要在高温高压下才起作用。3.ATP与能量的
4、关系及与新陈代谢的关系生物体的各项活动需要能量作动力。ATP为高能化合物，既可储能，又可作为生命活动的直接能源物质，但ATP在生物体内的含量并不多，需要不断地合成，其合成的主要能量来源在动物体内是呼吸作用，在植物体内是呼吸作用和光合作用。ATP的来源和利用可总结成下表：4.光合作用的过程从物质转化和能量转化的角度看，光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用和呼吸作用过程是高考的重点和热点内容。万变不离其宗，明确光合作用的实质和过程是复习的关键。复习光合作用的过程时应把握两条重要线索。该过程共分两个阶段：光反应和暗反应。在叶绿体中，光反应和暗反应是一个统一的整体，二者是同时进行、紧
5、密联系的。光反应生成ATP和还原剂H，为暗反应的进行提供了物质和能量基础；暗反应是光反应的继续，消耗光反应产生的ATP和还原剂H，通过酶促反应使CO2生成有机物并储存能量。关于光反应和暗反应的区别与联系，可以通过列表进行详细比较：本部分知识还需明确两个问题：一是放射性元素标记示踪C、H、O元素的去路，明确生成物中元素的来源，即可明确三种元素的去路；二是人为创设条件，如突然缺CO2，突然缺光照（H、ATP供给不足），分析C3、C5、（CH2O）的数量变化情况。典例剖析【例1】（2004年北京理综，4）在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理论上某种
6、C3植物能更有效地利用CO2，使光合产量高于m点的是A.若a点在a2，b点在b2时B.若a点在a1，b点在b1时C.若a点在a2，b点在b1时D.若a点在a1，b点在b2时剖析：图中b点代表CO2的饱和点，即当CO2含量大于b时，光合产量将不会再增加。根据题意，某C3植物能更有效地利用CO2，也就是说在CO2含量相同时，该植物有更高的光合产量，表现在图上曲线将向上移动，所以曲线与X轴的交点将位于a点左侧，CO2的饱和点将落在b点右侧。答案：D【例2】（2005年春季北京，1）关于有氧呼吸的叙述，错误的是A.主要在线粒体内进行B.与无氧呼吸的全过程不完全相同C.释放出的能量较多D.产物为二氧化碳
7、、酒精或乳酸剖析：考查对不同生物呼吸作用的理解，能力要求B。有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段是相同的，即场所相同、物质变化相同和所需要的酶相同。有氧呼吸的第二、三阶段是在线粒体内进行的，且释放的能量多，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，酒精或乳酸是无氧呼吸的产物。答案：D【例3】（2005年南京市质量检测题）下图中，能正确表示动物组织内ATP的生成量与氧气供应量之间关系的是剖析：在动物细胞内ATP的产生途径有：磷酸肌酸的转化、无氧呼吸、有氧呼吸，主要来自有氧呼吸。答案：B【例4】（2004年全国理综，3）离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物
8、与C5化合物相对含量的变化是A.C3化合物增多、C5化合物减少B.C3化合物增多、C5化合物增多C.C3化合物减少、C5化合物增多D.C3化合物减少、C5化合物减少剖析：该题创设了一个新情境，考查叶绿体光合作用（暗反应）过程中的物质变化情况。我们知道，在暗反应过程中，CO2首先与C5化合物结合，形成2个C3化合物，最后经一系列地循环后又产生C5化合物，所以叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，C3和C5都维持在相对平衡的状态。如果突然中断CO2气体的供应，则在短暂时间内原有的平衡被打破，表现出的现象是C3化合物减少、C5化合物增多。答案：C【例5】（2005年春季北京，5）为验证光是植物生长发育的
9、必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是实验组 对照组 黑暗中培养 在光下培养 生长良好 生长不良A.B.C.D.解析：题干要求是“验证光是植物生长发育的必要条件”，所以实验组应该无光照，据此可以推测出，在这样的条件下，生物生长不良。答案：B【例6】（2004年上海，34）胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持37 ，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图。请回答下列问题：（1）该酶作用的底物是_。（2）在140 min后，曲线变成水平，这是因
10、为_。（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。（4）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速率将_，原因是_。（5）下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是_。剖析：通过具体题目综合考查酶的特性、影响酶催化作用的因素（底物、温度、pH）。绝大多数的酶是蛋白质，其催化作用具有高效性、专一性，但也受到其他条件的影响。胰蛋白酶只能催化水解蛋白质，即底物是蛋白质，这是酶的专一性；把酶和底物放在一起一段时间后，酶可以在较短时间内将底物全部分解，这是酶的高效性；若增加酶的浓度还可以明显加快酶水解底物的速率；每一种酶的催
11、化作用需要有适宜的温度和酸碱度，胰蛋白酶的最适pH为中性，当将其放入pH为2的环境中，酶将失去活性；同样绝大多数酶催化作用也需要一个适宜的温度，在不同温度条件下，其催化效率亦不相同，故出现如图所示的曲线变化，但温度过高，酶也将失去活性。答案：（1）蛋白质 （2）底物量一定，底物已被消耗尽 （3）见下图 （4）不变 在pH为2时，酶已失活 （5）C【例7】 为检测光质（不同波长的光）对衣藻光合作用强度的影响，现提供如下的材料：红、绿、白3种颜色的40 W灯泡数个，试管数支、足量衣藻、pH试纸、石蜡油、NaHCO3溶液。请你完成实验设计并回答有关问题：实验开始步骤为：组装好实验装置，放在20 的环
12、境中进行实验。（1）写出后面的实验设计的主要步骤。（2）请预测并简要分析上述实验结果。（3）在不改变实验方法和材料的情况下要提高实验效果就应_。剖析：植物对不同波长光的吸收量是不同的，因此，不同颜色的灯泡产生的光对衣藻光合作用强度的影响是不同的。试管中的NaHCO3（浓度适宜）能为光合作用提供CO2，而CO2的吸收量不同导致溶液pH变化。答案：（1）将衣藻分成等量的3份，分别放入3支编号相同的试管中，并加上等量清水。再将3种灯泡在距试管相等的位置照射相同的时间，用pH试纸检测溶液pH的变化。（2）衣藻在不同种光照下光合强度不同，CO2吸收量不同，试管内pH不同。在绿光下光合作用最弱，而呼吸作用
13、的强度与其他试管的衣藻基本相同，这样就有更多的CO2溶于水生成碳酸，使pH最低；红光下稍高；白光下最高。（3）适当提高温度教师下载中心教学点睛本部分内容可安排34课时完成。1.对于新陈代谢的概念，教师可引导学生通过一些具体的题目进行理解与掌握，明确新陈代谢进行的场所和过程；对于酶的特性，可以按照教材实验或让学生自己设计实验证明，教师选取典型的，同学生一起分析，看实验设计的如何，同时进行实验分析，特别强调对照实验的重要性，分析影响酶活性的因素。对于ATP部分的教学，教师可引导学生找出所学知识中消耗能量的知识点，找出产生能量的知识点及与能量有关的物质，最后从ATP的生成及利用两个方面理解与掌握该部
14、分的内容。明确酶和ATP对新陈代谢的重要性。2.本部分涉及4个实验，其中实验五比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率、实验六探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用、实验七探索影响淀粉酶活性的条件为3个探究性实验。可安排用一课时的时间完成，由于在新授课时已做过该实验，在重新分析该实验时，可主要从实验设计、实验分析方面入手，对探究性实验有一个理论升华，对于实验五，我们除了用肝脏研磨液外，还可以选用植物如马铃薯、萝卜等植物组织的研磨液进行实验，其实验结果亦非常明显，因此我们还可以得出这样的结论：过氧化氢酶广泛存在于动、植物的组织中。具体实验时，我们也可以与实验七合二为一，一并探究温度、pH对酶活性的影响，进行实
15、验综合（可事先让学生设计实验方案，分析讨论后进行实验）。对于实验六，我们可以做成实验分析实验，如选用蔗糖的新鲜程度和纯度不同。用从商店买的淀粉酶和唾液淀粉酶，温度的高低等因素的改变对实验结果的影响，来分析探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的不同。让学生在理解的基础上总结出酶的特性等有关知识，并且用曲线、图表等形式表示出酶催化作用的情况。3.植物的光合作用和呼吸作用是整个考试的重点、热点内容之一。如何将两部分知识联系在一起进行复习，是这部分知识掌握的关键，因此，在复习过程中，我们首先要运用对比的方法将有关知识进行对比、分析、加强记忆。可以联系实际，分析一株植物的光合作用与呼吸作用，明确二者的过程及
16、关系。4.精心选择与光合作用和呼吸作用密切相关的题目（特别是近几年的高考题），与学生一起进行分析、理解，注意选取的题目要代表不同的方面，如光合作用过程的综合、呼吸作用过程的综合、光合作用与呼吸作用的分析、计算，实验设计和实验分析等。该部分大约用2课时，最后再通过一系列训练题进行复习巩固。拓展题例【例1】（2004年太原市高三年级测评二）有人做了下面的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于25 室温条件下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：酶溶液的pH12345蛋白块消失的时间（min）1391145
17、60（1）请根据表中数据，在下面的坐标图中画出pH与酶活性的关系曲线。（2）提供两种使实验能在更短时间内完成的方法： _。（3）如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补充怎样的对照实验?（4）除了本实验外，请另外设计一种简便易行的方案来测定pH对酶活性的影响：_。剖析：蛋白块消失的时间越短对应酶的活性越大。酶的活性除了受pH影响之外，还受温度的影响，也与酶和反应物的接触面积大小有关。实验组与对照组要排除酶之外的其他因素的作用，则对照组除不加入酶或先使酶失活之外，其余条件都应相同。答案：（1）（2）适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度（或“将蛋白块切小些
18、，以增加蛋白酶和蛋白质的接触面积”等）（答对2点即可，其他答案有道理亦可） （3）将胃蛋白酶溶液加热，使酶失去活性后再加入各试管（或“将胃蛋白酶溶液改为清水”或“蒸馏水”等） （4）用H2O2酶催化H2O2分解，改变pH，检测氧生成量的变化（其他答案符合题意即可）【例2】 人们不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻，而经常可能在冷水环境中分离嗜热微生物。请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。剖析：考查酶的特性。低温酶在较高的温度条件下，酶被破坏，失去活性，所以不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻，相反高温酶在低温下不失活，遇到合适的温度又恢复活性。答案：（1）嗜冷海藻体内的酶遇到高温后，酶的分子结构被破坏而
19、失去活性，海藻很快会死亡；而嗜热微生物的酶遇到低温环境，酶的活性降低，但酶分子结构没有被破坏，遇到合适的温度又可以恢复活性。【例3】 下图是胡萝卜在不同含氧情况下从溶液中吸收Mg2+和Ca2+的坐标曲线，请据图回答：（1） Mg2+和Ca2+进入细胞的方式是_。（2）细胞对矿质元素的吸收除与_密切相关外，还与_的多少有关。（3）氧从0升到20.8，Mg2+和Ca2+均增至100，但氧从20.8增至43.4时，Mg2+和 Ca2+只分别增加17和16，由此说明_。剖析：考查与矿质元素吸收有关的知识。由图可见，当氧为0时，两种离子均不能吸收，随着氧含量的增加，吸收的Mg2+和Ca2+愈来愈多。可见
20、氧含量的多少决定Mg2+和Ca2+的吸收与否和吸收多少，而氧的多少主要影响细胞的有氧呼吸，有氧呼吸是提供能量的，说明矿质元素的吸收要消耗能量，所以，Mg2+和Ca2+进入细胞的方式为主动运输，这种方式是要消耗呼吸作用所释放的能量。氧浓度由20.8提高到43.4，而Mg2+和Ca2+的吸收增加不多的原因，是与主动运输的载体有关。这也说明在氧浓度为20.8以下时，限制Mg2+和Ca2+吸收的是能量供给；在氧为20.8以上时，限制Mg2+和Ca2+吸收的是运输这两种离子的载体的数量。答案：（1）主动运输 （2）呼吸作用 载体 （3）限制Mg2+和Ca2+两种离子吸收的因素为两种离子载体数量【例4】
21、（2004年黄冈市高三年级期末调研）下图表示氢随着化合物在生物体内代谢转移的过程，请分析回答：（1）水中的H经和过程转移到C6H12O6中，在转移过程中，还原了A，那么A代表_，这过程发生在_中。（2）H在甜菜块根细胞内经和转移时，所释放出的能量较少，未释放出的能量则储存在_中，此时A代表_。（3）若在人体内实现了过程的转移，则此过程主要发生在_细胞中，若根尖分生区细胞实现了过程的转移，那么此过程发生在_（细胞器）中。（4）H经的转移主要是在人体消化道的_（器官）中完成。（5）H经形成氨基酸的生理过程叫_。剖析：光合作用的光反应中H2O光解产生 H用于暗反应中C3化合物的还原，暗反应在叶绿体基
22、质中进行。无氧呼吸中H用于丙酮酸的还原，释放的能量较少，仍有一部分能量储存在不彻底的氧化分解产物酒精或乳酸中。甜菜块根进行无氧呼吸的产物是乳酸。人体内合成糖元的场所主要在肝脏、骨骼肌细胞中，植物细胞内多糖主要有淀粉、纤维素，而根尖分生区细胞连续分裂，合成的多糖主要是构成细胞壁的纤维素，与高尔基体有关。食物消化的主要场所在小肠内，其他物质转变为氨基酸需要经过转氨基作用。答案：（1）C3化合物 叶绿体基质 （2）乳酸 丙酮酸 （3）肝、肌 高尔基体 （4）小肠 （5）转氨基作用（氨基转换作用）资料卡片1.关于酶的专一性某酒厂生产的啤酒，放置久了产生了一些沉淀，经化验得知沉淀物是蛋白质。为解决这一问
23、题，提出了两种方案：甲：在酒中加入少量的蛋白酶；乙：在酒中加入少量的氨基酸氧化酶。请评价这两种方案：_方案合理，原因是_。_方案不合理，原因是_。酶具有高效性和专一性，蛋白酶只能分解蛋白酶成多肽；氨基酸氧化酶氧化分解氨基酸，啤酒中的氨基酸是生物体的营养物质，在酒中不沉淀，应该保留。蛋白质也是营养物质，应该也保留，但由于蛋白质在啤酒中形成沉淀，影响啤酒的销售，应该除去蛋白质，需要蛋白酶。因此，甲方案是合理的，用蛋白酶分解蛋白质成多肽，既除去沉淀，又保存养分；乙方案不合理，氨基酸氧化酶不能分解蛋白质，不能除去沉淀，还分解氨基酸，降低了啤酒的质量。2.提高光合作用效率的措施光合作用知识在生产实践中的
24、应用是复习的重要内容。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示，一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，叫净光合速率。影响光合作用速率的主要因素有：（1）光照：光照时间的长短、光质、光照强度的高低都可以影响光合作用速率。就光照时间来讲，光照时间越长，产生的光合产物越多；光质，由于色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同颜色的光对光合作用的影响不一样，建温室时，应选用无色透明的玻璃（或塑料膜）做顶棚，能提高光能利用率；在一定光强度范围内，增加光强度可提高光合作用速率，如下图所示：光补偿点：指同一叶
25、子在同一时间内，光合过程中吸收的二氧化碳和呼吸过程放出二氧化碳等量时的光照强度。光饱和点：指当达到某一光照强度时，光合速率就不再增加，这时的光照强度为光饱和点。以光饱和点来说，阳生植物的光饱和点是全光照的100，而阴生植物的则是全光照的10%50。（2）二氧化碳浓度：适当增加空气中二氧化碳的浓度，则会使植物对二氧化碳的吸收大大增加，促进光合作用的进行。如果空气中二氧化碳浓度低于0.033（即0.65 mgL），则光合作用速率会急剧降低。夏日中午，叶片气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，光合作用降低，出现午休现象。（3）温度：温度是通过影响光合作用的酶来影响光合作用速率的。一般植物可在1035 下正常进行光合作用，其中以2530 最为适宜，35 以上时开始下降，4050 即完全停止。高温时：一方面高温破坏叶绿体和细胞质的结构，并使叶绿体酶钝化；另一方面，在高温时，呼吸速率大于光合速率。低温时，酶促反应下降，限制了光合作用的进行。第10页 共10页