细胞的能量供应和利用复习学案

酶 第第 4 4 章章 细胞的能量供应和利用复习学案细胞的能量供应和利用复习学案 【学习目标学习目标】1.说明酶在代谢中的作用、本质和特性。2.解释 ATP 的化学组成 和特点以及 ATP 在能量代谢中的作用。3.简述线粒体的结构和功能，说明细胞 呼吸的方式、原理和实质，探讨细胞呼吸原理的应用。4.简述叶绿体的结构和 功能，说明光合作用的原理和应用以及科学家对光合作用原理的认识过程，研 究影响光合作用强度的环境因素。 【知识总结知识总结】 22.新陈代谢：是活细胞中全部化学反应的总称，是生物与非生物最根本的区 别，是生物体进行一切生命活动的基础。 细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。 23酶酶降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能 概念：是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(降低化学反应活化能，提高化学 反应 速率)的一类有机物。 （大多数酶的化学本质是蛋白质，也有少数是 RNA） 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 酶的特性： a.高效性：催化效率比无机催化剂高许多。 b.专一性：每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。 c.酶需要较温和的作用条件：在最适宜的温度和 pH 下，酶的活性最高。 温度和 pH 偏高和偏低，酶的活性都会明显降低。 过酸、过碱或温度过高，酶的活性因结构破坏而 丧失。 24ATPATP（三磷酸腺苷）细胞的能量细胞的能量“通货通货” （生命活动的直接能源物质） 结构简式： （A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，代表高能磷酸键，代表普通化 学键） 特点：ATP 的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量；化学性质不稳定， 远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出大量能量（30.54kJ/mol） ，也很容易重 新形成而储存能量。 ATP 与 ADP 的相互转化：（时刻发生、动态平衡） a. ATP 水解，释放能量：ATP ADP + Pi +能量生命活动的直接能源 主动运输 细胞分裂 肌肉收缩 兴奋传导 b. 合成 TP，储存能量：ADP + Pi + 能量 ATP (细胞呼吸) (细胞呼吸) (光合作用) 动物和人等 绿色植物等 吸能反应由 ATP 水解提供能量。放能反应释放的能量储存在 ATP 中。 25呼吸作用（也叫细胞呼吸）呼吸作用（也叫细胞呼吸）ATPATP 的主要来源的主要来源 细胞呼吸概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化 分解， 最终生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。 有氧呼吸过程：有氧呼吸过程： 1mol 的葡萄糖彻底氧 化分解后，可使 1161kJ 左右的能量储 存在 ATP（38 个）中， 其余的能量则以的热能的形式散失掉了。 相关反应式： 有氧呼吸的总反应式：有氧呼吸的总反应式： 无氧呼吸（酒精发酵）：无氧呼吸（酒精发酵）： 无氧呼吸（乳酸发酵）：无氧呼吸（乳酸发酵）： 比较： 呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸 场所细胞质基质，线粒体基质、内 膜 细胞质基质 条件氧气、多种酶无氧气参与、多种酶 物质变化 葡萄糖彻底分解，产生 CO2CO2 和 H2OH2O 葡萄糖分解不彻底，生成乳 酸或酒精和 CO2CO2 不 同 点 能量变化释放大量能量（大量 ATP） 释放少量能量（少量 ATP） 相同点 第一阶段相同，均生成丙酮酸；均能释放能量，形成 ATP 影响呼吸速率的外界因素： a.温度 b.氧气 c.水分 d.COCO2 2 呼吸作用在生产上的应用： a.水果、蔬菜保鲜时：要低温（0以上）或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度。 b.粮油种子贮藏时：要风干、降温，降低氧气含量。 c.作物栽培时：松土、排涝 d.酿醋、包扎伤口时：应控制通气（或透气） 26光合作用光合作用能量之源能量之源 阶 段 项目 第一阶段第二阶段 第三阶 段 场所细胞质基质线粒体线粒体 反应物葡萄糖丙酮酸和 H2O H+O2 生成物 丙酮酸、 H CO2、H水 产生 ATP 的数 量 少量少量大量 光合作用概念：绿色植物通过叶绿体（场所） ，利用光能（条件） ，把二氧化碳 和水（原料）转化成储存着能量的有机物（产物） ，并释放出氧 气（产物）的过程 光合色素（在类囊体的薄膜上）吸收、传递、转化光能 胡萝卜素：橙黄色（最窄） 类胡萝卜素 叶黄素：黄色 色素的分类 叶绿素 a：蓝绿色（最宽） 叶绿素 叶绿素 b：黄绿色 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫 光 提取色素的试剂为无水酒精，分离色素的试剂为层析液，分离色素的方法 是纸层析法（原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，随滤纸扩散的速 度不同） 光合作用的探究历程中的重要实验： 普里斯特利“小鼠与绿色植物”植物可以更新空气。 萨克斯“植物半遮光”绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。 思吉尔曼用“水绵与好氧菌”叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所， 氧是叶绿体释放出来的。 鲁宾卡门“H218O、CO2”光合作用释放的氧全部来自来水。 卡尔文“14C 标记 CO2”探明 CO2转化成有机物的途径 光合作用的过程光合作用的过程 比较项目比较项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段 场所场所在类囊体的薄膜上在类囊体的薄膜上叶绿体基质叶绿体基质 条件条件光、色素、光反应酶光、色素、光反应酶暗反应酶、暗反应酶、ATPATP、HH 物质变化物质变化 （用反应（用反应 式表示）式表示） 能量变化能量变化光能光能ATPATP 中的活跃化学能中的活跃化学能ATPATP（CH2OCH2O）中的稳定化学能）中的稳定化学能 总反应式总反应式 相互联系相互联系光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和 ATPATP；暗反应为光反应提供；暗反应为光反应提供 ADPADP 和和 PiPi （光反应产物 ATP、H移动方向，囊状薄膜叶绿体基质，而 ADP、Pi 则相反） C3、C5的变化规律： CO2减少时 C3 C5（解释少的原因角度： 光照变弱时 C3 C5 消耗的多；生成的少） 影响光合作用的外界因素主要有： a.光照强度 b.温度 c.二氧化碳浓度 d.水 e.矿质元素供应 光合作用的应用： a.适当提高光照强度。 b.延长光合作用的时间。 c.增加光合作用的面积-合理密植，间作套种。 d.温室大棚用无色透明玻璃。 e.温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。 f.温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度。 光合作用与呼吸作用的关系：实际（总）光合作用量实际（总）光合作用量= =净（表）光合作用量净（表）光合作用量+ + 呼吸消耗量呼吸消耗量 27.化能合成作用 实质：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，如硝 化细菌。 【习题训练习题训练】 1下列有关酶的说法，正确的是( ) 能够产生酶的细胞都能产生激素 酶的基本单位是氨基酸生长激素 与呼吸酶可来自于同一个细胞 酶是生物催化剂 A1 个 B2 个 C3 个 D4 个 2下列关于细胞内合成 ATP 的叙述，不正确的是( ) A细胞质基质中 ATP 的形成与氧气无关 B线粒体和叶绿体都能产生 ATP，但最初的能量来源不同 C在叶绿体中合成 ATP 需要光 D在线粒体中合成 ATP 所需要的能量都是来自H和氧气结合时释放的 3ATP 是细胞内流通着的“能量货币” 。下列关于 ATP 的说法中，错误的 是( ) 参与 ATP 形成的元素包括 C、H、O、N、P 在叶绿体中，ATP 的运动方 向是由叶绿体基质到叶绿体的囊状结构 洋葱表皮细胞能形成 ATP 的细胞器 有线粒体和叶绿体 ATP 是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物 A B C D 4下列对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验结果分析，正确的是 ( ) A在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为 20%的肝脏研磨液 的浓度高于 3.5%的 FeCl3溶液 B3.5%FeCl3对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了 活性的正常发挥 C肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催 化剂催化效率高 D如果将四支试管放在 90 水浴中，第 4 支试管(加肝脏研磨液的试管) 反应速度仍为最快 5下列关于酵母菌细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A无氧呼吸不产生 CO2 B有氧呼吸产生 H2O C有氧呼吸的主要场所是细胞质基质 D无氧呼吸是其主要的呼吸 方式 6下列关于有氧呼吸与无氧呼吸的相同点归类正确的是( ) 都在线粒体中进行 都需要酶 都需要氧 都产生 ATP 都经 过生成丙酮酸的反应 A B C D 7细胞有氧呼吸中，水作为反应物参与的过程是( ) A葡萄糖丙酮酸 B丙酮酸二氧化碳和H CH与 O2结合生成 水 DADP 和 Pi 形成 ATP 8.如右图为不完整的人体细胞呼吸示意图，其中产生 ATP 最多的 过程是( ) A B C D 9生物体内有机物氧化分解，释放能量的生物氧 化总过程中，完全在线粒体内进行的是( ) A丙酮酸和水形成 CO2和H BADPPi能量ATP 酶 CC6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2能量 酶 D丙酮酸转化为乳酸 10下列各项应用中，主要是利用细胞呼吸原理的是( ) 手指受伤时，选择透气的消毒纱布包扎 稻田定期排水 利用葡萄、 粮食和酵母菌制酒 光下适当增加作物环境中二氧化碳的浓度 A B C D 11下列关于叶绿体和线粒体比较的叙述，正确的是( ) A叶绿体中可发生 CO2C3C6H12O6，在线粒体中则会发生 C6H12O6C3CO2 BATP 和H在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产 生 C光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中 D都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行 12(2010 年佛山质检)下列对“提取并纸层析分离光合色素”实验合理的 解释是( ) A滤纸条上未见色素带，说明研磨时加入的碳酸钙使色素被破 坏 B光合色素不可以用酒精提取 C提取液呈绿色是由于其中叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量高 D滤纸条上胡萝卜素处于近层析液处，是因为其在滤液中的溶解度最高 13.如右图是在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的四条色素带，若 将其置于暗室中，并用红光照射，色素带呈暗色的是(双选)( ) A B C D 14下图为叶绿体亚显微结构图，关于其结构与功能的不正确叙述是( ) A和均为选择透过性膜 B光反应的产物有 O2、NADPH、ATP 等 C上的反应需要光，不需要酶，上的反应不需 要光，需要多种酶 D光能转变为活跃的化学能在上进行；活跃的化学能转变为稳定的化学 能在中完成 15光照下的正常生长的某绿色植物，其他条件不变，突然停止光照。短 时间内叶绿体中 C3含量变化示意图为下图中的(横坐标为时间，纵坐标为含量) ( ) 16下图表示某植物生长与温度的关系，由 图可知( ) A昼温为 25 时，植物生长最快的夜间温度是 15 B若处于恒定温度温室内，当室温低于 12.5 时，植物将停止生长 C昼夜温度均为 25 时，该植物利用的 CO2量与昼温 25 夜温 10 时 相等 D夜间温度为 5 时，一昼夜该植物没有有机物积累 17 下列关于 ATP 分子的叙述，错误的是( ) AATP 中含有一个核糖和一个含氮碱基 BATP 脱去所有高能磷酸键后就是 ADP CATP 分子中含有 C、H、O、N、P 五种元素 DATP 断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料 18将某绿色植物的叶片放在特定的装置中，用红外线测量仪进行测量， 测定的条件和结果见下表： 黑暗时 O2吸 收量(mg/h) 6000 勒克司光照时 O2释放量(mg/h) 100.53.6 201.23.1 若将该叶片先置于 20 、6000 勒克司光照条件下 10 小时，然后置于 10黑暗条件下，则该叶片一昼夜葡萄糖积累的量为( ) A2.91 B11.25 C22.5 D33.75 19光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是( ) A植物体鲜重增加量 B植物体干重增加量 CO2释放量 DCO2吸收量 20人体剧烈运动时，肌肉细胞细胞呼吸的产物是( ) ACO2、酒精、水、ATP BCO2、乳酸、ATP CCO2、H2O、乳酸 DH2O、CO2、乳酸、ATP 21把鼠的肝细胞磨碎后高速离心，细胞匀浆分成 a、b、c、d 四层。往 c 层加入葡萄糖，没有 CO2和 ATP 产生，再加入丙酮酸后，马上就有 CO2和 ATP 产 生，则 c 层必定含有( ) 线粒体 核糖体 细胞质基质 ADP A和 B和 C和 D和 22.图为存放水果时，空气中的氧气浓度(x)与水果释放 的 CO2相对量(y)之间的关系曲线。贮存水果应选择的最佳氧 气浓度是( ) Aa Bb Cc Dd 23(2010 年哈师大附中高一检测)人红细胞无线粒体但能携带氧。红细胞 所需能量的 主要是利用( ) A葡萄糖，进行有氧呼吸 B葡萄糖，进行无氧呼吸 C乳酸，进行有氧呼吸 D乳酸，进行无氧呼吸 24在无氧条件下，高等植物利用葡萄糖进行细胞呼吸，最后可生成(多选) ( ) ACO2和 H2O BCO2和酒精 C乳酸 D丙酮酸和 CO2 25经测定，豌豆种子在萌发的早期，CO2的释放量比 O2吸收量大 34 倍。 这说明此时的豌豆( ) A无氧呼吸比有氧呼吸占优势 B有氧呼吸比无氧呼吸占优势 C只进行无氧呼吸 D只进行有氧呼吸 26有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产 生的 C2H5OH 和 CO2的量如表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是( ) 氧浓度(%) abcd 产生 CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol30 mol 产生酒精的量 9 mol6.5 mol6 mol0 mol A.a 浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 Bb 浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 Cc 浓度时有 50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 Dd 浓度时酵母菌只进行有氧呼吸，未进行无氧呼吸 27(2010 年台州高一检测)“绿叶中色素的提取和分离”实验主要说明了 ( ) A色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上 B叶绿素的含量是类胡萝卜素的 4 倍 C叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色 D四种色素扩散速率不同 28下列关于光合作用的叙述中，错误的是( ) A水的分解发生在叶绿体基粒的类囊体膜上 B光反应和暗反应都需要有许多酶参与催化 C光合作用的暗反应阶段需要在黑暗处进行 D温度降到 0 ，仍有植物能进行光合作用 29下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图 判断下列有关说法中不正确的是( ) A光合作用的光反应在图中 A 处进行，必须在有光条件下进行 B光合作用过程中释放的 O2来自 H2O C光合作用的暗反应在图中 B 处进行，必须在无光条件下进行 D光合作用过程中 CO2被固定并还原成图中的甲物质 30叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大， 叶片交错重叠程度越大。图表示叶面积与光合作用和呼吸作用两个重要生理过 程的关系，则当叶面积指数大约为多少时对农作物增产最有利( ) A2 B5 C7 D9 31图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过 实测一片叶子在不同光照强度条件下的 CO2吸收和释放的情况。你认为下列四 个选项中，能代表细胞中发生的情况与 B 点相符的是( ) 32请据图回答，经数小时后，U 型管 A、B 两处的液面会出现下列哪种情 况(实验装置足以维持实验过程中小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和 温度变化对实验结果的影响)( ) AA 处上升，B 处下降 BA、B 两处都下降 CA 处下降，B 处上升 DA、B 两处都不变 33(2009 年高考全国卷)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( ) A细胞呼吸必须在酶的催化下进行 B人体硬骨组织细胞也进行呼吸 C酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸 D叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用 34(2009 年高考上海卷)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是 ( ) A适宜光照下，叶绿体和线粒体合成 ATP 都需要 O2 B只要提供 O2，线粒体就能为叶绿体提供 CO2和 ATP C无光条件下，线粒体和叶绿体都产生 ATP D叶绿体和线粒体都有 ATP 合成酶，都能发生氧化还原反应 35(2009 年高考江苏卷)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的 影响，进行了甲、乙 2 组实验，实验装置如图所示，除图中实验处理不同外， 其余条件相同。一段时间内产生 CO2总量的变化趋势是( ) 36(10 分)下列 A、B、C 3 图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物 浓度、温度、pH 的关系，请据图回答下列问题： (1)图 A 中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是 _。 (2)图 B 中，a 点所对应的温度称_。 (3)图 B 中，a 点到 b 点曲线急剧下降，其原因是 _。 (4)将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入 12 和 75 水浴锅中， 20 分钟后取出转入 37 的水浴锅中保温，两试管内反应分别应为：甲 _，乙_。 (5)图 C 表示了_催化反应的速率变化曲线。 A唾液淀粉酶 B胃蛋白酶 C胰蛋白酶 D植物淀粉酶 37.(10 分)如图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，图中 a、b 为光合作用的原料，表示相关过程，据图回答： (1)图中过程进行的场所是 _。 (2)光合作用过程中H 于过程中_， 用于过程中_。 (3)在有氧呼吸过程的第一阶段，除了产生了H、ATP 外，产物还有 _。过程产生的 O2用于相邻细胞的过程，至少经过_层膜结 构。 (4)若将该植物从 CO2溶液为 0.03%环境转移到 CO2浓度为 1%的环境中，叶 绿体中H含量将_。 (5)写出有氧呼吸的总反应式：_。 38(15 分)图 1 表示光合作用部分过程的图解，图 2 表示改变光照后，与 光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物