专题二 新陈代谢.doc

江油鸿志专修学校2011级生物二轮专题复习资料专题二 生物的新陈代谢一、网络导学本专题包括必修第三章生物的新陈代谢、选修第二章光合作用与生物固氮、选修第五章微生物与发酵工程。动物代谢二、直击考点知识点新陈代谢的概念和类型新陈代谢的概念/酶和ATP/新陈代谢的基本类型。植物的水分代谢渗透作用的原理/植物细胞吸水和失水/体内水分的运输和利用和散失/合理灌溉。植物的矿质代谢植物必需的矿质元素/根对矿质元素的吸收/矿质元素的运输和利用/合理施肥。光合作用光合作用的发现/叶绿体中的色素/光合作用的过程（包括光能在叶绿体中的转换）/、植物的概念及叶片结构的特点（C4途径不做要求）/光合作用的重要意义、提高农作物光能利用率。生物固氮共生固氮菌和自生固氮菌（共生固氮的途径不作要求）、生物固氮的意义/生物固氮的作用。人和动物的三大营养物质代谢糖类、脂质和蛋白质代谢/三大物质代谢的关系/物质代谢与人体健康。细胞呼吸有氧呼吸和无氧呼吸/细胞呼吸的意义。微生物的类群细菌的结构和繁殖/病毒的结构和增殖（放线菌不作要求）。微生物的营养微生物需要的营养及功能/培养基的配置原则/培养基的种类。微生物的代谢微生物的代谢产物/微生物代谢的调节/微生物代谢的人工控制。微生物的生长微生物群体的生长规律/影响微生物生长的环境因素。发酵工程的应用发酵工程的概念和内容/发酵工程的应用（酶工程简介不作要求）。实验比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率/探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用/温度对酶活性的影响/叶绿体中色素的提取和分离/观察植物细胞的质壁分离与复原。 三、植物代谢（一）、复习重点同位素示踪法在本专题中的应用知识点标记元素标记化合物标记物转移情况结论光合作用过程中原子的转移OHOHOO光合作用放出的O完全来自HO中的氧矿质元素在植物体内的转移P含P的肥料将在含P的肥料中长期培养的植物放入不含P营养液中培养，衰老组织中P明显减少，向新生叶运输P是可转移元素，在植物体内可被再度利用呼吸过程中原子的转移OOOHO有氧呼吸消耗的O完全与还原态氢结合生成水C植物的光合作用途径CCOCOCC（CHO）C植物光合作用途径中，CO形成的第一固定产物是C，后转移到C，最终被还原为（CHO）本专题中实验变量的分析实验实验变量反应变量无关变量比较过氧化氢酶和Fe的催化效率催化剂的种类催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香的燃烧程度表示或气泡产生速度表示）试管等用具的洁净度、环境温度、材料的相同量、各种试剂的量、反应时间等。探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用底物的种类淀粉酶将淀粉水解，但不能水解蔗糖淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等温度对酶活性的影响温度（60热水、沸水、冰块）加碘后溶液颜色的变化试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间、操作的程序、碘液的加入量等。观察植物的质壁分离和复原外界溶液的浓度质壁分离；质壁分离复员溶液的种类及浓度、分离与复原现象的观察时间、装片的洁净度及临时装片的制作、材料的选择等（二）热点剖析探究1、 理解新陈代谢与酶和ATP的关系 新陈代谢是细胞内一系列有序的化学反应的总称，是生物体自我更新的过程。酶和ATP是新陈代谢过程中必不可少的两种物质。新陈代谢的一系列化学反应都是在酶的催化作用和ATP的供能条件下才能正常进行。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。近几年的高考命题主要围绕着酶的催化活性、耐受温度、酸碱度以及生成物和反应物的浓度等因素的影响展开命题，复习时应注意这方面的问题。 酶的催化作用需要适宜的温度和pH，在最适温度和最适pH下，酶活性最高。过酸、过碱和高温都破坏酶的分子结构而使酶失活。 在底物足够，其他条件固定的情况下，反应中没有抑制酶活性的物质和不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速度与酶浓度成正比。 在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度增加而加快，几乎成正比；底物浓度较高时，随底物浓度增加，反应速度加快，但不显著；底物浓度很大，达到一定限度时，反应速度达到最大值且不再随底物浓度增加而增加。 生物体生命活动的直接能源是ATP，ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，如肌肉收缩、腺体分泌、合成代谢、神经传导和生物电等。生物体内的糖类、脂质和蛋白质等有机物中都含有大量的能量，但生命活动的主要能源物质是糖类，糖类在体内氧化分解释放的能量，一部分合成了ATP用于各项生命活动，另一部分以热能的形式散失。糖类等有机物中含有的能量最终来自绿色植物光合作用所固定的太阳能，所以，生物体生命活动的最终能源是太阳光能。2 、植物的光合作用和呼吸作用的过程 光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢，这是高考的重点和热点，复习时要切实理解其实质完成物质和能量的转化。光合作用的光反应阶段完成两大变化：水分解产生氧气和H，合成ATP。暗反应阶段完成CO2的固定和还原。呼吸作用是分解有机物，释放能量的过程。光合作用必须在光下才能发生，而呼吸作用是每时每刻都在进行，一般来说，植物在白天和晚上的呼吸作用强度基本一致，呼吸作用的强弱主要受温度的影响。分清光能在叶绿体中的转换过程，包括三个步骤，光能转换成电能（需要色素，主要是叶绿素a）；电能转化为活跃的化学能（合成ATP、NADPH的过程），活跃的化学能转化为稳定的化学能（合成有机物的过程）。前两步发生在光反应的过程，第三步发生在暗反应过程。 叶绿体中的色素包括叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）、胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），它们在光合作用中主要有两个方面的作用：吸收、传递光能（大多数叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素）；吸收光能，并转换成电能（少数处于特殊状态的叶绿素a）。【自学提问】1.光照与CO2对植物细胞内C3 C5HATP ADP的影响是怎样的？2.光合作用与呼吸作用中ATP的去路是怎样的？ATP与ADP的移动方向是怎样的？3. 光合作用与呼吸作用中H的作用是什么？3光合作用和呼吸过程中CO2中C和O的转化4不同状态下植物代谢中的CO2和O2（1）在白天有较强光照时，光合作用强度大于呼吸作用强度，参与光合作用的CO2有来自于外界的，也有来自于线粒体呼吸作用产生的；植物光合作用产生的氧气除用于自身细胞呼吸之外，其余氧气释放到周围环境中。（2）在傍晚或清晨光照强度较弱时，光合作用需要的CO2量较少，呼吸作用提供的CO2就够了，叶肉细胞不从外界吸收CO2。当光合作用与呼吸作用的强度相等时，外界CO2不发生变化，此时叶片所处的光照强度称为光的补偿点；细胞呼吸速率大于光合作用速率时，吸收O2、放出CO2量较少。（3）晚上没有光照，植物只进行呼吸作用，植物从外界吸收O2，且产生的CO2全部排出体外。（4）一昼夜有机物的积累量（植物净产量）是由光合作用与呼吸作用的强度大小决定的，白天积累的有机物经过一个晚上被呼吸作用消耗一部分，余下的才是植物的净产量。（5）绿色植物光合作用与呼吸作用之间O2的相互联系在叶肉细胞中，叶绿体光合作用释放的总O2量有两个去向，一是用于线粒体的呼吸作用消耗（呼吸作用强度越大，消耗越多），代表呼吸作用强度；二是释放到外界去，它同样代表用于积累的有机物的量的多少。（6）光合作用、呼吸作用、净光合作用三者之间的关系，反映的是作物产量。作物产量取决于光合作用的净积累量（光合作用净积累量=总光合作用量-呼吸消耗量），因此，在一定条件下，增强光合作用，降低呼吸消耗，可明显提高作物产量。5. 影响光合作用、细胞呼吸的因素及其应用因素对光合作用的影响在生产上应用对细胞呼吸的影响在生产上的应用内部因素叶绿体所含色素的种类、数量发育时期选择优良品种，提高光合作用强度，从而提高粮食产量不同种类的植物呼吸速率不同，如阴生植物小于阳生植物同一植物的生长发育时期、器官类型不同，呼吸速率不同：如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降；生殖器官大于营养器官适当修剪去除植物衰老叶片外部因素光光照强度：光照弱时减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快。但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加；光照过强时则因气孔关闭、CO2吸收减少而降低光质不同影响光合速率：白光为复色光，光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差适当提高光照强度延长光合作用时间轮种增加光合作用面积合理密植温室大棚用无色透明玻璃或薄膜有无光均可进行温度光合作用的暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。温度过高，影响植物叶片气孔开放，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率适时播种温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温细胞呼吸在最适温度（20-35）时最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制低温下贮存种子和果蔬；大棚蔬菜的栽培在夜间适当降温，降低细胞呼吸强度、减少有机物的消耗，提高产量CO2或O2浓度二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内，植物的光合速率随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥，使温室中CO2增多在O2浓度为零时只进行无氧呼吸，一般浓度为10%以下，既进行有氧呼吸，一般浓度为10%以上，只进行有氧呼吸中耕松土利用降低氧的浓度能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间矿质元素和H2O矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P（与酶、叶绿素的生物合成有关）产生直接影响；K、P、B对光合产物的运输和转化起促进作用，对光合作用产生间接影响；水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降合理施肥合理灌溉有些矿质元素是酶的激活剂，影响与细胞呼吸有关的酶，在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱种子贮藏必须晒干6、影响光合作用的因素几个常见图解：光照强度： 温度 CO2浓度： 细胞呼吸的图解 多种因素的共同作用（分析P点Q点限制光合作用的因素）【自学提问】1.光合作用中怎样提高光合效率？2.在光合作用怎样提高光能利用率？7C3植物和C4植物 C3植物叶片的结构特点是：叶绿体只存在于叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有叶绿体，整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行，光合产物变只积累在叶肉细胞中。 C4植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，里面一圈是维管束鞘细胞，细胞较大，里面的叶绿体不含基粒。外圈的叶肉细胞相对小一些，细胞中含有具有基粒的叶绿体。通过C4途径固定CO2的过程是在叶肉细胞中进行的。C4中的C转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。C4植物具有两条固定CO2的途径，即C3途径和C4途径。C4植物通常分布在热带地区，光合作用效率较C3植物高，对CO2的利用率也较C3植物高，所以具有C4途径的农作物的产量比具有C3途径的农作物产量要高，如玉米就属于C4植物。【自学提问】1.怎样区别C3 C4植物？2.常见C3 C4植物有哪些？8、水分、矿质元素的吸收、运输与利用1植物对矿质元素的吸收具有选择性同一植物对不同矿质离子的吸收不同；同一植物不同生长时期，对矿质元素的需求量不同；不同植物对同一矿质元素的需求量不同；植物对同一种盐的阴阳离子的吸收量不同。矿质元素的吸收是一个主动运输的过程，需要呼吸作用提供能量，与O2浓度有关；呼吸作用需要酶的参与，与温度和pH有关；矿质元素的吸收状态是离子，与水有关。一切制约呼吸作用的因素必将制约矿质元素的吸收。2矿质元素的利用取决于矿质元素在植物体内的存在形式，以离子状态存在的在植物体容易移动，可以反复利用，以不稳定化合物存在的，也可以移动，可多次利用，它们大多分布代谢旺盛的部位，缺乏受害的一般是衰老组织；以稳定化合物存在的不能移动，只利用一次，越衰老的器官分布越多，缺乏时受害的部位是幼嫩的组织。3水分、矿质代谢对光合作用产生影响（1）叶片缺水影响叶绿素的合成，促进已经形成的叶绿素分解，造成叶处发黄。水还是光合作用的原料之一。另外水还能影响气孔的开闭，进而影响CO2的吸收。（2）N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能；K：促进光合产物向贮藏器官运输；Mg：叶绿素的重要组分；Mg、Mn、Cl和Ca参与酶活性的调节。不足时，光合作用不能顺利进行；过量时，危害农作物正常生长发育。4水既是有氧呼吸的反应物，又是反应的良好介质，含水量高，细胞呼吸强度越高。【自学提问】（1）原生质、原生质层、原生质体 的比较？（2）植物吸水原理及应用是怎样的？ （3） 蒸腾作用的生理意义主要有哪3个方面？四、动物代谢1、三大营养物质代谢关系（1）三大营养物质之间的可以相互转化。三大营养物质之间的转化枢纽是呼吸作用，主要是有氧呼吸。通过有氧呼吸的中间产物将三大营养物质的代谢联系在一起。一般来说，体内的蛋白质过剩，氨基酸就可以通过脱氨基作用形成含氮和不含氮的部分，不含氮的部分可以转变成糖类和脂肪。但糖类过剩，要转化成蛋白质必须要有氮源(即多余的氨基酸)，如无氮源，糖是不可以转变成氨基酸的。糖类转变成氨基酸必须经过的生理过程是转氨基作用，氨基酸转变成糖类和脂肪必须经过的生理过程是脱氨基作用。氨基酸经脱氨基作用后形成的含氮部分氨，对人体是有毒的，必须在肝脏中被转化成尿素，尿素对人体的毒性比氨要小得多，再通过循环系统运输到肾脏以尿液的形式排出体外，也可通过汗腺排出体外。（2）糖类、脂肪、蛋白质之间的转化是有条件的，只有在糖类供应充足的情况下，才能转化成脂肪。不仅如此，各种代谢物质之间的转化程度也是有差异的，如：糖类可以大量转化为脂肪，而脂肪却不能大量转化为糖类。（3）三大类营养物质之间还相互制约，正常情况下，人和动物体活动所需的能量主要由糖类氧化分解供给，只有当糖代谢发生障碍引起供能不足时，才由脂肪氧化供能，保证机体的能量需要。当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解就会增加。2、三大营养物质的比较 相同点 主要来源相同。动物体内的三大营养物质均主要来自食物的消化与吸收； 主要代谢途径相同。三大营养物质在体内均可合成、分解与转变； 都能作为能源物质氧化分解，释放能量，最终产物均有C02和H20。不同点 糖类和脂肪可在体内储存，而蛋白质则不能在体内储存； 糖类、脂肪的代谢终产物只有C02和H20，而蛋白质的代谢终产物除CO2和H2O外，还有尿素等含氮废物； 糖类是主要能源物质，脂肪是体内储备能源物质，蛋白质只在糖、脂肪严重供能不足时，作为一种能源物质供能。3、三大营养物质代谢与人体健康(1)糖类代谢与人体健康低血糖：常见原因症状出现症状的原因措施及作用机理长期饥饿或肝功能减退；导致血糖的来源减少头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力，甚至惊厥或昏迷血糖浓度低，细胞供能不足，特别是脑细胞供能不足口服或静脉注射葡萄糖溶液，起补充血糖的作用糖尿病：常见原因症状出现症状的原因措施及作用机理胰岛B细胞受损，胰岛素分泌太少；缺乏胰岛素的降血糖作用，使血糖过高高血糖、多食、多尿、多饮、身体消瘦葡萄糖进入细胞和在细胞内氧化利用发生障碍，肝释放糖元和非糖物质转化增多，出现高血糖。细胞内供能不足，患者总感觉饥饿而多食；肾小管液中葡萄糖浓度高，水分重吸收减少，出现多尿；高血糖使细胞外液渗透压升高，产生渴觉而多饮；糖氧化供能障碍，使得体内脂肪和蛋白质的分解加强，导致机体逐渐消瘦，体重减轻采取调节和控制饮食药物的方法进行治疗从而减少血糖的来源，用药物降低血糖浓度（2）脂质代谢与人体健康：a肥胖：供能物质（三大营养物质）摄入量消耗量；b脂肪肝：脂蛋白合成受阻，脂肪不能从肝排出，造成脂肪堆积所致。脂肪肝可发展为肝硬化；c肝硬化：肝细胞坏死，结缔组织增生。（3）蛋白质代谢与人体健康营养不良：人类的食物种类过于单一，体内由于缺乏某些必需氨基酸而导致蛋白质合成受阻，身体异常消瘦的现象。人每天必须摄入一定量的蛋白质：人体内的蛋白质每天要代谢，蛋白质在体内不能储存，氨基酸也不能全部由其他物质转变而来，所以要通过食物来补充了。特别是青少年，需要的更多，如果每天摄入的不足，会出现营养不良。不同的食物所含营养不同。一般来说，动物性食物中的蛋白质，所含氨基酸的种类比较齐全；而植物性食物中的蛋白质常常会缺乏人体的某些必需氨基酸。因此，生活中不能偏食，应合理选择和氨基酸食物，以保证人体对营养物质和能量的需要。（4）转氨酶与肝炎当肝脏发生病变时，肝脏中的毛细胞血管通透性增强，这种酶就大量释放到血液中。因此，在医学上，常把血液中某些转氨酶的数值高低作为诊断肝脏疾病的主要依据之一，在这些转氨酶中，最常用的指标是GPT的高低。【自学提问】1.血糖的来源与去路有那些？2.糖尿病的形成原因以及“三多一少”出现的具体原因是什么？五、微生物代谢1微生物与动、植物的营养比较生物类群微生物动物绿色植物异养自养乳酸菌根瘤菌谷氨酸棒状杆菌硝化细菌碳源糖类等糖类等糖类等CO2糖类、脂肪CO2、碳酸盐氮源铵盐、硝酸盐、含氮有机物等N2、铵盐、硝酸盐、含氮有机物等氨水 、铵盐、硝酸盐、含氮有机物等NH3、铵盐、硝酸盐蛋白质及其他含氮有机物无机氮化物生长因子多种维生素、氨基酸、含氮碱基维生素微生素不需要无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐水水水水水2影响微生物代谢的环境因素环境因素影响原因最适条件不适宜因素的后果温度影响蛋白质和核酸的结构2537低时反应速度降低，高时蛋白质和核酸的结构发生不可逆破坏pH影响酶活性和膜的稳定性真菌5.06.0细菌6.57.5放线菌7.58.5酶或膜的稳定性破坏，代谢受阻氧气影响微生物呼吸严格厌氧型微生物，有氧时会死亡；兼性厌氧型微生物，有氧时有氧呼吸、无氧时无氧呼吸；一般厌氧型微生物，无论有无氧均进行无氧呼吸3微生物生长规律应用生长规律菌体数目变化形成原因菌体特征生产应用与控制调整期不立即繁殖，增长不明显对新环境的适应代谢活跃、体积增加快，大量合成初级代谢产物如组成酶通过接对数期菌种、增加接种量、使用与菌种培养基成分相同或相似的培养基等进行发酵，缩短调整时期。对数期繁殖速率快、以等比数列的形式增加适应了环境生存条件适宜个体形态的生理特征稳定获取菌种、科研材料稳定期菌体数目达到最多（出现K值）营养物质消耗、有害物质积累，种内斗争加剧，生存条件恶化。繁殖速率和死亡速率达到动态平衡；积累次级产物。开始出现芽孢获取代谢产物，特别是次级代谢产物；以一定速度填加新培养基，放出老培养基和控制其他条件、延长本时期衰亡期死亡大大增加生存条件极度恶化出现多种形态畸变，细胞解体【自学提问】1微生物的代谢产物怎样分类常见有哪些？ 2微生物代谢的调节机制有几种具体调节方式是怎样的？ 3连续培养法是怎样的?六、易混概念辨析1原生质和原生质层：原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核，而原生质层包括细胞膜、液泡膜 和两层膜之间的细胞质。原生质层具有选择透过性，是发生渗透吸水和渗透失水的条件之一。2芽体与芽孢：芽体是出芽生殖中，由母体生出的小突起，芽体与母体形态结构相似，但相对较小。芽孢不是繁殖形成的个体，而是芽孢细菌度过不良环境的休眠体。3生长激素与生长因子：生长激素与生长因子都与生物的生长有关，是某些生物生长不可缺少的微量有机物。生长激素是动物的脑垂体分泌的一种植物激素，其化学本质是蛋白质。生长因子是一些微生物在其生长过程中必需的、而自身又不能合成的、需要从外界补充的化合物，包括维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。4消化与氧化分解：消化实在消化道内完成的，将人体不能直接吸收的大分子物质在每得催化下水解成为可以吸收的小分子物质的过程；氧化分解时在细胞内将有机物脱氢氧化或者加氧分解产生能量的过程。5荚膜与囊膜：荚膜是许多细菌细胞壁外围绕着的一层较厚的粘性、冻胶样的物质，由多糖构成，其作用是保护细菌不被感染的动物的正常抵抗机制所杀死，因而与细菌的对宿主的毒力有关