高考生物一轮复习 第5章 细胞的能量供应和利用课件 新人教版 .ppt

第5章细胞的能量供应和利用第一讲降低化学反应活化能的酶第二讲细胞的能量 通货 atpatp的主要来源 细胞呼吸第三讲能量之源 光与光合作用 目录 1 细胞代谢是细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应 是细胞生命活动的基础 2 加热使反应物获得了能量 加快反应速率 3 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 4 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 5 酶具有专一性和高效性 作用条件较温和 6 低温抑制酶活性 但不破坏酶的分子结构 7 高温 过酸 过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性 一 酶在细胞代谢中的作用1 细胞代谢细胞中各种的统称 是细胞生命活动的基础 2 酶的作用机理 1 活化能 分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量 2 作用机理 降低化学反应的 化学反应 常态 活跃 活化能 3 酶的作用机理分析 据图填空 1 没有酶催化的反应曲线是 2 有酶催化的反应曲线是 3 ac段的含义是 4 bc段的含义是 5 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应 则b点在纵轴上将如何移动 在无催化剂催化条件下 反应所 需的活化能 酶降低的活化能 b点将向上移动 想一想 酶只能在生物体内起催化作用吗 提示 不是 在适宜条件下 酶在生物体内和生物体外都能起催化作用 二 酶的本质和特性1 酶的基本单位 合成场所 氨基酸 核糖体 rna 2 酶的特性 连线 想一想 酶与无机催化剂相比有哪些相同之处 提示 化学反应前后数量和性质不变 加快化学反应速率 缩短达到平衡的时间 但不改变平衡点 都能降低化学反应的活化能 知识体系构建 蛋白质 rna 高效性 专一性 作用条件较温和 降低活化能 酶的概念与酶催化作用验证 1 2011 天津卷t1a 酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 2 2011 天津卷t1b 酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率 3 2010 山东卷t5a 溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的 4 2009 重庆卷t1b 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质 5 2008 天津卷t1a 具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的 1 酶概念的理解 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是rna 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 主要是细胞核 真核生物 来源 一般来说 活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内 外或生物体外均可 生理功能 生物催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能 2 酶是蛋白质的验证实验 1 实验设计思路 实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 紫色反应 2 实验结果分析 通过对照 实验组若出现紫色 证明待测酶液的化学本质是蛋白质 不出现紫色 则该酶液的化学本质不是蛋白质 3 实验变量 自变量为待测酶液和已知蛋白液 因变量为是否有紫色反应 3 酶的催化作用验证实验 2 实验结果分析 根据底物性质利用相应试剂检测底物是否被分解 对照组底物不被分解则证明酶具有催化作用 3 实验变量 自变量是相应酶液的有无 因变量是底物是否被分解 关键一点 不要误认为酶只在细胞内发挥作用 酶由活细胞产生 其发生催化作用的场所有 细胞内 如细胞内的呼吸氧化酶 细胞外 如各种消化酶 生物体外适宜条件下 如唾液淀粉酶水解淀粉 高考地位 本考点知识难度不大 关键在于理解 在历年高考中常结合蛋白质结构功能进行综合命题 命题角度 1 以选择题形式综合考查酶的本质及作用等知识 如典例1 2 以曲线图为信息载体 考查酶的催化作用实质及识图能力 如典例2 典例1 下列关于酶的叙述错误的是 a 一旦离开活细胞 酶就失去催化能力b 酶的催化效率很高 但受温度和酸碱度的影响c 化学反应前后 酶的化学性质和数量保持不变d 酶与双缩脲试剂不一定发生紫色反应 解析 酶在离开活细胞后仍可发挥作用 如消化道中的消化酶等均离开了细胞 但仍有催化能力 故a错误 答案 a 典例2 下图曲线 分别表示物质a在无催化条件和有酶催化条件下生成物质p所需的能量变化过程 下列相关叙述正确的是 a ad段表示在无催化剂条件下 物质a生成物质p需要的活化能b 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应 则b在纵轴上将向下移动c 若仅增加反应物a的量 则图中曲线的原有形状均发生改变d 若曲线 为最适酶促条件下的曲线 改变酶促条件后 则b在纵轴上将向上移动 解析 物质a生成物质p需要的活化能用ac表示 酶降低活化能比无机催化剂更明显 若将酶催化改为无机催化剂催化该反应 则b在纵轴上将向上移动 若仅增加反应物a的量 图中曲线的原有形状不会发生改变 若曲线 为最适酶促条件下的曲线 改变酶促条件后 所需活化能增加 b在纵轴上将向上移动 答案 d 1 2012 海南卷t4a b d 淀粉酶经高温烘干制成粉剂 或在淀粉酶溶液中加入强酸或蛋白酶 均不可能导致淀粉酶活性发生变化 2 2011 海南卷t4b 酶活性的变化与酶所处环境的改变无关 3 2010 江苏卷卷t3d 用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍 效果比其他类型加酶洗衣粉好 4 2009 重庆卷t1a 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 与酶有关的曲线模型分析 1 表示酶高效性的曲线 1 催化剂可加快化学反应速率 与无机催化剂相比 酶的催化效率更高 2 酶只能缩短达到化学平衡所需时间 不改变化学反应的平衡点 3 酶只能催化已存在的化学反应 2 表示酶专一性的曲线加入酶b的反应速率和无酶条件下的反应速率相同 说明酶b对此反应无催化作用 而加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 该实验说明酶具有专一性 3 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 从甲 乙图可以看出 在一定温度 ph 范围内 随温度 ph 的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围 酶的催化作用逐渐减弱 过酸 过碱 高温都会使酶变性失活 而低温只是抑制酶的活性 酶分子结构未被破坏 温度升高可恢复活性 从丙图可以看出 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 2 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲图 在其他条件适宜 酶量一定的情况下 酶促反应速率随底物浓度增加而加快 但当底物达到一定浓度后 受酶数量和酶活性限制 酶促反应速率将不再增加 乙图 在底物充足 其他条件适宜的情况下 酶促反应速率与酶浓度呈正相关 关键一点 影响酶促反应速率的作用机理 1 温度和ph是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的 2 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率 并不影响酶的活性 高考地位 本考点知识难度较大 主要是图文转化能力的培养与训练 是高考命题的热点之一 命题角度 1 以曲线图为信息载体 考查影响酶促反应速率的因素 如典例3 2 以具体生物事实为背景 考查影响酶活性因素的实验设计 如典例4 典例3 下图甲表示过氧化氢酶活性受ph影响的曲线 图乙表示在最适温度下 ph b时h2o2分解产生的o2量随时间的变化曲线 若在该酶促反应过程中改变某一初始条件 以下分析正确的是 a ph a时 e点下移 d点左移b ph c时 e点为0c 温度降低时 e点不移动 d点右移d h2o2量增加时 e点不移动 d点左移 解析 o2的最大释放量只与h2o2的量有关 与酶的活性无关 酶为催化剂 只改变反应速率 与ph b时相比 ph a时酶的活性下降 e点不变 d点右移 故a错误 ph c时酶失活 但h2o2不稳定 在过氧化氢酶失活时 h2o2仍能分解 故b错误 温度降低时酶的活性降低 e点不变 但h2o2完全分解所用的时间延长 d点右移 故c正确 增加h2o2量 e点上移 d点右移 故d错误 答案 c 典例4 2011 全国卷 某同学从温度为55 65 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌 并从该细菌中提取了脂肪酶 回答问题 1 测定脂肪酶活性时 应选择 作为该酶作用的物质 反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定 2 要鉴定该酶的化学本质 可将该酶液与双缩脲试剂混合 若反应液呈紫色 则该酶的化学本质为 3 根据该细菌的生活环境 简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路 解析 1 脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标 因酶需要适宜的ph 故应加入缓冲溶液 2 该酶与双缩脲试剂呈紫色反应 说明该酶的化学本质是蛋白质 3 要测定该酶催化作用的最适温度 一般采用预实验 需在一定温度范围内设置温度梯度 对比不同温度下测得的酶活性 若不能测出峰值 则需扩大温度范围 继续实验 答案 1 脂肪缓冲 2 蛋白质 3 在一定温度范围 包括55 65 内设置温度梯度 分别测定酶活性 若所测得的数据出现峰值 则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度 否则 扩大温度范围 继续实验 直到出现峰值 其他合理答案也可 一 实验原理 二 实验流程 碘液 2 ph对酶活性的影响 三 实验结论 四 易误点拨 1 实验中所用酶的来源不同 则最适温度也不同 若淀粉酶为市售的 淀粉酶 其最适温度为50 75 若淀粉酶来自人体组织细胞 则最适温度为37 左右 2 实验中操作步骤要规范 在探究温度对酶活性影响的实验中 操作过程中第一步与第二步不能颠倒 在探究ph对酶活性影响的实验中 操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序 否则在调节温度或ph的过程中 酶会将淀粉或过氧化氢分解 导致实验失败 高考实验对接 1 探究性实验概述探究性实验是实验者在不知晓实验结果的前提下 通过自己进行实验完成的探究活动 实验的目的是探究研究对象的未知属性 特征及与其他因素的关系 因为实验的结果及结论都是未知的 故需要对探究问题作出假设 2 探究性实验设计的思路 1 把握实验目的 确认自变量 实验目的是实验的核心 通过思考要明确 探究什么 其中要把握三个要素 即 探究的因素 探究的对象 观察的指标 2 确定实验的原理 实验原理通常根据实验的目的和题目所给的材料进行分析处理 确定实验变量的检测方案 再根据我们所学过的知识联系起来确定实验的原理 3 设置对照实验 选择合理的实验对照方法 对照实验的设置 要确保一个实验自变量对应一个可观测的因变量 尽可能避免无关变量的干扰 4 选择实验材料 实验材料要根据原理来选择或根据题干所给的信息来确定 5 设计实验步骤 设计实验步骤时在理顺实验思路的基础上注意遵循实验设计的四个基本原则 对照原则 单一变量原则 等量原则 科学性原则 实验步骤基本模式如下 分组编号 变量操作 条件控制 观察记录 3 预测实验结果并得出结论结果的预测 要根据假说和原理 以实验可能出现的结果作出判断 并对应得出相应结论 典例 根据以下探究影响酶活性因素的实验 回答问题 为验证ph对唾液淀粉酶活性的影响 实验操作步骤如下 在1 5号试管中分别加入0 5 的唾液1ml 加完唾液后 向各试管中加入相应的缓冲液3ml 使各试管中的ph依次稳定在5 00 6 20 6 80 7 40 8 00 分别向1 5号试管中加入0 5 的淀粉液2ml 然后放入37 温水中恒温水浴 反应过程中 每隔1min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上 加1滴碘液显色 待呈橙黄色时 立即取出5支试管 加碘液显色并比色 记录结果如下表 注 表示蓝色程度 1 实验设计中 因变量是 实验过程中选择37 恒温的理由是 2 3号试管加碘液后出现橙黄色 说明 3 如果反应速率过快 应当对唾液进行怎样的处理 4 该实验得出的结论是 为探究高温对酶活性的影响 某同学设计了如下实验 实验步骤与结果 1 取两支洁净试管 编号为1和2 在1号管中加入2ml3 的新鲜过氧化氢溶液 2号管中加入1ml20 的新鲜肝脏研磨液 分别置于100 恒温水浴5分钟 将2号管中的肝脏研磨液加入1号管 振荡摇匀 再置于100 恒温水浴5分钟 结果未观察到气泡产生 2 结果分析 推断观察不到气泡产生的两种可能原因 解析 本实验的目的是验证ph对酶活性的影响 所以在实验过程中 ph是唯一的自变量 其他的条件都是无关变量 应保持一致 从实验结果分析 第三组是对照组 选择37 的原因有两个 一是保证温度恒定 排除温度对实验过程的干扰 二是37 是唾液淀粉酶的最适催化温度 颜色变化为因变量 通过观察颜色的变化来判断淀粉的分解情况 如果反应速率过快 应适当地稀释酶溶液 降低反应速率 根据实验目的 从反应的结果分析 该实验的结论是唾液淀粉酶催化的最适ph是6 80 高于或低于此值 酶的活性都会降低 由于过氧化氢具有热不稳定性 实验过程中高温可使底物过氧化氢全部分解 从而观察不到气泡产生 也可能是因为高温使过氧化氢酶变性失活 不能催化过氧化氢分解产生气体 答案 1 颜色变化保证温度恒定 排除温度对实验过程的干扰 37 是唾液淀粉酶的最适催化温度 2 淀粉已经完全分解 3 适当稀释唾液 4 唾液淀粉酶催化的最适ph是6 80 高于或低于此值 酶的活性都会降低 2 高温使过氧化氢酶变性 失去活性高温使底物过氧化氢全部分解 或既有过氧化氢酶变性 又有底物被全部分解 高考随堂体验 1 2012 海南高考 下列操作中 不可能导致淀粉酶活性发生变化的是 a 淀粉酶溶液中加入强酸b 淀粉酶溶液中加入蛋白酶c 淀粉酶溶液中加入淀粉溶液d 淀粉酶经高温烘干制成粉剂 解析 温度 ph都会影响酶活性 淀粉酶的化学本质为蛋白质 蛋白酶会将其水解 从而使其活性发生改变 淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后 淀粉被水解 此过程中淀粉酶为催化剂 故在反应前后结构和活性不变 答案 c 2 2011 新课标全国卷 甲 乙两种酶用同一种蛋白酶处理 酶活性与处理时间的关系如右图所示 下列分析错误的是 a 甲酶能够抗该种蛋白酶降解b 甲酶不可能是具有催化功能的rnac 乙酶的化学本质为蛋白质d 乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 解析 酶具有专一性 蛋白酶能催化蛋白质降解 由图可知 在蛋白酶的作用下 甲酶活性没有变化 而乙酶活性逐渐下降 说明甲酶的本质不是蛋白质 有可能是rna 而乙酶的化学本质是蛋白质 在蛋白酶的作用下其空间结构被改变 答案 b 3 2011 海南高考 关于酶的叙述 正确的是 a 酶提供了反应过程所必需的活化能b 酶活性的变化与酶所处环境的改变无关c 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失d 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸解析 酶降低了反应的活化能 酶活性与所处的环境改变有关 酶分子在催化反应的前后结构不变 酶结构改变可影响其活性 答案 c 4 2011 海南高考 某一不可逆化学反应 s p w 在无酶和有酶催化时均可以进行 当该反应在无酶条件下进行到时间t时 向反应液中加入催化该反应的酶 右图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是 a 甲b 乙c 丙d 丁解析 酶能加快反应的进行 该反应不可逆 加入酶后使反应物浓度快速下降 答案 d 5 2010 上海高考 右图表示细胞中某条生化反应链 图中e1 e5代表不同的酶 a e代表不同的化合物 据图判断下列叙述中正确的是 a 若e1催化的反应被抑制 则a的消耗速度加快b 若e5催化的反应被抑制 则b积累到较高水平c 若e3的催化速度比e4快 则d的产量比e多d 若e1的催化速度比e5快 则b的产量比a多 解析 若e1催化的反应被抑制 则a的消耗速度变慢 若e5催化反应被抑制 因e2催化的反应并没有被抑制 所以b不一定会积累到较高水平 因b还会被e2催化反应 故e1的催化速度比e5快时 b的产量也不一定比a多 答案 c 6 2012 福建高考 大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类 研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究 1 查询资料得知 18 c时 在不同ph条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1 由图可知 在各自最适ph下 三种蛋白酶催化效率最高的是 2 资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15 18 c之间 学习小组假设 大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 18 c间 他们设置15 c 16 c 17 c 18 c的实验温度 探究三种酶的最适温度 探究实验中以干酪素为底物 干酪素的化学本质是 可用 试剂鉴定 胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的ph应分别控制在 为了控制实验温度 装有酶和底物的试管应置于 中以保持恒温 单位时间内 可以表示蛋白酶催化效率的高低 实验结果如图2 据此能否确认该假设成立 理由是 3 研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少 活性低 所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低 的比例 以减少对海洋的污染 解析 1 分析图1可知 在各自最适ph下 三种蛋白酶催化效率最高的是幽门盲囊蛋白酶 2 可通过比较不同温度下酶对底物的催化效率来探究胃蛋白酶 肠蛋白酶及幽门盲囊蛋白酶三种酶的最适温度 本实验的自变量为温度 因此应保证三种酶所处的ph均为最适ph 该实验以干酪素作为反应 的底物 说明干酪素的化学本质为蛋白质 可用双缩脲试剂进行鉴定 由图2可知 随着温度提高三种酶的活性逐渐升高 但三种酶活性均未出现峰值 即不能确定三种酶的最适温度 3 由于大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶的含量少 活性低 因此人工养殖投放的饲料成分中要注意降低淀粉和脂肪的比例 以减少对海洋的污染 答案 1 幽门盲囊蛋白酶 2 蛋白质双缩脲 2和8 水浴底物消耗量 或产物生成量 不能据图可知随着温度提高酶活性逐步升高 酶活性峰值未出现 3 淀粉 脂肪 7 2011 江苏高考 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 研究者设计并进行了相关实验 实验步骤及结果如下 鲈鱼的驯养 将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d 用普通饲料投喂 备用 饲料的配制 在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶 配制成加酶饲料 并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒 烘干后储存 鲈鱼的饲养 挑选体格健壮 大小一致的鲈鱼随机分组 放养于规格相同的浮式海水网箱中 放养密度为60尾 箱 给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料 给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料 称重并记录 投喂8周后 从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 制备鲈鱼肠道中消化酶样品 并分别测定消化酶的活性 结果如下表 根据上述实验 回答下列问题 1 步骤 中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 实验前的驯养是为了 2 步骤 中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 其原因是 3 步骤 中还应控制好的无关变量主要有 4 本实验得出的初步结论是 5 推测鲈鱼的食性并说明理由 解析 1 由于实验因变量是鲈鱼的体重 所以使用鱼苗比成体效果明显 实验前的驯养是为了让鲈鱼适应实验养殖环境 以免对实验结果造成影响 2 烘干过程中要特别注意温度对植酸酶活性的影响 因为高温会使植酸酶变性 3 步骤 中的实验变量是饲料中酶的有无 因此凡是影响酶活性的其他因素都需要控制 如水温 盐度 海水中的溶解氧等 4 从表格中的数据可以推知 添加植酸酶的实验组表现出对蛋白酶活性的促进作用显著 根据步骤 可推知添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长 5 从表中蛋白酶活性推测 鲈鱼消化蛋白质较多 由此推测鲈鱼最可能为肉食性动物 答案 1 成体生长缓慢 实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 2 温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 3 水温 盐度和溶解氧等 4 添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 肉食性 其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 课时达标检测 见 限时集训 九 1 atp是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质 2 细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制 是生物界的共性 3 能量通过atp分子在吸能反应和放能反应之间循环流通 4 co2可使澄清石灰水变浑浊 也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 5 在酸性条件下 橙色的重铬酸钾与乙醇发生化学反应 变成灰绿色 6 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所 但原核生物无线粒体也能进行有氧呼吸 7 有氧呼吸三个阶段均能产生atp 第三阶段产生atp最多 8 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 9 有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物 释放能量 形成atp 10 不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同 一 细胞的能量 通货 atp 1 写出atp的结构简式和简式中a p所代表的含义 结构简式 a p 2 图中 是 其中易形成和断裂 3 图中 为的过程 其作用是 4 写出atp与adp相互转化的反应式 a p p p 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 远离a的高能磷酸键 高能磷酸键水解释放能量 为各项生命活动提供能量 5 atp的来源 动物和人 绿色植物 想一想 atp水解掉两个磷酸基团后形成的化合物是什么 提示 腺嘌呤核糖核苷酸 是组成rna的单体之一 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式1 酵母菌细胞呼吸方式酵母菌为兼性厌氧型微生物 其细胞呼吸方式为有氧呼吸和 2 产物的检测 无氧呼吸 变混浊 溴麝香草酚蓝 蓝色 绿色 黄色 重铬酸钾溶液 灰绿色 三 有氧呼吸1 过程 填图 2 反应式 四 无氧呼吸 1 场所 2 条件 和 3 生成物 或 4 反应式 产物为酒精 细胞质基质 无氧 多种酶 酒精和co2 乳酸 产物为乳酸 想一想 作物栽培时要及时松土 稻田需要定期排水 这样有什么好处 提示 作物栽培时要及时松土透气 有利于根系的有氧呼吸 促进根对无机盐的吸收 稻田需定期排水 否则会因根进行无氧呼吸产生大量的酒精 对细胞产生毒害作用 使根腐烂 知识体系构建 atp的结构及与adp之间的转化 1 2012 北京卷 t1c 细胞中内质网膜不能合成atp 2 2010 天津卷 t4a 主动运输过程中需要载体蛋白协助 和atp提供能量 3 2009 上海卷 t24d 叶绿体和线粒体都有atp合成酶 都能发生氧化还原反应 4 2008 广东卷 t4d 细胞质中消耗的atp均来源于线粒体和叶绿体 5 2008 天津卷 t6 人在饥饿时 细胞中atp与adp的含量难以达到动态平衡 6 2008 天津卷t6 人长时间剧烈运动时 骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成atp的量与安静时相等 1 atp的结构式由结构式可以看出 atp的结构特点可用 一 二 三 来总结 即一个腺苷 两个高能磷酸键 三个磷酸基团 2 atp的形成途径 3 atp产生量与o2供给量之间的关系模型分析 1 生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量atp 因此在o2为0的时候 其产生量仍有一定数值 2 当o2供给量增多 有氧呼吸明显加强 atp的产生随之增加 但当o2供给量达到一定值后 其产生量不再增加 是由于酶 有机物 adp或磷酸等限制因素所致 3 当横坐标表示呼吸强度时 atp的产生量曲线应从原点开始 高考地位 本考点知识较为简单 在历届高考中单独命题频率较低 但与细胞代谢综合命题频率较高 命题角度 以选择题形式综合考查atp结构功能 转化等相关知识 如典例1 典例1 2013 聊城模拟 下列关于atp和adp的说法中不正确的是 a 动物有氧呼吸过程中产生大量atp的阶段需要氧气参与b atp与adp的组成元素相同 都只含有c h o n p五种元素c atp在生物体内含量很多 是生物体生命活动所需能量的直接来源d 叶绿体中adp由叶绿体基质向类囊体薄膜运动 atp则是向相反方向运动 解析 动物有氧呼吸第三个阶段能产生大量atp 此阶段消耗o2 a项正确 atp与adp的组成元素相同 都只含有c h o n p五种化学元素 b项正确 atp在生物体内含量很少 通过细胞内atp与adp相互转化 为细胞生命活动直接提供能量 c项错误 叶绿体是光合作用的场所 光反应在类囊体薄膜上进行 消耗adp产生atp 暗反应在叶绿体基质中进行 消耗atp 产生adp d项正确 答案 c 1 2012 上海卷t25a 细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和 h 的反应 只发生在细胞有氧时 2 2012 江苏卷t23c 有氧呼吸第二 三阶段都能产生大量atp 3 2011 海南卷t4d 乳酸菌细胞内 细胞呼吸第一阶段产生 h 第二阶段消耗 h 有氧呼吸和无氧呼吸的过程 4 2010 全国新课标卷t2b 有氧呼吸产生的 h 在线粒体基质中与氧结合生成水 5 2010 全国新课标卷t2c 无氧呼吸不需o2参与 该过程最终 h 的积累 6 2010 四川卷 t1a 与酵母菌相比 硝化细菌具有的特点是无线粒体 只能通过无氧呼吸获得能量 7 2009 全国 卷t1a 细胞呼吸必须在酶的催化下进行 1 有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 2 分析 1 有氧呼吸第一 二阶段产生的 h 用于第三阶段与o2结合生成水 无氧呼吸第一阶段产生的 h 用于第二阶段将丙酮酸还原为c2h5oh和co2或乳酸 2 有氧呼吸中h2o既是反应物 又是生成物 且生成的h2o中的氧全部来自o2 3 有氧呼吸中氧元素的来源和去路 3 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 区别 场所 主要在线粒体中进行 在细胞质基质中进行 条件 氧气 多种酶 无氧气 多种酶 物质变化 葡萄糖彻底氧化分解 生成co2和h2o 葡萄糖分解不彻底 生成乳酸或酒精和co2 能量变化 释放大量能量 产生大量atp 释放少量能量 产生少量atp 特点 受o2和温度等因素的影响 有氧气存在时 无氧呼吸受抑制 联系 二者第一阶段反应完全相同 并且都在细胞质基质中进行 本质都是氧化分解有机物 释放能量 产生atp 高考地位 本考点知识重在理解记忆 是高考命题高频考点之一 命题角度 1 以代谢过程图为信息载体 考查细胞呼吸过程 如典例2 2 以曲线图为载体 考查细胞呼吸过程中不同物质变化及图文转化能力 如典例3 典例2 2011 海南高考 细胞内糖分解代谢过程如下图 下列叙述错误的是 a 植物细胞能进行过程 和 或过程 和 b 真核细胞的细胞质基质中能进行过程 和 c 动物细胞内 过程 比过程 释放的能量多d 乳酸菌细胞内 过程 产生 h 过程 消耗 h 解析 真核细胞进行有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行 第二 第三阶段是在线粒体中进行 答案 b 典例3 2012 新课标全国卷 将玉米种子置于25 黑暗 水分适宜的条件下萌发 每天定时取相同数量的萌发种子 一半直接烘干称重 另一半切取胚乳烘干称重 计算每粒的平均干重 结果下如图所示 若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳 据图回答下列问题 1 萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成 再通过 作用为种子萌发提供能量 2 萌发过程中在 小时之间种子的呼吸速率最大 在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为 mg 3 萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质 其最大转化速率为 mg 粒 1 d 1 4 若保持实验条件不变 120小时后萌发种子的干重变化趋势是 原因是 解析 1 玉米种子萌发过程中 淀粉先被水解为葡萄糖 再通过细胞呼吸作用为种子萌发提供能量 2 由图可知 在72 96小时之间种子的干重下降最快 说明该时间段内种子的呼吸速率最大 每粒种子呼吸消耗的平均干重为204 2 177 7 26 5 mg 3 萌发过程中胚乳中的营养物质一部分用于细胞呼吸 一部分转化成幼苗的组成物质 由题图可知 在96 120小时内 转化速率最大 在96 120小时内 每粒胚乳的干重减少27mg 118 1 91 1 其中呼吸消耗5mg 177 7 172 7 则转化成幼苗组成物质22mg 即转化速率为22mg 粒 1 d 1 4 如果继续保持黑暗条件 玉米幼苗不能进行光合作用 细胞呼吸继续消耗有机物 干重继续下降 答案 1 葡萄糖呼吸 或生物氧化 2 72 9626 5 3 22 4 下降幼苗呼吸作用消耗有机物 且不能进行光合作用 影响细胞呼吸的因素及其在农业上的应用 1 2012 福建卷t1b 及时排涝 能防止根细胞受酒精毒害 2 2011 海南卷t3a 种子风干脱水后呼吸强度增强 3 2010 北京卷t1c 在家庭中用鲜葡萄制作果酒时 正确的操作是向发酵装置通入空气 4 2009 浙江卷t4a 无氧和零下低温环境有利于水果保鲜 1 温度 1 影响 如右图 细胞呼吸是一系列酶促反应 温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率 细胞呼吸的最适温度一般在25 35 之间 2 氧气 1 影响 如右图 o2是有氧呼吸所必需的 对厌氧型生物而言 o2对其无氧呼吸有抑制作用 o2浓度 0时 只进行无氧呼吸 0 o2浓度 10 时 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 o2浓度 10 时 只进行有氧呼吸 o2浓度 5 时 有机物消耗最少 3 水分 4 二氧化碳 1 影响 如右图 co2是细胞呼吸的最终产物 积累过多会抑制细胞呼吸的进行 2 应用 适当增加co2浓度 有利于水果和蔬菜的保鲜 高考地位 本考点知识难度较大 关键在于理解 尤其是图文转化能力培养更要注重加强 在历年高考中也是命题热点之一 命题角度 通过设置实验控制各种因素 考查对细胞呼吸的影响及实验分析能力 如典例4 典例4 溴麝香草酚蓝水溶液是一种指示剂 较低浓度的co2使其由蓝变绿 较高浓度的co2使其由蓝变绿再变黄 一实验小组用图示的实验装置 在25 条件下 多次进行如下操作 打开阀门a和b 推注射器1的活塞 然后关闭a和b 一段时间后 拉注射器2的活塞 促进两个瓶中的气体流动 观察溴麝香草酚蓝水溶液的变色情况 阀门a和b关闭时 整个装置是密封的 请完成下列问题 1 此实验的目的是探究25 条件下 2 如果向有苹果的瓶中注入一定量的n2 一段时间后溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿 这种情况下苹果的代谢特点是 3 当向有苹果的瓶内注入的氮气很少或很多时 溴麝香草酚蓝水溶液都将会变黄 其原因是 向有苹果的瓶内注入的氮气很少时 向有苹果的瓶内注入的氮气很多时 4 此实验结果可在实际生活中用于 解析 打开阀门a和b 推注射器1的活塞 然后关闭a和b 可以更新装置中的空气 因此可知此实验的目的是探究25 条件下氧气浓度对苹果呼吸作用的影响 2 溴麝香草酚蓝水溶液是一种指示剂 较低浓度的co2使其由蓝变绿 如果向有苹果的瓶中注入一定量的n2 一段时间后溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿 说明细胞呼吸弱 3 当向瓶中注入的n2很少时 氧气浓度很高 苹果有氧呼吸强 放出的co2多 当向瓶内注入的n2很多时 氧气浓度很低 苹果无氧呼吸很强 放出co2也较多 所以溴麝香草酚蓝水溶液也将会变黄 4 根据以上分析 该实验说明苹果等水果以及粮食蔬菜贮藏时 要适当控制环境中氧气浓度 并非是氧浓度越低越好 答案 1 氧气浓度对苹果呼吸作用的影响 2 细胞呼吸弱 3 有苹果的瓶内氧气浓度很高 苹果有氧呼吸强 放出的co2多 有苹果的瓶内氧气浓度很低 苹果无氧呼吸强 放出的co2也较多 4 苹果 或其他水果或粮食等 贮藏时 适当控制环境中氧气的浓度 一 实验原理 二 实验步骤 1 提出问题 酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精的条件是有氧还是无氧 酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么 2 作出假设 针对上述问题 根据已有的知识和生活经验 如酵母菌可用于酿酒 发面等 作出合理的假设 3 设计并进行实验 配制酵母菌培养液 设计对比实验 三 易误点拨 1 该实验是对比实验 此类实验一般设置两个或两个以上的实验组 通过对结果的比较分析 来探究各种因素与实验对象的关系 对比实验不设对照组 均为实验组 是对照实验的一种特殊形式 即相当于 相互对照实验 2 实验中严格控制o2有无和检测的co2只来源于细胞呼吸是实验成功的关键 高考实验对接 1 根据气体变化特点判断在以c6h12o6为呼吸底物的情况下 co2的释放量和o2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据 方法如下 关键一点 由于脂肪含h量高于糖类 因此耗氧量多 若以脂肪为呼吸底物 进行有氧呼吸 会出现o2消耗量 co2释放量的情况 2 通过实验装置中红色液滴移动方向判断 实验结果结论判断 典例 右图所示的是检测气压变化的密闭装置 反应瓶和中心小杯中放置有关实验材料和试剂 关闭活栓后 u形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化 实验开始时将右管液面高度调至参考点 实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化 忽略其他原因引起的容积变化 课题小组同学利用该装置探究某种异养型微生物的细胞呼吸方式 1 取甲 乙两套该密闭装置设计实验 请补充下表关内容 2 将甲 乙装置均置于28 恒温条件下进行实验 实验过程中微生物保持活性 60min后读数 请补充下表有关内容 解析 1 根据甲中所放的材料和试剂可以判断 反应瓶中细胞呼吸释放的co2被naoh koh 溶液吸收 同时可能消耗o2 所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时氧气消耗量 根据乙中液面高度变化的含义 可以判断反应瓶中所加材料应与甲相同 中心小杯内放的是清水 这样就可以检测释放的co2和吸收o2的差值 2 若只产生co2 不消耗o2 则只进行无氧呼吸 若产生co2的物质的量比吸收o2的物质的量多 则两种呼吸同时存在 若产生co2的物质的量与吸收o2的物质的量相等 则只进行有氧呼吸 若不产生co2也不消耗o2 则为只产生乳酸的无氧呼吸 答案 1 适量 一定浓度 的naoh koh 溶液 一定浓度的 葡萄糖溶液 微生物悬浮液各1ml 细胞呼吸时co2释放量和o2消耗量的差值 2 只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 不变 不变 高考随堂体验 1 2012 江苏高考 下图所示细胞呼吸作用的过程 其中 代表有关生理过程发生的场所 甲 乙代表有关物质 下列相关叙述正确的是 多选 a 和 都具有双层生物膜b 和 所含酶的种类不同c 和 都能产生大量atpd 甲 乙分别代表丙酮酸 h 解析 分析题图可推测 为细胞质基质 为线粒体基质 为线粒体内膜 甲为丙酮酸 乙为 h 与 中的反应类型不同 故所含酶也不同 中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量atp 中进行有氧呼吸第二阶段 产生少量atp 答案 bd 2 2012 上海高考 下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式 下列关于该过程的说法正确的是 a 只发生在细胞有氧时b 只发生在细胞缺氧时c 只发生在线粒体内d 只发生在细胞质基质内解析 题干反应式可表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段 两者都发生在细胞质基质内 答案 d 3 2012 福建高考 下列有关豌豆的叙述 正确的是 a 萌发初期 种子的有机物总重量增加b 及时排涝 能防止根细胞受酒精毒害c 进入夜间 叶肉细胞内atp合成停止d 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 解析 萌发初期 种子的有机物总重量减少 植物根系长期被水淹 根细胞进行无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用 因此及时排涝 能防止根细胞受酒精毒害 进入夜间 叶肉细胞不能进行光合作用 但仍能通过呼吸作用产生atp 叶绿素a 叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 叶片黄化 叶绿素a b含量减少 叶绿体对红光的吸收减少 答案 b 4 2011 山东高考 某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验 如右图 下列分析错误的是 a 滴管中冒出气泡是反应产生co2的结果b 试管中加水的主要目的是制造无氧环境c 若试管中的水换成冷水 气泡释放速率下降d 被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至atp 其余的存留在酒精中 解析 酵母菌无氧呼吸产生酒精和co2 此过程受温度影响 试管中加水是为了创造无氧环境 被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到atp中 一部分以热能的形式散失 还有一些存留在酒精中 答案 d 5 2010 新课标全国卷 下列关于呼吸作用的叙述 正确的是 a 无氧呼吸的终产物是丙酮酸b 有氧呼吸产生的 h 在线粒体基质中与氧结合生成水c 无氧呼吸不需要o2的参与 该过程最终有 h 的积累d 质量相同时 脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多 解析 无氧呼吸过程有机物分解不彻底 其产物为乳酸或酒精和二氧化碳 有氧呼吸产生的 h 在线粒体内膜上与氧结合生成水 无氧呼吸不需要o2的参与 该过程没有 h 的积累 脂肪的含h量高于糖类 故相同质量的脂肪和糖原氧化分解时 脂肪释放的能量多 答案 d 6 2009 上海高考 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o2b 只要提供o2 线粒体就能为叶绿体提供co2和atpc 无光条件下 线粒体和叶绿体都产生atpd 叶绿体和线粒体都有atp合成酶 都能发生氧化还原反应 解析 适宜光照下 叶绿体内可进行光合作用 在其光反应阶段可产生atp 但不消耗o2 因可以合成atp 故叶绿体内和线粒体内部有atp合成酶 提供o2 在线粒体内可以进行有氧呼吸产生co2提供给叶绿体 但产生的atp不能提供给叶绿体 无光条件下 叶绿体内不能进行光合作用 故不能产生atp 线粒体内和叶绿体内部能发生氧化还原反应 答案 d 7 2009 天津高考 按下表设计进行实验 分组后 在相同的适宜条件下培养8 10小时 并对实验结果进行分析 下列叙述正确的是 a 甲组不产生co2而乙组产生b 甲组的酒精产量与丙组相同c 丁组能量转换化与丙组相同d 丁组的氧气消耗量大于乙组 解析 细胞破碎后细胞质基质丧失 细胞器完整 无氧条件下 由于没有细胞质基质 无法进行无氧呼吸 故甲组不能产生酒精和co2 通氧后 葡萄糖无法分解为丙酮酸 而线粒体不能直接利用葡萄糖 酵母菌也无法进行有氧呼吸 故乙组也不能产生co2 细胞未处理时 无氧条件下进行无氧呼吸 通氧时进行有氧呼吸 有氧呼吸能量转化率比无氧呼吸能量转化率大 即丁组能量转化率大于丙组 有氧呼吸消耗o2 而乙组不发生呼吸作用 故丁组氧气消耗大于乙组 答案 d 8 2009 广东高考 利用地窖贮藏种子 果蔬在我国历史悠久 地窖中的co2浓度较高 有利于 a 降低呼吸强度b 降低水分吸收c 促进果实成熟d 促进光合作用解析 贮藏种子 果蔬必须降低呼吸作用强度 减少有机物的消耗 增加co2浓度 低温均可以降低呼吸作用强度 答案 a 9 2012 安徽高考 为探究酵母菌的细胞呼吸 将酵母菌破碎并进行差速离心处理 得到细胞质基质和线粒体 与酵母菌分别装入a f试管中 加入不同的物质 进行了如下实验 见下表 注 表示加入了适量的相关物质 表示未加入相关物质 1 会产生co2和h2o的试管有 会产生酒精的试管有 根据试管 的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所 均填试管编号 2 有氧呼吸产生的 h 经过一系列的化学反应 与氧结合形成水 2 4 二硝基苯酚 dnp 对该氧化过程没有影响 但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散 表明dnp使分布在 的酶无法合成atp 若将dnp加入试管e中 葡萄糖的氧化分解 填 能 或 不能 继续进行 解析 1 酵母菌在有氧条件下 即e试管 能产生co2和h2o 线粒体能利用丙酮酸 不能直接分解葡萄糖 故c试管也能产生co2和h2o 据表分析可知 能够产生酒精的试管有b和f 若要研究酵母菌进行无氧呼吸的场所 必须在无氧条件下进行对照实验 因此通过b d f试管的实验结果可以作出判断 2 h 与o2结合形成水的过程发生在线粒体内膜上 故dnp使分布在线粒体内膜上的酶无法合成atp dnp不影响葡萄糖的氧化分解 答案 1 c eb fb d f 2 线粒体内膜能 课时达标检测 见 限时集训 十 1 叶绿体中的色素有4种即叶绿素a 叶绿素b 叶黄素和胡萝卜素 2 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 3 吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上 4 叶绿体是进行光合作用的场所 它内部的巨大膜面积上 不仅分布着许多吸收光能的色素分子 还有许多进行光合作用所必需的酶 5 光合作用释放的o2来自于h2o 6 光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能 将h2o分解成 h 和o2 同时形成atp的过程 7 暗反应过程是在叶绿体基质内 在多种酶催化下完成的 包括co2固定和c3的还原等过程 8 提高光合作用的强度措施有 控制光照强弱和温度的高低 适当增加环境中co2浓度等 9 光合作用最终使光能转换成为化学能 储存在生成的糖类等有机物中 一 捕获光能的色素和叶绿体的结构1 叶绿体 1 结构模式图 双层膜 暗反应 色素 与光反应有关的酶 决定 3 功能 进行的场所 光合作用 证明 4 恩格尔曼的实验 好氧细菌只分布于被光束照射的部位 叶绿体 2 色素的种类和功能 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光和红光 黄 橙黄 蓝紫光 想一想 植物体内所含有的色素都参与光合作用吗 提示 不一定 叶绿体中的色素都参与光合作用 液泡中色素不参与光合作用 二 光合作用的探究历程 连线 想一想 能进行光合作用的生物一定含有叶绿体吗 提示 不一定 如光合细菌和蓝藻等 它们虽然不含叶绿体 但也能进行光合作用 三 光合作用的过程 据图填空 1 光反应与暗反应 2 总反应式 四 光合作用原理的应用1 光合作用强度 1 概念 植物在内通过光合作用制造的数量 2 表示方法 用一定时间内或的数量来定量表示 单位时间 糖类 原料消耗 产物生成 2 影响因素 1 空气中 2 土壤中 3 光照的以及光的 4 的高低 3 应用控制和温度的高低 适当增加作物环境中来提高光合作用强度 co2浓度 水分含量 时间 强度 成分 温度 光照的强弱 co2的浓度 知识体系构建 叶绿体 绿叶中色素的提取和分离 双层膜 基粒 叶绿体基质 类囊体 光照 温度co2浓度 水和矿质元素 光反应 暗反应 核酸结构及其与蛋白质的关系 1 2012 海南卷t9a 中叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 2 2011 海南卷t12d 液泡中色素吸收的光能用于光合作用 3 2011 江苏卷t4a 利用水稻的叶黄素缺失突变体的叶片进行红光照射光吸收测定和色素层析条带分析 从上至下 与正常叶相比 结果是光吸收差异显著 色素带缺第2条 4 2009 安徽卷t1a 叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 5 2009 安徽卷t1b h2o在光下分解为 h 和o2的过程发生在叶绿体基质中 6 2009 天津卷t1a 在叶肉细胞中 co2的固定和产生场所分别是叶绿体基质 线粒体基质 7 2009 浙江卷t4c 光合作用过程中光能转变为化学能 细胞呼吸过程中化学能转变为热能和atp 8 2011 浙江卷t1a 破坏叶绿体外膜后 o2不能产生 9 2009 海南卷t15b 在其他条件适宜情况下 在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照 并在黑暗中立即开始连续取样分析 在短时间内叶绿体中c3和c5化合物含量都迅速增加 1 叶绿体中色素的种类和功能 1 色素的种类和吸收光谱 色素种类 叶绿素 3 4 类胡萝卜素 1 4 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 分布 叶绿体的类囊体薄膜上 吸收光谱 a为叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光 b为类胡萝卜素 主要吸收蓝紫光 2 色素的功能 吸收 传递光能 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素和叶黄素 转换光能 只有少数处于特殊状态的叶绿素a能将光能转换为电能 3 影响叶绿素合成的因素 光照 光是叶绿素合成的必要条件 植物在黑暗中叶呈黄色 温度 低温抑制叶绿素的合成 破坏已有的叶绿素分子 从而使叶片变黄 镁等无机盐 镁是构成叶绿素的成分 缺镁叶片变黄 4 不同颜色温室大棚的光合效率 无色透明大棚日光中各色光均能透过 有色大棚主要透过同色光 其他光被其吸收 所以用无色透明的大棚光合效率最高 叶绿素对绿光吸收最少 因此绿色塑