高三生物专题突破二 酶、ATP、水分代谢和矿质营养课件.ppt

酶 atp 水分代谢和矿质营养 一 酶和atp是细胞代谢的两个必需的条件1 酶是产生的一类具有生物催化作用的 其化学本质是 绝大多数酶是 少数酶是 酶与无机催化剂相比特点是 酶具有和专一性 每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应 同时 酶需要适宜的条件 低温和高温都能使酶活性明显降低 二者区别是低温抑制 不破坏酶的结构 高温使改变 活细胞 有机物 蛋白质 rna 高效催化性 酶的活性 酶的结构 2 atp的结构简式 1 一分子atp中含有1个 2个高能磷酸键 3个 2 一分子atp水解掉两个磷酸基团后形成的物质是 是组成rna的基本单位之一 3 1mol高能磷酸键断裂可释放的能量 3 atp与adp可以相互转化 1 adp转化成atp的反应式为 a p p p 腺嘌呤 磷酸 腺嘌呤核苷酸 30 54千焦 adp pi 能量atp 酶 2 atp转化为adp的反应式为该反应进行的场所是 该反应的能量去路是 该反应进行的场所是 等 该反应的能量来源是和 细胞质基质 线粒体 叶绿体 光能 有机 物中的化学能 atpadp pi 能量 酶 细胞 用于各种生命活动 二 水分代谢与矿质元素代谢1 植物吸收水分和矿质元素的主要部位都是 植物吸收水分的主要方式是 吸收矿质元素的主要方式是 植物体吸收水分和矿质元素的关系是 水分和矿质离子在植物体内向上运输的主要动力都是 运输的部位主要是 2 干种子和主要依靠吸胀作用吸收水分 成熟的植物细胞通过吸收水分 原因是可看作是一层半透膜 半透膜两侧的浓度差是由细胞液和形成的 发生渗透作用时 水分由溶液向溶液扩散 根 渗透作用 主动运输 植物对水分的吸收和对矿质元素的 吸收是两个相对独立的过程 蒸腾作用 导管 未形成大液泡的细胞 渗透作用 原生质层 外界溶液 低浓度 高浓度 3 不同植物以及同一植物在不同的生长发育时期 对和的需要量不同 因此要对植物进行合理灌溉和施肥 植物体所表现的缺铁性失绿症与缺镁性失绿症差别是 缺铁首先受害的是部位 缺镁首先受害的是部位 水分 矿质元素 新叶 老叶 考点一与酶有关的实验的设计思路总结 注意高考考查此知识时常以实验的形式出现 解答时需首先明确实验目的 在确定实验设计思路后 选择准确的实验衡量标准 08 广东卷 生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40 60 之间 而极端耐热淀粉酶在100 仍能保持较高的活性 因此具有更为广泛的应用前景 某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响 其中有些问题需要你的帮助 1 此实验中除自变量和因变量外 还需要考虑 及等因素 2 在此实验中 因变量可以用碘液和斐林试剂检测 两种试剂各与何种物质发生颜色反应 检测的是底物还是产物 3 假设实验结果如下表 请在所给出的坐标纸上绘图反映实验结果 解析酶的活性受多方面因素的影响 简单地说影响因素有 酶和底物的浓度以及他们之间的相对浓度 即它们数量的比例 温度 ph 激活剂 抑制剂等 实验操作顺序也会产生一定的影响 对于实验结果来说 可能检测底物的剩余量或产物的生成量 碘液检测的是底物 斐林试剂检测的是产物 绘坐标图时注意 注明纵 横轴的含义及单位 准确定制单位大小 曲线尽量平滑等 答案 1 ph酶浓度底物浓度 或产物浓度 2 碘液与淀粉反应 检测的是底物 斐林试剂与还原糖反应 检测的是产物 3 正确绘图 指明曲线 正确标出自变量和因变量数值及单位 下列有关酶特性的实验设计中 最科学 严谨的一项是 解析a是为了证明酶的高效性 而酶的高效性是通过和无机催化剂的对比体现出来的 对照组应加入fecl3溶液 b中变量的设计是正确的 但用碘液只能检测淀粉的存在 对于蔗糖溶液是否反应无法检测 应用斐林试剂检测 c选项前后温度的变化对实验有影响 应设计多组装置控制在不同温度下进行实验 答案d 考点二生物体内的能量来源与atp的关系1 在人体内有三大供能系统 它们是atp供能系统 无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统 下面以人在剧烈运动时的供能情况为例来说明三者之间的关系 1 人在剧烈运动时首先是atp供能系统起作用 即人体骨骼肌中的atp直接供能 通过这个系统为剧烈运动提供能量 大约维持20 25s左右的时间 如100m跑比赛时的供能情况 2 当剧烈运动时间稍长时 如400m或800m跑比赛时 主要由无氧呼吸提供能量 此时atp供能不足 而有氧呼吸还没有完全调动发挥出来 但无氧呼吸提供的能量很少 且产物是乳酸 会降低内环境的ph 所以无氧呼吸供能时间不可能太长 3 当剧烈运动时间再长时 主要由有氧呼吸供能 此时atp供能系统和无氧呼吸供能系统在供能过程中产生的大量adp和nadp 强烈地促进有氧呼吸 使得有氧呼吸迅速提高 产生大量的atp为剧烈运动提供能量 三者之间的供能情况如图所示 2 atp来源 3 微生物 同动 植物的有机物分解释放能量的途径 3 atp去路光合作用 光反应所产生的atp专用于c3化合物还原时的能量之需 其能量释放出来后以稳定化学能形式储存于有机物中细胞呼吸 三个阶段所产生的atp均可作为能量货币用于各项生命活动 如矿质离子吸收 生长素运输等 在高等植物细胞中 线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器 请回答以下问题 1 叶绿体中合成atp的能量来源是 合成的atp用于 释放的氧气的来源是 co2除来自大气外还来源于 2 线粒体中合成atp的能量来源是 合成的atp用于 吸收的氧气除来自大气外还来源于 3 将提取的完整线粒体和叶绿体 分别加入盛有丙酮酸溶液和nahco3溶液的两支大小相同的试管中 给予充足光照 都会产生气泡 请问这两种气泡成分是否一样 请解释原因 4 假如将上述两支试管移入黑暗的环境中 保持温度不变 两支试管产生气泡的量分别有什么变化 为什么 解析 1 叶绿体是光合作用的场所 其光反应将光能转换成atp和nadph中的活跃化学能 而atp和nadph中的化学能又在暗反应中被用于c3的还原 转换成为光合作用产物 ch2o 中稳定的化学能 光反应中产生的氧气来自水的光解 暗反应中利用的co2除来自空气外 还来源于细胞呼吸 2 线粒体是有氧呼吸的主要场所 它在将有机物 丙酮酸 氧化分解时 释放出能量 并将部分能量转移给adp和pi而生成atp 这些atp作为生命活动的直接能量来源 在有氧呼吸中消耗的氧气除来自大气外 还可来自光合作用 3 在适宜的条件下 离体的线粒体利用丙酮酸氧化分解可产生co2 而在光下离体的叶绿体则利用hco水解产生的co2进行光合作用产生o2 因此两支试管中气泡成分不一样 4 在黑暗中 线粒体的活动仍可进行 但叶绿体却因少了能量来源停止了光合作用 因此含线粒体的试管中气泡产生量基本不变 而含叶绿体的试管中的气泡产生量逐渐减少直至停止 答案 1 光能c3的还原水的分解细胞呼吸 2 有机物的氧化分解生命活动光合作用 3 不一样 因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸 产生了co2 而叶绿体利用hco水解产生的co2进行光合作用产生o2 4 前者基本不变 后者逐渐减少直至停止 因为光是光合作用的必需条件 而在温度恒定时 呼吸作用基本稳定 下列关于细胞生命活动过程中atp adp的说法中 不正确的是 a 细胞耗能时总是与atp水解的反应相联系 细胞释放能量时反应总是伴随atp的合成b atp的a代表腺嘌呤 t代表三个 代表高能磷酸键 p代表磷酸基团c 光反应过程中 叶绿体中adp由叶绿体基质向类囊体膜运动 atp则向相反方向运动d 动物细胞有氧呼吸过程 产生大量atp的阶段需要氧气的参与解析atp中的 a 表示腺苷 腺苷是由腺嘌呤和核糖组成的 b 发生质壁分离和复原 活细胞不发生质壁分离 死亡细胞 镜检 分别镜检 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞 同一浓度的分离剂刚发生质壁分离时所需时间比较 判断质壁分离速度 或细胞液浓度 实验单一变量 不同植物细胞 4 比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞 未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间 比较所用时间长短 判断溶液浓度的大小 时间越短 未知溶液的浓度越大 实验单一变量 未知浓度的溶液 镜检 镜检 某生物兴趣小组确定研究课题 探究植物细胞外液浓度与质壁分离的关系 该小组选用水生植物黑藻作为实验材料 并作出实验假设 如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中 其细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加 该小组学生设计实验步骤如下 配制10 20 30 的蔗糖溶液 分别盛于培养皿中 从黑藻茎上取下叶片 用吸水纸吸干叶片表面的水分 分别放入不同浓度的蔗糖溶液中 浸泡10分钟 取出叶片制成装片 显微镜下观察 选取5个细胞测量其a b值 如下图a为细胞的长度 b为原生质体长度 在此基础上 请你参与设计 分析和讨论 1 请你设计一表格 用于记录数据 计算并记录b a 值 2 该小组同学根据记录数据作出曲线如图 请你就该结果作分析并得出结论 3 讨论如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起 而非细胞本身的原因 你怎么处理实验 4 该小组同学想进一步了解 生长在盐碱地上的植物与水生植物的细胞液浓度是否有差别 请你设计实验并简要分析 解析 1 设计表格时要注意 蔗糖溶液的浓度有3种 依次为10 20 30 要在三个不同浓度的溶液中分别测量5个细胞的a值和b值取平均值 从而计算出不同浓度下的b a值 2 由图中曲线看到的现象是随溶液浓度的增加 b a值下降 b a值可表示质壁分离的程度 曲线说明了质壁分离的程度随溶液浓度的增加而增大 并由此得出结论 细胞的失水量随着外界溶液的浓度增大而增加 3 设计对照实验 实验变量是相应浓度的外界溶液 用于两组实验的细胞生理状况要相同 4 该实验设计思路是设置相同浓度的溶液 分别将两种植物叶片放入其中 一段时间后分别测量两种叶片的b a值的大小 答案 1 2 分析 b a值越小 说明质壁分离程度越大 随着溶液浓度的增加 b a值下降 说明质壁分离程度随溶液浓度的增加而增大 结论 细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加 3 设置清水对照组 观察清水中的黑藻细胞 确认其细胞形态正常 无质壁分离现象 4 取盐碱植物与黑藻植物叶片若干 用吸水纸吸干水分 配制相同浓度的蔗糖溶液 将上述两种叶片浸入溶液中10分钟 两种叶片制成装片 观察并比较b a值的大小 b a值越小 质壁分离程度越大 说明细胞液浓度越低 考点四有关水分代谢和矿物营养的实验设计方法1 植物必需 非必需矿质元素的实验探究与实验设计 1 实验方法 溶液培养法 2 设计思路 实验的单一变量是矿质元素m的有无 乙组是空白对照 甲组出现缺乏症 加入元素m后再培养是自身对照 即此实验中运用了两次对照 2 有关植物对矿质离子吸收和利用的实验设计的分析 1 探究根对矿质离子的吸收方式实验的单一变量是呼吸抑制剂的有无 2 证明某种矿质元素的利用特点实验单一变量是某矿质元素的有无 09 湖南部分示范中学联考 用含有各种必需元素的溶液培养大麦 实验分两组 一组在光下 一组在黑暗中 48h后测定其中离子的浓度 表中各离子的数据为实验结束时 溶液中离子的浓度占实验开始时浓度的百分比 分析表中数据得出以下结论 其中错误的是 a 光下蒸腾作用比黑暗强 消耗水分多b 从吸收离子和吸收水的比例看 大麦在光下吸收mg2 比吸收水分快c 矿质元素的吸收受光照的影响d 吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程解析在两种实验条件下 实验后mg2 的浓度均增大 说明大麦吸收水分的比例大于吸收离子的比例 答案b 09 云南毕业班检测 某同学取生长状态相同的两组番茄幼苗 置于表中所列a b两种培养液中 在相同的适宜条件下培养 甲组用a培养液 乙组用b培养液 表中 表示有 表示无 1 该同学研究的课题是 2 实验中 将作为变量 分成了两个组进行实验 其中实验组是组 3 实验中 应该选择作为观察的指标 解析表格中a组和b组的区别是b组中没有添加镁元素 实验变量是mgso4 其目的是探究镁是否是植物必需的矿质元素 实验组是用实验变量进行处理的对象组 没有处理的是对照组 所以b组是实验组 镁元素是合成叶绿素的必需元素 缺少时会使叶片失绿 答案 1 探究镁是否是植物必需的矿质元素 其他合理答案也可 2 mgso4b 3 叶片的颜色 其他合理答案也可 例1在某细胞培养液中加入32p标记的磷酸分子 短时间内分离出细胞的atp 发现其含量变化不大 但部分atp的末端磷酸基团已带上放射性标记 该现象能够说明的是 atp中远离腺苷的磷酸基团容易脱离 32p标记的atp是新合成的 atp是细胞内的直接能源物质 该过程中atp既有合成又有分解a b c d 解析被标记的p在atp中出现 但atp含量变化不大 说明atp既有合成也有分解 两过程处于动态平衡 因放射性出现在atp的末端磷酸基团中 说明该磷酸基团容易脱离 否则就不会有放射性出现 答案c得分策略atp与adp之间的相互转化是细胞的供能机制 该题结合同位素标记法对二者之间的相互转化进行考查 新颖又具有很好的区分度 复习时要正确理解atp与adp之间的相互转化 同时根据高等植物不同部分的细胞结构 分析产生atp过程的差异 例2生物活动小组的同学利用重量相等 生长良好的水稻和菠菜幼苗放入具有营养液的瓶内进行无土栽培实验 营养液由同一种配方的矿质元素溶于自来水中制成 把栽有菠菜和水稻的瓶子平均各分为a b c三组 各组的管理和生长状况如下表 各组的其他实验条件相同 请分析回答下列问题 1 对a组换下来的营养液成分进行分析 发现两种培养液中某些矿质元素离子的浓度差异很大 这说明 原因是 2 表中b组实验表明水稻生长状况好于菠菜 从细胞呼吸方式分析 其主要原因是 3 某同学推测 c组菠菜生长差是因为缺少某种矿质元素造成的 便设计了如下实验 将c组菠菜分为两等份 一份栽培在含有某种矿质元素的完全营养液中 并且培养液每天一换 另一份始终栽培在不含某种矿质元素的完全营养液中 一段时间后 根据菠菜在两份营养液中的生活状况来验证实验假设 这位同学的实验设计是否科学 请说明原因 4 若经实验验证c组营养液中不缺乏矿质元素 于是 另一同学推测c组菠菜生长差是因为营养液中缺氧引起的 请你设计实验来证明上述推测是否成立 写出实验步骤并预测实验结果及相应结论 实验步骤 将c组菠菜分为甲 乙两组 一段时间后观察菠菜的生长情况 实验结果及相应结论 若泵入空气的一组菠菜生长状况没有改善 则说明 则说明c组营养液中缺氧气 解析 1 实验后两种培养液中某些矿质离子浓度差别大是由于不同的植物对离子的吸收具有不同的选择性 2 在较长时间不更换培养液的情况下 培养液中的氧浓度迅速降低 水稻的生命活动受影响较小 说明水稻耐受无氧呼吸的能力较强 3 对照实验应遵循单一变量原则 在实验组和对照组中 应该只有某元素的有无存在差别 其余无关变量均应该相同 4 按照实验设计的原则 应设置一个每天通入氧气的对照组和一个不通入氧气的实验组 答案 1 不同植物的根对矿质元素离子的吸收具有选择性不同植物的根细胞膜上具有的载体的种类和数量不同 2 水稻忍受无氧呼吸的能力较强 3 不科学 因为这位同学的实验设计不符合单一变量原则 不能形成对照得出结论 4 实验步骤 向甲组营养液中每天泵入空气 乙组营养液中不泵入空气 实验结果及相应结论 c组营养液中不缺氧气 若泵入空气的一组菠菜生长恢复正常 解题总结植物的水分代谢和矿质营养的知识应用于农业生产的素材将是高考命题的热点 将所学知识拓展到生产实际中去理解将是取得高分的有效措施 1 09 重庆卷 下列有关酶的叙述 正确的是 a 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性b 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质c 细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶d 细胞质中没有作用于dna的解旋酶解析低温能够抑制酶的活性 但并不破坏其结构 酶是具有催化作用的有机物 绝大多数为蛋白质 少数为rna 细胞质基质中能进行无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段 有催化葡萄糖分解的酶 细胞质中的线粒体和叶绿体中也含有少量的dna 能够进行自我复制及转录 在此过程中需要解旋酶将dna双链打开 c 2 09 辽宁 宁夏卷 右图表示酶活性与温度的关系 下列叙述正确的是 a 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性下降b 当反应温度由t1调到最适温度时 酶活性上升c 酶活性在t2时比t1高 故t2时更适合酶的保存d 酶活性在t1时比t2低 表明t1时酶的空间结构破坏更严重解析酶活性受温度的影响 在低温时酶活性低 随着温度的升高 酶活性逐渐增强 到达最适宜温度后 再升高温度 酶活性下降 当温度过高时 酶的空间结构被破坏 酶变性失活 因此b项正确 酶在低温时活性降低 但空间结构不会被破坏 温度升高 酶活性恢复 因此常在低温下保存酶 b 3 09 广州六中 把混有反应物的液体 加到捣碎的土豆汁液中 酶液 在37 下观察到某些反应现象 在这种情况下 学生甲设计的对照实验是用蒸馏水代替反应物 加入酶液中 也可观察到该反应现象 学生乙设计的对照实验是用蒸馏水代替酶液 加入反应物中 则观察不到该反应现象 下面是对此问题的解释 其中可能性最大的一项是 a 酶催化的反应即使完全没有反应物 也可缓慢进行b 酶由于被蒸馏水溶解出来 因而能进行反应c 由于该酶液中混有与反应物相同的物质d 由于该酶液中混有催化同一反应的多种酶 解析比较三个实验 反应物 酶 反应 蒸馏水 酶液 反应 反应物 蒸馏水 无反应 从 可知反应的发生需酶的催化 酶来自酶液 从 可知 酶液中不仅有酶 而且存在反应物 答案c 4 09 东城示范质检 如图表示细菌的某反应程序 在这个程序中一种氨基酸由另一种氨基酸通过酶的作用产生 1 6代表不同的氨基酸 v z代表不同的酶 所有氨基酸对生命都是重要的 原始种的细菌只需要氨基酸1 而细菌的变种只有在培养基中提供氨基酸1 2 5才能生存 则该变种细菌不存在的酶是 a v wb w yc y zd v z 解析本题考查酶的专一性的应用 细菌的变种只有在培养基中提供氨基酸1 2 5才能生存 说明该变种细菌不能由1产生2 缺少酶v 不能由4产生5 说明缺少酶z 有2存在就能够产生3 4 6 说明不缺少酶y w x 答案d 5 09 烟台学段测试 关于叶肉细胞在光照条件下产生atp的描述 正确的是 a 无氧条件下 光合作用是细胞atp的唯一来源b 有氧条件下 线粒体 叶绿体和细胞质基质都能产生atpc 线粒体和叶绿体合成atp都依赖氧d 细胞质中消耗的atp均来源于线粒体和叶绿体解析a错误 无氧条件下植物叶肉细胞光合作用产生atp 进行无氧呼吸也产生atp c错误 在线粒体中进行的有氧呼吸的第三阶段有氧的参与 而在叶绿体中合成atp不依赖氧 d错误 光合作用光反应阶段产生的atp只用于暗反应阶段 细胞质中消耗的atp来自细胞质基质和线粒体 b 6 08 上海卷 在保持细胞存活的条件下 蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如右图 若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中 则该萝卜条的质量将 a 不变b 增大c 减小d 先增后减解析b浓度溶液中 萝卜条质量减小 说明萝卜条在失水 重新放在浓度小于b的a浓度溶液中 萝卜条会吸水 质量将增大 b 7 09 南昌调研 质壁分离和复原实验可以说明或证明 植物细胞的死活 原生质层的伸缩性比细胞壁伸缩性大 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞渗透失水 反之 细胞则渗透吸水 原生质层具有选择透过性 细胞壁的主要成分是纤维素a b c d 解析质壁分离和复原的实验能说明细胞壁没有选择透过性 这与细胞壁的成分无关 b 8 09 海淀期末 下列与植物体水 矿质营养代谢相关的叙述中 不正确的是 a 水分子在根毛细胞液与土壤溶液之间的运动是双方向的b 根尖分生区细胞不会与环境溶液发生渗透作用c 因矿质离子需借助载体才能进入细胞 故植物对矿质离子的吸收呈现选择性d 若玉米缺乏n p k 则相应的症状首先会在基部叶片表现解析发生渗透作用的条件是半透膜和半透膜两侧溶液具有浓度差 根尖分生区细胞膜就是半透膜 所以 根尖分生区细胞能在一定浓度的溶液中发生渗透作用 b 9 09 天津十校联考 下表是关于农作物a b在相同土壤中n p k三要素肥效实验的结果记录 表示施肥 表示未施肥 请据表中的数据 判断正确的结论是 a 两种农作物对n p k需要量基本相同b 农作物a可能是豆科植物c 对农作物b来说 3种元素k元素最重要d 对农作物a来说 n是非必需元素解析对农作物b来说 缺乏n p k都大量减产 故3种元素都重要 而农作物a在土壤缺n时不减产 说明可能是豆科植物 答案b 10 09 黄冈期末 下面列出了若干种为研究确定矿质元素x是否为植物所必需的实验方案 其中最符合科学性原则的设计是 以土壤为基质盆栽 浇缺少元素x的 完全培养液 以沙土为基质盆栽 浇缺少元素x的 完全培养液 只用缺少元素x的 完全培养液 不用基质 以土壤为基质盆栽 浇蒸馏水 以沙土为基质盆栽 浇完全培养液 不用基质 只用完全培养液 不用基质 只用含元素x的培养液 不用基质 只用蒸馏水 a 以 为实验组 为对照组b 以 为实验组 为对照组c 以 为实验组 为对照组d 以 为实验组 为对照组解析进行该实验时 应遵循实验设计的单一变量原则 排除无关变量的干扰 答案a 11 09 江苏卷 酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用 蜗牛酶液从蜗牛 以植物为食 消化腺中提取 果胶酶 纤维素酶从微生物中提取 为了研究不同酶液的酶解效果 某实验小组取无菌烟草幼叶 切成相同大小的小片 等量放入6支试管中 试剂用量和实验结果列于下表 请回答有关问题 注 越多表示绿色越深 表示颜色无显著变化 1 实验过程中 需要轻摇试管 其目的是 使原生质体从叶小片中游离出来 以便观察悬浮液绿色的深浅 2 从绿色的深浅可推测 蜗牛酶液酶解效果最好 原因是蜗牛酶液含有等多种酶 该实验中是空白对照组 其设置意义是 3 用网筛过滤原生质体到离心管内 离心后收集沉淀物 并用洗