专题三细胞的能量供应和利用PPT课件

高三生物二轮复习专题二细胞的代谢,【考试说明】,生物学科的考试内容以知识内容表的形式呈现。知识内容要求掌握的程度，在知识内容表中用和标出；实验内容要求掌握的程度则用文字说明。和的含义如下：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。,高考纵览,1教学建议：(1)用比较法学习酶的特性及相关实验设计。通过与无机催化剂的特点进行对比来理解酶的特性；与酶特性相关的实验要对其原理、步骤、结果进行比较，掌握与酶相关的实验设计。(2)对ATP知识的复习，应注意与光合作用、细胞呼吸过程进行联系。在具体的细胞代谢活动，如光反应、暗反应、有氧呼吸的各个阶段中，理解ATP和ADP的相互转化及意义，增强知识的综合运用能力。,使用建议,(3)运用图文转化、比较学习法复习光合作用与细胞呼吸。对光合作用和细胞呼吸的复习，可以结合图文将过程形象化，同时对这两个过程的场所、物质与能量转化、原理的应用等方面进行比较；并通过光合作用与细胞呼吸强度及影响因素的具体分析和实例强化学生的实验与探究能力。(4)重视坐标曲线图的分析。曲线图形式考查影响酶活性、光合作用、细胞呼吸的因素是本单元的一种重要命题方式，在复习过程中结合具体例题、加强训练教会学生曲线分析题的解答方法。2课时安排：本单元分为2讲，建议用9课时完成，每讲2课时，单元卷、滚动卷和讲评各1课时。,使用建议,网络构建,专题三酶与ATP,【直击考点】,考点1酶、激素与维生素的比较,酶、激素与维生素等的相互关系图示：,维生素,脂质,激素,蛋白质,抗体,载体,酶,酶、激素与维生素的共性：,在生物体内均属于高效能物质，即含量少，作用大，生物代谢不可缺少。,1、在探究温度对淀粉酶活性影响的实验中，应用碘液，而不宜用斐林试剂，因为斐林试剂需加热，而实验中的自变量是温度。2、在探究pH对酶活性影响的实验中，应利用斐林试剂，而不宜选用碘液，因碘液与NaOH发生反应。3、在利用淀粉、蔗糖和淀粉酶探究酶专一性的实验中，应选用斐林试剂，而不宜选用碘液，因碘液无法检测蔗糖是否水解。,考点2碘液和斐林试剂在探究影响淀粉酶活性中的应用,1、酶的专一性酶具有专一性，每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。（酶催化作用的原理是降低反应的活化能）2、载体的专一性物质以主动运输的方式进行跨膜运输时需要载体，不同物质需要的载体不同。3、激素的专一性激素发挥作用时之所以具有特异性是因为在它的靶细胞的细胞膜表面，存在着能够与该激素发生特异性结合的受体。,考点3物质具有的专一性（特异性）,4、抗原(抗体)的专一性一种抗原只能与相应的抗体(T细胞、B细胞)或效应T细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原决定簇。同样，一种抗体也只能与相应的抗原发生特异性免疫反应。5、tRNA的专一性每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，这是因为tRNA的一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子(3个相邻碱基)，每个tRNA的这三个碱基，都只能专一地与mRNA上特定的三个碱基配对。6、限制酶的专一性一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切点上切割DNA分子。,考点4ATP的结构及功能,1、ATP与RNA的关系ATP是三磷酸腺苷，结构简式是APPP，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。2、ATP与能量的关系ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为APPP，高能磷酸键水解时能够释放出高30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。,4、与ATP的来源、去路有关的生理过程及发生场所,3、ATP是生物体新陈代谢的直接能量物质，但并非唯一直接来源（如GTP等其他核苷酸的三磷酸酯也可直接参与生命活动的供能）。,5、ATP的合成部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体。6、对活细胞来说ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。这种供能机制是生物界的共性。7、吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。8、ATP转化为ADP也需要消耗水。ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。,1、在100米赛跑时，由ATP磷酸肌酸供能系统供能，维持时间约为2025秒。2、在400米800米跑时，磷酸肌酸供能不够，但有氧呼吸尚未达到峰值，主要靠无氧呼吸供能。3、在马拉松长跑过程中，由无氧呼吸产生了大量乳酸，内环境pH下降，无氧呼吸减弱，但前两个供能系统供能时产生了大量的ADP和消耗掉H后形成的NAD，对有氧呼吸具有强烈的促进作用，使得有氧呼吸速率加快，产生大量的ATP。4、人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加。,考点5不同运动状况下的能量供应,网络构建,专题四能量之源光与光合作用,网络构建,专题四细胞呼吸,考点6细胞呼吸与光合作用的有关反应式及场所,1、光合作用,光反应,暗反应,CO2的固定：,C3的还原：,总反应式,第一阶段(细胞质基质中）：C6H12O6,第二阶段（线粒体基质中）：2CH3COCOOH+6H2O,第三阶段（线粒体内膜上）：24H+6O2,总反应式：,2CH3COCOOH+4H+能量,6CO2+20H+能量,12H2O+能量,（大量）,2、有氧呼吸,（1）酒精发酵：C6H12O6,（2）乳酸发酵：C6H12O6,2CH3CH2OH（酒精）+2CO2+能量,2C3H6O3（乳酸）+能量,3、细胞无氧呼吸的有关反应式,（3）真核生物和原核生物无氧呼吸的整个过程都在细胞质基质中完成。,（1）真核生物光合作用的场所在叶绿体，原核生物光合作用的场所在细胞质基质（进行光合作用的细胞是不一定都含叶绿体，色素也不一定都在叶绿体中）。,（2）真核生物有氧呼吸的场所在细胞质基质和线粒体，原核生物有氧呼吸的场所在细胞质基质。,4、有关反应所的场所,1、光反应与暗反应的关系：,考点6光合作用与细胞呼吸的基本过程分析及应用,暗反应在有光无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物【H】和ATP，因此在无光条件下不能长期进行。,2、光合作用与有氧呼吸的物质转化关系：CO2的转化：,3、总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系,考点一有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析1有氧呼吸、无氧呼吸过程图解,专题四细胞呼吸,图392,专题四细胞呼吸,专题四细胞呼吸,【规律技巧】细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，可以根据生成物或CO2释放量和O2消耗量判断细胞的呼吸方式，方法如下(CO2释放量、O2吸收量、酒精量都是指物质的量)：,专题四细胞呼吸,专题四细胞呼吸,考点二影响细胞呼吸的因素及在农业中的应用1.温度(1)温度通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率(如图394所示)。最适温度时，细胞呼吸最强。超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。低于最适温度时，呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。,专题四细胞呼吸,图394,(2)应用：低温下贮存蔬菜水果。温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸作用消耗有机物。2O2浓度,专题四细胞呼吸,图395,(1)O2浓度对呼吸速率的影响如图395所示。O2浓度低时，无氧呼吸占优势。随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(2)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，会导致腐烂。,专题四细胞呼吸,3含水量(1)含水量对呼吸作用的影响如图396所示。在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(2)应用：作物栽培中，合理灌溉。,专题四细胞呼吸,图396,4CO2浓度(1)CO2浓度对呼吸作用的影响如图397所示。CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。(2)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。,专题四细胞呼吸,图397,1光合作用的探究历程中几个重要实验分析(1)普利斯特利的实验密闭玻璃罩绿色植物缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内，作为空白对照。密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。,(2)萨克斯的实验黑暗中饥饿处理的绿叶设置了自身对照，自变量为曝光和遮光，因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。,1880年德国科学家恩吉尔曼,现象：,分析：,在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵。,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,(3)恩格尔曼的实验,在没有空气的环境中，完全暴露在光下。,现象：,好氧细菌的集中原因：,见光叶绿体部位有氧气的产生。,好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。,结论：,氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。光合作用需要光照,恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？,恩格尔曼实验方法的巧妙之处：(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,(4)鲁宾和卡门的实验设置了对照实验，相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪CO2和H2O中的C、H、O等元素在光合作用中的转移途径。,1总反应式：2光反应与暗反应的比较：,考点一光合作用的过程,比较项目,光反应,暗反应,条件,物质变化,能量变化,总反应式,实质,叶绿体基粒片层结构薄膜上,叶绿体基质中,（1）水的光解,ADP+Pi+能量ATP,2H2OO2+4H+4e,CO2+C52C3,C3(CH2O),C3C5,(2)ATP形成,酶,（1）CO2的固定,酶,（2）C3的还原,酶,ATP,NADPH,（3）C5的再生成,酶,光，叶绿素等色素，酶,许多有关的酶,ATP和NADPH的化学能转变成(CH2O)中的化学能,光反应为暗反应提供能量和还原剂(ATP和NADPH)，暗反应为光反应补充ADP,Pi和NADP,CO2+2H2O*(CH2O)+H2O+O2*,把无机物转变成有机物，同时把光能转变成化学能储存在有机物中,光能,叶绿体,反应部位,光能转变成ATP和NADPH中的化学能,联系,专题四能量之源光与光合作用,3光照强度和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响,专题四能量之源光与光合作用,专题四能量之源光与光合作用,提醒(1)光照强度的变化首先影响光反应的变化，光反应产物进而影响暗反应的进行。光照不变，即光反应速率不变，H和ATP合成速率不变。(2)CO2浓度的变化直接影响暗反应的进行。CO2浓度不变即C3的合成速率不变。,专题四能量之源光与光合作用,真正光合速率,净光合速率,呼吸速率,一般测定单位时间内单位叶面积所消耗的二氧化碳量、生成的氧气量、生成的有机物的量(一般测到的光合速率为净光合速率),测定光合速率的方法,考点二光合作用的影响因素及曲线分析1光照强度对光合作用强度的影响,光合速率：光合作用强度,净光合速率(表观光合速率)=真正光合速率呼吸速率,1、光照,光质,光照强度(勒克斯),影响光合作用的因素(光照、CO2浓度、温度、矿质元素、水),红橙光和蓝紫光效果好，绿光效果最差(大棚塑料薄膜多为无色；),阳生植物,阴生植物,A、B表示,C、D表示,CF、DE表示,阴生植物和阳生植物呼吸作用强度,阴生植物和阳生植物在该光照强度时，真正光合速率=呼吸速率,阴生植物和阳生植物在较强光照时，真正光合速率呼吸速率，有利于有机物的积累,2CO2浓度(1)曲线分析(如下图)：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加,图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B点都表示CO2饱和点。(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率,3温度(1)曲线分析(如下图)：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,4必需元素供应对光合速率的影响(1)曲线分析(如下图)：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。,总之：光照主要影响光反应，温度和CO2浓度主要影响暗反应,N,光合作用过程中各种酶、ATP、NADP+的组成成分,P,ATP、NADP+的组成成分；维持叶绿体膜的结构和功能,k,参与糖类的合成与运输(运输到块根、块茎、种子等),Mg,叶绿素的组成成分,叶菜类需多补充N元素,5水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。,6叶龄对光合作用强度的影响,(1)曲线分析：随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加(OA段)。壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定(AB段)。老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降(BC段)。(2)应用：摘除老叶、残叶。,7多因子对光合作用强度的影响(1)曲线分析：P点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。,(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。,考点二影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用1.光照强度对光合作用强度的影响(1)曲线分析A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2的量可表示此时细胞呼吸的强度。,专题四能量之源光与光合作用,图3104,AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少(细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用)，此时细胞呼吸强度光合作用强度。B点(光补偿点)：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度细胞呼吸强度。光照强度只有在B以上时，植物才能正常生长。BC段：随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，此时光合作用强度呼吸作用强度。C点(光饱和点)：到C点以上光合作用强度就不再加强了，限制C点光合作用强度的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。,专题四能量之源光与光合作用,(2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。2光照面积对光合作用强度的影响,专题四能量之源光与光合作用,图3105,(1)图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。OB段表明干物质量随光合作用增强而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。(2)应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。,专题四能量之源光与光合作用,3CO2浓度对光合作用强度的影响甲乙图3-10-6,专题四能量之源光与光合作用,(1)曲线分析：图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。(2)点含义：图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。图乙中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图甲和图乙中的B和B点都表示CO2饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。,专题四能量之源光与光合作用,4温度对光合作用强度的影响图3-10-7(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,专题四能量之源光与光合作用,5必需元素的供应对光合作用强度的影响图3-10-8(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。,专题四能量之源光与光合作用,6水分的供应对光合作用强度的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用