四细胞的能量供应和利用-2025届高考生物学一轮复习大单元知识清单学案

第四单元细胞的能量供应及利用

1.细胞代谢：

（1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

（2）条件：需鳖的催化。

（3）意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。

2.比较过氧化氢在不同条件下的分解：

（1）实验目的：

/比较过氧化氢在不同条件下的分解速率。

/尝试探究过氧化氢酶的作用。

（2）实验原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它和无机催化剂Fe3+都能催化过氧化氢分解

为水和氧气。

（3）实验过程：

/实验的变量与对照

自变量因变量无关变量对照组实验组

2号：9（）℃水浴加

热用单位时间内产加入H2O2的量；实

3^■:加入生气泡的数目多验室温度；FeCh溶2、3、4号

1号试管

3.5%FeCb溶液2滴少表示H2O2分解液和肝脏研磨液的试管

4号：加入20%肝脏速率新鲜程度

研磨液2滴

,由上述实验可以说明：

①1、4号试管对照=酶具有催化作用。

②1、3、4（或3、4）号试管对照n与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

（4）实验结论：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

3.酶的作用机理：

（1）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。

（2）酶的作用机理：通过降低化学反应所需要的活化能而加快反应速率。

（3）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。

4.酶的本质的探索过程：

（1）1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说

的酵母。

（2）巴斯德之前：发酵是纯叱学反应，与生命活动无关。

（3）争论：

/巴斯德（法国）1857年提出：只有活酵母细胞参与才能进行发酵。

/李比希（德国）认为：酵母细胞死亡裂解后释放出其种物质，引起发酵。

（4）毕希纳（德国）：获得不含酵母细胞的提取液，他将醉母细胞中引起发酵的物质称为酿酣。

但未能分离鉴定出酶。

（5）萨姆纳（美国）：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的胭酶，并证明了其化学本质是蛋

白质。

（6）切赫和奥特曼（美国）：20世纪80年代，发现少数RNA也具有催化功能.

5.酶的概念理解：

（1）来源：活细胞产生的。

（2）作用：具有催化作用。

（3）化学本质：有机物，绝大部分是蛋白质，少部分是RNA。

6.酶本质的实验验证：

（1）熨验设计思路：

组别待测液检验试剂现象

实验组唾液淀粉酶双缩胭试剂出现紫色

对照组已知蛋白液双缩服试剂出现紫色

（2）实验结论：唾液淀粉酶是蛋白质。

7.酶具有高效性

（1）含义：酶的催化效率是无机催化剂的IO?〜100倍c

（2）意义：使细胞代谢快速进行。

（3）曲线：加入酶、无机催叱剂和不加催化剂时，化学反应达到平衡点时所需时间不同。

。时间

8.酶具有专一性

（1）含义：每一种酶只能催叱一种或一类化学反应。

（2）锁钥模型：图中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E和F表示催化后的产物，而C和

D则表示不能被该酶催化的物质。

2盆-陶二色二

（3）意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。

（4）曲线：分别向蔗糖溶液和麦芽糖溶液中加入麦芽糖酶，底物剩余量不同。

9.酶的专一性实验设计：

/实验原理

（1）淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。

（2）淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。

/实验设计思路：

1淀粉+淀粉酶蔗糖+淀粉酶

步骤

2等量斐林试剂，水浴加热相同时间

现象出现砖红色沉淀无颜色变化

结论酶具有二母一性

/实验分析：

（1）自变量：反应物的不同。

（2）无关变量：溶液的量、温度等。

（3）因变量：溶液是否出现砖红色沉淀。

10.酶的作用条件较温和

（1）酶活性：可用在一定条件下酶催化某一化学反应的速率表示。

（2）酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会

使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只能使酶的活性降低，但酶的空间结构稳定,

在适宜的温度下酶的活性会升高。

11.探究不同温度对酶活性的影响：

（1）实验原理.：淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及

蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。

（2）实验过程：

试管

1r22，33，

步骤

淀粉溶液2mL/2mL/2mL/

淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL

不同温度下处理

0℃60℃100℃

5min

将同一温度下的两种物质混合后保温5min

滴加碘液1滴1滴1滴

结果（现象）变蓝不变蓝变蓝

（3）实验结论：酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。

12.探究pH对酶活性的影响：

/实验原理：过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产

生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。

/实验过程：

（1）取8支洁净的试管并编号，分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。

（2）用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH（如5.5、6,0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）。

（3）分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。

（4）用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。

/实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性。

13.温度和PH共同作用对酶活性的影响：

/底物浓度和前浓度影响酶促反应的速率

14.酶浓度影响酶促反应速率：

(1)曲线：

(2)要素解读：在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正

比。

15.底物浓度影响酶促反应速率：

(1)曲线：

(2)要素解读:

,底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。

/当底物浓度达到一定值后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再增加。

16.ATP是一种高能磷酸化合物

(1)中文名称：腺甘三磷酸。

(2)结构简式：A—P~P~P。

注：A代表腺首（由腺噂吟和核糖组成），T代表“三”，P代表磷酸基团，其结构简式是A—P〜

P〜P,其中“一”代表普通化学键，“〜”代表一种特疚的化学键。

17.ATP的分子组成：

（1）元素组成：ATP是由C、H、0、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。

（2）AMP是RNA的基本组成单位。

（3）ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺背，“2”表示两个特殊的化

学键，“3”表示3个磷酸基团。

18.结构特点：

（1）不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得“〜”这种化学

键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移

势能。

（2）高能量：1molATP水解释放的能量高达30.54kJ,所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸

化合物。

19.功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

※生物体内的能源物质总结

（1）能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATPo

（2）主要能源物质：糖类。

（3）储能物质：脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞）。

（4）主要储能物质：脂肪。

（5）直接能源物质:ATPo

（6）最终能量来源：太阳能。

20.ATP与ADP相互转化

酹

(1)ATP转化为ADP：ATP>ADP+Pi+能量。

酶

（2）ADP转化为ATP过程：ADP+Pi+能量-1ATP。

（3）图不:

21.ADP合成ATP的能量来源

（1）绿色植物，既可来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量。

（2）动物、人、真菌和大多数细菌，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量.

/ATP水解成ADP释放的能量去向：各项生命活动。

22相互转化特点：

（1）ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。

（2）ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的共性。

23.ATP水解释放的能量用于各项生命活动

（1）文例：细胞的主动运输、肌细胞收缩、生物发电发光、大脑思考、细胞内的物质合成。

（2）ATP为主动运输供能的过程分析

/Ca2‘主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的酶，膜内侧的Ca?.与其载体结合时激活该

酶，将ATP水解。

/ATP水解时，脱离下来的磷酸基团与载体蛋白结合即载体蛋白的磷酸化。

/载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。

24.ATP是细胞内流通的能量“货币”

（1）吸能反应一般与ATP水解相联系；放能反应一般与ATP合成相联系。

（2）能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。

※易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析

（1）甲图表示ATP产生量与Ch供给量的关系

/A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。

/AB段表示随02供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增

多，ATP的产生量随之增加。

/BC段表示Ch供给量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、

ADP、磷酸等。

（2）乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与Ch无关。

25细胞呼吸的概念、本质和类型

（1）概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，

释放能量并生成ATP的过程。

（2）本质：氧化分解有机物释放能量。

（3）类型：细胞呼吸根据是否需要氧气参与可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，其中，有

氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。

（4）意义：为生物体的生命活动提供能量，为体内其他化合物的合成提供原料

26线粒体的结构

夕'—外膜：表面光滑

［弓一内膜：含有多种与有氧呼吸有关的博

巳百一婚：由内膜向内腔折上而成,以扩大膜

L寸面积，为博提供附着位点

基质：含有多种与有氧呼吸有关的屏

27.有氧呼吸

（1）概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，

产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

2.化学反应式：C6Hl2。6+6凡0+602—j6co2+12凡0+能量。

（3）过程

第一阶段第二阶段第三阶段

场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜

反应物葡萄糖丙酮酸、水［H］、02

丙酮酸、[H]、C02、［H］、

生成物H2O、ATP

ATPATP

能量少量能量少量能量大量能量

（4）与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐渐

释放的；少部分能量储存在ATP之中，大多数能量以热能的形式散失。

28.无氧呼吸

（1）概念：细胞在无氧条件下，经过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，

产生酒精和CO2或乳酸等，释放能量，生成少量ATP的过程。

（2）场所：全过程是在细胞质基质中发生的。

（3）过程：

第一阶段葡萄糖」丙酮酸+4[H]+少量能量

第二产酒精2丙酮酸+4[H]上■>2酒精+2CO?大多数植物、酵母前等

阶段物和CO2

乳酸2丙酮酸+4[H]*_>2乳酸高等动物、马铃薯块

茎、甜菜块根、玉米呸、

乳酸菌等

29.探究酵母菌细胞呼吸的方式

/实验原理

（1）酵母菌的代谢类型：在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。

（2）细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下，细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌

细胞呼吸的方式。

/实验装置

接橡

（或气泵）

质廉分数为10%酵母菌澄清的

的NaOH溶液培养液石灰水

（1）甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2。

（2）乙装置中，B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母

菌消耗尽瓶中的02。

（3）检测酒精的产生：自A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为12的两支

试管中一分别滴加0.5mL溶有0.1g重铭酸钾的浓硫酸溶液一振荡并观察溶液的颜色变化。

/产物的检测

产物检测试剂实验现象（颜色变化）

CO2澄清的石灰水变混浊

溟鹿香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

酒精在酸性条件下，使用橙色的重铭酸钾橙色f灰绿色

/实验结论

（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。

（2）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。

（3）在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。

/实验注意事项

（1）配制培养液时，葡萄糖溶液要先煮沸后冷却到常温，再加入酵母菌，一方面可以灭菌，

另一方面可以让无氧条件下的实验组去除培养液中的氧气。

（2）有氧条件下的实验组必须通入空气，但通入的空气必须先用NaOH溶液处理，目的是吸

收CO"从而排除空气中CO,的干扰°

（3）无氧条件下的实验组必须先封口放置一段时间，再连接澄清石灰水，目的是将空气中的

氧气消耗完，确保产物中的CCh来自无氧呼吸。

（4）澄清石灰水变混浊不能证明酵母菌的呼吸方式，因为酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产

生82。

30细胞呼吸原理的应用

类型应用原理

低温、低氧、干燥抑制细胞呼吸，减少

粮食储藏

有机物消耗

利用根的有氧呼吸（产生大量能量），促

土壤松土

进无机盐的吸收

促进水稻根细胞有氧呼吸，同时避免根

稻田定期排水无氧呼吸产生的大量酒精对细胞产生毒

害作用，使其腐烂

醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌在通气条件

酿醋、味精生产

下进行有氧呼吸，产生醋酸或谷氨酸

有氧防止无氧呼吸产生过多乳酸使肌肉酸胀

提倡慢跑等有氧运动

呼吸乏力

酿酒酵母菌无氧呼吸，产生酒精

无氧制作酸奶、泡菜乳酸菌无氧呼吸，产生乳酸

呼吸用透气纱布或“创可贴”包扎增加氧气透入量，避免厌氧病菌的繁殖，

伤口有利于伤口的愈合

31.温度对细胞呼吸的影响

原理：温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。

32.01浓度

气co?释放总

体

嫉。吸收量

相2

时

含无氧呼吸C（）2释放量

hi:

51015202530

（必％）

33曲线变化分析

（1）当02浓度为。时，只进行无氧呼吸；

（2）0VO2浓度＜5%,无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强，但总的细胞呼吸强度逐渐

减弱；

（3）当02浓度达到5%时，释放CCh最少，细胞呼吸强度最弱，是种子、果蔬储存的最佳

02浓度；

（4）当02浓度达到一定值（10%）后，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸；

（5）随02浓度进一步增大，有氧呼吸先增强后基本不变（受呼吸酶数量等因素的影响）。

34.CO2浓度

原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸抑制作用增强。

35水

原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而增大。当含水量超过一定的范

围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡。

36绿叶中色素的种类与光能吸收

叶绿素（3/4）类胡萝卜（1/4）

色素种类

叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素

颜色蓝绿色黄标色橙黄色黄色

光能吸收主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光

分布叶绿体的类囊体的薄膜上

37.叶绿体的结构和功能

（1）分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞中。

（2）形态：在光学显微镜下观察，水稻、苹果等被子植物的叶绿体一般呈扁平的椭球形或球

形。

38.叶绿体的结构

一/外膜

质制躅）

（1）双层膜：内膜、外膜。

（2）基粒：每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体，吸

收光能的四种色素和与光合作用有关的酶就分布在类囊体的薄膜上。叶绿体中的基粒和类囊体

极大地扩展了受光面积。

（3）基质：基粒与基粒之间充满了基质，基质中含有与光合作用有关的酶、少量的DNA。

39.功能：是绿色植物进行光合作用的场所。

40.实验：绿叶中色素的提取和分离

/实验原理

（1）色素提取的原理

绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇等有机溶剂中，可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素。

（2）色素分离的原理

绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。

因此，不同的色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

/目的要求

（1）进行绿叶中色素的提取和分离

（2）探究绿叶中含有几种色素

/材料用具

（1）材料：新鲜的绿叶

（2）用具：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，

剪刀，药勺，量筒，天平

（3）试剂：无水乙醇，层析液，二氧化硅和碳酸钙

/实验过程

实验过程注意事项操作目的

提选材选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高

取研磨研磨时加入5〜10mL无水乙醇溶解叶片中的色素

色研磨时加入少许二氧化硅和二氧化硅有助于研磨得充分,碳

素碳酸钙酸钙可防止色素被破坏

迅速、充分研磨防止乙醇挥发并充分溶解色素

过滤盛放滤液的小试管口加棉塞防止乙醇挥发和色素分子被氧

化

分制备滤滤纸条预先干燥处理使层析液在滤纸条上快速扩散

离纸条滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处

色扩散过快

素画滤液滤液细线要直、细、齐便分离出的色素带平整,不重叠

细线待滤液干后再重画一到两次附着更多色素，使分离出的色素

带清晰，便于观察

分离色滤液细线不能触及层析液防止色素直接溶解到烧杯内的

素层析液中

/实验结果（滤纸条色素带分布状态）

BE一胡萝卜素：橙黄色

nnu—叶黄素：黄色

唧一叶绿素a:蓝绿色

■DD一叶绿素b：黄绿色

41.光合作用

（1）概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,

并且释放出氧气的过程。

2.反应式：CO—,+H—式擀Ml＞件＞（CH—Q）+0,—

（3）光合作用可分为光反应和暗反应（也叫作碳反应）两个阶段。

42.探索光合作用原理的部分实验

科学家研究方法实验结论或观点

恩格尔曼光束照射水绵，观察需氧叶绿体释放氧气，叶绿体是光合作用的

细菌分布场所

希尔在离体叶绿体的悬浮液离体叶绿体在适当条件下可发生水的

中加入铁盐或其他氧化光解，产生氧气

剂，并光照

鲁宾和卡同位素示踪法光合作用释放的02来自水

门

阿尔农光照下，叶绿体可合成ATP,且这一过

程总与水的光解相伴随

卡尔文同位素示踪法探明了C02中的碳在光合作用中转化

成有机物中的碳的途径（卡尔文循环）

43.光合作用的过程

①NADPH②ATP③CCh④(CH2O)⑤光反应⑥喑反应

项目光反应喑反应

区反应场所在叶绿体类囊体薄膜上进行在叶绿体的基质中进行

别反应条件需要光照、色素、酶等需要酶、CO2等

物质变化①水的光解：水分解为氧和H+,①CO?的固定：

田与NADP,结合形成NADPHCO2+C5^-»2C5

②ATP的形成：②C3的还原：

2c瓯ATP.NADPII)

ADP+Pi+能量ATP

C,+(CH,O)

能量转化光能fATP和NADPH中的化ATP和NADPH中的化学能

学能一（CH2O）中的化学能

联系（1）光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应

提供ADP、P和NADP,；NADPH为C3的还原过程提供能量

和还原剂C

（2）没宥光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无

法合成。

总之，光反应是暗反应物质变化和能量转化的准备阶段，暗

反应是光反应的继续，是物质变化和能量转化的完成阶段

44.探究光照强弱对光合作用的影响

,实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生

氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量

越多。

/实验流程：

（1）打出圆形小叶片。

（2）抽出叶片内的气体。

（3）圆形小叶片沉到水底。

（4）强、中、弱三种光照处理。

（5）观察并记录一段时间内圆形小叶片浮起的数量。

/实验结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光

照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。

45.光照强度对光合作用的影响：

光照的长短和强弱会影响光合作用的强度。在一定范围内，光照强度越强，光反应强度强，能

为喑反应提供的原料越多，故总体光合作用强度越大.

光补吵」总

光

梏

饱和点:

/BC光照强度

“A在黑暗条件下

呼吸所放出的CO?量

（1）曲线解读

/A点光照强度为0,此时只进行呼吸作用，CO2的释放量表示呼吸强度。

/AB段表示随光照强度加强，光合作用强度逐渐加强，但呼吸作用强度仍大于光合作用强

度。

/B点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，B点称为光补偿点（白天光照强度在光补偿点

以上，植物才能正常生长）。

/BC段表示随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，此时光合作用强度大于呼吸

作用强度。

/C点时，光合作用强度达到最大，C点称为光饱和点。

（2）生产应用

温率大棚适当增加光照况度可增加光合作用强度，如顶棚采用无色透明玻璃、适当延长光

照时间、增加光合作用面积（合理密植）。

46.光质：叶绿体中的色素吸收光能的多少与光质（不同波长的光）有关，白光是复合光，红

光和蓝紫光卜.植物的光合作用强度较大，绿光下植物的光合作用强度最弱。

47.CO2浓度：在一定范围内，空气中CO2的多少直接影响暗反应中CO2的固定，进而影响光

合作用速率。

（1）曲线解读：在一定的范围内，光合作用速率随CO二浓度的增加而增大，但当C02浓度增

加到一定范围后，光合作用速率不再增加。

/A点：CO?补偿点。表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的C02浓度