素养提升4 生命观念物质能量观

1、细胞的能量供应与利用素养提升4生命观念：物质与能量观2021新亮剑高考总复习第三单元生命在本质上是物质的,这是辩证唯物主义自然观的基础。从元素层面看,没有特殊的生命元素,组成生命体的元素在自然界中都有,它们都来自无机自然界。但是,组成生命体的物质又有特殊性,生命体有选择地从外界吸收有用的物质,且生物大分子(如蛋白质、核酸、多糖)是生命体独有的。因此,生命体在物质上跟无机自然界既有联系,又有其独特性。例如,DNA、蛋白质和多糖等都是生物体内才有的有机物,这些有机物的分工很明确,DNA是“指挥者”,蛋白质是“执行者”,这个过程需要糖类氧化分解提供能量。生命的物质性,还体现在物质的运动变化是一切生命

2、活动的基础。生命体内部的物质并不是随机堆放在细胞中就能完成生命活动的,而是有序地组织起来形成一定结构。结构是物质的有序组织形式,这就是物质观和结构观的联系。生命的能量观需要建立在以下重要概念的基础上。(1)生命过程需要能量驱动,生命系统都是耗能结构,需要引入能量来维持有序性。(2)生命系统的各个层次都有能量的流动和转换。(3) 能量以物质为载体。细胞内的化学反应有放能反应和吸能反应,二者总是伴随着ATP的合成和分解。(4) 光能是几乎所有生命系统中能量来源的最终源头,但是对大多数生命体来说,光能并不能直接被利用,而要通过反应转化为化学能才能被利用的(即使在绿色植物体内,也有许多细胞不能进行光合

3、作用)。(5) 生命系统的能量流动同样遵循能量守恒定律。生命系统是开放系统,时刻进行着物质和能量的输入、输出。生物之间相互依存、相互竞争,乃至捕食与 食,主要也是为了获得生存、繁殖所需要的物质和能量。换言之,生物之间的关系大抵都是围绕获取生存所需要的物质和能量来建立的。生命体是物质的特殊存在形式,它的存在和发展都需要能量来驱动,而能量的传递和利用又需要以物质为载体。光合作用是生物界最基本的能量代谢和物质代谢,其他的生命活动大都是在此基础上进行的。以高等动物为例,其细胞呼吸消耗的糖类等有机物直接或间接来自绿色植物的光合作用。有机物蕴含能量,而化学能储存在有机物中。光合作用和细胞呼吸过程中都有物质

4、和能量的变化。光合作用过程中,光能转化成糖类等有机物中的化学能,水和二氧化碳转化成有机物;细胞呼吸时把糖类分解成水和二氧化碳,释放出的能量部分储存于ATP中;ATP可以直接用于多种消耗能量的生命活动。D.人体肝脏细胞可以发生甲乙、过程答案解析内化应用目 录案例示范例生物体细胞合成ATP的生理过程有呼吸作用和光合作用。图一表示ATP(甲)的分解过程,图二表示化合物在生物体内转移的过程。下列分析不正确的是(B)。A. 图一甲的能量主要存在于2个高能磷酸键中,丙是RNA的基本组成单位之一B. 图二能产生甲的过程有,产生的甲都能为主动运输提供能量C.发生在生物膜上的过程有,产生气体的过程是内化应用目

5、录案例示范解析甲是ATP,是一种高能磷酸化合物,能量主要存在于2个高能磷酸键中,丙是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,A项正确;图二能产生甲的过程有,过程是暗反应消耗ATP,过程产生的ATP只用于暗反应,产生的ATP都能为主动运输提供能量,B项错误;过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上,过程发生在线粒体内膜上,过程产生O2,过程产生CO2,C项正确;人体肝脏细胞可以发生甲乙合成ATP,过程合成糖原,过程无氧呼吸产生乳酸,过程有氧呼吸,过程糖原分解成葡萄糖,D项正确。案例示范内化应用目 录1. 下列关于生物体内能量代谢的叙述,错误的是(C)。A.ATP水解一般与吸能反应相联系,而ATP合成

6、一般与放能反应相联系B.细胞内能量消耗和利用的过程都伴随着复杂的化学反应C. 若呼吸作用产生的ATP可为C3的还原过程供能,则没有光反应,暗反应也能进行D. 硝化细菌能够利用化学反应释放的能量合成有机物解析ATP水解常伴随吸能反应,ATP合成常伴随放能反应,A项正确;细胞内能量消耗和利用的过程都伴随着复杂的化学反应,B项正确;暗反应需要光反应为其提供ATP和H,故没有光反应就没有暗反应,C项错误;硝化细菌能够利用化学反应释放的能量合成有机物,D项正确。答案解析案例示范内化应用答案解析目 录2. 下图所示为甘蔗一叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是( B)。A. 过程和过程都是放能反应

7、,合成ATP的能量形式相同B. 过程产生H,过程消耗H,过程既产生也消耗H C.过程只发生在叶绿体基质,过程只发生在线粒体中D.若过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重就会增加案例示范内化应用目 录解析过程用于合成ATP的是光能,过程用于合成ATP的是化学能,能量形式不同,A项错误。过程产生H,用于过程三碳化合物的还原,故消耗H;过程是细胞呼吸,有氧呼吸的第一、第二阶段产生H,用于第三阶段与氧气发生反应,因此既产生也消耗H,B项正确。过程是暗反应,只发生在叶绿体基质中;过程是细胞呼吸,发生在细胞质基质和线粒体中,C项错误。甘蔗干重增加与否是由植物体的光合作用与细胞呼吸共同决定的,光下才能进行光

8、合作用,每时每刻都要进行呼吸作用,若只是某一时段光合速率大于呼吸速率,不能确定甘蔗的干重是否增加,D 项错误。案例示范内化应用答案解析目 录3. 下图表示某自养型生物细胞光合作用、细胞呼吸过程中H的转移过程,错误的是(C)。A. 图中过程都能产生ATPB. 过程需要水的参与,能产生CO2C. 过程和过程离不开叶绿体和线粒体D. 过程合成有机物储存能量,过程分解有机物释放能量案例示范内化应用目 录解析 图中过程表示光合作用的光反应阶段,能产生ATP。过程表示有氧呼吸第一、第二阶段,都能产生少量的ATP,过程表示有氧呼吸第三阶段,能产生大量的ATP,故A项正确;过程表示有氧呼吸第一、第二阶段,在有

9、氧呼吸第二阶段中, 需要水的参与,B项正确;在真核细胞内,过程(光反应)和过程(有氧呼吸第三阶段)分别在叶绿体和线粒体中进行,但原核细胞如蓝藻细胞内没有叶绿体和线粒体, 也能进行过程和过程,C项错误;过程是光合作用的暗反应合成有机物,储存能量,过程是呼吸作用分解有机物,释放能量,D项正确。案例示范内化应用目 录4. 自然界中,由于遗传物质的变化,高等植物会产生叶绿体突变体。某植物种群中,甲是缺失了叶黄素的突变体。与正常植株相比,在相同的环境条件下甲的生长缓慢。请回答下列问题:(1) 甲的细胞中,含有光合色素的膜结构称作类囊体,在该结构上合成的储存有化学能的有机物是 ATP与NADPH (H或还

10、原氢) 。(2) 与正常植株相比,在相同的环境条件下甲的叶绿体吸收与利用红光(填“红光”或“蓝紫光”)的能力不变,C3的相对含量会增多减小”)。(填“增多”“保持不变”或“答案解析案例示范内化应用目 录解析(1)光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上,因此甲的细胞中,含有光合色素的膜结构称作类囊体。在该结构上,光合色素吸收的光能储存在光反应合成的ATP与NADPH(H或还原氢)中。(2)甲是缺失了叶黄素的突变体,而叶黄素主要吸收蓝紫光。可见,与正常植株相比,在相同的环境条件下,甲的叶绿体吸收与利用蓝紫光的能力减弱,但对红光的吸收与利用能力不变。色素吸收光能减少,光反应产生的NADPH和ATP相对减少

11、,导致C3的还原速率相对减慢,而CO2的固定速率不变,因此C3的相对含量会增多。案例示范内化应用目 录(3) 显著降低环境中CO2的浓度,甲的光合作用速率达到最大时所需要的最小光照强度会减小(填“增大”“不变”或“减小”),原因是CO2浓度的显著降低可导致答案解析C3的合成速率减慢、ATP与NADPH的利用和合成速率减慢,从而导致光合作用速率达到最大时所需要的最小光照强度减小。(4) 用含18O的水浇灌突变体甲,一段时间后,在其周围空气中存在含18O的物质有H218O、 18O2和 C18O2。目 录案例示范内化应用解析(3)显著降低环境CO2的浓度,直接导致CO2的固定速率下降、C3的合成速率减慢,进而引起C3还原速率下降、ATP与NADPH的利用速率减慢,造成ATP与NADPH的积累,抑制了光反应的进行,使得ATP与NADPH的合成速率减慢,从而导致光合作用速率达到最大时所需要的最小光照强度(光饱和点)减小。(4)用含18O 的水浇灌突变体甲H2