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专题四 细胞的代谢
知识默写（分考点）
专题讲解（分考点））
巩固练习
一、知识默写
【酶】
1．酸既能催化蛋白质水解，也能催化淀粉和脂肪水解。
2．建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，而不用过氧化氢酶，原因是温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度。建议用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，而不用淀粉酶，原因是盐酸可催化淀粉的水解。
3、加热只是为反应提供能量，并不降低活化能，而酶具有催化作用是与无催化剂对照，其原理是酶能降低反应的活化能；酶的高效性是与无机催化剂对照，其原理是能够降低活化能更显著。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失活。0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在0-4℃下保存。
4、溶菌酶能够溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。
【ATP】
1、ATP的组成元素有C、H、O、N、P。
2、萤火虫发光是因为萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。
3．主动运输；肌细胞收缩；生物发光、发电；大脑思考；蔗糖等物质的合成都需要消耗ATP，都属于吸能反应。
4、ATP的结构简式是A-P~P~P，其中A表示腺苷，P代表磷酸基团。其合成部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体。细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的(只是绝大多数，不是所有)
5、ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
【细胞呼吸】
1、有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
2．无氧呼吸的场所是细胞质基质。
3、细胞呼吸：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，释放出能量并生成ATP的过程。
4、对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与试验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。
5、有氧呼吸：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。
6、发酵：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。
7、松土有利于植物根系有氧呼吸，从而更好地吸收矿质元素，但不利于水土保持和减缓温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多的二氧化碳。
8、一般地说，线粒体均匀地分布在细胞质中，但活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到细胞代谢比较旺盛的部位。
【光合作用】
1、黑暗中培养的幼苗叶片黄化的原因：黑暗中叶绿素无法合成，而且逐渐分解，最终显现出较稳定的类胡萝卜素的黄色。
2、光合作用：指绿色植物通过叶绿体利用功能把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并释放氧气的过程。
3、鲁宾和卡门实验的思路是：用18O分别标记二氧化碳和水，再分别培养两组植物，最终产生含18O标记的氧气，只来自标记水的那一组。
4、光合作用强度：简单地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
5、夏季晴朗的中午，有些植物会关闭气孔，这直接限制暗反应阶段；而早晨和黄昏光照强度较弱，直接限制的是光反应阶段。
6、化能合成作用：自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的过程。
7、叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多光合色素，还有许多进行光合作用所必需的酶。
二、专题讲解
（一）酶
1、酶的本质和作用
2、酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用
如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
四不同
3、酶的3类曲线
(1)酶的作用原理
酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能是ac段。
②表示有酶催化时反应进行所需
要的活化能是bc段。
③酶降低的活化能是ab段。
(2)酶的作用特性
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
②图2中两曲线比较说明酶具有专一性。
(3)酶促反应速率的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示：高温、过酸、过碱都会使酶失活，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。从图丙和图丁可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
②底物浓度和酶浓度
方法技巧：酶促反应曲线的“四看法”
(1)一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。
(2)二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
(3)三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
4、酶的特性及相关探究实验
（4）温度对酶活性的影响
自变量：温度梯度 因变量：反应速率
淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应，用碘液检测而不能用斐林试剂检测
（5）PH对酶活性的影响
自变量：PH梯度
（二）、ATP
1、牢记ATP的结构和组成
(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团
(2)ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解与合成
2.细胞内ATP的产生和消耗归纳
特别提醒：1、细胞中ATP含量很少，由于ATP与ADP间的快速转化，因此能保证生命活动的需要。
2、ATP并非“唯一”的直接能源物质：直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。
3、除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。
3、ATP产生量与O2供给量间的关系
注意：哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关
思考题
植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“通货”的,这是否也说明了生物界的统一性 这对你理解生命的起源和生物的进化有什么启示
植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”——ATP,这可以从侧面说明生物界具有统一性,也反映了种类繁多的生物有着共同的起源
三、光合作用、细胞呼吸的过程
1、有氧呼吸的过程
2、光合作用的过程
3、光合作用与细胞呼吸中[H]、ATP来源与去路对比
技巧提升：“过程”分析两个切入点
5、“过程图法”分析环境改变时C3和C5的含量变化
特别提醒：植株不等于叶肉细胞，植株所有细胞可以进行呼吸作用，而只有叶肉细胞可以进行光合作用。植株净光合速率为0，不等于叶肉细胞净光合速率为0 ，这时叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用。
6、C3、C4植物
C3、C4植物的CO2固定过程：
C3、C4植物的区分主要看CO2进入植物细胞首先形成什么化合物。C4植物两次固定是在空间上分开：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞中同化CO2。
7、景天科植物
CAM植物气孔只有晚上开放，将CO2生成苹果酸等进行固定，白天气孔关闭，苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2，再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。CAM植物两次固定是在时间上分开：在晚上固定CO2，在白天同化CO2。
8、光呼吸
光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低CO2情况下发生的一个生化过程。绿色植物在照光条件下的呼吸方式特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2，但不能产生ATP，从而使光合产物被白白地耗费掉。所以光呼吸越强，光合生产率相对越低。
四、光合作用和呼吸作用的影响因素
1、细胞呼吸影响因素的曲线
2、影响光合速率的内因和外因归纳
3、光合作用的影响因素的曲线
（1）光强
(3)多因子影响
上述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
4、开放与密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析
五、光合作用与细胞呼吸速率的测定
1.控制变量的方法
2、液滴移动法测定光合速率和呼吸速率
(1)测定细胞呼吸速率
若测细胞呼吸，烧杯中的溶液为NaOH，若被测生物是植物装置需要遮光处理。液滴移动距离表示耗氧量。若测种子的细胞呼吸，被测生物改为种子，可以根据液滴移动情况判断细胞呼吸类型。
（2）测定净光合速率
NaHCO3缓冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。水滴右移代表氧气释放量，即净光合速率。若水滴不动，说明光合作用等于呼吸作用，若水滴左移，说明呼吸作用大于光合作用。
（3）测定总光合速率
实验装置无法直接测定总光合速率，只能通过净光合速率加上呼吸速率得到。
（4）物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
思考题
1、细胞呼吸产生的[H]与光合作用中的[H]相同吗 为什么
不同。细胞呼吸产生的[H]是由氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。而光合作用中[H]的形成过程实际上是氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)与电子和质子(H+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
2、光合作用能否利用红外光或紫外光 为什么
不能。可见光的波长范围大约是390~760 nm。不同波长的光颜色不同。波长小于390 nm的光是紫外光;波长大于760 nm的光是红外光。一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光
3、夏季晴朗的白天中午光合速率下降的原因
光照过强、温度过高,有些植物为了减少水分的散失会关闭部分气孔,导致CO2供应不足,直接限制暗反应阶段
三、巩固练习
1、下列关于生物体中酶的叙述,正确的是
A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶
B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案C
解析由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA合成的酶,A项错误。如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ℃,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存该酶,酶适于在低温下保存,D项错误。
2、下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述,正确的是(　　)
A.都可通过体液运输到全身
B.都在细胞内发挥作用
C.发挥作用后都立即被灭活
D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
答案 D　
解析 胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶,其通过导管运输至消化道内发挥作用,而胰岛素由胰岛B细胞分泌,可通过血液运输至全身,A项错误;胰蛋白酶在消化道内发挥作用,而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合,进而调节靶细胞的代谢活动,二者均不在细胞内发挥作用,B项错误;胰蛋白酶在催化反应前后性质不改变,胰岛素发挥作用后会被灭活,C项错误;胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质,都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应,D项正确。
3、在生物化学反应中,当反应物与酶的活性部位形成互补结构时,可催化反应物发生变化,如图甲A所示。竞争性抑制剂与反应物竞争酶的活性部位,非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合从而抑制酶的活性,如图甲B、C所示。图乙表示在不同条件下反应物浓度与反应速率的关系。请回答下列问题。
(1)酶的作用机理是___________。由图甲、乙可知,影响酶促反应速率的因素是________________。
(2)癌症化疗时应用的烷化剂能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用,故烷化剂属于__________　　　(填“竞争性”或“非竞争性”)抑制剂。
(3)图乙曲线_____(填“①”或“②”)表示竞争性抑制剂存在时的作用效果。
(4)唾液淀粉酶在最适温度下反应物浓度与反应速率的变化如下图所示。若将温度提高5 ℃请在下图中绘出相应变化曲线。
答案 (1)降低化学反应的活化能　酶的抑制剂、酶活性、反应物浓度
(2)非竞争性(3)①(4)
解析 (1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能。由甲、乙两图可知,影响酶促反应速率的因素有酶的抑制剂、酶活性、反应物浓度。(2)癌症化疗时应用的烷化剂能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用,故烷化剂属于非竞争性抑制剂。(3)竞争性抑制剂的作用是可逆的,若反应物浓度高于抑制剂浓度,那么活性部位就不易为抑制剂所占据,反应物可照常发生反应,因此曲线①表示竞争性抑制剂存在时的作用效果。(4)虚线为最适温度下测定,若温度提高5 ℃,酶活性下降,反应速率下降。
4、下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　)
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D
1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，即高能磷酸键，磷酸基团与核糖相连接的化学键为普通化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
5、ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
答案 C
解析光反应和细胞呼吸均可以产生ATP,A项错误;ATP在细胞内含量少,在生命活动消耗ATP的同时,细胞也在迅速地生成ATP,B项错误;ATP水解形成ADP和磷酸基团,同时释放能量,C项正确;ATP分子不稳定,远离A的高能磷酸键容易断裂,D项错误。
6、某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是(　　)
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
答案 C
解析此题解题的切入点是对酵母菌在有氧条件和无氧条件下呼吸方式不同的理解。酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能够进行繁殖,A项不符合题意。酵母菌在无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段都有丙酮酸产生,B项符合题意。酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乙醇和CO2,C项不符合题意。酵母菌在有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段都有CO2产生,D项不符合题意。
7、种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是(　　)
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D
解析此题解题的切入点是对有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解。由题干可知,种子呼吸作用消耗的底物为葡萄糖。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2,无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乙醇和2 mol CO2,因此,若呼吸作用产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸,A项正确。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖和6 mol O2产生6 mol CO2,因此,若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B项正确。产乳酸的无氧呼吸,既不消耗O2,也不产生CO2,因此,若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放,C项正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数;若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少,D项错误。
8、下图表示葡萄糖营养液中酵母菌在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。在5%氧气浓度下，下列有关酵母菌呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．呼吸作用产生的CO2全部来自细胞质基质
B．生成的丙酮酸全部进入线粒体氧化分解
C．线粒体中既有H2O的生成也有H2O的消耗
D．细胞质基质中产生的ATP比线粒体中多
答案 C
在5%氧气浓度下，酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，A错误；在5%氧气浓度下，酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，所以生成的丙酮酸一部分进入线粒体氧化分解，一部分在细胞质基质参加无氧呼吸第二阶段，B错误；有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段生成水，第二、三阶段均在线粒体进行，C正确；有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，释放的能量最多，故线粒体中产生的ATP比细胞质基质中多，D错误。
9、回答与光合作用有关的问题。
(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会___。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是________。
若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会___。研究发现 Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体____中。
(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为_____。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的_______。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与___抑制叶绿素的合成有关。
答案 增加 ATP和NADPH 增加 基质 类胡萝卜素 蓝光和红紫光 低温
解析(1)从正常光照改成绿光后,光反应阶段减弱,消耗3-磷酸甘油酸减少,故3-磷酸甘油酸含量增加。光反应的产物ATP和NADPH中含有大量能量,供碳反应利用。若停止CO2供应,发生在叶绿体基质中的碳反应减弱,RuBP消耗减少,故其含量会增加。(2)在“光合色素的提取和分离”实验中,四种色素由于在层析液中的溶解度高低不同,而沿滤纸条向上扩散的速度不同,由上而下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,胡萝卜素和叶黄素合称为类胡萝卜素。叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。由题意知,秋天叶片变黄,说明低温抑制了叶绿素的合成。
10、绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案 A
解析 此题考查光合作用的过程分析。弱光条件下,若植物叶肉细胞的光合作用小于呼吸作用,也没有O2的释放,A项错误;在暗反应阶段,CO2需要先固定形成三碳化合物后才能被还原,B项正确;在禾谷类作物开花期,植物光合作用合成有机物供应花穗,若剪掉部分花穗,则会导致叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可提高光照强度和二氧化碳浓度从而提高光合作用强度,增施有机肥能提高二氧化碳浓度从而提高农作物的光合作用强度,D项正确。
11、BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_________________________________________________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草
____________________________________________________________________。
答案　(1)不同光照强度下水草的光合作用与呼吸作用　不可靠的
(2)黄色　水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管
(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
解析　(1)依题意并结合表中信息可知，距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行细胞呼吸；3～7号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与细胞呼吸释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，2～7号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明2～7号试管的实验结果是由水草在不同光照强度下光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明即使无水草，也会引起溶液颜色变化，因而2～7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过细胞呼吸释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草并未引起溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。
12、科学家在两种CO2浓度和两个温度条件下,研究了不同光照强度对黄瓜光合速率的影响,实验结果如图所示,下列相关叙述不正确的是(　　)
A.从曲线可以看出,在CO2浓度较高的情况下,
光照强度对光合速率的影响比较显著
B.从曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2
浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用
C.从曲线可以看出,温度从20 ℃升高到30 ℃比CO2从低浓度到高浓度对光合速率的促进作用更显著
D.从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度
答案 C　
解析 温度相同的条件下,比较20 ℃或30 ℃的曲线可知,在CO2浓度较高的情况下,光照强度对光合速率的影响比较显著,A项正确;从曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用,B项正确;温度为30 ℃时,高浓度的CO2条件下比低浓度的CO2条件下的黄瓜的光合速率高,且增加的幅度比CO2浓度高的条件下,温度从20 ℃到30 ℃增加的幅度大,C项错误;从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度,需设置更多的温度梯度,D项正确。专题四 细胞的代谢
知识默写（分考点）
专题讲解（分考点））
巩固练习
一、知识默写
【酶】
1．酸既能催化蛋白质水解，也能催化_______水解。
2．建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，而不用_______酶，原因是温度(高温)本身会影响_______自然分解的速度。建议用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，而不用____，原因是_______可催化淀粉的水解。
3、加热只是为反应提供能量，并不降低活化能，而酶具有催化作用是与无催化剂对照，其原理是_______；酶的高效性是与___________对照，其原理是能够____________。过酸、过碱或温度过高，会使____________遭到破坏，使酶___________。0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在___________下保存。
4、溶菌酶能够溶解__________细胞壁，具有____________的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。
【ATP】
1、ATP的组成元素有_______________。
2、萤火虫发光是因为萤火虫尾部的发光细胞中含有______________。
3．主动运输；肌细胞收缩；生物发光、发电；大脑思考；蔗糖等物质的合成都需要消耗ATP，都属于______________。
4、ATP的结构简式是________________，其中A表示________，P代表___________。其合成部位有____________________。细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由__________直接提供能量的(只是绝大多数，不是所有)
5、ATP是细胞内的一种___________化合物。
【细胞呼吸】
1、有氧呼吸的场所是____________________。
2．无氧呼吸的场所是____________。
3、细胞呼吸：指_______________________________________________________。
4、对比实验：设置_____________的实验组，通过对结果的____________，来探究_______________，这样的实验叫做对比实验。
5、有氧呼吸：_________________________________
6、发酵：酵母菌、乳酸菌等___________________也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。
7、松土有利于植物根系________________，从而更好地____________，但不利于水土保持和减缓温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生_______________。
8、一般地说，线粒体均匀地分布在___________中，但活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到________________的部位。
【光合作用】
1、黑暗中培养的幼苗叶片黄化的原因：黑暗中________无法合成，而且逐渐分解，最终显现出较稳定的____________的黄色。
2、光合作用：____________________________________
3、鲁宾和卡门实验的思路是：用_____________分别标记二氧化碳和水，再分别培养两组植物，最终产生含_________标记的氧气，只来自标记水的那一组。
4、光合作用强度：简单地说，是指___________________________________。
5、夏季晴朗的中午，有些植物会_____________，这直接限制_______阶段；而早晨和黄昏___________，直接限制的是_____________阶段。
6、化能合成作用：_______________________________________________
7、___________是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多___________，还有许多进行光合作用所必需的______。
二、专题讲解
（一）酶
1、酶的本质和作用
2、酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用
如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
四不同
3、酶的3类曲线
(1)酶的作用原理
酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能是ac段。
②表示有酶催化时反应进行所需
要的活化能是bc段。
③酶降低的活化能是ab段。
(2)酶的作用特性
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
②图2中两曲线比较说明酶具有专一性。
(3)酶促反应速率的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示：高温、过酸、过碱都会使酶失活，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。从图丙和图丁可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
②底物浓度和酶浓度
方法技巧：酶促反应曲线的“四看法”
(1)一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。
(2)二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
(3)三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
4、酶的特性及相关探究实验
（4）温度对酶活性的影响
自变量：温度梯度 因变量：反应速率
淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应，用碘液检测而不能用斐林试剂检测
（5）PH对酶活性的影响
自变量：PH梯度
（二）、ATP
1、牢记ATP的结构和组成
(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团
(2)ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解与合成
2.细胞内ATP的产生和消耗归纳
特别提醒：1、细胞中ATP含量很少，由于ATP与ADP间的快速转化，因此能保证生命活动的需要。
2、ATP并非“唯一”的直接能源物质：直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。
3、除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。
3、ATP产生量与O2供给量间的关系
注意：哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关
思考题
植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“通货”的,这是否也说明了生物界的统一性 这对你理解生命的起源和生物的进化有什么启示
1、有氧呼吸的过程
2、光合作用的过程
3、光合作用与细胞呼吸中[H]、ATP来源与去路对比
技巧提升：“过程”分析两个切入点
5、“过程图法”分析环境改变时C3和C5的含量变化
特别提醒：植株不等于叶肉细胞，植株所有细胞可以进行呼吸作用，而只有叶肉细胞可以进行光合作用。植株净光合速率为0，不等于叶肉细胞净光合速率为0 ，这时叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用。
6、C3、C4植物
C3、C4植物的CO2固定过程：
C3、C4植物的区分主要看CO2进入植物细胞首先形成什么化合物。C4植物两次固定是在空间上分开：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞中同化CO2。
7、景天科植物
CAM植物气孔只有晚上开放，将CO2生成苹果酸等进行固定，白天气孔关闭，苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2，再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。CAM植物两次固定是在时间上分开：在晚上固定CO2，在白天同化CO2。
8、光呼吸
光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低CO2情况下发生的一个生化过程。绿色植物在照光条件下的呼吸方式特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2，但不能产生ATP，从而使光合产物被白白地耗费掉。所以光呼吸越强，光合生产率相对越低。
四、光合作用和呼吸作用的影响因素
1、细胞呼吸影响因素的曲线
2、影响光合速率的内因和外因归纳
3、光合作用的影响因素的曲线
（1）光强
(3)多因子影响
上述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
4、开放与密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析
五、光合作用与细胞呼吸速率的测定
1.控制变量的方法
2、液滴移动法测定光合速率和呼吸速率
(1)测定细胞呼吸速率
若测细胞呼吸，烧杯中的溶液为NaOH，若被测生物是植物装置需要遮光处理。液滴移动距离表示耗氧量。若测种子的细胞呼吸，被测生物改为种子，可以根据液滴移动情况判断细胞呼吸类型。
（2）测定净光合速率
NaHCO3缓冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。水滴右移代表氧气释放量，即净光合速率。若水滴不动，说明光合作用等于呼吸作用，若水滴左移，说明呼吸作用大于光合作用。
（3）测定总光合速率
实验装置无法直接测定总光合速率，只能通过净光合速率加上呼吸速率得到。
（4）物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
思考题
1、细胞呼吸产生的[H]与光合作用中的[H]相同吗 为什么
2、光合作用能否利用红外光或紫外光 为什么
3、夏季晴朗的白天中午光合速率下降的原因
三、巩固练习
1、下列关于生物体中酶的叙述,正确的是
A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶
B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
2、下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述,正确的是(　　)
A.都可通过体液运输到全身
B.都在细胞内发挥作用
C.发挥作用后都立即被灭活
D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
3、在生物化学反应中,当反应物与酶的活性部位形成互补结构时,可催化反应物发生变化,如图甲A所示。竞争性抑制剂与反应物竞争酶的活性部位,非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他部位结合从而抑制酶的活性,如图甲B、C所示。图乙表示在不同条件下反应物浓度与反应速率的关系。请回答下列问题。
(1)酶的作用机理是___________。由图甲、乙可知,影响酶促反应速率的因素是________________。
(2)癌症化疗时应用的烷化剂能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用,故烷化剂属于__________　　　(填“竞争性”或“非竞争性”)抑制剂。
(3)图乙曲线_____(填“①”或“②”)表示竞争性抑制剂存在时的作用效果。
(4)唾液淀粉酶在最适温度下反应物浓度与反应速率的变化如下图所示。若将温度提高5 ℃请在下图中绘出相应变化曲线。
4、下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　)
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
5、ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
6、某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是(　　)
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
7、种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是(　　)
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
8、下图表示葡萄糖营养液中酵母菌在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。在5%氧气浓度下，下列有关酵母菌呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．呼吸作用产生的CO2全部来自细胞质基质
B．生成的丙酮酸全部进入线粒体氧化分解
C．线粒体中既有H2O的生成也有H2O的消耗
D．细胞质基质中产生的ATP比线粒体中多
9、回答与光合作用有关的问题。
(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会___。为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是________。
若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会___。研究发现 Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体____中。
(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为_____。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的_______。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与___抑制叶绿素的合成有关。
10、绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
11、BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_________________________________________________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草
____________________________________________________________________。
12、科学家在两种CO2浓度和两个温度条件下,研究了不同光照强度对黄瓜光合速率的影响,实验结果如图所示,下列相关叙述不正确的是(　　)
A.从曲线可以看出,在CO2浓度较高的情况下,
光照强度对光合速率的影响比较显著
B.从曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2
浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用
C.从曲线可以看出,温度从20 ℃升高到30 ℃比CO2从低浓度到高浓度对光合速率的促进作用更显著
D.从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度

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