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第三章 细胞代谢复习
什么是细胞代谢？
细胞内的化学变化 新陈代谢
细胞内的化学反应都需要在_________催化下进行？
酶
1.酶的本质与活性
(1)酶的本质：酶是活细胞产生的一类______________，绝大多数酶是________，少部分酶是________。
(2)特点：①具有促使反应物发生化学变化而本身却不发生化学变化的特点。
②酶分子有一定的_____________，能和底物分子结合。
(3)酶活性的表示：
一般指____________底物的消耗量或________的生成量。
生物催化剂　
蛋白质
RNA
空间结构
单位时间　
产物
步骤：多酶片粉碎制成匀浆，取2mL ，加入2mL双缩脲A液， ，再加入5滴双缩脲B液 ，观察颜色变化。
结论：多酶片中的酶是蛋白质。
原理：蛋白质+双缩脲试剂 紫色反应
上清液
振荡均匀
练习1.
甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是（ ）
A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B.甲酶是不可能具有催化功能的RNA
C.乙酶的化学本质为蛋白质
D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
思考：如何验证酶的化学本质是蛋白质
2.酶的催化机理
说明：A( ________ )与B(________)结合，形成M(________________复合物)，然后这个复合物会发生一定的____________使底物变成C和D(________)，并从复合物上脱落，同时酶分子又恢复原状。
酶
底物
酶—底物
形状变化
产物
哪一个表示酶？判断依据是什么
B 可以代表什么物质？
3.酶的催化功能具有专一性和高效性
【实验活动1】探究酶的专一性
(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(1)探究酶的专一性，底物种类和酶的种类均可作为自变量。但是不同自变量下，所选的指示剂存在差异。
(2)以淀粉为底物，以淀粉酶和蔗糖酶为自变量时，检测指示剂既可以是本尼迪特试剂，也可以是碘-碘化钾溶液；而底物存在蔗糖溶液时，检测指示剂只能是本尼迪特试剂，而不能选用碘-碘化钾溶液。
【例1】下表为“探究酶的专一性”的活动记录表(单位：mL)。下列叙述错误的是(　　)
组别 1 2 3 4 5 6
1%淀粉溶液 3 3 3
2%蔗糖溶液 3 3 3
新鲜唾液 1 1
蔗糖酶溶液 1 1
本尼迪特试剂 2 2 2 2 2 2
A.1%的淀粉溶液中含有一定量的氯化钠
B.本实验的可变因素是酶的种类和底物的种类
C.实验操作中将底物与酶混合后，再置于37 ℃恒温水浴中保温
D.若实验4出现了阳性反应，说明蔗糖中含有还原糖
D
【实验活动2】探究酶催化的高效性
(1)应保证过氧化氢酶的活性，因此不能采用腐败的肝脏，而应选择新鲜的肝脏。
(2)马铃薯匀浆和新鲜肝脏匀浆中均含有过氧化氢酶，且动物组织中过氧化氢酶的含量相对更多。
(3)匀浆比块状组织效果好，原因是匀浆增大了酶与底物的接触面积，利于催化反应的进行。
(4)若证明酶具有高效性，变量应为催化剂的种类，而不是加酶组与未加酶组比较。
【例2】为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：
步骤 基本过程 试管A 试管B
1 加入2%过氧化氢溶液 3 mL 3 mL
2 加入马铃薯匀浆 少许 —
3 加入二氧化锰 — 少许
4 检测
据此分析，下列叙述错误的是(　　)
A.实验的可变因素是催化剂的种类
B.可用产生气泡的速率作检测指标
C.该实验能说明酶的作用具有高效性
D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
D
4.酶的催化功能受多种条件的影响
影响酶作用的因素有很多，pH、温度和某些化合物等都能影响酶的作用。下面是影响酶活性的相关因素及曲线解读。
影响因素 曲线 曲线解读
酶的 高效性 (1)酶的催化效率远高于无机催化剂；(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点；(3)酶只能催化已存在的化学反应
酶的 专一性 加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性
反应物浓度及酶浓度 (1)甲：底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶浓度成正比；(2)乙：其他条件适宜，酶浓度一定，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加
影响因素 曲线 曲线解读
温度和 pH (1)在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱；
(2)过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高后酶的活性可恢复
酶参与的细胞内最重要的两个生命活动是？
光合作用和细胞呼吸
一、叶绿体的结构与色素的提取分离
1.叶绿体的结构与功能
结
构
功能：进行____________的场所
内膜与外
多种酶
类囊体
基粒
H2O的裂解
光合作用
叶绿体内还有哪些物质？
RNA，DNA，核糖体等
2.光合色素的种类、颜色和叶绿素的吸收光谱
蓝紫光
红光、蓝紫光
3.光合色素的提取与分离
(1)实验原理
①提取色素原理：光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂(如95%的乙醇)将它们从叶绿体中提取出来。
②分离色素原理：各种色素在____________中的溶解度不同，溶解度大的色素随____________在滤纸条上扩散得快，反之则扩散得慢，从而使各种色素相互分离。实验采用___________法进行分离。
层析液
层析液
纸层析
实验 过程 注意事项 操作目的
提取色素 ① 选取新鲜的绿色叶片 保证滤液中色素含量
② 将新鲜的菠菜叶烘干后粉碎成干粉，研磨时加入2~3 mL 95%的酒精 使叶片中的色素溶解
③ 研磨时加入少许的二氧化硅和碳酸钙 研磨充分和保护叶绿素
④ 迅速、充分研磨 防止溶剂挥发，使色素充分溶解
⑤ 盛放滤液的小试管口加棉塞 防止色素分子被氧化
(2)实验步骤及目的
分离色素 ① 滤纸条预先干燥处理 使层析液在滤纸条上的扩散速度快
② 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
③ 滤液细线要细、齐、直 使分离的色素带平齐，不重叠
④ 滤液细线干燥后重复画2~3次 使分离的色素带更清晰，便于观察
⑤ 滤液细线不能触及层析液 防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中
二、光合作用的过程
1.列表比较光反应和碳反应
过程 光反应 碳反应
场所 叶绿体 ____________中 叶绿体_______
条件 光、色素、酶 多种酶
物质 变化 (1)水光解：水在光下裂解为______和O2 (2)ATP的合成：________ +Pi ATP (3)NADPH合成：______将NADP+还原为NADPH (1)固定：CO2+五碳糖 2个三碳酸分子
(2)还原：2个三碳酸分子 2个三碳糖
(3)再生：三碳糖 五碳糖
类囊体膜
基质
H++e-
ADP
H+和 e-
能量 变化 光能转变为________________中的化学能 ATP和NADPH中的化学能转变为________中稳定的化学能
联系 光反应为碳反应提供NADPH和ATP，碳反应为光反应提供ADP和NADP+ ATP和NADPH
糖分子
【例3】如图是绿色植物光合作用过程示意图。下列与此图相关的说法错误的是(　　)
A.如果A代表某结构，则A为类囊体
B.形成C、D的过程需要能量，而产生B的过程不需要能量
C.突然降低环境中CO2浓度，B的产生速率下降
D.C3中不仅有来自CO2中的碳，也有来自CO2中的氧
B
三、 影响光合作用的因素
1.光合速率(又称________________)
(1)含义：指________的植物(如一定的叶面积)在____________内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。
(2)表示方法：产生氧气量/单位时间或消耗________________/单位时间。
(3)表观光合速率：光照条件下测得的植物从________中吸收的CO2总量。
(4)真正光合速率：光照条件下，植物从________吸收的CO2的量，________呼吸作用释放的CO2的量。
光合强度
一定量
单位时间
二氧化碳量
环境
环境中
加上　
影响因素 曲线 曲线解读 在生产上的
应用
光强度 A点：只进行细胞呼吸；AB段：随光强度增大，光合速率也逐渐增大；B点(光补偿点)：光合速率等于细胞呼吸速率；BC段：光强度不断加强，光合速率不断增大，C点对应的光强度为________点 延长光合作用时间：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间
影响光合速率的常见环境因素有：光强度、CO2浓度、温度。
光饱和点
CO2 浓度 (1)图1和图2都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定程度后，光合速率不再增加 (2)图1中A点表示光合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中的B点和图2中的B'点都表示CO2饱和点 施用有机肥；温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度。大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度。目的是增加产量
温度 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合速率 增加昼夜温差，保证植物有机物的积累
【例4】在如下曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们的含义的叙述正确的是(　　)
①在M点时，植物既进行光合作用，
也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度；
②在O点时，植物体只进行呼吸作用；
在N点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度；
③Q点时，光照强度不再是影响光合速率的主要因素；
④P点前，影响光合速率的主要因素是光照强度。　　　 　　　　 　　　　
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
C
2.环境条件变化对光合产物变化的影响
(1)当CO2供应不变，光照发生变化时
光照 分析 结果
强→弱 光反应减弱，NADPH和ATP含量减少，三碳酸分子还原减弱 三碳酸分子含量增多，五碳糖、三碳糖分子含量减少
弱→强 光反应增强，NADPH和ATP含量增多，三碳酸分子还原加强 三碳酸分子含量减少，五碳糖、三碳糖分子含量增多
(2)当光照不变，CO2供应发生变化时
CO2供应 分析 结果
充足→不足 CO2的固定减慢，三碳酸分子的产生减少，五碳糖分子消耗减少 三碳酸分子含量减少，五碳糖含量增多，ATP和NADPH含量增多
不足→充足 CO2的固定加快，三碳酸分子的产生增多，五碳糖分子消耗增多 三碳酸分子含量增多，五碳糖含量减少，ATP和NADPH含量减少
3.光合作用与细胞呼吸的比较
项目 光合作用 细胞呼吸(需氧呼吸)
代谢 类型 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用)
物质 变化 无机物→有机物 有机物→无机物
能量 变化 光能→稳定的化学能 化学能→ATP中活跃的化学能、____________(放能)
实质 合成有机物，贮存能量 分解有机物，释放能量
场所 叶绿体(真核细胞) 主要是线粒体(真核细胞)
条件 光、______、 CO2、酶等 O2、酶等，有光、无光均可进行
光强度
热能
项目 光合作用 细胞呼吸(需氧呼吸)
H的 去路 NADPH：作为还原剂和能源物质，用于碳反应阶段中还原三碳酸分子形成三碳糖 NADH：用于第三阶段，与O2结合生成H2O，同时释放大量能量
ATP的 来源 光反应阶段ATP合成所需能量来自_______ 第一、二、三阶段均产生ATP，第三阶段产生ATP最多，能量来自_________
ATP的 去路 用于碳反应中_________ ________________分子的还原，以稳定的化学能的形式贮存于有机物中 作为能量通货用于多项生命活动
色素
光能
有机物的
氧化分解
【例5】下图为绿色植物进行光合作用和细胞呼吸的过程简图。下列有关叙述错误的是(　　)
A.物质Z由类囊体薄膜向叶绿体基质移动
B.物质X表示三碳酸，过程②中会产生ADP和Pi
C.过程③发生在细胞溶胶中，物质Y表示丙酮酸
D.与过程④相比，只有过程③中产生NADH和ATP
D
三、需氧呼吸与厌氧呼吸过程
1.需氧呼吸的过程
项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 _________ ____________ 线粒体
_______
物质 变化 1分子C6H12O6→____个丙酮酸和少量[H] 丙酮酸被彻底氧化分解形成________，产生[H]和少量ATP 前两个阶段产生的______
与氧结合生成水
能量 变化 释放少量能量，形成________ATP 释放少量能量，形成________ATP 释放大量能量，形成______ATP
需氧呼吸总方 程式 C6H12O6+6H2O +6O2 6CO2+12H2O+能量 细胞溶胶
线粒体基质
内膜
2
CO2
[H]
少量
少量
大量
2.厌氧呼吸的类型和过程
2
[H]
2C3H6O3
2C2H5OH
3.需氧呼吸与厌氧呼吸的异同
项目 需氧呼吸 厌氧呼吸
不同点 场所 细胞溶胶和线粒体 细胞溶胶
条件 需要O2、酶 不需要O2、需要酶
产物 CO2、H2O 乙醇和CO2，或者乳酸
能量 大量(三个阶段均有能量产生) 少量(只有第一阶段产生能量)
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没有完全释放
相同点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 四、 探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
酵母菌在________________的环境中都能生活。不同环境中，酵母菌的呼吸方式不同，________和________释放均有差异。CO2可以使________的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，可以检测酵母菌培养过程中CO2的产生情况。5%重铬酸钾溶液在酸性条件下为________，遇酒精变________。
有氧和无氧
产物
能量
澄清
橙色　
灰绿色
2.实验结论
不同氧环境中，酵母菌的呼吸方式不同，酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。
3.实验分析
(1)实验装置
①有氧条件装置：第一个锥形瓶中盛放的试剂是10%的NaOH溶液，其目的是使进入A瓶中的空气先经NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
②无氧条件装置：B瓶放置一段时间后才能与装有澄清的石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自酵母菌的厌氧呼吸(消耗B瓶中的氧气，防止酵母菌的需氧呼吸对实验结果的干扰)。
五1.细胞呼吸是细胞代谢的核心
(1)细胞代谢类型：包括合成代谢和分解代谢。
(2)不同代谢途径
①糖代谢：多糖先被水解为________，经糖酵解，最后被完全氧化成CO2和水。
②脂肪代谢：脂肪先分解形成________和________，________形成一个三碳化合物后进入糖酵解，________则进一步被分解。
③蛋白质代谢：先分解为氨基酸，氨基酸脱去________后变成不同的有机酸，最后被完全氧化。
单糖
甘油
脂肪酸
甘油　
脂肪酸
氨基
2.细胞呼吸的实践应用
(1)厌氧呼吸应用实例
①制作酸奶、泡菜(乳酸菌厌氧呼吸产生________)。
②酿酒(酵母菌厌氧呼吸产生______)。
③透气纱布包扎(抑制破伤风杆菌的________________)。
酒精
厌氧呼吸
乳酸
(2)需氧呼吸应用实例
①提倡进行慢跑等有氧运动，使细胞进行_____________，避免肌细胞产生大量乳酸。
②酿醋(醋化醋杆菌的___________将乙醇氧化为乙醛进而氧化为醋酸)。
③稻田定期排水有利于根系的需氧呼吸，防止幼根受___________毒害。
④在低温、________环境中贮藏果蔬、种子，抑制呼吸强度，减少有机物消耗。
⑤松土：使土壤疏松、________植物根细胞的需氧呼吸。
需氧呼吸
需氧呼吸
酒精(乙醇)
低氧　
促进
(3)蔬菜、水果与种子贮藏条件的区别：
蔬菜和水果应放置在______________、__________适中、低氧的环境中，而种子应贮藏在零上低温、__________、低氧的环境中，其目的都是降低呼吸作用，减少______________________，但由于水果和蔬菜本身需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在贮藏条件上的差异。
零上低温　
湿度
干燥
有机物的消耗
3.影响细胞呼吸的因素及相关曲线分析
项目 曲线 曲线分析
温度 (1)达到最适温度时，呼吸速率最大。
(2)超过最适温度时，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。
(3)低于最适温度时，呼吸酶活性下降，呼吸速率下降
O2 浓度 (1)O2浓度=0时，只进行厌氧呼吸。
(2)0(3)O2浓度≥10%时，只进行需氧呼吸
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行
水分 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，细胞呼吸速率减慢，细胞甚至会死亡
一、ATP是细胞内的“能量通货”
1.ATP的结构和功能
(1)ATP的结构图示
ATP又叫________________。图中a表示________________；
b表示________________；c表示________；d表示________；
c与d组成的结构为________。
腺苷三磷酸　
磷酸基团　
高能磷酸键
核糖
腺嘌呤
腺苷
光合作用和呼吸作用产生ATP的作用？
提供能量

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