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（4）细胞代谢——高考生物学考前三个月速记清单
【必备知识】
考点1：酶
一、酶的概念及作用机理
（1）场所：细胞内
（2）实质：细胞中各种化学反应的统称
（3）特点：
①一般都需要酶催化
②在水环境中进行
③反应条件温和
④一般伴随着能量的释放和储存
（4）意义：细胞生命活动的基础
2.酶的作用机理
（1）酶在细胞代谢中的作用
酶的催化作用，使细胞代谢能在温和条件下快速进行
（2）酶降低化学反应的活化能
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酶降低化学反应活化能的图解
a.反应物S处常态，在反应的瞬间，反应物中有一部分分子具有比常态更高的能量即处于活化态，这时就能形成新物质即产物P.处于活化态的分子越多，反应速率就越快。
b.在酶催化反应过程中，只需较少的能量就可以使反应物进入活化态，与非催化反应过程相比，处于活化态的分子数量大大增加，从而加快了反应速率。
二、酶的特性及影响因素
1.酶的高效性
（1）与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
（2）a、b→酶具有高效性；a、c→酶具有催化作用
2.酶的专一性
（1）酶的专一性模型
（2）体现酶专一性的曲线
3.酶的作用条件温和：酶所催化的化学反应一般在温和的条件下进行
（1）图甲中在一定范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快，但当高于最适温度时，酶促反应随着温度的升高而下降，甚至停止（酶失活）
（2）图乙中，酶活性最强时的pH为酶的最适pH。超过或低于最适pH，酶活性降低，甚至失活
（3）图丙、丁中，反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度；同样，反应溶液中温度的变化也不影响酶作用的最适pH
考点2：ATP
一、ATP的结构和功能
1.ATP的全称：三磷酸腺苷
2.ATP的结构简式：A—P～P～P，各符号的含义所示
二、ATP和ADP的转化
2.图解
3.能量的来源和去路
（1）光能和有机物中的化学能可以分别在光合作用和细胞呼吸过程中，转化为ATP中的能量。
（2）ATP中的能量可以被生物体的各种生命活动直接利用。
4.特点
（1）正常生活的细胞中，ATP与 ADP在时刻不停地相互转化，并且处于动态平衡中。
（2）细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
三、ATP的利用
ATP是生物体内的直接能源物质，能量在生物体内的吸能反应和放能反应之间循环流通，即：
其中ATP水解释放的能量在生物体内可转化为以下多种形式。
（1）机械能：肌肉收缩、染色体运动。
（2）电能：神经冲动的传导、生物发电。
（3）渗透能：主动运输。
（4）化学能：蛋白质或DNA等物质的合成。
（5）光能：萤火虫发光。
考点3 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理
（1）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于碱性厌氧菌，因此便用来研究细胞呼吸的不同方式。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式
①有氧条件：葡萄糖→CO2+H2O+能量
②无氧条件：葡萄糖→酒精+CO2+能量
CO2和酒精的检测
试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变浑浊（据变浑浊程度可确定CO2的多少）
溴麝香草酚蓝水溶液 蓝→绿→黄（据变色实践的长短确定CO2的多少）
酒精 重铬酸钾溶液（酸性条件） 橙色→灰绿色
2.目的要求
（1）学会设计和进行对比实验
（2）分析有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
3.材料用具
（1）材料和试剂：20g新鲜的食用酵母菌，质量分数为5%的葡萄糖溶液，澄清的石灰水，质量分数为10%的NaOH溶液，重铬酸钾，浓硫酸，蒸馏水。
（2）用具：锥形瓶，导气管，橡皮塞，橡皮球（或气泵），试管，试管夹，试管架，滴管，量筒。
4.实验设计及现象
5.实验结论
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的CO2和水；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CO2
考点4 有氧呼吸与无氧呼吸
一、细胞呼吸的类型
1.依据：细胞呼吸过程中是否有氧气参与
2.类型：有氧呼吸和无氧呼吸
二、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：C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋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]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、 ATP CO2、[H]、 ATP H2O、ATP
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。
三、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
第二阶段 产物 酒精和CO2 大多数植物、酵母菌等
乳酸 高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等
考点5 影响细胞呼吸的因素
一、解读植物组织细胞呼吸的曲线
1.图中各点表示的生物学意义
Q点：不消耗O2，产生CO2 只进行无氧呼吸
P点：消耗O2量=产生CO2 只进行有氧呼吸
QP段（不包括Q、P点）：产生CO2量＞消耗O2量 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
R点：产生CO2量最少 植物组织细胞呼吸作用最弱
2.在保存蔬菜时，应选择R点对应O2的浓度，同时保持零上低温条件
二、影响细胞呼吸的外部因素分析
项目 温度 氧气浓度 水分
影响原理 影响酶活性 决定呼吸类型和强度 自由水含量较高时呼吸旺盛
坐标曲线
实践应用 在零上低温下贮藏蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，适当增大昼夜温差以减少夜间有机物的消耗，提高产量 常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜的保鲜时间 贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
考点6 细胞呼吸原理的应用
一、对有氧呼吸原理的应用
①包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
②提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
③及时松土有利于植物根系生长。
④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。
二、对无氧呼吸原理的应用
①利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。
②利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
③破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
考点7 捕获光能的色素与结构
一、绿叶中色素的种类与光能吸收
色素种类 叶绿素（3/4） 类胡萝卜（1/4）
叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
颜色 蓝绿色 黄绿色 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
二、实验：绿叶中色素的提取和分离
1.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。
2.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
3.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
4.实验结论
（1）滤纸条上出现四条色素带，说明有四种色素。由上到下色素带依次为胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a (蓝绿色）、叶绿素b (黄绿色）。
（2）四种色素含量：叶绿素a> 叶绿素b> 叶黄素>胡萝卜素。
（3）相邻色素带之间距离最宽的是胡萝卜素和叶黄素，最窄的是叶绿素 a和叶绿素b。
三、叶绿体的结构和功能
1.结构
2.功能：叶绿体是进行光合作用的场所
3.功能验证：恩格尔曼实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
考点8 光合作用的原理
一、光合作用的概念及过程
1.光合作用的概念：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.光合作用的过程
3.光反应与暗反应的比较
光反应 暗反应
场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的基质中
条件 需光 不需要光
物质转变 H2O―→[H]＋O2 ADP＋Pi―→ATP　
能量转变 光能―→活跃化学能 活跃化学能―→稳定化学能
考点9 光合作用的影响因素及应用
一、探究光照强度对光合作用的影响
1.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。
2.实验流程
3.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。
二、影响光合作用的环境因素
环境因素为影响光合作用的外因，影响光合作用的内因包括色素的种类和含量，酶的含量和活性等因素。
1.光照强度
光照强度低时，植物光合速率低。光照强度增强，光合速率变大；光照强度进一步提高，光合速率增加幅度减小；光照强度超过某一定值时，光合速率不再增加。
2.CO2的浓度
CO2是光合作用的原料之一。在一定范围内，植物光合速率随着CO2浓度的上升而增加，达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合速率不再增加（如上图所示）。
3.温度
温度影响酶活性，因而对光合速率也有明显的影响。
（1）不同植物光合作用的最适温度不同，一般在25～30 ℃。
（2）低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性降低。
（3）高温下光合速率变低的原因主要是高温使植物失水过多，影响气孔的开闭，减少了CO2进入细胞的量。
4.水和矿质元素
会直接或间接地影响植物光合速率。
（1）水是光合作用的原料，能直接影响植物光合速率；
（2）矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成，缺少Mg会影响叶绿素的合成。
土壤矿质元素过多，会引起细胞渗透失水，光合速率下降。
三、光合作用原理的应用
（1）大田：利用套种、合理密植等措施充分吸收阳光以达到目的。
（2）大棚：适当延长光照时间，提高CO2浓度和温度以提高光合作用效率。
（3）提供适宜浓度的矿质元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料。
2.化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制作有机物的合成作用。
（2）实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，这两个过程中释放的化学能将二氧化碳和水合成为糖类，供自身利用。
考点4 光合作用与细胞呼吸
1.光合作用与细胞呼吸过程中的物质和能量联系
（1）过程联系
（2）物质联系
（3）能量联系
2.光合作用与细胞呼吸过程中NADPH、NADH（[H]）和ATP的来源和去向
光合作用 有氧呼吸
来源 NADPH 光反应阶段产生 NADH（[H]） 有氧呼吸第一、二阶段
去向 用于C3还原 用于第三阶段还原O2
来源 ATP 光反应阶段产生 ATP 三个阶段都产生
去向 主要用于C3还原 用于各项生命活动
3.影响光合作用的因素及其应用
（1）光照强度
①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
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，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长）。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
（2）CO2浓度
①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。
②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
（3）温度
①B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。
②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
（4）水及矿质元素对光合作用的影响
①原理：①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②应用。
合理施肥；预防干旱，合理灌溉。
【速记知识】
1.ATP与ADP的相互转化巧记
一个反应式—两个方向—三个来源—四个去向
“一式，二向，三来，四去”，即“一式”是ATP与ADP的相互转化反应式；“二向”是指水解和合成两个反应方向；“三来”是指合成ATP时能量的来源主要有动物的呼吸作用、植物的呼吸作用和光合作用；“四去”是指ATP水解时释放出的能量可用于细胞分裂、发光放电、根吸收矿质元素和肌肉的收缩等生命活动。
2.巧记叶绿体色素分离带
胡黄ab向前走；
橙黄蓝黄颜色留；
叶绿素ab手拉手；
叶黄素儿最纤细；
叶绿素a最宽厚。
3.光合作用记忆口诀
光合作用两反应，光暗交替同进行，光暗各分两步走，
光为暗还供氢能，色素吸光两用途，解水释氧暗供氢，
ADP变ATP，光变不稳化学能；
光完成行暗反应，后还原来先固定，二氧化碳气孔入，
C3结合C3生，C3多步被还原，需酶需能还需氢，
还原产物有机物，能量贮存在其中，
C5离出再反应，循环往复永不停。
光合作用发生的条件——“光四暗四”，即光反应条件：光、色素、酶、H2O；暗反应条件：NADPH、ATP、酶、CO2。
光合作用的能量变化——“光二暗一”，即光反应能量变化：光能→电能→活跃的化学能；暗反应能量变化：活跃的化学能→稳定的化学。
光合作用中的O——“一对一，一对二”，即“一对一”是指反应物H2O的O全部转移给O2；“一对二”是指反应物CO2的O转移给了H2O和C6H12O6。
光合作用的实质：叶绿体，魔力大，CO2和H2O起变化，糖和O2一起生，光能变成化学能。
4.判断细胞呼吸类型（以葡萄糖为呼吸底物）
（1）消耗氧气→一定存在有氧呼吸
（2）产生水→一定存在有氧呼吸
（3）产生酒精或乳酸→一定存在无氧呼吸
④无二氧化碳释放→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。
5.影响细胞呼吸的应用
（1）应用：适当降低氧气浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，延长果蔬的保鲜时间。
（2）应用：零上低温储藏蔬菜、水果；温室栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。
（3）应用：粮食、水果储藏时，适当增大CO2浓度，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
（4）应用：种子浸泡，有利于萌发；种子晒干，有利于储藏。
【易混易错】
1.酶的化学本质：蛋白质或RNA
2.酶在细胞代谢中的作用：酶可以降低化学反应所需的活化能
3.酶只能在细胞内发生催化作用吗？
提示：酶虽然是活细胞产生的，一般情况下都是在生物体内发挥催化作用但在体外适宜的条件下也具有催化作用
4.酶促反应速率不同于酶活性
（1）温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
（2）底物浓度或酶浓度也能影响酶促反应速率。当底物浓度相同在一定范围内，随着酶浓度的增大，酶促反应速率增大当酶浓度相同时，在一定范围内，随着底物浓度的增大，酶促反应速率增大。但底物浓度或酶浓度没有改变酶活性。
5.不同酶的最适pH不同
动物体内的酶最适pH大多在6.5-80之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多在4.5~6.5之间。
6.ATP与ADP的转化并不是完全可逆的
ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。
7.误认为ATP等同于能量
ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A-P~P~P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
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。
9.酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌
10.真核生物细胞呼吸的场所不是只有线粒体
（1）在有氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙阶段，丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，[H]和O2结合生成H2O这两个过程在线粒体中进行
（2）无氧呼吸始终在细胞质基质中进行。
11.误认为有氧呼吸的全过程都需要O2
有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。
12.光合色素：叶绿素对橙光，黄光吸收较少，对绿光吸收最少，主要吸收红光和蓝紫光
13.暗反应过程并非不需要光
光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。
前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行

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