资源简介

【专题二】细胞的代谢
【考情分析】
考情分析预测
细胞代谢是高中生物知识体系的核心内容，在高考中是出题的热点。
从考试内容来看，本模块的所有知识点均有考查的可能性。主要知识有酶的有关实验，光合作用和呼吸作用的过程、影响二者的因素及在生产实践上的应用等；从考查角度上看，大多围绕光合作用和呼吸作用的过程，通过生理过程的发生部位、反应物、生成物、影响因素、相互联系等方面对学生能力进行考查。复习时要善于列表比较，还要各种示意图、坐标图等所含信息。另外，这部分内容涉及较多的生物学实验，注意提高设计实验的能力并及时总结规律。[来源:21世纪教育网]
从考查的形式看，本模块内容的考试题既有选择题，又有简答题，其中包括图表题、分析说明题和实验设计题等。在考查酶、ATP等知识时，大多以选择题的形式出现；考查光合作用和呼吸作用等生理过程时，多以简答题形式出现，往往与实验设计、实验分析结合，进行综合考查。
【知识网络】
21世纪教育网
【知识综合】21世纪教育网
物质跨膜运输
（1）物质跨膜运输三种方式的判别
是否顺浓度梯度：只要是从低浓度到高浓度，就是主动运输。
是否消耗能量：只要运输耗能则为主动运输，即使是有高浓度到低浓度。
是否需要载体：不需要载体就是自由扩散。需要载体则通过浓度、能量进一步判断
（2）影响物质运输速率的因素
物质的浓度、氧气浓度、温度
酶
酶活性：酶对化学反应的催化效率。可用单位时间内底物的减少量或产物的生成量表示。
影响酶促反应速率的因素：
ATP
ATP的形成途径：
4、细胞呼吸
提醒：
关于细胞呼吸的相关判断及计算：
5、光合作用
（1）光合作用过程
项目 光反应 暗反应
实质 光能转化为活跃化学能（ATP、[H]）,放出氧气 活跃化学能转变成稳定化学能储存起来（CH2O）
时间 短促、以微秒计 较缓慢
条件 需叶绿素、光、酶 不需要叶绿素和光、需要酶
场所 在叶绿体的类囊体膜上 在叶绿体的基质中
物质变化 2H2O4[H] + O2ADP+ PiATP CO2的固定CO2 + C5C3CO2的还原（CH2O）
能量变化 叶绿素将光能转化成活跃的化学能储存在ATP中 ATP中的活跃化学能转化为糖等有机物中稳定的化学能
（2）影响光合作用速率的环境因素
①影响因素
因素 对光合作用的影响 在生产上的应用
光照 光照时间的长短、光质、光照强度的高低都可以影响光合作用速率。①光照时是：光照时间越长，产生的光合产物越多；②光质：色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少；③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率 ①适当提高光照强度；②延长光合作用时间—轮作；③增加光合作用面积—合理密植；④温室用无色透明的玻璃顶棚
温度 温度是通过影响光合作用中酶的效率来影响光合作用速率的。一般植物以10℃~35℃为最适温度，35℃以上时光合作用速率开始下降，40℃~50℃即停止。高温：一方面破坏叶绿体和细胞质的结构，并使叶绿体酶钝化；另一方面，在高温时，呼吸速率大于光合速率；低温时，酶促反应下降，限制了光合作用的进行 ①适时播种；②温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度
CO2浓度 CO2是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加。大气中的CO2浓度是0.03%，如果浓度提高到0.1%，产量可提高1倍左右；当浓度提高到一定程度后，产量不再提高；如果CO2浓度降低到0.005%，就会出现午休现象（夏日中午） ①施用有机肥；②温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度
水分 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以，水对光合作用的影响很大 ①预防干旱；②及时灌溉
矿质元素 矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质，如缺少N，就会影响蛋白质的生物合成；缺少P就会影响ATP的合成；缺少Mg就会影响叶绿素的合成，而这些物质又进一步影响光合作用 合理施肥
②典型曲线剖析：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制如图。
③净光合量的相关计算 净光合速率 = 实际光合速率 — 呼吸速率
在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的氧气吸收量（即空气中O2的减少量）或二氧化碳释放量（即空气中的CO2增加量）直接反映呼吸速率。
在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，此时测得的空气中氧气的增加量（或二氧化碳减少量）比植物实际光合作用所产生的O2量（或消耗的CO2量要）少，因为植物在光合作用的同时也在通过呼吸作用消耗氧气、放出二氧化碳。因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率，而反映出表观光合速率或称净光合速率。
提醒：
光合作用和呼吸作用的相对强弱（以绿色植物为例）：
①没有光合作用时，植物仍有呼吸作用，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中的CO2量增加，O2减少
②有光合作用但弱于呼吸作用时，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中的CO2量增加，O2减少
③光合作用和呼吸作用的强度相等，植物体内葡萄糖的总量不变，环境中的CO2量不变，O2量不变
④光合作用强度大于呼吸作用，植物体内葡萄糖的总量增加，环境中的CO2量减少（减少部分即用来合成葡萄糖的增加部分），O2量增加（增加部分即是积累了多少葡萄糖时所释放的部分）
⑤不存在只进行光合作用而不进行呼吸作用的生物或细胞
【典倒导航】
1. 【2011．全国新；理综；2】甲、乙两种酶用同一蛋白酶处理，酶活性与处理时间关系如右图所示，下列分析错误的是：（　　）
A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B.甲酶不可能是具有催化功能的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
【答案】B
【解析】本题考查了必修1酶的作用和本质内容。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数RNA也具有生物催化功能。从题干中用蛋白酶处理和图形分析，可以判定甲酶化学本质是RNA，乙酶化学本质为蛋白质。B项错误。
2、【2011．全国新；理综；.3】番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.光反应强度升高，暗反应强度降低 B.光反应强度降低，暗反应强度降低
C.光反应强度不变，暗反应强度降低 D.光反应强度降低，暗反应强度不变
【答案】B
【解析】本题考查了必修1光合作用中的色素和光合作用的过程内容。镁是叶绿素的重要组成元素，缺少镁会导致叶绿素合成减少，从而使光合作用光反应减弱，同时光反应为暗反应提供[H]、ATP，因此也会使得暗反应强度减弱。
3. 【2011、海南、3】关于细胞呼吸的叙述，正确的是
A.种子风干脱水后呼吸强度增强
B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
答案：B
解析：种子风干脱水后呼吸强度降低；破伤风杆菌是厌氧性生物，在有氧条件下不能繁殖；小麦种子萌发过程中，有氧呼吸逐渐增强。
4、【2011、海南、4】细胞内糖分解代谢过程如下图，下列叙述错误的是
A.植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C.动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D.乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
答案：B
解析：真核细胞的细胞质基质中能进行①③或①④，不能进行②。
5.【2011．全国新；理综；29】（9分）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图，回答问题：
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（1）图中物质A是_____________（C3化合物、C5化合物）。
（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是___________________________
_____________________________________________________________________________。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_____________（低、高）。
（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_____（高、低），其原因是_________________________________________________。
29．【答案】⑴C3化合物（1分）
⑵暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3化合物和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。（2分） 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累。（2分）
⑶ 高（1分） ⑷低（1分） CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和【H】少。（2分）
【解析】本题考查了必修1光合作用的过程和影响光合作用过程的因素内容，
⑴由暗反应过程可知，当CO2浓度降低，生成的C3化合物含量下降，通过图形判断A曲线符合。
⑵暗反应速率在CO2浓度为1%的环境中已达到稳定，即C3化合物和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的过程，C3化合物来源于CO2和C5化合物的反应，且C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。所以物质B的浓度比A的低。当CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后, C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物短时间内积累。
⑶若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到新的平衡时，根据暗反应的过程,物质A（C3化合物）的浓度将比B（C5化合物）的高,是因为C3化合物一部分生成C5化合物,一部分生成(CH2O)
⑷CO2浓度为0.003%时，由于CO2浓度较低，暗反应强度弱，需要的ATP和【H】少,所以该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的低.
【专题训练】
1、如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中不正确的（ ）
　
　A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度升高21世纪教育网
　　B．曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5浓度升高
　　C．在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合效率
D．曲线中C点产生的限制因素是叶绿体中酶数量21世纪教育网
2、将某植物（其叶片如图一所示）放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4小时，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列选项中有关该实验结果和现象的描述正确的是 （ ）
①该实验后的结果显示出X为蓝色，Y为棕黄色
②W和X两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素
③X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要水21世纪教育网
④Y和木塞夹着的叶片部分对照实验能证明光合作用需要光
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
3、今年的初春大多是阴雨寒冷天气，对农作物影响较大。相关分析不正确的是
A．对农作物生长不利的因素只是温度和水分
B．农作物叶肉细胞内叶绿素含量相对较少
C．农作物容易出现烂根现象
D．温室大棚可缓解对农作物的影响，但需定时通风除湿
4、下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是
A．叶绿体中可发生，线粒体中可发生
B．ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生
C．光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中
D．都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行
5、根据图5不完整的呼吸作用示意图，回答下列问题：
（1）图中方格内的物质名称是_____________。
（2）图中A过程发生的场所是 ，C、D过程发生的场所是 ，E表示的物质是 。
（3）从图中选择有关的字母填在题的括号内：
　①有氧呼吸的途径是_________。②其中产能最多的是_______阶段。③产[H]的阶段是_________。酵母菌可以进行图中的那些过程 。
6、图示绿色植物在水分及无机盐充足的条件下，光合作用强度与环境因素的关系，据图回答。
（1）从图中曲线可知影响光合作用强度的环境因素是 。
（2）m点限制光合作用强度的环境因素是 ___ ，它影响了光合作用的 阶段。
（3）在光照强度为b、温度为200C时，限制光合作用的环境因素是 ，原因是 。如果大棚栽培蔬菜，在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长： ___ _______ 。
7、回答下列关于光合作用和细胞呼吸的问题：
Ⅰ.（5分）右下图是探究绿色植物光合作用速率21世纪教育网
的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶
内的二氧化碳浓度。该装置放在20℃环境中。
实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内
的水滴在位置X。30分钟后，针筒的容量需要
调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在X
的位置。据此实验回答下列问题：
（1）以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物
的光合作用速率是 mL／h。
（2）用这一方法测量光合作用速率，比实际的光合速
率要低，原因是 。
（3）假若将该植物的叶的下表皮（分布有气孔）涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，原因是 的供应减少，限制了光合作用暗反应。
（4）如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出什么结论 。
8、下图是真核细胞内部分能量转换关系图解，请据图回答问题：
（1）①过程将光能转换为 ，发生的场所是叶绿体的 。
（2）若⑤过程发生在缺氧状态下，则发生的场所是 。
（3）通常在动植物细胞中都能发生的过程是 （填图中序号）。
（4）若物质A代表淀粉，则其来源于植物的光合作用。请写出简单实验思路加以证明。
答案：1-4 A A A D
5、（1）丙酮酸 （2）细胞质基质 ； 线粒体 ； 二氧化碳和酒精
（3）①A、C、D ； ② D ；③ A、C ； A、C、D、F
6、(1)温度、光照强度、CO2浓度
（2）光照强度光反应（3）温度 与光合作用有关的酶活性低，催化效率低； 适当提高棚室温度
7、（1）0.8
（2）植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气
（3）二氧化碳
（4）在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素（或答：在光照充足的条件下，提高温度可提高光合作用速率）
8、（1）ATP中活跃的化学能 类囊体薄膜
（2）细胞质基质
（3）③④⑤
（4）将绿叶在暗处放置几小时，然后让叶片一半曝光，另一半遮光，一段时间后用碘液处理，曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,说明光合作用产生淀粉等有机物。（其他合理设计也可）
底物浓度
酶浓度
0 最适pH pH
酶活性受pH影响示意图
0 最适温度 t/℃
酶活性受温度影响示意图
v/m mol·s－1
v/m mol·s－1
反应速度
反应速度
ATP+肌酸
色素吸收传递转化
电能
酶
能量
呼吸作用 有机物
酶
动物
真菌
细菌
植物
光合作用（光反应）
氧化分解
有O2或无O2
ADP+Pi
ATP
热能 散失
化学能
磷酸肌酸+ ADP
ADP+Pi
ATP
F

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