1、细胞代谢细胞代谢 考点考点 4 聚焦细胞代谢的基础条件聚焦细胞代谢的基础条件酶和酶和 ATP 1.辨析酶的概念关系图 (1)本质绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所主要是 核糖体或细胞核。 (2)来源凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶，不能来自食物。 (3)作用催化是其唯一功能，不具有调节作用，也不作为能源和组成物质。 (4)场所酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。 (5)活性低温只抑制酶的活性，不破坏酶的结构，但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。 (6)过氧化氢分解机理的区别过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧
2、化氢分 子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。 (7)化学反应的平衡点实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提 高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。 静悟提纲 核心点拨 (8)化学反应前后的性质和数量实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。 (9)酶促反应速率和酶活性实际上二者不完全等同， 因为温度和 pH 是通过影响酶的空间结构改变酶的活 性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。 (10)催化作用和高效性的机理实际上前者是与没有催化剂对照，酶能够降低活化能；而后者是与无
3、机催 化剂对照，能够显著降低活化能。 2.辨析酶、激素、神经递质、抗体 (1)四者均具特异性(专一性)、高效性等特性。 (2)激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活、分解或回收，而酶 既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。 (3)活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞除外)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、 抗体。 3.读懂酶的 3 类曲线 (1)酶的作用原理 酶能降低化学反应的活化能(如下图所示)。 (2)酶的作用特性 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
4、化作用。 图 2 中两曲线比较表明酶具有专一性。 (3)酶的影响因素 温度和 pH 图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，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)。 底物浓度和酶浓度 图甲中 OP 段的限制因素是底物浓度，而 P 点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是 底物足量。 4.辨清与酶相关实验设计的 5 个易错点 (1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试 剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水
5、解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水 浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温 度下保温一段时间。 (3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化 H2O2 分解， 因为底物 H2O2 在加热的条件下分解会 加快，从而影响实验结果。 (4)在酶的最适 pH 探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同 pH 条件下，然后再将同一 pH 条件 下处理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。 (5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催
6、化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的 专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。 5.明辨 ATP 的结构 (1)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。从 整体上来看，二者的转化并不可逆。 (2)ATP 不等同于能量：ATP 是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为 APPP，高能磷酸键水解时能 够释放出多达 30.54 kJ/mol 的能量，所以 ATP 是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。 (3)细胞内 ATP 含量很少，只是转化非常迅速及时，ATP 与 ADP 的转化总处于动态平衡中。 6.
7、能量转换过程和能量转换过程和 ATP 的产生与消耗的产生与消耗 转化场所 产生或消耗 ATP 的生理过程 细胞膜 消耗 ATP：主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生 ATP：细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生 ATP：光反应 消耗 ATP：暗反应和自身 DNA 复制 线粒体 产生 ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗 ATP：自身 DNA 复制 核糖体 消耗 ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗 ATP：DNA 复制、转录等 7.ATP 产生速率与产生速率与 O2供给量的关系分析供给量的关系分析 (1)甲图表示 ATP 产生速率与 O2供给量的关系 A 点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机
8、物，产生少量 ATP。 AB 段表示随 O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP 的产生 速率随之增加。 BC 段表示 O2供给量超过一定范围后，ATP 的产生速率不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸 等。 (2)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞 ATP 产生速率与 O2供给量关系，其 ATP 来自无氧呼吸，与 O2无关。 强记强记 7 类常见酶类常见酶 (1)DNA 聚合酶催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键，用于 DNA 复制。 (2)RNA 聚合酶用于转录时解旋及核糖核苷酸间的连接。 (3)解旋酶用于 DNA 复制时双链间氢键打开。 (
9、4)各种消化酶可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。 (5)细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁)、胰蛋白酶(动物细胞培养)。 (6) (7) 考点考点 5 光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系 1.1. 光合作用过程光合作用过程 静悟提纲 2.有氧呼吸过程有氧呼吸过程 1.光合作用与有氧呼吸过程中光合作用与有氧呼吸过程中H和和 ATP 的来源和去向归纳的来源和去向归纳 项目 光合作用 有氧呼吸 H 来源 H2O 光解产生 有氧呼吸第一、二阶段 去向 还原 C3 用于第三阶段还原 O2 ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生
10、去向 用于 C3还原供能 用于各项生命活动 (植物 C3的还原除外) 2.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系 核心点拨 (4) 3.改变条件后，改变条件后，C3、C5、H、ATP 的含量及的含量及(CH2O)合成量变化合成量变化 分析光照强度和二氧化碳浓度突然改变后，C3、C5、H、ATP 的含量及(CH2O)合成量的动态变化时要将光反 应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型： “来路某物质去路” ，分析其来路和去 路的变化来确定含量变化。 如下面四幅模型图： 考点考点 6 影响光合作用和细胞呼吸的因素影响光合作用和细胞呼吸的因素
11、1.关注光合作用关注光合作用 3 类影响因素曲线中的“关键点”类影响因素曲线中的“关键点” (1)光照强度 静悟提纲 核心点拨 图中 A 点代表的相对值为细胞呼吸强度， B 点的代谢特点为植物的光合速率等于细胞呼吸速率， 此时的光 照强度为光补偿点，而图中 C 点是达到最大光合速率的最小光照强度，即为光饱和点。 若上图是在光合作用的最适温度 25 条件下测得绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸最适温度 30 ，再测得数据绘制曲线，则图中 A 点下移，B 点右移，C 点左移，D 点左下移；若环境缺少镁，则 A 点不动，B 点右移，C 点左移，D 点左下移。 若上图是阳生植物的相关曲线，则阴生植物
12、的曲线中 B 点左移，C 点左移，D 点左下移。 图中 D 点之前的限制因素为光照强度，而 D 点之后的限制因素：外因有温度、CO2的供应量；内因有色 素含量、酶的数量和活性、C5的含量等。 (2)CO2浓度 图乙中 A 点时代谢特点为光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点，而图 甲中 D 点时二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度，从 D 点才开始启动光合作用。 B 点和 P 点的限制因素：外因有温度和光照强度；内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。 (3)多因子影响 曲线分析：P 点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，
13、光合速率不断提 高。当达到 Q 点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，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。 2.聚焦氧气浓度对细胞呼吸相关两类曲线中关键点聚焦氧气浓度对细胞呼吸相关两类曲线中关键点 (1)图甲中 O2浓度为 0 时，并非细胞呼吸强度为 0，而是只进行无氧呼吸，氧气浓度大于 0 小于 10%时两种 呼吸类型均有，大于等于 10%时只进行有氧呼吸；图乙中从 c 点开始也是只进行有氧呼吸，并且 c 点以后随 着氧分压在一定范围内的增大，有氧呼吸还会加强。另外，图乙中 a、b、c 的有氧呼吸强度逐步增强，而 无氧呼吸强度逐步减弱，c 时降为 0。 (2
14、)图甲中 ABBC，但是氧浓度为 C 点时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。 (3)图甲中 R 点时， 细胞呼吸释放出的 CO2总量最小， 由此可知， 在储藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低温、 低氧而非无氧。 3.聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线 (1)自然容器中一昼夜植物光合作用曲线 a 点：夜温降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。 开始进行光合作用的点：b 点，结束光合作用的点：m 点。 光合速率与呼吸速率相等的点：c、h 点，有机物积累量最大的点：h 点。 de 段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收减少，fh 段下降的原
15、因是光照减弱。 (2)密闭容器中一昼夜 CO2和 O2含量的变化 光合速率等于呼吸速率的点：C、E 点。 图 1 中若 N 点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是 N 点低于 M 点，说明一昼夜密闭容器中 CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。 图 2 中若 N 点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是 N 点低于 M 点，说明一昼夜密闭容器中 O2 浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。 考点考点 7 净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算净光合作用速率和总光合作用速率及相关计算 1.呼吸速率、总呼吸速率、总(真正真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认光合速
16、率与表观光合速率的关系的确认 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内 CO2等原料的消耗量或 O2、(CH2O)等产物的生成量来表示。 但根据测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真光合速率。在有光条件下，植物同时进行 光合作用和细胞呼吸，实验容器中 O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，都可代表净光合速率，而植 物真光合速率净光合速率呼吸速率。而呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中 CO2增加量、O2减 少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。 (2)不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定 条件 题目中常见的关键语句 所指的含义 光照 条件 下 植物“产生”的 O2量，
17、或植物“合成”的 有机物的量 实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量 或真正光合作用量 植物“释放”的 O2量，或植物“积累”的 有机物的量 实质上是净光合作用量，即光合作用总量细胞 呼吸消耗量 植物“吸收”的 CO2量 实质上是净光合作用量 黑暗 条件 下 植物“释放”的 CO2量 实质上是细胞呼吸释放量 植物“吸收”的 O2量 实质上是细胞呼吸吸收量 (3)有机物积累量的表示方法：一昼夜有机物的积累量(用 CO2的量表示)可用式子表示为：积累量白天从外 界吸收的 CO2量晚上呼吸释放的 CO2量。 2.有关细胞呼吸计算的规律总结有关细胞呼吸计算的规律总结 规律一：细胞有氧呼吸时，葡萄糖
18、CO2O2166；无氧呼吸时，葡萄糖CO2酒精122 或葡 萄糖乳酸12。 规律二：消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的 CO2的摩尔数之比为 13；有氧呼吸消耗氧气 摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的二氧化碳摩尔数之和的比为 34。 规律三：产生同样数量的 ATP 时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩尔数之比为 191。 规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时，应使用 C6H12O66H2O6O2 静悟提纲 核心点拨 2C2H5OH2CO2少量能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根据化学方程式计算的规律和方法进行 解答。 规律五：如果在题干中没有给出所要计
19、算的具体数值，只有体积比，则可将此比值当成实际体积(或物质的 量)进行计算，最后求解。 考点考点 8 光合作用与细胞呼吸的实验探究光合作用与细胞呼吸的实验探究 1.细胞呼吸类型判定的细胞呼吸类型判定的 3 类根据类根据 (1)根据反应物、产物来判断：若消耗氧气，则一定包含有氧呼吸；若产物有水，则一定包含有氧呼吸；若 产物中有酒精或乳酸，则一定包含无氧呼吸；若产物有 CO2，则要分情况讨论。 (2)根据反应场所来判断：在真核细胞中，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在 线粒体中；无氧呼吸全过程发生在细胞质基质中。 (3)根据反应中物质的量的关系来判断 无 CO2释放和 O2吸
20、收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。 不消耗 O2，但产生 CO2，细胞进行产生酒精的无氧呼吸。 当 CO2释放量等于 O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。 当 CO2释放量大于 O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同 O2浓度 下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：若 2.光合作用或细胞呼吸相关探究方法的归类光合作用或细胞呼吸相关探究方法的归类 (1)液滴移动法 现有甲装置如图所示，利用该装置进行对光合作用和细胞呼吸等相关问题的测定或探究。 测定真(总)光合速率： 该装置置于一定的光照强度下， 默认其光合速率大于呼吸速率， 所以在单位时间
21、内， 该装置液滴向右移动的距离(m)表示该植物的净光合速率， 即单位时间内植物向外界释放的 O2量。 该装置置 于黑暗条件下，单位时间内液滴向左移动的距离(n)表示该植物的呼吸速率。综上所述，该植物真正(总)光合 速率等于上述两个测定的液滴移动距离值之和：mn。 验证光合作用需要 CO2 须另设对照装置乙(如图)，与装置甲构成对照。装置乙设置：将装置甲中“3%NaHCO3溶液”更换成等浓度 等量的 NaOH 溶液即可。 静悟提纲 核心点拨 预期结果及结论：装置甲中液滴右移，装置乙中液滴左移，最终移动至最左侧。 探究 CO2浓度对光合速率的影响 须另设一个或多个装置，与装置甲构成相互对照，如下图
22、装置丙、丁所示。 预期结果及结论：装置中液滴右移距离大小关系为： 若丁丙甲，则说明光合速率与 CO2浓度呈正相关； 若丁丙甲，则说明在一定范围内，光合速率随 CO2浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率保持不 变； 若丙甲丁，则说明在一定范围内，光合速率随 CO2浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率反而下 降； 若甲丙丁，则说明光合速率与 CO2浓度呈负相关； 若甲丙丁，则说明在一定范围内，光合速率随 CO2浓度增大而下降，当超过一定浓度后光合速率保持不 变； 若丙甲丁，则说明在一定范围内，光合速率随 CO2浓度增大而下降，当超过一定浓度后光合速率再次提 高。 测定有氧呼吸作用强度 不需
23、要对装置乙设置对照装置，只需将装置乙置于黑暗条件下测定即可。观察指标为“液滴向左移动的距 离” 。需重复多次测定，比较呼吸强度的大小。 探究该植物发生的呼吸作用类型 须另设对照装置戊如图所示，与黑暗条件下的装置乙构成对照。 装置戊设置：将装置乙中“3%NaOH 溶液”更换成等量的 H2O 即可。 预期结果及结论：若装置乙液滴左移，装置戊液滴不移动，则只进行有氧呼吸；若装置乙液滴不移动，装 置戊液滴右移，则只进行无氧呼吸；若装置乙液滴左移，装置戊液滴右移，则有氧、无氧呼吸同时进行； 若两装置液滴均左移，则表明呼吸底物可能还有脂肪等有机物。 为排除由温度等物理因素引起的液滴移动的干扰，使实验结论更
24、准确，须另设校对装置己(对照组)。设置： 将实验组装置中的生物更换成同种等量的消毒的死亡生物即可。 (2)叶圆片上浮法：利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过 程中，植物吸收 CO2放出 O2，由于 O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根 据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。 (3)半叶法：将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半 测得的数据变化值代表表观光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实 验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 (4)黑白瓶法：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所 以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观光合作用强度值， 综合两者即可得到真正光合作用强度值。