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1、本章包括4节：第1节降低化学反应活化能的酶、第2节细胞的能量“通货”ATP、第3节ATP的主要来源细胞呼吸、第4节能量之源光与光合作用。第1节内容不是很多，主要包括酶的本质、特性及作用和酶特性实验分析、设计，但在高考试题中频繁出现。第2节主要包括ATP的结构与转化以及在细胞内稳定能量供应系统中的作用，经常与光合作用、细胞呼吸等知识联系起来作为能量代谢的基础间接考查。,细胞呼吸是高中生物的基础内容，在命题角度上常常和光合作用结合考查。主要包括有氧呼吸和无氧呼吸的异同，以及细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。“探究酵母菌的呼吸方式”考点主要包括酵母菌的呼吸特点和酵母菌呼吸方式探究实验中有氧与无氧条件
2、的控制方法。光合作用是高考的重点、热点，也是教材中的难点之一，是高考必考的内容之一。光合作用和细胞呼吸是最基本的能量代谢，是生物体进行各项生命活动的能量基础，该专题高考考点主要分布在光合作用细胞呼吸的过程以及二者之间的联系、细胞呼吸和光合作用的影响因素的分析及相关实验的分析与设计。,从近几年新课标地区生物试题看，知识点主要分布及命题趋势表现以下几个方面：1以图表的形式联系生产生活实际综合考查酶的特性实验分析和影响酶的活性的曲线分析较多，如2010上海生物17、22,2009宁夏、广东等都对这方面进行考查。2ATP知识点命题角度始终和细胞内的能量供应系统结合，有关产生和消耗ATP的生理过程总结是
3、近几年的知识热点。,3细胞呼吸和光合作用内容是综合性试题的命题材料，命题多以光合作用与细胞呼吸的关系为例，考查两项生理作用的过程、产物、影响因素及彼此的制约关系，通过实验数据、图表及条件变化，考查分析现象抓住本质的能力。从总体趋势上说，注重了实验推理能力的考查，以实验数据、图表等形式综合考查辩证思维能力、分析说明能力以及图文转化等多项能力。,1酶的特性及影响酶活性的因素通过与无机催化剂对比，理解酶的特性。以曲线形式表示环境因素对酶活性的影响。2光合作用与细胞呼吸(1)运用图文结合法使光合作用与细胞呼吸的场所、物质变化的关系形象化、直观化，便于理解和记忆。(2)以图表、曲线形式表示环境因素对光合
4、作用和细胞呼吸的影响，强化坐标曲线的分析，关注曲线特殊点和线段的意义，掌握分析曲线的规律方法。,(3)归纳有关光合作用和细胞呼吸的实验设计的规律方法，注重实验过程中实验变量的确定与控制，以及实验预测、推断及相关结论分析。,1(2010上海高考)下图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是(),A需要解旋酶B属于水解反应C会有能量变化D反应速度与温度有关答案A解析分析图示可知：该图表示的是生物体内二肽的水解过程；需酶的催化，所以反应速度与温度有关；该过程发生在生物体内，故该蛋白质被水解时需消耗能量。而解旋酶催化的是DNA分子解旋的过程。,2(2010上海高考)下列有关人体中酶和激
5、素的叙述正确的是()A酶和激素都是蛋白质B酶和激素都与物质和能量代谢有关C酶和激素都由内分泌细胞分泌D酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用答案B,解析酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物(多数是蛋白质，少数是RNA)。大部分酶在细胞内发挥催化作用(消化酶需分泌到消化道内)。激素是由内分泌细胞分泌的，产生后释放到血液中，进而运输到靶细胞或靶器官发挥调节作用。激素不全是蛋白质。酶直接催化物质与能量代谢过程；而激素对物质和能量代谢过程有调节作用。,3(2010上海高考)下图表示细胞中某条生化反应链，图中E1E5代表不同的酶，AE代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是(),A若E1催化的反应
6、被抑制，则A的消耗速度加快B若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平C若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多D若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多答案C,解析据题干信息，可以看出：若E1催化的反应被抑制，则A转化为B的速度将会减慢，故A选项错误；虽E5催化的反应被抑制，但由于B还能继续转化为C，故B的积累并没有达到较高水平，所以B选项错误；若E3的催化速度比E4快，则C更多地转化为D，D的产量比E多，故C选项正确；若E1催化速度比E5快，则A更多转化为B，但又由于B还会转化为C，故B的产量不一定比A多，所以D选项错误。,4(2009广东高考)正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结
7、构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的()A乙醇BATPC胰岛素 D淀粉答案B解析ATP是生命活动的直接能源物质。,自主梳理一、酶在细胞代谢中的作用1细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多，是细胞的基础。2酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有 作用，同时证明，与相比，酶具有 的特性。,化学反应,生命活动,催化,无机催化剂,高效性,3酶的作用机理(1)活化能：分子从转变为容易发生化学反应的 状态所需的能量。(2)催化剂的作用：提高反应速率，促进 的进行。(3)作用机理：降低化学反应的。与无机催化剂相比，酶降低 的作用更显著。,常
8、态,活跃,化学反应,活化能,活化能,二、酶的本质1酶本质的探索过程(1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。(2)争论巴斯德(法国)1857年提出：只有参与才能进行发酵。李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后释放出，引起发酵。(3)比希纳(德国)：获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶。,酵母细胞,某些物质,(4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的，并证明了脲酶是。(5)酶的本质：酶是 产生的具有催化功能的有机物，其绝大多数酶是，少数酶是。互动探究1.酶在化学反应中，能不能增加生成物的量？提示不能。酶只是降低活化能，加快反应速度，缩短达到平衡的时间，但不会使生
9、成物的量增加。,脲酶,蛋白质,活细胞,蛋白质,RNA,2酶的组成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存在于细胞核中，还是细胞质中？提示核糖。主要存在于细胞质中。要点归纳一、酶的本质及实验验证酶的本质及作用酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在细胞代谢中具有催化作用，具体见下表：,2验证实验设计及现象分析,3.实验过程的变量及对照分析,4.实验结论(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。,5表示酶高效性的曲线,(1)催化剂可加快化学反应
10、速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。感悟拓展1酶仅能改变反应的速率，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不变。凡是活细胞都能够产生酶，这是细胞代谢所必需的。,2实验的注意事项：点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的23 min，这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行研磨，使过氧化氢酶释放出来。H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。,典例导悟1对盛有过氧化氢的试管加热和加入
11、催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是()A二者的基本原理是不同的B前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量C二者都可以降低过氧化氢分子的活化能D酶和Fe3的作用原理是不同的,解析加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3都是催化剂，它们的作用原理是相同的，只是效率不同。答案A,向过氧化氢溶液中投入哪种猪肝能产生大量气泡()A冰冻猪肝 B煮熟猪肝C新鲜猪肝 D醋渍猪肝答案C解析新鲜猪肝组织中酶数量多，且活性高。,自主梳理1高效性
12、：酶的催化效率大约是无机催化剂的倍。2专一性：每一种酶只能催化 化学反应。3酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性，但不会失活。,1071013,一种或一类,比较温和,空间结构,明显降低,互动探究胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？提示不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠道内的pH为碱性。,要点归纳一、酶的专一性的验证实验分析1实验原理(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶
13、的专一性。,2实验程序,3.表示酶专一性的曲线,(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。,(4)实验的变量分析,(2)实验设计程序取n支试管分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。,3影响酶活性的曲线(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催
14、化作用将减弱。(2)在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。,(3)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。(4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。感悟拓展1酶的专一性实验证明酶的专一性实验中，既可以用不同的底物作自变量，也可以用不同的酶作自变量(底物相同)。,实验所用淀粉酶的来源不同，则所需控制的温度也不同，若来源于植物，其最适温度为4050；若来自人体，则最适温度为37左右。2影响酶的活性的条件实验本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控
15、制不同的温度。本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。,3底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但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。(2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,典例导悟2取经过编号的5支试管分别加入2 mL0.5 mol/L的过氧化氢溶液进行如下试验，根据实验内容，下列说法正确的是(),A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管B1号和3号对照不能说明酶有专一性C3号和5号对照可以说明酶的活性受pH
16、的影响D实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系解析通过分析，2号和3号试管能说明酶有高效性；1号和3号试管进行对照，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，而唾液淀粉酶不能催化该反应，说明了酶具有专一性；3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关。答案C,酶的催化能力与温度有关。下列曲线中最可能是酶催化反应的图是(),答案B解析酶的化学本质是蛋白质，温度、酸碱度等因素都会对酶的空间结构和化学结构产生影响，甚至是破坏性的影响。在一定温度范围内，酶的催化活性会随温度的升高而增强，某一温度是酶的最适温度时，酶的催化活性最强。当温度超过最适温度以后，随着温度的升高，酶的催化活性将逐渐下降。,自主梳理一、ATP
17、的结构和功能1结构：ATP是 的英文名称缩写，其结构简式是，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个，两个，ATP分子中大量的化学能储存在 中。2功能：ATP是细胞内的一种化合物，直接给细胞生命活动提供能量。,三磷酸腺苷,APPP,磷酸基团,高能磷酸键,高能磷酸键,高能磷酸,二、ATP与ADP的相互转化1ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中 的 很容易水解，并释放能量。2ATP形成：在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个结合，重新形成ATP。3ATP形成的能量来源(1)对于动物、人、真菌和大多细菌来说，均来自于，对于绿色细胞来说，则来自于。,远离腺苷(A),高能磷酸键,游离的
18、磷酸(Pi),细胞呼吸,细胞呼吸和光合作用,(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是 的共性。三、ATP的利用1ATP可用于细胞的主动运输、生物发电和发光、肌肉收缩、大脑思考等。2细胞内的 反应总是与ATP 的反应相联系，放能反应总是与ATP的相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的。,生物界,吸能,合成,水解,能量“通货”,互动探究1.ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？是组成哪种化合物的基本单位之一？提示腺嘌呤核糖核苷酸；RNA。2ATP与ADP相互转化的反应是可逆反应吗？为什么？提示不是可逆反应。可逆反
19、应是指正逆反应都能在同一条件下进行。而ATP和ADP的相互转化反应进行的反应条件、场所、能量来源和用途不同。,要点归纳1ATP的形成途径,2ATP与ADP的相互转化,由上表可看出：ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。感悟拓展高等植物不同部位的细胞结构基本相同，分析其产生ATP过程的差异主要有以下几点：(1)含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。,(2)不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有
20、氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。,典例导悟3在绿色植物生命活动中关于ATP的叙述，错误的是()AATP中含有C、H、O、N、P元素B活细胞中ATP与ADP之间的转化时刻发生CATP是生物体进行所有生命活动的能源D动物形成ATP的途径主要是细胞呼吸解析并非所有生命活动都消耗能量，如自由扩散和协助扩散以及CO2的固定都不消耗能量，不需ATP供能。答案C,ATP转化为ADP可表示如下，式中X代表()AH2O BHCP DPi答案D解析ATP水解生成ADP和磷酸(Pi)并释放能量。,命题
21、热点1关于实验设计的考查实验设计的关键找准变量根据实验目的和要求，首先确定好四个变量即自变量、因变量、无关变量和额外变量四者之间的关系。变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类共4种变量：(1)实验变量与反应变量。实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的即在于解释这种前因后果。,例如，在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温
22、条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于捕获解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系及其实验事实。(2)无关变量与额外变量。无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。,例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液浓度、试剂溶液的剂量和浓度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果
23、无关变量中的任何一个或几个因素及条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量。,【例1】为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在37水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是(),A实验B实验C实验、实验都能D实验、实验都不能答案A解析双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故本题无法从化学特性上达到目的，只有考虑物理特性，如蛋白块的变小或消失。,方法点击(1)在探究酶活性的最适温度时，需要把两者先分别放在各自所需
24、温度下保温一段时间，如图甲，在探究酶活性的最适pH时，需先将酶置于不同环境条件下，然后再加入反应物如可溶性淀粉液，如图乙。切记不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠。,(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂须水浴加热，而该实验中须严格控制温度。【例2】(2010广州)研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答：,(1)神经细胞中的ATP主要来自_(生理过程)，其结构简式是_。研究发现，正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP发生转
25、化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为210 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_。(2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是_。,(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是_。,(4)为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示：,该实验的因变量是_。实验数据表明，该实验的因变量之间有
26、何联系？_。若用混有浓度为2 ngmL1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是_。,答案(1)细胞呼吸APPPATP与ADP相互迅速转化(2)腺苷(3)科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现受体细胞仍能接受到部分神经信号；科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体(4)细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；妨碍主动运输，影响营养物质的吸收,解析(1)细胞的能量通货是ATP，其结构简式是APPP。ATP的主要来源是细胞呼吸。ATP和ADP可以相互转化是实现机体能量持续供
27、应的前提。(2)ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，“”代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键，因此，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是腺苷。(3)推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的思路为：一是阻断典型神经递质的传递刺激甲测量乙的膜电位变化；二是寻找靶细胞膜上是否有ATP受体。,(4)人为改变的变量是自变量，题中“不同浓度的X物质”是自变量，随着自变量的变化而变化的变量叫做因变量，故该实验的因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。从表中数据分析可知，随着细胞内ATP的浓度下降，细胞死亡的百分率增加。ATP是生物体内各项生命活动的直接能源物质，故当用混有浓度为2 ngmL1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制。,
