高考生物二輪復(fù)習(xí)細(xì)胞能量供應(yīng)利用知識專題

【來源：易教網(wǎng) 更新時間：2024-07-30】

第一節(jié) 降低反應(yīng)活化能的酶

一、細(xì)胞代謝與酶

1、細(xì)胞代謝的概念：細(xì)胞內(nèi)每時每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝.

2、活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。

3、酶在細(xì)胞代謝中的作用：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

4、使化學(xué)反應(yīng)加快的方法：

加熱：通過提高分子的能量來加快反應(yīng)速度；

加催化劑：通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度；同無機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。

5、酶的本質(zhì)：

關(guān)于酶的本質(zhì)的探索：

巴斯德之前，人們認(rèn)為：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)

巴斯德的觀點(diǎn)：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用

李比希的觀點(diǎn)：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用；

畢希納的觀點(diǎn)：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣；

薩姆納提取酶，并證明酶是蛋白質(zhì)；

切郝、奧特曼發(fā)現(xiàn)：少數(shù)RNA也具有生物催化功能；

6、酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。

5、酶的特性：專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)

高效性：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107－1013 倍

酶的作用條件較溫和：酶在最適宜的溫度和PH條件下，活性最高。

二、影響酶促反應(yīng)的因素（難點(diǎn)）

1、底物濃度（反應(yīng)物濃度）；酶濃度

2、PH值：過酸、過堿使酶失活

3、溫度：高溫使酶失活。低溫降低酶的活性，在適宜溫度下酶活性可以恢復(fù)。

三、實驗

1、比較過氧化氫酶在不同條件下的分解

實驗結(jié)論：酶具有催化作用，并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多

控制變量法：變量、自變量（實驗中人為控制改變的變量）、因變量（隨自變量而變化的變量）、無關(guān)變量的定義。

對照實驗：除一個因素外，其余因素都保持不變的實驗。

2、影響酶活性的條件（要求用控制變量法，自己設(shè)計實驗）

建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響。

第二節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP

一、什么是ATP？

是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，中文名稱叫做三磷酸腺苷

二、結(jié)構(gòu)簡式：A-P~P~P A代表腺苷 P代表磷酸基團(tuán) ～代表高能磷酸鍵

三、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化

ADP+ Pi+ 能量 ATP

ATP ADP + Pi+ 能量

ADP轉(zhuǎn)化為ATP所需能量來源：

動物和人：呼吸作用

綠色植物：呼吸作用、光合作用

四、ATP的利用：

ATP— 是新陳代謝所需能量的直接來源，ATP中的能量能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、電能，光能等各種能量；

吸能反應(yīng)總是與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量

放能反應(yīng)總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量貯存在ATP中

第三節(jié) ATP 的主要來源——細(xì)胞呼吸

1、概念：有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。

2、有氧呼吸：主要場所：線粒體

總反應(yīng)式：C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O +大量能量

第一階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6 2丙酮酸+少量[H]+少量能量

第二階段：線粒體基質(zhì) 2丙酮酸+6H2O 6CO2+大量[H] +少量能量

第三階段：線粒體內(nèi)膜 24[H]+6O2 12H2O+大量能量

有氧呼吸的概念：細(xì)胞在氧的參與下，通過酶的的催化作用，把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生出二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程。

3、無氧呼吸：

無氧呼吸的概念：細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物不徹底氧化分解，產(chǎn)生灑精和CO2或乳酸，同時釋放出少量能量的過程。

大部分植物，酵母菌的無氧呼吸：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量

動物，人和乳酸菌的無氧呼吸：C6H12O6 2乳酸+少量能量

（馬鈴薯塊莖，甜菜的塊根、玉米胚的無氧呼吸也是產(chǎn)生乳酸）

反應(yīng)場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

注意：微生物的無氧呼吸也叫發(fā)酵，生成乳酸的叫乳酸發(fā)酵，生成酒精的叫酒精發(fā)酵

討論：

①有氧呼吸及無氧呼吸的能量去路

有氧呼吸：所釋放的能量一部分用于生成ATP，大部分以熱能形式散失了。

無氧呼吸：能量小部分用于生成ATP，大部分儲存于乳酸或酒精中

② 有氧呼吸過程中氧氣的去路：氧氣用于和[H]生成水

4、有氧呼吸與無氧呼吸的比較：

5、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

CO2的檢測方法：

（1）CO2使澄清石灰水變渾濁

（2）CO2使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃

酒精的檢測方法：

橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色。

6、影響呼吸作用的因素

溫度、含水量、O2的濃度、CO2的濃度

第四節(jié) 能量之源——光與光合作用

一、 捕獲光能的色素 葉綠素a（藍(lán)綠色）

葉綠素

葉綠素b （黃綠色）

綠葉中的色素 胡蘿卜素（橙黃色） 類胡蘿卜素

葉黃素 （黃色）

葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。

白光下光合作用最強(qiáng)，其次是紅光和藍(lán)紫光，綠光下最弱。

二、 實驗——綠葉中色素的提取和分離

1 實驗原理：葉綠體中的色素可以溶解在無水乙醇中，可以用來提取色素。綠葉中的色素都能溶解在層析液中，且他們在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，綠葉中的色素隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開

2 方法步驟中需要注意的問題：（步驟要記準(zhǔn)確）

（1）研磨時加入二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？

二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中的色素被 破壞。

（2）實驗為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行？為何要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯？用棉塞塞緊試管口？

因為層析液中的丙酮是一種有揮發(fā)性的有毒物質(zhì)。

（3 濾紙上的濾液細(xì)線為什么不能觸及層析液？

防止細(xì)線中的色素被層析液溶解

（4）濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？

有四條色帶，自上而下依次是橙黃色的胡蘿卜素，黃色的葉黃素，藍(lán)綠色的葉綠素a，黃綠色的葉綠素b。最寬的是葉綠素a，最窄的是胡蘿卜素。

三、捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體

結(jié)構(gòu)：外膜，內(nèi)膜，基質(zhì)，基粒（由類囊體構(gòu)成）

與光合作用有關(guān)的酶分布于基粒的類囊體及基質(zhì)中。

光合作用色素分布于類囊體的薄膜上。

四、光合作用的原理

1、光合作用的探究歷程：

①、17，英國科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣；17，荷蘭科學(xué)家英格豪斯證明：只有植物的綠葉在陽光下才能更新空氣

②、18，德國科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中 產(chǎn)生淀粉；

③、18，德國科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用 的場所，并從葉綠體放出氧；

④、20世紀(jì)代美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研 究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水。

⑤、20世紀(jì)代美國科學(xué)家卡爾文采用同位素標(biāo)記法研究探 明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑

2、光合作用的過程： （熟練掌握課本P103下方的圖）

總反應(yīng)式： CO2+H2O （CH2O）+O2

其中，（CH2O）表示糖類。

根據(jù)是否需要光能，可將其分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。

光反應(yīng)階段：必須有光才能進(jìn)行

場所：類囊體薄膜上

物質(zhì)變化：水的光解：H2O O2+2[H]

ATP形成：ADP+Pi+光能 ATP

能量變化：光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能

暗反應(yīng)階段：有光無光都能進(jìn)行

場所：葉綠體基質(zhì)

物質(zhì)變化：CO2的固定：CO2+C5 2C3

C3的還原：2C3+[H]+ATP （CH2O）+C5+ADP+Pi

能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為（CH2O）中穩(wěn)定的化學(xué) 能

聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供合成ATP的原料ADP和Pi

光合作用過程圖

①是H2O ②是O2 ③[H] ④是ATP ⑤是ADP 和Pi⑥是C3 ⑦是CO2 ⑧是C5 ⑨是（CH2O）

五、影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用

（1）光對光合作用的影響

①光的波長：

葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫光。

②光照強(qiáng)度：

植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增加，但光照強(qiáng)度達(dá)到一定時，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加

③光照時間

光照時間長，光合作用時間長，有利于植物的生長發(fā)育。

（2）溫度

溫度低，光合速率低。隨著溫度升高，光合速率加快， 溫度過高時會影響酶的活性，光合速率降低。

生產(chǎn)上白天升溫，增強(qiáng)光合作用，晚上降低室溫，抑制呼吸 作用，以積累有機(jī)物。

（3）CO2濃度

在一定范圍內(nèi)，植物光合作用強(qiáng)度隨著CO2濃度的增加而 增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度不再增加。

生產(chǎn)上使田間通風(fēng)良好，供應(yīng)充足的CO2

（4）水分的供應(yīng)

當(dāng)植物葉片缺水時，氣孔會關(guān)閉，減少水分的散失，同時影 響CO2進(jìn)入葉內(nèi)，暗反應(yīng)受阻，光合作用下降。

生產(chǎn)上應(yīng)適時灌溉，保證植物生長所需要的水分。

六、化能合成作用

1、概念：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用，這些細(xì)菌也屬于自養(yǎng)生物。如：硝化細(xì)菌

2、自養(yǎng)生物：能夠利用光能或其他能量，把CO2、 H2O轉(zhuǎn)變成有機(jī)物來維持自身的生命活動的生物。例如：綠色植物、硝化細(xì)菌

3、異養(yǎng)生物：只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動的生物。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。