酶、ATP與植物的光合作用、水分代謝、礦質(zhì)代謝 (2)

1、進(jìn)入虛擬課堂 高 三 生 物（第18講）【教學(xué)內(nèi)容】生物的新陳代謝(第一部分) 酶、ATP與植物的光合作用、水分代謝、礦質(zhì)代謝【重點(diǎn)與難點(diǎn)】1、 酶的特性與作用。2、 ATP在生物體內(nèi)能量代謝中的作用。3、 滲透裝置與滲透作用，綠色植物的滲透吸水與蒸騰作用。4、 植物的必需礦質(zhì)元素、植物對礦質(zhì)元素的吸收方式與利用5、 光合作用的物質(zhì)代謝與能量代謝過程及其原理。【延伸與拓展】新陳代謝是生物最基本的特征，也是生物一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容在教材中占有重要的位置，并且能與生產(chǎn)、生活實(shí)踐廣泛聯(lián)系。因此，它在各類考試中也會(huì)占有相當(dāng)大的比例。 1、酶的特性，教材安排了酶催化作用的探索實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)除了

2、說明酶的專一性、高效性、反應(yīng)條件受溫度與酸堿度影響外，更重要的是在介紹生物實(shí)驗(yàn)的一般方法(設(shè)立對照實(shí)驗(yàn)、解決單因子等)。新陳代謝是通過細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)來完成的，每一過程都有酶參與，在習(xí)題中與到溫度、酸堿度等影響問題，應(yīng)立即考慮到酶的活性受到了影響。習(xí)題中涉及到實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)立對照、解決單因子。 2、ATP是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能源，而糖類、脂肪、蛋白質(zhì)也是能源物質(zhì)，但是它們具有層次上的區(qū)別，如同日常生命中的煤、石油、天然氣通常要在發(fā)電廠里轉(zhuǎn)化成電，才能使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，生物體內(nèi)的糖類等能源物質(zhì)氧化分解釋放的能量需轉(zhuǎn)移到ATP中才能供生命活動(dòng)利用。 ATP與ADP能相互轉(zhuǎn)化，由于這種分子

3、特殊結(jié)構(gòu)與分子間轉(zhuǎn)化，在能量代謝中十分重要，即能及時(shí)供給能量，又能及時(shí)捕獲能量，使生物體能經(jīng)濟(jì)有效地利用能量。ATP與ADP是可以相互轉(zhuǎn)變的，而能量是不可逆，反應(yīng)式中的能量的含義是不同的： 酶 用于生命活動(dòng) ATP ADPPi能量 來自呼吸作用、光合作用 3、 一個(gè)成熟的植物細(xì)胞放置在外界溶液內(nèi)就構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)以原生質(zhì)層(充當(dāng)滲透系統(tǒng)中的半透膜)為界分成兩個(gè)區(qū)域，即細(xì)胞液與外界溶液，這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的濃度大小，決定了水分移動(dòng)方向，當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液時(shí)，細(xì)胞液內(nèi)的水分外滲，細(xì)胞失水而縮小，由于細(xì)胞壁和原生質(zhì)層的伸縮性有大小，結(jié)果導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)壁分離(原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的分離)。反之則細(xì)胞

4、吸水。 根吸收的水分除少量留在體內(nèi)利用外，絕大多數(shù)通過蒸騰散失，蒸騰作用是植物吸水與運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力，是礦質(zhì)營養(yǎng)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力，還能降低溫度。 4、植物必需的元素有十六種，可以分為以下三檔： 大量元素 微量元素 C H O N P K S Ca Mg Fe Mn B Zn Ca Mo Cl 必需礦質(zhì)元素 根對礦質(zhì)離子的吸收過程是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程，與呼吸作用密切相關(guān)，所以通過各種方法提高根細(xì)胞的呼吸作用，有利于根對礦質(zhì)離子的吸收，從而提高肥效。 吸收到植物體的礦質(zhì)元素，可參與各種基本結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)代謝，如N是構(gòu)成蛋白質(zhì)的必需元素，P是核酸、ATP的必需元素，Mg是葉綠素的必需元素，K可充當(dāng)活化劑，調(diào)節(jié)代謝。

5、植物吸收的礦質(zhì)離子中大都是可以在體內(nèi)移動(dòng)，能再利用的，如K、N、P、Mg等，有些元素不能再利用，如Ca、Fe。 4、綠色植物的光合作用這部分內(nèi)容是本章與本教材的重點(diǎn)。植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體是光合作用的場所，它的基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜上分布著葉綠素和類胡蘿卜素兩類色素，是光反應(yīng)的場所，這些色素能利用可見光，特別是對紅光與藍(lán)紫光的利用率很高。葉綠體的基質(zhì)是暗反應(yīng)的場所，其中有許多種酶，這些酶用來催化光合過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)。 光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝與能量代謝，因此，在學(xué)習(xí)光合作用時(shí)，應(yīng)著重弄清楚這一復(fù)雜過程中的物質(zhì)與能量的變化。 光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段 場所基粒(片層結(jié)構(gòu)薄膜)基質(zhì)條件光能多種

6、酶物質(zhì)代謝 水在光下被分解ADP + Pi ATPNADP+e+Pi+H+NADPHCO2固定與還原成(CH2O)CO2C3(CH2O)能量代謝光能電能活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能 由此可見，光合作用實(shí)質(zhì)上是把無機(jī)物(H2O、CO2)合成有機(jī)物，同時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存在有機(jī)物中。 應(yīng)該說明，光合作用雖然可分為光反應(yīng)與暗反應(yīng)兩個(gè)階段，但是整個(gè)過程是連續(xù)的，這兩個(gè)階段是相互促進(jìn)，又是相互制約的。這是分析外界條件變化對光合速度影響的鑰匙，影響光合速度的因素主要有： 光照強(qiáng)度，直接影響光反應(yīng)的速度,光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH與ATP的數(shù)量多少會(huì)影響暗反應(yīng)的速度，這是最主要的因素。 溫度，影響光合

7、作用過程特別是暗反應(yīng)酶的催化效率,從而影響光合速度。 CO2濃度，CO2是暗反應(yīng)的原料，CO2濃度高低直接影響暗反應(yīng)的速度。 礦質(zhì)元素，例如Mg是葉綠素的組成分，N是光合酶的組成分，P是ATP分子的組成分。 水分，水分是光合作用原料之一，缺少時(shí)可是光合速率下降。 日變化，光合速率在一天中有變化，一般與太陽輻射進(jìn)程相符合，但也有例外，如炎熱夏天，中午前后光合速率下降（氣孔關(guān)閉，CO2供給不足）?！纠}精講】例1寫出三種與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素的元素符號(hào)及它們在光合作用中的作用。 元素：_，作用_。 元素：_，作用_。 元素：_，作用_。 (2000年高考理科綜合能力測試題，本題9分) 解析本題較

8、靈活，以高等教育中相關(guān)的專業(yè)知識(shí)為依據(jù)，來測試學(xué)生對光合作用與礦質(zhì)元素知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。雖然教材對這個(gè)問題沒有明確答案，但是憑學(xué)生所學(xué)知識(shí)是可以回答出來，這是高考名題的思維方式?；卮鸨绢}的關(guān)鍵一是要求答出礦質(zhì)元素，而不是必需元素,不可回答C、H、O；二是要考慮到光合作用過程中必不可少的物質(zhì)所含的礦質(zhì)元素,如葉綠素含有Mg，ATP含有P，葉綠素與各種酶含有N。 答案為：Mg葉綠素的成分；P形成ATP需要磷；N葉綠素和各種酶的成分(只答各種酶的成分，不扣分)應(yīng)該指出，這是一題開放性題目，因?yàn)榕c光合作用有關(guān)的礦貭元素很多，為了與高等教材不發(fā)生沖突，對本題的標(biāo)準(zhǔn)答案又作了補(bǔ)充，與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元

9、素還有：Mn、K、Fe、S、Cu、Cl，如果答上可參照參考答案的分值賦分。例2(1)核糖是一種五碳糖，它的衍生物腺苷也可與磷酸成酯，如三磷酸腺苷，后者的分子簡式為_。 (2) 三磷酸腺苷釋放能量的表示式是_。 (2000年全國高考理科綜合能力測試題) 解析本題似與化學(xué)知識(shí)滲透，但問題較為簡單，是高考中也常常出現(xiàn)的題目，書寫千萬要規(guī)范，避免不必要的失分。正確書寫是： ATP = ADPPi(磷酸)能量 【同步練習(xí)】 下列有關(guān)酶的敘述中，錯(cuò)誤的是 A、酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物 B、每一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng) C、酶能催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，但本身不發(fā)生變化 D、酶只能在生物體

10、內(nèi)發(fā)揮催化作用2、在10(x)、40(y)、80(z)條件下，淀粉酶的活性大小是 A. xyz B. zyx C. yxz D. yzx3、 在淀粉酶催化淀粉的實(shí)驗(yàn)中,將淀粉酶稀釋2倍與稀釋20倍，實(shí)驗(yàn)效果基本相同，這表明酶具有 A.專一性 B.多樣性 C.高效性 D.穩(wěn)定性4、將1毫升唾液與倒入裝有10毫升漿糊的試管內(nèi),置于25的溫水中水浴，為了提高反應(yīng)速度可采取一些方法。下列各方法中能提高反應(yīng)速度的是 A. 把實(shí)驗(yàn)溫度提高到70 B. 在試管內(nèi)再加入毫升唾液 C. 在試管內(nèi)加入毫升鹽酸 D. 在試管內(nèi)加入毫升蒸餾水5、下列哪一過程不產(chǎn)生ATP A. 光反應(yīng) B. 暗反應(yīng) C. 有氧呼吸 D

11、. 無氧呼吸6、 對ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變反應(yīng)式理解，錯(cuò)誤的是 A. 這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在生物細(xì)胞內(nèi) B. 反應(yīng)過程有酶參與 C. ATP的水解過程產(chǎn)生大量能量 D. 反應(yīng)式中的能量也是可逆的7、為了研究溫度對酶活性的影響，可做下列實(shí)驗(yàn)： 試 管 注入新鮮的唾液 1ml 1ml 1ml 注入漿糊 2ml 2ml 2ml 反應(yīng)溫度 0 37 100 參照上述實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料有新鮮唾液、漿糊、鹽酸、氫氧化鈉、清水、試管、碘液，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。8、回答ATP和ADP相互轉(zhuǎn)變的有關(guān)問題： (1) 寫出ATP和ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式_。 (2) ATP水解成ADP過程產(chǎn)生的能量

12、可供_。 (3)對于動(dòng)物和人來說，細(xì)胞內(nèi)_是產(chǎn)生ATP的重要場所，需要_。對于綠色植物來說，葉肉細(xì)胞內(nèi)的_也能產(chǎn)生ATP，需要_。9、生長在鹽堿地上的植物能強(qiáng)烈地從土壤中吸收水分，這是因?yàn)?A.根細(xì)胞吸脹作用大 B.根細(xì)胞液濃度大 C.根細(xì)胞呼吸旺盛 D.蒸騰作用強(qiáng)10. 植物根毛區(qū)表皮細(xì)胞（甲）的水分能向皮層細(xì)胞（乙）轉(zhuǎn)移，這是因?yàn)?A.細(xì)胞液濃度甲比乙大 B.細(xì)胞液濃度甲比乙小 C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)水分甲比乙大 D.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)水分甲比乙小11. 植物吸收水分與水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力分別是 A.滲透作用和蒸騰作用 B.滲透作用和蒸騰作用 C. 都是滲透作用 D. 都是蒸騰作用 12. 在含有多種營養(yǎng)元

13、素的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)番茄吸收鈣多，吸收硅少，這是因?yàn)?A.根細(xì)胞膜上運(yùn)輸鈣的載體多 B.培養(yǎng)液中鈣含量多C.鈣的吸收不需耗能 D.根細(xì)胞膜對硅的滲透性差13. 當(dāng)植物缺乏Ca、Fe元素時(shí)，可能出現(xiàn)的情況是 A.幼葉受害 B.老葉受害 C.幼葉與老葉同時(shí)受害 D.幼葉與老葉都不受害14. 測定植物光反應(yīng)是否完成，最好的方法是 A. O2釋放 B. CO2被消耗 C. ATP形成 D. 葡萄糖生成15. 大棚蔬菜選用的大棚的材料顏色最好是 A.紅色透明 B.藍(lán)紫色透明 C.綠色透明 D.無色透明16. 除了下列哪一種方法外，其余都可以用來測定植物光合速度 ？ A.測定含水量 B.測定O2發(fā)生量 C.

14、測定CO2消耗量 D.測定干物質(zhì)積累量17. 植物萎蔫時(shí)的吸水速率(X)、運(yùn)輸速率(Y)、蒸騰速率(Z)的大小是 A. XYZ B. ZYX C. XZY D. YXZ18.植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)不能解釋下列哪一種現(xiàn)象？ A.判斷細(xì)胞死活 B.原生質(zhì)層是一種半透膜 C.測定細(xì)胞液濃度 D.滲透吸水是植物吸水的主要方式19.將一株帶有枝葉的植物的根切除，在陽光下，植物也能吸水。這種吸水的動(dòng)力來自 A.吸脹作用 B.滲透作用 C.蒸騰作用 D.呼吸作用20.長時(shí)間的水淹，農(nóng)作物會(huì)爛死，主要原因是 A. CO2中毒 B. 酒精中毒 C. 乳酸中毒 D. 能量供給不足21.下表為無土栽培時(shí)所用的一種培養(yǎng)液的配方，試根據(jù)表中內(nèi)容，回答下列各問題： 每1000ml蒸餾水中加入： 成分 KH2PO4 KNO3 Ca(NO3)2 MgSO4 含量 0.2g 1g 1g 0.4g 再加入極少量的H3BO3，MnCl2，ZnSO4，CaSO4，H2MoO4 (1) 該培養(yǎng)液所含的必需元素是否齊全？_。如不全，還因加入哪需元素？_。 (2)該培養(yǎng)液中所含的_元素不是礦質(zhì)元素；_屬于不能被植物再度利用的大量元素。 (3) 該培養(yǎng)液中的元素是以_形式被植物細(xì)胞吸收的，這種吸收方式包括_和_兩個(gè)過程。 (4)該培養(yǎng)液的濃度是不會(huì)高于植物根毛