專題03 細(xì)胞代謝- 高考生物二輪復(fù)習(xí) （新教材專用）

細(xì)胞的代謝二輪復(fù)習(xí)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)_______少數(shù)是_____合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源作用部位生理功能作用原理蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核活細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)外、體外生物催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

一、酶種類按存在部位分按功能分反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變胞內(nèi)酶：合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用，如有氧呼吸酶（游離核糖體）胞外酶：合成后分泌到細(xì)胞外起作用，如消化酶（附著型核糖體）水解酶：在物質(zhì)水解時(shí)起催化作用（蛋白酶等）合成酶：在物質(zhì)合成時(shí)起催化作用（ATP合成酶）【要點(diǎn)整合】

酶、激素、抗體與神經(jīng)遞質(zhì)的比較(1)相同點(diǎn):均需要與特定物質(zhì)結(jié)合后才能發(fā)揮作用。如酶需與特定的底物結(jié)合,激素需與特異性受體結(jié)合,神經(jīng)遞質(zhì)需與突觸后膜上的特異性受體結(jié)合,抗體需與特定抗原結(jié)合。(2)不同點(diǎn)蛋白質(zhì)

活細(xì)胞

(2021海南卷)研究發(fā)現(xiàn),人體內(nèi)某種酶的主要作用是切割、分解細(xì)胞膜上的“廢物蛋白”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.該酶的空間結(jié)構(gòu)由氨基酸的種類決定B.該酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA參與C.“廢物蛋白”被該酶切割的過(guò)程中會(huì)發(fā)生肽鍵斷裂D.“廢物蛋白”分解產(chǎn)生的氨基酸可被重新利用

A

(1)[2021全國(guó)卷甲,T1A]酶、抗體、激素都是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的。(

)(2)[2020江蘇卷,T2D]細(xì)胞中生物大分子的合成需要酶來(lái)催化。(

)(3)[2020海南卷,T8C]胰蛋白酶和胰島素發(fā)揮完作用后都立即被滅活(

)(4)[2019海南卷,T2C]分解淀粉與纖維素所需的酶不同。(

)×√×√（高考題重組）關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中B．低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)C．同一個(gè)體各種體細(xì)胞酶的種類相同、數(shù)量不同、代謝不同D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物E．水的跨膜運(yùn)輸、CO2的固定都需要酶的參與F．酶催化效率高是因?yàn)槠浣档突瘜W(xué)反應(yīng)活化能的作用顯著G.用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì)，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)。由此可推測(cè)核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是RNA。BCE2.酶的作用原理、特性及反應(yīng)速率的影響因素曲線(1)酶的作用原理曲線①表示無(wú)酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是

段。②表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是

段。③酶降低的活化能是

段。④若將酶變?yōu)闊o(wú)機(jī)催化劑，則B點(diǎn)在縱軸上應(yīng)向

移動(dòng)。ACBCAB上分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量叫做活化能(2)酶的特性曲線

①圖1中加酶的曲線和加無(wú)機(jī)催化劑的曲線比較,表明酶具有______________。

②圖2中兩曲線比較,表明酶具有______________。

高效性

專一性

酶活性的兩種抑制機(jī)理競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與被抑制的酶的正常底物通常有結(jié)構(gòu)上的相似性，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶分子的結(jié)合位點(diǎn)，從而產(chǎn)生酶活性的抑制作用。競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的作用是可逆的，只要底物的濃度高于抑制劑的濃度，那么活性部位就不易被抑制劑占據(jù)，底物可照常發(fā)生反應(yīng)，如曲線乙。2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子形狀上與正常底物無(wú)相似之處，因此并不在活性部位與酶結(jié)合，而是在活性部位以外的地方與酶結(jié)合。然而一旦結(jié)合，酶的構(gòu)象就發(fā)生變化，從而導(dǎo)致活性中心不能再結(jié)合底物，如曲線丙。

(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素曲線

圖1圖2圖31、分析圖1和圖2:溫度和pH通過(guò)影響______________來(lái)影響酶促反應(yīng)速率。（

溫度、pH都能影響酶的空間結(jié)構(gòu)，改變酶活性，進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率）2、分析圖3:OP段限制酶促反應(yīng)速率的因素是______________,P點(diǎn)以后的限制因素則是_____________（通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性

）酶的活性

底物濃度

酶濃度

據(jù)圖可知，不同pH條件下，酶最適溫度

；不同溫度條件下，酶最適pH

，即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。不變也不變底物濃度和酶濃度圖甲中OP段的限制因素是______________，而P點(diǎn)之后的限制因素有_____________圖乙對(duì)反應(yīng)底物的要求是______________底物濃度酶濃度和酶活性底物足量(2021海南卷)某種酶的催化反應(yīng)速率隨溫度和時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖所示。據(jù)圖分析,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)

A.該酶可耐受一定的高溫B.在t1時(shí),該酶催化反應(yīng)速率隨溫度升高而增大C.不同溫度下,該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率時(shí)所需時(shí)間不同D.相同溫度下,在不同反應(yīng)時(shí)間該酶的催化反應(yīng)速率不同D

如圖所示,圖中甲曲線表示在最適溫度下α-淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率與淀粉濃度之間的關(guān)系,乙、丙兩曲線表示α-淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率隨溫度或pH的變化,下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是(

)

A.乙、丙兩曲線橫軸對(duì)應(yīng)的影響因素分別為溫度和pHB.分析曲線可知,可在D、H所示條件下短期保存該酶C.D、F兩點(diǎn)所示的α-淀粉酶活性一致,但只有F點(diǎn)該酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞D.若在A點(diǎn)升溫或在BC段增加淀粉的濃度,都將使反應(yīng)速率增大D

題后點(diǎn)撥:科學(xué)思維之模型與建?！ㄟ^(guò)“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線3.探究酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn)

(2022浙江卷)下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(

)A.低溫主要通過(guò)改變淀粉酶的氨基酸組成,導(dǎo)致酶變性失活B.稀釋100萬(wàn)倍的淀粉酶仍有催化能力,是因?yàn)槊傅淖饔镁吒咝訡.淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用,酶活性隨pH升高而不斷升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,會(huì)加快淀粉的水解速率B

歸納關(guān)于酶實(shí)驗(yàn)的“三不能一必須一特殊”看到蔗糖，不能用碘液；看到溫度，不能用H2O2；看到pH，不能用淀粉；看到高效性，必須用無(wú)機(jī)催化劑?？吹降鞍酌福厥庥玫鞍讐K為底物，且不能用雙縮脲檢測(cè)。(2021湖北卷)使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型:一類是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合,酶的活性能恢復(fù));另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合,酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過(guò)透析袋)對(duì)酶A的活性有抑制作用。實(shí)驗(yàn)材料和用具:蒸餾水,酶A溶液,甲物質(zhì)溶液,乙物質(zhì)溶液,透析袋(人工合成半透膜),試管,燒杯等。為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類型,提出以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,并寫出預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路取_______支試管(每支試管代表一個(gè)組),各加入等量的酶A溶液,再分別加等量____________________________,一段時(shí)間后,測(cè)定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液,再測(cè)定各自的酶活性。

2甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論若出現(xiàn)結(jié)果①:____________________________。

結(jié)論①:甲、乙均為可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果②:____________________________。

結(jié)論②:甲、乙均為不可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果③:____________________________。

結(jié)論③:甲為可逆抑制劑,乙為不可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果④:____________________________。

結(jié)論④:甲為不可逆抑制劑,乙為可逆抑制劑。透析后,兩組的酶活性均比透析前酶的活性高透析前后,兩組的酶活性均不變加甲物質(zhì)溶液組,透析后酶活性比透析前高,加乙物質(zhì)溶液組,透析前后酶活性不變加甲物質(zhì)溶液組,透析前后酶活性不變,加乙物質(zhì)溶液組,透析后酶活性比透析前高主要能源物質(zhì)：生物體內(nèi)儲(chǔ)能物質(zhì)：能量的根本來(lái)源：太陽(yáng)能糖類脂肪(植物：淀粉、動(dòng)物：糖原）生物體內(nèi)的能源物質(zhì)是：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)直接能源物質(zhì)：ATP能量物質(zhì)細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量ATP糖類等有機(jī)物太陽(yáng)能細(xì)胞呼吸光合作用

二、ATP~~組成元素C、H、O、N、P化學(xué)組成1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A－P~P~P腺苷(A)腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)遠(yuǎn)離腺苷的特殊的化學(xué)鍵易水解，釋放出能量，也可以接受能量而重新形成只有兩個(gè)特殊化學(xué)鍵RNA基本單位之一

(腺嘌呤核糖核苷酸)

含量特點(diǎn)在細(xì)胞中含量少，ATP與ADP的轉(zhuǎn)化快ATP不等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，是一種與能量有關(guān)的物質(zhì)ATP特點(diǎn)：含量少，與ADP相互轉(zhuǎn)化，不是可逆反應(yīng)，處于動(dòng)態(tài)平衡。生物界統(tǒng)一。項(xiàng)目ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量

ATPATPADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來(lái)源

光能

(光合作用)、化學(xué)能(細(xì)胞呼吸)儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中的能量能量去路儲(chǔ)存在特殊的化學(xué)鍵中，一般與細(xì)胞內(nèi)放能反應(yīng)相聯(lián)系用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，一般與細(xì)胞內(nèi)吸能反應(yīng)相聯(lián)系反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位例葡萄糖的氧化分解蛋白質(zhì)的合成明確ATP的產(chǎn)生與O2間的關(guān)系

(1)A點(diǎn)時(shí)ATP來(lái)源于______________。

(2)B點(diǎn)后ATP產(chǎn)生量不再隨O2供給量的增加而增加,其限制因子可能為_(kāi)___________________________等。

無(wú)氧呼吸

酶、ADP、磷酸

①細(xì)胞中的放能反應(yīng)與ATP合成相聯(lián)系。②細(xì)胞中的吸能反應(yīng)與ATP水解相聯(lián)系。植物細(xì)胞可以通過(guò)

形成ATP，而動(dòng)物細(xì)胞只能通過(guò)

形成ATP。植物光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP主要用于

，一般不用于其他生命活動(dòng)；植物或動(dòng)物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動(dòng)。光合作用和細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸暗反應(yīng)【習(xí)題檢測(cè)】

dUTP(d表示脫氧)是脫氧尿苷三磷酸的英文名稱縮寫,其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)寫成dU—Pα~Pβ~Pγ。dUTPase(脫氧尿苷三磷酸酶)通過(guò)水解dUTP,可降低尿嘧啶在DNA中的錯(cuò)誤摻入,調(diào)節(jié)dUTP/dTTP的正常比例,保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性和順利進(jìn)行。下列有關(guān)分析正確的是(

)A.dUTP分子與ATP分子的組成元素不同B.dUTP與ATP分子結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是含氮堿基和五碳糖不同C.在細(xì)胞增殖過(guò)程中,dTTP可為轉(zhuǎn)錄提供能量和原料D.據(jù)題中信息推測(cè),口腔上皮細(xì)胞中的dUTPase含量較高

B

腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ANT)位于線粒體內(nèi)膜上,其表面有ATP和ADP的結(jié)合位點(diǎn)。在正常狀態(tài)下,ANT作為一個(gè)反向轉(zhuǎn)運(yùn)載體把ADP轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì),把ATP從線粒體基質(zhì)中運(yùn)出。而在腫瘤細(xì)胞中,ANT轉(zhuǎn)運(yùn)ADP和ATP的方向相反。研究發(fā)現(xiàn)蒼術(shù)苷可降低ANT與ADP的親和力。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.ANT在轉(zhuǎn)運(yùn)ATP和ADP時(shí)空間結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變B.腫瘤患者體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中合成的ATP均可通過(guò)ANT轉(zhuǎn)運(yùn)C.與正常細(xì)胞相比,腫瘤細(xì)胞的有氧呼吸受到抑制D.蒼術(shù)苷不會(huì)對(duì)細(xì)胞的有氧呼吸第二階段造成影響D

角度拓展(1)[2019全國(guó)卷Ⅲ,T1C改編]線粒體、葉綠體和高爾基體都是合成ATP的場(chǎng)所。(

)(2)[2018全國(guó)卷Ⅰ,T1A]葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶。(

)(3)[2018全國(guó)卷Ⅲ,T5D]植物光合作用和呼吸作用過(guò)程中都可以合成ATP。(

)(4)[2017海南卷,T5A]淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成。(

)(5)[2017海南卷,T10D]水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量。(

)×√√××細(xì)胞呼吸-有氧呼吸：細(xì)胞在氧的參與下，通過(guò)多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP等過(guò)程。（溫和條件下進(jìn)行）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62C3H4O3＋4[H]少量能量線粒體基質(zhì)2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H]大量能量少量能量線粒體內(nèi)膜24[H]＋6O212H2O能量去路：一部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中，供生命活動(dòng)直接利用；另外大部分能量以熱能形式散失，以維持或提升體溫。無(wú)氧呼吸：細(xì)胞在沒(méi)有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)不完全分解，釋放少量能量的過(guò)程。酵母菌、乳酸菌等微生物的無(wú)氧呼吸也叫作發(fā)酵。能量去路：大部分留存在酒精或乳酸中；一部分熱能散失；少部分儲(chǔ)存在ATP中。

場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)行無(wú)氧呼吸的細(xì)胞：①產(chǎn)物酒精和二氧化碳：大多數(shù)植物細(xì)胞無(wú)氧呼吸；②產(chǎn)物乳酸：玉米胚、馬鈴薯塊莖和甜菜塊根等少數(shù)植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及乳酸菌等無(wú)氧呼吸；③無(wú)線粒體的真核細(xì)胞只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸，如哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞、蛔蟲(chóng)等。酒精發(fā)酵：C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量乳酸發(fā)酵：C6H12O62C3H6O3＋少量能量

第一階段葡萄糖

丙酮酸＋[H]＋少量能量第二階段酒精發(fā)酵[H]＋丙酮酸

____________乳酸發(fā)酵[H]＋丙酮酸

______酒精＋CO2乳酸[H]的產(chǎn)生過(guò)程：由氧化性輔酶Ⅰ(NAD+)轉(zhuǎn)化為還原性輔酶Ⅰ（NADH）依據(jù)1——根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物判斷1.消耗O2→一定存在有氧呼吸

2.產(chǎn)生H2O→一定存在有氧呼吸3.產(chǎn)生酒精或乳酸→一定存在無(wú)氧呼吸4.無(wú)CO2釋放→一定為產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸依據(jù)2——根據(jù)物質(zhì)的量的關(guān)系判斷不消耗O2，釋放CO2→只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸不消耗O2，不釋放CO2→只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸CO2釋放量=O2吸收量→只進(jìn)行有氧呼吸或同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸CO2釋放量＞O2吸收量→同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸CO2釋放量＜O2吸收量→可能存在脂肪的氧化分解，因?yàn)橹竞琀多O少，氧化分解時(shí)消耗O2更多。CO2釋放量=酒精產(chǎn)生量→只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸依據(jù)3——根據(jù)場(chǎng)所判斷只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中→無(wú)氧呼吸，有線粒體參與→存在有氧呼吸

區(qū)分有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的依據(jù)體育運(yùn)動(dòng)大體可以分為有氧運(yùn)動(dòng)和無(wú)氧運(yùn)動(dòng)，有氧運(yùn)動(dòng)能增加心肺功能，如慢跑。無(wú)氧運(yùn)動(dòng)中能增強(qiáng)肌肉力量，如短跑等。兩種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的供能比例不同。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．骨骼肌在有氧運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行有氧呼吸，無(wú)氧運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行無(wú)氧呼吸B．有氧呼吸和無(wú)氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖

C．短跑過(guò)程中，肌肉細(xì)胞CO2的產(chǎn)生量大于O2消耗量

D．耗氧量與乳酸生成量相等時(shí)，無(wú)氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的2倍B細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算（以酵母菌為例）規(guī)律1：消耗等量葡萄糖時(shí)產(chǎn)生的CO2物質(zhì)的量→無(wú)氧呼吸：有氧呼吸=

1:3規(guī)律2：消耗等量葡萄糖時(shí)消耗的O2和產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量→有氧呼吸消耗的O2：有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和=

3:4規(guī)律3：產(chǎn)生等量CO2時(shí)消耗的葡萄糖的物質(zhì)的量→無(wú)氧呼吸：有氧呼吸=

3:1某生物科技活動(dòng)小組利用如圖裝置測(cè)量萌發(fā)小麥種子的呼吸速率，測(cè)試前打開(kāi)A、B開(kāi)關(guān)，待U形管兩側(cè)液面高度相等后，關(guān)閉A、B進(jìn)行測(cè)試。下列有關(guān)分析正確的是（）A．小麥種子細(xì)胞中消耗O2和產(chǎn)生CO2只在線粒體內(nèi)進(jìn)行

B．一段時(shí)間后，U形管兩側(cè)液面的高度差表示種子呼吸產(chǎn)生CO2量C．可用重鉻酸鉀來(lái)檢測(cè)小麥種子呼吸過(guò)程中是否生成了酒精和CO2D．增設(shè)將裝置內(nèi)小麥種子替換為等量煮熟小麥種子的對(duì)照組可使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確D細(xì)胞呼吸速率的測(cè)定（1）裝置1（加NaOH）可看作是用來(lái)探究是否存在有氧呼吸。若液滴移動(dòng)，則存在；若液滴不動(dòng)，則不存在。（2）裝置2（加蒸餾水）可看作是用來(lái)探究是否存在產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸。若液滴移動(dòng)，則存在；若液滴不動(dòng)，則不存在。

影響細(xì)胞呼吸的四類曲線

O2濃度：O2對(duì)無(wú)氧呼吸過(guò)程有抑制作用。當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值后，隨著O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(qiáng)(受呼吸酶數(shù)量等因素的影響)。應(yīng)用：松土、提倡慢跑、稻田定期排水。光合作用能量轉(zhuǎn)化物質(zhì)合成光能—ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能—有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能①CO2的固定：C5＋CO22C3

②C3的還原：2C3

(CH2O)＋C5

。ATP、

NADPH酶（葡萄糖、淀粉或蔗糖）①水的光解：NADP＋+H2ONADPH+O2②ATP的合成：ADP+Pi+光能ATP光酶NADPH：還原型輔酶II

NADP+

：氧化型輔酶II發(fā)生場(chǎng)所葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)（卡爾文循環(huán)）

需從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面綜合分析。情況一:CO2供應(yīng)正常、光照停止時(shí)C3、C5的含量變化:

討論：葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化情況二:光照正常、CO2供應(yīng)停止時(shí)C3、C5的含量變化:注意（CH2O）的含量變化①正常情況下，（CH2O）的含量變化只與C3的還原有關(guān)，且呈正相關(guān)。如：當(dāng)光照不變，CO2供應(yīng)由充足到不足時(shí)，CO2的固定減少，C3的還原暫時(shí)不變→C3的含量減少→C3還原減少→（CH2O）的含量減少。②若（CH2O）運(yùn)出受阻，則會(huì)導(dǎo)致光合作用速率減慢。

光合作用和細(xì)胞呼吸的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化過(guò)程（1）光合作用與細(xì)胞呼吸的過(guò)程圖解

H2ONADPH(CH2O)CO2+H2OC2H5OH光合作用與有氧呼吸中有關(guān)的NADPH、NADH、ATP的來(lái)源與去路光反應(yīng)水光解還原C3（2）.光合作用和細(xì)胞呼吸中物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)物質(zhì)變化(2)能量轉(zhuǎn)化

【習(xí)題檢測(cè)】

(2022山東卷)植物細(xì)胞內(nèi)10%~25%的葡萄糖經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng),產(chǎn)生NADPH、CO2和多種中間產(chǎn)物,該過(guò)程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產(chǎn)物可進(jìn)一步生成氨基酸和核苷酸等。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH與有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶不同B.與有氧呼吸相比,葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量少C.正常生理?xiàng)l件下,利用14C標(biāo)記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成D.受傷組織修復(fù)過(guò)程中所需要的原料可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成

C

如圖表示植物細(xì)胞代謝的過(guò)程,下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.過(guò)程①可表示滲透吸水,對(duì)④⑤⑥⑦⑧過(guò)程研究,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的能量大部分儲(chǔ)存于ATP中B.過(guò)程④發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,過(guò)程②產(chǎn)生的能量可用于礦質(zhì)離子的吸收過(guò)程C.過(guò)程③產(chǎn)生的C6H12O6的氧來(lái)自CO2,過(guò)程⑧可在根尖細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行D.就葉肉細(xì)胞來(lái)說(shuō),若過(guò)程②中O2的釋放量大于過(guò)程⑧中O2的吸收量,則該植物體內(nèi)有機(jī)物的量將增加

C

角度拓展(1)[2021全國(guó)卷甲,T2D改編]酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能產(chǎn)生CO2。(

)(2)[2020全國(guó)卷Ⅰ,T2D]若細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸(以葡萄糖為呼吸底物),則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多。(

)(3)[2020浙江卷,T6D]若適當(dāng)提高蘋果果實(shí)貯藏環(huán)境中的O2濃度會(huì)增加酒精的生成量。(

)(4)[2021湖南卷,T7A]弱光條件下植物沒(méi)有O2的釋放,說(shuō)明未進(jìn)行光合作用。(

)(5)[2021湖南卷,T7B]在暗反應(yīng)階段,CO2不能直接被還原。(

)√×××√卡爾文等人研究了CO2轉(zhuǎn)化為糖的途徑:用放射性14C標(biāo)記的CO2(即14CO2)供小球藻進(jìn)行光合作用,追蹤14C的去向。在不同時(shí)間段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了分析,下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.光照幾分之一秒時(shí),放射性首先出現(xiàn)在C3中,說(shuō)明CO2可以生成C3B.光照幾秒后,將檢測(cè)到六碳糖中含有放射性C.在實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下,C3和C5的含量保持相對(duì)穩(wěn)定D.如果突然中斷供應(yīng)CO2,C5就會(huì)積累,C3濃度則急劇上升

D

【習(xí)題檢測(cè)】

研究人員以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的綠色植物為材料,在相同的條件下進(jìn)行了四組實(shí)驗(yàn)。其中D組連續(xù)光照T秒,A、B、C組依次增加光照—黑暗的交替頻率,每組處理的總時(shí)間均為T秒,發(fā)現(xiàn)單位光照時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量從A到C依次增大。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明白天給予一定頻率的遮光有利于農(nóng)作物增產(chǎn)B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C組積累的有機(jī)物最多C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即檢測(cè)植物體內(nèi)NADPH的含量,D組最高D.實(shí)驗(yàn)組由黑暗變?yōu)楣庹諘r(shí),光反應(yīng)速率增加,暗反應(yīng)速率變小

C

題后點(diǎn)撥:連續(xù)光照和間隔光照下有機(jī)物合成量的分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時(shí),暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)持續(xù)光照條件下,會(huì)造成NADPH和ATP過(guò)度積累、利用不充分;光照和黑暗間隔條件下,NADPH和ATP基本不積累,能夠被充分利用;因此在光照時(shí)間相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比持續(xù)光照處理的有機(jī)物積累量要多。影響光合作用因素曲線

凈光合速率、呼吸速率與總光合速率的關(guān)系123456光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)呼吸速率和凈光合速率測(cè)定的常用方法

NaOH黑暗

NaHCO3光照

特別提醒①在測(cè)定了凈光合速率和呼吸速率的基礎(chǔ)上可計(jì)算得出二者之和,此即“總光合速率”。②物理誤差的校正:為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確,除減少無(wú)關(guān)變量的干擾外,還應(yīng)設(shè)置對(duì)照裝置。對(duì)照裝置與兩裝置相比,不同點(diǎn)是用“死亡的綠色植物”代替“綠色植物”,其余均相同。呼吸速率＝

;(x-y)/2S凈光合速率＝

;總光合速率＝

;(z－y)/2S(x＋z－2y)/2S

葉圓片稱重法測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如圖所示,以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率(S為葉圓片面積)。

“半葉法”測(cè)光合作用有機(jī)物的生產(chǎn)量將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表呼吸作用強(qiáng)度值，曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者可計(jì)算出真正光合作用強(qiáng)度值。呼率＝M0－MA設(shè)實(shí)驗(yàn)前截取同等面積的葉片，烘干稱重記為M0,則:凈光率＝MB－M0總光率＝(MB－M0)+(M0－MA)“葉片上浮法”探究影響光合作用的因素首先對(duì)葉片進(jìn)行打孔、抽氣、沉底處理，然后根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕o予不同的單一變量操作，最后觀察并記錄葉片上浮所用的平均時(shí)間或單位時(shí)間內(nèi)葉圓片浮起的數(shù)目。圖甲為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至不同濃度的NaHCO3溶液中，給予一定的光照，測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間(見(jiàn)圖乙)，以研究光合作用速率與NaHCO3溶液濃度的關(guān)系。有關(guān)分析正確的是()A.在AB段,隨著NaHCO3溶液濃度的增加,光合作用速率逐漸減小B.在BC段，單獨(dú)增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時(shí)間C.因配制的NaHCO3溶液中不含氧氣，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉圓片不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸D.在C點(diǎn)以后，隨NaHCO3溶液濃度過(guò)高，葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度下降D增加無(wú)法確定題中的光照和溫度是否為最適的光照強(qiáng)度和最適溫度，增加光照強(qiáng)度或溫度，光合速率的變化無(wú)法預(yù)測(cè)，葉圓片上浮至液面的時(shí)間也無(wú)法確定。光合作用產(chǎn)生氧氣，葉肉細(xì)胞可以進(jìn)行有氧呼吸。【習(xí)題檢測(cè)】

紅松(陽(yáng)生)和人參(陰生)均為我國(guó)北方地區(qū)的植物。如圖為兩種植物在溫度、水分均適宜的條件下,光合作用速率與呼吸速率的比值(P/R)隨光照強(qiáng)度變化的曲線圖,下列敘述正確的是(

)A.光照強(qiáng)度為a時(shí),每日光照12h,一晝夜后人參干重不變,紅松干重減少B.光照強(qiáng)度在b點(diǎn)之后,限制紅松P/R值增大的主要外界因素是CO2濃度C.光照強(qiáng)度為c時(shí),紅松和人參的凈光合速率相等D.若適當(dāng)增加土壤中Mg2+的含量,一段時(shí)間后B植物的a點(diǎn)左移D光合作用與細(xì)胞呼吸的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)①呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，光補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)

。②呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，光補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)

。③呼吸速率不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，

曲線上的A點(diǎn)不動(dòng)，其他點(diǎn)(D)向

移動(dòng)，反之向右上方移動(dòng)。左下方④植物能進(jìn)行光合作用的只有綠色組織器官，而所有細(xì)胞都要進(jìn)行呼吸作用。B點(diǎn)是植株的光補(bǔ)償點(diǎn)，對(duì)于葉肉細(xì)胞而言，光合速率

葉肉細(xì)胞的呼吸速率。大于右移右移【注意事項(xiàng)】

CO2濃度①a.大田要“正其行，通其風(fēng)”，增加空氣流動(dòng)，以增加CO2濃度；b.溫室內(nèi)可通過(guò)放干冰、使用CO2生成器、施用農(nóng)家肥、與豬舍雞舍連通等方法適當(dāng)提高CO2濃度。生產(chǎn)上使用農(nóng)家肥：原因是有機(jī)物在微生物的分解下產(chǎn)生了大量的CO2和無(wú)機(jī)鹽，同時(shí)釋放了熱能。②B點(diǎn)和P點(diǎn)的限制因素：外因有溫度和光照強(qiáng)度等，內(nèi)因有酶的數(shù)量和活性、色素含量等。

溫度溫度通過(guò)直接影響_______來(lái)影響植物的光合作用。酶活性在一定的溫度范圍內(nèi)(AB段)，隨著溫度的升高，植物光合作用

，超過(guò)一定范圍(B點(diǎn))。植物光合作用強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的增加反而

。B點(diǎn)為酶的最適溫度，光合速率最大。

增強(qiáng)降低①原理:②曲線分析:③應(yīng)用:為探究溫度對(duì)綠藻光合作用和細(xì)胞呼吸的影響,將綠藻培養(yǎng)液均分成4份,裝入密閉培養(yǎng)瓶中,置于4種不同溫度(已知t1<t2<t3<t4)下培養(yǎng),分別在光照和黑暗條件下測(cè)定密閉培養(yǎng)瓶中氧氣的含量變化,得到如圖所示數(shù)據(jù)。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.在光照的條件下,t4溫度時(shí)綠藻細(xì)胞群體的凈光合速率為零B.在光照的4種溫度實(shí)驗(yàn)條件下,t3溫度時(shí)綠藻的增殖速度最快C.光合作用相關(guān)酶的最適溫度可能比細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的最適溫度低D.四個(gè)組別的綠藻細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性隨溫度升高而升高A礦質(zhì)元素

礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。一定范圍內(nèi)N、P、K等礦質(zhì)元素越多，光合速率越快。N:光合酶、葉綠素及NADPH和ATP的重要組分P:NADPH和ATP的重要組分；K:促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg:葉綠素的重要組分應(yīng)用:根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。多因子變量對(duì)光合速率影響分析P點(diǎn)前，限制光合速率的因素為

，隨該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷

。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想繼續(xù)提高光合速率，可適當(dāng)提高

。PQ間的限制因素主要有兩個(gè):一是

，二是

。橫坐標(biāo)所表示的因子提高圖示中的其他因子的強(qiáng)度橫坐標(biāo)表示的因素多條曲線上標(biāo)注的因素自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用變化曲線①a點(diǎn)：②開(kāi)始進(jìn)行光合作用的點(diǎn)：結(jié)束光合作用的點(diǎn)：③光合速率與呼吸速率相等的點(diǎn)：有機(jī)物積累量最大的點(diǎn)：④de段下降的原因：fh段下降的原因是：凌晨低溫，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放量減少。b點(diǎn)m點(diǎn)c、h點(diǎn)h點(diǎn)氣孔關(guān)閉，CO2吸收量減少光照強(qiáng)度減弱

密閉容器中一晝夜CO2和O2含量的變化曲線①光合速率等于呼吸速率的點(diǎn)：②若圖1中N點(diǎn)低于虛線，該植物一晝夜表現(xiàn)為生長(zhǎng)，其原因是：③若圖2中N點(diǎn)低于虛線，該植物一晝夜不能生長(zhǎng)，其原因是：C、E點(diǎn)N點(diǎn)低于M點(diǎn)，說(shuō)明一晝夜密閉容器中CO2濃度減少，即總光合量大于總呼吸量，植物生長(zhǎng)。N點(diǎn)低于M點(diǎn)，說(shuō)明一晝夜密閉容器中O2濃度減少，即總光合量小于總呼吸量，植物不能生長(zhǎng)。(2022廣東卷)研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后(圖1),測(cè)定相關(guān)指標(biāo)(圖2),探究遮陰比例對(duì)植物的影響，回答下列問(wèn)題。(1)結(jié)果顯示,與A組相比,C組葉片葉綠素含量______________,原因可能是____________________________。

(2)比較圖2中B1與A組指標(biāo)的差異,并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù),推測(cè)B組的玉米植株可能會(huì)積累更多的______________,因而生長(zhǎng)更快。

(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長(zhǎng)更快的研究結(jié)果,作出該條件可能會(huì)提高作物產(chǎn)量的推測(cè),由此設(shè)計(jì)了初步實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)材料:選擇前期______________一致、生長(zhǎng)狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株

高遮陰條件下可合成較多的葉綠素糖類等有機(jī)物光照條件實(shí)驗(yàn)方法:按圖1所示的條件,分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗,每組30株;其中以______________為對(duì)照,并保證除______________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別記錄各組玉米的籽粒重量。

結(jié)果統(tǒng)計(jì):比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論:如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立,下一步探究實(shí)驗(yàn)的思路是________________________________________________________。

探究能提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例A組遮陰程度拓展：1.載體蛋白磷酸化和去磷酸化要點(diǎn)磷酸化就是通過(guò)磷酸轉(zhuǎn)移酶在底物上加上一個(gè)磷酸基團(tuán),通常和ATP水解相偶聯(lián)。ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化,這些分子被磷酸化后,空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,活性也被改變,因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。去磷酸化是上一個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)。磷酸化和去磷酸化可給予或去除某種酶或蛋白質(zhì)的某種功能,在生物代謝調(diào)控過(guò)程中有重要作用。(2021湖南卷)某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位點(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化,參與細(xì)胞信號(hào)傳遞,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過(guò)程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)B.這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失,不影響細(xì)胞信號(hào)傳遞C.作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)胞信號(hào)傳遞D.蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響B(tài)2.光呼吸光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機(jī)制是O2和CO2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶。在暗反應(yīng)中,Rubisco酶能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定;在光下,當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí),O2會(huì)競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶,在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個(gè)高耗能的反應(yīng),正常生長(zhǎng)條件下光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%~30%。過(guò)程如圖所示:(1)由于光呼吸的存在,會(huì)降低植物體內(nèi)有機(jī)物的積累速率。Rubisco的催化方向取決于CO2與O2的濃度比,請(qǐng)推測(cè)具體的情況:________________。(2)研究發(fā)現(xiàn),1/3以上的光合產(chǎn)物要消耗在光呼吸底物上。