细胞的新陈代谢集体备课

专题四细胞的新陈代谢小专题1酶与ATP考纲要求三年考情命题趋势1.酶在代谢中的作用Ⅱ2014江苏、2014福建2014重庆2013全国Ⅱ、四川、安徽、江苏、海南2012北京、福建、广东、江苏、全国大纲1.趋势分析：(1)酶的特性及影响因素常以曲线、图表形式或实验探究、分析评价形式进行考查。(2)ATP部分命题频率低，多融合到代谢(或生理)过程中与其他知识点一起考查。2.ATP在能量代谢中的作用Ⅱ2014大纲、2014海南2013海南2012北京酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系？在细胞合成代谢中需要与物质合成代谢有关的酶类，常需要ATP提供能量；在细胞分解代谢中需要与物质分解代谢有关的酶类，常伴随着ATP的合成；另外，ATP自身的合成与分解必须有酶的催化。RNA催化作用专一性显著降低活化能

温度、pH、底物浓度、酶浓度等C、H、O、N、PA-P~P~PADP+Pi+能量细胞呼吸直接能源物质一、酶、激素与维生素的比较酶激素维生素来源活细胞产生的有机物专门的内分泌腺或具有内分泌功能的细胞主要从食物中来特性高效性高效性高效性化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等种类多生理功能催化功能调节作用多是酶的辅助因子酶激素维生素相互关系共性在生物体内均属于高效能物质，即含量少，作用大，生物代谢不可缺少

二、具有专一性的物质归纳

1．酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

2．载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。

3．激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。

4．tRNA∶tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

5．抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。三、与酶有关的曲线分析内容曲线分析表示酶的高效性的曲线与无机催化剂相比，酶的催化效率更高、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表示酶专一性(特异性)的曲线在A反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A能够催化该反应。在A反应物中加入酶B，反应速度与未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应影响酶促反应速率的因素影响酶活性的曲线酶的活性一般可用酶促反应的速率表示：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，酶经低温处理后再升高温度其活性可恢复酶的活性亦可用反应物剩余量来表示。其他条件相同的情况下，酶的活性强，则反应后反应物剩余量少影响酶促反应速率的因素底物浓度对酶促反应的影响在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，此时限制因素是底物浓度；当底物浓度达到一定限度时，再增加底物浓度，反应速率不再增加，此时限制因素是酶浓度酶浓度对酶促反应的影响在底物充足，而其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是酶浓度特别提醒混淆酶促反应速率与酶活性(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。四、与酶相关的实验设计分析实验目的实验组对照组实验组衡量标准自变量因变量无关变量验证某种酶是蛋白质待测酶液＋双缩脲试剂已知蛋白液＋双缩脲试剂是否出现紫色待测酶液和已知蛋白液是否出现紫色验证酶具有催化作用底物＋相应酶液底物＋等量蒸馏水底物是否被分解相应酶液的有无底物是否被分解底物量、温度等验证酶的专一性底物＋相应酶液另一底物＋相同酶液或同一底物＋另一酶液底物是否被分解不同底物或不同酶液底物是否被分解酶的数量、温度等探究酶的适宜温度温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合底物的分解速率或底物的剩余量温度酶的活性底物和酶的量、溶液温度、反应时间等探究酶的最适pHpH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合pH五、高中阶段学过的酶(1)物质代谢中的酶

①淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和肠腺分泌的肠淀粉酶。可催化淀粉水解成麦芽糖。②麦芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠腺分泌的肠麦芽糖酶。可催化麦芽糖水解成葡萄糖。③脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和肠腺分泌的肠脂肪酶。可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油。需要指出的是，脂肪分解前往往需要经过肝脏分泌的胆汁的乳化作用形成脂肪微粒。废弃动植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油，需要先把植物油脂分解为甘油和脂肪酸，植物油脂的化学本质为脂肪，所以也需要脂肪酶水解。④蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶。可催化蛋白质水解成多肽链。⑤肽酶：由肠腺分泌。可催化多肽链水解成氨基酸。⑥转氨酶：催化蛋白质代谢过程中氨基转换过程。例如人体中的谷丙转氨酶(GPT)，能够把谷氨酸上的氨基转移给丙酮酸，从而形成丙氨酸和酮戊二酸。谷丙转氨酶在肝脏中的含量最多，当肝脏发生病变时谷丙转氨酶就大量释放到血液中。因此临床上常把化验人体血液中这种酶的含量作为诊断是否患肝炎等疾病的一项重要指标。⑦光合作用酶：叶绿体中有参与光合反应形成ATP、NADPH有关的酶类和与暗反应有关的酶系。⑧呼吸氧化酶：线粒体中存在ATP合成酶等催化呼吸作用进行的酶。⑨ATP合成酶、ATP水解酶(2)遗传变异中的酶①解旋酶：在DNA复制时，解旋酶可以使DNA分子的两条脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂，从而使两条螺旋的双链解开。②DNA/RNA聚合酶：分别催化脱氧核苷酸聚合成DNA链以及核糖核苷酸聚合成RNA链的反应。③逆转录酶：催化以RNA为模板、以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程。(3)生物工程中的酶①限制性内切酶：一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子，产生特定的黏性末端。②DNA连接酶：将两条DNA黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，连接的是磷酸二酯键，不是碱基对，碱基对可以依靠氢键连接。③纤维素酶和果胶酶：在植物细胞工程中植物体细胞杂交时，需要事先用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁，从而获得有活力的原生质体，然后诱导不同植物的原生质体融合。④胰蛋白酶：在动物细胞工程的动物细胞培养中，需要用胰蛋白酶将取自动物胚胎或幼龄动物的器官和组织分散成单个的细胞，然后配制成细胞悬液进行培养。六、ATP的结构说出下列图示中“A”的含义

ATP的合成与ATP的水解不是可逆反应的原因分析项

目ATP的合成ATP的水解反应条件不同是一种①_________，催化该反应的酶属合成酶属②_________，催化该反应的酶属水解酶能量来源不同能量来源主要是③________和有机物分解释放的化学能释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能反应场所不同细胞质基质、④_______和叶绿体生活细胞的需要能量的部位合成反应水解反应太阳光能线粒体七、ATP和ADP的转化注意：对ATP认识的几个误区误认为ATP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A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/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。误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程细胞结构ADP→ATPATP→ADP主要的生理功能举例细胞膜上的载体√物质的主动运输细胞质基质√√细胞呼吸第一阶段；许多生化反应进行的场所叶绿体√√光反应产生ATP，暗反应消耗ATP线粒体√√有氧呼吸第二、三阶段可产生ATP；自身DNA复制等核糖体√氨基酸合成蛋白质时要消耗ATP高尔基体√植物细胞壁的形成，动物细胞分泌物的分泌内质网√有机物的合成、运输细胞核√DNA的复制、转录光合作用与呼吸作用的基础知识回扣影响光合和呼吸作用的因素及相关曲线分析光合作用与呼吸作用的实验小专题2光合作用和呼吸作用29一、光合作用的基础知识问：1、改变实验条件,分析C3、C5、ADP、ATP、[H]、的含量变化2、ATP和ADP的转移方向和含量3、影响因素3031呼吸作用的基础知识问：1.为什么酵母菌无氧呼吸产生酒精，而乳酸菌无氧呼吸产生乳酸?

直接原因是什么?根本原因是什么?

2.同样是马铃薯植株，其块茎细胞无氧呼吸产物为乳酸，而其他器官无氧呼吸产物却是酒精，这又是什么原因?

直接原因是什么?根本原因是什么?基因不同基因选择性表达光合速率光照强度CO2的吸收量光照强度CO2浓度

CO2的吸收量呼吸速率温度CO2释放量氧浓度时间CO2的吸收量呼吸速率CO2浓度

光合速率温度二、光合作用与呼吸作用的曲线分析叶面积指数物质的量34光照强度ABC光补偿点CO2释放速率CO2吸收速率o纵坐标的值实指净光合速率A点对应的纵坐标的绝对值实指呼吸速率光饱和点最大净光合速率呼吸速率最大光合速率其大小主要受温度影响36光照强度ABCCO2吸收速率o纵坐标的值实指净光合速率A点对应的纵坐标的绝对值实指呼吸速率最大净光合速率呼吸速率最大光合速率其大小主要受温度影响S1S2S3呼吸消耗(有机物)量=(有机物)储存量=(有机物)制造量=S1+S2S3--S1S3+S2“总光合量”与“净光合量”的比较项目总光合量净光合量有机物O2量CO2量植物或叶片、叶绿体

植物或叶片

量；收获植物所得的有机物量，一段时间内干物质增加量植物体或叶片量植物体或叶片

量；植物所处外界环境中氧气的量植物体或叶片或量；叶绿体量植物体或叶片从外界量；植物所处外界环境中二氧化碳的量产生或制造量积累产生或制造叶绿体释放量释放增加固定同化吸收吸收减少为研究不同光照强度下水稻的光合作用进行如下实验：

①用100W的灯泡作为光源。先将灯泡置于距装置20厘米处，15分钟后观察并记录液滴的读数②加大灯泡与装置间距离，过15分钟再观察记录

③连续重复步骤②1、图中处于光补偿点的是________2、E点的含义______________________C光合作用产生的O2被呼吸作用消耗到和实验开始时O2量相同1、曲线的各点含义及形成原因分析a点：温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少；b点：太阳出来，开始进行光合作用；bc段：光合作用小于呼吸作用；c点：光合作用等于呼吸作用；ce段：光合作用大于呼吸作用；d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象；e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用；ef段：光合作用小于呼吸作用；fg段；太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。2．有关有机物情况的分析(见图2)(1)积累有机物时间段：ce段；(2)制造有机物时间段：bf段；(3)消耗有机物时间段：og段；(4)一天中有机物积累最多的时间点：e点；(5)一昼夜有机物的积累量表示：SP－SM－SN。3．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图(见图3)(1)如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加；(2)如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；(3)如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；(4)CO2含量最高点为c点，CO2含量最低点为e点。4．在相对密闭的环境下，一昼夜O2含量的变化曲线图5．用线粒体和叶绿体表示两者关系6．植物叶片细胞内三碳化合物含量变化曲线图(见图7)AB时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP和NADPH，三碳化合物不能被还原，含量较高。BC时间段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐增加，三碳化合物不断被还原，含量逐渐降低。CD时间段：由于发生“午休”现象，部分气孔关闭，CO2进入减少，三碳化合物合成减少，含量最低。DE时间段：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，三碳化合物合成增加，含量增加。EF时间段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐减少，三碳化合物被还消耗的越来越少，含量逐渐增加。FG时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP和NADPH，三碳化合物不能被还原，含量较高。7．植物叶片细胞内五碳化合物含量变化曲线图(见图8)三、光合作用与呼吸作用的实验下面的装置，可以用做哪些实验探究？53探究细胞的呼吸方式※、下图是探究酵母菌的呼吸类型实验装置NaOH溶液酵母菌培养液甲清水酵母菌培养液乙序号装置中红色液滴的移动现象装置甲装置乙１２３结论只进行有氧呼吸只进行无氧呼吸有氧呼吸、无氧呼吸都进行不移动不移动向左移向左移向右移向右移思考:如果将酵母菌改为乳酸菌,怎样才说明它只进行无氧呼吸?54探究酵母菌的细胞呼吸方式※、下图是探究酵母菌的呼吸类型实验装置NaOH溶液酵母菌培养液甲清水酵母菌培养液乙序号装置中红色液滴的移动现象装置甲装置乙１２３结论只进行有氧呼吸只进行无氧呼吸有氧呼吸、无氧呼吸都进行不移动不移动向左移向左移向右移向右移思考2:如果甲向左移距离为a,乙向右移距离为b,怎样计算呼吸熵?55探究酵母菌的细胞呼吸方式※、下图是探究酵母菌的呼吸类型实验装置NaOH溶液酵母菌培养液甲清水酵母菌培养液乙思考2:如果甲向左移距离为a,乙向右移距离为b,怎样计算呼吸商?追问：①a代表

值；b代表

值．②为使测得的a、b值更精确，还应再设置一对照装置。应怎样设置？设置的目的是什么？③若要测定已长出一片真叶幼苗的呼吸商，则应将该装置置于何种条件下？为什么？消耗氧的体积消耗氧与释放二氧化碳的体积之差56?活塞着色液刻度管橡皮塞无色玻璃容器烧杯绿色植株NaHCO3缓冲液装置１思考：１．NaHCO3缓冲液的作用？２．着色液的移动方向，移动数值代表什么？３．怎样排除物理误差？持续提供CO2,保持空间CO2浓度相对稳定．植株光合作用O2的释放量与呼吸作用O2的消耗量的差值.?活塞着色液刻度管橡皮塞无色玻璃容器烧杯死植株装置２NaHCO3缓冲液1.气体体积变化法——测光合作用O2产生2.“半叶法”——测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质的积累数3.黑白瓶法——测溶氧量的变化4.小叶片上浮法——定性比较光合作用强度的大小测定光合速率的方法采用“半叶法”对叶片的光合作用强度进行测定，其原理是，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不作处理，并用适当方法阻止两部分的物质转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/dm2h。①、请设计一张表格用于记录实验数据（假设实验选定3片叶）。②、若M=MB－MA，则M表示___________。2、半叶法：测定有机物的生产量叶片编号MBMA123M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成有机物总量平均值在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x)／6g·cm-2·h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(

)

A．下午4时后将整个实验装置遮光3小时

B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时C．下午4时后在阳光下照射1小时

D．晚上8时后在无光下放置3小时（3y一2z—x)／6=（y一x）/6+（y一z）/M，计算出M=3小时，AA．光合作用产生的氧气