高考二轮复习资料-细胞代谢(43张PPT)

1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。3.光合作用的基本过程(Ⅱ)。4.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。5.细胞呼吸(Ⅱ)。专题二

细胞代谢聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系

影响光合作用和细胞呼吸的因素及相关计算

光合作用与细胞呼吸的实验探究

聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP1.酶的概念关系图(1)本质——绝大多数酶是

，少数酶是

，合成的原料有

或

，合成的场所主要是

或

。(2)来源——凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶，不能来自食物。(3)作用——催化是其唯一功能，不具有调节作用，也不能作为能源和组成物质。(4)场所——酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。(5)活性——低温只抑制酶的活性，不破坏酶的结构，但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。(6)机理——酶是降低了反应的活化能，无机催化剂也可以降低反应的活化能而加热是使分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。(7)化学反应的平衡点——平衡点的大小只能由底物的量来决定

而酶只是提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间(8)化学反应前后的性质和数量——反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。(9)酶促反应速率和酶活性——二者不完全等同，温度和pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；底物浓度和酶浓度不改变酶的活性，是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率。(10)催化作用和高效性的机理——

催化作用是与没有催化剂对照，酶能够降低化学反应的活化能；

高效性是与无机催化剂对照，酶能够显著降低化学反应的活化能。2.酶的3类曲线(1)酶的作用原理酶能降低化学反应的活化能①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是

段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是

段。③酶降低的活化能是

段。(2)酶的作用特性①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明

，而与不加催化剂的曲线比较说明

。②图2中两曲线比较说明

。(3)酶促反应速率的影响因素①温度和pH从图丙和图丁可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。②底物浓度和酶浓度图甲中OP段的限制因素是

，而P点之后的限制因素是

；图乙对反应底物的要求是底物足量。3.与酶相关实验设计的易错点(1)验证酶的专一性，若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶溶液，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶，因为底物过氧化氢在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂。4.ATP的结构(1)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的；从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看，二者的转化并不可逆。(2)ATP不等同于能量：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，简写为A—P～P～P，是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。(3)细胞内ATP含量很少，只是转化非常迅速及时，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，这是生物界的共性。5.能量转换过程和ATP的产生与消耗场所生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等(1)图甲表示ATP产生速率与O2供给量的关系①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。③BC段表示O2供给量超过一定值后，ATP的产生速率不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)图乙可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关。6.ATP产生速率与O2供给量的关系分析1.如图中曲线a、b、c分别代表不使用催化剂、使用无机催化剂、最适条件下使用酶催化的化学反应过程曲线，据图分析，下列叙述错误的是A.ΔE代表酶为化学反应降低的活化能B.比较a、c两条曲线，可以得出酶具有高效性的结论C.E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能D.高温、过酸和过碱条件下，c曲线的最高点都会上移√2.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，请判断下列说法正确的是A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应C.放能反应一般伴随着ADP合成，吸能反应一般伴随着ATP合成D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通√3.酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。研究发现精氨酸能降低酶G的活性。请设计实验探究精氨酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出实验思路并预期实验结果及结论。（1）实验思路：

在酶G量一定且底物浓度合适，并使酶活性充分发挥的反应体系中加入精氨酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化

（2）预期实验结果及结论：若酶促反应速率能恢复，则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明精氨酸降低酶活性的作用方式属于模型B

光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系1.光合作用与有氧呼吸过程中[[H]和ATP的来源和去向归纳项目光合作用有氧呼吸[H]来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向主要用于C3还原供能用于各项生命活动(绿色植物C3的还原除外)2.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系(4)1.(2017·海南，10)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气B.若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生C.若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量√2.丙酮酸进入线粒体的过程如图所示，孔蛋白为亲水通道，分子量较小的物质可自由通过。丙酮酸通过内膜时，所需的能量不是直接来源于

ATP。下列说法错误的是A.H＋顺浓度梯度进入线粒体基质B.线粒体内膜上既有载体蛋白也有酶C.孔蛋白对物质进出具有选择性D.丙酮酸进入线粒体的过程不受O2

浓度的影响√3.如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解，据图判断下列说法错误的是A.A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率B.B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率C.黑暗中，A、C的量为零D.叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示√4、多肉植物生长于热带干旱地区，经长期进化，发展出特殊的固定二氧化碳的方式——景天酸代谢途径(如图)。下列说法不正确的是A.晚上气孔开放，CO2被PEP固定为OAA再被还原成苹果酸储存到液泡中B.白天这些多肉植物通过光反应可生成[H]和ATPC.白天气孔关闭，暗反应固定的CO2均来自细胞质基质中的苹果酸直接脱羧D.采用景天酸代谢途径可防止仙人掌等多肉植物在白天大量散失水分√5.如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变分析正确的是A.突然停止光照B.突然增加CO2浓度C.降低环境温度D.增加光照强度√12345676、下图中T0～T1段曲线表示的是适宜条件下生长的小球藻叶绿体([[H]]、ADP、C3或C5)中某两种化合物的相对含量变化，T1～T3段曲线则表示改变其生长条件后两种化合物的相对含量变化。①若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是_______。②若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是__________。C5、[H]]ADP、C37.研究小组将某绿色植物置于一密闭玻璃容器内，在适宜条件下，经黑暗和光照处理，测量容器内氧气量的变化，结果如下图所示。光照处理后，除容器内氧气外，细胞内其他物质含量也会发生变化。与B点相比较，C点叶肉细胞内C3物质的合成速率_____(填“上升”“下降”或“不变”)，判断的理由是_____________________________________________________________________________。随光照时间延长，到达C点以后，容器内的氧气总量将不再发生变化，其原因是_________________________________________。1234567下降随着光合作用的进行，密闭容器内二氧化碳的量逐渐减少，光合作用速率逐渐降低此时植物的光合作用速率等于呼吸作用速率(3)下图甲表示小球藻的某生理过程，科学家向小球藻培养液中通入放射性14CO2，在不同条件下连续测量小球藻细胞中14C标记的图甲中三种化合物的相对量，其变化曲线如图乙所示。曲线A有两次上升过程，参照图甲分析原因分别是：________________________________________________________________________________________________________________。1234567光照条件下，小球藻吸收培养液中的14CO2并逐渐合成14C3，使其上升；突然停止光照，14C3不能继续被还原，使其再次上升

影响光合作用和细胞呼吸的因素及相关计算1.光合作用3类影响因素(1)光照强度①图中A点代表的为细胞呼吸强度，B点的代谢特点为植物的光合速率等于细胞呼吸速率，此时的光照强度为光补偿点，C点是达到最大光合速率的最小光照强度，为光饱和点。D点是光合速率最大点②若右图是在光合作用的最适温度25℃条件下测得绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸最适温度30℃，再测得数据绘制曲线，则图中A点下移，B点右移，C点左移，D点左下移；若植物缺少镁，则A点不动，B点右移，C点左移，D点左下移。③若右图是阳生植物的相关曲线，则阴生植物的曲线中B点左移，C点左移，D点左下移。④图中D点之前的主要限制因素为光照强度；而D点之后的限制因素：外因有温度、CO2的供应量等，内因有色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等。(2)CO2浓度①图乙中A点的代谢特点为植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点，而图甲中D点的二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度，从D点才开始启动光合作用。②图乙中B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度等；内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。(3)多因子影响曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。2.氧气浓度与细胞呼吸相关两类曲线(1)图甲中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸，氧气浓度大于0小于10%时两种呼吸类型均有，大于等于10%时只进行有氧呼吸；图甲中AB(无氧呼吸CO2释放量)＝BC(有氧呼吸CO2释放量或O2吸收量)，但是氧浓度为C点时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。图甲中R点时，细胞呼吸释放出的CO2总量最小，由此可知，在储藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低氧而非无氧。

(2)图乙中从c点开始是只进行有氧呼吸，并且c点以后随着氧气浓度在一定范围内的增大，有氧呼吸还会加强。另外，图乙中a点、b点、c点的有氧呼吸强度逐步增强，而无氧呼吸强度逐步减弱，c时降为0。3.自然环境中植物一昼夜气体变化曲线①a点：夜温降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。②开始进行光合作用的是b点；结束光合作用的是m点。③光合速率与呼吸速率相等的是c、h点，有机物积累量最大的是h点。④de段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收量减少，fh段下降的原因是光照强度减弱。4.密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线①光合速率等于呼吸速率的点是C、E。②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。③若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不生长。1.某科研人员研究温度对甲、乙两种植物净光合作用的影响，得到实验结果如图。据图推测合理的是A.甲植物和乙植物在30℃时，光合作用生成的有机物相等B.温度长时间保持在45℃时，甲植物和乙植物都可以正常生长C.50℃之前，限制乙植物净光合速率的主要外界条件是CO2浓度D.若将甲、乙植物同置于凉爽地带，则受影响较大的是甲植物√123456789101112132.在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系如图所示，下列说法正确的是A.CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用B.CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等C.适当增加光照强度，c点将右移D.限制P点CO2净吸收速率的环境因素是温度和光照强度√123456789101112133.科研人员分别在25℃和42℃培养条件下(其他条件适宜)，测得某植物的部分数据如图所示。已知该植物生长的适宜温度条件是25～35℃。若将培养温度由25℃快速提升至42℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显_____(填“上升”或“下降”)，这一变化的主要原因是__________________________________________。上升光合作用减弱，叶肉细胞对CO2的利用速率降低123456789101112134、若下图表示甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势，则甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是______，判断的依据是_____________________________________________________________________________________________________________________________________；若下图表示某种树木树冠的上、下层两种叶片的净光合速率随光照强度的变化趋势，由图可知，甲叶片是树冠______(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据______________________________________________________。甲植物光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙植物大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙植物大上层甲叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度高于乙叶片123456789101112135、甲、乙两种植物在温度适宜的情况下，环境中CO2浓度对光合速率的影响如图所示。在光照强度、温度等其他条件适宜的情况下，将上述两种植物幼苗置于同一密闭的容器中，一段时间内，生长首先受影响的植物是__________。该密闭容器中CO2浓度的变化趋势是______________________________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。甲植物降低至一定水平时保持相对稳定适宜的条件下，密闭容器内植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，CO2浓度降低至一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，这时装置内CO2浓度就保持相对稳定123456789101112136、某科研小组研究了不同温度条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图所示曲线。由图可知，与28℃时相比，温度为15℃时，增加CO2浓度对提高净光合速率的效果不显著，原因是__________________。当CO2浓度为300μmol·mol－1时，28℃条件下银杏净光合速率明显低于20℃和15℃条件下的银杏净光合速率，原因主要是________________________________________________________________________________。温度低，酶活性低这种条件下，光合作用受CO2浓度的限制，而银杏的细胞呼吸强度又比20℃和15℃时强12345678910111213

光合作用与细胞呼吸的实验探究1.细胞呼吸类型判定(1)根据反应物、产物来判断：若消耗O2，则一定包含有氧呼吸；若产物有水，则一定包含有氧呼吸；若产物中有酒精或乳酸，则一定包含无氧呼吸；若产物有CO2，则要分情况讨论。(2)根据反应中物质的量的关系来判断①无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。②不消耗O2，但产生CO2，细胞一定进行了产生酒精的无氧呼吸。③当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞一定进行了有氧呼吸。④当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸⑤当CO2释放量小于O2消耗量时，细胞进行以脂质为底物的细胞呼吸2.细胞呼吸类型的探究方法(1)控制氧气(2)液滴移动法3.测定植物的光合速率：(1)该装置置于黑暗条件下，单位时间内液滴向左移动的距离(n)表示该植物的呼吸速率。装置置于适宜的光照强度下，单位时间内液滴向右移动的距离(m)表示该植物的净光合速率，综上所述，该植物真正(总)光合速率等于上述两个测定的液滴移动距离值之和：m＋n。(2)叶圆片上浮法：利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，使叶片下沉于水中。在光合