第5章细胞的能量供应和利用（知识清单）高一生物上学期期末考点大串讲（人教版2019必修1）

第五章细胞的能量供应和利用知识清单细胞的细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶1．细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，它是细胞生命活动的基础，其进行的主要场所是细胞质。(P76)2．实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，因自变量改变而变化的变量叫作因变量。除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。(P78“科学方法”)3．除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致并将结果进行比较的实验叫作对照实验，它一般要设置对照组和实验组，如果实验中对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。(P78“科学方法”)4．分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。(P78)5．酶在细胞代谢中的作用是降低活化能。酶既没有为反应提供能量，反应前后酶的性质也没有改变。无机催化剂也能降低活化能，但没有酶的显著。加热的作用不是降低活化能，是使反应分子得到能量，从常态转变为容易反应的活跃状态。(如图)(P78)6．1926年，美国科学家萨姆纳利用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出了脲酶的结晶，然后又用多种方法证明脲酶是蛋白质。(P79“思考·讨论”)7．20世纪80年代，美国科学家切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。(P80“思考·讨论”)8．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶的化学本质是蛋白质或RNA，其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。(P81)9．酶有如下的特性：高效性、专一性和酶的作用条件较温和。(P81)10．无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。(P81)11．细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。(P82“探究·实践”)12．建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。(P82“探究·实践”)13．过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。(P84)14．果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。(P85“科学·技术·社会”)第2节细胞的能量“货币”ATP1．生物生命活动的能量最终来源是太阳能，主要能源物质是糖类，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。(P86)2．ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由一分子的腺嘌呤和一分子核糖组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，A—P可代表腺嘌呤核糖核苷酸。(注：ATP初步水解得ADP(A－P～P)和磷酸；继续水解得AMP(A－P)和磷酸；彻底水解得核糖、腺嘌呤和磷酸。水解的程度与酶的种类相关)(P86)3．对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，产生ATP的生理过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体；对于绿色植物来说，产生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(P87)4．ATP在细胞中含量少，转化迅速，含量处于动态平衡。(P87)5．细胞内的化学反应有些是需要吸收能量的，有些是释放能量的。吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。(P89)第3节细胞呼吸的原理和应用1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。(P90)2．CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。(P91“探究·实践”)3．检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。(P91“探究·实践”)4．对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。(P92“科学方法”)5．有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up11(酶),\s\do4())6CO2＋12H2O＋能量。（P92）6.阶段场所原料产物能量第一阶段细胞质基质葡萄糖丙酮酸、[H]少量能量第二阶段线粒体基质丙酮酸、水CO2、[H]少量能量第三阶段线粒体内膜[H]、O2水大量能量7.概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。（P93）8．在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。（P93“思考·讨论”）9．无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。（P94）10．无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。（P94）11．无氧呼吸的化学反应式可以概括为以下两种：C6H12O6eq\o(→,\s\up11(酶),\s\do4())2C3H6O3（乳酸）＋少量能量C6H12O6eq\o(→,\s\up11(酶),\s\do4())2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量P（94）12．破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。（P95“思考·讨论”）第4节光合作用与能量转化1．“绿叶中色素的提取和分离”实验（1）提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散的速度越快。（2）色素提取和分离实验中几种药品的作用：无水乙醇：提取色素；SiO2：使研磨更充分；CaCO3：防止色素被破坏。2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。（P99）3．光合作用的化学反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up11(光能),\s\do4(叶绿体))（CH2O）＋O2。（P102）4．叶绿体增大膜面积的方式：类囊体垛叠形成基粒。光合色素分布于类囊体薄膜上。（P100）5．色素的功能：吸收、传递、转化光能。6．光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原。7．将光反应和暗反应联系起来的物质是ATP和NADPH，光反应的产物是ATP、NADPH、O2。8．突然停止光照，相关物质的量变化情况为：NADPH、ATP下降、C3增加、C5下降。9．突然停止CO2，相关物质的量变化情况为：NADPH、ATP增加、C3下降、C5增加。10．总光合作用可用O2的产生量或CO2的消耗量（固定量）或光合作用制造的有机物量表示。净光合作用可用CO2的吸收量或O2的释放量或光合作用积累的有机物量表示。第1节降低化学反应活化能的酶易错点1：混淆有关酶的4个“不一定”精析：①酶在活细胞中产生，但不一定在细胞内发挥作用，既可在细胞内，也可在细胞外发挥催化作用。。②产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。③酶的化学本质不一定是蛋白质，少部分是RNA。因此，组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸。④酶不一定只催化一种化学反应，也可能催化一类化学反应。易错点2：酶在代谢中作用的4个易误点精析：①酶不改变反应的平衡点，不能提供能量，只降低反应的活化能，从而缩短反应达到平衡的时间。②酶在反应后并不失活，反应前后酶的化学性质和数量均保持不变。③酶是化合物，亦可以作为底物被其他酶催化分解。④酶不具调节功能，也并非能源物质。易错点3：酶促反应速率不等同于酶活性。精析：①酶促反应速率表示酶所催化反应的快慢,可用单位时间内产物的生成量或反应物的消耗量来表示(反应物的消耗量不易测得)。②酶活性也称酶活力,指酶催化特定化学反应的能力。酶活性的大小可用一定条件下酶催化某一化学反应的速率即酶促反应速率来表示,酶促反应速率越大,酶活性越高,反之酶活性越低。③酶促反应速率可受酶活性的影响,但也受酶浓度、底物浓度等的影响。底物充足、其他条件适宜：酶浓度与酶促反应速率呈正相关。酶浓度一定、其他条件适宜：随底物增加，酶促反应速率先加快后稳定。易错点4：酶作用不等同于酶特性。精析：酶的作用是通过降低化学反应活化能加快反应速率而起催化作用。酶的特性是和同样具有催化作用的无机催化剂相比，酶发挥催化作用时所表现的特殊性，即：高效性、专一性、作用条件较温和。易错点5：不明确相关因素对酶促反应速率的影响原因而出错。精析：①温度和pH：通过影响酶活性来影响酶促反应速率。②强酸、强碱和高温：都会破坏酶分子结构，使酶永久失活。③低温：只抑制酶活性，不破坏酶分子结构，温度适宜时，酶活性还会恢复。因此，温度和pH由低到高的变化过程中，酶的活性不一定增强。因为随温度由低到高变化,酶的活性先增强后减弱,温度过高时酶失活;低pH情况下可导致酶失活,因此随pH由低到高变化,酶活性不一定会增强。易错点6：酶的高效性、专一性探究实验中的误区精析：①探究酶的高效性时，对照组应用无机催化剂对照。②用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。易错点7：温度对酶活性的影响实验中的注意事项精析：①探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合，并且按一定的温度梯度多设几个实验组。②探究温度对酶活性的影响时，不适宜用H2O2作底物，因为H2O2遇热会分解。③探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，一般不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖。因为加入斐林试剂后需要水浴加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错误结论。④在实验设计或分析时，还应注意，由于低温不会破坏酶的空间结构，所以，低温只能降低酶的活性，不会引起酶变性失活。易错点8：pH对酶活性的影响实验中的注意事项精析：①必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。②不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。③不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。第2节细胞的能量“货币”ATP易错点1：对“ATP是一种高能磷酸化合物及ATP分子不稳定”的原因理解有误精析：ATP中四个负电荷相距很近且相互排斥，这是ATP不稳定的重要原因。ATP水解时，释放末端的磷酸基团会消弱相邻负电荷之间的互斥作用，同时脱下来的磷酸基团也更加稳定。这样ATP水解后的产物中所含有的能量（自由能）就比ATP低，这部分能量差就被释放出来。由于1molATP水解释放的能量较高，所以ATP是高能磷酸化合物。易错点2：混淆“ATP、DNA、RNA、核苷酸”结构中的“A”的含义精析：ATP结构中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。DNA结构中的“A”为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。RNA结构中的“A”为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。核糖核苷酸和脱氧核苷酸中的“A”为腺嘌呤。因此，ATP分子中的两个特殊化学键断裂后剩余的结构是腺嘌呤核糖核苷酸,这种物质是合成RNA的原料,不是合成DNA的原料,因为DNA分子中的五碳糖是脱氧核糖。易错点3：误认为ATP水解脱下来的磷酸基团全部形成Pi。精析：ATP水解脱下来的磷酸基团可能形成游离的磷酸（Pi），也可能转移给其他分子，如转移给蛋白质等分子使蛋白质等分子磷酸化。易错点4：误认为“细胞中所有需能量的生命活动只能由ATP直接提供能量；细胞中所有吸能反应都与ATP水解相联系；细胞中所有放能反应都与ATP合成相联系”精析：详见“回归教材4”易错点5：误认为“ATP为细胞供能依赖于细胞中ATP的绝对含量”精析：ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞中都是一样的。细胞供能并不是依赖于ATP的绝对含量，而是依赖于ATP和ADP相互转化的速率。ATP和ADP之间相互转化的速率越快，单位时间所能提供的能量就越多。易错点6：误认为“ATP是一种能量”精析：ATP不是能量,而是与能量有关的一种物质,不可等同于能量。它是一种高能磷酸化合物,需要水解才能释放能量。易错点7：混淆细胞内产生与消耗ATP的场所、生理过程精析：转化场所常见的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光反应产生AT，暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等消耗ATP线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等第3节细胞呼吸的原理和应用易错点1：没有从细胞呼吸的过程理解记忆细胞呼吸的场所而出错精析：线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，这意味着，有氧呼吸不全在线粒体进行，因此，可以描述为“真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体”。对于无线粒体的真核细胞（或生物）只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等。一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。易错点2：误认为线粒体可“彻底分解葡萄糖”精析：真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解——只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。易错点3：混淆有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路精析：①葡萄糖→丙酮酸→CO2、②H2O（反应物）→CO2、③O2→H2O。具体见下图箭头所示。易错点4：对细胞呼吸过程中ATP的来源及能量转化形式理解有误精析：在有氧呼吸过程中，每一阶段均会产生ATP，无氧呼吸过程ATP只产自第一阶段，第二阶段不产生。有氧呼吸过程中能量形式转化过程为：有机物中稳定的化学能转化为热能和ATP中活跃的化学能（常见错误描述有：①有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能、②有机物中稳定的化学能转化为ATP和热能）。无氧呼吸过程中能量形式转化过程为：有机物中稳定的化学能转化为热能、ATP中活跃的化学能、酒精或乳酸中的化学能（常见错误描述有：①有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能、②有机物中稳定的化学能转化为ATP和热能）。易错点5：不能从不同角度判断细胞呼吸类型而出错精析：易错点6：对细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所记忆错误精析：(1)水：以反应物参与有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质；生成于有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜。而无氧呼吸中不存在水的生成与消耗。(2)二氧化碳：在有氧呼吸的第二阶段、线粒体基质中产生，或者在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。动植物体内均可产生二氧化碳。(3)酒精或乳酸：在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。(4)葡萄糖：只以反应物的形式参与有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，场所为细胞质基质。(5)丙酮酸：作为中间产物，在有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段产生，场所为细胞质基质；丙酮酸以反应物可参与有氧呼吸第二阶段（场所为线粒体基质）和无氧呼吸第二阶段（场所为细胞质基质）。(6)氧气：只以反应物的形式参与有氧呼吸的第三阶段，场所为线粒体内膜。易错点7：对细胞呼吸有关反应式书写错误精析：细胞呼吸有关反应式书写常见错误有不写“能量”或将“能量”写成“ATP”，不写箭头上的“酶”，不写相关物质前的系数等。根据细胞呼吸过程，以葡萄糖为底物的细胞呼吸反应式有：①有氧呼吸:C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量。（“必修一”P92教材正文”）②无氧呼吸:C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋少量能量、C6H12O6eq\o(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。（“必修一”P93教材正文”）易错点8：误认为进行有氧呼吸时，O2的消耗量一定等于CO2的产生量精析：有氧呼吸最常利用的底物是葡萄糖，这意味着有氧呼吸的底物并非只有葡萄糖，例如，蛋白质、脂肪也可作有氧呼吸的底物（详见“回归教材4）。易错点9：不能全面分析细胞呼吸原理在生产生活实践中应用的原理、利弊而出错精析：以“中耕松土”为例，在生产实践中应用时应从对农作物生长、环境保护及生产成本等方面全面分析利弊（详见“回归教材7）。再如，储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同。蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下储存可保鲜。种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。第4节光合作用与能量转化易错点1：混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择精析：为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时各种色的光均可被作物吸收（尽管黄绿色吸收量较小），而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿光”利用率极低，从节省能源（节电、节省成本）角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。易错点2：误认为“用光照射叶绿体中提取的色素就能发生光反应”精析：叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，发生光反应除色素、光照之外，还需ADP、Pi、H2O、NADP＋、酶等。易错点3：误认为光反应中产生的ATP也可用于细胞各种生命活动精析：光合作用光反应中产生的ATP只被暗反应所利用，呼吸作用中产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。易错点4：误认为“暗反应阶段提供能量的只有ATP”精析：光反应阶段产生的ATP和NADPH都储存部分能量供暗反应阶段利用。易错点5：误认为暗反应阶段经CO2固定产生的C3分子全部转化为糖类精析：暗反应阶段经CO2固定产生的C3只有一些接受能量并被NADPH还原的C3转化为糖类。易错点6：不能根据光合作用过程分析C3分子数量和C5分子数量间关系而出错精析：光合作用暗反应阶段产生C3的是指三碳化合物—3磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物—核酮糖1，5二磷酸。叶绿体中C3的分子数量多于C5的分子数量，从光合作用的过程分析，其原因是：暗反应CO2固定时，每消耗1分子C5，产生2分子C3；C3还原时，每还原2分子C3产生1分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍。易错点7：混淆光合作用中元素去向而出错精析：根据光合作用过程，用同位素标记相关元素，其转移途径如下:易错点8：混淆NADPH和NADH，或误认为它们的化学本质为蛋白质精析：NADPH的名称为还原型辅酶Ⅱ，是光合作用光反应阶段产生的，NADH名称为还原型辅酶I，是细胞呼吸过程中产生的，细胞呼吸过程中产生的NADH可简写为[H]NADH和NADPH中指烟酰胺,A指腺嘌呤,D是二核苷酸,P是磷酸基团,因此它们的成分不是(填“是”或“不是”)蛋白质。易错点9：误认为“仅光反应制约暗反应，暗反应不制约光反应”精析：光反应为暗反应提供NADPH和ATP，故光反应停止，暗反应无法进行，然而光反应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反应停止（如停止掉CO2供应）时，光反应也将受制约。易错点10：误认为光合作用的产物只有葡萄糖或糖类精析：从光合作用过程来看，光合作用的产物为糖类和氧气，而不能只描述为葡萄糖或糖类。即使是糖类，也不仅仅是葡萄糖，还有淀粉、蔗糖等。易错点11：不能根据光合作用过程分析当外界条件发生变化时光合作用相关物质的变化精析：下图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原,当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化:以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量变化是一致的。具体分析时应以光合作用过程图（详见“回归教材9”）为基础，厘清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能准确作出判断。易错点12：误认“没有叶绿体的生物不能进行光合作用或不能制造有机物”精析：叶绿体是进行光合作用的场所，但并不是进行光合作用的必要场所：进行光合作用的细胞不一定含叶绿体，如蓝藻、光合细菌(只要有与光合作用有关的色素和酶,在条件适宜时即可进行光合作用)能进行光合作用，但没有叶绿体。另外，硝化细菌也没有叶绿体，但能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。易错点13：不能准确分析相关因素（如，光照