生物学业水平测试知识点

必修1分子与细胞

专题一组成细胞的分子

一、组成细胞的元素

1.大量元素和微量元素。

⑴大量元素：c、H、0、N、P、S、Ca、Mg等。

(2)微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、M。等。

点拨①大量元素与微量元素对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。

②C是生命的核心元素，生物大分子以碳链为基本骨架。

2.生物界与非生物界的统一性和差异性。

(1)统一性：组成细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。

(2)差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界中的大不相同。

二、组成细胞的化合物

L水。

⑴含量：活细胞中含量最多的化合物。

(2)存在形式和作用。

①自由水：细胞内良好的溶剂；参与生物化学反应；提供液体环境；运送营养物质和代谢废物。

②结合水：细胞结构的重要组成部分。

点拨

①自由水和结合水在一定条件下可以相互转化。

②自由水/结合水的比值越高，细胞的代谢越旺盛，抵抗不良环境的能力越弱。

2.无机盐。

⑴存在形式：大多数以离子的形式存在。

⑵作用：组成复杂的化合物，维持生命活动；维持酸碱平衡和渗透压平衡。

3.糖类。

⑴组成元素：C、H、。。

(2)种类及作用。

种类作用

五碳糖(核糖、脱氧核糖)核酸的组成成分

单糖

六碳糖(葡萄糖、果糖等)主要的能源物质

蔗糖、麦芽糖

二糖作为能量来源

乳糖

纤维素植物细胞壁的基本成分

淀粉植物细胞的储能物质

多糖

糖原动物细胞的储能物质

几丁质节肢动物外骨骼的重要成分

点拨

①并不是所有的糖类都是能源物质，如核糖、脱氧核糖不是生物体的能源物质。

②淀粉、纤维素、糖原的基本组成单位都是葡萄糖。

③还原糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖等；非还原糖：蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等。

4.脂质。

⑴组成元素：主要是C、H、0,有的还含有N、P。

⑵种类及作用。

种类元素常见种类作用

脂肪C、H、0/储能、保温、缓冲、减压

磷脂C、H、0、P、N/构成生物膜（细胞膜、液泡膜、线粒体膜等）的重要成分

胆固醇构成动物细胞膜的重要成分

维持生物第二性征，促进生殖器官发育及生殖细胞形

固醇C、H、0性激素

成

维生素D促进人和动物肠道对钙和磷的吸收

点拨

①糖类和脂质可以相互转化。

②同等质量的脂肪比糖类含有的能量更多，是因为脂肪中C、H元素含量高。

5.蛋白质。

⑴基本组成单位——氨基酸。

①组成元素：主要是C、H、0、No

R

NH2—C—COOH

②氨基酸结构通式H为

③结构特点：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（-Nd）和一个竣基（-COOH）,并且都有一个氨基和一

个竣基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）。各种氨基酸之间

的区别在于R基的不同。组成绝大多数生物体蛋白质的氨基酸有21种。

⑵肽链的形成——脱水缩合。

两个氨基酸脱水缩合形成二肽，连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。

由多个氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。

多肽通常呈链状结构，叫作肽链。

⑶蛋白质的结构及其多样性。

许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链

可盘曲、折叠形成更为复杂的空间结构。构成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序千变万化，多肽

链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构极其多样。

⑷蛋白质的功能（生命活动的主要承担者）。

①构成细胞和生物体的重要物质，即结构蛋白。

②催化作用：如绝大多数酶。

③调节作用，即传递信息：如胰岛素、生长激素。

④免疫作用：如免疫球蛋白（抗体）。

⑤运输作用：如红细胞中的血红蛋白。

点拨

①氨基酸的R基决定氨基酸的种类。

②氨基酸的脱水缩合发生在核糖体上。

③蛋白质结构的多样性决定功能的多样性。

④蛋白质是生命活动的主要承担者。

6.核酸。

⑴基本组成单位----核甘酸（8种）。

组成元素：C、H、。、N、Po

结构：含有一分子磷酸、一分子五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一分子含氮碱基（A、T、C、G、U5种）

⑵核酸的种类。

核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA。

⑶核酸的功能。

核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作

用。

点拨

①核酸的水解产物是核甘酸，彻底水解的产物有磷酸、五碳糖、碱基。

②在同种生物不同细胞中，DNA一般相同，RNA和蛋白质不完全相同。

③构成DNA的核甘酸有4种，构成RNA的核甘酸有4种。

7.探究•实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

⑴实验原理。

还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖等）可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀；脂肪可被苏丹1H染液染成橘黄色；

蛋白质与双缩胭试剂产生紫色反应。

⑵注意事项。

①还原糖鉴定材料宜选用富含还原糖、颜色浅的生物组织。

②斐林试剂必须现配现用，即将甲液与乙液等量混匀后使用；而双缩眼试剂使用时，应先加A液，再

加B液。

针对训练：

1.细胞中含量最多的化合物是（）。

A.蛋白质B.水C.脂质D.糖类

2.组成蛋白质和多糖的单体分别是（）。

A.氨基酸和核甘酸B.核甘酸和葡萄糖C.多肽和葡萄糖D.氨基酸和单糖

3.组成人体蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于（）。

A.R基不同B.竣基不同C.氨基不同D.组成元素不同

4.下列关于细胞中的化合物的叙述，正确的是（）。

A.细胞的各种化合物中，无机盐的含量很高B.脂肪、磷脂和固醇都属于脂质

C.乳糖、葡萄糖是动物细胞特有的糖类D.性激素、胰岛素的化学本质是蛋白质

5.关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验，下列叙述正确的是（）。

A.脂肪可以被苏丹W染液染成砖红色

B.西红柿汁是检测还原糖的理想材料

c.花生子叶薄片用苏丹in染液染色后，需洗去浮色才能看清着色的脂肪颗粒

D.用双缩服试剂检测牛奶中的蛋白质，需经水浴加热后才会产生紫色反应

6.无机盐是细胞中含量很少的无机物，其作用不包括（）。

A.维持细胞的酸碱平衡B.维持生物体的正常生命活动

C.携带遗传信息或提供能量D.构成细胞的某些重要化合物

7.脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。下列有关脂质功能的叙述中，错误的是

（）。

A.脂肪是细胞内良好的储能物质B.磷脂是构成细胞膜的重要成分

C.胆固醇在人体内参与血液中脂质的运输D.维生素D抑制人和动物肠道对钙和磷的吸收

8.蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。细胞中蛋白质种类繁多的原因不包括（）o

A.氨基酸之间的连接方式不同C.肽链盘曲、折叠的方式多种多样

B.组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同D.组成蛋白质的氨基酸种类和数目不同

9.下列有机化合物中，不是由许多单体连接成多聚体的是（）。

A.磷脂B.多糖C.核酸D.蛋白质

10.下列有关实验的叙述，错误的是（）o

A.用无水乙醇鉴定豆浆中的蛋白质

B.用斐林试剂鉴定梨汁中的还原糖

C.用苏丹III染液鉴定花生子叶中的脂肪

D.用甲紫溶液使洋葱根尖分生组织细胞中的染色体着色

专题二细胞的基本结构

一、走近细胞

1.细胞学说。

⑴一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成。

（2）细胞是一个相对独立的单位。

⑶新细胞可以由老细胞分裂产生。

2.生命系统的结构层次：细胞一组织一器官一系统（植物没有系统）f个体一种群一群落一生态系统一

生物圈。

3.细胞是生物体结构和功能的基本单位。除了病毒以外，所有生物都是由细胞构成的。细胞是基本的生

命系统。

4.细胞的分类：根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞。

⑴原核细胞：细胞较小，无核膜、核仁，没有成形的细胞核；遗传物质（一个环状DNA分子）集中的区

域称为拟核；没有染色体；只有核糖体一种细胞器。

⑵真核细胞：细胞较大，有核膜、核仁，有真正的细胞核；有一定数目的染色体（DNA与蛋白质结合而

成）；一般有多种细胞器。

点拨

①原核生物：由原核细胞构成的生物，如蓝细菌、细菌（包括硝化细菌、乳酸菌、大肠杆菌、肺炎链球

菌等）、放线菌、支原体等。

②真核生物：由真核细胞构成的生物，如动物（包括草履虫、变形虫等原生动物）、植物、真菌（酵母菌、

霉菌等）等。

③病毒没有细胞结构，其化学成分为DNA（或RNA）和蛋白质。

5.探究•实践：使用高倍显微镜观察几种细胞。

光学显微镜的操作步骤：对光一低倍物镜观察一移至视野中央一高倍物镜观察。

点拨使用高倍显微镜时，对焦只能调节细准焦螺旋；可调节遮光器、凹面镜，以增加视野亮度。

二、细胞的基本结构

1.细胞壁：植物细胞壁位于植物细胞的细胞膜外面，其主要成分为纤维素和果胶，对细胞起支持和保护

作用。

2.细胞膜。

⑴成分：主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。

（2）功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。

⑶生物膜的流动镶嵌模型。

磷脂双分子层是膜的基本支架，蛋白质在磷脂双分子层中的分布是不对称和不均匀的。

膜结构具有流动性。构成膜的结构成分不是静止的。生物膜是由流动的磷脂双分子层与镶嵌着的球蛋

白按二维排列组成的。

⑷细胞膜的结构特点：具有流动性。

⑸细胞膜的功能特点：具有选择透过性。

点拨①构成生物膜的脂质中磷脂最丰富；功能越复杂的生物膜，其上的蛋白质种类和数量越多。②

细胞间信息交流的方式多种多样，例如激素的调节，精子和卵细胞的识别，植物细胞之间通过胞间连

丝相互连接。③细胞膜外的糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。

3.细胞质（含有细胞质基质和细胞器）。

⑴线粒体。

线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约95%

来自线粒体。

（2）叶绿体。

叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。

⑶内质网。

内质网是由单层膜连接而成的网状结构，是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。

⑷核糖体。

核糖体是“生产蛋白质的机器”，有的附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中。

⑸高尔基体。

高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。植物细胞中的

高尔基体在植物细胞有丝分裂过程中，与细胞壁的形成有关。

⑹液泡。

成熟的植物细胞都有液泡。液泡内有细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质，可以调

节细胞内的环境。充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。

⑺中心体。

动物细胞的中心体与有丝分裂有关。

⑻溶酶体。

溶酶体是具有单层膜结构的细胞器，含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入

细胞的病毒或细菌，是细胞的“消化车间”。

点拨①植物细胞特有的细胞器有叶绿体、液泡。②中心体分布在动物与低等植物细胞中。③细胞质

中有由蛋白质纤维组成的细胞骨架，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞的运动、

分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。④分离细胞器的方法差速离心

法。

（9）探究•实践：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。

①实验原理：高等绿色植物的叶绿体存在于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形，可以在高倍显微

镜下观察它的形态和分布。活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质

基质中的叶绿体的运动作为标志。

②注意事项：临时装片中的叶片要保持有水状态。显微镜的光线要调节得相对暗淡些。

4.细胞核。

⑴结构：主要有核膜、核仁、染色质。

⑵功能：遗传信息库，细胞代谢和遗传的控制中心。

5.生物膜系统。

⑴细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统，它们在结构和功能上紧密联系、相互协调。

（2）功能：维持细胞内部环境的相对稳定；许多重要化学反应的位点；把各种细胞器分隔开，提高生命

活动的效率。

点拨分泌蛋白（消化酶、抗体等）的合成需要四种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。合

成和分泌过程：核糖体（合成肽链）一内质网（加工成具有一定空间结构的蛋白质）一高尔基体（进一步修饰

加工）一囊泡f细胞膜f细胞外。

6.探究•实践：尝试制作真核细胞的三维结构模型。

⑴实验原理：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。本活动运

用建构物理模型的方法，以实物的形式直观地表达对真核细胞三维结构的认识。

（2）注意事项：建构真核细胞模型时，要注意细胞与细胞器之间以及不同细胞器之间的大小比例，以及

相应的空间位置。

针对训练：

1.德国科学家施来登和施旺于19世纪建立的细胞学说，揭示了细胞和生物体结构的（）。

A.统一性B.多样性C.差异性D.复杂性

2.下列生物中，由原核细胞构成的是（）。

A.番茄B发菜C.水绵D.青蛙

3.下列关于细胞结构与功能的叙述，错误的是（）。

A.活细胞不一定都具有成形的细胞核B.蓝细菌细胞中含有与有氧呼吸相关的酶

C.丙酮酸能在线粒体内彻底氧化分解D.离体的叶绿体不能完成光合作用

4.下列不属于细胞核功能的是（）。

A.遗传物质贮存和复制的场所B.控制生物遗传的中心

C.控制细胞代谢活动的中心D.细胞物质代谢和能量代谢的主要场所

5.下列关于细菌的叙述中，错误的是（

A.其有细胞壁B.其有DNA分子C.其核物质外没有核膜包被D.其细胞质内没有核糖体

6.具有双层膜、能进行能量转化的细胞器是（）。

A.线粒体和叶绿体B.线粒体和内质网C.叶绿体和核糖体D.高尔基体和中心体

7.蝌蚪进行变态发育时，尾部逐渐消失，与此变化有直接关系的细胞器是（）。

A.内质网B.核糖体C.溶酶体D.高尔基体

8.科学家发现在南极冰下湖泊中仍有细菌生长良好。该类细菌不具有的结构是（）

A.细胞膜B.细胞质C.核糖体D.核膜

9.线粒体的主要功能是合成（）。

A.ATPB.葡萄糖C.02D.ADP

10.细胞核中行使遗传功能的主要结构是（）。

A.核膜及核孔B.球状的核仁C.丝状的染色质D.染色体中的蛋白质

专题三细胞的物质输入和输出

一、水进出细胞的原理

1.原理：渗透作用。

2.条件：①具有半透膜；②膜两侧的溶液具有浓度差。

点拨①红细胞吸水和失水的现象、植物细胞质壁分离及其复原的实验，说明细胞可以通过渗透作用

吸水或失水。②动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。③生物膜是一种选择透

过性膜，是严格的半透膜。

二、动物细胞的吸水与失水

当外界溶液溶质的浓度小于细胞质的浓度时，细胞吸水膨胀；当外界溶液溶质的浓度大于细胞质的浓

度时，细胞失水皱缩；当外界溶液溶质的浓度等于细胞质的浓度时，水分进出细胞处于动态平衡。

三、植物细胞的吸水与失水

1.细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。

2.原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。

3.当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞失水，细胞发生质壁分离；当外界溶液的浓度小于细胞

液的浓度时，细胞吸水，细胞发生质壁分离的复原；当外界溶液的浓度等于细胞液的浓度时，水分进

出细胞处于动态平衡。

4.质壁分离产生的条件：①具有大液泡；②具有细胞壁；③外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。

5.质壁分离产生的原因。

⑴内因：原生质层具有选择透过性，原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

⑵外因：外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。

6.探究•实践：探究植物细胞的吸水和失水。

⑴实验原理：植物细胞发生质壁分离现象是由于渗透失水造成的，而发生质壁分离复原现象则是由于

渗透吸水造成的。

外界溶液中央液泡大小原生质层的位置细胞大小.

蔗糖溶液变小脱离细胞壁基本不变

清水逐渐恢复原来大小恢复原位基本不变

(2)注意事项：所选材料为高等植物细胞，应具有中央液泡，且具有明显的标记物(如洋葱鳞片叶细胞的

中央液泡中含有紫色色素，或黑藻的细胞质中富含叶绿体)。质壁分离和复原现象是活细胞才能发

生的生理现象。

四、物质跨膜运输的方式

1.被动运输。

是否需要是否消耗

运输方式运输方向图例模型举例

转运蛋白能量

i第的肉

。2、C02>

高浓度•••甘油、乙

♦•••

自由扩散1不需要不消耗•••一皂・醇、苯等

•••

低浓度■小分子进

!A浓度差出细胞

细胞原水和离子

借助通道

•••%

高浓度••二:蛋白的运

•••

协助扩散需要不消耗■1输，一些

••*

低浓度小分子有

浓度差

机物的运

输

点拨①镶嵌在细胞膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物实现跨膜运输，这

些蛋白质即为转运蛋白。②转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白在转运物质时会发

生构象改变，分子与离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合。

2.主动运输。

是否需要是否消

运输方式运输方向图例模型举例

转运蛋白耗能量

细胞腹小肠吸收

低浓度

葡萄糖，

主动运输1需要消耗

:•轮藻吸收

高浓度1

0K+

时间

点拨①影响主动运输的因素有载体蛋白、能量。②载体蛋白具有特异性；载体蛋白具有饱和现象。

③主动运输消耗的能量来自细胞呼吸。④细胞膜具有选择透过性。

3.胞吞和胞吐。

⑴胞吞：大分子与附着在细胞膜表面的蛋白质结合，引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子，

然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进人细胞内部，这种现象叫胞吞。例如：变形虫摄取水中

的有机颗粒。

⑵胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大

分子排出细胞，这种现象叫胞吐。例如：消化腺细胞分泌消化酶。

⑶结构基础：细胞膜的流动性。

点拨物质跨膜运输过程中，胞吞、胞吐需要消耗细胞呼吸所释放的能量。

针对训练：

1.下列关于质壁分离和质壁分离复原实验的叙述中，正确的是（）。

A.用高浓度的NaCI溶液不能引起细胞发生质壁分离

B.在发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强

C.洋葱根尖分生区细胞也是观察质壁分离现象的理想材料

D.当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常的生理功能

2.质壁分离和复原不能证实（）

A.原生质层具有进择透过性B.细胞处于生活状态或已死亡

C.细胞液和周围溶液浓度的关系D.溶质分子进出细胞的方式

3.海带富含碘，细胞逆浓度梯度消耗能量从海水中吸收碘离子的方式属于（）o

A.协助扩散B.胞吞C.主动运输D.自由扩散

4.乌贼体内巨大的神经细胞能像红细胞一样不断吸收K\科学家做过实验:用一种有毒物质使神经细胞中毒,

其泵入K+的功能就会消失;如果注入某种物质，神经细胞又能够恢复不断吸收K+的功能，一直到这种物质消

耗完。科学家注入的物质是（）。

A.ATPB.蛋白质类物质C.糖类D.水

9.下图中①~④代表物质跨膜运输方式。研究表明，许多情况下，水分子是借助细胞膜上的水通道蛋白以协

助扩散方式进出细胞的。这种方式是图中的（）。

A.①B.②C.③D.@

专题四细胞的能量供应和利用

一、降低化学反应活化能的酶

（一）酶的作用和本质

1.酶在细胞代谢中的作用：降低化学反应的活化能，保证细胞代谢快速有序地进行。

⑴细胞代谢：细胞内每时每刻进行着许多化学反应。

（2）活化能：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。

2.探究•实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解。

⑴实验原理：FeCb溶液中的Fe3+和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都可影响过氧化氢分解为水和氧气的速

率。

⑵科学方法：控制变量和对照实验。

①“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，加热、加入FeCb溶液、加入肝脏研磨液是人为控制

的对过氧化氢溶液的不同处理方式，属于自变量；导致不同试管中的过氧化氢出现不同的分解速率属

于因变量；实验中过氧化氢溶液的浓度、反应时间等是会对实验结果产生影响的无关变量，无关变量

应控制相同且适宜。

②对照实验是指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。

1号试管未作任何处理，叫作空白对照。

2号试管与1号试管构成对照实验，实验结果说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；

3号试管与1号试管构成对照实验，实验结果说明FeCb溶液中的Fe3+具有催化作用，能提高过氧化氢

分解的速率；

4号试管与1号试管构成对照实验，实验结果说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶具有催化作用，能提高过

氧化氢分解的速率。

4号试管与3号试管构成对照实验（对比实验），实验结果说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。

点拨酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要，因为细胞内每时每刻都在高效地进行着成千上万

种化学反应，而生物体内的细胞处于常温、常压状态下，只有酶能够满足这样的要求。

3.酶的化学本质。

⑴酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

点拨①酶的来源：由活细胞产生，但可以在活细胞内或细胞外发挥作用。②酶的成分：绝大多数酶是

蛋白质，少数酶是RNA,因此酶的合成原料不一定都是氨基酸（少数酶的合成原料是核糖核甘酸）。③酶

的催化特性:催化反应前后，酶的性质和数量没有变化;与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作

用更显著，催化效率更高。

（2）关于酶本质的探索。

①毕希纳用酵母菌活细胞与酵母菌细胞提取液对葡萄糖进行发酵实验（对比实验），证明活酵母菌细胞和

酵母菌细胞中的物质都能引起发酵，结束了法国微生物学家巴斯德与德国化学家李比希对酵母菌发酵

机理的争论。

②科学家证实大多数酶是蛋白质，也有少数RNA具有生物催化功能。

（二）酶的特性

1.高效性：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

2.专一性。

⑴含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

⑵探究•实践：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。

①实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，但在酶的催化作用下

都可以水解成还原糖。淀粉酶可以催化淀粉水解成还原糖，但不能催化蔗糖水解。

②注意事项：碘液无法检测蔗糖是否水解，因此本实验不可用碘液作为检测试剂。

3.作用条件较温和。

⑴含义：与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。

点拨催化作用需要适宜的温度、pH等条件。温度和pH

偏高或偏低，酶的活性都会明显降低；过酸、过碱或温度1V]

过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。o℃/\I\

左右时，酶的活性很低，但不会破坏酶的空间结构，在适|\|JI

宜的'温度下酶的活性会升高。酶的活性受温度和PH的影°[沐W

响如图所示。

⑵探究•实践：影响酶活性的条件。

实验原理：酶活性是指酶催化特定化学反应的能力，酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应

的速率表示。酶的催化功能与其独特的空间结构密不可分。当环境中含有影响或破坏其空间结构的因

素时（如高温、强酸或强碱等），酶的活性就会受到影响甚至失活。

点拨

①探究温度对酶活性的影响，可用淀粉酶作实验材料，自变量是温度，因变量是酶的活性，因变量的

观测指标是淀粉的水解情况，用碘液作检测试剂（不用斐林试剂，原因是使用斐林试剂需要加热且实验

步骤较为繁琐）。不用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，原因是过氧化氢在不同温度下的分解速率

不同，温度越高，过氧化氢分解得越快，故无法判断过氧化氢分解速率的变化究竟是温度改变对过氧

化氢的直接作用还是温度改变影响过氧化氢酶活性所致。

②探究pH对酶活性的影响，可用过氧化氢酶作实验材料，自变量是pH,因变量是酶的活性，因变量

的观测指标是氧气的释放情况。不用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，原因是实验时加入的酸和碱会促

进淀粉水解，无法判断淀粉分解速率的变化究竟是酸碱对淀粉的直接作用还是pH改变影响淀粉酶活性

所致。

二、细胞的能量“货币”

1.ATP（腺甘三磷酸）是一种高能磷酸化合物。结构简式：A—P〜P〜P。

ATPJ±ADP+Pi+能量

2.ATP与ADP的相互转化：酶

点拨

①ATP与ADP相互转化反应式中的物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同。

②ATP普遍存在于生物体的细胞内，它的水解与合成伴随着能量的释放与贮存，是生物体进行各项生命

活动的直接能源物质（即细胞的能量“货币”

③细胞和生物体进行各项生命活动的主要能源物质是糖类，生物体内重要储能物质是脂肪，动物细胞

内的主要储能物质是糖原，植物细胞内的主要储能物质是淀粉，能量的最终来源是太阳能。

三、细胞呼吸的原理和应用

1.细胞呼吸的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。

点拨呼吸与呼吸作用的含义不同。

呼吸通常指通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。

呼吸作用在细胞内进行，也叫细胞呼吸，是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳

或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。

2.探究.实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式。

⑴实验原理：

①酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存，便于用来研究细胞呼吸的不同方式。

②C02能使澄清石灰水变混浊，也能使浪麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。比较相同时间内石灰水混

浊程度的高低或澳麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，可以检测酵母菌培养液中C02的产生情况。

③橙色的重辂酸钾溶液在酸性条件下能与酒精发生化学反应，变成灰绿色，但由于葡萄糖也能与酸性

重铅酸钾反应发生颜色变化，因此检测酵母菌培养液中是否有酒精产生时，需将酵母菌的培养时间适

当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。

⑵实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产

生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。

⑶科学方法：对比实验。

对比试验是设置两个或两个以上的实验组，通过对实验结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象

的影响。对比实验是对照实验的一种特殊形式，也称为相互对照实验。对比试验一般没有空白对照，

并且设置的每个实验组的结果都是事先未知的。

3.细胞呼吸的方式。

⑴有氧呼吸。

①概念：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。

②有氧呼吸的过程和特点。

阶段场所反应物（底物）生成物（产物）释放的能量

葡萄糖（不需要

第一阶段细胞质基质丙酮酸+[H]少量

氧）

第二阶段线粒体基质

丙酮酸+H2。C02+[H]少量

第三阶段线粒体内膜HO大量

[H]+O22

细胞质基质和葡萄糖+02+2870kJ/mol

全过程CO2+H2O

线粒体（其中977.28kJ储存在ATP中）

H2O

③有氧呼吸的总反应式：C6H12O6+6H2O+6CO2―>6O2+I2H2O+能量。

④有氧呼吸的意义：有氧呼吸是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径。

点拨有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体（主要场所是线粒体），释放的能量一部分储存于ATP,大部

分以热能的形式散失。

（2）无氧呼吸。

①概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。

②无氧呼吸的过程和特点。

阶段场所反应物（底物）生成物（产物）释放的能量

第一阶段细胞质基质葡萄糖丙酮酸+[H]少量

乳酸或酒精+

第二阶段细胞质基质丙酮酸+[H]少量

C02

乳酸或酒精+196.65kJ/mol

全过程细胞质基质葡萄糖

（其中储存在中）

co261.08kJATP

点拨无氧呼吸全过程都在细胞质基质中进行，释放少重的能量，大部分能董储存于不彻底氧化产物

（乳酸或酒精）中。

③无氧呼吸的化学反应式。

乳酸发酵：C6Hl2。6里+2c3H6。3（乳酸）+少量能量。

gg

酒精发酵：c6Hl2。6―*2c2H50H（酒精）+2CC>2+少量能量。

点拨大多数植物、酵母菌的无氧呼吸产生酒精和C02（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）；高等动

物、乳酸菌、高等植物的某些器官（如马铃薯块茎、甜莱块根等）的无氧呼吸产生乳酸。

④无氧呼吸的意义：进行无氧呼吸的微生物绝大多数是细菌。高等植物在水淹的情况下，可以进行短

暂的无氧呼吸，以适应缺氧环境。人在剧烈运动时，肌肉细胞也能以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为

乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。

4.细胞呼吸原理的应用。

（1）传统食品（如馒头、面包、泡菜等）的制作和现代发酵工业产品（如青霉素、味精等）的生产，都建立在

对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。

⑵在农业生产上，人们采取的很多措施与调节呼吸作用的强度有关，如中耕松土、适时排水，就是通

过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于作物生长。

⑶在储藏果蔬时，控制低温、低氧条件，减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。

点拨①选用透气纱布或创可贴等敷料包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，避免厌氧病原菌的繁

殖，有利于伤口的痊愈。

②利用微生物生产各种发酵产品，如利用酵母菌、醋酸杆菌和谷氨酸棒状杆菌的细胞呼吸分别生产各

种酒、食醋和味精。

③对板结的土壤及时松土透气，促进植物根细胞的有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。

此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，加速微生物对土壤中有机物的分解。

④如果稻田中的氧气不足，水稻的根细胞就会进行无氧呼吸，时间长了，产生的酒精就会对根细胞产

生毒害作用，使根系变黑、腐烂，因此，稻田需要定期排水。

⑤破伤风芽抱杆菌是厌氧菌，适合在较深的伤口这种缺少氧气的环境中生存并大量繁殖，所以，伤口

较深或被锈铁钉扎伤后，应及时延医诊治。

⑥百米冲刺等无氧运动是人体细胞在相对缺氧状态下进行的剧烈运动，由于肌细胞供氧不足，需要通

过无氧呼吸来补充能量，乳酸大量积累会刺激肌细胞周围的神经末梢，使人产生肌肉酸胀乏力的感觉。

5.影响细胞呼吸的因素。

⑴遗传因素（决定酶的种类和数量）。

⑵环境因素：温度、。2浓度、C02浓度、含水量等。

①温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响细胞呼吸速率。

②在一定氧浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强；有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，

抑制作用随氧浓度的增加而增强。从化学平衡角度分析，在一定范围内，02浓度增加，有氧呼吸速率

加快，而C02浓度增加，有氧呼吸速率减慢。

③在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而增强，随含水量的减少而减弱。

四、光合作用与能量转化

（一）捕获光能的色素和结构

1.探究•实践：绿叶中色素的提取和分离。

⑴实验原理：①绿叶中的色素位于叶绿体囊状结构的薄膜上，需要研磨破碎细胞才能释放出色素。②

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。③绿叶中的

不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸条上扩散得快，反之则慢，这样，

绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸条上的扩散而分开。

⑵注意事项：①取材时要选用新鲜浓绿的叶片，以便使滤液中含有较多的色素。

②研磨时加入二氧化硅的目的是为了研磨得更充分，更有效地破坏细胞结构；加入少许碳酸钙的目的

是中和有机酸，防止在研磨过程中叶绿素受到破坏。

③研磨要迅速的原因有二：一是有机溶剂容易挥发；二是叶绿素容易被氧化。

④制备滤纸条时，剪去滤纸条一端的两个角，可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。

⑤画滤液细线要细且直。这样可以防止色素带重叠，使色素分子均匀分布在一条直线上；重复画2~3

次滤液细线，是为了增加滤液细线上的色素分子数量，使实验效果更加明显。

⑥分离色素时，不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，因为色素易溶解于层析

液中。

（3）实验结果（如右图）。胡萝卜素

叶黄素

叶绿案a

叶绿*b

2.捕获光能的色素。

色素种类颜色含量主要吸收光谱

胡萝卜素橙黄色

1/4蓝紫光

叶黄素黄色

叶绿素a蓝绿色

3/4红光和蓝紫光

叶绿素b黄绿色

3.叶绿体的结构适于进行光合作用。

⑴叶绿体的结构。

叶绿体由内膜、外膜、基质和许多基粒组成。每个基粒由许多类囊体堆叠而成，类囊体上分布着吸收

光能的色素。众多基粒和类囊体，极大扩展了受光面积。

（2）叶绿体的功能：植物细胞进行光合作用的场所。

点拨在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。在类囊体膜.上和叶绿体基质中，

还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶体捕获光能、进行光合作用的结构基础。

（二）光合作用的原理和应用

1.光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并

且释放出氧气的过程。

2.探索光合作用原理的部分实验。

⑴希尔的实验：希尔通过实验证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解、产生氧气的化学反应，

即希尔反应。

点拨希尔的实验揭示水的光解并非必须与糖的合成相关联，由此可见，希尔反应是一个相对独立的

反应阶段。

1618

（2）鲁宾和卡门的实验：用0的同位素0分别标记H20和CO2,给第一组植物提供H20和C180z,给第

二组植物提供和C02（其他条件相同）。第一组植物释放的氧气都是第二组植物释放的氧气都

18

是02O鲁宾和卡门的实验表明光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水。

⑶阿尔农的发现：在光照下，叶绿体合成ATP的过程与水的光解相伴随。

3.光合作用的过程。

⑴光反应阶段：光合作用的第一个阶段。该阶段的化学反应以水为原料、以光能为动力，在叶绿体的

类囊体薄膜上进行。利用光能将水分解为。2和田,H+与NADP+结合形成NADPH,光能转化为ATP和NADPH

中的化学能。ATP和NADPH驱动光合作用第二个阶段（暗反应阶段）的化学反应。由此可见，光反应是

暗反应的基础。

⑵暗反应阶段：光合作用的第二个阶段。该阶段的化学反应不需要光，在叶绿体的基质中进行，以C02

为原料。在特定酶的作用下，C02被Cs固定形成两个C3,在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH

释放的能量，并被NADPH还原，再经一系列变化形成£匕。）和Cs，C5又可以参与CO2的固定。暗反应

过程又称作卡尔文循环。在暗反应阶段，ATP水解为ADP和Pi,NADPH转化为NADP+。

⑶光合作用的实质：把二氧化碳和水合成为有机物，同时把光能转变成储存在有机物中稳定的化学能。

4.光合作用的意义。

⑴将C02和H2O合成为有机物，供植物体自身和所有异养型生物利用。

⑵将光能转化成化学能，为生物体的生命活动提供能量来源。

⑶光合作用驱动生命世界的运转。

点拨

①光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。

②光合作用吸收C02释放。2,使大气中的。2和C02含量保持相对稳定。

5.影响光合作用的因素。

光合作用强度以光合速率为衡量指标，是指植物在单位时间内通过光合作用制造的有机物的量（或吸收

C02的量、释放。2的量）。

⑴探究.实践：探究环境因素对光合作用强度的影响。

实验原理：只要影响到光合作用原料和能量供应的因素，影响叶绿体的形成和结构的因素，影响酶活

性的因素等，都可能是影响光合作用强度的因素。

点拨在“探究光照强度对植物光合作用强度的影响”实验中，利用小烧杯与光源的距离来控制自变

量（光照强度），以一定时间内圆形小叶片浮起的数量作为观测因变量（光合作用强度）的指标。

⑵影响光合作用的因素。

内部因素:如叶面积指数、色素的含量、酶的活性等

r光照强度

影响光合作用的因素'C02浓度

外界因素《矿质元素

〔温度

I含水量

①光照强度。

光是光合作用的动力。光合作用强度与光照强度的关系如右图所示。图中A

点光照强度为0,此时只进行细胞呼吸，释放CO2的量表示此时的细胞呼吸

强度；B点为光补偿点，此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即

光合作用强度=细胞呼吸强度；C点为光饱和点，光合作用强度不再随着光

照强度加强而增加。

②CO2浓度、含水量和矿质元素含量。

CO2和水是光合作用的原料，是影响光合作用的直接因素；矿质元素影响叶

绿体的形成和结构、酶的活性等，是影响光合作用的间接因素。叶片气孔

的开度会影响CO?的供应量进而影响光合作用的进行。光合作用强度与CO2O

浓度、含水量和矿质元素含量的关系如右图所示。矿质元索含量

③温度。

光合作用需要众多的酶参与，温度是影响酶活性的重要因素之一。光合作

用强度与温度的关系如右图所示。

点拨夏季中午温度高，蒸腾作用强，保卫细胞失水，导致气孔关闭（与

减少水分散失相适应），影响COz的供应，进而影响光合作用。

延长光.照时间|如补充人工光照、多季种植

增加光照面积：如合理密植

生产实践中

光照强度的控制：阳生植物和阴生植物间作

提高光能利V

适当提高CO?浓度：施用农家肥

用率的措施提高光合作用效率,

控制适宜的温度（适当提高白天温度,降低夜间温度）

必需矿质元索的供应：施肥

7.光合作用和细胞呼吸的区别与联系。

比较项目光合作用细胞呼吸

反应场所绿色植物（在叶绿体中进行）所有生物（主要在线粒体中进行）

反应条件光、色素、酶等酶（时刻进行）

将无机物和合成为有机物

co2H2O

物质转变分解有机物，产生C02和H2。

（CH2O）

把光能转变成化学能储存在有机释放有机物中的能量，部分转移

能量转化

物中至ATP

实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量

（CH2O）＞02

联系光合作用.—呼吸作用

CO2、H2O

（三）化能合成作用

化能合成作用是指少数种类的细菌（如硝