高中生物人教版（2019）必修一 第5章 细胞的能量供应和利用知识梳理

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第5章 细胞的能量供应和利用知识梳理
构建单元知识网络
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1、 酶的作用和本质
(一)酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
场所 活细胞内
实质 各种化学反应的总称
意义 细胞生命活动的基础
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
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(2)实验步骤和实验现象
方法步骤 INCLUDEPICTURE "../../../AppData/Local/Temp/360zip$Temp/360$0/加模板工具2017(1)/21XSWRJB5-1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "21XSWRJB5-1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../AppData/Local/Temp/360zip$Temp/360$0/加模板工具2017(1)/21XSWRJB5-2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "21XSWRJB5-2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../AppData/Local/Temp/360zip$Temp/360$0/加模板工具2017(1)/21XSWRJB5-3.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "21XSWRJB5-3.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../AppData/Local/Temp/360zip$Temp/360$0/加模板工具2017(1)/21XSWRJB5-4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "21XSWRJB5-4.TIF" \* MERGEFORMAT
相同处理 向4支试管中分别加入2 mL过氧化氢溶液
不同处理 不处理 放在90 ℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
现象 气泡 基本无 少 较多 很多
带火星卫生香 无复燃 有复燃 复燃性较强 复燃性很强
(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
3．实验变量
(1)概念：实验过程中的变化因素称为变量。
(2)类型
自变量 人为控制的对实验对象进行处理的因素
因变量 因自变量改变而变化的变量
无关变量 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
（二）酶的作用原理和本质
1.酶本质的探索历程
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2.酶的本质和功能
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（三）酶的特性
(1)高效性：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(图解如下)
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(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①物理模型——“锁钥学说”
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图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
②曲线分析
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只有酶A可催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性。
(3)酶的作用条件较温和
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①在最适温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会降低。
②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。
2、 ATP的结构与功能
1．ATP的结构
(1)结构图示
图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸 ( http: / / www.21cnjy.com )基团，①代表腺苷，②代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表特殊的化学键。
(2)特点
①ATP不稳定的原因：ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。21世纪教育网版权所有
②ATP的水解过程：就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。21cnjy.com
③ATP在酶的作用下水解：脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
2．ATP和ADP的相互转化
3．ATP的利用
4．ATP与O2之间的关系模型分析
3、 细胞呼吸的原理和应用
(一)探究酵母菌细胞呼吸的方式
( http: / / www.21cnjy.com / )
(二)有氧呼吸
1．主要场所——线粒体
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(1)写出图中序号代表的结构名称：
①线粒体外膜；②；③线粒体内膜；④线粒体基质。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在：②③④(填图中序号)及细胞质基质中。
2．过程
项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸、水 [H]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、ATP CO2、[H]、ATP H2O、ATP
能量 少量能量 少量能量 大量能量
3.化学反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
4．有氧呼吸和无氧呼吸过程图解
5．有氧呼吸与无氧呼吸的异同点分析
（三）影响细胞呼吸的环境因素分析及应用
1．氧气浓度
(1)曲线分析：由曲线可知，O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用。①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸；④O2浓度为5%时，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。
2.温度
(1)温度主要通过影响呼吸酶的活性， ( http: / / www.21cnjy.com )进而影响呼吸作用。在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强；但超过一定的温度，酶的活性下降，甚至会变性失活，从而使呼吸作用减弱直至停止 ( http: / / www.21cnjy.com / )
3．二氧化碳
(1)CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜
4.水分
(1)在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至停止 ( http: / / www.21cnjy.com / )
4、 光合作用与能量转化
(一)绿叶中色素的提取和分离
1．提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)实验步骤
2．分离绿叶中的色素
(1)原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高(填“高”或“低”)的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。21教育网
(2)实验步骤
(二)绿叶中色素的种类及叶绿体的结构和功能
1．色素的种类及吸收光谱
叶绿素a 蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光
叶绿素b 黄绿色，主要吸收蓝紫光和红光
胡萝卜素 橙黄色，主要吸收蓝紫光
叶黄素 黄色，主要吸收蓝紫光
2.叶绿体的结构和功能
形态 一般呈扁平的椭球形或球形
结构
功能 绿色植物进行光合作用的场所
(三)光合作用的原理
1．光合作用的概念
场所 绿色植物的叶绿体
能量来源 光能
反应物 CO2和H2O
产物 O2、糖类等有机物。
2．探索光合作用原理的部分实验
科学家 实验过程及现象 实验结论
希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出氧气 光合作用释放的氧气来自；氧气的产生和糖类的合成不是(填“是”或“不是”)同一个化学反应
鲁宾和卡门 HO＋CO2―→植物―→18O2 H2O＋C18O2―→植物―→O2 光合作用释放的O2中的氧元素来自水
阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随 水的光解可合成ATP
3．光合作用的过程
(1)反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
(2)过程
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写出图中序号表示的物质：①NADPH，②2C3，③ADP＋Pi，④O2，⑤(CH2O)。
(3)光反应与暗反应的比较
项目 光反应 暗反应
场所 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中
条件 需光 不需要光
物质变化 H2OH＋＋O2＋能量；NADP＋＋H＋＋能量―→NADPH；ADP＋Pi＋能量ATP　 CO2＋C52C3；2C3 (CH2O)＋C5
能量变化 光能―→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→(CH2O)中的化学能
(四)光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响光合作用强度的因素
只要是影响光合作用的原料、动力、场所、酶的活性等因素都会影响光合作用强度：
原料 水、CO2，如环境中CO2浓度、土壤中水分含量等
动力 光能，如光照的强弱、时间长短以及光的成分等。
场所 叶绿体，如无机营养、病虫害等
酶 影响酶活性的因素，如温度等
2．化能合成作用
概念 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
实例 硝化细菌能利用土壤中的氨(NH3)氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中所释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。
五、　影响光合作用的因素分析
(一)内部因素
1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)
以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
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2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
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(二)外部因素
1．CO2浓度
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2．光照强度
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3．温度
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4．水分和矿质元素
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(三)探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理：叶片含有气体，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。
2．实验装置分析
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(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
(2)盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用时间的长短来衡量光合作用的强弱。
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