苏教版（2019）必修一第三章 细胞中能量的转换和利用 考点梳理+典例练习

必修一 第三章 细胞的能量供应与利用
考点一：酶与ATP
1.ATP的生理作用：驱动细胞生命活动的直接能源物质。
2.ATP的结构简式：A-P~P~P，A代表腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)，P代表磷酸基团，~代表（高能）磷酐键。
3.ATP与ADP的相互转化（不属可逆反应，物质可逆，能量不可逆。）
(1)ATP形成过程中能量的来源.
①动物、人、真菌和大多数细菌：细胞呼吸分解有机物释放出的能量。
②绿色植物：光合作用利用的光能、细胞呼吸分解有机物释放出的能量。
(2) ATP水解释放能量的去向:用于各项生命活动。
4.生物催化剂——酶
5.酶的3个特性
(1)高效性:酶降低化学反应活化能的效果同无机催化剂相比更显著。
(2)专一性:一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件温和:在最适温度和pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
①过酸、过碱或高温，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
②低温抑制酶的活性，但酶的空间结构稳定。酶制剂适于在低温下保存。
典例1、下列叙述与如图实验不相符的是（ ）
A. 该实验的自变量是催化剂的种类
B. 该实验的因变量是催化剂的催化效率
C. 该实验能证明酶降低活化能的作用更显著
D. 加入肝脏研磨液和Fe3+，前者的反应速率总是较快
典例2、如图为细胞中ATP与ADP相互转化的过程示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A. ①和②过程中所需的酶种类不同
B. 由图可知，ATP与ADP之间的转化属于可逆反应
C. 呼吸作用中产生的ATP，可用于人体各项生命活动
D. 在植物细胞中，①途径可以是光合作用和呼吸作用
典例3、如图表示有酶催化和无酶催化反应过程中的能量变化。下列相关叙述正确的是(　　)
A. Ⅰ曲线表示酶促反应过程
B. （a－d）的值表示反应所需的活化能
C. （a－b）的值表示酶催化时降低的活化能
D. 曲线Ⅰ、Ⅱ表示的反应过程所经历的时间相同
考点二：细胞呼吸
1.[实验]探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌:单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)酵母菌培养液:
煮沸(杀菌除氧)后冷却(防止高温杀死酵母菌)的葡萄糖溶液+新鲜的食用酵母菌。
(3)两种产物的检测
①CO2:使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
②酒精:酸性条件下，使重铬酸钾由橙色变成灰绿色
(4)实验装置
①10%NaOH作用:排除空气中CO2对实验的干扰。
②B瓶封口放置一段时间: 消耗瓶中氧气，确保CO2来自酵母菌的无氧呼吸。
③甲进行有氧呼吸，乙进行无氧呼吸，甲CO2产生量、能量产生量多于乙，只有B瓶中能产生酒精。
2.有氧呼吸三阶段的场所、反应式及过程
(1)场所:细胞质基质和线粒体(主要)。
线粒体:双层膜，内膜折叠形成嵴,扩大了膜面积。内膜和线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的酶。线粒体基质中还含有少量DNA、RNA和核糖体。
(2)反应式:
(3)过 程：
3.无氧呼吸的场所及反应式
(1)场所:两阶段都在细胞质基质中进行。
(2)反应式及生物
①高等植物水淹、酵母菌缺氧(产酒精):
②马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、骨骼肌缺氧(产乳酸):
4.细胞呼吸释放的能量
(1)细胞呼吸的实质：分解有机物,释放能量。细胞呼吸释放的能量，大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。
(2)有氧呼吸有机物被彻底氧化分解，故释放能量多;无氧呼吸有机物分解不彻底，部分能量储存在酒精或乳酸中，故释放能量少。
(3)有氧呼吸三阶段都释放能量，第三阶段产能最多; 无氧呼吸两个阶段，只有第一阶段产生能量。
5.细胞呼吸中[H]和ATP的作用
(1)[H](实质为NADH)的作用:
①有氧呼吸中:与O2结合生成水，释放大量能量。
②无氧呼吸中:将丙酮酸还原成酒精和CO2或乳酸。
(2) ATP的作用:用于各项需能生命活动。
6.有氧呼吸需要O2的阶段:有氧呼吸第一、二阶段都不需要O2，只有第三阶段需要O2。
7.细胞呼吸原理的应用
(1)用透气纱布包扎伤口，以增加通气量，抑制厌氧病原菌的无氧呼吸。
(2)酿酒过程:早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖;后期密封发酵罐，促进酵母菌无氧呼吸,利于产生酒精。
(3)疏松土壤，促进植物根细胞的有氧呼吸。
(4)种子、果蔬保鲜条件
①种子:低氧、零上低温、干燥。 ②果蔬:低氧、零上低温、一定湿度。
(5)提倡慢跑，促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
典例4、如图是某研究小组在探究酵母菌的细胞呼吸方式时的两套实验装置图，下列分析合理的是（ ）
A．为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶吸收完全，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶
B．装置甲是实验组，装置乙是对照组
C．实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测E瓶中物质会出现灰绿色
D．D瓶封口后应立即接通E瓶，防止D瓶中的培养液被分解完
典例5、在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有(　　)
A. [H]传递给氧气生成水 B. C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C. 丙酮酸分解为CO2和[H] D. ADP与磷酸结合生成ATP
典例6、下列有关细胞呼吸原理在生产、生活实践中运用解释，正确的是(　　)
A. 种子需要晒干后储存，主要是抑制种子细胞的无氧呼吸
B. 农田进行中耕松土，主要是促进植物根细胞的有氧呼吸
C. 稻田需要定期排水，主要是促进水稻根细胞的无氧呼吸
D. 用透气纱布包扎伤口，主要是促进组织细胞的有氧呼吸
考点三：光合作用
1. [实验]绿叶中色素的提取和分离
(1)原理
①提取:叶绿体中的色素易溶于有机溶剂(如无水乙醇)，而不溶于水。
②分离:纸层析法，色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。
(2)药品、试剂作用及操作目的
①无水乙醇:溶解、提取色素。 ②SiO2:有助于叶片研磨更充分。
③CaCO3;:防止研磨中叶绿素被破坏。 ④层析液:分离色素。
⑤不能让滤液细线触及层析液:防止色素直接溶于层析液中而无法分离。
(3)结果
①滤纸条上有4条色素带，自上而下依次为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。其中叶绿素分子中含有Mg元素。
②溶解度最高的是胡萝卜素、最低的是叶绿素b。
③含量最多的是叶绿素a。最少的是胡萝卜素。
2.叶绿体中的色素
(1)分布:叶绿体类囊体薄膜上。
(2)种类:叶绿体中的色素分为叶绿素(约占3/4)和类胡萝卜素(约占1/4)。
(3)功能:吸收、传递、转换光能。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
(4)不同颜色的光对光合作用影响不同，光合速率高低为:白光>红光>蓝紫.....>绿光。
3.叶绿体
(1)结构与成分:双层膜，类囊体堆叠形成基粒，扩大了膜面积。类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素和与光合作用有关的酶;叶绿体基质中含有少量的DNA、RNA和核糖体，分布有与光合作用有关的酶。
(2)功能:光合作用的场所。
4.光合作用探究历程
(1)恩格尔曼实验
实验过程:水绵和好氧菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中。用极细光束照射水绵，观察现象;临时装片完全曝光，观察现象。
①水绵:叶绿体呈螺旋带状，便于观察。 ②好氧菌:检测O2的产生部位。
③没有空气的黑暗环境:排除空气中O2和光的干扰。
④极细光束照射现象:细菌集中在光束照射的部位。
⑤完全曝光现象:细菌均匀分布在所有受光部位。
证实:O2是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。
(2)鲁宾和卡门实验:
①方法:同位素标记法，用18O分别标记H2O和CO2,供小球藻进行光合作用。
②结论:光合作用释放的氧气来自水。
(3)卡尔文实验:
①方法:同位素标记法，用14C标记的CO2供小球进行光合作用。
②探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，称卡尔文循环。
5.光合作用过程
（1）总反应式：
CO2＋H2O ──→（CH2O）＋O2
（2）光反应
①场所：叶绿体类囊体薄膜。 ②条件：光、色素、酶、H2O、ADP、Pi。
③物质变化：水的光解：H2O→[H]＋O 2
③物质变化：ATP的合成：ADP＋Pi＋能量→ATP
④能量转换：光能→ATP中活跃的化学能。
（3）暗反应
①场所：叶绿体基质。 ②条件：多种酶、CO2、[H]、ATP。
③物质变化：CO2的固定：CO2＋C5→2C3
③物质变化：C3的还原：C3→(CH2O)＋C5
④能量转换：ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。
（4）光反应和暗反应的关系：光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。
6.光合作用中[H](实质为NADPH)和ATP的作用：都用于暗反应中C3的还原。
7.提高光合作用强度的的2种措施
（1）控制光照强弱和温度的高低。 （2）适当增加环境中的CO2浓度。
8.自养生物和异养生物
（1）自养生物：能将无机物转化成有机物的生物，包括：
①光能自养型：利用光能进行光合作用合成有机物，如绿色植物、蓝藻；
②化能自养型：利用环境中无机物氧化时释放的化学能，通过化能合成作用合成有机物，如硝化细菌
（2）异养生物：只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，如动物和人、细菌、真菌等。
9.影响光合作用的因素
内因：色素的数量、酶的数量、叶绿体的数量等。
外因：空气中CO2的浓度、光照强度、温度、土壤中水分的多少等。
左图：正轴表净光合速率，负轴表呼吸速率
A 点：黑暗环境，只进行呼CO2吸作用，对应值表示细胞呼吸速率。此时表现为吸收O2 ,释放CO2。(甲图)
AB 段：呼吸速率大于光合速率。表现为吸收O2 ,释放CO2。(乙图)
B 点：光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0。白天植物要正常生长，光照强度必须大于光补偿点。此时不与外界进行气体交换。(丙图)
BC 段：光合速率大于呼吸速率，植物能积累有机物。C点对应光照强度为光饱和点，此后光合速率不随光照强度的增强而增大。表现为吸收CO2 ,释放O2。(丁图)
典例7、如图为用分光光度计测定叶片中两类色素A和B吸收不同光波的曲线图，请判定A和B分别为(　　)
A.叶绿素a、类胡萝卜素 B.类胡萝卜素、叶绿素b
C.叶黄素、叶绿素a D.叶绿素a、叶绿素b
典例8、提取光合色素，进行纸层析分离，下列关于该实验中各种现象的解释，错误的是（ ）
A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B．色素始终在滤液细线处，原因可能是用水作为层析液
C．提取液呈绿色可能是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D．胡萝卜素在滤纸最上方，是因为其在层析液中的溶解度最高
典例9、下列关于叶绿体的叙述，正确的是（ ）
A.叶绿体的内膜上分布有吸收光能的色素
B.水光解为[H]和氧气的过程发生在叶绿体基质中
C.光合作用的产物糖类，在叶绿体基质中合成
D.能进行光合作用的细胞一定有叶绿体
典例10、下列光合作用过程中，物质转变途径错误的是（ ）
A. 碳原子：CO2→三碳化合物→葡萄糖 B. 氧原子：H2O→O2
C. 氢原子：H2O→ATP→葡萄糖 D. 氧原子：CO2→三碳化合物→葡萄糖
典例11、与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中，不正确的是（ ）
A．施用农家肥，可提高大棚中CO2的浓度
B．加大蔬菜的种植密度，随种植密度增大产量会不断提高
C．阴雨天适当降低大棚内温度，可以降低呼吸作用，增加产量
D．无色塑料薄膜与其他颜色塑料薄膜相比，可提高蔬菜的光合作用速率
典例12、图甲表示绿藻细胞内的物质转化过程，①②③④表示相关过程，图乙表示适宜温度条件下绿藻光合速率与光照强度的关系曲线。结合所学知识，回答下列问题：
(1)图甲中过程③发生的场所是 ，过程④需要的条件为 。
(2)图乙中B点，能够发生图甲中的过程有 。根据曲线分析，光照强度为C时，限制植物光合作用的主要环境因素有 。
(3)若向培养绿藻的溶液中通入18O2，一段时间后能否检测出含18O标记的葡萄糖？ 。
典例13、研究人员对名贵中药铁皮石斛的栽培条件进行了相关研究，实验结果如下:
处理
干重/g 2.91 3.43 2.31 2.58 3.79 2.86 1.93 2.34 2.41
注：1.L1、L2和L3分别代表光照强度为360、240和120μmol/(m2·s-1)。
2.W1、W2和W3分别代表基质含水量为基质最大持水量的100%、70%和40%。
(1)干重是植物光合作用有机物的积累量，如果用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用的碳原子，这种碳原子的转移途径是 (用汉字或化学符号及箭头表示)。
(2)该实验研究了 对该植物光合作用的影响。
(3)据表分析，该植物在 (用表格中的字母填空)条件下的生长状况最好。
(4)进一步研究发现，在土壤含水量低的情况下植物细胞内可溶性糖的含量提高，表明植株可以通过积累可溶性糖从而提高 ， 这是植株的一种保护性反应。
答案：
典例1-11：DBCABBAACCB
典例12、(1) 叶绿体基质 需要光反应提供[H]和ATP (2) ①②③④ 光照强度和CO2浓度。 (3) 能
典例13、 (1). 14CO2（二氧化碳）→14C3（三碳化合物）→糖类 (2). 光照强度和土壤含水量 (3). L2、W2 (4). 细胞的渗透调节能力（细胞的吸水能力）
光能
叶绿体
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