高三生物三轮考前冲刺2 细胞的代谢(课件共40张PPT)

(共40张PPT)
(二)细胞的代谢
高三生物三轮考前冲刺
1.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　。
2.与无机催化剂相比,酶　降低活化能　的作用更显著,因而催化效率更高。
3.酸既能催化　淀 水解,也能催化　蛋白质　水解,还能催化　脂肪　水解。
4.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　。
5.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。
常
活跃
降低活化能
淀粉
活化能
蛋白质
脂肪
活细胞
催化
有机物
蛋白质
淀粉
过氧化氢
6.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　。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。
7.探究pH对酶活性的影响的实验不适宜用淀粉酶的原因是　酸能催化淀粉的水解而影响实验结果　 。
8.细胞中ATP含量很少,而生命活动需要消耗大量能量,解决这一矛盾的机制是　ATP与ADP间的相互转化　。
9.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的合成　相联系,释放的能量　储存在ATP中　。
永久失活
很低
空间结构
酸能催化淀粉的水解而影响实验结果
ATP与ADP间的相互转化
ATP水解的反应
ATP水解
ATP的合成
储存在ATP中
10.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由　ATP　直接提供能量的。萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶,　荧光素　接受ATP提供的能量后就被激活,在　荧光素酶　的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出　荧光　。
11.CO2可使　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　。根据石灰水　浑浊程度　或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的　时间长短　,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
ATP
荧光素
荧光
荧光素酶
澄清石灰水
溴麝香草酚蓝
黄
蓝
浑浊程度
时间长短
绿
12.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。
13.无氧呼吸只在第　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留存在　酒精或乳酸　中。
14.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。因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被　反射　出来,所以叶片呈现绿色。
重铬酸钾
酸性
灰绿
一
酒精或乳酸
蓝紫光
红光
蓝紫
反射
15.除了绿色植物,自然界中少数种类的细菌,能够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,这种合成作用叫作　化能合成　作用,这些细菌也属于自养生物。
16.高温、干旱环境中植物出现光合午休的原因是温度过高,　为防止水分过度蒸发,气孔部分关闭,CO的供应减少,影响了光合作用的暗反应　 。
17.用含有14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子,碳原子的转移途径为　CO→C→(CHO) 　。
氧化
化能合成
为防止水分过度蒸发,气孔部分关闭,CO2的供应减少,影响了光合作用的暗反应
CO2→C3→(CH2O)
1.同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同,代谢不同。(√ )
2.酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个化学反应的底物。 (× )
3.酶活性受温度、pH、底物浓度及酶量的影响。 (× )
4.用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,既可用碘液,也可用斐林试剂作为检测试剂。 (√ )
5.探究胃蛋白酶的最适pH时,将其加入蛋清后再加入缓冲液。(√ )
6.细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。( ×)
√
×
×
×
×
×
7.细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。 (√ )
8.放能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。 (× )
9.原核生物因无线粒体而无法进行有氧呼吸。 ( ×)
10.无氧呼吸不需要氧气的参与,最终有[H]的积累。 ( ×)
11.人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。 (× )
12.无氧呼吸产生的ATP少,是因为大部分能量以热能的形式散失。 (× )
13.细胞呼吸如果没有产生水,那么一定是无氧呼吸。 (× )
√
×
×
×
×
√
×
要领1 酶的相关曲线及实验设计分析
　(1)用某种酶进行实验的结果分析
①图1表示酶的催化作用受温度的影响,30 ℃生成物量最大所需的时间最短,说明该酶的最适温度是30 ℃左右。
②图2表示酶的催化作用受pH的影响,结果显示该酶的最适pH为7,偏酸或偏碱的情况下,酶的活性均会降低。
③图3结果显示酶的活性受激活剂和抑制剂的影响,且Cl-是该酶的激活剂,Cu2+是该酶的抑制剂。
④图4中麦芽糖含量降低,蔗糖含量不变,说明酶可以分解麦芽糖,不能分解蔗糖,体现酶具有专一性。
(2)有关酶的实验设计分析
①探究酶的催化作用时,对照组应不加催化剂;探究酶的高效性时,对照组应加入无机催化剂。
②验证酶的专一性实验中,淀粉或蔗糖+淀粉酶→应用斐林试剂检测产物,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
③探究温度对酶活性的影响时,不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解,因为过氧化氢受热易分解;若选淀粉和淀粉酶,检测试剂不应选用斐林试剂,因为斐林试剂需要水浴加热,而本实验需严格控制温度;实验步骤不能颠倒,否则会使实验出现较大误差。
④探究pH对酶活性的影响实验操作时,必须先将酶和底物分别置于同一pH条件下,然后再将同一pH条件下处理的底物和酶混合,而不能把酶加入反应物后再定pH,否则酶会先将底物分解,导致实验失败。
【例1】(2021·阜阳期末)某小组为探究pH对蔗糖酶活性的影响,在其他条件相同的情况下进行了相关实验,反应1 min后,统计各实验组试管中的蔗糖剩余量,结果如图。下列分析错误的是(　　)。
A.需要将蔗糖溶液和蔗糖酶溶液分别保温后再混合
B.在pH为7时,限制蔗糖酶活性的外界因素主要是温度
C.在pH<3和pH>10的条件下,蔗糖酶的空间结构会发生变化
D.若向各组反应试管中加入较多的蔗糖酶,不会影响实验结果
答案
解析
D
解题思路 本题探究的是pH对蔗糖酶活性的影响,故实验自变量为pH,因变量是蔗糖酶的分解速率,可观测指标是蔗糖的剩余量。据图可知,当pH=7时,蔗糖剩余量最少,说明此时酶活性最大。先将蔗糖溶液和蔗糖酶溶液分别保温后再混合,防止混合酶与底物先反应影响实验结果,A正确;pH为7时,限制蔗糖酶活性的外界因素不是pH,主要是温度,B正确;在pH<3和pH>10的条件下,蔗糖的剩余量不变,说明此时酶的空间结构发生了变化,酶活性丧失,不能分解蔗糖,C正确;若向各组反应试管中加入较多的蔗糖酶,反应速率加快,相同时间内蔗糖的剩余量变少,会影响实验结果,D错误。
要领2 环境因素骤变对光合作用中间产物的影响曲线
　　(1)光照强度骤变,CO2供应不变
(2)CO2浓度骤变,光照强度不变
(3)分析思路:从物质的生成和消耗两个方面综合分析。若光照突然停止,CO2供应正常,C3的含量变化:
光照停止→光反应停止→[H]、ATP减少→
【例2】(2021·福建一模)下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。相关叙述正确的是(　　)。
A.若在t1前补充CO2,则暗反应速率将显著提高
B.t1→t2,光反应速率显著提高而暗反应速率不变
C.t3→t4,叶绿体基质中[H]的消耗速率提高
D.t4后短暂时间内,叶绿体中C3/C5的值下降
答案
解析
C
解题思路 分析可知,题图是黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。根据光合作用原理,采用“顺推法”分析各选项。0→t1,光照较弱,光合速率较慢,限制因素为光照强度,若在t1前补充CO2,暗反应速率也不会显著提高,A错误;t1→t2,光照增强,光反应速率显著提高,产生的[H]和ATP增加,导致暗反应速率也增加,B错误;t3→t4,CO2浓度增加,叶绿体基质中生成的C3增加,消耗[H]的速率提高,C正确;t4后短暂时间内,由于缺少光照,ATP和[H] 减少,还原C3的速率减慢,但短时间内C3继续生成,故叶绿体中C3/C5的值将上升,D错误。
要领3 光合速率与呼吸速率的影响因素
(1)光合速率与呼吸速率的表示方法
项目 表示方法 测定方法
净光合速率(又称表观光合速率) 单位时间O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 光照下测定植物单位时间内CO2吸收量或O2释放量
真正光合速率(又称总光合速率) 单位时间O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 不能直接测得
呼吸速率(黑暗中测量) 单位时间CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量 黑暗下测定植物单位时间内CO2释放量或O2吸收量
(2)影响光合作用强度的三大因素
①光照强度(如图1)
a.原理:主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
b.分析P点后的限制因素
；内因：光合色素的含量、酶的数量和活性。
②CO2浓度(如图2)
a.原理:影响暗反应阶段C3的生成。
b.分析P点后的限制因素
外因：温度、光照强度
内因：酶的数量和活性
③温度:通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)
　(3)一昼夜中植物代谢强度变化曲线
①图甲中BC段变化原因:温度下降,呼吸酶活性降低,呼吸速率下降,CO2释放速率有所下降。②光合作用开始的点在甲图中为C点,在乙图中为c点。③图甲拐点D表示光合作用强度等于呼吸作用强度,对应乙图中d点。④图甲中18 h,罩内CO2浓度最低,此时植物体内积累的有机物最多,罩内O2浓度最高。⑤图乙中ef段与gh段都是下降趋势,但原因不同:ef段是部分气孔关闭,CO2供应不足;gh段是光照强度逐渐减弱。⑥图甲中判断一昼夜植物体内出现有机物积累的依据是I点时玻璃罩内CO2浓度低于A点。
【例3】 (2021·安徽模拟)在光合作用的研究中,植物光合产物产生器官被称作源,光合产物或营养物质储存部位被称作库。研究者对库源关系及其机理进行了研究。
(1)去除部分桃树枝条上的果实,检测其对叶片光合速率等的影响,结果如下表。
组别 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 叶片蔗糖含量(mg·g-1FW) 叶片淀粉含量(mg·g-1FW) 气孔导度(mmol·m-2·s-1)
对照组(留果) 5.39 30.14 60.61 51.41
实验组(去果) 2.48 34.20 69.32 29.70
答案
据表推测:去果处理降低了　　　　(填“库”或“源”)的大小,使叶片中
　　　　　　　　积累,进而抑制了光合速率。
(2)研究发现,叶绿体中淀粉积累会导致　　　　 结构被破坏,进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度,使
　　　　　　　　,进而抑制暗反应。
库
蔗糖和淀粉
类囊体膜
吸收的CO2减少
(3)下图为光合产物合成及向库运输过程示意图。
①下图中A包括的物质有　　　　　　　　。
②综合以上信息,用文字和“→”表示去果导致的蔗糖积累抑制叶片光合速率的机制。
答案
解析
ATP和[H]
解题思路 本题以光合作用原理、光合产物的库源关系为背景,考查了植物光合产物的运输对光合速率的影响。第2小题以及第3小题均涉及原理分析,应利用“因果搭桥法”解决问题:首先审题,找出因和果,也就是在什么条件下出现了什么现象,然后利用生物学知识顺序搭桥完成逻辑链条,类似于:“因为……,所以……;又因为……,所以……”。如第2小题,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,所以叶绿体中淀粉积累通过导致叶绿体类囊体膜结构被破坏,进而直接影响光反应速率;同时,保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度,使CO2吸收减少,抑制了CO2的固定过程,进而抑制暗反应,最终导致光合速率下降。第3小题②因为去果相当于去掉了光合产物或营养物质的库,所以使蔗糖积累,蔗糖积累直接导致丙糖磷酸积累,抑制暗反应;同时也会导致淀粉积累,淀粉积累引起叶绿体类囊体膜受到破坏,气孔导度下降,进而使光反应和暗反应均受影响,最终导致光合速率下降。
1.(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特1.定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是(　　)。
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了
蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
B
答案
解析
解析 分析题图,在信号的刺激下,蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化,形成ADP和磷酸化的蛋白质,使蛋白质的空间结构发生改变;而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落,形成去磷酸化的蛋白质,从而使蛋白质空间结构恢复。通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而来实现细胞信号的传递,体现出蛋白质结构与功能相适应的观点,A正确;如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,将会使该位点无法磷酸化,进而影响细胞信号的传递,B错误;据题意,进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用,而ATP为其提供了磷酸基团和能量,从而参与细胞信号传递,C正确;温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应,D正确。
2. 有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼,比如慢跑、骑自行车等。在有氧运动时,体内积存的糖分会被氧化而消耗,同时脂肪也会加快“燃烧”,所以这是一种健康的减肥方法。下列有关说法正确的是(　　)。
A.生物体内只有糖类能作能源物质,脂肪不能作能源物质
B.在细胞内,葡萄糖的氧化分解是放能反应,与ATP的水解相关联
C.细胞呼吸能为其他的代谢提供能量,细胞呼吸在细胞代谢中具有重要的地位
D.与有氧呼吸相比,无氧呼吸时能量转化至ATP中的效率更高
答案
解析
C
解析 脂肪是生物体内重要的储能物质,A错误;在细胞内,葡萄糖的氧化分解是放能反应,与ATP的合成相关联,B错误;细胞呼吸产生的ATP可以为细胞的其他代谢活动提供能量,细胞呼吸是生物体代谢的枢纽,C正确;与有氧呼吸相比,无氧呼吸时能量转化至ATP中的效率低,D错误。
3. (不定项)某科研小组对桑树和大豆两植株在不同光照强度下的相关生理过程进行了研究和测定,得到了下表所示的数据(CO2的吸收和释放速率为相对值)。下列有关叙述正确的是(　 　)。
A.光照强度为2 klx时,大豆细胞中产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质
B.光照强度为2 klx时,桑树光合作用产生O2的去向只有细胞内的线粒体
C.光照强度为10 klx时,适当增加CO2浓度,可提高大豆的光合速率
D.光照强度为10 klx时,桑树的净光合速率的相对值是17
ACD
答案
解析
项目 光合速率与呼吸速率相等时的光照强度/klx 光饱和时的光照强度/klx 光饱和时植物吸收CO2的速率 黑暗条件下CO2释放的速率
桑树 1 8 17 2
大豆 2 10 20 4
解析 光照强度为2 klx时,大豆达到了光补偿点,此时大豆细胞的叶绿体中进行光合作用产生ATP,线粒体进行有氧呼吸第二、三阶段产生ATP,细胞质基质进行有氧呼吸第一阶段也可产生ATP,A正确;光照强度为2 klx超过了桑树的光补偿点,此时桑树的光合速率大于呼吸速率,光合作用产生的O2一部分进入线粒体,一部分释放到外界环境中,B错误;光照强度为10 klx时,大豆已达到光饱和点,此时限制大豆光合作用的因素不是光照强度,而是温度、CO2等,因此若适当增加CO2浓度,可提高大豆的光合速率,C正确;光照强度为10 klx超过了桑树的光饱和点,此时桑树的净光合速率与桑树达到饱和点时的光合速率一致,都是17,D正确。
(1)图b表示图a中的　 　　　结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为　　　　和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会　　　　(填“加快”或“减慢”)。
4.图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。请回答下列问题:
答案
类囊体膜
NADPH
减慢
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。
叶绿体类型相对值实验项目 叶绿体A:双层膜结构完整 叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤 叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂 叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
　注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性
答案
解析
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以　　　　(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用,得出该结论的推理过程是
　
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于　 　　　　　　　　　　　,从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释
Fecy　
实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异;结合所给信息可知Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性,推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用
类囊体上的色素吸收光能、转化光能
ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶,叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低
解析 (1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上,即图b表示图a的类囊体膜,光反应过程中,色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中的电子去路受阻,电子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果,实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异;结合所给信息可知,Fecy具有亲水性,而DCIP具有亲脂性,推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下,更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能,从而提高光反应速率,所以该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C。③根据图b可知,ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶,叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低。
5. (2021·安徽模考)在一定的CO2浓度、其他条件适宜的情况下,测得某种植物随光照强度的变化所吸收CO2量的变化如图所示。整个过程不考虑无氧呼吸。请回答下列问题:
(1)图中B点,叶肉细胞产生的[H]用于 。
(写出具体的物质变化);此时线粒体中所产生CO2的移动方向是　　　　　　　　　　　　。
与O2结合生成H2O、还原C3生成糖类等有机物
答案
由线粒体移动到叶绿体
(2)若适当增大CO2浓度,图中C点将向　　　　移动。
(3)存在于叶绿体中的Rubisco酶是一种双功能酶。在较强光照下,且CO2/O2值高时,它可以催化C5与CO2结合进行光合作用(消耗ATP、[H])生成葡萄糖等物质;而在CO2/O2值低时,又可催化C5与O2结合进行光呼吸(消耗ATP、[H])生成CO2。
①在天气晴朗、气候干燥的中午,叶肉细胞中光呼吸的强度会明显
　　　　(填“升高”或“降低”)。
②光呼吸的存在会明显降低作物产量,原因是:
答案
解析
右上
升高
光呼吸消耗参与暗反应的ATP、[H],使C3还原反应减弱(使暗反应速率减慢),从而使光合作用合成有机物减少
解析 由图可知,A点可表示细胞呼吸的速率,B点植物的光合速率与呼吸速率相等,D点为光饱和点,C点达到最大光合速率。(1)图中B点,植物体的光合速率等于呼吸速率,细胞呼吸产生的[H]可在线粒体中与O2结合生成H2O,在叶绿体中生成的[H]可还原C3生成糖类等有机物。此时线粒体中所产生CO2的移动方向是由线粒体移动到叶绿体,用于光合作用。(2)若适当增大CO2浓度,植物的光合速率增大,可利用的最大光照强度增加,所以C点向右上方移动。(3)①在天气晴朗、气候干燥的中午,光照强度较强,温度较高,植物为避免蒸腾作用水分散失过多,气孔会关闭,导致CO2/O2值低,此时Rubisco酶催化C5与O2结合进行光呼吸,故叶肉细胞中光呼吸的强度会明显升高。②因光呼吸消耗参与暗反应的ATP、[H],使暗反应速率减慢,从而使光合作用合成有机物减少,因此光呼吸的存在会明显降低作物产量。