2023届高考生物二轮复习系统大概念——细胞的生存需要能量和营养物质学案

系统大概念——细胞的生存需要能量和营养物质

知识块(一)酶在细胞代谢中的作用　

1．酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”

(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。

(2)四不同

2．辨析酶的作用原理、特性及反应速率的影响因素曲线

(1)酶的作用原理曲线

(2)酶的特性曲线

(3)影响酶促反应速率的因素曲线

知识块(二)ATP在细胞代谢中的作用　

1．ATP的结构及与能量代谢的关系

(1)明确ATP与核酸的关系

(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路

2．明确ATP的产生与O2间的关系

需自我补充的知识：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

知识块(三)细胞呼吸的过程和影响因素　

1．“三看”法判断细胞呼吸的类型

[微点拨]

①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。

②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中酵解后进入线粒体。　　

2．掌握影响细胞呼吸的四类曲线

需自我补充的知识：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

知识块(四)光合作用及其影响因素　

1．光合作用的要点归纳

(1)图解绿叶中色素的提取和分离实验要点

(2)光合作用过程中碳、氢、氧元素去向

2．掌握影响光合作用因素的三类曲线

3．“模型法”表示环境改变时C3和C5的含量变化

注：C3的起始值高于C5，前者约是后者的2倍。

[微点拨]

①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。

②叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。

③光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的[H]和ATP还可以维持一段时间的暗反应，但在无光条件下不可以长期进行。　　

需自我补充的知识：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 (一)原因分析类

1．酶与无机催化剂相比具有高效性的原因是____________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。

2．酶制剂适于在低温下保存的原因是_________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：在低温时，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，因此酶制剂适于在低温下保存。

3．ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个高能磷酸键容易水解的原因是_________________________

________________________________________________________________________。

提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酸键这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个高能磷酸键容易水解。

4．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是__________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了。

5．停止光照时暗反应不会立即停止的原因是_________________________________

________________________________________________________________________。

提示：光反应已经产生的ATP、[H]还可以供暗反应进行一小段时间。

6．若将某种植物密闭在无O2但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________。

提示：植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。

7．大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因：________________________________________________________________________。

提示：有机肥在土壤中被微生物分解时会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，进而促进了光合作用，为作物自身提供了必需的物质，因此有利于增产。

8．中耕松土能影响农作物生长，还能影响水土保持和温室效应，请分析原因：______________________。

提示：松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，增强根系的水土保持能力；促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象。

(二)科学探究类

1．利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测：

①将待测样品研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；

②记录发光强度并计算ATP含量；

③测算出细菌数量。

请分析该实验依据的原理。

提示：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，发光强度与ATP含量成正比，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，根据ATP含量进而测算出细菌数量(每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定)。

2．光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，写出可能的实验思路。

提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。

3．科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行闪光实验。结果如下图：

(1)叶绿体悬浮液中加入的必要物质有哪些？

提示：NADP＋、Pi(磷酸)、ADP。

(2)据图推测，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量与连续光照下的光合作用合成有机物的量相同吗？说明理由。

提示：不相同，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量较多。因为闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的[H]和ATP。

4．研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的CO2进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。

(1)该实验的目的是什么？

提示：探究Mg2＋对植物光合作用的影响。

(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是什么？

提示：B组缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少。

5．若要利用适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、质量分数3.5%的FeCl3溶液、0.01%过氧化氢酶溶液等材料用品，设计实验同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，请简要写出实验思路及预期的实验结果。

提示：①实验思路：实验分三支试管(组)，分别加过氧化氢和过氧化氢酶、过氧化氢和FeCl3溶液、过氧化氢和蒸馏水或取3支试管，先各加适量过氧化氢溶液，再分别向上述3支试管中加适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察各试管(组)中释放气泡(O2)的快慢。

②预期的实验结果：O2的释放速度从快到慢依次是加过氧化氢酶溶液的试管(组)、加FeCl3溶液的试管(组)、加蒸馏水的试管(组)。

1．细胞代谢是细胞进行正常生命活动的基础，细胞内物质变化和能量变化都是在酶的催化下进行的。生物的生长、发育、繁殖、遗传、运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程密切相关。

判断下列关于酶的叙述是否正确。

①酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷)(×)

②细胞中生物大分子的合成需要酶来催化。(√)

(2020·江苏卷)

③分解淀粉与纤维素所需的酶不同。(√)

(2019·海南卷)

④饥饿时，胰高血糖素水平升高，促进糖原分解，说明激素具有酶的催化活性。(2018·全国卷Ⅱ)(×)

⑤酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)

2．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。从生物能量学角度来看，ATP是生化系统的核心，即ATPADP与各种代谢(合成与分解)相耦联。

判断下列有关ATP的叙述是否正确。

①线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ)(×)

②叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。(2018·全国卷Ⅰ)(√)

③植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。(2018·全国卷Ⅲ)(√)

④淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)

⑤酶催化的化学反应都需要ATP。(×)

⑥ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)

3．细胞呼吸能为生命活动提供能量，同时也是体内物质转化的枢纽。细胞呼吸产生的丙酮酸是糖类、脂肪和蛋白质转化的枢纽物质。

判断下列有关细胞呼吸的叙述是否正确。

①酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。(√)

(2021·全国甲卷)

②若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(以葡萄糖为呼吸底物)，则吸收O2的分子数比释放CO2的多。(2020·全国卷Ⅰ)(×)

③若适当提高苹果贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量。(2020·浙江卷)(×)

④马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ)(×)

⑤乳酸菌无氧呼吸的第二阶段需ATP水解提供能量。(2019·天津卷)(×)

⑥人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)

4．光合作用能为生物圈提供物质和能量。光合作用过程受光照、温度和CO2浓度等环境因素的影响。

判断下列有关光合作用的叙述是否正确。

①弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷)(×)

②在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。(√)

(2021·湖南卷)

③卡尔文等探究CO2中碳在光合作用中的转化途径采用了同位素标记法。(2020·江苏卷，改编)(√)

④夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量。(√)

⑤降低光照强度将直接影响到光反应的进行，从而影响暗反应的进行；改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行。(√)

⑥暗反应中14C的转化途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)。(×)

⑦夏季晴天，造成植物光合作用的“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(×)