高考生物知识点之细胞的代谢

高考生物知识点之细胞的代谢

高考生物知识点之细胞的代谢 考试要点 ‎（1）物质出入细胞的方式Ⅱ ‎（2）酶在代谢中的作用 Ⅱ ‎（3）ATP在能量代谢中的作用Ⅱ ‎（4）光合作用的基本过程 Ⅱ ‎（5）影响光和作用速率的环境因素 Ⅱ ‎（6）细胞呼吸Ⅱ ‎（7）探究影响酶活性的条件 Ⅱ ‎（8）绿叶中色素的提取和分离 Ⅱ 知识网络构建 ‎ ‎ 重点知识整合 一 、酶的本质、特性以及酶促反应的因素 ‎1. 核酸与蛋白质的关系 ‎1．有关酶的实验探究思路分析　 [重点] ‎ ‎(1)探究某种酶的本质 ‎(2)验证酶的专一性。 ‎ ‎①设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同) ‎ ‎②设计方案示例： ‎ 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。‎ ‎(3)验证酶的高效性。 ‎ ‎(4)探究酶作用的最适温度或最适pH。‎ ‎①实验设计思路：‎ ‎②操作步骤： ‎ ‎2．影响酶促反应的因素　‎ ‎(1)温度和pH： ‎ ‎①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。‎ ‎②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。‎ ‎③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。‎ ‎(2)底物浓度和酶浓度： ‎ ‎①在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。如图甲。 ‎ ‎②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。如图乙。‎ ‎3．有关酶的疑难问题点拨　‎ ‎(1)酶并非都是蛋白质，某些RNA也具有催化作用，因此酶的基成单位是氨基酸和核糖核苷酸。‎ ‎(2)酶促反应速率不等同于酶活性。‎ ‎①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。‎ ‎②底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。‎ ‎(3)在探究酶的最适温度(最适pH)时，底物和酶应达到相同温度(pH)后才混合，以使反应一开始便达到预设温度(pH)。‎ 二 ATP的合成利用与能量代谢 ‎1．ATP的形成及与光合作用、细胞呼吸的关系(重难点) ‎ ‎(1)ATP的形成途径： ‎ ‎(2)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。‎ 注：浙科版把细胞基质称作细胞溶胶。‎ ‎(3)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。‎ ‎(4)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，而ATP是生命活动的直接能量来源。‎ ‎(5)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。‎ ‎(6)能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用以及逐级递减的特点。‎ ‎2．有关ATP的疑难问题点拨　 ‎ ‎(1)化合物中“A”的辨析 ‎(2)ATP与ADP的转化并不是完全可逆的。 ‎ ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。 ‎ ‎(3)误认为ATP等同于能量。 ‎ ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。 ‎ ‎(4)ATP转化为ADP也需要消耗水。 ‎ ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。‎ 高频考点突破 考点1 酶在代谢中的作用 ‎ 1．酶的化学本质及作用 来源 酶是活细胞产生的具催化能力的有机物 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)‎ 存在场所 主要存在于细胞内(如呼吸酶、光合酶)，也可存在于细胞外(如消化酶)‎ 生理作用 生物催化作用 作用机理 降低化学反应的活化能 ‎2.有关酶的本质和生理特性等实验的设计思路 实验名称 ‎ 对照组 ‎ 实验组 ‎ 衡量标准 ‎ 验证某种酶的本质是蛋白质 ‎ 已知蛋白液＋双缩脲试剂 ‎ 待测酶液＋双缩脲试剂 ‎ 是否出现紫色 ‎ 验证酶具有催化作用 ‎ 底物＋适量蒸馏水 ‎ 底物＋等量的相应酶溶液 ‎ 底物是否分解 ‎ 验证酶具有专一性 ‎ 底物＋相应酶液 ‎ 同一底物＋另一酶液或另一底物＋相同酶液 ‎ 底物是否分解 ‎ 验证酶具有高效性 ‎ 底物＋无机催化剂 ‎ 底物＋等量的相应酶溶液 ‎ 底物是否分解 ‎ 探究酶的适宜温度 ‎ 温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶液混合 ‎ 底物的分解速率或底物的剩余量 ‎ 探究酶的最适pH [来源:学科网][来源:学.科.网][来源:Zxxk.Com]‎ pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶液混合 [来源:学科网][来源:学科网ZXXK]‎ ‎【特别提醒】‎ ‎①若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。 ‎ ‎②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 ‎ ‎③探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化 H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 ‎ ‎3．与酶有关的图表、曲线解读 ‎ ‎(1)表示酶专一性的图解： ‎ ‎①图中A表示酶，B表示被催化的反应物。 ‎ ‎②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。 ‎ ‎(2)表示酶的高效性的曲线： ‎ ‎①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。‎ ‎②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。‎ ‎(3)影响酶促反应的曲线： ‎ ‎ ①温度和pH： ‎ a．低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。 ‎ b．温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。 ‎ ‎②底物浓度和酶浓度： ‎ a．图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。 ‎ b．底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性。 ‎ 考点二 ATP在代谢中的应用 ‎ 1．ATP的形成途径 ‎2．生物界中能量代谢过程 ‎(1)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。‎ ‎(2)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。‎ ‎(3)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。‎ 难点探究 难点一 有关物质出入细胞的方式 ‎1．物质浓度与被动运输之间的关系：‎ ‎ 2．影响主动运输的因素：首先是载体蛋白的种类数量，它决定所运输的物质种类和数量。其次，由于主动运输需要消耗能量，所以凡是能够影响能量供应的因素也都影响主动运输速率，如温度、氧气浓度等。第三，主动运输速率与物质浓度有关。它们的关系可用图2－3－2表示。 ‎ 分析：曲线①说明运输速率与物质浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸，影响细胞能量的供应，而主动运输需要消耗能量。曲线③说明运输速率与氧气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被动运输方式(可能是自由扩散，也可能是协助扩散)。相反，曲线②在一定浓度范围内随物质浓度升高而速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体数量的限制，不再增加而维持稳定，说明这种运输需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散，也可能是主动运输。曲线④说明运输速率与氧气浓度有关，根据上面的分析，这个过程是需要能量的，只能是主动运输，所以综合来看，应当是主动运输。‎ 难点二　验证影响酶活性的有关实验 ‎1．酶的本质和生理作用的实验验证 ‎(1)酶是蛋白质 设计思路：对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲溶液出现紫色反应；‎ 实验组：待测酶溶液＋双缩脲溶液是否出现紫色。‎ 通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量是否出现紫色反应。同理，也可用吡罗红来鉴定某些酶是RNA的实验。‎ ‎(2)酶的催化作用 设计思路：对照组：反应物＋清水反应物不被分解；‎ 实验组：反应物＋等量的相应酶溶液反应物被分解。‎ 实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。‎ 设计思路二：换酶不换反应物。‎ 实验组：反应物＋相应酶溶液反应物被分解；‎ 对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液反应物不被分解。‎ 此实验过程中要注意：①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。②要保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。‎ ‎(2)酶的高效性 设计思路：对照组：反应物＋无机催化剂底物分解速度；‎ 实验组：反应物＋等量酶溶液底物分解速度。‎ 实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度。‎ ‎(3)酶的适宜条件的探究 实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速度或存在量。‎ ‎①适宜的温度：‎ 设计思路：反应物＋ t1＋酶溶液，‎ 反应物＋ t2＋酶溶液，‎ 反应物＋ t3 ＋酶溶液，‎ ‎…… ，‎ 反应物＋ tn ＋酶溶液反应物分解的速度或存在的量 在实验步骤中要注意：a.在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。b.若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。‎ ‎②适宜的pH：‎ 设计思路：反应物＋ pH1＋酶溶液，‎ 反应物＋ pH 2＋酶溶液，‎ 反应物＋ pH 3 ＋酶溶液，‎ ‎……，‎ 反应物＋ pH n ＋酶溶液反应物分解的速度或存在的量 设计与酶有关的实验时，实验设计的一般步骤为：取材→分组编号→不同处理→平衡无关变量→现象观察→结果分析→得出结论。‎ 特别提示：影响酶作用的因素分析 酶的催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。‎ 影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点：‎ ‎(1)酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足，其他条件固定的情况下，反应系统中不含有影响酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶的浓度成正比。‎ ‎(2)底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎也不再改变。‎ ‎(3)pH对酶促反应的影响：一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就失去活性。在一定条件下，一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。‎ ‎(4)温度对酶促反应的影响：酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。‎ ‎(5)激活剂对酶促反应速度的影响：能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子、磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。这种酶称为酶原。‎ ‎(6)抑制剂对酶促反应速度的影响：能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。‎ 难点三　不同种类的酶具体应用 ‎1．酶的分布 酶既可以在细胞内发挥作用，比如线粒体内的呼吸氧化酶和叶绿体中的光合作用酶等；也可以分泌到细胞外起作用，如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各种消化酶。不仅如此，在体外适宜的条件下酶也具有催化作用，如可以把唾液淀粉酶加入到试管里，在适宜的条件下催化淀粉的水解反应。‎ ‎2．酶的分类 ‎ 3.酶的合成过程：(1)遵循中心法则，(2)蛋白质类酶的合成包括转录和翻译，原料是氨基酸；而RNA酶的合成过程只有转录，原料是核糖核苷酸。‎ ‎ 4‎ ‎．酶的分泌过程：胞外酶合成之后要分泌到细胞外发挥催化作用，因此胞外酶的分泌过程也就是分泌蛋白的形成过程。它的合成、加工和分泌过程，有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等的参与。‎ ‎ 5．酶与激素的区别与联系 难点四　ATP在能量代谢中的转化和利用 ‎1．能量代谢过程和利用 ‎2．ATP与ADP转化发生变化的场所及相关生理过程 转化场所 ‎ ATP→ ADP ‎ ADP→ ATP ‎ ‎　主要生理功能 ‎ 细胞膜 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输 ‎ 细胞质基质 ‎ 是 ‎ 是 ‎ ‎　细胞呼吸产生ATP，许多生化反应的进行消耗ATP ‎ 叶绿体 ‎ 是 ‎ 是 ‎ ‎　光反应产生ATP，暗反应消耗ATP ‎ 线粒体 ‎ 是 ‎ 是 ‎ ‎　细胞有氧呼吸第二、三阶段产生ATP，自身DNA复制等消耗ATP ‎ 核糖体 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　氨基酸合成蛋白质等消耗ATP ‎ 高尔 ‎ 基体 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　植物细胞形成细胞壁，动物细胞形成分泌物等物质消耗ATP ‎ 内质网 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　有机物的合成、运输等消耗ATP ‎ 细胞核 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　DNA的复制、转录等消耗ATP ‎ 中心体 ‎ 是 ‎ 否 ‎ ‎　形成纺缍体，牵引染色体移动等消耗ATP ‎ 易错点点睛 易错点一 关于酶的实验设计 ‎(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。 ‎ ‎(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 ‎ ‎(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。‎ 易错点二 ATP的产生和利用 ‎(1)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。‎ ‎(2)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。‎