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1、酶、ATP、水分代谢和矿质营养,一、酶和ATP是细胞代谢的两个必需的条件 1.酶是 产生的一类具有生物催化作用的 ，其化学本质是：绝大多数酶是 ，少数酶是 。酶与无机催化剂相比特点是：酶具有 和专一性，每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应；同时，酶需要适宜的条件，低温和高温都能使酶活性明显降低，二者区别是低温抑制 ，不破坏酶的结构，高温使 改变。,活细胞,有机物,蛋白质,RNA,高效催化性,酶的活性,酶的结构,2.ATP的结构简式： （1）一分子ATP中含有1个 ，2个高能磷酸键，3个 。 （2）一分子ATP水解掉两个磷酸基团后形成的物质是 ，是组成RNA的基本单位之一。 （3）1
2、 mol高能磷酸键断裂可释放 的能量。 3.ATP与ADP可以相互转化 （1）ADP转化成ATP的反应式为,APPP,腺嘌呤,磷酸,腺嘌呤核苷酸,30.54千焦,ADP+Pi+能量 ATP,酶,（2）ATP转化为ADP的反应式为 该反应进行的场所是 ；该反应的能量去路是 。,该反应进行的场所是： 、 、 等；该反应的能量来源是 和 。,细胞质基质,线粒体,叶绿体,光能,有机,物中的化学能,ATP ADP+Pi+能量,酶,细胞,用于各种生命活动,二、水分代谢与矿质元素代谢 1.植物吸收水分和矿质元素的主要部位都是 。植物吸收水分的主要方式是 ，吸收矿质元素的主要方式是 。植物体吸收水分和矿质元素
3、的关系是 。水分和矿质离子在植物体内向上运输的主要动力都是 ，运输的部位主要是 。 2.干种子和 主要依靠吸胀作用吸收水分，成熟的植物细胞通过 吸收水分，原因是 可看作是一层半透膜，半透膜两侧的浓度差是由细胞液和 形成的。发生渗透作用时，水分由 溶液向 溶液扩散。,根,渗透作用,主动运输,植物对水分的吸收和对矿质元素的,吸收是两个相对独立的过程,蒸腾作用,导管,未形成大液泡的细胞,渗透作用,原生质层,外界溶液,低浓度,高浓度,3.不同植物以及同一植物在不同的生长发育时期，对 和 的需要量不同，因此要对植物进行合理灌溉和施肥。植物体所表现的缺铁性失绿症与缺镁性失绿症差别是：缺铁首先受害的是 部位
4、，缺镁首先受害的是 部位。,水分,矿质元素,新叶,老叶,考点一 与酶有关的实验的设计思路总结,注意 高考考查此知识时常以实验的形式出现，解答时需首先明确实验目的，在确定实验设计思路后，选择准确的实验衡量标准。,（08广东卷）生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在4060之间，而极端耐热淀粉酶在100仍能保持较高的活性，因此具有更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中有些问题需要你的帮助。 （1）此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑 、 及 等因素。 （2）在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试剂检测，两种试剂各与何种物质发生颜色反应？检测的是底物还是产物？
5、。,（3）假设实验结果如下表，请在所给出的坐标纸上绘图反映实验结果：,解析 酶的活性受多方面因素的影响，简单地说影响因素有：酶和底物的浓度以及他们之间的相对浓度（即它们数量的比例）、温度、pH、激活剂、抑制剂等，实验操作顺序也会产生一定的影响；对于实验结果来说，可能检测底物的剩余量或产物的生成量，碘液检测的是底物，斐林试剂检测的是产物；绘坐标图时注意：注明纵、横轴的含义及单位，准确定制单位大小，曲线尽量平滑等。,答案 （1）pH 酶浓度 底物浓度（或产物浓度） （2）碘液与淀粉反应，检测的是底物；斐林试剂与还原糖反应，检测的是产物 （3）正确绘图，指明曲线，正确标出自变量和因变量数值及单位,下
6、列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一 项是 （ ）,解析 A是为了证明酶的高效性，而酶的高效性是通过和无机催化剂的对比体现出来的，对照组应加入FeCl3溶液。B中变量的设计是正确的，但用碘液只能检测淀粉的存在，对于蔗糖溶液是否反应无法检测，应用斐林试剂检测。C选项前后温度的变化对实验有影响，应设计多组装置控制在不同温度下进行实验。 答案 D,考点二 生物体内的能量来源与ATP的关系 1.在人体内有三大供能系统，它们是ATP供能系统、无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。下面以人在剧烈运动时的供能情况为例来说明三者之间的关系。 （1）人在剧烈运动时首先是ATP供能系统起作用，即人体骨骼肌中的
7、ATP直接供能。通过这个系统为剧烈运动提供能量，大约维持2025 s左右的时间，如100 m跑比赛时的供能情况。,（2）当剧烈运动时间稍长时（如400 m或800 m跑比赛时），主要由无氧呼吸提供能量。此时ATP供能不足，而有氧呼吸还没有完全调动发挥出来；但无氧呼吸提供的能量很少，且产物是乳酸，会降低内环境的pH，所以无氧呼吸供能时间不可能太长。 （3）当剧烈运动时间再长时，主要由有氧呼吸供能。此时ATP供能系统和无氧呼吸供能系统在供能过程中产生的大量ADP和NADP+强烈地促进有氧呼吸，使得有氧呼吸迅速提高，产生大量的ATP为剧烈运动提供能量。,三者之间的供能情况如图所示：,2.ATP来源,
8、（3）微生物：同动、植物的有机物分解释放能量的途径。 3.ATP去路 光合作用：光反应所产生的ATP专用于C3化合物还原 时的能量之需，其能量释放出来后以稳定化学能形 式储存于有机物中 细胞呼吸：三个阶段所产生的ATP均可作为能量货币 用于各项生命活动，如矿质离子吸收、生长素运输等,在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器。请回答以下问题： （1）叶绿体中合成ATP的能量来源是 ，合成的ATP用于 。释放的氧气的来源是 。CO2除来自大气外还来源于 。 （2）线粒体中合成ATP的能量来源是 ，合成的ATP用于 。吸收的氧气除来自大气外还来源于 。 （3）将提取的完整线粒体和叶绿体
9、，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡。请问这两种气泡成分是否一样？请解释原因。,。 （4）假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变，两支试管产生气泡的量分别有什么变化？为什么？ 。,解析 （1）叶绿体是光合作用的场所，其光反应将光能转换成ATP和NADPH中的活跃化学能，而ATP和NADPH中的化学能又在暗反应中被用于C3的还原，转换成为光合作用产物（CH2O）中稳定的化学能。光反应中产生的氧气来自水的光解，暗反应中利用的CO2除来自空气外，还来源于细胞呼吸。,（2）线粒体是有氧呼吸的主要场所，它在将有机物（丙酮酸）氧化分解时，释
10、放出能量，并将部分能量转移给ADP和Pi而生成ATP，这些ATP作为生命活动的直接能量来源。在有氧呼吸中消耗的氧气除来自大气外，还可来自光合作用。 （3）在适宜的条件下，离体的线粒体利用丙酮酸氧化分解可产生CO2,而在光下离体的叶绿体则利用HCO 水解产生的CO2进行光合作用产生O2，因此两支试管中气泡成分不一样。,（4）在黑暗中，线粒体的活动仍可进行，但叶绿体却因少了能量来源停止了光合作用，因此含线粒体的试管中气泡产生量基本不变，而含叶绿体的试管中的气泡产生量逐渐减少直至停止。,答案 （1）光能 C3的还原 水的分解 细胞呼吸 （2）有机物的氧化分解 生命活动 光合作用 （3）不一样。因为丙
11、酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO 水解产生的CO2进行光合作用产生O2 （4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。因为光是光合作用的必需条件，而在温度恒定时，呼吸作用基本稳定,下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法中，不正确的是 （ ） A.细胞耗能时总是与ATP水解的反应相联系，细胞 释放能量时反应总是伴随ATP的合成 B.ATP的A代表腺嘌呤，T代表三个，代表高能磷酸 键，P代表磷酸基团 C.光反应过程中，叶绿体中ADP由叶绿体基质向类 囊体膜运动，ATP则向相反方向运动 D.动物细胞有氧呼吸过程，产生大量ATP的阶段需 要氧气的参与 解析 ATP中的“
12、A”表示腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖组成的。,B,考点三 植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用 1.判断细胞的死活 待测细胞+分离剂 实验单一变量：待测细胞的生活状态。 2.测定细胞液浓度范围 待测细胞+一系列浓度梯度的分离剂 细胞液浓度范围等于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。 实验单一变量：不同浓度的分离剂。,发生质壁分离和复原活细胞 不发生质壁分离死亡细胞,镜检,分别镜检,3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞+同一浓度的分离剂 刚发生质壁分离时所需时间比较判断质壁分离速度（或细胞液浓度）。 实验单一变量：不同植物细胞。 4.比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物
13、的成熟细胞+未知浓度的溶液 刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大） 实验单一变量：未知浓度的溶液。,镜检,镜检,某生物兴趣小组确定研究课题：探究植物细胞外液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作出实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加。该小组学生设计实验步骤如下： 配制10%、20%、30%的蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片，用吸水纸吸干叶片表面的水分，分别放入不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡10分钟。取出叶片制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、B
14、值（如下图A为细胞的长度，B为原生质体长度）。在此基础上，请你参与设计、分析和讨论。,（1）请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A（%）值。 （2）该小组同学根据记录数据作出曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论。,。 （3）讨论 如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起，而非细胞本身的原因，你怎么处理实验？ 。 （4）该小组同学想进一步了解“生长在盐碱地上的植物与水生植物的细胞液浓度是否有差别”，请你设计实验并简要分析。 。,解析 （1）设计表格时要注意，蔗糖溶液的浓度有3种，依次为10%、20%、30%，要在三个不同浓度的溶液中分别测量5个细胞的A值和B值取平均值，从
15、而计算出不同浓度下的B/A值。 （2）由图中曲线看到的现象是随溶液浓度的增加，B/A值下降。B/A值可表示质壁分离的程度，曲线说明了质壁分离的程度随溶液浓度的增加而增大。并由此得出结论：细胞的失水量随着外界溶液的浓度增大而增加。 （3）设计对照实验，实验变量是相应浓度的外界溶液，用于两组实验的细胞生理状况要相同。 （4）该实验设计思路是设置相同浓度的溶液，分别将两种植物叶片放入其中，一段时间后分别测量两种叶片的B/A值的大小。,答案 （1）,（2）分析：B/A值越小，说明质壁分离程度越大； 随着溶液浓度的增加，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度的增加而增大。 结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加 （3）设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认其细胞形态正常，无质壁分离现象 （4）取盐碱植物与黑藻植物叶片若干，用吸水纸吸干水分； 配制相同浓度的蔗糖溶液，将上述两种叶片浸入溶液中10分钟； 两种叶片制成装片，观察并比较B/A值的大小； B/A值越小，质壁分离程度越大，说明细胞液浓度越低,考点四 有关水分代谢和矿物营养的实验设计方法 1.植物必需、非必需矿质元素的实验探究与实验设计 （1）实验方法： 溶液培养法。 （2）设计思路,实验的单一变量是矿质元素M的有无。 乙组是空白对照，甲组出现缺乏症，加入元素M后再培养是自身对照，即此实验中运用了两次对照。 2.
