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1、应对2010高考生物之知识点精讲精析精练系列3生物的新陈代谢、光合作用和生物固氮内容提要：一、生物的新陈代谢第一节新陈代谢与酶第二节新陈代谢与ATP第三节光合作用第四节植物对水分的吸收和利用第五节植物的矿质营养第六节人和动物体内三大营养物质的代谢第七节细胞呼吸第八节新陈代谢的基本类型二、光合作用和生物固氮第一节光合作用第二节生物固氮第一节新陈代谢与酶新陈代谢与酶重点、难点提示（1）酶的概念和种类酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。具有酶活性的蛋白质分为简单蛋白质类和结合蛋白质类：简单蛋白质类的酶只由氨基酸组成，不含任何其他物质，如胃蛋白酶。结合蛋白质
2、类的酶（又称全酶）是由蛋白质与辅因子组成，其中蛋白质部分称为酶蛋白，辅因子部分称为辅酶或辅基。与酶蛋白结合牢固的辅因子叫做辅基，与酶蛋白结合比较松的辅因子叫做辅酶，B族维生素以及Zn2+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、K+、Na+等金属离子是许多全酶的辅基和辅酶。酶蛋白和辅因子单独存在时都没有催化作用。如转氨酶就属于全酶。（2）酶的催化特性高效性 酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。这可用中间产物学说解释。专一性 一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。这可以用诱导契合学说解释。脆弱性 由于酶主要是蛋白质组成的，能够使蛋白质变性的因素也能使酶遭到破坏而完全失去活性。主要的因素有
3、高温、高压、紫外线照射等物理因素，有机溶剂、强酸、强碱等化学因素。（3）影响酶催化作用的因素温度 低温能降低酶的活性，高温使酶变性遭到破坏。通常在1040范围内，酶的催化作用随着温度的升高而增强，超过最适宜的温度后，温度越高，酶的活性越小，甚至失去活性。酸碱度 每种酶作用的酸碱度范围是很小的，但最适宜的酸碱度可能差异较大。激活剂和抑制剂 许多小分子物质、离子对酶的催化作用有促进或抑制作用，许多药物就是根据激活剂和抑制剂的机理而研制的。新陈代谢与酶典型例题学科渗透例1 过氧化氢（H2O2）是反应活性很高的化学物质，常用于漂白，也用于清洗小的伤口。细胞在代谢过程中，也会产生H2O2，它对细胞有毒害
4、作用，但体内有酶的存在可以使其分解为无毒物质。请分析下列一组实验，并回答有关问题。1在上述（1）（5）号试管中，最先产生气泡的是几号试管？产生气泡最多的是几号试管？请写出该试管内所发生化学反应的反应式。2用点燃但无火焰的卫生香放到（1）（5）号试管管口，能观察到什么现象？3如果在（2）号试中收集到的有关气体为500mL（STP），那么需要3H2O2溶液多少克？4比较（1）和（2）号试管，以及（2）与（3）、（4）、（5）号试管所看到的不同现象，说明了什么？解析 此题考查了酶的特性以及影响酶活性的因素。已知酶与化学催化剂相比，都具有催化能力，但酶具有高效性；同时酶的活性受温度、酸碱度等影响，即酶
5、催化需要适宜的温度、酸碱度等条件。（1）中MnO2为化学催化剂，肝细胞中含过氧化氢酶，都能催化H2O2分解，故（1）、（2）中H2O2都能分解产生O2，但（2）中产气快而多，所以（1）和（2）试管口卫生香能复燃，且（2）试管更明显。答案 1（2）号试管，（2）号试管，2H2O2 2H2OO22在（1）号、（2）号试管的卫生香再燃烧起来，其中（2）试管更明显。350.6g4（1）与（2）都能发生反应，但（2）号试管反应速度快，效果显著，这说明酶是生物催化剂，具有高效性。（2）与（3）、（4）、（5）号试管不同，说明酶的催化作用需要有适宜的温度和酸碱度。返回第二节新陈代谢与ATP新陈代谢与ATP重
6、点、难点提示返回（1）ATP与ADP的相互转化过程及其意义，（2）ATP的形成途径。上述两个问题可表示为：该反应式从左向右进行是合成ATP的过程，将能量储存在KTP中。能量的来源主要是绿色植物进行光合作用固定的光能，动植物细胞进行呼吸作用分解有机物释放的化学能。该反应式从右向左进行是ATP水解的过程，将储存在ATP中的能量释放出来，能量的去向是生命活动消耗。生物体内的糖类、脂类、蛋白质等有机物中含有大量的化学能，但这些化学能都不能直接被生物体利用，必须转变成ATP中的化学能才能被细胞利用消耗，ATP是能量的直接供应者。但是，ATP在细胞内的含量极少，ATP和ADP的总量是基本固定的，所以，AT
7、P和ADP的转化速度非常快，转化量很大。新陈代谢与ATP典型例题能力素质例1 下列关于ATP的叙述，错误的是 A是生物的直接能源物质B含有三个磷酸基C含三个高能磷酸键D水解时释放能量并生成ADP和磷酸解析 这是一个考查ATP的结构和功能及ATP和ADP相互转化的小型综合题。解答该题需要掌握ATP的结构简式（APPP）和ATP与ADP相互转化的关系式（ATP ADPPi能量），根据ATP水解成ADP和Pi时伴随着能量的释放，释放的能量直接用于生物体的各项生命活动，可以分析出A和D是正确的；根据ATP的简式，可以判断B是正确的，而C是错误的。答案 C点击思维例2 下列哪些生理活动会导致细胞内ADP
8、的含量增加 小肠绒毛上皮细胞吸收K+和Na+肾小管对葡萄糖的重吸收血液中的葡萄糖进入红细胞甘油进入小肠绒毛上皮细胞ABCD解析 根据ATP和ADP相互转化的反应式：ATP ADPPi能量，我们知道，当细胞内的ATP消耗时，就会产生ADP增多的现象，在上述的4个反应中的和这两个过程都是消耗能量的，故可以导致细胞中的ADP含量增加。答案 B学科渗透例3 下列关于“ ATP ADPPi能量”的反应式的叙述，正确的是 A反应式物质可逆，能量不可逆B反应式能量可逆，物质不可逆C两者均可逆D两者均不可逆解析 ATP与ADP转化反应式与化学上的可逆反应不同，其中能量的来源不同，合成ATP能量来自光能或化学能
9、；而分解ATP释放的能量为ATP中高能磷酸键中储存的化学能，故能量不可逆，由此知B、C错；又由于细胞中ATP含量并不高，但可以源源不断生成，这正是ATP与ADP和Pi循环利用的结果，故物质是可逆的。答案 A例4 以下是三磷酸腺苷的分子结构：请回答下列问题。（1）ATP的结构简式为_，化学式为_，图中虚线部分的名称是_。（2）在绿色植物体内的ATP合成所需能量的来源有_，产生ATP的细胞结构有_。解析 ATP即三磷酸腺苷，结构式简写为：APPP。从图中可以看出ATP的化学式为C10H16O13N5P3，图中虚线以外的部分是三个磷酸基，那么图中虚线部分就是腺苷。ATP作为一种高能化合物，对于绿色植
10、物来说，ADP转变成ATP时所需能量的来源途径有两个，主要是呼吸作用释放的化学能，其次是光合作用利用的光能，因此产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。答案 （1） APPP，C10H16O13N5P3，腺苷（2）呼吸作用释放的化学能和光合作用利用的光能，细胞质基质、线粒体和叶绿体高考巡礼例5 ATP的分子结构简式为_。ATP与ADP转化关系式为_。（2000年江苏省理科综合试题）解析 考查了生命活动直接能源物质ATP的有关知识，据抽样统计分析，此题得分率不是太高，原因主要是书写不规范，在转化关系式上，丢三漏二，错误百出。答案 APPP ATP ADPPi能量第三节光合作用光合作用重
11、、难点提示 （1）叶绿体中的色素种类及作用高等植物叶绿体中色素有两大类：叶绿素和类胡萝卜素，含量比例约为31。叶绿体色素是易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂而不溶于水的，在提取和分离叶绿体色素过程中，通常用丙酮做提取液，用几种有机溶剂混合配制成的层析液做分离液。溶解度高的随层析液扩散的速度快，溶解度低的随层析液扩散的速度慢，从而达到分离色素的效果。（2）光合作用的过程和重要意义光合作用的过程是重难点问题，其核心问题是光合作用过程中的物质转变和能量变化，即光合作用的实质。在光反应过程中，叶绿素吸收光能将水光解，产生O2和H；光合磷酸化产生ATP。在暗反应过程中，CO2被固定到有机物中后，经过H的
12、还原、ATP供能，在酶的催化作用下，CO2转变成葡萄糖等有机物，光能转变成有机物中的化学能。对光合作用的重要意义的分析，我们要结合绿色植物在生态系统中的重要地位去认识。绿色植物通过光合作用将光能变成化学能，将无机物合成了有机物，吸收二氧化碳释放氧气，改变了地球大气状况，为地球生物的繁衍生息创造了适宜的环境。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用典型例题能力素质例1 有人在恩吉尔曼实验的基础上做了下列实验，他把水绵放到暗处，然后用白光束对水绵细胞的不同部位做点状投射，发现水中的好氧性细菌明显聚集在投射到叶绿体的光点处，这说明（1）_。他把白光通过棱镜投射到水绵上，发现水中的好氧性细
13、菌在橙、黄、绿、青光的投射区域明显稀少，这是因为（2）_。解析 此题考查对光合作用过程中光反应阶段的反应条件、产物，特别是叶绿体色素与不同光质作用关系的基础知识以及对具体实验结果进行分析判断的能力。水绵细胞中的叶绿体色素有叶绿素和类胡萝卜素，它们在有光照的条件下进行光合作用并放出氧气，丰富的氧气能满足好氧性细菌呼吸的需要，因此，细菌聚集在产氧较多的叶绿体照光点处。白光经色散处理后，大量好氧性细菌又聚集在红光和蓝紫光照射处，这说明水绵叶绿体在红光和蓝紫光的照射区段光合作用旺盛，产氧更多，分析结果不难得出结论：答案 （1）投射光点处有光合作用释放的氧气（2）叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光点击思维例
14、2 图310的左图表示绿色植物光合作用的速率与环境因素有关。从图示可知：（1）影响光合作用速率的环境因素，主要是_和_。（2）在一定范围内，随着温度的提高，光合作用速率_。温度是通过_来影响光合作用速度的。（3）光合作用速率还随着_的加强而加快。决定光合作用具有这一特点的原因是_。解析 本题考查环境条件对光合作用的影响。光合作用是由色素吸收光能引起的，所以光质、光照强度和光照时间都能影响光合作用。此外，光合作用过程中有许多酶起作用，酶易受温度影响，所以光合作用也易受温度影响。答案 （1）温度，光照强度 （2）加快，影响酶的活性 （3）光照强度，光是光合作用的能源例3 图310的右图是一个研究光合作用过程的实验。实验前溶液中加入ATP、磷酸盐、叶绿体等。实验时按图示控制条件进行，并不断测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的光合作用知识，解释曲线形成的原因。（1）AB段_（2）BC段_（3）CD段_
