1、细胞的能量供应和利用第 8 讲 酶和 ATP考试说明 1.酶在代谢中的作用()。2.ATP 在能量代谢中的作用()。3.实验:探究影响酶活性的因素。 考点一 酶的本质、作用和特性1.酶本质的探索历程(连一连)2.酶的本质及生理功能(1)本质与作用化学本质绝大多数是 少数是 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸合成场所 核糖体主要是细胞核来源 一般来说, 都能产生 酶 生理功能 具有 作用 作用场所 细胞内、外或生物体外均可(2)作用机理: 化学反应的活化能。 图 3-8-1无酶催化的反应曲线是 ,有酶催化的反应曲线是 。 ca 段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能;ba 段的含义是酶 。
2、若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则 b 点在纵轴上将 移动。 3.酶的特性(1) :酶的催化效率大约是无机催化剂的 1071013倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化 化学反应。 (3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。 正误辨析(1)酶在催化反应前后,其分子结构不变。 ( )(2)一个细胞中酶的种类和数量是一定的,不会发生变化。 ( )(3)酶可降低过氧化氢分解反应所需的活化能而无机催化剂不能。 ( )(4)酶发挥作用后就会被降解。 ( )(5)产生激素的细胞一定产生酶,但是产生酶的细胞不一定产生激素。 ( )(6)在稀
3、蛋清液中加入蛋白酶后,再加入双缩脲试剂,由于蛋清液中的蛋白质被分解,因此不再发生紫色反应。( )1.酶的高效性 图 3-8-2(1)由曲线可知:酶比无机催化剂的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。因此,酶不能改变最终生成物的量。2.酶的专一性 (1)物理模型图 3-8-3图中 A 表示酶,B 表示被催化的底物,E、F 表示 B 被分解后产生的物质,C、D 表示不能被酶催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)曲线模型图 3-8-4在 A 反应物中加入酶 A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶 A 能催化底物 A 的反应。在 A 反应物中加
4、入酶 B,反应速率和未加酶时相同,说明酶 B 不能催化底物 A 的反应。3.影响酶促反应速率的因素(1)温度和 pH图 3-8-5在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱直至失活。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高酶的活性可恢复。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响图 3-8-6由甲图可知,在其他条件适宜、酶量一定的情况下,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。由乙图可知,在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应
5、速率与酶浓度成正比。(3)综合影响图 3-8-7据图可知,不同 pH 条件下,酶最适温度不变;不同温度下,酶最适 pH 也不变。即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。命题角度 1 考查对酶的本质及作用和特性的理解1.下列关于酶的叙述,正确的是 ( )A.RNA 聚合酶能催化转录过程B.酶都在细胞中发挥作用C.DNA 聚合酶参与 DNA 复制及转录过程D.酶能调节细胞的生命活动2.为使反应物 A 反应生成产物 P,采取了用酶催化(最适温度和 pH)和用无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图 3-8-8 甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中
6、不合理的是 ( )甲乙图 3-8-8A.距离 b 可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离 a 将减小C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性题后归纳 高考常考的酶及其作用归纳(1)DNA 聚合酶:将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。(2)DNA 连接酶:将两个 DNA 片段连接起来。(3)RNA 聚合酶:将单个的核糖核苷酸连接成链。(4)解旋酶:在 DNA 分子复制过程中打开 DNA 碱基对中的氢键。(5)ATP 水解酶:能打开远离腺苷的高能磷酸键。(6)ATP 合成酶:能催化远离腺苷的高能磷酸键形
7、成。(7)限制性核酸内切酶:识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。(8)蛋白酶:将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链或氨基酸。(9)纤维素酶、果胶酶:水解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。命题角度 2 考查酶促反应的曲线分析3.2019山西大同一中模拟 图 3-8-9 中甲是过氧化氢酶活性受 pH 影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b 时 H2O2分解产生的 O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是 ( )图 3-8-9A.pH=a 时,e 点下移,d 点左移B.pH=c 时,e 点为 0C.温度降低时,e 点不移动,d 点右移D.H2O2量
8、增加时,e 点不移动,d 点左移4.图 3-8-10 为用同一种酶进行的不同实验结果,下列有关叙述正确的是 ( )A.本实验研究的酶是蔗糖酶B.图甲曲线是研究该酶具有高效性的结果C.实验结果表明,该酶活性的最适温度是 30 、最适 pH 是 7甲 乙 丙图 3-8-10D.pH=2 与温度为 20 条件下酶活性减弱的原因不同题后归纳 “四看法”分析酶促反应曲线图 3-8-11考点二 实验:探究影响酶活性的因素1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理反应原理:淀粉 麦芽糖、葡萄糖蓝色 无蓝色出现鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
9、(2)实验步骤序号实验操作内容 试管 1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2 mL 2 mL 2 mL2控制不同的温度条件60 热水(5 分钟 )沸水(5 分钟)冰块(5 分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1 mL(5 分钟 )1 mL(5 分钟)1 mL(5 分钟)4加入等量的碘液 1 滴 1 滴 1 滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色 蓝色2.探究 pH 对酶活性的影响(1)实验原理反应原理(用反应式表示):2H2O2 2H2O+O2。鉴定原理:pH 影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验 O2的生成速率。(2)实验步骤序号 实验操作内容 试
10、管 1 试管 2 试管 31 注入等量的过氧 2 滴 2 滴 2 滴化氢酶溶液2注入等量的不同 pH 的溶液1 mL蒸馏水1 mL 5%的 HCl1 mL 5%的NaOH3注入等量的 3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL4 观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱3.酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(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
11、宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(3)在探究酶的适宜温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H 2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H 2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。(4)在探究 pH 对酶活性影响时,宜保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的 pH 调至实验要求的 pH 后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设 pH 前,让反应物与酶接触。命题角度 1 考查有关酶实验的分析1.2018河北保定高三摸底 关于酶的相关实验的叙述,正确的是 ( )A.验证酶的高效性时,自变量是酶的种类B.探究温度对酶活性的影
12、响实验中,可选用过氧化氢酶为研究对象C.用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时,可用碘液进行鉴定D.在探究影响淀粉酶活性的因素时,温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量2.2018浙江杭州质检 下表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了 13 组,乙做了 46 组。单位:mL组别 1 2 3 4 5 61%淀粉溶液 3 3 32%蔗糖溶液 3 3 3新鲜唾液 1 1蔗糖酶溶液 1 1蒸馏水 1 1斐林试剂 2 2 2 2 2 2下列叙述错误的是 ( )A.甲同学实验的检测试剂可换成碘碘化钾溶液B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性C.若组 4 出现阳性反
13、应,则乙同学的实验无法证明酶的专一性D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰命题角度 2 考查有关酶的实验设计3.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,因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题:(1)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与 混合,若反应液呈 色,则该酶的化学本质为蛋白质。 (2)测定淀粉酶活性时,应选择 作为该酶作用的底物,反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定。 (3)设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑 (指出两点即可)等因素。 结合题目信息,简要写出探究
14、该酶催化作用最适温度的实验思路: 。 题后归纳 梯度法探究酶的最适温度或最适 pH(1)实验设计思路底物 t1温度或 pH1下+酶, t1温度或 pH1下 底物的分解量或剩余量或产物的生成量。(2)实验设计程序图 3-8-12考点三 ATP 的结构、产生和利用1.ATP 的结构图 3-8-13(1)ATP 的元素组成: 。 (2)ATP 的化学组成:一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团。(3)ATP 的结构简式: 。 (4)ATP 中的能量:主要储存在 中。 2.ATP 和 ADP 的相互转化(1)转化基础ATP 的化学性质不稳定, 的高能磷酸键容易断裂和重建。 (2)ATP 和 ADP
15、的相互转化过程比较ATP 的合成图 3-8-14ATP 的水解图 3-8-153.ATP 的作用图 3-8-16正误辨析(1)ATP 分子脱去 2 个磷酸基团,称为腺嘌呤核糖核苷酸,它是 RNA 分子的基本单位之一。( )(2)淀粉水解成葡萄糖时伴随有 ATP 的生成。 ( )(3)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,所以不能合成 ATP。 ( )(4)从 ATP 获得合成 RNA 的原料需要破坏远离腺苷的高能磷酸键。 ( )(5)真核细胞内发生 ATP 与 ADP 的相互转化,原核细胞内不发生。 ( )(6)人在饥饿时,细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。 ( )(7)无氧条
16、件下,光合作用是叶肉细胞产生 ATP 的唯一来源。 ( )(8)细胞内的吸能反应一般与 ATP 的合成相联系,放能反应一般与 ATP 的水解相联系。 ( )教材拓展1.必修 1 P88 ATP 由哪几个小分子组成?2.必修 1 P90 如果把糖类和脂肪比作大额支票,ATP 则相当于现金,这种比喻 (填“有”或“无”)道理,原因是 。 1.ATP 与 ADP 的相互转化图 3-8-17(1)ATP 在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中的 ATP 与 ADP 的转化总是处于一种动态平衡中。(2)ATP 与 ADP 的相互转化过程中,物质可重复利用,但能量不可循环利用,它们不是可逆反应。(
17、3)ATP 转化为 ADP 又称“ATP 的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也消耗水。(4)ATP 不等同于能量:ATP 是一种高能磷酸化合物,是一种与能量有关的物质,不能将二者等同起来。(5)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中 ATP 含量很少。由于 ADP、Pi 等可重复利用,只要提供能量(光能或化学能),生物体就可不断合成 ATP,满足生物体的需要。2.ATP 产生量与 O2供给量之间的关系模型分析2供 给 量 为 0时 ,可 经无氧呼吸 产 生 上升段与 2浓 度有关 ,平衡段受 酶 、有机物、 或磷酸等制 约针对动 物 细 胞 ,若横 轴 改 为 呼吸 强 度 ,则 曲 线应
18、从 0开始 图 3-8-18命题角度 1 考查 ATP 的来源、结构及生理作用1.2018山西五校联考 ATP 是细胞内的能量“通货”,下列有关叙述不正确的是 ( )A.ATP 水解供能,实际上是指 ATP 分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解释放能量B.细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界的共性C.ATP 分子由 1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成D.ATP 是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质2.下列关于 ATP、mRNA 和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述,正确的是 ( )A.三者的元素组成不同,但都含有 C、H、O、N、P、SB.三者既能同时参与转录过程,又能同时参与翻
19、译过程C.ATP 含有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键,mRNA 无高能磷酸键D.腺嘌呤核糖核苷酸是 mRNA 的单体之一,ATP 去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸易错提醒 辨析 ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含义物质名称 物质结构 A 的含义ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)核苷酸 腺嘌呤DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸RNA 腺嘌呤核糖核苷酸命题角度 2 ATP 和 ADP 的转化过程及应用3.2018湖南永州一模 如图 3-8-19 是生物界中能量“通货”ATP 的循环示意图。下列相关叙述正确的是 ( )图 3-8-19A.图中的 M 指的是
20、腺苷,N 指的是核糖B.食物为 ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物C.图中不同来源的 ATP 均可用于胞吞和胞吐D.ATP 的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要4.“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质,其结构会随着与 ATP 和 ADP 的交替结合而改变,从而使自身或与其结合的分子产生运动。下列相关分析不正确的是 ( )A.线粒体和叶绿体中都有“分子马达”B.RNA 聚合酶是沿 RNA 移动的“分子马达”C.“分子马达”运动所需的能量由 ATP 水解提供D.细胞膜上的部分载体蛋白是“分子马达”题后归纳 细胞内产生与消耗 ATP 的生理过程转化场所 常见的生理过程细胞膜 消
21、耗 ATP:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质 产生 ATP:细胞呼吸第一阶段绿体产生 ATP:光反应消耗 ATP:暗反应和自身 DNA 复制、转录、翻译等线粒体 产生 ATP:有氧呼吸第二、三阶段 消耗 ATP:自身 DNA 复制、转录、翻译等核糖体 消耗 ATP:蛋白质的合成细胞核 消耗 ATP:DNA 复制、转录等真题预测1.2017全国卷 下列关于生物体中酶的叙述,正确的是 ( )A.在细胞中,核外没有参与 DNA 合成的酶B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是 37 2.2016全国卷 若除酶外所
22、有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是 ( )A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量3.2016全国卷 为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A 组(20 )、B组(40 )和 C 组(60 ),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图 3-8-20 所示。回答下列问题:图 3-8-20(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。 (2)在时间 t
23、1之前,如果 A 组温度提高 10 ,那么 A 组酶催化反应的速度会 。 (3)如果在时间 t2时,向 C 组反应体系中增加 2 倍量的底物,其他条件保持不变,那么在 t3时,C组产物总量 ,原因是 。 (4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。 1.下列关于酶和 ATP 的叙述正确的是 ( )A.酶使细胞代谢高效而有序地进行,对生命活动具有重要的调节作用B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液可以验证酶的专一性C.酶和 ATP 均具有高效性和专一性D.将 ATP 分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸上,产物是 ADP2.多酶片中含有多种消化酶,一般由内外两层组成,在消化不良时可
24、以服用。现有四种蛋白酶甲、乙、丙和丁,四者的活性随 pH 的变化如图 3-8-21 所示,上述四种蛋白酶中最适合分布在多酶片外层的是 ( )图 3-8-21A.蛋白酶甲 B.蛋白酶乙C.蛋白酶丙 D.蛋白酶丁1.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。2.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,少数是 RNA。3.酶具有专一性和高效性,作用条件较温和。4.低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构。5.高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使其永久失去活性。6.ATP 是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。7.细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的
25、能量供应机制是生物界的共性。1.对照原则对照实验是除了一个因素之外,其他因素都保持不变的实验,通常分为实验组和对照组,实验组是接受实验变量处理的对象组,对照组是不接受实验变量处理的对象组。按对照的内容和形式上的不同,通常有以下几种对照类型:类型 设置对照实验 实例空白对照指不做任何实验处理的对象组“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”实验中,向甲试管溶液加入斐林试剂,而乙试管中不加斐林试剂自身对照实验组与对照组在同一对象上进行 “植物细胞质壁分离和复原”实验就是典型的自身对照。实验处理前的对象状况可视为对照组,实验处理后的对象变化则视为实验组(续表)类型 设置对照实验 实例条件对照指虽给对象施以某种
26、实验处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义上的例如“动物激素饲喂小动物”实验的设计方案:甲组:饲喂甲状腺激素(实验组)乙组:饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)丙组:不饲喂药剂(空白对照组)相互对照指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照如“温度对酶活性的影响”的实验中,几个实验组所采用的就是相互对照2.单一变量原则(1)生物实验变量的辨析实验中的变量有自变量、因变量和无关变量。自变量:人为改变的变量。因变量:随着自变量的变化而变化的变量。无关变量:除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。通常,自变量是原因
27、,因变量是结果,二者具有因果关系。图 3-8-22(2)变量的控制控制变量是指控制其他因素不变,集中研究其中一个因素的变化,保证实验不受干扰或将干扰因素降到最低程度。 通过变量控制,尽量减小实验误差,以取得较为精确的实验结果。操纵自变量的方法:设法给研究对象施加干扰,造成研究对象的变化,从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。检测因变量的方法:因变量有时不能直接检测,实际操作中根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标称为观察指标。 具体包括观察特异性的颜色变化、沉淀反应;观察形态结构、生理变化;测量生长发育速度;测量生化反应速度。控制无关变量的方法(平衡控制):排除因实验对象的个体
28、差异带来的影响;设法创造稳定的相同的条件进行对照,以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰;设法提供适宜条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响;重复实验,排除偶然因素的干扰,减小实验误差。3.等量原则实验中除“单一变量”(即实验变量)外,其他变量需注意等量原则,即:(1)生物材料要相同:所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。(2)实验器具要相同。(3)实验试剂要相同。(4)处理方法要相同。针对训练1.生物实验中常用到对照,以下对照设置正确的是 ( )A.研究温度对酶活性的影响时,实验要分别在酸性和碱性条件下进行B.研究蝾螈细胞核的功能实验中,将其受精
29、卵横缢成有核和无核两部分C.验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中,甲组用锡箔帽罩住尖端,乙组去掉尖端D.在观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布时,分别使用甲基绿和吡罗红两种染色剂染色2.下列有关实验中变量的叙述,正确的是 ( )A.探究温度对酶活性的影响实验中,酶催化的反应速率是自变量B.模拟探究细胞大小与物质运输关系实验中,琼脂块的体积大小是无关变量C.观察洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中,原生质层位置的变化是无关变量D.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用实验中,插条生根数是因变量3.2018湖北孝感一中模拟 实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。下列哪一项不属于控制无关
30、变量的操作 ( )A.验证光合作用能产生淀粉的实验中,首先将实验植物进行“饥饿”处理B.探究唾液淀粉酶最适 pH 的实验中,先将每一组温度控制在 37 C.验证光合作用需要光照的实验中,将叶片的一半用黑纸包住D.探究唾液淀粉酶最适温度的实验中,每一组都加入等量的淀粉4.2018宁夏石嘴山一模 如图 3-8-23 是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。有关分析合理的是 ( )图 3-8-23A.本实验的因变量是不同的催化剂B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1 号与 3 号、1 号与 4 号可分别构成对照实验D.分析 1 号、2 号试管的实验结果可知,加热能降低反应的活化能5.某植物培养液
31、中含有甲、乙、丙 3 种离子,它们对植物的生长都有影响。下表列出的 5 种培养液中,甲、乙、丙 3 种离子的浓度(单位:mmol/L)不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响,进行实验时可以选用的两种培养液是 ( )培养液编号 甲离子 20 30 50 30 40乙离子 55 45 60 45 55丙离子 10 15 20 25 25A. B. C. D.6.2018浙江杭州学军中学模拟 下列有关实验设计的叙述中正确的是 ( )A.实验材料的数量、温度和时间不可能是实验的变量B.各种实验中都必须设置空白对照组C.数据测量应力求精确,因而需要多次测量求平均值D.探究实验设计中,实验结果总是
32、与提出的假设一致第 9 讲 细胞呼吸考试说明 1.细胞呼吸()。2.实验:探究酵母菌的呼吸方式。考点一 细胞呼吸的过程1.细胞的有氧呼吸(1)过程图解图 3-9-1(2)写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路图 3-9-22.无氧呼吸图 3-9-3正误辨析(1)在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成 ATP。 ( )(2)有氧呼吸是将有机物彻底氧化分解成 CO2和 H2O,释放能量,并将释放的能量全部储存在ATP 的过程。( )(3)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( )(4)无氧呼吸不需要 O2的参与,该过程中有H的积累。 ( )(5)两种呼吸方式中,有 H2O
33、 生成的一定是有氧呼吸,有 CO2生成的可能是有氧呼吸,也可能是无氧呼吸。 ( )教材拾遗1.必修 1 P93 肌细胞内的肌质体就是由大量变形的 (填细胞器名称)组成的,肌质体有利于对肌细胞的 供应。 2.必修 1 P94 C 6H12O6和丙酮酸分解产生的H代表的物质是,其氧化形式是 。1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较类型 有氧呼吸 无氧呼吸过程模型必需条件 O2和酶 不需 O2,但必须有酶催化场所细胞质基质(第一阶段);线粒体(第二、三阶段)(真核细胞)在细胞质基质中进行全过程产物 CO2和 H2O 酒精、CO 2(或乳酸)联系第一阶段完全相同;实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合成 AT
34、P 满足细胞生命活动的需要);有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的2.细胞呼吸中H和 ATP 的来源和去路来源 去路有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸H 葡萄糖和水 葡萄糖与 O2结合生成 H2O 还原丙酮酸ATP三个阶段都产生只在第一阶段产生用于各项生命活动(除暗反应外)3.分析细胞呼吸中能量的释放与去向图 3-9-44.不同生物无氧呼吸产物图 3-9-5命题角度 1 考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析1.2018陕西宝鸡质检 有氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段:C 6H12O6丙酮酸+H;丙酮酸+H 2OCO 2+H;H+O 2H 2O,下列与此相关的叙述中正确的是 ( )A.有氧
35、呼吸与无氧呼吸都能发生两个阶段B.若用 18O 标记 O2,一段时间后,在最终的产物中只有 H2O 中能找到 18OC.第阶段反应所需要的H都来自丙酮酸D.叶肉细胞中第阶段的反应发生在生物膜上2.图 3-9-6 表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是 ( )图 3-9-6A.a 过程的完成一定伴随 H2O 和 CO2的生成B.在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸C.人体细胞中完成 c 过程的场所主要是线粒体D.在寒冷时,人体内过程 a 会加快易错提醒 有关细胞呼吸的 6 个易错点(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
36、于控制酶合成的基因不同。(2)无氧呼吸只释放少量能量,其余能量储存在分解不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。(3)有氧呼吸产物与无氧呼吸产物最大的区别是无氧呼吸没有水生成,并且无氧呼吸只在第一阶段产生 ATP。(4)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(5)原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、硝化细菌等,因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。(6)水稻等植物长期被水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。命题角度 2 细胞呼吸方式的判断与计算3.下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量的变化结果。
37、下列说法正确的是 ( )条件 CO2释放量 O2吸收量甲 12 0乙 8 6丙 10 10A.在甲条件下进行的是产生 CO2和乳酸的无氧呼吸B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.在丙条件下有氧呼吸强度达到最大值D.在乙条件下释放的 CO2来自细胞质基质和线粒体4.某实验室用两种方法进行酵母菌发酵,利用葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气,乙发酵罐中没有氧气,其余条件相同且适宜。实验过程中,每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的量,记录数据并绘成坐标曲线图 3-9-7。下列有关叙述正确的是 ( )图 3-9-7A.实验结束时,消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐B.甲、乙两发酵罐分别在第 4
38、h 和第 0 h 开始进行无氧呼吸C.甲、乙两发酵罐实验结果表明,酵母菌为异养厌氧型生物D.该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量题后归纳 1.判定细胞呼吸方式的三大依据2.呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)(1)有氧呼吸中葡萄糖O 2CO 2=166。(2)无氧呼吸中葡萄糖CO 2酒精=122 或葡萄糖乳酸=12。(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的 CO2的物质的量之比为 13。考点二 影响细胞呼吸的因素及应用1.温度、CO 2浓度及 H2O 对呼吸速率影响的曲线分析因素 温度 CO2浓度 H2O影响机理 影响呼吸酶的活性高浓度的 C
39、O2对细胞呼吸有明显的抑制效应在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强曲线模型实践应用零上低温下储存种子、蔬菜、水果,大棚种植夜间适当降低温度增加 CO2的浓度,可提高蔬菜和水果的保鲜效果粮食在收仓前要进行晾晒处理,干种子萌发前要进行浸泡处理2.氧浓度对呼吸速率影响的曲线分析图 3-9-8(1)氧气作为有氧呼吸的原料,可同时影响有氧呼吸和无氧呼吸的速率。(2)图甲中 O2浓度为 0 时细胞只进行无氧呼吸,随 O2浓度升高,有氧呼吸逐渐增强,无氧呼吸逐渐减弱。当 O2浓度为 010%时,细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;O 2浓度在 10%以上时,细胞只进行有氧呼吸。(3)图乙中三条曲线分
40、别表示无氧呼吸 CO2释放量、有氧呼吸 O2吸收量(等于有氧呼吸 CO2释放量)及两种呼吸 CO2释放总量。(4)图中 R 点为两种细胞呼吸 CO2释放总量的最低点,一般认为此时细胞呼吸消耗有机物最少,最适合储存种子或果实。AB 段长度=BC 段长度,说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量相等,则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的 1/3。命题角度 1 以曲线模型为信息载体,考查影响细胞呼吸的因素1.如图 3-9-9 表示某植物非绿色器官在不同 O2浓度下,O 2的吸收量和 CO2的释放量的变化情况,根据所提供的信息,以下判断正确的是 ( )图 3-9-9A.N 点时,该器
41、官 O2的吸收量和 CO2的释放量相等,说明其只进行有氧呼吸B.M 点是贮藏该器官的最适 O2浓度,此时无氧呼吸的强度最低C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质的氧化分解D.L 点时,该器官产生 CO2的场所是细胞中的线粒体基质2.科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响,结果如图 3-9-10 所示。下列叙述正确的是 ( )图 3-9-10A.20 h 内,果肉细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B.50 h 后,30 条件下果肉细胞没有消耗 O2,密闭罐中 CO2浓度会增加C.50 h 后,30 的有氧呼吸速率比 2 和 15 慢,是因为温度高使酶活性降低D.实验
42、结果说明,温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率越大命题角度 2 考查细胞呼吸原理在生产上的应用3.2018湖北荆州模拟 松土是农作物栽培的传统耕作措施。相关看法不合理的是 ( )A.可以增加土壤的透气性,促进植物对无机盐的吸收B.能加快枯枝落叶、动物遗体和粪便等有机物的分解C.容易造成水土流失,可能成为沙尘暴的一种诱发因素D.降低土壤微生物的呼吸作用强度,减少二氧化碳排放4.如图 3-9-11 表示某植物种子萌发过程中 CO2释放速率和 O2吸收速率的变化趋势,下列说法正确的是 ( )图 3-9-11A.在 1224 h 期间,细胞呼吸的主要方式是有氧呼吸B.曲线相交时,有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相
43、等C.从第 12 h 到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会相对不变D.胚根长出后,萌发种子的有氧呼吸速率明显升高易错警示 影响细胞呼吸的外界因素的应用注意点1.影响细胞呼吸的因素并不是单一的(1)若需要增强细胞呼吸强度,可采取供水、升温、高氧等措施。(2)若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。2.储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同(1)蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。(2)种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。考点三 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式1.实验原理图 3-9-122.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)检测 C
44、O2的产生,装置如图 3-9-13 所示。图 3-9-13(3)检测酒精的产生:自 A、B 中各取 2 mL 酵母菌培养液的滤液,分别注入编号为 1、2 的两支试管中分别滴加 0.5 mL 溶有 0.1 g 重铬酸钾的硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化。3.实验现象澄清石灰水的变化1、 2 两试管的变化甲组 变混浊快 无变化乙组 变混浊慢 出现灰绿色4.实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生的 CO2多且快,在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精,还产生少量 CO2。5.实验成功关键点分析(1)实验装置:甲组探究酵母菌的有氧呼吸,乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、乙两组为对比
45、实验,设置的是有氧、无氧条件。(2)通入 A 瓶的空气中不能含有 CO2,以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的 CO2所致。(3)B 瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将 B 瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保通入澄清石灰水中的 CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。命题角度 1 考查酵母菌细胞呼吸方式的实验探究1.图 3-9-14 是某研究小组在探究酵母菌细胞呼吸方式时的两套装置图,下列分析不合理的是 ( )图 3-9-14A. 为检验空气中的二氧化碳是否被 A 瓶吸收完全,可在 B 瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶B. 实验中发现 C 瓶先变混浊后又澄清了
46、,说明实验成功C. 实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾溶液检测 D 瓶中物质会出现灰绿色D. C 瓶和 E 瓶也可用溴麝香草酚蓝水溶液,可观察到水溶液由黄变绿再变蓝2.2018重庆一中模拟 在做“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验时,有人用血糖仪对稀释10 倍后培养液中的葡萄糖浓度进行定量分析,并用葡萄糖消耗量计算出呼吸速率。下列说法正确的是 ( )序号 时间(min) 稀释 10 倍的培养液中葡萄糖浓度1 0 初始 24.5 mmol/L有氧 A 18.6 mmol/L2 15 无氧 B 21.3 mmol/L有氧 A 9.9 mmol/L3 30 无氧 B 13.5 mmol/LA.该实验属于对
47、照实验,其中有氧组为实验组,无氧组为对照组B.该实验也可用澄清的石灰水检测 CO2的产生情况,以混浊度为实验指标C.随着时间变化,装置中酵母菌种群的有氧呼吸速率、无氧呼吸速率都逐渐下降D.酵母菌前 15 min 的有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率方法拓展 对照实验和对比实验1.对照实验如果两组实验中,除了一个因素不同外,其余因素都相同,那么这两组实验称为对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组。对照组和实验组要依据研究的问题和作出的假设来决定,有时候研究的问题和作出的假设改变了,对照组和实验组可能会发生对换。一般来说,保持原有状态的组作为对照组,人为改变条件的组作为实验组;或者是已知实验结果的组
48、作为对照组,未知实验结果的组作为实验组。2.对比实验设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验称为对比实验。对比实验不设对照组,均为实验组(或互为实验组和对照组),可以说是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。 命题角度 2 考查细胞呼吸的其他实验3.如图 3-9-15 所示装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的叙述错误的是 ( )图 3-9-15A.试管内加入的试剂是 NaOH 溶液B.温水的作用是使瓶内温度相对稳定C.实验中细玻璃管内的红墨水向右移动D.该装置直接测定动物呼吸释放的 CO2量4.2018山东师大附中一模
49、如图 3-9-16 中三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物,下列有关分析不正确的是 ( )图 3-9-16A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸C.丙装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生 CO2D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,且都需要设置对照实验题后归纳 细胞呼吸方式的判断及实验探究1.探究细胞呼吸方式的实验装置欲探究某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图 3-9-17 所示(以发芽种子为例):图 3-9-17实验结果预测和结论:实验现象装置一液 装置二液 结论滴 滴不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸不动 右移
