《细胞的能量供应和利用》知识总结.docx
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《细胞的能量供应和利用》知识总结
第五章《细胞的能量供应和利用》知识总结
1、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢：
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
催化剂的作用机理：
降低化学反应所需要的活化能。
同无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能作用更显著，因而催化效率更高。
2、
本质：
活细胞产生的有机物，绝大多数为蛋白质，少数为RNA
高效性：
酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。
酶、特性
专一性：
每种酶只能催化一种或一类化学反应
作用条件温和：
适宜的温度，pH，最适温度（pH值）下，酶活性最高，
（过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构遭到破坏，能使蛋白质变性失活，低温使酶活性降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。
）
功能：
催化作用，降低化学反应所需要的活化能
3、ATP：
结构简式：
A—P~P~P，A表示腺苷，P表示磷酸基团，~表示高能磷酸键
全称：
三磷酸腺苷，与ADP相互转化：
功能：
细胞内直接能源物质
4、形成ATP的途径：
动物、真菌、大多数细菌-----来自细胞呼吸作用有机物分解释放的能量。
绿色植物-----来自细胞呼吸作用、光合作用。
*能产生ATP的部位：
线粒体、叶绿体、细胞质基质
*能产生水的部位：
线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
5、细胞呼吸：
有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP过程。
细胞呼吸方式：
有氧呼吸和无氧呼吸。
30、有氧呼吸三阶段的比较
有氧呼吸
场 所
反应物
产物
释放能量
产生ATP数量
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
2ATP
第二阶段
线粒体基质
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
2ATP
第三阶段
线粒体内膜
[H]、O2
H2O
大量
34ATP
6、有氧呼吸与无氧呼吸比较
有氧呼吸
无氧呼吸
场所
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
产物
CO2，H2O，能量（大量）
CO2，酒精（或乳酸）、能量（少量）
反应式
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+能量
C6H12O6
2C3H6O3+能量
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+能量
过程
第一阶段：
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸和少量[H]，释放少量能量（细胞质基质）
第二阶段：
丙酮酸和水彻底分解成CO2
和[H]，释放少量能量（线粒体基质）
第三阶段：
[H]和O2结合生成水，
大量能量（线粒体内膜）
第一阶段：
同有氧呼吸
（一）
第二阶段：
丙酮酸在不同酶催化作用
下，分解成酒精和CO2或
转化成乳酸
能量
大量
少量
实质
分解有机物，释放能量，产生ATP
7、细胞呼吸应用：
包扎伤口，选用透气消毒纱布，抑制细菌有氧呼吸
花盆经常松土：
促进根部有氧呼吸，吸收无机盐等
酵母菌酿酒：
选通气，后密封。
先让酵田菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精
稻田定期排水：
抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡
提倡慢跑：
防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸
破伤风杆菌感染伤口：
须及时清洗伤口，以防无氧呼吸
8、光和光合作用
（1）、概念：
是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的
有机物，并释放出氧气的过程。
（2）、场所
双层膜
叶绿体基质
基粒多个类囊体（片层）堆叠而成
胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素叶黄素（黄色）吸蓝紫光
色素（1/4）叶绿素A（蓝绿色）
叶绿素（3/4）叶绿素B（黄绿色）吸红橙和蓝紫光
色素提取实验中色素的分布（上----下）：
胡萝卜素，叶黄素，叶绿素a，叶绿素b
叶绿体色素分布：
类囊体结构薄膜上；
光合作用的酶分布：
类囊体结构薄膜上；叶绿体基质中
光合作用的探究历程
（3）、
18世纪中期，人们认为只有土壤中水分构建植物，未考虑空气作用
1771年，英国普利斯特利实验证实植物生长可以更新空气，未发现光的作用
1779年，荷兰英格豪斯多次实验验证，只有阳光照射下，只有绿叶更新空气，但未知释放该气体的成分。
1785年，明确放出气体为O2，吸收的是CO2
1845年，德国梅耶发现光能转化成化学能
1864年，萨克斯证实光合作用产物除O2外，还有淀粉
1939年，美国鲁宾卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自水。
（4）条件：
一定需要光
光合作用的过程
光反应阶段场所：
类囊体薄膜，
产物：
[H]、O2
过程：
（1）水的光解：
H2O分解成[H]和O2；
（2）ATP的形成：
ADP+Pi+光能
ATP
条件：
有光、无光都可以进行
暗反应阶段场所：
叶绿体基质
产物：
糖类等有机物（和五碳化合物）
过程：
（1）CO2的固定：
1分子C5和CO2结合，生成2分子C3
（2）C3的还原：
C3在[H]和ATP、多种酶作用下，部分还
原成糖类，部分又形成C5。
联系：
光反应阶段与暗反应阶段既区别又紧密联系，是缺一不可的整体，光反应为暗反应提供[H]和ATP。
（5）同位素示踪
14CO2暗反应2C3暗反应（14CH2O）
3H2O光反应[3H]还原（C3H2O）
H218O光18O2
9、空气中CO2浓度，土壤中水分多少，光照长短与强弱，光的成分及温度高低等，都是影响光合作用强度的外界因素：
可通过适当延长光照，增加CO2浓度等提高产量。
10、自养生物：
可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，如绿色植物（光合作用），硝化细菌（化能合成）
化能合成作用：
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
异养生物：
不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动，如许多动物、真菌、大多数细菌。
11、检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
1、斐林试剂鉴定还原糖时，溶液的颜色变化为：
砖红色（沉淀）。
斐林试剂只能检验生物组织中还原糖存在与否，而不能鉴定非还原性糖。
葡萄糖、麦芽糖、果糖是还原糖
2、双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1g／mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01g／mL的硫酸铜溶液。
蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。
3、苏丹Ⅲ染液遇脂肪的颜色反应为橘黄色，苏丹Ⅳ染液遇脂肪的颜色反应为红色。
12、叶绿体中色素的提取和分离
（1、 取绿色叶片中的色素：
①研磨不充分，色素未能充分提取出来；
淡绿色②酒精加入量太多，稀释了色素提取液；
③未加入碳酸钙粉末，叶绿素分子已破坏。
（2、分离叶绿体中的色素
（1）制备滤纸条
（2）画滤液细线（3）分离色素。
注意：
不能让滤液细线触到层析液。
用培养皿盖盖上烧杯。
13.细胞器结构和功能：
细胞器
结构特点
功能
线粒体
双层膜、少量DNA、酶
有氧呼吸的主要场所
叶绿体
双层膜、少量DNA、酶、色素
光合作用的场所
内质网
单层膜
蛋白质合成和加工，以及脂质合成的场所
高尔基体
单层膜
对来自内质网的蛋白质进行加工分类、包装
（与细胞壁形成有关；与细胞分泌物形成有关）
核糖体
无膜结构
合成蛋白质的场所
溶酶体
单层膜、含多种水解酶
分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒霍病菌
液泡
单层膜、含有糖类、无机盐、色素和蛋白质
调节细胞内环境，使植物保持坚挺
中心体
无膜结构、主要有两个互相垂直的中心粒组成
与细胞有丝分裂有关
14、比较光合作用与呼吸作用：
光合作用
呼吸作用
反应场所
绿色植物（在叶绿体中进行）
所有生物活细胞（主要在线粒体中进行）
反应条件
光、色素、酶
酶（不需要光）
物质转变
把无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O）
分解有机物。
产生CO2和H2O
能量转变
把光能转变成化学能，储存在有机物中
释放有机物的能量，部分转移ATP
实质
合成有机物、储存能量
分解有机物、释放能量、产生ATP
联系
有机物、氧气
光合作用呼吸作用
能量、二氧化碳
15、*细胞膜的结构特点：
具有流动性
*细胞膜的功能特点：
具有选择透过性
*制取细胞膜利用哺乳动物成熟红细胞，因为无核膜和细胞器膜。
16、细胞的生物膜系统：
在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、高尔基体，线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
17、细胞核：
是遗传信息库，是细胞代谢和遗传控制中心。
核膜：
双层膜，分开核内物质和细胞质
核孔：
实现核质之间频繁的物质交流和信息交流
细胞核核仁：
与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
染色质：
由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体
第5章细胞的能量供应和利用
一、选择题
1．同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率，其原因是（）
A．能降低反应的活化能B．能供给反应物能量
C．改变了反应的途径D．降低反应活化能的作用更显著
2．叶绿体是植物进行光合作用的场所。
下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（）
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
3．通常胃液的pH约为1.4，在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由10降到1的过程中，胃蛋白酶的活性将（）
A．不断上升B．没有变化C．先升后降D．先降后升
4．下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（）
A．细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B．人体硬骨组织细胞也进行呼吸
C．酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
D．叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用
5．下列有关ATP的叙述中，不正确的是（）
A．生物体内ATP与ADP之间时刻发生相互转化
B．骨骼肌剧烈运动时收缩所需要的能量直接来自ATP
C．动植物形成ATP的途径分别是细胞呼吸和光合作用
D．ATP中含有的元素是C、H、O、N、P
6．让实验动物小白鼠吸入混有18O2的空气，该小白鼠体内最先出现含18O的化合物是（）
A．CO2B．H2OC．C2H5OHD．C3H6O3
7．下列反应既能在细胞质基质中进行，也能在线粒体内进行的是（）
A．葡萄糖
丙酮酸B．丙酮酸
酒精＋CO2
C．ADP＋Pi＋能量
ATPD．［H］＋O2→H2O
8．有一种酶催化反应P＋Q→R。
右下图中实线表示在没有酶时此反应的进程。
在t1时，将催化此反应的酶加入反应混合物中。
图中表示此反应进行过程的曲线是（）（［P］、［Q］、［R］分别代表P、Q、R的浓度）
A．曲线AB．曲线B
C．曲线CD．曲线D
9．右图的四条曲线中，能够表示运动员在长跑过程中和长跑结束后血液中乳酸浓度变化的曲线是（）
A．曲线aB．曲线b
C．曲线cD．曲线d
10．在密闭容器内，酵母菌利用葡萄糖产生酒精，此过程不生成（）
A．ATPB．乳酸C．三碳化合物D．CO2
11．下列有关酶的叙述，正确的是（）
A．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B．酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
12．水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质（）
A．在4℃条件下易变性B．只含有C、H
C．也能催化淀粉合成D．含有羧基
13．能使植物细胞壁和细胞膜结构均破坏的一组酶是（）
A．淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶B．纤维素酶、果胶酶、蛋白酶
C．果胶酶、溶菌酶、纤维素酶D．磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶
14．下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（）
A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜
B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中
C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP
D．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
15．在晴天中午，密闭的玻璃温室中栽培的玉米，即使温度及水分条件适宜，光合速率仍然较低，其主要原因是（）
A．O2浓度过低B．O2浓度过高
C．CO2浓度过低D．CO2浓度过高
16．下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是（）
A．适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2
B．只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP
C．无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP
D．叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应
17．在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是（）
A．C3和C5都迅速减少B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少D．C3迅速减少，C5迅速增加
二、非选择题
1．根据下面光合作用图解回答问题：
（1）图中编号所代表的物质分别是：
①_____________；②____________；③；④____________。
（2）暗反应需要光反应提供的物质是____________和_____________。
（3）图中⑤是___________阶段，反应场所是叶绿体的_____________________，图中⑥是____________阶段，反应场所是叶绿体的__________。
（4）写出影响光合作用的几个因素：
。
淀粉
圆点
实验处理方法
碘液处理后的颜色反应
A
新鲜唾液与盐酸混合
？
B
经过煮沸的新鲜唾液
蓝黑色
C
只有新鲜唾液
红棕色
D
接种面包霉
红棕色
E
只有2％蔗糖酶溶液
蓝黑色
2．在淀粉—琼脂块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理，如下图所示。
将该实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24h后，用碘液冲洗淀粉—琼脂块，其结果记录于下表。
请你仔细分析后回答下面的问题：
（1）圆点D的颜色变化与圆点C一致，你的解释是______________________________
_______________________________________________________________。
（2）你认为圆点C与哪一点比较能说明酶的专一性？
_____________________________
_____________________________________________________________。
（3）圆点A应该呈现______色，理由是 。
（4）上述实验装置要放入37℃恒温箱中进行保温处理，请你提出两个理由加以解释：
① ；
② 。
3．请回答下列问题：
（1）氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是_______，构成细胞膜的元素是___________________________。
（2）缺镁时植物叶片发黄，其原因是__________________________________________。
（3）在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需要添加少量的二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。
二氧化硅的作用是___________________________________________；碳酸钙的作用是__________________________________；丙酮的作用是______________________。
4．已知2H2O2＝＝2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。
请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。
要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：
适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
（1）实验步骤：
①________________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
③________________________________________________________________。
（2）实验结果预测及结论：
整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：
_____________________
_________。
由此可得出的结论是____________________________________。
（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2的释放速度最快的是____
___________，原因是__________________________________。
5．在春末晴朗白天，重庆某蔬菜基地测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度（实际光合作用强度与呼吸作用强度之差），结果如图所示（假设塑料大棚外环境条件相同；植株大小一致、生长正常，栽培管理条件相同）。
（1）在曲线a中，与11时相比13时植株叶绿体内C3与C5化合物相对含量较高的是
（C3或C5）；在11时和13时分别摘取植株上部成熟叶片用碘蒸气处理，13时所取叶片显色较（深或浅）。
（2）曲线b的峰值低于曲线a，其两个主要决定因素是
（光照强度、环境温度、空气中CO2含量）。
曲线c高于曲线b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的用于CO2还原；若在棚内利用豆料植物做绿肥，可明显增加土壤中元素的含量，主要促进植株体内和等生物大分子的合成。
（3）6～9时和16～18时，曲线b高于曲线a，主要原因是此时段棚内较高。
6．在充满N2与CO2混合气体的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。
测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。
（1）6～8h间，光合速率（大于、小于）呼吸速率，容器内的O2含量，CO2含量，植株干重。
（2）9～10h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是；10h时不再产生ATP的细胞器是；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即停止ATP的合成，
成为ATP合成的唯一场所。
（3）若在8h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因________
__________________________________。
参考答案
一、选择题
1．D解析：
酶具有更高的催化效率的原因是降低反应活化能的作用更显著，不能改变反应的途径，不能供给反应物能量。
2．D解析：
叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上；H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在类囊体的薄膜上；CO2的固定过程发生在叶绿体的基质中；光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的。
3．B解析：
将溶液pH由10降到1的过程中，胃蛋白酶的活性将没有变化，因为溶液pH为10时，胃蛋白酶失活。
4．D解析：
细胞呼吸必须在酶的催化下进行；人体硬骨组织细胞是活细胞，当然也进行呼吸；酵母菌属于兼性厌氧菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸；叶肉细胞在光照下进行光合作用和呼吸作用。
5．C解析：
生物体内ATP与ADP之间时刻发生相互转化；骨骼肌剧烈运动时收缩所需要的能量直接来自ATP，动物形成ATP的途径是细胞呼吸；植物形成ATP的途径是细胞呼吸和光合作用；ATP中含有的元素是C、H、O、N、P。
6．B解析：
让实验动物小白鼠吸入混有18O2的空气，该小白鼠体内最先出现含18O的化合物是H2O，是有氧呼吸的第三阶段。
7．C解析：
既能在细胞质基质中进行，也能在线粒体内进行的是ADP＋Pi＋能量
ATP，葡萄糖
丙酮酸在细胞质基质中进行，丙酮酸
酒精＋CO2在线粒体内进行，［H］＋O2→H2O在线粒体内进行。
8．C解析：
本题关键是要理解酶促反应中，酶的作用在于促进反应进行，缩短反应完成的时间（或达到平衡的时间）。
酶促反应的结果与非酶促反应的结果是一致的。
9．C解析：
人在跑步时，呼吸加快，但仍满足不了全身细胞对氧气的需要，此时，组织细胞通过无氧呼吸来分解有机物，产生少量能量，补充人体对能量的需要，这是一种应激性反应，此过程产生的乳酸进入血液后，使血液中乳酸升高，同时人会感到肌肉（特别是腿部肌肉）酸痛。
当跑步结束后，细胞无氧呼吸停止，不再产生乳酸，血液中乳酸绝大部分进入肝脏，在肝细胞中转变成丙酮酸，使其浓度降低。
10．B解析：
在密闭容器内，酵母菌利用葡萄糖生成酒精、CO2，并释放能量，产生ATP，此过程不生成乳酸。
11．C解析：
高温能破坏酶的结构使其失去活性，而低温使酶活性降低。
少数酶是RNA；细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶；细胞质的线粒体和叶绿体中有DNA，也存在解旋酶。
12．D解析：
水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质是淀粉酶；在
4℃条件下活性降低，但不变性；含有C、H、O、N，含有羧基；不能催化淀粉合成。
13．B解析：
植物细胞壁的成分是纤维素，果胶，用纤维素酶、果胶酶可以破坏其结构；细胞膜的成分是蛋白质和磷脂，用蛋白酶来破坏其结构。
14．D解析：
适当低氧和适当低温环境有利于水果的保鲜，若真正无氧，细胞进行无氧呼吸，不利于保鲜，若零下低温，水果可能被冻坏，也不利于保鲜。
C6H12O6分解成CO2的过程发生在植物细胞线粒体或细胞质基质中；细胞呼吸过程中化学能可以转变为热能、机械能甚至是电能等。
夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照可以提高光合作用，夜晚适当降低温度可以适当降低呼吸作用，从而提高作物产量。
15．C
解析：
虽然阳光充足，温度和水分条件适宜，但玻璃温室是密闭的，温室中的CO2浓度随着玉米光合作用的进行逐渐降低，光合速率仍然较低。
16．D
解析：
适宜光照下，叶绿体合成ATP需要ADP、Pi和光能，线粒体合成ATP不一定需要O2，无氧呼吸也能合成ATP。
提供O2，线粒体不一定就能为叶绿体提供ATP，还需要丙酮酸和水，会产生CO2。
无光条件下，线粒体可产生ATP，叶绿体不能产生ATP。
叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应。
17．C
解析：
在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和
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