高中生物高考冲刺细胞代谢专题知识讲解高考冲刺二细胞代谢专题.docx
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高中生物高考冲刺细胞代谢专题知识讲解高考冲刺二细胞代谢专题
高考冲刺二细胞代谢专题
编稿：
宋辰霞审稿：
闫敏敏
【高考展望】
本专题主要包括以下内容：
物质的跨膜运输、酶与ATP、光合作用和呼吸作用，与生活实际联系紧密，且与其有关的图表与曲线图较多，是对考生能力考查的很好的出题点。
物质跨膜运输中的渗透作用原理、物质出入细胞的方式以及影响物质运输的因素一直是高考的热点。
酶的相关知识并不多，但在高考试题中频繁出现，如酶的本质、特性及酶特性的实验分析和设计等。
光合作用几乎是高考的必考内容，而对其考查往往与呼吸作用、酶、ATP的结构与转化及在细胞内能量供应系统中的作用等联系在一起。
【知识升华】
一、知识络
二、物质跨膜运输的三种方式
物质特点
运输方式
物质运转方向
载体蛋白
消耗能量
举例
能直接穿过磷脂双分子层（如上图中的物质A）
自由扩散
顺浓度梯度：
高浓度→低浓度
不需要
不耗能
水、气体等小分子；甘油、固醇等脂溶性分子
不能直接穿过磷脂双分子层（如上图中的物质B、C）
协助扩散
顺浓度梯度：
高浓度→低浓度
需要
不耗能
葡萄糖进入红细胞
不能直接穿过磷脂双分子层（如上图中的物质D）
主动运输/
主动转运
逆浓度梯度：
低浓度→高浓度
需要
耗能
小肠绒毛上皮细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等物质；离子出入细胞
注意：
蛋白质等大分子出入细胞的方式不属于跨膜运输，而是依靠胞吞和胞吐来进行，
它的特点是需要能量，不需载体蛋白。
1.不同物质跨膜运输方式的特点
2.影响跨膜运输速率的主要因素
自由扩散：
细胞内外的浓度差
（随着浓度差的增大，运输速率也增大）
协助扩散：
细胞内外的浓度差、载体蛋白数量
（开始时随着浓度差的增大，运输速率不断增大，但受载体蛋白数量的限制，增大到一定程度便不再增大）
主动运输：
能量、载体蛋白数量
（呼吸越强，ATP越多，运输速率越大，但由于载体蛋白数量的限制，增大到一定程度便不再增大）
【高清课堂：
高考冲刺二细胞代谢专题368651细胞代谢】
三、酶
内容
解析
产生部位
由活细胞产生
由活细胞产生后，可在细胞内或细胞外起作用。
本质
大多数为蛋白质，
少数为RNA
合成原料为：
氨基酸或核糖核苷酸
功能
生物催化剂
可降低化学反应活化能，从而加快化学反应速率；
反应前后，其本身的量和化学性质不变；
特性
高效性
与无机催化剂相比，酶的催化效率非常高；
探究实验：
过氧化氢的分解实验
专一性
一种酶只能催化一种或一类化学反应；
探究实验：
淀粉和蔗糖的水解实验
作用条件温和
酶在常温、pH为中性的环境中起作用，剧烈的环境
条件会使酶失活（但也有特例：
如胃蛋白酶的最适
pH为1.5，在偏酸的环境的起作用）；
种类
胞外酶（如各种消化酶）、胞内酶（如与呼吸作用、光合作用有关的酶）
对酶的
常见误解
①误解：
具有分泌功能的细胞才能产生酶
正解：
活细胞均可产生酶（哺乳动物成熟红细胞除外）
②误解：
低温和高温均可使酶变性失活
正解：
低温只抑制酶活性，不会使酶变性失活。
③误解：
酶具有调节、催化等多种功能
正解：
酶只起催化作用
④误解：
酶可来源于食物
正解：
酶只能在生物体内合成，不能直接从食物中获取。
1.影响酶活性的主要因素
（1）温度
（2）pH
注意：
高温、强酸、强碱会使酶失活，且不可恢复。
如：
当温度从0℃→37℃变化时，人体内的酶催化的酶促反应的反应速率越来越快。
但若从100℃→37℃变化时，由于酶已失活，即使恢复至最适温度，酶促反应速率也不会变化。
2.影响酶促反应速率的因素
（1）温度、pH （影响酶活性的因素均可影响酶促反应速率）
（2）酶浓度：
（3）底物浓度：
反应速率随酶浓度的升高而增大，反应速率随底物浓度的升高而增大，
但受底物浓度的限制，但受酶活性和酶数量的限制，
增大到某一值便不再增大。
增大到某一值便不再增大。
（4）酶抑制剂
①酶的抑制剂的概念及种类：
酶抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。
酶抑制剂分为竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性。
②抑制剂对酶活性的影响
随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是竞争性抑制剂，原因是底物浓度越高，底物与酶活性部位结合的机会越大。
随着底物浓度升高，反应速率没有太大变化的是非竞争性抑制剂，因为结合了非竞争抑制剂后，酶的结构改变，不能与底物结合。
四、ATP（腺苷三磷酸）的组成、结构和转化
1.结构简式：
A-P~P~P[可看出ATP由一个腺苷（A）、3个磷酸基团（P）构成]
注意：
腺苷由1分子腺嘌呤和1分子核糖构成，如果ATP去掉2个P，就变成了腺嘌呤核糖核苷酸。
2.ATP与ADP的相互转化是一个不可逆的过程
比较项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi+能量
ATP
ATP
ADP＋Pi+能量
所需酶不同
ATP合成酶
ATP水解酶
有关生理过程
呼吸作用、光合作用的光反应阶段
各种需能的生命活动，如肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导、物质的吸收、光合作用的暗反应阶段等
反应场所及
时间不同
细胞质基质、线粒体、叶绿体
需能部位：
如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等
ATP的合成和水解并不同时发生
能量转化
储能于高能磷酸键中
高能磷酸键断裂释放能量，用于各种生命活动，不可再直接用于ATP的合成
结论
1、从物质方向看是可逆的
2、从所需酶、进行场所及时间、能量等方面看是不可逆的
3、从整体看二者的反应不可逆，而是细胞内ATP与ADP的循环过程
【高清课堂：
高考冲刺二细胞代谢专题368651细胞呼吸】
五、有氧呼吸和无氧呼吸
比较项目
有氧呼吸
无氧呼吸
区别
反应条件
需O2、酶、适宜的温度
不需O2，酶、适宜的温度
反应场所
第一阶段：
细胞质基质
第二阶段：
线粒体基质
第三阶段：
线粒体内膜
细胞质基质
物质变化
第一阶段：
C6H12O6→丙酮酸+少量[H]
第二阶段：
丙酮酸+H2O→[H]+CO2
第三阶段：
[H]+O2→H2O
第一阶段：
C6H12O6→丙酮酸+少量[H]
第二阶段：
丙酮酸在不同酶的催化作用下，转化为乳酸或
分解成酒精和CO2
能量变化
有机物中化学能→ATP+热能
有机物中化学能→不彻底氧化产物中的化学能
+ATP+热能
释放能量
较多
较少，仅在第一阶段释放少量能量
联系
第一阶段完全相同，都是在细胞质基质中发生糖酵解过程，产物都为丙酮酸
均分解有机物，释放能量。
但有氧呼吸是对有机物的彻底物化分解，无氧呼吸是对有有机物的不彻底的氧化分解。
注意：
（1）有氧呼吸的主要场所是线粒体，有氧呼吸可氧化分解葡萄糖，但葡萄糖并未进入线粒体参与反应。
（2）原核生物无线粒体，但有些原核生物可进行有氧呼吸，是因为它们有与有氧呼吸有关的酶。
（3）微生物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
（4）不同生物无氧呼吸的产物
生物种类
无氧呼吸产物
植物
大多数植物细胞
酒精和CO2
马铃薯块茎、甜菜块根
乳酸
动物
所有动物
微生物
乳酸菌等
酵母菌等
酒精和CO2
（5）有氧呼吸的总反应式中，有如下数量关系：
1C6H12O6 6O2 6CO2
产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸的总反应式中，有如下数量关系：
1C6H12O6 2C2H５OH 2CO2
某种生物（如酵母菌）既可进行有氧呼吸又可进行产生酒精的无氧呼吸时：
①若不消耗氧气，则仅进行无氧呼吸
②若产生酒精的摩尔数等于二氧化碳，则仅进行无氧呼吸
③若二氧化碳释放量等于氧气的吸收量，则仅进行有氧呼吸
④若二氧化碳释放量大于氧气的吸收量，则既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
多余二氧化碳为无氧呼吸所释放。
⑤若产生酒精的摩尔数小于二氧化碳，则既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
多余的二氧化碳为有氧呼吸所释放。
（6）低氧条件，有利于蔬果的保存
本图的横坐标为O２浓度，在低氧条件下，即图中的b点时，无氧呼吸与有氧呼吸均最弱，有机物的消耗最少。
果蔬保鲜应尽量降低有机物的消耗，即降低呼吸作用有利于果蔬的保鲜，所以应将果蔬置于低温、低氧、适宜温度的环境中保存。
六、光合作用
1.光合色素的提取和分离
①实验原理：
提取原理：
光合色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇来提取色素。
分离原理：
用纸层析法分离，不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度快，溶解度低的色素扩散速度慢，这样，在扩散的过程不同的色素会分离开，形成不同的色素带，色素带的顺序可反映色素在层析液中溶解度的大小，色素带的宽窄代表色素在绿叶中的含量。
②实验结果：
③实验材料：
选取新鲜、浓绿的植物叶片，这样的叶片光合色素含量高。
④实验过程及注意事项：
色素的提取（加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇，并研磨）
（注意：
加入二氧化硅的目的是使研磨更充分，加入碳酸钙的目的是防止研磨时色素被破坏。
正常情况下获得的色素提取液应为深绿色）
制备滤纸条（滤纸条的一端要剪去两角，并在这端用铅笔画线）
画滤液细线（用毛细吸管画滤液细线，干后再重复画一两次）
（注意：
所画滤液细线一定要细而直，且色素含量高。
操作时要重复画线，画线要迅速，等滤液风干后再重复画，以防滤液扩散开使滤液线过宽，影响分离效果）
纸层析法分离色素（在试管中倒入层析液，将滤纸条有滤液细线的一端朝下放入试管中）
（注意：
试管中的层析液高度不要接近或超过滤液细线所处的高度，即
不能让滤液细线触及层析液，以防色素溶解到层析液中而导致实验失败。
）
观察并记录结果
2.光合作用过程
光反应
暗反应
区
别
反应部位
类囊体膜上
叶绿体基质中
是否需要光
由光引起，在光下进行
不需要光
反应步骤
①叶绿体色素吸收和转化光能
②水光解和放氧
③光合磷酸化即ATP的合成
①CO2的固定
②CO2或三碳化合物的还原
主要产物
O2 、ATP、[H]
葡萄糖等有机物
反应实质
光能→电能→化学能
同化CO2形成储能的有机物
联
系
光反应为暗反应过程中C3的还原提供ATP和还原剂[H]（NADPH）；暗反应继续完成储存能量于光合产物的过程
中断光照时，ATP和还原剂[H]的生成受阻，C3的还原便受阻，其反应物C3的含量将升高，生成物C5的含量将降低。
中断CO2供应时，CO2的固定受阻，其反应物C5的含量将升高，生成物C3的含量将降低。
3.影响光合作用速率的因素
（1）光合作用速率概念辨析
光合速率：
指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行光合作用的量，可以用CO2吸收量、O2释放量、有机物的生成量作指标。
真光合速率（总光合速率）=净光合速率（表观光合速率）+呼吸速率
真光合速率或总光合速率：
指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。
净光合速率：
指在光照下单位时间内制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）减去植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量（或吸收的CO2量）。
（2）光照强度对光合作用速率的影响
在一定范围内，随着光照强度的增加，光合作用强度也增强，当光照强度达到一定值时，受CO2浓度的限制，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
①光饱和点：
光合作用强度不再随着光照强度增加而增强时的光照强度称为植物光合作用的光饱和点
②光补偿点：
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2量等于进行呼吸作用所释放的CO2量，此时植物开始积累有机物，这一光照强度称为光补偿点。
注意：
阳生植物的光补偿点和光饱和点均高于阴生植物。
（3）CO2浓度对光合作用强度的影响
在一定范围内，随着CO2浓度的升高，光合作用强度将增强，当CO2浓度达到一定值时，受光强及酶等条件的限制，光合作用的强度不再随着CO2浓度的升高而增强。
①CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用，此浓度叫做CO2补偿点。
②光合作用的强度不再随着CO2浓度的升高而增强时的CO2浓度，称为CO2饱和点。
到达CO2饱和点后，如果继续升高CO2浓度，植物的光合作用反而会降低，甚至会使植物因CO2中毒而影响正常的生长发育。
【典型例题】
类型一、物质的跨膜运输
例1．在动物细胞的物质运输中，属于自由扩散的是（）
A.红细胞中的Na+进入血浆
B.细胞外液中的O2进入肌细胞
C.细胞外液中的K+进入神经细胞
D.血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞
【答案】B
【解析】人红细胞中的Na+只有血浆中的1/6，为了维持Na+细胞外高浓度、K+细胞内高浓度，细胞靠主动运输运出Na+，运进K+，故A、C项错误；O2的跨膜运输是自由扩散，故B项正确；甲状腺滤泡上皮细胞中碘浓度比血浆中的浓度高高，血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于主动运输，故D项错误。
【点评】本题考查物质跨膜运输的方式，需掌握各种跨膜运输方式的特点及每种跨膜运输方式的常见实例。
举一反三：
【变式1】某校生物实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
（1）实验假设是。
请你说出作出该假设的依据：
。
（2）把下面的实验方案补充完整：
实验仪器、试剂：
显微镜、带刻度的载玻片、取材工具、食盐、蒸馏水等。
实验材料：
为了便于取材和观察，最好选用人的细胞作为实验材料。
实验步骤：
A．配置溶液；
B．取试管若干只，分别编，在试管中加人相应的试剂和材料；
C．制作人体细胞临时装片。
显微镜观察细胞的变化，其操作过程是：
。
①如果你的假设成立，则实验的预期结果是
②设计一个用于实验记录的表格，注明实验记录的相关项目。
【答案】
（1）动物细胞能通过渗透作用吸水或失水；动物细胞具有渗透作用的条件（或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差）
（2）红细胞（口腔上皮细胞）
A．不同浓度梯度的食盐溶液
C．在载玻片的一侧滴加大于、小于或等于质量分数为0．9％的食盐水，另一侧用吸水纸吸，显微镜下观察细胞形态变化
①实验预期结果：
在蒸馏水（或小于0.9％的食盐水）中，细胞体积变大甚至破裂；在0.9％食盐水中，细胞体积不变；在大于0．9％食盐水中，细胞体积变小皱缩。
②如下表：
编
1
2
3
……
加入试剂
蒸馏水
0．9％食盐溶液
5％食盐溶液
细胞体积变化
类型二、酶和ATP
例2．（2015江苏高考）下列关于酶的叙述,正确的是（）
A.发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性
B.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用
C.用果胶酶澄清果汁时,温度越低澄清速度越快
D.洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性
【答案】B
【解析】发烧消化酶活性降低，A错误。
果胶酶在最适温度时，活性最强，澄清速度最快，C错误。
洗衣粉中加醋，会破坏PH，致使酶活性降低，D错误。
【点评】本题考查了酶的本质、特点和作用，解答本题的关键是了解酶的本质，影响酶活性的条件及酶知识起催化作用。
举一反三：
【变式1】 下列操作中，不可能导致淀粉酶活性发生变化的是（）
A.淀粉酶溶液中加入强酸 B.淀粉酶溶液中加入蛋白酶
C.淀粉酶溶液中加入淀粉溶液D.淀粉酶经高温烘干制成粉剂
【答案】C
【解析】温度、pH都会影响酶活性，A、D不正确；淀粉酶的化学本质为蛋白质，蛋白酶会将其水解，从而使其活性发生改变，B不正确；淀粉酶溶液中加入淀粉溶液后，淀粉被水解，但是淀粉酶在反应前后结构和活性不变，C正确；综上，本题选C。
例3．细胞中不能合成ATP的部位是（）
A.线粒体的内膜B.叶绿体中进行光反应的膜结构
C.内质的膜D.蓝藻中进行光反应的膜结构
【答案】C
【解析】有氧呼吸第三个阶段在线粒体内膜上进行，释放大量能量，A正确；光合作用的光反应阶段光能转化为电能再转化为活跃的化学能，B正确；蓝藻进行光合作用也产生能量，D正确；内质不能合成能量。
【点评】本题考查ATP的主要来源。
举一反三：
【变式1】下列有关ATP的叙述，正确的是（）
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】B
【解析】人体在剧烈运动时，肌肉细胞处于暂时相对缺氧状态，此时，肌肉细胞除进行有氧呼吸外，还进行无氧呼吸，而安静状态下，骨骼肌细胞只进行有氧呼吸。
因此，安静时骨骼肌细胞每摩尔葡萄糖生成ATP的量相对较多。
对正常生活的细胞来说，ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生着并处于动态平衡之中。
Na+在体内主要存在于细胞外液中，若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，则通过主动运输将Na+运输到细胞外。
人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，使细胞的代谢增强，细胞产生ATP的量增加。
类型三、光合作用和细胞呼吸
例4．（2015福建高考）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5（即RuBP）→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是
A、菠菜叶肉细胞内BuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B、RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C、测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D、单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
【答案】B
【解析】由题意可知，该酶催化的过程为光合作用暗反应过程中的CO2的固定，反应场所是叶绿体基质，A正确；暗反应指反应过程有没有光，反应都可进行，B错误；对14CO2中的C元素进行同位素标记，检测14C3的放射性强度，来测定羧化酶的活性，C正确；14C3的生成量的多少可以说明该酶活性的高低，D正确。
【点评】本题主要考查二氧化碳的固定过程。
强化学生对光合作用暗反应过程的理解。
举一反三：
【变式1】为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）。
细胞质基质
A B
线粒体
C D
酵母菌
E F
葡萄糖
－ ＋
－ ＋
＋ ＋
丙酮酸
＋ －
＋ －
－ －
氧 气
＋ －
＋ －
＋ －
注：
“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
（1）会产生CO2和H2O的试管有，会产生酒精的试管有，根据试管的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。
（均填试管编）
（2）有氧呼吸产生的［H］，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。
2,4－二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在的酶无法合成ATP。
若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解（填“能”或“不能”）继续进行。
【答案】
（1）C、E；A、B、F；B、D
（2）线粒体内膜；能
【解析】
（1）A管因缺少分解葡萄糖的酶而无反应发生，B管可进行无氧呼吸，C管在氧气存在下可进行有氧呼吸的第二、三阶段，D管中葡萄糖不能在线粒体中被分解故无反应，E和F管分别进行有氧呼吸和无氧呼吸。
（2）［H与氧结合形成水的过程发生在有氧呼吸的第三阶段，场所位于线粒体内膜，DNP虽不影响该反应的进行，但影响ATP的形成，导致该过程的能量全部以热能形式散失。
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