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高中生物光合作用与细胞呼吸

第五章细胞的能量供应和利用

第一节降低化学反应活化能的酶

一、相关概念:

新陈代谢:

是活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,是生物体进行一切生命活动的基础。

细胞代谢:

细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。

酶:

是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(功能:

降低化学反应活化能,提高化学反应速率)的一类有机物。

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。

二、酶的发现:

【了解即可】

①、1783年,意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明:

胃具有化学性消化的作用;

②、1836年,德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶;

③、1926年,美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质;

④、20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。

三、酶的本质:

大多数酶的化学本质是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),也有少数是RNA。

四、酶的特性:

①、高效性:

催化效率比无机催化剂高许多。

②、专一性:

每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。

③、酶需要较温和的作用条件:

在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。

温度和pH偏高和偏低,酶的活性都会明显降低。

第二节细胞的能量“通货”-----ATP【直接能源物质】

一、ATP的结构简式:

ATP是三磷酸腺苷的英文缩写,结构简式:

A-P~P~P,其中:

A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键。

注意:

ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP被称为高能磷酸化合物。

这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。

二、ATP与ADP的转化:

三、能量来源:

植物——呼吸作用和光合作用

动物——主要来自呼吸作用

第三节ATP的主要来源------细胞呼吸

一、相关概念:

1、呼吸作用(也叫细胞呼吸):

指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。

根据是否有氧参与,分为:

有氧呼吸和无氧呼吸

2、有氧呼吸:

指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用下,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放出大量能量,生成ATP的过程。

3、无氧呼吸:

一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物(酒精、CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。

4、发酵:

微生物(如:

酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。

二、线粒体结构:

内膜向内折叠成——嵴,内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶

三、有氧呼吸的总反应式:

C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量

四、无氧呼吸的总反应式:

C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量

C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量

场所

发生反应

产物

第一阶段

细胞质

基质

葡萄糖2丙酮酸+[H]+少量能量

丙酮酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP

第二阶段

线粒体

基质

2丙酮酸+6H2O

6CO2+[H]+少量能量

CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP

第三阶段

线粒体

内膜

[H]+O2

H2O+大量能量

生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP

五、有氧呼吸过程(主要在线粒体中进行)

 

六、有氧呼吸与无氧呼吸的比较:

呼吸方式

有氧呼吸

无氧呼吸

场所

细胞质基质,线粒体基质、线粒体内膜

细胞质基质

条件

氧气、多种酶

无氧气参与、多种酶

物质变化

葡萄糖彻底分解,产生CO2和H2O

葡萄糖分解不彻底,生成乳酸或酒精等

能量变化

释放大量能量用,形成大量ATP

释放少量能量,形成少量ATP

七、影响呼吸速率的外界因素:

1、温度:

温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。

温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。

2、氧气:

氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。

3、水分:

一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。

但陆生植物根部如长时间受水浸没,

根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。

4、CO2:

环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。

八、呼吸作用在生产上的应用:

1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。

2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量(不能完全无氧,那样无氧呼吸会增强),则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。

3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。

第四节能量之源----光与光合作用

一、相关概念:

光合作用:

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

二、光合色素(在类囊体的薄膜上):

叶绿素a(蓝绿色)

叶绿素主要吸收红光和蓝紫光

叶绿素b(黄绿色)

色素

胡萝卜素(橙黄色)

类胡萝卜素主要吸收蓝紫光

叶黄素(黄色)

三、光合作用的探究历程:

【了解】

①、1648年海尔蒙脱(比利时),把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质,5年后柳树增重到76.7kg,而土壤只减轻了57g。

指出:

植物的物质积累来自水

②、1771年英国科学家普里斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明:

植物可以更新空气。

③、1785年,由于空气组成的发现,人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。

1845年,德国科学家梅耶指出,植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。

④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光,另一半遮光。

过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。

证明:

绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

⑤、1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。

证明:

叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,氧是叶绿体释放出来的。

⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。

第一组相植物提供H218O和CO2,释放的是18O2;第二组提供H2O和C18O,释放的是O2。

光合作用释放的氧全部来自来水。

四、叶绿体的功能:

叶绿体是进行光合作用的场所。

在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。

五、影响光合作用的外界因素主要有:

1、光照强度:

在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。

2、温度:

温度可影响酶的活性。

3、二氧化碳浓度:

在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度后,光合速率维持在一定的水平,不再增加。

4、水:

光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。

六、光合作用的应用:

1、适当提高光照强度。

2、延长光合作用的时间。

3、增加光合作用的面积------合理密植,间作套种。

4、温室大棚用无色透明玻璃。

5、温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温(为了降低呼吸作用)。

6、温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。

七、光合作用的过程:

总反应式:

八、化能合成作用

自然界中少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用,但是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,这种合成作用,叫做化能合成作用,这些细菌也属于自养生物。

如:

硝化细菌

第六章细胞的生命历程

一1、限制细胞长大的原因包括细胞表面积与体积的比和细胞的核质比。

细胞增殖的意义:

生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础,真核细胞分裂的方式包括有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。

细胞周期的概念:

指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止。

细胞周期分分裂间期和分裂期两个阶段。

分裂间期所占时间长。

分裂期:

可以分为前期、中期、后期、末期。

二植物细胞有丝分裂各期的主要特点:

1.分裂间期特点是完成DNA的复制和有关蛋白质的合成;结果是每个染色体都形成两个姐妹染色单体,呈染色质形态。

2.前期特点:

①出现染色体、出现纺锤体②核膜、核仁消失。

前期染色体特点:

①染色体散乱地分布在细胞中心附近。

②每个染色体都有两条姐妹染色单体

3.中期特点:

①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上②染色体的形态和数目最清晰。

染色体特点:

染色体的形态比较固定,数目比较清晰。

故中期是进行染色体观察及计数的最佳时机。

4.后期特点:

①着丝点一分为二,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体。

并分别向两极移动。

②纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动。

这时细胞核内的全部染色体就平均分配到了细胞两极。

染色体特点:

染色单体消失,染色体数目加倍。

5.末期特点:

①染色体变成染色质,纺锤体消失。

②核膜、核仁重现。

③在赤道板位置出现细胞板,并扩展成分隔两个子细胞的细胞壁,与高尔基体的活动有关。

6、动植物细胞有丝分裂的区别:

一、前期纺锤体的形成不同;二、末期子细胞的形成方式不同。

7、实验:

观察植物细胞的有丝分裂原理:

染色体容易被碱性染料染成深色。

操作步骤:

解离——漂洗——染色——制片

结果:

在视野中能观察到正方形,排列紧密的分生区细胞,绝大多数的细胞处在间期。

三有丝分裂的意义:

将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地平均分配到两个子细胞中去。

从而保持生物的亲代和子代之间的遗传性状的稳定性。

无丝分裂特点:

在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。

四细胞分化:

在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异的过程,叫做细胞分化。

1、细胞分化发生时期:

是一种持久性变化,它发生在生物体的整个生命活动进程中,胚胎时期达到最大限度。

2、细胞分化的特性:

稳定性、持久性、不可逆性、全能性。

3、意义:

经过细胞分化,在多细胞生物体内就会形成各种不同的细胞和组织;多细胞生物体是由一个受精卵通过细胞增殖和分化发育而成,如果仅有细胞增殖,没有细胞分化,生物体是不能正常生长发育的。

细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。

从理论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。

在生物体内,细胞并没有表现出全能性,而是分化成为不同的细胞、器官,这是基因在特定的时间、空间条件下选择性表达的结果,当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时,在一定的营养物质、激素和其他外界的作用条件下,就可能表现出全能性,发育成完整的植株。

五细胞衰老的主要特征:

水分减少,细胞萎缩,体积变小,代谢减慢;有些酶活性降低(细胞中酪氨酸酶活性降低会导致头发变白);色素积累(如:

老年斑);呼吸减慢,细胞核增大,染色质固缩,染色加深;细胞膜通透功能改变,物质运输能力降低。

六癌细胞的特征:

能够无限增殖;形态结构发生了变化;癌细胞表面糖蛋白减少。

致癌因子有物理致癌因子;化学致癌因子;病毒致癌因子。

细胞癌变的机理是由于原癌基因被激活,细胞发生转化引起的。

 

《有丝分裂》专项练习

一、单项选择题(每题1.5分,共45分)

1.下列关于细胞周期的叙述正确的是()

A成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期

B机体内所有的体细胞处于细胞周期中

C细胞周期由前期、中期、后期、末期组成

D细胞种类不同,细胞周期持续的时间不同

2.在显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂,调节细准焦螺旋,看到同一视野中,有的地方物象清晰,有的地方物象不清晰,产生这种现象的原因是:

( )

A.显微镜坏了 B.光源太暗

C.细准焦螺旋转动太快D.根尖压的厚薄不均匀

3.处于有丝分裂中期的一植物细胞,其染色体数、染色单体数和脱氧核苷酸链数的比为:

A1:

2:

4B1:

1:

2C1:

4:

2D2:

2:

1

4.若用化学药剂抑制肿瘤细胞的DNA复制,这些细胞就停留在()

A分裂前期B分裂中期C分裂后期D分裂间期

5.细胞有丝分裂的周期中,DNA分子的复制、着丝点的分裂、染色单体的形成及消失依次发生在(  )

A.间期、前期、中期、间期     B.前期、中期、后期、末期

C.间期、后期、中期、后期     D.间期、后期、间期、后期

6.下列有关一个细胞周期中染色体变化情况,正确的是()

①染色质染色体②染色体染色质③染色体复制④姐妹染色单体分开,染色体数目加倍⑤染色体着丝点排列在赤道板上

A①②③④⑤B③①⑤④②C②③⑤④①D④③⑤②①

7.下图a→d表示连续分裂的两个细胞周期。

下列叙述不正确的是

A.a和b为一个细胞周期B.c段结束DNA含量增加一倍

C.遗传物质平分一般发生在d段D.b和c为一个细胞周期

8.有人要确定S期(细胞分裂间期中合成DNA的阶段)的长度,他在处于分裂期后期细胞间质中加入了以氚标记的R化合物。

在下列化合物中最适合作为R化合物的是()

A腺嘌呤B胞嘧啶C鸟嘌呤D胸腺嘧啶

9.若要分析染色体组型,最好选择有丝分裂哪一时期的细胞(  )

A.间期     B.前期     C.中期     D.后期

10.在高倍显微镜下观察处于有丝分裂中期的植物细胞,都能看到的结构是(  )

A.赤道板、染色体、细胞膜       B.纺锤体、赤道板、同源染色体

C.细胞壁、染色体、纺锤体       D.细胞壁、核膜、染色体、着丝点

11.玉米体细胞有20条染色体,有丝分裂后期细胞中DNA分子数和染色单体数分别是()

A.20个,20条   B.40个,40条   C.20个,40条  D.40个,0条

12.保证两个子细胞中染色体形态和数目与亲代细胞完全相同的机制是()

A染色体复制B着丝点分裂C纺锤体牵引D(A)(B)(C)均起作用

13.低等植物细胞发生有丝分裂时,出现在核附近并决定分裂方向的是()

A核仁B高尔基体C中心体D游离的核糖体

14.有丝分裂中期的人体细胞中有( )

A.46条染色体,46个DNA分子     B.46条染色体,92以上个DNA分子

C.46条染色体,92个DNA分子     D.23条染色体,46个DNA分子

15.下列细胞分化不是永久性的是()

A神经细胞B由红骨髓转化成黄骨髓C心肌细胞D骨骼肌细胞

16.细胞的有丝分裂过程中,染色体数与体细胞相同,而DNA分子数是体细胞的两倍的时期是

A.后期和末期B.前期和后期C.前期和中期D.中期和末期

17.在有丝分裂过程中,始终没有核仁和核膜的时期是()

A间期和中期B中期和后期C间期、中期和后期D中期、后期和末期

18.在一般情况下,下列有细胞周期的是()

A根冠细胞B精细胞C皮肤的角质层细胞D茎的形成层的细胞

19.一个男孩的体细胞在有丝分裂后期含有形态不同的染色体的种类是:

A23种B46种C24种D92种

20.下列叙述中,不属于有丝分裂中期特点的是()

A染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板上

B染色体的形态比较固定,数目比较清晰

C每个染色体着丝点的两端都有纺锤丝牵引着

D形成赤道板

21.依据生理特点在鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞时,最可靠的方法是检查它的()

ADNA的自我复制B自身的蛋白质合成

C细胞质分成两部分的方式D是否出现星射线

22.在细胞分裂中,既有同源染色体,又有姐妹染色单体的时期是()

A有丝分裂的前期B减数第一次分裂末期

C有丝分裂的后期D减数第二次分裂中期

23.细胞有丝分裂最重要的特征是( )

A.有纺锤体出现           B.有染色体复制和染色体的平均分配

C.有染色质和染色体的互变      D.有核膜、核仁的消失

24.若雌蛙的卵巢中有初级卵母细胞5000个,经减数分裂可生成的卵细胞和极体是()

A.2500个和10000个B.5000个和15000个

C.5000个和20000个D.10000个和30000个

25.下列生物的细胞在分裂过程中,看不到染色体出现和复制的是()

A乳酸菌、蓝藻B酵母菌、草履虫C水螅、团藻D蚯蚓、蛔虫

26.马蛔虫受精卵的有丝分裂与洋葱根尖分生区细胞有丝分裂差别的最根本原因是()

A前者细胞为圆球形,后者为正方形

B前者细胞中有中心体,后者细胞具有细胞壁

C前者由精子和卵细胞结合而成,后者则是有丝分裂形成的后代细胞

D前者细胞中无高尔基体,后者细胞中有高尔基体

27.正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞,在体外某些因素的诱导下,却可以分化为神经细胞和肝细胞,其根本原因是这些造血干细胞()

A有旺盛的分裂能力B还没有分化

C能合成神经细胞或肝脏需要的蛋白质D具有与受精卵相同的全套遗传基因

28.自来水作为材料在观察根尖细胞有丝分裂的实验中的作用是

1固定装片②漂洗洋葱根尖③配制龙胆紫溶液④清洗实验器具⑤培养洋葱根

A①②③⑤B①②③④C①③④⑤D①②④⑤

29.下列关于实验过程的叙述中,正确的一组是()

①解离的目的是用药液使组织细胞彼此分离,并杀死细胞②漂洗的目的是为了洗去根尖上的酸,避免与碱性染料发生中和③用龙胆紫染色是为了将染色质、染色体染成紫色④压片可将根尖细胞压成单层,使之不相互重叠⑤当看到一个中期细胞时,要注意它如何进入后期、末期,以理解从中期到末期发生的变化。

A①②B③④⑤C①⑤D②③④

30.下列关于无丝分裂的叙述,错误的是()

A低等生物细胞特有的分裂方式B遗传物质也要复制和平均分配

C分裂过程中不出现纺锤丝D分裂过程中不出现染色体的变化

二填空题(每空1。

5分,共15分)

31.用洋葱为材料,观察植物细胞的有丝分裂:

⑴洋葱根培养时,有人没有经常换水,结果出现烂根现象,其原因是_______________.

⑵制作装片时,有人用1%的盐酸在30℃下把根尖解离15分钟,然后漂洗、染色、压片,结果观察时发现装片内细胞没有分开,其原因是_________________________________.

⑶观察装片可发现分生区细胞的特点是_________________________________________.其中处于什么时期的细胞最多__________,原因是_______________________________.⑷如果在培养根尖时,用适当浓度的秋水仙素处理,然后按步骤操作,就能发现有丝分裂期细胞与正常细胞不同,这些细胞的变化是____________________________________.

32.将植物细胞和动物细胞有丝分裂末期加以比较,有以下特点:

(1)植物细胞可以形成_________,把细胞质分成两部分,由此推知,在分裂后期到分裂末期,细胞器中的_______________一定很活跃。

(2)动物细胞的分裂末期,由于__________________向内凹陷,把细胞质横缢为两部分。

(3)植物细胞和动物细胞在末期最重要的共同之处是_____________。

三、简答题(第37小题4分,其余每空1.5分,共40分)

33.下表为某生物的体细胞进行有丝分裂时DNA、染色单体、染色体在各期中的变化数据,请分析:

(1)__________组为DNA的变化数据。

(2)__________组为染色单体的变化数据。

(3)__________组为染色体的变化数据。

(4)中期细胞内共有着丝点_______个。

34.2001年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家。

这三位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因,以及相关的酶和蛋白质。

这项工作对肿瘤研究等领域产生了重大影响。

请回答下列各题。

⑴同种生物不同类型的细胞之间的细胞周期持续时间有差异。

蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续的时间比植物半球细胞的________。

⑵测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时,通常要考虑温度因素,这是因为_______。

⑶有人称恶性肿瘤为细胞周期病,其根据是调控细胞周期的基因发生_______________,导致细胞周期失控,癌细胞无限增殖。

⑷治疗恶性肿瘤的途径之一,是用药物抑制癌细胞分裂。

如用药物抑制纺锤体的形成,则癌细胞的细胞周期将阻断在__________期。

35.下图表示人工培养的肿瘤细胞有丝分裂过程中分裂期染色体的运动情况,曲线A表示染色体的着丝点与相应的一极的中心粒之间的平均距离。

请根据图回答下列问题:

 

⑴细胞分裂后期大约开始于细胞分裂后的第________分钟,理由是______________。

⑵曲线B表示_______(请在下面的四个供选内容中选择正确的一项的标号填入)。

A同一极的不同染色体之间的距离

B两姐妹染色单体分开形成的两染色体之间的距离

C一个着丝点分裂后形成的两个着丝点之间的距离

D两组中心粒之间的距离

36.二倍体生物(基因型是AaBb)的体细胞染色体上基因如甲图所示,在进行有丝分裂时,某期图解如乙图,请据图分析回答:

 

⑴乙图是表示细胞有丝分裂的_________期。

⑵该生物正常体细胞中有染色体__________条,DNA分子__________个。

⑶乙图所示细胞中有染色体________条;DNA分子_________个;染色单体_________个。

⑷图乙中①和②的遗传物质相同,原因是________________________________________。

⑸图乙中有同源染色体__________对。

由乙图分裂形成的细胞能否发育成一个完整的生物体?

__________。

⑹在图乙中移向两极的基因分别是_________和_________。

当植物细胞处于图乙所示时期之后的分裂时期时,细胞中的变化主要是____________________________________。

请在图丙中画出一个细胞周期中染色体的变化曲线。

41.请谈谈你对细胞分裂意义的认识。

 

细胞的能量供应和利用训练题

第Ⅰ卷选择题(共54分)

一、单项选择题(每题1.5分,26题,共39分)

1.在分泌蛋白的合成、运输、加工和分泌过程中,需要大量的能量,该能量直接来自于()

A.C6H12O6的分解B.蛋白质的分解

C.ATP的水解D.脂肪的分解

2.15只同种并同时孵化的体长约15mm的蝌蚪,随机分成三个组(每组5只),饲养的水、饲料和温度等条件等同。

A组加入甲状腺激素,B组加入甲状腺抑制剂,C组不加入药剂。

饲养10~12d,定时用坐标纸观测、记录蝌蚪的生长发育变化情况。

本实验中,同等的蝌蚪对象、同等的饲养条件等属于()

A.实验变量B.反应变量C.无关变量D.额外变量

3.ATP的组成以及ATP的正确简式依次是()

A.一个腺苷,三个磷酸基及A-P-P~PB.一个腺苷,三个磷酸基及A-P~P~P

C.三个腺苷,一个磷酸基及A-P~P~PD.两个腺苷,两个磷酸基及A

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