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2023_2024学年高一生物期末复习第5单元细胞的能量供应和利用复习课件新人教版必修1
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这是一份2023_2024学年高一生物期末复习第5单元细胞的能量供应和利用复习课件新人教版必修1，共60页。PPT课件主要包含了内容要求，核心素养，化学反应，细胞生命活动，～1013，一种或一类，有条不紊，比较温和，空间结构，还原糖等内容，欢迎下载使用。
1.概述酶的作用和本质。2.通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。1.简述ATP的化学组成和特点。2.简述ATP和ADP的相互转化。3.解释ATP在能量代谢中的作用。
1.生命观念——结构与功能观：酶的功能是由其独特的空间结构决定的。2.科学探究——实验思路及设计：能够根据实验目的，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论。1.生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2.科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1.概述无氧呼吸的过程。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.举例说明细胞呼吸原理的应用。4.理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的原理和方法，掌握基本操作技能。5.掌握绿叶中色素的种类和作用，明确叶绿体的结构和功能。
1.生命观念——分析与综合：分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，区别二者的异同。2.社会责任——依据细胞呼吸原理指导农业生产，解决实际问题。3.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。4.科学探究——实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。
（一）酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢：(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多____________，统称为细胞代谢。(2)细胞代谢的条件：需______的催化。(3)意义：细胞代谢是________________的基础。
一、降低化学反应活化能的酶
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：(1)实验原理：(2)实验过程和现象：(3)实验结论：酶具有________作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率________。
（二）酶的作用原理和本质及意义1．酶的作用原理：(1)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________状态所需要的能量。(2)作用机理：同无机催化剂相比，酶降低__________的作用更显著，因而催化效率更高。2．酶的本质3．意义：使细胞代谢能在________条件下快速进行。
思考：1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。
（三）酶的特性1．酶具有高效性(1)含义：酶的催化效率是无机催化剂的_______________倍。(2)意义：使细胞代谢________进行。2．酶具有专一性(1)含义：每一种酶只能催化______________化学反应。(2)意义：使细胞代谢能够____________地进行。
3．酶的作用条件较温和(1)酶活性：可用在一定条件下酶催化某一化学反应的________表示。(2)酶所催化的化学反应一般是在____________的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的____________遭到破坏，使酶永久________。低温只能使酶的活性________，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会________。
（四）酶特性的探究实验探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成__________。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用____________检测溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只催化特定的化学反应。
(2)方法步骤(3)实验结论淀粉酶能催化淀粉水解不能催化蔗糖水解，说明酶具有专一性。
思考：1．人体口腔内的唾液淀粉酶进入胃之后还能继续发挥作用吗？为什么？提示：不能。因为胃内pH很低，导致唾液淀粉酶失活。2．在最适的pH或温度下酶促反应一定能进行吗？提示：不一定。例如在最适pH条件下，将温度调至100 ℃，那么即使在最适pH时，多数酶也会丧失活性，反应不能进行。
3．持续发烧不退有时会危及人的生命，你知道其中的原因吗？提示：酶的影响因素发生很小的变化时，酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37 ℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应就不能正常进行了。
3.酶的作用机理分析可知：①E1这一部分的能量是指酶所降低的能量；②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；③E1＋E2＝E这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。
1．探究温度对酶活性的影响(1)原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解，淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
2.探究pH对酶活性的影响(以过氧化氢酶催化过氧化氢分解为例)①实验原理：过氧化氢分解产生水和氧气，过氧化氢酶可加快过氧化氢的分解，在短时间内产生大量的氧气。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可根据点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。
知识贴士有关酶实验设计的两点提醒(1)探究不同温度对酶活性的影响时，在加入酶之前，应将底物在各自温度下处理至少5分钟，确保试管内外温度一致。(2)探究不同pH对酶活性的影响时，可将过氧化氢酶和H2O2溶液分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。(3)探究不同温度对酶活性的影响时，不宜用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖的反应需水浴加热，而本实验的自变量为温度，须严格控制温度。(4)探究不同温度对酶活性的影响时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为H2O2在加热条件下会自然分解。
控制变量(1)实验中的变量
知识贴士(1)一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量。(2)自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。(3)无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的肝脏研磨液的新鲜程度等。
(2)对照实验①含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。②分为：对照组和实验组。③1号试管在实验中的作用：对照实验。说明在正常条件下3%的H2O2不易分解，是比较稳定的，从而说明正是由于加热或催化剂的作用使它快速分解。
对照实验的几种类型通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。对照实验的设置有以下几类：a．空白对照：对照组不施加任何处理因素。b．条件对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。c．自身对照：对照组与实验组在同一受试对象上进行，如以病人用药前后的血压值做对比。d．相互对照：几种处理(或水平)互为对照。
典例剖析1：胃液中的蛋白酶，进入小肠后，催化作用大大降低，这是由于( )A．酶发挥催化作用只有一次B．小肠内的温度高于胃内的温度C．小肠内的pH比胃内的pH低D．小肠内的pH比胃内的pH高解析：胃蛋白酶适于在胃内的酸性环境下发挥作用，小肠内的pH比胃内的pH高，会导致胃蛋白酶变性失活，选D。
（一）ATP是一种高能磷酸化合物1．ATP的名称与简式：(1)中文名称：______________。(2)结构简式：__________________。(3)符号含义
二、细胞的能量货币——ATP
2．功能：ATP是细胞内的一种____________化合物，是驱动细胞生命活动的________________。（二）ATP和ADP可以相互转化1．过程：(1)释放能量：ATP __________＋Pi＋能量。(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量 __________。
2．能量的来源及去路：
3．原因及特点：(1)原因：ATP分子中____________________________________很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于____________之中。三、ATP的利用1．细胞内吸能反应一般与____________的反应相联系，由____________提供能量；放能反应一般与_____________的反应相联系，释放的能量储存在________中。
远离A的磷酸基团具有较高的转移势能
思考：1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？提示：RNA。2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。3．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所等不同。
4．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。
典例剖析2：以下对生物体ATP的叙述中，正确的是( )A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态B．动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用C．ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸D．ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程解析：ATP(腺苷三磷酸)和ADP(腺苷二磷酸)是两种不同的物质，A错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成ATP，B正确。ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误。ATP和ADP的相互转化，从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是不可逆的，D错误。
实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.探究性实验的一般流程观察现象→提出问题→得出假设→设计实验→预期结果→进行实验→得出结论、交流讨论
1.目的：探究酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的方式。
3.实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2和水，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
三、细胞呼吸的原理和应用
1.酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰水变浑浊。2.酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使酸性重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。3.酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多。
1.配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 ℃环境下培养8-9小时。3.检测CO2的产生 4.检测酒精的产生（1）取2支试管编号（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管（3）分别滴加0.5毫升溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀
1. 有氧呼吸的主要场所是线粒体
2. 有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，分为三个阶段进行。
3. 有氧呼吸总反应式
4.有氧呼吸产生的能量及去向：
1ml的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中977.28kJ的能量储存在ATP中（合32ml），其余的以热能形式散失掉了。
细胞在无O2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，同时释放出少量能量的过程。
3.无氧呼吸的总能量及去向
1ml葡萄糖分解为乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08KJ的能量储存在ATP中，合2mlATP。近69%的能量以热能的形式散失。
思考：1．为什么不同生物无氧呼吸产物不同？提示：不同生物无氧呼吸的酶不同。2．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？提示：无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有很大一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸或酒精中。
3．(实践应用)剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？提示：剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生了乳酸，造成肌肉酸疼。4．果蔬的储存方式与粮食的储存方式有什么不同？提示：果蔬储存：零上低温、低氧、高CO2、一定湿度。粮食储存；低温、低氧、高CO2、干燥。
知识贴士(1)有氧呼吸和无氧呼吸总反应式中的能量不能写成ATP，因为大部分能量以热能形式散失。(2)1 ml葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2 870 kJ的能量，其中977.28 kJ的能量储存在ATP中，其余的以热能形式散失。(3)1 ml葡萄糖生成乳酸释放的能量为196.65 kJ，其中只有61.08 kJ的能量转移到ATP(生成2 ml ATP)中，其余部分以热能的形式散失。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肌细胞中再次转化为葡萄糖。(4)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段没有能量释放。而有氧呼吸三个阶段均释放能量。
5．细胞呼吸的意义(1)为生物体的生命活动提供能量。生物体内的糖类、脂类、蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能直接被各种生命活动所利用，需要通过呼吸作用分解有机物，释放能量，转化到能量“货币”ATP中，由ATP直接推动各种生命活动的进行，如细胞的分裂、矿质元素的吸收、有机物之间的转化等。(2)呼吸作用是各种有机物相互转化的枢纽。呼吸作用的过程中会产生各种各样的中间产物，这些中间产物是合成体内其他化合物的原料。呼吸作用能把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成一个整体，成为体内各种有机物相互转化的枢纽。联系三大有机物代谢过程的主要枢纽物质是丙酮酸。
(3)在维持恒温动物的体温、植物抗病等方面有重要作用。
典例剖析3：人体有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处是( )①都有葡萄糖分解成丙酮酸的阶段 ②所需的酶基本相同 ③都是氧化分解有机物，释放能量的过程 ④都产生CO2 ⑤都产生了[H]A．①③⑤ B．①③④ C．①③④⑤ D．①②③④⑤
解析：①有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解成丙酮酸，①正确；②有氧呼吸与无氧呼吸的反应过程不同，酶的作用具有专一性，因此酶不同，②错误；③不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，本质是氧化分解有机物释放能量的过程，③正确；④人的有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是乳酸，不产生二氧化碳，④错误；⑤有氧呼吸与无氧呼吸过程中都有[H]的产生，⑤正确。综上所述人体有氧呼吸和无氧呼吸相同的是①③⑤。
规律方法有关细胞呼吸过程的三点提醒(1)产生CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有CO2的产生。(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。
细胞呼吸的应用及影响因素
（二）影响细胞呼吸速率的内因
1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致，如图甲所示。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。
（三）影响细胞呼吸的外因
2．氧气浓度(1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。如图乙所示。
(2)对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图丙所示。
(3)应用①作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使O2浓度位于E点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。②生产中利用低氧(A点的浓度)抑制细胞呼吸、减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。
3．CO2浓度：增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。4．水：水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。
呼吸作用的曲线分析及计算
当O2浓度为A时，CO2的释放总量最少，即有机物的消耗最少，此时的O2浓度最有利于水果、蔬菜等的保存。
2．有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算(1)根据反应式计算①有氧呼吸C6H12O6＋6O2＋6H2O(―酶→)6CO2＋12H2O＋大量能量1 ml 6 ml 6 ml 32 ml ATP②无氧呼吸(以产生酒精和CO2的无氧呼吸为例)C6H12O6(―酶→)2C2H5OH＋2CO2＋少量能量1 ml 2 ml 2 ml ATP
(2)有氧呼吸与无氧呼吸中CO2产生量、葡萄糖的 消耗量与ATP合成量的比较：①在消耗相同葡萄糖的情况下，有氧呼吸与无氧呼吸中CO2产生量的比为3∶1，ATP合成量的比为16∶1。②在产生相同CO2的情况下：有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为1∶3。③在合成相同ATP的情况下：有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为1∶16。④在一个有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，O2的吸收量与CO2的产生量的比为3∶4时，说明此过程中有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等，若此比例小于3∶4，说明此过程中无氧呼吸占优势；若此比例大于3∶4，说明此过程中有氧呼吸占优势。
（一）细胞呼吸方式的判断1．判定指标CO2释放量、O2消耗量以及酒精产生量。2．判定原理呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则O2消耗量∶CO2产生量＝1∶1；若只进行产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)，则O2消耗量∶CO2产生量∶酒精产生量＝0∶1∶1，若只进行产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)，则无O2的消耗和CO2的产生。
3．判定方法(底物为葡萄糖)
4.方法拓展(1)如果出现CO2释放量
(2)实验结果预测和结论
典例剖析4：如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )A．①②④中数值最大的是①B．③代表的物质名称是氧气C．线粒体能完成图示全过程D．原核生物能完成图示全过程
解析：有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即图中的④，A错误；③是有氧呼吸第二阶段的反应物——水，B错误；有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，C错误；原核细胞没有线粒体，但是可以进行有氧呼吸，如蓝细菌，故原核生物能完成图示全过程，D正确。
（一）绿叶中色素的提取和分离
四、光合作用于能量转化
（二）色素的含量和种类
一 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程
1．叶绿体 (1)结构示意图
2.光合作用的探索历程
1．希尔实验(1)实验过程：离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。(2)实验结论：在适当条件下叶绿体产生氧气。
2．鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和H2(18)O，因变量是O2的放射性。
3．卡尔文循环(1)探究方法——同位素标记法：用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)结论：碳的转化途径：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。
思考：1．鲁宾、卡门实验方法是什么？提示：同位素标记法。2．若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？提示：光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。3．光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是否相同？提示：不同。光合作用产生的[H]为NADPH，而呼吸作用产生的[H]为NADH。
1．光合作用的过程图解 (1)光反应过程
2．光反应和暗反应的比较(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图所示：
3．光合作用过程中物质交换分析(1)光合作用过程中C、H、O元素转移途径
(2)(3)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向
有关光合作用过程的四点提醒(1)叶绿体的内膜既不参与光反应，也不参与暗反应。(2)光反应阶段为暗反应提供ATP、[H]，ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供ADP和Pi，ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。(3)光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的[H]和ATP，故暗反应不能长期在无光环境中进行。(4)在自然条件下，光反应阶段和暗反应阶段同时进行，不分先后。
光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、[H]和ATP物质含量变化分析1．分析思路当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的变化可以采用下图分析：
1.概述酶的作用和本质。2.通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。1.简述ATP的化学组成和特点。2.简述ATP和ADP的相互转化。3.解释ATP在能量代谢中的作用。
1.生命观念——结构与功能观：酶的功能是由其独特的空间结构决定的。2.科学探究——实验思路及设计：能够根据实验目的，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论。1.生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2.科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1.概述无氧呼吸的过程。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.举例说明细胞呼吸原理的应用。4.理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的原理和方法，掌握基本操作技能。5.掌握绿叶中色素的种类和作用，明确叶绿体的结构和功能。
1.生命观念——分析与综合：分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，区别二者的异同。2.社会责任——依据细胞呼吸原理指导农业生产，解决实际问题。3.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。4.科学探究——实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。
（一）酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢：(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多____________，统称为细胞代谢。(2)细胞代谢的条件：需______的催化。(3)意义：细胞代谢是________________的基础。
一、降低化学反应活化能的酶
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：(1)实验原理：(2)实验过程和现象：(3)实验结论：酶具有________作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率________。
（二）酶的作用原理和本质及意义1．酶的作用原理：(1)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________状态所需要的能量。(2)作用机理：同无机催化剂相比，酶降低__________的作用更显著，因而催化效率更高。2．酶的本质3．意义：使细胞代谢能在________条件下快速进行。
思考：1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。
（三）酶的特性1．酶具有高效性(1)含义：酶的催化效率是无机催化剂的_______________倍。(2)意义：使细胞代谢________进行。2．酶具有专一性(1)含义：每一种酶只能催化______________化学反应。(2)意义：使细胞代谢能够____________地进行。
3．酶的作用条件较温和(1)酶活性：可用在一定条件下酶催化某一化学反应的________表示。(2)酶所催化的化学反应一般是在____________的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的____________遭到破坏，使酶永久________。低温只能使酶的活性________，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会________。
（四）酶特性的探究实验探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成__________。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用____________检测溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只催化特定的化学反应。
(2)方法步骤(3)实验结论淀粉酶能催化淀粉水解不能催化蔗糖水解，说明酶具有专一性。
思考：1．人体口腔内的唾液淀粉酶进入胃之后还能继续发挥作用吗？为什么？提示：不能。因为胃内pH很低，导致唾液淀粉酶失活。2．在最适的pH或温度下酶促反应一定能进行吗？提示：不一定。例如在最适pH条件下，将温度调至100 ℃，那么即使在最适pH时，多数酶也会丧失活性，反应不能进行。
3．持续发烧不退有时会危及人的生命，你知道其中的原因吗？提示：酶的影响因素发生很小的变化时，酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37 ℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应就不能正常进行了。
3.酶的作用机理分析可知：①E1这一部分的能量是指酶所降低的能量；②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；③E1＋E2＝E这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。
1．探究温度对酶活性的影响(1)原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解，淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
2.探究pH对酶活性的影响(以过氧化氢酶催化过氧化氢分解为例)①实验原理：过氧化氢分解产生水和氧气，过氧化氢酶可加快过氧化氢的分解，在短时间内产生大量的氧气。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可根据点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。
知识贴士有关酶实验设计的两点提醒(1)探究不同温度对酶活性的影响时，在加入酶之前，应将底物在各自温度下处理至少5分钟，确保试管内外温度一致。(2)探究不同pH对酶活性的影响时，可将过氧化氢酶和H2O2溶液分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。(3)探究不同温度对酶活性的影响时，不宜用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖的反应需水浴加热，而本实验的自变量为温度，须严格控制温度。(4)探究不同温度对酶活性的影响时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为H2O2在加热条件下会自然分解。
控制变量(1)实验中的变量
知识贴士(1)一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量。(2)自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。(3)无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的肝脏研磨液的新鲜程度等。
(2)对照实验①含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。②分为：对照组和实验组。③1号试管在实验中的作用：对照实验。说明在正常条件下3%的H2O2不易分解，是比较稳定的，从而说明正是由于加热或催化剂的作用使它快速分解。
对照实验的几种类型通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。对照实验的设置有以下几类：a．空白对照：对照组不施加任何处理因素。b．条件对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。c．自身对照：对照组与实验组在同一受试对象上进行，如以病人用药前后的血压值做对比。d．相互对照：几种处理(或水平)互为对照。
典例剖析1：胃液中的蛋白酶，进入小肠后，催化作用大大降低，这是由于( )A．酶发挥催化作用只有一次B．小肠内的温度高于胃内的温度C．小肠内的pH比胃内的pH低D．小肠内的pH比胃内的pH高解析：胃蛋白酶适于在胃内的酸性环境下发挥作用，小肠内的pH比胃内的pH高，会导致胃蛋白酶变性失活，选D。
（一）ATP是一种高能磷酸化合物1．ATP的名称与简式：(1)中文名称：______________。(2)结构简式：__________________。(3)符号含义
二、细胞的能量货币——ATP
2．功能：ATP是细胞内的一种____________化合物，是驱动细胞生命活动的________________。（二）ATP和ADP可以相互转化1．过程：(1)释放能量：ATP __________＋Pi＋能量。(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量 __________。
2．能量的来源及去路：
3．原因及特点：(1)原因：ATP分子中____________________________________很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于____________之中。三、ATP的利用1．细胞内吸能反应一般与____________的反应相联系，由____________提供能量；放能反应一般与_____________的反应相联系，释放的能量储存在________中。
远离A的磷酸基团具有较高的转移势能
思考：1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？提示：RNA。2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。3．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所等不同。
4．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。
典例剖析2：以下对生物体ATP的叙述中，正确的是( )A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态B．动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用C．ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸D．ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程解析：ATP(腺苷三磷酸)和ADP(腺苷二磷酸)是两种不同的物质，A错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成ATP，B正确。ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误。ATP和ADP的相互转化，从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是不可逆的，D错误。
实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.探究性实验的一般流程观察现象→提出问题→得出假设→设计实验→预期结果→进行实验→得出结论、交流讨论
1.目的：探究酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的方式。
3.实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2和水，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
三、细胞呼吸的原理和应用
1.酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰水变浑浊。2.酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使酸性重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。3.酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多。
1.配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 ℃环境下培养8-9小时。3.检测CO2的产生 4.检测酒精的产生（1）取2支试管编号（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管（3）分别滴加0.5毫升溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀
1. 有氧呼吸的主要场所是线粒体
2. 有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，分为三个阶段进行。
3. 有氧呼吸总反应式
4.有氧呼吸产生的能量及去向：
1ml的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中977.28kJ的能量储存在ATP中（合32ml），其余的以热能形式散失掉了。
细胞在无O2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，同时释放出少量能量的过程。
3.无氧呼吸的总能量及去向
1ml葡萄糖分解为乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08KJ的能量储存在ATP中，合2mlATP。近69%的能量以热能的形式散失。
思考：1．为什么不同生物无氧呼吸产物不同？提示：不同生物无氧呼吸的酶不同。2．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？提示：无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有很大一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸或酒精中。
3．(实践应用)剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？提示：剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生了乳酸，造成肌肉酸疼。4．果蔬的储存方式与粮食的储存方式有什么不同？提示：果蔬储存：零上低温、低氧、高CO2、一定湿度。粮食储存；低温、低氧、高CO2、干燥。
知识贴士(1)有氧呼吸和无氧呼吸总反应式中的能量不能写成ATP，因为大部分能量以热能形式散失。(2)1 ml葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2 870 kJ的能量，其中977.28 kJ的能量储存在ATP中，其余的以热能形式散失。(3)1 ml葡萄糖生成乳酸释放的能量为196.65 kJ，其中只有61.08 kJ的能量转移到ATP(生成2 ml ATP)中，其余部分以热能的形式散失。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肌细胞中再次转化为葡萄糖。(4)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段没有能量释放。而有氧呼吸三个阶段均释放能量。
5．细胞呼吸的意义(1)为生物体的生命活动提供能量。生物体内的糖类、脂类、蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能直接被各种生命活动所利用，需要通过呼吸作用分解有机物，释放能量，转化到能量“货币”ATP中，由ATP直接推动各种生命活动的进行，如细胞的分裂、矿质元素的吸收、有机物之间的转化等。(2)呼吸作用是各种有机物相互转化的枢纽。呼吸作用的过程中会产生各种各样的中间产物，这些中间产物是合成体内其他化合物的原料。呼吸作用能把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成一个整体，成为体内各种有机物相互转化的枢纽。联系三大有机物代谢过程的主要枢纽物质是丙酮酸。
(3)在维持恒温动物的体温、植物抗病等方面有重要作用。
典例剖析3：人体有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处是( )①都有葡萄糖分解成丙酮酸的阶段 ②所需的酶基本相同 ③都是氧化分解有机物，释放能量的过程 ④都产生CO2 ⑤都产生了[H]A．①③⑤ B．①③④ C．①③④⑤ D．①②③④⑤
解析：①有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解成丙酮酸，①正确；②有氧呼吸与无氧呼吸的反应过程不同，酶的作用具有专一性，因此酶不同，②错误；③不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，本质是氧化分解有机物释放能量的过程，③正确；④人的有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是乳酸，不产生二氧化碳，④错误；⑤有氧呼吸与无氧呼吸过程中都有[H]的产生，⑤正确。综上所述人体有氧呼吸和无氧呼吸相同的是①③⑤。
规律方法有关细胞呼吸过程的三点提醒(1)产生CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有CO2的产生。(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。
细胞呼吸的应用及影响因素
（二）影响细胞呼吸速率的内因
1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致，如图甲所示。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。
（三）影响细胞呼吸的外因
2．氧气浓度(1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。如图乙所示。
(2)对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图丙所示。
(3)应用①作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使O2浓度位于E点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。②生产中利用低氧(A点的浓度)抑制细胞呼吸、减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。
3．CO2浓度：增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。4．水：水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。
呼吸作用的曲线分析及计算
当O2浓度为A时，CO2的释放总量最少，即有机物的消耗最少，此时的O2浓度最有利于水果、蔬菜等的保存。
2．有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算(1)根据反应式计算①有氧呼吸C6H12O6＋6O2＋6H2O(―酶→)6CO2＋12H2O＋大量能量1 ml 6 ml 6 ml 32 ml ATP②无氧呼吸(以产生酒精和CO2的无氧呼吸为例)C6H12O6(―酶→)2C2H5OH＋2CO2＋少量能量1 ml 2 ml 2 ml ATP
(2)有氧呼吸与无氧呼吸中CO2产生量、葡萄糖的 消耗量与ATP合成量的比较：①在消耗相同葡萄糖的情况下，有氧呼吸与无氧呼吸中CO2产生量的比为3∶1，ATP合成量的比为16∶1。②在产生相同CO2的情况下：有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为1∶3。③在合成相同ATP的情况下：有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为1∶16。④在一个有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，O2的吸收量与CO2的产生量的比为3∶4时，说明此过程中有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等，若此比例小于3∶4，说明此过程中无氧呼吸占优势；若此比例大于3∶4，说明此过程中有氧呼吸占优势。
（一）细胞呼吸方式的判断1．判定指标CO2释放量、O2消耗量以及酒精产生量。2．判定原理呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则O2消耗量∶CO2产生量＝1∶1；若只进行产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)，则O2消耗量∶CO2产生量∶酒精产生量＝0∶1∶1，若只进行产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)，则无O2的消耗和CO2的产生。
3．判定方法(底物为葡萄糖)
4.方法拓展(1)如果出现CO2释放量
(2)实验结果预测和结论
典例剖析4：如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )A．①②④中数值最大的是①B．③代表的物质名称是氧气C．线粒体能完成图示全过程D．原核生物能完成图示全过程
解析：有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即图中的④，A错误；③是有氧呼吸第二阶段的反应物——水，B错误；有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，C错误；原核细胞没有线粒体，但是可以进行有氧呼吸，如蓝细菌，故原核生物能完成图示全过程，D正确。
（一）绿叶中色素的提取和分离
四、光合作用于能量转化
（二）色素的含量和种类
一 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程
1．叶绿体 (1)结构示意图
2.光合作用的探索历程
1．希尔实验(1)实验过程：离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。(2)实验结论：在适当条件下叶绿体产生氧气。
2．鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和H2(18)O，因变量是O2的放射性。
3．卡尔文循环(1)探究方法——同位素标记法：用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)结论：碳的转化途径：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。
思考：1．鲁宾、卡门实验方法是什么？提示：同位素标记法。2．若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？提示：光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。3．光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是否相同？提示：不同。光合作用产生的[H]为NADPH，而呼吸作用产生的[H]为NADH。
1．光合作用的过程图解 (1)光反应过程
2．光反应和暗反应的比较(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图所示：
3．光合作用过程中物质交换分析(1)光合作用过程中C、H、O元素转移途径
(2)(3)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向
有关光合作用过程的四点提醒(1)叶绿体的内膜既不参与光反应，也不参与暗反应。(2)光反应阶段为暗反应提供ATP、[H]，ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供ADP和Pi，ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。(3)光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的[H]和ATP，故暗反应不能长期在无光环境中进行。(4)在自然条件下，光反应阶段和暗反应阶段同时进行，不分先后。
光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、[H]和ATP物质含量变化分析1．分析思路当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的变化可以采用下图分析：
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