2018版高中生物 第三章 章末整合提升 細胞的代謝學案 浙科版必修1

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1、細胞的代謝 知識系統(tǒng)構建 必背要語 1．有關細胞物質輸入與輸出的五個“不一定” (1)葡萄糖跨膜轉運的方式不一定是主動轉運：葡萄糖進入紅細胞屬于易化擴散。 (2)水跨膜轉運不一定是直接穿過脂雙層：還可通過水通道蛋白進出細胞。 (3)主動轉運方向不一定是逆濃度梯度：有時也可以順濃度梯度，如小腸絨毛上皮細胞吸收腸道內的葡萄糖。 (4)消耗能量的物質進出細胞方式不一定是主動轉運：胞吞和胞吐也消耗能量。 (5)物質進出細胞不一定是跨膜轉運：胞吞和胞吐不跨膜。 2．酶并非都是蛋白質，少數酶是RNA。酶的作用具有高效性、專一性和需要溫和的作用條件等特性。 3．ATP中遠離A的高

2、能磷酸鍵易斷裂，也易形成(伴隨能量的釋放和貯存)。生物體內ATP含量不多，但轉化迅速，能保證持續(xù)供能。 4．植物產生ATP的場所是葉綠體、細胞溶膠和線粒體，而動物產生ATP的場所是細胞溶膠和線粒體。 5．需氧呼吸的場所是細胞溶膠和線粒體，反應式為： C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 厭氧呼吸的場所是細胞溶膠，反應式為： C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量或C6H12O62C3H6O3＋能量。 6．光合作用的能量轉變?yōu)椋汗饽堋鶤TP中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能。 規(guī)律方法整合 整合一　質壁分離和復原實驗拓展應用 1．判斷細胞的死活

3、 (1)實驗思路 待測細胞＋分離劑 (2)實驗單一變量：待測細胞的生活狀態(tài)。 2．測定細胞液濃度范圍 (1)實驗思路：待測細胞＋一系列濃度梯度的分離劑細胞液濃度范圍介于未發(fā)生質壁分離和剛剛發(fā)生質壁分離的外界溶液的濃度范圍之間。 (2)實驗單一變量：不同濃度的分離劑。 3．比較不同植物細胞的細胞液濃度 (1)實驗思路：不同植物細胞＋同一濃度的分離劑剛發(fā)生質壁分離所需時間比較→判斷質壁分離速度或細胞液濃度(發(fā)生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小)。 (2)實驗單一變量：不同植物細胞。 4．比較未知濃度溶液的濃度大小 (1)實驗思路：同一植物的成熟細胞＋未知濃度的溶液剛剛發(fā)生質

4、壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大小(時間越短，未知溶液的濃度越大)。 (2)實驗單一變量：未知濃度的溶液。 5．驗證原生質層和細胞壁伸縮性大小 (1)實驗思路：成熟植物細胞＋分離劑 (2)實驗單一變量：植物細胞原生質層和細胞壁的伸縮性差異。 6．鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) (1)實驗思路：成熟植物細胞＋不同種類的溶液→ (2)實驗單一變量：不同種類的溶液。 例1　為探究植物A能否移植到甲地生長，某生物學研究性學習小組通過實驗測定了植物A細胞液的濃度，實驗結果如下表。為保證植物A移植后能正常生存，則甲地土壤溶液的濃度應(　　)

5、濃度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3 質壁分離狀態(tài) 不分離 剛分離 顯著分離 顯著分離 A．≤0.15 mol/L B．≤0.2 mol/L C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L 整合二　驗證酶的作用與特性的實驗方法 1．驗證酶的催化作用實驗探究 對照組：反應物＋清水反應物不被分解。 實驗組：反應物＋等量的相應酶溶液反應物被分解。 2．酶的專一性實驗探究 此實驗中的自變量可以是不同反應物，也可以是不同酶溶液，因變量是反應物是否被分解。 (1)設計思路一 實驗組：反應物＋相應酶溶液反應物被分解。 對照組：另一反應物

6、＋等量相同酶溶液反應物不被分解。 (2)設計思路二 實驗組：反應物＋相應酶溶液反應物被分解。 對照組：相同反應物＋等量另一種酶溶液反應物不被分解。 3．酶的高效性實驗探究 對照組：反應物＋無機催化劑底物分解速率。 實驗組：反應物＋等量酶溶液底物分解速率。 實驗中自變量是無機催化劑和酶，因變量是底物分解速率。 4．酶作用的適宜條件的探究 (1)最適溫度的探究思路 (2)最適pH的探究思路 O2的產生速率 例2　為研究酶的特性，進行了下列實驗，基本過程和結果如表所示。 步驟 基本過程 試管A 試管B ① 加入淀粉溶液 3 mL － ② 加入蔗糖溶

7、液 － 3 mL ③ 加入新鮮唾液 1 mL 1 mL ④ 37 ℃保溫15 min，加本尼迪特試劑 2 mL 3 mL ⑤ 沸水浴2～3 min，觀察 紅黃色沉淀 無紅黃色沉淀 據此實驗分析，下列敘述錯誤的是(　　) A．實驗的自變量是底物 B．檢測指標是顏色的變化 C．酶的作用具有高效性 D．37 ℃是該酶作用的適宜溫度 整合三　分析當光照與CO2濃度發(fā)生驟變時，三碳酸分子、RuBP、NADPH和ATP的變化(加試) 條件 三碳酸分子 RuBP NADPH和ATP C6H12O6合成量 模型分析 光強度由強到弱，CO2供應不

8、變 增加 減少 減少 減少 光強度由弱到強，CO2供應不變 減少 增加 增加 增加 光照不變，CO2量由充足到不足 減少 增加 增加 減少 光照不變，CO2量由不足到充足 增加 減少 減少 增加 例3　在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片碳反應中三碳酸和RuBP微摩爾濃度的變化趨勢如圖。請據圖回答問題： (1)圖中物質A是____________(三碳酸、RuBP)。 (2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質B的濃度比A的低，原因是 ___________

9、_____________________________________________________________， 將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質B濃度升高的原因是 ________________________________________________________________________。 (3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，碳反應中三碳酸和RuBP濃度達到穩(wěn)定時，物質A的濃度將比B的________(填“低”或“高”)。 (4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光強度比CO2濃度為1%時的_

10、_______(填“高”或“低”)，其原因是________________________________________。 整合四　光合速率與呼吸速率的計算(加試) 1．綠色植物組織在黑暗條件下測得的數值表示呼吸速率。 2．綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數值表示凈光合速率。 3．真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： (1)光合作用產生的O2量＝實測的O2釋放量＋細胞呼吸消耗的O2量。 (2)光合作用固定的CO2量＝實測的CO2吸收量＋細胞呼吸釋放的CO2量。 (3)光合作用產生的葡萄糖量＝葡萄糖的積累量(

11、增重部分)＋細胞呼吸消耗的葡萄糖量。 例4　植物的光合作用受CO2濃度、溫度與光強度的影響。如圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下，測定某植物葉片在不同光照條件下的光合速率。下列有關說法不正確的是(　　) A．在a點所示條件下，該植物的葉肉細胞內能夠產生ATP的部位是線粒體 B．該植物葉片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2葉·小時) C．在一晝夜中，將該植物葉片置于c點所示光強度條件下11小時，其余時間置于黑暗中，則每100 cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為45 mg D．已知該植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃。若將溫度提高到30 ℃的條件

12、下(原光強度和CO2濃度不變)，則圖中b點將右移，c點將下移 整合五　光合速率與呼吸速率的測定裝置(加試) 1．裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時，NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內CO2濃度的恒定。 2．測定原理 (1)甲裝置在黑暗條件下植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的CO2，所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 (2)乙裝置在光照條件下植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O

13、2釋放速率，可代表凈光合速率。 (3)真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 例5　用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5 m 處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結果如下(不考慮化能合成作用)。有關分析合理的是(　　) 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg A.丙瓶中浮游植物的細胞產生[H]的場所是線粒體內膜 B．在一晝夜內，丙瓶生物細胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mg C．在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低 D

14、．在一晝夜內，乙瓶中生產者實際光合作用釋放的氧氣量約為1.1 mg 熱點考題集訓 1．用洋蔥鱗片葉表皮制備“觀察細胞質壁分離實驗”的臨時裝片，觀察細胞的變化。下列有關實驗操作和結果的敘述，正確的是(　　) A．將裝片在酒精燈上加熱后，再觀察質壁分離現象 B．在蓋玻片一側滴入清水，細胞吸水膨脹但不會破裂 C．用不同濃度的KNO3溶液處理細胞后，均能觀察到質壁分離復原現象 D．當質壁分離不能復原時，細胞仍具有正常生理功能 2．下表是其他條件均為最適情況下探究乳糖酶催化乳糖水解的相關實驗結果，以下分析正確的是(　　) 實驗一(乳糖濃度為10%) 實驗二(酶濃度為2%) 酶濃度

15、 相對反應速率 乳糖濃度 相對反應速率 0 0 0 0 1% 25 5% 25 2% 50 10% 50 4% 100 20% 65 5% 200 30% 65 A.實驗一若繼續(xù)增加酶濃度，相對反應速率不再增大 B．實驗二若繼續(xù)增加乳糖濃度，相對反應速率會增大 C．實驗二若將反應溫度提高5 ℃，相對反應速率將增大 D．實驗一的自變量是酶濃度，實驗二的自變量是乳糖濃度 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3．下列有關人體細胞需氧呼吸電子傳遞鏈的敘述正確的是(　　) A．不產生CO2 B．在線粒體外膜上進行 C．不產生ATP

16、 D．不消耗O2 4．陸生植物不能長期忍受厭氧呼吸，這是因為(　　) ①產生的乙醇對細胞有毒害作用?、诋a生的乳酸對細胞有毒害作用?、蹧]有專門的厭氧呼吸結構?、墚a生的能量太少 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 5．(加試)人體需氧呼吸和厭氧呼吸的相同之處是(　　) ①都有葡萄糖分解成丙酮酸的階段?、谒璧拿富鞠嗤、鄱际茄趸纸庥袡C物，釋放能量的過程?、芏籍a生CO2　⑤都產生了[H] A．①③⑤ B．①③④ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 6．下列關于葉綠體中的色素敘述，錯誤的是(　　) A．礦質元素能影響葉綠素的合成 B．提取葉綠素時選用層析液的原因是色素可

17、溶于有機溶劑 C．低溫條件下色素合成受阻 D．黃化苗中無葉綠素，但有其他色素存在 7．科學家提取植物細胞中的葉綠體，用高速離心法打破葉綠體膜后，分離出類囊體和基質，在不同條件下進行實驗(如下表所示)，用來研究光合作用過程，下列選項中對各試管得到的產物情況判斷正確的是(　　) 試管 葉綠體結構 光照 C18O2 ATP、NADPH RuBP 甲 類囊體 ＋ ＋ － － 乙 基質 － ＋ ＋ ＋ 丙 基質 ＋ ＋ － ＋ 丁 基質和 類囊體 ＋ ＋ － ＋ 注：表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。 A．甲試

18、管可得到18O2 B．乙試管可得到三碳酸 C．丙試管可得到葡萄糖和淀粉 D．丁試管可得到蔗糖 8．如圖裝置可用于研究萌發(fā)的小麥種子呼吸方式及其產物(呼吸底物都為糖類)，有關分析錯誤的是(　　) A．裝置甲可用于探究細胞呼吸是否產生熱量 B．裝置乙有色液滴不移動，說明種子萌發(fā)只進行需氧呼吸 C．裝置丙可根據澄清石灰水是否變渾濁探究酵母菌的細胞呼吸方式 D．3個裝置中的種子都必須進行消毒處理，并設置對照實驗 9．某同學為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設計了如下實驗步驟： ①在A、B、C、D、E 5支試管中分別加入pH為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度的

19、緩沖液5 mL，再分別加入質量分數為1%的淀粉液1 mL。 ②向各試管中分別加入等量適宜濃度的唾液稀釋液1 mL，搖勻。 ③將5支試管放入70 ℃恒溫水浴中，保溫時間相同且合適。 ④取出各試管，分別加入本尼迪特試劑2 mL，搖勻。 ⑤觀察各試管溶液的顏色，通過顏色的深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。 上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實驗重復次數)，以便實驗能得到正確的預期結果。 (1)________________________________________________________________________

20、 ________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 10．圖甲表示光強度對光合作用強度的影響，圖乙表示春季晴天某密閉大棚內一晝夜CO2濃度的變化。請據圖回答下列問題： (1)圖甲中B點的生

21、理狀況與圖乙中________________時相同，此時細胞中產生ATP的部位是________________________________________。 (2)圖乙中，植物開始進行光合作用的時間為________，植物的光合作用強度大于細胞呼吸強度的時間段為______________。 (3)如圖為探究光合作用速率的裝置，實驗開始時，針筒的讀數是0.2 mL，水滴位置在X處，恒溫30 min后，將針筒容量調到0.6 mL處，水滴的位置恢復到X處。若以氧氣釋放量表示光合作用速率，則植物光合作用的速率是________mL/h，該數值比實際光合作用速率低，原因是_________

22、_______________________________________________________________。 答案精析 知識系統(tǒng)構建　蛋白質　專一性　丙酮酸　CO2 規(guī)律方法整合 例1　A　[當植物細胞液濃度小于土壤溶液濃度時，細胞會失水發(fā)生質壁分離，植物不能正常生存。由表中信息可知，該植物細胞液的濃度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之間。因此，為保證植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的濃度應≤0.15 mol/L。] 例2　C　[對試管A、B唯一的不同操作即加入的底物不同，故自變量是底物，A項正確；實驗根據溶液是否產生紅黃色沉淀作為檢測指標，來判

23、斷唾液是否將底物水解產生還原糖，B項正確；酶的作用具有高效性，但據本實驗無法得出這一結論，C項錯誤；唾液中的酶發(fā)揮作用的適宜溫度是37 ℃，實驗設置在此溫度下進行，有利于發(fā)揮酶的活性，使反應更加順利地進行，D項正確。] 例3　(1)三碳酸　(2)碳反應速率在該環(huán)境中已達到穩(wěn)定，即三碳酸和RuBP的含量穩(wěn)定，根據碳反應的特點，此時三碳酸的分子數是RuBP的2倍　當CO2濃度突然降低時，RuBP的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導致RuBP積累　(3)高　(4)低　CO2濃度低時，碳反應的強度低，所需的ATP和NADPH少 解析　(1)CO2濃度降低時，三碳酸產生減少而消耗繼續(xù)，故三碳酸的濃度降

24、低，所以物質A代表的是三碳酸。(2)在正常情況下，1 mol CO2與1 mol RuBP結合形成2 mol 三碳酸，即三碳酸的濃度是RuBP濃度的2倍。CO2濃度迅速下降到0.003%后，RuBP的產生量不變而消耗量減少，故RuBP的濃度升高。(3)CO2濃度繼續(xù)處于0.003%時，因光反應產物NADPH和ATP的積累而抑制光反應過程，從而引起碳反應中RuBP的濃度又逐漸降低，而三碳酸的濃度逐漸升高，在達到相對穩(wěn)定時，三碳酸的濃度仍是RuBP濃度的2倍。(4)CO2濃度較低時，碳反應減弱，需要的NADPH和ATP量減少，故CO2濃度為0.003%時，在較低的光強度時就能達到最大光合速率。

25、例4　A　[由題圖可知，在a點該植物只進行細胞呼吸，不進行光合作用，所以在a點所示條件下，該植物的葉肉細胞內能夠產生ATP的部位是細胞溶膠和線粒體。將該植物葉片置于c點所示光強度條件下11小時，每100 cm2葉片CO2的凈吸收量為10×11＝110(mg)；其余時間置于黑暗中，每100 cm2葉片CO2的釋放量為5×13＝65(mg)，故每100 cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為110－65＝45(mg)。若將溫度升高到30 ℃，則細胞呼吸強度會增大，光合作用強度會減小，故b點將右移，c點將下移。] 例5　B　[本實驗中氧氣含量甲瓶－丙瓶即4.9－3.8＝1.1(mg)，可表示一晝夜丙

26、瓶中生物細胞呼吸量，乙瓶－甲瓶即5.6－4.9＝0.7(mg)，可表示一晝夜乙瓶中生物凈產生的氧氣量，因此乙瓶中生產者實際光合作用釋放的氧氣量＝1.1 mg＋0.7 mg＝1.8 mg，B正確、D錯誤；丙瓶中浮游植物的細胞產生[H]的場所有細胞溶膠、線粒體基質，A錯誤；一晝夜后，乙瓶水樣中的CO2含量下降，因此其pH上升，而丙瓶中只進行細胞呼吸，CO2含量上升，pH下降，乙瓶水樣的pH比丙瓶的高，C錯誤。] 熱點考題集訓 1．B　[實驗過程中不能對裝片加熱，A錯。當KNO3溶液濃度過高時，導致洋蔥鱗片葉表皮細胞過度失水而死亡，死亡細胞不能發(fā)生質壁分離復原，失去一切正常生理功能，C、D錯。由

27、于細胞壁的保護作用，植物細胞不會因吸水而脹破，B對。] 2．D　[在底物足夠多的情況下，酶促反應速率會隨酶濃度增加而加快；當所有的酶都參與反應時，反應速率將達到最大值，不會再隨底物的增多而發(fā)生變化；本實驗結果是在其他條件均為最適情況下獲得的，故提高溫度，反應速率會下降。] 3．A　[電子傳遞鏈即需氧呼吸第三階段，24[H]＋6O212H2O＋ATP(大量)，在線粒體內膜上進行。] 4．B　[長期進行厭氧呼吸，一是產生的能量太少，二是產生的乙醇對細胞有毒害作用。] 5．A　[人體細胞厭氧呼吸中乳酸發(fā)酵不產生CO2，故④錯，厭氧呼吸和需氧呼吸所用的酶不同，因為是不同的反應，故②錯。] 6

28、．B　[Mg是合成葉綠素的主要元素；提取葉綠素是利用葉綠體中的色素溶解于有機溶劑如酒精或丙酮(相似相溶)，形成色素液，層析液的作用是溶解并分離不同色素，這是兩個不同的過程；低溫會降低酶的活性進而影響反應速度；黃化苗因缺光而不能產生葉綠素，所以變黃，但有其他色素存在。] 7．B　[光合作用中氧氣來自水，A項錯誤；乙試管有葉綠體基質無光照，但有碳反應需要的RuBP、二氧化碳和ATP、NADPH，二氧化碳被RuBP固定形成三碳酸，B項正確；碳反應不需要光照，但沒有NADPH和ATP，三碳酸不能被還原成糖類，C項錯誤；細胞中蔗糖是在葉綠體外產生的，D項錯誤。] 8．C　[裝置甲中含有溫度計，可用于

29、探究呼吸作用是否產生熱量，A正確；裝置乙中，若有色液滴不移動，說明氣體的量沒有變化，說明種子萌發(fā)只進行需氧呼吸，B項正確；裝置丙中澄清石灰水可檢測二氧化碳，因此該裝置可用于探究萌發(fā)種子的呼吸作用是否產生CO2，因酵母菌需氧呼吸和厭氧呼吸均產生二氧化碳，因此不能根據澄清石灰水是否變渾濁來探究酵母菌的細胞呼吸方式，C項錯誤；微生物也會進行呼吸作用，所以三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都需要設置對照實驗，D項正確。] 9．(1)③中70 ℃應改為37 ℃。因為人唾液淀粉酶作用的最適溫度為37 ℃左右　(2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應將各試管放在熱水浴中一段時間。因為在高溫條件下本尼迪特試劑才能與還原糖反應顯色 解析　(1)唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃左右，70 ℃時酶會變性失活。(2)加入本尼迪特試劑后，需要熱水浴加熱才能看到紅黃色沉淀。 10．(1)6：00和18：00　細胞溶膠、線粒體、葉綠體類囊體膜　(2)6：00之前　6：00～18：00　(3)0.8　植物同時進行呼吸作用，消耗氧氣 13