高三生物一轮复习知识点(三)细胞代谢.docx
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1、普通高等学校招生高三一轮复习知识点梳理试卷生 物 学卷三 细胞代谢(一)概述1.细胞代谢是细胞内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。这些反应进程使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。代谢通常被分为两类:分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量(如细胞呼吸);合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分,如蛋白质和核酸等。2.ATP是细胞内的“能量通货”(1)吸能反应:反应过程需要能量的供应,能量来源于ATP的水解过程;光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应,该反应所需的能量来自太阳光,还有合成反应一般也属于吸能反应等。(2)放能反应:反应过程会释放能量
2、,能量会参与到ATP的合成过程;所有细胞中最重要的放能反应是细胞呼吸(糖的氧化)。(3)大分子的水解(淀粉)一般不产生ATP,也不需ATP(4)ATP的结构注:若水解掉两个磷酸基团,产物是RNA的基本组成单位之一;彻底水解,其产物是腺嘌呤、核糖、磷酸。图记:(5)结构特点一个ATP分子中有C、H、O、N、P五种元素,三个磷酸基团,二个高能磷酸键,一个腺苷。不稳定性:特别是远离腺苷A的高能磷酸键不稳定,容易断裂和形成,断裂时总与吸能反应相联系,形成时总与放能反应相联系。(6)ADP与ATP的循环通过ATP的合成和水解使放能反应释放的能量用于吸能反应的过程叫ATP-ADP循环。特点:1活细胞中上述
3、两个反应同时进行,永不停息,周而复始。2 ATP在细胞中含量少,转化迅速,保持动态平衡(饱食、饥饿时)。3两个反应不是可逆反应。物质是可逆的,能量是不可逆的。4向左(合成)场所:是细胞溶胶、线粒体和叶绿体。 20 5向右(分解)场所是细胞膜、叶绿体基质、细胞核等需能部位。(7)功能ATP是细胞中普遍使用的能量载体。ATP是细胞中的能量通货。ATP是吸能反应和放能反应的纽带。ATP是生命活动的主要直接能源物质(8)真核细胞常见的消耗ATP的过程(9)植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都以ATP作为能量“货币”,说明生物界具有统一性,也说明种类繁多的生物有着共同的起源。(10)核心归纳对ATP认识的
4、4个误区(1)ATP与ADP相互转化不可逆:ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含量很少,只是ATP与ADP的转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)不可误认为ATP转化为ADP不消耗水:ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的
5、水解也都需要消耗水。3.酶(1)概念与本质:是活细胞产生的具有催化作用的有机物(多数是蛋白质,少数是RNA)(2)功能:催化作用(3)来源:活细胞产生的(红细胞除外)(4)合成场所:主要在核糖体、细胞核(5)作用部位:细胞内或细胞外或生物体外(6)酶能降低反应所需的能量(活化能),加快化学反应的速率,但不改变反应的平衡点,反应前后质量和化学性质不发生改变,且只能由生物体产生所以酶又叫生物催化剂 21 (7)特性:1高效性:与无机催化剂相比,酶的催化效率很高,一般是无机催化剂的107 1013倍。可变因素:催化剂的种类,用点燃但无明火的卫生香检测O2.2专一性:每种酶只催化一种底物或少数几种相似
6、底物的反应。(具有专一性的物质有酶、载(受)体、激素、tRNA、抗体等)3作用条件较温和(8)影响酶活性的因素A.温度在一定范围内,随温度的升高,酶的活性增强,超过一定温度,随温度的升高,酶的活性逐渐减弱每一种酶都有一个最适温度温度过低,酶的活性很弱,几乎无催化能力,但酶分子的结构未发生改变,温度升高后,酶的活性可以恢复。温度过高,酶失去活性,无催化能力,且酶分子的空间结构发生不可逆的改变,温度降低后,酶的活性不可恢复。酶适合在低温条件下保存。 t1 t2B.PH 在一定范围内,随PH度的升高,酶的活性增强,超过一定PH,随PH的升高,酶的活性逐渐减弱每一种酶都有一个最适PH,最适范围可能很窄
7、,也可能较宽,这取决于酶的特性PH过低,酶会失去活性,无催化能力,且酶分子的空间结构发生不可逆的改变,PH升高后,酶的活性不可以恢复。PH过高,酶失去活性,无催化能力,且酶分子的空间结构发生不可逆的改变,PH降低后,酶的活性不可恢复。在最适宜的温度和最适宜的pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。注意:1过酸、过碱和高温:能使酶的分子结构发生不可逆的变化而永久失活,不可恢复。2低温:酶的活性降低,但酶的空间结构保持稳定,适宜的温度下酶的活性可以恢复。3温度等条件不影响酶的最适PH值的大小,而PH值等不影响酶的最适温度的大小。C.竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂注:探究温度
8、、ph对酶促反应速率的影响实验将在练习册中进行讲解!补充:酶、激素、神经递质的比较 22 (二)细胞呼吸1.概念:在细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物,并且释放出能量的过程;其实质:分解有机物,释放能量。2.类型:需氧呼吸(有氧呼吸)和厌氧呼吸(无氧呼吸)3.有氧呼吸的概念及过程(1)概念:指细胞在氧气参与的情况下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。(2)过程总式:_阶段场所原料产物能量第一阶段第二阶段第三阶段(3)注意事项 23 1各种元素的来源与去路总式:_2各物质分子数的比3呼吸产热可用于恒温动物维持体温4物质变化
9、:有机物变为无机物5能量变化:有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能6需氧呼吸与体外燃烧的区别:能量逐步释放温和条件下进行(常温、常压)转化为ATP中的化学能和热能7原核生物无线粒体、也能进行需氧呼吸,就在质膜上和细胞溶胶中进行。(4)每个ATP分子中的能量大约是1个葡萄糖分子中能量的1%;细胞中每氧化1个葡萄糖分子,可以合成约32个ATP分子(理论上是100个);细胞中葡萄糖的能量利用效率大约为30%。4.无氧呼吸的概念及过程(1)厌氧呼吸是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物不完全氧化分解,产生乳酸或酒精,同时释放出少量能量的过程。(2)人、动物和植物在特殊情况下都
10、可以进行厌氧呼吸。例如,人和动物的骨骼肌细胞在缺氧条件下进行厌氧呼吸,产生乳酸。乳酸刺激神经末梢,使人产生酸痛的感觉。又如,葡萄和苹果的果实、玉米的胚、马铃薯的块茎等在缺氧条件下都能进行厌氧呼吸。(3)过程(4)注意事项厌氧呼吸只有第一阶段合成ATP,第二阶段没有。葡萄糖分子的大部分能量存留在乙醇或乳酸中。两种途径的生物类型:产生酒精:几乎全部植物,酵母菌。产生乳酸:动物、乳酸菌、少数植物细胞(马铃薯块茎、甜菜的块根、玉米胚等)厌氧型生物不需要氧气,当有氧气存在,会抑制其正常的生命活动。即有O2时,厌氧呼吸受抑制; 24 蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞只能进行厌氧呼吸;厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼
11、吸产生的ATP少得多。但是,在无氧或缺氧条件下,细胞通过厌氧呼吸的方式可以快速地利用葡萄糖产生ATP,以维持生命。例如,人体肌肉细胞可以靠厌氧呼吸维持短时间的活动,所产生的乳酸则被运至肝脏再生成葡萄糖。厌氧呼吸只能利用葡萄糖中的一小部分能量,而乳酸再转变为葡萄萄糖又要消耗能量。所以,肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施。4.细胞呼吸是细胞代谢的核心(1)细胞代谢类型:包括合成代谢和分解代谢。(2)不同代谢途径分析糖代谢:多糖先被水解为单糖,经糖酵解,最后被完全氧化成CO2和水。脂肪代谢:脂肪先分解形成甘油和脂肪酸,甘油形成一个三碳化合物后进入糖酵解,脂肪酸则进一步被分解。蛋白质代谢
12、:蛋白质先分解为氨基酸,氨基酸脱去氨基后变成不同的有机酸,最后被完全氧化。细胞一方面为这些反应提供能量,另一方面为合成反应提供碳骨架,细胞内有机物合成也以细胞呼吸为中心。5.探究酵母菌呼吸方式的实验(1)原理:(3)实验现象(4)实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量CO2。(5)注意事项1设计的活动方案要保证酵母菌有氧或者无氧的生活条件。2检测酵母菌呼吸产物的方法,要能够区分出不同的呼吸方式。3参考方案的甲装置中,要用质量分数为10%的NaOH溶液除去空气中的CO2,以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由酵母菌需氧呼
13、吸产生的CO2所引起的。4参考方案的乙装置中,要将D瓶封口放置一段时间后,再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶。锥形瓶D中的氧气因酵母菌需氧呼吸而被消耗完。6.核心归纳(1)“三看法”判断细胞呼吸的类型一看反应物和产物消耗O2或产物中有H2O,一定进行了需氧呼吸。(2)实验过程产物中有乙醇或乳酸,一定进行了厌氧呼吸。 25 二看物质的量的关系无CO2产生只进行产生乳酸的厌氧呼吸。不消耗O2,但产生CO2只进行产生乙醇的厌氧呼吸。O2消耗量等于CO2释放量只进行以葡萄糖为底物的需氧呼吸。CO2释放量大于O2吸收量既进行需氧呼吸,又进行厌氧呼吸,其关系如下:三看反应场所原核细胞:原核细胞没有线粒体,故原核
14、细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行,其呼吸方式应根据产物来判断。(2)通过实验来判断细胞呼吸方式(需2套装置)一:左移代表吸收O2的体积二:左移代表吸收O2-产生CO2的体积右移代表产生CO2-吸收O2的体积(3)需氧呼吸和厌氧呼吸(产生乙醇)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数:厌氧呼吸需氧呼吸13。(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数:需氧呼吸需要的氧气需氧呼吸和厌氧呼吸产生的CO2之和34。(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数:厌氧呼吸需氧呼吸31。(4)细胞呼吸方式的判断及呼吸速率的测定装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2,着色液
15、滴移动的距离代表种子需氧 26 呼吸吸收的O2量。装置乙中着色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。单位时间内着色液滴移动的体积即表示呼吸速率。为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。对照装置与两装置相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。注意事项为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌,所测种子进行消毒处理。若探究种子呼吸状况不必遮光,但需死种子作为对照。若探究植株(或幼苗)呼吸状况,应进行遮光处理,以防止光合作用的干扰,同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。(三)影响细胞呼吸的外界因素1、温度:(1)通过影响
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