第5章细胞的能量供应和利用课件导学案练习-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用专题 一、光反应拓展 典例引路1.进行小麦新鲜叶片色素的提取和分离实验，研磨时未加入CaCO3，实验结果如图甲所示。图乙是小麦进行光合作用的示意图，光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子e-的传递（含有的电能可转化为化学能）。PQ、Cytbf、PC是传递e-的蛋白质，其中PQ在传递e-的同时能将H+运输到类囊体腔中。据图回答下列问题。 图甲 图乙 (1)分析图甲所示实验结果可知，距离点样处距离最远的色素为________。可见光通过三棱镜后，照射到图甲实验收集的色素提取液，发现其对________光的吸收明显减少。 胡萝卜素     蓝紫光和红光 (2)图乙PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的_________上，叶绿体中的光合色素的作用是____________________。 类囊体薄膜 吸收、传递、转化光能 (3)PSⅡ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为_______中的能量。PSⅡ中丢失的电子由_____中的电子补充，最终传递给__________（物质）；光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是合成__________。  ATP     H2O   NADP+   NADPH (4)NADPH中的化学能来自______________（填光系统名称）吸收和转换的光能，NADPH主要作用是为图中过程［ ]___________提供__________________。图乙膜中能量转换过程是光能→______→________。 PSⅠ和PSⅡ ③C3的还原 能量和还原剂 电能 化学能 (5)图中ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成。其组分_______是运输H+ 的载体蛋白，该运输方式是__________；催化ATP合成的是酶组分中的________，该组分直接利用___________________（能量）合成ATP。在叶肉细胞中，其上存在类似ATP合酶的膜还有________。 CF0 协助扩撒 CF1 H+提供的电化学势能（质子动力势能）  线粒体内膜 (6)据图分析，增加基质和内腔两侧的H+浓度差的生理过程有______________________________________ ________________________________________________________________(答出3点)。 内腔水的分解产生H+、PQ蛋白将H+从基质运输到内腔、合成NADPH消耗叶绿体基质中的H+ 24.（13分）图甲是番茄进行光合作用的示意图，光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子e-的传递（含有的电能可转化为化学能）。PQ、Cytbf、PC是传递e-的蛋白质，其中PQ在传递e-的同时能将H+运输到类囊体腔中。 (1)PSⅠ和PSⅡ中叶绿素的作用是____________________。图甲能完成水光解的结构是______（填光系统名称）。电子（e-）由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，电子的最终受体是__________。 吸收、传递、转化光能 PSⅡ NADP+（氧化型辅酶Ⅱ） (2)NADPH中的化学能来自____________（填光系统名称），NADPH主要作用是为图甲中过程［ ]________提供________________。 PSⅠ和PSⅡ ③C3的还原 能量和还原剂 (3)据图甲分析，增加基质和内腔两侧的H+浓度差的生理过程有________________(2分)。 内腔水的分解产生H+、PQ蛋白将H+从基质运输到内腔、合成NADPH消耗叶绿体基质中的H+ (4)某研究者测得番茄植株在CK条件（适宜温度和适宜光照）和HH条件（亚高温高光）下，培养5天后的相关指标数据如下表。 组别 温度/℃ 光照强度/ （μmol·m-2·s-1） 净光合速率/ （μmol·m-2·s-1） 气孔导度/（mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度/ppm Rubisco酶活性/（U·mL-1） CK 25 500 12.1 114.2 308 189 HH 35 1000 1.8 31.2 448 61 注：两组实验，除温度和光照有差异外，其余条件相同且适宜。 由表中数据可以推知，HH条件下番茄净光合速率的下降并不是由于 导致光合作用缺乏原料CO2造成的，而是由于 下降影响了图甲②过程的速率，进而引起光能的转化效率降低。此条件下的光反应产物NADPH和ATP在叶绿体中的含量 （选填“增加”、“减少”或“不变”），番茄所吸收的光能已经是过剩光能了。 (5)D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用，且过剩的光能可使D1蛋白失活。某研究者利用番茄植株进行了三组实验： ①组的处理同表中的CK， ②组的处理为 ， ③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养，定期测定各组植株的净光合速率（Pn），实验结果如图乙。根据实验结果分析，番茄缓解亚高温高光对光合作用抑制的机制是 。 (4)气孔关闭/气孔导度下降 Rubisco活性 增加 (5)同表中的HH/将番茄植株在HH条件下培养 合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光对光合作用的抑制 二、暗反应和光合产物运输的拓展 典例引路2.蔗糖和淀粉是植物最为普遍的光合终产物，马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏,如图是其光合产物的形成及运输示意图，图中的磷酸转运体(TPT)能将磷酸丙糖不断运到叶绿体外，同时将无机磷酸（Pi）等量运回叶绿体。回答下列问题： (1)马铃薯叶肉细胞光合作用过程中，丙糖磷酸的产生过程需要光反应提供 ，叶肉细胞内合成淀粉和蔗糖的具体场所依次是 ；若TPT的活性被抑制，光合速率会降低，其原因是 。 (2)马铃薯光合作用的产物以淀粉形式储存，据图分析，其合成淀粉的葡萄糖来源于 。若以葡萄糖形式储存，会引起叶绿体中溶液浓度过高，则可能导致叶绿体 。 (3)当细胞溶胶中的Pi水平降低时， （填“淀粉”或“蔗糖”）的合成会增加，原因是 ，因此在生产中要提高马铃薯的品质，可以采取 的措施。 (4)研究发现，白天在叶绿体中常见到大的淀粉粒，而夜晚叶绿体中的淀粉粒则消失，同时发现在夜晚蔗糖的合成速率和白天几乎无差别。出现这一现象的原因可能是 。 (5)光合作用产物是以蔗糖形式运输到非光合部位。与葡萄糖相比，以蔗糖形式运输的优点是 。 (1) NADPH和ATP 叶绿体基质、细胞质基质 TPT的活性被抑制时，丙糖磷酸不能运出叶绿体，进而转化为淀粉，淀粉含量增加会抑制暗反应的进行，进而使光合速率降低 (2)(叶绿体中)丙糖磷酸合成和(细胞质基质中)蔗糖的水解 吸水涨破 (3)淀粉 细胞溶胶中的Pi减少导致丙糖磷酸运出量减少，合成淀粉增多 适量增施无机磷肥 (4)夜间淀粉水解，最终转化为蔗糖 (5)蔗糖为二糖，等质量的葡萄糖和蔗糖相比，蔗糖对渗透压的影响较小；蔗糖为二糖，性质(结构)较稳定；蔗糖为二糖，(比单糖)运输效率高等 三、光合作用的C4途径 典例引路3.玉米是世界三大粮食作物之一，其二氧化碳的固定方式除卡尔文循环（C3途径）外还存在C4途径，故又称为C4植物，其CO2补偿点比C3植物的低。玉米叶肉细胞和相邻的维管束鞘细胞细胞密切配合，保证了光合作用的正常进行，下图表示其光合作用的部分过程， (1)C4植物叶片的维管束鞘细胞中含有不完整的叶绿体，而叶肉细胞内含有正常的叶绿体。推测这些不完整的叶绿体可能缺少_____（填“基粒”或“基质”）结构，C4植物光反应的场所是___________________（填“叶肉细胞叶绿体”或“维管束鞘细胞叶绿体”）。C4叶肉细胞的叶绿体中，固定CO2过程_________（填“需要”或“不需要”）消耗能量， 基粒 叶肉细胞叶绿体 需要 (2)据图推测C4植物的暗反应发生在______________，其中发生的能量变化是_______________________。推测C4叶肉细胞的作用是____________________________________。 维管束鞘细胞的叶绿体     NADPH和ATP中的化学能转化为有机物中的化学能     吸收CO2并将其合成为C4储存起来（固定CO2） (3)维管束鞘薄壁细胞与其邻近的叶肉细胞之间有大量的胞间连丝相连，其作用是_____________________。当C3植物的RuBP羧化酶活性突然下降时，细胞中的ATP含量会_____（填“增加”或“减少”），原因是___________________________________________________________________________。 实现细胞间的物质交换和信息交流（合理即可）     增加     RuBP羧化酶活性下降时，C3生成量减少，ATP消耗量减少，因此ATP含量增加 (4)与C3植物相比，C4植物细胞中所具备的____________对CO2具有很强的亲和力，催化CO2和C3结合，从而把大气中浓度很低的CO2固定下来。C4会集中到_____________中供其利用。科学家用含14C标记的CO2来追踪C4光合作用中的碳原子的转移途径，这种碳原子的转移途径是____________________________，所用的研究方法为____________，能固定CO2的物质有______________。 PEP羧化酶     维管束鞘细胞内的叶绿体 14CO2→14C4→14CO2→14C3→ (14CH2O) 同位素标记法   PEP和C5 四、景天科等植物的CAM途径 典例引路4.景天科等植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间固定CO2产生有机酸储存在液泡中，白天有机酸脱羧释放CO2，用于光合作用，这样的与有机酸合成日变化有关的光合碳代谢途径称为CAM途径，如图甲乙所示。 (1)图甲乙中属于夜晚的是图_______，判断的理由是________________________（从物质变化角度分析）。 (1)甲     图甲中的CO2最终形成苹果酸储存在液泡中 (2)据图甲乙可知，该植物细胞中二氧化碳的受体有__________。CAM植物叶肉细胞液泡的pH夜晚比白天要_____（填“高”或“低”）。在电子显微镜下观察，发现其叶绿体内部有一些脂质颗粒，伴随叶绿体生长其体积逐渐变小，原因可能是_____________。 (2)PEP、C5 低 脂质颗粒参与构成叶绿体的膜结构     (3)白天为景天科植物光合作用提供所需CO2来源的生理过程有_______________和______________；夜晚能吸收CO2，却不能合成（CH2O）的原因是缺乏暗反应必需的___________。 (3)苹果酸的分解     有氧呼吸释放     ATP和NADPH (4)景天科植物气孔开闭的特点与其生活环境是相适应的，从进化角度看，这种特点的形成是_______的结果。根据其气孔开闭的特点可推测：其耐干旱的能力_____（填“较弱”或“较强”）；白天气孔关闭，其生物学意义主要是_________________________________。 (4)自然选择     较强  防止水分通过蒸腾作用大量散失  归纳小结： CO2是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择中形成了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，回答下列问题： (1) 图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是______，原因是__________________ ____________________________________________________________________。 景天科植物   该类植物白天气孔关闭，可以减少水分的散失，夜晚吸收CO2，不影响光合作用的进行 (2)结合图1分析，图2中景天科植物对应的是_______类植物(填字母)，玉米植对应的是_______类植物(填字母)。 A   C   (3)图2中，在10点到12点期间，B植物的光合速率下降，原因是_________________________________，而C植物的光合速率继续升高，原因是______________________________________________________。 该时间段温度较高，水稻植株部分气孔关闭CO2供应不足     玉米可以利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以光合速率继续升高 (4)图2中，在4点时，A植物的光合速率为______μmol（m2·s）；在12点时该植物能不能进行光合作用？________________。 0     能 (5)图2中A植物一般生长慢，原因是____________________________________________________。 由于CO2的缺乏，该途径光合速率很低 五、光呼吸的拓展 典例引路5.Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸，其过程如下图所示。CO2与O2竞争性结合Rubisco酶的同一活性位点，在相同浓度下，Rubisco酶对CO2亲和力更高。 (1)叶肉细胞内Rubisco酶的存在场所为_________，Rubisco酶既可催化与反应，也可催化与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，其“两面性”可能因为在不同环境中Rubisco酶_______发生变化导致其功能变化。 (1)叶绿体基质     空间结构     (2)强光下,细胞内O2/CO2的比值_______，促进了光呼吸进行“自我保护”。其主要机制： 一是光呼吸过程可以消耗____________，防止其积累过多会对叶肉细胞造成损伤；二是光呼吸产生的____________又可以作为暗反应阶段的原料。此时叶肉细胞中消耗O2的细胞器有________________；而C5固定的CO2除了来自外界环境，还可以来自生理过程_________和__________。 升高 ATP（NADPH和ATP）   C3和CO2 叶绿体、线粒体 细胞呼吸  光呼吸 (3)与呼吸作用相比，光呼吸特有的反应场所有_________________；从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是____________________________________。研究表明，光呼吸是植物在长期进化过程中适应环境变化、提高抗逆性而形成的一条代谢途径。除了强光照外，与光呼吸强度成正相关的因素还有_______________。 A．O2浓度 B．CO2浓度 C．温度 D．干旱程度 叶绿体(基质)和过氧化物酶体 光呼吸消耗ATP（能量），有氧呼吸产生ATP（能量） ACD (4)有人提出，长时间光呼吸会导致光合速率下降，因为光呼吸消耗了暗反应的底物______，将其氧化后最终形成CO2。温室栽培蔬菜时可通过__________措施，既抑制光呼吸又增土壤的肥力，原因是___________ _______________________________________________。 C5 增施有机肥（农家肥） 有机肥被土壤中的微生物分解，提高了CO2浓度可减少Rubisco酶与 O2结合，抑制光呼吸；同时还产生了无机盐增加土壤肥力。 (5)科研人员发现将烟草的叶片照光后移至黑暗环境，短时间内（约1分钟）出现CO2释放量急剧增高的现象，随后释放量减少至与黑暗环境一致，如图所示。从 CO2量的角度分析，图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内烟草叶片光合作用__________。其中图形C的面积表示__________（填“细胞呼吸”或“光呼吸”或“细胞呼吸和光呼吸”）释放的CO2量。移至黑暗环境后，前1分钟内释放的CO2来自__________（填“细胞呼吸”或“光呼吸”或“细胞呼吸和光呼吸”）。 固定CO2总量     光呼吸     细胞呼吸和光呼吸 反馈训练1.光合生物吸收过量光能会引起光抑制，即光合作用最大效率和速率降低。下图1为叶肉细胞进行光反应过程的模式图，PSII反应中心是光抑制发生的主要部位。光合生物进化出了多种光保护机制，光呼吸途径是一种重要的途径，其过程如下图2，请回答下列问题。 （1）图1中PSII和PSI是由光合色素和蛋白质组成的复合物，位于叶绿体的_______。自然界中某些细菌如硫细菌进行光合作用时不产生氧气，推测此类细菌可能不具_______（填“PSI”或“PSII”）。据图可知，ATP合酶合成ATP直接动力是_______，光反应生成的ATP和NADPH为暗反应提供了_______。 （2）强光照射往往会使环境温度升高，导致_______，CO2供应不足，暗反应减慢，光反应产物ATP、NADPH在细胞中的含量_______。由于NADP+不足，导致电子积累，产生大量的活性氧，这些活性氧攻击叶绿素和PSII反应中心，从而损伤光合结构。 （3）图2中Rubisco是一种双功能酶，在光下它催化RuBP（C5）与CO2的反应称为_______，还能催化C5与O2反应产生CO2进行光呼吸。强光下，光呼吸增强，产生的C3和CO2可加快暗反应的进行，消耗NADPH增多，减缓_______的不足，避免电子积累引起的光合结构损伤。 （4）科研人员发现植物细胞内的呼吸链中存在由交替氧化酶（AOX）主导的交替呼吸途径，对植物抵抗强光也具有重要意义。下图表示ATP与呼吸链对光合作用相关反应的影响。 强光环境下，植物细胞通过“草酰乙酸/苹果酸穿梭”途径，可有效地将光照产生的_______中的还原能输出叶绿体，并最终在_______（填场所）通过AOX的作用将其中大部分能量以_______形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。 （1）类囊体薄膜 PSII H+的顺浓度跨膜运输 还原剂和能量 （2） 气孔关闭 上升 （3） CO2的固定 NADP+ （4） NADPH 线粒体 热能 反馈训练2．水稻、小麦、玉米等农作物是人类的主要食物来源，以袁隆平院士为代表的科学家们积极寻求提高水稻、玉米等光合速率的办法，以提高粮食作物的产量。回答下列问题： (1)图1和图2分别是水稻和玉米利用CO2的两条途径。①过程发生的场所是细胞的_________，②过程除了相关酶的催化外，还需要参与的物质有______________。若用放射性同位素14C标记大气中的CO2，则玉米植株中14C的转移途径为_________________。 (2)研究发现RuBisCo是普遍存在于玉米等植物叶绿体中的一种非常关键的双功能酶，光照适宜时，在O2/CO2值偏低时，催化RuBP结合CO2发生羧化反应形成C3，参与卡尔文循环合成有机物，如果O2/CO2值偏高时，它催化RuBP结合O2发生氧化反应生成C2，再生成乙醇酸，进行光呼吸，如图3所示。 ①类囊体薄膜上的色素主要吸收______________。从光反应和暗反应物质联系的角度分析，高浓度O2条件下，NADPH含量升高的原因是__________________________________。 ②某些代谢中间产物的积累会对细胞造成损害，过氧化物酶体（由单层膜包裹的内含一种或几种氧化酶类的细胞器）被称为解毒中心，能分解有毒物质H2O2和乙醛酸，生成_____参与暗反应过程。线粒体中产生的NADH的去向主要是__________________________。 ③2,3-环氧丙酸钾是一种光呼吸抑制剂，能抑制叶绿体中乙醇酸的合成，则暗反应会被_________________，以提高光合速率。 ④结合（1）分析，在晴朗夏季中午，水稻和玉米植株相比，光呼吸更弱的是_________，其主要理由是_______________________________________________________。 【答案】(1) 叶绿体基质     NADPH和ATP      14CO2→14C4→14CO2→14C3→（14CH2O） (2) 红光和蓝紫光  高O2条件下，CO2固定减弱，使暗反应消耗的NADPH减少，导致NADPH积累 甘油酸     还原O2生成H2O     促进     玉米     晴朗夏季中午，植物会关闭大部分气孔，水稻叶肉细胞内O2/CO2值上升，光呼吸增强 六、光合作用的气孔限制和非气孔限制 1．为探究干旱胁迫对农作物光合作用的影响，科学家通过使用20%聚乙二醇（PEG）模拟干旱环境，探究干旱胁迫对三种不同品种的甘薯（潮薯1号、福薯7号、徐薯18号）的影响，结果如下表所示： PEG处理对三种甘薯光合作用的影响 品种 组别 气孔导度 [mol/（m2·s）] 胞间CO2浓度 （μmmol/mol） 净光合速率 [μmol/（m2·s）] 可溶性糖（%） 有机酸（%） 潮薯 1号 CK组 （对照） 0.034 298.8 2.18 13.85 0.49 PEG组 0.01 548.3 －1.06 11.79 0.58 福薯 7号 CK组 （对照） 0.077 254.6 6.31 16.77 0.27 PEG组 0.009 607.7 －1.15 9.15 0.61 徐薯18号 CK组 （对照） 0.044 291.2 2.69 14.56 0.45 PEG组 0.014 586.9 －1.75 10.89 0.52 (1)由表中结果可知，干旱胁迫后甘薯风味变差的直接原因是_______________________________。三种甘薯中，适应干旱能力相对最弱的是___________。 (2)环境因素对光合作用的限制分为气孔限制和非气孔限制，前者是指环境因素使气孔导度降低，CO2吸收减少，直接影响光合作用的_______过程，导致光合速率下降。后者是指环境因素影响植物体内_______含量、______的活性等而直接抑制光合作用。上述实验结果可以确定干旱胁迫抑制甘薯光合作用存在非气孔限制，理由是__________________________________________________________________________________。 (3)进一步研究发现，干旱胁迫对甘薯的光合作用体系还会造成一系列影响。 ①干旱胁迫可导致甘薯叶绿体中类囊体数量减少，形态膨胀弯曲，基质片层模糊等，这些亚显微结构的变化可通过____________（仪器）观察鉴定。 ②干旱胁迫可导致甘薯的叶绿素含量明显减少，这种变化将导致甘薯对___________（填“红光”或“蓝紫光”）的吸收能力下降得更加明显。 【答案】(1)  干旱胁迫后甘薯的可溶性糖含量减少，有机酸增多     福薯7号 (2)暗反应   色素 酶 实验结果显示干旱胁迫后甘薯的净光合速率下降，气孔导度降低，但是胞间CO2浓度增大，说明干旱胁迫导致了光合作用利用CO2的能力下降，存在非气孔限制 (3)  电子显微镜     红光  学科网（北京）股份有限公司 $$光反应拓展 ①光合素色主要分布在类囊体膜的哪些结构？ ②电子（e-)最终来自于什么物质？e-最终受体是什么物质？ ③合成ATP的能量来自于光系统I/II？ 合成NADPH的能量来自于光系统I/II？ ④H+运进和运出类囊体的运输方式分别是？ ⑤蛋白质A的功能？ ⑥据图示过程说明光反应过程的能量转化过程？ 光反应拓展： 光系统I和光系统II H2O 光系统II 光系统I和光系统II 主动运输、协助扩散 运输（H+）和催化（ATP的合成） 光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能。 NADP+ 光反应的过程如图所示。类囊体膜上的光合色素能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。失去电子的色素分子有很强的夺电子能力，它们从水分子中夺取电子，使水分解成H+和O2。色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H+从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP+, NADP+获得电子后与H+结合，生成NADPH。类囊体膜上镶嵌有ATP合成酶，类囊体腔中的H+顺浓度梯度经ATP合成酶返回叶绿体基质，推动了ATP的生成。 电子的转移途径？ 水 色素 (特殊蛋白质） NADPH 类囊体腔中的H+顺浓度梯度经ATP合成酶 返回叶绿体基质，推动了ATP的生成。 线粒体膜间隙的H+顺浓度梯度经ATP合成酶 返回线粒体腔，推动了ATP的生成。 物质的跨膜运输也可能合成ATP 通过载体蛋白的跨膜 运输也可能是协助扩散 暗反应和光合产物运输拓展 淀粉和蔗糖是绿色叶片光合作用的两个主要末端产物。蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式，淀粉是一种暂贮存形式。光合作用中淀粉和蔗糖生物合成的两条途径会竞争底物，磷酸丙糖(TP)是两种碳水化合物合成的共同原料，是竞争对象。磷酸转运器(TPT)能将卡尔文循环产生的TP不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸)运回叶绿体基质，运输过程图。 白天淀粉的合成与蔗糖的合成都需要丙糖磷酸。由图可知，当细胞质基质中Pi浓度降低时，会抑制丙糖磷酸从叶绿体中运出，从而促进淀粉在叶绿体内的合成，说明叶肉细胞内淀粉合成和蔗糖合成呈负相关。因此在生产中要提高甘蔗的品质，可以采取适量增施无机磷肥的措施。 夜晚叶绿体中的淀粉粒则消失，同时发现在夜晚蔗糖的合成速率和白天几乎无差别。出现这一现象的原因可能是夜间淀粉水解，最终转化为蔗糖。 光合作用合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，防止叶绿体中渗透压过高，导致其吸水涨破。 蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是：蔗糖是非还原糖较稳定；相对于葡萄糖，以蔗糖运输有利于渗透压相对稳定；与淀粉相比，这种运输形式的优点是：分子量小且溶于水，有利于运输。 光合作用的C4途径 C3途径：也称卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)]，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。 C4植物 C4途径：[固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)]研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍，所以C4植物能利用叶肉细胞间隙含量很低的CO2进行光合作用，反应的空间分离导致维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞增加10倍，从而确保在CO2受限的条件下进行高效的碳固定。C4植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗、高粱等。 光合作用的CAM途径 CAM途径：在CAM植物中，碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先，在晚上(此时蒸腾速率低)捕获CO2，然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天，气孔关闭，苹果酸脱羧，使得叶绿体中Rubisco周围CO2浓度升高(如图3)。大量的苹果酸存储需要更大的液泡和细胞，因此CAM植物一般具有肉质的茎叶。 景天酸代谢植物 为了应对外界环境的变化，植物在长期的进化过程中逐渐形成了自己独特的代谢过程。 根据光合作用中的碳同化途径的不同，可把植物分为 C3 植物、C4 植物和CAM 植物。 C3植物为 典型温带植物，如水稻、小麦； C4植物为典型热带或亚热带植物，如玉米、甘蔗； CAM植物 (景天科植物) 为典型干旱地区植物，如仙人掌。 光合作用的C3、C4和CAM途径的归纳 C3途径是光合碳代谢的最基本最普 遍的途径，只有该路径有合成淀粉等有 机物的能力，而C4途径和CAM途径是对 C3途径的补充，后两个途径最初都形成 有4个碳的草酰乙酸，从而固定CO2，之 后仍需以C3途径形成淀粉等糖类物质。 C4途径和CAM途径类似，其重要的区别 是C4 植物的CO2固定是在空间上分开， 而CAM植物是以时间来分开。 特征 C3植物 C4植物 CAM植物 植物类型 典型温带植物 典型热带或亚热带植物 典型干旱地区植物 主要CO2固定酶 Rubisco PEP羧化酶、Rubisco PEP羧化酶、 Rubisco CO2 固定的时间 白天 白天 白天和夜晚 发生CO2固定的细胞 叶肉细胞 叶肉细胞和维管束鞘细胞 叶肉细胞 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的 叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质 最初CO2接受体 RuBP(C5) PEP 光下：RuBP(C5)； 暗中：PEP CO2固定的最初产物 C3 C4 光下：C3；暗中：草酰乙酸 归纳总结： 　C3植物、C4植物和CAM植物的比较 光呼吸拓展 Rubisco是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2相对浓度，从而导致光合效率下降。 $$第5章 第4节　光合作用与能量转化 第1课时　捕获光能的色素和结构 细胞的能量供应和利用 1．说出绿叶中色素的种类和作用。 2．说出叶绿体的结构和功能。 活动一、探究绿叶中所含的色素 认真阅读教材，完成下面的实验设计，并按照实验步骤进行操作，将实验结果记录在表格中。 实验：绿叶中色素的提取和分离 【实验原理】 提取原理：____________________________________________。 分离原理：______________________________________________。 分离方法：____________。 课本P98第1段 活动一、探究绿叶中所含的色素 认真阅读教材，完成下面的实验设计，并按照实验步骤进行操作，将实验结果记录在表格中。 实验：绿叶中色素的提取和分离 【实验原理】 提取原理：____________________________________________。 分离原理：______________________________________________ ______________________________________________。 分离方法：____________。 （纸）层析法 绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 课本P98第1段 【方法步骤】 绿叶 二氧化硅和碳酸钙 无水乙醇 单层尼龙布 棉塞 （1）提取绿叶的色素 剪碎 绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。 课本P98 【方法步骤】 （1）提取绿叶的色素 ①绿叶为什么要新鲜？ 含有色素多 ②研磨时加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇的作用分别是什么？ 二氧化硅：研磨更充分；碳酸钙：保护色素（叶绿素）； 无水乙醇：溶解色素。 ③没有无水乙醇，可用什么来替代？ 体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替。 ④为什么研磨要求迅速、充分？ 防止无水乙醇挥发，充分溶解色素。 7 滤纸过滤孔径小，过滤时容易被堵住速率慢，且会吸附色素 ④为什么过滤时漏斗基部放单层尼龙布，而不用滤纸？ ⑤收集滤液后，为什么要及时用棉塞将试管口塞严？ 防止乙醇挥发和色素氧化。 8 (2)色素的分离（纸层析法） 【方法步骤】 剪去两角 毛细吸管 待滤液干后 1～2 滤液细线 触及 1cm 干燥 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 层析液 培养皿 滤液细线 课本P98~99 制备滤纸条：干燥的定性滤纸 避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应）， 使分离出的色素带平整。 为什么在滤纸条一端剪去两角？ 为什么在距去角一端1cm处画一条细的横线？ 为什么用铅笔，不用水笔？ 铅笔线 剪两角 ①滤纸条为什么要干燥？ 使层析液能够在滤纸条上更快速地扩散，还可以使滤液线划得更细。 画滤液细线时细、直、齐，防止色素带之间出现重叠。 用铅笔不用水笔：水笔有色素。 11 画滤液细线 ④为什么等滤液干后再画？滤液细线为什么要重复画？ 保证滤液细线比较细，防止分离出的色素带重叠 重复画：积累更多的色素，使分离后的色素带更明显。 可用盖玻片蘸取滤液，画滤液细线。细、直、齐 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画 12 层析分离色素： 层析液 培养皿 层析液易挥发且有毒 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液。 防止色素溶解于层析液中而无法分离 ⑥为何要盖上培养皿？ ⑤为何滤液细线不能触及层析液？ 层析液（由20份在60~90 ℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成） 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 1BAN ①观察与记录 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 ②在层析液中溶解度最高的是什么色素？含量最高的是什么色素？ 胡萝卜素 叶绿素a 【实验现象】 ①观察与记录 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 约1/4 约3/4 【实验现象】 类胡萝卜素 叶绿素 a b c d 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 1.若分离的色素带颜色过浅，其原因可能有_______________________。 ①老叶，色素少　②未加二氧化硅，研磨不充分　③无水乙醇加入过多　 ④用滤纸过滤　⑤放置时间过长　⑥未及时用棉塞将试管口塞紧或未避光保存　 ⑦未重复画滤液细线，积累色素过少　 ⑧层析液触及滤液线 2.色素带重叠原因可能有____________。 ①滤液细线画得过粗　 ②滤液细线画得过高　③滤纸不干燥　 ④滤纸下端未剪去两角 3.色素带残缺不全的原因可能有__________。 ①叶片嫩黄或枯黄　②层析液触及滤液线　③未加碳酸钙导致叶绿素被破坏 ①②③④⑤⑥⑦⑧ 【反馈训练】 ①②③④ ①②③ 1.色素的吸收光谱 蓝紫 蓝 紫光和红光 活动二、探究绿叶中的四种色素对光的吸收 4.(多选）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提 取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。 下列叙述正确的是 A. 强光照导致了该植物叶绿素含量降低 B. 类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照 C. 色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同 D. 画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次 5.19年.如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠 菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是A. 研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素B. 层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C. 在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作D. 实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b D ABC 2.为什么温室大棚多用无色透明塑料薄膜，而不用绿色薄膜？ 无色透明的塑料薄膜透过的光线最多，绿色的塑料薄膜透过的主要是绿光，叶绿体中的色素对绿光的吸收最少。 3.为什么植物叶片通常呈绿色？ 因为叶绿素对绿光吸收少，绿光被反射，且叶片中叶绿素含量高。 1.叶绿体的结构模式图 (1)结构 (2)功能：进行 的场所。 (3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在 被光束照射的部位。 外表：①________ 内部 ②______ ③ ：由 堆叠而成 双层膜 基质 基粒 类囊体 光合作用 叶绿体 活动三、阐明叶绿体的结构与功能的关系 决定 证明 1.叶绿体的结构模式图 (1)结构 (2)功能：进行 的场所。 (3)恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在 被光束照射的部位。 外表：①________ 内部 ②______ ③ ：由 堆叠而成 双层膜 基质 基粒 类囊体 光合作用 叶绿体 活动三、阐明叶绿体的结构与功能的关系 决定 证明 类囊体堆叠成基粒，增大 了色素和酶的附着面积， 扩大了受光面积。 2.分析恩格尔曼的实验，思考并回答下列问题。 恩格尔曼的实验示意图 1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。 (1) 恩格尔曼的实验结论是什么？ (2) 为什么用水绵和需氧细菌做实验材料？ (3) 为什么在没有空气的环境中实验？为什么在黑暗环境中实验？ (4) 为什么用极细的光束照射叶绿体？ (1) 恩格尔曼的实验结论是什么？ 叶绿体是光合作用的场所。 (2) 为什么用水绵和需氧细菌做实验材料？ 水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察； 需氧细菌可以确定释放氧气的部位。 (3) 为什么在没有空气的环境中实验？为什么在黑暗环境中实验？ 排除了空气中氧气的干扰。 排除了光的干扰。 (4) 为什么用极细的光束照射叶绿体？ 使叶绿体上有光和无光部位形成对照实验， 从而明确实验结果是由光照引起的。 (5) 恩格尔曼又观察了好氧细菌在不同颜色光 照下的分布情况，结果如图所示。该实验的目 的是什么？出现图示结果的原因是什么？ 探究不同颜色的光对光合作用的影响。 光合色素主要吸收红光和蓝紫光。 好氧细菌 水绵 好氧细菌 3.叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础 (1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的 。 (2)在 上和 中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 色素分子 类囊体膜 叶绿体基质 课堂归纳： 谢谢观看 Thank you for watching EVCapture4.2.1软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$第5章 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第3课时　细胞呼吸的应用和影响因素 细胞的能量供应和利用 1．探讨细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用。 2．通过对细胞呼吸方式的判断及影响细胞呼吸因素的分析，形成科学推理与合理判断的能力。 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 场所 分解程度 葡萄糖被 分解 葡萄糖 分解 产物 能量释放 相同点 反应条件 本质 氧化分解 ，释放 ，生成 供生命活动所需 过程 意义 为生物体的各项生命活动提供 。是 的枢纽。 1.比较有氧呼吸和无氧呼吸 需氧 无氧 细胞质基质、线粒体(主） 细胞质基质 彻底 不彻底 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 大量 少量 需酶和适宜温度 有机物 能量 ATP 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 能量 2.写出有氧呼吸和无氧呼吸的三种反应方程式 代谢 有氧呼吸和无氧呼吸的属于细胞呼吸，那根据这两者的比较，给细胞呼吸更全面的定义该怎么说？ 2.写出有氧呼吸和无氧呼吸的三种反应方程式 活动一、分析细胞呼吸原理，探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用 (1)包扎伤口时为什么选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料？ 防止破伤风杆菌由于无氧呼吸而大量繁殖，预防伤口发炎。 (2)利用酵母菌酿酒，应如何控制氧气的供应？为什么？ 先通气后密封。先通气利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖，后期密封让酵母菌无氧呼吸产生酒精。 (3)作物栽培时，为什么要及时松土透气？ 促进根细胞的有氧呼吸而保证根正常生长，同时有利于无机盐的吸收。 主动运输吸收离子 (4) 稻田为什么需要定期排水？ 防止根细胞无氧呼吸产生酒精而烂根。 (5) 为什么运动时提倡慢跑等有氧运动？ 防止剧烈运动导致供氧不足，使肌细胞无氧呼吸产生乳酸，造成肌肉酸胀乏力。 (6) 如何控制环境条件储存蔬菜水果？储存农作物种子呢？ (零上)低温、低氧、一定湿度。 (零上)低温、低氧、干燥。 活动一、分析细胞呼吸原理，探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用 有氧呼吸原理的运用: 实例 运用 粮食的储存 低温、低氧、干燥的环境中,减少有氧呼吸消耗有机物 果蔬、鲜花保鲜 零上低温、低氧、一定湿度的条件下,减少呼吸消耗,保持细胞水分 土壤松土 促进根细胞有氧呼吸,有利于主动运输,为矿质元素的吸收供应能量 食醋、味精制作 向发酵罐中通入无菌空气,促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸 稻田定期排水 促进水稻根细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生酒精,造成烂根、烂芽 提倡慢跑 促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生大量乳酸,使肌肉酸胀乏力 酸奶、泡菜的制作 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸 用透气纱布 或创可贴包扎伤口 增加通气量,抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸 酿酒 早期通气——促进酵母菌有氧呼吸,有利于菌种繁殖 后期密封发酵罐——促进酵母菌无氧呼吸,有利于产生酒精 影响细胞呼吸的因素： C6H12O6 +6H2O +6O2 酶 6CO2 +12H2O+能量 温度 温度、氧气、CO2、水 依据反应方程式思考：影响细胞呼吸的环境因素有哪些？ 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 ✽ 呼吸速率：指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。 细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。我们应根据实际需求促进细胞呼吸或是抑制细胞呼吸，那么有哪些外界因素会影响细胞呼吸呢？ 温度、氧气、水份和二氧化碳等（提示：从有氧呼吸反应式的反应物、产物及反应条件入手分析）。 这些因素具体会对细胞呼吸产生什么影响 原理：O2是有氧呼吸所必需的，但O2对无氧呼吸有抑制作用。 氧气浓度对有氧呼吸强度的影响 氧气浓度对无氧呼吸强度的影响 一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧气浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的量限制）。 无氧呼吸随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度达一定值时，被完全抑制。 1.氧气对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 有氧呼吸速率 无氧呼吸速率 CO2的释放总量 Q A P B R O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% (2)分析Q点、R点、P点、A点、B点的含义？ 1.氧气对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 (1)由曲线判断，O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？ 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 ①Q点： ②P点： ③R点： ④A点： ⑤B点： 有机物消耗最少。 有氧呼吸释放的CO2量_____无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。 等于 不相等 无氧呼吸消失。 只进行无氧呼吸。 只进行有氧呼吸。 CO2释放量最低。 影响：O2是有氧呼吸所必需的， O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 有氧呼吸速率 无氧呼吸速率 CO2的释放总量 Q A P B R O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% (4)在储存蔬菜、水果时，应选择哪一点对应的O2浓度？ 为什么？ 1.氧气对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 (3)O2浓度在2.5%-10%之间时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ O2浓度在2.5%-10%之间时有氧呼吸和无氧呼吸均有， 在10%以上时，只有有氧呼吸。 R点，此时有机物消耗最少 (5)为什么农业生产中要通过中耕松土提高作物产量？ 促进根细胞的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。 2.温度对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 主要影响呼吸酶的活性。 a ①在一定温度范围内，随温度的升高，细胞呼吸增强； ②在最适温度（a点所对应的温度），细胞呼吸最强； ③温度高于最适温度，酶的活性下降（甚至变性失活），细胞呼吸受抑制。 ①零上低温储存水果和蔬菜 ②在农业上，例如大棚蔬菜夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗，提高产量。 应用： 原理： 3.水对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 影响：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的 而加快，随含水量的减少而 。 增加 减慢 ①水是有氧呼吸的底物；②自由水越多，细胞代谢越旺盛。 原理： 抑制细胞呼吸：粮食储藏前要进行晾晒处理 促进细胞呼吸：干种子萌发前要进行浸泡处理 应用： 作物栽培中，合理灌溉。 4.CO2对细胞呼吸的影响 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 原理： 应用： CO2是细胞呼吸的最终产物 ，积累过多会 细胞呼吸的进行。 适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鲜。 抑制 [拓展实验]根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式 1．实验设计 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)。 2．实验结果预测和结论 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 物理误差的校正 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。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。 判断细胞呼吸方式的三大依据: 　　(二)种子萌发时呼吸速率的测定 1．实验装置 2．指标及原理 指标 细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示 原理 组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率 3．物理误差的校正 (1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 (2)如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。 (3)为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。 4．实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系 脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，脂肪氧化分解时耗氧量高，产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液移动更明显。 谢谢观看 Thank you for watching 有氧呼吸原理的运用 实例 运用 粮食的储存 低温、低氧、干燥的环境中,减少有氧呼吸消耗有机物 果蔬、鲜花保鲜 零上低温、低氧、一定湿度的条件下,减少呼吸消耗,保持细胞水分 土壤松土 促进根细胞有氧呼吸,有利于主动运输,为矿质元素的吸收供应能量 稻田定期排水 促进水稻根细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生酒精,造成烂根、烂芽 提倡慢跑 促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生大量乳酸,使肌肉酸胀乏力 酸奶、泡菜的制作 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸 用透气纱布 或创可贴包扎伤口 增加通气量,抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸 酿酒 早期通气——促进酵母菌有氧呼吸,有利于菌种繁殖 后期密封发酵罐——促进酵母菌无氧呼吸,有利于产生酒精 $$第5章 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第2课时　细胞呼吸的过程 细胞的能量供应和利用 1．描述线粒体适于有氧呼吸的结构。 2．说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。 3．比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质。 4．探讨细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用。 活动一、描述线粒体适于有氧呼吸的结构 观察线粒体结构示意图，回答下列问题。 (1)线粒体的功能：进行有氧呼吸的__________。 (2) 写出图中各序号的结构名称。 ①外膜；②嵴；③内膜；④线粒体基质。 (3) 线粒体通过什么方式增大膜面积？其意义是什么？ 内膜向内折叠形成嵴。增加酶附着的面积，有利于有氧呼吸的顺利进行 (4)线粒体中与有氧呼吸有关的酶分布在________（填图中数字）。 ③④（②） 主要场所 活动二、说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化 阅读教材相应内容，结合下面的图解描述有氧呼吸的过程。 图中数字表示生理过程，字母表示物质。 教材P92最后2段和P93上面 (1)写出上面的图解中数字及字母处相应的内容。 ①__________________；②___________________；③___________________。 a．__________；b．_______；c．______。 (2)发生在线粒体中的是有氧呼吸的第________阶段；释放能量最多的阶段是第_____阶段；CO2生成在第______阶段；[H]生成在第__________阶段；有O2参与的是第______阶段；H2O生成在第______阶段。 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段 丙酮酸 [H] O2 二、三 三 二 一、二 三 三 有氧呼吸 场 所 反应物 产 物 释放能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 葡萄糖 丙酮酸 H2O [H] O2 丙酮酸少量[H] CO2 大量[H] 少量 有氧呼吸三个阶段的比较 少量 H2O 大量 葡萄糖 丙酮酸 酶 能量 [H] 细 胞 质 基 质 [H] 酶 水 能量 二氧化碳 氧气 能量 酶 水 线 粒 体 基 质 线粒体 内膜 有氧呼吸过程的图解： 有氧呼吸过程 线粒体 细胞质基质 C6H12O6 酶 少量能量 4[H] 2丙酮酸 (C3H4O3) 第一阶段 细胞质基质 酶 6H2O 6CO2 少量能量 20[H] 6O2 6O2 大量能量 酶 12H2O 第二阶段: 线粒体基质 第三阶段: 线粒体内膜 有 氧 呼 吸 的 过 程 线粒体 细胞质基质 C6H12O6 C3H4O3（丙酮酸） 酶 少量能量 [H] H2O 酶 少量能量 CO2 [H] O2 大量能量 H2O 酶 第一阶段场所： 细胞质基质 第二阶段场所: 线粒体基质 第三阶段场所: 线粒体内膜 (1)写出上面的图解中数字及字母处相应的内容。 ①__________________；②___________________；③___________________。 a．__________；b．_______；c．______。 (2)发生在线粒体中的是有氧呼吸的第________阶段；释放能量最多的阶段是第_____阶段；CO2生成在第______阶段；[H]生成在第__________阶段；有O2参与的是第______阶段；H2O生成在第______阶段。 (3)有氧呼吸释放的能量去向？ 少量转移到ATP中，大部分以热能散失。 (4)有氧呼吸概念：指细胞在_____的参与下，通过__________的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生______和水，释放______，生成大量______的过程。 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段 丙酮酸 [H] O2 二、三 三 二 一、二 三 三 多种酶 CO2 能量 ATP 氧 (7)有氧呼吸三个阶段所需的酶相同吗？这体现了酶的什么特性？ 不相同。 专一性。 (8)葡萄糖为什么不能直接进入到线粒体内？ 线粒体膜上缺乏运输葡萄糖的转运蛋白，线粒体内缺乏分解葡萄糖的酶。 (9)依据有氧呼吸的流程，分析影响细胞呼吸的因素。 内因：酶的种类和数量。 外因：O2、温度、CO2和水分等 (5)有氧呼吸化学反应式：________________________________________ (6)有氧呼吸产物H2O和CO2中的O分别来自于哪种反应物？ H2O中的O来自于O2；CO2中的O来自于葡萄糖（C6H12O6）和H2O 【反馈训练】 (1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　) (2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　) (3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　) 提示　葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，不是唯一能利用的物质。 提示　真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 提示　线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。 × × × 1.判断对错，若错误请说明理由 【反馈训练】 (4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　) (5)有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。 ( ) 提示 有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。 (6)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( ) 提示 有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜与氧结合生成水。 提示　葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸进入线粒体中进一步分解。 × 1.判断对错，若错误请说明理由 × × 活动三、比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 根据下面的无氧呼吸过程图解，思考并回答下面的问题。 (1)写出无氧呼吸两种类型的反应式。 (2)无氧呼吸概念：没有____参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量的过程，就是无氧呼吸。 （丙酮酸) O2 不完全 少量 乳酸菌、动物、玉米胚、 甜菜块根、马铃薯块茎 酵母菌、 多数植物 活动三、比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 根据下面的无氧呼吸过程图解，思考并回答下面的问题。 （丙酮酸) 乳酸菌、动物、玉米胚、 甜菜块根、马铃薯块茎 酵母菌、 多数植物 (3)进行无氧呼吸的场所是哪里？ 细胞质基质。 (4)不同生物无氧呼吸的产物不同，原因是什么？ 细胞中所含的酶种类不同。 (5)无氧呼吸两个阶段中是否都有能量的释放和ATP的合成？ 第一个阶段有少量能量的释放和ATP的合成；第二个阶段没有ATP的合成。 两种无氧呼吸产生的ATP一样多。 活动三、比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 根据下面的无氧呼吸过程图解，思考并回答下面的问题。 (6)无氧呼吸释放的能量去向？ 少量转移到ATP中，大部分以热能散失。 (7)无氧呼吸和有氧呼吸的过程有什么相同之处？ 无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段相同。 丙酮酸 酵母菌、 多数植物 乳酸菌、动物、玉米胚、 甜菜块根、马铃薯块茎 活动三、比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 根据下面的无氧呼吸过程图解，思考并回答下面的问题。 (8)产物分析，为什么无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸少？ 产物：无氧呼吸的产物酒精或乳酸中还含有大量能量（未彻底氧化分解）； 有氧呼吸的产物CO2和H2O已彻底氧化分解 (9)细胞呼吸的实质是什么？ 丙酮酸 氧化分解有机物，释放能量，产生ATP 乳酸菌、动物、玉米胚、 甜菜块根、马铃薯块茎 酵母菌、 多数植物 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 场所 分解程度 葡萄糖被 分解 葡萄糖 分解 产物 能量释放 相同点 反应条件 本质 氧化分解 ，释放 ，生成 供生命活动所需 过程 意义 为生物体的各项生命活动提供 。是 的枢纽。 请比较有氧呼吸和无氧呼吸，并完善下表 需氧 无氧 细胞质基质、线粒体(主） 细胞质基质 彻底 不彻底 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 大量 少量 需酶和适宜温度 有机物 能量 ATP 第一阶段（从葡萄糖到丙酮酸）完全相同 能量 代谢 有氧呼吸和无氧呼吸的属于细胞呼吸，那根据这两者的比较，给细胞呼吸更全面的定义该怎么说？ 整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 细胞质基质 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 【反馈训练】 1.判断对错，若错误请说明理由 (1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　) (2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　) (3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　) × 提示　无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段丙酮酸的还原，没有积累。 × 提示　不是所有植物细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎等植物细胞无氧呼吸的产物是乳酸。 √ (4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　) 提示　人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，因此人体细胞产生二氧化碳只能通过有氧呼吸。 √ 2.如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是 A.过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞 质基质 B.物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再 变黄 C.图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤ D.人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶 √ 落实　思维方法 3.如图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(均以葡萄糖为呼吸底物)。下列相关叙述不正确的是 A.图中氧浓度为a时只有无氧呼吸 B.图中氧浓度为b时，若CO2释放量为 8mol和O2吸收量为4mol，则此时 无氧呼吸消耗的有机物多 C.a、b、c、d四个浓度中，b是适合储藏苹果的氧浓度 D.图中氧浓度为d时只进行了有氧呼吸 √ 细胞呼吸 【归纳总结】 谢谢观看 Thank you for watching C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 $$ 高一生物导学案 编号：22 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.25 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节　细胞呼吸的原理和应用（第1课时 探究酵母菌细胞的呼吸方式） 【学习目标】 1．说出细胞呼吸的概念。 2．探究酵母菌细胞的呼吸方式。 【学习活动】 活动一、说出细胞呼吸的概念 1.细胞呼吸有多种方式，下面是几种细胞呼吸的总化学反应方程式。请思考相关问题： ①C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 ②C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量 ③C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量 (1)需要氧气参与的细胞呼吸方式是______(填序号)，这种细胞呼吸方式被称为____________。 (2)不需要氧气参加的细胞呼吸方式有______(填序号)，这种细胞呼吸方式被称为__________。不同生物该类型细胞呼吸的产物不同，原因是它们所含的______不同。 (3)上述过程中，释放的能量的去向有哪些？ (4)根据上面的方程式，总结出细胞呼吸的概念。 活动二、说出探究酵母菌细胞呼吸方式的原理 阅读下面的材料，回答相关的问题： 酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌具有典型的真核细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等（如右图所示）。在有氧环境中，酵母菌将葡萄糖转化为水和二氧化碳。在缺乏氧气时，发酵型的酵母菌通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇（俗称酒精）来获取能量。 （1）酵母菌的细胞呼吸方式有哪几种？产物分别是什么？ （2）为什么利用酵母菌探究细胞呼吸的方式比较适合？ （3）实验中应该怎样控制有氧条件和无氧条件？ （4）怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2的产生？如何比较CO2的多少？ 活动三、设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验方案 1.实验变量的分析 探究课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式 自变量 因变量 澄清石灰水变混浊的程度 无关变量 2.用如图备选装置探究酵母菌细胞呼吸的方式，请思考并回答下面的问题。 (1)探究有氧条件下的细胞呼吸情况，应该选用的装置序号及正确排序是__________________。 (2)探究无氧条件下的细胞呼吸情况，应该选用的装置序号及正确排序是__________________。 (3)C瓶中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ (4)B瓶中澄清的石灰水的作用是什么？ (5)D瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ (6)为什么酵母菌的培养时间要适当延长？ (7)该实验有没有对照组？ 3.实验结果 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 无氧 结论 【反馈训练】 1.判断：探究酵母菌的呼吸方式,采用对比实验法。 ( ) 2.如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是 A.a瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2 B.d中的葡萄糖若没有耗尽，则也能与酸性重铬酸钾发生反应 C.葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧 D.d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境 3.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是 A.酸性重铬酸钾溶液检测酒精，颜色呈现灰绿色 B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等 C.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2 D.可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式 【归纳总结】 ( 2 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一生物导学案 编号：22 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.27 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节　细胞呼吸的原理和应用（第3课时　呼吸作用的应用和影响因素） 【学习目标】 1.探讨细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用。 2.通过对细胞呼吸方式的判断及影响细胞呼吸因素的分析，形成科学推理与合理判断的能力。 【学习活动】 活动一、分析细胞呼吸原理，探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用 (1)包扎伤口时为什么选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料？ (2)利用酵母菌酿酒，应如何控制氧气的供应？为什么？ (3)作物栽培时，为什么要及时松土透气？ (4)稻田为什么需要定期排水？ (5)为什么运动时提倡慢跑等有氧运动？ (6)如何控制环境条件储存蔬菜水果？储存农作物种子呢？ 活动二、分析影响细胞呼吸的环境因素 1.氧气对细胞呼吸的影响 (1)由曲线判断，O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？ (2)分析Q点、R点、P点、A点、B点的含义？ ①Q点：_________________。 ②P点：_________________。 ③R点：_________________。 ④A点：有氧呼吸释放的CO2量_____无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。 ⑤B点：_________________。 (3)O2浓度在2.5%-10%之间时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ (4)在储存蔬菜、水果时，应选择哪一点对应的O2浓度？为什么？ (5)为什么农业生产中要通过中耕松土提高作物产量？ 2.温度对细胞呼吸的影响 原理：主要影响______________来影响呼吸作用强度。 ( a ) ①在一定温度范围内，随温度的升高，细胞呼吸增强； ②在最适温度（a点所对应的温度），细胞呼吸最强； ③温度高于最适温度，酶的活性下降（甚至变性失活），细胞呼吸受抑制。 应用：①零上低温储存水果和蔬菜 ②在农业上，例如大棚蔬菜夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗，提 高产量。 3.水对细胞呼吸的影响 原理：①____________________________； ②____________________________。 影响：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的__________而加快， 随含水量的减少而__________。 应用：①抑制细胞呼吸：________________________________； ②促进细胞呼吸：________________________________。 ③作物栽培中，合理灌溉。 4.CO2对细胞呼吸的影响 原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会___________细胞呼吸的进行。 应用：适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鲜。 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一生物导学案 编号：21 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.22 第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“通货 ”——ATP 【学习目标】 1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2.认同ATP和ADP在细胞中可以相互转化。 3.根据ATP和ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。 【学习活动】 生物体的能源总结 (1)细胞生命活动所需要的主要能源物质：_____________。 (2)主要能源物质：_____________。 (3)良好的储能物质：_____________。 (4)植物细胞的储能物质：_____________。 动物细胞的储能物质：_____________。 (5)最终能量来源：_____________。 活动一、分析ATP的生理功能，说出ATP的化学组成和特点 1.阅读下列实验过程和结果，回答问题： 实验一　用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取两等份分别装入两支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15 min荧光消失。 实验二　在上述实验的基础上，紧接着进行下图所示的实验。 （1）实验一中有淡黄色荧光出现的原因可能是什么？ （2）为什么要等试管中荧光消失后才能做第二个实验？ （3）以上实验说明了什么？ 2.阅读教材P86第三段文字和相关信息，结合下图ATP的分子结构式，归纳ATP的化学组成及分子简式。 (1)组成ATP分子的化学元素有哪些？图中①②③的结构分别代表什么？ (2)ATP的结构式可简写成什么？ATP中文名称？ (3)ATP结构式中的“A”指的是什么？由什么组成？“P”代表什么？“～”代表什么？ (4)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ (5)ATP末端具有转移势能的原因是什么？（ATP供能原理） (6)为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ 活动二、概述ATP和ADP的相互转化及其意义 观察ATP与ADP相互转化示意图，完成图中填空并回答下列问题。 (1)ATP与ADP相互转化的比较 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式                所需酶 能量来源     (光合作用)、    (细胞呼吸) 储存在    在中的能量 能量去路 储存于合成的      中 用于各项生命活动 反应场所 联系 (2)ATP的水解和ATP的合成是否为可逆反应？为什么？ (3)ATP与ADP在细胞中含量都很少但相对稳定，一个成年人在安静状态下24h内竟有40kg的ATP发生转化，这一事实说明了什么？ (4)ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？这说明了什么？ 活动三、解释ATP在细胞生命活动中的作用 阅读教材“ATP的利用”，回答下列相关问题。 (1)ATP在细胞生命活动中哪些方面被利用？请举例说明。 (2)分析ATP为主动运输供能的过程： ① ②该过程载体蛋白的功能有：_____________。 (3)ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应一般与_____________反应相联系，由ATP水解提供能量。 ②放能反应一般与_____________反应相联系，释放的能量储存在ATP中。 ③能量通过_____________在吸能反应和放能反应之间流通。 (4)尝试归纳ATP的特点。 【归纳总结】 ( 4 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 生物体的能源总结 (1)细胞生命活动所需要的主要能源物质： (2)主要能源物质： (3)良好的储能物质： (4)植物细胞的储能物质： 动物细胞的储能物质： (5)最终能量来源： 糖类 脂肪、淀粉 脂肪、糖原 太阳能 脂肪 葡萄糖 谁”直接”给我们的生命活动提供能量呢？ 第5章 第2节　细胞的能量“货币”ATP 细胞的能量供应和利用 1．依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2．认同ATP和ADP在细胞中可以相互转化。 3．根据ATP和ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 提示：主要是相互传递信号，以便繁衍后代。 提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素， 是其特有的发光物质。 提示：有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能。 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 小组讨论，问题探究： 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 4 活动一、分析ATP的生理功能，说出ATP的化学组成和特点 实验一　用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取两等份分别装入两支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15min荧光消失。 实验二　在上述实验的基础上，紧接着进行下图所示的实验。 （1）实验一中有淡黄色荧光出现的原因可能是什么？   （2）为什么要等试管中荧光消失后才能做第二个实验？ （3）以上实验说明了什么？ ATP是直接的能源物质 防止原有的ATP对实验的影响 萤火虫有某种物质能为发光提供能量 1.分析实验，分析ATP的生理功能 生物体的能源总结 (1)细胞生命活动所需要的主要能源物质： (2)主要能源物质： (3)良好的储能物质： (4)植物细胞的储能物质： 动物细胞的储能物质： (5)最终能量来源： (6)直接能源物质： ATP 糖类 脂肪、淀粉 脂肪、糖原 太阳能 脂肪 葡萄糖 活动一、分析ATP的生理功能，说出ATP的化学组成和特点 2.阅读教材P86第三段文字和相关信息，结合下图ATP的分子结构式，归纳ATP的化学组成及分子简式。 (1)组成ATP分子的化学元素有哪些？图中①②③的结构分别代表什么？ C、H、O、N、P。 (2) ATP的结构式可简写成什么？其中文名称？ A—P～P～P。 (3) ATP结构式中的“A”指的是什么？由什么组成？“P”代表什么？“～”代表什么？ 腺苷 腺嘌呤和核糖 (4)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。 (5) ATP末端具有转移势能的原因是什么？（ATP供能原理） 由于两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等原因，使得该化学键不稳定，末端磷酸基团有离开ATP而与其他分子结合的趋势。 (6) 为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ 1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 ①代表腺嘌呤，②代表核糖，③代表磷酸基团。 腺苷三磷酸 磷酸基团 高能磷酸键 ~ ~ ATP 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷(A) 腺苷单磷酸（AMP） RNA的基本单位之一 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷三磷酸（ATP） 9 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP 核苷酸 DNA RNA 不同化合物中“A”的辨析 腺苷 (由腺嘌呤和核糖组成) 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 小组讨论，完成表格 10 活动二、概述ATP和ADP的相互转化及其意义 观察ATP与ADP相互转化示意图，完成图中填空并回答下列问题。 ATP与ADP相互转化示意图 呼吸作用 光合作用 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP 所需酶 能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸) 储存在 中的能量 能量去路 储存于合成的 中 用于各项生命活动 反应场所 联系 酶 酶 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP＋Pi＋能量 光能 化学能 ATP 物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。处于动态平衡之中。 细胞质基质、 线粒体、叶绿体 需能部位 （1）ATP与ADP相互转化的比较 ATP 12 (2) ATP的水解和ATP的合成是否为可逆反应？为什么？ 不是 所需的酶不同；能量来源和去路不同；反应场所不同。 (3) ATP与ADP在细胞中含量都很少但相对稳定，一个成年人在安静状态下24 h内竟有40kg的 ATP发生转化，这一事实说明了什么？ 说明ATP与ADP的相互转化是十分迅速且处于动态平衡之中。 (4) ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？这说明了什么？ 是的 生物界的统一性。 活动三、解释ATP在细胞生命活动中的作用 阅读教材“ATP的利用”，回答下列相关问题。 (1)ATP在细胞生命活动中哪些方面被利用？请举例说明。 细胞的主动运输、生物发电发光、肌细胞的收缩、神经兴奋的传导等。 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的（但不是唯一直接能量物质）。 4.细胞内的吸能反应(化学能） 如葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 5.细胞的主动运输（渗透能） 3.肌肉收缩 (机械能） 2.大脑的思考:电能 1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫) ATP 5.神经兴奋的传导 (2)分析ATP为主动运输供能的过程： ① ②该过程载体蛋白的功能有：_____________。 运输、催化 ATP的利用 名称 蛋白 蛋白 图示     转运对象 与 部位相适应的 分子或离子 与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子 特点 每次转运时都会发生自身 的改变 转运分子不需要与通道蛋白______， 转运前和后构象均改变一次。 是否有特异性 实例 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞 不同转运蛋白的比较： 载体 通道 自身结合 构象 结合 直径和形状 大小和电荷 具有 具有 细胞中的化学反应有些是释放能量的，称为放能反应。 细胞中的化学反应有些是需要能量的，称为吸能反应。 吸能反应： 放能反应： 吸能反应与放能反应 例如：蛋白质合成 例如：葡萄糖氧化分解 (4)尝试归纳ATP的特点。 高能量、不稳定、含量少。 (3)ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应一般与 反应相联系。 ②放能反应一般与 反应相联系。 ③能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。 ATP水解 ATP的合成 ATP分子 吸能和放能... text has been truncated due to evaluation version limitation. ATP与ADP在细胞中含量都很少且相对稳定，但ATP消耗量很大，说明ATP与ADP的相互转化是十分迅速且处于动态平衡之中。 网络构建 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$ 高一生物导学案 编号：23 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.12.1 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节　光合作用与能量转化 第1课时　捕获光能的色素和结构 【学习目标】 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。 【学习活动】 活动一、探究绿叶中所含的色素 认真阅读教材，完成下面的实验设计，并按照实验步骤进行操作，将实验结果记录在表格中。 【实验原理】 提取原理：____________________________________________。 分离原理：______________________________________________。 分离方法：____________。 【方法步骤】 (1)提取绿叶的色素 ①绿叶为什么要新鲜？ ②研磨时加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇的作用分别是什么？ ③没有无水乙醇，可用什么来替代？ ④为什么研磨要求迅速、充分？ ⑤为什么过滤时漏斗基部放单层尼龙布，而不用滤纸？ ⑥收集滤液后，为什么要及时用棉塞将试管口塞严？ (2)色素的分离 ①滤纸条为什么要干燥？ ②为什么在滤纸条一端剪去两角？ ③为什么在距去角一端1cm处画一条细的横线？为什么用铅笔，不用水笔？ ④为什么等滤液干后再画？滤液细线为什么要重复画？ ⑤为何滤液细线不能触及层析液？ ⑥为何要盖上培养皿？ 【方法步骤】 ①观察与记录 ②在层析液中溶解度最高的是什么色素？含量最高的是什么色素？ 【反馈训练】 1.若分离的色素带颜色过浅，其原因可能有_______________________。 ①老叶，色素少　②未加二氧化硅，研磨不充分　③无水乙醇加入过多　 ④用滤纸过滤　⑤放置时间过长　⑥未及时用棉塞将试管口塞紧或未避光保存　 ⑦未重复画滤液细线，积累色素过少　 ⑧层析液触及滤液线 2.色素带重叠原因可能有____________。 ①滤液细线画得过粗　 ②滤液细线画得过高 ③滤纸不干燥 ④滤纸下端未剪去两角 3.色素带残缺不全的原因可能有__________。 ①叶片嫩黄或枯黄 　②层析液触及滤液线 　③未加碳酸钙导致叶绿素被破坏 活动二、探究绿叶中的四种色素对光的吸收 1.色素的吸收光谱 2.为什么温室大棚多用无色透明塑料薄膜，而不用绿色薄膜？ 3.为什么植物叶片通常呈绿色？ 【反馈训练】 4.(多选）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。 下列叙述正确的是 A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低 B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照 C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同 D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次 5.（19年）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是 A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b 活动三、阐明叶绿体的结构与功能的关系 1.叶绿体的结构模式图 2.分析恩格尔曼的实验，思考并回答下列问题。 1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现，需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。 (1)恩格尔曼的实验结论是什么？ (2)为什么用水绵和需氧细菌做实验材料？ (3)为什么在没有空气的环境中实验？为什么在黑暗环境中实验？ (4)为什么用极细的光束照射叶绿体？ (5)恩格尔曼又观察了好氧细菌在不同颜色光照下的分布情况，结果如图所示。该实验的目的是什么？出现图示结果的原因是什么？ 3.叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础 (1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的________________。 (2)在________________上和________________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 思维导图 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一生物导学案 编号：24 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.12.2 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节　光合作用与能量转化 第2课时　光合作用的原理 【学习目标】 1．分析探索光合作用原理的部分实验。 2．阐明光合作用过程中物质变化和能量转化的过程。 3．列表比较光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义。 4．简述化能合成作用。 【学习活动】 活动一、分析探索光合作用原理的部分实验 阅读以下实验并结合教材P102的“思考·讨论：探索光合作用原理的部分实验”，回答相关问题。 实验1：1937年，英国植物学家希尔(R．Hill) 发现，在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O2。 实验2：1941年，美国科学家鲁宾和卡门对光合作用产生的氧来自H2O还是来自CO2进行了探究。如图： 实验3：1954年，美国科学家阿尔农(D.Amon) 发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 实验4：20世纪40年代美国科学家卡尔文等用14C标记的14CO2， 供小球藻进行光合作用，然后追踪其放射性，光照几分之一秒，发 现放射性出现在一种三碳化合物(C3)中，光照5s后发现放射性出现 在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中。 (1)希尔实验能否证明光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O? (2)希尔的实验能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ (3)鲁宾和卡门采用了什么研究方法？分析该实验能得出什么结论？ (4)依据实验3，尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？ (5)依据实验4，尝试建立CO2、C3、C5的关系？ 活动二、阐明光合作用过程中的物质变化和能量转化 (1)图中①～⑦各种物质分别是什么？ (2)过程Ⅰ、Ⅱ分别是什么？发生的场所分别在哪里？Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别是什么过程？ (3)光反应为暗反应提供了哪些物质？暗反应为光反应又提供了哪些物质？ (4)叶绿体中色素的功能？ (5)光合作用过程中ATP和NADPH的作用分别是什么？ (6)写出光合作用过程中H、C、O的转移途径？ (7)过程Ⅰ、Ⅱ发生的能量变化分别是什么？ (8)若突然停止光照，短时间内叶绿体中C3含量如何变化？C5含量呢？ (9)若突然停止CO2的供给，短时间内叶绿体中C3含量如何变化？C5含量呢？ 活动三、列表比较光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义 填写下列表格，思考并回答相关问题。 项目 光反应阶段 暗反应(碳反应)阶段 反应场所 　　　　　　　　　 　　　　　 条件 　　　　　　 　　　　　　　　 物质变化        能量变化 光能→_________________中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→________中稳定的化学能 联系 ①两个阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供________________；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供_______________。 ②没有光反应，暗反应缺乏NADPH和ATP，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约 (1)从物质变化和能量转化的角度分析，光合作用的实质是什么？ (2)绿色植物的光合作用对于生物界来说，有何重要意义？ 思维导图 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$第5章 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第1课时　探究酵母菌细胞的呼吸方式 细胞的能量供应和利用 1．说出细胞呼吸的概念。 2．探究酵母菌细胞的呼吸方式。 活动一、说出细胞呼吸的概念 细胞呼吸有多种方式，下面是三种细胞呼吸的总化学反应方程式。请思考并回答下列相关问题。 (1)需要氧气参与的细胞呼吸方式是______(填序号)，这种细胞呼吸方式被称为____________。 (2)不需要氧气参加的细胞呼吸方式有________(填序号)，这种细胞呼吸方式被称为____________。不同生物该类型细胞呼吸的产物不同，原因是它们所含的______不同。 ① 有氧呼吸 ②③ 无氧呼吸 酶 活动一、说出细胞呼吸的概念 细胞呼吸有多种方式，下面是三种细胞呼吸的总化学反应方程式。请思考并回答下列相关问题。 (3)上述过程中，释放的能量的去向有哪些？ 少部分转移到ATP中，大部分以热能散失。 (4)根据上面的方程式，总结出细胞呼吸的概念。 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 呼吸作用的实质： 氧化分解有机物，释放能量。 活动二、说出探究酵母菌细胞呼吸方式的原理 阅读下面的材料，回答相关的问题。 酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌具有典型的真核细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等(如图所示)。在有氧环境中，酵母菌将葡萄糖转化为水和二氧化碳。在缺乏氧气时，发酵型的酵母菌通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇(俗称酒精)来获取能量。 (1) 酵母菌的细胞呼吸方式有哪几种？产物分别是什么？ 有氧呼吸和无氧呼吸。 有氧呼吸的产物是水和二氧化碳; 无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。 (2)为什么利用酵母菌探究细胞呼吸的方式比较适合？ 酵母菌在有氧条件和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 (3) 实验中应该怎样控制有氧条件和无氧条件？ 向培养液中通气提供氧气， 密封培养创造无氧环境。 (4) 怎样鉴定有无酒精产生？ 怎样鉴定有无CO2产生？ 如何比较CO2的多少？ 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下 与酒精发生化学反应，变成灰绿色。 CO2可使澄清的石灰水变浑浊， 或使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。 根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝 溶液变成黄的时间长短。 教材P91 ①澄清的石灰水 ②溴麝香草酚蓝水溶液 澄清 → 浑浊 蓝 → 绿 → 黄 橙色 → 灰绿色 酸性重铬酸钾 酸性重铬酸钾+酒精 酒精的检测 CO2的检测 说出探究酵母菌细胞呼吸方式的原理 活动三、设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验方案 1．实验变量的分析 探究课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式 自变量 　　　　　 因变量 澄清石灰水变混浊的程度 无关变量 有无O2 温度、营养物质的浓度和总量等 CO2产生的多少 是否有酒精产生 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 相同适宜 橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精发生灰绿色反应。可通过观察溶液颜色是否变化来确定。 2．用如图备选装置探究酵母菌细胞呼吸的方式，请思考并回答下面的问题。 (1)探究有氧条件下的细胞呼吸情况，应该选用的装置序号及正确排序是 。 (2)探究无氧条件下的细胞呼吸情况，应该选用的装置序号及正确排序是 。 C(B)AB DB 2．用如图备选装置探究酵母菌细胞呼吸的方式，请思考并回答下面的问题。 (3)C瓶中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ 防止空气中的CO2对实验结果产生干扰。 (4) B瓶中澄清的石灰水的作用是什么？ 检测CO2的产生情况。 (5) D瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ 消耗掉原先存在的O2，保证实验在无氧条件下进行。 2．用如图备选装置探究酵母菌细胞呼吸的方式，请思考并回答下面的问题。 (6)为什么酵母菌的培养时间要适当延长？ (7)该实验有没有对照组？ 该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。 以耗尽溶液中的葡萄糖，防止其与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 教材P92 对照实验不仅包括对照组和实验组的对照，还包括多个实验组之间的对比(即对比实验)。所以，对比实验一定是对照实验，因为它符合单一变量原则，但是，对照实验不一定是对比实验，因为它还可能是空白对照组与单个实验组之间的对照。 探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验结果 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 无氧 结论 探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验结果 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 无氧 结论 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 无氧 结论 变浑浊程度高/早 变浑浊程度低/晚 不变灰绿色 出现灰绿色 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 有O2，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2，不产生酒精； 无O2，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。 探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验结果 2.如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是 A.a瓶加入质量分数为10%的NaOH 溶液是为了吸收空气中的CO2 B.d中的葡萄糖若没有耗尽，则也 能与酸性重铬酸钾发生反应 C.葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧 D.d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境 √ 【反馈训练】 1.判断：探究酵母菌的呼吸方式,采用对比实验法。 ( ) √ 3.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是 A.酸性重铬酸钾溶液检测酒精，颜色呈现灰绿色 B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等 C.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O2 D.可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式 √ 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2，均能使澄清石灰水变混浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。 探究酵母菌细胞的呼吸方式 【归纳总结】 谢谢观看 Thank you for watching Lavf58.28.100 Lavf58.28.100 $$ 编号01 呼吸作用练习 一、单选题 1．将酵母菌置于浓度适宜的葡萄糖溶液中进行培养，在不同O2浓度下测得的酵母菌细胞呼吸产物的相对含量如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．O2浓度为a时，细胞只进行无氧呼吸 B．O2 浓度为b时，细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的少 C．O2 浓度为c时，最有利于酵母菌的生存和繁殖 D．O2 浓度增加会抑制无氧呼吸，从而使酒精含量不断下降 2．图1、图2分别表示不同作物种子萌发的过程中二氧化碳释放量和氧气吸收量的变化趋势，下列说法正确的是（　　） A．图1种子萌发过程中的0-12小时内，细胞内的结合水/自由水的比例增加 B．图1种子萌发过程中的12-30h内，二氧化碳都是在线粒体中产生的 C．在图2中Q点对应的氧气浓度时，该种子只进行有氧呼吸 D．与图1的种子相比，播种图2中的种子时应该浅种 3．若作物种子呼吸作用所利用的物质是葡萄糖，关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（    ） A．若产生CO2与消耗的氧气的分子数之比大于1，则细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 B．若产生的CO2与酒精的分子数之比为4∶1，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗等量葡萄糖分子 C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D．若作物种子呼吸作用利用的物质还有脂肪，则释放CO2的分子数比吸收O2的分子数多 4．酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。正确的是（    ） A．0～6h内，随着容器中O2不断减少，有氧呼吸速率逐渐降低 B．6～8h内，酵母菌呼吸作用消耗的O2量小于CO2的产生量 C．8～10h内，酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中 D．6～10h内，用溴麝香草酚蓝溶液可检测到无氧呼吸产生的酒精 5．线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜通透性低，丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如下图所示。下列叙述错误的是（    ） A．线粒体内膜的蛋白质/脂质的值大于线粒体外膜 B．丙酮酸穿过线粒体外膜的方式为协助扩散 C．H+通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输 D．加入细胞呼吸抑制剂不会改变线粒体内膜对丙酮酸的运输速率 6．将动物的完整线粒体悬浮于含有呼吸底物、氧气和无机磷酸的溶液中，并适时加入ADP、DNP和DCCD三种化合物，测得氧气浓度的变化如图。据图分析，下列说法正确的是（    ） A．悬浮液中含有的呼吸底物是葡萄糖 B．图示反应发生于线粒体基质 C．ADP和DNP都能促进细胞呼吸且促进效率相同 D．DCCD能够抑制细胞呼吸是由于抑制ATP的合成 7．有学者欲研究影响玉米根尖细胞线粒体耗氧速率的因素，按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质，测定氧气浓度的变化，结果如图(注：图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。正确的是(　　) A．实验中加入的呼吸底物是葡萄糖 B．过程①没有进行有氧呼吸的第三阶段 C．过程②比⑤耗氧速率低的原因可能是[H]不足 D.过程④比③耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足 8、马拉松是典型的耐力性运动项目，改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目首要解决的问题之一。对甲、乙两名运动员在不同运动强度下，测得血液中乳酸含量与摄氧量之间的变化关系如下图，以下说法正确的是(　　) A．运动强度增加，甲乳酸含量增加更显著的原因是摄氧量不足 B．运动员甲比乙更适合从事马拉松运动 C．等质量的脂肪含能量高于糖类，运动中宜选用脂肪补充能量 D．有氧呼吸供能是马拉松运动供能的主要方式 9、用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．甲中产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水 B．乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精 C．甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等 D．实验结果表明葡萄糖不能在线粒体中分解 10、鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2 B．鲫鱼细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失 C．骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与 D．图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶不完全相同 11．人体褐色脂肪细胞（BAT）含有大量的线粒体，BAT的线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白——UCP，其可与ATP合酶竞争性地将膜间隙高浓度的H+回收到线粒体基质，同时将脂肪分解释放的能量几乎全部转化为热能（如下图所示），从而有利于在寒冷环境中维持体温，该酶活性受ATP/ADP值的影响。下列说法正确的是（    ） A．H+进入线粒体基质的方式为主动运输 B．人在寒冷条件下，体内BAT的线粒体中生成的ATP将会相应增多 C．UCP的活性越高，ATP/ADP的值越大 D．脂肪以脂滴的形式存在细胞中，脂滴膜最可能由磷脂双分子层构成 12．氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的方式如图所示。以下变化有利于氨基酸重吸收的是（    ）  A．肾小管腔内氨基酸种类减少 B．肾小管上皮细胞内Na+浓度升高 C．肾小管上皮细胞内ATP的合成速率加快 D．肾小管上皮细胞上Na+转运蛋白的数量减少 13．图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是（    ） A．氧浓度为c时，适于储藏该植物器官 B．氧浓度为b时，无氧呼吸释放的CO2多于有氧呼吸释放的CO2 C．氧浓度为a时，只进行无氧呼吸 D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 14、细胞呼吸的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列有关叙述错误的是（ ） A．降低温度和氧含量可以延长粮食的保质期 B．适时疏松土壤有利于农作物根系生长 C．密封缺氧条件有利于酵母菌增殖和产生酒精 D．适量有氧运动能避免肌细胞无氧呼吸产生乳酸 二、多选题 15．如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，正确的是 (　 ) A．通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸 B．用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸 C．用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 D．用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移 16．甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化，细胞呼吸的底 物均为葡萄糖。下列相关叙述正确的是（    ） A．O2浓度为a时，释放的CO2是在细胞质基质中产生的 B．图甲中O2浓度由a到b的过程，可能对应图乙中的e～f段 C．O2浓度为c时，在线粒体基质中会产生少量的酒精 D．O2浓度为d时，葡萄糖彻底氧化分解释放的能量只有少部分转移到ATP中 17．如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，下列叙述正确的是（    ）   A．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸 B．M点时若AB＝BM，则此时有氧呼吸强度小于无氧呼吸的强度 C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解 D．O点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质 18．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧气浓度下的氧气吸收量和无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量，不正确的是（    ） A．图中乙曲线表示在不同氧气浓度下氧气吸收量 B．图中甲曲线表示在不同氧气浓度下无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量 C．氧浓度为d时该器官的细胞呼吸方式是既有有氧呼吸，又有无氧呼吸 D．氧浓度为b时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸分解葡萄糖的速率相同 19．下图为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系（假设呼吸底物为葡萄糖）。下列叙述错误的是（　　） A．运动强度≥b 时，肌肉细胞的CO2产生量大于O2消耗量 B．运动强度≥b 时，葡萄糖分子中大部分能量以热能散失，其余储存在ATP 中 C．运动强度为d 时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍 D．若运动强度长时间超过c， 会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力，乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖 20．为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化如图。下列叙述错误的是（　　）  A．一段时间内，随着培养时间延长，培养液的pH的数值逐渐变大 B．t1-t2阶段，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 C．t2→t3阶段，酵母菌的无氧呼吸速率不断增加 D．在t3时刻，酵母菌产生的CO2和酒精的分子数相等 三、填空题 21．甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系（呼吸底物为葡萄糖）。 据图分析回答下列问题：    (1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是 ，如果呼吸强度不能用 CO2的 释放量表示，原因是 。 (2)图乙中 B 点释放的 CO2来自 （填场所），当氧气浓度达到 M 点以 后，CO2释放量不再继续增加的内因 。 (3)图丙中 YZ∶ZX＝4∶ 1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的 ， 图中无氧呼吸强度降为0时，其对应的氧气浓度为 （填图中字母）。 (4)某同学用上图装置测定密闭容器中发芽的小麦种子的呼吸方式。实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 。假设小麦种子只以糖类为呼吸底物。在25℃下经10min 观察墨滴的移动情况，若发现装置甲中墨滴右移的实验数据为 X，装置乙中 墨滴左移的实验数据为Y，则装置中种子的有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比为 Y： 。实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在 25℃下一定时间内，若装置甲中墨滴左移10mm，装置乙中墨滴左移100mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是 （呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值）。 【答案】(1)无氧呼吸 该生物无氧呼吸的产物是乳酸（该生物无氧呼吸不产生CO2） (2)细胞质基质　　 呼吸酶的数量是有限的 (3)1/13 I (4)增加吸收二氧化碳的面积或速度 3X 0.9 22.如图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，①~③表示相关生理过程。线粒体外膜包含很多称为“孔蛋白”的整合蛋白，可允许某些离子和小分子物质顺浓度梯度通过。请据图分析回答： (1)据图可知，线粒体增大内膜面积的方式 。在有氧条件下，癌细胞的呼吸作用的方式为 ，能产生ATP的生理过程有 (填标号)。 (2)图中物质A是 。由图可知，物质A由细胞质基质进膜间隙的方式是 ，随后其又在H+浓度推动下，经载体蛋白MPC通过 方式由膜间隙进线粒体基质。 (3) 研究发现，癌细胞会选择性地抑制载体蛋白MPC或使其部分缺失，从而间接抑制 ，由此推断癌细胞所需能量主要来自 过程（填编号）。 (1)内膜向内折叠形成嵴 有氧呼吸和无氧呼吸 ①③④ (2)丙酮酸 协助扩散 主动运输 (3)有氧呼吸第二、三阶段（缺一不可） ① 23.南美白对虾的体内含有大量的酚氧化酶（PO），在活虾中该酶以酶原的形式存在，没有活性。虾死后，酚氧化酶酶原被激活，催化体内的酚类底物转化为黑色素类物质，造成虾死后迅速变黑，影响虾的品质和价格。 (1)无活性的酶原变为有活性酶的过程称为酶原激活，本质是切断酶原分子中的特定肽键或去除部分肽段，导致酶原的______发生改变，导致功能的改变。每种酶都有其活性中心，酶原激活的过程可能是____________________的过程。酚氧化酶催化酚类物质转化为黑色素类物质的作用机理是__________________。 (2)家庭保存活虾常采用直接加水冷冻保存法，并且冷冻的速度越快越好，这样做的目的是______。 (3)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂，一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。 ①在反应物过量的条件下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。重金属离子属于不可逆抑制剂，向足量的反应物溶液中加入少量的重金属离子，然后分别加入不同浓度的酶。下列曲线能正确表示酶浓度与酶促反应速率关系的是______。（填字母） ②酶的可逆抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂等，其作用机制如图甲B、C所示。图乙为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同可逆抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线图。 a.当底物与酶活性部位具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶具有_______________。 b.青霉素的化学结构与合成细菌细胞壁的底物相似，故青霉素能抑制合成细菌细胞壁的相关酶的活性，其原因是_____________________________________。非竞争性抑制剂与酶结合后，改变了_________，影响了酶的活性。 c.据图乙分析，曲线①、②反应速率不再增加是受到______________的限制。属于竞争性抑制剂的是______（填①、②、③），属于非竞争性抑制剂的是________（填①、②、③），结合图甲分析，原因是_________________________________________。 (1) 空间结构     酶的活性中心形成或暴露     降低化学反应的活化能 (2)迅速冷冻可快速降低PO的活性，防止虾死后黑化 (3)B 专一性    青霉素能与底物争夺酶结合位点（活性部位）  空间结构 酶浓度  ② ③ 不断提高底物量，酶促反应速率能恢复的是使用了竞争性抑制剂，不能恢复的则是非竞争性抑制剂 12 学科网（北京）股份有限公司 $$第5章 第1节　降低化学反应活化能的酶 第1课时　酶的作用和本质 细胞的能量供应和利用 1．说明酶在细胞代谢中的作用、本质。 2．进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。 3．通过阅读分析“关于酶本质的探索”的材料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的。 1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。 问题探讨 1.为什么要将肉块放在金属笼内？ 2.是什么物质使肉块消失了? 3.怎样才能证明你的推测？ 4.现已证明胃液能将肉块分解，如何探究是胃液中的什么物质使肉块分解的？ 讨论: 便于取出肉块，排除了物理性消化，观察有无化学性消化 胃液中化学物质 从鹰胃中提取胃液，在体外进行消化实验。 实验背景：人们普遍认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有机物，也就是说，鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。 将胃液中的物质分别提取，并在一定的条件下处理肉块，看肉块是否消失。 1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。 活动一、设计实验，探究酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢的本质是什么？细胞代谢高效有序的进行离不开什么物质？ 教材p76 2.过氧化氢(H2O2)是细胞代谢过程中产生的对细胞有害的物质，H2O2在细胞内会被过氧化氢酶分解为H2O和O2，动物肝脏中含有较多的过氧化氢酶。Fe3+是能催化H2O2分解。为了探究过氧化氢酶的作用特点，请完成下列实验设计，回答问题。 观看视频 完成（1）（2） 1 (1) 在下面实验的字母处填入适当的内容。 实验内容 试管编号 1 2 3 4 步骤 一 H2O2 溶液浓度 3% 3% 3% 3% H2O2 剂量 2mL 2mL 2mL 二 反应条件 常温 90 ℃水浴 所加试剂及剂量 清水2滴 FeCl3溶液2滴 肝脏研磨液2滴 结果 气泡产生 卫生香燃烧 不能复燃 不能复燃 燃烧不猛烈 燃烧猛烈 清水2滴 2mL 常温 常温 不明显 少量 较多 大量 A B C D E F G H (2)上述实验中对照组是几 号试管？实验组是几号试管？ 对照组是1号试管。 实验组是2、3、4号试管。 对照组 实验组 (3) 该实验可以形成四组对照实验，每组对照实验的自变量是什么？因变量是什么？每组实验能得出什么结论？请完成下列表格。 对照 自变量 因变量 实验结论 1和2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1和3 1和4 3和4 温度 有无FeCl3溶液 有无肝脏研磨液 催化剂的种类 H2O2的分解速率(可以用单位时间内气泡产生的多少来表示) 加热会加快H2O2的分解 FeCl3溶液会加快H2O2的分解 肝脏研磨液会加快H2O2的分解 有机催化剂比无机催化剂催化效率高 酶起催 化作用 人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。 自变量改变而变化的变量叫作因变量。 除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验 叫作对照实验。 实验内容 试管编号 说明 (变量类型) 3 4 步骤 一 H2O2溶液浓度 3% 3% H2O2剂量 2mL 2mL 二 反应条件 常温 常温 所加试剂及剂量 FeCl3溶液2滴 肝脏研磨液2滴 结果 气泡产生 较多 大量 卫生香燃烧 燃烧不猛烈 燃烧猛烈 (4)3和4对照实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？ 除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。 (5) 根据上述实验方案，实验设计要遵循什么原则？ 对照原则（实验组和对照组）、单一变量原则（自变量一般只有一个）。 无关变量 自关变量 因变量 相同且适宜 会影响 因变量 无关变量有H2O2溶液的浓度和量、温度、反应时间等； 教材p78 对照实验的原则： 无关变量的要求： 相同适宜 对照原则（实验组和对照组）、 单一变量原则（自变量一般只有一个）。 (6) 实验过程中，滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时能不能共用一个滴管？为什么？ 不能。因为少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性。 教材p78 活动二、解释酶的作用机理 活动二、解释酶的作用机理 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称为活化能。图中E1、E2、E3表示H2O2在不同条件下分解所需的活化能，观察下面的曲线图，思考并回答下列问题。 (1)从能量角度分析，加热会加快H2O2的分解的原因？ (3)请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用FeCl3催化、使用过氧化氢酶催化三种条件进行对应。 E1是使用FeCl3，E2是不使用催化剂， E3是使用过氧化氢酶催化剂。 (4)E2－E3代表的含义是什么？ 酶使反应活化能降低的量。 (5)酶具有催化作用的机理是什么？酶比无机催化剂催化效率高的实质是什么？ 加热提供了化学反应的活化能 酶能降低化学反应活化能。 酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著。 (2)H2O2在不同条件下分解所需的活化能越低，反应速度越 。 快 酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著 活动三、阅读关于酶本质的探索，体会科学探究的历程 1.1857年，法国微生物学家巴斯德认为：没有酵母菌细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。 2.德国化学家李比希认为：引起发酵的是酵母菌细胞死亡并裂解后释放出来的物质。 3.毕希纳破坏酵母细胞，获得的细胞提取液能引起发酵，将引起发酵的物质称为酿酶。 4.1926年，美国科学家萨姆纳第一个提取出脲酶，并证明了脲酶是蛋白质，其作用是分解尿素。 5.20世纪80年代，美国科学家切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。 阅读以上有关酶本质的探究历程，回答下列问题。 (1)巴斯德和李比希争论的问题是什么？ 酿酒时糖类变为酒精是要有活酵母菌参与还是酵母菌死亡裂解释放出的物质起作用。 (2)毕希纳实验能准确地认为是酶将糖类变为酒精的吗？为什么？ 不能。因为酵母菌提取液中还含有其他物质。 (3)萨姆纳从刀豆种子中提纯了脲酶，用什么试剂可鉴定其为蛋白质？酶还可以是什么成分？ 双缩脲试剂。RNA。 酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 酶的本质 (1)产生场所： 。 (2)生理作用： 。 (3)化学本质： 。 活细胞 催化作用 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 蛋白质还有哪些功能？ 教材p81 序号 举例 功能 ① 头发、肌肉、羽毛等的成分 　　　　 ② 酶(绝大多数是蛋白质) 　　　　 ③ 某些激素(如胰岛素) 　　　　　　 ④ 血红蛋白 　　　　 ⑤ 抗体 　　　　 蛋白质的功能 免疫 调节生命活动 运输 结构蛋白 催化 【反馈训练1】 1.判断对错，若错误请说明理由 (1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　) (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　) × 提示　酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 × 提示　酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 (3)无关变量是与实验结果无关的变量(　　) (4)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　) × 提示　无关变量会对实验结果造成影响，因此，对无关变量的处理要求是相同且适宜。 √ (5)酶的合成场所是核糖体(　　) × 提示　少数酶是RNA，不是在核糖体中合成。 (6)具有分泌功能的细胞才能产生酶(　　) (7)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用(　　) × × 提示　并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶，活细胞都能产生酶。 提示　酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。 (8)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(　　) (9)酶具有催化、调节等多种功能(　　) × × 提示　酶是催化剂化学反应前后性质不变，不会在完成催化后被降解。 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 提示　酶具有的功能是催化。 (10)酶不一定都会与双缩脲试剂发生紫色反应。( ) √ 网络构建 谢谢观看 Thank you for watching 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 脲酶是蛋白质 李比希 切赫、奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能 Lavf57.58.101 $$ 高一生物导学案 编号：19 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.17 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶（1） 【学习目标】 1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质。 2.进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。 3.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的材料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的。 【学习活动】 活动一、设计实验，探究酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢的本质是什么？细胞代谢高效有序的进行离不开什么物质？ 2.过氧化氢(H2O2)是细胞代谢过程中产生的对细胞有害的物质，H2O2在细胞内会被过氧化氢酶分解为H2O和O2，动物肝脏中含有较多的过氧化氢酶。Fe3+是能催化H2O2分解。为了探究过氧化氢酶的作用特点，请完成下列实验设计，回答问题。 (1)在下面实验的字母处填入适当的内容。 实验内容 试管编号 1 2 3 4 步骤 一 H2O2溶液浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL B 2mL 2mL 二 反应条件 常温 90℃水浴 C D 所加试剂及剂量 A 清水2滴 FeCl3溶液2滴 肝脏研磨液2滴 结果 气泡产生 E F G H 卫生香燃烧 不能复燃 不能复燃 燃烧不猛烈 燃烧猛烈 A：___________， B：_________， C：________， D：________， E：___________， F：_________， G：________， H：________。 (2)上述实验中对照组是几号试管？实验组是几号试管？ (3)该实验可以形成四组对照实验，每组对照实验的自变量是什么？因变量是什么？每组实验能得出什么结论？请完成下列表格。 对照 自变量 因变量 实验结论 1和2 1和3 1和4 3和4 (4)3和4对照实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？ (5)根据上述实验方案，实验设计要遵循什么原则？ (6)实验过程中，滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时能不能共用一个滴管？为什么？ 活动二、解释酶的作用机理 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称为活化能。图中E1、E2、E3表示H2O2在不同条件下分解所需的活化能，观察下面的曲线图，思考并回答下列问题。 (1)从能量角度分析，加热会加快H2O2的分解的原因？ (2)H2O2在不同条件下分解所需的活化能越低，反应速度越_____。 (3)请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用FeCl3催化、使用过氧化氢酶催化三种条件进行对应。 (4)E2－E3的值代表的含义是什么？ (5)酶具有催化作用的机理是什么？酶比无机催化剂催化效率高的实质是什么？ 活动三、阅读关于酶本质的探索，体会科学探究的历程 1.1857年，法国微生物学家巴斯德认为：没有酵母菌细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。 2.德国化学家李比希认为：引起发酵的是酵母菌细胞死亡并裂解后释放出来的物质。 3.毕希纳破坏酵母细胞，获得的细胞提取液能引起发酵，将引起发酵的物质称为酿酶。 4.1926年，美国科学家萨姆纳第一个提取出脲酶，并证明了脲酶是蛋白质，其作用是分解尿素。 5.20世纪80年代，美国科学家切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。 阅读以上有关酶本质的探究历程，回答下列问题。 (1)巴斯德和李比希争论的问题是什么？ (2)毕希纳实验能准确地认为是酶将糖类变为酒精的吗？为什么？ (3)萨姆纳从刀豆种子中提纯了脲酶，用什么试剂可鉴定其为蛋白质？酶还可以是什么成分？ 【反馈训练】 判断对错，若错误请说明理由 (1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　) (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　) (3)无关变量是与实验结果无关的变量(　　) (4)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　) (5)酶的合成场所是核糖体(　　) (6)具有分泌功能的细胞才能产生酶(　　) (7)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用(　　) (8)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(　　) (9)酶具有催化、调节等多种功能(　　) (10)酶不一定都会与双缩脲试剂发生紫色反应。( ) 课堂小结： ( 4 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一生物导学案 编号：20 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.19 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶（2） 【学习目标】 1.通过分析讨论酶的特性，理解生命观念。 2.通过探究“影响酶活性的条件”，培养科学探究能力。 3.通过分析酶在生产、生活中的应用实例，主动关注科学、技术和社会发展。 【学习活动】 活动一、通过实验，分析酶的高效性 1.回顾：比较过氧化氢在不同条件下的反应 (1)第1、4组对照可以说明酶具有高效性吗？ (2)哪两组实验对照可以说明酶具有高效性？ (3)酶具有高效性的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)酶具有高效性的意义：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.酶高效性的　　　模型：下图表示FeCl3催化H2O2分解的曲线图，请在图上画出过氧化氢酶催化的曲线图。 活动二、设计实验，探究酶的专一性 原理： 材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液、水浴锅等 1.依据实验试剂设计实验方案探究酶的专一性？ 2.实验设计： 步骤 操作 1号试管 2号试管 1 加入淀粉溶液 2 mL — 2 加入蔗糖溶液 — 2 mL 3 加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60 ℃左右的热水中，反应5 min 4 加入斐林试剂，振荡，约60 ℃水浴加热2 min 实验现象 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 (1)该实验的自变量是什么？因变量是什么？ (2)该实验能否用碘液检测？为什么？ (3)该实验可以得出什么结论？ (4)酶的专一性对细胞代谢有什么意义？ 3.酶专一性的　　　模型，图中字母中，表示酶的物质是　　　，表示酶促反应底物的是　　　，表示产物的是　　　。 活动三、分析温度和酸碱度对酶活性的影响 1.酶活性：酶　　　　　　　　　的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一化学反应 的　　　 表示。 2.酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在比较_______的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。 (1)酶活性受温度影响示意图(如图) 在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的__________。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而__________；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而__________。 (2)酶活性受pH影响示意图(如图) 在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的_________。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会_______。 (3)过酸、过碱或温度过高，会使酶的____________________，使酶永久失活，在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的_______，在适宜的温度下酶的活性会____________，因此，酶制剂适宜在_____下保存。 【反馈训练1】 1.判断对错，若错误请说明理由 (1)二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性 ( ) (2)酶制剂适宜在低温、pH呈酸性的条件下保存。 ( ) (3)不同酶的最适温度可能相同。 ( ) (4)酶的活性不可以用酶催化化学反应速率表示。 ( ) (5)低温只是抑制酶的活性,不会破坏酶的空间结构,温度升高后酶可恢复活性。 ( ) (6)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( ) (7)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( ) (8)探究影响酶活性的条件实验中，至少要设置三组实验(　　) (9)酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示(　　) 3.探究温度对酶活性的影响的实验 序号 项目 1 1* 2 2* 3 3* 1 加入可溶性淀粉溶液保温5min 2mL － 2mL － 2mL － 2 加入淀粉酶溶液保温5min － 1mL － 1mL － 1mL 3 温度条件(℃) 0 60 100 4 相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度 3mL混合液 3mL混合液 3mL混合液 5 碘液检验 变蓝 不变蓝 变蓝 6 结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 (1)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？ (2)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中，能否用斐林试剂来检测？ (3)如将淀粉酶溶液温度从100 ℃降低到37 ℃，淀粉酶的活性将如何变化？为什么？ (4)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？ 4.探究pH对酶活性影响的实验 序号 项目 试管1 试管2 试管3 1 加入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1mL 2 不同pH的处理 加入物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸溶1mL 加入蒸馏水1mL 加入物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液1mL 3 加入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL 4 用带火星的卫生香进行检验 5 预期实验现象 无反应 迅速复燃 无反应 6 结论 pH能影响酶活性 (1)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入过氧化氢溶液，然后再调节pH？为什么？ (2)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？ 【反馈训练2】据表分析，下列相关叙述错误的是（  ） 组别 ① ② ③ 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 质量分数为2%的淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 反应温度 9℃ 60℃ 100℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 A.本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响 B.淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量 C.可溶性淀粉溶液和淀粉酶溶液需分别在所需温度下保温后再混合 D.①③组结果为均出现蓝色，说明①③组淀粉酶均失活 5.影响酶促反应的因素: (1)酶浓度: 说明: ①在底物充足,其他条件适宜的情况下,反应速率与酶浓度______。 ②底物浓度和酶浓度都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的,但并不影响酶活性。 (2)底物浓度: 说明: 在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而______，但当反应物达到一定浓度后，受________________的限制，酶促反应速率不再增加。 (3)反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 在其他条件适宜的情况下酶量增加，酶促反应的反应物饱和时对应曲线上的a点应向______移动。 (4)温度和PH对酶活性的综合影响 反应溶液pH(或温度)的变化____ (填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度(PH)。 归纳： 温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的； 反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。 【反馈训练3】如图所示，曲线b表示最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是 A.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示 B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示 C.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素 D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变 课堂小结： ( 4 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一生物导学案 编号：25 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.12.2 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节　光合作用与能量转化 第3课时　光合作用原理的应用 【学习目标】 1．光合作用和呼吸作用的关系 1．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 2．说出光合作用原理的应用。 【学习活动】 活动一、构建光合作用与细胞呼吸的联系 1.分析光合作用与细胞呼吸过程模式图 (1)图中物质名称： a: b： c： d： e： f： g： h： (2)生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理过程 场所 2.叶肉细胞中的光合作用和呼吸作用流程图，甲~丙分别代表什么结构？a~d分别代表什么物质？ 活动二、设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响 光合作用强度（速率）指的是植物在光照下，单位时间、单位面积同化CO2的量，可用单位时间内光合作用产生的有机物量、吸收CO2的量、放出O2的量表示。 实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中________，光照下叶片进行光合作用产生O2，充满细胞间隙，叶片又会________。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片________的数量越多。 实验流程： 打出圆形小叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝0.6 cm) 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体(O2等) 圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片 全部沉到水底。 强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入20mL富含CO2的清水，各放入10片圆形小叶 片，分别用强、中、弱三种光照射。 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量______， 说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度____________。 实验分析 (1)该实验的课题是什么？ (2)自变量的控制方法？ (3)盛水玻璃柱的作用:__________________________________________________。 (3)实验结果可用下面的曲线来表示，其代表光照强度和光合作用速率之间的关系，真正（总）光合速率= 净光合速率+呼吸速率。请分析并回答下列问题。 ①图中A、B、D三点代表的生物学意义分别是什么？ ②0A段的含义是什么？CD段的含义是什么？EF段的含义是什么？ ③AB段限制光合作用强度增加的主要环境因素是什么？C点后呢？ ④A点、AB段（不含A点和B点）、B点、BC段（不含B点）的生理状态，分别可用甲、乙、丙、丁、中哪个图表示？ 活动三、分析环境温度和环境CO2浓度对光合作用的影响 1.下图1表示的是温度和植物光合速率之间的关系。图2表示的是CO2浓度和植物吸收CO2速率之间的关系。请结合所学知识，思考并回答下列问题。 (1)图1曲线表明了什么？ (2)温度影响光合作用速率的主要原因是什么？ (3)CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响光合作用的__________阶段，制约______的生成。 (4)图2曲线的a点表示______________________________________________，当CO2浓度超过b点之后，光合速率就不再上升，主要原因是______________________________________。 (5)请根据影响光合作用的原理提出几项提高温室栽培农作物产量的措施。 2.曲线分析：分析各个曲线图影响光合速率的因素 (1)甲图的自变量是什么？甲图中限制P点和Q点光合速率的环境因素分别是什么？   (3)按问题（2）分析乙图和丙图。 思维导图 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$第5章 第4节　光合作用与能量转化 第3课时　光合作用原理的应用 细胞的能量供应和利用 1．光合作用和呼吸作用的关系 1．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 2．说出光合作用原理的应用。 光合作用和呼吸作用过程图解 光合作用与有氧呼吸中的能量转化 1 2 3 4 1.分析光合作用与细胞呼吸过程模式图 (1)图中物质名称： (2)生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理过程 场所 a: b： c： d： e： f： g： h： 光反应 类囊体 薄膜 暗反应 叶绿体 基质 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段 线粒体内膜 线粒体基质 细胞质基质 光合色素 O2 ATP ADP NADPH C5 CO2 C3 活动一、构建光合作用与细胞呼吸的联系 2.叶肉细胞中的光合作用和呼吸作用流程图，甲~丙分别代表什么结构？ a~d分别代表什么物质？ 类囊体 薄膜 叶绿体 基质 线粒体 内膜 线粒体 基质 细胞质 基质 NADPH、 ATP ADP、 Pi、NADP+ O2 CO2 活动二、设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响 光合作用强度（速率）指的是植物在光照下，单位时间、单位面积同化CO2的量，可用单位时间内光合作用产生的有机物量、吸收CO2的量、放出O2的量表示。 实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中________，光照下叶片进行光合作用产生O2，充满细胞间隙，叶片又会________。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片________的数量越多。 下沉 上浮 上浮 实验流程： 打出圆形小叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝0.6 cm) 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体(O2等) 圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中， 圆形小叶片全部沉到水底。 强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含CO2的清水，各放入 10片圆形小叶片，分别用强、中、弱三种光照射。 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 ↓ ↓ ↓ ↓ 实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量______， 说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度____________。 实验分析 (1)该实验的课题是什么？ 探究光照强度对光合作用强度的影响。 (2)自变量的控制方法？ 相同功率的荧光灯离实验装置的距离不同或离实验装置距离相同的不同功率荧光灯。 (3)盛水玻璃柱的作用:____________________________________________。 越多 不断增强 活动二、探究环境因素对光合作用强度的影响 吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响 不断增强 (3)实验结果可用下面的曲线来表示，其代表光照强度和光合作用速率之间的关系，真正（总）光合速率= 净光合速率+呼吸速率。请分析并回答下列问题。 ①图中A、B、D三点代表的生物学意义分别是什么？ A点：只进行细胞呼吸； B点：光合作用强度等于呼吸作用强度； D点：光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度。 ②0A段的含义是什么？CD段的含义是什么？EF段的含义是什么？ 呼吸作用速率 ③AB段限制光合作用强度增加的主要环境因素是什么？C点后呢？ 光照强度。 净光合速率 总光合速率 光补偿点 光饱和点 光补偿点 光饱和点 CO2浓度、温度。 光补偿点和光饱和点都属于光照强度 A点 AB段（不含A和B） B点 BC段（不含B点） ④A点、AB段（不含A点和B点）、B点、BC段（不含B点）的生理状态，分别可用甲、乙、丙、丁、中哪个图表示？ 光补偿点和光饱和点都属于光照强度 活动三、分析环境温度和环境CO2浓度对光合作用的影响 1.下图1表示的是温度和植物光合速率之间的关系。图2表示的是CO2浓度和植物吸收CO2速率之间的关系。请结合所学知识，思考并回答下列问题。 图1 图2 a的CO2浓度: b的CO2浓度: CO2补偿点。 CO2饱和点 (1)图1曲线表明了什么？ 在一定范围之内，随着温度的升高，光合速率上升；超过最适温度之后，随着温度的升高，光合速率下降。 (2)温度影响光合作用速率的主要原因是什么？ 影响酶活性 (3)CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响光合作用的__________阶段，制约______的生成。 暗反应 C3 (4)图2曲线的a点表示______________________________________________，当CO2浓度超过b点之后，光合速率就不再上升，主要原因是_______________________ _______________________________________________。 (5)请根据影响光合作用的原理提出几项提高温室栽培农作物产量的措施。 白天适当提高温度，晚上适当降温； 中午适当通风，以增加CO2浓度； 在温室中施放一定量的CO2； 增施农家肥，通过微生物分解农家肥，产生CO2等。 光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度 光合作用光反应的产物 和光合作用暗反应所需要的酶都有一定的限度 2.曲线分析：分析各个曲线图影响光合速率的因素 (1)甲图的自变量是什么？甲图中限制P点和Q点光合速率的环境因素分别是什么？   (3)按问题（2）分析乙图和丙图。 光照强度和温度 P点：光照强度 Q点：温度 乙图 P点：温度，Q点：光照强度 丙图 P点：光照强度，Q点：CO2浓度 网络构建 谢谢观看 Thank you for watching $$第5章 第4节　光合作用与能量转化 第2课时　光合作用的原理 细胞的能量供应和利用 1．分析探索光合作用原理的部分实验。 2．阐明光合作用过程中物质变化和能量转化的过程。 3．列表比较光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义。 4．简述化能合成作用。 内容索引 1.光合作用的概念 叶绿体 光能 2.光合作用的反应式 化学反应式： 。 CO2和水 有机物和O2 19世纪末 甲醛→糖 1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒 CO2 O2 C + H2O 甲醛 活动一、分析探索光合作用原理的部分实验 4 阅读以下实验并结合教材P102的“思考·讨论：探索光合作用原理的部分实验”，回答相关问题。 实验1：1937年，英国植物学家希尔(R．Hill) 发现，在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O2。 活动一、分析探索光合作用原理的部分实验 (1) 希尔实验能否证明光合作用产生的O2中的氧元素全部来自H2O? 不能说明。 实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。 (2) 希尔的实验能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 能够说明。 因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2的碳元素 O2 H+ H2O 光照、离体叶绿体 铁盐（或其他氧化剂） 5 实验2：1941年，美国科学家鲁宾 和卡门对光合作用产生的氧来自H2O还是 来自CO2进行了探究。如图： 活动一、分析探索光合作用原理的部分实验 (3)鲁宾和卡门采用了什么研究方法？ 分析该实验能得出什么结论？ 同位素标记法 光合作用产生的氧全部来自H2O中的氧元素。 放射性同位素具有放射性，如14C、32P、3H、35S等。 稳定同位素不具有放射性。如15N、18O等。 密度或相对分子质量 放射性 分泌蛋白的合成和分泌 对比实验 6 实验3：1954年，美国科学家阿尔农(D．Amon) 发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 实验4：20世纪40年代美国科学家卡尔文等用14C标记的14CO2， 供小球藻进行光合作用，然后追踪其放射性，光照几分之一秒，发 现放射性出现在一种三碳化合物(C3)中，光照5s后发现放射性出现 在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中。 光照下，水光解同时，ADP和Pi合成ATP。 (4)依据实验3，尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？ (5)依据实验4，尝试建立CO2、C3、C5的关系？ CO2＋C5—→C3—→C5＋C6。 C6H12O6 2C3 C5 CO2 卡尔文循环 内容索引 活动二、阐明光合作用过程中的物质变化和能量转化 完成（1）~（5） 内容索引 (1)图中①～⑦各种物质分别是什么？ ①叶绿体中的色素； ②O2； ③NADPH； ④ATP； ⑤C3； ⑥CO2； ⑦(CH2O)。 (2)过程Ⅰ、Ⅱ分别是什么？发生的场所分别在哪里？Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别是什么过程？ Ⅰ是光反应,类囊体薄膜上； Ⅱ是暗反应,叶绿体的基质中。 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别是H2O的光解、CO2的固定、C3的还原 (3)光反应为暗反应提供了哪些物质？暗反应为光反应又提供了哪些物质？ ATP和NADPH。 ADP、Pi和NADP+。 (4)叶绿体中色素的功能？ 吸收、传递和转化光能 (5)光合作用过程中ATP和NADPH的作用分别是什么？ ATP的作用：为C3的还原提供能量 NADPH的作用：为C3的还原提供能量和还原剂 C3的还原能量主要由ATP提供 光能 叶绿体 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 ①H的转移： H2O→NADPH→(CH2O)+H2O ②C的转移： CO2 → C3 →(CH2O) ③O的转移： CO2 → C3 →(CH2O) +H2O H2O → O2 (6)写出光合作用过程中H、C、O的转移途径？ (7)过程Ⅰ、Ⅱ发生的能量变化分别是什么？ 过程Ⅰ：光能转变为ATP和NADPH中的化学能； 过程Ⅱ：ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。 (8)若突然停止光照，短时间内叶绿体中C3含量如何变化？C5含量呢？ 增加。 减少。 (9)若突然停止CO2的供给，短时间内叶绿体中C3含量如何变化？C5含量呢？ 减少。 增加。 必须有光 不是必须有光 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)来源—去路法分析物质含量的变化 如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析在短时间内相关物质含量的变化： “模型法”表示C3和C5的含量变化，起始值C3高于C5(约是其2倍) 活动三、列表比较光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义 填写下列表格，思考并回答相关问题。 项目 光反应阶段 暗反应(碳反应)阶段 反应场所 　　　　　　　　　 　　　　　 条件 　　　　　　 　　　　　　　　 物质变化 能量变化 光能→_________________中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→________中稳定的化学能 联系 ①两个阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供________________；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供_______________。 ②没有光反应，暗反应缺乏NADPH和ATP，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约 类囊体薄膜（叶绿体基粒） 叶绿体基质 多种酶 ATP、NADPH 有机物 ATP、NADPH ADP、Pi和NADP+ ATP的合成: 水的光解： NADPH合成: H2O 光解 H++O2 ADP+Pi+能量→ATP 酶 NADP++H++2e-→NADPH 酶 CO2＋C5—→2C3 CO2的固定： C3的还原： 光、色素、酶 (1) 从物质变化和能量转化的角度分析，光合作用的实质是什么？ 将二氧化碳和水合成有机物，储存能量。 (2) 绿色植物的光合作用对于生物界来说，有何重要意义？ 光合作用为生物界的呼吸作用提供了有机物和氧气。 物质变化： 无机物 能量变化： 光能 转变 转变 有机物 糖类等有机物中的化学能 内容索引 化能合成作用 3.进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？ 2.实例 4.光合作用和化能合成作用的异同 1.概念 教材P106 化能合成作用 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。 3.进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？ 只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。 以无机物转变成为自身的组成物质。 （能够进行光合作用或者化能合成作用的生物） 2.实例： 自养生物： 异养生物： 4.光合作用和化能合成作用的异同 同：把二氧化碳和水合成有机物 异：利用的能量不同（光能、化学能） 1.概念： 硝化细菌 课堂小结： 内容索引 谢谢观看 Thank you for watching CO2＋H2O(CH2O)＋O2 $$ 高一生物导学案 编号：23 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.11.26 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节　细胞呼吸的原理和应用（第2课时　呼吸作用的原理） 【学习目标】 1．描述线粒体适于有氧呼吸的结构。 2．说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。 3．比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质。 【学习活动】 活动一、描述线粒体适于有氧呼吸的结构 观察线粒体结构示意图，回答下列问题： (1)线粒体的功能：进行有氧呼吸的__________。 (2)写出图中各序号的结构名称。 (3)线粒体通过什么方式增大膜面积？其意义是什么？ (4)线粒体中与有氧呼吸有关的酶分布在________（填图中数字）。 活动二、说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化 阅读教材相应内容，结合下面的图解描述有氧呼吸的过程。图中数字表示生理过程，字母表示物质。 (1)写出上面的图解中数字及字母处相应的内容。 ①__________________；②___________________；③___________________。 a．__________；b．_______；c．______。 (2)发生在线粒体中的是有氧呼吸的第________阶段；释放能量最多的阶段是第_____阶段；CO2生成在第______阶段；[H]生成在第__________阶段；有O2参与的是第______阶段；H2O生成在第______阶段。 (3)有氧呼吸释放的能量去向？ (4)有氧呼吸概念：指细胞在_____的参与下，通过__________的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生______和水，释放______，生成大量______的过程。 (5)有氧呼吸化学反应式：________________________________________ (6)有氧呼吸产物H2O和CO2中的O分别来自于哪种反应物？ (7)有氧呼吸三个阶段所需的酶相同吗？这体现了酶的什么特性？ (8)葡萄糖为什么不能直接进入到线粒体内？ (9)依据有氧呼吸的流程，分析影响细胞呼吸的因素。 【反馈训练】 1.判断对错，若错误请说明理由 (1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　) (2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　) (3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　) (4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　) (5)有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。( ) (6)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( ) 活动三、比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 根据下面的无氧呼吸过程图解，思考并回答下面的问题。 (1)写出无氧呼吸两种类型的反应式。 (2)无氧呼吸概念：没有____参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量的过程，就是无氧呼吸。 (3)进行无氧呼吸的场所是______________。 (4)不同生物无氧呼吸的产物不同，原因是什么？ (5)无氧呼吸两个阶段中是否都有能量的释放和ATP的合成？ (6)无氧呼吸释放的能量去向？ (7)无氧呼吸和有氧呼吸的过程有什么相同之处？ (8)从产物分析，为什么无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸少？ (9)细胞呼吸的实质是什么？ 请比较有氧呼吸和无氧呼吸，并完善下表 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 场所 分解程度 葡萄糖被       分解 葡萄糖         分解 产物 能量释放 相同点 反应条件 本质 氧化分解     ，释放    ，成    供生命活动所需。 过程 意义 为生物体的各项生命活动提供     。 【反馈训练】 1.判断对错，若错误请说明理由 (1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　) (2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　) (3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　) (4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　) 2.如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是 A.过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞质基质 B.物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄 C.图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤ D.人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶 3.如图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(均以葡萄糖为呼吸底物)。下列相关叙述不正确的是 A.图中氧浓度为a时只有无氧呼吸 B.图中氧浓度为b时，若CO2释放量为8mol和O2吸收量为4mol，则此时无氧呼吸消耗的有机物多 C.a、b、c、d四个浓度中，b是适合储藏苹果的氧浓度 D.图中氧浓度为d时只进行了有氧呼吸 【归纳总结】 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$第5章 第1节　降低化学反应活化能的酶 第2课时　酶的特性 细胞的能量供应和利用 1.通过分析讨论酶的特性，理解生命观念。 2.通过探究“影响酶活性的条件”，培养科学探究能力。 3.通过分析酶在生产、生活中的应用实例，主动关注科学、技术和社会发展。 活动一、通过实验，分析酶的高效性 回顾：比较过氧化氢在不同条件下的反应 1 2 3 4 常温 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 (1)第1、4组对照可以说明酶具有高效性吗？ (2)哪两组实验对照可以说明酶具有高效性？ (3)酶具有高效性的原因？ (4)酶具有高效性的意义？ 不能 第3、4组 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著 可使细胞内的各种反应在常温下快速进行 2.酶高效性的 模型：下图表示FeCl3催化H2O2分解的曲线图，请在图上画出过氧化氢酶催化的曲线图。 数学 酶具有催化剂的特点： ①反应前后性质、数量不变； ②能改变反应速率→降低化学反应活化能； ③催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ④酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。（即产物的总量不变） 时间 O2产生量 FeCl3 过氧化氢酶 时间 O2产生量 FeCl3 还原糖 淀粉 蛋白质 脂肪 使用试剂 颜色反应 材料 斐林试剂 碘液 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ 蓝色 橘黄色 紫色 砖红色沉淀 苹果或梨 马铃薯 豆浆、牛奶或蛋清稀释液 花生种子 糖类、脂肪、蛋白质的鉴定 还原糖有哪些？ 单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖）、麦芽糖、乳糖。 活动二、设计实验，探究酶的专一性 原理： 材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、斐林试剂、碘液、水浴锅等 1.依据实验试剂设计实验方案探究酶的专一性？ 方案一 方案二 酶相同，底物（反应物）不同 底物相同，酶不同 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉+水 酶 麦芽糖和葡萄糖 蔗糖+水 酶 果糖和葡萄糖 非还原性糖 还原性糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀 活动二：设计实验，探究酶的专一性 2.实验设计： 步骤 操作 1号试管 2号试管 1 加入淀粉溶液 2mL — 2 加入蔗糖溶液 — 2mL 3 加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min 4 加入斐林试剂，振荡，约60℃水浴加热2min 实验现象 有砖红色沉淀   无砖红色沉淀 (1) 该实验的自变量是什么？因变量是什么？ 自变量是底物的种类。 因变量为底物是否被淀粉酶水解。（指标：是否有砖红色沉淀。） (2) 该实验能否用碘液检测？为什么？ 不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解 都不会使碘液变色。 (3) 该实验可以得出什么结论？ 结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。 （每一种酶只能催化一种或一类化学反应。） (4) 酶的专一性对细胞代谢有什么意义？ 可以保证细胞代谢有条不紊地进行。 有关蛋白质特性结合的实例： 酶和底物、 载体蛋白和其运输的物质 信息分子和受体 3.酶专一性的 模型，图中字母中，表示酶的物质是 ，表示酶促反应底物的是 ，表示产物的是 。 物理 a b e、f 盐析、水解和变性对蛋白质的结构影响 盐析 蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出，降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。 变性 肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸 水解 肽键不变，空间结构改变，功能丧失。 变性因素： 化学因素 物理因素 不破坏蛋白质结构 （生物活性丧失，不可逆） （如强酸、强碱、重金属离子、酒精） （如加热、剧烈振荡、超声波、射线等） 温度和PH会影响酶的功能 活动三、分析温度和酸碱度对酶活性的影响 1.酶活性： 酶 的能力称为酶活性，可用在一定条件下酶所催化某一 化学反应的 表示。 2.酶的作用条件较温和 催化特定化学反应 速率 教材P82 2.酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在比较 的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别得到了酶活性受温度和pH影响的示意图。 (1)酶活性受温度影响示意图(如图) 在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的 。在一定温度范围内，酶促反应速率随温度 的升高而 ；但当温度升高到一定限度时，酶促反 应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而 。 温和 最适温度 加快 下降 温度对酶活性的影响 温度（t/℃） 0 最适温度 高温失活 空间结构被破坏 空间结构 不被破坏 低温抑制活性 A B c (1)温度对酶促反应速率的影响 酶制剂适合在低温下储存 动物体内的酶最适温度在35~40℃； 植物体内的酶最适温度在40~50℃； 细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。 酶促反应速率（mmol.s-1） 酶促反应速率 0 37 100 5 60 0.8 不同生物体内酶的最适PH不同。 动物体内最适PH为6.5-8.0 例外：胃蛋白酶最适PH为1.5 植物体内最适PH为4.5-6.5 最适PH 失活 空间结构 被破坏 失活 空间结构 被破坏 0 A’ B’ C’ V PH (2)酶活性受pH影响示意图(如图) 在一定条件下，酶活性最大时的pH称为该酶的 。pH偏高或偏低，酶促反应速率都会 。 最适pH 下降 Y 值 6 8 10 0 10 0 (3)过酸、过碱或温度过高，会使酶的 ，使酶永久失活，在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的 ，在适宜的温度下酶的活性会 ，因此，酶制剂适宜在________下保存。 空间结构遭到破坏 空间结构稳定 升高 低温 (1)二肽酶能催化多种二肽水解，不能说明酶具有专一性 ( ) 提示 酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应， 二肽酶能催化多种二肽水解，能说明酶具有专一性。 (2)酶制剂适宜在低温、pH呈酸性的条件下保存。 ( ) 提示 不同酶的最适pH是不一样的。酶制剂应在低温、最适pH下保存。 (3)不同酶的最适温度可能相同。 ( ) (4)酶的活性不可以用酶催化化学反应速率表示。 ( ) 提示 酶催化化学反应速率能体现酶的活性。 × √ × 【反馈训练1】 1.判断对错，若错误请说明理由 × (5)低温只是抑制酶的活性,不会破坏酶的空间结构,温度升高后酶可恢复活性。 ( ) (6)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( ) (7)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( ) 提示 绝大多数酶的化学本质是蛋白质，可被蛋白酶水解。 (8)探究影响酶活性的条件实验中，至少要设置三组实验(　　) (9)酶促反应速率既可以用反应物的消耗速率表示，也可以用产物的生成速率表示(　　) 【反馈训练1】 1.判断对错，若错误请说明理由 √ √ √ √ √ 3.探究温度对酶活性的影响的实验 序号 项目 1 1* 2 2* 3 3* 1 加入可溶性淀粉溶液保温5 min 2mL － 2mL － 2mL － 2 加入淀粉酶溶液保温5 min － 1mL － 1mL － 1mL 3 温度条件(℃) 0 60 100 4 相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度 3mL混合液 3mL混合液 3mL混合液 5 碘液检验 变蓝 不变蓝 变蓝 6 结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性 (1)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？ 提示　为了保证反应在所设置的温度下进行。 (2)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中，能否用斐林试剂来检测？ 提示　不能，斐林试剂检测还原糖时水浴加热，会对实验结果造成影响。 (3) 如将淀粉酶溶液温度从100 ℃降低到37 ℃，淀粉酶的活性将如何变化？为什么？ 提示 不变。因为高温淀粉酶已永久失活且不能恢复。 (4)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？ 提示　不能，温度会直接影响过氧化氢的分解。 4.探究pH对酶活性影响的实验 序号 项目 试管1 试管2 试管3 1 加入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1 mL 2 不同pH的处理 加入物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸溶液1mL 加入蒸馏水1mL 加入物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液1mL 3 加入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL 4 用带火星的卫生香进行检验 5 预期实验现象 无反应 迅速复燃 无反应 6 结论 pH能影响酶活性 (1)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入过氧化氢溶液，然后再调节pH？为什么？ 提示　不能。反应没有在所设置的PH下进行。 (2)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？ 提示　不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。 与酶相关实验的3个易误点分析 (1)验证酶专一性实验的检测试剂 底物为淀粉和蔗糖时，检测试剂应为斐林试剂，不能用碘液。 因为碘液不能检测蔗糖是否水解。 (2)探究温度对酶活性实验的底物和检测试剂 ①底物：不能用过氧化氢。因为过氧化氢受热会分解。 ②检测试剂：底物为淀粉时，检测试剂应为碘液，能用斐林试剂。 斐林试剂虽然需要加热，但不会影响自变量，因为斐林 试剂会使酶活性迅速丧失。 (3)探究PH对酶活性实验的底物和检测试剂 底物：不能用淀粉，因为淀粉在酸性条件下会分解。 【反馈训练2】据表分析，下列相关叙述错误的是（    ） 组别 ① ② ③ 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 质量分数为2%的淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 反应温度 9℃ 60℃ 100℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 A.本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响 B.淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量 C.可溶性淀粉溶液和淀粉酶溶液需分别在所需温度下保温后再混合 D.①③组结果为均出现蓝色，说明①③组淀粉酶均失活 D 多酶片是一种常用助消化药,依据“药物先进入胃，然后才进入小肠”将多酶片设计成双层糖衣片(如图）。 （1）嚼服或捣烂后服用都会降低药效，嚼服还可能导致口腔溃疡，为什么？ （2）胰酶为什么用肠溶衣包裹？ （3）可以用热水冲服吗？为什么？ 高温使酶失活 防止胃酸使胰酶失活 防止胃蛋白酶在中性环境中失活，防止胃酸使胰酶失活和胃蛋白酶水解胰酶。 释放出胰蛋白酶，水解口腔细胞膜上的蛋白质，从而破坏口腔细胞。 (2)底物浓度: 酶浓度和酶活性 5.影响酶促反应的因素: (1)酶浓度: 正比 说明: ①在底物充足,其他条件适宜的情况下,反应速率与酶浓度成______。 ②底物浓度和酶浓度都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的,但并不影响酶活性。 说明: 在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而______，但当反应物达到一定浓度后，受________________的限制，酶促反应速率不再增加。 加快 (3)反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 在其他条件适宜的情况下酶量增加，酶促反应的反应物饱和时对应曲线上的a点应向______移动。 右上 (对应b点位置) (4)温度和PH对酶活性的综合影响 温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的； 反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响 酶促反应速率的，并不影响酶的活性。 反应溶液pH(或温度)的变化________(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度(PH)。 不影响 【反馈训练3】如图所示，曲线b表示最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是 A.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示 B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示 C.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素 D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变 √ 酶的应用 溶菌酶溶解细菌的细胞壁 含酶牙膏 多酶片 胰蛋白酶 加酶洗衣粉 果胶酶 科学·技术·社会：酶为生活添姿彩 29 谢谢观看 Thank you for watching $$