【知识清单】专题05 能量转换（期末知识清单）高一生物上学期人教版

专题05 能量转换 本章内容导览 1.思维导图 2.考点清单（3大考点） 3.素养提升清单（3个易错清单、4个妙招清单、1个术语规范清单） 【考点01】细胞的能量“货币”ATP★★☆☆☆ 一、基本概念与化学本质 1.全称：腺苷三磷酸 2.化学组成 腺苷：由腺嘌呤（含氮碱基）和核糖（五碳糖）组成。 磷酸基团：3 个相连的磷酸基团，相邻磷酸基团之间为高能磷酸键。 3.结构简式：A-P～P～P A：腺苷； P：磷酸基团； ～：一种特殊的化学键（断裂时释放大量能量）。 4. 特点：高能磷酸化合物，高能磷酸键不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键易断裂、易重新形成。 5. 元素组成：C H O N P 二、ATP 与 ADP 的相互转化 1.转化反应式 2.两个方向的区别 方向 酶的类型 能量来源 能量去向 场所 ATP→ADP（水解） 水解酶 特殊的化学键断裂 用于各项生命活动（如主动运输、肌肉收缩、物质合成等） 细胞各处 ADP→ATP（合成） 合成酶 动物：呼吸作用；植物：呼吸作用 + 光合作用 储存于特殊的化学键中 线粒体、叶绿体、细胞质基质 3.注意：该转化不是可逆反应，原因是酶不同、能量来源和去向不同、场所不完全相同。 三、ATP 的功能 1.直接能源物质：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。 2.能量 “通货”：细胞内的能量通过 ATP 在吸能反应和放能反应之间流通。 吸能反应（如蛋白质合成）：一般与 ATP 水解的反应相联系，由 ATP 水解提供能量。 放能反应（如呼吸作用）：一般与 ATP 合成的反应相联系，释放的能量储存在 ATP 中 【考点02】细胞呼吸★★★★☆ 一、基本概念 1.定义：细胞内进行的将糖类等有机物氧化分解，生成或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 2.实质：氧化分解有机物，释放能量，合成 ATP。 3.类型：根据是否需要O2分为有氧呼吸和无氧呼吸。 4.意义 为细胞生命活动提供直接能源（ATP）。 为体内其他化合物的合成提供原料（如丙酮酸可转化为氨基酸等）。 二、有氧呼吸 1.总反应式 2.过程（分三阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 第一阶段（糖酵解） 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H]、少量 ATP 少量 第二阶段（柠檬酸循环） 线粒体基质 丙酮酸、H2O CO2、[H]、少量 ATP 少量 第三阶段（电子传递链） 线粒体内膜 [H]、O2 H2O、大量 ATP 大量 3.特点：需要参与；有机物彻底氧化分解；释放能量多。 4.能量去向：1 mol 葡萄糖彻底氧化分解，共释放约 2870 kJ 能量，其中约 1161 kJ 储存在ATP中，其余以热能形式散失。 三、无氧呼吸 1.总反应式（两种类型） 植物、酵母菌等： 动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根等： 2.过程（分两阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 关键酶 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、少量 ATP 少量 与有氧呼吸第一阶段相同 第二阶段 细胞质基质 丙酮酸、 酒精、CO2 +或乳酸 四、综合比较有氧呼吸与无氧呼吸 1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解 2.对比分析有氧呼吸和无氧呼吸的异同 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相同点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的生命活动提供能量 3.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析 4.细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 (1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。 (2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH=1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3=1∶2。 (3)若无氧呼吸的产物为C2H5OH和CO2，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时，需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4。 (4)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量之比为无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。 五、细胞呼吸的影响因素及应用 影响因素及图示 原理 应用 温度 影响酶的活性 低温下储藏水果、蔬菜、粮食，减少有机物消耗；温室栽培中增大昼夜温差，增加有机物积累 O2浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用 稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止烂根死亡 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗 水 水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率 粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗；干种子萌发前进行浸泡处理 【考点03】光合作用★★★★★ 一、基本概念 1.定义：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把和转化成储存能量的有机物，并且释放出的过程。 2.实质 能量转化：光能→ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 物质转化：无机物（、）→有机物 3.场所：主要在叶绿体，叶绿体中的类囊体薄膜（光反应）和基质（暗反应）是光合作用的关键部位。 4.意义 为生物提供有机物、能量和氧气。 维持大气中和的平衡。 促进生物进化（如有氧呼吸生物的出现）。 2、 总反应式 3、 光合作用的两个阶段 阶段 光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环） 条件 光、色素、酶、水 酶、、ATP、（有无光均可进行） 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质变化 1. 水的光解： 2. NADPH的合成：NADP++H++e-→NADPH 3. ATP 的合成： 1. CO2的固定： 2. C3的还原： 能量变化 光能→ATP 中活跃的化学能 ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP和NADPH；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 四、影响光合作用的环境因素 (一)影响光合作用的环境因素分析 1.CO2浓度 原理 CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成 图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度,图2中A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B'点都表示CO2饱和点 应用 在农业生产上可以通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度,提高光合速率 2.温度 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大 B点:酶的最适温度,光合速率最大 BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50 ℃左右光合速率几乎为零 应用 温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,提高植物有机物的积累量 3.矿质元素 原理 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等 曲线模型及分析 在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高,植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降 应用 在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高光能利用率 五、探索光合作用原理的部分实验 科学家 实验过程或依据 实验结论 1937年英 植物学 家希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有水，没有二氧化碳），在光照下可以释放出氧气_ 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 1941年美 科学家鲁 宾和卡门 光合作用释放的O2全部来自H2O 1954年美 科学家 阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP，并发现这一过程总是与水的光解相伴随 光照下叶绿体中发生的水的光解过程伴随ATP的产生 20世纪 40年代 卡尔文 用14C标记CO2 探明了CO2中的碳在暗反应中转化成有机物的途径，即卡尔文循环 (二)两种环境条件下光合作用强度的变化分析 1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(如图) (1)a点:夜温降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。 (2)开始进行光合作用的点:b点;结束光合作用的点:m点。 (3)光合速率与呼吸速率相等的点:c点、h点;有机物积累量最大的点:h点。 (4)de段下降的原因是部分气孔关闭,CO2吸收减少;fh段下降的原因是光照强度减弱。 2.密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化(如图) (1)光合速率等于呼吸速率的点:C点、E点。 (2)图1中若N点低于虚线,则该植物一昼夜表现为生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中CO2含量减少,即总光合量大于总呼吸量,植物生长。 (3)图2中若N点低于虚线,则该植物一昼夜不能生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中O2含量减少,即总光合量小于总呼吸量,植物不能生长。 易错01.误以为长时间无光条件也可以进行暗反应 光合作用的光反应必须在光下进行，暗反应在有光、无光条件下均可进行，但需要光反应提供的 ATP和NADPH，因此长期黑暗下暗反应也会停止。 易错02.认为叶绿体是进行光合作用的唯一场所 叶绿体不是光合作用的唯一场所，如蓝细菌无叶绿体，但含有光合色素和酶，可进行光合作用。 易错03.以为ATP在体内含量很多 细胞内 ATP 含量很少，但转化速率很快，能满足细胞对能量的需求。 妙招01.生物体内的能源物质总结 ①能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 ②重要能源物质：糖类。 ③储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 ④直接能源物质：ATP。 ⑤最终能量来源：太阳能。 妙招02.掌握判断细胞呼吸方式的两大依据 妙招03.巧记光合作用关键点的移动规律 　　口诀一　“条件好,两边跑;条件不好,中间跑” 　　即环境条件有利于光合作用进行时,B、C两点分别向左、右移动;环境条件不利于光合作用的进行时,B、C两点分别向右、左移动,如下图所示。 　　口诀二　“利大弊小画三角” 　　“利”和“弊”指对植物的光合作用是有利还是有弊,“利”指使植物的光合作用强度变大,则图中△BCD的面积变大,即B点左移,C点右移,D点右上移。反之,三角形的面积变小,B点右移,C点左移,D点左下移。 注意:口诀法适用于判断同一种植物净光合作用曲线图中补偿点和饱和点的移动。 妙招04.“模型法”表示物质的含量变化 注：起始值C3高于C5，约是其2倍。 术语01.ATP的中文名称 错误表述：三磷酸腺苷。 规范表述：腺苷三磷酸。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $