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山东省泰安第一中学人教版高中生物必修一导学案：第五章 细胞的能量供应和利用无答案
第五章 细胞的能量供应和利用
【重点、难点提示】
1.说明酶在代谢中的作用。
2.ATP在能量代谢中的作用。
3.说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。
4.说明光合作用及对它的认识过程。
5.探究影响酶活性的因素。
6.叶绿体色素的提取和分离。
7.探究酵母菌的呼吸方式。
【基础知识回顾】
第一节 降低反应活化能的酶
1、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢即细胞中每时每刻都进行的 。在化学反应中分子都要由常态变为容易发生化学反应的 ，此过程所需能量称为 。因受生物体内环境所限，不可能采取加热加压的方式提供活化能，所以酶的作用就变得尤为重要，因为酶可以 化学反应所需活化能，同无机催化剂相比，酶的催化效率更 。也正因为这，细胞代谢才能在 下快速进行。
2、酶的本质
关于酶本质的探索历经两个多世纪，先后有 、 、 、
、 和 多位科学家进行研究，最终证明大多数酶是 ，少量 也有催化功能。其中， 证明 是蛋白质，获诺贝尔化学奖。
3、酶的定义：
。
4、酶的特性：
①酶的催化效率大约是无机催化剂的 倍，证明酶有 。
②一种酶只能催化一种或一类化学反应，证明酶有 。
③酶的催化需要 的条件，如 、 。过酸过碱可使酶 ，低温使酶活性 ，高温使酶 。
5、实验：①比较过氧化氢酶与氯化铁溶液的催化效率：取四支试管，编号后分别加入等量的过氧化氢溶液后做不同处理，请画出示意图：

②影响酶活性的条件：a.酸碱度影响酶活性实验中，应取三支试管，编号后先加入等量
，后分别加入 、 、 ；再分别加入等量 ，观察分析实验现象。b.温度影响酶活性实验中，取三支试管，编号后先分别加入等量 ，后置于 、 、 ，一段时间后再各加等量 ，保温一段时间后用 检测。
6、影响酶活性的因素除了温度和酸碱度外，还有酶浓度和底物浓度。
a.酶浓度：在有足够底物而不受其它因素影响的情况下，酶促反应速度与酶浓度成正比。
b.底物浓度：其它条件恒定，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度近乎成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶全部与底物结合，反应速率达到最大，此时，即使再增加底物也不能使反应速率再增加。：
二、细胞的能量通货—ATP
1、ATP结构：ATP是 的英文名称缩写。其结构简式为： ，其中A代表 ，由 和 组成，P代表 T代表 ，~代表 ，其中储存有大量的 。ATP水解指 的水解，每mol~水解放出 的能量。观察课本88页ATP结构式，如果ATP去掉两个磷酸，则是核苷酸中的哪一种？
2、ATP与ADP的相互转化：
写出转化方程式：
在转化过程中，合成ATP所需能量：动物、人、真菌和大多数细菌中能量来自于：
；绿色植物中的能量来自于： 。
ATP与ADP的转化反应可不可逆？为什么？
①
②
③
3、ATP的利用：ATP是细胞生命活动的 能源物质。细胞内的吸能反应一般与ATP的 相联系，放能反应一般与ATP的 相联系。
相关链接：请填写下列与能量有关的物质：
生物体内的能源物质： 、 、 。
植物细胞中的储能物质： ，动物细胞中的储能物质： 。
生物体进行生命活动的主要能源物质 。
三、ATP的主要来源---细胞呼吸
1、细胞呼吸的概念：

。
2、细胞呼吸的方式：
①有氧呼吸：
a.场所： b.酶分布在: 。
c.有氧呼吸各阶段内容

场所
反应物
产物
能量
第一阶段

第二阶段

第三阶段

d. 线粒体有 层膜， 膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成 ，它使内膜的表面积大大 。内膜内有液态的 。
e.总反应方程式：
。
f.在细胞内，1摩尔葡萄糖彻底氧化分解共释放 KJ 能量，其中 KJ 储存于ATP中，即 摩尔ATP，其余 以热能散失。
g.画出有氧呼吸过程图解

②无氧呼吸
a.场所： b.过程：第一阶段 ，
第二阶段 。
c.反应式：

d.产生乳酸的生物有： 。
产生酒精和二氧化碳的生物有： 。
e.发酵是指 。
可分为 和 。如酵母菌可进行 ，乳酸菌可进行 。
f.无氧呼吸不能将葡萄糖彻底氧化分解，产生乳酸时只放出 KJ的能量，其中
储存于 摩尔ATP中，其余都储存于 或 中。在动物体内，乳酸可以通过血液循环运送到肝脏，在其中转化为丙酮酸或葡萄糖或肝糖原，可被再度利用，少量乳酸也可随尿排出。
3、有氧呼吸与无氧呼吸比较

有氧呼吸
无氧呼吸
场所

条件

产物

分解程度

能量释放多少

生成ATP

联系

4、影响细胞呼吸的外界因素及与生产生活的关系
①温度：在一定范围内，细胞呼吸速率随温度的升高而明显 ，但超过一定限度后，细胞呼吸反而会 ，这主要与 的活性有关。
②氧气浓度：
观察无氧呼吸曲线可知，在氧气浓度为0时，植物进行 呼吸，释放出 ；随着氧气浓度的增加，无氧呼吸强度逐渐 ，有氧呼吸强度逐渐 。
四、能量之源——光与光合作用
1、绿叶中色素的提取和分离
a.提取原理：色素能溶解在有机溶剂 中。
b.分离原理：根据不用的色素在层析液中的 不同，溶解度高的扩散 ，反之，则 。
c.步骤：① 加入二氧化硅作用是： 加入碳酸钙的作用是 。②
③ ④ 分离时应注意 。
⑤
d.请画出滤纸条色带的分布及宽窄情况

2、写出色素对光的吸收情况：
叶片呈绿色的原因： 。
3、叶绿体的结构： 层膜，内部有 和 ，基粒由一个个
构成，与光合作用有关的色素分布于 ，酶分布于
4、光合作用过程
①光反应阶段
光反应阶段的化学反应是在 上进行的。叶绿体中 吸收的 ，有两方面用途： 一是将水分解成 和 ， 直接以分子的形式释放出去， 则被传递到 中，作为活泼的 ，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在 催化下，促成 与 发生化学反应，形成 。这样光能转变为贮存在 中化学能。
②暗反应阶段
暗反应阶段的化学反应是在 中进行的，绿叶通过 从外界吸收 ，首先与植物体内 结合，形成 ，该过程称为 。在有关酶的催化下，C3接受 释放的能量并且被 还原，一部分形成 ；另一部分形成 ，从而使暗反应阶段的化学反应持续进行下去。
③写出光合作用的反应式，并标出元素的来源和去向。

④画出光合作用过程图解

五、化能合成作用
定义：
举例： ，它能将土壤中的 氧化成 ，进而氧化成
并可以利用这两个化学反应放出的能量把 和 合成为 。
【拓展提高】
1、在光合作用的实验里，如果所用的水中有0.20﹪的水分子含18O，二氧化碳中有0.68﹪的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为（ ）
A、0.20 ﹪ B、0.44 ﹪ C、0.64﹪ D、0.88﹪
2、有甲、乙、丙、丁盆长势均匀的植物置于阳光下。甲添加品红色光照,乙添加绿色光照,丙隔品红色滤光片,丁隔绿色滤光片（如图）。经过一段时间后各盆植物长势最旺的和长
势最差的依次是下列哪一组 （ ）
A．甲和乙
B．乙和丙
C．甲和丁
D．丙和丁
3、甲、乙为研究豌豆种子萌发过程中温度变化示意图。

能正确表示上述实验结果的是： （ ）

4、植物花青素在碱性环境中显蓝色，中性环境中显紫色，酸性环境中显红色。牵牛花的花瓣在清晨是红色的，与此显色有关的细胞代谢反应式主要是： （ ）
A．ATPADP+Pi+能量 B．C6H12O6 2C3H6O3+能量
C．C6H12O6+6O2 +6H 2O 6CO2 +12H 2O+能量
D．6CO2 +12H 2O C6H12O6+6 O2 +6H 2O
5、右图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量变化分别相当于曲线中的 ( )
A．c→d段(X)，b→c段(Y)
B．d→e段(X)，d→e段(Y)
C．d→e段(Y)，c→d段(X)
D．c→d段(Y)，b→c段(X)
6、酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸，将其放在含有培养液的密闭锥形瓶中，测得CO2的释放量比O2的吸收量大1倍，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为：
A．1：6 B．1：3 C．1：2 D．1：1
7、离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是：
A．C3化合物增多、C5化合物减少 B．C3化合物增多、C5化合物增多
C．C3化合物减少、C5化合物增多 　　　　D．C3化合物减少、C5化合物减少
8、右图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。其中a为实验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是( )
A．确保植株与外界空气进一步隔绝
B．排除土壤中微生物代谢活动的干扰
C．防止NaOH溶液对植物根系的影响
D．避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉

9、下列曲线中能正确表示人体消化酶作用规律的是( )
A．I和III B．II 和III C．I和IV D．II和IV

10、生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是( )

11.如图是改变光照和CO2浓度后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线，请回答：
（1）曲线 a表示的化合物是 ，在无光照时，其量迅速下降的原因是：
① ;② 。
（2）曲线b表示的化合物是 ,在CO2浓度减低时其量迅速下降的原因是
① ② 。
（3）可见光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度,但前者主要影响光合作用
的 过程,后者主要影响 过程。
12、将一株植物置于密闭容器中用红外测量仪进行测量，测量时间为1小时。请回答：

充分光照下
黑暗下
（单位：mol）
15℃
25℃
15℃
25℃
CO2减少量
0.1
0.24
-
-
CO2增加量
-
-
0.06
0.12
（1）在25℃条件下，这株植物在充分光照下一小时制造的有机物若都为葡萄糖,则共制造葡萄糖________克，积累葡萄糖________克。
（2）如果一天有10小时充分光照，其余时间在黑暗下度过，且昼夜温度为25℃，假定积累的有机物都是葡萄糖，则一昼夜积累葡萄糖________克。
（3）如果光照时的温度为25℃，光照时间10小时，黑暗下温度为15℃，假定积累的有机物都是葡萄糖，则一昼夜积累葡萄糖________克。
13.科学家在研究光合作用时，做了一个实验，如下图所示。实验前，他向一个密闭容器的溶液中加进了ADP，磷酸盐，光合色素及有关的酶等（图A）。实验时，按图B的限制条件（光照、CO2等）进行，并不断测定有机物的生成率。随着时间的推移，绘出了曲线图（图B）。据此回答问题：

（1）曲线AB段平坦，是因为_____________________________________，这个阶段相
当于光合作用的___________阶段。
（2）写出AB段所发生的与光合作用能量代谢相应的反应式：___ _____________。
（3）曲线BC段的反应是在黑暗条件下进行的，简述出现BC段的原因
？
（4）曲线CD段迅速下降的原因是什么？______________________
（5）这位科学家设计的这个图A装置相当于植物体的哪种结构？_________________。
14、第29届奥运会将于2008年8月在我国北京举行。在上一届奥运会上，我国运动键儿勇夺32块金牌，在此我们也预祝运动员们能在这届奥运会上取得优异的成绩，为国争光。下面分别是一位运动员在一段时间内的血液中所含乳酸浓度（表1）和获胜的三位竞跑运动员所需的大约氧气量（表2）。
表1
时间（分）
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
血液中乳酸浓度（mg/cm2）

5

5

5

40

70

100

80

60

40

35

25

23

20
表2
赛事（米）
最高速度（km/h）
赛事中吸收的氧气量（升）
赛事中需要的氧气量（升）
100
37
0．5
10
1500
25
18
36
10000
21．5
132
150
（1）从表1来看，进行运动的时间段为 ；运动员血液中正常的乳酸浓度是 ；人体产生乳酸的场所是 。
（2）氧债是指赛事后需要吸入的额外氧气量，以补偿赛事中所缺乏的氧气。从表2来看，人体能累积的最大氧债是 升。
（3）当人体进行剧烈运动时，会产生大量的热量，这时散热的主要方式是蒸发散热。这时的血浆渗透压 ，抗利尿激素分泌 。
15、（8分）以下是某生物兴趣小组进行的光合作用实验。
利用打孔器对爬山虎和石榴的幼嫩叶片打孔，获取一批直径为0.8cm的叶圆片。设法使叶圆片内细胞间隙中的气体排出、叶圆片沉到蒸馏水中，置于黑暗中待用。取4支试管，按下表中“处理”的步骤操作，之后将4支试管同时置于60W的白炽灯下，各试管与白炽灯的距离均为20cm，观察叶圆片上浮的情况。实验结果见下表中的“结果”。
试 管
1号
2号
3号
4号
处
理
溶液（10mL）
蒸馏水
1%NaHCO3
蒸馏水
1%NaHCO3
植物种类
爬山虎
爬山虎
石榴
石榴
叶圆片数（均沉入水底）
4
4
4
4
结
果
第1片叶圆片上浮的时间
/
第78分钟
/
第100分钟
第4片叶圆片上浮的时间
/
第140分钟
/
第211分钟
实验结束时沉没水底的叶圆片数
4
0
4
0
请分析回答下列问题。
⑴试解释2号和4号试管中的叶圆片上浮的原因：
。
⑵试解释1号和3号试管中的叶圆片到实验结束时仍沉没水底的原因：
。
⑶为什么不同植物的叶圆片在相同条件下上浮所需的时间不同？有的同学认为是由于不同植物的叶圆片重量不同，有的同学认为是由于不同植物的光合作用速率不同，有的同学认为是由于不同植物的叶细胞间隙大小不同（细胞间隙越大积聚气体的速度越快）。同学们利用电子天平测量相同数量的爬山虎和石榴的叶圆片重量，发现两者等重。那么，应如何针对上述问题展开进一步的探究？如果你是小组成员，请你简要说明实验思路。
①
；
②
。
拓展：1-5 ACACB 6-10 BCBDA
11.C5 C3不能及时还原为C5 CO2仍与C5被固定为C3 C3 CO2无法被固定为C3 C3 仍被不断还原为C5 光反应 暗反应
12.10.8 7.2 21.6 46.8
13. （1）无CO2，不进行暗反应，所以不能生成C6H12O6 光反应
（2）ADP+Pi+光能ATP
（3）暗反应的进行与光无关，有CO2，又有AB产生的［H］和ATP，故有机物生成量较多
（4）［H］和ATP已用尽 （5）叶绿体
14．（1）10～25分钟 5（mg/cm2） 细胞质基质
（2）18升 （3）升高 增加
15．⑴在适宜条件下叶圆片进行光合作用，释放的O2多于有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使叶圆片浮力增大（2分）
⑵蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变（2分）
⑶①取相同重量、相同生长状况的爬山虎和石榴的新鲜叶片，置于密闭的透明玻璃容器中，在相同适宜光照、温度等条件下测定其各自的C O2吸收速率（或者O2的释放速率），并进行比较（或者其它合理答案，2分）
②取两种植物的叶片做成切片，在显微镜下观察其各自叶横切面，比较两者叶细胞间隙的大小（2分）

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