j.Co M
高考生物第一輪總復(fù)習(xí)講座之十八
【內(nèi)容】
生物的新陳代謝(第一部分)
酶、ATP與植物的光合作用、水分代謝、礦質(zhì)代謝

【重點與難點】
1、酶的特性與作用。
2、ATP在生物體內(nèi)能量代謝中的作用。
3、滲透裝置與滲透作用，綠色植物的滲透吸水與蒸騰作用。
4、植物的必需礦質(zhì)元素、植物對礦質(zhì)元素的吸收方式與利用
5、光合作用的物質(zhì)代謝與能量代謝過程及其原理。

【延伸與拓展】
新陳代謝是生物最基本的特征，也是生物一切生命活動的基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容在教材中占有重要的位置，并且能與生產(chǎn)、生活實踐廣泛聯(lián)系。因此，它在各類考試中也會占有相當(dāng)大的比例。
1、酶的特性，教材安排了酶催化作用的探索實驗，這些實驗除了說明酶的專一性、高效性、反應(yīng)條件受溫度與酸堿度影響外，更重要的是在介紹生物實驗的一般方法(設(shè)立對照實驗、解決單因子等)。新陳代謝是通過細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)來完成的，每一過程都有酶參與，在習(xí)題中與到溫度、酸堿度等影響問題，應(yīng)立即考慮到酶的活性受到了影響。習(xí)題中涉及到實驗時，應(yīng)考慮設(shè)立對照、解決單因子。
2、ATP是生物體進行生命活動的直接能源，而糖類、脂肪、蛋白質(zhì)也是能源物質(zhì)，但是它們具有層次上的區(qū)別，如同日常生命中的煤、石油、天然氣通常要在發(fā)電廠里轉(zhuǎn)化成電，才能使機器運轉(zhuǎn)，生物體內(nèi)的糖類等能源物質(zhì)氧化分解釋放的能量需轉(zhuǎn)移到ATP中才能供生命活動利用。
ATP與ADP能相互轉(zhuǎn)化，由于這種分子特殊結(jié)構(gòu)與分子間轉(zhuǎn)化，在能量代謝中十分重要，即能及時供給能量，又能及時捕獲能量，使生物體能經(jīng)濟有效地利用能量。ATP與ADP是可以相互轉(zhuǎn)變的，而能量是不可逆，反應(yīng)式中的能量的含義是不同的：
酶 用于生命活動
ATP ADP＋Pi＋能量
來自呼吸作用、光合作用

3、 一個成熟的植物細胞放置在外界溶液內(nèi)就構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)，這個系統(tǒng)以原生質(zhì)層(充當(dāng)滲透系統(tǒng)中的半透膜)為界分成兩個區(qū)域，即細胞液與外界溶液，這兩個區(qū)域內(nèi)的濃度大小，決定了水分移動方向，當(dāng)外界溶液濃度大于細胞液時，細胞液內(nèi)的水分外滲，細胞失水而縮小，由于細胞壁和原生質(zhì)層的伸縮性有大小，結(jié)果導(dǎo)致細胞質(zhì)壁分離(原生質(zhì)層與細胞壁的分離)。反之則細胞吸水。
根吸收的水分除少量留在體內(nèi)利用外，絕大多數(shù)通過蒸騰散失，蒸騰作用是植物吸水與運輸?shù)膭恿Γ�是礦質(zhì)營養(yǎng)運輸?shù)膭恿�，還能降低溫度。
4、植物必需的元素有十六種，可以分為以下三檔：
大量元素 微量元素

C H O N P K S Ca Mg Fe Mn B Zn Ca Mo Cl

必需礦質(zhì)元素
根對礦質(zhì)離子的吸收過程是一個主動運輸?shù)倪^程，與呼吸作用密切相關(guān)，所以通過各種方法提高根細胞的呼吸作用，有利于根對礦質(zhì)離子的吸收，從而提高肥效。
吸收到植物體的礦質(zhì)元素，可參與各種基本結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)代謝，如N是構(gòu)成蛋白質(zhì)的必需元素，P是核酸、ATP的必需元素，Mg是葉綠素的必需元素，K可充當(dāng)活化劑，調(diào)節(jié)代謝。植物吸收的礦質(zhì)離子中大都是可以在體內(nèi)移動，能再利用的，如K、N、P、Mg等，有些元素不能再利用，如Ca、Fe。
4、綠色植物的光合作用這部分內(nèi)容是本章與本教材的重點。植物葉肉細胞中的葉綠體是光合作用的場所，它的基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜上分布著葉綠素和類胡蘿卜素兩類色素，是光反應(yīng)的場所，這些色素能利用可見光，特別是對紅光與藍紫光的利用率很高。葉綠體的基質(zhì)是暗反應(yīng)的場所，其中有許多種酶，這些酶用來催化光合過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)。
光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝與能量代謝，因此，在學(xué)習(xí)光合作用時，應(yīng)著重弄清楚這一復(fù)雜過程中的物質(zhì)與能量的變化。

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段

場所基粒(片層結(jié)構(gòu)薄膜)基質(zhì)

條件光能多種酶

物質(zhì)代謝 水在光下被分解
ADP + Pi →ATP
NADP+e+Pi+H+→NADPHCO2固定與還原成(CH2O)
CO2→C3→(CH2O)
能量代謝光能→電能→活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能


由此可見，光合作用實質(zhì)上是把無機物(H2O、CO2)合成有機物，同時把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存在有機物中。
應(yīng)該說明，光合作用雖然可分為光反應(yīng)與暗反應(yīng)兩個階段，但是整個過程是連續(xù)的，這兩個階段是相互促進，又是相互制約的。這是分析外界條件變化對光合速度影響的鑰匙，影響光合速度的因素主要有：
①光照強度，直接影響光反應(yīng)的速度,光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH與ATP的數(shù)量多少會影響暗反應(yīng)的速度，這是最主要的因素。
②溫度，影響光合作用過程特別是暗反應(yīng)酶的催化效率,從而影響光合速度。
③ CO2濃度，CO2是暗反應(yīng)的原料，CO2濃度高低直接影響暗反應(yīng)的速度。
④ 礦質(zhì)元素，例如Mg是葉綠素的組成分，N是光合酶的組成分，P是ATP分子的組成分。
⑤ 水分，水分是光合作用原料之一，缺少時可是光合速率下降。
⑥ 日變化，光合速率在一天中有變化，一般與太陽輻射進程相符合，但也有例外，如炎熱夏天，中午前后光合速率下降（氣孔關(guān)閉，CO2供給不足）。

【例題精講】
例1．寫出三種與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素的元素符號及它們在光合作用中的作用。
元素：________，作用____________。
元素：________，作用____________。
元素：________，作用____________。
(2000年高考理科綜合能力測試題，本題9分)
[解析]本題較靈活，以高等教育中相關(guān)的專業(yè)知識為依據(jù)，來測試學(xué)生對光合作用與礦質(zhì)元素知識的綜合運用能力。雖然教材對這個問題沒有明確答案，但是憑學(xué)生所學(xué)知識是可以回答出來，這是高考名題的思維方式。回答本題的關(guān)鍵一是要求答出礦質(zhì)元素，而不是必需元素,不可回答C、H、O；二是要考慮到光合作用過程中必不可少的物質(zhì)所含的礦質(zhì)元素,如葉綠素含有Mg，ATP含有P，葉綠素與各種酶含有N。
答案為：Mg葉綠素的成分；P形成ATP需要磷；N葉綠素和各種酶的成分(只答各種酶的成分，不扣分)
應(yīng)該指出，這是一題開放性題目，因為與光合作用有關(guān)的礦?元素很多，為了與高等教材不發(fā)生沖突，對本題的標(biāo)準答案又作了補充，與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素還有：Mn、K、Fe、S、Cu、Cl，如果答上可參照參考答案的分值賦分。

例2．(1)核糖是一種五碳糖，它的衍生物腺苷也可與磷酸成酯，如三磷酸腺苷，后者的分子簡式為___________。
(2) 三磷酸腺苷釋放能量的表示式是______________________。
(2000年全國高考理科綜合能力測試題)
[解析]本題似與化學(xué)知識滲透，但問題較為簡單，是高考中也常常出現(xiàn)的題目，書寫千萬要規(guī)范，避免不必要的失分。正確書寫是：Ａ－Ｐ～Ｐ～Ｐ
ATP ==== ADP＋Pi(磷酸)＋能量

【同步練習(xí)】
１．下列有關(guān)酶的敘述中，錯誤的是
A、酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機物
B、每一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)
C、酶能催化化學(xué)反應(yīng)的進行，但本身不發(fā)生變化
D、酶只能在生物體內(nèi)發(fā)揮催化作用
2、在10℃(x)、40℃(y)、80℃(z)條件下，淀粉酶的活性大小是
A. x＞y＞z B. z＞y＞x
C. y＞x＞z D. y＞z＞x
3、在淀粉酶催化淀粉的實驗中,將淀粉酶稀釋2倍與稀釋20倍，實驗效果基本相同，這表明酶具有
A.專一性 B.多樣性 C.高效性 D.穩(wěn)定性
4、將1毫升唾液與倒入裝有10毫升漿糊的試管內(nèi),置于25℃的溫水中水浴，為了提高反應(yīng)速度可采取一些方法。下列各方法中能提高反應(yīng)速度的是
A. 把實驗溫度提高到70℃ B. 在試管內(nèi)再加入１毫升唾液
C. 在試管內(nèi)加入１毫升鹽酸 D. 在試管內(nèi)加入１毫升蒸餾水
5、下列哪一過程不產(chǎn)生ATP
A. 光反應(yīng) B. 暗反應(yīng) C. 有氧呼吸 D. 無氧呼吸
6、對ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變反應(yīng)式理解，錯誤的是
A. 這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在生物細胞內(nèi) B. 反應(yīng)過程有酶參與
C. ATP的水解過程產(chǎn)生大量能量 D. 反應(yīng)式中的能量也是可逆的
7、為了研究溫度對酶活性的影響，可做下列實驗：
試 管
１ ２ ３
注入新鮮的唾液 1ml 1ml 1ml
注入漿糊 2ml 2ml 2ml
反應(yīng)溫度 0℃ 37℃ 100℃
參照上述實驗，設(shè)計一個pH對酶活性影響的實驗，實驗材料有新鮮唾液、漿糊、鹽酸、氫氧化鈉、清水、試管、碘液，并預(yù)測實驗結(jié)果。
8、回答ATP和ADP相互轉(zhuǎn)變的有關(guān)問題：
(1) 寫出ATP和ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式____________________。
(2) ATP水解成ADP過程產(chǎn)生的能量可供__________________。
(3)對于動物和人來說，細胞內(nèi)____________是產(chǎn)生ATP的重要場所，需要__________。對于綠色植物來說，葉肉細胞內(nèi)的________也能產(chǎn)生ATP，需要__________。
9、生長在鹽堿地上的植物能強烈地從土壤中吸收水分，這是因為
A.根細胞吸脹作用大 B.根細胞液濃度大
C.根細胞呼吸旺盛 D.蒸騰作用強
10. 植物根毛區(qū)表皮細胞（甲）的水分能向皮層細胞（乙）轉(zhuǎn)移，這是因為
A.細胞液濃度甲比乙大 B.細胞液濃度甲比乙小
C.細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)水分甲比乙大 D.細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)水分甲比乙小
11. 植物吸收水分與水分運輸?shù)膭恿Ψ謩e是
A.滲透作用和蒸騰作用 B.滲透作用和蒸騰作用
C. 都是滲透作用 D. 都是蒸騰作用
12. 在含有多種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)番茄吸收鈣多，吸收硅少，這是因為 A.根細胞膜上運輸鈣的載體多 B.培養(yǎng)液中鈣含量多
C.鈣的吸收不需耗能 D.根細胞膜對硅的滲透性差
13. 當(dāng)植物缺乏Ca、Fe元素時，可能出現(xiàn)的情況是
A.幼葉受害 B.老葉受害
C.幼葉與老葉同時受害 D.幼葉與老葉都不受害
14. 測定植物光反應(yīng)是否完成，最好的方法是
A. O2釋放 B. CO2被消耗 C. ATP形成 D. 葡萄糖生成
15. 大棚蔬菜選用的大棚的材料顏色最好是
A.紅色透明 B.藍紫色透明 C.綠色透明 D.無色透明
16. 除了下列哪一種方法外，其余都可以用來測定植物光合速度 ？
A.測定含水量 B.測定O2發(fā)生量
C.測定CO2消耗量 D.測定干物質(zhì)積累量
17. 植物萎蔫時的吸水速率(X)、運輸速率(Y)、蒸騰速率(Z)的大小是
A. X＞Y＞Z B. Z＞Y＞X C. X＞Z＞Y D. Y＞X＞Z
18.植物細胞質(zhì)壁分離的實驗不能解釋下列哪一種現(xiàn)象？
A.判斷細胞死活 B.原生質(zhì)層是一種半透膜
C.測定細胞液濃度 D.滲透吸水是植物吸水的主要方式
19.將一株帶有枝葉的植物的根切除，在陽光下，植物也能吸水。這種吸水的動力來自
A.吸脹作用 B.滲透作用 C.蒸騰作用 D.呼吸作用
20.長時間的水淹，農(nóng)作物會爛死，主要原因是
A. CO2中毒 B. 酒精中毒 C. 乳酸中毒 D. 能量供給不足
21.下表為無土栽培時所用的一種培養(yǎng)液的配方，試根據(jù)表中內(nèi)容，回答下列各問題：
每1000ml蒸餾水中加入：
成分 KH2PO4 KNO3 Ca(NO3)2 MgSO4
含量 0.2g 1g 1g 0.4g
再加入極少量的H3BO3，MnCl2，ZnSO4，CaSO4，H2MoO4
(1) 該培養(yǎng)液所含的必需元素是否齊全？________。如不全，還因加入哪需元素？________。
(2)該培養(yǎng)液中所含的_______元素不是礦質(zhì)元素；_______屬于不能被植物再度利用的大量元素。
(3) 該培養(yǎng)液中的元素是以________形式被植物細胞吸收的，這種吸收方式包括__________和__________兩個過程。
(4)該培養(yǎng)液的濃度是不會高于植物根毛細胞的________濃度。如果培養(yǎng)液的濃度過高，植物則不能生長，甚至死亡。說明這種結(jié)果的原因：__________________________。



【練習(xí)答案】
1. D
2. C
3. C
4. B
5. B
6. D
7. 略
8. ⑴　ATP ADP＋Pi（磷酸）＋能量　　　

⑵　生命活動利用　�、恰【�粒體 　氧氣 　葉綠體　 光能
9. B
10. B
11.D
12.A
13. A
14. A
15. D 16. A 17. B 18. D 19. C 20. B
21. ⑴　不全　　Fe、Cu　 　
⑵　H、O　　Ca
⑶　離子　　交換吸附　　主動運輸
⑷　細胞液　　細胞水分大量外滲而死亡


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