高考生物第2轮专题复习专题2光合作用与呼吸作用第1课时.docx
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高考生物第2轮专题复习专题2光合作用与呼吸作用第1课时
专题二光合作用与呼吸作用(第1课时)
【考点扫描】
知识内容
考纲要求
(1)酶在代谢中的作用
(2)ATP在能量代谢中的作用
实验:
(3)探究影响酶活性的因素
B
B
C
【教学建议】
本专题内容是高考中的重点部分,考查的主要知识有酶的有关实验、光合作用与呼吸作用的过程、影响二者的因素分析及在生产实践上的应用等,是考查学生运用知识、提高解决实际问题能力的较好的知识点。
另外本专题有较多的实验和探究活动,尤其是要重视光合作用发现过程、酶的发现过程及特性等经典实验的复习,使学生懂得实验是探究生物科学的基本方法,从而培养学生实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新精神,培养学生观察能力和思维能力,进而提高设计实验的能力。
复习时,一是要善于列表比较,关注影响光合作用速率及呼吸作用速率的因素,这部分的知识是重中之重;二是要读懂各种表格、模式图、示意图、坐标图等所含信息,提炼其中所含生物学知识;三是重视实验分析与探究能力的培养,注意提高设计实验的能力并及时总结规律。
四是要注意光合作用与细胞呼吸的知识经常综合在一起考查,且灵活性大,能够用所学的知识解释和解决生活和生产中的一些简单问题。
预测2011年高考,本专题仍然要注重有关酶实验、影响光合作用速率的因素、光合作用和呼吸作用综合知识的运用,因此抓好双基、注重联系、强化实验、突出综合,就能够稳固提升成绩。
本专题的第1课时可安排复习酶与ATP相关考点知识的内容。
核心知识归纳整理:
1.酶的本质和生理作用的实验验证
实验目的
实验组
对照组
实验组衡量标准
自变量
因变量
无关变量
验证某种酶是蛋白质
待测酶液+双缩脲试剂
已知蛋白液+双缩脲试剂
是否出现紫色
待测酶液和已知蛋白液
是否出现紫色
验证酶具有催化作用
底物+相应酶液
底物+等量蒸馏水
底物是否被分解
相应酶液的有无
底物是否被分解
底物量、温度等
验证酶的专一性
底物+相应酶液
另一底物+相同酶液或同一底物+另一酶液
底物是否被分解
不同底物或不同酶液
底物是否被分解
酶的数量、温度等
探究酶的适宜温度
温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合
底物的分解速率或底物的剩余量
温度
酶的活性
底物和酶的量、溶液温度、反应时间等
探究酶的最适pH
pH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合
pH
设计与酶有关的实验时,实验设计的一般步骤为:
取材→分组编号→不同处理→平衡无关变量→现象观察→结果分析→得出结论。
特别提示:
影响酶作用的因素分析。
酶的催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。
研究某一因素对酶促反应速率的影响时,应在保持其他因素不变的情况下,单独改变研究的因素。
影响酶促反应的因素常有:
酶的浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。
其变化规律有以下特点:
(1)酶浓度对酶促反应的影响:
在底物充足,其他条件固定的情况下,反应系统中不含有影响酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应的速率与酶的浓度成正比。
(2)底物浓度对酶促反应的影响:
在底物浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而加快,反应速率与底物浓度近乎成正比;在底物浓度较高时,底物浓度增加,反应速率也随之加快,但不显著;当底物浓度很大,且达到一定限度时,反应速率就达到一个最大值,此时即使再增加底物浓度,反应速率几乎不再改变。
(3)pH对酶促反应的影响:
每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性,超过这个范围酶就失去活性。
在一定条件下,每一种酶在某一个pH时活力最大,这个pH称为这种酶的最适pH。
(4)温度对酶促反应的影响:
酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快;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下降。
在一定条件下,每一种酶在某一温度时活力最大,这个温度称为这种酶的最适温度。
2.不同种类的酶的具体应用
(1)酶的分布:
酶既可以在细胞内发挥作用,比如线粒体内的呼吸氧化酶和叶绿体中的光合作用酶等;也可以分泌到细胞外起作用,如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各种消化酶。
不仅如此,在体外适宜的条件下酶也具有催化作用,如可以把唾液淀粉酶加入到试管里,在适宜的条件下催化淀粉的水解反应。
(2)酶的分类:
分类(依据功能)
主要的酶
与DNA复制有关的酶
___解旋酶、DNA聚合酶
与DNA转录有关的酶
解旋酶、RNA聚合酶
与蛋白质翻译有关的酶
蛋白质合成酶
与逆转录有关的酶
反转录酶、DNA聚合酶
与基因工程有关的酶
限制性核酸内切酶、DNA连接酶
植物细胞工程有关的酶
纤维素酶、果胶酶
动物细胞工程有关的酶
胰蛋白酶
物质代谢酶
消化酶(存在于消化管内)、淀粉酶(存在于唾液、胰液)、麦芽糖酶(存在于胰液、小肠液)、脂肪酶(存在于胰液)、蛋白酶(存在于胃液、胰液)、肽酶(存在于肠液)
水解酶类:
脂肪酶、蛋白酶、肽酶、转氨酶
呼吸酶(有氧及无氧呼吸酶)
光合作用酶
ATP合成酶及ATP水解酶
(3)酶的合成过程:
①遵循中心法则,②蛋白质类酶的合成包括转录和翻译,原料是氨基酸;而RNA酶的合成过程只有转录,原料是核糖核苷酸。
(4)酶的分泌过程:
胞外酶合成之后要分泌到细胞外发挥催化作用,因此胞外酶的分泌过程也就是分泌蛋白的形成过程。
它的合成、加工和分泌过程,有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等的参与。
(5)酶与激素的区别与联系:
酶
激素
区 别
来源
所有活细胞
植物:
一定部位的活细胞产生
动物:
由内分泌腺细胞产生
本质
有机物大多数酶是蛋白质,少量的酶属于RNA
(1)蛋白质或多肽:
胰岛素、生长激素、胰高血糖素等;
(2)氨基酸的衍生物:
甲状腺激素、肾上腺素等;(3)固醇类:
性激素、孕激素等;(4)有机物:
生长素、乙烯等
生理
作用
催化功能
调节功能
作用范围与特点
在细胞内或在细胞外催化专一性的特定的化学反应的功能
通过体液运输,作用于相应的靶器官,具有作用部位的特异性,但一种激素可以有多种功能
作用
条件
受pH、温度等因素的影响
与神经系统密切联系
相同点
微量,作用大,属于高效能物质
联系
激素对新陈代谢具有调节作用,离不开酶的催化;激素可以激活酶的活性;酶和激素的合成与分泌在一定程度上相互影响
3.与酶有关的曲线分析
内容
曲线
分析
右图是表示酶的高效性的曲线
与无机催化剂相比,酶的催化效率更高
酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点
右图是表示酶专一性(特异性)的曲线
在A反应物中加入酶A,反应速度较未加酶时明显加快,说明酶A能够催化该反应。
在A反应物中加入酶B,反应速度与未加酶时相同,说明酶B不能催化该反应
影响酶促反应速率的因素
右图三个曲线是表示影响酶活性的曲线
酶的活性一般可用酶促反应的速率表示:
在一定的温度(pH)范围内,随着温度(pH)升高,酶的催化作用增强,在最适温度(pH)时,酶的活性最大,超过这一最适温度(pH),酶的催化作用逐渐减弱
过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,酶经低温处理后再升高温度其活性可恢复
酶的活性亦可用反应物剩余量来表示。
其他条件相同的情况下,酶的活性强,则反应后反应物剩余量少
4.ATP在能量代谢中的作用
ATP与ADP转化发生变化的场所及相关生理过程
转化
场所
ATP→ADP
ADP→ATP
主要生理功能
细胞膜
是
否
葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输
细胞质
基质
是
是
细胞呼吸产生ATP,许多生化反应的进行消耗ATP
叶绿体
是
是
光反应产生ATP,暗反应消耗ATP
线粒体
是
是
细胞呼吸第二、三阶段产生ATP,自身DNA复制等消耗ATP
核糖体
是
否
氨基酸合成蛋白质等消耗ATP
高尔基体
是
否
植物细胞形成细胞壁,动物细胞形成分泌物等物质消耗ATP
内质网
是
否
有机物的合成、运输等消耗ATP
细胞核
是
否
DNA的复制、转录等消耗ATP
中心体
是
否
形成纺锤体,牵引染色体移动等消耗ATP
特别提示:
光反应产生的ATP只用于暗反应。
病毒的增殖过程消耗的ATP来自宿主细胞。
【典型范例】
1.某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时,得到如下图所示的实验结果。
下列有关叙述不正确的是
A.在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率
B.曲线①作为实验对照
C.P对该酶的活性有抑制作用
D.若反应温度不断升高,则A点持续上移
【解析】D。
根据实验目的,及坐标曲线体现的实验结果分析,可推知①作为实验对照;P对该酶的活性有抑制作用;在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率。
但由于酶有最适温度,所以在一定范围内,酶的活性会随着温度的不断升高,A点会上移,但超过最适温度则会下降。
2.反应式ADP+Pi+能量
ATP是在所有生活细胞中均发生的反应,下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是
A.向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程
B.向右反应需要的能量可以来自乳酸的氧化分解
C.向左反应产生的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2的固定
D.向左反应产生的能量可以用于人体肺泡内的气体交换过程
【解析】B。
ATP只有在放能反应中才能合成,蛋白质水解为氨基酸不释放能量;乳酸绝大部分必须在肝细胞中转变成丙酮酸,丙酮酸再氧化分解释放能量。
叶绿体中ATP水解释放的能量用于暗反应二氧化碳的固定。
水的光解所需的能量来源于色素吸收的光能。
肺泡内的气体交换过程是自由扩散,不消耗能量。
3.(2009·宁夏高考)如图表示酶活性与温度的关系。
下列叙述正确的是
A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降
B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1时高,故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2时低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解题分析】选B。
解答本题应首先明确低温和高温对酶活性影响的区别。
低温(t1)只是酶活性受到抑制,空间结构并未受到破坏,调至最适温度时,酶活性逐渐增强,选项B正确,选项D错误。
高温导致酶分子空间结构破坏而失活。
在t2时如果酶分子仍有活性,若逐渐降温至最适温度,则酶活性升高,故选项A错误。
酶更适于在低温下保存,选项C错误。
4.(2009·重庆高考)下列有关酶的叙述,正确的是()
A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C.细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
【解析】选C。
低温不会破坏酶的结构而使其失活,只会降低酶的活性,这是可恢复的改变;大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;能分解葡萄糖的场所就是细胞质基质,细胞呼吸第一阶段发生于此,故在细胞质基质中有分解葡萄糖的酶;在细胞质的线粒体、叶绿体及质粒中都有DNA,只要发生DNA的复制过程,就存在DNA的解旋酶,其作用部位是氢键,在DNA复制过程中边解旋边复制。
5.(2009·上海高考)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中,正确的是
A.适宜光照下,叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2
B.只要提供O2,线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP
C.无光条件下,线粒体和叶绿体都产生ATP
D.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应
【解题分析】选D。
光合作用的光反应产生O2和ATP,但不消耗O2,在线粒体中进行的有氧呼吸消耗O2。
线粒体产生的ATP并不用于光合作用,但线粒体可为叶绿体提供CO2。
无光条件下,不进行光反应,因此叶绿体不产生ATP。
线粒体和叶绿体都能产生ATP,都有ATP合成酶。
6.(2010·海南生物·T22)为探究NaCl和CuSO4
对唾液淀粉酶活性的影响,某同学进行了实验,实验步骤和结果见表。
请回答:
试管编号
实验步骤
1
2
3
4
1%NaCl溶液(mL)
1
1%CuSO4溶液(mL)
1
1%Na2SO4溶液(mL)
1
蒸馏水(mL)
1
pH6.8缓冲液(mL)
1
1
1
1
1%淀粉溶液(mL)
1
1
1
1
唾液淀粉酶溶液(mL)
1
1
1
1
各试管放入37℃恒温水浴保温适宜时间[来源:
Zxxk.Com]
取出试管,加入1%碘溶液0.1mL
观察结果
无色
深蓝色
浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是。
(2)分析实验结果可知:
对酶活性有影响的离子是,其中对酶活性有抑制作用的离子是,对酶活性有促进作用的离子是。
(3)该实验中设置4号试管的目的是;设置3号试管的目的是。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测,1~4号试管中的颜色依次是、、、。
根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不能加入斐林试剂,其原因是。
【命题立意】本题以通探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响为材料,主要考察考生根据实验过程和结果,分析实验中所加各类试剂的具体作用的能力以及分析表格能力。
【思路点拨】解答本题的关键注意以下几点:
(1)根据实验的结果分析淀粉酶的活性情况:
①1号试管——酶活性加强
②2号试管——酶活性抑制
③3、4号试管酶活性正常
(2)1号和3号比较说明促进酶活性的离子是Cl-,Na+对酶活性不影响;2号和3号比较说明抑制酶活性的离子是Cu2+,SO42-对酶活性不影响。
(3)斐林试剂中含有Cu2+,使用时应注意,防止对实验造成干扰。
【规范解答】该实验的大体思路是向1、2、3、4号试管中分别加入1%NaCl溶液、1%CuSO4溶液、1%Na2SO4溶液、蒸馏水来观测唾液淀粉酶水解淀粉的情况,以此判断NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响。
(1)实验的自变量是加入的1%NaCl、1%CuSO4、1%Na2SO4溶液和蒸馏水,所以为保证无关变量适宜相同,实验中加入的缓冲液以维持PH的稳定;
(
2)分析实验结果可知,加入1%NaCl溶液的1号试管中淀粉被淀粉酶水解了,所以可能是
Na+或Cl-促进酶活性,如果是Na+能够促进唾液淀粉酶的活性,则3号试管中最后的结果应该也是无色,而3号试管中实验为浅蓝色,所以是Cl-能够促进唾液淀粉酶的活性;同理通过2和3试管的比较可知,Cu2+能够抑制唾液淀粉酶的活性;
(3)4号试管中加入的是蒸馏水起对照作用;3号试管与1号对照说明Na+对唾液淀粉酶的活性无影响,3号试管与2号对照说明SO42-对唾液淀粉酶的活性无影响;
(4)1号试管中的唾液淀粉酶的活性增强,淀粉被水解成葡萄糖,所以加入斐林试剂后由深砖红色沉淀生成,2号试管中的唾液淀粉酶的活性受抑制,淀粉未被水解成葡萄糖,所以加入斐林试剂后无砖红色,3号试管中的唾液淀粉酶的活性为受到影响,淀粉部分被水解成葡萄糖,所以加入斐林试剂后由浅砖红色沉淀生成,4号试管中的唾液淀粉酶的活性也未受到影响,结果同3号试管;斐林试剂中含有Cu2+,对淀粉酶的活性又影响,故保温之前不能加入斐林试剂。
【参考答案】
(1)维持反应液中pH的稳定(其他合理答案也给分)
(2)Cl-和Cu2+ Cu2+ Cl-
(3)对照 确定Na+和SO42-对唾液淀粉酶催化活性是否有影响
(其他合理答案也给分)
(4)深砖红色 无
砖红色(或蓝色) 浅砖红色 浅砖红色(其他合理答案也给分)
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- 关 键 词:
- 高考 生物 专题 复习 光合作用 呼吸 作用 课时