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1、【教材解读】2015高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用专题总结 新人教版必修1, 专题一有关能量方面的知识归纳)1生物体内几种能源物质的分类(1)生物体的主要能源物质糖类糖类又名“碳水化合物”，在生物体内既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下被氧化分解，能够为生物体的生命活动快速供能。(2)细胞中主要的能源物质葡萄糖细胞内能源物质与生物体内的能源物质不同，大多数细胞不能直接利用二糖及多糖，它们只能被水解成葡萄糖后才能进入细胞被氧化分解。(3)生物体的主要储能物质脂肪虽然糖类也能储能，如植物细胞内的淀粉、动物细胞中的糖原，但它们在机体内储存相同能量时所占体积相当于脂肪的4倍，因此脂肪是一种很经
2、济的储备能源。(4)生物体生命活动的直接能源物质ATPATP是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它与ADP通过相互转化实现储能和放能，从而保证细胞各项生命活动的能量供应。生成ATP的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶绿体的细胞，在光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP。(5)生物体生命活动所需能量的主要来源细胞呼吸细胞呼吸是在有关酶的作用下，将有机物中的能量逐步释放出来，这样就不会使温度迅速上升而损害机体，同时使释放的能量得到最有效的作用。ATP分子高能磷酸键中能量的主要来源是细胞呼吸。(6)能量之源光能对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自太阳
3、的光能。植物细胞将光能转化成能够利用的化学能的过程是光合作用。2能源物质之间的关系3能量代谢过程【例1】图51所示为生命活动中能量转移的图解，分析并填空。(1)图解中过程是_，过程是_，过程是_。(2)图解中过程如果发生在高等动物体内，那么，葡萄糖转化为多糖的变化主要是在_和_中进行。(3)能量的去向是_。解析：生命活动的最终能源太阳光能输入生物体内的基本途径是：光能(可见光)电能ATP中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能转变为高等动物和人体内的稳定化学能ATP中活跃的化学能各种生命活动利用的能量。答案：(1)光合作用光反应阶段光合作用暗反应阶段呼吸作用(2)肝脏骨骼肌(3)供各项生命活
4、动需要, 专题二光合作用与呼吸作用)1 区别与联系2.比较光合作用和细胞呼吸强度大小绿色植物在有光、无光时都要进行细胞呼吸。细胞呼吸强度与温度有关，与光无关。绿色植物在光下同时进行光合作用和呼吸作用。比较光合作用和细胞呼吸强度大小可分为三种情况：(1)当光合作用强度大于细胞呼吸作用强度时，表现为植物从外界吸收CO2放出O2，即环境中CO2减少，O2增加，葡萄糖增加。其关系如下：光合作用实际产氧量实测的氧气释放量呼吸作用耗氧量。光合作用实际二氧化碳消耗量实测的二氧化碳消耗量呼吸作用二氧化碳释放量。光合作用葡萄糖净生产量光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量。(2)当光合作用强度等于细胞呼吸
5、强度时，环境中O2和CO2的量没有变化，植物光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，光合作用放出的O2量等于细胞呼吸吸收的O2量。(3)当光合作用强度小于细胞呼吸强度时，表现为植物从外界吸收O2，放出CO2，即环境中O2减少，CO2增加，植物细胞呼吸消耗的O2量是植物从外界吸收的O2量与光合作用产生O2量的和。3当外界条件变化时，CO2(光)补偿点的移动规律(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移；若呼吸速率减少，CO2(光)补偿点应左移。(2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点应左移。【例2
6、】智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产。该项技术广泛应用于现代农业。(1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是_和_。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整_，供作物_性吸收无机盐离子。(2)营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的低，植物仍可通过_方式吸收。若栽培池内较长时间通气不畅，作物根部可能出现的症状是_，其生理原因是_。(3)图52表示温室内光照强度(E)与作物光合速率(v)的关系。在温度、水分和无机盐均适宜的条件下，当EB时，增大光合速率的主要措施是_；当BEC时，可采取_措施，保证作物的最大光合速率。如遇连阴天，温室需补光，选用_光最有
7、效。解析：(1)题中无土栽培所用营养液中的无机盐的作用是：构成细胞的组成成分；调节植物的生命活动。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整无机盐的组成和比例，以便供作物选择性的通过主动运输的方式吸收无机盐离子。(2)栽培池内较长时间通气不畅，所以根会进行无氧呼吸产生酒精而毒害植物，这样作物根部可能出现变黑、腐烂等症状。(3)曲线中在B点以前主要是图中横坐标所示的因素在影响光合作用的速率，即为光照强度；在BC之间影响光合作用速率的因素是除横坐标以外的因素，如温度、CO2、水分、无机盐等，但本题中的前提是温度、水分和无机盐均适宜的条件下，故此时限制光合作用速率的主要因
8、素是CO2；C点以后，光照过强会导致气孔关闭，降低光合作用速率，欲保证作物的最大光合速率，可以适当遮光；如遇连阴天，温室需补光，选用红光、蓝紫光最有效，因为色素主要吸收这两段波长的光。答案：(1)细胞的组成成分调节生命活动营养液中无机盐的组成和比例(营养液配方)选择(2)主动运输根变黑(烂根)根进行无氧呼吸，细胞内积累酒精(3)增大光照强度CO2浓度遮光(遮阴)红(蓝紫)【例3】试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件，缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。请回答下列问题。(1)图甲的实验是
9、在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中_和_更高。(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24 h内CO2浓度变化曲线。图中BC段CO2浓度升高缓慢是因为_，CD段CO2浓度急剧下降是因为试管苗_。若D点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率_。(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、_和_可缩短试管苗的适应过程。解析： (1)从甲图来看，不加蔗糖的培养基中在相同的光照强度下光合速率要比加蔗糖的培养基高，且光饱和点也比加蔗糖的培养基高。(2)图乙表示一昼夜中试管苗在密封条件下CO2浓度变化曲线，BC段上升缓慢的原因是CO2浓度过高使细胞呼吸减弱；CD段急剧下降是因
10、为光合作用消耗大量CO2，D点时光照强度不再是限制光合作用的因素，CO2才是影响光合作用的因素，而大气CO2比瓶内高，所以更有利于提高光合速率。(3)从甲乙两图中可以得出不加蔗糖的培养基、适当增加CO2浓度、延长光照时间、适当增加光照强度等可以提高光合作用强度。答案：(1)光合速率光饱和点(2)CO2浓度过高使细胞呼吸减弱光合作用增强，消耗大量的CO2，所以CO2浓度急剧下降升高(3)延长光照时间增加光照强度增加CO2浓度(任选两个), 专题三光合作用与细胞呼吸的曲线分析坐标曲线题的类型很多，但无论曲线怎么复杂，其关键均为数和形。数就是图像中的点起点、转折点和终点；形就是曲线的变化趋势，乃至将
11、来动态变化。抓住关键后，还必须有一个正确的解题策略，曲线坐标题的析题原则可分为识标、明点、析线三个步骤：根据纵、横坐标的含义可以得出：在一定范围内，随“横坐标量”(一般为自变量)的增加，“纵坐标量”(一般为因变量)逐渐增加或减小；超过一定范围后，随“横坐标量”的增加，“纵坐标量”减少或增加，或者达到某种平衡状态。若为双曲线或多曲线坐标图，则要分析揭示其变化趋势，然后对比分析，找出符合题意的曲线或者结论。1光合作用速率与光照强度的关系(1)图像(如图54所示)(2)关键点的含义A点光照强度为零，此时只进行呼吸作用，释放的CO2量代表呼吸强度。AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释
12、放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；到B点时，呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度呼吸作用强度，称B点为光补偿点(白天光照强度在植物的光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点为光合作用的饱和点。阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图中虚线所示。2光合作用速率与光照面积的关系(1)图像(如图54所示) (2)关键点的含义上图中，OA段表明随叶面积指数的不断增大，光合作用实际量不断增大。A点为光合作用面积的饱和点，之后随叶面积的增大，光合作用量不再增加，原因是有很多叶片被遮挡。OB段干物质量随光合作用量增
13、加而增加，A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低，如BD段。植物的叶面积指数不能超过D点，若超过D点，植物将入不敷出，无法生活下去。【例4】植物的光合作用受温度(T)和光照强度(E)的影响。图56表示植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在50 和2030 温度范围内，光合作用的限制因素分别是()AE、T BT和E都不是CT、E DT、T解析： 在50 范围内，CO2的消耗量和光强无关，只是随温度的升高而增加，所以其限制因素是温度。在2030 的范围内，CO2的消耗量达到最大值不再变化，温度已不是限制因素，而随着光照增强，CO2
14、的消耗量在增强，所以此时光强是其限制因素。答案：C点拨：此类曲线的特点是在一个坐标系中不只一个自变量，分析时一定要注意先把两个自变量分开，单独看它与因变量的关系，然后再综合两种因素对因变量的共同影响。【例5】请根据图57所给信息回答问题。(1)通过_图可以看出光合作用与光照强度密切相关，而光照强度直接影响光合作用过程中的_速率。(2)通过_图可以看出光合作用与CO2浓度密切相关，而CO2直接影响光合作用过程中的_浓度。(3)通过图可知，在一定范围内，随着温度上升，光合作用速率也随之增加，其根据原因是_。(4)在图条件下的曲线结果说明_是影响光合作用速率的主要因素。解析：分析某种因素是否是影响某
15、种生命活动的因素时，应找出这种因素的变化与某种生命活动变化的逻辑关系。如(1)(2)小题中，光合作用是否与CO2、光强有关，要看随着CO2和光强的变化，光合速率是否有相应的变化。(4)曲线并不随温度的变化而变化，说明温度在这种条件下不是影响光合速率的关键因素。因CO2充足，光照很弱，所以光照强度成了限制因素。答案：(1)光反应(2)C3、C5(3)在一定温度范围内，随温度升高，光合作用的酶活性增强，光合速率增大(4)光照强度点拨：与光合速率有关的计算，关键是要分清坐标图中的光合速率是表观光合速率(实际测得的光合速率)还是实际光合速率。(1)若为表观光合速率，则在光照强度或CO2浓度为零时其值为
16、负值(此值为呼吸作用吸收O2的量或放出CO2的量或消耗有机物的量)，如图58中甲所示；若为实际光合速率，则在光照强度为零或CO2浓度为零时，其值为零。如图58中乙或丙所示。(2)注意题目中的表述，如果题目中告诉我们图中数据是实际测得的，那么无论什么情况都应按表观光合速率计算，并注意单位的换算。考点命题趋势酶在代谢中的作用本考点主要包括酶的本质及特性，是高考的高频考点，本考点通常考查“酶的本质与作用特性的曲线分析”和“酶特性的实验分析与设计”两个方面，在命题角度上主要以图表形式联系生产生活实际综合考查酶的特性、应用和酶活性的影响因素。考查题型选择题、简答题都有出现，难度较大ATP在能量代谢中的作
17、用本考点主要包括ATP的结构与转化，经常与光合作用、细胞呼吸等知识联系，在考查题型上几乎全为选择题细胞呼吸本考点包括有氧呼吸和无氧呼吸的异同，以及细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。高考中常与光合作用结合考查，该考点是高频考点，往往是综合性试题的命题材料，尤其以生产实践为材料背景的综合性试题更为常见光合作用与基本过程本考点是高考的重点、热点，也是教材的难点之一，是高考的必考内容之一，命题多以光合作用与细胞呼吸的关系为例，考查两项生理作用的过程、产物，考查分析现象抓住本质的能力影响光合作用速率的环境因素本考点是高考的高频考点，高考中多以图表、实验形式考查，以实验数据分析、图表分析综合考查辩证思维能
18、力、分析说明能力以及图文转换等多项能力，试题难度较大【真题1】(2011上海)下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是()A缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B剧烈运动时的人骨骼肌细胞C酸奶生产中的乳酸菌D受涝的植物根细胞解析：动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。答案：D【真题2】(2011海南)红枫是一种木本观赏植物，在生长季节叶片呈红色。下列关于该植物的叙述，正确的是()A红枫叶片不含叶绿素B红枫叶片呈红色是因为吸收了红光C红枫叶片能吸收光能进行光合作用D液泡中色素吸收的光能用于光合作用解析：红枫叶片含叶绿素，可进行光合作
19、用，红枫叶片呈红色是因液泡中含有色素，其色素是不能吸收光能进行光合作用的。答案：C【真题3】(2011新课标)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是()A光反应强度升高，暗反应强度降低B光反应强度降低，暗反应强度降低C光反应强度不变，暗反应强度降低D光反应强度降低，暗反应强度不变解析： 镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素无法合成而使光反应强度降低，进而因H和ATP合成不足而使暗反应强度降低。答案：B【真题4】(2012北京高考)细胞中不能合成ATP的部位是()A线粒体的内膜B叶绿体中进行光反应的膜结构C内质网的膜D蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜
20、结构解析：真核生物有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，生成大量ATP；绿色植物光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上将光能转化为储存在ATP中的活跃化学能；蓝藻在进行光合作用的薄膜上，将光能转化为ATP中活跃的化学能；内质网无法生成ATP，本题选C。答案：C【真题5】(2012山东高考)夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图59所示。下列说法正确的是()图59A甲植株在a点开始进行光合作用B乙植株在e点有机物积累量最多C曲线bc段和de段下降的原因相同D两曲线bd段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭解析：a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳
21、的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A项错误；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B项错误；bc段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，de段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的H和ATP不足，C项错误；bd段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲曲线的走势不同，其原因可能是气孔无法关闭，D项正确。答案：D【真题6】(2011江苏)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。饲料的配制：
22、在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。对照组1.090.080.12实验组1.710.100.13根据上述实验，回答下列问题。(1)步骤中选用鲈鱼鱼苗而
23、不是成体的主要原因是_；实验前的驯养是为了_。(2)步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意_，其原因是_。(3)步骤中还应控制好的无关变量主要有_。(4)本实验得出的初步结论是_。(5)推测鲈鱼的食性并说明理由。_。解析：(1)由于实验因变量是鲈鱼的体重，所以使用鱼苗比成体效果明显。实验前的驯养是为了让鲈鱼适应实验养殖环境，以免对实验结果造成影响。(2)烘干过程中要特别注意温度对植酸酶活性的影响，因为高温会使植酸酶变性。(3)步骤中的实验变量是饲料中酶的有无，因此凡是影响酶活性的其他因素都需要控制，如水温、盐度、海水中的溶解氧等。(4)从表格中的数据可以推知，添加植酸酶的实验组表现出对蛋白酶活性的促进作用显著；根据步骤可推知添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长。(5)从表中蛋白酶活性推测，鲈鱼消化蛋白质较多，由此推测鲈鱼最可能为肉食性动物。答案：(1)成体生长缓慢，实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境(2)温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性(3)水温、盐度和溶解氧等(4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶(5)肉食性鲈鱼肠道中蛋白酶活性较高，消化蛋白质多12