人教版（2019）高中生物必修一第5章《細胞的能量供應和利用》單元知識清單（答案版）-學案下載-教習網(wǎng)

第5章　細胞的能量供應和利用第1節(jié)　降低化學反應活化能的酶 1.比較過氧化氫在不同條件下的分解（1）變量分析 ①自變量（因為）：_人為控制_的變量。本實驗中自變量為：反應條件 ②因變量（所以）：隨著_自變量_的變化而變化的變量。本實驗中因變量為：_過氧化氫的分解速率 ______ ③無關變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量，無關變量要_適宜且統(tǒng)一。 ④對照實驗：除一個因素外，其余因素都保持不變的實驗稱為對照實驗。對照實驗一般要設置_對照_組和實驗_組，除了要觀察的變量外，其他變量都應當始終保持相同。相互對照（如比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗的3、4號試管）和前后對照（如植物細胞的質(zhì)壁分離及復原實驗）。（2）注意事項： ①要求用新鮮的肝臟，因為新鮮的肝臟中H2O2酶的含量及活性較高； ②要經(jīng)過研磨且要充分，這樣能使肝臟細胞破裂，酶充分釋放出來； ③滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時不能共用同一個滴管，原因是少量酶混入FeCl3溶液中會影響實驗結果的準確性，導致得出錯誤的結論。（3）加熱、Fe3＋、H2O2酶促進H2O2分解的原理 ①加熱能促進H2O2分解是因為提供了能量。 ②Fe3＋、H2O2酶能促進H2O2分解是因為降低了化學反應的活化能。 2. 酶的本質(zhì) 3. 酶的特性（1）酶具有高效性：催化效率很高，使反應速度加快（與無機催化劑相比）。（2）酶具有專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如纖維素酶、蛋白酶。（3）酶的作用條件比較溫和（需要適宜的溫度和 pH ）。酶的最適溫度：動物 35℃—40℃；植物 40℃—50℃；細菌和真菌70℃。最適PH值：植物 4.5—6.5；動物 6.5—8.0、胃蛋白酶最適PH值為1.5；注：過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。0℃左右，酶的活性很低，但酶的空間結構穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復。第2節(jié) 細胞的能量“貨幣”ATP 1. ATP的功能： ATP 是細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。（提醒：ATP并不是唯一的直接能源物質(zhì)） 2. ATP的結構（1）ATP中文名稱：三磷酸腺苷，是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。（2）ATP的結構簡式： A—P～P～P ，其中“A”代表腺苷 (由腺嘌呤和核糖組成)，“T”代表三，“P”代表磷酸基團，“—”代表普通磷酸鍵，“～”代表特殊化學鍵。一個ATP分子中有 1 個A， 2 個高能磷酸鍵， 3 個磷酸基團。（3）ATP去掉1個磷酸基團后叫 ADP(二磷酸腺苷) ；ATP去掉2個磷酸基團后叫 AMP(一磷酸腺苷/腺嘌呤核糖核苷酸) ，是組成 RNA 的基本單位之一。（4）ATP的組成元素： C、H、O、N、P 。(注：DNA、RNA、磷脂、ATP組成元素都是CHONP) （5）特點：ATP在細胞中含量少，化學性質(zhì) 不穩(wěn)定。 3. ATP和ADP可以相互轉化：（1）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq \o(───→,\s\up7(合成酶))ATP。能量來自太陽能或物質(zhì)氧化分解釋放的化學能，能量去向是儲存于ATP 遠離A的高能磷酸鍵中。 ①動物、人、真菌和大多數(shù)細菌合成ATP的生理過程是呼吸作用。綠色植物葉肉細胞中合成ATP的生理過程是呼吸作用、光合作用。綠色植物根尖細胞中合成ATP的生理過程是呼吸作用。 ②動物細胞中能合成ATP的細胞器是線粒體。綠色植物葉肉細胞中能合成ATP的細胞器是線粒體、葉綠體。綠色植物根尖細胞中能合成ATP的細胞器是線粒體。（2）ATP的水解：ATPeq \o(───→,\s\up7(水解酶))ADP＋Pi＋能量。能量去向是用于各項生命活動。（3）ATP與ADP的相互轉化反應式不屬于 (屬于/不屬于)可逆反應，其中物質(zhì) 可逆，能量不可逆，酶不相同 (相同/不相同)。 4. ATP的利用 1、以主動運輸為例（1）參與Ca2+主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內(nèi)側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。（2）在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。（3）載體蛋白磷酸化導致其空間結構發(fā)生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外。 ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這在細胞中是常見的。這些分子被磷酸化后，空間結構 _發(fā)生變化，活性 _也被改變，因而可以參加各種化學反應。 2、ATP的水解往往與吸能反應相聯(lián)系，ATP的合成往往與放能反應相聯(lián)系，能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環(huán)流通，ATP是細胞里的能量流通的能量“通貨”。 5. 能源相關知識歸納（1）能量的最終來源：太陽能。（2）細胞中的三大能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì) 。（3）生物體生命活動的主要能源物質(zhì)：糖類。（4）細胞生命活動的主要能源物質(zhì)：葡萄糖。（5）植物細胞中的儲能物質(zhì)：淀粉；動物細胞中的儲能物質(zhì)：糖原。（6）細胞內(nèi)良好(主要)的儲能物質(zhì)：脂肪。（7）細胞生命活動的直接能源物質(zhì)： ATP 。第3節(jié) 細胞呼吸的原理和應用 1.探究酵母菌細胞呼吸的方式（1）酵母菌是一種單細胞真菌（真核生物），在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于_兼性厭氧__型，便于探究細胞呼吸方式。（有氧條件產(chǎn)生CO2、H2O、能量；無氧條件產(chǎn)生酒精、CO2、能量）（2）CO2可使澄清的__石灰水_變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌產(chǎn)生的CO2情況。（3）橙色的_重鉻酸鉀 __溶液，在酸條件下與_酒精發(fā)生化學反應，變成__灰綠 _色。（4）實驗裝置： ①10%NaOH溶液應放在 A 瓶中，作用是除去空氣中的CO2/排除空氣中CO2對實驗結果的干擾。 ②酵母菌培養(yǎng)液應放在 B、D 瓶中。 ③澄清石灰水或溴麝香草酚藍水溶液應放在 C、E 瓶中。 ④D瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，目的是消耗瓶中的O2，防止酵母菌的有氧呼吸對實驗結果的干擾。 ⑤CO2檢測時， C 瓶的石灰水渾濁度高， C 瓶的溴麝香草酚藍水溶液變色快。 ⑥酒精檢測時檢測液應取自 B、D 瓶，其中只有取自 D 瓶的檢測液加入重鉻酸鉀后呈灰綠色。（5）在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的二氧化碳和水。在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的二氧化碳。 2. 有氧呼吸（1）概念：指細胞在有氧_的參與下，通過多種酶的催化作用下，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放出大量能量，生成 ATP 的過程。（2）實質(zhì)：細胞在氧氣的參與下，分解有機物，釋放能量。（3）有氧呼吸的場所：細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。一般來說，線粒體均勻分布在細胞質(zhì)中。但是，活細胞中的線粒體往往可以定向地運動到代謝比較旺盛的部位。（4）有氧呼吸的過程有氧呼吸過程中O2的去路：O2用于和[H]生成H2O，而葡萄糖和水中的氧在生成物CO2中。總反應式：。（5）注意：（1）三個階段都能產(chǎn)生能量，但大量的能量在第三_個階段產(chǎn)生。（6）反應式中的能量不能寫成ATP，因為葡萄糖中的能量只有一部分進入了ATP；反應式前后的水不能消去，因為在反應過程中，在第二階段消耗了水，而第三階段生成了水；反應式中間不能用等號，要用箭頭；反應條件酶不可省去。（7）沒有線粒體的原核生物（如某些藍細菌）也能進行有氧呼吸，因為它們細胞中含有與有氧呼吸有關的酶，由此可見，線粒體不是有氧呼吸的必要條件。 3. 無氧呼吸（1）無氧呼吸兩個階段都在細胞質(zhì)基質(zhì) 中進行。無氧呼吸第一階段與有氧呼吸完全相同，都產(chǎn)生了共同的中間產(chǎn)物丙酮酸；第二階段在不同酶的催化下生成酒精和CO2 或乳酸。（2）無氧呼吸總反應式 ①酵母菌、多數(shù)植物、蘋果： C6H12O6eq \o(──→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。 ②乳酸菌、骨骼肌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚： C6H12O6eq \o(──→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。注：不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，是因為酶的種類不同。無氧呼吸產(chǎn)生的[H]實質(zhì)是 NADH 。（3）無氧呼吸只在第一階段釋放出少量 (大量/少量)能量，合成少量 (大量/少量)ATP。 4. 細胞呼吸原理的運用（1）用透氣的消毒紗布或松軟的“創(chuàng)可貼”包扎傷口，是為了抑制傷口處厭氧菌的繁殖。（2）疏松土壤、稻田定期排水，促進根系的有氧呼吸，防止根系無氧呼吸而引起酒精中毒。（3）釀酒過程中，前期通入無菌空氣讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖；后期封閉發(fā)酵罐，讓酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精。（4）向發(fā)酵罐通入無菌空氣，利用醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌的有氧呼吸生產(chǎn)味精。（5）提倡慢跑等有氧運動，避免肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸，而使肌肉酸脹乏力。（6）食品真空包裝、充加CO2能抑制細胞呼吸，延長保存期。注：破傷風芽胞桿菌為原核生物，只能進行無氧呼吸。第4節(jié) 光合作用與能量轉化 1.綠葉中色素的提取和分離（1）色素的提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇(體積分數(shù)100%酒精) 中。（2）色素的分離：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散的快，反之則慢，這樣，色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。分離方法：紙層析法。（3）試劑及藥品作用 ①無水乙醇作用：溶解、提取色素； ②層析液作用：分離色素； ③SiO2作用：破壞細胞結構，使葉片研磨更充分；④CaCO3作用：保護葉綠素/防止研磨中葉綠素被破壞。（4）分離過程中不能讓濾液細線觸及層析液，原因是避免濾液細線中的色素直接溶于層析液中。（5）色素分離結果濾紙條上觀察到 4 條色素帶，自上而下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a 和葉綠素b ?？芍? 胡蘿卜素的溶解度最高，葉綠素b 的溶解度最低；葉綠素a 的含量最多。 2. 捕獲光能的色素（1）綠葉中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，其中葉綠素含量最多(約占3/4)。葉綠素分為葉綠素a 和葉綠素b ，類胡蘿卜素分為胡蘿卜素和葉黃素。（2）葉綠素分子中含有 Mg 元素；葉綠素的合成需要光照條件，黑暗中植物幼苗會長成黃化苗；低溫會破壞葉綠素分子，而類胡蘿卜素分子穩(wěn)定，因此秋冬季多數(shù)綠色植物葉片變黃。（3）葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。葉綠素對綠光吸收量最少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。色素只能吸收可見光進行光合作用，不能吸收紅外光和紫外光。 3. 捕獲光能的結構（1）、葉綠體只存在于植物的綠色細胞中，扁平的橢球形或球_形，雙層膜（透明的，有利于光照的透過）。（2）、葉綠體內(nèi)部由多個類囊體堆疊成基粒，基粒上有色素，吸收光能的色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。每個基粒由2-100個類囊體組成，增大葉綠體內(nèi)的膜面積，擴大色素和酶附著面，擴大了受光面積，有利于提高光能的利用率。（3）、基粒與基粒之間充滿了基質(zhì)，基質(zhì)光合作用中暗反應進行的場所。 4. 光合作用的過程（1）概念：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲光能葉綠體存能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。（2）總反應式(產(chǎn)物為葡萄糖)： CO2＋12H2O C6H12O6＋6H2O＋6O2 。（3）過程分析 ①圖中階段Ⅰ是光反應階段，在葉綠體類囊體薄膜上進行；階段Ⅱ是暗反應階段，在葉綠體基質(zhì) 中進行。 ②A是 H2O ，B是 O2 ，C是 [H] ，D是 ATP ，E是 CO2 ，F(xiàn)是 C3 ，G是 (CH2O) 。 ③光反應階段物質(zhì)轉化：水的光解：2H2Oeq \o(──→,\s\up7(光能))4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能eq \o(─→,\s\up7(酶))ATP。能量轉換：光能 → ATP中活躍的化學能。 [H]的實質(zhì)是 NADPH(還原型輔酶Ⅱ) 。 ④暗反應階段物質(zhì)轉化：CO2固定：CO2＋C5eq \o(─→,\s\up7(酶))2C3；C3的還原：C3eq \o(──────→,\s\up7([H]、ATP、酶))(CH2O)＋C5＋H2O。能量轉換： ATP中活躍的化學能 → 有機物中穩(wěn)定的化學能。 ⑤光合作用過程中的能量轉換過程是光能 → ATP中活躍的化學能 → 有機物中穩(wěn)定的化學能。 ⑥光反應為暗反應提供大量的 [H[和ATP ；暗反應為光反應提供 ADP、Pi 。 ⑦[H]和ATP的移動方向類囊體薄膜→葉綠體基質(zhì) 。 ⑧光合作用的光反應合成ATP，暗反應消耗ATP，且光反應產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應。 ⑨暗反應生成的(CH2O)中的能量直接來源于 ATP 。（4）光合作用各元素去向：。 ①研究元素去向的方法：同位素標記法。 ②14CO2中14C的轉移途徑：CO2→C3→(CH2O)；C18O2中18O的轉移途徑：CO2→C3→(CH2O)、H2O； H218O中18O的轉移途徑： H2O→O2 ；3H2O中3H的轉移途徑：H2O→[H]→(CH2O)、H2O。 6. 化能合成作用（1）化能合成作用 ①概念：利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放出的能量(化學能)來制造有機物。 ②實例：生活在土壤中的硝化細菌，能將土壤中的氨(NH3) 氧化成亞硝酸(HNO2)，進而將亞硝酸(HNO2)氧化成硝酸(HNO3) 。硝化細菌能夠利用這兩個化學反應中釋放出的化學能，將二氧化碳和水合成為糖類，維持自身生命活動。（2）自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物 ①自養(yǎng)生物：能將無機環(huán)境中的無機物二氧化碳和水轉化為有機物的生物。光能自養(yǎng)生物：利用光能進行光合作用的生物，如綠色植物、藍藻。化能自養(yǎng)生物：利用化學能進行化能合成作用的生物，如硝化細菌等。 ②異養(yǎng)生物：只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動，如人、動物、腐生生物、寄生生物化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體細胞核（真核生物）作用場所細胞內(nèi)、細胞外或生物體外均可來源一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶生理功能具有生物催化作用作用原理降低化學反應的活化能有氧呼吸場　所反應式第一階段細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量第二階段線粒體基質(zhì)2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+ 少量能量第三階段線粒體內(nèi)膜24[H]+6O2→12H2O+大量能量