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第一部分《分子與細胞》
專題二 新陳代謝、微生物與發酵工程

一、考點核心整合
1、酶
酶是活細胞產生的具有生物催化能力的一類有機物。理解時應把握：①所有的活細胞均能產生；②酶只有催化作用；③其化學本質絕大多數是蛋白質，少數是RNA。酶具有高效性、專一性等特性及需要適宜的條。
ATP和ADP可相互轉化，ATP水解時釋放的能量可用于各項生命活動；ADP合成ATP時所需能量，對于人和動物而言自于呼吸作用，對于綠色植物而言，則自于呼吸作用和光合作用。
高中教材中常出現的酶及其作用：
⑴各種水解酶；如淀粉酶、蛋白酶、DNA酶等；
⑵過氧化氫酶：廣泛存在于動植物細胞及一些微生物中，主要作用是分解過氧化氫；
⑶解旋酶：在DNA復制過程中，使DNA分子解旋形成DNA單鏈的酶（破壞氫鍵）；
⑷限制性核酸內切酶：能識別雙鏈DNA中特定的堿基序列，并能在特定的切點將之切割，露出特定的黏性末端。常在基因工程中處理目的基因和運載體。
⑸DNA連結酶：能將限制性內切酶處理后的目的基因和運載體的黏性末端連結起的酶，使相鄰的核苷酸之間形成磷酸二酯鍵；
⑹逆轉錄酶：能以RNA為模板，合成DNA；
⑺溶菌酶：廣泛存在動植物、微生物及其分泌物中，能溶解細菌細胞壁上的多糖。在醫藥上它是一種消炎酶，可使細菌失活，還可激活白細胞的吞噬功能，增強機體的抵抗力；
⑻纖維素酶：纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。其中C1酶和CX酶能使纖維素分解成纖維二糖，葡萄糖苷酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。
⑼果膠酶：果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱。
⑽DNA聚合酶：能將游離的脫氧核苷酸連結成脫氧核苷酸鏈。
2、ATP
ATP全稱為三磷酸腺苷，其結構可表示為A—P～P～P。其中A表示腺苷，P表示磷酸基，～表示高能磷酸鍵。
ATP可與ADP發生相互轉化： （注意相互轉化過程中的能量與去向）

其中①表示腺苷（由一分子腺嘌呤和一分子核糖構成），②表示腺嘌呤脫氧核苷酸，③表示腺嘌呤核糖核苷酸，④表示腺嘌呤。

★ 典型題型——類型
【例1】右圖為某酶在不同溫度下反應曲線和時間的關系，從圖中不能獲得的信息是（ ）
A、酶反應的最適溫度
B、酶因熱而失活
C、酶反應生成物量與時間的關系
D、酶反應速度和酶量的關系
解析：本題考查學生對影響酶活性的因素的理解和讀圖的能力。解答本題時要看清坐標曲線圖，橫坐標、縱坐標分別表示時間和生成物的量，曲線表示在不同的溫度下，生成我物的量隨時間的變化規律，沒有表示出酶量的變化，因此不能得到結論D。答案為D。
【例2】下表是探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用實驗設計及結果。
試管編號①②③④⑤⑥
2mL3%淀粉溶液+++———
2mL3%蔗糖溶液———+++
1mL2%的新鮮淀粉酶溶液++++++
反應溫度（℃）406080406080
2mL斐林試劑++++++
磚紅色深淺?+ ++ + ++———
注：“+”表示有；“—”表示無。?此行“+”的多少代表顏色的深淺。
根據實驗結果，以下結論正確的是（ ）
A、蔗糖被水解成非還原糖 B、淀粉在淀粉酶的作用下水解成還原糖
C、淀粉酶活性在60℃比40℃低 D、淀粉酶對蔗糖的水解具有專一性
解析：對實驗過程的研究時需注意：研究某一問題時只允許存在一個變量。因此，在判斷問題時，需注意變量的確定。若①②③為一組，其變量為溫度，可研究溫度對酶活性的影響；若②⑤為一組，其變量為酶的種類，可研究酶的專一性。答案為B。

★ 典型題型——簡答題類型
題型1——有關影響酶特性因素的綜合題型
【例3】如圖所示實驗裝置用于研究溫度對凝乳酶催化乳汁凝固的影響。先將酶和乳汁分別加入兩支試管，然后將兩支試管放入同一水浴環境持續15min，再將酶和乳汁倒入同一試管中混合，保溫凝乳所需要的時間。通過多次實驗，記錄在不同溫度下凝乳所需要的時間，結果如下表所示：

⑴比較并解釋裝置B和D的結果。
。
⑵解釋以下兩種處理對實驗結果的影響。
①將裝置A中混合物加溫至40℃。
。
②將裝置F中混合物冷卻至40℃。
。
⑶為了使實驗結果更為準確，請指出調控實驗過程中溶液PH的原則。
。
⑷為什么酶和乳汁混合之前要在同一水浴環境中保溫15min后實驗結果才更為準確呢？ 。
⑸若將酶和乳汁放入同一試管中混合并保溫，對實驗結果有何影響？
。

3、滲透裝置的構成與水分的流動
⑴典型的滲透裝置的構成必須具備兩個條：一是半透膜，二是半透膜兩側的濃度差。
⑵滲透作用的原理：當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞將通過滲透作用失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞將通過滲透作用吸水。
⑶只有具有大液泡的成熟植物活細胞才能發生質壁分離。
⑷質壁分離與復原實驗的意義：
①可判斷細胞的死活：只有活細胞才有質壁分離與復原現象。
②測定細胞液的濃度：
③反映細胞壁和原生質層的伸縮性大小。
★ 典型題型——類型
【例4】浸泡在一定濃度NO3溶液中的洋蔥表皮細胞，發生了質壁分離后又出現質壁分離復原，與質壁分離復原相關的細胞器有（ ）
A、液泡 B、線粒體、液泡 C、線粒體 D、細胞膜、液泡膜

★ 典型題型——簡答題類型
題型2——有關植物水鹽方面（無土栽培）的綜合題型
【例5】將培養在完全營養液中的某觀賞花卉幼苗分成兩組，分別置于0℃和16℃條下進行培養，然后測定其根吸收水分和礦質元素的理，結果如圖所示，請據圖回答下列問題：
⑴上述結果表明，16℃時根吸收水分增加主要是 增強引起的。
⑵當向營養液中通入充足的空氣時，根吸收鎂和銨的量增加，說明根吸收礦質元素與
密切相關，其主要吸收方式是 。
⑶根據上述現象可以得出的結論是：根吸收礦質元素與吸收水分是 。
⑷利用植物組織培養的方法可快速、大量繁殖此植物。在培養過程中，取該植物的花芽并將其分別培養在含有不同比例的吲哚乙酸和細胞分裂素的培養基中，花芽的生長狀況如下表所示：
A組花芽B組花芽C組花芽D組花芽E組花芽
吲哚乙酸03ppm3ppm0.03ppm0
細胞分裂素00.2ppm0.002ppm1.0ppm0.2ppm
花芽
生長狀況組織切塊形成
愈傷組織愈傷組織
分化出根愈傷組織
分化出嫩枝稍生長
在此過程中能夠實現脫分化的花芽是 組。從實驗結果可以看出，能誘導新的花芽形成的條是 。上述實驗結果說明，在植物組織培養過程中，誘導芽和根形成的關鍵是 。在生產實踐中，欲快速、大量獲得此植物的花芽，可選用 組的培養基進行擴大生產。

4、植物的光合作用
⑴光合作用是生物界中最基本的物質代謝和能量代謝
光合作用必須在光下才能發生，而呼吸作用是每時每刻都在進行。
⑵影響光合作用的因素及其在生產應用上的分析
因素對光合作用的影響在生產上的應用
光光照強度：
1、適當提高光照強度
2、延長光合作用時間
3、增加光合作用面積——合理密植
溫度溫度直接影響暗反應酶的活性，從而影響光合速率，溫度過高影響植物葉片氣孔開放，影響二氧化碳的供應，進而影響暗反應，從而影響光合速率1、適時播種
2、溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降低溫度
3、植物“午休”現象的原因之一
CO2
濃度在一定范圍內，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但達到一定程度時再增加CO2濃度，光合速率不再增加溫室栽培時，適當提高室內二氧化碳的濃度，提高農作物的光合作用效率
礦質
元素N是各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分，P也是NADP+和ATP的重要組成成分，g是葉綠素的重要組成成分，對光合產物的運輸和轉化起促進作用合理施肥
水水分是光合作用原料，缺水光合速率下降合理灌溉
⑶葉綠體與線粒體之間的物質轉化關系：
葉綠體是進行光合作用的場所，它能吸收CO2，釋放O2；
線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，它能吸收O2，釋放CO2。

在植物細胞內存在著這樣一種原則（優先原則）：即線粒體所釋放出的CO2優先被葉綠體吸收利用。
CO2的吸收量：指葉綠體進行光合作用時，除從線粒體中獲得的CO2外，還從外界環境中吸收的CO2量。

4、有氧呼吸
⑴有氧呼吸過程三階段的比較
階段
比較項目第一階段第二階段第三階段
場所細胞質基質線粒體線粒體
反應物C6H12O6（葡萄糖）C3H6O3 （丙酮酸）+ H2O[H]+ O2
生成物C3H4O3+[H]CO2+ [H]H2O
形成ATP數量少量（2個）少量（2個）大量（34個）
與氧的關系無關無關必需氧
⑵有氧呼吸與無氧呼吸的區別與聯系
有氧呼吸無氧呼吸
不
同
點場所細胞質基質和線粒體始終在細胞質基質
條需分子氧、酶不需分子氧、需酶
產物CO2+H2O酒精和CO2或乳酸
能量大量（合成38個ATP）少量（合成2個ATP）
相
同
點聯系從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同，以后階段不同
實質分解有機物，釋放能量，合成ATP
意義為生物體的各項生命活動提供能量
⑶光合作用與有氧呼吸的聯系與區別
項目光合作用呼吸作用（有氧呼吸）
區別場所葉綠體細胞質基質和線粒體
代謝類型合成代謝分解代謝
條光、色素、酶氧氣、酶
物質變化把無機物轉變成有機物分解有機物產生二氧化碳和水
能量變化把光能轉變成化學能儲存的有機物中將有機物中的化學能釋放出，一部分轉移到ATP中，一部分以熱能形式散失
實質把二氧化碳和水轉變成有機物，同時把光能轉變成化學能，儲存在有機物中分解有機物，釋放能量產生ATP
聯系光合作用為呼吸作用提供了物質基礎——有機物和氧氣；
呼吸作用產生的二氧化碳被光合作用所利用。
⑷探究酵母菌細胞呼吸方式：
方法一：實驗處理及分析

裝置甲：有氧條——有CO2產生（澄清石灰水變混濁）
裝置乙：無氧條——有CO2（澄清石灰水變混濁）和C2H5OH（重鉻酸鉀檢驗）產生
方法二：利用如圖Ⅱ所示裝置（橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的細胞呼吸類型。

序號裝置中紅色液滴的移動現象結論
裝置甲裝置乙
1向左移動不移動只進行有氧呼吸
2不移動向右移動 只進行無氧呼吸
3向左移動向右移動既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸

5、代謝類型的異同點
代謝類型相同點不同點
自養型和
異養型都能把外界物質合成為自身物質，并儲存能量能否直接利用無機物合成有機物
需氧型和
厭氧型都能不斷分解自身的有機物，釋放能量，供生命活動需要有機物分解過程中是否有氧的參與

★ 典型題型——選擇題類型
【例6】關于真核細胞呼吸正確的說法是（ ）
A、無氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不屬于氧化反應
B、有氧呼吸的酶存在于細胞質基質、線粒體內膜、線粒體基質
C、無氧呼吸的酶存在于細胞質基質和線粒體
D、水果貯藏在完全無氧的環境中，可將損失減小到最低程度
解析：無氧呼吸是不需氧的呼吸，但其底物分解仍屬于氧化反應；水果貯藏在完全無氧的環境中，無氧呼吸太強會導致水果爛掉，增加損失；無氧呼吸只在細胞質基質中進行，故酶只存在于細胞質基質中，而不存在于線粒體中；有氧呼吸分為三個階段，第一階段在細胞質基質中進行，第二階段在線粒體基質進行，第三階段在線粒體內膜進行。答案為B。
【例7】下圖為某植株在夏季晴天一晝夜內CO2吸收量的變化情況，以下判斷正確的是（ ）
①該植物進行光合作用的時間區段是bg
②植物在a和h時刻只進行呼吸作用，不進行光合作用
③影響bc段光合速率的外界因素只有光照強度
④ce段與fg段光合速率下降的原因完全相同
⑤若c、f時刻的光合速率相等，則植物呼吸速率為c時刻大于f時刻
⑥該植物處于生長時期
A、①③ B、②④ C、①⑤ D、②⑥
解析：此圖橫坐標表示時間，縱坐標表示CO2的吸收量（即用CO2表示植物光合作用的積累量）a點以前和h點以后由于無光照植物不能進行光合作用。a點和h點之間由于有光照植物能進行光合作用。而b點和g點則表示此時的光合作用強度與呼吸強度相等。ce段由于溫度過高導致植物氣孔關閉，CO2的吸收量減少，植物的光合作用速率下降；而fg段是由于光照強度下降導致光合速率下降。答案為D。
【例8】右圖是小麥幼苗細胞內的某些物質變化示意圖，下列對圖示的解釋正確的是（ ）
A、d代表有氧呼吸生成大量ATP的階段
B、b的變化是在葉綠體的基粒上完成
C、c的過程包括光反應和暗反應兩個階段
D、a的代謝過程還應有C3化合物的產生，無H2O的產生
解析：該圖表示的是光合作用和呼吸作用過程中物質的轉化關系，其中a表示光合作用的暗反應，b表示呼吸作用，c表示光合作用的光反應階段，d表示有氧呼吸的第三階段。答案為A。

★ 典型題型——簡答題類型
題型3——有關光合作用的綜合題型
【例9】如圖所示，是植物生理作用與環境因素之間的關系，請據圖分析回答：

⑴甲圖中B點表示 。處于A點時植物進行的生理活動是 。
⑵光照強度為a時，不同溫度情況下的吸收量不同，其原因是
。
⑶乙圖中曲線CD段說明 。Ⅰ曲線所代表的植物對CO2利用的特點是 ，Ⅱ曲線所代表的植物體內固定CO2的物質是 。
⑷要提高農作物的產量，除注意提供上述環境因素外，還必須保證
的供應。

【例10】請回答下列有關小麥細胞代謝的相關問題：
⑴圖甲曲線中，當光照強度為a點時，葉肉細胞中產生ATP的場所有 。當光照強度為600 lx時，光合作用過程中二氧化碳的同化總量為 umol/(m2.s)，當光照強度 （大于、小于、等于）200lx時，細胞會表現出乙圖細胞的生理狀態。大棚種植蔬菜時，白天應控制光強為甲圖中的 （a、b、c、d）點最為理想。
⑵圖丙表示某小麥的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的關系圖，在圖丙a、b、c、d四種濃度中,最適合該器官儲藏的氧濃度是 ；若細胞呼吸的底物是葡萄糖，則在氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖的量的 倍。
⑶若將小麥放在特定的實驗裝置內研究溫度對其光合作用與呼吸作用的影響（其余的實驗條都是理想的），實驗以植物對CO2的吸收量與釋放量為指標。實驗結果如下表所示。
溫度（℃）5101520253035
光照下吸收CO2（mg/h）1.001.752.503.203.753.503.00
黑暗中釋放CO2（mg/h）0.500.751.001.502.253.003.50
則晝夜不停地給予光照，該小麥生長的最適宜溫度是 ℃；每天交替進行12 h光照、12 h黑暗，溫度均保持在30℃的條下，該植物能否生長? ，為什么?
。

題型4——有關呼吸作用的綜合題型
【例11】如圖表示大氣中O2濃度對植物組織產生的影響，其中A曲線代表CO2釋放量，B曲線代表O2的消耗量，請據圖回答：
⑴ 點產生的CO2較多，主要是通過 釋放。
⑵ 點到N點CO2釋放量減少的原因是
。
⑶貯藏水果時O2濃度應調節到圖中 點，原因是
。
⑷ R點的生物學意義是 。

【例12】兩個生物興趣小組分別對酵母菌細胞呼吸方式進行了如下的探究實驗。請據題分析作答：
⑴甲興趣小組想探究的具體問題是：酵母菌是否在有氧、無氧條下均能產生CO2�，F提供若干套（每套均有數個）實驗裝置如圖Ⅰ（a～d）所示：

①請根據實驗目的選擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序（裝置可重復使用）。有氧條下的裝置序號： ；無氧條下的裝置序號： 。
②裝置中c瓶的作用是： ，b瓶中澄清的石灰水還可用 代替。
⑵乙興趣小組利用圖Ⅱ所示裝置（橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的細胞呼吸類型。
①想得到實驗結論還必須同時設置對照實驗，請問對照實驗裝置（假設該裝置編號為Ⅲ）如何設計？ 。
②請預測與結論相符合的現象，并填寫下表：
序號裝置中紅色液滴的移動現象結論
裝置Ⅱ裝置Ⅲ
1① ② 不移動只進行有氧呼吸
2③ 不移動④ 只進行無氧呼吸
3⑤ ⑥ 既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸
③若酵母菌消耗的O2為3mol/L，而釋放的CO2為9mol/L，則酵母菌無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的 倍。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.lg566.com/gaosan/52846.html

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