第一部分《分子與細(xì)胞》
專題二 新陳代謝、微生物與發(fā)酵工程

一、考點核心整合
1、酶
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化能力的一類有機物。理解時應(yīng)把握：①所有的活細(xì)胞均能產(chǎn)生；②酶只有催化作用；③其化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)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(zhuǎn)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(xiàn)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(xì)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(fù)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(nèi)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(jié)酶：能將限制性內(nèi)切酶處理后的目的基因和運載體的黏性末端連結(jié)起的酶，使相鄰的核苷酸之間形成磷酸二酯鍵；
⑹逆轉(zhuǎn)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(xì)菌細(xì)胞壁上的多糖。在醫(yī)藥上它是一種消炎酶，可使細(xì)菌失活，還可激活白細(xì)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(fù)合酶，一般認(rèn)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(jié)成脫氧核苷酸鏈。
2、ATP
ATP全稱為三磷酸腺苷，其結(jié)構(gòu)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(fā)生相互轉(zhuǎn)化： （注意相互轉(zhuǎn)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(gòu)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(yīng)曲線和時間的關(guān)系，從圖中不能獲得的信息是（ ）
A、酶反應(yīng)的最適溫度
B、酶因熱而失活
C、酶反應(yīng)生成物量與時間的關(guān)系
D、酶反應(yīng)速度和酶量的關(guān)系
解析：本題考查學(xué)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(biāo)曲線圖，橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)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(guī)律，沒有表示出酶量的變化，因此不能得到結(jié)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(shè)計及結(jié)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(yīng)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(jù)實驗結(jié)果，以下結(jié)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(guān)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(huán)境持續(xù)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(jié)果如下表所示：

⑴比較并解釋裝置B和D的結(jié)果。
。
⑵解釋以下兩種處理對實驗結(jié)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(jié)果更為準(zhǔn)確，請指出調(diào)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(huán)境中保溫15min后實驗結(jié)果才更為準(zhǔn)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(jié)果有何影響？
。

3、滲透裝置的構(gòu)成與水分的流動
⑴典型的滲透裝置的構(gòu)成必須具備兩個條：一是半透膜，二是半透膜兩側(cè)的濃度差。
⑵滲透作用的原理：當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞將通過滲透作用失水；當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時，細(xì)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(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離。
⑷質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗的意義：
①可判斷細(xì)胞的死活：只有活細(xì)胞才有質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象。
②測定細(xì)胞液的濃度：
③反映細(xì)胞壁和原生質(zhì)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(xì)胞，發(fā)生了質(zhì)壁分離后又出現(xiàn)質(zhì)壁分離復(fù)原，與質(zhì)壁分離復(fù)原相關(guān)的細(xì)胞器有（ ）
A、液泡 B、線粒體、液泡 C、線粒體 D、細(xì)胞膜、液泡膜

★ 典型題型——簡答題類型
題型2——有關(guān)植物水鹽方面（無土栽培）的綜合題型
【例5】將培養(yǎng)在完全營養(yǎng)液中的某觀賞花卉幼苗分成兩組，分別置于0℃和16℃條下進(jìn)行培養(yǎng)，然后測定其根吸收水分和礦質(zhì)元素的理，結(jié)果如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：
⑴上述結(jié)果表明，16℃時根吸收水分增加主要是 增強引起的。
⑵當(dāng)向營養(yǎng)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(zhì)元素與
密切相關(guān)，其主要吸收方式是 。
⑶根據(jù)上述現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是：根吸收礦質(zhì)元素與吸收水分是 。
⑷利用植物組織培養(yǎng)的方法可快速、大量繁殖此植物。在培養(yǎng)過程中，取該植物的花芽并將其分別培養(yǎng)在含有不同比例的吲哚乙酸和細(xì)胞分裂素的培養(yǎng)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(xì)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?qū)崿F(xiàn)脫分化的花芽是 組。從實驗結(jié)果可以看出，能誘導(dǎo)新的花芽形成的條是 。上述實驗結(jié)果說明，在植物組織培養(yǎng)過程中，誘導(dǎo)芽和根形成的關(guān)鍵是 。在生產(chǎn)實踐中，欲快速、大量獲得此植物的花芽，可選用 組的培養(yǎng)基進(jìn)行擴大生產(chǎn)。

4、植物的光合作用
⑴光合作用是生物界中最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝
光合作用必須在光下才能發(fā)生，而呼吸作用是每時每刻都在進(jìn)行。
⑵影響光合作用的因素及其在生產(chǎn)應(yīng)用上的分析
因素對光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用
光光照強度：
1、適當(dāng)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(yīng)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(yīng)，進(jìn)而影響暗反應(yīng)，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(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度
3、植物“午休”現(xiàn)象的原因之一
CO2
濃度在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但達(dá)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(dāng)提高室內(nèi)二氧化碳的濃度，提高農(nóng)作物的光合作用效率
礦質(zhì)
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(chǎn)物的運輸和轉(zhuǎn)化起促進(jìn)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(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系：
葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，它能吸收CO2，釋放O2；
線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，它能吸收O2，釋放CO2。

在植物細(xì)胞內(nèi)存在著這樣一種原則（優(yōu)先原則）：即線粒體所釋放出的CO2優(yōu)先被葉綠體吸收利用。
CO2的吸收量：指葉綠體進(jìn)行光合作用時，除從線粒體中獲得的CO2外，還從外界環(huán)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體線粒體
反應(yīng)物C6H12O6（葡萄糖）C3H6O3 （丙酮酸）+ H2O[H]+ O2
生成物C3H4O3+[H]CO2+ [H]H2O
形成ATP數(shù)量少量（2個）少量（2個）大量（34個）
與氧的關(guān)系無關(guān)無關(guān)必需氧
⑵有氧呼吸與無氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系
有氧呼吸無氧呼吸
不
同
點場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
條需分子氧、酶不需分子氧、需酶
產(chǎn)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(lián)系從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同，以后階段不同
實質(zhì)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(lián)系與區(qū)別
項目光合作用呼吸作用（有氧呼吸）
區(qū)別場所葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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(zhì)變化把無機物轉(zhuǎn)變成有機物分解有機物產(chǎn)生二氧化碳和水
能量變化把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存的有機物中將有機物中的化學(xué)能釋放出，一部分轉(zhuǎn)移到ATP中，一部分以熱能形式散失
實質(zhì)把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成有機物，同時把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，儲存在有機物中分解有機物，釋放能量產(chǎn)生ATP
聯(lián)系光合作用為呼吸作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)——有機物和氧氣；
呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳被光合作用所利用。
⑷探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式：
方法一：實驗處理及分析

裝置甲：有氧條——有CO2產(chǎn)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(chǎn)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(xì)胞呼吸類型。

序號裝置中紅色液滴的移動現(xiàn)象結(jié)論
裝置甲裝置乙
1向左移動不移動只進(jìn)行有氧呼吸
2不移動向右移動 只進(jìn)行無氧呼吸
3向左移動向右移動既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)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(yǎng)型和
異養(yǎng)型都能把外界物質(zhì)合成為自身物質(zhì)，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(guān)于真核細(xì)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(yīng)
B、有氧呼吸的酶存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜、線粒體基質(zhì)
C、無氧呼吸的酶存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
D、水果貯藏在完全無氧的環(huán)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(yīng)；水果貯藏在完全無氧的環(huán)境中，無氧呼吸太強會導(dǎo)致水果爛掉，增加損失；無氧呼吸只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，故酶只存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，第二階段在線粒體基質(zhì)進(jìn)行，第三階段在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行。答案為B。
【例7】下圖為某植株在夏季晴天一晝夜內(nèi)CO2吸收量的變化情況，以下判斷正確的是（ ）
①該植物進(jìn)行光合作用的時間區(qū)段是bg
②植物在a和h時刻只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)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(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)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(jìn)行光合作用。a點和h點之間由于有光照植物能進(jìn)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(dǎo)致植物氣孔關(guān)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(dǎo)致光合速率下降。答案為D。
【例8】右圖是小麥幼苗細(xì)胞內(nèi)的某些物質(zhì)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(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段
D、a的代謝過程還應(yīng)有C3化合物的產(chǎn)生，無H2O的產(chǎn)生
解析：該圖表示的是光合作用和呼吸作用過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，其中a表示光合作用的暗反應(yīng)，b表示呼吸作用，c表示光合作用的光反應(yīng)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(guān)光合作用的綜合題型
【例9】如圖所示，是植物生理作用與環(huán)境因素之間的關(guān)系，請據(jù)圖分析回答：

⑴甲圖中B點表示 。處于A點時植物進(jìn)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(nèi)固定CO2的物質(zhì)是 。
⑷要提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，除注意提供上述環(huán)境因素外，還必須保證
的供應(yīng)。

【例10】請回答下列有關(guān)小麥細(xì)胞代謝的相關(guān)問題：
⑴圖甲曲線中，當(dāng)光照強度為a點時，葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所有 。當(dāng)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(dāng)光照強度 （大于、小于、等于）200lx時，細(xì)胞會表現(xiàn)出乙圖細(xì)胞的生理狀態(tài)。大棚種植蔬菜時，白天應(yīng)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(guān)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(xì)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(nèi)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(biāo)。實驗結(jié)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(jìn)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(guān)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(chǎn)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(jù)圖回答：
⑴ 點產(chǎn)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(yīng)調(diào)節(jié)到圖中 點，原因是
。
⑷ R點的生物學(xué)意義是 。

【例12】兩個生物興趣小組分別對酵母菌細(xì)胞呼吸方式進(jìn)行了如下的探究實驗。請據(jù)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(chǎn)生CO2。現(xiàn)提供若干套（每套均有數(shù)個）實驗裝置如圖Ⅰ（a～d）所示：

①請根據(jù)實驗?zāi)康倪x擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序（裝置可重復(fù)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(xì)胞呼吸類型。
①想得到實驗結(jié)論還必須同時設(shè)置對照實驗，請問對照實驗裝置（假設(shè)該裝置編號為Ⅲ）如何設(shè)計？ 。
②請預(yù)測與結(jié)論相符合的現(xiàn)象，并填寫下表：
序號裝置中紅色液滴的移動現(xiàn)象結(jié)論
裝置Ⅱ裝置Ⅲ
1① ② 不移動只進(jìn)行有氧呼吸
2③ 不移動④ 只進(jìn)行無氧呼吸
3⑤ ⑥ 既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)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.yy-art.cn/gaosan/52846.html

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