高考生物第一輪總復習講座之十八
【內容】
生物的新陳代謝(第一部分)
酶、ATP與植物的光合作用、水分代謝、礦質代謝
【重點與難點】
1、酶的特性與作用。
2、ATP在生物體內能量代謝中的作用。
3、滲透裝置與滲透作用，綠色植物的滲透吸水與蒸騰作用。
4、植物的必需礦質元素、植物對礦質元素的吸收方式與利用
5、光合作用的物質代謝與能量代謝過程及其原理。
【延伸與拓展】
新陳代謝是生物最基本的特征，也是生物一切生命活動的基礎。這部分內容在教材中占有重要的位置，并且能與生產、生活實踐廣泛聯系。因此，它在各類考試中也會占有相當大的比例。
1、酶的特性，教材安排了酶催化作用的探索實驗，這些實驗除了說明酶的專一性、高效性、反應條件受溫度與酸堿度影響外，更重要的是在介紹生物實驗的一般方法(設立對照實驗、解決單因子等)。新陳代謝是通過細胞內發(fā)生的各種化學反應來完成的，每一過程都有酶參與，在習題中與到溫度、酸堿度等影響問題，應立即考慮到酶的活性受到了影響。習題中涉及到實驗時，應考慮設立對照、解決單因子。
2、ATP是生物體進行生命活動的直接能源，而糖類、脂肪、蛋白質也是能源物質，但是它們具有層次上的區(qū)別，如同日常生命中的煤、石油、天然氣通常要在發(fā)電廠里轉化成電，才能使機器運轉，生物體內的糖類等能源物質氧化分解釋放的能量需轉移到ATP中才能供生命活動利用。
ATP與ADP能相互轉化，由于這種分子特殊結構與分子間轉化，在能量代謝中十分重要，即能及時供給能量，又能及時捕獲能量，使生物體能經濟有效地利用能量。ATP與ADP是可以相互轉變的，而能量是不可逆，反應式中的能量的含義是不同的：
酶 用于生命活動
ATP ADP＋Pi＋能量
來自呼吸作用、光合作用
3、 一個成熟的植物細胞放置在外界溶液內就構成一個滲透系統(tǒng)，這個系統(tǒng)以原生質層(充當滲透系統(tǒng)中的半透膜)為界分成兩個區(qū)域，即細胞液與外界溶液，這兩個區(qū)域內的濃度大小，決定了水分移動方向，當外界溶液濃度大于細胞液時，細胞液內的水分外滲，細胞失水而縮小，由于細胞壁和原生質層的伸縮性有大小，結果導致細胞質壁分離(原生質層與細胞壁的分離)。反之則細胞吸水。
根吸收的水分除少量留在體內利用外，絕大多數通過蒸騰散失，蒸騰作用是植物吸水與運輸的動力，是礦質營養(yǎng)運輸的動力，還能降低溫度。
4、植物必需的元素有十六種，可以分為以下三檔：
大量元素 微量元素
C H O N P K S Ca Mg Fe Mn B Zn Ca Mo Cl
必需礦質元素
根對礦質離子的吸收過程是一個主動運輸的過程，與呼吸作用密切相關，所以通過各種方法提高根細胞的呼吸作用，有利于根對礦質離子的吸收，從而提高肥效。
吸收到植物體的礦質元素，可參與各種基本結構和調節(jié)代謝，如N是構成蛋白質的必需元素，P是核酸、ATP的必需元素，Mg是葉綠素的必需元素，K可充當活化劑，調節(jié)代謝。植物吸收的礦質離子中大都是可以在體內移動，能再利用的，如K、N、P、Mg等，有些元素不能再利用，如Ca、Fe。
4、綠色植物的光合作用這部分內容是本章與本教材的重點。植物葉肉細胞中的葉綠體是光合作用的場所，它的基粒片層結構薄膜上分布著葉綠素和類胡蘿卜素兩類色素，是光反應的場所，這些色素能利用可見光，特別是對紅光與藍紫光的利用率很高。葉綠體的基質是暗反應的場所，其中有許多種酶，這些酶用來催化光合過程中的一系列化學反應。
光合作用是生物界最基本的物質代謝與能量代謝，因此，在學習光合作用時，應著重弄清楚這一復雜過程中的物質與能量的變化。
光反應階段暗反應階段
場所基粒(片層結構薄膜)基質
條件光能多種酶
物質代謝 水在光下被分解
ADP + Pi →ATP
NADP+e+Pi+H+→NADPHCO2固定與還原成(CH2O)
CO2→C3→(CH2O)
能量代謝光能→電能→活躍的化學能活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能
由此可見，光合作用實質上是把無機物(H2O、CO2)合成有機物，同時把光能轉變成化學能貯存在有機物中。
應該說明，光合作用雖然可分為光反應與暗反應兩個階段，但是整個過程是連續(xù)的，這兩個階段是相互促進，又是相互制約的。這是分析外界條件變化對光合速度影響的鑰匙，影響光合速度的因素主要有：
①光照強度，直接影響光反應的速度,光反應產物NADPH與ATP的數量多少會影響暗反應的速度，這是最主要的因素。
②溫度，影響光合作用過程特別是暗反應酶的催化效率,從而影響光合速度。
③ CO2濃度，CO2是暗反應的原料，CO2濃度高低直接影響暗反應的速度。
④ 礦質元素，例如Mg是葉綠素的組成分，N是光合酶的組成分，P是ATP分子的組成分。
⑤ 水分，水分是光合作用原料之一，缺少時可是光合速率下降。
⑥ 日變化，光合速率在一天中有變化，一般與太陽輻射進程相符合，但也有例外，如炎熱夏天，中午前后光合速率下降（氣孔關閉，CO2供給不足）。
【例題精講】
例1．寫出三種與光合作用有關的礦質元素的元素符號及它們在光合作用中的作用。
元素：________，作用____________。
元素：________，作用____________。
元素：________，作用____________。
(2000年高考理科綜合能力測試題，本題9分)
[解析]本題較靈活，以高等教育中相關的專業(yè)知識為依據，來測試學生對光合作用與礦質元素知識的綜合運用能力。雖然教材對這個問題沒有明確答案，但是憑學生所學知識是可以回答出來，這是高考名題的思維方式。回答本題的關鍵一是要求答出礦質元素，而不是必需元素,不可回答C、H、O；二是要考慮到光合作用過程中必不可少的物質所含的礦質元素,如葉綠素含有Mg，ATP含有P，葉綠素與各種酶含有N。
答案為：Mg葉綠素的成分；P形成ATP需要磷；N葉綠素和各種酶的成分(只答各種酶的成分，不扣分)
應該指出，這是一題開放性題目，因為與光合作用有關的礦?元素很多，為了與高等教材不發(fā)生沖突，對本題的標準答案又作了補充，與光合作用有關的礦質元素還有：Mn、K、Fe、S、Cu、Cl，如果答上可參照參考答案的分值賦分。
例2．(1)核糖是一種五碳糖，它的衍生物腺苷也可與磷酸成酯，如三磷酸腺苷，后者的分子簡式為___________。
(2) 三磷酸腺苷釋放能量的表示式是______________________。
(2000年全國高考理科綜合能力測試題)
[解析]本題似與化學知識滲透，但問題較為簡單，是高考中也常常出現的題目，書寫千萬要規(guī)范，避免不必要的失分。正確書寫是：Ａ－Ｐ～Ｐ～Ｐ
ATP ==== ADP＋Pi(磷酸)＋能量
【同步練習】
１．下列有關酶的敘述中，錯誤的是
A、酶是活細胞產生的具有催化能力的有機物
B、每一種酶只能催化一種或一類物質的化學反應
C、酶能催化化學反應的進行，但本身不發(fā)生變化
D、酶只能在生物體內發(fā)揮催化作用
2、在10℃(x)、40℃(y)、80℃(z)條件下，淀粉酶的活性大小是
A. x＞y＞z B. z＞y＞x
C. y＞x＞z D. y＞z＞x
3、在淀粉酶催化淀粉的實驗中,將淀粉酶稀釋2倍與稀釋20倍，實驗效果基本相同，這表明酶具有
A.專一性 B.多樣性 C.高效性 D.穩(wěn)定性
4、將1毫升唾液與倒入裝有10毫升漿糊的試管內,置于25℃的溫水中水浴，為了提高反應速度可采取一些方法。下列各方法中能提高反應速度的是
A. 把實驗溫度提高到70℃ B. 在試管內再加入１毫升唾液
C. 在試管內加入１毫升鹽酸 D. 在試管內加入１毫升蒸餾水
5、下列哪一過程不產生ATP
A. 光反應 B. 暗反應 C. 有氧呼吸 D. 無氧呼吸
6、對ATP與ADP的相互轉變反應式理解，錯誤的是
A. 這種轉變發(fā)生在生物細胞內 B. 反應過程有酶參與
C. ATP的水解過程產生大量能量 D. 反應式中的能量也是可逆的
7、為了研究溫度對酶活性的影響，可做下列實驗：
試 管
１ ２ ３
注入新鮮的唾液 1ml 1ml 1ml
注入漿糊 2ml 2ml 2ml
反應溫度 0℃ 37℃ 100℃
參照上述實驗，設計一個pH對酶活性影響的實驗，實驗材料有新鮮唾液、漿糊、鹽酸、氫氧化鈉、清水、試管、碘液，并預測實驗結果。
8、回答ATP和ADP相互轉變的有關問題：
(1) 寫出ATP和ADP相互轉變的反應式____________________。
(2) ATP水解成ADP過程產生的能量可供__________________。
(3)對于動物和人來說，細胞內____________是產生ATP的重要場所，需要__________。對于綠色植物來說，葉肉細胞內的________也能產生ATP，需要__________。
9、生長在鹽堿地上的植物能強烈地從土壤中吸收水分，這是因為
A.根細胞吸脹作用大 B.根細胞液濃度大
C.根細胞呼吸旺盛 D.蒸騰作用強
10. 植物根毛區(qū)表皮細胞（甲）的水分能向皮層細胞（乙）轉移，這是因為
A.細胞液濃度甲比乙大 B.細胞液濃度甲比乙小
C.細胞質基質內水分甲比乙大 D.細胞質基質內水分甲比乙小
11. 植物吸收水分與水分運輸的動力分別是
A.滲透作用和蒸騰作用 B.滲透作用和蒸騰作用
C. 都是滲透作用 D. 都是蒸騰作用
12. 在含有多種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中，發(fā)現番茄吸收鈣多，吸收硅少，這是因為 A.根細胞膜上運輸鈣的載體多 B.培養(yǎng)液中鈣含量多
C.鈣的吸收不需耗能 D.根細胞膜對硅的滲透性差
13. 當植物缺乏Ca、Fe元素時，可能出現的情況是
A.幼葉受害 B.老葉受害
C.幼葉與老葉同時受害 D.幼葉與老葉都不受害
14. 測定植物光反應是否完成，最好的方法是
A. O2釋放 B. CO2被消耗 C. ATP形成 D. 葡萄糖生成
15. 大棚蔬菜選用的大棚的材料顏色最好是
A.紅色透明 B.藍紫色透明 C.綠色透明 D.無色透明
16. 除了下列哪一種方法外，其余都可以用來測定植物光合速度 ？
A.測定含水量 B.測定O2發(fā)生量
C.測定CO2消耗量 D.測定干物質積累量
17. 植物萎蔫時的吸水速率(X)、運輸速率(Y)、蒸騰速率(Z)的大小是
A. X＞Y＞Z B. Z＞Y＞X C. X＞Z＞Y D. Y＞X＞Z
18.植物細胞質壁分離的實驗不能解釋下列哪一種現象？
A.判斷細胞死活 B.原生質層是一種半透膜
C.測定細胞液濃度 D.滲透吸水是植物吸水的主要方式
19.將一株帶有枝葉的植物的根切除，在陽光下，植物也能吸水。這種吸水的動力來自
A.吸脹作用 B.滲透作用 C.蒸騰作用 D.呼吸作用
20.長時間的水淹，農作物會爛死，主要原因是
A. CO2中毒 B. 酒精中毒 C. 乳酸中毒 D. 能量供給不足
21.下表為無土栽培時所用的一種培養(yǎng)液的配方，試根據表中內容，回答下列各問題：
每1000ml蒸餾水中加入：
成分 KH2PO4 KNO3 Ca(NO3)2 MgSO4
含量 0.2g 1g 1g 0.4g
再加入極少量的H3BO3，MnCl2，ZnSO4，CaSO4，H2MoO4
(1) 該培養(yǎng)液所含的必需元素是否齊全？________。如不全，還因加入哪需元素？________。
(2)該培養(yǎng)液中所含的_______元素不是礦質元素；_______屬于不能被植物再度利用的大量元素。
(3) 該培養(yǎng)液中的元素是以________形式被植物細胞吸收的，這種吸收方式包括__________和__________兩個過程。
(4)該培養(yǎng)液的濃度是不會高于植物根毛細胞的________濃度。如果培養(yǎng)液的濃度過高，植物則不能生長，甚至死亡。說明這種結果的原因：__________________________。
【練習答案】
1. D
2. C
3. C
4. B
5. B
6. D
7. 略
8. ⑴ ATP ADP＋Pi（磷酸）＋能量
⑵ 生命活動利用 ⑶ 線粒體 氧氣 葉綠體 光能
9. B
10. B
11.D
12.A
13. A
14. A
15. D 16. A 17. B 18. D 19. C 20. B
21. ⑴ 不全 Fe、Cu
⑵ H、O Ca
⑶ 離子 交換吸附 主動運輸
⑷ 細胞液 細胞水分大量外滲而死亡
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