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第二單元 代謝——生物與環(huán)境之間物質和能量交換的基礎

1  代謝的概念

2 代謝與酶

2.1 酶的發(fā)現

1773年，斯帕蘭札尼（意）證明胃具有____________的作用。

1836年，施旺(美)從胃液中提取出了消化蛋白質的物質（胃蛋白酶）。

1926年，薩姆納(美)）通過化學實驗證實脲酶是一種________      。

20世紀30年代,科學家們指出酶是一類有___ ____作用的____    ____。

20世紀80年代以來，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現少數____   __也具有生物催化作用。

2.2 酶的概念要點

酶是_________產生的一類具有________作用的_________。

絕大多數的酶是_________，少數的酶是_________。

2.3 酶的催化特性

________性：催化效率很高，是無機催化劑的107~1013倍。

________性：每一種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應。

需要適宜的條件：_____________________都會影響酶的活性。

2.4 有關酶的催化特性的三個實驗

2.4.1實驗四 比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率

操作程序

1號試管（實驗組）

2號試管（條件對照組）

3號試管（空白對照組）

1

2 L3%的H2O2溶液

2

加2滴        搖勻

3

將點燃但無火焰的衛(wèi)生香分別放入3支試管液面的上方

實驗

現象

2.4.2實驗五 探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用

操作程序

實驗操作內容

1號試管

2號試管

1

注入可溶性淀粉溶液

2 L

/

2

注入             

/

3

注入α－淀粉酶溶液

2 L

4

將試管放60℃熱水中

5 in

5 in

5

加入斐林試劑

2 L

6

放熱水于大燒杯中加熱煮沸

1 in

1 in

7

觀察實驗現象

磚紅色沉淀

無磚紅色沉淀

2.4.3選修實驗一 溫度對酶活性的影響

操作程序

1號試管

2號試管

3號試管

１

在3支試管中分別加入2 L可溶性淀粉

2

1 L新鮮淀粉酶溶液

(注入另１支１號試管)

3

將2支1號試管放入

60℃的熱水中5 in

放入沸水中5 in

放入冰水中5 in

4

分別將淀粉酶溶液注入到相同溫度條件下的淀粉溶液中，搖勻，

在各自對應溫度下保溫5in。

5

加1~2滴碘液

6(液體顏色變化)

3  代謝與ATP

3.1 ATP等高能磷酸化合物的知識在課本中的分布：(找出第一、二、三中相關知識點)

3.2 ATP的結構特點：從ATP的結構簡式中可看出，式中“～”代表_____ ______，

“A”代表______，“T”代表______，“P”代表__      

3.3 ATP與ADP的相互轉化的反應式：(18)___________________________

3.4 ATP的形成途徑：對動物和人來說，ADP轉化成ATP時所需要的能量來自__________；

對綠色植物來說，所需要的能量來自__________________________。

3.5 ATP的形成場所有：                                                          

4 植物的水分代謝

4.1 植物細胞吸收水分的基本方式

4.1.1吸脹吸水

沒有形成                        的細胞，主要靠細胞內的蛋白質、淀粉和纖維素等___________性物質吸水水分。例如，根尖        區(qū)的細胞，干種子的細胞等，都主要通過吸脹作用的方式從外界吸收水分。

4.1.2滲透吸水

根尖吸收水分最活躍的部位是根尖         的表皮細胞。這些細胞的結構特點是細胞質基質中有一個__________________。

滲透作用的概念： 水分子（或其他溶劑分子）透過________膜從_____濃度溶液向_____濃度溶液的擴散，叫做滲透作用。

滲透作用得以發(fā)生的條件是：①具有_______ ___的膜；②膜兩側的溶液具有________________。

4.2  實驗七：觀察植物細胞的質壁分離與復原

4.2.1實驗原理：

植物細胞是否發(fā)生質壁分離與復原，取決于：①細胞液和外界溶液          的大��；

②原生質層的伸縮性比細胞壁         。

4.2.2實驗操作程序：

4.2.3實驗圖解：

4.3 水分的利用與散失

一般只有1%～5%的水分用于______ ____和_____   ____等生理活動。其余的水分則主要通過葉片表皮上的         以        作用的方式散失。

水分散失的意義: ①植物       水分和水分在體內運輸的重要動力；②促進礦質養(yǎng)料在植物體內的__________；③ 降低植物體特別是葉片的溫度，避免陽光的灼傷。

4.4 合理灌溉的依據：

不同植物的需水量是不同的；同一植物在不同            時期的需水量對也是不同的。

5 植物的礦質營養(yǎng)

5.2 植物生活必需礦質元素的實驗研究方法——                    。

用人工配制的含有全部礦質元素或部分礦質元素的營養(yǎng)液栽培植物的方法�？捎糜谥参锏臒o土栽培。

根據實驗目的的不同，可以人為地變更培養(yǎng)液中的成分（如減少某種必需的礦質元素），以觀察它們對植物生長發(fā)育及代謝過程的影響，這種培養(yǎng)液稱為缺素培養(yǎng)液（或缺少某種礦質元素的“完全培養(yǎng)液”）。含有植物正常生長所必需的全部礦質元素14種的營養(yǎng)液，稱為全素培養(yǎng)液（也叫完全培養(yǎng)液）。

5.4 礦質元素的運輸和利用

礦質元素的運輸路徑：成熟區(qū)表皮細胞→隨水通過根、莖的__________→運輸到植物體的各個器官

礦質元素的吸收與      作用有關；礦質元素在植物體內的運輸則與_______作用有關。

礦質元素的利用特點：①再度利用：如__________________等，其原因是__________；②一次利用：如_______________等，其原因是_______        。

5.5 合理施肥的依據：

① 不同植物對各種必需礦質元素需要量不同；

② 同一植物在不同生長發(fā)育時期對各種必需礦質元素需要量不同

6   光合作用

6.1 光合作用的發(fā)現

1864年，薩克斯實驗證明了綠葉在光合作用中產生了        。

1880年，恩格爾曼在實驗設計上的巧妙有4處：一是選用        作為實驗材料；二是

將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境里，由此排除了環(huán)境中           的影響；三是選用極細的光束照射，并且用          進行檢測，從而能準確地判斷出氧的釋放部位；四是設計了黑暗和曝光的         實驗。

1930年代，魯賓和卡門采用             法進行了實驗研究，證明光合作用釋放的氧全部來自       。

6.3 實驗六 葉綠體中的色素提取和分離

6.3.1實驗操作程序

6.4 光合作用的過程可分為兩個階段

光反應

暗反應

所需條件

進行場所

物質變化

水的光解：                    

ATP的形成：                   

CO2的固定：                    

C3被氫還原：                   

能量轉換

太陽光能——→                ——→                  

6.5 光合作用的意義

從物質轉變的角度上                                          ；

從能量轉換的角度上                                         ；

從氣體變化的角度上                                         。

7 光合作用與生物固氮

7.1 光能在葉綠體中的轉換

在光的照射下，具有吸收和傳遞光能的色素[包括                              等），將吸收的光能傳遞給少數具有特殊狀態(tài)的              ，使該類色素連續(xù)不斷地丟失和獲得電子，光能就轉換成          。這一過程中，最終的電子供體是            ，最終的電子受體是            。

在光合作用的光反應階段，伴隨著光能轉換成化學能，葉綠體內發(fā)生的物質變化主要包括：①                                   ；②                                   。

7.2 C3植物和C4植物的比較

固定二氧化碳的途徑

葉片結構的特點

C3植物

CO2→                                   

維管束鞘細胞不含              ，

 而葉肉細胞中都含              

C4植物

CO2→                     

維管束鞘細胞里含            ，

 葉肉細胞中含有              

7.3. 提高農作物的光能利用率

除了延長光合作用的時間和增加光合作用的面積外，提高農作物的光能利用率的措施主要還有：①              的控制。②            的供應。③必需礦質元素的供應，例如：氮是                          的重要組成成分；磷也是                         的重要組成成分，還在維持                膜的結構和功能上起著重要的作用；鉀與光合作用中糖類的                   有關；鎂是               的重要組成成分。

7.4 生物固氮

7.4.1生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮               的過程。

7.4.2固氮微生物的種類包括：①以根瘤菌為代表的                  ；②以圓褐固氮菌為代表的                。

7.4.3 生物固氮與氮循環(huán)過程：（熟識選修課本P.46圖2-14）

7.4.4 生物固氮在農業(yè)生產上的應用： 例如，根瘤菌拌種、用都可植物做綠肥等。

8 人和動物體內三大營養(yǎng)物質的代謝

8.1  糖類代謝

9 細胞呼吸

9.1 細胞呼吸的概念：生物體內的有機物在       中經過一系列的             ，最終生成             或其他產物，并且釋放出       的總過程。

9.2 有氧呼吸

9.2.1概念：細胞在氧氣的參與下，通過         作用，把糖類等有機物      氧化分解，產生出                 ，同時釋放         的過程。

9.2.2總反應式：                                                  

9.2.3按照物質和能量轉變的特點，有氧呼吸全過程可分為三個階段()

    階 段

項 目

第一階段

第二階段

第三階段

場所

氧氣是否參與

反應物

生成物

產生ATP數量

9.3 無氧呼吸

9.3.1概念：細胞在        條件下，通過      的催化作用，糖類等有機物分解成      

的氧化產物，同時釋放出        的過程。

9.3.2總反應式

產生酒精的無氧呼吸：                                                    

產生乳酸的無氧呼吸：                                                    

9.4 有氧呼吸與無氧呼吸的比較

呼吸方式

有氧呼吸

無氧呼吸

區(qū)別

反應場所

反應條件

氧氣、有氧呼吸有關酶

不需要氧、無氧呼吸有關酶

物質轉變

徹底分解，產生                

分解不徹底，形成                        

能量轉換

釋放大量能量，形成大量ATP

釋放少量能量，形成少量ATP

聯系

第一階段完全相同，產生丙酮酸以后，有無氧的供應才分道揚鑣。

實質相同

9.5 細胞呼吸的意義

9.5.1能為生物體的             提供能量（ATP）。

9.5.2能為體內其他化合物合成提供原料[如，細胞呼吸的重要中間產物          等]。

9.6 光合作用和細胞呼吸（有氧呼吸）的區(qū)別和聯系

   生理過程比較項目

光合作用

有氧呼吸

反應式

代謝類型

合成代謝

分解代謝

反應場所

葉綠體

主要在線粒體中

反應條件

光、色素、酶

氧氣、酶

物質變化

能量變化

實質

意義

聯系