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编稿老师：陈月艳　   审稿老师：周  湘　　  责  编: 陈  莉

【学习内容】  

 细胞是生命的单位  四、细胞代谢 

（一）   新陈代谢概述  （二）新陈代谢与酶（三）新陈代谢与 ATP

【知识网络结构】

【重点、难点、拓展知识解析】   

一、新陈代谢的概念

　　要理解细胞是生命的单位，在认识了细胞的化学组成、细胞的结构和功能、细胞的增殖的基础上，我们必须回答的问题时，细胞是如何生活的，这就涉及到细胞的代谢。多细胞的生命活动依赖于生物体的功能活动，所以下面的图解概括的是细胞水平上和生物个体水平上的代谢活动，也是新陈代谢内容的全面总结。

　　从以上图解中，可以归纳出新陈代谢的如下概念要素。

① 按代谢过程分：

   A)生物体与环境之间进行的物质交换和能量交换

   B)细胞内进行的物质转变和能量转移

② 按代谢性质分：

   A)物质代谢：指生物与环境之间的物质交换和细胞内的物质转变 

   B)能量代谢：指伴随物质代谢进行的能量交换和能量转移

③ 按代谢方向分：

   A)同化作用：生物体利用外界物质，合成原生质，并贮存能量的过程

   B)异化作用：生物体分解自身原生质，排泄废物，并释放能量的过程

   C)同化与异化相互对立、相互依存和相互转化

④  代谢实质和意义：新陈代谢实质上是细胞内一系列高度有序的酶促反应的总称，通过代谢生物体和细胞实现自我更新。

二、酶特性的探究试验

　　⑴过氧化氢(H₂O₂)分解速度的比较实验

　　⑵唾液淀粉酶催化特性的分析实验

		主反应		对照反应
		1	2	4
酶促反应	底物1ml	1%淀粉液	1%蔗糖液	1%淀粉液
	实验处理	鲜唾液	鲜唾液	蒸馏水
	反应条件	在370C恒温条件下保温10min左右
鉴定反应	斐林试剂	1滴	1滴	1滴
	反应条件	煮沸	煮沸	煮沸
	溶液颜色	砖红色	蓝色	蓝色
实 验 分 析		①反应产物：麦芽糖、葡萄糖 ②催化底物：淀粉 ③反应条件：适宜温和条件下 ④酶特性：专一性

    注意还原性糖的检测方法以及生物和化学知识的结合

三、酶作用特性和新陈代谢的关系

  　⑴专一性：使细生物体内的化学反应有序

　　⑵高效性：使生物体内的化学反应高效进行

四、影响酶活性的因素：温度和PH

　　通过实验研究，人们可以探究不同酶作用的最适的温度和PH。

　　新一轮的高考改革重视设计和完成实验的能力，探究影响酶活性的因素是很好的实验设计的素材：请同学们按如下要求：进行“影响酶活性的因素的实验设计”

　　（1）实验探究的问题：如温度对唾液淀粉酶的活性影响

　　（2）对所提出的问题作出假设：如唾液淀粉酶作用的最适温度为….，温度过高或过低对酶活性的影响是……

　　（3）设计实验方案（检验假设）：需注意下面的问题

　　a)实验具有可行性：包括实验材料选择和实验器材可获得性

　　b)控制除了所要研究因素以外的其他可变因素保持一致

　　c)设置对照实验

　　（4）实验预期的结果和所做假设之间的关系

五、ATP的结构和功能 

　　⒈分子组成

　　腺苷一磷酸实际上是组成RNA的一种核苷酸，既腺嘌呤核糖核苷酸。

　　⒉结构特点

  　⑴ 蕴含两种磷酸键

  　⑵ 在一定条件下，末端的高能磷酸键容易断裂或重新形成

　　⒊转化特性

　  ⑴在一定条件下ATP与ADP相互转化

  　⑵转化过程伴有能量贮存或释放

    ①ADP通过磷酸化反应生成ATP ，并贮存能量

    ②ATP通过水解反应生成ADP，并释放能量

  　⑶转化条件

    ①在特定酶的催化下进行

    ②依照细胞内能量供求关系进行

　　细胞发生ADP的磷酸化反应形成ATP时，一定伴随产能的反应。产能反应包括：光合作用，有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸水解。细胞发生ATP水解反应时，一定有需能的活动，如物质吸收与分泌、物质的合成、肌肉收缩、神经冲动的传导、维持体温、生物电等。

　　⒋生理功能：生命活动的直接能源物质 

【例题解析】

　　1．下面关于新陈代谢的表述中，不正确的是：
　　A  光合作用是自然界中最基本的物质代谢和能量代谢
　　B  生物体的物质代谢和能量代谢主要发生在细胞内
　　C  物质代谢和能量代谢是两个相对独立的过程
　　D  生物体通过新陈代谢实现自我更新

　　[解析]考察知识点：新陈代谢的基本概念。光合作用实现了光能向化学能、无机物向有机物的转变，是自然界中最基本的物质代谢和能量代谢。新陈代谢的实质是细胞内发生的一系列有序的酶促反应，生物体通过新陈代谢实现自我更新。新陈代谢的能量代谢伴随物质代谢而进行。 选C。

　　2．下列各类人群中，一段时期内人体摄入和排出的氮量基本相等的是：
　　A健康儿童
　　B.重创伤恢复期病人
　　C.健康成年男子
　　D.禁食期病人

　　[解析]该题以人体的蛋白质代谢的有关知识为命题内容。蛋白质是生命的体现者，氮平衡是人体内蛋白质代谢状况的具体反映。无论植物蛋白质还是动物蛋白质，含氮量约为16%，即1g氮相当于6.25g蛋白质。测定每日食物中含氮量可以间接地计算出蛋白质含量，测定每日尿液和粪便的含氮量可以估算体内蛋白质代谢量。健康的成年男性组织蛋白合成量与分解量处于动态平衡即处于总氮平衡。儿童生长期、孕妇、处于恢复期病人，表现为同化作用大于异化作用，氮的摄入量大于氮的分解量；禁食期病人，因蛋白质食量减少，氮的分解量大于氮的摄入量。答案为：C

　　3、下图表示一个酶促反应过程，图中A 表示酶，黑球表示两个相同的单糖，图示反应称为：

　　A   脱水缩合              B  转氨基作用
　　C   水解反应              D  分解反应

　　[解析]考察知识点：酶作为生物催化剂的特点；双糖的水解反应。解答本题，首先要根据A在化学反应前后，没有发生改变的特点，确定其为酶。双糖分子在酶A的作用下，水解为两分子的单糖。答案为C。

　　4、植物体细胞杂交是培育植物新品种的新技术。细胞外面的细胞壁阻碍植物体细胞的杂交，所以植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活性的原生质体。目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法，在不伤害细胞的原生质体的条件下，哪一组酶去除细胞壁的效果最好：
　　A  纤维素酶和蛋白酶        B  纤维素酶和果胶酶
　　C  蛋白酶和淀粉酶          D  淀粉酶和脂肪酶

　　[解析] 本题是一个综合性较强的题，题干在介绍了现代生物技术—植物的体细胞杂交的同时，考察了下列知识点：①原生质体的概念（不包括细胞壁，有生命的活性）②细胞壁及细胞间质的化学成分③酶作用的专一性。解题思路：要离散细胞，需要溶解细胞之间的果胶质，根据酶的专一性，需要果胶酶的水解作用。同学们学习了离散细胞的酸解法（用一定浓度的盐酸解离植物的组织，如根尖，但这种方法会杀死细胞，不能分离出活的原生质体；同样，根据酶的专一性，去除由纤维素组成的细胞壁，需要纤维素酶的作用，在这两种酶的作用下，既可分离出有活性的原生质体，故答案为B。在了解的原生质体的概念和酶的专一性后，同学们容易忘却的是细胞壁和细胞间质的主要成分，导致错选。

　　5、下列叙述错误的是：
　　A  在叶绿体、线粒体中都能合成ATP     
　　B  在光反应、暗反应中都能合成ATP
　　C  在有氧呼吸、无氧呼吸中都能合成ATP
　　D  在动植物细胞中都能合成ATP

　　[解析] 本题考察的知识点是ATP的生成途径。解答本题时，首先要回忆光合作用和呼吸作用的过程。呼吸作用是分解有机物释放能量的过程，无论有氧呼吸还是有氧呼吸，都能产生ATP。而光合作用的光反应的实质是实现了光能由活跃定的化学能（形成ATP），暗反应则进一步将ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。所以，暗反应不合成ATP，但消耗ATP。答案为B，本题只要理解的光合作用和呼吸作用的过程，就容易回答。

　　6、生理测定得知，在剧烈运动时骨骼肌细胞中ATP的含量仅能维持3秒钟的供能需求，3秒钟以后，肌肉消耗的能量来自于：
　　A  磷酸肌酸的高能磷酸键的转移
　　B  有氧呼吸过程中产生的ATP
　　C  无氧呼吸过程中所产生的ATP
　　D  以上三种途径都有

　　[解析]考察知识点：骨骼肌的功能系统。在平静的条件下，骨骼肌细胞中的ATP来自于有氧呼吸，在剧烈运动时，有氧呼吸产生的ATP明显少于消耗的ATP，这时要靠无氧呼吸和磷酸肌酸来补充，以满足生命活动的需要。答案为D

　　7、种子萌发储藏物质发生水解过程中，活性最高的酶应该是：
　　A  淀粉酶、蛋白酶、转氨酶    
　　B  蛋白酶、蔗糖酶、脂肪酶    
　　C  过氧化氢酶、蔗糖酶、脂肪酶  
　　D  淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶

　　[解析] 种子萌发的过程是动用子叶或胚乳中储备的糖类、脂类和蛋白质，合成新的物质供胚生长的过程。因此活性最高的酶是淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶。 选D。

　　8、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整PH至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间内，容器内剩余的物质是：
　　A  淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
　　B  唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
　　C  唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
　　D  唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

　　[解析] 本题考察的知识点：一、影响酶活性的因素：PH为2时，胃蛋白酶的活性最强，而唾液淀粉酶失活；二酶的专一性：胃蛋白酶能把乳清蛋白和唾液淀粉酶（成分为蛋白质）水解为多肽，而对淀粉不起作用，故答案为：A

　　9．判断下面有关酶的表述的正误
　　
　　⑴ 酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用（误）

　　⑵ 一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应（正）

　　⑶ 酶的活性随温度地升高而不断升高（误）

　　⑷ 酶都具有消化食物的作用（误）

　　⑸ 活细胞都含有酶（正）

　　⑹ 酶可在体内合成，也可以从食物中获得（误）

　　⑺ 参加反应的前后，酶的化学性质不发生改变（正）

　　⑻ 绝大多数的酶能被蛋白酶水解（正）

　　⑼ 酶可以以主动运输形式通过细胞膜（误）

　　[解析] 本题考察了酶的概念、作用特性和影响酶活性的因素

　　10、为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：

　　⑴ 操作步骤：

　　① 在1-5号试管中分别加入0.5%淀粉液2ml

　　② 加完淀粉后，向各试管中加入相应的缓冲液3.00ml，使各试管中反应液的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00

　　③ 分别向1-5号试管中加入0.5%唾液1ml，然后进行37℃恒温水浴。

　　④ 反应过程中，每隔1min从第三号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液，待成橙黄色时，立即取出5只试管，加碘液显色并比色，记录结果。

　　⑵ 结果见下表：

	1	2	3	4	5
pH	5.00	6.20	6．80	7.40	8.00
结果（颜色*）	++	+	橙黄色	+	++

　　* “+”表示蓝色程度

请回答：⑴ 实验过程中为什么要选择37℃恒温？

        ⑵ 3号试管加碘后出现橙黄色，说明什么？

        ⑶ 如果反应过快，应当对唾液做怎样的调整？

        ⑷ 该实验得出的结论是什么？

　　[解析]本题在考查影响淀粉酶的活性、淀粉酶的作用以及淀粉遇碘后的显色反应等背景知识同时，主要考查了学生对实验设计和操作的理解、分析能力，对实验现象的解释和分析能力，以及对实验结论的归纳和总结能力。

　　[答案]  
　　⑴ 在该实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对结果的干扰，37℃是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度。

　　⑵ 淀粉已完全水解

　　⑶ 提高唾液的稀释倍数

　　⑷  唾液淀粉酶的最适pH是6.8，高于或低于pH时，酶活性逐渐降低。