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高中生物学总复习

时间:2012-10-11


高中生物学总复习
——新陈代谢部分
王伟光
( 北京市第十四中学 北京 100053)

   新陈代谢是 生物体细 胞内全部有 序的化学 变化的 总称。 细胞是新陈代谢的中心。 各类生物间关系密切。 因 此, 本单元涉 及处于动 态变化过程 的知识多; 需 要深入 理解的知识多; 易混淆的基本概念、 基础知识多; 单元内

知识相互交错, 极易与其他章节知识联系, 与生 产、 生活 实际的关系也异常紧密。 显然新陈代谢是高中生物学的 重点章节。 1 构建知识体系

2 重点、 难点导析 本单元 知识内容 的复习, 首先抓好 基本知识, 注意 基 本概念, 注 意区分 易混 淆知 识; 在 此基 础上, 强 调对 代谢过程 的理解; 注意与其他 章节知识 的联系, 注意联 系生产生 活实际, 关注热点问 题; 同 时加强知识 迁移能 力、 分析 新情 境、 联系实 际解 决问题 的能 力、 识图 思辨 能力及实验等能力的培养。 2. 1 关于新陈代 谢概念 需 强调: ? 生物体内 某一代 谢包 含的 化学反 应要 通过 一系列 中间 步骤才 能完 成。 反应步骤多、 有序, 任一环节受阻, 代谢即会终止。? 物 质代谢与 能量代谢相伴 而行, 与 A T P 的形 成、 释放、 转 移和利 用密切相关。? 生物体内的 代谢都是在 常温常 压下完成的。这与生物体细胞结构的 严整性有关, 也与 酶的催化特性分不开。生物体通过代 谢实现自我更新。 2. 2 关于酶 有 关酶的概念 要素主要 是: 活细 胞产生 的、 生物 催化能 力的 有机物。其 中绝 大多 数是 蛋白 具 质, 少 数是 RN A 。此外要强调: ? 酶作为生物催化剂与

普通 化学催化剂有 区别。它既具有 普通化学 催化剂的 性质, 又有其 特性, 如 专一性、 多样性、 高效性 和易受温 度、 酸碱度和某 些化 合物 ( 酶 的抑 制 剂和 激活 剂) 的影 响。? 酶对高温极为敏感, 一般超过 70℃即可能失去活 性。而一般的低温只是使酶 活性降低, 当温度升为适宜 温度时, 酶活性即可恢复。 2. 3 关 于 AT P   ? A T P 是生 物代 谢 的直 接 能 源物 质。 T P 在细胞内 含量较少, 但由于 AT P 与 A DP 间的 A 转化在 细胞内十分迅速, 使得细 胞内 A T P 的 含量总处 于 动 态 平衡 之 中, 因此 可 以 满 足 生 物 代 谢 消耗 大 量 A T P 的需要 。? A DP 与 A T P 之间的转化不 应看作是 可 逆反应, 因 为 A T P 生成的 场所 是在 细胞质 基质、 线 粒体、 叶绿体中, 而 A T P 分 解的部位则 在生物体 各处; A T P 的 形 成 是 合 成 反 应, A T P 的 分 解 是 水 解 反 应; A T P 形成时 能量的来源是光能或 化学能, AT P 分解放 出的则是高能磷酸键中的化学 能。? AT P 的来源包括 光 合作用 的光 反应、 呼吸 作用 和一些 细胞 中磷酸 肌酸

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的能量转移。 2. 4  关于植物水分代谢和矿质元素代谢 1) 植物 根对矿质元 素吸收与根 对水分的吸 收是两 个相对独立过程。二者区别: 矿质元素离子是通过主动 运输 进入细胞 的, 其动力 是 A T P , 其 运输需 载体协 助, 吸收 量与 细胞膜 上载 体的 数量有 关; 水分子 则是 通过 扩散作用 进入细胞, 不需载体 运输, 其动力与蒸 腾作用 拉力及细胞间溶液的浓度差有关。二 者联系: 一方面矿 质元素的 吸收及在植物 体内的运输 都离不开以 根系生 理活 动产 生的水 作为 溶剂, 另一 方面 矿质元 素进 入细 胞后 会改 变细胞 内溶 液的 浓度, 从而 影响水 分的 渗透 吸收。 2) 在质 壁分 离及其 复原 的实验 中, 如果 所用 的外 界溶液浓 度适当, 质壁分离的 时间也不 长, 则可 实现质 壁分离的 复原; 如 果外界溶液 浓度过大, 或者质 壁分离 时间 过长, 那 么植物 细胞 的原生 质会 因失水 过多 而失 去活性, 导致质壁分离复原无法完成。 2. 5  关于光合作用和呼吸作用 1) 实验 证明: 光合 作用 产生的 氧来 自于 水的 光解 而 不是 二氧 化碳, 每 产生 1mo l 葡 萄糖 可以 得 到 6mol 氧, 因此光合作用的总反应式中两侧的水不能消掉。 2) 影响 光合作用的 条件主要 有: 光照 ( 光照 强度和 光 照时间) 、 2 浓度、 CO 温度 ( 影响 酶) 、 水和肥 等。这之 中任何一种的变化都会影响光合作用。 3) 绿色植 物光合 作用强 度( 往往用 CO 2 的吸 收量 来表示) 的日变化 一般有两个 高峰: 中午前后会 出现光 合作用强度减弱的现象。这主要是由 于中午气温过高, 蒸腾作用 过大, 植 物体内水分 供应不足, 引起叶 片气孔 关闭, 从而使 CO 2 供应量减少。当然也有光合产物来不 及运输和 利用, 积 累在叶肉细 胞的细胞 质中, 阻 碍光合 进程的因素。 4) 光合 作用和呼吸 作用是两个 相互依存的 独立的 生理过程, 不能看成是简单的逆转。光合作用是含有叶 绿体 和光 合色素 的生 物独 有的生 理过 程, 而 呼吸 作用 则是动物、 植物和微生物都要进行的生理过程。光合作 用 属合 成代谢, 呼 吸作 用属分 解代 谢。若要 农作 物增 产, 主要 考虑 尽量增 强光 合作用 降低 呼吸作 用的 辩证 关系。 2. 6  关于呼吸作用与能量代谢 1) 有氧 呼吸 是呼吸 作用 的主要 类型, 有 氧呼 吸是 在无氧 呼吸的基础上 发展形成 的。需氧型生物 的呼吸 形式主要是有氧呼吸, 但仍保留无氧呼吸的能力。高等 动 物和 人 体进 行无 氧 呼吸 可产 生 乳酸 而不 能 生成 酒 精。绝大部分乳酸随血液进入肝脏, 在肝细胞中转变成 丙酮酸。丙酮酸可继续被氧 化、 分解、 释放能量, 也可以 形成新 的肝糖元或葡 萄糖。还有极 少数乳酸可 经肾脏 随尿排 出。有些高等植 物的某些器 官在进行无 氧呼吸

时 也可 产 生乳 酸, 如 玉米 胚、 铃薯 块 茎和 甜 菜 块茎 马 等, 但大多数植物无氧呼吸产物为酒精。不同生物无氧 呼吸类型之所以不同, 主要是由于酶系统的不同所至。 2) 生 物体能量代 谢主要包 括: 能量 的释放、 转移和 利 用等方 面, 而呼吸 作用 是指 生物体 内的 有机物 在细 胞 内经过 一系 列的氧 化分 解, 最终生 成二 氧化碳 或其 他产物, 并且释放 出能量的 过程, 因 此呼吸作 用不等于 能量代谢, 应是能量代谢的重要组成部分。 2. 7 关 于动物 ( 人体 ) 物 质代 谢 动 物( 人体 ) 物 质代 谢十分复杂。在复习时一定 要强调看清题目想清过程。 从结果 看, 物质代 谢可分成 合成代谢和 分解代谢, 但合 成代 谢与分解代谢 是同时发生 的。某一物质 代谢都会 有多步生化反应。其中的中 间产物, 可参与其他物质的 合成 代谢或分解代 谢。因此一种物 质代谢往 往会有多 种途径。由于物质代谢的复 杂性, 就需要有多种酶的催 化, 所以动物体内 酶种类异 常的多, 而蛋白质 的多样性 可以满足需要。也 正因为如此, 动物体( 人体) 内代谢能 在 常温常 压下 高速有 序进 行, 有机体 自我 更新速 度也 很快。 2. 8 关于新陈代谢类型 1) 区别 同化作用类 型的关键是 看该生物 能否直接 利用 无机物来合 成自身的 有机物。若能, 为自养 生物, 若不能, 为异养生物。 2) 异 化作用类型 中, 分 需氧型生物 和厌氧型 生物。 厌氧型 生物的特征是: 在有 氧存在时, 其无氧 呼吸就会 受到抑制。酵母菌属兼性厌氧型生物。 它在有氧的条件 下 能进行 有氧 呼吸, 产物 是二 氧化碳、 和大 量能 量。 水 在无氧 条件下可进行 无氧呼吸, 产物是 酒精、 二氧化碳 和少量能量。 3) 发酵 是以有机物 为最终的电 子受体的 生物氧化 过程。无氧 呼吸则是以 无机物为最 终的电子 受体的生 物氧 化过程。由于二者 都不以氧气 作为最终 的电子受 体, 因此通常将二者视为同一种代谢方式。好氧性细菌 虽然无 线粒体, 但 仍能进行 有氧呼吸, 其过程 与真核生 物 的有氧 呼吸 基本相 同, 只不 过其呼 吸链 是位于 细胞 膜上的。 3 知能训练策略 下 面通过 分析 几个 有特点 的例 题, 从掌 握基 础知 识、 识图分析 作答、 验、 系生产生活 实际、 实 联 学科内综 合及跨 学科综合、 发散性思 维、 分析 新情境解 决问题和 关注热点问题等方面来介绍知 能训练策略。 例 1,

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   上图表示野外松树 ( 阳生 植物) 光合作用强 度与光 照强度 的关系。其中纵 坐标表示松 树整体表现 出的吸 收 CO 2 和释放 CO 2 量的状况。 请 分析 回答: 1) 当 光照 强度为 b 时 光合 作用 强度 。2) 光照强度 为 a 时光合作用 吸收 CO 2 的 量等于呼吸 作用放出 CO 2 的量。如果白 天光照强度较 长时期为 a, 植物能不能正常生长? 为什么? 3) 如将该曲 线改 绘为人参( 阴 生植物) 光合作用 强度与光照 强度关 系的曲线, b 点的位置应如何移动? 为什么? 本 题涉及 的主 要知识 包括 光合 作用、 吸作 用概 呼 念、 机理, 外 界条 件的变 化对 光合作 用、 呼吸 作用 的影 响, 光合作用与呼 吸作用二者 间的相互 关系、 生植物 阳 和阴生植物的概念等。本题特别考查 学生识图、 从图表 中获取信 息、 分析 新情境并进 行判断和 推理等能力, 以 及知识迁移、 知识综合和联系实际的能力。 误答点 评: 如 不会识图, 不了解 影响光合作 用强度 的条 件及 它们与 光合 作用 强度的 关系, 不了 解或 不清 楚图示中 a 点和 b 点时松树 ( 阳生植物) 或人参( 阴生植 物 ) 体内 光 合作 用和 呼 吸作 用的 过 程, 就无 法 准确 答 出。 解题 思路: 植物 光合作 用强度 可通 过对 CO 2 的吸 收量来 衡量。光照强度 是影响光合 作用强度的 重要外 界因素。从 图中看出, 在一定 范围内, 随光照强 度的增 加光合作用 强度增加( 表现为 CO2 吸收量增加 ) 。当超 过 b 点时, 由于光 合作用还受 其他因素 影响, 尽 管光照 强度继 续增强, 但 光合作用强 度也不再增 加了( 表现为 CO2 吸收量不再增加了) 。a 点表示植物 CO2 吸收量与 CO2 放出 量相等, 说明 此时 光合作 用吸 收 CO 2 的 量与 呼吸作 用放出的量相 等。通过观察 光合作用反 应式和 呼吸 作用反应 式可知, 此 时植物有 机物的 净积累 为 0。 若白天光照强度长时间为 a, 有机物净积累为 0, 而晚上 只进行 呼吸作用, 要消耗 有机物。从全 天看, 植 物体原 有的有机物也会被消耗, 因此植物就不能正常生长。人 参属 阴生 植物, 与松 树等 阳生植 物相 比输导 组织 欠发 达。当光照 强度很大 时, 由于 供水不足, 使得光 合作用 的强度 增加受限。但阴 生植物叶的 结构能很好 地利用 遮阳处光 照, 能很 好地吸收并 利用蓝紫 光, 因此 阴生植 物能在较低光照强度下达到最大光合作 用强度。 例 2, 1977 年, 科学家在 深海中的火 山口周围 发现 热泉。热泉喷出的 海水温度超过 300℃, 并且富含硫化 氢和硫 酸盐。令人惊 奇的是, 在这样的 海水中, 竟发现 大量的 硫细菌。这些细 菌通过氧化 硫化物和还 原二氧 化碳 来制 造有机 物, 在热 泉口周 围还 发现多 种无 脊椎 动 物, 如 大海 蛤、 蟹和管 水母, 没有 口也 没有 消化 道的 管居环节动物等。近 20 年 来, 人 们不断 在深海发 现这 样的热 泉生态系统。有 些科学家认 为热泉口的 环境与 地球上早期生命所处的环境类似。

请 根据 以上 材料回 答: 1) 上 述硫细 菌的 同化 作用 类型是 。2) 与一般生 态系统相比, 深海热泉生态 系 统有那些特殊之 处? 3) 研究深海 热泉生态 系统有什 么意义? 该 题考查 知识 主要 包括: 化能 合成 类型 的生 物的 同化作用特点、 一般生态系统的环境特点。本题重点考 查学生 的知识迁移能 力; 灵 活运用知识、 联系 实际的能 力; 分析新情景解 决实际问 题的能力, 以及学 科内跨章 节知识综合的能力。 解 题思路 : 一 般地 球上常 见生 态系 统的 环境 特点 为常温、 常压和有光照。而深海热泉生态系统的环境则 是高温、 高压和无光照。在此生活的硫细菌是直接利用 无 机物来 制造 自己需 要的 有机物, 即 通过 氧化硫 化物 和 还原二 氧化 碳来制 造有 机物, 因此 属于 自养型 生物 中的 化能合成类型。有 关研究深海 热泉生态 系统意义 问题 的答案是相对 开放的。回答这 种问题应 仔细研究 材 料中 的提 示, 比 如: 材料 中提示 “ 些科 学家认 为热 有 泉的 环境与地球上早 期生命所处 的环境类 似” 就应联 , 想到研 究深海热泉生态 系统对生命 起源和生 物进化有 一 定意义; 比 如: 在回答 前面 两个问 题时, 应 该感 到深 海 热泉系 统有 特殊之 处, 据此 应联想 到这 对研究 现代 生物如 何抗高温、 抗高压、 如何适应 无光环境 而生存有 价 值; 再比 如: 材 料中 说“ 在这 样的海 水中 竟然发 现大 量硫 细菌和多种无脊 动物” 即可联 想到这里 应该有很 , 多 我们还 不曾 认识的 生物, 研 究它可 丰富 人们对 生物 多样性的认识等。 复 习时应 在讲 清基 础知识 的同 时, 要引 导学 生注 意学科 内各章节的知 识的综合 和联系, 关注热点 问题, 思维要活跃有发散性, 进行综合表达的练习。 4 练习题 1. 请根 据绿色植物 进行光合作 用和呼吸 作用的有 关 机理, 列举提 高农作物 产量的措施 ( 至少 3 条) , 并解 释之。 2. 将一枝金鱼藻放在水中, 如图所示。

  改 变灯与烧杯的距 离并通过统 计藻枝放 出的气泡 数, 来进行不同距离时光合作用强度的测定。 结果如下表。   请回答下列问题: 1) 画坐标图表示表中数据。

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灯与烧杯之间的距离( cm) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

气泡数( 个/ min) 16 13 8 6 5 4 3 2 1 0

入沸水, 使鸡蛋清凝固变得不透明。实验从将装有固化 鸡蛋 清的细玻璃管 放入试管中 开始并计 时。鸡蛋清经 酶 E 的作用被消化, 细玻璃管两端变得透明。   每 2 min 测量细玻璃管 的透明部分的长度一次, 计 算已被消化的鸡蛋清的百分率 , 所得结果见下表:
实验开始后的时间 ( min) 0 2 4 6 8 10 pH 2 0 12 28 39 55 68 94 鸡蛋清被消化的% pH 4 0 8 12 20 29 38 53 pH 6 0 0 0 0 0 3 10 pH 8 0 0 0 0 0 0 3 pH 10 0 0 0 0 0 0 0

  2) 从图或表中你能得出什么结论? 3) 假设灯 放在距 烧杯 30cm 处, ? 向 水中 加 N aHCO3 , 会对实验现 象产生什么影响? ? 向 水中放入几只 小活虾, 会对实验现象产生什么影响? ? 剪掉金鱼藻的 几片叶子, 会对实验现象产生什么影响? 4) 当 灯与 烧 杯 之 间的 距 离 分 别为 10cm 和 90cm 时, 收集分析气泡中气体的成分, 结果如下表。
灯与烧杯之间的距离( cm) 10 90 气 体 成 分 (%) CO 2 0 5 O2 48 14 N2 52 81

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  请回答: 1) 该实验的目的是什么? 2) 为什么要用水 浴? 3) 根据实验, 你对酶 E 能得出哪些结论? 4) 假设用 唾液代替酶 E 作上述实 验, 你预期会得出什么结果? 5) 假若在 40℃下实验, 结果会如何?在 80℃下实验结果又 会如何? 6) 请推想人的消化道的哪一部分会有此酶? 为 什么? 5 练习题参考答案 1. 一年 两熟、 三熟; 补 充人工 光照 ( 延长 光合 作用 时间) 。合理密植( 增加光合作用面积) 。适当加大昼夜 温差 ( 白天适 当增高温度, 酶活 性加大, 光合作用 增强; 夜晚适当降低温度, 酶活性减弱, 呼吸作 用减少) 。此外 尚有: 增加光照强度、 适当增加 CO 2 浓度等。 2. 1) 以 灯与 烧杯之 间的 距离为 横坐 标, 气泡 数为 纵坐标标点连线。2) 灯与烧 杯之间的距离越大, 光合作 用强度越小。光照强 度与光 合作用 有关。3) ? 气泡数 ( 个/ min ) 增加。? 气泡数( 个/ min ) 增加。? 气泡数( 个 / m in ) 减少。4) 灯与烧杯距离远, 光照强度低, 则光合作 用 慢, 利用 CO 2 少, 放出氧也少。5) 将灯 放在适当距离 ( 如: 30cm) 不动, 改变烧杯内温度即可。 3. 1) 研究酸碱度对酶的影响。2) 使温度恒定, 避免 温度对酶的影响。3) 酶 E 是一种蛋白酶, 其最适 pH 在 2 左右。 蛋清不会被消化, 因为唾液中无蛋白酶。 温 4) 5) 度 为 40℃时, 蛋 清被 消 化得 更 快, pH= 2 下 可 能 6~ 8m in 消化已超过 90% 。温 度为 80℃时, 蛋清不会被消 化, 因为酶已变性。6) 胃中。因为胃中有胃酸, pH 小于 2。 ( BZ )

  请解释灯与烧杯之间的距离为 10cm 和 90cm 时气 泡中气体比例不同的原因。 5) 如 何用 这 种装 置来 研 究温 度 对 光合 作 用的 影 响。 3. E 为一种人体消化道中的酶。 下图为用鸡蛋清作 底物研究酶 E 的实验。在 5 支试管内分别放入含等量

酶 E 的不同 pH 值缓冲液。将 试管放在 20℃的水浴中。 然后把鸡蛋清放在同样的细玻璃管中, 再把玻璃管投

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