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第五章 细胞的能量供应和利用
第 1 节 降低化学反应的活化能的酶
1.P 问题探讨773年，意大利科学家斯帕兰札尼(L. Spallanzani,1729-1799)做了一个巧妙的实验:将肉块放入
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小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
讨论：
（1）为什么要将肉块放在金属笼内?
（2）是什么物质使肉块消失了?
（3）怎样才能证明你的推测?
2. P 探究与实践
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（1）与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?
（2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗?
（3）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么?
（4）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应的
顺利进行至关重要?
4.P 思考.讨论
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（1）巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?
（2）在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么?这一争论对后人
进一步研究酶的本质起到了什么作用?
（3）从毕希纳的实验可以得出什么结论?
（4）萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的
精神品质?（5）请给酶下一个比较完整的定义。
5.P 练习与应用
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一、概念检测
1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，
正确的是（ ）
A.酶不能脱离生物体起作用 B.酶只有释放到细胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白质 D.酶是具有催化作用的有机物
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是(D)
A.能为反应物提供能量 B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应 D.催化化学反应更高效
二、拓展应用
1.在本节“探究.实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧
化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目
的是_
2.仔细阅读本节的“思考.讨论"，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间
的逻辑关系;写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗?请简略写出实验步骤。想-一想，在萨姆
纳之前，为什么很难鉴定酶的本质?
6.P 练习与应用
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一、概念检测
1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测
嫩肉粉中能起分解作用的酶是( )
A.纤维系酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是( )
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 C水中热烫处理2 min,可较好地保持甜味。这是因为加热会()
A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构
C.破环淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
二、拓展应用
1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性?
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
(2)如果从A点开始温度升高10℃ ,曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。
第 2 节 细胞的能量“货币”ATP
1.P 问题探讨“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，看牵牛织女星。”让我们重温唐代
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诗人社牧这情景交融的诗想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。讨论
（1）萤火虫发光的生物学意义是什么?
（2）萤火虫体内有特殊的发光物质吗?（3）在萤火虫发光的过程中有能量转化吗?
2.P 练习与应用
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一、概念检测
1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺昔之间关系的结构简式是( )
A. A--P--P～P B. A--P～P～P C. A～P～P-P D. A～P～P～P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是( )
A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
3.下面关于ATP的叙述，错误的是( )
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C. ATP可以水解为ADP和磷酸 D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确
的是( )
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
二、拓展应用
1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出-一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什
么关系。
2. 同样是能源物质，AIP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性?
这对你理解生物的进化有什么启示?
第 3 节 细胞呼吸的原理和应用
1.P 问题探讨酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养
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装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。讨论
（1）都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封?
（2）为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?
（3）在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义?2.P 探究与实践B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。想一想，这是为什么?
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3.P 思考.讨论
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（1）在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870kJ的能量，可使977.28 kJ左右的能量储存在
ATP中,其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这
些能量大约能使多少ADP转化为ATP ?
（2）与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义?
4.P 旁栏问题有氧呼吸和无氧呼吸有哪些异同点?请尝试设计简明的表格来比较。
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5.P 思考.讨论生活和生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例?试再举一两例加以说明。
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6. P 思维训练关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释:约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬
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了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那
里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需
氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一-论点，哪些不支持这一.论
点?
（1）线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
（2）线粒体内的蛋白质，有少敖几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。
（2）真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细茵的却不是
这样。
（4）线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。7.P 练习与应用
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一、概念检测
1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、醉母菌等。据此分析
涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
(1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。( )
(2)如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。( )
2.图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O 的吸收量和CO 的释放量的变化。下列叙述正确的是
2 2
（ ）
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸
C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上
清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙 3支试
管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO 和HO的
2 2
试管是( )
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
二、拓展应用
1.松土是许多农作物裁培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长，当地的水土保持以及
全球气候变暖等方面可能带来的影晌，并指出如何尽量减少不利影响。
2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤?结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，
想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸?你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能
力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记?
第 4 节 光合作用与能量转化
1.P 问题探讨：你参观或听说过植物工厂吗?植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度
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和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是
红色、蓝色和白色的光源。讨论
（1）靠人工光源生产蔬菜有什么好处?（2）为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?
2.P 探究.实践
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（1）滤纸条上有几条色素带?它们是按照什么次序分布的?
（2）滤纸条上色素带的分布情况说明了什么?
3.P 旁栏问题植物工厂里为什么不用发绿光的光源?
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4.P 思考.讨论
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（1）恩格尔曼第一个实验的结论是什么?
（2）恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处?
（3）在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么?
（4）综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能?
4.P 练习与应用
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一、概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。( )
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。( )
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。( )
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是( )
A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类二、拓展应用
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、
深。这种现象与光能的捕获有关吗?
2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势?又面临哪些困难?你对植物工厂的发展前
景持什么观点?请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。
4.P 思考.讨论
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（1）希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水?
（2）希尔的实验是否说明水的光解与糖
（3）分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论?
（4）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
5.P 思考.讨论（1）光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区
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别?（2）光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系?
6.P 旁栏问题植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如 O 的产
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生量，是植物光合作用实际产生的总O 量吗?
2
7.P 练习与应用
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一、概念检测
1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( )
(2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。( )
(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( )
2.如果用含有C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是( )
A. CO→叶绿素→ADP B. CO→叶绿体→ATP
2 2
C. CO→乙醇→糖类 D. CO→三碳化合物→糖类
2 2
3.根据光合作用的基本过程填充下图。
二、拓展应用
1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是
。
(2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。
_
(3) 14-17时的光合作用强度不断下降的原因是 。
(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。
(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。2.在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室
内温度保持在30℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗?如
果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。
8.P 复习与提高
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一、选择题
1.下列关于水稻细胞内ATP的叙述，错误的是( )
A.能与ADP相互转化 B.只能由细胞呼吸产生
C.可为物质跨膜运输提供能量 D.释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
2.在不损伤植物细胞内部结构的情况下，下列可用于去除细胞壁的物质是( )
A.蛋白酶 B.纤维素酶 C.盐酸 D.淀粉酶
3.下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是( )
A.当温度为时，该反应的活化能最高
B.当反应物浓度提高时，12 对应的数值可能会增加
C.温度在12时比在1时更适合酶的保存
D.酶的空间结构在t时比t时破坏更严重
4.叶绿体不同于线粒体的特点有( )
A.具有双层选择透过性膜 B.利用水进行化学反应
C.能分解水产生氧气和H+ D.合成ATP为生命活动供能
5.叶肉细胞中不能合成ATP的部位是( )
A.线粒体内膜 B.叶绿体的类囊体膜 C.细胞质基质 D.叶绿体基质
6.在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为( )
A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱 B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈
C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈 D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱
二、非选择题
1.请设计并填写一个表格，简明而清晰地体现出你对光合作用与细胞呼吸之间主要区别和内在联系的理解。2.CO 浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材
2
料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO 浓度(375μmol.molT'),乙组提供CO 浓度倍增环境( 750
2 2
μmol.mol'),丙组先在CO 浓度倍增的环境中培养60d,测定前一周恢复为大气CO 浓度。整个生长过程保证
2 2
充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。
(1)CO 浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是____ ; 出现这种变化的原因是_
2
。
(2)在CO 浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因索可能_
2
。
(3)丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO 环境而降低了固定CO 的
2 2
酶的活性。这一推测成立吗? 为什么?
(4)有人认为:化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是
有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资
料，对此观点作简要评述。
