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专题3 生命的动力——能量
第一课时 能源物质和能量流动
1.知识链接
1、能量转移:光能通过___________过程,首先贮存在___________物质中,再转移为_________中稳定的化学能,再经___________,转移到直接能源ATP中,供生命直接利用。
2、ATP结构:ATP去除两个磷酸后,则成为合成___________物质的基本单体之一。 3、特点:作为直接能源物质,细胞内的ATP含量___________,所以活细胞内___________地进行着ATP的合成和分解
4、能量流动的意义:生态系统的能量流动是生物个体的生存基础,也是___________稳态的基础,所以是生态系统的___________之一。
5、含义:生态系统的能量流动包括:___________、___________和___________。 6、能量流动通过物质变化实现:如:光能通过___________(成分)的___________过程输入生物群落,能量流动的渠道是___________,能量的散失是通过___________生物的___________过程,以___________形式散失的。 7、应用:提高能量利用率的途径有______________________。
8、 生物体内的能源物质是 , , ,其中, 是细胞的主要能源物质, 是生物体内贮能物质,而 是生物体生命活动所需能量的直接来源。
9、在植物体内的①蒸腾作用、②光合作用、③根毛细胞吸收矿质元素、④根毛细胞吸收水、⑤细胞呼吸等五项生命活动中,不需要ATP水解供能的有(填序号) ;
2.要点精析
ATP知识网络图
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1、 怎样理解:ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
ATP的结构简式为ATP的结构简式可写成A—P~P~P,远离A的高能磷酸键既容易形成又容易断裂,形成时可以储存这种活跃化学能;断裂时,可以将活跃的化学能释放用于生命活动的各个方面。因此,ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。 2、怎样理解:ATP与ADP的相互转化及其意义。
合成ATP时,贮存能量。分解ATP时,释放能量,供生命利用。 3、解题技巧
解题时,对具体问题进行归类于知识系统中进行对号入座,以便理解当前问题,从问题中找出与已有知识的相同之处,将知识具体化。
3.例题点拔
[例1] 下列哪项生物体的生命活动所需的不是直接来源于ATP的水解
A.淀粉的水解 B.细胞的分裂 C.细胞的生长 D.细胞吸收K+
[例2]在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如下:
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⑴3个ATP含有 个高能磷酸键,如果一个ATP脱去两个磷酸基,形成AMP,AMP是 的基本化学组成单位之一;
⑵下列哪些过程需要消耗ATP? 。 A、光合作用的光反应 B、光合作用的暗反应 C、小肠上皮细胞吸收胆固醇 D、肾小管吸收葡萄糖 ⑶ATP之所以称之为通用的“能量货币”,主要是因为ATP是 A、主要的能源物质 B、高能化合物 C、直接能源物质 D、能量贮备物质 ⑷下列有关ATP的描述不正确的是 A、ATP是高能化合物,在细胞中可以大量存在
B、人体细胞中,ATP主要在线粒体中通过氧化[H]产生 C、ATP在动物细胞中易分解,也易合成 D、ATP属于小分子有机物
⑸下列是有关ATP的实验设计: ㈠实验目的:(略) ㈡实验原理:(略) ㈢实验材料:(略) ㈣实验步骤:
①用小刀将数只萤火虫的发光器割下,干燥后研成粉末状; ②取2支试管,标上甲、乙。在二支试管中加入2mL水;
③分别在2支试管中加入等量荧火虫发光器研磨粉末,并观察现象;现象:2支试管均有短时间黄色荧光出现;
④一段时间后,分别在2支试管中加入2mLATP溶液、葡萄糖溶液,并观察现象:预测实验结果:能发出黄色荧光的试管是 ;此实验可说明哪些实验结论: 。
4.一轮复习反馈
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1、将能量变化与相应的物质变化相联系,有利于理解题意并打开解题思路
(1)上图中1、2、5、6分别代表什么能量转变过程?分别代表什么物质变化过程?
(2)上图中3、4、7、8分别在什么情况下发生或加快?
2、下列是人体供能系统
上图中2、3所示能量转变分别通过什么生理过程实现?
3.大象是植食性动物,有一种螳螂则以象粪为食。设一大象在某段时间所同化的能量为107kJ,则这部分能量中可流入螳螂体内的约为
A.0kJ B.106kJ C.105~106kJ D.106~2×106kJ
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4.当堂训练
1.( 05苏锡二模)右面为生物体的新陈代谢示意图,下列对图示描述错误的是 ..
A . ① 过程中发生了光能转变成电
能、电能转变成活跃的化学能的过程
B . ② 过程中发生了活跃的化学能转变成稳定的化学能的过程
C . ③ 过程中发生了稳定的化学能转变成活跃的化学能的过程
D . ④ 过程为活跃的化学能转变成热能散失的过程 2 . 下述实验:先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放
24
射性同位素Na,不久可测得神经纤维周围溶液中存24
在Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物
24
和ATP,测得周围溶液中Na的量如图所示。据图作出下列推断,错误的是
24
A.加入某药物后,溶液中Na 的量不再增加
24
B.加入ATP后,细胞中Na 的量增加
24
C.神经纤维排出Na 需要离子泵、ATP D.“某药物”的作用机理是抑制细胞中的呼吸作用 3.(2004年陕西、内蒙卷)一个池塘有生产者(浮游植物)、初级消费者(植食 性鱼类)、次级消费者(肉食性鱼类)、分解者(微生物)。其中生产者固定的全部能量为a,流入初级消费者、次级消费者、分解者的能量依次为b、c、d,下列表述正确的是
A.a=b+d B.a>b+d C.a<b+d D.a<c+d 4.(2002年全国春季卷)在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述,不正确的是
A.能量沿食物链流动是单向的
B.食物链越长,最高营养级上获得的能量越少 C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少 D.生物种类越多,生态系统中的食物链越多 5.(2003年全国理综卷)据图30—12判断,下列叙述不符合生态学原理的是 .
图30—12
A.物质经过了多级利用,实现了良性循环
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B.每一级生产环节都获得产品,提高了生态经济效益
C.由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利用效率降低 D.由于各级产物都可以利用,减少了废物和污染
6、1、要使动物长时间存活在一个处于平衡状态的封闭的生态系统中,必须提供?。( ) A、氧气 B、水 C、足够的有机物 D、太阳能
7、根据生态学原理,要使能量流经食物链的总耗量最少,人们应采取下列哪一种食物结构( )。
A、以禽类、蛋类为主 B、以淡水养殖的鱼虾为主 C、以谷物和植物蛋白为主 D、以猪肉等家畜的肉类为主 8、下列反应式,属于能量的释放过程和能量转移过程的分别是 ①C6H12O6+6O2+6H2O 酶 6CO2+12H2O+能量
②C6H12O6 酶 2C3H6O3+能量 ③ADP+Pi+能量 ATP ④肌酸+Pi+能量 酶 磷酸肌酸 ⑥磷酸肌酸+ADP 肌酸+ATP
A.①②和③④⑥ C.②③和④⑤⑥
酶
酶
⑤ATP 酶 ADP+Pi+能量
B.②③和④①⑤ D.③④和①②⑤
9、 下图为能量流动和碳循环的关系示意图。根据图回答下列问题。
能量流动和物质循环的关系示意
(1) 对能量流动和物质循环起关键作用的生态
系统成分分别是图中的__________和__________
(2) 图中能量使物质能够不断地在__________和__________之间循环往复。 (3) 在生态系统中能量的___________________ 离不开物质的合成与分解等过程。
(4) 生物圈赖以存在的物质基础是一个在物质上__________的生态系统。 (5) 如果该图表示温带草原生态系统。有人为了提高牛、羊的产量 , 采取如下措施 a. 彻底捕杀次级消费者 , 减轻对牛、羊的捕食。 b. 大量捕杀鼠、蝗虫 , 减轻对牛、羊的竞争。c. 大量繁殖牛、羊 , 不断提高牛、羊的种群数 量。 d. 减少分解者 , 减轻对生产者的分
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解作 用。 e. 加大对牧草的水肥管理 , 提高牧草的 产量。指出以上错误的说法并在下面空格处分别填写 改正措施。
____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________
10、( 05苏锡二模)下面为蛋白质代谢示意图,请据图作答。
(1)细胞内合成蛋白质所需的必需氨基酸的
来源有 [ ] 、 [ ] (2)完成 ⑥ 过程的细胞器是 ,这一过程与 ① 过程一样,需要 。
(3)当机体处于 , ⑦ 过程会加剧;当机体处于 时, ⑧ 过程会减弱。
第二课时
光合作用和化能合成作用
1.知识链接
1、提高光能利用率的措施有三项:① 增加________________________(如间作)
②延长_______________________(如套种) ③_______________________________。 2、提高光合速率的措施有:________(填控制或加强)光照强度、_________________(如施农家肥料)、______________(如温室栽培)、合理________________、保证充足的___________________。
2.要点精析
1、水分代谢与光合作用之间的联系 :水分是光合作用的原料之一,气孔的关闭程度会影响CO2的供应
2、矿质代谢和光合作用之间的联系 : 镁元素是合成叶绿素必不可少的元素 ,氮是催化光合作用过程中各种酶以及 NADPH 和 ATP 的重要组成成分。磷也是 NADPH 和 ATP 的重要组成成分。钾在植物光合 作用中合成糖类 , 以及糖类的运输中起重要作用。光合作用需要多种的必需矿质元素的合理供应 , 过量也会带来危害。注意运用生物固氮的知识 , 对豆科植物和非豆科植物 , 合理施肥 , 减少成本 , 减少对环境的污染 , 提高农作物的产量。 光能在叶绿体中的三个转换过程 ;
3、呼吸作用强度影响有机物的积累量、CO2净吸收量和O2净吸收量
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4、C3 植物和C4植物的结构和光合作用过程均具有差异
3.例题点拔
[例1] 光照强度和 C02 浓度是影响光合作用的两个主要外界因素 , 下列图像是北方夏季
一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线 , 请指出正确的图解是
[例2] 下列对 C3 植物和 C4 植物的描述不正确的有(多选 )
A.C3 植物叶肉细胞含有完整的叶绿体 , 利用C02 的能力更强
B.C4 植物维管束鞘细胞的叶绿体无基粒结构 , 只进行 CO2的固定和传递 C.C4植物和C3植物叶肉细胞的叶绿体功能相同 , 都能合成葡萄糖 D. C4 植物从进化上讲比C3植物高等 , 其叶脉颜色较C3植物的深
[例 3] 下图表示绿色植物在水分充足的条件 下 , 光合作用的速度与环境因素的关系。请
仔细分 析图中曲线 , 回答下列问题 :
(l ) 从图中曲线可知影响光合作用的主要非生物因素是____________________。
(2) 根据你对图中曲线的分析 , 你认为光合作用强度
与温度之间的关系是___________。
(3) 你认为在温度为 40 ℃ , 光照强度为c时 , 限制光合作用进行的内在因素是____________________, 外界因素可能是____________________。
(4) 在光照强度为 b 的条件下 , 温度为 30 ℃时 ,限制光合作用的内在因素是____________________, 如果大棚栽培蔬菜 , 在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长 ? ____________________。原因是____________________。
(5) 在光照强度为 b 、温度为 20 ℃时 , 限制光合作用的内在因素是____________________。, 如果大棚栽培蔬菜 , 此时应采取什么措施有利于蔬菜的生长 ?
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____________________。原因是____________________。
[例 4] 在可控制温度和大气成分的温室中 , 以人工配制的营养液无土栽培蔬菜 , 请回
答下列问题 :
(1) 春季天气晴朗 , 光照充足时 , 为使作物增产 , 除满足矿质元素的需求
外 , 应采取的措施是____________________________
(2) 当阴雨连绵 , 光照不足时 , 温室温度应________________ , 以降低蔬
菜的________________
(3) 向培养池中泵人空气的目的是________________________________
(4) 营养液中的矿质元素占一定配比 , 这些矿 质元素在植物体内的作用是 ①________________________________②_______________________________ (5) 如温室栽培养叶菜类 , 营养液中应适当增加________________
4.一轮反馈
1、光合作用中CO2不足,则O2释放速率___________,ATP含量将________ 2、合理密植可增大光合面积,是否加快单位叶面积的光合速率?________
3、实验检测光合速率的方法很多,如:气泡数目,气体体积、指示剂、淀粉等
[一轮纠错题]右图表示将植物放在不同浓度CO2环境条件下,其光合速率受光照强度影响的
变化曲线。b点与a点相比较,b点时叶肉细胞中C3的含量;b点与c点相比较,b点时叶肉细胞中C3的含量变化情况是 A.低、高
B.低、基本一致 C.高、高
D.高、基本一致
5. 当堂训练
一、单选题
1.一只小白鼠和一盆栽的天竺葵在光下共同生活于一个密闭的玻璃罩中。已知小白鼠每星期产生6molCO2,天竺葵每星期消耗1.2mol葡萄糖。该密闭的玻璃罩中每星期氧的净产量是1.8mol,则玻璃罩中每星期光合作用产生葡萄糖的总量是 A.2.5 mol B.3.0mol C.4.0mol D.5.4 mol 2. 生长在较弱光照条件下的植物 , 当提高 C02 浓度时 , 其光合作用速度并未随之增加 , 主要限制因子是
A. 呼吸作用和暗反应 B. 光反应 C. 暗反应 D. 呼吸作用 3. 在下列实验中 , 必须始终用活细胞做材料的实验是
A. 在光学显微镜下观察细胞的有丝分裂过程 B. 观察植物细胞的质壁分离和复原
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C. 叶绿体中色素的提取和分离
D. 观察果蝇唾液腺细胞的巨大染色体 二、多选题
4、气孔关闭影响绿色植物的生理作用有
A、光合作用B、离子运输C、呼吸作用D、水分运输
5、小麦的旗叶对小麦籽粒的产量的增加有决定性作用,与这种功能关系最密切的结构特点是 A、维管束鞘细胞含叶绿体 B、细胞中叶绿体数目较多
C、细胞中线粒体数目较多 D、叶绿体中类囊体数量多 6.图为某绿色植物在25℃时光强度与氧气释放速度之间的关系,下列叙述正确的是
A、在500lux下,此植物不进行光合作用
B、在10001ux下,此植物每小时氧气的释放量为0ml C、在1500lux下光合作用产生氧气的速度为15ml/h D、在4000lux下1h,此植物氧气的净释放量为15ml 7、(05江苏)溴代麝香草酚蓝(BTB)是一种灵敏的酸碱指示
剂,对光不敏感。其一定浓度的水溶液中性偏碱时呈淡蓝色,弱酸性时呈淡黄色。向4支试管分别注入5mi淡菇色BTB水溶液,根据下表的处理顺序操作。 处理 试管号 1 2 3 4 I.充入CO2到饱和 - + + + II.放入适量黑藻 + - + + III.适宜光照 + + - + 注:“+”表示有,“-”表示无
在适宜黑藻生长的温度下放置2小时后.溶液呈现淡蓝色的试管有 A、试管1 B、试管2 C、试管3 D、试管4 三、简答题
8 . ( 05苏锡二模)根据英国的 Blackman 的实验,光合作用包括两个完全不同的过程.他
的实验结果可用下图的装置重复出来:将一小技黑藻倒放于稀释的 NaHCO :溶液中(作为 CO2 的来源),并用 100w 的灯泡从远处慢慢移向装置,发现距离装置 lm 时,开始有气泡从茎切断的地方放出,计算 5 分钟内放出气泡的数目.
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