高考生物知识点总结2 生物的新陈代谢 15页

‎2014年高考生物知识点总结2 生物的新陈代谢 Ⅰ 植物代谢部分：酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮 ‎2.1酶的分类 蛋白质类酶 ＲＮＡ类酶 单纯酶 复合酶 仅含蛋白质 蛋白质 辅助因子 离子 有机物 辅酶 NADP(辅酶Ⅱ) ‎ B族维生素 生物素(羧化酶的辅酶)‎ RNA 端粒酶含RNA 唾液淀粉酶含Cl‎ 细胞色素氧化酶含Cu2+‎ 分解葡萄糖的酶含Mg2+‎ 如胃蛋白质酶 酶 存在于低等生物中，将RNA自我催化。对生命起源的研究有重要意义。‎ ‎(蛋白质本质)‎ ‎(核酸本质)‎ ‎2.2酶促反应序列及其意义 酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来，即第一个反应的产物是第二个反应的底物，第二个反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。如 A B C D 酶1‎ 酶2‎ 酶3‎ 终产物 ‎……‎ 酶4‎ 酶n 意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行，确定了代谢的方向。‎ ‎2.3生物体内ATP的来源 ATP来源 反应式 光合作用的光反应 酶 酶 ADP＋Pi＋能量——→ATP 化能合成作用 有氧呼吸 无氧呼吸 其它高能化合物转化 ‎（如磷酸肌酸转化）‎ C~P（磷酸肌酸）＋ADP——→C（肌酸）＋ATP 神经传导和生物电 肌肉收缩 吸收和分泌 合成代谢 生物发光 光合作用的暗反应 细胞分裂 矿质元素吸收 新物质合成 植株的生长 植物 动物 ATP ——→ADP＋Pi＋ 能量 酶 ‎2.4生物体内ATP的去向 色素 分布 分离 ‎（橙黄色）胡萝卜素 ‎（黄色）叶黄素 ‎（蓝绿色）叶绿素a ‎（黄绿色）叶绿素b 快 慢 作用 吸收传递光能 胡萝卜素 叶黄素 大部分叶绿素a 叶绿素b 吸收转化光能 特殊状态的叶绿素a 组成 类胡萝卜素 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 叶绿体基粒的 类囊体薄膜上 ‎2.5光合作用的色素 ‎2.6光合作用中光反应和暗反应的比较 比较项目 光反应 暗反应 反应场所 叶绿体基粒 叶绿体基质 能量变化 光能——→电能 电能——→活跃化学能 活跃化学能——→稳定化学能 物质变化 H2O——→[H]＋O2‎ NADP+ ＋ H+ ＋ 2e ——→NADPH ATP＋Pi——→ATP CO2＋NADPH＋ATP———→‎ ‎（CH2O）＋ADP＋Pi＋NADP+＋H2O 反应物 H2O、ADP、Pi、NADP+‎ CO2、ATP、NADPH 反应产物 O2、ATP、NADPH ‎（CH2O）、ADP、Pi、NADP+ 、H2O 反应条件 需光 不需光 反应性质 光化学反应（快）‎ 酶促反应（慢）‎ 反应时间 有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）‎ ‎2.7 C‎3植物和C4植物光合作用的比较 C3植物 C4植物 光反应 叶肉细胞的叶绿体基粒 叶肉细胞的叶绿体基粒 暗反应 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 CO2固定 仅有C3途径 C4途径—→C3途径 ‎2.8 C‎4植物与C3植物的鉴别方法 方法 原 理 条件和过程 现象和指标 结 论 生理学方法 在强光照、干旱、高温、低CO2时，C4植物能进行光合作用，C3植物不能。‎ 密闭、强光照、干旱、高温 生长状况：‎ 正常生长 或 枯萎死亡 正常生长：C4植物 枯萎死亡：C3植物 形态学方法 维管束鞘的结构差异 过叶脉横切，装片 ‎①是否有两圈花细胞围成环状结构 ‎②鞘细胞是否含叶绿体 是：C4植物 否：C3植物 化学方法 ‎①合成淀粉的场所不同 ‎②酒精溶解叶绿素 ‎③淀粉遇面碘变蓝 叶片脱绿→加碘→过叶脉横切→制片→观察 出现蓝色：‎ ‎①蓝色出现在维管束鞘细胞 ‎②蓝色出现在叶肉细胞 出现①现象时：‎ C4植物 出现②现象时：‎ C3植物 ‎2.9 ‎C‎4植物中C4途径与C3途径的关系 草酰乙酸(C4)‎ 苹果酸C4‎ 丙酮酸C3‎ 磷酸烯醇式 丙酮酸（C3）‎ ATP PEP羧化酶 AMP NADP+‎ NADPH CO2‎ 苹果酸C4‎ 丙酮酸C3‎ NADP+‎ NADPH CO2‎ 暗反应 ‎（CH2O）‎ 叶肉细胞 维管束鞘细胞 C5‎ 注：磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。‎ ‎2.10 C‎4植物比C3植物光合作用强的原因 C3植物 C4植物 结构原因：‎ 维管束鞘细胞的结构 以育不良，无花环型结构，无叶绿体。‎ 光合作用在叶肉细胞进行，淀粉积累，影响光合效率。 ‎ 发育良好，花环型，叶绿体大。‎ 暗反应在此进行。有利于产物运输，光合效率高。‎ 生理原因：‎ PEP羧化酶 磷酸核酮糖羧化酶 只有磷酸核酮糖羧化酶。‎ 磷酸核酮糖羧化酶与CO2亲和力弱，不能利用低CO2。‎ 两种酶均有。‎ PEP羧化酶与CO2亲和力大，利用低CO2能力强。‎ ‎2.11光能利用率与光合作用效率的关系 关系 提高光能利用率 延长光合作用时间 增加光合作用面积 提高光合作用效率 控制光照强弱 二氧化碳供应 必需矿质元素供应 光合作用效率 光合作用制造的有机物所含的能量 光合作用吸收的光能 ‎＝‎ 参与光合作用的能 量中被转移的能量 光能利用率 照在该地面的总的光能 光合作用制造的有机物所含的能量 ‎＝‎ 照在地面上的总能 量中被转移的能量 概念 热能损失 光能损失→荧光、磷光 光能→电能→化学能（贮存）‎ 去向 ‎2.12影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系 影响光合作用的外界因素 提高光能利用率 增加二氧化碳供应 通风透光，增施农家肥；人工增CO2（温室）‎ 必需矿质元素供应 N： ‎ P： ‎ K：糖类的合成和运输 Mg：叶绿素的成分 ATP、NADP+的成分 控制光照强弱 因地制宜：阳生植物种阳地 阴生植物种阴地 光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多 ‎ 红光照，糖类增多 延长光合作用时间 提高复种指数：改一年一季为一年多季 增加光合作用面积 合理密植 套种（不同时播种）、间作（同时播种）‎ 光 CO2‎ 矿物质 水 温度 ‎2.13光合作用实验的常用方法 半叶法（遮盖法）‎ 割主叶脉法 同位素标记法 验证（探索）光合作用需 CO2并放O2、光强的影响 光合作用产生淀粉 验证（探索）光合 作用中物质的转变 打孔法（抽气法）‎ 密封法 光质对光合作用的影响 分光法 可同时使用 ‎2.14植物对水分的吸收和利用 ‎2.14.1‎植物对水分的吸收 渗透吸水 渗透系统 隔着半透膜的两种溶液构成的体系 吸胀吸水 液泡尚未形成或消失 通过亲水物质的亲水性吸水 植物细胞构 成渗透系统 原生质层 由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成 看作一层半透膜（本质是选择透过性）‎ 两个系统 ‎①植物细胞与土壤溶液之间构成 ‎②每两个植物细胞之间构成 水分的吸收 吸水原理 主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统 通过渗透作用吸水 发生条件 ‎①具有半透膜 ‎②膜两侧溶液具有浓度差 溶液与纯水达平衡时，溶液一方所承受的外压差。‎ 渗透压 ‎2.14.2‎扩散作用与渗透作用的联系与区别 扩散作用 渗透作用 物质由相对多（密度高）的地方向相对少（密度低）的地方运动的过程，叫扩散 溶剂分子的扩散叫渗透，具备一定条件才能发生 联系 区别 物质由高到低的移动方式，利用物质本身的属性，不需要能量 特指溶剂分子（如水、酒精等）的扩散，需特定的条件 ‎2.14.3‎半透膜与选择透过性膜的区别与联系 半透膜 选择透过性膜 概念 小分子、离子能透过，大分子不能透过 水自由通过，被选择的离子和其它小分子可以通过，大分子和颗粒不能通过 性质 半透性（存在微孔，取决于孔的大小）‎ 选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白质和ATP）‎ 状态 活或死 活 材料 合成材料或生物材料 生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜）‎ 物质运 动方向 不由膜决定，取决于物质密度 水和亲脂小分子：不由膜决定，取决于物质密度 离子和其它小分子：膜上载体（蛋白质）决定 功能 渗透作用 渗透作用和其它更多的生命活动功能 共同点 水自由通过，大分子和颗粒都不能通过 ‎2.14.4‎植物体内水分的运输 导管运输 水分的运输 方向 向上：根—→茎—→叶 动力 蒸腾作用 产生蒸腾拉力 根压 导致吐水现象 ‎2.14.5‎植物体内水分的利用和散失 利用 ‎1-5%参与光合作用、呼吸作用等生命活动 水分 散失 绝大部分水分通过蒸腾作用散失 生理意义 蒸腾作用 ‎①根持续吸水的动力 ‎②物质运输的载体 ‎③降低叶片温度 ‎2.15植物体内的化学元素(1)‎ 植物体 水分(10-95%)‎ 干物质(5-90%)‎ 有机物 ‎90%‎ 无机盐 ‎10%‎ 挥发部分 灰分元素 小部分N 大部分S 全部P 全部金属元素 C、H、O、N、S形成气体：‎ CO2、CO、N2、NH3、H2O和氮氧化物等。‎ 少量硫形成H2S、SO2等。‎ 燃烧 N、P、S、K、‎ Ca、Mg（6种）‎ 大量元素 微量元素 必需矿质元素 Fe、Mn、B、Zn、‎ Cu、Mo、Cl、Ni 矿质元素 Al、Si、Na、I等 非必需矿质元素 概念 除C、H、O外 由根系吸收的元素 ‎（N放在矿质元素中讨论）‎ 非必需元素 必需元素 微量元素 大量元素 植物体 C、H、O 非矿质元素 能被再利用的元素 N、P、K、Mg 老叶先受损 不被再利用的元素 Ca、S、B、‎ 缺乏症 幼叶先受损 吸收 方式 选择性吸收 载体的种类与数量 主动运输 ‎1.16植物体内的化学元素(2)‎ ‎2.17生物固氮 生物固氮 将大气氮(N2)还原成NH3的过程 概念 意义 ‎②对自然界氮循环有重要作用 ‎①为绿色植物提供氮素营养 固氮微生物的种类 种 类 固氮原因及条件 代谢类型 常见类型 在生态系统 中的作用 同 化 异 化 共生固氮类 与豆科植物共生时 异养 需氧 根瘤菌（6种）‎ ‎（大豆、菜豆、豌豆、苜蓿、羽扇豆、三叶草）‎ 消费者 ‎(取食于活的生物体)‎ 自生固氮类 独立生活 自养 固氮蓝藻 ‎(念珠藻)‎ 生产者 异养 圆褐固氮菌 黄色分支杆菌 分解者 ‎(腐生生活)‎ 注意：不同的根瘤菌具有共生专一性。如蚕豆根瘤菌与蚕豆、‎ 豌豆、豇豆共生；大豆根瘤菌只能与大豆共生。‎ 固氮过程 N2＋e＋H+＋ATP————→NH3＋ADP＋Pi 固氮酶 ‎（选学）‎ 固氮基因（固氮酶）‎ 大气氮库（N2）‎ 大气固氮 工业固氮 NO3-‎ 氮素化肥 氮盐 尿素 硝化细菌 分解者 生物固氮 NH3-‎ NO2-、NO3-‎ 反硝化细菌 N2‎ 遗体 生产者 消费者 脲酶 尿素 脲酶 ‎2.18氮循环 ‎ ‎ 固氮微生物 N2————→NH3‎ 固氮酶 硝化细菌 NH3——→NO2-、NO3-‎ 酶 反硝化细菌 NO2-、NO3- ——→N2‎ 酶 ‎（N2循环）‎ ‎2.19三类微生物在自然界氮循环中的作用 ‎ ‎ Ⅱ 动物与微生物代谢部分：三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生物类群、‎ 微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介 淀粉 葡萄糖 脂肪、某些氨基酸 CO2＋H2O＋能量 肝糖元 肌糖元 氧化 合成 分解 转变 合成 皮下结缔组织、肠系膜 脂肪 储存 甘油、脂肪酸 CO2＋H2O＋能量 氧化 糖元 转变 分解 蛋白质 合成 转变 各种组织蛋白、酶及激素等 新的氨基酸 含氮部分 NH3 尿素 转变 不含氮部分 CO2＋H2O＋能量 糖类、脂肪 分解 转氨基 脱氨基 氨基酸 ‎2.20人和动物体内三大营养物质的代谢 必需氨基酸 在人和动物体细胞内能够合成的氨基酸 非必需氨基酸 不能在人和动物体细胞内合成，只能从 食物中获得的氨基酸称为必需氨基酸 种类(8种)‎ 种类 苯丙赖色亮，缬亮苏甲硫 ‎（本秉赖色亮，谢亮输贾刘）‎ ‎12种 概念 概念 苯丙氨酸 赖氨酸 色氨酸 亮氨酸 缬氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸 不同种动物有不同的必需氨基酸 助记词 ‎2.21 人体的必需氨基酸 ‎②‎ ‎2.22细胞的有氧呼吸 ‎2C‎3H6O3‎ ‎2C‎2H5OH ‎2CO2‎ ‎4[H]‎ 能量 ‎2CH3COCOOH ‎＋‎ C6H12O6‎ ‎②‎ ‎①‎ ‎(葡萄糖)‎ ‎(酒精)‎ ‎(乳酸)‎ ‎(丙酮酸)‎ ATP(少)‎ 热 总反应式 C6H12O6‎ ‎＋‎ 能量 ‎2C‎3H6O3‎ 酶 C6H12O6‎ ‎2C‎2H5OH ‎2CO2‎ ‎＋‎ 酶 能量 ‎＋‎ 总反应式 细胞质基质 线粒体 ‎6CO2‎ ‎20[H]‎ C6H12O6‎ ‎4[H]‎ 能量 ‎6H2O ATP(少)‎ 热 C6H12O6‎ ‎2CH3COCOOH ‎12H2O ATP(多)‎ ‎6O2‎ 能量 热 呼吸链 ATP(少)‎ 热 能量 ‎2CH3COCOOH ‎②‎ ‎①‎ ‎③‎ ‎(葡萄糖)‎ ‎(丙酮酸)‎ 细胞质基质 线粒体 细胞膜 ‎2.23细胞内的无氧呼吸 ‎ ‎ ‎2.24有氧呼吸与无氧呼吸的比较 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 反应场所 真核细胞：细胞质基质，主要在线粒体 原核细胞：细胞基质（含有氧呼吸酶系）‎ 细胞质基质 反应条件 需氧 不需氧 反应产物 终产物（CO2、H2O）、能量 中间产物（酒精、乳酸、甲烷等）、能量 产能多少 多，生成大量ATP 少，生成少量ATP 共同点 氧化分解有机物，释放能量 ‎2.25呼吸作用产生的能量的利用情况 呼吸类型 被分解的有机物 储存的能量 释放的能量 可利用的能量 能量利用率 有氧呼吸 ‎1mol葡萄糖 ‎2870kJ ‎2870kJ ‎1165 kJ ‎40.59%‎ 无氧呼吸 ‎2870 kJ ‎196.65 kJ ‎61.08 kJ ‎2.13%‎ 注：无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。‎ 绿色植物 光合细菌 基本类型 新陈代谢类型 兼性厌氧型 异化类型 需氧型 厌氧型 同化类型 自养型 异养型 光能自养型 化能自养型 兼性营养型 酵母菌 有光时：自养生活（进行光合作用，但供氢体不是水，而是有机物）‎ 无光时：异养生活 红螺细菌 有氧时：有氧呼吸 无氧时：无氧呼吸 硝化细菌 化能合成作用 光合作用 绝大多数动物，腐生的真菌，大多数细菌 多数动植物 一些细菌(如光合细菌，供氢体不是水，不放O2)‎ 蛔虫等 特殊类型 ‎2.26新陈代谢的类型 你知道吗 科学发现：‎ 人们对消化过程的研究发现了酶 人们对向光性的研究发现了生长素 人们对溶菌现象的研究发现了青霉素 原核细胞微生物（单细胞）‎ 细菌 形态 杆形、球形、螺旋形（弧形）‎ 结构 特殊结构 质粒、荚膜、鞭毛、芽孢、‎ 基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质（仅有核糖体）‎ 核区（环状DNA）‎ 繁殖 二分裂（有DNA的复制和平分）‎ 菌落 概念 特征 细菌在固体培养基上繁殖 形成的细菌子细胞群体 大小、形状、颜色、‎ 光泽度、透明度、硬度等 结构 基内丝菌 气生丝菌 吸收养料—营养 产生孢子—繁殖 分枝状菌丝 放线菌 对人类的贡献 产抗生素（次级代谢产物）‎ 分布 土壤、空气、水中 其它类群 支原体、衣原体（无壁）、（蓝藻）‎ 真核细胞微生物 单细胞 多细胞 霉菌 酵母菌 细胞结构 非细胞结构 增殖 病毒 DNA或RNA 结构 囊膜（带刺突）‎ 蛋白质、多糖、脂类组成 衣壳 核酸 核衣壳 ‎（可有）‎ 基本单位：衣壳粒 功能：保护、抗原性 吸附→注入→复制（核酸）→合成（蛋白质）→装配→释放 分类 DNA病毒 RNA病毒 蛋白质和DNA组成 蛋白质和RNA组成 微生物的类群 ‎2.27微生物的类群 ‎2.28微生物的营养 种类 特点 功能 物理 性质 固体培养基 加凝固剂 分离、鉴定 半固体培养基 观察、保藏 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 化学成分 合成培养基 成分明确 分类、鉴定 天然培养基 天然成分 工业生产 用途 选择培养基 加抑制剂(如青霉素)‎ 加特殊C源或N源 不加某物质（如N源）‎ 选择、分离 鉴别培养基 加指示剂或药品 鉴别 培养基 种类 营养素 提供碳素营养 水 无机盐 碳源 无机碳源 有机碳源 CO2、NaHCO3等 糖、脂、石油等 氮源 提供氮素营养 无机氮源 有机氮源 N2、硝酸盐、铵盐等 尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生长因子 微生物生长不可缺少的微量有机物 ‎（包括维生素、氨基酸、碱基等）‎ 配制原则 ‎（三要原则）‎ 目的要明确 根据培养种类、培养目的选择原材料 注意营养物质的浓度和比例 营养要协调 C/N=4：有利于繁殖；‎ C/N=3：有利于产谷氨酸 碳氮比最重要 pH要适宜 细 菌：pH=6.5—7.5‎ 放线菌：pH=7.5—8.5‎ 真 菌：pH=5.0—6.0‎ 微生物的营养 你知道吗 加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌 加入青霉素可分离酵母菌和霉菌 不加N源可分离固氮微生物 加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌 ‎2.29微生物的代谢 不断 产生 代谢产物 微生物的代谢 初级代谢产物 次级代谢产物 微生物自身生长繁殖必需的物质 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素 产物 概念 对自身生长繁殖非必需的物质 抗生素、毒素、激素、色素 产物 概念 代谢调节 或积累 或排除 特点 酶合成调节 大肠杆菌 一直存在，只受遗传控制的酶 组成酶 诱导酶 受环境中某物质的诱导产生 ‎“好酶知时节，当需乃发生”‎ 分解葡萄 糖的酶 分解乳 糖的酶 酶活性调节 通过改变酶的催化活性，来调节代谢速率 概念 负反馈：酶催化的产物增多抑制酶的活性 原理 谷氨酸脱氢 酶受谷氨酸 产量的调节 同时存在 密切配合 协调作用 代谢的人工控制 改变遗传特性 基因诱变 高产赖氨酸的黄色短杆菌 转基因 基因工程人胰岛素 控制发酵条件 改变细胞膜的通透性，即时输出代谢产物，解除对酶的抑制 ‎2.30微生物的生长 微生物群体 生长的规律 时期 特点 作用 调整期 菌体不增殖，代谢活跃，体积增大 对数期 以2n形式增长，代谢旺盛 作菌种和科研材料 稳定期 生死平衡，活菌数最多，芽孢形成 收获菌体和代谢产物 衰亡期 死亡加速，形态多样，细胞裂解 影响微生物生 长的环境因素 温度 pH 氧 最适生长温度：25—‎‎37℃‎ ‎（最适pH见前）‎ 超过：蛋白质和核酸不可逆破坏 超过：影响酶活性和细胞膜稳定性 需氧或不需氧 微生物的生长 ‎2.31微生物的生长曲线与生长速率的关系 时间 菌体数目(lg)‎ ‎0‎ 时间 生长速率 ‎0‎ k k ‎2‎ d c a b d c a b 生长速率＝繁殖率—死亡率 注意 a：调整期 b：对数期 c：稳定期 d：衰亡期 说明 ‎2.32发酵工程简介 概念 内容 采用现代工程技术手段，利用微生物某些特定功能，为人类生产有用产品；‎ 或者直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。‎ 菌种选育 培养基配制 灭菌 扩大培养与接种 基因诱变——传统，常用。‎ 基因工程————————‎ 细胞工程——细胞融合 ‎（三要原则）‎ 一般步骤：配制调→pH→分装→灭菌 严格杀灭培养基和发酵设备中的各种微生物，保证菌种是单一纯种 选育的良种要经多次扩大培养，才能满足大规模生产需要 分离提纯产品 代谢产物 菌体本身 过滤、沉淀等方法分离 蒸馏、萃取、离子交换等方法提取 发酵过程 ‎①检测菌体数目和产物浓度。‎ ‎②添加培养基组成。‎ ‎③严格控制发酵条件（温度、pH、溶氧、通气量、转速）‎ 应用 食品工业上的应用 生产抗生素、维生素、动物激素、氨基酸、核苷酸等 医药工业上的应用 生产传统发酵产品 啤酒、果酒、食醋等 生产食品添加剂 酸味剂、鲜味剂、甜味剂、色素 开发人类新食源 单细胞蛋白、真菌蛋白等新食品 发酵工程 改变原来基因 转基因 工程菌（工程细胞）‎