((人教版))[[高三生物教案]]江油一中2009年高三生物专题复习教案

资料由大小学习网收集 专题二 生物的新陈代谢一、网络导学本专题包括必修第三章生物的新陈代谢、选修第二章光合作用与生物固氮、选修第五章微生物与发酵工程。新陈代谢自养型异养型兼性营养型需氧型厌氧型兼性厌氧型同化作用异化作用酶ATP植物代谢水分代谢细胞呼吸矿质代谢光合作用动物代谢储存甘油+脂肪酸糖元葡萄糖脂肪氨基酸肌糖元肝糖元糖、脂肪组织蛋白、酶、激素新的氨基酸不含氮部分含氮部分尿素保证有序进行直接能源微生物类群原核生物界原生生物界真菌界病毒界生理营养代谢生长发酵工程（流程）（五大营养素.培养基）（产物.调节）（群体规律.影响因素）应用【命题趋向】二、直击考点知识点新陈代谢的概念和类型新陈代谢的概念/酶和ATP/新陈代谢的基本类型。植物的水分代谢渗透作用的原理/植物细胞吸水和失水/体内水分的运输和利用和散失/合理灌溉。植物的矿质代谢植物必需的矿质元素/根对矿质元素的吸收/矿质元素的运输和利用/合理施肥。光合作用光合作用的发现/叶绿体中的色素/光合作用的过程（包括光能在叶绿体中的转换）/、植物的概念及叶片结构的特点（C4途径不做要求）/光合作用的重要意义、提高农作物光能利用率。生物固氮共生固氮菌和自生固氮菌（共生固氮的途径不作要求）、生物固氮的意义/生物固氮的作用。人和动物的三大营养物质代谢糖类、脂质和蛋白质代谢/三大物质代谢的关系/物质代谢与人体健康。细胞呼吸有氧呼吸和无氧呼吸/细胞呼吸的意义。微生物的类群细菌的结构和繁殖/病毒的结构和增殖（放线菌不作要求）。微生物的营养微生物需要的营养及功能/培养基的配置原则/培养基的种类。微生物的代谢微生物的代谢产物/微生物代谢的调节/微生物代谢的人工控制。微生物的生长微生物群体的生长规律/影响微生物生长的环境因素。发酵工程的应用发酵工程的概念和内容/发酵工程的应用（酶工程简介不作要求）。实验比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率/探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用/温度对酶活性的影响/叶绿体中色素的提取和分离/观察植物细胞的质壁分离与复原。 高考热点 在这些考点中，“酶和ATP，光合作用的过程，提高农作物的光合作用效率，三大营养物质的代谢与人体健康”又是高考命题的热点，几乎每年都考。三、命题方向和应试策略.运用所学知识进行分析、解释、推理、判断获得出结论能力的题目必定出现。这类试题的给出情景可能与生活、生产、实验有关。解决这类问题的对策就是在解题时，要冷静处理，分析清楚所给情景的一般要点（常识），然后再结合问题，与高中阶段所学习的生物学知识相联系，这种联系要全面。这就要求在进行复习时，把握好相关知识的联系，构建清晰有条理的知识网络结构。.实验与探究能力考察仍然占较大分值，开放性试题将更受关注。值得注意的是，命题者会对实验设计的范围给予限制，因此在做实验设计题时，要认真研究实验目的，在回答相关问题时，即要结合实验目的又要尊重事实。对实验现象、实验结果、实验数据的分析和解释、对失败实验的分析也是命题的方向，在备考时应当充分联系相关知识，进行发散思维，全面认识、分析实验。.以模式图、装置图、示意图、曲线图、柱状图、数据表格做为试题背景将更为突出。考生在学习中，既要能从图表中选出有用的信息，也要重视文字中蕴含的信息，再选取和运用有用信息，认识和解决相关的新陈代谢的问题。.关于热点问题的考查将会增多。当前生命科学发展迅速，并且对科学和社会的发展产生愈来愈深刻的影响，以热点知识为试题背景的考察不容忽视。对待这一类问题，考生要清楚，热点问题仅仅是素材，题目考察的还是对生物学科基础知识的理解和运用，但也不要忘记，背景材料中的部分知识，可能会作为高中课本中知识的必要补充和完善。四、植物代谢（一）、复习重点同位素示踪法在本专题中的应用知识点标记元素标记化合物标记物转移情况结论光合作用过程中原子的转移OHOHOO光合作用放出的O完全来自HO中的氧矿质元素在植物体内的转移P含P的肥料将在含P的肥料中长期培养的植物放入不含P营养液中培养，衰老组织中P明显减少，向新生叶运输P是可转移元素，在植物体内可被再度利用呼吸过程中原子的转移OOOHO有氧呼吸消耗的O完全与还原态氢结合生成水C植物的光合作用途径CCOCOCC（CHO）C植物光合作用途径中，CO形成的第一固定产物是C，后转移到C，最终被还原为（CHO）本专题中实验变量的分析实验实验变量反应变量无关变量比较过氧化氢酶和Fe的催化效率催化剂的种类催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香的燃烧程度表示或气泡产生速度表示）试管等用具的洁净度、环境温度、材料的相同量、各种试剂的量、反应时间等。探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用底物的种类淀粉酶将淀粉水解，但不能水解蔗糖淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等温度对酶活性的影响温度（60热水、沸水、冰块）加碘后溶液颜色的变化试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间、操作的程序、碘液的加入量等。观察植物的质壁分离和复原外界溶液的浓度质壁分离；质壁分离复员溶液的种类及浓度、分离与复原现象的观察时间、装片的洁净度及临时装片的制作、材料的选择等（二）热点剖析探究1、 理解新陈代谢与酶和ATP的关系 新陈代谢是细胞内一系列有序的化学反应的总称，是生物体自我更新的过程。酶和ATP是新陈代谢过程中必不可少的两种物质。新陈代谢的一系列化学反应都是在酶的催化作用和ATP的供能条件下才能正常进行。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。近几年的高考命题主要围绕着酶的催化活性、耐受温度、酸碱度以及生成物和反应物的浓度等因素的影响展开命题，复习时应注意这方面的问题。 酶的催化作用需要适宜的温度和pH，在最适温度和最适pH下，酶活性最高。过酸、过碱和高温都破坏酶的分子结构而使酶失活。 在底物足够，其他条件固定的情况下，反应中没有抑制酶活性的物质和不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速度与酶浓度成正比。 在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度增加而加快，几乎成正比；底物浓度较高时，随底物浓度增加，反应速度加快，但不显著；底物浓度很大，达到一定限度时，反应速度达到最大值且不再随底物浓度增加而增加。2 、植物的光合作用和呼吸作用的过程 光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢，这是高考的重点和热点，复习时要切实理解其实质完成物质和能量的转化。光合作用的光反应阶段完成两大变化：水分解产生氧气和H，合成ATP。暗反应阶段完成CO2的固定和还原。呼吸作用是分解有机物，释放能量的过程。光合作用必须在光下才能发生，而呼吸作用是每时每刻都在进行，一般来说，植物在白天和晚上的呼吸作用强度基本一致，呼吸作用的强弱主要受温度的影响。复习时抓住物质和能量的变化规律。注意联系实际，特别是分析植物的光合作用和呼吸作用的关系，分析生产中的实际问题。明确影响光合作用和呼吸作用的因素，充分利用光合作用，呼吸作用的反应式，从原料、产物和条件(如：光照、温度、CO2、O2等)等方面进行分析。分清光能在叶绿体中的转换过程，包括三个步骤，光能转换成活跃的化学能（需要色素，主要是叶绿素a）；电能转化为活跃的化学能（合成ATP、NADPH的过程），活跃的化学能转化为稳定的化学能（合成有机物的过程）。前两步发生在光反应的过程，第三步发生在暗反应过程。 叶绿体中的色素包括叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）、胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），它们在光合作用中主要有两个方面的作用：吸收、传递光能（大多数叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素）；吸收光能，并转换成电能（少数处于特殊状态的叶绿素a）。【自学提问】1.光照与CO2对植物细胞内C3 C5HATP ADP的影响是怎样的？2.光合作用与呼吸作用中ATP的去路是怎样的？3. 光合作用与呼吸作用中H的作用是什么？3.提高光合作用效率的措施阳光、温度、水分、矿质元素和CO2等都可以影响绿叶单位面积的光合作用效率。C4植物利用CO2效率较高，光合作用效率也高。分析见下表。因素对光合作用的影响在生产上的应用光照光照时间的长短、光质、光照强度的高低都可以影响光合作用速率。光照时是：光照时间越长，产生的光合产物越多；光质：色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少；光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率适当提高光照强度；延长光合作用时间轮作；增加光合作用面积合理密植；温室用无色透明的玻璃顶棚温度温度是通过影响光合作用中酶的效率来影响光合作用速率的。一般植物以1035为最适温度，35以上时光合作用速率开始下降，4050即停止。高温：一方面破坏叶绿体和细胞质的结构，并使叶绿体酶钝化；另一方面，在高温时，呼吸速率大于光合速率；同时温度过高影响植物叶片气孔开放，影响二氧化碳的供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率低温时，酶促反应下降，限制了光合作用的进行。适时播种；温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度3植物“午休”现象的原因之一CO2浓度二氧化碳是光合作用的原料之一，环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内，植物的光合速率是随二氧化碳浓度增加而增加，但达到一定程度时再增加二氧化碳浓度，光合速率不再增加施用有机肥；温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度水分水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以，水对光合作用的影响很大预防干旱；及时灌溉矿质元素矿质元素是光合作用的产物葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质，如K与光合作用的产物合成与运输有关；缺少N，就会影响蛋白质的生物合成；缺少P就会影响ATP的合成；缺少Mg就会影响叶绿素的合成，而这些物质又进一步影响光合作用合理施肥4、影响光合作用的因素：光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制在图5-1。图5-1 光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。 植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用，总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图5-2所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。图5-2CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如图5-3所示。图5-3 必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。 多种因素的共同作用（分析P点Q点限制光合作用的因素）【自学提问】1.光合作用中怎样提高光合效率？2.在光合作用怎样提高光能利用率？5C3植物和C4植物 C3植物：是指在光合作用的暗反应过程中，一个CO2被一个五碳化合物(1，5-二磷酸核酮糖，简称RuBP)固定后形成两个三碳化合物(3-碳酸甘油酸)，即 CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子，所以称为C3植物。C3植物叶片的结构特点是：叶绿体只存在于叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有叶绿体，整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行，光合产物变只积累在叶肉细胞中。 C4植物：是指在光合作用的暗反应过程中，一个C2被个含有三个碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定后首先形成含四个碳原子的有机酸（草酰乙酸），所以称为C4植物。C4植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，里面一圈是维管束鞘细胞，细胞较大，里面的叶绿体不含基粒。外圈的叶肉细胞相对小一些，细胞中含有具有基粒的叶绿体。通过C4途径固定CO2的过程是在叶肉细胞中进行的。C4中的C转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。C4植物具有两条固定CO2的途径，即C3途径和C4途径。C4植物通常分布在热带地区，光合作用效率较C3植物高，对CO2的利用率也较C3植物高，所以具有C4途径的农作物的产量比具有C3途径的农作物产量要高，如玉米就属于C4植物。【自学提问】1.怎样区别C3 C4植物？2.常见C3 C4植物有哪些？6、 原生质、原生质层、原生质体 细胞都是由原生质构成舶，原生质是细胞内的生命物质。它的主要成分是蛋白质、脂类和核酸。在代谢过程中，原生质不断地自我更新。构成细胞的原生质又分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分。动植物细胞都有原生质，但细胞壁不是由原生质构成的， 原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成的，它是植物细胞特有的一种结构，具有选择透过性。细胞核及液泡里面的细胞液都是原生质的组成部分，但不是原生质层的组成部分。细胞死亡后，原生质和原生质层都不复存在。原生质体是指去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。植物吸水原理的应用：按是否具有半透膜的性质和浓度差，确定渗透作用能否发生并判断水分子的运动方向；利用渗透作用的原理腌制食品，使微生物不能生长，食品得以较长时间保存，形成糖渍、盐渍食品；水分在植物体内运输的动力有蒸腾作用和根压，吐水和伤流说明了这点。植物的需水规律是合理灌溉的生理基础。 蒸腾作用是植物散失水分的主要方式。蒸腾作用是指植物叶肉细胞中的水分以水蒸气的形式通过叶的气孔散失到大气中的过程。气孔不仅是水蒸气扩散出去的门户，也是叶片内部与外界进行气体交换的门户。气孔关闭不仅降低了植物的蒸腾作用，同时也阻碍了大气中的CO2进入植物细胞，从而影响到植物的光合作用。 蒸腾作用的生理意义主要有3个方面：一是植物吸收水分和运输水分的主要动力；二促进植物运输溶解在水中的矿质元素，这里强调的是溶解在水中并随水分在导管中的运输，如果是矿质元素从一种细胞运输到另一个细胞的运输，则是由呼吸作用提供能量的；三能够降低叶片的温度。 移栽的植物必须去掉一部分枝叶才容易成活，其原因是：移栽时，植物的根系受到损伤，吸收水分的能力大大降低。这时如果不降低蒸腾作用，植物因失水过多而死亡。所以必须去掉一部分枝叶，以降低蒸腾作用，减少植物体内水分的散失。7、 矿质元素的吸收、运输和利用20090318根据植物吸收矿质元素的过程与呼吸作用的关系，推断温度、O2、载体种类及数量对矿质元素吸收的影响。 根据载体的种类和数量，分析植物吸收矿质元素的选择性和对土壤、培养液pH的影响。利用溶液培养法确定必需的矿质元素，根据矿质元素吸收形式和运输，确定植物吸水和吸收矿质元素关系。 根据矿质元素在植物体内的存在状态判断缺素症状首先表现部位。根据作物的需肥规律进行合理施肥。矿质元素离子是通过主动运输进入细胞，矿质元素的吸收与根细胞的呼吸作用、细胞膜上的载体有关。载体的不同决定了植物对矿质元素的选择吸收。根对矿质元素离子的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程。矿质元素进入植物体后随水分运输到植物体各个组织、器官后，在植物体内有两种利用情况：重复利用（如N、P、K、Mg等离子）和不重复利用（如Ca、Fe等离子）。如果某植物体内缺乏了前者，衰老部位的矿质元素可以转移到幼嫩部位；而使衰老部位的组织细胞中缺乏这种矿质元素而首先受到伤害，如果植物体内（或土壤中）缺乏不能被再度利用的矿质元素，植物原有组织中的这些元素不能转移，所以首先受伤害的是幼嫩部位。植物对矿质元素离子的吸收具有选择性是与根细胞膜上载体的数量多少有关，与土壤溶液中离子的浓度不成比例。植物细胞吸收矿质元素离子的速度与溶液中离子的浓度和呼吸作用强度之间的关系用图所示的曲线表示，对此的解释都是载体饱和了。五、 动物代谢（一）、 三大营养物质的代谢食物中三大营养物质淀粉、脂肪、蛋白质消化、吸收、运输细胞氨基酸合成各种组织蛋白、酶、激素等氨基转换形成新的氨基酸含氮部分：NH2 尿素转变含氮部分氧化分解CO2+H2O+能量合成糖类、脂肪脂肪储存在皮下结缔组织、肠系膜等处分解甘油、脂肪酸氧化分解CO2+H2O+能量转变糖元等C6H12O6氧化分解CO2+H2O+能量合成分解肝糖元合成肌糖元转变必需氨基酸、脂肪1、 三大营养物质的代谢过程2.糖代谢 （1）食物中的淀粉被消化成葡萄糖必须要在两种酶的催化下才能完成，淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖，淀粉酶有三种，唾液淀粉酶、胰淀粉酶和肠淀粉酶，淀粉消化的场所在口腔和小肠，但主要在小肠内被彻底消化；麦芽糖被消化成葡萄糖需麦芽糖酶催化，麦芽糖酶有两种，胰麦芽糖酶和肠麦芽糖酶，消化麦芽糖的场所是小肠。(2)与血糖有关的激素：胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素。胰岛素是由内分泌腺胰岛B细胞分泌的，其生理功能是促进血糖分解，促进血糖合成糖元，总体效应是降低血糖浓度，与胰岛素功能相持抗的是胰高血糖素，是由胰岛A细胞分泌的，其作用与胰岛素相反，是升高血糖浓度。在人的血液中，血糖浓度稳定在80120mg/dL之间，是依靠胰岛素和胰高血糖素的共同调节下实现的。单就胰岛素与血糖浓度的关系而言，血糖浓度升高，胰岛素含量也升高，血糖浓度下降，胰岛素浓度也下降。人在饥饿的状态下，由于吸收不到葡萄糖，血糖浓度由于消耗而开始下降，此时胰岛素的浓度也相应下降。(3)一次性糖吃得太多，就会出现糖的过剩，糖就开始转化成脂肪，糖转化成脂肪的过程主要是在肝脏内完成的。肝脏是人体的代谢中心。(4)消化道中的葡萄糖转变成血糖是一个吸收过程，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，此过程要消耗呼吸作用产生的ATP。红细胞吸收葡萄糖是一个协助扩散的过程，不需要消耗ATP。(5)血糖到达各个组织细胞是通过循环系统的运输作用，各组织细胞产生的代谢废物也要通过循环系统的运输作用才能到达相应的排泄器官将其排出体外。 (6)尿液含葡萄糖的直接原因是由于血糖浓度过高，血液流经肾小球时，经肾小球的滤过作用形成的原尿中也有较高浓度的葡萄糖，原尿的葡萄糖浓度与血糖浓度是基本相等的，当原尿中的葡萄糖浓度超过了肾小管的重吸收作用的最大极限后，在尿液中就会出现葡萄糖，因尿液中有葡萄糖，这种病就称为糖尿病。但发病的部位不在肾脏，而是在胰岛，是胰岛不分泌胰岛素或分泌得很少，导致血糖浓度升高所致。【自学提问】1.血糖的来源与去路有那些？2.糖尿病的形成原因以及“三多一少”出现的具体原因是什么？3、三大营养物质代谢关系蛋白质氨基酸脂肪糖类注：实线表示可以直接转化表示转氨基作用，表示脱氨基作用虚线表示只能转化成非必需氨基酸可以转化：特别提醒：糖类不能转化成必需氨基酸，只能通过氨基转换作用形成非必需氨基酸。人体为什么要每天都摄入一定量的蛋白质？糖类、脂质和蛋白质之间的转化是有条件的糖类供应充足时，糖类才有可能大量转化成脂质。不仅如此，各种代谢物之间的转化程度也是有明显差异的：糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不能大量转化成糖类。相互制约人和动物体所需要的能量主要是由糖类氧化分解供给，只有当糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才由脂肪和蛋白质氧化分解供给能量。当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解会增加。当大量摄人糖类和脂肪时，体内蛋白质的分解就会减少。4、三大营养物质的比较 相同点 主要来源相同。动物体内的三大营养物质均主要来自食物的消化与吸收； 主要代谢途径相同。三大营养物质在体内均可合成、分解与转变； 都能作为能源物质氧化分解，释放能量，最终产物均有C02和H20。不同点 糖类和脂肪可在体内储存，而蛋白质则不能在体内储存； 糖类、脂肪的代谢终产物只有C02和H20，而蛋白质的代谢终产物除CO2和H2O外，还有尿素等含氮废物； 糖类是主要能源物质，脂肪是体内储备能源物质，蛋白质只在糖、脂肪严重供能不足时，作为一种能源物质供能。5、三大营养物质代谢与人体健康在正常生理情况下，三大营养物质代谢是相对稳定的，这是机体生命活动调节的结果。但有时因种种原因，生命活动调节失调，会导致代谢失调症的发生。代谢失调症主要有三种形式：脂肪肝、糖尿病、肥胖。（二）有氧呼吸1.有氧呼吸过程三阶段的比较阶段比较项目第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体线粒体反应物C6H12O6(葡萄糖)C3H6O3 (丙酮酸)+ H2OH+ O2生成物C3H6O3+HCO2+ HH2O形成ATP数量少量(2个)少量(2个)大量(34个)与氧的关系无关无关必需氧 从物质变化的角度看，有氧呼吸是有机物脱下的氢与氧结合生成水，同时又脱羧分解产生CO2等无机物的过程；从能量变化的角度看，有氧呼吸是在有机物的逐步分解中，使储存在有机物中的能量逐步释放，且一部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失。而有机物在体外燃烧，能量是一下子释放出来，全部以热能形式散失。2. 影响呼吸作用的因素：温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。如图5-6曲线所示。图5-6 根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图5-7的曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。图5-7的曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。图5-7CO2：增加 CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。在生产实践中根据需要常采取一定措施促进或抑制细胞呼吸。例如：作物栽培中，采取中耕松土、防止土壤板结等措施，是为了保证根的正常细胞呼吸，促进根对矿质元素的吸收。粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子呈风干状态，使细胞呼吸速率降至最低，以减少有机物消耗。如果种含水量过高，呼吸较强，使贮藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸，使种子品质变坏。在果实和蔬菜的保鲜中，常通过控制细胞呼吸以降低它们的代谢强度，达到保鲜的目的。例如，某些果实和蔬可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度，减弱细胞呼吸，使整个器官代谢水平降低，延缓老化。在农业生产中，为了使有机物向着人们需要的器官积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉，使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。人在剧烈运动时，会因无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛；从平原地区初汝高原生活的人也因缺氧而影响正常的细胞呼吸而感到诸多不适。长期的无氧呼吸对陆生植物有影响：无氧呼吸产生的酒精，使细胞的蛋白质变性，而对细胞有毒害作用。无氧呼吸过程释放的能量少，不能满足植物生命活动的需要。六、 微生物代谢（一）、教材中涉及的微生物相关内容一览表类别微生物名称可直接联系得相关知识细菌(原核生物)根瘤菌共生固氮菌、根瘤菌、固氮、根瘤、异养需氧圆褐固氮菌自生固氮菌、固氮，分泌生长素，异养需氧金黄色葡萄球菌选择培养基、高浓度食盐环境下仍然可以生长 大肠杆菌鉴别培养基，在培养基中加入伊红和美蓝，若有大肠杆菌，其代谢产物（有机酸）就与伊红和美蓝结合，菌落呈深紫色，并带有金属光泽；异养厌氧；其质粒可做基因工程运载体；酶合成调节（在没有葡萄糖而有乳糖的条件下，产生分解乳糖的酶，称诱导酶）谷氨酸棒状杆菌酶活性的调节（细胞内谷氨酸增加，能可逆性地抑制谷氨酸脱氢酶的活性）；发酵工程中谷氨酸的生产；异养需氧。黄色短杆菌代谢的人工调节（细胞内苏氨酸与赖氨酸共同增多会抑制天冬氨酸激酶的活性、阻断法）；发酵工程中谷氨酸的生产；异养需氧。酿农链球菌自身免疫病（风湿性心脏病），菌体表面一种抗原决定簇与心脏瓣膜的一种物质表面结构相似；异养厌氧硝化细菌氮循环、硝化作用；自养 需氧反硝化细菌氮循环，在土壤氧气不足的情况下，将硝酸或硝酸盐转化为亚硝酸盐、进而转变为N2；异养厌氧乳酸菌将葡萄糖氧化为乳酸；异养厌氧肺炎双球菌证明转化因子的经典实验；异养厌氧结核杆菌、麻风杆菌胞内寄生菌；需要通过细胞免疫才能消灭真菌（真核生物）酵母菌生殖方式：孢子生殖或出芽生殖；呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸；其质粒可做基因工程运载体；选择培养基（培养酵母菌的培养基中加青霉素可抑制细菌的生长）病毒类噬菌体侵染细菌实验；病毒的增殖；无细胞结构，遗传物质(核酸) 只有DNA或RNA，专性寄生。流感病毒衣壳粒外有囊膜和刺突天花病毒特异性免疫人类免疫缺陷病毒艾滋病的病原体（二）微生物的营养物 微生物的营养物可为它们正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。包括碳源、氮源、能源、生长因子、无机元素、水分，还常包括光能这种非物质形式的能源在内。 1营养物的营养要素表62营养要素来 源最适来源功 能碳源自养型微生物无机碳源(CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物)异养型微生物有机碳源：即含碳有机物糖、脂、蛋白质、有机酸等和天然含碳物质(石油)糖类(尤其是单糖)，其次是醇类、有机酸、脂类(1)用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物(2)既是碳源能源又是一种双功能的营养物氮源氨基酸自养型(将非氨基酸类的简单氮源合成所需的一切氨基酸，如所有的绿色植物和很多的微生物)无机氮：NH3、铵盐、硝酸盐、N2铵盐、硝酸盐将无机氮合成菌体蛋白或含氮的代谢产物(如氨基酸等)氨基酸异养型(从外界吸收现成的氨基酸，包括所有的动物和大量异养型微生物)有机氮：复杂蛋白质(如牛肉膏、蛋白陈)、核酸、尿素、一般氨基酸复杂蛋白质、核酸合成微生物的蛋白质、核酸及含氮的代谢产物(如氨基酸等)生长因子生长因子自养型(不需要外界提供生长因子)自行合成所需的生长因子生长因子异养型(需要外界提供某种生长因子)维生素、氨基酸、碱基酶和核酸的组成成分参与代谢过程中的酶促反应生长因子过量合成微生物能够合成大量维生素作为维生素的生产菌(如阿舒假囊酵母生产维生素B12)2能源：为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。代谢类型不同的微生物能源来源不同。3无机盐：为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。（三）培养基配制原则(1)目的要明确；(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。如：营养物质浓度过高，微生物细胞内的水分通过细胞膜不断向外渗透，细胞发生质壁分离，影响微生物的正常生命活动，抑制微生物的生长；(3)pH要适宜；(4）经济节约。 （四）、微生物的代谢及其调节 微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。 1微生物的代谢产物 微生物的代谢产物分为初级产物和次级产物两大类。不同种类的微生物，初级代谢产物的种类基本相同，主要是指氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。不同种类的微生物次级代谢产物有很大的不同，如抗生素、毒素、激素、色素等。2微生物代谢的调节 微生物代谢的调节机制主要有两种：酶合成调节机制和酶活性调节。酶合成调节机制是在基因水平上调节酶合成(即产酶量)而实现代谢调节的方式，属一类较间接而缓慢的调节方式。优点是通过阻止酶的过量合成来调节代谢，有利于节约生物合成的原料和能量。酶活性调节包括酶活性的激活和抑制两个方面。酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在某代谢途径的末端产物(即终产物）过量时，这个产物可反过来会直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积。反馈抑制具有作用直接、高效快速以及当末端产物浓度降低时又可重新解除等优点。如谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸过程中的调节机制。 3微生物代谢的人工控制人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等。其中应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节和通过控制细胞膜的渗透性来解除反馈抑制在发酵工业中得到了广泛的应用。前者如黄色短杆菌冬氨酸合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。在黄色短杆菌的代谢过程中，当赖氨酸和苏氨酸都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞内难以积累赖氨酸，而赖氨酸单独过量时不会出现这种现象。通过诱变育种方法培育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的营养缺陷型菌株，从而达到了让黄色短菌大量积累赖氨酸的目的。控制细胞膜的渗透性也能达到控制微生物代谢的目的。如在谷氨酸的生产过程中，可以采取一定的手段改变细胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到细胞外面，从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的控制作用，提高谷氨酸产量。4、微生物的营养、代谢和生长的理解 微生物与发酵工程考查的内容也较多，且比较零碎，难以全面地形成系统知识，复习时可以从微生物的结构、繁殖、微生物的营养、培养基配制的原则到微生物的群体生长规律以及影响微生物生长的条件等次序来理解，这些是发酵工程、酶工程技术知识的基础，其中有些可以通过巩固旧知识并运用旧知识，理解新问题。如先复习原核细胞的特点，再认识细菌的结构；对于核区中大型环状DNA及质粒DNA则相当于真核细胞中的核DNA及质DNA，作为核区的大型环状DNA，它控制着细菌的主要遗传性状。质粒DNA则控制着细菌营养产物，尤其是次级产物的合成。对于微生物的增长曲线，结合已学过的种群增长曲线中“J”型增长和“S”型增长曲线，对照已学过的种群增长接近“K”值的原因，分析影响微生物生长的因素，在生产中如何控制发酵条件并利用连续培养基进行发酵生产，以提高产品。 酵母菌是兼性厌氧微生物，在缺氧时，进行无氧呼吸，随氧气含量的增加，无氧呼吸减弱以至受抑制，只进行有氧呼吸，根据这一特点可应用于酿酒发酵过程。 乳酸菌是专性厌氧微生物，其无氧呼吸的产物是乳酸，可抑制其他微生物的生长，在应用中要保持密封以提供无氧的环境。5、发酵工程的分析理解与应用 理解发酵工程并能应用解决实际问题。发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌种以及应用技术手段控制发酵过程来工业化地生产发酵产品，因为它以培养微生物使其进行发酵为主，又叫微生物发酵工程。用发酵工程菌来生产蛋白质，繁殖速度快。生产单细胞蛋白质的原料十分丰富，如农作物的秸秆、农副产品加工业的大量废水、废渣等均可，单细胞蛋白质营养丰富，含大量的氨基酸、维生素、矿物质等养分，既可作饲料又可作食品。目前氨基酸、维生素、工业用酶、味精、医用抗生素、农用抗生素等大多是发酵工程的产品。七、易混概念辨析1原生质和原生质层：原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核，而原生质层包括细胞膜、液泡膜 和两层膜之间的细胞质。原生质层具有选择透过性，是发生渗透吸水和渗透失水的条件之一。2芽体与芽孢：芽体是出芽生殖中，由母体生出的小突起，芽体与母体形态结构相似，但相对较小。芽孢不是繁殖形成的个体，而是芽孢细菌度过不良环境的休眠体。3生长激素与生长因子：生长激素与生长因子都与生物的生长有关，是某些生物生长不可缺少的微量有机物。生长激素是动物的脑垂体分泌的一种植物激素，其化学本质是蛋白质。生长因子是一些微生物在其生长过程中必需的、而自身又不能合成的、需要从外界补充的化合物，包括维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。4消化与氧化分解：消化实在消化道内完成的，将人体不能直接吸收的大分子物质在每得催化下水解成为可以吸收的小分子物质的过程；氧化分解时在细胞内将有机物脱氢氧化或者加氧分解产生能量的过程。5荚膜与囊膜：荚膜是许多细菌细胞壁外围绕着的一层较厚的粘性、冻胶样的物质，由多糖构成，其作用是保护细菌不被感染的动物的正常抵抗机制所杀死，因而与细菌的对宿主的毒力有关。荚膜不是细菌生存所必需的结构。囊膜是某些病毒（如流感病毒、病毒、人类免疫缺陷病毒等在核衣壳外包绕着的一层汗脂蛋白的外膜。囊膜中韩双层脂质、多糖和蛋白质，其中蛋白质具有病毒特异性。有些囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感，去囊膜后便丧失了感染性。6光合作用强度、光能利用率和光合作用效率：光合作用强度是单位时间内单位面积上制造的有机物的量。光能利用率是单位面积土地上叶片制造的有机物与照射到该地面上的光能总量比。光在一定条件下，提高光合作用强度可以提高光合作用效率，提高光合作用效率可以提高光能利用率，反之则不一定。7自生固氮微生物和自养微生物：自生固氮微生物是对固氮作用而言的，指土壤中能够独立固氮的微生物。自养微生物是就同化作用的方式而言的，指能从外界环境摄取无机物，转化成复杂的有机物，并储存能量的过程。圆褐固氮菌是自生固氮菌、是异养微生物。8.单细胞蛋白和单克隆抗体：单细胞蛋白又叫微生物蛋白、菌体蛋白，实质是微生物菌体，属于发酵工程产品，可作饲料。单克隆抗体是指用单个淋巴细胞进行无性生殖形成的细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体，目前人们正立志于研究将抗癌药物连接在单克隆抗体上制成“生物导弹”治疗癌症。八、易产生误解的知识本专题中，有些内容容易产生误解误解1：植物在新陈代谢类型上都是自养型由于一般的植物都能进行光合作用，因此同化作用为自养型。在自然界中，有一些特殊的植物如菟丝子，是一种寄生性的杂草，为异养型。所以，并非所有的植物都是自养型。误解2：能发生质壁分离的细胞只有具有大型液泡的植物细胞只要是活的植物细胞都可发生质壁分离现象，某些微生物，如细菌、真菌等，其细胞结构也有细胞壁，甚至液泡（如酵母菌），它们处于高渗溶液中时也会发生质壁分离现象。我们在做实验的时候，为了更容易观察的质壁分离和复原的现象，常选用具有大液泡，细胞也有颜色的材料。误解3：糖尿病人体内都缺乏胰岛素高中生物介绍的糖尿病是糖尿病中的一个类型。还有其它类型的糖尿病，这类病人的胰岛素水平一般不低，但是病人组织细胞膜上的胰岛素受体数目减少、或由于遗传因素，胰岛素受体有缺陷，受体与胰岛素结合力减弱，使胰岛素不能充分发挥作用。资料由大小学习网收集