第四章 生命的物质变化和能量转换.doc

秦海（七宝中学）见基础8-12见基础7见基础6见基础5见基础4见基础3见基础2见基础1第四章 生命的物质变化和能量转换* 知识联系框架定义（关键词、总反应式）概念(来源、作用、化学本质)物质和结构基础光合作用过程（光反应与暗反应场所、条件、物质变化、能量变化、相互关系，及图解）相关实验影响因素（内因、外因）催化剂酶酶制取及应用特性：高效性、专一性、多样性、需要合适的条件同化作用条件新陈代谢的类型生命的物质变化和能量变化能量ATP（生理功能、中文名称、结构简式、相互转换）三大营养物质代谢及转化（糖类、脂肪、蛋白质）异化作用有氧呼吸（过程、反应式、意义比较细胞呼吸作用无氧呼吸（两种类型、反应式）常见反应类型合成反应水解反应（举例）（需水）生物体内化学反应的特点分解反应氧化分解反应（举例）（脱氢）* 基础知识1. 新陈代谢： 一系列化学反应 ，包括 同化作用 和 异化作用 。1) 同化作用：在自我更新过程中，生物体不断地从外界摄取营养物质 ，将它们转变为 自身的物质 ，并 储存能量 的过程。2) 异化作用：生物体不断地将自身的物质分解 以释放能量，并将 代谢终产物排出体外的过程。2. 合成反应：由 小分子 形成 大分子 的化学反应，如 单糖合成多糖、核苷酸合成核酸 等。3. 分解反应：糖原、淀粉、脂肪、蛋白质等生物大分子中储存着大量的能量，细胞在利用这些物质前，先将 大分子 分解成 小分子。如淀粉和糖原分解为葡萄糖，脂肪分解成甘油和脂肪酸，蛋白质分解成 氨基酸。4. 酶：由 活细胞 产生的具有催化能力的 生物大分子。绝大多数是蛋白质，少数是RNA ，也称为生物催化剂。1) 酶的活性：酶的催化效率2) 酶的特点： 专一性 和 高效性 。专一性：酶分子有特定的 活性部位 ，该部位只有与其所催化的物质（底物）在结构和形状上 完全契合 时才能起催化作用，每种酶只能催化 一种或一类物质的合成反应或分解反应。i. 高效性：酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。3) 影响酶活的因素： 温度、pH值、作用地点、辅助因子、酶活性抑制等。4) 辅助因子：有些酶只有在与辅助因子结合时才显示活性，这些辅助因子有的是 金属离子 ，有的是小分子有机化合物 ，这些小分子有机化合物被称为 辅酶。5. 腺苷三磷酸（ATP）： 直接 能源物质，A表示腺苷 ，T表示其数量为 三个 ，P表示磷酸基 ，结构简式可表示为 A-PPP ，其相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.5kJ/mol的能量，称为高能磷酸键 ，以用“”表示。在生命活动过程中，ATP的一个高能磷酸键断裂，释放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（ADP） 。ATP能携带和转运能量；在 有机物氧化分解或光合作用 的过程中，ADP可获取能量，与磷酸结合形成ATP。6. 光合作用：叶绿体吸收并利用光能，将 CO2和H2O合成 有机物并释放O2，将光能转换成化学能的过程。1) 光合作用的研究历史：i. 1642年，赫尔蒙特实验：结论柳树获得的物质只是来源于水。ii. 1771年，普里斯特利实验：结论 绿色植物可以“净化空气”。iii. 1779年，英格豪斯实验：结论植物能“净化空气”的必要条件是光照。iv. 1785年发现空气的组成之后，认为绿叶在光照下放出的O2，吸收的是CO2。v. 1939年，鲁宾和卡门利用同位素标记证明光合作用释放的氧气来自于水。vi. 20世纪40年代，卡尔文用14C标记的 14CO2供给小球藻进行光合作用，探明了CO2转化为有机物的途径，因此暗反应又称为 卡尔文循环 。2) 叶绿体：i. 结构：由 双层膜包围，内含有 基质和几十个基粒。每个基粒由多个类囊体 重叠而成，与光合作用有关的 各种色素分布在类囊体的膜上。ii. 叶绿体中的色素：具有选择吸收光谱的特性。l 一类是叶绿素，包括叶绿素a（呈蓝绿色）和叶绿素b（呈黄绿色），主要吸收红橙光和蓝紫光。叶绿素的含量通常是类胡萝卜素的4倍。l 另一类是类胡萝卜素，包括胡萝卜素（呈 橙黄色）和叶黄素（呈黄色），主要吸收蓝紫光。l 色素都具有吸收、传递、转换光能的功能，部分叶绿素a具有转换光能（其它色素没有）的功能。3) 光合作用的过程：光4)叶绿体i. 总反应式： CO2+2H2O （CH2O）+H2O+O2ii. 能量的传递：l 类囊体膜上的色素吸收的光能传递至叶绿素a，将其活化，释放出高能电子 （e）+NADP（氧化型辅酶II）+叶绿体基质中的质子（H）结合形成NADPH（还原型辅酶） 。l 失去电子的叶绿素a具有强氧化性性，从类囊体内 H2O分子中夺取e，促使H2O分解为e和 H+，同时释放出O2。l 类囊体中的H+ 达到一定浓度，通过类囊体膜上的ATP合成酶穿过膜进入基质，传递能量，将ADP和Pi合成 ATP。iii. 卡尔文循环：l CO2的固定：CO2和叶绿体基质中的一个五碳化合物在酶的催化下生成 两个三碳化合物；l 三碳化合物的还原：其中一部分三碳化合物由ATP供给能量，在酶的催化下被NADPH还原形成糖；l 五碳化合物的形成：另外一部分三碳化合物还原后，在多种酶的催化下重新形成五碳化合物，参与的固定CO2。5) 光合作用的两个阶段：i. 光反应：物质变化 水的光解，释放O2，ATP的形成，NADPH的形成；能量变化 光能转变为活跃的化学能。ii. 暗反应：物质变化 CO2固定，C3还原，糖类形成，C5再生 ；能量变化 活跃的化学能转变为稳定的化学能 。6) 影响光合作用的因素：i. 光合作用的强度，又称光和速率，以用 一定量的植物在单位时间内进行光合作用释放O2 或 消耗的CO2或生成的有机物的量来表示。ii. 影响因素：包括内在因素（ 叶龄、色素和酶的数量等）和外在因素。l 光：包括光强和 光质。光是能量的来源，弱光条件下，光合作用速率较慢；光照强度增加，光合作用速率随之增加；当光合速率达到饱和时，提高光照强度不会使光合速率加快。l CO2浓度：影响 暗反应速率。l 温度：通过影响酶的活性影响暗反应速率。l 水和一些无机离子等。7. 细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成 CO2或其他产物，释放出能量并形成ATP的过程。1) 糖的有氧分解：i. 反应式：ii. 葡萄糖分解的两个阶段：l 糖酵解，在 细胞质基质中进行，产生丙酮酸、 H和少量的ATP。l 在 线粒体 中进行。丙酮酸在 线粒体基质中分解为CO2、 H和少量的ATP ；在线粒体内膜完成 H与O2的结合生成H2O，同时产生大量的ATP 。2) 糖的无氧分解：通常将微生物在无氧条件下的呼吸称为 发酵。酶完成方程式：酶i. 酒精发酵：C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量ii. 乳酸发酵： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量8. 人体健康所需营养物质：糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐、维生素、膳食纤维 。9. 糖类代谢：食物中的淀粉经唾液淀粉酶水解为麦芽糖 ，在小肠内经 麦芽糖酶水解为 葡萄糖 并由小肠上皮细胞吸收后进入血液。1) 氧化分解：糖彻底氧化，生成CO2和 H2O，并产生大量的能量。2) 合成多糖物质：单糖脱水缩合成多糖，如植物的淀粉、动物的糖原等。3) 转变成高能营养物质 脂肪：糖分解过程中生成的二碳化合物在酶的作用下，两两连接，形成长短不一的脂肪酸。三碳化合物可以转化成甘油 ，甘油与脂肪酸缩合形成脂肪。4) 转变形成氨基酸：大部分氨基酸的R基团可以来自糖类合成或分解过程中的中间产物。在 转氨酶的作用下，R基团与氨酸连接形成相应的氨基酸。脂肪的代谢：食物中的脂肪在小肠中首先被肝脏分泌的胆汁所乳化，然后被 胰脂肪酶 水解成 甘油 和 脂肪酸 ，由小肠上皮细胞吸收。其中一部分重新合成为脂肪，经淋巴系统进入血液循环，运送至 脂肪组织中积累。另一部分脂肪酸和甘油经血液循环 进入肝脏进一步代谢。5) 甘油的代谢：甘油在肝脏中转变成丙酮酸后加入糖代谢途径。6) 脂肪酸代谢：脂肪酸被血液运送到需要能量的组织或细胞中进行氧化分解。脂肪酸的氧化分解发生在线粒体的基质中，长链的脂肪酸在酶的作用下被分解为二碳化合物，进入三羧酸循环，彻底氧化分解放出大量的能量。7) 脂肪的生物合成和分解：在脊椎动物的脂肪细胞和 肝细胞内，糖代谢过程中的二碳化合物在酶的作用下逐个连接形成长链的脂肪酸，并与甘油结合形成脂肪。当机体需要能量时，在脂肪酶的作用下，可逐步水解为甘油和脂肪酸供氧化分解。10. 蛋白质代谢：来自食物的蛋白质在消化管内被 蛋白酶水解为 多肽 ，再由肠肽酶 将其水解为 氨基酸后才能被小肠吸收，被吸收后的氨基酸经血液循环运送到身体各组织。人体自身的组织蛋白质也在不断地更新，旧的蛋白质分解产生的氨基酸也能被重新利用。1) 合成新的蛋白质：人体蛋白质的合成与分解处于 动态平衡，新摄入的氨基酸和原有的氨基酸都可以作为合成新蛋白质的原料。2) 脱氨基加入糖代谢：体内糖类供应不足时，氨基酸也可作为能源物质。在酶的作用下脱去氨基，剩下的碳链加入到三羧酸循环中，氧化放出能量。脱去的氨基在 肝脏中转化成 尿素排出体外。12. 列出糖类、脂肪、蛋白质的代谢关系：第四章 生命的物质变化和能量转换 检测一、选择题：1、酶是活细胞产生的，下列关于酶的论述错误的是（ ） A有些酶是核酸 B酶的数量因参与化学反应而减少 C酶的活性与pH有关 D酶的催化效率很高2、在测定蛋白酶活性时，将溶液pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将（ ）A不断上升 B没有变化 C先升后降 D先降后升成分： 1蛋白酶 0.2% 2清洁剂15%用法： 1洗涤前先将衣浸于溶有洗衣粉的水中数小时2使用温水效果最佳3切勿用60以上的水3、某种生物活性洗衣粉包装袋上印有以下资料(见右框)，下列对资料表明的信息理解不正确的是（ ）A这种洗衣粉较易清除衣服上的奶渍B在60以上的水中，洗涤效果可能下降C该蛋白酶能够在体外发挥作用D该洗衣粉可洗涤各种污渍4、右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是（ ）A酶反应的最适温度 B酶因热而失活C酶反应生成物量与时间的关系 D酶反应速度和酶量的关系5、30 个腺苷和 60 个磷酸基最多能组成 ATP （ ） A10 个 B20 个 C30 个 D60 个 6、ATP在细胞内的含量及其生成是（ ）A很多、很快 B很少、很慢C很多、很慢 D很少、很快7、高等植物体内产生ATP的生理过程有( )A呼吸作用、渗透作用 B呼吸作用、蒸腾作用C光合作用、主动运输 D光合作用、呼吸作用8、 阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于（ ）A绿光区B红光区和绿光区C蓝紫光区和绿光区D红光区和蓝紫光区9、右图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图。 图中A物质和B物质的相对分子量的比是（ ）A12 B21 C89 D9810、某学生在恒定温度的玻璃温室里进行植物栽培实验，他对室内空气中的CO2含量进行24小时测定，下图曲线能正确表示其测定结果的是 （ C ）11、在光合作用中，不需要酶参与的过程是（ ） ACO2的固定B叶绿素吸收光能 C三碳化合物的还原 DATP的形成12、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（） A增大O2浓度B增加CO2浓度 C增强光照强度D调节室温13、在正常情况下进行光合作用的某植物，当改变某条件后，却发现叶肉细胞中的五碳化合物突然上升，则改变的条件是（） A停止光照 B停止光照并降低CO2浓度 C升高CO2浓度 D降低CO2浓度14、在自然条件下，有关植物细胞呼吸的叙述中正确的是（ ）A有氧呼吸过程中，中间产物丙酮酸必须进入线粒体B高等植物只能进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸C有氧呼吸产生二氧化碳，无氧呼吸不产生二氧化碳D有氧呼吸的强度晚上比白天强15、葡萄糖在细胞质内分解至丙酮酸的过程中，下列叙述正确的是（ ）A在线粒体中进行的无氧呼吸 B需在有氧条件下进行C不产生CO2 D反应速度不受温度影响16、葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合物是 （ ）A丙酮酸 B乳酸 C二氧化碳 D水17、下列生物中，其呼吸作用全过程都在细胞质基质中进行的是（ ） A变形虫 B蚯蚓 C小麦 D乳酸菌18、有氧呼吸和无氧呼吸的共同之处是（ ） 都需要酶 都产生ATP 都需要氧气 都有丙酮酸这个中间产物 都需要能量 A B. C. D. 19、在人体内，丙酮酸可以转变成丙氨酸，这可以通过下列哪种途径完成 （ ）A氨基转换作用 B脱氨基作用C氨基酸脱水作用 D含氮废物转变成尿素20、糖、脂肪和蛋白质在人体代谢过程中，都可出现的是（ ）可在体内储存 在体内可转化 分解后能释放能量 能生成水、CO2和尿素A B C D二简答题：1、下图是小麦淀粉酶在不同温度条件下的催化效率变化曲线，请回答：03535催化效率温度变化803535催化效率温度变化AB（1）在35时，小麦淀粉酶的催化效率是较_高_的。（2）在0 和80 时，催化效率都降为0，但温度再恢复到35时，仅_A_（A/B）图所示酶的活性可以恢复，这说明_高温_已经破坏了酶的结构，即使恢复至正常温度，活性也无法恢复。2、图一、图二分别为绿色植物光合作用示意图和某绿色植物夏季日间光合作用强度变化曲线图。请分析回答下列问题： 图一 图二（1）图一中是ATP ，它是光反应阶段形成的产物之一，光反应阶段生成的物质还有 O2 和H 。（2）图一中是 CO2 ，它在基质中与 五碳化合物 结合形成三碳化合物是暗反应的第一步。（3）图二中光合作用强度第一次下降的时间段为 1012 ，其原因是由于温度过高，植物叶片中的气孔关闭导致 CO2 吸收 减少。（4） 图二中光合作用强度第二次下降的时间段为 1416时 ，其原因是光照强度逐渐减弱。3、请回答下列有关光合作用的问题。（1）光合速度受到温度、二氧化碳和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的光反应过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的暗反应过程。（2）甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。1）在温度为10、光照强度大于L1 千勒克司时，光合速度不再增加。当温度为30、光照强度小于L3千勒克司时