生物必修一第五章细胞的能量供应和利用PPT课件

.,1,第1节降低化学反应活化能的酶,第五章细胞的能量供应和利用,一酶的作用和本质,.,2,一、细胞代谢,1.概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。,3.意义：是细胞生命活动的基础,2.主要场所：,细胞质基质,.,3,.实验探究：,比较过氧化氢在不同条件下的分解,实验原理,H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。,二、酶在细胞代谢中的作用,2H2O22H2O+O2,1.常温2.加热3.FeCl34.加肝脏研磨液,.,4,对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。,单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。,实验设计原则:,等量,.,5,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,.,6,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,对照组,实验组,.,7,反应物,产物,活化能,反应进程,能量,催化剂在化学反应中的作用,.,.,活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。,.,8,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。,各条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：,提高分子的能量,降低化学反应的活化能,更显著地降低化学反应的活化能,酶在细胞代谢中的作用,.,9,酶的本质,酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。,其中绝大多数酶是蛋白质少数是RNA。,酶的来源,酶的作用,酶的化学成分,降低活化能,酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？,酶在细胞内外都能发挥作用,什么是酶？,.,10,第2节细胞的能量“通货”ATP,.,11,一、ATP分子结构特点（具有高能磷酸键）,ATP-三磷酸腺苷,腺苷,A腺苷,T三个（Tri）,P磷酸基团,高能磷酸键,高能磷酸键,三磷酸腺苷与腺嘌呤核苷酸(RNA)的区别：,ATP是活细胞内的一种高能磷酸化合物.,.,12,ATP的水解过程,APPP,ATP（水解）酶,为生命活动提供能量,为生命活动提供能量,二、ATP与ADP可以相互转化,.,13,ATP合成酶,能量+,？,ATP在细胞内的含量很少，但为什么我们的各项活动能时刻顺利地进行呢？,.,14,1、从反应条件上看：,2、从能量上看：,3、从ATP的合成和分解场所上看：,反应条件不同。,能量来源不同。,为什么说这不是一个可逆反应？,可逆反应的特点：,正逆反应都在同一条件下进行,场所不同，合成场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。分解场所是细胞膜、叶绿体基质、细胞核等。,.,15,ATP,糖类,脂肪,糖原,淀粉,太阳能,有关能源物质的回顾与小结：,.,16,第5章细胞的能量供应和利用,第3节ATP的主要来源细胞呼吸,第一课时,.,17,实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式,（一）、实验原理1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。2、CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄3、酒精的检测橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。,酵母菌是单细胞真核生物,生长周期短，增殖速度快可以用酵母菌作为实验材料研究,.,18,（作用：吸收CO2）,有氧呼吸（A）,无氧呼吸（B）,2、实验装置,.,19,）、鉴定有无二氧化碳产生：,（二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊）,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,溴麝香草酚蓝水溶液,3、观测、记录,.,20,2.用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精,溶有重铬酸钾的浓硫酸,+A装置的酵母菌滤液,+B装置的酵母菌滤液,（灰绿色）,（不变灰绿色）,橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色,.,21,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,四.分析实验现象，得出结论,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸生酒精和少量的二氧化碳。,结论：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。,.,22,第3节ATP的主要来源细胞呼吸,.,23,有氧呼吸过程,线粒体,细胞质基质,C6H12O6,酶,少量能量,4H,2丙酮酸,(C3H4O3),第一阶段,（细胞质基质）,酶,6H2O,6CO2,少量能量,20H,6O2,6O2,大量能量,酶,12H2O,第二阶段:,（线粒体基质）,第三阶段:,（线粒体内膜）,6H2O,.,24,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸、H,少量,H、O2,线粒体基质,丙酮酸、H2O,H、CO2,少量,线粒体内膜,H2O,大量,.,25,2.有氧呼吸的过程,场所：线粒体内膜,场所：线粒体基质,场所：细胞质基质,.,26,H2OHH2O,O2H2O,C6H12O6丙酮酸CO2,C、H、O的来龙去脉：,有氧呼吸总公式,.,27,C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量,能量（2870kJ）,1161kJ,其余以热能形式散失,ATP,酶,有氧呼吸中的能量变化,以上反应式中的能量能否写成ATP？,不能，？,能量的利用率：,1161/2870100=40,.,28,C6H12O6,4H,2C2H5OH+2CO2,酶,酶,2C3H6O3,2丙酮酸,酶,少量能量,第一阶段,(细胞质基质),第二阶段,(细胞质基质),无氧呼吸的过程,乳酸,酒精,不彻底的氧化分解,（反应中间物）,举例：乳酸菌、人、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根,举例：酵母菌、水稻在水淹情况下、苹果等硕大果实的深部组织细胞等,.,29,四.无氧呼吸和有氧呼吸异同点,细胞质基质线粒体,细胞质基质,需要,不需要,二氧化碳和水,二氧化碳、酒精或乳酸,较多,较少,都是氧化分解有机物，释放能量,从葡萄糖到丙酮酸阶段完全相同,.,30,C6H12O6,酶,2C3H6O3+196.65KJ,61.08KJ,C6H12O6+6H2O+6O2,酶,12H2O+6CO2+2870KJ,1161KJ,38molATP,2molATP,191,能量比较：1mol葡萄糖在有氧和无氧条件下分解释放的能量比较,.,31,植物最适25-30,温度,呼吸速率,应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间,2.自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。,五、影响呼吸作用的外界因素,1.温度：温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率。,.,32,3.O2的浓度：,在一定范围内，随O2浓度的增大，有氧呼吸增强，达到一定浓度以后，由于受线粒体的限制，呼吸作用强度不再增大。,O2的存在抑制了无氧呼吸的进行。,4.CO2浓度过大抑制呼吸作用的进行,.,33,O2：贮藏水果时下降到_最有利贮藏。CO2：增加CO2浓度，有良好的保鲜效果。,CO2释放,O2吸收,O2浓度,气体交换相对值,a,b,c,d,0,a点,利用N2或CO2调节O2的浓度,.,34,应用：,3、贮藏种子，必须降低含水量,2、贮藏蔬菜和水果，适当降低温度和氧气浓度，增加CO2的浓度,1、中耕松土，保证根的正常呼吸作用，促进矿质元素的吸收,六.细胞呼吸原理的应用呼吸作用在农业生产中的应用,4、把植物体下部变黄的枝叶去掉，减少养分的消耗，使有机物向人们需要的器官积累,.,35,捕获光能的色素和结构,.,36,基粒：囊状结构的薄膜是绿色的。,叶绿体的结构,一、光合作用的完整单位叶绿体,.,37,类囊体,基粒,捕获光能的色素分布在？,叶绿体类囊体的薄膜上,.,38,（一）.实验原理：,1.绿叶中的色素能溶解在有机溶剂(乙醇.丙酮）中。（溶解法）2.绿叶中的色素在层析液中溶解度不同。（纸层析法）,二.绿叶中的色素提取和分离,溶解度大，扩散速度快溶解度小，扩散速度慢,.,39,1.提取色素：（溶解法）,研磨,材料:5g鲜叶,药品,SiO2使研磨充分,CaCO3防止色素破坏,无水酒精溶解色素,（二）.方法步骤：,2.分离色素（纸层析法）,准备滤纸条时要求：细.直而齐、重复23次,.,40,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,扩散速度,含量,溶解度,最快,较快,较慢,最慢,最少,较少,最多,较多,最高,较高,较低,最低,叶绿素由C、H、O、N、Mg构成,.,41,1、碳酸钙在实验中起什么作用？2、加入无水乙醇的作用是什么？3、为什么要迅速研磨？4、为什么必须及时用棉塞塞紧试管口？,二氧化硅：研磨充分碳酸钙：防止色素被破坏,叶绿体中色素能够溶解在无水乙醇中（色素提取的原理）,防止无水乙醇挥发,防止无水乙醇挥发,不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素随层析液在滤纸条上的扩散速度快（色素分离的原理）,问题：,5、为什么色素会在滤纸条上分离？,.,42,保证层析液同步到达滤液细线,保证滤液细线上的色素可以同时向上扩散，避免色素带重叠,保证更多的色素转移至细线处,防止色素溶解在层析液中,防止层析液挥发,6、为什么将干燥的滤纸的一端剪去二个角？7、为什么滤液细线越细、越直越好？8、为什么画滤液细线需要重复2-3次？9、为什么滤液细线不能触及层析液？10、为什么烧杯要盖培养皿？,.,43,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,紫外光,红外光,叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光。,叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,三、色素的作用,.,44,.,45,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,.,46,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解；ATP的生成,CO2的固定；C3的还原,ATP中活跃化学能,光能,ATP中活跃化学能,有机物中稳定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。,.,47,光反应,H2O2H+1/2O2,水的光解：,ATP的合成：,暗反应,总结：,酶,.,48,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,.,49,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H,ATP,还原受阻,C3,C5,CO2,固定停止,C3,C5,.,50,(1)环境因素影响光合速率,怎样才能提高光合速率？,光合速率(光合强度)指一定量植物在单位时间内进行多少光合作用(可用O2吸收量或CO2释放量表示)。,光合作用原理的应用,.,51,温度，CO2,一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率的主要原因有哪些？,(1)影响光合速率的因素（光强度）,.,52,不同光质对光合速率的影响,.,53,光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。,(2)影响光合速率的因素（温度）,.,54,1.如何提高大田和温室中的CO2含量?,CO2浓度在一定范围以内时，光合速率会随CO2浓度的增高而增高。农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。,2.请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线?,(3)影响光合速率的因素（CO2浓度）,.,55,(4)影响光合速率的因素（光照面积）,叶面积增大，叶片相互遮挡，光合作用不再加强，呼吸作用加强，有机物消耗量增加。有机物积累量降低,.,56,（1）影响光合作用的因素有哪些？,光照、CO2、温度、水、矿质元素等,（2）如何定量表示光合作用的强度？,探究：环境因素对光合作用强度的影响,1、实验原理,光合作用的强度可通过测定一定时间内的数量来定量的表示。,内因：,酶、色素等,外因：,叶肉细胞中叶绿体的数量；叶绿体中基粒的数量等,原料的消耗或产物生成,CO2消耗量,O2的生成量,.,57,（2）提高农作物光合作用强度的措施,3、适当提高CO2浓度,4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加矿质元素的含量,2、合理密植,在生活中的应用,清晨或夜间不在密林中锻炼,（增大昼夜温差）,.,58,自养生物,能利用CO2制造有机物的生物。,异养生物,不能利用CO2制造有机物，只