生物必修一第五章细胞的能量供应和利用

1、第五章细胞的能量供应和利用降低反应活化能的酶基础知识一、酶的作用和本质1、细胞代谢：细胞中每时每刻发生的化学反应。主要场所：细胞质基质。一，r大部分是蛋白质2、酶的本质：酶是活细胞广生的具有催化作用的有机物3、萨姆纳：提取酶，并证明的是蛋白质；切赫、奥特曼发现：少娄b部分为RRNA也具有生物催化功能。4、酶在细胞代谢中的作用：降低化学反应的活化能1）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2）催化效率：酶无机催化剂3）只改变反应速率，不改变反应的方向的平衡点4）酶在反应前后性质不变，质量不变5）酶既可以在细胞内也可以在细胞外（加酶洗衣粉）9实验8:过氧化氢在不同条件下的分

2、解【实验目的】了解过氧化氢酶的作用和意义【实验材料】新鲜的20%干脏研磨液（新鲜：如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶可能在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低；研磨：使细胞破裂，酶在细胞内）【实验步骤】加入物质处理现象结论2mlH2O2基本无气泡缓慢分解2mlH2O290°C水浴有气泡加热可以促进分解2mlH2O22滴FeCl3较多气泡Fe3+催化分解2mlH2O22滴肝脏研磨液大量气泡HQ酶催化分解【实验结论】H2O2酶和Fe3+相比，催化效率更高。【相关知识】对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验;对照组：不接受人为处理的对象组；8 6

3、 4 2 般寮磐道划& 6 0 2二、酶的特性1、高效性实验：比较Fe3+和过氧化氢酶的催化效率;实验组：反应物+等量相应的酶对照组：反应物+无机催化剂意义：1）保证细胞代谢的快速进行2）保证细胞内能量供应的稳定。2、专一性（锁钥学说：结构互补）实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用意义：细胞代谢能够费!金紊期曲赤树!触f一性物湎。换反应物不换酶-L对照组：另一种反应物+等量相同酶T不分解,实验组：反应物+相应酶T分解换酶不换反应物"对照组：反应物+等量另一种酶不分解【注意】保持蔗糖的新鲜度和纯度是实验成功的关键。3、酶促反应：酶所催化的反应叫酶促反应。Q实验9:探究影响酶活性的

4、条件1、探究温度对酶活性的影响：【实验材料】淀粉酶（过氧化氢酶在高温下易分解）用碘液和淀粉的颜色反应来反映酶活性（斐林试剂需要水浴加热，会破坏实验变量）注意本实验应先控制条件，再混合。先将酶与底物溶液分别处于相应温度一段时间后，再混合于不同温度下保温，因为一旦酶与底物接触就会进行反应，影响实验结果。2、探究PH对酶活性的影响：【实验材料】过氧化氢酶（酸性条件会加快淀粉酶分解）三、酶的作用条件比较温和1、酶的活性：酶对化学反应的催化效率称为酶的活性，催化效率的高低也称酶活性的强弱。通过反应物的分解速率或生成物的产生速率来反映。2、酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。3、温度和PH对

5、酶促反应的影响：过酸过碱，酶变性，不可逆低温可逆，高温酶变性失活不可逆动物：35°C40°C 即斜摩H能期响酶的空邮吉眼晚影响酶的活性； 酶制剂适于在樵岬偏菌;：差别大。有些可达7。°C 高温下，酶的空间结构被破坏，但是肽键依然存在； 反应溶液PH的变化不会影响酶作用的最适温度（如右图） 唾液淀粉酶随食物进入胃，不能继续将淀粉分解为麦芽糖，的PH在2左右。唾液淀粉酶将失活，并被蛋白酶水解;4、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：1）酶量一定，随着底物浓度增加，反应速率逐渐加快，但达到一定浓度后，受酶的数量和活性的限制，反应速率不再增加；2）反应物充足，随着酶浓度的增

6、加，反应速率与酶浓度成正比。底物浓度和酶的浓度能影响底物和酶的接触面积，不改变酶的空间结构，不影响活性；立AT-细胞能量“通货”基础知识ATP（三磷酸腺甘）ADP （二磷酸腺甘）AMP 一 （二磷酸腺苴，一核批核苴酸）腺甘（A）：高能防酸键a,能量小可逆。、ATP,直接能源物质：ATP、CTP、GTP、UTP1、A吗!喃加盟%嗽15Ma1维素）、脂肪、蛋白质二、tATPW®ADP：制脚转化1、ATP幽娜摊蟀量枫',（姗S化十淀晴幽植物）ATP和ADP2、继i酗!最蔚来源ADPB指近转化的能量供应机制，是生物界的共性。【注意】这两个反应不是可逆反应，因为所需酶不同,反应场所不同

7、，且物力3、ATP和ADP的转化:转化场所相关生理过程ATP合成细胞质基质有氧呼吸和无氧呼吸的心阶段线粒体有氧呼吸第二、三阶段叶绿体内囊体薄膜光合作用光反应阶段ATP水解叶绿体基质光合作用暗反应阶段细胞膜等生物膜物质跨膜运输细胞核核酸的合成细胞质蛋白质、多糖的合成和各种耗能过程ATP只能用于暗反应;【注意】光合作用光反应产生的呼吸作用产生的 ATP用于物质运输等各种生命活动。4、ATP产生量与02含量和呼吸强度的关系：AB: ATP含量随着02供应量的增加而增加（有氧呼吸速率增加）；BC: 02供应量达到一定值的时候，ATP产量不再增加（细胞中 ATP的量很少，处于动态平衡当中，酶、 ADP、

8、磷酸有限）；A:细胞无氧呼吸也能产生少量ATPo横坐标为呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。【注意】节点位置不一样。5、ATP的利用：机械能肌细胞收缩渗透能主动运输化学能蛋白质合成电能大脑思考，电鳗放电光能萤火虫发光细胞呼吸基础知识一、细胞呼吸的方式1、细胞呼吸：有机物有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程。9实验io：探究醉母菌细胞呼吸的方式【实验原理】酵母菌是一种单细胞真菌，有细胞壁，在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧国。在酸性环境下与酒精发生反应,变成灰绿色CO2的检测：酒精的残刺石灰搬鱼鲫播酸钾溶液【实验步骤】配置安装实验

9、装置（一）有氧呼吸帆si基硼煮沸后冷却心.、漠麝杳早酚蓝水溶液：监绿黄林邛相歇性地依次通过【实验结果】研引改放出情Ijjc jA H-vrX* 3个锥形瓶干覆线 A、B两站确钻2的再连接称有澄清石灰水的锥形瓶没有酒精的产生,1、概念：对比实骁掖空出审的，巧0/氧环境）, 谡曾由平或CO2以上的实验组，+但A忙生了酒精的逋过的对结果的比辘分析实验对象的关系，这样的实验叫做近比实验。,I.来蹄集肿因素与行灰水般设置实验组对照实验：除了一个因素以外，其余因素都像特养初酌实给施照实验。2、区别：对照实验:和对照组，遵循单一变量原则。可以预测实验结果有对照组，单一变量，有检验标准,对比实验：无对照组只有

10、实验组，多个变量，无检验标准，实验结果事先未知三、有氧呼吸1、过程、有氧呼吸：细胞在氧气的渗与鼻四过多不g的催化作外把葡萄糖等有也细飒牛蛆片中蒯野吟贺始监斗能亶程。参原泰生物有与魁呼吸叫声酶，可以进行菊呼吸，傕胆质基质热能的过ATP60%丙桐嗖反应方程式与氧的关系场所第一阶段糖酵解酶葡萄糖2丙酮酸4H卜少里筋里（2ATP）无关细胞质基质第二阶段三竣酸循环酶工内酣酸TSH98CQ：+上讥少里就里（2ATP）无关线粒体基质第三阶段氧化磷酸化的24HTO：12H：O大里能里（34ATP）必需氧线粒体内膜2、总反应式HHtO过程ATP场所第一阶段2C0：少量细胞质基质中啜上阶段第二阶段第三价段第二阶段

11、第三阶段四、无氧呼吸1、过程CO,第二阶段不产生2、实例:对象产生乳酸高等动物、高等食物的某些器官或细胞（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚）、乳酸菌产生酒精高等植物、酵母菌等生物3、发酵：微生物的无氧呼吸也叫发酵,生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵。发酵不全都是无氧呼吸，微生物的有氧呼吸和无氧呼吸统称为发酵。4、无氧呼吸：细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解,产生酒精或乳酸等中间产物，释放少量能量，生成ATP的过程。5、无氧呼吸的特点：氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行能量去路：有氧呼吸：所释放的能量一部分用于生成ATP,大部分以热能形式散失了。无氧呼

12、吸：能量小部分用于生成ATP和以热能形式散失，大部分储存于乳酸或酒精中。五、有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸反应条件需要0、酶和适宜的温度不需要Q,需要酶和适宜的温度/、同点呼吸场所第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质内分解产物C0和H20CO、酒精或乳酸释放能量释放能量较多，1mol葡萄释放能量2870kJ,其中1161kJ转移至38molATP中1mol葡萄糖释放能量（生成乳酸）或222kJ（生成酒精），其中均有转移至2molATP中相同点实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要，都需要酶的催化，A阶段（从葡萄糖到内酮酸）完全相同第一阶

13、段完全相同，之后在不同条件下，在不同的场所沿不同的途径，在不同的酶作用卜形成/、同的产物：相互联系饼能量供量）葡萄糖一丙酮窿fGHEH（酒精）+8卢tfe量（少量1敷（?解"能量（少量）六、影响呼吸作用的因素温度含水量0浓度CO浓度关系影响酶活性随着含水量的增多，细胞的呼吸速率增高在一定范围内，随O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。Q的存在抑制了无氧呼吸的进行。随着CO2的浓度升高，细胞呼吸的速率降低图像细胞呼吸的相对速率一17101?.种子中的畲水量不温度应用低温储存贮藏种子低氧气浓度保存水果蔬菜高一氧化碳浓度保存水果蔬菜七、细胞

14、呼吸方式的判定1、根据反应中的物质的量关系进行判断二|有氧呼施7化学反应式为：母。+61+6艮0->6匕01*凡。+能量无氧呼吸，化学反应式为1口浦他骷02>=02线体的悬碳积筋量，只有无氧呼吸。气体的总体积增加，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，且有氧呼吸等于无氧呼吸。即消耗的。量等于生成的CO量，气体的总体积不变，只有有氧呼吸。既有有氧呼吸又有无氧呼吸，且无氧呼吸大于有氧呼吸。既有有氧呼吸又有无氧呼吸，且无氧呼吸小于有氧呼吸。如果有氧呼吸与无氧呼吸共存时，O2/CO2的比值一定在01之间，目分母与分子的差侑就是无氧呼吸的所产生的CO2总量。2、根据反应物和生成物的种类判断：如果消耗氧气

15、，则一定是有氧呼吸；如果产物中有水，则一定是有氧呼吸；如果产物中有酒精或乳酸，则为无氧呼吸。八、应用,促进无氧呼吸,抑制有氧呼吸O2 4促进有氧呼吸3、根据反应场所判断制作酸奶（无氧）：抑制好氧菌繁殖“粮食、蔬菜、水果的储存（低氧）二酿酒晚期（无氧）广制作食醋、味精酿酒早期：利于酵母菌繁殖<透气的纱布包扎、提倡慢跑：抑制厌氧菌无氧呼吸低温1 温度 4大棚作/粮食水果、蔬菜（零上降温）白天：适当升温粮食：干燥贮藏，降低呼吸消耗有机物 水果蔬菜：一定的湿度Q实验11：探究发1“卬MJ抱呼吸类型【实验原理】生物呼吸时既产生 CO2又释放O2 ,前者可引起装置内气压升高，而后者引起装置内气压下

16、降，为便于测定，只选择其中一种气体测定真实呼吸情况。（装置一） （装置二）【实验根据 时间移 可以计光口实NaOHO2,使装置中型NaOH溶液，： L红k液滴个动装置变量,y禽引述 排除C02对气压变化的干扰C CO2和02共同决定红也液满结论量罂4国蒸博水5证只进行产生酒爆爵氧呼吸着色液单位 动的距离， 算呼吸速率 合作用左移不动有氧呼吸验12:左移有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸右移绿叶中色素的提取和分离【实验原理】提取：绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇提取绿叶中的色素。分离：（纸层析法）绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。

17、【实验步骤】步骤具体步骤目的&注意事项提取绿叶中的色素称取绿叶五克，男碎，放在研钵中加入少许Si02、CaCO,再加入10毫升无水乙醇，进行快速、充分的研磨Si02使研磨充分CaCO中和酸性物质，防止色素被破坏无水乙醇溶解色素过滤将研磨液迅速倒入玻璃漏斗，肤取绿色滤液基部放置单层尼龙布及时用棉塞将试管口封严防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成稍小于试管长与直径的滤纸条，将一端减去两角，并在距这一端1厘米处用铅笔回一条细线。剪角防止两侧色素扩散快，色素带不整齐画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线。待滤液干后，重复1-2次。要求：细、直、匀积累更

18、多色素，使色素分离效果更明显分离色素原理：色素随层析液在滤纸上扩散速度不向，从而分离色素步骤取适量层析液倒入烧滤液细线不能触及层析液，以防杯中，将滤纸条轻插入层析液中止色素溶解于层析液中而尢法分离用培养皿盖住防止层析液挥发观察与记录【实验拓 展】【注意事 项】1、收 集到的滤 液绿色过 浅：未加SiO2, 研磨不充分即妞液细蟋O名称一烧怀主培养in盖渡液细战心少 骷液焉&与光合作用联系口黄色较多蓝紫光叶绿系a蓝绿色最多约占3/4蓝紫光、红光口和录素b黄绿色较少蓝紫光、红光胡萝5百吸收光能未加CaCO3,色素分子被破坏使用放置数天的菠菜叶，滤液中的叶绿素太少一次加入大量的无水乙醇，提取浓

19、度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇提取 色素）2、滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线接触到层析液3、滤纸条看不见色素带：忘记画滤液细线滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素溶解在层析液中基础知识一、补获光能的色素1、色素的功能：吸收、传递（四种色素）、转化光能（少数处于特殊状态的叶绿素 作用。2、色素的种类：见上【实验结果】a可转化光能）的3、捕获光能的结构叶绿体分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞形态：一般呈扁平的椭球形或球形r外膜:透明，有利于光线的透过。做典擀光鼠例的场所。收一口储门岷 基粒：由两个以上的类囊体堆叠而成，类4、影响叶也合成的因素囊体薄膜上含色素和酶。:基质：含多种光合

20、作用所必需的酶。内界履幕成片忖赛伴区室光照般植物在黑暗中不能合成叶绿素【实验结果】温度温度影响酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素易被破坏。而类胡萝卜素较稳定。必需兀素缺之NMg,将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。5、色素与叶片颜色正常绿色对绿光吸收最少，呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片呈现黄色叶色变红秋天降温时，植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色、光合作用的探索历程时间国籍科学家过程结论1771年英普利斯特利）点燃的蜡烛上）小鼠与绿色1录色植物、勿、密闭一/靖带、慌1一蜡烛不熄t不易窒息_L漕植物更新

21、空气1779年荷兰英格豪斯苴T的实验植物更新空气需要绿叶和光照J日利劫长T1785年植物更新空气是因为：吸收CO,放出O1845年德梅耶根据能量转化与能量守恒定律推测植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来1864年德萨克斯碘蒸汽黑暗12hI曝光"深皿色绿叶>4遮光碰蔗沪无颜色变化饥饿处理碘烝,光合作用的产物除了氧气还有淀粉1880年德恩吉尔曼叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放出氧1939年美鲁宾和卡门（放射性同位素示踪法）士L曲小HH218O,CO2f释放18O2向植物提供T，18HH2O,CO2f释放02光合作用释放的氧气全部来自水20世纪40年代美卡尔乂CO中

22、的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径（卡尔文循环）同位素标记法：科学家通过追踪放射性同位素标记化合物，可弄清化学反应详细过程的方法。放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。同位素：质子数相同，中子数不同的同一类原子的总称。持续光照10min口5s暗5s,持续20min（产生的有机物更多）因为光反应和暗反应速率不同，如果暗反应不能及时消耗掉光反应的产物，光反应会被拖延。三、光合作用的过程.-4$渴N的J./旧_X.（H一y-m【能量转化过程】传H卅+6cotp中*心能7cHfO隹悯糖）钙O2+6H2O能【注意事项】上式中等号两边的水不能抵消。"剥.因是左边的水，是植物吸收所得，而

23、且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。（一）光反应阶段一（CY）1、场所：叶绿体内囊体薄膜（蓝细菌等微生物的反逃所在细"胞膜一一色素所在地）C52、条件：光、色素、酶4、特点：短促光反应暗反应5、影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等。6、过程：水的光解：2H2O-4H+O2（在光和叶绿体中的色素的催化下）ATP|的合成：ADP+Pi+能量一ATP（在酶的催化下）7、意义：光解水，产生氧气。将光能转变成活跃的化学能，储存在ATP中，为碳反应提供能量。,为碳反应提供还原剂 NADPH还利用水光解的产物氢离子，合成NADPH

24、还原型辅酶n）原型辅酶n）。（二）暗反应阶段'JL-火<1111、场所：叶绿体基质2、条件：ATP、H（NADPH）、酶3、特点：较缓慢4、影响因素：温度、CO2浓度5、过程：C5+CO2-2c3（在酶的催化下）碳的固<J牛-2c3+H一（CH2O）+C5（在ATP供能和酶的催化下）ATP的分解：ATP-ADP+Pi+能量（耗能）【二者联系】光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ATP、NADPH）和还原剂（NADPH）;碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。四、影响光合作用的因素（一）光照强度光补偿点：

25、光合作用吸收的CO2和呼吸释放出的CO2相等时的光强度。VII在或理糕点有;域偷划娉轴,舞嬖哪®猴邸?迎嬲IJ最大值之后，限制因素主要是其它因素了jA:光合作用强度为0AB:呼吸光合AC一黜楙领乍用强度的因素一一卷照评暇。=光合CEC：陨蛔僚作用强度的因素一一维因C：呼吸Q兆咨度、温度等；内因：酶、叶绿体色素、.有常版虫曲1率=噌虢的率光黑腓限速吸速率x黑暗时间I二-1真正光合速率.x光照时间一呼吸速率.x（黑暗时间+光照时间）（四）CO2浓度CO2饱和点缺乏水时会使光合速率下降。CO2补偿点温度是通光合作用过影口（五）叶片面树光合人作用与呼吸作用多因弹釉部，五、实践应用六、题州分析

26、1、夏季的一天中2、3、4、CO2饱和点之后可以通过提高光照强度使饱和点上升（光反应的产物有限）缺水，气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，叶片光j淀粉水解减弱,曲与光合作用有羊的酶来影响光合速率的旦湿度L-lLl_iLV（六）矿质元素:1020303750H®（T>/7元合作用率的影响堆积，光合声物输墉夏展速率40个目M矿成例如：N是构成叶绿素、10P是构成ATPMg是构成叶绿素4勺死点右移，饱和点左移。呼吸速率ATP的化匚薪光合速率/延长光合作用时间提高复种指数：改一年一季为一年梦季II广孑里CO2网哽电”暨M套种（不同时播种人间作（同寸播种）?温度:上午6时点不（0出来，开始进行光合作用;，一祢硼静曲线分析：今Ice-Hz点：上午时左极时储徐曜