必修一第五章细胞的能量供应和利用知识点总结

必修一第五章细胞的能量供应和利用知识点总结本章聚焦于细胞如何获取、转换和利用能量，这是维持细胞生命活动的核心过程。从能量的“通货”ATP，到驱动生命活动的各种酶，再到地球上最重要的两个生化反应——光合作用与细胞呼吸，我们将逐步揭开细胞能量代谢的神秘面纱。一、降低化学反应活化能的酶细胞内的化学反应大多需要在温和条件下高效进行，酶在其中扮演了至关重要的角色。1.酶的本质与作用酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的催化作用机理在于能显著降低化学反应的活化能，从而加速反应的进行，但酶本身在反应前后性质和数量不发生改变。2.酶的特性酶具有高效性，其催化效率远高于无机催化剂；酶具有专一性，一种酶通常只能催化一种或一类化学反应；酶的作用条件较温和，需要适宜的温度和pH值。温度过高、过酸或过碱都会导致酶的空间结构遭到破坏，永久失去活性；而低温只是抑制酶的活性，在适宜温度下活性可恢复。3.影响酶促反应速率的因素主要包括温度、pH值、底物浓度和酶浓度。在一定范围内，随着温度（或pH值）的升高，酶促反应速率逐渐加快，达到最适温度（或pH值）时速率最快，超过最适范围后，反应速率则逐渐下降。底物浓度在一定范围内增加时，反应速率随之增加，但当底物达到一定浓度后，受酶浓度限制，反应速率不再增加。二、细胞的能量“通货”——ATPATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动的直接能源物质。1.ATP的结构简式ATP的中文名称是三磷酸腺苷，其结构简式为A-P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，“~”代表高能磷酸键。2.ATP与ADP的相互转化ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易断裂，释放出大量能量，同时生成ADP（二磷酸腺苷）和Pi（磷酸）。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，与Pi结合形成ATP。这种相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，为细胞的各项生命活动提供能量。3.ATP的利用细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，例如细胞的主动运输、生物发电发光、肌肉收缩、物质合成等。ATP水解释放的能量，直接用于各项生命活动。三、ATP的主要来源——细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。1.有氧呼吸有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放大量能量，生成大量ATP的过程。其主要场所是线粒体。有氧呼吸的过程可分为三个阶段：第一阶段（细胞质基质）：葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H]，释放少量能量。第二阶段（线粒体基质）：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，释放少量能量。第三阶段（线粒体内膜）：前两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，释放大量能量。2.无氧呼吸无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。其场所是细胞质基质。无氧呼吸的过程可分为两个阶段，第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同；第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。高等植物在水淹等情况下可进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，高等动物和人体剧烈运动时，骨骼肌细胞会进行无氧呼吸产生乳酸。3.细胞呼吸的意义细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量，是生物体代谢的枢纽，为体内其他化合物的合成提供原料。四、能量之源——光与光合作用光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。1.捕获光能的色素和结构绿叶中的色素包括叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素），它们分布在叶绿体的类囊体薄膜上，能够吸收、传递和转化光能。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿体是进行光合作用的场所，其类囊体薄膜上分布着与光反应有关的色素和酶，基质中含有与暗反应有关的酶。2.光合作用的过程光合作用的过程可以分为光反应阶段和暗反应阶段（也称为碳反应阶段）。光反应阶段（类囊体薄膜）：必须在光下进行。叶绿体中的色素吸收光能，将水分解为氧气和[H]（还原型辅酶Ⅱ），同时将光能转化为ATP中活跃的化学能。暗反应阶段（叶绿体基质）：有光无光都能进行。利用光反应产生的ATP和[H]，将二氧化碳固定并还原成糖类等有机物，同时将ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。这一过程需要多种酶的参与，包括二氧化碳的固定和C3的还原等步骤。3.影响光合作用的因素主要包括光照强度、二氧化碳浓度、温度、水和矿质元素等。光照强度直接影响光反应速率；二氧化碳浓度影响暗反应中二氧化碳的固定；温度通过影响酶的活性来影响光合作用速率。4.光合作用的意义光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的物质和能量来源，维持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。五、细胞呼吸与光合作用的联系细胞呼吸与光合作用是相互依存的关系。光合作用为细胞呼吸提供有机物和氧气；细胞呼吸为光合作用提供二氧化碳和部分能量（如ATP用