细胞的能量供应和利用---一轮复习.ppt

细胞的能量供应和利用 第1讲酶 细胞生命活动的基础 二 活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能 酶是由活细胞产生的 但是哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核 DNA 核糖体等 因此不能合成酶 红细胞中的酶是红细胞在未成熟的时候合成的 所以通常说 一般情况下 活细胞都能合成酶 催化作用是酶唯一的功能 酶不具有其他功能 但酶可以作为其他反应的原料 但这不是在执行其就应有的功能 所有的活细胞都能产生酶 酶具有催化功能和提供能量等多种功能 酶能为化学反应提供活化能 酶只能在细胞内发挥作用 酶在发挥作用时 不仅仅是在细胞内 在细胞外 甚至是体外 只要条件适宜 均可发挥作用 酶不能为化学反应提供活化能 只能降低活化能 使用加热的方法不能降低活化能 但能提供活化能 此外 和无机催化剂一样 酶能改变反应速率 能缩短达到平衡的时间但不改变反应的平衡点 并且酶在反应前后的质量和性质都不发生改变 三 探究实验 1 如何验证酶的本质是蛋白质 蛋白质与双缩脲试剂反应生成紫色物质 1 实验原理 3 结果分析 2 探究实验 1 确定观察指标 一般选择容易观察的实验现象或易被检测的物质 不同组别中无关变量应相同 并且处于最适条件下 用于对比的实验对象组 4 探究实验设计原则 三 酶的特性 注意 酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间 不改变化学反应的平衡点 三 多样性 酶具有专一性 决定酶又具有多样性 四 影响酶活性的条件 酶对化学反应的催化效率 或者说酶催化化学反应的能力 可用一定条件下酶催化某一化学反应的速率来表示 二 影响酶活性的因素 结论 在最适温度下 酶的活性最强 低于最适温度 随温度升高 酶活性逐渐增强 高于最适温度 随温度升高 酶活性逐渐减弱 注意事项 不宜用H2O2作底物探究温度对酶活性的影响 因为H2O2的分解本身易受温度的影响 同一温度下的底物和酶必须先分别保温 然后混合 再保温一段时间 避免混合以后温度变化过程中的反应对实验结果的影响 顺序 分别保温混合再保温 顺序不能颠倒 探究温度对酶活性影响时 不能用斐林试剂检测 因为斐林试剂检测时需要加热 加热会影响有些化学反应 1 探究温度对酶活性影响时 能否将底物与酶混合均匀以后再在对应温度下保温 2 能否以H2O2作底物探究温度对酶活性的影响 3 探究淀粉酶的最适温度时 能否用斐林试剂检测反应速率 结论 在最pH下 酶的活性最强 在一定范围内 低于最适pH 随pH升高 酶活性逐渐增强 高于最适pH 随pH升高 酶活性逐渐减弱 总结 1 在最温度和pH下 酶的活性最强 温度和pH偏高或偏低 酶的活性都会明显降低 2 过酸 过碱 温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 3 低温使酶的活性暂时降低 但空间结构稳定 温度恢复 酶的活性恢复 五 影响酶促反应速率的因素 在酶有活性的前提下 反应溶液的pH变化不影响酶的最适温度 温度和pH通过影响酶活性来影响酶促反应速率 3 底物浓度 4 酶浓度 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率 它们不影响酶活性 第2讲ATP 1 请写出ATP结构简式及中文名称 2 请写出ATP结构简式中各字母和符号代表的意思 3 ATP的生理功能是什么 4 ATP的元素组成有哪些 5 ATP的本质是什么 6 请写出ATP和ADP相互转化的总反应式 7 ATP在生物体内的含量怎样 8 细胞内能产生ATP的场所有哪些 不同物质中 A 代表的含义 A 腺苷 A 腺嘌呤 A 腺嘌呤脱氧核苷酸 A 腺嘌呤核糖核苷酸 RNA的基本单位之一 元素组成 C H O N P 提示 ATP是一种物质 不是能量 能量储存在高能磷酸键中 ATP的特点 远离腺苷的高能磷酸键容易断裂容易形成 因此ATP在细胞中的含量很少 ATP的分子组成 ATP和ADP的相互转化及其应用 完成下面的ATP再生流程图并判断分析ATP与ADP的相互转化是否为可逆反应 答案 光反应 ATP 叶绿体基质 CH2O 中稳定的化学能 细胞呼吸 细胞质基质 线粒体 热能 ADP Pi ATP与ADP的相互转化是否是可逆反应 3 能量来源不同 ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能 可直接用于各项生命活动 光反应阶段合成的ATP只用于暗反应 而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的化学能 1 反应条件不同 ATP的分解是一种水解反应 催化该反应的酶属于水解酶 生成ATP的反应是一种合成反应 催化该反应的酶属于合成酶 故两者是不可逆反应 2 场所不同 合成ATP的场所是细胞质基质 线粒体 叶绿体 而ATP水解的场所则很多 ATPADP Pi 能量 归纳主要能源物质 糖类 葡萄糖 主要储能物质 脂肪直接能源物质 ATP最终能源 太阳能 第3讲细胞呼吸 1 什么是细胞呼吸 细胞呼吸的主要方式是什么 2 请写出有氧呼吸三个阶段的场所及反应式 3 请写出无氧呼吸第二阶段的场所及反应式 4 请写出有氧呼吸和无氧呼吸的总反应反应式 5 无氧呼吸产生酒精和乳酸的生物或组织分别有哪些 二 细胞呼吸的方式 有氧呼吸 无氧呼吸 细胞呼吸的主要方式 C6H12O6 2C3H4O3 6O2 人和高等动物 乳酸菌 植物的块根块茎 玉米的胚乳 高等植物 酵母菌 有氧呼吸总反应式 无氧呼吸总反应式 酒精式 乳酸式 1 在有氧呼吸过程中 氧气的消耗是在第几阶段 水的消耗是在第几阶段 CO2的生成是在第几阶段 2 有氧呼吸过程中 反应式两边的水能否抵消 3 有氧呼吸为什么是彻底的氧化分解 而无氧呼吸是不彻底的氧化分解 并且释放的能量少 氧气的消耗 第三阶段 水的消耗是在 第二阶段 CO2的生成 第二阶段 不能 因为水的来源不同 通过有氧呼吸将有机物彻底的氧化分解为无机物 而无氧呼吸的产物中依然存在有机物 大量能量依然储存在生成的有机物中 所以无氧呼吸是不彻底的氧化分解 并且释放的能量少 4 不同生物进行无氧呼吸产物为什么不同 5 线粒体中有没有葡萄糖 6 1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量是多少 其中储存在ATP中的是多少 没有 葡萄糖在线粒体中就被分解为丙酮酸和还原剂氢 所以多糖不进入线粒体 不同生物的酶系统不同 1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量有2870kj 其中储存在ATP中的有38X30 54 1161kj 其余的能量都以热能的形式散失了 7 植物为什么不能长时间进行无氧呼吸 植物通过无氧呼吸产生的酒精对植物细胞具有毒害作用 2 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 细胞质基质 线粒体 需氧气 相应的酶 彻底的氧化分解产物 二氧化碳和水 细胞质基质 不需氧气 需相应的酶 不彻底的氧化分解产物 酒精和二氧化碳或者乳酸 大量 少量 第一阶段相同 之后在不同的条件下 在不同的场所 不同酶的作用下沿不同途径形成不同产物 氧化分解有机物 释放能量 产生ATP 1 为生物体的各项生命活动提供能量 2 为体内其他化合物的合成提供原料 三 影响呼吸作用的因素 一 内因 二 外因 原理 温度通过影响酶的活性影响呼吸作用 1 不同生物呼吸速率不同 2 同种生物不同发育阶段呼吸速率不同 3 同一个体不同器官呼吸速率不同 1 温度 应用 1 低温保鲜蔬菜水果 如用冰箱 2 大棚蔬菜夜晚适当降温 以降低呼吸速率 有利于有机物的积累 A 2 氧气浓度 B C P Q D 应用 蔬菜水果的储存 在进行蔬菜水果的储存时 一般将O2浓度调至Q点对应的O2浓度下 此时CO2生成量最小 呼吸作用强度最弱 有机物分解速率最小 剩余量最多 而不是在无氧条件下 在无氧条件下 细胞呼吸产生的酒精过多会导致腐烂 3 含水量 4 CO2浓度 在进行蔬菜水果保鲜时 充入一定量的CO2或N2 可抑制细胞呼吸 减少有机物的消耗 四 细胞呼吸方式的判断 1 根据物质判断 1 若有O2消耗 水的生成或消耗 2 若有酒精生成 3 若有乳酸生成 2 根据物质的量的关系判断 1 不消耗O2但释放CO2 2 无CO2生成 3 酒精产生量 CO2释放量 4 CO2释放量 O2吸收量 5 CO2释放量 O2吸收量 6 CO2释放量 O2吸收量 7 酒精产生量 CO2释放量 第4讲光与光合作用 1 分离色素常用的方法是什么 用该方法分离得到的叶绿体中的色素在滤纸条上从上到下依次是什么 分别呈什么颜色 2 色素的主要功能是什么 叶绿素和类胡萝卜素分别吸收什么光 3 提取色素用的试剂是什么 原理是什么 4 分离色素用的试剂是什么 原理是什么 5 提取色素时加CaCO3和SiO2的目的分别是什么 一 捕获光能的色素 一 绿叶中色素的提取和分离 1 实验原理 2 分离方法 纸层析法 4 方法步骤 1 提取色素 过滤滤液时能否用滤纸过滤 不能 滤纸吸附力强 会使滤液中色素含量非常少 为什么要用棉塞将试管口塞严 防止酒精挥发带走色素 2 制备滤纸条 滤纸为什么要干燥 干燥的滤纸吸附能力更强 会使层析液扩散速度更快 滤纸条为什么要剪去两角 防止边缘效应 使色素带不整齐 区别上下端 3 画滤液细线 滤液细线为什么要细 直 齐 尽量使所有色素在同一条直线上 使色素带整齐 为什么要重复画滤液细线 增加滤液细线的的色素含量 4 分离色素 为什么不能让滤液细线触及层析液 防止色素溶解在层析液中 使滤液细线的色素减少 捕获光能的色素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 主要吸收蓝紫光 主要吸收红光和蓝紫光 色素在滤纸条上扩散的越快 在层析液中的溶解度越大 反之越小 溶解度最大的是胡萝卜素 最小的是叶绿素b 色素带的宽窄说明色素的含量 色素带越宽 含量越高 反之则越少 色素的种类 4条 叶绿体中的色素提取液 四种色素对光的吸收 叶绿素主要吸收 类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 蓝紫光 红光 思考 1 树叶为什么是绿色 2 P97问题探讨 色素只能吸收可见光 对红外光和紫外光等非可见光不吸收 吸收 传递 转化光能 植物对各种波长的可见光都有吸收 只不过对绿光的吸收量最少 大量的绿光都被反射回来 所以叶片呈绿色 植物休内与光合作用有关的色素只存在于叶绿体内 液泡内的色素不进行光合作用 而有些原核细胞 如蓝藻 也可进行光合作用 但光合色素不在叶绿体内 色素带的分布呈同心圆 结论 植物可以更新空气 有人重复了普利斯特利的实验 得到相反的结果 所以有人认为植物也能使空气变污浊 二 光合作用的发现过程 1779年 荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 植物体只有绿叶才能更新空气 到1785年 发现了空气的组成 人们才明确绿叶在光下放出的是O2 吸收的是CO2 1845年 德国科学家梅耶 根据能量转化与守恒定律指出 植物在进行光合作用时把光能转化成化学能储存起来 1864年萨克斯的实验 1 为什么要暗处理 消耗叶片中原有淀粉对实验结果的干扰 排除叶片因生理状况不同对实验结果造成干扰 排除叶片本身的颜色对实验结果造成干扰 曝光一半显蓝色 遮光一半不显蓝色 植物通过光合作用产生淀粉 1880年恩格尔曼的实验 隔绝空气 黑暗 用极细光束照射 完全暴露在光下 结论 氧是由叶绿体释放出来的 叶绿体是光合作用的场所 光合作用需要光照 水绵 叶绿体呈带状分布 便于观察 好氧细菌 准确检测氧气的产生部位 为什么先要对装片进行真空暗处理 排除装片中原有氧气对实验结果的干扰 1939年鲁宾和卡门的实验 同位素标记法 结论 光合作用释放的氧气中的氧全部来自水 美国卡尔文 用14C标记14CO2 供小球藻进行光合作用 探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物中的碳的途径 这一途径称为卡尔文循环 三 光合作用的过程 探究点一 光合作用的过程 难点 答案 场所 叶绿体类囊体薄膜上 条件 需要光 H2O 色素分子和酶 物质变化 ATP的合成水的光解 2H2O 4 H O2能量转换 光能 ATP和 H 中的活跃的化学能 问题1 光合作用的过程是十分复杂的 根据是否需要光 可以概括分为光反应和暗反应两个阶段 请说出光反应发生的场所 条件 物质变化和能量变化 问题2 请说出暗反应发生的场所 条件 物质变化和能量变化 答案 场所 叶绿体基质中 条件 需要光反应的产物ATP H 多种酶和CO2 物质变化 二氧化碳的固定和三碳化合物的还原能量转换 ATP H 中的活跃的化学能 有机物中的稳定的化学能 问题3 请总结出光合作用的实质 答案 物质变化 CO2和H2O等无机物转为以糖类为主的有机物 能量变化 光能转变为稳定的化学能 储存在以糖类为主的有机物中 光反应 暗反应 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 实质 类囊体薄膜表面 叶绿体基质 光 色素 酶 H ATP 酶 H2O的光解ATP的合成 CO2的固定C3的还原 光能转变成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能 光反应是基础 为暗反应提供 H ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 推动光反应 物质变化 无机物转变成有机物能量变化 光能转变成有机物中的化学能 光反应和暗反应的比较 思考题 将一棵在暗处放置了很久的植物 突然从暗处移到光下 其叶绿体中C3和C5的含量变化如何 如果将在强光下放置很久的一棵植物 突然从光下移到暗处 C3和C5的含量又将发生什么变化 光照和CO2浓度变化对细胞中C3 C5 H 和ATP CH2O 含量的影响 C3 C5 H ATP CH2O 弱到强 强到弱 高到低 低到高 增多 减少 增多 增多 增多 减少 减少 减少 减少 增多 增多 减少 增多 减少 减少 增多 CO2不变 光照由 光照不变 CO2由 四 影响光合作用强度的因素 1 光照强度 d c d c f e f e a b f e a b f e 光照强度 A B 真正 总 光合速率 净光合速率 呼吸速率 CO2的吸收量 CO2的释放量 C 光照强度 A B 真正 总 光合速率 表观 净 光合速率 呼吸速率 O2的释放量 O2的吸收量 C 真正 总 光合速率 表观 净 光合速率 呼吸速率 1 净光合速率 呼吸速率 总光合速率 A 净光合速率 B点 植物进行光合作用的最低CO2浓度 2 CO2浓度对光合作用的影响 2006四川高考题 将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室 调节小室CO2浓度 在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度 以CO2吸收速率表示 测定结果如下图 下列相关叙述 正确的是A 如果光照强度适当降低 a点左移 b点左移B 如果光照强度适当降低 a点左移 b点右移C 如果光照强度适当增强 a点右移 b点右移D 如果光照强度适当增强 a点左移 b点右移 D 温度是通过影响酶的活性而影响光合作用速率的 应用 冬天 温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以提高光合作用速率 晚上适当降低温室温度 以降低细胞呼吸 增加有机物的积累 3 温度对光合作用的影响 在一定浓度范围内 增大必需矿质元素的供应 可提高光合作用速率 但当超过一定浓度后 会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降 应用 在农业生产上 根据植物的需肥规律 适时地 适量地增施肥料 可以提高作物的光合作用 N 是各种酶以及NADP 和ATP的重要组成成分 叶绿素中也有N元素 P 是叶绿体膜 NADP 和ATP的重要组成成分 Mg 叶绿素的重要组成成分 K 在合成糖类 以及将其运输到块根 块茎和种子等器官过程中起作用 4 矿质元素对光合作用的影响 5 水对光合作用的影响 在一定范围内 随水的相对含量增多 光合作用强度增强 但当水的含量过高时 会使植物因进行无氧呼吸而产生酒精 进而影响光合作用 应用 根据植物在不同阶段的需水要求 适时的 适量的补充水分 曲线分析 P点时 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随其因子的不断加强 光合速率不断提高 当到Q点时 横坐标所表示的因素 不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可适当提高图示中的其他因子 5 多因子对光合速率的影响 AB段 随光照强度增强 光合作用强度增强 BC段 随光照强度增强 温度过高 失水加快 导致气孔关闭 使CO2供应量减少 光合作用强度减弱 光合作用的日变化 CD段 温度降低 气孔打开 CO2供应量增加 光合作用强度增强 DE段 光照强度减弱 光合作用强度减弱 光合作用和呼吸作用曲线图剖析 我们见到的有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中 最典型的就是夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线 a点 凌晨3 4点时 温度降低 呼吸作用减弱 CO2释放减少 b点 早上6点左右 太阳出来 开始进行光合作用 bc段点 光合速率 呼吸速率 c点和e点 光合速率 呼吸速率 ce段 光合速率 呼吸速率 ef段点 光合速率 呼吸速率 fg段点 太阳落山 停止光合作用 只进行呼吸作用 积累有机物的时间段 ce段 制造有机物的时间段 bf段 消耗有机物的时间段 og段 一天中有机物最多的时间点 e点 一天中有机物最少的时间点 c点 图中表示O2的是 图中表示CO2的是 ob段 bc段点 c点和e点 ce段 ef段点 fg段点 12 如图所示 图甲为叶绿体结构与功能示意图 图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化 请据图分析 1 图甲中A B C D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质 则A B C D依次是 H2O CO2 C3 C5 2 在 中发生的过程称为 在 中含有的参与此过程的物质是 3 在 中发生的反应与 中发生反应的物质联系是 4 图乙中 从 点开始合成有机物 至 点有机物合成终止 光反应 色素和酶 光反应为暗反应提供 H 和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi等 B I 5 AB段C3含量较高 其主要原因是 6 G点C3含量极少 其原因是 7 G点与F点相比 叶绿体中 H 含量较 填 高 或 低 无光不进行光反应 C3不能被还原 气孔关闭 叶肉细胞内CO2含量低 高 1 概念 自然界中少数种类的细菌 能够利用环境中的某些无机物氧化时所释放的能量 来制造有机物 这种合成作用叫做化能合成作用 五 化能合成作用 2 常见实例 硝化细菌 铁细菌 硫细菌 六 生物代谢类型 自养型 异养型 需氧型 厌氧型 能否利用无机物合成有机物 分解有机物时是否需要氧气 六 生物代谢类型 代谢类型 同化作用 异化作用 自养型 异养型 需氧型 厌氧型 能否利用无机物合成有机物 分解有机物时是否需要氧气 下图是光合作用过程图解 请分析后回答下列问题 图中A是 B是 它来自于 的分解 图中C是 它被传递到叶绿体的 部位 用于 图中D是 在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中G F是 J是 图中的H表示 H为I提供 2 水 H 基质 用作还原剂 还原C3 ATP 色素吸收的光能 光反应 H 和ATP 色素 C5化合物 C3化合物 糖类 A 变式训练3如图是铁硫杆菌体内发生的生化反应 据此判断其代谢类型是 A 自养厌氧型B 异养厌氧型C 自养需氧型D 异养需氧型答案 C解析 由图示可知 该生物能够利用无机物CO2和H2O合成有机物 CH2O 并释放氧气 属于自养型 而且是需氧气氧化黄铁矿的能量来合成 CH2O 所以是需氧型 问题1 请同学们思考影响光合作用强度的外界因素有哪些 答案 影响光合作用强度的外界因素有光照强度 光质 温度 CO2浓度 矿质元素 水分等 问题2 影响光合作用的内部因素又有哪些 答案 内部因素有酶的种类数量 叶绿素含量 叶片含水量 叶的发育阶段等等 探究点一 影响光合作用的因素 难点 光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用的影响 实验原理 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气 充以水分 使叶片沉于水中 在光合作用过程中 植物吸收CO2放出O2 由于O2在水中的溶解度很小 而在细胞间积累 结果使原来下沉的叶片上浮 根据上浮所需的时间长短 即能比较光合作用的强弱 实验步骤 打出小圆形叶片 30片 用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出 直径 1cm 抽出叶片内气体 用注射器 内有清水 小圆形叶片 抽出叶片内气体 O2等 小圆形叶片沉水底 将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中 小圆形叶片全部沉到水底 实验流程 实验结论 在一定范围内 随着光照强度不断增强 光合作用强度也不断增强 小圆形叶片中产生的O2多 浮起的多 不同光照强度对光合作用的影响 问题3 请说出光照强度是如何影响光合作用强度的 其影响有什么特点 答案 光照强度主要影响光合作用的光反应 光合作用强度随光照强度的变化而变化 光照弱时光合作用减慢 光照逐步增强时光合作用随之加快 但是光照增强到一定程度 光合作用速度不再增加 问题4 不同光质又是怎样影响光合作用的 答案 光质不同影响光合速率 白光为复色光 光合作用能力最强 单色光中红光作用最快 蓝紫光次之 绿光最差 影响光合作用的因素 光照强度 A B 光照强度 O 阳生植物 B 光补偿点 C1 光饱和点 C 一天的时间 光合作用效率 O 光照强度 12 13 11 光合作用效率与光照强度 时间的关系 A B C D E 10 15 14 问题5 在生产生活实际中我们是怎样改变光强来改变光合作用强度的 答案 适当提高光照强度 延长光合作用时间 增加光合作用面积 合理密植 对温室大棚用无色透明玻璃 若要降低光合作用则用有色玻璃 如用红色玻璃 则透红光 不吸收其他波长的光 光合能力较白光弱 但较其他单色光强 问题6 温度是怎样影响光合作用的 在生产中是怎样利用温度来增加农作物产量的 答案 光合作用的光反应和暗反应是酶促反应 温度直接影响酶的活性 从而影响光合速率 温度过高 还会影响