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生物的新陈代谢 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的统称 思考 细胞代谢为什么离不开酶 酶降低了分子的活化能 使细胞代谢在温和条件下进行 酶是产生的一类具有 作用的 其中 胃蛋白酶 唾液淀粉酶等绝大多数的酶是 少数的酶是 二 酶 1 酶的概念 A A B B C D 图中哪个英文字母代表酶 判定依据是什么 蛋白质 激素 酶 A B C 2 酶的特性 1 高效性 2 专一性 多样性 3 需要适宜的条件 反应物浓度 温度 pH等 不同的酶最适温度和最适PH不同 A P P P 腺苷 一磷酸腺苷AMP 腺苷酸 二磷酸腺苷ADP 三磷酸腺苷ATP 腺苷 腺苷酸 三 ATP 1 ATP是什么的英文缩写 2 ATP的生理功能是什么 3 ATP的结构简式A P P P中 A P 各代表什么 ATP是三磷酸腺苷的英文缩写 ATP是新陈代谢所需能量的直接来源 A代表腺苷 P代表磷酸基团 代表普通的化学键 代表高能磷酸键 三 ATP ATP与ADP的相互转化 ADP是二磷酸腺苷的英文缩写 ATP与ADP的相互转化式 ATP ADP Pi 能量 ATP H2O ATP的水解 ATP的合成 ATP ADP Pi 能量 用于各项生命活动 合成ATP所需的能量是从哪里来的呢 光合作用呼吸作用 产生ATP的结构有哪些 其中ATP和ADP的数量变化规律如何 能消耗ATP的结构有哪些 其中ATP和ADP的数量变化规律如何 细胞质基质 线粒体 叶绿体 细胞膜 细胞质基质 叶绿体 线粒体 核糖体 高尔基体 内质网 细胞核 6 8 四 水分代谢 水分吸收 运输 利用和散失 五 矿质代谢 矿质元素的吸收 运输和利用 除了C H O以外 主要由根系从土壤中吸收的元素 什么是矿质元素 植物必需的矿质元素有14种 大量元素 N P S K Ca Mg微量元素 Fe Mn B Zn Mo Cu Ni Cl 五 矿质代谢 主要吸收部位是根的成熟区 根对矿质元素的吸收 矿质元素以离子形式被吸收 吸收过程 主动运输 载体 能量 对离子的吸收有选择性 与细胞膜上载体的种类和数量有关 根尖吸收矿质元素和渗透吸水关系 两个相对独立的过程 吸收方式 吸收动力 载体 能量 选择性 独立性 相对性 渗透作用 主动运输 蒸腾作用 呼吸作用 不需要 需要 有 没有 1 吸收的活跃区域相同 均为成熟区细胞 2 矿质元素必须溶于水 以离子状态被吸收 3 矿质元素被吸收进入根细胞后 能提高根细胞液的浓度 从而提高根细胞吸水能力 下列转变需经哪些生理过程才能实现 光能 糖类等有机物中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能 直接用于各种生命活动 光合作用 呼吸作用 ATP水解 六 细胞呼吸 有氧细胞呼吸的过程 有氧呼吸的三个阶段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 H 2ATP 丙酮酸 场所 细胞质基质 丙酮酸彻底分解 酶 6CO2 20 H 2ATP 场所 线粒体 2CH3COCOOH 丙酮酸 H 的氧化 酶 12H2O 34ATP 场所 线粒体 24 H 6O2 6H2O 主要场所 线粒体 能量去向 一部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中 总反应式 有氧呼吸概念 细胞在 的参与下 通过 的催化作用 把 等有机物 产生 和 释放 生成 的过程 1709kJ mol 约60 1161kJ mol 约40 氧 多种酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 彻底氧化分解 许多ATP 2870KJ 无氧呼吸 一般是指细胞在缺氧的条件下 通过酶的催化作用 把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物 同时释放出少量能量的过程 葡萄糖 过程 无氧呼吸 场所 细胞质基质 无氧呼吸总反应式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 酶 例 高等动物 乳酸菌 高等植物的某些器官 马铃薯块茎 甜菜块根 玉米胚细胞等 例 大多数植物 酵母菌 同样是分解葡萄糖 为何无氧呼吸只能释放少量能量 无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 无氧呼吸的意义 高等植物在水淹的情况下 可以进行短暂的无氧呼吸 将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳 释放出能量以适应缺氧环境条件 人在剧烈运动时 需要在相对较短的时间内消耗大量的能量 肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量 满足人体的需要 有氧呼吸及无氧呼吸的比较 1 为生命活动提供能量 2 为体内其他化合物合成提供原料 细胞呼吸的意义 影响呼吸作用因素 内部因素 不同植物 同一植物的不同器官 同一器官的不同组织 同一器官在不同的生长过程中的呼吸速率都有很大差异 水生植物 旱生植物 阳生植物 阴生植物 幼苗期 开花期 成熟期 生殖器官 营养器官 影响细胞呼吸的因素 外因 1 温度 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 呼吸作用速率常以二氧化碳的释放速率或氧气的吸收速率来表示 测定绿色植物的呼吸速率必须在黑暗条件下进行 最主要 直接影响酶的活性 影响酶促反应 O2 贮藏水果时下降到 最有利贮藏 CO2 增加CO2浓度 降低O2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 有氧 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O无氧 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 2 氧气 3 水分 自由水含量越多 代谢越旺盛 细胞呼吸越强 例 粮油种子贮藏前风干 晾晒 减少水分 呼吸作用干种子萌发前浸泡 含水量增高 呼吸作用 氧气浓度 生物体在完全缺氧条件下进行无氧呼吸在低氧条件下无氧呼吸 有氧呼吸都能发生氧气浓度继续增加 只进行有氧呼吸氧气的存在会对无氧呼吸起抑制作用 4 CO2 CO2是呼吸作用的产物 对呼吸作用有抑制作用 一 光合作用的总反应式 是我们学习理解光合作用的总的线索 CO2 H2O 光能 叶绿体 CH2O O2 七 光合作用 类胡萝卜素 叶绿素b 叶黄素 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 含量占3 4 含量占1 4 叶绿体中的色素 叶绿体结构模式图 色素 二 光合作用的场所叶绿体 光反应酶 光反应场所 暗反应酶 暗反应场所 光合作用场所一定是叶绿体吗 叶绿素中的吸收光谱 0 400 500 600 700nm 50 100 叶绿素b 叶绿素a 色素分子 可见光 ADP Pi ATP 2H2O O2 4 H 酶 吸收 光解 光反应 光合作用的过程 三 光合作用的过程 C5 2C3 暗反应 光能转换成活跃的化学能 储存在ATP中 ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供NADPH和ATP 暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 水的光解2H2O 4 H O2合成ATPADP Pi ATP 光 酶光能 CO2的固定CO2 C5 2C3三碳的还原2C3 C6H12O6 酶 酶ATP H 光反应阶段和暗反应阶段的比较 五 光合作用的意义 为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质 为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量 维持大气中氧气和二氧化碳的平衡 总之 从物质转变和能量转变的过程来看 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢 对生物的进化具有重要作用 影响因素 光照CO2浓度温度矿质元素水 六 影响光合作用的因素分析 A B C A B C 1 光照强度对光合作用的影响 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物 A光合作用实际量 B干物质量 C呼吸量 02468 叶面积指数 物质量 叶面积指数 总叶面积 土地面积 1 光照面积对光合作用的影响 叶面指数越大说明叶片交错重叠程度越大 叶面指数在生产上的应用是 合理密植 O a b c d e 光合作用的强度 二氧化碳的浓度 a b b c c d CO2太低 农作物消耗光合产物 随CO2的浓度增加 光合作用强度增强 CO2浓度再增加 光合作用强度保持不变 2 CO2对光合作用的影响 生产上提高CO2化碳的措施主要有 1 施用农家肥 2 保证田间植物通风 3 在大棚中经常使用二氧化碳生发生器 3 温度对光合作用的影响 实质 温度主要影响暗反应 酶促反应 在生产上应用 在大棚生产中常常采用白天适当升温 保证光合作用正常进行 晚上适当降温 降低呼吸酶的活性 1 N 是各种酶 叶绿素以及ATP的重要组成成分 N能植物枝叶茂盛 4 矿质元素对光合作用的影响 2 P 是叶绿体膜 ATP的重要组成成分 3 K 促进糖类的合成 以及将其运输到块根 块茎和种子等器官过程中起作用 4 Mg 叶绿素的重要组成成分 七 提高农作物产量的措施 延长光合作用时间 增加光合作用面积 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照强弱控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应适时适量施肥 提高复种指数温室中人工光照 合理密植间作套种 在温室中施有机肥 通风透光使用CO2发生器 阴生植物阳生植物 稳定的化学能 活跃的化学能 释放能量 八 光合作用与呼吸作用的比较 叶绿体 细胞质的基质 线粒体 需光 不需光 合成有机物 分解有机物 光能 稳定的化学能 储存能量 合成代谢 分解代谢 光合作用为呼吸作用提供物质原料 呼吸作用为光合作用提供能量 体内细胞的物质交换 一 单细胞动物与外界环境的物质交换 直接进行的 细胞 CO2 废物 O2 有机物颗粒 八 动物新陈代谢的特点 二 高等多细胞动物体内细胞与外界环境的物质交换 依赖于内环境间接地进行 1 体液 细胞内液 细胞外液 组织液 血浆 淋巴 2 内环境 人体内的细胞外液 血浆 组织液 淋巴 滲透 滲透 回流 原因 它们是小分子物质或离子 原因 它们是大分子有机物 原因 它们是大分子物质 且人体没有相关的消化酶 三 食物中的营养成分 不需消化 可直接吸收 需消化才可吸收 无法吸收 四 三大营养物质的消化过程 淀粉酶 麦芽糖酶 淀粉 麦芽糖 葡萄糖 脂肪 脂肪酶 甘油和脂肪酸 蛋白质 蛋白酶 多肽 氨基酸 肽酶 吸收后进入细胞 口腔 小肠 小肠 脂肪微粒 胆汁 指包括水分 无机盐在内的各种营养物质通过消化道壁的上皮细胞进入血液或淋巴的过程 五 营养物质吸收的概念 1 直接进入血液 水 无机盐 维生素 葡萄糖 氨基酸等 2 淋巴 回流 血液 绝大多数脂类物质 外界营养物质 组成自身物质 自身的一部分物质氧化分解 代谢终产物排出 消化 吸收 中间代谢 指细胞中的合成与分解又称狭义物质代谢 合成 人和动物体内三大营养物质的代谢 一 糖类代谢 1 过程 食物中的糖类 消化 葡萄糖 吸收 血糖 运输 组织细胞 葡萄糖 CO2 H2O 能量 肝糖元 肌糖元 脂肪 某些氨基酸等 2 与人体健康的关系 低血糖 糖尿病 二 脂类代谢 1 过程 脂肪 皮下结缔组织 肠系膜等处 甘油 脂肪酸 CO2 H2O 能量 糖元等 2 与人体健康的关系 肥胖 脂肪肝 肝硬化 三