第五单元-细胞的能量供应和利用

1、第五单元第五单元 细胞的能量供应和利用专题细胞的能量供应和利用专题 1 1细胞代谢细胞代谢 概念：概念： 细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。的统称。 2 2酶酶 概念：概念：活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化催化作用的作用的有机物有机物。 本质：本质：绝大多数是绝大多数是蛋白质蛋白质，少数酶是，少数酶是RNARNA。 功能：功能：生物催化剂：生物催化剂： a.a.在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂 一样，一样，能显著能显著降低降低反应的反应的活化能活化能，提高提高反应速率，反应速率

2、，缩短缩短达到平衡达到平衡的时间，但并的时间，但并不改变不改变反应的方向和平衡常数；反应的方向和平衡常数； b.b.反应前后酶的性质和数量均没有变化。反应前后酶的性质和数量均没有变化。一、降低化学反应活化能的酶一、降低化学反应活化能的酶 特性：特性： a.a.高效性；高效性； b.b.专一性；专一性； c.c.需要适宜的条件：适宜的温度需要适宜的条件：适宜的温度和适宜的和适宜的pHpH。 分布：分布：细胞外细胞外( (胞外酶：如各种消胞外酶：如各种消化酶化酶) )；细胞内；细胞内( (胞内酶：如呼吸氧化胞内酶：如呼吸氧化酶酶) )难点再现难点再现：底物浓度底物浓度酶浓度酶浓度pH ：温度：温度

3、：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。效率更高。 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成为活化能。能量成为活化能。1、什么是活化能？、什么是活化能？强酸、强碱可使酶变性失活强酸、强碱可使酶变性失活高温使酶变性失活，低温利于酶保存高温使酶变性失活，低温利于酶保存2、影响酶促反应的因素、影响酶促反应的因素3、与蛋白质、抗体、激素的区别、与蛋白质、抗体、激素的区别能产生酶、抗体、激素的细胞，都能产生蛋白质。不能反能产生酶、抗体、激素的细胞，都能产生蛋白质。

4、不能反过来。抗体都是蛋白质，绝大部分酶是蛋白质。只有一部过来。抗体都是蛋白质，绝大部分酶是蛋白质。只有一部分激素是蛋白质。分激素是蛋白质。相同相同的是他们都是由活细胞产生。的是他们都是由活细胞产生。3.3.酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解，如下表实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解，如下表试管编号试管编号加入物质加入物质处理处理观察观察1 12mLH2mLH2 2O O2 2溶液溶液不作处理不作处理基本无气泡产生基本无气泡产生2 22mLH2mLH2 2O O2 2溶液溶液9090水浴加热水浴加热有气泡产生有气泡产生3 32mLH2mLH2 2O

5、O2 2溶液溶液加加2 2滴滴FeclFecl3 3溶液溶液有较多气泡产生有较多气泡产生4 42mLH2mLH2 2O O2 2溶液溶液加加2 2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液有大量的气泡产生有大量的气泡产生 通过通过1号与号与2号相比，号相比，2号试管明显的气泡产生，说明升高温度能加号试管明显的气泡产生，说明升高温度能加快过氧化氢的分解反应。快过氧化氢的分解反应。 3号和号和4号试管中都有大量的气泡产生，说明号试管中都有大量的气泡产生，说明Fecl3溶液和肝脏研磨溶液和肝脏研磨液都能催化过氧化氢的分解反应；液都能催化过氧化氢的分解反应；4号比号比3号的反应速度快，说明酶的号的反应速度快，说明酶的催

6、化效率比催化效率比Fecl3高。高。结论：酶在细胞代谢中具有催化作用，且酶具有高效性。结论：酶在细胞代谢中具有催化作用，且酶具有高效性。4.4.实验探究出影响酶活性的条件实验探究出影响酶活性的条件 a.a.酶的确定：酶的确定：淀粉酶不适合做研究淀粉酶不适合做研究pHpH对酶活性的影响的实验对酶活性的影响的实验 ，是由于在，是由于在碱性条件下，碘与淀粉的反应不能进行；过氧化氢酶不适合做研究温度碱性条件下，碘与淀粉的反应不能进行；过氧化氢酶不适合做研究温度对酶活性的影响的实验，是由于温度能影响过氧化氢分解反应的速度。对酶活性的影响的实验，是由于温度能影响过氧化氢分解反应的速度。b.b.实验原理：实

7、验原理：用淀粉和淀粉酶做实验时，可利用加碘液后看溶液是否变用淀粉和淀粉酶做实验时，可利用加碘液后看溶液是否变蓝来判断淀粉是否水解，从而了解淀粉酶的活性；用过氧化氢酶做实验蓝来判断淀粉是否水解，从而了解淀粉酶的活性；用过氧化氢酶做实验时，时， 可根据产生气泡的数量和速度来判断酶的活性。可根据产生气泡的数量和速度来判断酶的活性。c.c.变量的确定：变量的确定：本实验的自变量是温度或本实验的自变量是温度或pHpH，因变量是酶的活性。温度，因变量是酶的活性。温度的控制可用冰块降温或水浴加热，用温度计随时测量；的控制可用冰块降温或水浴加热，用温度计随时测量；pHpH的控制可加入的控制可加入强酸或强碱，用

8、强酸或强碱，用pHpH试纸进行测量。试纸进行测量。d.d.对照组的设置：对照组的设置：应将温度或应将温度或pHpH调到该酶的最适温度或调到该酶的最适温度或pHpH水平上，其他水平上，其他条件与实验组相同。条件与实验组相同。e.e.实验组的设置：实验组的设置：探究探究pHpH对酶活性的影响，实验组至少要设置对酶活性的影响，实验组至少要设置2 2组，一组组，一组pHpH明显高于对照组，一组明显高于对照组，一组pHpH明显低于对照组，其他条件实验组和对照组明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均相同。探究温度对酶活性的影响，实验组至少要设置均相同。探究温度对酶活性的影响，实验组至少要设置2 2组，一

9、组温度明组，一组温度明显高于对照组，一组温度明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均显高于对照组，一组温度明显低于对照组，其他条件实验组和对照组均相同。相同。二、细胞的能量通货二、细胞的能量通货ATP（二）、结构简式：（二）、结构简式：（一）、什么是（一）、什么是ATP？（三）、（三）、ATP和和ADP之间的相互转化之间的相互转化酶酶酶酶动物和人动物和人绿色植物绿色植物：是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷A-PPPADP转化为转化为ATP所需能量来源：所需能量来源： ADP + Pi+ 能量能量 ADP + Pi+ 能量能量

10、 ATPATP：呼吸作用呼吸作用呼吸作用、光合作用呼吸作用、光合作用C C6 6H H1212O O6 61 1、有氧呼吸的三个阶段、有氧呼吸的三个阶段2 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H能能2ATP2ATP热热能能2ATP2ATP热热酶酶6H6H2 2O O20H20H12H12H2 2O O6O6O2 2能能34ATP34ATP热热线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质酶酶三、三、ATP 的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量能量酶酶 有氧呼吸是细胞在有氧呼吸是细胞在有氧有氧的条件下，通过的条件下，通过多种酶的

11、催化作用，把葡萄糖等有机物多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底彻底氧化分解氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多生成许多ATP的过程。的过程。葡萄糖葡萄糖C6H12O6C3H4O3C3H4O3丙酮酸丙酮酸 H ATPO2酒精酒精 C2H5OH酶酶1 C3H6O3乳酸乳酸 酶酶2 CO2酶酶 细胞质基质细胞质基质2、无氧呼吸、无氧呼吸C C6 6H H1212O O6 6酶酶2 C2 C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) )+ + 少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62 C2 C2 2H H5 5OHOH( (酒精酒精) )+

12、2CO+ 2CO2 2 + + 少量能量少量能量酶酶有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较小结小结ATP 的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸概念概念： 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化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，释放出能量并生成碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。的过程。1细胞质基质细胞质基质酶酶2丙酮酸丙酮酸+少量少量H+少量能量少量能量有氧呼吸有氧呼吸2线粒体基质线粒体基质酶酶3线粒体内膜线粒体内膜酶酶总反应式总反应式：酶酶无氧呼吸无氧呼吸产生酒精：产生酒精：C6H12O6酶酶产生乳酸产生乳酸：C6H12O6

13、酶酶发生生物发生生物：发生生物发生生物：反应场所反应场所：6CO2+大量大量H +少量能量少量能量2丙酮酸丙酮酸+6H2O12H2O+大量能量大量能量24 H +6O26CO2 +6H2O +大量能量大量能量C6H12O6 +6O22C2H5OH+2CO2+少量能量少量能量大部分植物，酵母菌大部分植物，酵母菌2乳酸乳酸+少量能量少量能量动物，乳酸菌，马铃薯块茎，动物，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米胚玉米胚细胞质基质细胞质基质C6H12O6注意：注意：菌类的无氧呼吸也叫菌类的无氧呼吸也叫发酵发酵，生成乳酸的叫，生成乳酸的叫乳酸乳酸发酵发酵，生成酒精的叫，生成酒精的叫酒精发酵酒精发酵讨论：讨论：1有氧呼

14、吸及无氧呼吸的能量去路有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路有氧呼吸：有氧呼吸：无氧呼吸：无氧呼吸：2 有氧呼吸过程中有氧呼吸过程中氧气氧气的去路的去路氧气用于和氧气用于和H生成生成水水能量小部分用于生成能量小部分用于生成ATP，大部分储存于，大部分储存于乳酸乳酸或或酒精酒精中中所释放的能量一部分用于生成所释放的能量一部分用于生成ATP，大部分以，大部分以热热能能形式散失了。形式散失了。典型例题典型例题1、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整装入一容器内，调整PH至至2.0，保存在，保存在37摄氏度的温水内，过摄氏度

15、的温水内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）A 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B 唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽C 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水A2、下列叙述不正确的是（、下列叙述不正确的是（ ）A 酶的主要作用是降低反应所需的活化能酶的主要作用是降低反应所需的活化能B 酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行C 酶加速反应的进行，使给反应物提供

16、能量酶加速反应的进行，使给反应物提供能量D 酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著3、蛋白酶使蛋白质水解为多肽，但不能使多肽水解为氨基酸，、蛋白酶使蛋白质水解为多肽，但不能使多肽水解为氨基酸，这说明酶有（这说明酶有（ ）A 高效性高效性 B 专一性专一性 C 多样性多样性 D 稳定性稳定性CB4、下列哪项生物体的生命活动不是直接依赖于、下列哪项生物体的生命活动不是直接依赖于ATP的水解的水解（ ）A 蛋白质的氧化分解蛋白质的氧化分解 B 细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂 C 细胞的生长细胞的生长 D 矿质元素的吸收矿质元素的吸收5、下列生理过程中，不消耗、

17、下列生理过程中，不消耗ATP的是（的是（ ）A 核糖体上合成血红蛋白核糖体上合成血红蛋白 B 在肺泡表面进行气体交换在肺泡表面进行气体交换 C 小肠吸收氨基酸小肠吸收氨基酸 D 神经冲动在中枢传导神经冲动在中枢传导AB6、生物体吸收的、生物体吸收的O2用于（用于（ ）A 在线粒体中合成在线粒体中合成CO2 B 在细胞质中与在细胞质中与H结合生成水结合生成水C 部分形成部分形成CO2，部分，部分 与与H结合成水结合成水D 在线粒体中与在线粒体中与H结合成水结合成水7、苹果内部腐烂时消耗一定量的葡萄糖可产生、苹果内部腐烂时消耗一定量的葡萄糖可产生A摩尔摩尔CO2，其植物体叶片在正常生长时消耗同样数

18、量的葡萄糖，可产生其植物体叶片在正常生长时消耗同样数量的葡萄糖，可产生CO2（ ）A A/3摩尔摩尔 B A/6摩尔摩尔 C 3A 摩尔摩尔 D 6A摩尔摩尔DC8、人体内代谢终产物、人体内代谢终产物CO2形成的主要场所是（形成的主要场所是（ ）A 血浆内血浆内 B 肺泡肺泡 C 线粒体线粒体 D 细胞质基质细胞质基质C能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素 绿叶中的色素绿叶中的色素 叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收 ，类胡萝卜素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收白光白光下光合作用最强，其次是下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。红光和蓝紫光，绿光下最弱。

19、（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄色）（黄色）（橙黄色）（橙黄色）叶绿素叶绿素a叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素b类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素蓝紫光。蓝紫光。红光和蓝紫光红光和蓝紫光实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离1 实验原理：实验原理：2 方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）（1）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？（2）实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住）实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？滤纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧

20、试管口？小烧杯？滤纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧试管口？因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。二氧化硅有助于二氧化硅有助于研磨研磨得得充分充分，碳酸钙可，碳酸钙可防止防止研磨中的研磨中的色素被破坏。色素被破坏。绿叶中的色素都能绿叶中的色素都能溶解溶解在在层析液层析液中，且它们在层析液中中，且它们在层析液中的的溶解度不同溶解度不同，溶解度，溶解度高高的随层析液在滤纸上的随层析液在滤纸上扩散扩散得得快快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。（3）滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？）滤纸上的

21、滤液细线为什么不能触及层析液？三、捕获光能的结构三、捕获光能的结构叶绿体叶绿体结构：结构：与光合作用有关的与光合作用有关的酶酶分布于分布于 中。中。光合作用光合作用色素色素分布于分布于 上。上。类囊体的薄膜类囊体的薄膜基粒的类囊体及基质基粒的类囊体及基质外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）防止细线中的色素被层析液溶解防止细线中的色素被层析液溶解光合作用的原理光合作用的原理光合作用的过程：光合作用的过程：总反应式：总反应式：其中，其中，根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。 光能光能叶绿体叶

22、绿体CO2+H2O（CH2O）+O2（CH2O）表示糖类。）表示糖类。色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光反应阶段：必须有光才能进行光反应阶段：必须有光才能进行场所：场所：反应式：反应式：光反应中，光反应中，酶酶酶酶光光类囊体薄膜类囊体薄膜上上光能转化为光能转化为ATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPADP+Pi+光能光能ATP形成形成：O2+2HH2O水的光解水的光解：21暗反应阶段：有光无光都能进行暗反应阶段：有光无光都能

23、进行场所：场所：联系：联系：酶酶酶酶光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATP和和H，暗反应为光反应提供合，暗反应为光反应提供合成成ATP的原料的原料ADP和和Pi（CH2O）+C5+ADP+Pi2C3+H+ATPC3的还原：的还原：2C3CO2+C5CO2的固定：的固定：叶绿体基质叶绿体基质6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量 光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化光反应光反应暗反应暗反应联系联系基粒片层结构薄膜基粒片层结构薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、酶、水、光、色素、酶、水

24、、ADP ADP 、PiPi HH、ATPATP、酶、酶、 COCO2 2 、C C5水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2的固定的固定 C C3 3的还原的还原光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。影响光合作用的因素及在生产实践中的应用影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响）光对光合作用的影响光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。光照时间长，光合作用时间长，有利

25、于植物的生长发育。光照时间光照时间植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加增加而增加光照强度光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光的波长光的波长生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内

26、，暗反应受阻，光合作用下降。进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。（4）水分的供应）水分的供应生产上使田间通风良好，供应充足的生产上使田间通风良好，供应充足的CO2在一定范围内，植物光合作用强度随着在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。（3）CO2浓度浓度生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。呼吸作用，以积累有机物。温度低，光和速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过温度低，光和速率低。随着温度升

27、高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。高时会影响酶的活性，光和速率降低。（2）温度）温度化能合成作用化能合成作用概念：概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释光合作用，但是能够利用体外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，放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。这些细菌也属于自养生物。如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成氧化成HNO2，进而将，进而将HNO2氧化成氧化成HNO3典型例题典型例题1、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（吸收最强的是（ ）A 红光部分红光部分 B 红橙光与蓝紫光部分红橙光与蓝紫光部分 C 绿光部分绿光部分 D 紫光部分紫光部分2、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（、下列措施中不