第五章 细胞的能量供应和利用

第五章细胞的能量供应和利用第1页，共53页，2023年，2月20日，星期三复习要点一：降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质：2H2O22

H2O+O2细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。1.酶在细胞代谢中的作用：用简单的实验证明酶的催化效率：第2页，共53页，2023年，2月20日，星期三步骤试管编号说明1234一二

结果结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件自变量因变量无关变量变量

H2O2浓度剂量剂量气泡产生卫生香燃烧对照实验对照组实验组第3页，共53页，2023年，2月20日，星期三提高化学反应速率的途径：

(1)用加热或光照给反应体系提供能量。(2)使用催化剂。

那么，为什么使用加热可以提高反应速率呢？第4页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。H2O2(常态)H2O2(活跃状态)能量加热活化能加热为什么能加快化学反应？第5页，共53页，2023年，2月20日，星期三第6页，共53页，2023年，2月20日，星期三

酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。第7页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子初态活化能活跃状态2.作用机理：3、酶的本质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。第8页，共53页，2023年，2月20日，星期三3、酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反应速率

专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物

多样性：种类繁多

易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏

反应条件较温和：第9页，共53页，2023年，2月20日，星期三pH对酶活性的影响（过氧化氢）123肝脏研磨液2滴2滴2滴pH3％过氧化氢溶液

产生气泡情况香复燃情况结论蒸馏水1mLNaOH1mLHCL1mL2ml2ml2ml大量轻轻摇匀混合，放置2~3min复燃不复燃不复燃过氧化氢酶在中性条件中活性最强少量少量第10页，共53页，2023年，2月20日，星期三酶的名称最适PH胃蛋白酶1.5唾液淀粉酶7胰蛋白酶8第11页，共53页，2023年，2月20日，星期三一、ATP分子中具有高能磷酸键ATP——三磷酸腺苷~

——高能磷酸键1、ATP的结构简式：2、ATP是高能磷酸化合物:简式：A-P~P~PA——腺苷T——三个P——磷酸基团ATP水解时能放出能量高达30.54KJ/mol复习要点二：细胞的能量通货——ATP第12页，共53页，2023年，2月20日，星期三二、ATP与ADP可以相互转化：A-P~P~P水解酶合成酶A-P~P+Pi+ATPADP能量思考：此反应式是否为可逆反应？催化剂不同反应场所不同能量的来源和去向不同第13页，共53页，2023年，2月20日，星期三ATPADPPiPi1、ATP与ADP的转化：能量能量水解酶合成酶第14页，共53页，2023年，2月20日，星期三2、ADP转化成ATP时所需能量的主要来源：ADP+Pi+ATP动物和人绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用酶能量第15页，共53页，2023年，2月20日，星期三ATP机械能渗透能热能电能光能化学能三、ATP的利用：电能第16页，共53页，2023年，2月20日，星期三复习要点三：ATP的主要来源——细胞呼吸一、探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌培养液质量分数为10℅的NaOH溶液接橡皮球或气泵澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水AB第17页，共53页，2023年，2月20日，星期三实验结论1、酵母菌有氧呼吸产生CO2无氧呼吸产生CO2和酒精2、酵母菌有氧呼吸产生大量CO2

无氧呼吸产生少量CO2第18页，共53页，2023年，2月20日，星期三

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，释放大量的能量，生成许多ATP的过程。二、有氧呼吸：第19页，共53页，2023年，2月20日，星期三主要场所：线粒体第20页，共53页，2023年，2月20日，星期三C6H12O6能量（少量）2丙酮酸（2C3H4O3）[H]酶C6H12O6酶2C3H4O3＋【H】＋能量(少量)有氧呼吸的过程(三个阶段）场所：细胞质基质第一阶段第21页，共53页，2023年，2月20日，星期三C6H12O6能量（少量）

2丙酮酸（2C3H4O3）[H]能量（少量）[H]6CO26H2O酶酶2C3H4O3+6H2O6CO2＋【H】＋能量（少量）酶场所：线粒体基质第二阶段场所：细胞质基质第一阶段第22页，共53页，2023年，2月20日，星期三C6H12O6能量（少量）

2丙酮酸（2C3H4O3）[H]能量（少量）O212H2O能量（大量）6CO26H2O酶酶酶【H】+6O212H2O+能量（大量）酶第一阶段场所：细胞质基质场所：线粒体基质第二阶段第三阶段场所：线粒体内膜[H]第23页，共53页，2023年，2月20日，星期三酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量有氧呼吸总反应式：C6H12O6酶2C3H4O3＋【H】＋能量（少量）【H】+6O212H2O+能量（大量）

酶2C3H4O3+6H2O6CO2＋【H】＋能量（少量）酶第24页，共53页，2023年，2月20日，星期三

第一个阶段

第二个阶段

第三个阶段场所反应物生成物产生能量细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量线粒体基质丙酮酸、H2OCO2、[H]少量线粒体内膜大量H2O[H]、O2有氧呼吸全过程的比较第25页，共53页，2023年，2月20日，星期三能量（2870kJ）1161kJ其余以热能形式散失ATPC6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶1moL以下反应式中的能量能否写成ATP？第26页，共53页，2023年，2月20日，星期三

一般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成为不彻底氧化产物，同时释放出少量能量，生成少量ATP的过程。三、无氧呼吸：概念第27页，共53页，2023年，2月20日，星期三过程：分两个阶段第一个阶段：无氧呼吸能量（少量）

2丙酮酸（2C3H4O3）[H]2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）C6H12O6酶第二个阶段：场所：细胞质基质第28页，共53页，2023年，2月20日，星期三乳酸式无氧呼吸的总反应式：C6H12O62CO2+2C2H5OH（酒精）+少量能量

酶酒精式无氧呼吸的总反应式：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量

酶（发生在绝大多数植物细胞以及酵母菌等细胞中）（发生在动物细胞、马铃薯块茎和甜菜块根等细胞）第29页，共53页，2023年，2月20日，星期三反应式：C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2＋少量能量C6H12O6酶2C3H6O3＋少量能量能量（196.65kJ）61.08kJATP其余以热能形式散失1moL以下反应式中的能量能否写成ATP？第30页，共53页，2023年，2月20日，星期三葡萄糖丙酮酸6CO2+12H2O+能量（大量）2C2H5OH+2CO2+能量(少量)2C3H6O3+能量（少量）或酶O2酶有氧呼吸与无氧呼吸的关系：第31页，共53页，2023年，2月20日，星期三有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系：

有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物分解程度释放能量相同点联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质需O2、酶不需O2、需酶H2O、CO2

C2H5OH、CO2或C3H6O3彻底不彻底较多较少有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段是相同的分解有机物，释放能量第32页，共53页，2023年，2月20日，星期三四、细胞呼吸原理的应用细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。3.粮食储藏和果蔬保鲜1.发酵技术

2.农业生产第33页，共53页，2023年，2月20日，星期三复习要点四：能量之源——光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离1实验原理：（1）叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。

（2）色素——有很多种，都能溶于层析液中，但溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快；反之则慢。故，可用纸层析法分离色素第34页，共53页，2023年，2月20日，星期三2实验步骤（1）取5g的绿叶，剪碎，放入提取器中。（2）向提取器中加入少许二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙(中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)

，再加入2~3ml无水乙醇，充分快速研磨，研磨过程中要不时提起研磨杆使里面物质充分混合。（3）滤纸一端剪去两角。（4）用毛细管吸取少量滤液，沿距离滤纸底部1cm处画一道细线，滤液干后，再画一次。（5）滤纸朝下放入层析液中，要盖住盖子，防止层析液挥发。第35页，共53页，2023年，2月20日，星期三3实验结果：第36页，共53页，2023年，2月20日，星期三捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）(占1/4)(占3/4)绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：第37页，共53页，2023年，2月20日，星期三二、叶绿体的结构形态：扁平的椭球形或球形两层膜结构基粒——由许多类囊体堆叠而成，色素分布在类囊体薄膜上。叶绿体基质——有许多酶外膜内膜基粒叶绿体基质类囊体叶绿体具有哪些功能呢？第38页，共53页，2023年，2月20日，星期三三、叶绿体的功能1880年恩格尔曼的实验水绵好氧细菌第39页，共53页，2023年，2月20日，星期三第40页，共53页，2023年，2月20日，星期三叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必须的酶。总结叶绿体的功能第41页，共53页，2023年，2月20日，星期三四、光合作用的探究历程（P101－102）（1）1642年[比利时]

海尔蒙特结论：植物增重主要来自水分结论：植物可以更新空气（2）普利斯特利实验（3）英格豪斯的实验结论：光照是植物更新空气必不可少的（4）1845年，梅耶能量转化与守恒定律指出光能化学能储存在什么物质中？第42页，共53页，2023年，2月20日，星期三暗处理光照酒精脱色结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理（5）1864年，德国萨克斯实验第43页，共53页，2023年，2月20日，星期三第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202（6）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论光合作用产生的有机物又是怎样合成的？第44页，共53页，2023年，2月20日，星期三（7）20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)第45页，共53页，2023年，2月20日，星期三五光合作用过程CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类划分依据:反应过程是否需要光能光反应暗反应第46页，共53页，2023年，2月20日，星期三叶绿体中的色素H2O

①水的光解O2[H]ADP+Pi酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应元素转移O元素:H2＊O

＊O2C元素:CO2C3(CH2O)光能第47页，共53页，2023年，2月20日，星期三H2O类囊体薄膜酶Pi

＋ADPATP光反应阶段光、色素、酶、水、ADP、Pi叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]场所：条件：物质变化能量变化：进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用O2第48页，共53页，2023年，2月20日，星期三CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体薄膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环O2第49页，共53页，2023年，2月20日，星期三暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2