資源簡介

第五章 細胞的能量供應和利用
5.1 降低化學反應活化能的酶
一、相關(guān)概念
1.細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應,。
2.酶：是活細胞(來源)所產(chǎn)生的具有催化作用(功能：降低化學反應活化能，提高化學反應速率)的一類有機物。
3.活 化 能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。
4.對照實驗
自變量 人為改變的變量
因變量 隨著自變量的變化而變化的變量
無關(guān)變量 實驗中可能存在的對實驗結(jié)果造成影響的因素（既每組要保持一樣的變量）
二、酶的本質(zhì)：大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)（合成酶的場所主要是核糖體），也有少數(shù)是RNA。
三、酶的特性
1.高效性：催化效率比無機催化劑高許多。
2.專一性：每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應。
3.酶需要較溫和的作用條件：在最適宜的溫度和pH下，酶的活性（酶對化學反應的催化效率成為酶活性）最高。溫度和pH偏高和偏低，酶的活性都會明顯降低。過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫只降低酶活性。
四、影響酶活性的條件
用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響
5.2 細胞的能量“通貨”-----ATP
一、ATP
1.中文名稱：三磷酸腺苷
2.結(jié)構(gòu)簡式：Ａ－Ｐ～Ｐ～Ｐ
3.A代表腺苷（由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成），P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵
4.元素組成：C、H、O、N、P
5.由于ATP的分子中的高能磷酸鍵水解會釋放大量的能量，所以ATP被稱為高能磷酸化合物
二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化：ATP化學性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的催化作用下，ATP分子中遠離A的哪個高能磷酸鍵容易水解，形成游離的Pi（磷酸）和ADP，同時釋放出大量能量。
1.反應式：
2.轉(zhuǎn)化示意圖:
3.總結(jié)
5.3 ATP的主要來源------細胞呼吸
一、呼吸作用（也叫細胞呼吸）：指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其它產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。
二、有氧呼吸
1．有氧呼吸指細胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用下，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放出大量能量，生成ATP的過程。
2.有氧呼吸過程：
①第一階段：C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+少量能量（細胞質(zhì)基質(zhì)）
②第二階段：2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+少量能量（葉綠體基質(zhì)）
③第三階段：24[H]+6O2→12H2O+大量能量（線粒體內(nèi)膜）
3.有氧呼吸的總反應式:
三、無氧呼吸
1.無氧呼吸一般是指細胞在無氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物（酒精、CO2或乳酸），同時釋放出少量能量，生成少量ATP的過程。
2.無氧呼吸過程：
①第一階段：C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+少量能量（細胞質(zhì)基質(zhì)）
②第二階段若在動物、乳酸菌等中：2丙酮酸+4[H]→2C3H6O3（乳酸）
若在植物、酵母菌中 ：2丙酮酸+4[H]→2C2H5OH（酒精）+2CO2
3.無氧呼吸總反應式：
在動物、乳酸菌、玉米的胚、馬鈴薯塊莖、甜菜的塊根中：
C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+少量能量
在植物、酵母菌中：
C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+CO2+少量能量
4．發(fā)酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的無氧呼吸。
四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較
五、判斷植物細胞呼吸類型
1.依據(jù)O2的吸收量和CO2的釋放量判斷：
①O2消耗量=0，只進行無氧呼吸
②O2消耗量=CO2釋放量，只進行有氧呼吸
③O2消耗量2.依據(jù)酒精和CO2 的生成量判斷：
①酒精量=CO2的量，只進行無氧呼吸
②酒精量3.根據(jù)實驗結(jié)果判斷：
液滴a向左移一定發(fā)生有氧呼吸 液滴b向右移一定發(fā)生無氧呼吸
六、影響呼吸速率的外界因素
1．溫度：溫度通過影響細胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。
O2對植物細胞的影響：氧氣充足，則無氧呼吸將受抑制；
氧氣不足，則有氧呼吸將會減弱或受抑制。
①O2濃度=0，只進行無氧呼吸
②0③10%≤O2濃度,只進行有氧呼吸
④O2濃度=5%，釋放的CO2量最低。有機物消耗最少
3．水分：一般來說，細胞水分充足，呼吸作用將增強。但陸生植物根部如長時間受水浸沒，根部缺氧，進行無氧呼吸，產(chǎn)生過多酒精，可使根部細胞壞死。
4．CO2對植物細胞的影響：CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細胞呼吸
七、探究酵母菌細胞的呼吸方式：
1.酵母菌是單細胞真菌，屬于兼性厭氧菌，在有氧條件下大量繁殖，無氧條件下也能生存產(chǎn)生酒精。
2.CO2的檢測：①使澄清石灰水變渾濁 ②CO2+溴麝香草酚藍水溶液→溶液由藍變綠再變黃
酒精的檢測：在酸性條件下橙色的重鉻酸鉀溶液與酒精反應成灰綠色
3.裝置：
裝置甲：
裝置乙：
對比實驗：實驗組之間進行結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關(guān)系的實驗
八、細胞呼吸原理的利用
應用 原理
選用透氣創(chuàng)可貼、透氣消毒紗布包扎傷口 創(chuàng)造有氧環(huán)境，避免厭氧菌繁殖
利用酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精 早期通氣，提供氧氣環(huán)境使酵母菌大量繁殖； 后期密閉發(fā)酵，酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精
稻田定時排水，花盆及時松土 避免根因無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精， 對細胞產(chǎn)生毒害作用，造成爛根
制作酸奶、泡菜 乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸
提倡有氧運動 不會因為劇烈運動時無氧呼吸積累過多的乳酸而使肌肉酸脹乏力
5.4 能量之源----光與光合作用
一、綠葉中色素的提取和分離
1.綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。
2.不同的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散的快，反之則慢
3.提取色素時加二氧化硅有助于研磨充分，碳酸鈣可以防止色素被破壞。
4.過濾時不能用濾紙或紗布，用單層尼龍布
5.分離色素時，濾液細線不能觸及層析液
6.濾紙條上從上到下依次為：
注：①因為葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈綠色
②光合作用利用的光都是可見光
二、葉綠體的結(jié)構(gòu)：吸收光能的色素分布在類囊體薄膜上
進行光合作用所必需的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中
葉綠體的功能：葉綠體是進行光合作用的場所（不是唯一場所），主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用釋放氧氣
四、光合作用的探究歷程：
五、光合作用的過程
1.光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的過程。
2.過程：
①光反應階段：在類囊體薄膜上，有光才能進行。色素吸收光能，水在光下分解為[H]和O2，O2直接以分子形式釋放出去，[H]傳遞到葉綠體基質(zhì)中作為活潑的還原劑，參與暗反應；在有關(guān)酶的催化作用下，ADP與Pi形成ATP。光能→ATP中的活躍化學能。
產(chǎn)生[H]的過程實際上是NADP+與電子和質(zhì)子（H+）結(jié)合形成NADPH（即[H]）的過程。
②暗反應階段：在葉綠體基質(zhì)中，有光沒光都可以進行。綠葉通過氣孔從外界吸收CO2，CO2首先被C5（一種五碳化合物）固定，很快形成2個C3（一種三碳化合物）。在酶催化下，C3接受ATP釋放的能量，一部分被[H]還原成糖類，一部分被[H]還原成C5。
3.總反應方程式：CO2+H2O → （CH2O）+O2
4、C3、C5的變化
外界條件變化 分析 結(jié)果
光照 強→弱 C3增多，C5減少
弱→強 C3減少，C5增多
CO2濃度 高→低 C3減少，C5增多
低→高 C3增多，C5減少
五、影響光合作用的因素
1.溫度：溫度影響酶的活性進而影響光合作用。
2.光照強度：
A點 細胞只進行呼吸作用，A點CO2釋放量
AB段 呼吸作用>光合作用
B點 呼吸作用=光合作用，此時的光照強度稱為光的補償點
BC段 光合作用>呼吸作用
C點 光合作用不變，此時的光照強度稱為光的飽和點。 C點以后影響光合作用速率的因素是溫度、二氧化碳濃度、酶的數(shù)量等。
總光合（真正光合、實際光合）作用速率—呼吸作用速率=凈光合作用速率
3.二氧化碳濃度：
A點：呼吸=光合，此時的CO2濃度稱為CO2補償點
B點：此時的CO2濃度稱為CO2飽和點
4.雙因素影響：例如
A點影響光合作用速率的主要因素是光照強度
B點影響光合作用速率的主要因數(shù)是溫度
六、光合作用的午休現(xiàn)象
夏季晴朗的白天，某綠色植物葉片光合作用強度曲線圖如下：
C點光合作用強度減弱的原因：中午溫度很高，綠葉的蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，CO2吸收量減少
七、
自養(yǎng)生物：無機物→有機物
異養(yǎng)生物：只能利用現(xiàn)成有機物 如人、動物、真菌、大多數(shù)細菌

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