第五章 细胞的能量供应和利用.docx
- 文档编号:25934783
- 上传时间:2023-06-16
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:319.30KB
第五章 细胞的能量供应和利用.docx
《第五章 细胞的能量供应和利用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五章 细胞的能量供应和利用.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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
第一节降低化学反应活化能的酶
一、相关概念:
新陈代谢:
是活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,是生物体进行一切生命活动的基础。
细胞代谢:
细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
活化能:
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。
二、酶的发现:
①巴斯德之前:
发酵是纯化学反应,与生命活动无关。
②巴斯德(法、微生物学家):
发酵与活细胞有关;发酵是整个细胞。
③利比希(德、化学家):
引起发酵的是细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
④比希纳(德、化学家):
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样。
⑤萨姆纳(美、科学家):
从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。
⑥许多酶是蛋白质。
⑦切赫与奥特曼(美、科学家):
少数RNA具有生物催化功能。
三、酶
1、概念:
是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(功能:
降低化学反应活化能,提高化学反应速率)的一类有机物。
2、本质:
绝大多数酶的化学本质是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),少数是RNA(核酶)。
由活细胞产生(与核糖体有关)
3、酶的特性:
①、高效性:
催化效率比无机催化剂高许多。
②、专一性:
每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
③、酶的作用条件较温和:
在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。
温度和pH偏高和偏低,酶的活性都会明显降低。
4、影响酶促反应速率的因素
(1)PH:
在最适pH下,酶的活性最高,pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。
(PH过高或过低,酶活性丧失)
(2)温度:
在最适温度下酶的活性最高,温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。
(温度过低,酶活性降低;温度过高,酶活性丧失)
注意:
过酸、过碱或温度过高,酶的空间结构遭到破坏,能使蛋白质变性失活,不可恢复。
低温使酶活性降低,但酶的空间结构保持稳定,在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。
另外:
还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。
第四章光合作用和细胞呼吸
第一节ATP和酶
一、ATP
1、结构:
中文名:
腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)
构成:
腺嘌呤—核糖—磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团简式:
A—P~P~P
腺苷普通化学键13.8KJ/mol高能磷酸30.54KJ/mol磷酸基团
(A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键,-代表普通化学键。
,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时容易断裂)
2、功能:
ATP是生命活动的直接能源物质
注:
生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖);
生命活动的储备能源物质是脂肪。
生命活动的最终能量来源是太阳能。
3、ATP与ADP的相互转化:
水解酶、放能
ATPADP+Pi+能量
合成酶、吸能
(1)向右:
表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。
向左:
表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。
(在人和动物体内,来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)
(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速。
该反应不是可逆反应
1.反应类型不同2、能量的来源和去路不同3、反应所需酶不同4、反应场所不完全相同
该反应物质可逆,能量不可逆
例题1关于ATP的叙述,错误的是(D)
A.ATP中含有C、H、O、N、P元素
B.活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生
C.ATP是生物体生命活动的直接能源物质
D.动植物形成ATP的途径分别是呼吸作用和光合作用
第三节ATP的主要来源------细胞呼吸
一、相关概念:
1、呼吸作用(也叫细胞呼吸):
指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧
化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。
根据是否有氧参与,分为:
有氧呼吸和无氧呼吸
2、有氧呼吸:
指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用下,把葡萄糖等有机物彻底
氧化分解,产生二氧化碳和水,释放出大量能量,生成ATP的过程。
3、无氧呼吸:
一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解
为不彻底的氧化产物(酒精、CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。
4、发酵:
微生物(如:
酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。
酶
二、有氧呼吸的总反应式:
C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量
酶
三、无氧呼吸的总反应式:
C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量(陆生植物根细胞、苹果、酵母菌)
酶
或
C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量(高等动物、人、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌
四、有氧呼吸过程(主要在线粒体中进行):
场所
发生反应
产物
第一阶段
细胞质
基质
丙酮酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段
线粒体
基质
6CO2
CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第三阶段
线粒体
内膜
O2
生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP
蓝藻也进行有氧呼吸
这类原核生物的细胞中虽然没有线粒体,但是在它们的细胞质基质用有有氧呼吸三个阶段所需要的各种酶,所以它们虽然没有线粒体,但是它们也是可以进行有氧呼吸的。
有氧呼吸的特点:
1、有机物在酶的催化下,在温和的条件下彻底的氧化分解。
2、能量经过一系列化学反应逐步释放。
3、有相当一部分能量储存在ATP中。
五、有氧呼吸与无氧呼吸的比较:
有氧呼吸
无氧呼吸
概念
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,释放能量,生成许多ATP的过程。
指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
过程
①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP
②2丙酮酸+6H2O→6CO2+[H]+2ATP
③[H]+6O2→12H2O+34ATP
①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP
→2C3H6O3
②2丙酮酸→2C2H5OH+2CO2
反应式
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+38ATP
C6H12O6→2C3H6O3+2ATP
→2C2H5OH+2CO2+2ATP
不同点
场所:
①细胞质基质②线粒体基质③线粒体内膜
始终在细胞质基质
条件:
除①外,需分子氧、酶
不需分子氧、需酶
产物:
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量:
大量、合成38ATP(1161KJ)
少量、合成2ATP(61.08KJ)
相同点
联系:
从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同,以后阶段不同
实质:
分解有机物,释放能量,合成ATP
意义:
为生物体的各项生命活动提供能量;为体内其他化合物合成提供原料
注意:
能产生ATP:
线粒体、叶绿体、细胞质基质
能产生水:
线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
能碱基互补配对:
线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
例题1、让一只白鼠吸入含有放射性的18O2,该白鼠体内最先出现含18O的化合物是(B)
A、CO2B、H2O
C、丙酮酸D、乳酸
例题2(09广东理基)在密闭容器内,酵母菌利用葡萄糖产生酒精,此过程不生成
A.ATPB.乳酸
C.三碳化合物D.
例题3(2008广东理基40)下列过程存在无氧呼吸的是(D)
A、植物叶片在光下放出O2B、动物细胞内的糖分解为H2O和CO2
C、酵母细胞不产酒精的呼吸过程D、苹果贮藏期间果肉积累酒精
六、影响呼吸速率的外界因素:
1、温度:
温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。
在一定温度范围内,温度越低,,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:
氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:
一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。
但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:
环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生产上的应用:
1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
例题4、在生产实践中,贮存种子的最佳组合条件是(A)
A.低温、干燥、低氧
B.低温、湿度适中、低氧
C.高温、干燥、高氧
D.高温、湿度适中、高氧
如果改成水果、蔬菜保鲜时最佳组合条件是(B)
例题5(09广东卷)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。
地窖中的
浓度较高,有利于
A.降低呼吸强度B.降低水分吸收
C.促进果实成熟D.促进光合作用
答案:
A
解析:
储藏种子和果蔬,主要是防止有机物呼吸消耗,
是呼吸作用的产物,产物浓度高,使反应速度下降,降低呼吸强度。
典型例题6如图表示氧气浓度对培养液中草履虫,乳酸菌,酵母菌的呼吸作用的影响.呼吸曲线a,b,c分别代表了)
A.酵母菌,草履虫,乳酸菌
B.酵母菌,乳酸菌,草履虫
C.乳酸菌,酵母菌,草履虫
D.草履虫,乳酸菌,酵母菌
第二节光合作用
一、光合作用的发现
◆1648比利时,范·海尔蒙特:
植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。
◆1771英国,普利斯特莱:
植物可以更新空气。
◆1779荷兰,扬·英根豪斯:
植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。
◆1880美国,恩吉(格)尔曼:
光合光合作用的场所在叶绿体。
◆1864德国,萨克斯:
叶片在光下能产生淀粉
◆1940美国,鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):
光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
(糖类中的氢也来自水)。
◆1948美国,梅尔文·卡尔文:
用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。
四、光合作用的场所
双层膜
叶绿体基质
基粒多个类囊体(片层)堆叠而成
胡萝卜素(橙黄色)1/3
类胡萝卜素叶黄素(黄色)2/3吸蓝紫光
色素(1/4)叶绿素A(蓝绿色)3/4
叶绿素(3/4)叶绿素B(黄绿色)1/4吸红橙和蓝紫光
四、叶绿体的功能:
叶绿体是进行光合作用的场所。
在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。
三、实验:
提取和分离叶绿体中的色素
1、原理:
叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。
叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。
2、过程:
(见书P61)
3、结果:
色素在滤纸条上的分布自上而下:
胡萝卜素(橙黄色)最快(溶解度最大)
叶黄素(黄色)
叶绿素a(蓝绿色)最宽(最多)
叶绿素b(黄绿色)最慢(溶解度最小)
4、注意:
●丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,
●层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;
●石英砂的作用是为了研磨充分,
●碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;
●分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中;
5、色素的位置和功能
叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。
Mg是构成叶绿素分子必需的元素。
3、光合作用
1、概念:
指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、过程:
(1)光反应
条件:
有光
场所:
叶绿体类囊体薄膜
过程:
①水的光解:
②ATP的合成:
(光能→ATP中活跃的化学能)
(2)暗反应
条件:
有光和无光
场所:
叶绿体基质
过程:
①CO2的固定:
②C3的还原:
(ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能)
3、总反应式:
光能
CO2+H2O(CH2O)+O2
叶绿体
4、实质:
把无机物转变成有机物,把光能转变成有机物中的化学能
光反应
暗反应
条件
光、色素、酶
CO2、[H]、ATP、酶
时间
短促
较缓慢
场所
内囊体的薄膜
叶绿体的基质
过程
①水的光解
2H2O→4[H]+O2
②ATP的合成/光合磷酸化
ADP+Pi+光能→ATP
①CO2的固定
CO2+C5→2C3
②C3/CO2的还原
2C3+[H]→(CH2O)
实质
光能→化学能,释放O2
同化CO2,形成(CH2O)
总式
CO2+H2O→(CH2O)+O2
或CO2+12H2O→(CH2O)6+6O2+6H2O
物变
无机物CO2、H2O→有机物(CH2O)
能变
光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
四、影响光合作用的环境因素:
光照强度、CO2浓度、温度等
(1)光照强度:
在一定的光照强度范围内,光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
(2)CO2浓度:
在一定浓度范围内,光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。
(3)温度:
光合作用只能在一定的温度范围内进行,在最适温度时,光合作用速率最快,高于或低于最适温度,光合作用速率下降。
【注意】
当多因子共同影响光合作用强度时,先确定主要限制因素(横坐标),再分析其他限制因素(纵坐标)。
典型例题1(10分)下图表示绿色植物在水分充足的条件下,光合作用的速度与环境因素的关系。
请仔细分析图中曲线,回答下列问题:
(1)、从图中曲线可知影响光合作用的主要非生物因素是光照强度,温度。
(2)、根据你对图中曲线的分析,你认为光合作用强度与温度之间的关系是
_在一定范围内,光和强度随温度升高而加强__。
(3)、你认为在温度为40℃,光照强度为c时,限制光合作用进行的内在因素是暗反应中酶的数量与酶的活性,外界因素可能是CO2的量。
(4)、在光照强度为b的条件下,温度为30℃时,限制光合作用的内在因素是光照强度,如果大棚栽培蔬菜,在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长?
适当降温。
原因是此时光合作用弱,降低温度可降低呼吸作用。
(5)、在光照强度为b、温度为20℃时,限制光合作用的内在因素是暗反应酶的活性,如果大棚栽培蔬菜,此时应采取什么措施有利于蔬菜的生长?
适当提温。
原因是提高暗反应中酶的活性。
五、农业生产中提高光能利用率采取的方法:
延长光照时间如:
补充人工光照、多季种植
增加光照面积如:
合理密植、套种
光照强弱的控制:
阳生植物(强光),阴生植物(弱光)
增强光合作用效率适当提高CO2浓度:
施农家肥
适当提高白天温度(降低夜间温度)
1、同位素示踪
14C光反应2C3暗反应(14CH2O)
3H2O固定[3H]还原(C3H2O)
H218O光18O2
2、人为创设条件,看物质变化:
1.光照→[H]和ATP→暗反应→(CH2O)
↓↓↓↓
切断→不能生成→不能进行→不能生成
2.CO2→C5→C3→(CH2O)
↓↓↓↓
切断→增多→减少→不能生成
七、比较同化作用的类型
不同点
相同点
能量来源
物质来源
举例
自养型
光能
自养
光能
能用无机物制造有机物
绿色植物
光合细菌
都从外界摄取物质,经过极其复杂的变化,转变成自身的组成物质,并且贮存能量
化能
自养
体外环境的物质氧化时所放出的能量
硝化细菌
硫细菌
铁细菌
氢细菌
异养型
所摄取的有机物中储存的能量
不能利用无机物制造有机物,只能摄取现成的有机物
人类、动物和营腐生、寄生的菌类
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五章 细胞的能量供应和利用 第五 细胞 能量 供应 利用