高中生物必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用知識點

1、第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用一、酶一一降低反應(yīng)活化能細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)每時每刻進(jìn)行著許多 化學(xué)反應(yīng).統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。活化能：分子從 常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。2.定義：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。注：由活細(xì)胞產(chǎn)生（與核糖體有關(guān)）成分：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是rna。催化性質(zhì)：a.比無機(jī)催化劑更能減低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速度。b.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。特性：專一性、高效性、多樣性影響酶活性的條件：溫度、ph值酶的催化作用需要適宜的溫度、ph值等，過酸、過堿、高溫都會破壞酶分子結(jié)構(gòu)。低溫也會影響酶的活性，但不

2、破壞酶的分子結(jié)構(gòu)解在底物足夠，其他析 因素固定的條件下, 酶促反應(yīng)的速度與 酶濃度成正比。在一定溫度范圍內(nèi) v隨t的升高而加快 在一定條件下，每一種酶在某一溫度時活 力最大，稱最適溫度；當(dāng)溫度升高到一定 限度時，v反而隨溫度的升高而降低。在s在一定范圍內(nèi)，v隨s增加而 加快，近乎成正比；當(dāng)s很大且達(dá) 到一定限度時，v也達(dá)到一個最大 值，此時即使再增加 s,反應(yīng)幾乎 不再改變。二、atp （三磷酸腺昔） atp是生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物，是生物體進(jìn)行各項生命活動的直接能源，它的水解與合成存在著能量的釋放與貯存。1 .結(jié)構(gòu)簡式 a ppp2 . atp與adp的轉(zhuǎn)化 atp adp

3、 + pi + 能量.（物質(zhì)可逆.能量不可逆.酶不相同）直接能源物質(zhì)atp主要能源物質(zhì)糖類生物體內(nèi)重要儲能物質(zhì)脂肪動物細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)糖原植物細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)淀粉能量的最終來源太陽能三、atp的主要來源一一細(xì)胞呼吸呼吸是通過呼吸運動吸進(jìn)氧氣，排出二氧化碳的過程。細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成atp的過程。分為：1 .有氧呼吸：（1）概念：指細(xì)胞在 有氧的參與下.通過多種酶的催化作用.把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解.產(chǎn)生二氧化 峻和生.釋放大量能量.生成大量atp的過程。 場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 和線粒體（主要場所 線粒體）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)hc6hl2

4、o (葡萄糖)散失jatp線粒體內(nèi)膜.散失一丙酮酸.線粒體基質(zhì)啜 ,散失h能 d，匕 utpco容景僻喚空!f程圖解:c6hl2c6 + 6h2o + 6c26co2+ 12h2。+ 能量有氧呼吸總反應(yīng)式:場所反應(yīng)物生成物產(chǎn)生能量第一 階段細(xì)胞質(zhì) 基質(zhì)葡萄糖(不 需氧)內(nèi)酮酸h少量第二 階段線粒體 基質(zhì)內(nèi)酮酸h2o (不需氧)co2 h少量第三 階段線粒體 內(nèi)膜h氧氣h2o叱全過 程主要在 線粒體葡萄糖、h2o、氧氣co2h2o總共2870 kj有1161 kj儲 存在atp中 有氧呼吸中原子的轉(zhuǎn)移:c的轉(zhuǎn)移c6h1203f丙酮酸 -co2,c6hl2o6一丙酮酸一 h 一 h2oh的轉(zhuǎn)移ih

5、2o - h f ho c6h1203f丙酮酸o的轉(zhuǎn)移口 c 一 cqh?o 102f h2o(6)有氧呼吸的意義：有氧呼吸是大多數(shù)生物特別是人和高等動植物獲得能量的 主要途徑。2 .無氧呼吸：(1)概念：指細(xì)胞在無氧條件下.通過多種酶的催化作用.把葡萄糖等有機(jī)物分解成為 不徹底的氧化產(chǎn)物乳 酸或酒精.釋放少量能量.生成少量atp的過程。(2)場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無氧呼吸總反應(yīng)式：酒精發(fā)酵：c6h12c6 也* 2c2h5oh + 2cc2 + 少量能量乳酸發(fā)酵：c6hl206 * 2c3h6c3 + 少量能量無氧呼吸第一階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 酶 c6h2o5 203htq+4h+ 少量能量無氧呼吸第

6、二階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)i 酶一 一 2c2h5oh + 2co2酶2c3h6q微生物的無氧呼吸也可以稱為 叟覽。大多數(shù)植物、酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精。高等動物、乳酸菌、高 等植物的某些器官(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等)的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。 無氧呼吸的意義： 高等植物在水淹的情況下.可以進(jìn)行短暫的無氧呼吸.將葡萄糖分解為 酒精和二 氧化碳.釋放出能量以適應(yīng)缺氧環(huán)境條件。(酒精會毒害根細(xì)胞.產(chǎn)生爛根現(xiàn)象)人在劇烈運動時.需要在相對較短的時間內(nèi)消耗大量的能量.肌肉細(xì)胞則以無氧呼吸的方式將葡萄糖分解為jw.釋放出一定能量滿足人體的需要。3.有氧呼吸及無氧呼吸的能量去路：(1)有氧呼吸所釋放的能量一音b分用于生成

7、 atp但大部分以熱能的形式散失了無氧呼吸所釋放的能量小部分用于生成atp大部分儲存于乳酸或酒精中。有氧呼吸無氧呼吸概念指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生co2和h2o釋放能量，生成許多 atp的過程指細(xì)胞在無氧的參與下，通過多種酶的催化作 用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn) 物，同時釋放出少量能量的過程。過程 c6h12o6 - 2丙酮酸+4 h +少能2丙酮酸+ 6h2o - 6co2 +20 h+少能 24h + 6o2 - 12h2o + 大量能量 c6h12o6 - 2丙酮酸+ 4h +少能2c3h6o3 乳酸 2 丙酮酸 -2c2h5

8、oh + 2co2反應(yīng)式mc6h12o6+6h2o+6o2 6co2 + 12h2o + 大量能量酶c6h12o6夠 2c3h6o3 + 少量能量f2c2h5oh + 2co2 + 少能場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線基質(zhì)線內(nèi)膜始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不條件 除外，需分子氧、酶不需分子氧、需酶同產(chǎn)物 co2、h2o酒精和co2或乳酸占 八、能量 大量、合成 38atp (1161kj)少量、合成 2atp(61.08kj)相聯(lián)系從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同同實質(zhì) 分解有機(jī)物，釋放能量，合成 atp占 八、意義為生物體的各項生命活動提供能量四、影響細(xì)胞呼吸作用的因素1、內(nèi)部因素一一遺傳因素(決定酶的種類和

9、數(shù)量)2、環(huán)境因素(1)溫度5gh 她 h * 6n的曜度與事荒溫度以影響酶的活性影響呼吸速率。在最低點與最適點之 間，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率隨溫度的升 高而加快。超過最適點，呼吸酶活性降低甚至變性失活，呼 吸作用受到抑制，呼吸速率則會隨著溫度的增高而下降。植物在o2濃度為0時只進(jìn)行無氧呼吸，大多數(shù)植物無氧呼吸 的產(chǎn)物是酒精和 co2 ; o2濃度在010%時，既進(jìn)行有氧呼吸又 進(jìn)行無氧呼吸；在 o2濃度5%時，呼吸作用最弱；在 o2濃度超 過10%時，只進(jìn)行有氧呼吸。有氧環(huán)境對無氧呼吸起抑制作用， 抑制作用隨氧濃度的增加而增強(qiáng)，直至無氧呼吸完全停止在一定氧 濃度范圍內(nèi)，有氧呼

10、吸的強(qiáng)度隨氧濃度的增加而增強(qiáng)。（3） co2濃度從化學(xué)平衡角度分析,（4）含水量co2濃度增加，呼吸速率下降。在一定范圍內(nèi)，呼吸作用強(qiáng)度隨含水量的增加而增強(qiáng), 隨含水量的減少而減弱五、光合作用（1）發(fā)現(xiàn)（2）場所解層膜葉綠體，基質(zhì)：dna ,多種酶、核糖體等鼠粒 多個類囊體（片層）堆疊而成色素co2濃度j胡蘿卜素（橙黃色）1/3 i類胡蘿卜素1,葉黃素（黃色）2/3 j（1/4）十綠素a （藍(lán)綠色）3/4,葉綠素（3/4 v十綠素b （黃綠色）1/4吸藍(lán)紫光吸紅橙和藍(lán)紫光含水量%1.過程步驟原理試劑笛注提取色素能溶于有機(jī)溶劑無水乙爵、丙酮配綠葉+內(nèi)胴十二氧 生薛+儡酷鈣制備涌紙條 一畫謔殘細(xì)線

11、（細(xì),真）分離溶解度有異,旦在.濾紙1擴(kuò)散讀府在同層析液（石油瞰、細(xì)線不觸及層析液1i顏色種類含電溶解度擴(kuò)散速度橙黃色胡蘿卜素最少最高最快黃色時黃素較少較高竣快商綠色時球素8最多較低較慢黃綠色111綠素h較多最低最慢3.注意事項:a試劑的作用：無水乙醇： 提取色素層析液：分離色素二氧化硅：使研磨充分碳酸鈣：防止色素被破壞b收集到試管中的濾液.用棉塞塞嚴(yán)管口的目的： 防止無水乙醇揮發(fā)。c將定性濾紙剪去兩角的目的：防止兩邊的色素在濾紙條上擴(kuò)散過快、不均勻.便于觀察實驗結(jié)果。d分離色素時.不能讓濾液細(xì)線觸及層析液的原因是：因為色素會溶解于層析液中.從而導(dǎo)致實驗效果極差.甚至失敗。(3)光合作用：光合

12、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)化成儲存能量的有機(jī)物.并且釋放氧氣的過程。co 2 +h光能(ch葉綠體2 0)+0r光合作用的全過程:無反應(yīng)階段晦反底階段i光反應(yīng):條件：有光場所：葉綠體的類囊體薄膜上過程：水的光解:atp的合成:能量變化：光能一 atp中活躍的化學(xué)能2暗反應(yīng):條件:過程:有光和無光場所：葉綠體基質(zhì)c02的固定: i iai , 二 c 3 的還原：i 一”-. 1 能量變化：atp中活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較:光反應(yīng)暗反應(yīng)條件光、h2o、色素、酶co2、h、atp、c5、酶時間短促較緩慢場所類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)過程

13、水的光解2h2o - 4h + o2atp的合成：adp + pi +光能 -atp co2 的固定：co2 + c5 f 2c3 c3/ co2 的還原：2c3 + h f (ch2o)實質(zhì)光能一化學(xué)能，釋放o2同化co2,形成（ch2o）總式7uieco2 + h2o 一葉綠氣 ch2o) + o2.光能或 co2 + 12h2o (ch2o) + 6o2 + 6h2o葉綠彳本物變無機(jī)物co2、h2o -有機(jī)物（ch2o）能變光能一 atp中活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光合作用的實質(zhì)通過光反應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，通過暗反應(yīng)把二氧化碳和水合成有機(jī)物，同時把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的

14、化學(xué)能貯存在有機(jī)物中。4、光合作用的意義制造有機(jī)物，實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)變，將 co2和h2o合成有機(jī)物，轉(zhuǎn)化并儲存太陽能；調(diào)節(jié)大氣中的o2和co2含量保持相對穩(wěn)定；生物生命活動所需能量的最終來源；注：光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。5、影響光合作用速率的因素及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用光合速率是光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)，它是指單位時間內(nèi)單位面積的葉片合成有機(jī)物的速率。影響因素包括植物自身內(nèi)部的因素，如處在不同生育期等，以及多種外部因素。光照強(qiáng)度（如圖所示）（1）單因子對光合作用速率影響的分析曲線分析：a點光照強(qiáng)度為0,此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸， 釋放co2量表明此時的呼吸強(qiáng)度。ab段表明光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用逐

15、漸加強(qiáng)，co2的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；而到b點時，細(xì)胞呼吸釋放的co2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng) 度，稱b點為光補償點（植物白天的光照強(qiáng)度在光補償點以上，植物才能正常生長）。bc段表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)， 光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)， 到c點以上不再加強(qiáng)了,稱c點為光飽和點光照面積（如圖所示）應(yīng)用：陰生植物的光補償點和光飽和點比較低，如上圖虛線所示。間作套種時農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹 種的配置，冬季溫室栽培避免高溫等都與光補償點有關(guān)。曲線分析：oa段表明隨葉面積的不斷增大， 光合作用實際量不斷增大，a點為光合作用葉面積 的飽和點。隨葉面積的增大，光合作用不再增加，

16、 原因是有很多葉被遮擋，光照強(qiáng)度在光補償點以下。ob段表明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于a點以后光合作用不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加呼吸量（oc段）不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低（bc段）。應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費。 co2濃度、含水量和礦質(zhì)元素溫度（如圖所示）（如圖所示）曲線分析：co2和水是光合作用的原料，礦質(zhì)元素直接或間接影響 光合作用。在一定范圍內(nèi)，co2、水和礦質(zhì)元素越多，光合作用速率越快，但到 a點時，即co2、水、礦質(zhì)元素達(dá)到飽和時，就不 再增加了。應(yīng)用：“

17、正其行，通其風(fēng)”，溫室內(nèi)充 co2,即提高co2濃度， 增加產(chǎn)量的方法.合理施肥可促進(jìn)葉片面積增大，提高酶的合成速 率，增加光合作用速率。曲線分析：光合作用是在酶催化下進(jìn)行的，溫度直接影響 酶的活性。一般植物在 1035c下正常進(jìn)行光合作用，其中 ab 段（1035c）隨溫度的升高而逐漸加強(qiáng)，b點（35c）以上光合酶活 性下降，光合作用開始下降，50%左右光合作用完全停止。 應(yīng)用：冬天溫室栽培可適當(dāng)提高溫度；夏天，溫室栽培可適當(dāng)降 低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用：晚上適x臺速率（2）多因子對光合作用速率影響的分析（如圖所示）曲線分析：p點時，限制光合速 率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表

18、示的因當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證有機(jī)物的積累子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速 率不斷提高。當(dāng)?shù)?q點時，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示中的其他因子的 方法。應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當(dāng)充加co2,進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和 co2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過增加光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)溫度或增加co2濃度來充分提高光合速率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的6、總結(jié)：光合作用在現(xiàn)實生活中延長光照時間如：補充人工光照、多季種植增加光照面積如：合理密植、套種“光照強(qiáng)弱的控制：陽生植物（）.陰生植物（弱光）l增強(qiáng)光合作用讓j適當(dāng)提高co2濃度：施農(nóng)家肥適當(dāng)提高白天溫度（降低夜間溫度） 必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)：施化肥7、計算凈光合作用+呼吸作用光合作用制造的有機(jī)物=光合作用積累的有機(jī)物+細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物 解析：制造