高中生物必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用知識(shí)點(diǎn).

1、 第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 一、 酶降低反應(yīng)活化能   細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)每時(shí)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

2、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(huì)破壞酶分子結(jié)構(gòu)。低溫也會(huì)影響酶的活性，但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。圖例 V 酶濃度 V底物濃度S V溫度解析 在底物足夠，其他因素固定的條件下，酶促反應(yīng)的速度與酶濃度成正比。 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(shí)，V也達(dá)到一個(gè)最大值，此時(shí)即使再增加S，反應(yīng)幾乎不再改變。  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(shí)活力最大，稱最適溫度；當(dāng)溫度升高到一定限度時(shí)，V反而隨溫度的升高而降低。 二、ATP（三磷酸腺苷）  

3、0;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(xiàng)生命活動(dòng)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(jiǎn)式  A  P  P  P 2ATP與ADP的轉(zhuǎn)化   ATP  ADP + 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(chǔ)能物質(zhì)脂肪動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)糖原植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)淀粉能量的最終來源太陽能三、ATP的主要來源細(xì)胞呼吸

4、60; 呼吸是通過呼吸運(yùn)動(dòng)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： 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)生二氧化碳和水.釋放大量能量.生成大量ATP的過程。 場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體（主要場(chǎng)所線粒體） 有氧呼吸全過程圖解：酶 有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O + 能量 有氧呼吸中原子的轉(zhuǎn)移： 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(dòng)植物獲得能量的主要途徑。2.無

5、氧呼吸： 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。 場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 無氧呼吸總反應(yīng)式： 微生物的無氧呼吸也可以稱為發(fā)酵。大多數(shù)植物、酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精。高等動(dòng)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(huì)毒害根細(xì)胞.產(chǎn)生爛根現(xiàn)象） 人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí).需要在相對(duì)較短的時(shí)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乳酸.

6、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： 有氧呼吸所釋放的能量一部分用于生成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(chǔ)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(shí)釋放出少量能量的過程。  過程 C6H12O6  2丙酮酸 +4 H

7、0;+ 少能酶 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   2C2H5OH + 2CO2  反應(yīng)式C6H12O6+6H2O+6O26CO2 + 

8、;12H2O +大量能量酶 酶 C6H12O6   2C3H6O3 + 少量能量   2C2H5OH + 2CO2 + 少能 不同點(diǎn)場(chǎng)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)條件  除外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶  產(chǎn)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)

9、0; 相同點(diǎn)聯(lián)系  從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同 實(shí)質(zhì)  分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP 意義  為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量四、影響細(xì)胞呼吸作用的因素1、內(nèi)部因素遺傳因素（決定酶的種類和數(shù)量）2、環(huán)境因素（1）溫度溫度以影響酶的活性影響呼吸速率。在最低點(diǎn)與最適點(diǎn)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(diǎn)，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(huì)隨著溫度的增高而下降。（2）O2的濃度植物在O2濃度為0時(shí)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

10、和CO2；O2濃度在010%時(shí)，既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸；在O2濃度5%時(shí)，呼吸作用最弱；在O2濃度超過10%時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸。有氧環(huán)境對(duì)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)，有氧呼吸的強(qiáng)度隨氧濃度的增加而增強(qiáng)。呼吸強(qiáng)度呼吸強(qiáng)度（3）CO2濃度從化學(xué)平衡角度分析，CO2濃度增加，呼吸速率下降。（4）含水量在一定范圍內(nèi)，呼吸作用強(qiáng)度隨含水量的增加而增強(qiáng)，CO2濃度隨含水量的減少而減弱含水量%五、光合作用  （1）發(fā)現(xiàn)  （2）場(chǎng)所 雙層膜  葉綠體  基質(zhì) ：DNA，多種酶、核糖體等 基粒

11、  多個(gè)類囊體（片層）堆疊而成  胡蘿卜素（橙黃色）1/3  類胡蘿卜素  葉黃素（黃色） 2/3  吸藍(lán)紫光  色素  （1/4） 葉綠素A（藍(lán)綠色）3/4  葉綠素（3/4 葉綠素B（黃綠色）1/4  吸紅橙和藍(lán)紫光  3.注意事項(xiàng)：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(shí)驗(yàn)結(jié)果。d分離

12、色素時(shí).不能讓濾液細(xì)線觸及層析液的原因是：因?yàn)樯貢?huì)溶解于層析液中.從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果極差.甚至失敗。（3）光合作用：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(chǔ)存能量的有機(jī)物.并且釋放氧氣的過程。光合作用的全過程：1光反應(yīng)：條件：有光 場(chǎng)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ATP中活躍的化學(xué)能2暗反應(yīng)：條件：有光和無光 場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)過程： CO2的固定： C3的還原：能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能有機(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

13、0;時(shí)間 短促  較緩慢 場(chǎng)所 類囊體的薄膜上 葉綠體的基質(zhì)  過程 水的光解 2H2O  4H + O2  ATP的合成：ADP + Pi + 光能  ATP   CO2的固定：CO2 + C5  2C3   C3/ CO2的還原： 2C3 + H （CH2

14、O）實(shí)質(zhì)光能葉綠體光能  化學(xué)能，釋放O2 同化CO2，形成（CH2O）  總式CO2 + H2O  （CH2O）+ O2   光能葉綠體或 CO2 + 12H2O （CH2O）+ 6O2 + 6H2O  物變 無機(jī)物CO2、H2O  有機(jī)物（CH2O）能變光能  ATP中活躍的化學(xué)能  有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能   光合

15、作用的實(shí)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(shí)把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(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(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)變，將CO2和H2O合成有機(jī)物，轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽能；調(diào)節(jié)大氣中的O2和CO2含量保持相對(duì)穩(wěn)定； 生物生命活動(dòng)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(shí)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。(1)單因子對(duì)光合作用速率影響的

16、分析光照強(qiáng)度(如圖所示)曲線分析：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放CO2量表明此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。AB段表明光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用逐漸加強(qiáng)，CO2的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；而到B點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)(植物白天的光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物才能正常生長(zhǎng))。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(diǎn)以上不再加強(qiáng)了，稱C點(diǎn)為光飽和點(diǎn)。應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比較低，如上圖虛線所示。間作套種時(shí)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(bǔ)償點(diǎn)有關(guān)。 光照面積(如圖所示

17、)曲線分析：OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用葉面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。 CO2濃度、含水量和礦質(zhì)元素(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

18、、水和礦質(zhì)元素越多，光合作用速率越快，但到A點(diǎn)時(shí)，即CO2、水、礦質(zhì)元素達(dá)到飽和時(shí)，就不再增加了。應(yīng)用：“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。 溫度(如圖所示)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1035下正常進(jìn)行光合作用，其中AB段(1035)隨溫度的升高而逐漸加強(qiáng)，B點(diǎn)(35)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 當(dāng)降低溫

19、室溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證有機(jī)物的積累。(2)多因子對(duì)光合作用速率影響的分析（如圖所示）曲線分析：P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，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(shí)，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(shí)適當(dāng)充加CO2，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，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)

20、:光合作用在現(xiàn)實(shí)生活中 延長(zhǎng)光照時(shí)間 如：補(bǔ)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（強(qiáng)光）.陰生植物（弱光）增強(qiáng)光合作用效率 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(jì)算 真光合作用速率=凈光合作用速率+細(xì)胞呼吸作用速率CO2吸收DB真光合作用=凈光合作用+呼吸作用凈光合作用O A C呼吸作用 光照強(qiáng)度ECO2釋放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：制造的就是生產(chǎn)的總量，其中一部分被儲(chǔ)存起來，就是積累的，另一部分被呼吸消耗光合作用利用二氧化碳的量=從外界吸收的二氧化碳的量+細(xì)胞呼吸釋放的二氧化碳的量解析：光合作用利用CO2的量有兩個(gè)來源，一個(gè)是外界吸收的，另一個(gè)是自身呼吸放出的，二者都被光合作用利用。六、比較光合作用和細(xì)胞呼吸作用 光合作用呼吸作用  反應(yīng)場(chǎng)所 綠色植物（在葉綠體中進(jìn)行）所有生物（主要在線粒體中進(jìn)行）反應(yīng)條件 光、色素、酶等 酶（時(shí)刻進(jìn)行） 物質(zhì)轉(zhuǎn)變無機(jī)物CO2和H2O合成有機(jī)物（CH2O）分解有機(jī)物產(chǎn)生CO2和H2O 能量轉(zhuǎn)變把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物