第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)及利用

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用1細(xì)胞代謝與酶細(xì)胞代謝的概念：酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶的特性：專一性高效性作用條件較溫和一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)一：降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(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2難點(diǎn)再現(xiàn)：2、影響酶促反應(yīng)的因素底物濃度酶濃度pH：溫度：同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。

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)所需要的能量成為活化能。1、什么是活化能？強(qiáng)酸、強(qiáng)堿可使酶變性失活高溫使酶變性失活，低溫利于酶保存3二：細(xì)胞的能量通貨——ATP二、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：一、什么是ATP？三、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化酶酶動(dòng)物和人綠色植物：是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，中文名稱叫做三磷酸腺苷A-P~P~PADP轉(zhuǎn)化為ATP所需能量來源：ADP+Pi+能量

ADP+Pi+能量

ATPATP：呼吸作用呼吸作用、光合作用4三：ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸概念：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。1細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)酶2丙酮酸+少量[H]+少量能量有氧呼吸2線粒體基質(zhì)酶3線粒體內(nèi)膜酶總反應(yīng)式：酶無氧呼吸產(chǎn)生酒精：C6H12O6酶產(chǎn)生乳酸：C6H12O6酶發(fā)生生物：發(fā)生生物：反應(yīng)場(chǎng)所：6CO2+大量[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O12H2O+大量能量24[H]+6O26CO2+6H2O+大量能量C6H12O6+6O22C2H5OH+2CO2+少量能量大部分植物，酵母菌2乳酸+少量能量動(dòng)物，乳酸菌，馬鈴薯塊莖，玉米胚細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O65注意：菌類的無氧呼吸也叫發(fā)酵，生成乳酸的叫乳酸發(fā)酵，生成酒精的叫酒精發(fā)酵討論：有氧呼吸及無氧呼吸的能量去路有氧呼吸：無氧呼吸：2有氧呼吸過程中氧氣的去路氧氣用于和[H]生成水能量小部分用于生成ATP，大部分儲(chǔ)存于乳酸或酒精中所釋放的能量一部分用于生成ATP，大部分以熱能形式散失了。6C6H12O6有氧呼吸的三個(gè)階段2丙酮酸酶6CO24[H]能2ATP熱能2ATP熱酶6H2O20[H]12H2O6O2能34ATP熱線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)②①酶③7C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O+能量酶

有氧呼吸是細(xì)胞在有氧的條件下，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，釋放能量，生成許多ATP的過程。8葡萄糖C6H12O6C3H4O3C3H4O3丙酮酸

[H]ATPO2酒精

C2H5OH酶1

C3H6O3乳酸

酶2

CO2酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)9無氧呼吸總反應(yīng)式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶例：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、玉米胚細(xì)胞等）例：大多數(shù)植物、酵母菌10有氧呼吸與無氧呼吸的比較有氧呼吸無氧呼吸不同點(diǎn)相同點(diǎn)場(chǎng)所條件產(chǎn)物能量變化聯(lián)系實(shí)質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需分子氧、酶不需分子氧、需酶CO2、H2O酒精和CO2或乳酸釋放大量能量，合成38ATP釋放少量能量，合成2ATP從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同，以后階段不同分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP小結(jié)11典型例題

1、將乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器內(nèi)，調(diào)整PH至2.0，保存在37攝氏度的溫水內(nèi)，過一段時(shí)間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（）

A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水

B唾液淀粉酶、麥芽酶、胃蛋白酶、多肽

C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水

D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

A122、下列敘述不正確的是（）A酶的主要作用是降低反應(yīng)所需的活化能B酶以相同的能量能使更多的分子活化，從而加速反應(yīng)的進(jìn)行C酶加速反應(yīng)的進(jìn)行，使給反應(yīng)物提供能量D酶同無機(jī)催化劑相比，降低活化能的能力顯著3、蛋白酶使蛋白質(zhì)水解為多肽，但不能使多肽水解為氨基酸，這說明酶有（）A高效性B專一性C多樣性D穩(wěn)定性CB134、下列哪項(xiàng)生物體的生命活動(dòng)不是直接依賴于ATP的水解（）A蛋白質(zhì)的氧化分解B細(xì)胞的有絲分裂C細(xì)胞的生長(zhǎng)D礦質(zhì)元素的吸收5、下列生理過程中，不消耗ATP的是（）A核糖體上合成血紅蛋白B在肺泡表面進(jìn)行氣體交換C小腸吸收氨基酸D神經(jīng)沖動(dòng)在中樞傳導(dǎo)AB146、生物體吸收的O2用于（）A在線粒體中合成CO2B在細(xì)胞質(zhì)中與H結(jié)合生成水C部分形成CO2，部分與[H]結(jié)合成水D在線粒體中與[H]結(jié)合成水7、蘋果內(nèi)部腐爛時(shí)消耗一定量的葡萄糖可產(chǎn)生A摩爾CO2，其植物體葉片在正常生長(zhǎng)時(shí)消耗同樣數(shù)量的葡萄糖，可產(chǎn)生CO2（）AA/3摩爾BA/6摩爾C3A摩爾D6A摩爾DC8、人體內(nèi)代謝終產(chǎn)物CO2形成的主要場(chǎng)所是（）A血漿內(nèi)B肺泡C線粒體D細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C15五：能量之源——光與光合作用一、捕獲光能的色素

綠葉中的色素

葉綠素主要吸收，類胡蘿卜素主要吸收白光下光合作用最強(qiáng)，其次是紅光和藍(lán)紫光，綠光下最弱。（藍(lán)綠色）（黃綠色）（黃色）（橙黃色）葉綠素a葉黃素胡蘿卜素葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素藍(lán)紫光。紅光和藍(lán)紫光16實(shí)驗(yàn)——綠葉中色素的提取和分離1實(shí)驗(yàn)原理：2方法步驟中需要注意的問題：（步驟要記準(zhǔn)確）（1）研磨時(shí)加入二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？（2）實(shí)驗(yàn)為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行？為何要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯？濾紙條放入試管后為什么用棉塞塞緊試管口？因?yàn)閷游鲆褐械谋且环N有揮發(fā)性的有毒物質(zhì)。二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中的色素被破壞。綠葉中的色素都能溶解在層析液中，且它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，綠葉中的色素隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。1718（3）濾紙上的濾液細(xì)線為什么不能觸及層析液？三、捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體結(jié)構(gòu)：與光合作用有關(guān)的酶分布于中。光合作用色素分布于上。類囊體的薄膜基粒的類囊體及基質(zhì)外膜，內(nèi)膜，基質(zhì)，基粒（由類囊體構(gòu)成）防止細(xì)線中的色素被層析液溶解19光合作用的原理光合作用的過程：總反應(yīng)式：其中，根據(jù)是否需要光能，可將其分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。光能葉綠體CO2+H2O（CH2O）+O2（CH2O）表示糖類。20色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光合作用總過程：21光反應(yīng)階段：必須有光才能進(jìn)行場(chǎng)所：反應(yīng)式：光反應(yīng)中，酶酶光類囊體薄膜上光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能ATPADP+Pi+光能ATP形成：O2+2[H]H2O水的光解：22暗反應(yīng)階段：有光無光都能進(jìn)行場(chǎng)所：聯(lián)系：酶酶光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供合成ATP的原料ADP和Pi（CH2O）+C5+ADP+Pi2C3+[H]+ATPC3的還原：2C3CO2+C5CO2的固定：葉綠體基質(zhì)6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量光能葉綠體CO2+H2*

O

（CH2O)+*O223光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化光反應(yīng)暗反應(yīng)聯(lián)系基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜葉綠體基質(zhì)中光、色素、酶、水、ADP、Pi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的還原光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了還原劑[H]和能量ATP；2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充消耗掉的ADP和Pi。24影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用（1）光對(duì)光合作用的影響光照時(shí)間長(zhǎng)，光合作用時(shí)間長(zhǎng)，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。③光照時(shí)間植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增加，但光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加②光照強(qiáng)度葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫光。①光的波長(zhǎng)25生產(chǎn)上應(yīng)適時(shí)灌溉，保證植物生長(zhǎng)所需要的水分。當(dāng)植物葉片缺水時(shí)，氣孔會(huì)關(guān)閉，減少水分的散失，同時(shí)影響CO2進(jìn)入葉內(nèi)，暗反應(yīng)受阻，光合作用下降。（4）水分的供應(yīng)生產(chǎn)上使田間通風(fēng)良好，供應(yīng)充足的CO2在一定范圍內(nèi)，植物光合作用強(qiáng)度隨著CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度不再增加。（3）CO2濃度生產(chǎn)上白天升溫，增強(qiáng)光合作用，晚上降低室溫，抑制呼吸作用，以積累有機(jī)物。溫度低，光和速率低。隨著溫度升高，光合速率加快，溫度過高時(shí)會(huì)影響酶的活性，光和速率降低。（2）溫度26化能合成作用概念：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用，這些細(xì)菌也屬于自養(yǎng)生物。如：硝化細(xì)菌，不能利用光能，但能將土壤中的NH3氧化成HNO2，進(jìn)而將HNO2氧化成HNO327典型例題1、把新鮮葉綠素溶液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中吸收最強(qiáng)的是（）A紅光部分B紅橙光與藍(lán)紫光部分C綠光部分D紫光部分2、下列措施中不會(huì)提高溫室蔬菜產(chǎn)量的是（）A增大氧氣濃度B增大二氧化碳濃度C增強(qiáng)光照強(qiáng)度D調(diào)節(jié)室溫BA283、一般來說，光照強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)。但在夏天光照最強(qiáng)的中午光合作用反而下降，原因是（）氣孔關(guān)閉，二氧化碳不足4、葉綠體中的色素分布在（）與光合作用有關(guān)的酶分布在（）5、