細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

關(guān)于細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用1.細(xì)胞代謝（新陳代謝）：是活細(xì)胞中全部的化學(xué)變化的總稱.是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。----------生物與非生物最本質(zhì)的區(qū)別一、酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)2.酶的定義：由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。第2頁,共158頁，2024年2月25日，星期天來源化學(xué)本質(zhì)合成原料合成場所作用場所生理作用作用機(jī)理活細(xì)胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)氨基酸（1）酶的本質(zhì)、特性及影響酶促反應(yīng)的因素少數(shù)是RNA可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）只起生物催化作用，不調(diào)控機(jī)體代謝等降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶是生物催化劑也是代謝的產(chǎn)物，是受遺傳物質(zhì)控制而發(fā)揮作用的有機(jī)物。第3頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（2）酶、激素、載體、抗體、受體、干擾素與蛋白質(zhì)的關(guān)系圖示：蛋白質(zhì)激素酶抗體載體受體干擾素第4頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（3）酶和無機(jī)催化劑都只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。（4）同無機(jī)催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。（5）正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速進(jìn)行。酶使生物體內(nèi)的各項(xiàng)反應(yīng)能在常溫常壓下順利進(jìn)行第5頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（5）酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證①證明某種酶是蛋白質(zhì)

實(shí)驗(yàn)組：待測酶液+雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。對照組：已知蛋白質(zhì)液+雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)。

②證明某種酶是RNA

實(shí)驗(yàn)組：待測酶液+吡羅紅染液→是否呈現(xiàn)紅色。對照組：已知RNA溶液+吡羅紅染液→出現(xiàn)紅色。第6頁,共158頁，2024年2月25日，星期天拓展：(1)證明酶是蛋白質(zhì)的其它證據(jù)①酶經(jīng)酸、堿水解后的最終產(chǎn)物是氨基酸，酶被蛋白質(zhì)酶水解后失活。②酶是具有空間結(jié)構(gòu)的生物大分子，凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素都可使酶變性失活。③酶和蛋白質(zhì)一樣，具有不能通過半透膜的膠體性質(zhì)。④酶也有蛋白質(zhì)所具有的化學(xué)呈色反應(yīng)。⑤與蛋白質(zhì)的分子量相似，結(jié)構(gòu)相似。⑥在物理、化學(xué)因素的作用下，也可變性沉淀。⑦做元素分析，與蛋白質(zhì)的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成。第7頁,共158頁，2024年2月25日，星期天③證明酶是RNA的其它證據(jù)將某種酶液用核糖核酸酶處理，根據(jù)酶液是否被水解予以判斷。第8頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

動植物在代謝過程中會產(chǎn)生H2O2（雙氧水，有腐蝕性），對機(jī)體是有毒的。肝臟有解毒的功能---新鮮肝臟含有大量的過氧化氫酶，過氧化氫酶可以催化H2O2分解成H2O和O2，從而達(dá)到解毒的目的。Fe3+、加熱或久置H2O2可以催化H2O2分解成H2O和O23、比較過氧化氫在不同條件下的分解速率實(shí)驗(yàn)原理：第9頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)原理：新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。經(jīng)計算，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。第10頁,共158頁，2024年2月25日，星期天方法步驟：1.取4支潔凈的試管，分別編上序號1、2、3、4，向各試管內(nèi)分別加入2ml過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。2.將2號試管放在900C左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況，并與1號試管作比較。3.向3號試管滴入2滴FeCl3溶液，向4號試管內(nèi)滴入2滴肝臟研磨液，仔細(xì)觀察哪支試管產(chǎn)生的氣泡多。4.2—3分鐘后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入3號和4號試管內(nèi)液面上方，觀察哪支試管中的衛(wèi)生香燃燒猛烈。第11頁,共158頁，2024年2月25日，星期天該實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)用的肝臟要新鮮，肝臟如果不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的H2O2酶等有機(jī)物就會在腐生細(xì)菌的作用下分解而失去催化作用。肝臟必須進(jìn)行研磨，以便使過氧化氫酶釋放出來，并增大過氧化氫酶與試管中過氧化氫分子的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。（2）一般情況下，加熱也能加快反應(yīng)速率，其作用機(jī)理是直接供能，使底物分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)，其過程并不改變活化能的大小。（3）在對照實(shí)驗(yàn)中，除了要觀察的變量（自變量）外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同且適宜。第12頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（4）實(shí)驗(yàn)過程中要及時觀察。過氧化氫經(jīng)過過氧化氫酶或Fe3+催化后分解成水和氧氣，氧氣的多少可通過兩個途徑觀察：一是一段時間后觀察產(chǎn)生的氣泡的數(shù)量的多少；二是用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香來鑒定，氧氣多會使無火焰的衛(wèi)生香復(fù)燃。注意衛(wèi)生香不要插入氣泡中，以免衛(wèi)生香因潮濕而熄滅。第13頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（5）酶的催化作用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的幾種情況分析：①加酶和加Fe3+后產(chǎn)生的氣體量均不多的原因是過氧化氫放置時間過長或濃度太低；②加酶比加Fe3+后產(chǎn)生的氣體量少的原因是吸取肝臟研磨液和FeCl3溶液時，可能共用一個滴管或肝臟研磨液不新鮮。滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液不能用同一支試管該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：酶具有催化作用和高效性第14頁,共158頁，2024年2月25日，星期天二、酶的特性：1.酶具有高效性：2.酶具有專一性：酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107-1013倍。每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。具有專一性的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)①酶②載體③激素④tRNA（61種）⑤抗原(抗體)

⑥限制酶⑦受體⑧DNA第15頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.酶的作用條件較溫和：二、酶的特性：

（1）過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久性失活。（2）一般在低溫條件下，酶的活性降低，但不會失活。（3）在最適宜的溫度、pH條件下，酶的活性最高。最適溫度v/mmol.s-1t/℃0最適pH值v/mmol.s-10酶的活性受PH值的影響酶的活性受溫度的影響pH第16頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

影響酶促反應(yīng)的因素常有：酶的濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。（1）在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。(2)在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。第17頁,共158頁，2024年2月25日，星期天1.溫度和pH是通過影響酶的活性而影響酶促反應(yīng)速率的。底物濃度和酶濃度是通過影響酶與底物的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率，并不影響酶的活性。酶活性≠酶促反應(yīng)速率酶活性：酶促反應(yīng)速率用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來表示影響酶活性的因素都會影響酶促反應(yīng)速率，但是影響酶促反應(yīng)速率的因素不一定影響酶的活性。第18頁,共158頁，2024年2月25日，星期天2.分析曲線時首先要弄清橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)表示的意義，其次再分析影響該曲線的因素有幾個，一般情況下，曲線未達(dá)到飽和時，影響因素是橫坐標(biāo)的因素，達(dá)到飽和穩(wěn)定狀態(tài)后限制因素是除橫坐標(biāo)因素之外的其它因素。第19頁,共158頁，2024年2月25日，星期天三、探究性實(shí)驗(yàn)：影響酶活性的條件實(shí)驗(yàn)原理：1.溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)原理：（1）淀粉淀粉酶麥芽糖麥芽糖+斐林試劑產(chǎn)生磚紅色沉淀淀粉+碘藍(lán)色2.pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)原理：（1）2H2O2過氧化氫酶2H2O+O2（2）pH影響酶活性從而影響氧氣生成速度，可用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗(yàn)氧氣的生成速度的快慢。（2）溫度影響酶的活性從而影響淀粉的分解，滴加碘液后，根據(jù)藍(lán)色深淺來判斷淀粉分解狀況，進(jìn)而推斷出酶活性變化。第20頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)流程：1.溫度對酶活性的影響（1）取3支試管，編號（2）分別加入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的新配制的淀粉溶液（3）分別放入不同溫度環(huán)境中維持5min（建議設(shè)置0OC、60OC、100OC）

（4）再取3支試管并編號，分別加入等量的淀粉酶溶液，也在不同的溫度（如上建議）環(huán)境中維持5min（5）分別將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，維持各自的溫度5min（6）分別滴入2滴碘液，觀察比較顏色的變化如果改為“探究酶催化的最適溫度”？第21頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測：在溫度為60OC條件下不變藍(lán)，其他溫度條件下變藍(lán)較明顯。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：溫度會影響酶活性，酶活性有一定的最適溫度范圍此實(shí)驗(yàn)中要注意保持酶在最適pH下發(fā)揮作用，排除pH對酶活性的影響。第22頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)流程：2.pH對酶活性的影響（1）取3支試管，編號（2）分別加入等量的同種新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液（3）用鹽酸或NaOH溶液調(diào)整出不同的pH

（1mlHCl、1ml蒸餾水、1mlNaOH）

（4）分別滴加等量的體積分?jǐn)?shù)為3%的新配制的H2O2溶液（5）用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香來檢驗(yàn)氧氣的生成情況第23頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測：在pH為中性，衛(wèi)生香的燃燒情況較好，其他pH條件下，燃燒情況較差。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：pH會影響酶活性，酶活性有一定的最適pH范圍此實(shí)驗(yàn)中要注意保持酶在最適溫度下發(fā)揮作用，排出溫度對酶活性的影響。第24頁,共158頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)注意要點(diǎn)：1.制備的可溶性淀粉溶液一定要冷卻后才能使用，如果用剛煮沸的可溶性淀粉溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就會因溫度過高而破壞淀粉酶的活性。2.淀粉酶的來源不同，其最適溫度也不一定相同，在保溫時必須加以考慮。市售的淀粉酶的最適溫度一般在60OC左右，唾液淀粉酶的最適溫度在37OC左右。3.探究pH對酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)不宜選用淀粉酶催化淀粉水解，因?yàn)榈矸勖复呋牡孜锏矸墼谒嵝詶l件下也會發(fā)生水解反應(yīng)；

探究溫度對酶活性的影響時，不能選擇過氧化氫的酶促反應(yīng)，因?yàn)檫^氧化氫受熱易分解。第25頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4.探究溫度（或pH）對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是先控制酶的溫度（或pH），然后再與同溫度（或pH）的反應(yīng)液相混合。避免在未達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度（或pH）時，反應(yīng)物與酶接觸發(fā)生反應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)誤差。5.若探究不同溫度（或pH）對酶活性影響，要設(shè)置不同溫度（或pH）梯度的對照實(shí)驗(yàn)。至少設(shè)置3種不同溫度（或pH）：較低溫度、適宜溫度、較高溫度第26頁,共158頁，2024年2月25日，星期天6.合理選擇檢測劑：（1）探究溫度對酶活性的影響時，若選擇淀粉和淀粉酶，檢測反應(yīng)物是否被分解的試劑宜選用碘液，不能選用斐林試劑，因?yàn)殪沉衷噭┬杷〖訜幔搶?shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。（2）驗(yàn)證酶的專一性時，若反應(yīng)物選擇淀粉和蔗糖，酶溶液為淀粉酶，檢測反應(yīng)物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑，不能選用碘液，因?yàn)榈庖簾o法檢測蔗糖是否被水解。第27頁,共158頁，2024年2月25日，星期天對照實(shí)驗(yàn)：除一因素外，其余因素均保持一致的實(shí)驗(yàn)。變量：實(shí)驗(yàn)過程中的可變化的因素。自變量：實(shí)驗(yàn)過程中人為改變的變量。因變量：隨自變量變化而改變的變量。無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還存在一些可變因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。對照組：也稱控制組，不接受變量處理。實(shí)驗(yàn)組：接受變量處理的對象組。第28頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(1)對照原則

通過設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，既可排除無關(guān)變量的干擾，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力(2)單一變量原則使實(shí)驗(yàn)中的復(fù)雜關(guān)系簡單化，使結(jié)果更加準(zhǔn)確(3)等量原則避免無關(guān)變量和額外變量的干擾(4)科學(xué)性原則實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都要具有科學(xué)性(5)平行重復(fù)原則

任何實(shí)驗(yàn)必須有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，才能避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)。設(shè)計實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則第29頁,共158頁，2024年2月25日，星期天1．空白對照

指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對象組。空白對照能明白地對比和襯托出實(shí)驗(yàn)的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。2．自身對照

如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)。3．條件對照

例如，“甲狀腺激素對動物生長發(fā)育的影響”實(shí)驗(yàn)，甲組：飼喂甲狀腺激素；乙組：飼喂甲狀腺抑制劑；丙組：不飼喂藥劑。4．相互對照

在植物向光性實(shí)驗(yàn)中，1組胚芽鞘尖端不處理；2組尖端遮光；3組切去尖端；4組尖端下遮光，都給予單側(cè)光照。第30頁,共158頁，2024年2月25日，星期天四、高中階段學(xué)過的酶：

(1)物質(zhì)代謝中的酶①淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和腸腺分泌的腸淀粉酶?？纱呋矸鬯獬甥溠刻?。②麥芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麥芽糖酶和腸腺分泌的腸麥芽糖酶。可催化麥芽糖水解成葡萄糖。③脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和腸腺分泌的腸脂肪酶。可催化脂肪分解為脂肪酸和甘油。需要指出的是，脂肪分解前往往需要經(jīng)過肝臟分泌的膽汁的乳化作用形成脂肪微粒。廢棄動植物油脂與甲醇等反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，需要先把植物油脂分解為甘油和脂肪酸，植物油脂的化學(xué)本質(zhì)為脂肪，所以也需要脂肪酶水解。第31頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

(1)物質(zhì)代謝中的酶④蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶?？纱呋鞍踪|(zhì)水解成多肽鏈。⑤肽酶：由腸腺分泌?？纱呋嚯逆溗獬砂被?。⑥轉(zhuǎn)氨酶：催化蛋白質(zhì)代謝過程中氨基酸轉(zhuǎn)換過程。例如人體中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶，能夠把谷氨酸上的氨基轉(zhuǎn)移給丙酮酸，從而形成丙氨酸和酮戊二酸。谷丙轉(zhuǎn)氨酶在肝臟中含量最多，當(dāng)肝臟發(fā)生病變時谷丙轉(zhuǎn)氨酶就大量釋放到血液中。因此臨床上常把化驗(yàn)人體血液中這種酶的含量作為診斷是否患肝炎等疾病的一項(xiàng)重要指標(biāo)。第32頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

(1)物質(zhì)代謝中的酶⑦光合作用酶：葉綠體中有參與光合反應(yīng)形成ATP、NADPH有關(guān)的酶類和與暗反應(yīng)有關(guān)的酶系。⑧呼吸氧化酶：線粒體中存在ATP合成酶等催化呼吸作用進(jìn)行的酶。⑨ATP合成酶、ATP水解酶ADP＋Pi＋能量ATP（ATP合成酶）ATPADP＋Pi＋能量（ATP水解酶）第33頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(2)遺傳變異中的酶①解旋酶：在DNA復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄時，解旋酶可以使DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈中配對的堿基從氫鍵處斷裂，從而使兩條螺旋的雙鏈解開。②DNA/RNA聚合酶：分別催化脫氧核苷酸聚合成DNA鏈以及核糖核苷酸聚合成RNA鏈的反應(yīng)。③逆轉(zhuǎn)錄酶：催化以RNA為模板、以脫氧核苷酸為原料合成DNA的過程。第34頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(3)生物工程中的酶①限制酶：一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子，產(chǎn)生特定的黏性末端。②DNA連接酶：將兩條DNA黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，連接的是磷酸二酯鍵，不是堿基對，堿基對可以依靠氫鍵連接。③纖維素酶和果膠酶：在植物細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交時，需要事先用纖維素酶和果膠酶分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，從而獲得有活力的原生質(zhì)體，然后誘導(dǎo)不同植物的原生質(zhì)體融合。④胰蛋白酶：在動物細(xì)胞工程的動物細(xì)胞培養(yǎng)中，需要用胰蛋白酶將取自動物胚胎或幼齡動物的器官和組織分散成單個的細(xì)胞，然后配制成細(xì)胞懸液進(jìn)行培養(yǎng)。第35頁,共158頁，2024年2月25日，星期天第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”---ATP第36頁,共158頁，2024年2月25日，星期天生物體的主要能源物質(zhì)：最終（或最初）的能量來源：生物體的主要儲能物質(zhì)：糖類脂肪太陽能生物體的能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)生物體的儲能物質(zhì)：脂肪、糖原（動物）、淀粉（植物）生物體進(jìn)行生命活動的直接能源物質(zhì)：ATP一.生物體內(nèi)幾種能源物質(zhì)第37頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3、ATP的結(jié)構(gòu)簡式:A-P~P~P

ATP的結(jié)構(gòu)A:腺苷(腺嘌呤核苷)P:磷酸基團(tuán)~:高能磷酸鍵（儲存大量能量）T:三

1、ATP的中文全稱：三磷酸腺苷(30.54KJ/mol)二、ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物2、元素組成：C

H

O

N

P

核糖PPP~~腺嘌呤腺苷ATP水解掉兩個高能磷酸鍵后形成的一磷酸腺苷是RNA的基本單位之一。

第38頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4.以下化合物中的含義①腺嘌呤核糖核苷酸②腺嘌呤③腺嘌呤脫氧核苷酸④腺嘌呤純凈ATP呈白色粉末狀，能溶于水，ATP片劑可以口服，注射液可供肌肉注射或靜脈注射，作為藥品可以提供能量并改善患者新陳代謝。第39頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

5.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系曲線

(1)在無氧條件下，可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。(2)隨O2供應(yīng)量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，ATP產(chǎn)生量隨之增加，但當(dāng)O2供應(yīng)量達(dá)到一定值后，ATP產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、有機(jī)物、ADP、磷酸等。

第40頁,共158頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。直接供能物質(zhì)還有三磷酸胞苷(CTP)、三磷酸鳥苷(GTP)、三磷酸尿苷(UTP)等。6.ATP的功能：ATP等同于能量嗎？

ATP可以水解，這實(shí)際上是指ATP分子中高能磷酸鍵的水解。高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達(dá)30.54kJ/mol，所以說ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同起來。第41頁,共158頁，2024年2月25日，星期天ATP的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定。在有關(guān)酶的催化下，ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵很容易水解。三、ATP和ADP可以迅速相互轉(zhuǎn)化ATP酶

酶ADP+Pi+能量1、轉(zhuǎn)化過程細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)中，吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。（H2O+）第42頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（1）對動物和人體內(nèi)來說，主要來自呼吸作用。（或C~P即磷酸肌酸轉(zhuǎn)化而來）（2)綠色植物主要來自呼吸作用和光合作用。ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需的能量的根本來源是光能。

(3)硫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌等微生物除呼吸作用，還有化能合成作用（氧化分解其周圍的物質(zhì)）提供能量。2.ADP轉(zhuǎn)化ATP的能量來源：第43頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

磷酸肌酸如ATP一樣也屬于高能化合物，但磷酸肌酸分解釋放的能量不能直接供給生命活動的需要，而只能在ATP因大量消耗而過分減少時，磷酸肌酸分解釋放出所儲存的能量，供ADP合成ATP，再由ATP分解釋放的能量才能直接供生命活動利用。因此ATP是生命活動的直接能源。磷酸肌酸→肌酸+Pi+能量↓

ADP+Pi+能量→ATP第44頁,共158頁，2024年2月25日，星期天ATP機(jī)械能熱能滲透能電能光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能含羞草受到刺激小葉合攏是由于復(fù)葉基部葉枕中的細(xì)胞緊張引起的，不消耗ATP。（如肌細(xì)胞收縮）（如維持體溫）（如主動運(yùn)輸）（如用于大腦思考、電鰩放電）（如螢火蟲發(fā)光）（如葡萄糖和果糖合成蔗糖）3.ATP的利用：胃蛋白酶對蛋白質(zhì)的分解過程不需要消耗ATP。第45頁,共158頁，2024年2月25日，星期天ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式所需酶能量來源能量去路反應(yīng)場所反應(yīng)時間4．ATP合成與水解的比較ADP＋Pi＋能量

ATP（+水）ATPADP＋Pi＋能量ATP合成酶ATP水解酶光能(光合作用)，化學(xué)能(細(xì)胞呼吸)儲存在高能磷酸鍵中的能量儲存于形成的高能磷酸鍵中用于各項(xiàng)生命活動細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位ATP的合成和分解并不是同時發(fā)生的第46頁,共158頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞才能及時而持續(xù)地滿足各項(xiàng)生命活動對能量的需求。1.ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少，且（），使得細(xì)胞內(nèi)ATP的含量總是處在動態(tài)平衡之中，這對于生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境極其重要。2.細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性。細(xì)胞中ATP含量不會下降為03.注意：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的，而且所需的()也是不同的?！鞭D(zhuǎn)化十分迅速酶、進(jìn)行的場所第47頁,共158頁，2024年2月25日，星期天ATP與ADP間的轉(zhuǎn)化過程不是可逆反應(yīng)的原因：1、反應(yīng)時間不同：細(xì)胞中能量供應(yīng)充足時，更多地發(fā)生ATP的合成反應(yīng)；（物質(zhì)的合成反應(yīng)耗能）2、反應(yīng)場所不同：ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解發(fā)生在需要ATP供能的地方，范圍廣。

3、能量來源不同：ATP水解釋放的是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，被各項(xiàng)生命活動所利用；而合成ATP的能量主要來自有機(jī)物分解釋放的化學(xué)能和光合作用中吸收的太陽能。

4、反應(yīng)性質(zhì)不同：ATP的分解為水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶；酶具有專一性，因此反應(yīng)條件不同。第48頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4.植物細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所是

()，動物細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所是()，而細(xì)菌形成ATP的場所為()。5.光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP全部用于()，而細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP用于()。6.光能進(jìn)入生物群落后，以()的形式儲存于有機(jī)物中，以有機(jī)物為載體通過()流動。葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)暗反應(yīng)中C3的還原除C3還原之外的各項(xiàng)生命活動化學(xué)能食物鏈第49頁,共158頁，2024年2月25日，星期天7.在一個長期處于生長期的森林生態(tài)系統(tǒng)中，葉綠體形成的ATP多于線粒體及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)形成的ATP。理由是：8.生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自生產(chǎn)者光合作用固定的太陽能，即在葉綠體中光能轉(zhuǎn)化為

()。處于生長期的森林生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)者光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量大于生態(tài)系統(tǒng)呼吸作用消耗有機(jī)物的量。ATP中活躍的化學(xué)能，活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能第50頁,共158頁，2024年2月25日，星期天某同學(xué)感冒發(fā)熱39°C，伴有輕度腹瀉。與病前相比，此時該同學(xué)的生理狀況是A、呼吸、心跳加快，心肌細(xì)胞中ATP大量積累。B、汗液分泌增多，尿量減少，血漿Na+濃度降低C、甲狀腺激素分泌增多，代謝增強(qiáng)，產(chǎn)熱量增加D、糖原合成增強(qiáng)，脂肪分解加快，尿素合成增多C第51頁,共158頁，2024年2月25日，星期天B第52頁,共158頁，2024年2月25日，星期天C第53頁,共158頁，2024年2月25日，星期天第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)ATP的主要來源----細(xì)胞呼吸第54頁,共158頁，2024年2月25日，星期天一、“呼吸”和“細(xì)胞呼吸”有什么區(qū)別？

“呼吸”是指生物體或細(xì)胞吸入氧氣和呼出二氧化碳的過程，而“細(xì)胞呼吸”是指細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物分解釋放能量的過程。

“呼吸”是“細(xì)胞呼吸”的前提和基礎(chǔ)，沒有呼吸過程吸入的氧氣，就不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸（有氧呼吸）；而“細(xì)胞呼吸”是“呼吸”的繼續(xù)。細(xì)胞呼吸=呼吸作用第55頁,共158頁，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞呼吸

概念：

實(shí)質(zhì)：氧化反應(yīng)（包括有氧呼吸和無氧呼吸）呼吸作用是生物體活細(xì)胞中有機(jī)物的氧化分解、釋放能量并且生成ATP的過程。又叫生物氧化。第56頁,共158頁，2024年2月25日，星期天線粒體的結(jié)構(gòu)：外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)含少量的DNA和RNA含與有氧呼吸有關(guān)的酶線粒體是有氧呼吸的主要場所線粒體不能直接利用葡萄糖葡萄糖不能進(jìn)入線粒體第57頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（一）有氧呼吸

細(xì)胞在()的參與下，通過()的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物()，產(chǎn)生()，釋放能量，生成()ATP的過程。2.同有機(jī)物在體外的燃燒相比，有氧呼吸具有不同的特點(diǎn)：（1）溫和條件下進(jìn)行的（2）有機(jī)物中的能量是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)逐步釋放的（3）這些能量有相當(dāng)一部分儲存在ATP中。1.概念：氧多種酶徹底氧化分解CO2和H2O大量第58頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.有氧呼吸的過程（3個階段）葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+少量能量（2ATP)場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)①丙酮酸徹底水解酶6CO2+20[H]+少量能量(2ATP)場所：線粒體基質(zhì)②[H]的氧化酶12H2O+大量能量(34ATP)場所：線粒體內(nèi)膜③24[H]+

6O2+6H2O2C3H4O32C3H4O3總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶第59頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

這里的[H]是一種十分簡化的表示方式。這一過程實(shí)際上是氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（NADH）第60頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4.C、H、O的元素去向：C：H：

O：H2O→O2

→C6H12O6→C6H12O6→H2O→丙酮酸→[H]→C6H12O6C6H12O6+6H2O+6*O26CO2+12H2*O+能量酶丙酮酸→CO2[H]→H2OH2O[H]→H2O

H2O丙酮酸→CO2CO2第61頁,共158頁，2024年2月25日，星期天5.有氧呼吸中相關(guān)要點(diǎn)分析：（1）有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，三個階段進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都需要()來催化。（2）對于真核細(xì)胞來講，有氧呼吸的場所是()，主要場所是（）；原核細(xì)胞雖然沒有線粒體，但是也可進(jìn)行有氧呼吸。不同的酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體線粒體第62頁,共158頁，2024年2月25日，星期天5.有氧呼吸中相關(guān)要點(diǎn)分析：（4）水參與的階段為()；O2參與的是()。產(chǎn)生能量最多的階段是()。（5）1mol葡萄糖在體內(nèi)經(jīng)有氧呼吸徹底氧化分解共形成2870kJ的能量，其中有1161kJ左右的能量儲存在ATP中（約38molATP），其余能量均以熱能形式釋放。（3）產(chǎn)生[H]的階段為()；產(chǎn)生水的階段為()。有水生成的一定是()，有CO2生成的一定不是()。無氧呼吸產(chǎn)生的能量少，為了維持能量的供應(yīng)，需要消耗更多的葡萄糖。第一階段、第二階段（大量）第三階段有氧呼吸乳酸發(fā)酵第二階段第三階段第三階段第63頁,共158頁，2024年2月25日，星期天☆與有氧呼吸第一階段相同葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+少量能量場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)①（2ATP）

（二）無氧呼吸2C3H4O31.無氧呼吸的過程（2個階段）第64頁,共158頁，2024年2月25日，星期天丙酮酸不徹底分解場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

②酶2C3H6O3(乳酸)B.乳酸例：高等動物、乳酸菌、泡菜、酸菜、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等）2C2H5OH(酒精)+2CO2A.酒精例：大多數(shù)植物、酵母菌、蘋果、梨、水稻。酶2C3H4O32C3H4O3+4[H]+4[H]第65頁,共158頁，2024年2月25日，星期天2.無氧呼吸中相關(guān)要點(diǎn)分析：（2）()才叫做發(fā)酵。

產(chǎn)生酒精的叫做酒精發(fā)酵；產(chǎn)生乳酸的叫做乳酸發(fā)酵。動植物的無氧呼吸不能稱為發(fā)酵。（3）無氧呼吸都只在()釋放出少量的能量，生成()ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在()中。（1）不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因是：催化反應(yīng)的酶不同根本原因是：控制酶合成的基因不同酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸第一階段少量酒精或乳酸第66頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（5）水稻等植物長期水淹后爛根的原因：無氧呼吸的產(chǎn)物酒精對細(xì)胞有毒害作用。（4）人體無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸的去路：肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸絕大部分隨血液進(jìn)入肝臟，在肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)變成丙酮酸，丙酮酸可以氧化放能，也可以形成新的肝糖原或葡萄糖；還有極少量的乳酸通過血液循環(huán)到達(dá)腎臟后，隨尿排出體外。玉米種子爛胚的原因是:無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸對細(xì)胞有毒害作用。第67頁,共158頁，2024年2月25日，星期天5.細(xì)胞呼吸的意義(１)為生物體的生命活動提供能量。對植物來說，主要用于細(xì)胞分裂、植株生長、礦質(zhì)元素吸收、新物質(zhì)的合成等。對動物體來說，主要用于肌肉收縮、神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)、生物電、合成代謝、吸收與分泌等。(２)為體內(nèi)其它化合物的合成提供原料。如呼吸作用的中間產(chǎn)物丙酮酸可通過轉(zhuǎn)氨基作用合成氨基酸，丙酮酸經(jīng)脫羧、脫氫后形成的乙酰輔酶A，可用于合成脂肪等。細(xì)胞呼吸是細(xì)胞代謝的中心第68頁,共158頁，2024年2月25日，星期天6.規(guī)律方法：細(xì)胞呼吸方式判斷方法—測定O2消耗量與CO2生成量的比值。(1)有H2O生成一定是（），有CO2生成一定不是（），有含氮廢物生成的呼吸底物是（）。(2)不消耗O2，釋放CO2(3)O2吸收量＝CO2釋放量(4)O2吸收量<CO2釋放量(5)酒精量＝CO2量(6)酒精量<CO2量只進(jìn)行無氧呼吸；只進(jìn)行有氧呼吸；兩種呼吸方式同時進(jìn)行，多余CO2來自無氧呼吸；只進(jìn)行無氧呼吸；兩種呼吸方式同時進(jìn)行，多余CO2來自有氧呼吸；有氧呼吸乳酸發(fā)酵含氮物質(zhì)如蛋白質(zhì)第69頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(7)當(dāng)CO2釋放量大于O2消耗量時，細(xì)胞同時進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2濃度下的細(xì)胞呼吸。此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢，可進(jìn)行如下分析：①VCO2/VO2

＝

4/3,

②VCO2/VO2

＞4/3,

③VCO2/VO2

<

4/3,有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于無氧呼吸。第70頁,共158頁，2024年2月25日，星期天曲線ABD：曲線OBCE：曲線AFCE：無氧呼吸釋放的CO2有氧呼吸釋放的CO2（O2吸收量）細(xì)胞呼吸釋放的CO2O2濃度CO2釋放量ADCBEFO7.O2濃度與細(xì)胞呼吸間關(guān)系的曲線圖分析第71頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(1)A點(diǎn)：(2)C點(diǎn)（以后）：(3)曲線AC段：只有產(chǎn)生CO2，不消耗O2，表示只進(jìn)行無氧呼吸且無氧呼吸強(qiáng)度最大。產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量與吸收O2的物質(zhì)的量相等，表示只進(jìn)行有氧呼吸O2濃度CO2釋放量ADCBEFO產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量比吸收O2的物質(zhì)的量多，則兩種呼吸作用同時并存7.O2濃度與細(xì)胞呼吸間關(guān)系的曲線圖分析第72頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(4)B點(diǎn)：(5)D（C）點(diǎn)：(6)E點(diǎn)：表示無氧呼吸與有氧呼吸CO2的釋放量相等。表示O2濃度超過一定值（10%）時，無氧呼吸消失（只進(jìn)行有氧呼吸），說明有O2存在時，無氧呼吸受抑制。表示當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值時，隨O2濃度的增加，有氧呼吸不再加強(qiáng)。（受酶數(shù)量、ADP、磷酸等因素影響）O2濃度CO2釋放量ADCBEFO7.O2濃度與細(xì)胞呼吸間關(guān)系的曲線圖分析第73頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（8）曲線AF段CO2生成量急劇減少的原因

：（9）由縱軸、CO2生成量和O2吸收量圍成的面積：（7）F點(diǎn)：O2濃度逐漸增大的過程中，無氧呼吸釋放的CO2總量。O2濃度增加，無氧呼吸受抑制。表示細(xì)胞呼吸釋放的CO2總量最少，此時有氧呼吸較弱而無氧呼吸又受到抑制，有機(jī)物的消耗最少。（產(chǎn)生CO2最少）此時最有利于蔬菜、水果的保質(zhì)、保鮮。O2濃度CO2釋放量ADCBEFO7.O2濃度與細(xì)胞呼吸間關(guān)系的曲線圖分析第74頁,共158頁，2024年2月25日，星期天8、人在劇烈運(yùn)動時的供能情況：（1）人在劇烈運(yùn)動時首先是ATP供能系統(tǒng)起作用，即人體骨骼肌中的ATP直接供能。通過這個系統(tǒng)為劇烈運(yùn)動提供能量，大約維持20-25s左右的時間，如100m跑比賽時的供能情況。（2）當(dāng)劇烈運(yùn)動時間稍長時（如400m或800m跑比賽時），主要有無氧呼吸提供能量，此時ATP供能不足，而有氧呼吸還沒有完全發(fā)揮出來。但無氧呼吸提供的能量很少，且產(chǎn)物是乳酸，會降低內(nèi)環(huán)境的pH，所以無氧呼吸供能時間不可能太長。第75頁,共158頁，2024年2月25日，星期天（3）當(dāng)劇烈運(yùn)動時間再長時，主要由有氧呼吸提供能量，此時ATP供能系統(tǒng)和無氧呼吸供能系統(tǒng)在供能過程中產(chǎn)生大量ADP和NADP+強(qiáng)烈地促進(jìn)有氧呼吸，使得有氧呼吸迅速提高，產(chǎn)生大量的ATP為劇烈運(yùn)動提供能量。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是NADPH、NADH、FADH2。光合作用產(chǎn)生的[H]全是NADPH。細(xì)胞呼吸和光合作用產(chǎn)生的[H]不同。時間提供能量的相對值A(chǔ)TP-磷酸肌酸有氧呼吸無氧呼吸第76頁,共158頁，2024年2月25日，星期天二、影響呼吸作用的因素（1）溫度（主要影響因素）呼吸作用速率溫度/0C呼吸作用在最適溫度（25～350C）時最強(qiáng)；超過最適溫度，呼吸酶活性下降，細(xì)胞呼吸受抑制。生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲存蔬菜、水果。在大棚蔬菜栽培中，夜間適當(dāng)降低溫度，減少有機(jī)物消耗，以提高產(chǎn)量。溫度主要是影響呼吸酶的活性。與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。第77頁,共158頁，2024年2月25日，星期天2、O2濃度CO2釋放量O2百分比濃度051015202530在氧的濃度為0時，只進(jìn)行了無氧呼吸；濃度為10%以下（低氧條件下）既進(jìn)行了有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸；濃度為10%以上只進(jìn)行有氧呼吸。耕地等則是加強(qiáng)根部的有氧呼吸。蔬菜、水果的保質(zhì)、保鮮采用低氧（5%）保存，此時有氧呼吸較弱而無氧呼吸又受到抑制。注：紅線代表有氧呼吸；黑線代表有無呼吸第78頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3、CO2濃度CO2濃度呼吸作用速率從化學(xué)平衡的角度分析，CO2濃度增加，呼吸速率下降。在封閉的地窖中，氧氣濃度低，二氧化碳濃度較高，抑制細(xì)胞呼吸，使整個器官的代謝水平降低，有得于保存蔬菜和水果。CO2濃度過高使細(xì)胞呼吸減弱第79頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4、含水量呼吸作用速率含水量（%）在一定范圍內(nèi)，呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含量水量的減少而減弱。因此糧油種子的貯藏，必須使種子含水量降低，從面使細(xì)胞呼吸降至最低，減少有機(jī)物消耗。第80頁,共158頁，2024年2月25日，星期天二者都需在低溫、高氮、高CO2中儲存，但糧食必須曬干，減少自由水含量，而水果則需保鮮（需濕度適中），減少水分散失，蔬菜水果保鮮需零上低溫，不會破壞植物組織。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2總量最?。ㄓ袡C(jī)物消耗最少）所對應(yīng)的氧氣濃度，一般作為儲存水果、蔬菜的最佳氧氣濃度。三、儲存水果和儲存糧食的區(qū)別第81頁,共158頁，2024年2月25日，星期天四、分析細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用必修ⅠP95-96(1)用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口：

增加通氣量，抑制破傷風(fēng)桿菌的無氧呼吸。(2)釀酒時早期通氣--促進(jìn)酵母菌有氧呼吸有利于菌種繁殖后期密封發(fā)酵罐--促進(jìn)酵母菌無氧呼吸，利于產(chǎn)生酒精(3)食醋、味精制作：向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，

促進(jìn)醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌進(jìn)行有氧呼吸。第82頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(4)土壤松土促進(jìn)根細(xì)胞呼吸作用，有利于

主動運(yùn)輸，為礦質(zhì)元素的吸收供應(yīng)能量；無土栽培時要及時通入空氣，避免

因無氧呼吸產(chǎn)生酒精而爛根。(5)貯存糧食水果的條件---

低氧（不是無氧）、低溫；但二者差別在含水量方面，糧食要

曬干入庫，水果要

保持一定濕度。(6)提倡慢跑：

促進(jìn)肌細(xì)胞有氧呼吸，

防止無氧呼吸產(chǎn)生乳酸使肌肉酸脹。第83頁,共158頁，2024年2月25日，星期天五、探究性實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1．本實(shí)驗(yàn)的鑒定試劑及現(xiàn)象

試劑鑒定對象

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象澄清石灰水溴麝香草酚藍(lán)水溶液重鉻酸鉀溶液CO2CO2酒精

變混濁（據(jù)變混濁程度可確定CO2多少）

藍(lán)→綠→黃（據(jù)變色的時間快慢確定CO2的多少）橙色→灰綠色（酸性條件）第84頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(1)步驟①酵母菌培養(yǎng)液的配制取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份分別放入錐形瓶B和錐形瓶D中分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液②檢測CO2的產(chǎn)生，組裝實(shí)驗(yàn)裝置③檢查酒精的產(chǎn)生——橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色2.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

第85頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(2)現(xiàn)象有氧呼吸澄清的石灰水變渾濁酵母菌培養(yǎng)液的濾液不能使重鉻酸鉀的濃硫酸溶液變色無氧呼吸澄清的石灰水也變渾濁，但與有氧條件相比，渾濁程度輕多了酵母菌培養(yǎng)液的濾液使重鉻酸鉀的濃硫酸溶液變成灰綠色第86頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.注意問題(1)甲圖中氫氧化鈉溶液的作用是什么？吸收空氣中的二氧化碳，保證通入石灰水的氣體中的CO2全部來自酵母菌的細(xì)胞呼吸，從而排除空氣中CO2對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。（2）怎樣保證乙圖中通入石灰水的CO2全部來自酵母菌的無氧呼吸？實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)將D瓶密封后放置一段時間，以消耗完瓶中氧氣，然后再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保通入石灰水的CO2是由酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的。第87頁,共158頁，2024年2月25日，星期天(3)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)甲組石灰水變渾濁，很快又變澄清，為什么？后續(xù)通入的CO2會和剛產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀反應(yīng)，形成了碳酸氫鈣，因而石灰水變混濁后，很快又變澄清。如用溴麝香草酚藍(lán)水溶液檢測，就可避免這種現(xiàn)象。第88頁,共158頁，2024年2月25日，星期天4.實(shí)驗(yàn)中提供葡萄糖的作用是保證酵母菌的正常生活。5.在探究酵母菌無氧呼吸時，要將酵母菌培養(yǎng)液封口后放置一段時間，待酵母菌將瓶內(nèi)氧氣消耗完，再用導(dǎo)管連接盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO26.酸性重鉻酸鉀能和酒精反應(yīng)變成灰綠色，可以用于檢驗(yàn)司機(jī)是否酒后駕車。具體做法：讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸用硫酸處理過的重鉻酸鉀，如呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀就會變成灰綠色。第89頁,共158頁，2024年2月25日，星期天7.酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下產(chǎn)生的CO2多且快，在無氧條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸能產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量CO28.對比實(shí)驗(yàn)：設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對象的關(guān)系，這樣的實(shí)驗(yàn)叫做對比實(shí)驗(yàn)。對照實(shí)驗(yàn)：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對照實(shí)驗(yàn)。對照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組，在對照實(shí)驗(yàn)中，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。第90頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組為了探究酵母菌的細(xì)胞呼吸類型而設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置(酵母菌利用葡萄糖作為能源物質(zhì))，下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)果的分析，錯誤的是

A．通過裝置1僅僅能探究出酵母菌是否進(jìn)行有氧呼吸

B．用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2，通過裝置2液滴的移動情況可以探究出酵母菌是否進(jìn)行無氧呼吸

C．用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2，如果裝置1中液滴左移，裝置2中液滴右移，說明酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸

D．用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2，裝置2中液滴可能向左移D第91頁,共158頁，2024年2月25日，星期天下列對生物細(xì)胞代謝活動的描述，不正確的是

A.大腸桿菌在擬核區(qū)轉(zhuǎn)錄信使ＲＮＡB.乳酸桿菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)乳酸C.衣藻進(jìn)行光合作用的場所是葉綠體D.酵母菌的高爾基體負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì)E.細(xì)胞呼吸必須在酶的催化下進(jìn)行F.人體硬骨組織細(xì)胞也進(jìn)行細(xì)胞呼吸G.酵母菌可以進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸H.葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用DH第92頁,共158頁，2024年2月25日，星期天下列關(guān)于植物光合作用和細(xì)胞呼吸的敘述，正確的是A.在零下低溫環(huán)境有利于水果的保存B.CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成

CO2的過程發(fā)生在線粒體中C.光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TPD.夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當(dāng)增加光照，夜晚適當(dāng)降低溫度，可提高作物產(chǎn)量E.無氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸F.有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水G.無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累H.質(zhì)量相同時，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多DH第93頁,共158頁，2024年2月25日，星期天據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是A．X、Y物質(zhì)分別代表C3和丙酮酸B．①④過程中可以產(chǎn)生[H]，②過程需要消耗[H]C．①過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，②過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D．①②③④四個過程中沒有消耗氧氣，但產(chǎn)生了氧氣CD第94頁,共158頁，2024年2月25日，星期天第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)能量之源----光與光合作用第95頁,共158頁，2024年2月25日，星期天1.實(shí)驗(yàn)原理：一、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離（1）綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，所以可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。（2）綠葉中的各種色素都能溶解在層析液中，但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(kuò)散得快；反之則慢。因而不同的色素可以在濾紙上分離開來，各種色素分子在濾紙上可形成不同的色素帶。色素提取的原理——色素分離的原理——無水乙醇提取法紙層析法第96頁,共158頁，2024年2月25日，星期天2.方法步驟：提取綠葉中的色素制備濾紙條畫濾液細(xì)線分離綠葉中的色素觀察與記錄具體見必修ⅠP98第97頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）實(shí)驗(yàn)材料的選?。?/p>

選取新鮮、顏色深綠的葉片，如菠菜葉，目的是保證提取到較多的色素。不能用大白菜等不含葉綠素的材料。（2）實(shí)驗(yàn)中幾種化學(xué)物質(zhì)的作用：①無水乙醇作為提取劑，可溶解葉綠體中的色素。②層析液用于分離色素。③二氧化硅破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使研磨更充分。④碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。層析液可用93號汽油代替

如果沒有無水乙醇，也可用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，但要加入適量的無水NaCO3，以除去乙醇中的水分。

也可用丙酮代替無水乙醇，但丙酮有毒，研磨時需采取措施防止蒸發(fā)。

類胡蘿卜素不含Mg第98頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（3）提取綠葉中色素的關(guān)鍵：①葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分以保證提取較多的色素。②濾液收集后，要及時用棉塞將試管口塞緊，以防止濾液揮發(fā)。③稱取綠葉的質(zhì)量和加入無水乙醇的體積要適當(dāng)，以保證提取液的濃度。第99頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（4）分離綠葉中色素的關(guān)鍵：①濾液細(xì)線不僅要細(xì)、直，而且要含有較多的色素，因此要在濾液干后，重復(fù)畫2-3次。使濾液細(xì)線既含有較多的色素，又使各色素擴(kuò)散的起點(diǎn)相同。②濾紙上的濾液細(xì)線不能觸及（或沒入）層析液，否則會使濾液中的色素溶解于層析液中，濾紙上得不到色素帶，使實(shí)驗(yàn)失敗。第100頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（5）操作按實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，但獲得色素帶偏淡的原因分析：①選擇的植物葉片不新鮮或是老葉，色素含量少；②研磨不充分或加入酒精量太多，提取的色素濃度低③濾紙條不干燥④沒有重復(fù)畫濾液細(xì)線⑤濾液細(xì)線部分沒入到層析液中第101頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（7）濾紙條上色素帶的分布情況：色素帶最寬（含量最多）——色素帶最窄（含量最少）——

相距最大的色素帶（溶解度差異最大）——

相鄰兩色素帶之間距離最大——葉綠素a胡蘿卜素胡蘿卜素和葉綠素b胡蘿卜素和葉黃素第102頁,共158頁，2024年2月25日，星期天二、葉綠體中的色素葉綠素吸收紅光和藍(lán)紫光3/4類胡蘿卜素吸收藍(lán)紫光1/4葉綠素a(藍(lán)綠色)葉綠素b(黃綠色)胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)類胡蘿卜素有防護(hù)多余光照傷害葉綠素的作用。除少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a能吸收和轉(zhuǎn)換光能外，其余色素均為捕光色素。葉綠素a失去電子的葉綠素a1.葉綠體中的色素色素吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化過程中不需要酶的催化第103頁,共158頁，2024年2月25日，星期天2.葉綠體中色素的吸收光譜0400500600700nm50100葉綠素b葉綠素a白光下光合作用效率最高可通過分析色素溶液的吸收光譜來判斷色素的種類。

葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。第104頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

（1）葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。

（2）兩種色素對綠光吸收最少，故對光合作用最有效的光是白光，最無效的是綠光。

（3）溫室大棚用無色薄膜光合效率最高，綠色薄膜光合效率最低。第105頁,共158頁，2024年2月25日，星期天3.影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。(2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠素的合成。低溫時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。(3)必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉變黃。隨葉齡增長，葉片光合速率明顯下降是因?yàn)槿~綠素含量下降。第106頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

類胡蘿卜素的化學(xué)性質(zhì)比葉綠素穩(wěn)定，

寒冷時，葉綠素分子易被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃。

秋天降溫時，植物體為適應(yīng)寒冷，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因低溫逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色。

類胡蘿卜素不含Mg第107頁,共158頁，2024年2月25日，星期天三、光合作用的探索歷程

在光合作用的探索歷程中，科學(xué)家們利用了對照實(shí)驗(yàn)，使結(jié)果和結(jié)論更加科學(xué)、準(zhǔn)確。（必修ⅠP101-102）

（1）普利斯特利：

自變量：

因變量：不足：密閉的玻璃罩是否加植物蠟燭燃燒時間或小鼠存活時間缺少空白對照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng)第108頁,共158頁，2024年2月25日，星期天三、光合作用的探索歷程

（2）薩克斯：

自變量：

因變量：

薩克斯實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉。是否光照（一半曝光與另一半遮光）葉片的顏色變化（是否制造出淀粉）自身對照

曝光與遮光形成對照，檢驗(yàn)試劑為碘蒸氣，檢驗(yàn)前用酒精水浴加熱處理。目的是：溶解色素第109頁,共158頁，2024年2月25日，星期天三、光合作用的探索歷程

（3）魯賓和卡門

自變量：

因變量：標(biāo)記物質(zhì)（H218O與C18O2

）O2的放射性相互對照同位素標(biāo)記法(4)卡爾文選用小球藻做實(shí)驗(yàn)，用同位素標(biāo)記法揭示了暗反應(yīng)過程。第110頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

（5）葉綠體功能的驗(yàn)證——恩格爾曼實(shí)驗(yàn)

水綿+黑暗中，觀察細(xì)菌的分布好氧細(xì)菌+①實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象黑暗無空氣的環(huán)境中極細(xì)光束照射，觀察細(xì)菌的分布整個裝片都暴露在光下，觀察細(xì)菌的分布現(xiàn)象：

細(xì)菌分布在被光束照射的部位；在光下，分布在葉綠體所有受光部位。第111頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

（5）葉綠體功能的驗(yàn)證——恩格爾曼實(shí)驗(yàn)②實(shí)驗(yàn)分析a.葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所；b.本實(shí)驗(yàn)的巧妙之處：（a）選擇水綿和好氧細(xì)菌，便于觀察和確定產(chǎn)生O2多的部位。（b）無空氣和黑暗的環(huán)境，排除了O2和光的干擾（c）用極細(xì)的光束照射，葉綠體可分為光照多的部位和光照少的部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)。（d）臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)，再次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第112頁,共158頁，2024年2月25日，星期天四、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能分析表分布形態(tài)結(jié)構(gòu)主要成分功能主要存在于綠色植物的葉肉細(xì)胞和幼莖的表層細(xì)胞中雙層膜內(nèi)含有幾個到幾十個基粒（由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。擴(kuò)大了其受光面積），基粒之間充滿了基質(zhì)扁平的橢球形或球形類囊體的薄膜上分布有光合作用的色素和酶，基質(zhì)中有光合作用所需的酶、少量的DNA和RNA葉綠體中的色素能吸收、轉(zhuǎn)化、傳遞光能，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所第113頁,共158頁，2024年2月25日，星期天葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體中的色素，只分布在類囊體的薄膜上。第114頁,共158頁，2024年2月25日，星期天

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(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。五、光合作用的過程第115頁,共158頁，2024年2月25日，星期天項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)條件反應(yīng)場所

物質(zhì)變化1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較光、葉綠素、酶、水多種酶、ATP、[H]、CO2葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)(1)水的光解2H2O→4[H]+O2(2)ADP+Pi→ATP（光合磷酸化,需酶催化）(1)CO2的固定:CO2+C5→2C3(2)C3的還原：C3+[H]→C6H12O6+C5+H2O[H]可用NADPH表達(dá)ATP和NADPH均可提供能量（不需酶催化，但需光）第116頁,共158頁，2024年2月25日，星期天項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)能量變化聯(lián)系1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較光能→電能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→C6H12O6中穩(wěn)定的化學(xué)能（１）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi（2）沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)有機(jī)物無法合成?？傊夥磻?yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段，暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。二者是光合作用全過程的兩個階段，既有區(qū)別又緊密聯(lián)系，是缺一不可的整體。第117頁,共158頁，2024年2月25日，星期天色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)+H2OCO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)(類囊體薄膜上）暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）光合作用的過程

這里的[H]是一種十分簡化的表示方式。這一過程實(shí)際上是輔酶Ⅱ（NADP+）與電子和質(zhì)子結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ（NADPH）第118頁,共158頁，2024年2月25日，星期天暗反應(yīng)中CO2的固定，即CO2+C52C3，大部分的三碳化合物經(jīng)過復(fù)雜的變化，又重新形成五碳化合物，用于再次固定CO2,所以暗反應(yīng)每進(jìn)行一次只能固定一個“C”，要經(jīng)過6次暗反應(yīng)過程才能形成一個六碳的葡萄糖分子，即葡萄糖中的C全部來自CO2。酶