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1、 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 一、一、 酶酶降低反应活化能降低反应活化能 细胞代谢细胞代谢：细胞内细胞内每时每刻进行着许多化学反应化学反应.统称为细胞代谢。 活化能：分子从常态常态转变为容易发生化学反应的活跃状态活跃状态所需要的能量能量称为活化能。 2定义 ：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 注注： 由活细胞产生（与核糖体有关） 成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是少数酶是 RNA。 催化性质： A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。 特性：专一性、高效性、多样性专一性、高效性、多
2、样性 影响酶活性的条件：温度、PH 值 酶的催化作用需要适宜的温度、pH 值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的 活性，但不破坏酶的分子结构。 图 例 V 酶浓度 V 底物浓度 S V 温度 解 析 在底物足够，其他 因素固定的条件下， 酶促反应的速度与 酶浓度成正比。 在 S 在一定范围内， V 随 S 增加而 加快，近乎成正比；当 S 很大且达 到一定限度时，V 也达到一个最大 值，此时即使再增加 S，反应几乎 不再改变。 在一定温度范围内 V 随 T 的升高而加快 在一定条件下， 每一种酶在某一温度时活 力最大，称最适温度 ； 当温度升高到一定 限度时，V 反而随温度
3、的升高而降低。 二、二、ATP（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷） ATP 是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接能源，它的水 解与合成存在着能量的释放与贮存。 1结构简式 A P P P 2ATP 与 ADP 的转化 ATP ADP + Pi + 能量 （物质可逆（物质可逆.能量不可逆能量不可逆.酶不相同）酶不相同） 直接能源物质ATP 主要能源物质糖类 生物体内重要储能物质脂肪 动物细胞内的储能物质糖原 植物细胞内的储能物质淀粉 能量的最终来源太阳能 三、三、ATP 的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。 细胞呼吸
4、是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放 出能量并生 成 ATP 的过程。分为： 1.有氧呼吸： 概念：指细胞在有氧有氧的参与下.通过多种酶多种酶的催化作用.把葡萄糖葡萄糖等有机物彻底彻底氧化分解.产生二氧化二氧化 碳碳和水水.释放大量能量大量能量.生成大量 ATP大量 ATP 的过程。 酶酶 场所：细胞质基质细胞质基质和线粒体线粒体（主要场所线粒体线粒体） 有氧呼吸全过程图解： 有氧呼吸总反应式： C C C C6 6 6 6H H H H 12121212 O O O O 6 6 6 6 + + + + 6H6H6H6H 2 2 2 2 O O O O + +
5、+ + 6O6O6O6O2 2 2 2 6CO 6CO6CO6CO 2 2 2 2 + + + + 12H12H12H12H 2 2 2 2 O O O O + + + + 能量 能量 有氧呼吸中原子的转移： 有氧呼吸的意义：有氧呼吸有氧呼吸是大多数生物大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径主要途径。 2.无氧呼吸： 概念 ： 指细胞在无氧无氧条件下.通过多种酶多种酶的催化作用.把葡萄糖葡萄糖等有机物分解成为不彻底不彻底的氧化产物乳乳 酸酸或酒精酒精.释放少量能量少量能量.生成少量 ATP少量 ATP 的过程。 场所：细胞质基质细胞质基质 无氧呼吸总反应式： C C6 6H H1 1
6、2 2O O6 6 ( (葡葡萄萄糖糖) ) 酶酶 H H 丙丙酮酮酸酸 能能量量 散散失失 A AT TP P 能能量量 散散失失 A AT TP P C CO O2 2 H H2 2O O 酶酶 H H O O2 2 H H2 2O O 酶酶 散散失失 A AT TP P 能能量量 有有氧氧呼呼吸吸全全过过程程图图解解： 细细胞胞质质基基质质 线线粒粒体体基基质质 线线粒粒体体内内膜膜 总共2870 KJ 有1161 KJ储 存在ATP中 CO2 H2O 葡萄糖、 H2O 、氧气 主要在 线粒体 全过 程 大量H2OH 氧气 线粒体 内膜 第三 阶段 少量CO2 H 丙酮酸 H2O（不需氧
7、） 线粒体 基质 第二 阶段 少量丙酮酸 H 葡萄糖（不 需氧） 细胞质 基质 第一 阶段 产生能量生成物反应物场所 C的转移C6H12O6 丙酮酸 CO2 C6H12O6丙酮酸H H2O H的转移 H2O H H2O CO2 H2O C6H12O6丙酮酸 O的转移 O2H2O C6H12O6 酶 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O62C3H6O3 + 少量能量 酒精发酵： 乳酸发酵： 微生物的无氧呼吸也可以称为发酵发酵。大多数植物、酵母菌无氧呼吸产生酒精。高等动物、乳酸菌、高 等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）的无氧呼吸产生乳酸。 无氧呼吸的意义： 高等植物
8、在水淹的情况下.可以进行短暂的无氧呼吸.将葡萄糖分解为酒精酒精和二氧二氧 化碳化碳.释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞.产生烂根现象） 人在剧烈运动时.需要在相 对较短的时间内消耗大量的能量.肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸乳酸.释放出一定能量.满 足人体的需要。 3.有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路： 有氧呼吸有氧呼吸所释放的能量一部分用于生成 ATPATP.但大部分以热能热能的形式散失了。 无氧呼吸无氧呼吸所释放的能量小部分小部分用于生成 ATPATP.大部分储存于乳酸乳酸或酒精酒精中。 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
9、有机物彻底氧化分解，产生 CO2 和 H2O 释放能量，生成许多 ATP 的过程 指细胞在无氧的参与下，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 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 2C2H5OH + 2CO2 反 应 式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2 + 12H2O +大量能量 C6H12O6 2C3H6O3 + 少量能量 2C2
10、H5OH + 2CO2 + 少能 场所 细胞质基质线基质线内膜 始终在细胞质基质 条件 除外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶 产物 CO2 、H2O酒精和 CO2 或乳酸 不 同 点 能量 大量、合成 38ATP（1161KJ）少量、合成 2ATP(61.08KJ) 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 相 同 点 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 四、影响细胞呼吸作用的因素四、影响细胞呼吸作用的因素 1、内部因素遗传因素（决定酶的种类和数量） 2、环境因素 （1）温度 酶 酶 酶 无无氧氧呼呼吸吸第第一一阶阶段段：细细胞胞质质基基质质
11、 C C6 6H H1 12 2O O6 62 2C C3 3H H4 4O O3 3+ +4 4 H H + +少少量量能能量量 酶酶 无无氧氧呼呼吸吸第第二二阶阶段段：细细胞胞质质基基质质 2 2C C3 3H H4 4O O3 3 2 2C C2 2H H5 5O OH H + + 2 2C CO O2 2 酶酶 2 2C C3 3H H6 6O O3 3 酶酶 （2）O2 的浓度 （3）CO2 浓度 从化学平衡角度分析，CO2 浓度增加，呼吸速率下降。 （4）含水量 在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增强， 随含水量的减少而减弱 五、光合作用五、光合作用 （1）发现 （2）场所
12、 双层膜 叶绿体 基质 ：DNA，多种酶、核糖体等 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 备注备注试剂试剂原理原理步骤步骤 1过程过程 2结果结果 细线不触及层析液细线不触及层析液层析液（石油醚、 丙酮和苯） 层析液（石油醚、 丙酮和苯） 溶解度有异， 且在滤纸上 扩散速度不同 溶解度有异， 且在滤纸上 扩散速度不同 分离分离 5g绿叶绿叶+丙酮丙酮+二氧 化硅 二氧 化硅+碳酸钙碳酸钙 无水乙醇、丙酮无水乙醇、丙酮色素能
13、溶于有机溶剂色素能溶于有机溶剂提取提取 制备滤纸条制备滤纸条 画滤液细线（细、直）画滤液细线（细、直） 3.注意事项： a 试剂的作用：无水乙醇：提取色素提取色素 温度以影响酶的活性影响呼吸速率。在最低点与最适点之 间，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率随温度的升 高而加快。超过最适点，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼 吸作用受到抑制，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。 呼 吸 强 度 呼 吸 强 度 CO2浓度 含水量% 植物在 O2 浓度为 0 时只进行无氧呼吸， 大多数植物无氧呼吸 的产物是酒精和 CO2；O2 浓度在 010%时，既进行有氧呼吸又 进行无氧呼吸；在 O2 浓度 5%时
14、，呼吸作用最弱；在 O2 浓度超 过 10%时，只进行有氧呼吸。有氧环境对无氧呼吸起抑制作用， 抑制作用随氧浓度的增加而增强， 直至无氧呼吸完全停止在一定氧 浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强。 层析液：分离色素分离色素 二氧化硅：使研磨充分使研磨充分 碳酸钙：防止色素被破坏防止色素被破坏 b 收集到试管中的滤液.用棉塞塞严管口的目的：防止无水乙醇挥发防止无水乙醇挥发。 c 将定性滤纸剪去两角的目的：防止两边的色素在滤纸条上扩散过快、不均匀.便于观察实验结果防止两边的色素在滤纸条上扩散过快、不均匀.便于观察实验结果。 d 分离色素时.不能让滤液细线触及层析液的原因是：因为色素会溶解
15、于层析液中.从而导致实验效果极因为色素会溶解于层析液中.从而导致实验效果极 差.甚至失败差.甚至失败。 （3）光合作用：光合作用是指绿色植物通过叶绿体.利用光能.把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物. 并且释放氧气的过程。 光合作用的全过程： 1 光反应： 条件：有光有光 场所：叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体薄膜上 过程： 水的光解： 水的光解： ATP 的合成： ATP 的合成： 能量变化：光能ATP 中活跃的化学能光能ATP 中活跃的化学能 2 暗反应： 条件：有光和无光有光和无光 场所：叶绿体基质叶绿体基质 过程： CO CO2 2的固定：的固定： C C3 3的还原：的还原： 能量变化：ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 光反应和暗反应的比较： 光反应 暗反应 条件光、H2O、色素、酶CO2、H、ATP、C5、酶 时间 短促 较缓慢 场所 类囊体的薄膜上 叶绿体的基质 过程水的光解 2H2O 4H + O2 ATP 的合成：ADP + Pi + 光能 ATP CO2 的
