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1、第五章 细胞的能量供应和利用,必修一分子与细胞,1. 酶的本质及生理功能,第1节 降低化学反应活化能的酶,2. 酶化学本质的实验验证,(1)证明某种酶是蛋白质 对照组：已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色反应。 实验组：待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色反应。 (2)证明某种酶是RNA 对照组：已知RNA溶液吡罗红染液出现红色。 实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。,酶催化作用的特点与相关曲线,催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。,(1)在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶
2、的催化作用逐渐减弱。 (2)在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)酶的催化作用都将减弱。 (3)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。,4. 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 (2)乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,影响酶活性的条件,(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对
3、二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。,一、酶的专一性,2. 实验操作程序,二、温度对酶活性的影响 1. 实验原理 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。,三、pH对酶活性的影响 1. 实验原理 (2)pH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，根据O2产生量的多少可判断pH对酶活性的影响。,1. 结构式及各组分的含义,第2节 细胞的能量“通货”ATP,2. ATP的再生与利用,1. ATP在细胞中的含量处于动态平衡之中，不断被消耗也在不断合成； 2. ATP是细胞内直接能源物质，葡萄糖是主要能源物质，光能是根本能源物质。 3. ATP与ADP
4、的相互转化：ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。,生物体内ATP的去向,1. 光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。 2. 光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。 3. ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的ATP只用于暗反应）；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作
5、用所固定的光能。 4. 病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命活动增殖中也消耗ATP，但这些ATP则来自于其宿主细胞。,第3节 ATP的主要来源细胞呼吸,细胞呼吸概念类型和意义,一、细胞呼吸 1概念：有机物在细胞内经过一系列的 ， 生成 ，释放出能量并生成 的过程。 2类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 二、细胞呼吸的实质及意义 1实质：氧化分解有机物，释放能量。 2意义：为生物体的生命活动提供能量； 为体内其他化合物合成提供原料。,氧化分解,二氧化碳或其他产物,ATP,2能量：1 moL葡萄糖彻底氧化分解共释放能量 kJ，有 kJ左右的能量储存在ATP中，其余能量以热能形式散失掉了。 3反
6、应式： .,2870,1161,三、有氧呼吸 1细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程,彻底氧化分解,四、无氧呼吸 1概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把糖类 等有机物分解为 氧化产物，同时产生少量能量 的过程。 2场所： 3反应式 4能量：1 mol葡萄糖不彻底分解释放196.65 kJ，有 kJ的能量储存在ATP中。,不彻底,细胞质基质,61.08,实验原理 1. 酵母菌属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。 2. CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚
7、蓝水溶液由蓝变绿再变黄。 3. 橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。,探究酵母菌细胞呼吸的方式,1. 通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 2. B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。 3. 该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都有实验组。,有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解,细胞呼吸的过程分析,在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，据CO2释放量和O2吸收量判断细胞呼吸类型： 1. 不消耗O2，但产生C
8、O2进行产生酒精的无氧呼吸。 2. CO2释放量O2消耗量只进行有氧呼吸。 3. CO2释放量O2消耗量，细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。,回顾记忆,1呼吸速率 是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是植物细胞呼吸强弱的指标，一般在遮光条件下测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。 2影响细胞呼吸的内因：遗传因素决定酶的种类和数量 (1)不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 (2)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。 (3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养
9、器官。,影响细胞呼吸的因素及应用,3影响细胞呼吸的外界因素 (1)温度：温度影响细胞呼吸，主要是通过影响呼吸酶的活性来实现的。 温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。 一般细胞呼吸的最适温度为2535 。 (2)氧气：氧气直接影响呼吸速率和呼吸的性质。 O2浓度为零时只进行无氧呼吸， O2浓度在10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸， O2浓度在10%以上，只进行有氧呼吸。,(3)CO2：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作 用，实验证明，在CO2浓度升高到1%10%时，细胞 呼吸明显被抑制。 (4)呼吸速率与含水量的关系(如图) 在一定范围内，细胞呼吸速率
10、 随含水量的增加而加快，随含水量 的减少而减慢。 在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。,(2)应用： 贮藏水果、蔬菜、种子时降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精，导致腐烂。 选用“创可贴”、透气的消毒纱布包扎伤口，为伤口创造透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，利于伤口愈合。(如厌氧型破伤风杆菌) 生产酒是利用酵母菌的无氧呼吸。 作物松土透气，利用根系有氧呼吸，促进无机盐的吸收；稻田需定期排水，否则会因根部进行无氧呼吸产生大量酒精对根细胞产生毒害作用，使根腐烂。,【例2】 如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，
11、请据图回答：,(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因？ (2)_点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是？ (3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。,【解析】本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点，考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点，综合考查了解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时有利于蔬菜运输。,(4)若图中的AB段与BC段的距离等长，说
12、明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比_(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的_。 (5)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是？。你认为氧浓度应调节到_点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：？,(4)一样多 1/3 (5)降低氧浓度，减少有机物的消耗 R 此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少,酵母菌或植物某些部位 细胞呼吸的判断。 1. 若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸(图中A点)。 2. 若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时并存(图中AC段)。 3. 若产
13、生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。 4. B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)，此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)时，无氧呼吸消失，表明O2对无氧呼吸抑制。,第4节 能量之源光与光合作用,光合作用探索历程,光合作用探索历程,经典实验思路简析,科学家进行实验探究的一般方法和过程： 提出问题作出假设设计实验结果分析得出结论再提出问题,光合作用场所叶绿体,叶绿体：分布于叶肉细胞（主要）、保卫细胞、幼嫩茎的皮层细胞、某些果实的表皮细胞等。 酶：分布于基粒（类囊体）和基质 色素：分布于基粒（类囊体）上,色素与光吸
14、收,叶绿体中的色素,色素的种类和主要吸收的可见光区域,色素分叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素分叶绿素a和叶绿素b；类胡萝卜素分胡萝卜素和叶黄素。 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,实验,1. 叶绿素都能吸收和传递光能，少量能转化光能 2. 叶绿素参与光反应阶段即与H2O的光解、O2、H和ATP的生成有关,影响叶绿素合成的因素 1. 光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 2. 温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。 3. 必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N
15、、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。,1总反应式： 2光反应与暗反应的比较：,光合作用的过程,续表,续表,3.当条件改变时，C3、C5、ATP、H含量变化,1. 导致C3增加的因素有：光照减弱，CO2浓度增加。 2. C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；H和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少，且与C5变化趋势相同。,光合作用的原理小结,表示方法： 单位时间内单位面积叶片 利用CO2(或放出O2生产 有机物)的量。 2. 单位：mg/(cm2h)。 3. 图解与计算 (1)表观光合速率、
16、真正光合速率和呼吸速率的关系： (2)计算方法：真正(实际)光合速率表观光合速率(净光合速率或实测光合速率)细胞呼吸速率。 4. 测定方法 (1)呼吸速率：将植物置于黑暗中，测定实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (2)表观光合速率：将植物置于光下，测定实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物增加量。,光合速率,一、单因子影响 1. 光照强度,(1)A点：光照强度为0，此时只进行 细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时 细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度加强，光合作用强度逐渐加强，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)。 BC段：表明随着光照强度不
