第2个回答 2011-12-21
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、相关概念:
新陈代谢:是活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,是生物体进行一切生命活动的基础。
细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
酶:是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(功能:降低化学反应活化能,提高化学反应速率)的一类有机物。
活 化 能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
二、酶的发现:略
三、酶的本质:大多数酶的化学本质是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),也有少数是RNA。
四、酶的特性:
①、高效性:催化效率比无机催化剂高许多。
②、专一性:每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
③、酶需要较温和的作用条件:在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高和偏低,酶的活性都会明显降低。
第二节 细胞的能量“通货”-----ATP
一、ATP的结构简式:ATP是三磷酸腺苷的英文缩写,结构简式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键,-代表普通化学键。
注意:ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP被称为高能化合物。这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。
二、ATP与ADP的转化:
酶
第三节 ATP的主要来源------细胞呼吸
一、相关概念:1、呼吸作用(也叫细胞呼吸):指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧
化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。根据是否有氧参与,分为:有氧呼吸和无氧呼吸
2、有氧呼吸:指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用下,把葡萄糖等有机物彻底
氧化分解,产生二氧化碳和水,释放出大量能量,生成ATP的过程。
3、无氧呼吸:一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解
为不彻底的氧化产物(酒精、CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。
4、发酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。
二、有氧呼吸的总反应式:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量
三、无氧呼吸的总反应式:
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 少量能量
或
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量
四、有氧呼吸过程(主要在线粒体中进行):
场所 发生反应 产物
第一阶段 细胞质
基质
丙酮酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段 线粒体
基质
CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第三阶段 线粒体
内膜
生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP
五、有氧呼吸与无氧呼吸的比较:
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不
同
点 场所 细胞质基质,线粒体基质、内膜 细胞质基质
条件 氧气、多种酶 无氧气参与、多种酶
物质变化 葡萄糖彻底分解,产生
CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底,生成乳酸或酒精等
能量变化 释放大量能量(1161kJ被利用,其余以热能散失),形成大量ATP 释放少量能量,形成少量ATP
六、影响呼吸速率的外界因素:
1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内,温度越低,,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生产上的应用:
1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
第四节 能量之源----光与光合作用
一、相关概念:
1、光合作用: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着能量的有机物,并释放出氧气的过程
二、光合色素(在类囊体的薄膜上):
叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光
叶绿素b (黄绿色)
色素
胡萝卜素 (橙黄色)
类胡萝卜素 主要吸收蓝紫光
叶黄素 (黄色)
三、光合作用的探究历程:略
四、叶绿体的功能:叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。
五、影响光合作用的外界因素主要有:
1、光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。
2、温度:温度可影响酶的活性。
3、二氧化碳浓度:在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度后,光合速率维持在一定的水平,不再增加。
4、水:光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。
六、光合作用的应用:1、适当提高光照强度。
2、延长光合作用的时间。
3、增加光合作用的面积------合理密植,间作套种。
4、温室大棚用无色透明玻璃。
5、温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温。
6、温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。
七、光合作用的过程:
光
反
应
阶
段 条件 光、色素、酶
场所 在类囊体的薄膜上
物质变化
水的分解:H2O → [H] + O2↑ ATP的生成:ADP + Pi → ATP
能量变化 光能→ATP中的活跃化学能
暗
反
应
阶
段 条件 酶、ATP、[H]
场所 叶绿体基质
物质变化 CO2的固定:CO2 + C5 → 2C3
C3的还原: C3 + [H] → (CH2O)
能量变化 ATP中的活跃化学能→(CH2O)中的稳定化学能
总反应式
CO2 + H2O O2 + (CH2O)
第3个回答 2011-12-20
第一节 ATP和酶
一、ATP
1、功能:ATP是生命活动的直接能源物质
注:生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖);
生命活动的储备能源物质是脂肪。
生命活动的根本能量来源是太阳能。
2、结构:
中文名:腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)
构成:腺嘌呤—核糖—磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团
简式: A-P~P~P
(A :腺嘌呤核苷; T :3; P:磷酸基团;
~ : 高能磷酸键,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时容易断裂)
3、ATP与ADP的相互转化:
酶
ATP ADP+Pi+能量
注:
(1)向右:表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。
向左:表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。
(在人和动物体内,来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)
(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速。
二、酶
1、概念:酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质,又称为生物催化剂。(少数核酸也具有生物催化作用,它们被称为“核酶”)。
2、特性: 催化性、高效性、特异性
3、影响酶促反应速率的因素
(1)PH: 在最适pH下,酶的活性最高,pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(PH过高或过低,酶活性丧失)
(2)温度: 在最适温度下酶的活性最高,温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(温度过低,酶活性降低;温度过高,酶活性丧失)
另外:还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。
第二节光合作用
一、光合作用的发现
1648 比利时,范•海尔蒙特:植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。
1771 英国,普利斯特莱:植物可以更新空气。
1779 荷兰,扬•英根豪斯:植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。
1880美国,恩吉(格)尔曼:光合作用的场所在叶绿体。
1864 德国,萨克斯:叶片在光下能产生淀粉
1940美国,鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。(糖类中的氢也来自水)。
1948 美国,梅尔文•卡尔文:用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。
二、实验:提取和分离叶绿体中的色素
1、原理:
叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。
叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。
2、过程:(见书P61)
3、结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:
胡萝卜素(橙黄色) 最快(溶解度最大)
叶黄素 (黄 色)
叶绿素a (蓝绿色) 最宽(最多)
叶绿素b (黄绿色) 最慢(溶解度最小)
4、注意:
丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,
层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;
石英砂的作用是为了研磨充分,
碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;
分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中;
5、色素的位置和功能
叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。
Mg是构成叶绿素分子必需的元素。
三、光合作用
1、概念:
指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、过程:
(1)光反应
条件:有光
场所:叶绿体类囊体薄膜
过程:① 水的光解:
② ATP的合成: (光能→ATP中活跃的化学能)
(2)暗反应
条件:有光和无光
场所:叶绿体基质
过程:①CO2的固定:
② C3的还原:
(ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能)
3、总反应式:
光能
CO2 + H2O (CH2O)+ O2
叶绿体
4、实质:把无机物转变成有机物,把光能转变成有机物中的化学能
四、影响光合作用的环境因素:光照强度、CO2浓度、温度等
(1)光照强度:在一定的光照强度范围内,光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
(2)CO2浓度:在一定浓度范围内,光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。
(3)温度:光合作用只能在一定的温度范围内进行,在最适温度时,光合作用速率最快,高于或低于最适温度,光合作用速率下降。
五、农业生产中提高光能利用率采取的方法:
延长光照时间 如:补充人工光照、多季种植
增加光照面积 如:合理密植、套种
光照强弱的控制:阳生植物(强光),阴生植物(弱光)
增强光合作用效率 适当提高CO2浓度:施农家肥
适当提高白天温度(降低夜间温度)
必需矿质元素的供应
第三节 细胞呼吸
一、有氧呼吸
1、概念:
有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下,通过酶的催化作用,把某些有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。
2、过程:三个阶段
① C6H12O6 酶 2丙酮酸 + [H](少)+ 能量(少) 细胞质基质
② 丙酮酸 + H2O 酶 CO2 + [H] + 能量(少) 线粒体
③ [H] + O2 酶 H2O + 能量(大量) 线粒体
(注:3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的)
3、总反应式:
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量
4、意义:是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径
二、无氧呼吸
1、概念:
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸, 同时释放少量能量的过程。
2、过程:二个阶段
①:与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质
② 丙酮酸 酶 C2H5OH(酒精)+CO2 细胞质基质
(高等植物、酵母菌等)
或 丙酮酸 酶 C3H6O3(乳酸)
(动物和人)
3、总反应式:
C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)+能量
4、意义:
高等植物在水淹的情况下,可以进行短暂的无氧呼吸,将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳,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,释放出一定能量,满足人体的需要。
三、细胞呼吸的意义
为生物体的生命活动提供能量,其中间产物还是各种有机物之间转化的枢纽。
四、应用:
1、水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件,增强水稻根系的细胞呼吸作用。
2、储存粮食时,要注意降低温度和保持干燥,抑制细胞呼吸。
3、果蔬保鲜时,采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法,抑制细胞呼吸,注意要保持一定的湿度。
五、实验:探究酵母菌的呼吸方式
1、过程(见书p69)
2、结论:酵母能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸。本回答被网友采纳