三细胞的能量供应和利用

1、,一轮复习专题3： 细胞的能量供应和利用,一 酶,酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。,1.1 酶的概念,1.2 酶的本质及生理功能,绝大多数是蛋白质,少数是RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,细胞核、线粒体、叶绿体(真核生物),一般来说，活细胞都能产生酶,具有生物催化作用,降低化学反应的活化能,何谓活化能？,1.3 酶的特性,1.高效性：,酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。,2.专一性：,每一种酶只能催化一种或一类化学反应。,3.作用条件较温和：,(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏 低，酶活性会明显降低。,(2)过酸、过碱或高温下，酶失活。,原因？,酶与无机催化剂有什么共性？,1.4 与酶有关的曲线图表分析,（1）表示酶高效性的曲线,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。,(2)表示酶专一性的曲线 在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加 快，说明酶A催化底物A参加反应； 在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同， 说明酶B不催化底物A参加反应。,（3）

2、影响酶活性的曲线,在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。,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。 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。,反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,（4）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,1.5 与酶有关的实验设计思路总结,酶是蛋白 质,酶是RNA,待测酶溶液+ 双缩脲溶液,标准蛋白质溶液+ 双缩脲溶液,是否出现 紫色,待测酶溶液+ 吡罗红试剂,标准RNA溶液+ 吡罗红溶液,是否出现 红色,底物+相应 酶液,另一底物+相同酶液 或同一底物+另一酶液,底物是否 被分解,底物+相应 酶液,底物+无机催化剂,底物分解 速度,其它条件相同，不同温度(PH） 梯度处理后的底物和酶混合,底物分解速 度或底物的 剩余量,举例：酶的高效性的验证实验,H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。,(1)实验原理,(2)实验过程,举例：酶的专一性的验证实验

3、,(1)实验原理,斐林试剂砖红色Cu2O,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来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。,(2)实验过程,举例：温度对酶活性的影响,(1)原理解读,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。,(2)实验设计思路,(3)实验设计程序,(1)原理解读,举例：pH对酶活性的影响,pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。,(2)实验设计,举例：酶的高效性的验证实验,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,常温,常温,2滴清水,2滴清水,FeCl3 2滴,肝脏研磨液2滴,无,少量,较多,大量,不复燃,变亮,变更亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,对照组,实验组,二 细胞的能量通货ATP,2.1 ATP的结构组成,ATP,元素组成,C、H、O、N、P,结构简式,APPP,普通磷酸键,高能磷酸键,水解时，该高能 磷酸键首先断裂， 释放能量，同时 生成ADP和Pi,化学

4、组成,1分子腺苷A 和3分子磷酸基团P,1分子核糖+1分子腺嘌呤,2.2 ATP与ADP的相互转化,细胞中ATP的含量很少,三 ATP的主要来源细胞呼吸,3.1 细胞呼吸,3.1.1 细胞呼吸的概念 生物体内的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他产物，释放出能量并生成ATP的过程。,3.1.2 细胞呼吸的类型,有氧呼吸 无氧呼吸,3.2 有氧呼吸,3.2.1 有氧呼吸的概念: 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。,3.2.2 有氧呼吸的场所: 细胞质基质 和线粒体,外膜,内膜,嵴,基质,3.2.3 有氧呼吸的过程,线粒体内膜,细胞质基质,线粒体基质,CO2,H2O,丙酮酸,H,H,第一阶段,第二阶段,第三阶段,总反应式：,3.3 无氧呼吸,3.3.1 无氧呼吸的概念: 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，同时释放出少量能量的过程。,3.3.2 无氧呼吸的场所:细胞质基质,C6H12O6,2C2H5OH+2CO2,2C3H6O3,第一阶段

5、,第二阶段,（均在细胞质基质中完成）,2丙酮酸,H+少量能量,3.3.3 无氧呼吸的过程：,高等植物、酵母菌等分解成酒精的反应式为：,高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌转化成乳酸的反应式为：,无氧呼吸总反应式：,3.3.4 细胞呼吸产物的检测：,检测CO2的产生：可使用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是由蓝变绿再变黄。 检测酒精的产生：可使用橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿。,兼性厌氧型菌,有氧呼吸与无氧呼吸的比较,需要O2、酶和适宜的温度,不需要O2，需要酶和 适宜的温度,第一阶段在细胞质基质中， 第二、三阶段在线粒体中,两个阶段都在细胞质基质中,CO2和H2O,CO2和酒精或乳酸,1 mol葡萄糖释放能量 2 870 kJ，其中1 161 kJ 转移至ATP中,1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生 成酒精)，其中均有61.08 kJ 转移至ATP中,有机物彻底分解，能量 完全释放,有机物没有彻底分解， 能量没完全释放,3.4 影响细胞呼吸的因素及其在实践中的应用,内部因素,(1)不

6、同植物的呼吸速率不同 (2)同一植物不同部位呼吸速率不同 (3)同一植物不同发育时期呼吸速率不同,外部因素,3.4 影响细胞呼吸的因素及其在实践中的应用,在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，,温度通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性,来影响呼吸速率。,随含水量的减少而减慢。,3.4 影响细胞呼吸的因素及其在实践中的应用,四 能量之源光与光合作用,4.1 实验：绿叶中色素的提取与分离,4.1.1 实验原理,(1)提取原理： 叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，所以用无水乙醇可以提取叶绿体中的色素。,(2)分离原理： 利用色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。,4.1.2 实验过程、操作注意事项及目的,选取新鲜绿色的叶片,研磨时加入10mL无水乙醇,研磨时加入少许SiO2和CaCO3,迅速充分研磨,盛放滤液的试管管口加棉塞,使滤液中色素含量高,溶解叶片中的色素,研磨充分和保护色素,防止色素挥发并 充分溶解色素,防止溶剂挥发和 色素分子被氧化,滤纸条的一端剪去两角,防止层析液在滤纸 条的边缘处扩散过快,滤液细线要直、细、齐,

7、使分离的色素带 平整，不重叠,滤液细线干燥后要重复 画2-3次,滤液细线不能触及层析液,使分离的色素带清 晰，便于观察,防止色素直接溶解 到烧杯内的层析液中,4.1.3 实验结果及分析,相邻两条色素带之间距离最远的是 最近的是,胡萝卜素和叶黄素，,叶绿素a和叶绿素b,若用圆形滤纸代替条形滤纸条做层析实验，会出现什么现象？,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,蓝紫光,红光和 蓝紫光,橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,最少,最多,最高,最快,最低,最慢,较少,较多,较高,较低,较快,较慢,色素的分布、功能 (1)分布：叶绿体类囊体的薄膜上。 (2)功能：吸收光能、传递光能(四种色素)、转化光能 (只有少数处于特殊状态的叶绿素a)。,不同颜色温室大棚的光合效率 (1)无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要 透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大 棚光合效率最高。 (2)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率 最低。,4.2 光合作用的探究历程,蜡烛熄灭，小鼠死亡,蜡烛不灭,小鼠不易死亡,点燃蜡烛与小鼠、密闭,点燃蜡烛与绿色植物、 密闭,小鼠与绿色植物、密闭,植物可以 更

8、新空气,植物只有在 阳光下才能 更新空气,植物进行光 合作用时， 把光能转化 为化学能 储存起来了,黑暗12h,曝光,遮光,（自身对照）,绿叶,碘,碘,深蓝色,无颜色 变化,绿色植物光合作用产生淀粉,水绵,好氧菌,黑暗,无空气,极细光束,完全曝光,好氧菌只分布在光束照射的叶绿体周围,好氧菌分布在叶绿体所有受光部位,O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所,（自身对照）,向植物提供,H218O、 CO2,H2O 、C18O2,释放18O2,释放O2,光合作用释放的氧全部来自水,（放射性同位素标记法、对照法）,4.3 光合作用,4.3.1 光合作用的概念,4.3.2 光合作用的场所：,叶绿体,绿色植物通过_,利用_,把_ 转化成储存着能量的有机物,并且释放_的过程.,叶绿体,光能,CO2和H2O,O2,反应式:,4.3.3 光合作用的过程：,4.3.3.1 构建光合作用过程图解：,4.3.3.2 判断(CH2O) 中的C、H、O的来源：,CO2H2O (CH2O)O2,(1)氧元素,H2O CO2,O2,(CH2O),(2)碳元素,CO2C3,(CH2O),(3)氢元素,H2OH,(

9、CH2O),4.3.3.3 光照和CO2浓度变化对光合作用的影响:,增加,减少,减少或没有,减少,减少,增加,增加,增加,减少,增加,增加,减少,增加,减少,减少,增加,H,ATP,ADP,Pi,H,ATP,4.3.3.4 光反应与暗反应的区别和联系：,需叶绿素、光、酶,需多种酶催化、ATP和H,基粒的类囊体薄膜上,叶绿体的基质中,叶绿素把光能转变成活跃的化学能并储存在ATP中,ATP中的活跃化学能转变成储存在有机物中的稳定化学能,4.3.3.3 光反应与暗反应的区别和联系：,4.4 影响光合作用的因素及其在农业生产中的应用：,4.4.1 内部因素,(1)与植物自身的遗传有关,如阴生植物、阳生植物，如图1所示,(2) 植物叶片的年龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。,4.4.2 外部因素,4.4.2 外部因素,4.5 光合作用与细胞呼吸的区别与联系：,合成,分解,热能+,光反应,暗反应,细胞呼吸,利用,活跃化学能 （ATP）,稳定化学能 （C6H12O6）,活跃化学能 （ATP）,光能,生命活动所 需的能量,C：,CO2,暗反应,（CH2O）,呼吸I,丙酮酸,呼吸II,CO2,H：,H2O,光反应,O2,呼吸III,H2O,O：,H2O,光反应,H,暗反应,（CH2O）,呼吸I、II,H,呼吸III,H2O,2.如图是在光照条件下，小麦叶肉细胞内发生的生理过程。 为生理过程，ah为物质名称，请回答：,(1)物质a分布在叶绿体的 ，物质bg依次为b 、c 、d 、e 、f 、 g 。,类囊体薄膜上,O2,ATP,ADP,H,C5,CO2,(2)上述过程中，能够产生ATP的过程是 ，过程进行的场所是 。 (3)假如白天突然中断二氧化碳的供应，则叶绿体首先积累起来的物质是 ；假如该小麦植株从光照条件下移到黑暗处，h的变化是 。,细胞质基质,f,C5,增加,(4)与上图生

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