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1、精品_精品资料_高中生物专题复习能量生物体进行各项生命活动都需要能量的参加,能量是生命活动的 动力,物质是能量的载体, 物质的合成和分解相伴着能量的储存和释放.在高中生物学教材中有多处涉及到能量学问,本文从分子水平、细胞水平、个体水平、生态系统水平四个层次总结了与能量有关的问题.1 分子水平的能源物质生物体内的各种有机物都可作为能源物质,但在能量代谢过程中 所起的作用又有所不同.按作用不同可分为能源物质、直接能源物质、 主要能源物质、储能物质、高能化合物等.虽然糖类、脂类、蛋白质都 可以作为能源物质, 但供能先后次序却不同, 它们在动物体内供能的先后次序是糖类脂肪蛋白质.生物体内的直接能源是
2、ATP,ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动.而其他形式的能源物质中所贮存的能量都必需转移到ATP中才能用于各项生命活动. ATP与 ADP之间的转化实现能量的释放和储存, 植物生成 ATP的途径有光合作用和呼吸作用, 而动物生成 ATP的途径只有呼吸作用.糖类、脂肪和蛋白质等有机物中都含有大量的能量,这些有机物 氧化分解后释放的能量转移到ATP中,用于各项生命活动.但是,生命活动所利用的能量约 70%是由糖类供应的.所以,糖类是生命活动的主要能源物质.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在生物体内长期贮存能量的物质是脂肪.脂肪贮存能源的效率最高,lg 脂肪所贮存的能量是蛋白
3、质和糖类的2 倍多,所以在进化过程中, 生物体挑选脂肪作为长期贮存能量的物质.在生物体内的高能磷酸化合物中除了ATP外,仍有磷酸肌酸.但是磷酸肌酸中贮存的能量并不能直接用于各项生命活动,必需转移到ATP中后才能被生命活动利用.反应方程式为：ADP+磷酸 ATP+肌酸,这个反应进行的速度很快, 特殊是当生物体内储存的 ATP被大量消耗时, 磷酸肌酸中的高能磷酸键转移到ATP中的速度比有机物氧化分说明放的 能量转移到 ATP的速度要快得多, 能准时满意生理需要,但由磷酸肌酸转化生成的 ATP的量不能满意长时间供能,随着磷酸肌酸的消耗,生物体内有机物主要是糖类氧化分解供能系统己逐步启动,后续的ATP
4、 消耗主要由呼吸作用供应,因此,磷酸肌酸被称为帮助能源.2 细胞水平的能量变化生物光合作用和呼吸作用过程中包蕴着细胞水平的能量变化,两 者构成了能量代谢的细胞学基础. 绿色植物叶肉细胞进行光合作用将无机物合成有机物,同吋储存能量.生物细胞呼吸分解有机物,同时释放 能量供应各项生命活动的需要.光合作用在植物叶肉细胞的叶绿体中进行,分为光反应和暗反应 两个阶段.光反应是把光能转换成电能, 再把电能转变成活跃的化学能储存在 ATP中.暗反应是利用光反应产生的ATP和 NADH把 CO2合成糖可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_类等有机物, 同时把 ATP和 NADPH中活跃的化学能转变成
5、稳固的化学能贮存在有机物中.生物体的生命活动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内的糖 类、脂质和蛋白质等有机物的氧化分解. 细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型. 有氧呼吸主要在细胞的线粒体中进行, 1mol 葡萄糖完全氧化分解共释放 2870kJ 的能量,其中有 1161kJ 左右的能量储存在 ATP 中,其余的能量都以热能的形式散失了. 无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少得多,例如, lmol 萄糖在分解成乳酸以后,共释放出196.65kJ 的能量, 其中有 61.08kJ 的能量储存在 ATP中,其余的能量以热能的形式散失了.呼吸作用是生物新陈代谢过程中一项最基本的生命活动,它是为 生命
6、活动的各项详细过程供应能量ATP.呼吸作用在一切生命活动过程中是一刻都不能停止的,呼吸作用的停止意味着生命的终止. 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,一切生物的生命活动都直接或间接的依靠于光合作用制造的有机物和固定的太阳能.呼吸作用和光合作用外表看起来是 2 个相反的过程,但这是 2 个不同的生理过程, 在整个新陈代谢过程中的作用是不同的.在植物体内, 这 2 个过程是相互联系,相互制约的.光合作用的产物是呼吸作用的原料,呼吸作用的产物也是光合作用的原料. 光合作用的光反应过程产生的ATP主要用于暗反应, 很少用于植物体的其他生命活动过程,呼吸作用过程释放的能可编辑资料 - - -
7、欢迎下载精品_精品资料_量主要是用于植物体的各项生命活动过程,包括光合作用产物的运输如图 1.3 个体水平的能量代谢能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量 的转变过程. 植物体能通过光合作用把太阳光能转变成化学能储存在合成的糖类等有机物中. 人和动物将外界环境中形成的有机物作为能量和碳的来源,把这些有机物摄入体内,转变成自身的组成物质,并且储存能量.有机物的合成相伴着能量的储存,有机物的氧化分解相伴着能量的释放.所释放的能量,一部分以热能形式散失. 另一部分用于形成 ATP.形成 ATP的过程,也是能量转移的过程. ATP的水解是释放能量的过程, 同时也是能量利用的过程.例如
8、,在肌细胞和处于分裂期的细胞中, 化学能可转化为机械能. 在神经细胞、味觉及嗅觉感受器等处, 化学能可转变为生物电能. 在肾、小肠内与吸取相关的细胞中,化学能可转化为渗透势能.而在荧火虫发 光器内,化学能可转化为光能.人的体温恒定是机体产热与散热保持动态平稳的结果,在冰冷环境中增加疗热的途径：立毛肌收缩x 骨骼肌战栗 h 肾上腺素分泌增加, 增加产热量.皮肤毛细血管收缩削减散热.在酷热环境中,通过皮肤毛可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_细血管舒张,汗腺分泌汗液增加,来增加散热.体温调剂不但通过神经调剂而实现皮肤等处的感受器传入神经下丘脑中枢传出神经 皮肤血管及汗腺等效应器,而且仍
9、涉及到激素调剂肾上腺素、甲状腺激素等.4 系统水平的能量流淌能量流淌是生态系统的重要功能之一,是维护生态系统存在和进展的动力,它与生态系统的物质循环紧密联系.流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量,能量流淌的渠道是食物链和食物网,能量的变化情形是：太阳光能生物体中的化学能热能.因此,热能是能量流淌的最终归宿.如羊吃草,不能说草中的能量都流入了羊体内,流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸取后转变成羊自身组成物质中所含的能量,而未被消化吸取的食物残渣的能量就未进入羊体内,不能算流入羊体内的能量.一个养分级的生物所同化的能量一般用于4 个方面：一是呼吸消耗, 其中包括用于生长、
10、发育、繁衍等各项自身生命活动.二是流入下一个养分级的生物体内. 三是死亡的遗体、 残落物、排泄物等被分解者分解. 四是临时未被利用,形成的层中的化石燃料.能量流淌的特点是单向流淌和逐级递减.单向流淌是指生态系统 的能量流淌只能从第一养分级流向其次养分级,再依次流向后面的各个养分级,一般不能逆向流淌,这是由于动物之间的捕食关系确定的.如可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_狼捕食羊,但羊不能捕食狼. 逐级递减是指输入到一个养分级的能量不行能百分之百的流人后一个养分级, 能量在沿食物链流淌的过程中是逐级削减的,能量在沿食物链传递的平均效率为10%20%.从能量金字塔可以分析出： 某一生态系统中的养分级越多, 在能量流淌过程中损耗的能量就越多,养分级越高,生物所获得的能量就越少.在食物链中,营 养级一般不超过 5 个,这是由能量流淌规律打算的.在于帮忙人类合理调整能量流淌关系,使能量连续高效的流向对 人类最有益部分. 在农业生态系统中, 依据能量流淌规律建立的人工生态系统, 就是在不破坏生态系统的前提下,使能量更多的流向对人类有益的部分.可编辑资料 - - - 欢迎下载