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1、第五章细胞的能量供应和利用1本讲稿第一页，共三十二页细细胞胞代代谢谢与与酶酶细胞代谢的概念：细胞代谢的概念：酶的概念酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的特性：酶的特性：专一性专一性高效性高效性作用条件较温和作用条件较温和一、一、知识网络知识网络降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶细胞内每时每刻进行着许多化学细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢反应，统称为细胞代谢2本讲稿第二页，共三十二页难点再现难点再现：2、影影响响酶酶促促反反应应的的因因素素底物浓度底物浓度酶浓度
2、酶浓度pH：温度：温度：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。高。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成为活化能。成为活化能。1、什么是活化能？、什么是活化能？强酸、强碱可使酶变性失活强酸、强碱可使酶变性失活高温使酶变性失活，低温利于酶保存高温使酶变性失活，低温利于酶保存3本讲稿第三页，共三十二页细胞的能量通货细胞的能量通货ATP二、结构简式：二、结构简式：一、什么是一、什么是ATP？三、三、ATP和和ADP之间的相互转化之间的相互转化酶酶酶
3、酶动物和人动物和人绿色植物绿色植物：是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷A-PPPADP转化为转化为ATP所需能量来源：所需能量来源：ADP+Pi+能量能量 ADP+Pi+能量能量 ATPATP：呼吸作用呼吸作用呼吸作用、光合作用呼吸作用、光合作用4本讲稿第四页，共三十二页C C6 6H H1212O O6 6有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段2 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H 能能2ATP2ATP热热能能2ATP2ATP热热酶酶6H6H2 2O O20H20H 12H12H2 2O O6O6O2 2能能34A
4、TP34ATP热热线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质酶酶5本讲稿第五页，共三十二页C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量能量酶酶有氧呼吸是细胞在有氧呼吸是细胞在有氧有氧的条件下，通过多种的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。的过程。6本讲稿第六页，共三十二页葡萄糖葡萄糖C6H12O6C3H4O3C3H4O3丙酮酸丙酮酸 HATPO2酒精酒精 C2H5OH酶酶1 C3H6O3乳酸乳酸 酶酶2 CO2酶酶细胞质基质细胞质基质7本讲
5、稿第七页，共三十二页无氧呼吸总反应式无氧呼吸总反应式C C6 6H H1212O O6 6酶酶2 C2 C3 3H H6 6O O3 3(乳酸乳酸)+少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62 C2 C2 2H H5 5OHOH(酒精酒精)+2CO+2CO2 2+少量能量少量能量酶酶例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜例：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、玉米胚细胞等）块根、玉米胚细胞等）块根、玉米胚细胞等）块根、玉米
6、胚细胞等）例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌8本讲稿第八页，共三十二页有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不不不同同同同点点点点相相相相同同同同点点点点场所场所场所场所条件条件条件条件产物产物产物产物能量能量变化变化联系联系联系联系实质实质实质实质细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质细胞质基质需分子氧、酶需分子氧、酶需分子氧、酶需分子氧、酶不需分子氧、需酶不需分子氧、需酶不需分子氧、需酶不需分子氧、需酶COCOCOCO2 2、H H2 2 2 2O O酒精和酒精和COCO2 2或乳酸或
7、乳酸释放大量能量，合成释放大量能量，合成释放大量能量，合成释放大量能量，合成38ATP38ATP释放少量能量，合成释放少量能量，合成2ATP2ATP从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同分解有机物，释放能量，合成分解有机物，释放能量，合成分解有机物，释放能量，合成分解有机物，释放能量，合成ATPATPATPATP小结小结9本讲稿第九页，共三十二页ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸细细胞胞呼呼吸吸概念概念：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
8、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，释放出能量并生成产物，释放出能量并生成ATP的过程。的过程。1细胞质基质细胞质基质酶酶2丙酮酸丙酮酸+少量少量H+少量能量少量能量有有氧氧呼呼吸吸2线粒体基质线粒体基质酶酶3线粒体内膜线粒体内膜酶酶总反应式总反应式：酶酶无无氧氧呼呼吸吸产生酒精：产生酒精：C6H12O6酶酶产生乳酸产生乳酸：C6H12O6酶酶发生生物发生生物：发生生物发生生物：反应场所反应场所：6CO2+大量大量H+少量能量少量能量2丙酮酸丙酮酸+6H2O12H2O+大量能量大量能量24H+6O26CO2+6H2O+大量能量大量能量C6H12O6+6O22C2H5OH
9、+2CO2+少量能量少量能量大部分植物，酵母菌大部分植物，酵母菌2乳酸乳酸+少量能量少量能量动物，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米动物，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米胚胚细胞质基质细胞质基质C6H12O610本讲稿第十页，共三十二页注意：注意：菌类的无氧呼吸也叫菌类的无氧呼吸也叫发酵发酵，生成乳酸的叫，生成乳酸的叫乳酸发酵乳酸发酵，生成酒精的叫生成酒精的叫酒精发酵酒精发酵讨论：讨论：1有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路有氧呼吸：有氧呼吸：无氧呼吸：无氧呼吸：2有氧呼吸过程中有氧呼吸过程中氧气氧气的去路的去路氧气用于和氧气用于和H生成生成水水能量小部分用于生成能量小部分用于生成ATP，大
10、部分储存于，大部分储存于乳酸乳酸或或酒精酒精中中所释放的能量一部分用于生成所释放的能量一部分用于生成ATP，大部分以，大部分以热能热能形式形式散失了。散失了。11本讲稿第十一页，共三十二页典型例题典型例题1、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整入一容器内，调整PH至至2.0，保存在，保存在37摄氏度的温水内，过一段时间后，摄氏度的温水内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（容器内剩余的物质是（）A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶
11、、多肽C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水A12本讲稿第十二页，共三十二页2、下列叙述不正确的是（、下列叙述不正确的是（）A酶的主要作用是降低反应所需的活化能酶的主要作用是降低反应所需的活化能B酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行C酶加速反应的进行，给反应物提供能量酶加速反应的进行，给反应物提供能量D酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著3、蛋白酶使蛋白质水解为多肽，但不能使多肽水解为氨基酸，这、蛋
12、白酶使蛋白质水解为多肽，但不能使多肽水解为氨基酸，这说明酶有（说明酶有（）A高效性高效性B专一性专一性C多样性多样性D稳定性稳定性CB13本讲稿第十三页，共三十二页4、下列哪项生物体的生命活动不是直接依赖于、下列哪项生物体的生命活动不是直接依赖于ATP的水解（的水解（）A蛋白质的氧化分解蛋白质的氧化分解B细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂C细胞的生长细胞的生长D矿质元素的吸收矿质元素的吸收5、下列生理过程中，不消耗、下列生理过程中，不消耗ATP的是（的是（）A核糖体上合成血红蛋白核糖体上合成血红蛋白B在肺泡表面进行气体交换在肺泡表面进行气体交换C小肠吸收氨基酸小肠吸收氨基酸D神经冲动在中枢传导神经冲
13、动在中枢传导AB14本讲稿第十四页，共三十二页6、生物体吸收的、生物体吸收的O2用于（用于（）A在线粒体中合成在线粒体中合成CO2B在细胞质中与在细胞质中与H结合生成水结合生成水C部分形成部分形成CO2，部分，部分与与H结合成水结合成水D在线粒体中与在线粒体中与H结合成水结合成水7、苹果内部腐烂时消耗一定量的葡萄糖可产生、苹果内部腐烂时消耗一定量的葡萄糖可产生A摩尔摩尔CO2，其植，其植物体叶片在正常生长时消耗同样数量的葡萄糖，可产生物体叶片在正常生长时消耗同样数量的葡萄糖，可产生CO2（）AA/3摩尔摩尔BA/6摩尔摩尔C3A摩尔摩尔D6A摩尔摩尔DC15本讲稿第十五页，共三十二页8、人体内
14、代谢终产物、人体内代谢终产物CO2形成的主要场所是（形成的主要场所是（）A血浆内血浆内B肺泡肺泡C线粒体线粒体D细胞质基质细胞质基质C16本讲稿第十六页，共三十二页能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素绿叶中的色素绿叶中的色素叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收白光白光下光合作用最强，其次是下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。红光和蓝紫光，绿光下最弱。（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄色）（黄色）（橙黄色）（橙黄色）叶绿素叶绿素a叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素b类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素
15、蓝紫光。蓝紫光。红光和蓝紫光红光和蓝紫光17本讲稿第十七页，共三十二页实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离1实验原理：实验原理：2方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）（1）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？（2）实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？滤）实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？滤纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧试管口？纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧试管口？因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒
16、物质。二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被破坏。素被破坏。绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且它们在层析液中的绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且它们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，绿溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。18本讲稿第十八页，共三十二页19本讲稿第十九页，共三十二页（3）滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？）滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？三、捕获光能的结构三、捕获光能的结构叶绿体叶绿
17、体结构：结构：与光合作用有关的与光合作用有关的酶酶分布于分布于中。中。光合作用光合作用色素色素分布于分布于上。上。类囊体的薄膜类囊体的薄膜基粒的类囊体及基质基粒的类囊体及基质外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）防止细线中的色素被层析液溶解防止细线中的色素被层析液溶解20本讲稿第二十页，共三十二页光合作用的原理光合作用的原理光合作用的过程：光合作用的过程：总反应式：总反应式：其中，其中，根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O2（CH2O）表示
18、糖类。）表示糖类。21本讲稿第二十一页，共三十二页色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：22本讲稿第二十二页，共三十二页光反应阶段：必须有光才能进行光反应阶段：必须有光才能进行场所：场所：反应式：反应式：光反应中，光反应中，酶酶酶酶光光类囊体薄膜类囊体薄膜上上光能转化为光能转化为ATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPADP+Pi+光能光能ATP形成形成：O2+2HH2O水的光解水的光解：23本讲稿第二十三页，共三十二页暗反应阶段：
19、有光无光都能进行暗反应阶段：有光无光都能进行场所：场所：联系：联系：酶酶酶酶光光反反应应为为暗暗反反应应提提供供ATP和和H，暗暗反反应应为为光光反反应应提提供供合合成成ATP的的原料原料ADP和和Pi（CH2O）+C5+ADP+Pi2C3+H+ATPC3的还原：的还原：2C3CO2+C5CO2的固定：的固定：叶绿体基质叶绿体基质6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2能量能量光能光能叶绿体叶绿体CO22+H2 2*O（CH2 2O)+*O2 224本讲稿第二十四页，共三十二页光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量
20、能量变化变化光反应光反应暗反应暗反应联系联系基粒片层结构薄膜基粒片层结构薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADP ADP、PiPiHH、ATPATP、酶、酶、COCO2 2、C C5水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2的固定的固定C C3 3的还原的还原光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。25本讲稿第二十五页，共三十二页影响光合作用的因素及在生产实践中的应用影响光合
21、作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响）光对光合作用的影响光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。光照时间光照时间植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加增加光照强度光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光的波长光的波长26本讲稿第二十六页，共三十二页生产上应适时灌溉，保证
22、植物生长所需要的水分。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。内，暗反应受阻，光合作用下降。（4）水分的供应）水分的供应生产上使田间通风良好，供应充足的生产上使田间通风良好，供应充足的CO2在一定范围内，植物光合作用强度随着在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。到一定浓度后，光合作用强度不再增加。（3）CO2浓度浓度生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室
23、温，抑制生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。呼吸作用，以积累有机物。温度低，光和速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高温度低，光和速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。时会影响酶的活性，光和速率降低。（2）温度）温度27本讲稿第二十七页，共三十二页化能合成作用化能合成作用概念：概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量
24、来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。生物。如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成氧化成HNO2，进而将进而将HNO2氧化成氧化成HNO328本讲稿第二十八页，共三十二页典型例题典型例题1、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（）A红光部分红光部分B红橙光与蓝紫光部分红橙光与蓝紫光部分C绿光部分绿光部分D紫光部分紫光部分2、下列措施中不会提高温室蔬菜产量
25、的是（、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（）A增大氧气浓度增大氧气浓度B增大二氧化碳浓度增大二氧化碳浓度C增强光照强度增强光照强度D调节室温调节室温BA29本讲稿第二十九页，共三十二页3、一般来说，光照强，光合作用增强。但在夏天光照最强的中午光合作、一般来说，光照强，光合作用增强。但在夏天光照最强的中午光合作用反而下降，原因是（用反而下降，原因是（）气孔关闭，二氧化碳不足气孔关闭，二氧化碳不足4、叶绿体中的色素分布在（、叶绿体中的色素分布在（）与光合作用有关的酶分布在（与光合作用有关的酶分布在（）5、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条颜色是（、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条颜色是
26、（）A橙黄色橙黄色B黄色黄色C蓝绿色蓝绿色D黄绿色黄绿色类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质与基粒上叶绿体的基质与基粒上C30本讲稿第三十页，共三十二页6、在同一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内，使光合、在同一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内，使光合作作用产生氧气最多的实验处理是（用产生氧气最多的实验处理是（）A白光照射白光照射B滤去红光和蓝光滤去红光和蓝光C滤去紫光滤去紫光D滤去黄光和绿光滤去黄光和绿光7、下列各生物中属于自养型的原核生物是（、下列各生物中属于自养型的原核生物是（）A海带海带B衣藻衣藻C硝化细菌硝化细菌D大肠杆菌大肠杆菌AC8、如果白天突然中断二氧化碳供应，叶绿体
27、内首先积累起来的物质是、如果白天突然中断二氧化碳供应，叶绿体内首先积累起来的物质是（）C531本讲稿第三十一页，共三十二页H2OBACDE+PiFGCO2J光9.下下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中B是是，它来自于它来自于的分解。的分解。图中图中C是是，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的部位，用于部位，用于。图中图中D是是，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D所需的能量来自所需的能量来自图中的图中的H表示表示，H为为I提供提供当当突然停止光照时，突然停止光照时，F，G。（填增加或减少）。（填增加或减少）HI2水水H基质基质还原还原C3ATP色素吸收的色素吸收的光能光能增加增加减少减少光反应光反应H、ATP32本讲稿第三十二页，共三十二页