高一生物第五章 细胞的能量供应和利

　　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：

　　1、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。

　　2、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。

　　3、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。

　　4、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：

　　1、1783年，意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明：胃具有化学性消化的作用；

　　2、1836年，德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶；

　　3、1926年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质；

　　4、20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。

　　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：

　　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）：

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）：

　　三、光合作用的探究历程：

　　1、1648年海尔蒙脱(比利时)，把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质，5年后柳树增重到76.7kg，而土壤只减轻了57g。指出：植物的物质积累来自水

　　2、1771年英国科学家普里斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死，证明：植物可以更新空气。

　　3、1785年，由于空气组成的发现，人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。

　　4、1864年，德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

　　5、1880年，德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，氧是叶绿体释放出来的。

　　6、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2，释放的是18O2；第二组提供H2O和C18O，释放的是O2。光合作用释放的氧全部来自来水。

　　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：