【高中生物】必修1《分子与细胞》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、酶在细胞代谢中的作用

①细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称细胞代谢。

②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。

③同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因此催化效率更高。

二、酶的概念及化学本质：

酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

合成酶的场所主要是核糖体，水解酶的酶是蛋白酶。

三、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较温和的作用条件：在最适宜的温度和pH下，酶的活性最高。低温抑制酶的活性；过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

 第二节    细胞的能量“通货”--ATP

一、ATP的生理功能：直接能源物质

二、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（由腺嘌呤和核糖组成），

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。

三、ATP与ADP的转化：（物质是可逆的、能量是不可逆的；反应的酶也不同）

①ATP的形成途径：

          绿色植物：光合作用（光反应阶段）；呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）

          动物和人：呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）

    ②ATP的水解：远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量直接用于各种生命活动（如：细胞分裂、根吸收矿质素、肌肉收缩、神经兴奋的传导等）

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。

三、无氧呼吸的总反应式：

（酵母菌、植物细胞在无氧条件下的呼吸）

（动物骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根等细胞的无氧呼吸）

四、有氧呼吸过程（主要在线粒体中进行）：

五、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：

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。

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

细胞缺氧，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

    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、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。

四、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，到光饱和点时达到最大。

   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。

五、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。

六、光合作用的过程：

七、化能合成作用

①化能合成作用：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。

②自养生物：能利用外界环境中的无机物，将无机物制造成复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，这种类型的生物属于自养生物。

光能自养型生物：如蓝藻、衣藻、水绵等及各种绿色植物，利用光合作用制造有机物。

化能自养型生物：如硝化细菌，利用周围物质氧化所释放的能量，将CO₂合成有机物。

③异养生物：只能依靠摄取外界环境中的现成的有机物来维持自身的生命活动的一类生物。