高一生物:內(nèi)容構(gòu)成 6

 　　(五)細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

　　H2O 外界

　　水

　　H2O O2 礦質(zhì)元素

　　[H]

　　光 ATP 原生質(zhì)

　　ADP+PI 熱能

　　ATP

　　ADP+PI

　　CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2

　　一、 酶——降低反應(yīng)活化能

　　◎ 新陳/細(xì)胞代謝：活細(xì)胞內(nèi)全部有序化學(xué)反應(yīng)的總稱。

　　◎ 活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。

　　1. 發(fā)現(xiàn)

　�、侔退沟轮�前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)。

　�、诎退沟�(法、微生物學(xué)家)：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān);發(fā)酵是整個細(xì)胞。

　�、劾�比希(德、化學(xué)家)：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。

　�、鼙认＜{(德、化學(xué)家)：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。

　�、菟_姆納(美、科學(xué)家)：從刀豆種子提純出來的脲酶是一種蛋白質(zhì)。

　�、拊S多酶是蛋白質(zhì)。

　　⑦切赫與奧特曼(美、科學(xué)家)：少數(shù)RNA具有生物催化功能。

　　2.定義

　　酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。

　　注：

　　①由活細(xì)胞產(chǎn)生(與核糖體有關(guān))

　�、诖呋�性質(zhì)：A.比無機(jī)催化劑更能減低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速度。

　　B.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。

　�、鄢煞郑航^大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。

　　3.特性

　�、� 高效性：催化效率很高，使反應(yīng)速度很快，是一般無機(jī)催化集的107——1013倍。

　�、� 專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 → 多樣性 。

　�、� 需要合適的條件(溫度和pH值) → 溫和性 → 易變性 。

　　酶的催化作用需要適宜的溫度、pH值等，過酸、過堿、高溫都會破壞酶分子結(jié)構(gòu)。低溫也會影響酶的活性，但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。

　　圖例

　　解析 在底物足夠，其他因素固定的條件下，酶促反應(yīng)的速度與酶濃度成正比。 1.在S較低時，V隨S增加而加快，近乎成正比;

　　2.在S較低時，V隨S增加而加快，但不顯著;

　　3.當(dāng)S很大且達(dá)到一定限度時，V也達(dá)到一個最大值，此時即使再增加S，反應(yīng)也幾乎不再改變。

　　1.在一定T內(nèi)V隨T的

　　升高而加快;

　　2.在一定條件下，每一種酶在某一T時活力最大，稱最適溫度;

　　3.當(dāng)T升高到一定限度時，V反而隨溫度的升高而降低。

　　◎動物T：35—40℃

　　PH ： 6.5—8.0

　　◎ 酶工程

　　生產(chǎn)提取 制成 酶制劑 應(yīng)用 治療疾病;加工和生產(chǎn)一些產(chǎn)品;

　　和分離純化 固定化酶 化驗診斷和水質(zhì)檢測;其他分支。

　　二、ATP(三磷酸腺苷)

　　◎ ATP是生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物，是生物體進(jìn)行各項生命活動的直接

　　能源，它的水解與合成存在著能量的釋放與貯存。

　　1.結(jié)構(gòu)簡式

　　A — P ～ P ～ P

　　腺苷 普通化學(xué)鍵13.8KJ/mol 高能磷酸鍵 30.54 KJ/mol 磷酸基團(tuán)

　　2.ATP與ADP的轉(zhuǎn)化

　　ATP

　　呼吸作用

　　(線粒體) 吸 Pi

　　(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)) 能 吸收分泌(滲透能)

　　(葉綠體) 放 肌肉收縮(機(jī)械能)

　　光合作用 Pi 能 神經(jīng)傳導(dǎo)、生物電(電能)

　　ADP (每個活細(xì)胞) 合成代謝(化學(xué)能)

　　體溫(熱能)

　　螢火蟲(光能)

　　◎ 糖類—主要能源物質(zhì) 熱能 散失

　　太陽光能 脂肪—主要儲能物質(zhì) 氧化

　　(直接能源) 蛋白質(zhì)—能源物質(zhì)之一 分解 化學(xué)能 ATP

　　水解酶、放

　　◎ ATP ADP + Pi + 能量

　　合成酶、吸

　　3.能產(chǎn)生ATP： 線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

　　能產(chǎn)生水： 線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核

　　能堿基互補配對： 線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核

　　三、ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸

　　◎呼吸是通過呼吸運動吸進(jìn)氧氣，排出二氧化碳的過程。

　　◎細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。分為：

　　有氧呼吸 無氧呼吸

　　概念 指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。 指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量的過程。

　　過程 ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP

　�、� 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 + [H]+ 2ATP

　　③ [H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP

　　→ 2C3H6O3

　�、� 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2

　　反應(yīng)式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O + 38ATP C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

　　→ 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

　　不同點 場所 ： ①②線粒體基質(zhì) ③內(nèi)膜 始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

　　條件 ： 除①外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶

　　產(chǎn)物 ： CO2 、H2O 酒精和CO2或乳酸

　　能量 ： 大量、合成38ATP(1161KJ) 少量、合成2ATP(61.08KJ)

　　相同點 聯(lián)系 ： 從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同

　　實質(zhì) ： 分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP

　　意義 ： 為生物體的各項生命活動提供能量;為體內(nèi)其他化合物合成提供原料

　　◎比較

　　光合作用 呼吸作用

　　反應(yīng)場所 綠色植物(在葉綠體中進(jìn)行) 所有生物(主要在線粒體中進(jìn)行)

　　反應(yīng)條件 光、色素、酶 酶(時刻進(jìn)行)

　　物質(zhì)轉(zhuǎn)變 把無機(jī)物CO2和H2O合成有機(jī)物(CH2O) 分解有機(jī)物產(chǎn)生CO2和H2O

　　能量轉(zhuǎn)變 把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存在有機(jī)物中 釋放有機(jī)物的能量，部分轉(zhuǎn)移ATP

　　實質(zhì) 合成有機(jī)物、儲存能量 分解有機(jī)物、釋放能量、產(chǎn)生ATP

　　聯(lián)系 有機(jī)物、氧氣

　　光合作用 呼吸作用

　　能量、二氧化碳

　　◎ 光合作用的實質(zhì)

　　通過光反應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，通過暗反應(yīng)把二氧化碳和水合成有機(jī)物，同時把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能貯存在有機(jī)物中。

　　四、光和光合作用

　　◎光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的

　　有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。影響因素有：光、溫度、CO2濃度、水分、礦質(zhì)元素等。

　　1.發(fā)現(xiàn)

　　內(nèi)容 時間 過程 結(jié)論

　　普里斯特 1771年 蠟燭、小鼠、綠色植物實驗 植物可以更新空氣

　　薩克斯 1864年 葉片遮光實驗 綠色植物在光合作用中產(chǎn)生淀粉

　　恩格爾曼 1880年 水綿光合作用實驗 葉綠體是光合作用的場所釋放出氧。

　　魯賓與卡門 1939年 同位素標(biāo)記法 光合作用釋放的氧全來自水

　　2.場所

　　雙層膜

　　葉綠體 基質(zhì)

　　基粒 多個類囊體(片層)堆疊而成

　　胡蘿卜素(橙黃色)1/3

　　類胡蘿卜素 葉黃素(黃色) 2/3 吸藍(lán)紫光

　　色素 (1/4) 葉綠素A(藍(lán)綠色)3/4

　　葉綠素(3/4) 葉綠素B(黃綠色)1/4 吸紅橙和藍(lán)紫光

　　3.過程

　　光反應(yīng) 暗反應(yīng)

　　條件 光、色素、酶 CO2、[H]、ATP、酶

　　時間 短促 較緩慢

　　場所 內(nèi)囊體的薄膜 葉綠體的基質(zhì)

　　過程 ① 水的光解

　　2H2O → 4[H] + O2

　�、� ATP的合成/光合磷酸化

　　ADP + Pi + 光能 → ATP ① CO2的固定

　　CO2 + C5 → 2C3

　　② C3/ CO2的還原

　　2C3 + [H] →(CH2O)

　　實質(zhì) 光能 → 化學(xué)能，釋放O2 同化CO2，形成(CH2O)

　　總式 CO2 + H2O → (CH2O)+ O2

　　或 CO2 + 12H2O → (CH2O)6 + 6O2 + 6H2O

　　物變 無機(jī)物CO2、H2O → 有機(jī)物(CH2O)

　　能變 光能 → ATP中活躍的化學(xué)能 → 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

　　◎ 同位素示蹤

　　14C 光反應(yīng) 2C 3 暗反應(yīng) (14CH2O)

　　3H2O 固定 [3H] 還原 (C3H2O)

　　H218O 光 18O2

　　◎ 人為創(chuàng)設(shè)條件，看物質(zhì)變化：

　　1. 光照 → [H]和ATP → 暗反應(yīng) → (CH2O)

　　↓ ↓ ↓ ↓

　　切斷 → 不能生成 → 不能進(jìn)行 → 不能生成

　　2. CO2 → C5 → C3 → (CH2O)

　　↓ ↓ ↓ ↓

　　(責(zé)任編輯：康彥林)

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