高一生物第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利

　　第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

　　第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

　　一、相關(guān)概念：

　　1、新陳代謝：是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱，是生物與非生物最根本的區(qū)別，是生物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。

　　2、細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)。

　　3、酶：是活細(xì)胞(來源)所產(chǎn)生的具有催化作用(功能：降低化學(xué)反應(yīng)活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速率)的一類有機(jī)物。

　　4、活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。

　　二、酶的發(fā)現(xiàn)：

　　1、1783年，意大利科學(xué)家斯巴蘭讓尼用實(shí)驗(yàn)證明：胃具有化學(xué)性消化的作用；

　　2、1836年，德國科學(xué)家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶；

　　3、1926年，美國科學(xué)家薩姆納通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明脲酶是一種蛋白質(zhì)；

　　4、20世紀(jì)80年代，美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。

　　三、酶的本質(zhì)：

　　大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)（合成酶的場所主要是核糖體，水解酶的酶是蛋白酶），也有少數(shù)是RNA。

　　四、酶的特性：

　　1、高效性：催化效率比無機(jī)催化劑高許多；

　　2、專一性：每種酶只能催化一種或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)；

　　3、酶需要較溫和的作用條件：在最適宜的溫度和pH下，酶的活性最高。溫度和pH偏高和偏低，酶的活性都會(huì)明顯降低。

　　第二節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP

　　一、ATP的結(jié)構(gòu)簡式：

　　ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，結(jié)構(gòu)簡式：A－P～P～P，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，～代表高能磷酸鍵，－代表普通化學(xué)鍵。

　　注意：ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲(chǔ)存著大量的能量，所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在水解時(shí)，由于高能磷酸鍵的斷裂，釋放出大量的能量。

　　二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化：

　　第三節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸

　　一、相關(guān)概念：

　　1、呼吸作用（也叫細(xì)胞呼吸）：指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其它產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。根據(jù)是否有氧參與，分為：有氧呼吸和無氧呼吸。

　　2、有氧呼吸：指細(xì)胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用下，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放出大量能量，生成ATP的過程。

　　3、無氧呼吸：一般是指細(xì)胞在無氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物（酒精、CO2或乳酸），同時(shí)釋放出少量能量的過程。

　　4、發(fā)酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的無氧呼吸。

　　二、有氧呼吸的總反應(yīng)式：

　　C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量

　　三、無氧呼吸的總反應(yīng)式：

　　C6H12O6——>2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+少量能量

　　或

　　C6H12O6——>2C3H6O3（乳酸）+少量能量

　　四、有氧呼吸過程（主要在線粒體中進(jìn)行）：

        細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。

　　2、氧氣：氧氣充足，則無氧呼吸將受抑制；氧氣不足，則有氧呼吸將會(huì)減弱或受抑制。

　　3、水分：一般來說，細(xì)胞水分充足，呼吸作用將增強(qiáng).但陸生植物根部如長時(shí)間受水浸沒，根部缺氧，進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生過多酒精，可使根部細(xì)胞壞死。

　　4、CO2：環(huán)境CO2濃度提高，將抑制細(xì)胞呼吸，可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

　　七、呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用：

　　1、作物栽培時(shí)，要有適當(dāng)措施保證根的正常呼吸，如疏松土壤等。

　　2、糧油種子貯藏時(shí)，要風(fēng)干、降溫，降低氧氣含量，則能抑制呼吸作用，減少有機(jī)物消耗。

　　3、水果、蔬菜保鮮時(shí)，要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度，抑制呼吸作用。

　　第四節(jié) 能量之源——光與光合作用

　　一、相關(guān)概念：

　　1、光合作用：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(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。

　　二、光合色素（在類囊體的薄膜上）：

　　三、光合作用的探究歷程：

　　1、1648年海爾蒙脫(比利時(shí))，把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質(zhì)，5年后柳樹增重到76.7kg，而土壤只減輕了57g。指出：植物的物質(zhì)積累來自水

　　2、1771年英國科學(xué)家普里斯特利發(fā)現(xiàn)，將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易熄滅。將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi)，小鼠不容易窒息而死，證明：植物可以更新空氣。

　　3、1785年，由于空氣組成的發(fā)現(xiàn)，人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。1845年，德國科學(xué)家梅耶指出，植物進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。

　　4、1864年，德國科學(xué)家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光，另一半遮光。過一段時(shí)間后，用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍(lán)色。證明：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。

　　5、1880年，德國科學(xué)家思吉爾曼用水綿進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)。證明：葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所，氧是葉綠體釋放出來的。

　　6、20世紀(jì)30年代美國科學(xué)家魯賓卡門采用同位素標(biāo)記法研究了光合作用。第一組相植物提供H218O和CO2，釋放的是18O2；第二組提供H2O和C18O，釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。

　　四、葉綠體的功能：

　　葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。在類囊體的薄膜上分布著具有吸收光能的光合色素，在類囊體的薄膜上和葉綠體的基質(zhì)中含有許多光合作用所必需的酶。

　　五、影響光合作用的外界因素主要有：

　　1、光照強(qiáng)度：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快，超過光飽合點(diǎn)，光合速率反而會(huì)下降。

　　2、溫度：溫度可影響酶的活性。

　　3、二氧化碳濃度：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快，達(dá)到一定程度后，光合速率維持在一定的水平，不再增加。

　　4、水：光合作用的原料之一，缺少時(shí)光合速率下降。

　　六、光合作用的應(yīng)用：

　　1、適當(dāng)提高光照強(qiáng)度；

　　2、延長光合作用的時(shí)間；

　　3、增加光合作用的面積——合理密植，間作套種；

　　4、溫室大棚用無色透明玻璃；

　　5、溫室栽培植物時(shí)，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫；

　　6、溫室栽培多施有機(jī)肥或放置干冰，提高二氧化碳濃度；

　　七、光合作用的過程：