1、1第 5 讲 细胞的能量供应和 利用一、酶（1） 酶的 本质 、特 性和 作 用（ A）【酶的 本质 】 ： 酶是 由活 细 胞产生 的具 有催 化活 性的 有机物 ，其 中大 部分 是蛋 白质、 少量 是RNA【酶的 特性 】 ：1 、酶 具有 高效 性 2、 酶具 有专 一性 3、酶 的作 用条 件比 较温 和【小结 】验 证酶 的高 效性 一般用 酶与 无机 催化 剂进 行比较 ；验 证酶 的专 一性 可采用 底 物相 同酶不 同 或 酶 相同 底物 不同 的思 路进 行。（2） 影响 酶活 性的 因素 （ B）温度 和PH 值 偏高 或偏 低 ，酶活 性都 会明 显降 低。 在最适 宜
2、的 温度 和PH 值 条件下 ，酶 的活 性最高 。 过酸、 过碱 或温 度过 高， 酶的空 间结 构遭 到破 坏， 能使蛋 白质 变性 失活 ，不 可恢复 。 低温使 酶活 性降 低， 但酶 的空间 结构 保持 稳定 ，在 适宜的 温度 条件 下酶 的活 性可以 恢复 。 酶的浓 度和 底物 浓度 也会 影响化 学反 应速 度， 但是 不影响 酶的 活性 。二、解 释A TP 在 能量 代谢 中的作 用1（了 解） 说 出A TP 的分 子特点元素组 成： ATP 由C 、 H、O 、 N、 P 五 种元 素组 成 结构特 点： ATP 中文 名称 叫 三磷酸 腺苷， 结构 简 式 AP P
3、 P， 其中A 代表 腺苷， P 代表 磷酸 基团， 代 表高 能磷 酸键。 水解 时远 离A 的 磷 酸键线 断裂作用 ： 新 陈代 谢所 需能 量的 直接来 源 ， ATP 在细 胞内 含量很 少 ， 但 在细 胞内 的转 化速度 很 快 。2（理 解） ATP 和 ADP 相 互转化 的过 程和 意义 ：ATP 与A DP 的相 互转 化 ATP 酶 ADP + Pi + 能 量（1m olATP 水 解释 放 30.54KJ 能 量 ）ADP+Pi+能量 酶 ATP这个过 程储 存能 量ATP 酶 ADP+Pi+能量这个过 程释 放能 量方向从 左到 右时 能量 代表 释放的 能量 ，
4、用 于一 切生 命活动 。方向 从右 到左 时能 量代 表转移 的能 量 ， 动 物中 为 呼吸作 用转 移的 能量 。 植 物中来 自光 合作 用和呼 吸 作 用。注： 在 ATP 和 ADP 转化 过程中 物质 是可 逆， 能量 是不可 逆的2意义： 能量 通过 ATP 分子 在吸能 反应 和放 能反 应之 间循环 流通 ，A TP 是细 胞 里的能 量流 通的能量 通 货 3（理 解） 说 明A TP 的利 用ATP 的水 解过 程中 释放 出 能量 ， 这 些能 量被 各项 吸 能反应 所用 ， 如肌 肉收 缩 、 细 胞分 裂 、 主 动运输 等， 所 有A TP 的水 解总伴 随着
5、 吸能 反应 。 放能反 应在 进行 的过 程中 释放出 能量 ，可为A TP 的 合成提 供能 量， 故A TP 的 合成总 伴随 着 放能反 应的 进行 。三、说 明细 胞呼 吸及 其原 理的应 用1（理 解） 概述 细胞 呼吸 的概念 细胞呼 吸是 指在 酶的 催化 作用下 ，把 糖类 等有 机物 氧化分 解，产 生 C O2 等 物 质，同 时释 放 出能量 的过 程。2（了 解） 说出 细胞 呼吸 的方式 细胞呼 吸分 为有 氧呼 吸和 无氧呼 吸。 有氧呼 吸是 指细 胞在氧气 的参与 下， 通过 酶的 催化 作用， 把糖 类等 有机 物彻 底氧化 分解 ， 产 生出二 氧化 碳和
6、 水，同时 释放出 能量 ，生 成许 多A TP 的过 程。 无氧呼 吸指 在指 在无 氧条 件下通 过酶 的催 化作 用 ，细胞把 糖类 等有 机物 不彻 底氧化 分解 ， 同 时释放 少量 能量 生成 少 量A TP 的过 程。3（理 解） 阐述 有氧 呼吸 和无氧 呼吸 的过 程及 异同 点（1） 有氧 呼吸 的过 程第一阶 段、 C6H12O62 丙 酮酸 2ATP4 H（在 细胞质 中） 第二阶 段、丙酮 酸 6H2O6C O220 H 2ATP（线粒 体基 质中 ） 第三阶 段 、24 H 6O212 H2O34 ATP（ 线 粒体 内膜中 ）（2） 无氧 呼吸 的过 程C 6H1
7、2O62 丙 酮酸 2 ATP 4 H（在 细胞 质基 质中）2 丙 酮酸 2 酒 精 2CO2能 量 （ 细 胞 质 ） 或 2 丙 酮酸 2乳酸 能量 （细 胞质 基质 ）（3） 有氧 呼吸 与无 氧呼 吸 的异同 ：项目 有氧呼 吸 无氧呼 吸3进行部 位 第一步 在细 胞质 中 ， 然后在线 粒体始终在 细胞 质中是否 需 O2 需氧 不需氧最终产 物 CO2 H2O 不彻底 氧化 物酒 精或 乳酸区别可利用能（ 储 存ATP 中）1161KJ 61.08KJ联系 把 C6H12O6-2 丙酮酸这 一步相 同， 都在 细胞 质基 质中进 行4、说 明细 胞呼 吸的 意义为生 命活 动提
8、 供能 量 为其 他化 合物 的合 成提 供原料5、举 例说 明光 合作 用原 理 在生产 和生 活中 的应 用（1） 影响 呼吸 速率 的外 界 因素：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。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。水分 ：一 般来 说， 细胞 水分充 足， 呼吸 作用 将增 强。但 陆生 植物
9、 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 。C O2： 环境C O2 浓度 提 高，将 抑制 细胞 呼吸 ，可 用此原 理来 贮藏 水果 和蔬 菜。（2） 呼吸 作用 在生 产上 的 应用：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。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 。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 。 四、说 明光 合作 用以 及对 它的
10、认 识过 程1、光 合作 用的 认识 过程（1）1 771 年， 英国 科学 家普利 斯特 利证 明植 物可 以更新 空气 实验 ；（2）1 864 年， 德国 科学 家萨克 斯证 明了 绿色 叶片 在光合 作用 中产 生淀 粉的 实验；（3） 1880 年 ， 德 国科 学家 恩吉尔 曼证 明叶 绿体 是进 行光合 作用 的场 所， 并从 叶绿体 放出 氧 的实验 ；4（4）2 0 世 纪 30 年 代美 国 科学家 鲁宾 和卡 门采 用同 位素标 记法 研究 证明 光合 作用释 放的 氧气全部 来自 水的 实验 。（5）恩 格尔曼 实验的 结论 是：氧气 是叶 绿体释 放出 来的，叶 绿体
11、 是绿色 植物 进行光合 作用 的场所 。2、叶 绿体 中色 素的 种类 、 作用（1） 种类 ：包 括叶 绿素 a、叶绿 素 b 占 3/4 和 类 胡 萝卜素 （叶 黄素 、胡 萝卜素 ） 1/4（2）色素提 取实验 ：无水 乙醇提取色 素； 二 氧化硅 使研磨更充 分；碳 酸钙防止 色素 受到 破坏 （3） 作用 ：叶 绿素 a 和 叶 绿素 b 主 要吸收 蓝紫 光和 红光， 胡萝 卜素 和叶 黄素 主要吸 收蓝 紫光。3、阐 述光 合作 用的 过程（1） 光反 应阶 段 场所： 叶绿 体囊 状结 构（ 类囊体 ）薄 膜上 进行 条件： 必须 有光 ，色 素、 化合作 用的 酶步骤：水
12、的 光解 ，水 在光 下分 解成氧 气和 还原 氢H 2O2 H + 1/2 O2A TP 生 成， ADP 与P i 接 受光能 变 成 ATP能量变 化： 光能 变 为 ATP 活跃的 化学 能（2） 暗反 应阶 段 场所 ：叶 绿体 基质 条件 ：有 光或无光 均 可 进 行，二 氧化 碳， 能 量 、酶 步骤 ：5二氧 化碳 的固 定， 二氧 化碳与 五碳 化合 物结 合生 成两个 三碳 化合 物二氧 化碳 的还 原， 三碳 化合物 接受 还原 氢、 酶、 ATP 生 成有 机物 能量变 化： ATP 活 跃的 化 学能转 变成 化合 物中 稳定 的化学 能（3） 总结项目 光反应 暗
13、反应条件需要叶 绿素 、光 、酶 不需要 叶绿 素和 光， 需要 多种酶场所叶绿体 内囊 体的 薄膜 上 叶绿体 的基 质中物 质 变化（1） 水的 光解2H2O 4H+O2(2)ATP 的形 成ADP+Pi+能量 ATP（1） CO2 固 定 CO2C 5 2C3 (2) C3 的 还原2C3 （ C H2O） + C5能 量 变化叶绿素 把光 能转 化 为 A TP 中 活跃 的化 学 能ATP 中活 跃的 化学 能转 化 成（C H2O） 中稳 定的 化学 能区别实质把二氧 化碳 和水 转变 成有 机物， 同时 把光 能转 变为 化学能 储存 在有 机物 中联系 光反应 为暗 反应 提供
14、 H、 ATP， 暗反 应为 光反 应提 供 ADP+Pi， 没有 光反 应， 暗反应 无法 进 行，没 有暗 反应 ，有 机物 无法合 成。4、举 例说 明光 合作 用原 理 的应用意义 ： 制造 有机 物 转化并 储存 太阳 能 使大 气中 的 CO2 和O 2 保 持相 对 稳定。农业 生产 以及 温室 中提 高农作 物产 量的 方法控制 光照 强度 的强 弱 控制 温度 的高 低 适 当的增 加作 物环 境中 二氧 化碳的 浓度 五、研 究影 响光 合作 用速 率的环 境因 素1、影 响光 合作 用的 因素CO2 浓 度 、 温度 、 光照 强度对 光合 作用 都有 影响 ，其中 光照
15、 为最 关键 因素因素 图像 关键点 的含 义 在生产 上的 应用6光照 强 度A 点 光照 强度 为 0，此 时 只进行呼 吸作 用 ， 释 放 CO2 的 量，表 明此 时的 呼吸 强度 。 AB 段 表明 随光 照强 度加 强，光 合作 用逐 渐加 强， CO2 的释放 量逐 渐减 少， 有一 部 分用于 光合 作用 ； B 点 时 ， 呼吸作 用释 放的C O2 全部 用 于光合 作用 ，即 光合 作用 强 度=呼吸 作用 强度 ，称B 点 为光补 偿点( 植物 白天 光照 强度应 在光 补偿 点以 上， 植 物才能 正常 生长) 。B C 段 表 明随着 光照 强度 不断 加强 ，
16、光合作 用强 度不 断加 强， 到 C 点 以上 不再 加强 了。 C 点 为光合 作用 的饱 和点 。(1)适当提 高光 照强度(2)延长光 合作 用时 间( 例： 轮作) ( 3)对温室 大棚 用无 色透明 玻璃 ( 4)若要降 低光 合作用则用 有色 玻 璃。 如用 红色 玻 璃， 则透 红光 吸 收其他 波长 的 光， 光合 能力 较 白光弱 。 但较 其 他单色 光强 。单因 子 影 响光合 面 积物 A 光合作用实际量 质 的 B 干物质量量 C呼吸量O 2 4 6 8叶面积指数OA 段 表明 随叶 面积 的不 断增大， 光合 作用 实际 量不 断 增大， A 点为 光合 作用 面
17、 积 的饱和 点随叶 面积 的增 大 ， 光合作 用不 再增 强， 原因 是 有很多 叶被 遮挡 在光 补偿 点 以下。 OB 段干 物质 量随光 合作用 增强 而增 加， 而由 于 A 点 以后 光合 作用 量不 再 增 加，而 叶片 随叶 面积 的不 断 增加O C 段 呼吸 量不 断增 加，所 以干 物质 积累 量不 断 降低如 BC 段 。植 物的 叶 面 积指数 不能 超 过 C 点， 若 超 过 C 点， 植物 将入 不敷 出 ， 无法生 活下 去。适当间 苗、 修剪 ，合理施 肥、 浇水 ， 避免陡 长， 封行 过 早，使 中下 层叶 子 所受的 光照 往往 在 光补偿 点以 下
18、， 白 白消耗 有机 物， 造 成不必 要的 浪费 。 温室栽 培植 物时 ， 可增加 光合 作用 面 积，合 理密 植是 增 加光合 作用 面积 的 一项重 要措 施。7二氧 化 碳 浓CO2 是 光合 作用 的原 料， 在一定范 围内 ， CO2 越 多， 光 合作用 速率 越大 ， 但到 A 点 时， 即 CO2 达到 饱和 时， 就 不再增 加了温室栽 培植 物时 适当提高 室 内 CO2 的 浓度， 如释 放一 定 量的干 冰或 多施 有 机肥， 使根 部吸 收8度 的 CO2 增多 。大 田生产 正其 行， 通其 风 ， 即为 提高CO2 浓度、 增加 产量温度光合作 用是 在酶
19、催化 下进 行的温 度直 接影 响酶 的活 性 。 一般植 物 在 103 5 下 正常进 行光 合作 用， 其中AB 段( 10 35) ， 随温 度 的升高 而逐 渐加 强， B 点 (35) 以 上光 合酶 活性 下 降，光 合作 用开 始下 降，40 50 光合 作用 几乎 完 全停止(1)适时播 种(2)温室栽 培植 物 时，白 天适 当提 高温度 ，晚 上适 当降温(3)植物 午休 现象 的原因 之一叶龄OA 段 为幼 叶， 随幼 叶的 不断生长 ，叶 面积 不断 增大 ， 叶内叶 绿体 不断 增多 ，叶 绿 素含量 不断 增加 ，光 合作 用 速率不 断增 加。 AB 段为壮 叶
20、，叶 片的 面积 、叶 绿体 和 叶绿素 都处 于稳 定状 态， 光 合速率 也基 本稳 定。 BC 段 为老叶 ，随 叶龄 的增 加， 叶 片内叶 绿素 被破 坏， 光合 速 率也随 之下 降农作物 、果 树管 理后期适 当摘 除老 叶、残 叶及 茎叶 蔬 菜及时 换新 叶， 都 是根据 其原 理。 又 可降低 其呼 吸作 用 消耗有 机物矿质 元 素矿质元 素是 光合 作用 的产 物 葡萄 糖进 一步 合成 许多有机物时 所必 需的 物质 。 如 缺 少 N， 就 影响 蛋白 质( 酶) 的 合成； 缺少P 就 会影 响 ATP 的合 成；缺 少 Mg 就 会影 响叶 绿素的 合成合理施
21、肥可 促进 叶片面积 增大 ，提 高 酶的合 成率 ，提 高 光合作 用速 率图像多因 子 影 响含义P 点时 ，限 制光 合速 率的 因素应 为横 坐标 所表 示的 因子， 随其 因子 的不 断加 强 ，光合速 率不 断提 高 。 当 到Q 点 时 ， 横 坐标 所表 示的 因子 ， 不 再是 影响 光合 速 率的 因子， 要想 提高 光合 速率 ，可采 取适 当提 高图 示的 其他因 子9应 温室栽 培时 ， 在一 定光 照 强度下 ， 白天 适当 提高 温 度， 增加 光合 酶的 活性 ， 提高10用 光合速 率， 也 可同 时适 当 充加C O2， 进一 步提 高光 合速率。 当温 度
22、适 宜时， 可适当增加 光照 强度 和C O2 浓 度以提 高光 合作 用速 率。 总之， 可根 据具 体情 况， 通过 增加光 照强 度， 调节 或增 加 CO2 浓度 来充 分提 高光 合效率 ，以 达到 增产 的目 的2.农业 生产 以及 温室 中提 高农作 物产 量的 方法 （ B）延 长光 照时 间 如：补 充人 工光 照、 多季 种植（ 轮作 ）增 加光 照面 积 如：合 理密 植、 套种 （间 作） 光照 强弱 的控 制： 阳生植 物（强 光，阴 生植 物（ 弱 光）增强光 合作 用效 率 适 当提高 CO2 浓 度： 施农 家 肥、使 用 CO2 发生 器 适当提 高白 天温 度（ 降低 夜间温 度；必需矿 质元 素的 供应六、生 物的 代谢类型1.自养 生物 ： 可将C O2、 H2O 等 无机 物合 成葡 萄糖 等 有机物 ， 如绿 色植 物 ， 硝 化细菌 （ 化能 合成）2.异养 生物： 不能 将C O2、 H2O 等 无机 物合 成葡 萄糖 等有机 物， 只能 利用 环境 中现成 的有机 物来维 持自 身生 命活 动， 如许多 动物 。
