高一生物第五章 細胞的能量供應和利

　　第五章 細胞的能量供應和利用

　　第一節 降低化學反應活化能的酶

　　一、相關概念：

　　1、新陳代謝：是活細胞中全部化學反應的總稱，是生物與非生物最根本的區別，是生物體進行一切生命活動的基礎。

　　2、細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應。

　　3、酶：是活細胞(來源)所產生的具有催化作用(功能：降低化學反應活化能，提高化學反應速率)的一類有機物。

　　4、活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。

　　二、酶的發現：

　　1、1783年，意大利科學家斯巴蘭讓尼用實驗證明：胃具有化學性消化的作用；

　　2、1836年，德國科學家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶；

　　3、1926年，美國科學家薩姆納通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質；

　　4、20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用。

　　三、酶的本質：

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

　　四、酶的特性：

　　1、高效性：催化效率比無機催化劑高許多；

　　2、專一性：每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應；

　　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，酶的活性都會明顯降低。

　　第二節 細胞的能量“通貨”——ATP

　　一、ATP的結構簡式：

　　ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，結構簡式：A－P～P～P，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵，－代表普通化學鍵。

　　注意：ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量，所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學性質不穩定，在水解時，由于高能磷酸鍵的斷裂，釋放出大量的能量。

　　二、ATP與ADP的轉化：

　　第三節ATP的主要來源——細胞呼吸

　　一、相關概念：

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

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

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

　　4、發酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的無氧呼吸。

　　二、有氧呼吸的總反應式：

　　C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量

　　三、無氧呼吸的總反應式：

　　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（主要在線粒體中進行）：

        細胞呼吸越強。

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

　　3、水分：一般來說，細胞水分充足，呼吸作用將增強.但陸生植物根部如長時間受水浸沒，根部缺氧，進行無氧呼吸，產生過多酒精，可使根部細胞壞死。

　　4、CO2：環境CO2濃度提高，將抑制細胞呼吸，可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

　　七、呼吸作用在生產上的應用：

　　1、作物栽培時，要有適當措施保證根的正常呼吸，如疏松土壤等。

　　2、糧油種子貯藏時，要風干、降溫，降低氧氣含量，則能抑制呼吸作用，減少有機物消耗。

　　3、水果、蔬菜保鮮時，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 能量之源——光與光合作用

　　一、相關概念：

　　1、光合作用：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，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)，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，5年后柳樹增重到76.7kg，而土壤只減輕了57g。指出：植物的物質積累來自水

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

　　3、1785年，由于空氣組成的發現，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，德國科學家梅耶指出，植物進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來。

　　4、1864年，德國科學家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光，另一半遮光。過一段時間后，用碘蒸氣處理葉片，發現遮光的那一半葉片沒有發生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍色。證明：綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。

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

　　6、20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素標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、光照強度：在一定范圍內，光合速率隨光照強度的增強而加快，超過光飽合點，光合速率反而會下降。

　　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，光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快，達到一定程度后，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，缺少時光合速率下降。

　　六、光合作用的應用：

　　1、適當提高光照強度；

　　2、延長光合作用的時間；

　　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，白天適當提高溫度，晚上適當降溫；

　　6、溫室栽培多施有機肥或放置干冰，提高二氧化碳濃度；

　　七、光合作用的過程：