2025年高考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：

　　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。

　　細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應。

　　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。

　　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：

　　酶

　　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+6O26CO2+6H2O+能量

　　三、無氧呼吸的總反應式：

　　C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量

　　或

　　C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量

　　四、有氧呼吸過程（主要在線粒體中進行）：

　　場所發生反應產物

　　第一階段細胞質

　　基質

　　丙酮酸、[H]、釋放少量能量，形成少量ATP

　　第二階段線粒體

　　基質

　　CO2、[H]、釋放少量能量，形成少量ATP

　　第三階段線粒體

　　內膜

　　生成H2O、釋放大量能量，形成大量ATP

　　五、有氧呼吸與無氧呼吸的比較：

　　呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸

　　不

　　同

　　點場所細胞質基質，線粒體基質、內膜細胞質基質

　　條件氧氣、多種酶無氧氣參與、多種酶

　　物質變化葡萄糖徹底分解，產生

　　CO2和H2O葡萄糖分解不徹底，生成乳酸或酒精等

　　能量變化釋放大量能量（1161kJ被利用，其余以熱能散失），形成大量ATP釋放少量能量，形成少量ATP

　　六、影響呼吸速率的外界因素：

　　1、溫度：溫度通過影響細胞內與呼吸作用有關的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。

　　溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內，溫度越低，，細胞呼吸越弱；溫度越高，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）：

　　葉綠素a(藍綠色）

　　葉綠素主要吸收紅光和藍紫光

　　葉綠素b(黃綠色）

　　色素

　　胡蘿卜素（橙黃色）

　　類胡蘿卜素主要吸收藍紫光

　　葉黃素（黃色）

　　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：

　　光

　　反

　　應

　　階

　　段條件光、色素、酶

　　場所在類囊體的薄膜上

　　物質變化

　　水的分解：H2O→[H]+O2↑ATP的生成：ADP+Pi→ATP

　　能量變化光能→ATP中的活躍化學能

　　暗

　　反

　　應

　　階

　　段條件酶、ATP、[H]

　　場所葉綠體基質

　　物質變化CO2的固定：CO2+C5→2C3

　　C3的還原：C3+[H]→（CH2O）

　　能量變化ATP中的活躍化學能→（CH2O）中的穩定化學能

　　總反應式

　　CO2+H2OO2+（CH2O）

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