细胞的能量供应和利用

细胞代谢与酶 1、细胞代谢的概念:细胞内每时每刻进行着许多化学反应,统称为细胞代谢. 3... 2.影响酶促反应的因素 1、底物浓度。2、酶浓度。3、PH值:过酸、过碱使酶失活 4、温度...

细胞的能量供应和利用

• 降低化学反应活化能的酶
  • 概念
    • 新陈代谢：是活细胞中全部化学反应的总称，是生物与非生物最根本的区别，是生物体进行一切生命活动的基础
    • 细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应
    • 酶：是活细胞(来源)所产生的具有催化作用的一类有机物。
    • 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
  • 本质：大多数酶是蛋白质（合成酶的场所主要是核糖体，水解酶的酶是蛋白酶），少数是 RNA。
  • 作用机理：降低化学反应所需的活化能。
  • 特性
    • 高效性：催化效率比无机催化剂高
    • 专一性：每种酶只能催化一种或一类化学反应。
    • 酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和 pH 下，酶的活性最高。温度和 pH 偏高和偏低，酶的活性都会明显降低
  • 影响酶促反应的因素
    • 底物浓度
    • 酶浓度
    • pH 值：过酸、过碱使酶失活
    • 温度：高温使酶失活。低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复
  • 变量和对照实验
    • 变量：实验过程中的变化因素。
      • 自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素
      • 因变量：因自变量改变而改变的变量
      • 无关变量：实验中存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。（应保持一致）
    • 对照实验：除自变量因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。【原则：对照原则，单一变量原则】
  • 影响酶活性的条件：建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究 pH 对酶活性的影响
• 细胞的能量“货币”ATP
  • 结构简式：ATP 是腺苷三磷酸的英文缩写，结构简式：Ａ－Ｐ～Ｐ～Ｐ（A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，～代表特殊化学键，－代表普通化学键。）
    • 注意：ATP 的分子中的特殊化学键中储存着大量的能量，所以 ATP 被称为高能磷酸化合物。这种高能磷酸化合物的化学性质不稳定，在水解时，一般是远离腺苷的特殊化学键断裂，释放出大量的能量。
    • 功能：ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质
  • ATP 与 ADP 的转化：
  • TP 合成与水解的比较
  • ATP 的利用：吸能反应一般与 ATP 水解相联系；放能反应一般与 ATP 的合成有关
• 细胞呼吸的原理和应用
  • 子主题
    • 呼吸作用（细胞呼吸）：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。根据是否有氧参与，分为：有氧呼吸和无氧呼吸。
      • 有氧呼吸：指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放出大量能量，生成 ATP 的过程
      • 无氧呼吸：一般是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物（酒精、CO2或乳酸），同时释放出少量能量的过程
      • 发酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸。（两种：酒精发酵和乳酸发酵。)
  • 有氧呼吸总反应式：C6H12O6 + 6H2O +6O2=酶6CO2 + 12H2O + 能量
  • 无氧呼吸总反应式
    • 酒精型： C6H12O6=酶2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 少量能量
    • 乳酸型： C6H12O6=酶2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
  • 有氧呼吸过程
  • 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
  • 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
    • CO2：环境 CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜
  • 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。
• 光合作用与能量转化
  • 相关概念： 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程
  • 光合色素（在类囊体的薄膜上）
    • 叶绿素
      • 叶绿素a（蓝绿色）
      • 叶绿素b（黄绿色）
      • 主要吸收红光和蓝紫光
        • 概要
    • 类胡萝卜素
      • 胡萝卜素（橙黄色）
      • 叶黄素（黄色）
      • 主要吸收蓝紫光
        • 概要
  • 叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素，在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶
  • 光合作用的过程
  • 碳的转移途径：CO2→三碳化合物→糖类； 氧气中氧元素来自水
  • 相关概念
    • 光合作用强度：简单地说，就是指在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量
    • 呼吸速率：绿色植物组织在黑暗条件下，测得的实验容器中 02的减少量或 CO2的增加量。
    • 真正（总）光合速率：绿色植物组织在有光条件下进行光合作用消耗 CO2或产生 02的量。
    • 净（表观）光合速率：绿色植物组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的实验容器中 02的增加量或 CO2的减少量。
    • 净光合速率 =真正（总）光合速率 — 呼吸速率
  • 影响光合作用的外界因素
    • 光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率反而会下降
    • 温度：温度可影响酶的活性
    • 二氧化碳浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加
    • 水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。
    • 矿质元素
  • 光合作用的应用
    • 适当提高光照强度。
    • 延长光合作用的时间。
    • 增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。
    • 温室大棚用无色透明玻璃
    • 温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温
    • 温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度
  • 化能合成作用：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。（如：硝化细菌）
  • 呼吸作用与光合作用的比较（以真核生物为例）
    • 子主题