细胞的能量供应和利用

高一必修一生物--细胞的能量供应和利用，如细胞呼吸是有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成 ATP 的过程。

细胞的能量供应和利用

• 降低化学反应活化能的酶
  • 酶的作用
    • 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的能量
    • 酶不为化学反应提供能量,但具有降低化学学反应的活化能的作用
    • 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,称为细胞胞代谢,细胞代谢离不开酶
  • 酶的本质
    • 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数为 RNA
  • 酶的特性
    • 高效性
    • 专一性
    • 作用条件较温和
      • 温度
        • 温度过高:酶永久失活
        • 低温酶活性低但空间结构稳定,因此酶制剂低温保存
      • p H
        • 过酸/过碱:酶永久失活
• 细胞的能量“货币” ATP
  • ATP 是一种高能磷酸化合物
    • A-P-P-P
    • A 代表腺苷, P 代表磷酸基团
  • ATP 和 ADP 可以相互转化
    • ATP 水解脱下一个磷酸基团,转化为 ADP ,释放能量
    • ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制,在年所有生物的细胞内都是一样的,体现生物界的统一性
  • ATP 的利用
    • ATP 水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化
    • 吸能反应与 ATP 的水解反应联系,放能能与合成联系
• 细胞呼吸
  • 含义：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成 ATP 的过程
  • 类型
    • 有氧呼吸
      • 概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量 ATP 的过程
      • 阶段
        • 第一阶段
          • 场所：细胞质基质
          • 反应：一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，产生少量［ H ]
          • 释放少量能量
        • 第二阶段
          • 场所：线粒体基质
          • 反应：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和［ H ]
          • 释放少量能量
        • 第三阶段
          • 场所：线粒体内膜
          • 反应：[ H ］经过一系列化学反应与氧结合形成水
          • 释放能量，生成大量 ATP
    • 无氧呼吸
      • 概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程
      • 场所：细胞质基质
      • 阶段
        • 第一阶段
          • 同有氧呼吸
          • 释放少量能量，生成少量 ATP
        • 第二阶段
          • 丙酮酸在酶的催化下分解成酒精和二氧化碳或者转化成乳酸
  • 应用
• 光合作用
  • 捕获光能的色素和结构
    • 色素
      • 叶绿素（含量约占3/4)
        • 叶绿素 a （蓝绿色）
        • 叶绿素 b （黄绿色）
        • 吸收红光和蓝紫光
      • 类胡萝卜素（含量约占1/4)
        • 胡萝卜素（橙黄色）
        • 叶黄素（黄色）
        • 主要吸收蓝紫光
      • 色素位于叶绿体
    • 叶绿体结构
      • 双层膜
      • 内部有基粒，基粒由类囊体堆叠成
      • 基粒和基粒之间充满了基质
      • 恩格尔曼的实验证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
  • 含义：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程
  • 阶段
    • 光反应过程
      • 必须有光才能进行
      • 场所：类囊体薄膜
      • 过程：光能被叶绿体类囊体膜上的色素捕获后，将水分解成氧气和氢离子等，形成 ATP 和 NADPH
    • 暗反应过程
      • 有无光都能进行
      • 场所：叶绿体基质
      • 过程： ATP 和 NADPH 驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将二氧化碳转化为储存化学能的糖类
      • 卡尔文的实验
  • 影响因素
    • 温度、二氧化碳浓度、光强度等