高一生物細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用知識(shí)梳理
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高一生物細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用知識(shí)
第一節(jié)降低反應(yīng)活化能的酶
一、細(xì)胞代謝與酶 1、細(xì)胞代謝的概念:細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng),統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝. 2、酶的發(fā)現(xiàn):發(fā)現(xiàn)過程,發(fā)現(xiàn)過程中的科學(xué)探究思想,發(fā)現(xiàn)的意義 3、酶的概念:酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。 4、酶的特性:專一性,高效性,作用條件較溫和 5、活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。 二、影響酶促反應(yīng)的因素(難點(diǎn)) 1、 底物濃度 2、 酶濃度 3、 PH值:過酸、過堿使酶失活4、 溫度:高溫使酶失活。低溫降低酶的活性,在適宜溫度下酶活性可以恢復(fù)。
三、實(shí)驗(yàn) 1、 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解(過程見課本P79) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:酶具有催化作用,并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多 控制變量法:變量、自變量、因變量、無關(guān)變量的定義。 對照實(shí)驗(yàn):除一個(gè)因素外,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。 2、 影響酶活性的條件(要求用控制變量法,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)) 建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響,用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響。
第二節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
一、什么是ATP?是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物,中文名稱叫做三磷酸腺苷
二、結(jié)構(gòu)簡式:A-P~P~P A代表腺苷 P代表磷酸基團(tuán) ~代表高能磷酸鍵
三、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化(見課本) ADP轉(zhuǎn)化為ATP所需能量來源: 動(dòng)物和人:呼吸作用 綠色植物:呼吸作用、光合作用
第三節(jié)ATP 的主要來源——細(xì)胞呼吸
1、概念:有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過程。
2、有氧呼吸 總反應(yīng)式:C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O +大量能量 第一階段:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6 2丙酮酸+少量[H]+少量能量 第二階段:線粒體基質(zhì) 2丙酮酸+6H2O 6CO2+大量[H] +少量能量 第三階段:線粒體內(nèi)膜 24[H]+6O2 12H2O+大量能量
3、無氧呼吸產(chǎn)生酒精:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 發(fā)生生物:大部分植物,酵母菌 產(chǎn)生乳酸:C6H12O6 2乳酸+少量能量 發(fā)生生物:動(dòng)物,乳酸菌,馬鈴薯塊莖,玉米胚 反應(yīng)場所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)注意:無機(jī)物的無氧呼吸也叫發(fā)酵,生成乳酸的叫乳酸發(fā)酵,生成酒精的叫酒精發(fā)酵。
討論: 1 有氧呼吸及無氧呼吸的能量去路 有氧呼吸:所釋放的能量一部分用于生成ATP,大部分以熱能形式散失了。 無氧呼吸:能量小部分用于生成ATP,大部分儲(chǔ)存于乳酸或酒精中 2 有氧呼吸過程中氧氣的去路:氧氣用于和[H]生成水 第四節(jié)能量之源——光與光合作用 一、 捕獲光能的色素 綠葉中的色素葉綠素a(藍(lán)綠色) 葉綠素 葉綠素b (黃綠色) 胡蘿卜素 (橙黃色) 類胡蘿卜素 葉黃素(黃色) 葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。
10 白光下光合作用最強(qiáng),其次是紅光和藍(lán)紫光,綠光下最弱。
二、 實(shí)驗(yàn)——綠葉中色素的提取和分離 1 實(shí)驗(yàn)原理:綠葉中的色素都能溶解在層析液中,且他們在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,綠葉中的色素隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。 2 方法步驟中需要注意的問題:(步驟要記準(zhǔn)確) (1)研磨時(shí)加入二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么? 二氧化硅有助于研磨得充分,碳酸鈣可防止研磨中的色素被破壞。 (2)實(shí)驗(yàn)為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行?為何要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯?用棉塞塞緊試管口? 因?yàn)閷游鲆褐械谋且环N有揮發(fā)性的有毒物質(zhì)。 (3)濾紙上的濾液細(xì)線為什么不能觸及層析液? 防止細(xì)線中的色素被層析液溶解 (4)濾紙條上有幾條不同顏色的色帶?其排序怎樣?寬窄如何? 有四條色帶,自上而下依次是橙黃色的胡蘿卜素,黃色的葉黃素,藍(lán)綠色的葉綠素a,黃綠色的葉綠素b。最寬的是葉綠素a,最窄的是胡蘿卜素。
三、捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體 結(jié)構(gòu):外膜,內(nèi)膜,基質(zhì),基粒(由類囊體構(gòu)成) 與光合作用有關(guān)的酶分布于基粒的類囊體及基質(zhì)中。 光合作用色素分布于類囊體的薄膜上。
四、光合作用的原理 1、光合作用的探究歷程:(略) 2、光合作用的過程: (熟練掌握課本P103下方的圖) 根據(jù)是否需要光能,可將其分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。 光反應(yīng)階段:必須有光才能進(jìn)行 場所:類囊體薄膜上 水的光解 ATP形成:光反應(yīng)中,光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能 暗反應(yīng)階段:有光無光都能進(jìn)行 場所:葉綠體基質(zhì) CO2的固定 C3的還原 暗反應(yīng)中,ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能 聯(lián)系: 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H],暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供合成ATP的原料ADP和Pi
五、影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用 (1)光對光合作用的影響 ①光的波長 葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫光。 ②光照強(qiáng)度 植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增加,但光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí),光合作用的強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加 ③光照時(shí)間 光照時(shí)間長,光合作用時(shí)間長,有利于植物的生長發(fā)育。 (2)溫度 溫度低,光和速率低。隨著溫度升高,光合速率加快,溫度過高時(shí)會(huì)影響酶的活性,光和速率降低生產(chǎn)上白天升溫,增強(qiáng)光合作用,晚上降低室溫,抑制呼吸作用,以積累有機(jī)物。(3)CO2濃度 在一定范圍內(nèi),植物光合作用強(qiáng)度隨著CO2濃度的增加而增加,但達(dá)到一定濃度后,光合作用強(qiáng)度不再增加。 生產(chǎn)上使田間通風(fēng)良好,供應(yīng)充足的CO2 (4)水分的供應(yīng)當(dāng)植物葉片缺水時(shí),氣孔會(huì)關(guān)閉,減少水分的散失,同時(shí)影響CO2進(jìn)入葉內(nèi),暗反應(yīng)受阻,光合作用下降。 生產(chǎn)上應(yīng)適時(shí)灌溉,保證植物生長所需要的水分。
六、化能合成作用 自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌,雖然細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素,不能進(jìn)行光合作用,但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物,這種合成作用,叫做化能合成作用,這些細(xì)菌也屬于自養(yǎng)生物。 如:硝化細(xì)菌,不能利用光能,但能將土壤中的NH3氧化成HNO2,進(jìn)而將HNO2氧化成HNO3。 硝化細(xì)菌能利用這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)中釋放出來的化學(xué)能,將CO2和水合成為糖類,這些糖類可供硝化細(xì)菌維持自身的生命活動(dòng). 舉例:硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌 自養(yǎng)型生物:綠色植物、光合細(xì)菌、化能合成性細(xì)菌 異養(yǎng)型生物:動(dòng)物、人、大多數(shù)細(xì)菌、真菌。
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