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(共23张PPT)
专题二 细胞代谢
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叶绿体类囊体薄膜上
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
光、CO2、温度等
温度、O2、H2O等
___
ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能
　
微专题三
光合作用与细胞呼吸的“物质和能量” 观
【 聚焦一】细胞呼吸-有氧呼吸
细胞质基质
C6H12O6 2C3H4O3＋4[H]
少量能量
线粒体基质
2C3H4O3＋6H2O 6CO2＋20[H]
大量能量
少量能量
线粒体内膜
24[H]＋6O2 12H2O
(4)能量转换：葡萄糖中稳定的化学能转化为 。
ATP中活跃的化学能和热能
(5)能量去路：
一部分能量储存在ATP中，供生命活动直接利用；
另外大部分能量以热能形式散失，以维持或提升体温。
(3)过程：
(1)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等过程。（温和条件下进行）
(2)总反应式：
（6）产生的[H]的移动方向是
最常利用的物质：葡萄糖。
注意：在书写每一阶段方程式时，能量要记得写在后面
注意：对于真核细胞来说，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中；对于能进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸三个阶段都发生在细胞膜和细胞质中。
细胞质基质与线粒体基质→线粒体内膜
【 聚焦二】细胞呼吸-无氧呼吸
(5)能量去路：大部分留存在酒精或乳酸中；一部分热能散失；少部分储存在ATP中。
(3)场所：细胞质基质
(1)概念：细胞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。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。
(2)总反应式
(6)进行无氧呼吸的细胞：
A)无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸， B)
如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等。
酒精发酵：C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
乳酸发酵：C6H12O6 2C3H6O3＋少量能量
(4)过程：
第一阶段 葡萄糖 丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二阶段 酒精发酵 [H]＋丙酮酸 ____________
乳酸发酵 [H]＋丙酮酸 ______
酒精＋CO2
乳酸
[H]的产生过程：
由氧化性辅酶Ⅰ(NAD+)转化为还原性辅酶Ⅰ（NADH）
（少量）
（大量）
（少量）
（有氧呼吸
和无氧呼吸）
针对此图解需要注意一下几点：
1. 反应场所：有氧呼吸主要在细胞质基质和线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行，两者的第一阶段完全相同。
2. 水的产生和参与：水既是有氧呼吸的反应物，又是有氧呼吸的产物。反应物中的水在第二阶段参与反应，生成物中的水由第一、二阶段产生的[H]在第三阶段与O2结合产生。反应方程式中两者的来源和去向不同，所以不能省略。
3. [H]的利用：有氧呼吸第一、二阶段产生的［H]用于第三阶段与氧气结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的［H]用于第二阶段将丙酮酸还原为酒精和二氧化碳（或乳酸）。
4. CO2的产生：在有氧呼吸第二阶段、线粒体中（真核细胞）产生；在无氧呼吸第二阶段、细胞质基质中产生。
5. 能量：有氧呼吸三个阶段都能产生 ATP; 无氧呼吸只在第一阶段产生ATP
【 聚焦三】有氧呼吸和无氧呼吸的过程对比分析
细胞呼吸类型判断三大依据
细胞呼吸的相关计算（以酵母菌为例）
规律1：消耗等量葡萄糖时产生的CO2物质的量→无氧呼吸：有氧呼吸=
规律2：消耗等量葡萄糖时消耗的O2和产生的CO2的物质的量→有氧呼吸消耗的O2：有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=
规律3：产生等量CO2时消耗的葡萄糖的物质的量→无氧呼吸：有氧呼吸=
【 聚焦四】判断细胞的呼吸类型及计算
3:1
3:4
1:3
【 拓展】
底物含脂肪时，释放的CO2小于吸收的O2，
呼吸熵明显会>1
当研究对象为绝大多数动物（无氧呼吸不产生CO2 ）时，
底物只有糖类时，释放的CO2与吸收O2相等，
呼吸熵=1。
呼吸熵<1
一般当研究对象为绿色植物（无氧呼吸产生CO2 ）时，
氧气充足，底物只有糖类时，
在低氧的条件下，由于生物体内存在无氧呼吸，特别是以糖类做为呼吸底物时，
呼吸熵=1
能量转化
物质合成
光能—ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能—
有机物中稳定的化学能
① CO2的固定：
C5＋CO2 2C3
② C3的还原：
2C3 (CH2O)＋C5 。
ATP、 NADPH
酶
（葡萄糖、淀粉或蔗糖）
①水的光解:H2O O2 +2H++2e-
② NADPH的合成
NADP＋+H++2e- NADPH
③ ATP的合成：
ADP+Pi+光能 ATP
光
酶
NADPH：还原型辅酶II
NADP+ ：氧化型辅酶II
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
（卡尔文循环）
光合作用过程
发生场所
【 聚焦五】
产生的[H]的移动方向是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
类囊体薄膜→叶绿体基质
酶
色素
蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是___________________________________________
______________。
与葡萄糖相比，蔗糖为二糖，对渗透压的影响相对较小，而且为非还原糖，性质较稳定，所以蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物。
非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压
的影响相对小)
光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向归纳
【 聚焦六】
光合作用与有氧呼吸过程中C、H、O转移
【 聚焦七】
1）分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化
环境骤变时光合作用各物质含量的变化
【 聚焦八】
环境骤变时光合作用各物质含量的变化
（从物质生成和消耗两方面分析）
(1)“过程法”
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
结论：NADPH、ATP和C5的变化一致， C3和C5的变化相反，CO2供应和C3的变化一致。
(2)“模型法”
（3）注意（CH2O）的含量变化
①正常情况下，短时间（CH2O）的含量变化主要与C3的还原有关，且呈正相关。
②若（CH2O）运出受阻，则会导致光合作用速率减慢。

例.阳光穿过森林会在地上投下“光斑”。如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。虚线代表O2的释放速率，实线代表CO2的吸收速率，以下判断错误的是
A.A点细胞中ATP的产量增加
B.A点后O2释放速率下降与ADP
和NADP＋供应不足有关
C.C与D的面积可能相等
D.B点细胞中C5含量增加
√
连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析（光频问题）
科研人员利用“间隙光”来测定沙棘的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如下图所示。
据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时的相比，“间隙光”处理的光合作用效率______连续光照下的光合效率，原因是“间隙光”能______________ __。上面曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率________。图中两条曲线所围成的面积S1________S2(填“大于”“等于”或“小于”)。
【 聚焦九】
充分利用光合作用光反应产生的[H]和ATP
大于
更快
等于
分析：光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于光照强度较强，而酶的催化效率和数量是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物NADPH和ATP 不能被暗反应及时消耗掉。
持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应，因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对较多。
光频影响光合作用，光频越高，光合作用强度越强。
光合作用和呼吸作用能量转化
聚焦十
1.不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同 ，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
2.线粒体能分解丙酮酸，但不能分解 葡萄糖 ，葡萄糖需在细胞质基质中分解。
3.对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行 有氧呼吸 ，有CO2生成一定不是 乳酸 发酵。有酒精生成的呼吸一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。
4.若呼吸底物为葡萄糖，人和动物呼吸作用产生的CO2 等于O2的消耗量呼吸作用中释放出来的能量绝大多数以 热能 的形式散失了，产生的热能可用于维持体温或提高外界环境温度
5.人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸
6.高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
7.人在剧烈运动时，如果需要在相对较短的时间内（比如百米赛跑）消耗大量的能量，肌肉细胞则主要以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要；如果长时间的运动（比如跑马拉松），肌肉细胞则主要以有氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
易错警示
关于细胞呼吸的7点提醒
1. 关于光合色素的6点提醒
(1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，蓝藻没有叶绿体，但含有 叶绿素和藻蓝素 ，能进行光合作用。
(2)叶绿素对红光和蓝光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
(3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
(4)不同颜色温室大棚的光合效率比较：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高；叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同颜色的温室大棚光合效率不同，单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
(5) 叶肉细胞的液泡中含有的一些水溶性色素，不能用于光合作用。
（6）光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与，叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。
易错警示
2. 对光合作用过程的4点说明
(1)光合作用中光反应产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，细胞呼吸产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。
(2)C3和 C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。
(3)暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
(4)光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
（5）叶绿体中光反应合成ATP的能量来自光能

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