资源简介 (共58张PPT)新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！第5章 细胞的能量供应和利用细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。学习目标通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性；通过“酶本质的探索”资料，认同科学在不断探索和争论中前进；尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组学习重点酶的作用、本质和特性学习难点酶能降低化学反应的活化能探究实验中控制变量的科学方法回顾叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2光能酶线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量酶核糖体： 氨基酸 多肽脱水缩合酶这些化学反应在生物体内可以顺利而快速的进行，如果放到生物体外也会那么容易的进行吗 一 酶的作用和本质细胞代谢的意义：细胞生命活动的基础 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。新课导入排除物理性消化,确定是否发生化学性消化2、是什么物质使肉块消失了？胃内的化学物质将肉块分解3、怎么才能证明你的推测？1、为什么将肉块放入金属笼内？收集胃内化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。从盐酸到胃蛋白酶（1835年德国科学家施旺发现）实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验原理：实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；3%的H2O2溶液； 3.5%的FeCl3溶液。1、酶在细胞代谢中的作用新课讲授H2O2H2O +O2H2O2加热H2O2FeCL3H2O2H2O +O2H2O2酶室温H2O +O2H2O +O2过氧化氢是细胞代谢过程中产生的一种对细胞有害的物质，必须及时被分解为水和氧气，细胞才能不被毒害。③对照实验：①控制变量：②实验原则：对照原则、单一变量原则、等量原则、平行重复原则（1）实验基本知识：教材P78自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素因变量：因自变量改变而变化的变量无关变量：除自变量外，对实验结果造成影响的其他可变因素（并非与实验无关）注意：对照实验才需设置变量，观察类实验等不需设置。自变量、因变量、无关变量一般设置对照组和实验组；主要有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照等。（保持一致）试管编号 说明1 2 3 4一 H2O2 浓度剂量二剂量结果 气泡产生卫生香燃烧比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3新鲜肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件自变量因变量无关变量对照组实验组等量原则等量原则单一变量原则变量实验步骤、现象与结果：步骤对照实验无关变量结论不明显较多大量不复燃不复燃变亮复燃少量在过氧化氢酶的作用下分解速率最快对照原则①要选用新鲜肝脏研磨液，新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。②充分研磨肝脏使肝脏细胞破裂有利于过氧化氢酶的释放，增加酶与底物的接触面积, 使其与过氧化氢充分反应。③取样时不能共用滴管，由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验准确性。④点燃但无火焰卫生香插入试管时，不要碰触到气泡或插入液面以下，以免卫生香因潮湿而熄灭。⑤过氧化氢具有一定的腐蚀性,使用时要小心,不要触及皮肤。如果不慎溅到皮肤上要及时用清水冲洗。注意事项1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？4、3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率。FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。细胞代谢需要在常温常压高效进行(适宜酸碱度等条件)，只有酶能满足要求。不能2号试管放出的气泡多。4号酶具有高效性酶能在常温常压下高效参与细胞代谢。1、4 → 酶具有催化作用。同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。3、4 → 酶具有高效性。 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。实验分析及结论分析结论：酶具有催化作用；酶与无机催化剂相比，催化效率更高。(1)加热可以加快过氧化氢分解(2)FeCl3能催化过氧化氢分解(3)过氧化氢酶能催化过氧化氢分解(4)过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高实验进一步分析为什么加热、FeCl3、H2O2酶能加快化学反应？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称为活化能。H2O2 (常态)能量H2O2(活跃状态)活化能的概念归纳：各条件使反应加快的实质提供分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能加热Fe3+酶与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。图中①表示：图中②表示：图中④表示：无催化剂时，化学反应所需的活化能。无机催化剂催化时，化学反应所需的活化能。酶催化时，化学反应所需的活化能。③表示：⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能(3)酶的作用机理：显著降低化学反应的活化能①活化能：教材P78②加热(加压)能提供活化能；催化剂能降低活化能。③酶与无机催化剂相比，降低活化能更显著。酶降低的活化能无机催化剂降低的活化能c—a：无催化剂时，反应所需的活化能c—b：酶催化时，反应所需的活化能b—a：酶降低的活化能常态活跃状态小结细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应酶细胞代谢离不开作用机理显著降低化学反应活化能温和条件下完成（催化作用）酶在细胞代谢中的作用(4)酶的作用意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序进行。巴斯德之前（教材P82）发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵必需有活细胞参与，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳不含酵母细胞的提取液能发挥作用使糖类发酵，与含有活酵母细胞一样萨姆纳证明脲酶是蛋白质李比希切赫、奥特曼证明少数RNA也具有生物催化功能关于酶本质的探索萨姆纳：证明脲酶是蛋白质(脲酶使尿素分解成氨和二氧化碳)切赫和奥特曼：发现少数RNA具有生物催化功能2、酶本质的探索生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般无机催化剂相比有相同之处，也有自身的特点。3、酶的特性你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。供能的化学反应如果慢悠悠地进行。你还能跑那么快吗 化学反应要酶来催化酶的催化效率要高健步如飞酶具有高效性的意义：保证了细胞内化学反应的顺利进行。与无机催化剂相比,酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。（1）高效性abc酶的高效性的曲线①酶在反应前后数量和性质不变；②酶只能缩短化学反应的时间，不改变平衡点；(反应方向和结果)③底物量决定最终产物量。酶与一般催化剂的共性 改变化学反应的速率，本身不被消耗（反应前后化学性质和数量保持不变），酶在生物体内可不断更新； 加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应方向和平衡点； 降低活化能，使化学反应速率加快； 只能催化热力学允许进行的反应(只催化已存在的化学反应)。含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。实例：如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解；淀粉酶只能催化淀粉水解等。意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。种类：目前已发现的酶有8000多种,它们分别催化不同的化学反应。细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。（2）专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。图中 表示酶， 表示被催化的底物，E、F表示被分解后产生的物质，表示不能被酶催化的物质。ABBC、D无机催化剂催化的化学反应范围比较广。酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。而酶的作用具有专一性。如脲酶催化尿素分解，就像一把钥匙开一把锁。①在A反应物中加入酶 ，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A 。②在A反应物中加入酶 ，反应速率和未加酶时相同，说明酶B 。能催化底物A的反应不能催化底物A的反应A酶的专一性的曲线B（3）作用条件较温和(需要适宜的温度和pH等)许多无机催化剂能在高温、高压、强酸、强碱条件下催化化学反应，酶需要怎样的条件？甲曲线在最适温度两侧不对称；乙曲线在最适pH两侧基本对称。为什么呢？酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可用反应速率表示。酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。温度反应速率最适温度ABCAB：在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快B：在最适温度时，酶促反应速率最快BC：超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。最适温度两侧，存在反应速率相同的不同温度。pH反应速率最适pHABCAB：在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快同一种酶分别在不同温度下测定，将所得数据绘制成曲线。B：在最适pH时，酶促反应速率最快BC：超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。最适pH两侧，存在反应速率相同的不同pH。温度、pH不同，酶活性(反应速率)可能相同。⑤不同的酶，最适温度和pH一般不同：(教材P84)①最适温度和pH：酶活性最高②温度、pH偏高或偏低：酶活性降低③低温：抑制酶活性，酶的空间结构不变，活性可恢复。低温虽然使酶的活性明显降低，但酶的分子结构没有破坏，酶的活性在适宜的温度下可以恢复。④高温、过酸、过碱：使酶永久失活，酶的空间结构被破坏。(活性不可恢复)相关信息一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40℃;植物体内的酶最适温度在40～50℃;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。知识应用唾液淀粉酶的最适温度：37 ℃胃蛋白酶的最适合pH：1.5唾液淀粉酶：0～80℃酶活性如何变化？80～37℃酶活性如何变化？37～0℃ 酶活性如何变化？胃蛋白酶：pH1～1.5酶活性如何变化？pH1.5～10酶活性如何变化？pH10～1.5酶活性如何变化？⑥酶的保存条件：低温、适宜pH。酶活性可用反应速率表示，即可用时间内(反应物)底物的消耗量或(生成物)产物的生成量表示。pH温度抑制剂激活剂活性浓度底物浓度酶酶促反应速率4、影响酶促反应的因素：温度、pH、酶浓度、底物浓度等（抑制剂、激活剂）(1)条件适宜、底物充足：反应速率酶浓度0温度、pH等条件适宜，底物即反应物充足时，酶促反应速率随酶浓度增加而加快。适当增加酶浓度会提高反应速率，但不会改变化学平衡，也不改变最终生成物的量。(2)条件适宜、酶量一定：反应速率底物浓度0温度、pH等条件适宜，但酶量即酶浓度一定，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶浓度限制，酶促反应速率不再增加。适当增加底物（反应物）浓度，提高反应速率的同时改变了化学平衡。酶浓度限制底物浓度限制影响酶促反应速率的因素Factors affecting the rate of enzymatic reaction产物浓度③O时间②①曲线②：在①的基础上，酶浓度增加一倍曲线③：在①的基础上，反应物浓度增加一倍酶活性酶浓度0(3)酶浓度、底物浓度：酶活性底物浓度0酶浓度和底物浓度影响反应速率，但不影响酶活性。酶浓度和底物浓度通过影响酶与底物的接触面积而影响反应速率；不影响酶活性温度和pH通过影响酶活性而影响反应速率。项目 实验组 对照组材料 等量的同一种底物试剂 与底物相对应的“酶溶液”(如生物材料研磨液) 等量的“无机催化剂”现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长结论 酶具有高效性(1)用“对比法”验证酶的高效性实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解方法：同种底物中，分别加相应酶溶液和无机催化剂5、酶的相关实验无砖红色沉淀生成砖红色沉淀现象记录1min1min水浴加热2mL2mL注入斐林试剂，并振荡5min5min60℃温水保温2mL蔗糖酶2mL淀粉酶注入新鲜酶溶液，并振荡2mL2mL注入3％淀粉溶液6543212号试管1号试管项目步骤底物相同，酶不同证明：酶具有专一 性(2)验证酶的专一性本实验能用碘液代替斐林试剂吗？探究淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用结论：淀粉只能被淀粉酶催化水解，不能被蔗糖酶催化水解。序号 项目 试管1 试管21 注入可溶性淀粉溶液 2mL ——2 注入蔗糖溶液 —— 2mL3 注入新鲜的淀粉酶 2mL 2mL4 加入斐林试剂 振荡，约60℃水浴2min5 实验现象6 实验结论砖红色沉淀无砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用酶具有专一 性底物不同，酶相同本实验能用碘液代替斐林试剂吗？项目 方法一 方法二实验组 对照组 实验组 对照组材料试剂 底物相同(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物与底物相对应的酶溶液 另外一种酶溶液 同一种酶(等量)溶液现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应结论 酶具有专一性 酶具有专一性方法一:底物相同酶不同碘液或斐林试剂检测方法二:底物不同酶相同淀粉 + 淀粉酶淀粉 + 蔗糖酶碘液无法检测蔗糖是否分解。斐林试剂检测,不能用碘液,淀粉 + 淀粉酶蔗糖 + 淀粉酶常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列温度(或pH)梯度的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。(3)用“梯度法”确定酶的最适温度和pH方法：设置一系列温度(或pH)梯度的实验组。(梯度值越小，结果越准确)实例： 20℃、25℃、30℃、35℃、40℃→31℃、32℃…37℃…40℃实例： pH2、4、6、8、10→pH4、5、6、7、8唾液（淀粉酶）pH 6.2~7.4胃液（胃蛋白酶）pH0.9~1.5小肠液（含多种酶）pH 7.6使用温水30~40℃效果最佳，切勿用60 ℃以上的热水加酶温度或pH的改变会不会影响酶的活性呢？背景资料提出问题：做出假设：温度或pH会影响酶的活性唾液淀粉酶进入胃后还能消化淀粉吗？胃蛋白酶进入小肠呢？探究实验：影响酶活性的条件①温度对酶活性的影响1号试管淀粉溶液实验步骤 一二三四2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液保持0℃冰水中约5min加热至100℃，约5min加热至60℃，约5min各加入两滴碘液振荡探究温度对淀粉酶活性的影响×实验步骤设计一定要先调好温度再加入酶，因为酶具有高效性，二者一旦混合就会快速完成反应，再调整好温度就没用了。1号试管淀粉溶液实验步骤 一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入各自温度下保温的淀粉酶2滴，振荡保温试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0℃冰水中约5min加热至100℃， 约5min加热至60℃，约5min各加入两滴碘液振荡不变蓝只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响自变量无关变量无关变量无关变量因变量酶活性等量原则等量原则方法步骤 取六只试管编号 1 1＇ 2 2＇ 3 3＇淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml温度处理5min 100℃ 60℃ 0℃混合后保温5min 将同一温度内的两物质混合、摇匀滴加碘液摇匀 1滴 1滴 1滴结果 现象结论探究温度对酶活性的影响变蓝不变蓝变蓝酶的催化作用需要在适宜的温度下进行实验的变量分析自变量 因变量 无关变量温度 淀粉分解量的多少(用是否出现蓝色及蓝色深浅表示) 淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反应时间等实验注意事项：a.宜选反应：不选反应：淀粉 + 淀粉酶→ 碘液检测，不宜用斐林试剂H2O2 + H2O2酶(H2O2在加热条件下分解也会加快)b.将底物和酶达到预设温度后再混合。(水浴加热会影响实验温度的控制)②pH对酶活性的影响a.宜选反应：不选反应：淀粉 + 淀粉酶H2O2 + H2O2酶(淀粉在酸性条件下分解也会加快)取n支试管分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液→用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液→用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。实验设计程序b.将底物或酶达到预设pH后再混合：底物→调pH →加酶；酶→调pH →加底物。1号试管过氧化氢溶液实验步骤 一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入相应pH的过氧化氢酶2滴，振荡2-3min试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2将带火星的卫生香分别放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化探究pH对过氧化氢酶活性的影响自变量无关变量因变量酶活性等量原则等量原则无关变量无关变量6、酶的应用(1)溶菌酶只能溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。(2)果胶酶分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。(3)加酶洗衣粉蛋白酶——血渍、奶渍脂肪酶——油渍淀粉酶、纤维素酶(4)含酶牙膏残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。(5)多酶片多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶外层内层胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。一、概念检测1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ）A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶DB练习与应用3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ）A.提高淀粉酶的活性B.改变可溶性糖分子的结构C.破坏淀粉酶的活性D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性D二、拓展应用1.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？这个模型中 A 代表某类酶，B 代表底物，C 和 D 代表产物。这个模型的含义是：酶 A与底物 B 专一性结合,催化反应的发生，产生了产物 C 和 D。这个模型可以类比解释酶的专一性。2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。A 点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B 点：反应速率在此时达到最高。C 点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化 为什么 请画出变化后的曲线。如果 A 点时温度升高 10℃，曲线上升的幅度变小因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化 为什么 请画出相应的曲线。该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶，会使反应速率加快。(共32张PPT)5.2 细胞的能量“货币”ATP学习目标依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。学习重点ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。学习难点通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如冰，卧看牵牛织女星。——唐·杜牧新课导入讨论：1、萤火虫发光的生物学意义是什么？2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？【相关资料】萤火虫的发光原理萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。荧光素酶＋氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出能量探究新知获取萤火虫发光器粉末，取四等份分别装入四支试管,各加入等量的生理盐水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后……分组探讨实验流程，实验结果，实验结论等。15min荧光消失暗处ABCD２ｍｌ葡萄糖溶液２ｍｌATP溶液２ｍｌ脂肪溶液２ｍｌ蒸馏水有荧光出现无荧光出现无荧光出现无荧光出现实验结论：ATP是直接能源物质发光器粉末+等量生理盐水1、ATP的功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP：C10H16O13N5P3(教材P86)腺嘌呤核糖磷酸基团（3个）A–P～P～P腺苷磷酸基团核糖P～PP～AATP全称：腺苷三磷酸结构简式：A一P～P～PA：腺苷（腺嘌呤 + 核糖）组成元素：C、H、O、N、PP：磷酸基团一：普通化学键～：特殊化学键T：三个Pi：磷酸(DNA、RNA、磷脂)每个ATP中含：一个腺苷两个特殊化学键三个磷酸基团(2个，都含能量高达30.54KJ/mol)2、ATP是一种高能磷酸化合物两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等ATP中特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，即具有较高的转移势能ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化ATP水解时一个释放能量的过程1molATP水解释放的能量高达30.54kJ核糖腺嘌呤P～PP～ATP ADP AMP(2)AMP(腺苷)易难腺苷三磷酸A一P～P～P腺苷二磷酸A一P～P腺苷一磷酸A一P是RNA的基本单位之一)(又称腺嘌呤核糖核苷酸，3、ATP与ADP的相互转化(1)ATP中“～”不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。ATP与RNA的关系？～～～不同式子中A代表的含义归纳ATP、DNA、RNA、核苷酸中都含腺嘌呤在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )A．①和② B．①和③ C．③和④ D．⑤和⑥解析：根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。①和④、⑤和⑥“○”中对应的含义最接近，故选D。D（3）ATP的合成与水解ATPADP磷酸ATP与ADP的相互转化ATPADP合成酶水解酶能量磷酸Pi磷酸Pi能量ATP水解酶ADP+Pi+能量合成酶ADP+Pi+能量ATPADP转化成ATP时所需能量的主要来源人和动物等绿色植物能 量呼吸作用呼吸作用光合作用ADP +Pi+ATP合成酶糖类、脂肪等有机物氧化分解释放的化学能光能动力车间-----线粒体在线粒体等场所通过呼吸作用分解糖类等有机物，释放其中的能量，用于生成ATP。（1）糖类在细胞的什么场所转化为ATP的？ATP的来源（2）绿色植物还可在细胞的何处进行能量转换，合成ATP？能量转换站-----叶绿体绿色植物通过光合作用，吸收光能用于合成ATP 。ATP合成 ATP水解反应式能量来源能量去向反应场所ADP+Pi+能量 ATP合成酶叶绿体、线粒体、细胞质基质ATP ADP+Pi+能量水解酶绿色植物等：呼吸作用(有机物中的化学能)形成特殊化学键储存于ATP光合作用(光能)人和动物等：呼吸作用特殊化学键断裂，末端磷酸基团脱离时挟带的能量用于各项生命活动细胞内需能的结构ATP的水解：ATP ADP+ P i+水解酶能量ATP的合成：合成酶ADP + Pi + ATP能量ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应吗？不是可逆反应：（1）反应条件不同；（2）能量来源和去路不同；（3）反应场所不同。物质可逆，但能量不可逆ATP合成酶ADP+Pi+能量水解酶①ATP与ADP相互转化：物质可逆，能量不可逆，酶不相同，不是可逆反应。注意：③相互转化时刻进行、动态平衡。④ATP与ADP相互转化的能量供应机制，体现生物界的统一性。②ATP水解时有水参与，ATP合成时有水产生。资料一：肌肉收缩的直接能源物质是ATP。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量，而人体中ATP的总量只有大约2mg。资料二：一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。资料三：在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的 ATP，发现其含量变化不大，但部分 ATP的末端 P已带上放射性标记。消耗多含量少通过以上资料，你能得到什么信息？阅读资料转化快4、ATP的特点：在细胞中含量少、转化快。(1)吸能反应：放能反应：一般伴随ATP水解，由ATP水解供能；一般伴随ATP合成，能量储存于ATP。5、ATP的利用光合作用光能ATP有机物呼吸作用ATP细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的；ATP是驱动细胞各项生命活动的直接能源物质。葡萄糖果糖蔗糖＋放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，如细胞呼吸(大部分热能)。(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。葡萄糖等有机物生命活动能量细胞的能量“货币”ATP水解合成放能吸能氧化分解（稳定的化学能）（活跃的化学能）机械能：染色体运动渗透能：主动运输化学能：物质合成，如蛋白质、DNA合成电能：神经传导热能：维持体温光能：萤火虫发光电能：生物电ATPATP为Ca2+主动运输供能①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种______________；当膜___侧的Ca2+与其相应位点_____时，其酶活性就被_____；②在这种酶的作用下，ATP分子的________脱离下来与________，这一过程伴随着_______，这就是载体蛋白的______；③载体蛋白的______导致其____________，使Ca2+的结合位点_____膜____侧，将Ca2+释放到膜外；能催化ATP水解的酶内结合激活末端磷酸基团载体蛋白结合能量的转移磷酸化磷酸化空间结构发生变化转向外ATP为Ca2+主动运输供能ATP水解释放的________使______等分子_______，这在细胞中是常见的。这些分子被_______后，________________，____也被改变，因为可以参加各种化学反应；磷酸基团蛋白质磷酸化磷酸化空间结构发生变化活性根本/最终能源：太阳能(光能)主要能源物质：良好储能物质：直接能源物质：糖类脂肪ATP注意：ATP不是生物体唯一的直接能源物质,还有GTP、CTP、UTP等。6.能源物质有机物ATP—是新陈代谢所需能量的 来源糖类是生命活动的主要 物质脂肪是生物体的 物质光能—是生命活动的最终能量来源直接能源储能知识补充动物和人体细胞中还有一种高能化合物。当ATP大量消耗而过分减少时，磷酸肌酸就可以释放出大量的能量,使ADP合成ATP 。磷酸肌酸（C P）ADP+磷酸肌酸(C～P） ATP+肌酸(C)磷酸肌酸激酶肌酸激酶1．下图表示ATP的结构，其中的五碳糖为核糖。据图分析错误的是（ ）CA．图中A代表的是腺嘌呤B．图中b、c代表的是特殊的化学键C．水解时b更容易断裂D．图中a是RNA的基本组成单位之一课堂检测2．ATP是细胞的能量“货币”，其中储存着大量的活跃的化学能。有关说法正确的是（ ）A． ATP的合成总是伴随着有机物的氧化分解B． ADP转化为ATP时，只需要Pi和能量C． 所有生物体内ADP转化成ATP所需要的能量都来自呼吸作用D．ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化D3．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）A． 叶肉细胞中合成的糖运输到果实B． 吞噬细胞吞噬病原体的过程C． 淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖D．细胞中由氨基酸合成新的肽链C4．离子泵是一种具有ATP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP 的水解。下列叙述正确的是 （ ）A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率CATP全称：腺苷三磷酸结构简式：ATP合成的能量来源与ADP相互转化：ATP的利用：用于各项生命活动光合作用呼吸作用ATP ADP+Pi+能量酶酶A—P～P～P课堂总结(共53张PPT)5.3 细胞呼吸的原理和应用问题探讨：教材P901.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？通气是供给氧气给酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；密封是营造无氧环境让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？通气提供了充足的氧气给酵母菌进行有氧呼吸，释放较多的能量给自身利用，有利于大量繁殖。3.在密封发时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？一是这个转化能释放能量满足生命活动需要；二是产生的酒精能抑制其它细菌的生长，利于自身的繁殖。酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，便于用来研究细胞呼吸的不同方式。1、探究：酵母菌细胞呼吸的方式(1)实验材料：酵母菌(单细胞真菌、兼性厌氧菌)【科学方法】 对比实验 设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。 本实验中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌不同的氧气条件下细胞呼吸的方式，实验结果是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验是科学探究中的常用方法之一。也是生物实验的基本原则之一。(2)实验方法：对比实验(即相互对照实验，只设置2个或2个以上实验组)(3)实验原理检测CO2溴麝香草酚蓝溶液：澄清石灰水：变混浊由蓝变绿再变黄检测酒精：变黄所需时间的长短及程度与CO2的产生情况有关；变混浊所需时间的长短及程度与CO2的产生情况有关；重铬酸钾在酸性条件下由橙色变为灰绿色CO2传感器变成灰绿色所需时间的长短及程度与酒精的产生情况有关。据发生变化的速率及程度判断产生物质多少3.设计并进行试验设计实验如何设置实验组呢？实验组组A：有氧条件组B：无氧条件①本实验的自变量和因变量分别是什么？自变量:因变量:无关变量:细胞呼吸的产物有无氧气影响实验结果的其他因素酒精、CO2如酵母菌培养液的浓度和体积、温度、PH等②怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？解决方案：为酵母菌提供葡萄糖培养液。解决方案：用锥形瓶培养酵母菌，向锥形瓶中通或不通空气来控制有氧或无氧条件。(4)实验装置有氧呼吸装置还可采用加石蜡油隔绝空气无氧呼吸装置有氧呼吸：通气酵母菌培养液：活酵母菌、葡萄糖溶液(NaOH溶液吸收空气中的CO2)无氧呼吸：密封(放置一段时间,消耗装置中的O2)葡萄糖溶液煮沸再冷却，以杀死微生物、排出空气中的O2图中可检测到CO2的为 , 中CO2产生量多且快。图中可检测到酒精的只有 。c 、ecd(取b、d培养液检测)∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵产物检测条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧无氧变混浊／快不出现灰绿色变混浊／慢出现灰绿色◆酵母菌有氧呼吸产生大量CO2，无氧呼吸产生少量CO2。◆酵母菌有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生CO2和酒精。对比实验实验现象实验结论◆酵母菌在有氧和无氧条件下，都能进行细胞呼吸。细胞呼吸◆绝大多数生物呼吸的主要形式是什么？有氧呼吸 ◆有氧呼吸最常利用的物质是什么？葡萄糖 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸。据是否有氧气参与或有机物氧化分解是否彻底，分为有氧呼吸和无氧呼吸。2、有氧呼吸(1)场所：细胞质基质、线粒体主要场所:线粒体外膜内膜基质嵴外膜内膜:基质：向内折叠形成嵴,以增加内膜面积含少量的DNA、RNA含呼吸酶这个反应是一步完成的吗？在内膜上和基质中含许多与有氧呼吸有关的酶[H]指的是氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）(教材P92-93)(2) 过程：三个阶段酶①葡萄糖分解C6H12O6+ 能量（少量，含2molATP）2C3H4O3(丙酮酸)+ 4[H]②丙酮酸水解6CO2+ 6H2O③水的生成12H2O + 能量24[H] + 6O2(细胞质基质)(线粒体基质)(线粒体内膜)2C3H4O3酶酶+ 20[H]+ 能量（少量，含2molATP）（大量，含28molATP）有氧呼吸场所反应物生成物能量细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C3H4O3、H2OO2、[H]CO2、[H]H2O大量少量少量C3H4O3、[H]C6H12O6第一阶段第二阶段第三阶段（葡萄糖分解）（丙酮酸水解）（水的生成）所有活细胞均进行第一阶段的反应，在有氧条件下进行第二、第三阶段的反应。看谁反应快有氧呼吸的场所？丙酮酸的产生阶段？[H]的产生阶段？H2O的产生的阶段？CO2的产生阶段？产生能量（ATP）的阶段？ATP的产生场所？有氧呼吸过程中产生的[H]的去向？主要场所？消耗阶段？产生最多的阶段？消耗阶段？消耗阶段？O2的消耗阶段？产生能量最多的阶段？产生ATP最多的场所？细胞质基质、线粒体(主要)在第三阶段与O2结合生成H2OC6H12O6(葡萄糖)酶4[H]2丙酮酸少量能量热能2ATP少量能量热能2ATP6CO26H2O酶20[H]6O212H2O酶热能28ATP大量能量有氧呼吸的过程图解细胞质基质(3)总方程式：酶C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2+ 12H2O+能量酶C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2+ 12H2O+能量C、H、O元素去向研究——同位素标记法热能32molATP【思考·讨论 】有氧呼吸的能量利用特点1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能2870KJ，可使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？有氧呼吸能量转换效率？使多少molADP合成ATP？977.28kJ/30.54KJ=32mol977.28kJ/2870kJ =34%2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？保证有机物中能量得到最充分的利用，表现在：能量逐步转移到ATP中；能量缓慢有序释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。逐级释放能量避免温度过高伤害生物本身；能持续供给能量给自身利用。有氧呼吸时指细胞在氧的参与下，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，同时生成大量ATP的过程。1mol葡萄糖共释放能量2870kJ977.28kJ其余1892.72kJATP（32mol）以热能的形式散失34%转移至66%(4)概念：教材P93(5)条件：需要O2、酶（适宜温度等）细胞呼吸与物质的燃烧有什么异同点 相同点：都是物质的氧化分解，都释放能量。不同点：物质的体外燃烧——高温、反应剧烈、能量 迅速全部释放。物质的体内分解——常温常压，需酶的催化，反应分步进行，能量逐步释放。（6）特性(与体外燃烧相比)过程温和、逐步放能、部分能量存于ATP巩固训练1、在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（ ）①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和细胞质基质中被消耗A．①③ B．①④ C．②③ D．②④随堂练习2、有氧呼吸中产生能量最多的是（ ）A．形成二氧化碳时B．形成［H］时C．形成水时D．形成丙酮酸时３、在有氧呼吸过程中，均能产生[H]和ATP的阶段是（ ）A、第一阶段和第二阶段B、第一阶段和第三阶段C、第二阶段和第三阶段D、第三阶段和第三阶段4、下列是呼吸作用实质的是（ ）A. 合成有机物，储存能量B. 分解有机物，释放能量C. 合成有机物，释放能量D. 分解有机物，储存能量5．呼吸作用是生命的基础代谢之一。下列关于有氧呼吸叙述中正确的是（ ）A. 葡萄糖在线粒体内被氧化分解释放能量B. 呼吸作用产生的能量全部形成了ATP，直接提供生命活动所需C. 氧气在线粒体内与还原氢结合生成H2O，同时产生大量能量D. 呼吸过程中只有H2O的生成，没有H2O的消耗6、葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的具有放射性的化合物是（ ）A. 丙酮酸 B. 乳酸 C. CO2 D. 水◆无氧呼吸最常利用的物质是什么？◆无氧呼吸可以概括的分为几个阶段？◆无氧呼吸每个阶段的场所各是什么？◆什么是发酵？微生物的无氧呼吸叫做发酵。分为酒精发酵和乳酸发酵。葡萄糖两个阶段均在细胞质基质无氧呼吸：教材P943、无氧呼吸（1）场所：细胞质基质两个阶段（2）过程：酶①葡萄糖分解C6H12O6+ 少量能量2C3H4O3+ 4[H](同有氧呼吸)热能2molATP②丙酮酸分解+ 4[H]2C3H4O3酶+ 2CO22C2H5OH或2C3H6O3(不释放能量)C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 少量能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量乳酸菌、高等动物(肌细胞)、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等（高等植物的某些器官）酵母菌、多数植物(水稻根、苹果果实等)酒精式：乳酸式：（3）总方程式：（4）类型无氧呼吸依据产物分类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。（5）概念：教材P94相关信息（6）条件：不需要O2，需要酶（适宜温度等）必须关注的3个易错点(1)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用(酒精会使蛋白质变性)。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。 (2)无氧呼吸产物不同直接原因是由于催化反应的酶的种类不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同或基因选择性表达所致。(3)无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸不同点 场所条件产物分解程度相同点 联系细胞呼吸实质酶(适宜温度等),有O2CO2和H2O(热能、32molATP)分解有机物，释放能量，合成ATP（为生命活动提供能量）细胞质基质、线粒体细胞质基质酶，无O2彻底(能量完全释放)不彻底(能量不完全释放)大量少量第一阶段相同（C2H5OH和CO2）或C3H6O3（热能、2molATP）能量释放4、细胞呼吸的概念：教材P94分解有机物，释放能量(合成ATP)①有氧呼吸中有机物分解彻底，释放大量能量；②无氧呼吸中有机物分解不彻底，释放少量能量(只在第一阶段)；大部分能量存留在酒精或乳酸中。③细胞呼吸释放的能量主要以热能形式散失，其余用于合成ATP。5、细胞呼吸的实质：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。中间产物细胞呼吸能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育矿质元素吸收肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2＋H2O6、细胞呼吸的意义（1）细胞呼吸可为生物体提供能量；（2）细胞呼吸是生物体代谢的枢纽。丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽（中间产物丙酮酸）O NH2 ‖ ▕CH3—C—COOH→CH3—CH—COOH丙酮酸丙氨酸7、细胞呼吸方式的判断1、A中有CO2产生，可以说明2、B中有CO2产生，可以说明3、AB中有CO2产生，则植物细胞该细胞正在进行无氧呼吸该细胞正在进行有氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸在同时进行不消耗O2，释放CO2：CO2释放量＝O2吸收量：CO2释放量＞O2吸收量：CO2释放量＜O2吸收量：CO2释放量＝酒精量：CO2释放量＞酒精量：无CO2释放：有水产生：存在有氧呼吸乳酸式无氧呼吸酒精式无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸、酒精式无氧呼吸酒精式无氧呼吸有氧呼吸、酒精式无氧呼吸存在脂质氧化分解7、细胞呼吸方式的判断呼吸作用中物质的量比例关系①有氧呼吸中葡萄糖：O2：CO2②无氧呼吸中葡萄糖：酒精：CO2葡萄糖：乳酸③产生等量CO2消耗的葡萄糖:有氧呼吸无氧呼吸④消耗等量葡萄糖产生的CO2：有氧呼吸：无氧呼吸⑤消耗等量的葡萄糖时：有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2有氧呼吸消耗的O2＝3:1＝43＝1:6:6＝1:2:2＝1:2＝13(2009上海卷)在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发O2体积变化的相对值如右表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是( )A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体CO2释放量 O2吸收量a 10 0b 8 3c 6 4d 7 7D8、细胞呼吸的影响因素（1）内因：遗传特性①不同的生物种类，呼吸速率各有不同：如旱生植物小于水生植物；②同一植物的不同器官或组织，呼吸速率也有 明显的差异：如生殖器官大于营养器官；③同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同：如幼苗期细胞大于成熟期细胞。(与生物种类、器官类型、生长发育时期等有关)(2)外因：①温度、pH：一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。温度、pH、O2浓度、CO2浓度、含水量等通过影响呼吸酶活性而影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。环境温度变温动物恒温动物耗氧速率0把小白鼠和青蛙从25℃的室温中移至5℃的环境中，这两种动物的耗氧量会发生什么变化( )A、两种动物的耗氧量都减少B、两种动物的耗氧量都增加C、青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加D、青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少C课堂练习D点：无氧呼吸消失点，O2浓度超过10%无氧呼吸受抑制。②O2浓度：氧浓度较低时，总呼吸较弱O2浓度较低时，无氧呼吸占优势；O2浓度较高时，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强；当O2浓度增加到一定值时，只进行有氧呼吸。R点：无氧呼吸Q点：无氧、有氧呼吸，CO2释放总量最低P点及后：有氧呼吸DB点：无氧、有氧呼吸释放CO2相等（原因：无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸较弱）O2浓度CO2释放总量ABCB-C：主要与有氧呼吸加强有关。A:在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；A-B:随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐受到抑制，而有氧呼吸还很弱，使得CO2释放总量减少。B点：总呼吸最弱，利于果蔬、粮食保存0随CO2浓度增加，呼吸速率减弱；④含水量：③CO2浓度：一定范围内，随自由水含量增多，呼吸速率增强。作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行；自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强防止厌氧菌繁殖酵母菌：兼性厌氧菌，先通气再密封可酿酒。促进根细胞有氧呼吸，主动运输吸收无机盐提倡慢跑，防止无氧呼吸积累大量乳酸教材P95◆稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡；◆在人工气候室栽培作物，夜间降低温度以减少呼吸消耗，有利于物质积累。◆泡菜和酸奶的制作：利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。8、细胞呼吸原理的应用(2)果蔬保鲜：种子储藏：零上低温、低氧、高CO2浓度、适宜湿度零上低温、低氧、高CO2浓度、干燥两种储存手段均需降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故二者在储藏条件上存在差异。(1)及时松土：促进根细胞有氧呼吸，主动运输吸收无机盐。(2005江苏卷)蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（ ）A.低温，干燥，低氧B.低温，湿度适中，低氧C.高温，干燥，高氧D.高温，湿度适中，高氧B粮库中为了将储藏的粮食保存更长时间，可采取以下条件中的（ ）A.低温，干燥，增加氧气浓度B.高温，干燥，增加氧气浓度C.低温，干燥，增加二氧化碳浓度D.低温，潮湿，增加二氧化碳浓度C物理误差的校正：若要消除物理因素引起的气体体积变化，使实验结果精确除减少无关变量的干扰外，应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟种子”代替“发芽种子”，其余均相同。实验组对照组9、探究细胞的呼吸方式（2）对照组的作用：校正物理误差。（1）NaOH溶液可吸收CO2，以O2变化情况测定呼吸的方式及速率。结果 甲组液滴 乙组液滴 结论①②③④只进行乳酸式无氧呼吸（或种子已经死亡）只进行酒精式无氧呼吸进行有氧呼吸和酒精式无氧呼吸进行有氧呼吸(或有氧呼吸和乳酸式无氧呼吸)不动不动不动右移左移右移左移不动进行酒精式无氧呼吸的材料可能出现结果②③④；进行乳酸式无氧呼吸的材料可能出现结果①④。甲乙AB探究酵母菌的细胞呼吸类型结果预测(红色液滴移动情况) 相应结论装置A 装置B123左移不动只有有氧呼吸右移不动只有酒精式无氧呼吸左移右移有氧呼吸和酒精式无氧呼吸A(共62张PPT)下列能量转变需经哪些生理过程才能实现？光能糖类等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能直接用于各种生命活动②③光合作用呼吸作用ATP水解①5.4 光合作用与能量转化光合作用与能量转化太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。光合作用是“地球上最重要的化学反应”。（一）捕获光能的色素和结构【学习目标】1、尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。2、运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。3、从物质与能量角度，阐明光合作用原理。4、设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。5、关注光合作用原理的应用。【学习重难点】重点：叶绿体适于光合作用的结构特点；光合作用的原理。难度：光合作用过程中物质和能量的变化及相互关系。探究影响光合作用强度的环境因素。0.5 秒延迟符，无意义，可删除.正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。捕获光能的色素叶片作为高等植物进行光合作用的主要器官通常都是绿色的，说明其中有绿色的色素。正常玉米植株（绿色）和白化玉米植株（白色）玉米白化苗不能进行光合作用，待种子中储存的养分耗尽就会死亡。说明：光合作用与细胞中的色素有关。绿叶中色素的提取和分离1、实验：绿叶中色素的提取和分离无水乙醇纸层析法——使研磨充分；——防止色素被破坏(主要是叶绿素)。——溶解并提取色素；（色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快）叶绿体中的色素为脂溶性色素，主要与光合作用有关；液泡中的花青素为水溶性色素，主要与花的颜色有关。（1）原理（教材P98） 提取色素：或用95%乙醇加无水碳酸钠 分离色素：二氧化硅碳酸钙(中和有机酸，主要保护叶绿素)提取色素研磨，加少许的石英砂和碳酸钙5-10ml无水乙醇，快速研磨将研磨液进行过滤(用单层尼龙布，不用滤纸)剪碎叶片，放入研钵中实验步骤制备滤纸条画滤液细线分离绿叶中的色素剪去两角，画铅笔细线铅笔线①细、齐、直，②待滤液干后重复2~3次层析液培养皿进行纸层析滤液细线不能触及层析液叶绿素a叶绿素b蓝绿色黄绿色胡萝卜素叶黄素橙黄色黄色(C、H、O、N、Mg)滤液细线叶绿素（3/4）类胡萝卜素（1/4）(2)色素分离结果.叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素思维拓展培养皿中含 ，在 处滴一滴色素提取液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？滤纸的中央a层析液过程 操作事项 操作目的提 取 色 素 ① 选取新鲜绿色的叶片② 研磨时加入无水乙醇③ 研磨时加入SiO2和CaCO3④ 迅速、充分研磨⑤ 放滤液的试管口加棉塞分 离 色 素 ① 滤纸预先干燥处理滤纸条的一端剪去两角② 滤液线要细、齐、直③ 画滤液细线时干燥后重复画2～3次④ 分离色素时滤液细线不能触及层析液色素齐全、含量高溶解并提取色素充分研磨，防止色素被破坏(主要是叶绿素)防止无水乙醇挥发，充分溶解提取色素防止滤液挥发和色素氧化使层析液在滤纸条上快速扩散防止边缘效应(层析液在滤纸条的边缘处扩散过快)，使色素带整齐使分离的色素带平整、不重叠积累更多色素，使分离的色素带清晰明显、便于观察防止色素溶于层析液中，得不到色素带(3)注意事项及原因分析 绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅①使用放置数天的叶片,滤液中色素(叶绿素)含量太少。②称取绿叶过少或一次加入大量的无水乙醇(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素)。③未加二氧化硅(石英砂),研磨不充分。④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条上的滤液细线较粗。(3)滤纸条看不见色素带①忘记画滤液细线。②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。影响叶绿素合成的“三大”因素(1)光照：光照是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,叶片会发黄。(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成;低温时叶绿素容易被破坏,使叶子变黄。(3)矿质元素：缺少氮、镁等会直接影响叶绿素的合成;缺铁,某些酶无法合成,进而影响叶绿素的合成。右图甲代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果,图乙是另外一种叶子的光合色素纸层析结果。判断:图乙所示结果最有可能来自正常生长的柳树幼叶,还是秋冬季节的银杏落叶 判断的理由是什么 提示:图乙所示结果最有可能来自秋冬季节的银杏落叶。秋冬季节气温较低,叶绿素合成酶的活性降低,并且低温条件下叶绿素易分解,而叶黄素和胡萝卜素比较稳定。吸收光能：只有少数特殊状态的叶绿素a大部分叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素传递光能：(4)光合色素的功能：吸收、传递和转化光能转化光能：(可见光)叶绿体中的色素只能吸收可见光，不能吸收红外光和紫外光。①叶绿素主要吸收蓝紫光和红光。叶绿素a和b在蓝紫光、红光区的吸收峰值均不同，对绿光吸收最少。②类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。紫外光红外光叶绿素溶液因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。叶片为什么往往是绿色的呢？0.5 秒延迟符，无意义，可删除.2、叶绿体的结构适于进行光合作用电子显微镜①②④⑤③基质外膜内膜类囊体基粒双层膜基粒：基质：(外膜、内膜:主要控制物质进出叶绿体)类囊体薄膜上含光合色素、酶含酶、少量DNA和RNA（众多基粒和类囊体扩展了受光面积）结构类囊体薄膜上类囊体薄膜和基质色素分布：酶分布：吸收光能的四种色素就分布在类囊体薄膜上，每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。众多的基粒和类囊体极大地扩展了受光面积。1g菠菜叶片的类囊体的总面积大约在60m2左右在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？资料分析1恩格尔曼的实验示意图黑暗、无空气极细光束照射完全光照结论：叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。水绵和需氧细菌放在没有空气的小室内水绵实验的巧妙之处实验材料好：水绵：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；需氧细菌：用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。条件控制及对照设置好：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等。资料分析2恩格尔曼的第二个实验示意图结论：光合色素主要吸收蓝紫光和红光。在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。功能：叶绿体是光合作用的场所，能吸收特定波长的光。用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。(二)光合作用的原理和应用3、探索光合作用原理：教材P102①科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。②希尔反应：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。③鲁宾和卡门实验 实验方法： 实验过程: 实验结论：同位素标记法b、第二组向同种绿色植物提供CO2和H218Oa、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。H2O+C18O2H218O+CO2光照光照O218O2光合作用释放的O2全部来自H2O。思考：上述哪组是对照组？对比实验（互相对照）下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量比是（ ）A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8C时间 实验结论1928年1937年1941年1954年、1957年20世界40年代①科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖②希尔反应：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应③鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气来自水④（1954年）美国科学家阿尔农发现，在光照下叶绿体可合成ATP，（1957年）发现这一过程总是与水的光解相伴随。⑤美国科学家卡尔文用同位素示踪的方法，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。H20+ C1802→ O2H2180+C02 → 18O214C02 →（14CH2O）糖类光合作用是指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，并且释放出氧气的过程。H2O + CO2 （CH2O）糖类 + O2光能叶绿体（原料、条件、场所、产物）4、光合作用的概念：教材P102光反应暗反应划分依据：反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？必须有光才能进行有没有光都能进行5、光合作用的过程教材P103色素光能还原多种酶（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2光反应阶段暗反应阶段H2OO2水光解（类囊体薄膜）（叶绿体基质）NADP+NADPH注意：色素吸收的光能可用于水光解和NADPH、ATP合成；C3还原后一部分转化为糖类(葡萄糖)，一部分又形成C5；光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖(相关信息)光合作用 光反应 暗反应场所条件物质变化能量变化实质 联系 类囊体薄膜叶绿体基质光、色素和酶多种酶、有没有光均可光能 →→ 有机物中稳定的化学能①水光解：②NADPH和ATP的合成：H2O O2 + H+光能ADP＋Pi ATP酶①CO2的固定：CO2＋C5 2C3酶②C3的还原，合成有机物，储存能量NADP++H+ NADPHNADPH和ATP的分解：2C3 (CH2O)+C5+H2OATPNADPH NADP+ADP+Pi酶糖类光能NADPH和ATP中活跃的化学能NADPH 、ATPNADP+、ADP 、Pi光反应是暗反应的基础，暗反应是光反应的继续，两者相互制约又密切联系下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的光解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于__________________________________________________。③图中D是_______，在叶绿体中合成D所需的能量来自__________。④图中G________,F是__________,J是_____________。⑤图中的H表示___________， H为I提供____________________。光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水NADPH基质作为还原剂，还原C3，并为暗反应提供能量ATP色素吸收的光能光反应NADPH 和ATP色素C5C3（CH2O） 有关光合作用过程的4个注意事项(1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上,液泡中的色素不参与光合作用。(2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。(3)不要认为暗反应与光无关。光合作用的过程可以分为两个阶段,即光反应和暗反应。前者在光下才能进行,并在一定范围内随着光照强度的增加而增强;后者在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应的产物NADPH和ATP,因此在无光条件下暗反应不能进行。(4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所。进行光合作用的细胞不一定含叶绿体,如蓝细菌、光合细菌能进行光合作用,但没有叶绿体。6CO2 + 12H2O C6H12O6+ 6H2O + 6O2光能叶绿体总方程式及元素去向：C：H：CO2C3（CH2O）H2ONADPH（CH2O）、H2O光合作用的意义和应用6、光合作用强度(光合速率)即光合速率，指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。呼吸速率(黑暗测定)总光合速率(真正/实际)净光合速率(表观)O2CO2有机物消耗量消耗量产生量产生量产生量固定量释放量吸收量积累量光合作用强度：表示方法(1)内因：酶的数量等色素含量、植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用。(叶片总面积/土地面积)叶龄影响色素含量、酶的数量等内部因素应用：适当摘除老叶、残叶等，可降低其细胞呼吸消耗有机物；适当间苗、修剪，合理密植。7、光合作用的影响因素及应用(2)外因：光的波长(光质)、光照强度、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等影响因素影响阶段色素、光照光反应CO2浓度暗反应温度、酶、水分光反应和暗反应光照光照CO2CO2ATPC3C5（CH2O）①光照强度和CO2浓度还原多种酶（CH2O）2C3C5固定CO2NADPH光照↑CO2↓→光反应NADPH、ATP↑→C3 还原增强→C3↓、C5↑、有机物↑光照↓→光反应NADPH、ATP↓→C3 还原减弱→C3↑、C5↓、有机物↓→CO2固定减弱→C3↓.C5↑→C3还原减弱→NADPH.ATP↑,有机物↓CO2↑→CO2固定增强→C3↑.C5↓→C3还原增强→NADPH.ATP↓,有机物↑光照强度CO2吸收量O呼吸速率光饱和点CO2释放量n光补偿点和光饱和点光补偿点BDC光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光照强度光饱和点：光合速率达到最大时所需的最低光照强度AA点：A~B：B点：B~C：A~C：只进行细胞呼吸；光合速率<呼吸速率；光合速率=呼吸速率；光合速率>呼吸速率；细胞呼吸和光合作用同时进行限制因素C点前：光照强度C点后：CO2浓度、温度等净呼总AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物应用：根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C光补偿点、光饱和点 ：阳生植物＞阴生植物影响光合速率的因素——光照强度DO2释放量OO2吸收量nBDCCO2浓度影响光合速率的因素——CO2浓度CO2饱和点CO2补偿点A在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快；超过C02的饱和点，光合速率达到最大不再提高。合理密植使农田通风良好，“正其行，通其风”温室栽培，晴天适当增加CO2浓度增施农家肥,可促进微生物对有机物的分解，提供CO2和矿质元素(无机盐)。农作物增产措施光合午休：正午温度很高，植物为保水导致气孔关闭，使CO2供应减少。影响光合速率的因素——温度影响原理：温度通过影响光合酶的活性而影响光合速率影响曲线分析：AB段随温度升高，光合速率增强；B点为光合作用的最适温度；BC段随温度升高，光合速率减弱；温度过高使酶失活，光合作用停止。应用：温室中可适当增加昼夜温差，保证有机物的积累。②温度复合光（白光）下，光合速率最快。单色光中，红光下最快，蓝紫光下较快，绿光下最慢。③光质（光的波长）光合速率：白光 > 红光 > 蓝紫光 > 绿光不同颜色温室大棚的光合效率：无色透明大棚日光中各色光均能透过，即无色大棚透过各色光，所以用无色透明的大棚光合效率最高；有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收；色素对绿光吸收最少，因此绿色大棚光合效率最低。应用： 温室大棚采用无色透明玻璃或薄膜； 实行轮作、复种等延长光照时间； 合理密植、套种、间作等增加光照面积。白光↓↓红光红色玻璃A白光↓↓绿光绿色玻璃B白光↓↓白光无色玻璃C哪一株植物生长状况更好 H2O是光合作用的原料。在一定范围内,H20越多，光合速率越快，但到A点时，即H2O达到饱和时，光合速率不再增加。影响光合速率的因素——H2OB饱和点水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，缺水还会引起淀粉水解加快,可溶性糖过多,光合产物输出缓慢。应用：预防干旱，合理灌溉B点之后：随矿质元素浓度的增加，因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫，而导致植物光合作用强度下降。应用：合理施肥B’影响光合作用的因素——矿质元素N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分Fe：叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。温度：温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性，叶绿素合成最适温度30℃、最高温度为40℃ 。低温时抑制叶绿素合成，同时原有叶绿素被分解破坏，类胡萝卜素较稳定，而使叶子变黄。矿质元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。④影响叶绿素合成的因素：下图为光照强度与绿色植光合作用强度的关系曲线,在图中画出CO2和O2的运动方向。C点前后限制光合作用的主要因素是什么 C点前：光照强度。C点后：CO2浓度和温度等。(1)在上面三幅图中,在P点之前限制光合速率的因素依次是什么 提示:在P点之前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,依次为光照强度、光照强度和温度。(2)在上面三幅图中,在Q点之后横坐标所表示的因子还是影响光合速率的主要因素吗 此时的限制因素是什么 提示:Q点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。P点时限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；当到Q点时横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。多因子变量对光合作用速率影响的分析8、实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 原理:呼吸作用强度不受光照强度的影响。在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而逐渐增强,当光照强度达到一定值后,继续增强光照强度,光合作用强度不再改变。（1）变量分析①自变量：光照强度↓设置方法：调节光源与实验装置间的距离②因变量：光合作用强度↓观测指标：单位时间内圆形小叶片浮起的数量光照强度设置：台灯瓦数相同，控制台灯与烧杯之间的距离；或者台灯与烧杯之间的距离相同，控制台灯的瓦数不同。变量分析无关变量有哪些？a.小圆叶片的大小和数量b.温度，用盛水玻璃柱吸收台灯发出的热量。c.CO2浓度，各烧杯中加入等量的浓度相同的稀NaHCO3溶液。结论：①在一定光照强度范围内,同一时间段中,各组小圆形叶片浮起的数量与光照强度呈正相关。②在一定光照强度范围内,每组叶片全部浮起所需要的时间与光照强度呈负相关。9、实验：测定总光合速率①测定呼吸速率②测定净光合速率a. 黑暗条件；b. NaOH溶液：吸收细胞呼吸产生的CO2 ；c. O2吸收速率，代表呼吸速率。a. 适宜光照等条件；b. NaHCO3溶液/ CO2缓冲液：提供CO2，保证CO2浓度的恒定；c. O2释放速率，代表净光合速率。③设置对照实验校正误差：用死亡的相同植物代替正常植物。(左移)(右移)10、光合作用与呼吸作用的关系光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳和水可被光合作用所利用。外膜内膜基粒(类囊体薄膜)基质叶绿体线粒体外膜内膜嵴基质光合作用与细胞呼吸中[H]和ATP的来源、去向光合作用 有氧呼吸 无氧呼吸NADPH [H] (NADH) 来源去向ATP 来源去向光反应的水C3的还原光反应C3的还原第一、二阶段，来自葡萄糖和水用于第三阶段，与O2结合生成水三个阶段都产生用于各项生命活动第一阶段，来自葡萄糖用于第二阶段，还原丙酮酸只在第一阶段产生用于各项生命活动以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如，绿色植物、蓝细菌、光合细菌等。利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量制造有机物；利用化学能合成有机物，即化能合成作用，光能自养生物:化能自养生物:进行光合作用，即利用光能合成有机物；例如，硝化细菌、铁细菌、硫细菌等。异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如，人、动物、真菌及多数细菌等。11、化能合成作用 展开更多...... 收起↑ 资源列表 5.1 降低化学反应活化能的酶.ppt 5.2 细胞的能量“货币”ATP.ppt 5.3 细胞呼吸的原理和应用.ppt 5.4 光合作用与能量转化.pptx
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