高考生物二輪復(fù)習(xí)細(xì)胞能量供應(yīng)利用知識(shí)專題
2018-12-28 20:04:28三好網(wǎng)
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、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。
3、酶在細(xì)胞代謝中的作用:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能
4、使化學(xué)反應(yīng)加快的方法:
加熱:通過提高分子的能量來加快反應(yīng)速度;
加催化劑:通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度;同無機(jī)催化相比,酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,因而催化效率更高。
5、酶的本質(zhì):
關(guān)于酶的本質(zhì)的探索:
巴斯德之前,人們認(rèn)為:發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng),與生命活動(dòng)無關(guān)
巴斯德的觀點(diǎn):發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān),發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用
李比希的觀點(diǎn):引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì),但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用;
畢希納的觀點(diǎn):酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母細(xì)胞中一樣;
薩姆納提取酶,并證明酶是蛋白質(zhì);
切郝、奧特曼發(fā)現(xiàn):少數(shù)RNA也具有生物催化功能;
6、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。
5、酶的特性:專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)
高效性:酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107-1013 倍
酶的作用條件較溫和:酶在最適宜的溫度和PH條件下,活性最高。
二、影響酶促反應(yīng)的因素(難點(diǎn))
1、底物濃度(反應(yīng)物濃度);酶濃度
2、PH值:過酸、過堿使酶失活
3、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
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(實(shí)驗(yàn)中人為控制改變的變量)、因變量(隨自變量而變化的變量)、無關(guān)變量的定義。
對(duì)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(duì)酶活性的影響,用過氧化氫酶探究PH對(duì)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(jiǎn)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
ADP+ Pi+ 能量 ATP
ATP ADP + Pi+ 能量
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
四、ATP的利用:
ATP— 是新陳代謝所需能量的直接來源,ATP中的能量能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、電能,光能等各種能量;
吸能反應(yīng)總是與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系,由ATP水解提供能量
放能反應(yīng)總是與ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量貯存在ATP中
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:主要場(chǎng)所:線粒體
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
有氧呼吸的概念:細(xì)胞在氧的參與下,通過酶的的催化作用,把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生出二氧化碳和水,同時(shí)釋放出大量能量的過程。
3、無氧呼吸:
無氧呼吸的概念:細(xì)胞在無氧條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物不徹底氧化分解,產(chǎn)生灑精和CO2或乳酸,同時(shí)釋放出少量能量的過程。
大部分植物,酵母菌的無氧呼吸:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
動(dòng)物,人和乳酸菌的無氧呼吸:C6H12O6 2乳酸+少量能量
。R鈴薯塊莖,甜菜的塊根、玉米胚的無氧呼吸也是產(chǎn)生乳酸)
反應(yīng)場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
注意:微生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
、 有氧呼吸過程中氧氣的去路:氧氣用于和[H]生成水
4、有氧呼吸與無氧呼吸的比較:
5、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
CO2的檢測(cè)方法:
。1)CO2使澄清石灰水變渾濁
。2)CO2使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃
酒精的檢測(cè)方法:
橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng),變成灰綠色。
6、影響呼吸作用的因素
溫度、含水量、O2的濃度、CO2的濃度
第四節(jié) 能量之源——光與光合作用
一、 捕獲光能的色素 葉綠素a(藍(lán)綠色)
葉綠素
葉綠素b (黃綠色)
綠葉中的色素 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。
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:葉綠體中的色素可以溶解在無水乙醇中,可以用來提取色素。綠葉中的色素都能溶解在層析液中,且他們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌芙舛雀叩碾S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:
、、1771年,英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣;1779年,荷蘭科學(xué)家英格豪斯證明:只有植物的綠葉在陽光下才能更新空氣
、凇1864年,德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中 產(chǎn)生淀粉;
③、1880年,德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用 的場(chǎng)所,并從葉綠體放出氧;
、、20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研 究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水。
、、20世紀(jì)40年代美國(guó)科學(xué)家卡爾文采用同位素標(biāo)記法研究探 明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑
2、光合作用的過程: (熟練掌握課本P103下方的圖)
總反應(yīng)式: CO2+H2O (CH2O)+O2
其中,(CH2O)表示糖類。
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(chǎng)所:類囊體薄膜上
物質(zhì)變化:水的光解:H2O O2+2[H]
ATP形成:ADP+Pi+光能 ATP
能量變化: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(chǎng)所:葉綠體基質(zhì)
物質(zhì)變化:CO2的固定:CO2+C5 2C3
C3的還原:2C3+[H]+ATP (CH2O)+C5+ADP+Pi
能量變化: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
光合作用過程圖
、偈荋2O ②是O2 ③[H] ④是ATP ⑤是ADP 和Pi⑥是C3 ⑦是CO2 ⑧是C5 ⑨是(CH2O)
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(duì)光合作用的影響
、俟獾牟ㄩL(zhǎng):
葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫光。
、诠庹諒(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
、酃庹諘r(shí)間
光照時(shí)間長(zhǎng),光合作用時(shí)間長(zhǎng),有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。
。2)溫度
溫度低,光合速率低。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,光合速率降低。
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(zhǎng)所需要的水分。
六、化能合成作用
1、概念: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
2、自養(yǎng)生物:能夠利用光能或其他能量,把CO2、 H2O轉(zhuǎn)變成有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)的生物。例如:綠色植物、硝化細(xì)菌
3、異養(yǎng)生物:只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)的生物。例如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。