高一生物知识点：细胞的能量供应和利用

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细胞的能量供应和利用

H2O 外界

水

H2O O2 矿质元素

[H]

光 ATP 原生质

ADP+PI 热能

ATP

ADP+PI

CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2

一、 酶——降低反应活化能

◎ 新陈/细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。

◎ 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

1. 发现

①巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。

②巴斯德(法、微生物学家)：发酵与活细胞有关;发酵是整个细胞。

③利比希(德、化学家)：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。

④比希纳(德、化学家)：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。

⑤萨姆纳(美、科学家)：从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。

⑥许多酶是蛋白质。

⑦切赫与奥特曼(美、科学家)：少数RNA具有生物催化功能。

2.定义

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

注：

①由活细胞产生(与核糖体有关)

②催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。

B.反应前后酶的性质和数量没有变化。

③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

3.特性

① 高效性：催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化集的107——1013倍。

② 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 → 多样性 。

③ 需要合适的条件(温度和pH值) → 温和性 → 易变性 。

酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。

图例

解析 在底物足够，其他因素固定的条件下，酶促反应的速度与酶浓度成正比。 1.在S较低时，V随S增加而加快，近乎成正比;

2.在S较低时，V随S增加而加快，但不显著;

3.当S很大且达到一定限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反应也几乎不再改变。

1.在一定T内V随T的

升高而加快;

2.在一定条件下，每一种酶在某一T时活力最大，称最适温度;

3.当T升高到一定限度时，V反而随温度的升高而降低。

◎动物T：35—40℃

PH ： 6.5—8.0

◎ 酶工程

生产提取 制成 酶制剂 应用 治疗疾病;加工和生产一些产品;

和分离纯化 固定化酶 化验诊断和水质检测;其他分支。

二、ATP(三磷酸腺苷)

◎ ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接

能源，它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。

1.结构简式

A — P ～ P ～ P

腺苷 普通化学键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 磷酸基团

2.ATP与ADP的转化

ATP

呼吸作用

(线粒体) 吸 Pi

(细胞质基质) 能 吸收分泌(渗透能)

(叶绿体) 放 肌肉收缩(机械能)

光合作用 Pi 能 神经传导、生物电(电能)

ADP (每个活细胞) 合成代谢(化学能)

体温(热能)

萤火虫(光能)

◎ 糖类—主要能源物质 热能 散失

太阳光能 脂肪—主要储能物质 氧化

(直接能源) 蛋白质—能源物质之一 分解 化学能 ATP

水解酶、放

◎ ATP ADP + Pi + 能量

合成酶、吸

3.能产生ATP： 线粒体、叶绿体、细胞质基质

能产生水： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核

能碱基互补配对： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核

三、ATP的主要来源——细胞呼吸

◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。

◎细胞呼吸是指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，释放出能量并生成ATP的过程。分为：

有氧呼吸 无氧呼吸

概念 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，生成许多ATP的过程。 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。

过程 ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP

② 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 + [H]+ 2ATP

③ [H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP

→ 2C3H6O3

② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2

反应式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O + 38ATP C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

→ 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

不同点 场所 ： ①②线粒体基质 ③内膜 始终在细胞质基质

条件 ： 除①外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶

产物 ： CO2 、H2O 酒精和CO2或乳酸

能量 ： 大量、合成38ATP(1161KJ) 少量、合成2ATP(61.08KJ)

相同点 联系 ： 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同，以后阶段不同

实质 ： 分解有机物，释放能量，合成ATP

意义 ： 为生物体的各项生命活动提供能量;为体内其他化合物合成提供原料

◎比较

光合作用 呼吸作用

反应场所 绿色植物(在叶绿体中进行) 所有生物(主要在线粒体中进行)

反应条件 光、色素、酶 酶(时刻进行)

物质转变 把无机物CO2和H2O合成有机物(CH2O) 分解有机物产生CO2和H2O

能量转变 把光能转变成化学能储存在有机物中 释放有机物的能量，部分转移ATP

实质 合成有机物、储存能量 分解有机物、释放能量、产生ATP

联系 有机物、氧气

光合作用 呼吸作用

能量、二氧化碳

◎ 光合作用的实质

通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。

四、光和光合作用

◎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，并释放出氧气的过程。影响因素有：光、温度、CO2浓度、水分、矿质元素等。

1.发现

内容 时间 过程 结论

普里斯特 1771年 蜡烛、小鼠、绿色植物实验 植物可以更新空气

萨克斯 1864年 叶片遮光实验 绿色植物在光合作用中产生淀粉

恩格尔曼 1880年 水绵光合作用实验 叶绿体是光合作用的场所释放出氧。

鲁宾与卡门 1939年 同位素标记法 光合作用释放的氧全来自水

2.场所

双层膜

叶绿体 基质

基粒 多个类囊体(片层)堆叠而成

胡萝卜素(橙黄色)1/3

类胡萝卜素 叶黄素(黄色) 2/3 吸蓝紫光

色素 (1/4) 叶绿素A(蓝绿色)3/4

叶绿素(3/4) 叶绿素B(黄绿色)1/4 吸红橙和蓝紫光

3.过程

光反应 暗反应

条件 光、色素、酶 CO2、[H]、ATP、酶

时间 短促 较缓慢

场所 内囊体的薄膜 叶绿体的基质

过程 ① 水的光解

2H2O → 4[H] + O2

② ATP的合成/光合磷酸化

ADP + Pi + 光能 → ATP ① CO2的固定

CO2 + C5 → 2C3

② C3/ CO2的还原

2C3 + [H] →(CH2O)

实质 光能 → 化学能，释放O2 同化CO2，形成(CH2O)

总式 CO2 + H2O → (CH2O)+ O2

或 CO2 + 12H2O → (CH2O)6 + 6O2 + 6H2O

物变 无机物CO2、H2O → 有机物(CH2O)

能变 光能 → ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能

◎ 同位素示踪

14C 光反应 2C 3 暗反应 (14CH2O)

3H2O 固定 [3H] 还原 (C3H2O)

H218O 光 18O2

◎ 人为创设条件，看物质变化：

1. 光照 → [H]和ATP → 暗反应 → (CH2O)

↓ ↓ ↓ ↓

切断 → 不能生成 → 不能进行 → 不能生成

2. CO2 → C5 → C3 → (CH2O)

↓ ↓ ↓ ↓

高一生物知识点：细胞的能量供应和利用，希望能帮助到大家。