细胞的能量供应和利用脑图思维导图

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2023-09-12

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思维导图大纲

降低化学反应活化能的酶

细胞中每时每刻都进行这许多化学反应统称为细胞代谢

实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解

1号试管2ml过氧化氢溶液

2号试管2ml过氧化氢溶液，放在90℃左右的水浴中加热

冒出较多气泡，说明加热提高反应速率

3号试管再滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管再滴入2滴肝脏研磨液

立即将点燃的卫生香分别放入两试管中

冒出气泡都比1号快，且4号快于3号，说明Fe3+和过氧化氢酶都能加快反应速率，且酶的催化效率高于Fe3+

与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著

控制变量和设计对照实验

实验过程的变化因素称为变量

人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量

因自变量改变而变化的变量叫因变量

对实验结果不构成影响的无关变量叫无关变量

除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量成为活化能

酶本质的探索

夏禹时代，我国就掌握酿酒技术

1716《康熙字典》将“酶”解释为“酒母也”

1857巴斯德：发酵需活酵母细胞参与

（争论）李比希：酵母菌细胞死亡后释放出某些物质引起发酵

毕希纳：从细胞中获得含有酶的提取液，并将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶

其他科学家：推测酶是蛋白质

萨姆纳：获得脲酶，证明脲酶是蛋白质

其他科学家：获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶是蛋白质

20世纪80年代：切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能

酶的特性

高效性

催化效率是无机催化剂的10（7）—10（13）倍

专一性

每一种酶只能催化一种或一类化学反应

细胞代谢有条不紊地进行

酶的作用条件较温和

动物体内最适pH6.5~8.0

植物体内最适pH4.5~6.5

过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏。活性降低或失活

光合作用与能量转化

光合色素的提取和分离

将绿叶放入研钵中，向研钵中放入少许二氧化硅【研磨充分】和碳酸钙【防止色素被破坏】，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤

结果（间距从上往下依次减少

类胡萝卜素（1/4）

吸收蓝紫色

胡萝卜素——橙黄色

叶黄素——黄色

叶绿素（3/4）

吸收蓝紫光和红光

叶绿素a——蓝绿色

叶绿素b——黄绿色

叶绿体

结构

分布：叶肉细胞中

形态

光学显微镜下,扁平的椭球形或球形

结构

叶绿体膜：双层，具有选择透过性

内部

基质：含有暗反应所需要的酶

基粒：由类囊体堆积而成

极大的扩展了受光面积

功能

德国科学家恩戈尔曼证明了叶绿体能吸收光能运用于光合作用放氧

光合作用

指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程

CO2+H2O→（光能、叶绿体）(CH2O)+O2

过程

光反应阶段

条件：需要光、叶绿体中的色素和酶、水、ADP、Pi、NADP+

场所：类囊体薄膜

物质转化

水的光解:H2O→(光、色素）H+ +O2

NADPH的合成：NADP+ +H+ →NADPH

ATP的合成：ADP+Pi→（酶、色素）ATP

能量转化：光→化学能

暗反应阶段

条件：多种酶、ATP、CO2、NADPH

场所：叶绿体基质

物质转化

CO2固定：CO2+C5→2C3

C3的还原：2C3→（酶、ATP、NADPH）C5+(CH2O)

能量的转化：ATP中活跃的化学能→（CH2O)中稳定的化学能

影响因素

光照强度

CO2浓度

温度

子主题 4

化能合成

2NH3+3O2→（硝化细菌）2HNO3+2H2O+能量

2HNO3+O2→（硝化细菌）2HNO3+能量

2HNO3+O2→（硝化细菌、能量）(CH2O)

细胞的能量“货币”ATP

C、H、O、N、P

腺苷三磷酸

A—P~P~P

ATP是驱动细胞生命活动的直接能量来源物质

是一种高能磷酸化合物

ADP+Pi+能量→（合成酶）ATP

ATP→（水解酶）ADP+Pi+能量

利用

大脑思考、物质主动运输

吸能反应

蛋白质合成

放能反应

葡萄糖的氧化分解

细胞呼吸的原理和应用

呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量

细胞呼吸的方法

酵母菌：兼性厌氧菌（有氧无氧都能生存）

二氧化碳检验：使澄清石灰水变浑浊；是溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄

酒精的检验：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾变为灰绿色

结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧产生大量二氧化碳和水，无氧产生酒精和少量二氧化碳

对比实验：自变量不同其余都相同

类型

有氧呼吸

定义：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的过程

主要场所：线粒体

具有内外两层膜，内膜向内腔折叠形成嵴，增大表面积

嵴的周围充满了液态的基质

内膜和基质上有许多有氧呼吸有关的酶

过程

第一阶段

细胞质基质

C6H12O6→（酶）2C3H4O3+4[H]

产生少量能量

第二阶段

线粒体基质

2C3H4O3+6H2O→（酶）6CO2+20[H]

少量能量

第三阶段

线粒体内膜

24[H]+6O2箭头（酶）12H2O

产生大量能量

总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2→（酶）12H20+6CO2+能量

特点：在温和条件下进行，需要氧气参与，且能量是逐步释放的

无氧呼吸

全过程是在细胞质基质

过程

第一阶段：葡萄糖→丙酮酸、[H]和少量能量

第二阶段

乙醇发酵：丙酮酸+[H]→酒精+CO2

乳酸发酵：丙酮酸+[H]→乳酸

反应式

乳酸：C6H12O6→（酶）2C3H6O3+少量能量

酒精：C6H12O6→（酶）2C2H5OH+2CO2+少量能量

特点：在温和条件下进行，不需要氧气参与，能量逐步不完全释放，葡萄糖中的大部分能量存留在酒精或乳酸中

意义

为生物体提供能量

是生物体代谢的枢纽

应用：包扎伤口、酿酒、制作食醋味精、中耕松土、种子果蔬的储存、大棚种植、有氧运动

环境因素：温度、O2浓度、CO2浓度、含水量、自身因素

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