高中生物 第一册 第4章 生命的物质变化和能量转换学案（1）沪科版

第4章 生命的物质变化和能量转换【学习目标】1识记生物体内常见的化学反应类型、的结构简式。2理解新陈代谢、合成代谢、分解代谢、酶、光合作用、细胞呼吸等概念。3理解酶的反应条件和作用条件、ATP和ADP的相互转化及和生命活动能量供应的关系；光合作用的发现史、过程、实质和意义；细胞呼吸的类型、过程、实质和意义；三大营养物质的相互转化。4理解呼吸作用与光合作用的影响因素、相互关系、实际应用。5比较和归纳相关知识点6能够通过辨析曲线图、图表、关系式、实验数据，进行实验设计等形式提高辨证思维能力、分析说明能力、图文转化能力、实验设计能力等。7总结解题规律，提高解题能力、掌握解题技巧光合作用（研究历史、场所、色素、过程、影响因素、相关实验）【知识结构】 同化作用催化剂酶生命的物质变化和能量变化条件新陈代谢的类型能量ATP三大物质的转化作用细胞呼吸作用异化作用合成反应常见反应类型分解反应【基础知识】一 生物体内的化学反应生物体内的化学反应的特点：常温、常压、高速反应1新陈代谢的概念： 。把从外界环境中获得的营养物质，转变为自身的营养物质新 陈 储存能量 代 分解自身的一部分组成物质，谢 并将代谢终产物排出体外 释放能量新陈代谢过程中，既有 ，又有 。同化作用中有物质代谢，也有能量代谢，同样异化作用中有物质代谢，也有能量代谢。生物体在进行物质代谢的同时，一定伴随着 。1合成反应和分解反应（1）合成反应： ，如：（2）分解反应： ，如：水解反应： ，如：氧化分解反应： ，如：2生物催化剂酶 （1）酶的概念：酶是由 产生的具有 作用的 ，其中，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是 ，少数的酶是 。（2）酶的活性： ；辅酶： ；酶的命名： （3）酶的特性 高效性专一性易变性反应条件的温和性（4）影响酶作用的因素酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH值、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点。酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变。pH对酶促反应的影响每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在一定条件下，每一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。温度对酶促反应的影响酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。pH1 pH 酶的活性受pH影响的示意图酸碱度对酶催化作用的影响酸碱度对酶催化作用的影响反应速度t1 温度酶的活性受温度影响的示意图反应速度 （t1是 ） （pH1是 ）（5）实验4.1探究酶的高效性实验目的：通过实验，了解过氧化氢酶的特性及影响条件。实验原理：过氧化氢酶广泛存在于动、植物组织中，它能迅速地催化过氧化氢，将其分解成水和氧气。这种酶的抗热性较低，遇高温易被破坏。实验材料：新鲜猪肝(马铃薯或匀浆液)、煮熟猪肝(马铃薯或匀浆液)仪器试剂：试管、镊子、滴管、锈铁钉(或FeCl3溶液)、3%H2O2溶液、卫生香等实验步骤：1.准备6支洁净的试管，并分别编号1-6。 2.在6支试管中分别加入5mL3%H2O2溶液，按下表加入相应的材料。试管试管内容物实验现象结果分析15mL3%H2O2蒸馏水0。5mL25mL3%H2O2新鲜的猪肝匀浆35mL3%H2O2经高温处理得猪肝匀浆45mL3%H2O235FeCl3溶液55mL3%H2O2经高温处理的35FeCl3溶液实验结果：在上表中填写相应的实验现象和结果分析。结果分析：1填写上表空白处。2本实验可以证明 _。3如要证明酶的高效性，应选用试管_；证明酶的催化受温度的影响，应选用试管_；如证明酶的催化受PH的影响，请在上表的空白处填写相关的内容。实验技巧：实验时应将夹新鲜猪肝和煮熟猪肝的镊子分开使用，熟猪肝一定要煮透。为使实验现象更加清晰，可将猪肝或马铃薯切得小一点，也可以制成匀浆，这样可使猪肝或马铃薯与底物的接触面积增大，反应速度可大大提高。(6) 酶催化作用的特点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，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：改变化学反应速率，本身不被消耗； 只能催化热力学允许进行的反应； 加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；降低活化能，使速率加快。不同点：高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行；酶的催化活性受到调节、控制；有些酶的催化活性与辅因子有关。酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量来表示。（7）酶催化作用的机理：酶分子上的活性部位与底物在结构和形状上完全契合3生命活动的直接能源ATP（ ）（1）ATP的结构简式： ，其中A代表 ，它的全称是 ；P代表 ；“”代表 ；“”代表 。（2）ATP与新陈代谢的关系：ATP是生物细胞内普遍存在的一种高能化合物，是生物进行各种生命活动的 。（3）ATP与ADP的相互转换（反应式）： 。注意：物质可逆，能量和酶不可逆）（4）ATP的形成途径 ：生物体内的ATP含量 ，所以ATP与ADP总是不断地进行着相互转化。在动、植物细胞内能使ADP转化为ATP的途径有 动物与人： 绿色植物：（5）ATP与ADP的相互转换不是可逆反应的原因（1）反应条件不同：（2）反应场所不同：合成的场所： 分解的场所：（3）能量形式不同：（4）反应类型不同：4ATP的利用ATP是生命活动的直接能源，ATP在酶的作用下水解，释放出储存在高能磷酸键的能量，就可以直接用于动物体进行生命活动的各个方面，即：吸能反应：需要消耗能量，是吸能反应。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，）这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：能够释放能量，是放能反应。（如丙酮酸的氧化分解，）这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。电能大脑的思考神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。化学能细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。热能有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发，其中一小部分热能作用于体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物的体温的提升和维持。二能量之源光合作用1关于“定义”什么叫绿色植物的光合作用？还有哪些生物能进行光合作用？能进行光合作用的生物都具有叶绿体吗？（ ）自养型生物（生产者）都能进行光合作用吗？（ ）（1）定义：绿色植物通过 ，利用 ，把 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 范围：场所： 动力：原料： 产物： （2）光合生物： （3）能进行光合作用的自养生物在生态系统中属于 ，但生产者不都是能进行光合作用的，如化能菌。2关于“研究历史”请记住关于光合作用发现的几个经典实验的主要方法、步骤及变量的控制、对照原则的体现，反应变量与观测指标，结果与结论等。时间科学家成就相关实验 （1）1642年，比利时科学家范.赫尔蒙特方法：将柳树苗和干燥的土壤称重后载在密封的桶内，让水流入，土壤不会流失，5年后将柳树和土壤再称重结论：受当时认识水平的局限，认为使柳树增重的物质来源于水（2）1771年，英国科学家普里斯特利实验： 方法：点燃的蜡烛与绿色植物，密闭蜡烛不熄灭；（略去只放蜡烛的对照） 小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息而死（略去只放小鼠的对照）结论：植物可以更新空气。（但本实验未能重复，他忽略了“光”，即植物并非总能“净化空气”）（3）1864年，德国科学家萨克斯实验： 方法：绿叶黑暗处理让叶片中的营养物质消耗掉，避免叶片中原有的淀粉对实验结果带来影响 叶片一半曝光，另一半遮光（对照）；一段时间后，将叶片置于酒精中煮沸，再用清水漂洗（使叶片脱色，避免叶片绿色对实验结果的干扰，便于结果分析，得出结论）；碘蒸气处理，观察颜色变化。（检测指标是“叶片中是否有淀粉”） 结果：曝光的一半变深蓝，遮光的一半无颜色变化 结论：绿叶在光合作用中产生了淀粉。（4）1880年，美国科学家恩格尔曼： 巧妙之处：选用水绵作实验材料，水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析；将临时装片放在黑暗并且无空气的环境中，排除了环境中光线和氧气的影响，从而确保实验能够正常进行（水滴中溶有CO2，水绵的光合作用可以进行）；用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，（观测指标好氧细菌的分布）从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；进行了黑暗（局部光照）和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起。结果：用极细的光束照射，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；完全曝光下，好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。（5）20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门实验（同位素标记法）， 方法：用18O分别标记H2O、CO2； 给两组植物分别提供H218O、CO2和H2O、C18O2，在相同适宜条件下培养； 分析光合作用释放出的氧（观测指标）。 结果：第一组释放的O2全部是18 O2，第二组释放的O2全部是O2。 结论：光合作用释放的氧全部来自于水。3记住下列反应式：光 能叶绿体CO2 +2 H2O*（CH2O）+ O2*+ H2O（1）生成糖类的光合作用总反应式：光能叶绿体6CO2 + 12H2O*C6H12O6 + 6H2O + 6 O2*（2）生成葡萄糖的光合作用总反应式：2H2OO2 + 4H+ 4e-酶（3）光合作用中水的裂解： 酶ADP + Pi+能量ATP（4）光反应中生成ATP：酶NADP + 2 e-+ H+NADPH（5）光反应中生成NADPH： 酶CO2+C52C3（6） CO2的固定： 4.关于叶绿体的形态、分布，物质基础和亚显微结构（1）哪些细胞中存在叶绿体？引起细胞中叶绿体的形态和分布发生改变的主要非生物因素是什么？这种改变有何意义？ 形态：扁平的椭球形或球形分布：叶肉细胞、幼茎的形成层细胞、气孔的保卫细胞 主要非生物因素：水（少，会皱缩）、光照强度和方向 改变的意义：既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤。（2）绘出叶绿体的亚显微结构平面模式图，并分析回答： 注明结构名称，写出各自含有的物质（化合物和元素）。 类囊体堆叠成基粒有何意义？（类囊体堆叠成基粒使叶绿体内的膜面积大大增加，有利于充分吸收光照。）不同细胞中基粒数量和组成基粒的类囊体数量都相同吗？（不同） 归纳叶绿体色素的种类，注明各自的颜色、含量比例、功能，叶绿体色素中对能量转换最为重要的是少数特殊状态的叶绿素a。 （橙黄色）： （黄色）： （占总量的1/4）叶绿素b（ ）：C55H70O6N4Mg叶绿素a（ ）：C55H72O5N4Mg（占总量的3/4）种类主要吸收蓝紫光和蓝紫光主要吸收红橙光 分布：叶绿体囊状结构的薄膜上作用：绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素具有吸收和传递光能的作用，少数特殊状态的叶绿素a具有吸收和转换光能的作用。影响的外界因素：温度（低温抑制叶绿素的合成）矿质元素的供应（N、Mg是叶绿素的组成成分）光照（合成叶绿素的必要条件） 5叶绿体中色素的提取和分离实验目的：学习叶绿体色素的_方法，了解叶绿体内色素的种类及其物理性质。实验原理：本实验利用叶绿体4种色素_的特性，将它们提取出来。而且叶绿体中的各种色素随着层析液在滤纸上的扩散速度是不同的，因此，运用_法可使叶绿体中不同色素在扩散过程中被分离出来。实验材料：_仪器试剂：干燥的分析滤纸、带塞大试管、研钵、小玻璃漏斗、脱脂棉、胶头吸管、毛细吸管、剪刀、小试管、培养皿、药勺、量筒、天平、无水酒精、层析液(石油醚)、二氧化硅、碳酸钙实验步骤： 1提取绿色叶片中的色素：取材去_称量(5g) 加试剂(少许_、15mL_分步加入) 研磨过滤(制得深绿色澄清滤液，放在小试管中加塞避光备用) 2叶绿体色素的分离：制备滤纸条(干燥、剪去两角) 画滤液细线(要求：_) 层析(滤纸条下端插入层析液，但不能没及滤液细线) 肉眼观察 3观察叶绿素的荧光现象： 将上述滤液分别置于透射光和反射光下，观察叶绿素溶液的颜色。实验结果：1用 法分离色素，请在右图中填写从上到下色素带的颜色和对应的名称。出现在滤纸上最整齐的一条色素带是 ，两条色素带相距最宽的是 和 ，相邻两条色素带相距最宽的是 _和 。2让光线照射叶绿体色素溶液，在透射光线下呈 色，在反射光线下呈 色，此光即为叶绿素产生的 。3在实验中加无水酒精的作用是_，加石英砂的作用是_，加碳酸钙的作用是_，加石油醚的作用是 。实验技巧：选择颜色较深、不要太嫩的叶片，可作适当的干燥除去水分，并尽可能地除去粗叶脉；SiO2、CaCO3不能加得太多。 6关于植物光合作用过程：（1）光合作用的过程可分为哪两个阶段？划分的依据是什么？大体上说，根据是否需要光能，光合作用可分为 和 。其中光反应必需要 ，暗反应与 无关。（2）默写 植物光合作用过程图解：EGHFA B C DI J光能（3）说出下图中AJ的过程或物质名称，并完成表格： 总过程A（ ），B（ ）；C（ ），D（ ）；E（ ），F（ ）；G（ ）； H（ ） ；I（ ） ，J（ ）等阶段名称光反应暗反应场 所2H2O 光 酶 物质变化酶NADP + 2 e-+ H+ 酶ADP + Pi+能量 ATP、NADPH酶2C3 CO2+C5 C3 C5 酶能量变化光能 活跃的化学能 重要条件 联 系光反应为暗反应供能、供氢，是暗反应的基础；暗反应为光反应提供ADP和NADP+，限制光反应。（ 要从整体上把握 ）（4）光反应和暗反应分别生成了哪些产物？能量来源有何不同？光合作用过程中存在的“循环”有哪些？这些周转循环有何意义?光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化H2O分解成O2和H；形成ATP、NADPH二氧化碳被固定；C3被H还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi，NADPH转变成NADP+能量转换光能转变为化学能，储存在ATP、NADPH中ATP 、NADPH中的化学能转化为糖类中储存的化学能联系物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP、NADPH中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。循环：ADP与ATP的相互转化NADP+与NADPH的相互转化卡尔文循环（C5+CO2C3C5）意义：使光合作用中有关化学反应循环往复地进行，高效经济。没有大量ATP，生命活动并不缺少ATP；没有C5，暗反应照常进行。（5）光合作用产生的糖的利用：运输到叶肉细胞中，转变成蔗糖；在叶绿体中转变成淀粉；参于氨基酸、蛋白质、脂质（6）影响光合作用的因素：光：光照强弱直接影响光反应；温度：温度高低会影响酶的活性； CO2浓度：CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应；水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体；矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。光照、CO2浓度、温度与光合速率基本关系见下图：实验4。4探究影响光合作用的因素实验目的：通过实验，了解影响光合作用的主要外界因素。实验原理：在光合作用过程中，植物吸收CO2放出氧气，由于氧气在水中的溶解度很小，而在细胞间隙积累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。实验材料：叶龄相当的蚕豆叶数片(其他绿色叶片也可)仪器试剂：钻孔器、100mL烧杯、5mL注射器、40W日光灯、镊子、1%NaHCO3溶液(用冷开水配制)、冷开水实验步骤： 1.制备叶圆片并利用真空渗入法排除叶圆片内的空气，使其能沉入水底。 2.取9只小烧杯，编号1-9号，按下表要求加入相应溶液和叶圆片10片。杯号光溶液叶片总数(片)单位时间内上浮叶片数(片)1暗处20mL冷开水102暗处20mL1% NaHCO3溶液103暗处20mL2% NaHCO3溶液104离光源5cm20mL冷开水105离光源5cm20mL1% NaHCO3溶液106离光源5cm20mL2% NaHCO3溶液107离光源10cm20mL冷开水108离光源10cm20mL1% NaHCO3溶液109离光源10cm20mL2% NaHCO3溶液10 3.观察记录。实验结果：将结果填入上表的空白处。结果分析：1.从上述实验可知，影响光合作用的因素有_，它们之间的关系是_。此外，还有一个很重要的环境因素是_。2.比较烧杯2、5、8的实验结果，你得出的结_。3.如要证明一定范围内光合作用强度随CO2浓度的增加而增强，则你选择的烧杯是_。（7）提高农作物的光合作用效率从光合作用的条件看：光照 阳生植物和阴生植物要分别种在阳光充足和荫蔽的地方，适时适地播种。要提高产量可适当增加光照强度，延长光照时间，增加光合作用面积等。温室大棚生产，可以通过选用无色透明材料，人工补充光照来增加光照强度。大田则只能通过合理密植来改善透光条件，另外，还可通过套种、间种来提高光合作用面积和复种指数。矿质元素 矿质元素直接或间接影响光合作用，如N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl等（参与酶和叶绿素的组成或与光合产物合成有关）。K、P、B等对光合产物的运输和转化起促进作用，间接影响光合作用。因此，要合理施肥，根据植物的生长规律和需肥规律适时适量施肥；多施有机肥，适当施用碳酸氢铵等化肥；发展生态农业，动物的粪便、沼气池的沼渣、鱼塘的塘泥等均可作为肥料；将植物秸秆尤其是豆科植物的秸杆进行深耕翻埋，也是增加土壤肥力的有效措施；还可以与豆科植物进行间种和轮作或对豆科植物进行根瘤菌拌种。温度 光合作用需要多种酶的催化，温度可直接影响酶的活性，从而影响光合速率。大棚作物白天可适当降低温度，夜晚适当升高温度。另外，作物适时播种，也有利于利用适宜的自然温度。从光合作用的原料看：二氧化碳 环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率，在一定范围内增加作物周围二氧化碳浓度，有利于提高作物的光合速率。大田则主要通过合理密植来改善通风；另外使用农家肥、绿肥，可以通过微生物的分解作用产生二氧化碳；适当使用等化肥，既可以为植物提供铵盐，又可以为植物提供二氧化碳。日光温室可与养殖场的鸡舍和猪圈相连，利用动物呼吸作用产生的二氧化碳；温室中还可以使用二氧化碳发生器，施用固体二氧化碳（干冰）。水 合理灌溉，通过增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。从作物品种来看：选择具有优良性状的杂交品种也是提高光合作用效率的有效措施。提高作物产量的途径途径措施或方法延长光时补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、提高CO2浓度（如通风）、合理施肥（供应适量必需矿质元素）提高净光合作用速率维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）难点点拨1. 光能利用率和光合作用效率光能利用率一般是指单位土地面积上，植物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能之比。提高光能利用率是提高农作物产量的重要条件之一，包括提高光合作用效率、延长光合作用时间和增加光合作用面积三方面。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。提高光合作用效率的措施包括光照强度的控制、二氧化碳的供应、必需矿质元素的供应等方面。2. 光补偿点和光饱和点光补偿点是指同一片叶在同一时间内，光合作用过程中吸收的和呼吸作用过程中放出的等量时的光照。光饱和点是指在光照强度较低时，植物光合速率随光照强度的增加而增加，但光照强度进一步提高时，光合速率增加幅度逐渐减少，当光照强度超过一定值时，光合速率不再增加时的光照强度。如果植物长期处于光补偿点以下，植物将不能正常生长。一般说来。阳生植物的光补偿点和光饱和点都高于阴生植物。3. 补偿点和饱和点补偿点是指植物光合作用吸收的量等于呼吸作用放出的量时外界的浓度。饱和点是指在一定浓度范围内，植物的光合速率随浓度增加而增加，但达到一定程度时再增加浓度，光合速率不再增加时的外界浓度。如果植物长期处于补偿点以下，植物将不能正常生长。一般说来，C4植物的补偿点和饱和点都低于C3植物。4. 光合速率光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收毫克数表示。一般测定的速率没有考虑叶的呼吸作用，叫表观光合速率或净光合速率。如同时测得其呼吸速率，则真正光合速率表观光合速率呼吸速率。影响光合作用的外界因素都会影响光合速率，如光合作用的“午休现象”。三ATP的主要来源细胞呼吸细胞呼吸的概念： 演示实验：酵母菌的呼吸方式 指示剂为： 由于酵母菌为 生物， 和 产生 ，使指示剂由 变为 。甲试管采取的措施是 反应方式乙试管采取的措施是 反应方式A、D两个试管的作用是： 如不采取任何措施，水浴温度计的温度会 (一)有氧呼吸有氧呼吸是生物体进行呼吸作用的主要方式。1概念：是指生物细胞在 的参与下，通过酶的催化作用，把 等有机物 氧化分解，产生出 和 ，同时释放出大量 的过程。2场所：先在 内，后在 内。3有氧呼吸的过程： 比较有氧呼吸三个阶段的场所、反应物、产物、产生的能量阶段比较项目第一阶段第二阶段 第三阶段场所反应物产物产生的能量有氧呼吸第一阶段反应式： 。有氧呼吸第二阶段反应式： 。有氧呼吸第三阶段反应式： 。有氧呼吸的总反应式： 。4有氧呼吸释放的能量：有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，部分能量储存在 中，其余大多数能量都以 形式散失。(二)无氧呼吸1概念：是指细胞在 条件下，通过酶的催化，把葡萄糖等有机物分解成为 的氧化产物，同时释放出 能量的过程。2场所： 3无氧呼吸的过程： 无氧 （方程式）葡萄糖 （方程式）产生酒精的生物种类 产生乳酸的生物种类 （三）无氧呼吸和有氧呼吸的比较 呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸场所先在细胞质基质中，后在线粒体中（主要在线粒体中）在细胞质基质中进行条件氧气，多种酶无需氧参加，多种酶物质变化葡萄糖彻底氧化分解，形成CO2和H2O葡萄糖分解不彻底，形成乳酸或酒精、CO2等能量变化释放大量能量，形成大量ATP释放少量能量，形成少量ATP，（还有部分能量储存在简单有机物中）特点受O2和温度等因素的影响有氧存在时，无氧呼吸受抑制联系第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行实质氧化分解有机物、释放能量，形成ATP意义为生命活动提供能量；呼吸作用产生的中间产物是合成另外一些物质的原料。有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶和适宜的温度不需要O2，需要酶和适宜的温度呼吸场所第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质内分解产物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸释放能量较多，1 mol葡萄释放能量2870 kJ，其中1161 kJ转移至ATP中1 mol葡萄糖释放能量19665 kJ(生成乳酸)或222 kJ(生成酒精)，其中均有6108 kJ转移至ATP中相同点其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要相互联系第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同，之后在不同条件下，在不同的场所沿不同的途径，在不同的酶作用下形成不同的产物： (四)呼吸作用的意义1通过呼吸作用，分解有机物释放能量并转化为 ，才能直接供给生命活动的需要。2呼吸作用还是各种有机物 的枢纽。（五）影响呼吸作用的因素温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。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。如下图所示曲线所示。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用上图所示的曲线来表示：微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。下图所示的曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点。如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精等)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。CO2：增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，蔬菜和水果的保鲜时增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。人体骨骼肌运动时的能量供应 人体骨骼肌运动时的能量供应，具体地说，ATP是肌肉收缩时的直接能源。但ATP在肌肉中含量极低，当肌肉进行剧烈运动时，供能时间仅能维持约13秒，之后的能量供应就要依靠ATP的再生。这时，细胞内的其他高能化合物（如磷酸肌酸）可以把高能磷酸键转移到ADP，以生成ATP。磷酸肌酸在体内的含量也很少，当肌肉以最大功率运动时，供能时间约能维持68秒。这两项之后的供能，就要依靠葡萄糖和糖元的无氧酵解所释放的能量来合成ATP。当人体进行较大强度剧烈运动时，无氧酵解约能维持23分钟时间。由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，所以，长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释放的能量用来合成ATP。综上所述，短时间大强度的运动，如100米短跑，主要靠ATP一磷酸肌酸供能，长时间低强度的运动，主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的中强度运动，如400米跑，则主要由无氧呼吸提供能量。细胞呼吸的应用选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠味精。对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。胖人通过适量的运动，细胞呼吸的速率会加快，细胞内有机物的分解会增加，体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏，这样能够降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗。（六）光合作用与呼吸作用的关系1光合与呼吸作用从物质和能量的变化看，是相反的两过程但并非简单逆转。光合作用呼吸作用场所条件物质变化能量变化反应式类型影响因素意义联系光合作用为呼吸提供 ，呼吸作用为光合提供 。2H的来源和去路：光合作用：来源于 ，用于 ，形成 。呼吸作用：来源于 ，用于 ，形成 。种子萌发：有机物总量有机物种类 水分的吸收（正在萌发、未萌发、萌发后）土豆发芽（洋葱、蒜）有机物总量有机物种类胚胎发育：有机物总量DNA总量单个细胞体积细胞总体积基本不变将鲜奶制成酸奶（发面）：总能量减少，有机物种类增加，营养价值升高水果、蔬菜保鲜：三低：低温、低氧、低水酸菜、酸奶密封酿酒先通气后密封吐鲁番葡萄甜的原因：昼夜温差大不消耗O2，释放CO2：只进行无氧呼吸酒精量等于CO2量：只进行无氧呼吸CO2释放量等于O2的吸收量：只进行有氧呼吸CO2释放量大于O2的吸收量：既有氧呼吸，又无氧呼吸；多余CO2来自无氧呼吸 计算 酒精量小于CO2量：既有氧呼吸，又无氧呼吸；多余的CO2来自有有氧呼吸光合作用和呼吸作用的计算一、准备知识 (1)光合作用所需的CO2的二个来源：呼吸作用产生的从周围空气中吸收的(2)光合作用释放的 O2的二个去向：用于呼吸作用呼吸作用用不完的，才释放到周围的空气中（3）光合作用制造（=生产、合成）的葡萄糖的二个去向：用于呼吸作用消耗 呼吸作用消耗不完的，才用于积累（3）发生时间： 光合作用（有光照时），呼吸作用（有光和无光时）（4）只要温度相等，有光照和无光照情况下，植物的呼吸作用强度相等（5）在光下光合作用与呼吸作用同时进行二、方法汇总： （解答此类题目的关键是明确题中所示及所求的是哪个量总量？净量？） 1总光合作用速率 = 净光合作用速率 + 呼吸作用速率（进入叶绿 体CO2的量） （外界 CO2的量） （线粒体 CO2的量）（叶绿体 产生的O2量） （释放到外界 的O2量） （进入粒体 的O2量）植物产生O2/葡萄糖的量（ ） 植物光合作用利用/消耗CO2的量（ ）植物积累葡萄糖的量（ ） 植物一天积累葡萄糖的量（ ）植物（向外界）释放O2的量（ ） 植物（从外界）吸收CO2的量（ ）封闭的小室内O2的增加量/CO2的减少量（ ）叶绿体吸收CO2的量/生成葡萄糖的量（ ）植物光合作用的速率为（ ）（ ）（ ）（ B点 ）（ BC段 ）三个模型：3单位换算： 6CO2 + 12H2O + 688 Kcal C6H12O6 + 6H2O + 6O2分子(摩尔)数 6 1 6 质量 644g 1180(g) 632g 体积 l l （1）表观光合作用，即实验条件下能够直接测得的数据，如封闭容器中测得的气体体积等的变化量。（2）直接文字要求净的或者积累的光合作用量（3）有机物产物中能够转化为淀粉或者其它有机物的部分。（4）图形体现，当横坐标即自变量为光照强度，而纵坐标表示光合作用速率，且起点为负值时，即光照强度为零而光合作用速率为负值，这肯定是黑暗中呼吸作用的结果，因为此时真正的光合作用速率为零。也就是说此时曲线表示的是净光合作用的速率。其它情况通常是求总的光合作用速率： V光总=V光净+ V呼四 人和动物体内三大营养物质的代谢1.三大营养物质的代谢糖类、脂类和蛋白质类三大营养物质的代谢要从来源和去路上进行分析。 2.三大营养物质的相互转化（1）本讲内容最核心的内容是三大营养物质的代谢及相互转化：三大营养物质的代谢，起着枢纽作用的应是糖代谢，蛋白质和脂肪代谢都可以通过糖代谢进行相互转化，使三大物质的代谢形成一个相互联系的整体。糖代谢过程中产生的有机酸是多种有机物转化的关键。图解关系如上右图。解题中必须以此为基础。（2）蛋白质代谢要注意其含N部分和不含N部分代谢终产物的差异，不含N部分可视为与糖代谢类似的过程，而含N部分形成尿素是在细胞，但并非只有肝细胞，其它细胞也可以形成。三大营养物质在体内是可以相互转变的，其联系的桥梁是生物氧化过程中中间产物，如丙酮酸等。糖类在分解过程中，产生的一些中间产物，如丙酮酸，通过氨基转换作用，生成非必需氨基酸。但是，由于糖类分解时不能产生必需氨基酸相对应的中间产物，所以糖类不能转化为必需氨基酸。蛋白质在分解的过程中产生一些氨基酸可通过脱氨基作用等，转化为糖类。糖类、脂肪、蛋白质之间的转化是有条件的，只有在糖类供应充足的情况下，才能转化成脂肪。不仅如此，各种代谢物质之间的转化程度也是有差异的，如：糖类可以大量转化为脂肪，而脂肪却不能大量转化为糖类。同时，三大类物质还相互制约，正常情况下，人和动物体活动所需的能量主要由糖类氧化分解供给，只有当糖代谢发生障碍引起供能不足时，才由脂肪氧化供能，保证机体的能量需要。当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解就会增加。三大类营养物质互相转化关系可归纳成图(图2-21)： 三大营养物质与人体健康一般情况下，血糖的来源和去路能够保持相对平衡的话，就会使血糖含量保持在0.1的相对稳定状态。当血糖降至0.07时，人会出现饥饿感，这时肝糖元可以分解成葡萄糖进入血液，使血糖恢复正常。人在长期饥饿或肝功能减退的情况下，血糖降至0.04而得不到补充时，就会出现头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力的低血糖症状。这时如果能喝一杯浓糖水或含糖量高的食品，就可以恢复正常，否则会出现惊厥或昏迷等。这是由于脑组织的活动所需能量主要来自葡萄糖的氧化分解，脑组织中含糖元极少，需要随时从血液中摄取葡萄糖氧化供能，由于血糖浓度过低，脑组织不能及时得到足够的能量而发生功能障碍，因此出现上述症状，此时如给患者静脉输入葡萄糖溶液，症状则可得到缓解。如果人多食少动，摄入的糖过多，而消耗的少，处于供大于求的状态，不但食物中的脂肪可以储存在