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必修一《分子与细胞》
第一章走近细胞第一节从生物圈到细胞
一、相关概念
细胞:是生物体结构和功能的基本单位。除了病毒以外,所有生物都是由细胞构成的。细胞是地球上最基本的生命系统
生命系统的结构层次:细胞→组织→器官→系统(植物没有系统)→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
光学显微镜的操作步骤:对光→低倍物镜观察→移动视野中央(偏哪移哪)→高倍物镜观察:
(①只能调节细准焦螺旋;②调节大光圈、凹面镜)
二、病毒的相关知识:
1、病毒:一类没有细胞结构的生物体。病毒既不是真核也不是原核生物。个体微小,一般在10~30nm之间,大多数必须用电子显微镜才能看见;
2、病毒的主要特征:①仅具有一种类型的核酸,DNA或RNA,没有含两种核酸的病毒;②专营细胞内寄生生活;③结构简单,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白质外壳所构成。
3、根据寄生的宿主不同,病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒(即噬菌体)三大类。根据病毒所含核酸种类的不同分为DNA病毒和RNA病毒。
4、常见的病毒有:甲型H1N1型流感病毒、SARS病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、狂犬病毒、烟草花叶病毒等。
第二节细胞的多样性和统一性
一、细胞种类:根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,把细胞分为原核细胞和真核细胞
二、原核细胞和真核细胞的比较:
1、原核细胞:细胞较小,无核膜、无核仁,没有成形的细胞核;遗传物质(一个环状DNA分子)集中的区域称为拟核;没有染色体;DNA不与蛋白质结合;细胞器只有核糖体;有细胞壁(主要成分是肽聚糖),成分与真核细胞不同。
2、真核细胞:细胞较大,有核膜、有核仁、有真正的细胞核;有一定数目的染色体(DNA与蛋白质结合而成);一般有多种细胞器。
3、原核生物:由原核细胞构成的生物。如:蓝藻(如蓝球藻、念珠藻、颤藻、发菜等),细菌(如硝化细菌、乳酸菌、大肠杆菌、肺炎双球菌)、放线菌、支原体、衣原体等都属于原核生物。
4、真核生物:由真核细胞构成的生物。如动物(草履虫、变形虫)、植物、真菌(酵母菌、霉菌、蘑菇)等。
5、蓝藻是原核生物,自养生物
6、真核细胞与原核细胞统一性体现在二者均有细胞膜和细胞质
三、细胞学说的建立:
1、最先发现细胞的科学家:1665英国人虎克,也是细胞的命名者;2、荷兰人列文虎克,首次观察到活细胞。3、19世纪30年代后期德国人施莱登和施旺创立细胞学说。
4、细胞学说的内容是:①细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。
②细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同构成的整体的生命起作用。
③新细胞可以从老细胞中产生。
5、意义:“细胞学说”的建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。细胞学说建立过程,是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程,充满耐人寻味的曲折。
第二章组成细胞的分子第一节细胞中的元素和化合物
一、1、生物界与非生物界具有统一性:组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到,没有一种是生物所特有的。
2、生物界与非生物界存在差异性:组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同
即:组成细胞(生物界)和无机自然界的化学元素种类大体相同,含量不同
二、组成生物体的化学元素有20多种:
①大量无素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg;②微量无素:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
③主要元素:C、H、O、N、P、S;④最基本元素:C
⑤细胞干重中含量最多元素为C,鲜重中含最多元素为O;⑥细胞含量最多4种元素:C、O、H、N;
⑦组成细胞的化合物:无机物:水、无机盐
有机物:蛋白质、脂质、糖类、核酸
三、在活细胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有机物是蛋白质(7%-10%);占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。
第二节生命活动的主要承担者------蛋白质
一、相关概念:
氨基酸:蛋白质的基本组成单位,组成蛋白质的氨基酸约有20种。
必需氨基酸:人体内有8种(婴儿有9种,多组氨酸),必须从外界获取。玉米、大米缺赖氨酸。
非必需氨基酸:可以通过其他化合物转化而来。
脱水缩合:一个氨基酸分子的氨基(—NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(—COOH)相连接,同时失去一分子水。
肽键:肽链中连接两个氨基酸分子的化学键(—NH—CO—)。
二肽:由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,只含有一个肽键。
多肽:由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。
肽链:多肽通常呈链状结构,叫肽链。
二、氨基酸分子通式:
NH2
︱
R—CH—COOH
三、氨基酸结构的特点:
每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是连在同一个碳原子上不叫氨基酸);R基的不同导致氨基酸的种类不同。
四、蛋白质 由C、H、O、N元素构成,有些含有P、S
蛋白质多样性的原因是:组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同,多肽链空间结构千变万化。
五、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者):
①构成细胞和生物体的重要物质,如肌动蛋白;
②催化作用:如酶;
③调节作用(信息传递):如胰岛素、生长激素;
④免疫作用:如抗体
⑤运输作用:如红细胞中的血红蛋白。
六、有关计算:
①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数目—肽链数
②至少含有的羧基(—COOH)或氨基数(—NH2)=肽链数
③蛋白质的相对分子质量=蛋白质所含氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-(蛋白质所含氨基酸数一肽链数)×18。
④氨基酸与相应DNA及RN***段中碱基数目之间的关系
第三节遗传信息的携带者------核酸
一、核酸的种类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
二、核酸:是细胞内携带遗传信息的物质,对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。
三、组成核酸的基本单位是:核苷酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA为脱氧核糖、RNA为核糖)和一分子含氮碱基组成;组成DNA的核苷酸叫做脱氧核苷酸,组成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。
四、DNA所含碱基有:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)
RNA所含碱基有:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
五、核酸的分布:真核细胞的DNA主要分布在细胞核中;线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA;RNA主要分布在细胞质中。
六、DNA与RNA的区别
类别
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)
腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
分布
主要存在于细胞核中
主要存在于细胞质中
七、核酸的功能:核酸能够携带遗传信息,控制蛋白质的合成。
绝大多数生物的遗传物质是DNA,而只有少数病毒的遗传物质是RNA。
第四节细胞中的糖类和脂质
一、相关概念:
★1、(1)还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖)可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀;脂肪可与苏丹III染成橘黄色(或被苏丹IV染成红色);淀粉(多糖)遇碘变蓝色;蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。
(2)还原糖鉴定材料不能选用甘蔗
(3)斐林试剂必须现配现用(与双缩脲试剂不同,双缩脲试剂先加A液,再加B液)
2、糖类的功能:糖类是生命体内的主要能源物质;
3、糖类的分类:主要分为单糖、二糖和多糖等
单糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖、果糖、半乳糖、脱氧核糖、核糖。
二糖:是水解后能生成两分子单糖的糖。如麦芽糖、蔗糖、乳糖
多糖:是水解后能生成许多单糖的糖。多糖的基本组成单位都是葡萄糖。如淀粉、纤维素、糖原。
4、可溶性还原性糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等
非还原性糖:核糖、脱氧核糖、蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等.
二、脂质的比较:
分类
元素
常见种类
功能
脂质
脂肪
C、H、O
∕
主要储能物质
磷脂
C、H、O
(N、P)
∕
生物膜的主要成分
固醇
胆固醇
细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂质的运输
性激素
维持生物第二性征,促进***官发育
维生素D
有利于Ca、P吸收
三、糖类的比较:
分类
元素
常见种类
分布
主要功能
单糖
C
H
O
核糖
动植物
组成核酸
脱氧核糖
葡萄糖、果糖、半乳糖
重要能源物质
二糖
蔗糖
植物
∕
麦芽糖
乳糖
动物
多糖
淀粉
植物
植物贮能物质
纤维素
细胞壁主要成分
糖原(肝糖原、肌糖原)
动物
动物贮能物质
四、多糖的单体:葡萄糖;蛋白质的单体:氨基酸;核酸的单体:核苷酸
五、细胞中的能源物质归纳
①在细胞中,糖类、脂肪、蛋白质都是能源物质。1g脂肪彻底氧化分解释放能量约为39KJ,1g淀粉(糖原)彻底氧化分解释放能量约为17KJ。1g蛋白质在体内彻底氧化分解释放能量约为17KJ。
②在正常情况下,糖类分解供能约占总能量的70%以上,因此糖类是生命活动的主要能源物质。
③生物体的主要贮能物质:脂肪。蛋白质在细胞内主要参与细胞结构的构成和代谢调节,因此是结构物质和调节物质。④直接能源物质:ATP。⑤最终能源物质:太阳光
⑥三大能源物质的供能顺序是:先是糖类氧化供能;当糖类供能不足时,依次由脂肪、蛋白质供能;蛋白质除在正常代谢中提供部分能量外,一般不供能。当需要由蛋白质大量供能时,说明生物体已病重或生命接近终结。
第五节细胞中的无机物
一、有关水的知识要点
存在形式
功能
联系
水
自由水
1、良好溶剂
2、参与多种化学反应
3、运送养料和代谢废物
它们可相互转化;代谢旺盛时自由水含量增多,反之,含量减少。
结合水
细胞结构的重要组成成分
二、无机盐(绝大多数以离子形式存在)功能:
①、构成某些重要的化合物,如:叶绿素、血红蛋白、甲状腺激素等
②、维持生物体的生命活动(如动物缺钙会抽搐)
③、维持酸碱平衡,调节渗透压(如Na+、HCO3-HPO42-)。
第三章细胞的基本结构
第一节细胞膜------系统的边界
细胞膜的成分:
①脂质(50%):以磷脂为主,是细胞膜的骨架,含两层;
②蛋白质(40%):细胞膜功能的体现者,蛋白质种类和数量越多,细胞膜功能越复杂;
③糖类:和蛋白质结合形成糖蛋白也叫糖被,和细胞识别、免疫反应、信息传递、血型决定等有直接联系;
细胞膜结构:
1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。其基本内容包括:
磷脂双分子层构成膜的基本支架(磷脂双分子层可以运动);
蛋白质分子镶嵌或横跨在磷脂双分子层上(大多数的蛋白质分子可以运动);
细胞膜外表有一层由细胞膜上的蛋白质和糖类结合形成的糖蛋白,也做糖被。
结构特点:具有一定的流动性
细胞膜
(生物膜)功能特点:是一种选择透过性膜
三、细胞膜的功能:
①、将细胞与外界环境分隔开②、控制物质进出细胞③、进行细胞间的信息交流
四、植物细胞还有细胞壁,主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用;其性质是全透性的。
第二节细胞器----系统内的分工合作
一、相关概念:
细胞质:在细胞膜以内、细胞核以外的原生质,叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
细胞质基质:细胞质内呈液态的部分是基质。是细胞进行新陈代谢的主要场所。
细胞器:细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。
二、八大细胞器的比较:
1、线粒体:(具有双层膜,普遍存在于动、植物细胞中,内有少量DNA和RNA。内膜突起形成嵴,内膜、基质中有许多种与有氧呼吸有关的酶),线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,生命活动所需要的能量,大约95%来自线粒体,是细胞的“动力车间”
2、叶绿体:(具有双层膜,主要存在绿色植物叶肉细胞里),叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”,(含有叶绿素和类胡萝卜素,还有少量DNA和RNA,叶绿素分布在类囊体薄膜上。在类囊体薄膜上和叶绿体基质中,含有光合作用需要的酶)。
3、核糖体:椭球形粒状小体,有些附着在内质网上(合成分泌蛋白),有些游离在细胞质基质中(合成胞内蛋白)。是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所(翻译的场所)。成分:蛋白质和rRNA
4、内质网:由膜结构连接而成的网状物。是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”
5、高尔基体:在植物细胞中与细胞壁的形成有关,在动物细胞中与蛋白质(分泌蛋白)的加工、分类、运输有关。
6、中心体:每个中心体含两个中心粒,呈垂直排列,存在于动物细胞和低等植物细胞,与细胞的有丝分裂有关(发出星射线构成纺锤体)。
7、液泡:主要存在于成熟植物细胞中,液泡内有细胞液。化学成分:有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、色素等。有维持细胞形态、储存养料、调节细胞渗透吸水的作用。注意:植物根尖份生区细胞没有液泡,根尖成熟区(根毛区)细胞有液泡
8、溶酶体:有“消化车间”之称,内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
细胞器知识归纳
:
植物特有的细胞器:叶绿体;动物和低等植物特有的细胞器:中心体;
动、植物都有的细胞器:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体;
分布最广泛的细胞器:核糖体(真、原核细胞、线粒体、叶绿体)
不具膜结构的细胞器:核糖体、中心体;具单层膜的细胞器:内质网、高尔基体、液泡、溶酶体
具双层膜的细胞器:线粒体、叶绿体;光学显微镜下可见的细胞器:线粒体、叶绿体、液泡
含DNA(基因)的细胞器 :线粒体、叶绿体(都有半自主性)
含RNA的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体;含色素的细胞器:叶绿体、液泡(有的液泡无色素)
能产生水的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
能产生ATP的细胞器:线粒体、叶绿体(细胞质基质也能产生)
能量转换器:线粒体、叶绿体(细胞质基质也能)
与有丝分裂有关的细胞器:核糖体、线粒体、中心体、高尔基体
与分泌蛋白的合成、运输、分泌有关的细胞器(结构): 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(细胞膜)
能发生碱基互补配对的细胞器(结构):线粒体、叶绿体、核糖体(细胞核、拟核)
三、分泌蛋白的合成和运输:
核糖体(合成肽链)→内质网(加工成具有一定空间结构的蛋白质)→囊泡→高尔基体(进一步修饰加工)→囊泡→细胞膜→细胞外
生物膜系统的组成:包括细胞器膜、细胞膜和核膜等。
生物膜系统的作用。
细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境,同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起着决定性的作用。
细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点,为各种化学反应的顺利进行创造了有利的条件。
③细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,如各种细胞器,这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序的进行。
第三节细胞核----系统的控制中心
一、细胞核的功能:是遗传信息库(遗传物质储存和复制的场所),是细胞代谢和遗传的控制中心;
二、细胞核的结构:
1、核膜:双层膜,把核内物质与细胞质分开。
2、核孔:实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。
3、核仁:与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关。
4、染色质:由DNA和蛋白质组成,染色质和染色体是同样物质在细胞不同时期的两种存在状态。
第四章细胞的物质输入和输出
第一节物质跨膜运输的实例
一、渗透作用:水分子(溶剂分子)通过半透膜的扩散作用。
二、原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
三、发生渗透作用的条件:1、具有半透膜;2、膜两侧有浓度差
四、细胞的吸水和失水:外界溶液浓度>细胞内溶液浓度→细胞失水
外界溶液浓度<细胞内溶液浓度→细胞吸水
第二节生物膜的流动镶嵌模型
一、细胞膜结构:磷脂蛋白质糖类
↓↓↓
磷脂双分子层“镶嵌蛋白”糖被(与细胞识别有关)
(膜基本支架)
二、细胞膜(生物膜)
结构特点:具有一定的流动性;功能特点:选择透过性
第三节物质跨膜运输的方式
一、相关概念:
自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞。
协助扩散:进出细胞的物质要借助载体蛋白的扩散。
主动运输:物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
二、物质跨膜运输方式的类型及特点
1、小分子物质跨膜运输的方式:
方式
运输方向(浓度)
是否需要载体
是否需要能量
实例
意义
被动运输
自由扩散
高→低
否
否
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯、脂肪酸等进出细胞
只能从高到低被动地吸收或排出物质
协助扩散
高→低
是(载体蛋白质协助)
否
葡萄糖进入红细胞
主动运输
低→高
是(载体蛋白协助)
是
植物细胞对矿质离子的吸收;动物的小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、K+、Na+离子
一般从低到高主动吸收或排出物质,以满足生命活动的需要。
2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式:
大分子和颗粒性物质通过内吞作用进入细胞,通过外排作用向外分泌物质。即胞吞(内吞)、胞吐(外排)。如载体蛋白等大分子进出细胞的方式
三、细胞膜(活细胞)和其他生物膜都是选择透过性膜,这种膜可以让水分子自由通过,一些细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他细胞不需要的离子、小分子和大分子则不能通过。
四、离子和小分子物质主要以被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输的方式进出细胞;大分子和颗粒物质进出细胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。
第五章细胞的能量供应和利用
第一节降低化学反应活化能的酶
一、相关概念:
新陈代谢:活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,是生物体进行一切生命活动基础。
细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
酶:是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(功能:降低化学反应活化能,提高化学反应速率)的一类有机物。
活化能: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。
二、酶的本质:活细胞产生的有机物,大多数酶的化学本质是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),少数是RNA。
三、酶的特性:
①、高效性:催化效率比无机催化剂高许多。
②、专一性:每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
③、酶需要较温和的作用条件:在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高和偏低,酶的活性都会明显降低。温度过高,pH过高和过低酶会失去活性且不能恢复。
酶的功能:催化作用,降低化学反应所需要的活化能。
影响酶活性的因素(影响酶促反应速率的因素):温度、pH
(1)pH:在最适pH下,酶的活性最高,pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(pH过高或过低,酶活性丧失)
(2)温度:在最适温度下酶的活性最高,温度偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。(温度过低,酶活性降低;温度过高,酶活性丧失)
另外:还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。
第二节细胞的能量“通货”-----ATP
一、ATP的结构简式:ATP是三磷酸腺苷的英文缩写,结构简式:A—P~P~P,A表示腺苷,P表示磷酸基团,~表示高能磷酸键,-代表普通化学键。
中文名:腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)
构成:腺嘌呤—核糖—磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团
简式:A-P~P~P,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时易断裂)
二、功能:ATP是生命活动的直接能源物质
在生命系统中:生命活动的主要的能源物质:糖类(葡萄糖);
生命活动的主要的贮能物质:脂肪
生命活动的最终的能量来源:太阳能
生命活动的直接给生命活动提供能量的物质是:ATP
注意:ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP被称为高能化合物。这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。
三、ATP与ADP的转化:
ADP中文名称叫二磷酸腺苷,结构简式A—P~P;ATP在细胞内含量很少,但在细胞内的转化速度很快,用掉多少马上形成多少。
ATPADP+Pi+能量
(1)向右:表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。(放能反应)
向左:表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。(吸能反应)
(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速。
ATP与ADP的转化的意义:能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通,ATP是细胞里的能量流通的能量“通货”
植物体内合成ATP是通过光合作用、细胞呼吸作用,动物体内合成ATP是通过细胞呼吸作用。
第三节ATP的主要来源------细胞呼吸
一、相关概念:
1、细胞呼吸:指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。根据是否有氧参与分为:有氧呼吸和无氧呼吸二类。
2、有氧呼吸:指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用下,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放出大量能量,生成ATP的过程。
3、无氧呼吸:一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物(酒精、CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。
4、发酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。
二、有氧呼吸的总反应式:
C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量
三、有氧呼吸过程:
呼吸阶段
场所
反应
产物
第一阶段
细胞质基质
***酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段
线粒体基质
CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第三阶段
线粒体内膜
生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP
注:3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的)
有氧呼吸的意义:有氧呼吸是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径。
三、无氧呼吸的总反应式:
或
四、无氧呼吸的过程:二个阶段
呼吸阶段
场所
反应
产物
第一阶段
细胞质基质
***酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段
细胞质基质
(高等植物、酵母菌等)
CO2、乙醇
(动物和人)
生成乳酸
无氧呼吸的意义:
高等植物在水淹的情况下,可以进行短暂的无氧呼吸,将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳,释放出能量以适应缺氧环境条件。(酒精会毒害根细胞,产生烂根现象)
人在剧烈运动时,需要在相对较短的时间内消耗大量的能量,肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸,释放出一定能量,满足人体的需要。
五、影响呼吸速率的外界(环境)因素:
1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。
2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没,
根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
六、呼吸作用的意义及在生产上的应用:
意义:①为生命活动提供能量     ②为其他化合物的合成提供原料
应用:1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
七、有氧呼吸与无氧呼吸的相同点和差异:
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
细胞质基质,线粒体
细胞质基质
条件
氧气、多种酶
无氧气参与、多种酶
物质变化(产物)
葡萄糖彻底分解,产生CO2和H2O
葡萄糖分解不彻底,生成乳酸或酒精和CO2
能量变化
释放大量能量,形成大量ATP(1mol葡萄糖放出2870KJ能量,其中1161kJ被利用合成ATP,其余以热能散失)
释放少量能量,形成少量ATP
总反应式
C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量
C6H12O62C3H6O3+能量
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
过程
第1阶段:1分子葡萄糖分解为2分子***酸和少量[H],释放少量能量,细胞质基质
第2阶段:***酸和水彻底分解成CO2和[H],释放少量能量,线粒体基质
第3阶段:[H]和O2结合生成水,大量能量,线粒体内膜
第1阶段:同有氧呼吸
第2阶段:***酸在不同酶催化作用下,分解成酒精和CO2或转化成乳酸
相同点
两者的第一阶段完全相同,细胞呼吸是ATP分子高能磷酸键中能量的主要来源
八、细胞呼吸应用:
包扎伤口,选用透气消毒纱布,抑制细菌无氧呼吸
酵母菌酿酒:选通气,后密封。先让酵母菌有氧呼吸,大量繁殖,再无氧呼吸产生酒精
花盆经常松土:促进根部有氧呼吸,吸收无机盐等
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
提倡慢跑:防止剧烈运动,肌细胞无氧呼吸产生乳酸
破伤风杆菌感染伤口:须及时清洗伤口,以防无氧呼吸
九、自养生物:可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,如绿色植物,硝化细菌(化能合成作用)
异养生物:不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,只能利用环境中现成有机物维持自身生命活动,
如许多动物。
第四节能量之源-光与光合作用
一、相关概念:
1、光合作用: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,并释放出氧气过程
二、光合色素(在类囊体的薄膜上):
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
叶绿素b(黄绿色)
色素
胡萝卜素(橙黄色)
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶黄素(黄色)
三、光合作用的探究历程:
①、1771年,英国科学家普里斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明:植物可以更新空气。
②、1785年,由于空气组成的发现,人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。1845年,德国科学家梅耶指出,植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。
③、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
④、1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,氧是叶绿体释放出来的。
⑤、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2,释放的是18O2;第二组提供H2O和C18O,释放的是O2。光合作用释放的氧全部来自
四、光合作用的过程:
(1)光反应
条件:有光
场所:叶绿体类囊体薄膜
过程:①水的光解:
②ATP的合成:(光能→ATP中活跃的化学能)
(2)暗反应
条件:有光和无光
场所:叶绿体基质
过程:①CO2的固定:
②C3的还原:
(ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能)
(3)、光合作用的总反应式:
(4)、光反应和暗反应的联系:
光反应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系,是缺一不可的整体,光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应为光反应提供ADP+Pi,没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成。
光反
应阶
段
条件
光、色素、酶
场所
酶
光
在叶绿体类囊体的薄膜上
物质变化
水的分解:H2O→[H]+O2↑ATP的生成:ADP+Pi→ATP
能量变化
光能→ATP中的活跃化学能
暗反
应阶
段
条件
酶、ATP、[H]
场所
ATP
酶
酶
叶绿体基质
物质变化
CO2的固定:CO2+C5→2C3;C3的还原:C3+[H]→(CH2O)+C5
ATP的水解