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生物笔记

第4章生命的物质变化和能量转换

第1节生物体内的化学反应

生物催化剂——酶

1．酶的本质

1.酶是活细胞产生的一类具有催化能力的有机物

2.酶只能是活细胞产生的，但酶可以在细胞外发生反应（如加酶洗衣粉）

3.绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA

二．酶的特性

.酶的高效性&专一性

实验：

探究酶的高效性书上P58

1.1号管起对照组

2.必须用新鲜肝脏做实验（新鲜肝脏或生的马铃薯块茎含有更多的酶，不新鲜的肝脏细胞已经死亡，酶变性失活）

3.必须使用肝脏的研磨液（加大肝脏内过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积）

4.观察产生氧气多少的途径

专一性：

每一种酶只能催化一种或一类化学反应

3．酶的作用受多种因素影响

1.温度

高温低温都降低了酶的活性；

高温和过酸过碱一样，能使酶的空间结构遭到不可逆破坏

思考：

当环境温度从90°降到40°，胃蛋白酶的活性增加降低还是不变？

（不变）

唾液淀粉酶最适温度是37°

2.PH

酶的名称

最适ph

过氧化氢酶（肝）

6.8

唾液淀粉酶

6.8

脂肪酶

8.3

胰蛋白酶

8.0-9.0

胃蛋白酶

1.5-2.2

在最适宜ph下，酶的活性最高，ph过高或过低都会破坏酶的空间结构，酶的活性都会明显降低

思考：

当环境溶液从PH10降低到PH2，其中胃蛋白酶的活性增加，降低还是不变（不变）

3.酶的作用受重金属的影响

酶遇重金属变性

4.酶的浓度影响酶的催化效率

5.底物浓度影响酶的催化效率

四．酶的命名

胃蛋白酶

来源+催化底物

能量的直接来源——ATP

1．ATP功能

ATP是生命活动的直接能源物质

2．ATP结构

A—P~P~P

ATP水解

ATP合成

ATP水解

场所

线粒体，叶绿体，细胞质基质

细胞内所有需要能量的进行生命活动的结构

酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量

呼吸作用分解有机物释放的化学能和光合作用中吸收的光能

储存在ATP远离A的“~”中的化学能释放，用于各项生命活动

在生化反应中ATP和ADP的相互转化是不可逆反应，物质可逆，能量不可逆

ATP的含量总是处在动态平衡中

总结：

ATP是能量的只要来源

糖类是生命活动的主要能源物质

脂肪是生物体的储能物质

光能是生命活动的最终能量来源

第2节光合作用

1．光合作用的概念和反应式

光合作用产生淀粉的实验P64

2．光合色素及色素的提取和分离

1.为什么植物叶片一般呈绿色？

植物叶片呈现的颜色是叶片中各种色素的综合表现，正常叶片中的也绿色比黄色的类胡萝卜素多，所以正常的叶片总是呈现绿色。

2.为什么秋天叶片发黄？

秋天因叶绿素的分解速度加快，叶绿素含量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏，所以叶片直接呈现类胡萝卜素的颜色——黄色

3.为什么有的叶片秋天呈红色？

秋天降温，植物的液泡内积累较多的糖分以适应寒冷，糖分容易转换成花青素，同时秋天液泡内呈现酸性，使花青素表现出红色。

实验P66光合色素的提取和分离

1.实验原理：

①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可以用乙醇或丙酮提取绿叶中的色素。

②色素分离原理：

层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，绿叶中的不同色素都能溶解在层析液中，不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素随层析液在滤纸上扩散的速度快，反之则慢。

这样一段事件后，色素就会在滤纸上分离开来。

2.实验步骤

①提取色素

石英砂——研磨充分

碳酸钙——防止色素被有机酸破坏

乙醇——色素的溶剂

②制备滤纸条

③画滤液细线

④分离色素

层析液低于滤液细线

⑤结果

条带

色素颜色

色素名称

溶解度

色素宽度

第一条

橙黄色

胡萝卜素

最高

最窄

第二条

黄色

叶黄素

较高

较窄

第三条

蓝绿色

叶绿素a

较低

最宽

第四条

黄绿色

叶绿素b

最低

较宽

[拓展习题]

分别在ABC三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加，以研磨，过滤得到三种颜色的溶液，即：

深绿色，黄绿色，几乎无色。

处理

二氧化硅

碳酸钙

—

95%乙醇

—

蒸馏水

—

①A处理得到的溶液颜色是，原因是。

②B处理得到的溶液颜色是，原因是。

③C处理得到的溶液颜色是，原因是。

色素的作用：

吸收，传递，转化光能

3．光合作用的过程

（1）光反应

1.场所：

类囊体的薄膜上

2.过程

①水的光解

②NADPH的合成

③ATP的合成

光合作用释放的氧全部来自于水，同位素标记实验证明

（2）暗反应（卡尔文循环）

1.场所：

叶绿体基质

2.过程：

①CO2固定

②C3的还原

（3）光合作用总结

（4）实质

光能——电能——活跃化学能（ATP,NADPH）——稳定化学能（葡萄糖）

（6）光反应暗反应比较

光反应

暗反应

场所

叶绿体类囊体膜上

叶绿体基质中

条件

光，色素，酶

ATP,NADPH,酶

物质变化

水的光解；NADPH合成；ATP合成

CO2的固定；C3的还原

能量变化

光能转化成活跃化学能

活跃的化学能成稳定的化学能

速度

迅速

较慢

联系

光反应为暗反应提供ATP,NADPH

暗反应的产生的ADP,Pi，NADP+为光反应提供原料

光合作用暗反应所需的NADPH和ATP只能由光反应提供，而不能由呼吸作用提供。

呼吸

作用产生的ATP用于各项生命活动，但不能用于暗反应。

光反应的产物ATP，NADPH是在类囊体膜上产生的，用于暗反应，因此他们的移动方向是从类囊体膜到叶绿体基质，而ADP和NADP+是叶绿体基质中产生的，用于光反应，移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜。

（7）光反应暗反应中C3,C5ATP和糖类含量的比较

4．影响光和速率的因素

1.环境因素

光（包括光质，光强度，光照时间，光照面积），温度，CO2浓度等

①光质对光合速率的影响

白光为复合光，光合作用能力最强；

单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差

在生产上的应用：

温室大棚用无色透明材料

②光强对光合速率的影响

在一定光照强度，光合作用速率随着光照强度增加而增加，当光强度超过某一强度时，光和速率不再随光强度增加而增加，这种现象叫光饱和现象。

（形成光饱和的主要原因：

光合作用速率受到别的因素影响）达到光饱和时的最低光强度为光饱和点。

③温度对光合速率的影响

在生产上的应用：

加大昼夜温差。

白天适当升温，晚上降温（降低呼吸酶的活性）

炎热的夏天中午，光合作用有个短暂下降的过程，如图中的A点，原因是中午温度过高，为避免水份过快丧失，大部分气孔关闭，CO2难进入叶肉细胞，所以光合速率降低。

④CO2对于光合速率的影响

0—a：

CO2浓度太低，农作物无法进行光合作用

a—b：

随CO2浓度增加，光合作用强度增强，达到光合作用强度最大时的最低CO2浓度为CO2饱和点（b）点

b—c：

CO2浓度增加，光合作用强度保持不变

c—d：

CO2浓度过高，细胞中毒。

（一般无需考虑）

⑤矿质元素

N元素是光合酶及NADP+和ATP的重要组分；也是叶绿素的重要组分；

P元素是NADP+和ATP的重要组分；也是维持叶绿体正常结构和功能；

K元素能促进光合作用产物向储藏器官运输；

Mg元素是叶绿素的重要组分；

⑥多种环境因素对光合作用的综合影响

P点以前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着这个因子的不断加强，光合速率不断提高，当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再是影响光合速率的因子。

2.内部因素

①阳生植物与阴生植物对光能的利用率不同

②草本植物与木本植物对光能利用不同

③单子叶植物与双子叶植物对光能利用不同

④自身叶面积指数，叶片生长情况等因素

第3节细胞呼吸

1．细胞呼吸概念

细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物氧化分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。

呼吸作用是在细胞内进行的，分有氧呼吸&无氧呼吸

2．有氧呼吸

1.本质

2.主要场所——线粒体

线粒体的内膜，嵴，基质都分布有与有氧呼吸有关的酶

3.三个阶段

有氧呼吸所释放的能量有30%保存到ATP中，其他的以热能形式散发。

3．无氧呼吸

1.无氧呼吸在细胞质基质中进行。

2.无氧呼吸的两个阶段

无氧呼吸只在第一步消耗能量；第二步消耗【H】

乙醇发酵：

大多数高等植物，酵母菌

乳酸发酵：

乳酸菌，玉米的胚，马铃薯的块茎，甜菜的根

4．无氧呼吸与有氧呼吸的比较

5．影响细胞呼吸的因素

①温度

温度影响呼吸主要是影响呼吸酶的活性。

储存水果时降低温度能够延长保存时间。

②氧气浓度

③CO2浓度

适当增加CO2浓度有良好的保鲜效果

④H2O

一定范围内，H2O能促进细胞呼吸。

但是水淹后植物被迫进行无氧呼吸造成细胞腐烂。

长时间的厌氧呼吸会上海植物细胞的原因是厌氧呼吸产生酒精会使细胞的蛋白质变性；厌氧呼吸产生的能量少，不足以维持生命活动。

粮食贮藏应该低温，低氧，干燥；果蔬贮藏应该，低温，低氧，适宜适度

在酿酒过程中，先让酵母菌进行有氧呼吸从而进行大量繁殖，然后进行密封进行酒精发酵，但是在发酵过程中需要不时打开密封口，排出CO2，避免容器内压力大。

百米冲刺是无氧运动，肌细胞氧气不足，靠乳酸发酵来获取能量所以人会肌肉酸胀。

提倡慢跑。