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新陈代谢

第二章生物的新陈代谢

第一节新陈代谢的概述

教学目的:

1.掌握新陈代谢的概念

2.掌握新陈代谢与酶、ＡＴＰ的关系教学

教学重点：

新陈代谢的概念、酶、ＡＴＰ在新陈代谢的作用

教学难点：

物质代谢和能量代谢的关系

　　生命的七个基本特征中，新陈代谢是生命的最基本特征，是生物与非生物的最根本区别。

一.新陈代谢的概念───生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体　内物质和能量的转变过程，叫做新陈代谢。

　新陈代谢和同化作用、异化作用、物质代谢、能量代谢的关系概括如下：

　　　　　　　　　　　合成物质──┐

　　　　　　同化作用├──物质代谢

　新陈代谢　　　　　　贮存能量─┐│

　　　　　　　　　　　分解物质─┼┘

　　　　　　异化作用├───能量代谢

　　　　　　　　　　　释放能量─┘

强调并解释以下几点：

　1.新陈代谢是生物最基本特征

2.新陈代谢包括同化作用和异化作用两个生理过程

3.新陈代谢的实质:

是物质和能量代谢

4.新陈代谢是生物体内自我更新的过程

在新陈代谢过程中,生物体内每一步化学反应都需要酶,酶在新陈代谢中极为重要二.酶

1.概念───是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质.

酶的概念要从以下三方面内容去理解和记忆

（1）产生?

（2）作用?

（3）化学性质

酶是一种生物催化剂,举例说明……

2.酶的特性（举例分别说明）

（1）高效性:

比一般的无机催化剂高100万--10亿倍,1份淀粉酶能催化100万份的

淀粉。

（2）专一性:

每种酶只能催化一种或一类物质的化学反应

（3）多样性:

生物体内的化学反应很多,每个化学反应都是由专一的酶催化,因此

酶的种类很多.

在新陈代谢的过程中除酶极为重要外,还有一种叫ATP的物质也极为重要.

三.ATP

1.ATP是一种什么物质?

叫三磷酶腺苷,是一种高能化合物,是生物体进行各种生命的一种直接能源物质.

（糖类是主要的能源物质）

为什么是一种高能化合物?

这得从它的结构说起

2.ATP的结构简式

结构简式表示为A-P～P～P其中A表示腺苷,T表示三个,P表示磷酸,

“～”表示高能磷酸键,其断裂时释放出较多的能量,比普通的化学键断裂放出

的能量多2--3倍，所以叫高能化学键。

高能化学键很易断裂，断裂后，ＡＴＰ

　　转化为ＡＤＰ。

3.ATP和ADP的相互转化

ATPADP＋Ｐｉ＋能量

　ＡＴＰ分解时，释放能量，当吸收了能量时，不断合成ＡＴＰ

小结：

1.从不同角度理解新陈代谢的概念,理解新陈代谢和同化作用、异化作用、

　　　　物质代谢、能量代谢等概念之间的关系。

　　　2.理解酶的概念和掌握酶的几个特性

3.ATP的简式、ATP和ADP相互转化的关系

练习:

……

第二节绿色植物的新陈代谢

一.水分代谢

教学目的:

1.掌握植物细胞对水分的吸收、运输和散失的全过程

2.理解成熟的植物细胞渗透吸水的原理

3.了解植物蒸腾作用的概念及其意义 

教学重点和难点:

植物细胞的渗透吸水

复习:

细胞的组成物质（成分）包括哪些?

──包括水、无机盐和各种有机物

　而植物新陈代谢的内容就是包括这些物质的吸收、利用、合成、分解、排出等

　具体来说植物的新陈代谢包括：

　（１）水分代谢──吸收、运输、利用、散失

　（２）矿质代谢──吸收、运输和利用

　（３）有机物和能量的代代谢───光合作用和呼吸作用

绿色植物必须先吸收无机物才能合成有机物，因此，植物的新陈代谢先讲无机物的代谢　

一.水分代谢

1.吸收水分的器官──根（最活跃的部位是:

根尖的根毛区细胞即是在成熟区细胞）结合根尖结构图简要介绍根尖四个部分的结构及其功能

根冠──保护;分生区（生长点）──具分裂能力伸长区──细胞迅速伸长 

成熟区（根毛区）──吸收水和无机盐

吸胀作用吸水:

未形成液泡前（条件）,原因是有亲水性物质

2.吸水的主要方式

渗透作用吸水:

形成大液泡以后,主要是这种方式吸水

3.渗透吸水

（1）渗透作用──水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散,叫做渗透作用

利用实验讲清什么叫渗透作用.

在上实验可知:

在一个渗透系统中就会发生渗透作用,但组成渗透系统必须具备两个条件:

半透膜

（2）组成渗透系统的条件

浓度差

（3）成熟的植物细胞置于溶液中,亦组成一个渗透系统

①原生质层（由细胞膜、液泡膜、及两层膜间的原生质组成）相当于一层选择透过性膜

②细胞液具有一定浓度

因此,成熟植物细胞置于溶液中,会发生渗透作用,质壁分离实验能证明这点

如何进行实验……

质壁分离──原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离。

　质壁分离复原──把已经发生质分离的细胞放入清水中，原生质层和液泡逐渐　　　　　　　　　恢复原状。

这种现象叫质壁分离恢复。

　（4）渗透吸水和渗透失水的条件──决定于浓度差

当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用失水;

当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用吸水;

4.水分的运输

运输的结构──导管,水分主要是通过导管进行运输。

运输的途径:

根（根毛区细胞从土壤中吸收）-→茎-→叶-→散失（通过气孔）

5.利用

（1）参与光合作用等代谢活动:

公仅占1%左右

（2）通过蒸腾作用散失到大气中:

约占99%

6.蒸腾作用失水的意义（稍作解释）

（1）是植物吸收水和促使水在体内运输的主要动力

（2）促进溶解在水在的矿质养料在植物体内的运输

（3）可以降低植物体特别是叶片的温度,避免因强烈阳光照射而造成灼伤

小结:

1.从个体水平看,根是吸水的主要器官,水经根、茎、叶的导管运输到各器官，　　　　然后，９９％的水散失，只有１％的水利用。

　　2.从细胞水平来看，植物细胞主要以渗透作用方式吸水，水参与各种生理活动过程。

二.矿质代谢

教学目的:

1.了解植物生活所需的必需元素及分类,掌握矿质元素的概念

2.掌握矿质元素吸收的过程及利用的情况

教学重点:

吸收矿质元素的过程

教学难点:

植物对矿质元素吸收的选择性

复习:

1.根毛区细胞吸水的主要方式的什么?

2.根毛区细胞能否从土壤中吸水,决定于什么?

新课:

（一）.植物需要的元素

1.必需元素:

16种……

大量元素:

（9种）Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｍg、Ｃa

2.按需要量分类微量元素:

（7种）……

3.矿质元素:

──除Ｃ、Ｈ、Ｏ外,主要由根系从土壤中吸收的元素,如N、P、K等。

4.重要作用:

（1）组成植物体的成分

（2）调节植物生命活动的功能.

一旦缺乏某种矿质元素,就会出现相应的病症（彩图五）

（二）根吸收矿质元素的过程

1.交换吸附:

　　根细胞呼吸作用产生二氧化碳,二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸可离解成

　　H+和HCO3-。

这两种离子吸附在细胞膜的表面。

　　　　原生质同时具有正负电荷，通常情况下会保护电荷平衡，因此，细胞膜

　　吸附了一个正离子，同时就要释放一个正离子，吸附一个负离子，同时就要

　　释放出一个负离子，这就是叫做交换吸附。

据此，根细胞表面上的Ｈ＋和

　　ＨＣＯ３就会与土壤溶液中的阳离子和阴离子交换

　　　　交换吸附的结果是：

矿质元素不断被吸附到细胞膜的外表面，而根细胞膜　　上的Ｈ＋和ＨＣＯ３不断释放到土壤溶液中。

细胞膜外的矿质元素离子要

　　进入细胞内，要经另一个过程。

2.主动运输

主动运输需要什么条件?

──载体和能量

　能量是由线粒体通过有氧呼吸产生,由此可知:

根吸收矿元素与呼吸作用有

　密切关系,呼吸作用为交换吸附提供H+和HCO3,同时又为主动运输提供能量。

　　　载体是决定于细胞本身，不同的植物细胞，含载体的种类和数量是不同的，　这决定植物对矿质元素离子的吸收是具选择性的。

（三）植物对离子的吸收具有选择性

决定于细胞膜上载体的种类和数量,与土壤溶液中离子的浓度不成正比例

比较:

植物吸水和吸收矿质元素离子

吸水:

主要通过渗透作用吸水,主要决定于浓度差.

矿质元素的吸收:

（1）交换吸附

（2）主动运输与离子浓度无关,与载体有关

结论:

吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程

（四）运输和利用

运输是与水同时进行的,而利用分为两种情况:

1.可以重新利用（可移动）:

如N、P、K、Mg

这些离子,进入细胞后,或以游离状态存在,或与其他物质结合为不稳定的化合物随细胞的衰老,这些离子会转移到幼嫩的组织被再利用,若缺乏时,老叶（老的组织）先受害,呈病态.

2.不能再利用（不可移动）:

如 

这些离子进入细胞后,与其他化合物结合成稳定的化合物,这些离子往往停留在已经长成的叶（组织）不能再利用,一旦缺乏,幼嫩的组织首先呈病态.

小结:

1.植物需要的元素

2.矿质元素离子吸收的过程

3.利用的情况

三.光合作用

教学目的:

1.了解光合作用的场所──叶绿体的有关结构特点;了解光合作用的意义

2.掌握光合作用的过程

教学重点和教学难点:

光反应和暗反应的过程

复习:

1.矿质元素以什么状态存在和被根吸收?

2.根吸收矿质元素的过程分哪两步?

与呼吸作用有何关系?

　　……

绿色植物的生活，除了根从土壤中吸收水分和矿质元素外，还需要有机物，如葡萄糖等，那么，有机物从哪昊来呢？

归根到底是绿色植物通过光合作用制造的。

（一）光合作用的场所──叶绿体

1.叶绿体的结构特点①含各种与光合作用有关的酶

（用挂图复习）②含各种色素

2.叶绿体的色素种类和作用

叶绿素a（呈蓝绿色）

叶绿素

（1）叶绿体的色素叶绿素b（呈黄绿色）

胡萝卜素（呈橙黄色）

类胡萝卜素

叶黄素（呈黄色）

（2）各种色素的作用:

吸收可见光,用于光合作用.

叶绿素:

主要吸收红光和蓝紫光

类胡萝卜素:

主要吸收蓝紫光

（二）光合作用的过程

1.光反应光解

①2H2o──→4[H]＋O2

（1）物质变化 

②ADP＋Pi＋能量──→ATP

（2）能量变化:

光能──→活跃的化学能（贮于ATP中）

2.暗反应 

（1）物质变化:

C5＋CO2───→2C3────→C6H12O6＋H2O

（2）能量变化:

活跃的化学能─→稳定的化学能（贮于ATP中）

3.光反应和暗反应的联系

光反应是暗反应的基础,光反应为暗反应提供[H]和ATP,因此,尽管暗反应

不需要光,暗反应也不能在晚上（或无光条件下）单独进行.

4.解释下列几个问题

（1）光合作用的反应物有哪些?

各参加哪一步反应?

水──光反应二氧化碳───暗反应

（2）光合作用的产物有哪些?

各生成于哪一个反应过程?

葡萄糖──暗反应水──暗反应氧气──光反应

（3）生成物中各种元素的来源如何?

葡萄糖中的C、O来源于二氧化碳H来源于水;生成的氧气的氧来源于水

（4）光反应和暗反应能否独立进行?

否因为暗反应要光反应提供[H]和ATP

（三）光合作用的反应总式

6CO2＋12H2O───→C6H12O6＋6O2＋12H2O

写这反应式时注意以下几点

（1）光合作用有水分解,也有水生成,反应式中不能抵消

（2）“─→”不能写成“＝”

　（3）O*是一种标记方法,不要漏写

小结:

1.光合作用的场所

2.光合作用的过程

3.光合作用反应总式

四.呼吸作用

教学目的:

1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的详细过程及概念

2.了解呼吸作用的实质及其意义

教学重点:

有氧呼吸和无氧呼吸的过程

教学难点:

有氧呼吸的三个阶段

复习:

1.光反应和暗反应各生成了什么物质?

2.光合作用的实质是什么?

写出反应式

植物通过光合作用,把光能转变成化学能贮存在有机物中,但贮于有机物中的能量是不能直接利用的,而植物的生命活动每时每刻都离不开能量,那么,有机物中的能量又怎样被释放出来,供植物进行生命活动呢?

这涉及到呼吸作用.

有氧呼吸

（一）呼吸作用的类型

无氧呼吸 

（二）有氧呼吸（主要形式）

1.主要场所──线粒体

2.全过程

（1）C6H12O6（葡萄糖）──→2C3H4O3（丙酮酸）+少量氢（4[H]）+少量ATP（2ATP）

（2）2C3H4O3+6H2O──→6CO2+大量氢（20[H]）+少量ATP（2ATP）

（3）24[H]+6O2──→12H2O+大量ATP（34ATP）

总反应式:

C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量

1摩尔葡萄糖彻底分解后,放出总能量是2870千焦,其中有1255千焦的能量贮存于ATP中,（约占43.7%）其他的能量以热的形式散失.

3.有氧呼吸的概念:

有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量的能量的过程.

（三）无氧呼吸

1.无氧呼吸和发酵的概念

2.过程（分为两阶段）

┌─→2C2H5OH+2CO2+能量

C6H12O6─→2C3H4O3─┤

└─→2C3H6O3+能量

第一个阶段与有氧呼吸相同,第二阶段在不同酶的作用下,分解成酒精或乳酸

由于无氧呼吸是分解成不彻底的氧化产物,还有许多能量未释放出来,所以无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少得多.例如:

1摩尔葡萄糖分解成乳酸,只产生

196.65千焦的能量,其中60.08千焦的能量贮于ATP中.

（四）有氧呼吸与无氧呼吸的比较

1.本质一样,都是分解有机物,释放能量,从过程看,第一个阶段是相同的

2.分解的产物不同,释放的能量的量不同

（五）.呼吸作用的意义

为植物体的各项生命活动提供能量

细胞分裂

葡萄糖─→ATP─→ADP+Pi+能量──植株的生长

矿质元素的吸收

新物质的合成

小结:

1.有氧呼吸的过程和无氧呼吸的过程

2.呼吸作用的本质和意义

3.呼吸作用和光合作用的比较

第二节动物的新陈代谢

一.体内细胞的物质交换

教学目的:

1.明确内环境的概念及组成内环境的三种成分之间的关系

2.掌握体内细胞物质交换是通过内环境而实现的

教学重点和难点:

体内细胞与外界进行物质交换的过程

复习:

绿色植物的同化作用有何特点?

──能直接利用无机物（二氧化碳和水）合成有机物

提问:

动物的新陈代谢与植物有何显著不同?

──动物必须直接或间接地以绿色植物为食

　……

一.体内细胞的物质交换

1.单细胞动物如何进行物质交换?

单细胞动物一般生活在水中,细胞直接与外界环境进行物质

交换:

从周围的液体环境中获得氧气和有机物,把二氧化碳等

废物直接排到周围的液体环境中。

如右图

2.多细胞动物体内细胞如何进行物质交换?

（1）多细胞动物体内的细胞亦生活在液体的环境中.如右图:

这些液体由血浆,组织液和淋巴组成,是细胞赖以生活

的体内环境,称作内环境.

内环境三种成分之间的关系表示如下:

血浆组织液──→淋巴

↑│

└───────────┘

（经淋巴循环）

多细胞动物体内的细胞就是直接与内环境进行物质交换的

（2）体内细胞如何与外界环境进行物质交换?

详细解释以下图解:

││体

食│（消化、吸收）┌→食物残渣────────────────│

─→消化系统───┤│外

物│└→营养物质内───→│

││（运输作用）环│

│├───→循环系统境←──│

气│（氧气）││││

│呼吸系统─────┘│││

体│↑（二氧化碳、水）││（其余废物）│

└────────────┘││

└──泌尿系统───│

└──皮肤────│

①食物中营养成分如何进入细胞内?

经消化系统的消化、吸收作用，营养物质进入循环系统，然后渗透到内环境

　　中，组织细胞直接与内环境进行物质交换而获得各种营养物质

　②氧气如何进入细胞内？

　　……

　③细胞内产生的代谢终产物如何排出体外？

　　……

小结：

（１）单细胞生物直接与体外的液体环境进行物质交换。

　　　（２）多细胞生物体内的细胞必须通过内环境间接地与外界环境进行物质

　　　　　　交换。

二.物质代谢

教学目的:

1.掌握食物消化的方式、过程和营养物质的吸收。

　　　　2.掌握三大有机物在体内的代谢过程,明确和物质的合成和分解是

同时又交错进行的。

教学重点：

消化的基本过程、三大有机物的代谢过程。

教学难点：

三大有机物的代谢过程。

……

（一）食物的消化

１、消化的方式及特点：

　（１）细胞内消化：

食物吞主入细胞内形成食物泡，靠酶的作用消化食物。

　　　　　　　　　　如：

单细胞的原生动物变形虫等。

　（２）细胞外消化：

食物在消化道内，在各种消化酶的作用下消化食物。

　　　　　　　　　　如高等动物。

　　腔肠动物水螅既进行细胞内消化又进行细胞外消化。

　　细胞外消化比细胞外消化优越

　　①能消化细胞不能吞入的各种食物

　　②有专门分泌酶的细胞、酶的种类多

　　③消化腔的容积大

２、高等动物消化系统的组成和功能

　　　　　　消化道：

口腔→咽→食道→胃→小肠→大肠→肛门

　　　　　　　　　　　　　　　　　　胃腺─→胃液

　消化系统　　　　　消化道内消化腺　

　　　　　　消化腺　　　　　　　　　肠腺─→肠液

　　　　　　　　　　　　　　　　　　唾液腺─→唾液　

　　　　　　　　　　消化道外消化腺　胰腺─→胰液

　　　　　　　　　　　　　　　　　　肝脏─→胆汁

３、各种消化液含的酶

４、三种有机物的消化过程

　淀粉────────→麦芽糖───────→葡萄糖

　蛋白质───────→多肽　───────→氨基酸

　脂肪　──────→脂肪微粒───────→甘油＋脂肪酸　　　　　

（二）营养物质的吸收

１、吸收的概念；──各种营养物质通过消化道上皮细胞进入血液和淋巴的过程。

　　　　　　　　　　（从什么地─→什么地方）

２、吸收的部位：

　胃：

　吸收少量水、无机盐和酒精

　大肠：

吸收少量水、无机盐和部分维生素。

　小肠：

吸收绝大部分的营养物质。

　小肠是主要的吸收场所。

　　　　　　　　渗透（水）、扩散（胆固醇）

３、吸收的方式

　　　　　　　　主动运输：

各种无机盐、葡萄糖、氨基酸等

　　　　　　　　直接由毛细血管吸收

４、吸收的途径

　　　　　　　　由毛细淋巴管吸收（一部分的脂类物质）

５、小肠有哪些结构特点与吸收功能相适应？

　（１）长度最长

　（２）形成环形皱襞

　（３）皱襞上形成小肠缛绒毛和微绒毛

（三）物质代谢过程

１、糖的代谢

┌───→二氧化碳＋水＋能量

　葡萄糖─┼───→肝糖元

├───→肌糖元

└───→脂肪

２、蛋白质代谢

┌───→组织蛋白和酶

├───→新氨基酸

　氨基酸─┤┌─→含氮部分：

氨基─→尿素

└──┤┌─→二氧化碳＋水＋能量

└─→不含氮部分─┤

└─→糖类、脂肪

小结；

1.食物消化的几个问题（方式、过程等）

2.营养物质吸收的几个问题（概念、部位、方式、途径）

3.物质代谢的过程。

三.能量代谢、新陈代谢基本类型

教学目的：

１、掌握呼吸的全过程和能量代谢的全过程

　　　　　２、了解新陈代谢的基本类型

教学重点：

呼吸全过程和能量代谢的全过程

教学难点：

内呼吸和外呼吸，能量代谢的全过程

复习糖和蛋白质的代谢过程

从物质代谢过程可看出,物质代谢伴随有能量的代谢,能量的代谢首先开始

于物质的氧化分解,物质的氧化分解需要不断消耗氧气,那么那么体内细胞如何

获得氧气呢?

这涉及到气体交换的问题。

（一）气体交换

1.呼吸的全过程（解释以下图解）

呼吸运动扩散作用扩散作用

外界呼吸肺肺部毛血液组织处的组织

空气道泡细血管循环毛细血管细胞

肺通气肺泡内的气体在血液中运输组织里的

气体交换气体交换

外呼吸内呼吸

（1）经肺泡内气体交换,氧气进入血液中,血液中的二氧化碳排走,血液由静脉血

变成动脉血。

经组织里的气体交换,组织细胞不断获得氧气,细胞产生的二氧化碳不断排

走,血液由动脉血变成静脉血。

　　以上两过程通过气体扩散实现的。

（2）动脉血和静脉血的概念

动脉血───含氧丰富,颜色鲜红的血。

两者区分的依据是含氧量的

　　静脉血───含氧量少,颜色暗红的血。

多少

（3）外呼吸───机体从外界吸入氧和排出二氧化碳的过程，包括肺的通气和

肺泡内气体交换两个过程。

（4）内呼吸───细胞从内环境中吸入氧气和排出二氧化碳,以及氧气在细胞

的种用过程，包括组织里气体交换和氧的利用。

　　通过呼吸，细胞为断获得氧气，细胞利用氧分解有机物，释放能量，开始

能量代谢。

（二）能量代谢

能量代谢主要包括能量的释放、转移、利用等变化。

1.能量的释放

能源物质（主要的指葡萄糖）经氧化分解后,释放出其中的能量的过程.

1摩尔葡萄糖彻底氧化分解,可放出2870千焦的能量.

2.能量的转移

葡萄糖分解释放出的能量,不能直接利用.释放出的能量除以热的形式散 

失外（约占55%）,其余的能量都用于合成ATP,这个过程叫能量的转移.

3.能量的利用

ATP分解时,释放出能量,这能量就可直接供动物体进行各项生命活动,如:

肌肉收缩、神经传导和生物电、合成代谢、吸收和分泌等。

　　ＡＴＰ是生物体直接的能源物质，在细胞内有一定的含量，一般怀情况下，

合成ＡＴＰ所需能量是由有氧呼吸产生的，但在某些情况下，如剧烈运动，除

通过有氧呼吸获得能量外，还可以通过无氧呼吸获得能量，以及细胞内其他

高能化合物（如磷酸肌酸）会释放其中的能量。

　　动物无氧呼吸的产物是乳酸。

（三）新陈代谢的基本类型　　能进行光合作用的生物　如绿色开花植物

　　　　　　　　　　自养型

１、同化作用的类型　　　　　能进行化能合成作用的生物　如硝化细菌

　　　　　　　　　　异养型：

动物、人、寄生和腐生菌等

　寄生──　一种生物生活在另一种生物的体内或体表，从中吸取营养的生活

　　　　　　　方式。

　腐生──分解其他动、植物尸体获得营养的营养方式

　　　　　　　　　　需氧型（有氧呼吸型）

２、异化作用的类型

　　　　　　　　　　厌氧型（无氧呼吸型）　如：

寄生虫、乳酸菌等

　常见的寄生虫有：

蛔虫、钩虫、猪肉绦虫、血吸虫、疟原虫等

３、厌氧生物的重要特征：

在有氧存在时，发酵作用受到抑制。

小结：

１、呼吸的全过程

　　　２、能量代谢的过程

　　　３、代谢的基本类型