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细胞代谢知识
第三章<细胞的代谢>知识结构整理
新陈代谢：
是活细胞内全部有序的化学变化的总称
§3-1细胞与能量
ATP是细胞生命活动直接能源
（一）ATP结构
1.组成：
C、H、O、N、P
2.全称：
腺苷三磷酸
3.结构：
腺嘌呤—核糖—磷酸基团～磷酸基团～磷酸基团，结构简式：
A—P～P～P
腺苷
A－P～P～P
普通化学键高能磷酸键
4.ATP的结构特点：
每分子ATP含两个高能磷酸键，ATP水解指远离A的那个“～”断裂，释放大量能量。
（二）ATP与ADP的转化
1.存在特点：
ATP在细胞内含量很少，转化十分迅速。
2.转化过程：
化合酶
ATPADP+Pi+能量
水解酶
不是可逆反应的原因：
1.能量的来源与去路不同；2.条件不同；3.反应场所不同
3.转化意义：
细胞内ATP处于动态平衡中，对构成生物体内部稳定的供量环境有重要意义。
（三）ATP的应用:
是新陈代谢所需能量的直接来源（能量通货），用于各项生命活动。
（四）ATP的来源：
光合作用、呼吸作用等
动物绿色植物
呼吸作用呼吸作用
光合作用
ADP+Pi+能量酶ATP
§3-2物质出入细胞的方式
一、扩散和渗透
1.扩散：
定义：
分子从高浓度处向低浓度处运动的现象结果：
使分子分布均匀
特点：
高浓度→低浓度
2.渗透：
定义：
水分子通过膜的扩散水分子扩散方向：
低浓度→高浓度（溶质浓度）
条件：
①有半透膜存在②半透膜两边存在浓度差
质壁分离：
原生质层伸缩性大，细胞壁伸缩性小。
利用：
①判断细胞的死活②测定细胞液浓度
二、跨膜运输
（一）被动转运：
1.扩散：
物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧。
水、氧气、二氧化碳、甘油等。
2.易化扩散：
物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧，需要载体协助。
举例：
红细胞吸收葡萄糖。
原理：
载体蛋白分子与被运转的分子或离子结合而改变形状，于是把分子或离子运转质膜的另一侧；将分子或离子释放后，载体蛋白又恢复至原来的形状。
（二）主动转运：
1.定义：
逆浓度梯度的转运。
2.特点：
从高浓度到低浓度，需要载体蛋白，需要细胞代谢产生的能量。
3.举例：
K+、Mg+、Na+、NO3-等无机盐离子、葡萄糖、氨基酸等。
三、胞吞、胞吐
有的物质被一部分质膜包起来，这部分质膜与整个质膜脱离，裹着物质运动到细胞的内侧或外侧。
运送到细胞内侧的，成为胞吞；运送到细胞外侧的，称为胞吐。
四、小结扩散
被动运转易化扩散
离子或小分子
方式主动运转
大分子或颗粒胞吞
胞吐
§3-3酶
一、酶的发现
二、酶的概念定义：
活细胞内产生的具有生物催化作用的有机物。
来源功能化学本质：
多数蛋白质,少数RNA
三、酶的催化特性
无机催化剂：
MnO2,FeCl3
催化剂生物催化剂—酶：
过氧化氢酶
2H2O22H2O+O2
底物：
酶作用的物质。
产物：
反应生成的物质。
酶促反应：
酶催化的反应。
酶活性：
用来表示酶作用的强弱。
实验：
1）取两支洁净试管，编号为1、2
2）分别滴加等量的同浓度的过氧化氢溶液
3）同时在1号试管中加适量过氧化氢酶，在2号试管中加适量二氧化锰
4）观察并记录试管中气泡产生的快慢
高效性：
意义：
保证了细胞内化学反应的顺利进行及能量供应的稳定。
专一性：
含义：
一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。
四、酶的催化原理：
降低化学反应的活化能。
五、影响酶作用的因素
A.探究PH值对酶活性的影响
1、在最适PH值下，酶的活性最高；
2、高于或低于最适PH值酶的活性都会降低，甚至失活；
3、不同酶最适PH值不同。
（胃蛋白酶：
2左右胰蛋白酶：
8左右）
本质：
过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
B.探究温度对酶活性的影响
1、每种酶都有最适温度，高于或低于最适温度酶的活性都降低；
2、不同种酶的最适温度不同。
本质：
过高的温度使酶的空间结构遭到破坏而失去活性；
低温度使酶的活性降低，在适宜温度下，酶的活性可以恢复。
总结：
影响酶的活性因素有：
PH、温度和各种有机化合物（有机溶剂、重金属离子）
§3-4细胞呼吸
一.概念：
细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。
厌氧呼吸
二.类型：
酶
三.需氧呼吸
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
1、第一阶段：
糖酵解
场所：
细胞溶胶
过程：
1个葡萄糖被分为2个丙酮酸
同时产生少量[H]，释放少量能量（生成2个ATP，其余以热能散失）。
2、第二阶段：
柠檬酸循环
场所：
线粒体基质
过程：
在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体，在水的参与下，在酶的作用下丙酮酸被彻底分解成CO2，同时产生大量[H]，并释放少量能量（生成2个ATP，其余以热能散失）。
3、第三阶段：
电子传递链
场所：
线粒体内膜
过程：
前两个阶段产生的[H]与氧气结合产生水，释放大量能量（其中生成26个ATP）。
酶
需氧呼吸：
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
4、三阶段比较：
需氧呼吸
场所
反应物
产物
与氧的关系
糖酵解
细胞溶胶
葡萄糖
丙酮酸、[H]、ATP
不消耗
柠檬酸循环
线粒体基质
丙酮酸和水
CO2、[H]、ATP
不消耗
电子传递链
线粒体内膜
[H]和氧气
H2O、大量ATP
消耗
四.厌氧呼吸
（一）概念：
1.定义：
无氧条件下细胞内在酶的催化下进行的将糖类等有机物分解成有机小分子化合物的过程
2.场所：
细胞溶胶
（二）过程：
第一阶段：
糖酵解
第二阶段：
丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成不同的产物。
最常见的产物是乳酸或乙醇+CO2。
酶
（三）类型：
1.乳酸发酵：
C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量
酶
人和动物、乳酸菌、甜菜块根、玉米的胚、马铃薯块茎。
2.乙醇发酵：
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
植物、酵母菌
五、细胞呼吸是细胞的代谢中心
Ⅰ脂肪（甘油三酯）的氧化
脂肪脂肪酶甘油+脂肪酸
糖酵解分解生成二碳化合物→柠檬酸循环
蛋白质氧化分解
1、蛋白质蛋白酶氨基酸+H2O
2、脱氨基作用氨基酸NH3+有机物
在肝脏转化为尿素排出进入柠檬酸循环→细胞呼吸
小结：
细胞中各种物质代谢是相互联系的，以细胞呼吸为中心
细胞呼吸的意义：
为生命活动提供ATP，为各种合成反应提供碳骨架。
影响因素：
1、生物自身因素
2、外界环境因素：
温度，水分，氧气浓度
农产品储存：
低温、干燥、低氧，若是水果蔬菜类保鲜则应有一定湿度。
§3-5光合作用
一、光合作用概述
1、概念：
是指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，并释放出氧气的过程。
2、生物种类：
绿色植物、藻类、光合细菌（蓝藻）
自养生物：
能利用无机物合成有机物，为其自身生长、发育和繁殖提供物质和能量
异样生物：
不能利用无机物合成有机物，需要从环境中摄取现成的有机物
6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2
3、光合作用与呼吸作用的区别
光合作用
呼吸作用
原料
CO2、H2O
O2、C6H12O6、H2O
产物
H2O、C6H12O6、O2
CO2、H2O
能量转换
贮藏能量
释放能量
发生场所
叶绿体
线粒体、细胞溶胶
发生条件
光照、酶
光下暗处均可、酶
二、叶绿体及色素
1、提取色素：
原理：
色素可以溶解在无水乙醇等有机溶剂中
SiO2→使研磨更充分CaCO3→保护色素
2、分离色素——纸层析法
原理：
色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。
（1）制备滤纸条
（2）画滤液细线★要求：
细、直、齐重复2—3次
（3）分离色素★层析液不能没及滤液线
转化光能的只是
少数叶绿素a
三.光合作用的过程
（一）光反应阶段：
场所：
类囊体膜上，条件：
光、色素、酶
1.物质变化：
水的光解：
ATP形成：
NADP+的还原
2.能量变化：
光能ATP和NADPH中活跃的化学能
（二）碳反应阶段：
场所：
叶绿体基质，条件：
多种酶
1.物质变化：
①CO2的固定：
CO2＋RuBP（C5）→2三碳酸分子（C3）
②C3的还原：
三碳酸→三碳糖
③C5再生：
C3------------→C5
2.能量变化：
ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
光合作用过程图解：
光合作用的强弱用光合速率表示（下图表示光合作用强度＞细胞呼吸强度）
真正合速率=表观光合速率+呼吸速率
四、影响光合作用的因素
1、光照强度（最主要的因素）
原理：
直接影响光反应的速度，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响碳反应的速度，净光合作用：
表观光合作用；总光合作用：
真正光合作用；
光补偿点、光饱和点：
阳生植物＞阴生植物；应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
2、温度
原理：
温度影响光合作用的过程，特别是碳反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。
在生产上的应用：
①温室栽培时，白天可以适当提高温度，晚上适当降低温度，增大昼夜温差。
②适时播种；
3、CO2的浓度
在生产上应用：
①施用农家肥（有机肥）；
②温室栽培可使用二氧化碳生发器，施用干冰，或混养家禽、家畜等，适当提高CO2浓度；
③大田生产要注意通风。
光合速率的日变化
夏季：
因为温度升高，水的蒸腾作用增强，气孔关闭，二氧化碳浓度下降，光合速率下降。
第三章细胞的代谢知识点
1.ATP（腺苷三磷酸）由一个腺苷（包括核糖和腺嘌呤）和三个磷酸基团组成，元素组成是C、H、O、N、P。
它是能量的直接来源。
注意有“直接”两字就肯定是ATP直接提供能量。
2.渗透、扩散：
高浓度→低浓度，如H2O，O2，CO2，甘油等，不需要能量
3.易化扩散：
高浓度→低浓度，需要载体蛋白质，不需要能量，如葡萄糖进入红细胞。
4.主动转运：
低浓度→高浓度，需载体蛋白协助，如无机盐离子进出细胞，需要能量。
5.胞吞、胞吐：
如蛋白质等大分子进出细胞，变形虫的摄食等，体现细胞膜的流动性。
6.因为主动转运需要能量的参与，也就是需要线粒体来提供能量，所以影响线粒体功能的因素都会影响主动运输的进行。
7.质壁分离是指植物细胞因渗透失水导致质膜连同以内的部分收缩而发生质壁分离的现象。
将已经发生质壁分离的细胞重新放入清水中，会发生质壁分离复原，此过程中细胞吸水能力逐渐减弱。
8.从酶的化学成分看，大部分酶是蛋白质，少部分酶是RNA。
酶是生物催化剂，酶可以与底物形成酶—底物复合物。
9.酶具有高效性，如唾液淀粉酶催化淀粉水解的实验中，将唾液稀释十倍与唾液原液的实验结果基本相同，这就表明了酶的高效性。
10.酶有专一性。
酶是根据它能催化水解的物质而命名来的，比如麦芽糖酶就能水解麦芽糖，能水解唾液淀粉酶的酶就叫做蛋白酶。
11.酶的活性受温度影响，表现为怕热不怕冷。
一定范围内，酶活性会随温度升高而升高，达到最适温度后随温度升高酶活性逐渐下降，最后酶会因为温度过高而失活。
12.从0℃上升到37℃，唾液淀粉酶活性逐渐增强。
但如果温度从100℃降低到37℃，酶的活性是不变的，因为酶在100℃时已经失去了活性，即使温度降低也不能让它复原了。
13.酶的活性受pH值影响，表现为怕酸又怕碱。
不同酶有不同的最适pH值，如胃蛋白酶的最适pH值是2，胰蛋白酶的最适pH值是8。
唾液淀粉酶进入胃后就会失去催化能力是因为唾液淀粉酶在胃里面的强酸环境下会失活并被胃蛋白酶水解。
14.一般洗衣粉中会有蛋白酶用来去除奶渍、血渍等。
使用加酶洗衣粉需用温水，使酶可以在最适宜的温度来发挥作用。
加酶洗衣粉不可以用来洗真丝、纯毛的衣服。
15.细胞呼吸可分为需氧呼吸和厌氧呼吸。
呼吸作用为生命活动提供能量。
16.需氧呼吸总反应式：
C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量，分为三个阶段：
第一阶段：
糖酵解，地点（细胞溶胶），C6H12O62丙酮酸+H++少量能量
第二阶段：
柠檬酸循环，地点（线粒体基质），丙酮酸+H2OCO2+H++少量能量
第三阶段：
电子传递链，地点（线粒体内膜），H++O2H2O+大量能量
需氧呼吸形成的水中的氧来自于氧气。
需氧呼吸
三个阶段都能产生ATP，但第三阶段产生的量最多。
17.厌氧呼吸分为乳酸发酵和乙醇发酵。
如人体肌肉细胞在缺氧情况下可进行乳酸发酵，乳酸菌也可产生乳酸。
酵母菌进行乙醇发酵，水稻如果长期处于缺氧状态也会发生烂芽，原因是水稻根细胞酒精中毒。
18.厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸相同，
发生糖酵解反应：
地点（细胞溶胶）。
第二阶段，丙酮酸在不同酶作用下分解成酒精和二氧化碳或者乳酸。
总反应如下
酒精发酵：
C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+能量
乳酸发酵：
C6H12O6酶2C3H6O3+能量
19.需氧呼吸和厌氧呼吸最大区别在于：
需氧呼吸中有机物被彻底分解，释放较多能量。
厌氧呼吸中有机物没有被彻底分解，部分能量储存于乳酸和酒精中。
（分解的转化为ATP和热能）
20.细胞呼吸应用：
包扎伤口，选用透气消毒纱布，抑制细菌需氧呼吸。
花盆经常松土：
促进根部需氧呼吸，吸收无机盐等。
稻田定期排水：
抑制厌氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
21.叶绿体中色素分两类：
类胡萝卜素，主要是胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。
叶绿素（含元素Mg），主要是叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光。
22.把植物叶绿素的滤液放在三棱镜的一侧，从另一侧观察发现连续光谱中明显变暗的区域是红光和蓝紫光区域。
23．光合作用可分为光反应和碳反应：
24．光合作用中的氧气来自于水。
光反应为碳反应提供NADPH、ATP。
25．环境中CO2含量降低，叶肉细胞中的C3含量下降、C5含量上升、ATP上升。
26.光照时间长短、强弱、光的成分、CO2浓度及温度高低等，都是影响光合作用强度的外界因素：
可通过适当延长光照，增加CO2浓度等提高产量。
27.在一定的光强范围内，植物的光合强度随光照度的上升而增加，当光照度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时，称为植物达到光饱和点。
如图：
Q为光饱和点，P表示此时光合作用强度=呼吸作用强度。
28.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、铁细菌。
异养生物：
不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，
只能利用现成有机物来维持自身生命活动，如许多动物、大部分细菌（如肉毒杆菌）、真菌等。
29.叶绿体色素提取和分离实验：
滤纸条上分离出四条色素带，
颜色从上往下分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，
色素从上到下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b
30.二氧化硅的作用是使研磨更加充分、迅速；
碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，保护叶绿素不分解；
无水乙醇用来溶解提取叶绿体中的色素。
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