(共20张PPT)
5.2
细胞的能量“货币”ATP
⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？
⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
有。其腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
有。其腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
荧光素
能量
激活的荧光素
荧光素酶
＋氧气
氧化荧光素
发出
荧光
萤火虫发光需要
能量！
主要能源物质？
主要储能物质？
糖类
脂肪
糖类、脂肪等有机物中稳定的化学能，不易被生命活动利用。需要转化成另一种能直接给细胞的生命活动提供能量的有机物。
——
ATP
一、ATP的结构
1.中文名称：
三磷酸腺苷
假如用
代表腺嘌呤、
代表核糖、
代表磷酸基团，尝试构建ATP的模型。
师生互动
~
~
腺嘌呤
核糖
磷酸基团（P）
P
P
P
特殊化学键
腺苷(A)
A–P～P～P
腺苷
磷酸基团
特殊化学键
2.结构简式：
=腺嘌呤+核糖
（3个）
（2个）
普通磷酸键
（1个）
师生互动
P
P
P
~
~
核糖
腺嘌呤
P
核糖
腺嘌呤
AMP
一磷酸腺苷
=腺嘌呤核糖核苷酸
ATP、ADP与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：
ATP
三磷酸腺苷
P
P
~
核糖
腺嘌呤
ADP
二磷酸腺苷
mRNA？
腺嘌呤
～
～
P
P
P
C1
C2
C3
C4
C5
O
OH
OH
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）
ADP
ATP
普通
高能
高能
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是（
）
A．①和②
B．①和④
C．③和④
D．②和③
B
【典型例题】
【方法点拨】
几种不同物质中A代表的含义
一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。
人体中ATP的总量大约只有0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗.
特点：含量低，转化快，不能长时间储存。
从这则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？
一般地说，ATP在细胞内形成后不到1
min的时间就要发生转化。
二、ATP和ADP可以相互转化
ATP
酶
酶
ADP
+Pi
+能量
1、转化过程
I
II
2、ATP合成与ATP分解的比较：
反
应
ATP→ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量→ATP
反应类型
酶的类型
场 所
能量来源
能量去向
酶
酶
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞所有部位
线粒体、叶绿体、
细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能
、光能
用于各项生命活动
储存于高能磷酸键
中
结论
：物质是可逆的，能量是不可逆的
ATP和ADP的相互转化是不是可逆反应？
（1）所需要的酶不同：催化ATP水解的酶属于水解酶，催化ATP合成的酶属于合成酶。
（2）能量来源/去向不同：ATP水解释放的能量用于各项生命活动，ATP合成的能量来源于细胞呼吸或光合作用。
物质是可逆的，能量是不可逆的
3．相互转化特点
（1）一般地说，ATP在细胞内形成后不到1
min的时间就要发生转化。这样累计下来，生物体内ATP转化的总量是很大的。为了高效的利用ATP，细胞中的ATP形成后很快就会被分解利用，所以细胞中ATP的含量并不多。ATP与ADP的相互转化十分迅速，处于动态平衡之中。
(2)ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
ADP
+
动物和人
绿色植物
细胞呼吸
细胞呼吸
光
合
作
用
酶
能量
+
Pi
资料：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成ATP的能量来自于细胞呼吸时有机物的分解释放能量；对于绿色植物来说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。
4、ATP的形成途径
（一）ATP是生命活动的直接供能物质
1、原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供应能量
2、实例：
还有大脑思考、电鳐放电、主动运输等生命活动。
4．ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。
(2)放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
有机物：
线粒体
ATP：
大额支票
银行
现
金
ATP:细胞的能量“货币”
能源来源
能量直接来源
主要能源物质
生物体内重要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
有关能源物质的回顾与小结：
Thanks!
xxx出版社
随堂检测：
1、下列有关ATP的叙述,正确的是( )
A.绿色植物在光下能够合成ATP,在暗处不能合成ATP
B.
ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能
C.原核细胞中没有线粒体,不能合成ATP
D.
ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的是同一物质
B
随堂检测：
2、下列对ATP和ADP的相互转化的叙述,正确的是( )
A.ATP水解和合成时所需要的酶都是一样的
B.ATP水解时释放能量,合成ATP时储存能量
C.ATP和ADP的相互转化是一个动态平衡的过程
D.植物细胞和动物细胞发生ATP和ADP的相互转化的生理过程一样
C(共62张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
探究一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
阅读讨论教材第90~91页“探究酵母菌细胞呼吸的方
式”,并进行实验探究,说出细胞的呼吸类型。
1.细胞呼吸。
细胞内的有机物_________,并释放_____的过程。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式。
(1)原理。
①酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式。
氧化分解
能量
兼性厌氧型
有氧呼吸
酵母菌
__________
和________
②细胞呼吸产物的检测。
无氧呼吸
产物
试剂
现象(颜色变化)
CO2
澄清的石灰水
________
溴麝香草酚蓝水溶液
____________
酒精
酸性条件下橙色的________溶液
__________
变混浊
蓝→绿→黄
变成灰绿色
重铬酸钾
(2)实验步骤。
①配制酵母菌培养液。
②检测CO2的产生,装置如图所示。
a.有氧条件下。
b.无氧条件下。
使用方法:B瓶应
一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
③检测酒精的产生:自A、B瓶中各取2
mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5
mL溶有0.1
g
的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
封口放置
重铬酸钾
(3)实验现象。
条件
澄清石灰水的变化
1、2两支试管的变化
有氧
变混浊快
_________________
无氧
_________
出现灰绿色
(4)实验结论。
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
3.细胞呼吸的类型:_________、_________。
没有出现灰绿色
变混浊慢
有氧呼吸
无氧呼吸
探究二 有氧呼吸
(1)写出图中序号代表的结构名称。
①
,②____,③_____,④______。
外膜
嵴
内膜
基质
内膜的某些部位向线粒体
的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加
线粒体的内膜上和基
质中
提示:①内膜向内折叠形成嵴,使内膜表面积大大增加,增大了与有氧呼吸有关的酶的附着面积。②内膜和基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶。
2.有氧呼吸的过程。
结合教材第93页图5-9,阅读相关内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明有氧呼吸的过程。
(1)三个阶段的过程比较。
比较项目
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
___________
___________
_
________
物质变化
__________________
_______________________
____________
产能情况
_________
_________
_________
(2)化学反应式:C6H12O6+6H2O+6O2_____6CO2+12H2O+能量。
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖→丙酮酸+[H]
丙酮酸+H2O→CO2+[H]
[H]+O2→H2O
少量能量
少量能量
大量能量
3.有氧呼吸的概念。
阅读教材第93页第4段内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明有氧呼吸的概念。
(1)条件:需要___和多种酶的参与。
(2)物质变化:______等有机物
_______和___。
(3)能量转化:有机物中稳定的化学能→热能+_____中活跃的化学能。
(4)同有机物在生物体外的燃烧相比,具有的不同特点
①过程:______。
②能量释放:经过一系列的化学反应_____释放,且有相当一部分储存在______中。
氧
葡萄糖
二氧化碳
水
ATP
温和
逐步
ATP
探究一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验中是怎样控制有氧和无氧条件的?
提示:通过向A锥形瓶通入除去CO2的空气,提供有氧环境;B锥形瓶密封,不通入空气,提供无氧环境。
2.实验开始时,B锥形瓶就应连通盛有石灰水的锥形瓶吗?为什么?
提示:否。开始时,B锥形瓶中有少量O2存在,应先封口放置一段时间,这时酵母菌进行有氧呼吸,O2消耗尽后,再连通盛有石灰水的锥形瓶。防止瓶中O2的干扰,确保通入石灰水中的CO2来自酵母菌的无氧呼吸。
3.甲装置中NaOH溶液的作用是什么?
提示:除去通入A锥形瓶中空气中的CO2,排除空气中CO2对实验结果的影响。
4.如果该实验用溴麝香草酚蓝水溶液检验甲、乙两装置中的CO2,实验现象会是怎样?
提示:甲装置中溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所需时间短,乙装置所需时间长。
5.酸性重铬酸钾可以检测酒精的原理,在日常生活中有什么用处?
提示:可用于检测司机是否酒后驾车等。
科学方法——对比实验
(1)概念:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验。
(2)实例:在本节课的探究活动中,需要设置有氧和无氧两种条件,探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,这两个实验组的结果都是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
【例1】某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型,制作了如下图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液,并加等量的酵母菌,乙内用液状石蜡隔绝空气。对该实验的分析,错误的是( )
A.该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作
用类型
B.将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染,以免影响实验
结果
C.乙和甲比较,说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼
吸作用类型
D.乙为甲的空白对照实验,以排除无关因素对酵母菌呼
吸作用的影响
解析:由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2,所以该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型,A项正确;由于配制的葡萄糖溶液中可能有杂菌,所以将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染,以免影响实验结果,B项正确;由于乙装置中用石蜡进行密封,形成无氧环境,所以乙和甲比较,说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型,C项正确;乙和甲都是实验组,相互形成对照,自变量是有无氧气,D项错误。
答案:D
【例2】下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置,有关叙述正确的是( )
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙
组作为对照组
B.若取B瓶和D瓶中液体分别加入酸性重铬酸钾溶液,则D
瓶内的溶液会变黄
C.若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝水溶液,则可根据溶
液变黄的时间长短,来检测CO2的产生速率
D.根据C瓶和E瓶中石灰水的混浊程度不能判断酵母菌的
呼吸方式
答案:C
探究二 有氧呼吸
1.有氧呼吸的过程。
分析下面三个实验,探讨问题。
实验一:将酵母菌细胞破碎后进行离心处理,获得上清液和沉淀物两部分,与未经处理的酵母菌培养液分为三组,分别标记。然后向其中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶,一段时间后,检测各试管内的变化情况。
1号试管:只含线粒体。
2号试管:只含细胞质基质。
3号试管:有线粒体和细胞质基质。
一段时间后,各试管内的变化情况如下。
1号试管:葡萄糖的量不变,没有荧光出现。
2号试管:葡萄糖的量减少,有丙酮酸(C3H4O3)生成,微弱荧光出现。
3号试管:葡萄糖的量减少,有CO2生成以及较强的荧光。
(1)葡萄糖能否被线粒体分解? 。
(2)葡萄糖在 中分解,生成丙酮酸,生成____
__ATP。
(3)丙酮酸在线粒体中分解产生CO2,生成 ATP。
实验二:使用超声波将线粒体破碎,分离线粒体膜状结构和线粒体基质,加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶,一段时间后,检测各试管内的变化情况。
4号试管:只含线粒体膜状结构。
5号试管:只含线粒体基质。
6号试管:有线粒体膜状结构和线粒体基质。
一段时间后,各试管内的变化情况如下。
4号试管:丙酮酸的量不变,没有荧光出现。
5号试管:丙酮酸减少,产生CO2,微弱荧光出现。
6号试管:丙酮酸减少,产生CO2,较强的荧光出现。
(4)丙酮酸分解发生在 中,并且产生CO2,释放 ATP。
(5)丙酮酸被分解后,在 上继续发生反应,产生 ATP。
实验三:关于[H]的研究有一个非常有趣的实验。
超声波震碎了线粒体之后,内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后,这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后,小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的酶。
(6)通过以上事实可以确定,在线粒体内膜上发生了什么样的反应?
提示:在线粒体内膜上氧气与[H]发生了反应。
2.有氧呼吸中元素的追踪。
(1)有氧呼吸的装置如图,若用同位素18O对C6H12O6进行标记,则同位素18O最终出现在 中。
(2)若给图中的酵母菌提供18O2,则酵母菌细胞内最先出现的化合物是 ,然后是 。
答案:(1)CO2 (2)H218O C18O2
生命观念——结构与功能观
(1)蛋白质是生命活动的主要承担者,因此生命活动越复杂,膜蛋白含量越高。线粒体内膜、外膜都能控制物质进出,线粒体内膜还是有氧呼吸第三阶段的场所,推测线粒体内膜上的蛋白质含量高。
(2)线粒体是有氧呼吸的主要场所,是细胞能量的主要来源,推测需能多的细胞中线粒体多。心肌细胞不断收缩、舒张,需要的能量多,因此线粒体数量多。
【例3】下图为线粒体的结构示意图,其中不可能发生的反应是( )
A.②处产生CO2
B.①处产生ATP
C.②处发生丙酮酸的分解
D.③处发生[H]与O2的结合反应
解析:分析题图可知,①是线粒体内外膜之间的腔隙,②是线粒体基质,③是线粒体内膜向内凸起形成的嵴。线粒体是有氧呼吸的主要场所,其中有氧呼吸第二阶段的场所是线粒体基质,该处丙酮酸和水反应生成二氧化碳和少量的[H],同时产生少量的ATP,A、C项正确;线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,该处O2和[H]反应生成水,同时产生大量的ATP,D项正确;图中①不是细胞呼吸的场所,此处不能产生ATP,B项错误。
答案:B
【例4】用18O标记的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的18O的转移途径,可检测到的顺序是( )
A.葡萄糖→丙酮酸→CO2
B.葡萄糖→丙酮酸→O2
C.葡萄糖→O2→H2O
D.葡萄糖→丙酮酸→H2O
解析:根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],可知含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中;再根据第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和[H],可知含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中。因此,18O转移的途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2,A项正确;有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和[H],不产生氧气,B项错误;有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],不产生氧气,C项错误;有氧呼吸第三阶段产生的水中的氧来自氧气,而不是葡萄糖,D项错误。
答案:A
【方法规律】
有氧呼吸过程中氢元素和氧元素的来源和去路
(1)氢元素:葡萄糖、H2O(反应物)→[H]→H2O
(2)氧元素
课堂建构
探究一 无氧呼吸
阅读教材第94页无氧呼吸的相关内容,从物质变化和
能量转化两个角度,分析无氧呼吸的场所、过程及特点。
1.场所。
____________。
2.过程。
(1)第一阶段:葡萄糖
____________________
(2)第二阶段:
细胞质基质
丙酮酸+[H]+少量能量
3.化学反应式。
(1)C6H12O6
_____________+少量能量
+_______+少量能量
(2)C6H12O6
4.能量转化。
(1)特点。
①释放能量的阶段:只在
阶段释放少量能量,生成少量的
。
②大部分能量去向:存留在
或______中。
2CO2
2C2H5OH(酒精)
2C3H6O3(乳酸)
第一
ATP
酒精
乳酸
(2)数值。
1
mol葡萄糖经过不彻底氧化分解产生乳酸时,只释放出_________的能量,其中只有________的能量储存在ATP中,其余以______的形式散失掉了。?
5.发酵。
(1)概念:酵母菌、乳酸菌等微生物的__________。
酒精发酵：发酵产物为___________
(2)类型
乳酸发酵：发酵产物为_____
196.65
kJ
61.08
kJ
热能
无氧呼吸
酒精和CO2
乳酸
探究二 细胞呼吸原理的应用
微生物
改善
氧气供应
降低温度
降低氧气含量
有机物
泡菜的制作利用了乳酸菌的无氧呼吸原理（其他答案合理即可）
探究一 无氧呼吸
1.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下图所示。
(1)图中a表示的物质是什么?其产生场所是哪里?
提示:丙酮酸。细胞质基质。
(2)图中表示无氧呼吸的是___________。该过程中,葡萄糖中储存的能量有没有完全释放?如果没有,未释放的能量储存在哪里??
答案:①④、①⑤
提示:没有。未释放的能量储存在不完全分解产物酒精或乳酸中。
(3)e表示的物质是 。④和⑤在不同生物的细胞中进行,产物不同,试分析其原因。
答案:酒精和二氧化碳
提示:不同生物细胞内催化丙酮酸分解的酶不同。
(4)图中表示有氧呼吸的是 ;b表示的物质是 ,图中 也表示该物质。
答案:①②③ H2O c
(5)细胞呼吸过程有CO2产生,能否判断该过程是有氧呼吸?为什么?如果有水生成呢?
提示:否。无氧呼吸产生酒精时,也产生CO2。如果有水生成,则一定是有氧呼吸。
(6)酵母菌如果消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸和无氧呼吸产生的二氧化碳量之比为 。
答案:3∶1
2.家用酸奶机可以进行酸奶发酵和米酒发酵。结合细胞呼吸知识探讨下列问题。
(1)酸奶发酵时,为什么牛奶要加满,盖子的排气孔要封闭?
提示:酸奶发酵是利用乳酸菌发酵,乳酸菌只进行无氧呼吸,不需要氧气,所以牛奶要加满;发酵不产生气体,所以排气孔要封闭。
(2)米酒发酵时,米中间要挖一个窝,盖子上留一个排气孔,试分析原因。
提示:米酒发酵是利用酵母菌发酵,酵母菌为兼性厌氧菌。米酒发酵时挖一个窝保留部分空气是为了让酵母菌进行有氧呼吸,繁殖更快,接着进行无氧呼吸,产生酒精和CO2,因此要开排气孔。
3.为什么说细胞呼吸不仅能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽?试举例说明。
提示:细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸产物相同,可转化为葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
是否消耗氧气
消耗
不消耗
反应场所
细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜
细胞质基质
产物
CO2和水
酒精和CO2或乳酸
能量产生
较多
较少
相同点
①都是氧化分解有机物释放能量并生成ATP的过程
②第一阶段完全相同
【例1】马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是
( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转
化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生
成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的
产生
解析:马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸,无葡萄糖,A项错误;马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段,葡萄糖被分解成丙酮酸,丙酮酸在第二阶段转化成乳酸,B项正确;马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段,会生成少量ATP,C项错误;马铃薯块茎储藏时,氧气浓度升高会抑制其无氧呼吸,酸味会减少,D项错误。
答案:B
【母题延伸】
(1)无氧呼吸产生乳酸的生物或组织有_________
_____________________________________。
答案:人体和高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米种子的胚等
(2)无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的生物或组织有
。
答案:高等植物、酵母菌等
【例2】不同种类的生物在不同的条件下呼吸方式不同。下列对生物细胞呼吸方式的判断,错误的是( )
A.若既不消耗O2也不释放CO2,则说明该细胞已经死亡
B.若只释放CO2,不消耗O2,则细胞只进行无氧呼吸
C.若CO2的释放量等于O2的消耗量,则细胞可能只进行有
氧呼吸
D.若CO2的释放量多于O2的消耗量,则细胞既进行有氧呼
吸也进行无氧呼吸
解析:有氧呼吸的产物是CO2和H2O,无氧呼吸的产物是酒精和CO2或乳酸。若细胞既不消耗O2也不释放CO2,则细胞可能死亡,也可能进行乳酸发酵(无氧呼吸),A项错误;若细胞只释放CO2,不消耗O2,说明细胞只进行酒精发酵(无氧呼吸),B项正确;若细胞释放的CO2量与消耗的O2量相等,则细胞可能只进行有氧呼吸,C项正确;若细胞释放的CO2量多于消耗的O2量,则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,D项正确。
答案:A
【方法规律】
真核细胞呼吸方式的判断依据
探究二 细胞呼吸原理的应用
1.酵母菌细胞富含蛋白质,可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时,要给培养装置通气或进行振荡,以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时,却需要密封发酵。分析回答下列问题。
(1)都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有的却需要密封?
提示:通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气,利于酵母菌进行繁殖;密封则是避免空气进入,便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
(2)为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?
提示:在有氧条件下,酵母菌分解营养物质释放的能量多,这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和繁殖提供充足的动力。
(3)在密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义?
提示:在密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为自己的生命活动提供少量能量。
2.图中曲线是O2体积分数对有氧呼吸和无氧呼吸速率的影响示意图,请分析回答下列问题。
(1)影响原理:氧气促进 ,抑制 。
①A点时,O2体积分数为0,细胞只进行 。
②O2体积分数为0~10%时,随O2体积分数的升高,无氧呼吸速率__________。B点时,有氧呼吸释放的CO2量等于无氧呼吸释放的CO2量;C点和D点横坐标相同,无氧呼吸停止。?
③O2体积分数为0~20%时,随O2体积分数的升高,有氧呼吸速率逐渐_______________。?
④O2体积分数为____________左右时,细胞呼吸强度最弱。?
(2)实际应用
①保鲜:___________条件下有利于蔬菜保鲜。
②促进生长:农作物中耕松土可以增加土壤中_____ 的含量,促进根部有氧呼吸,以利于农作物的生长。?
③降低无氧呼吸:陆生植物长时间水淹,土壤中O2含量降低,植物因无氧呼吸产生的________积累而烂根。?
④控制呼吸方式:制葡萄酒时,初期进行______呼吸,使酵母菌大量繁殖,发酵时严格控制无氧环境,促进酵母菌的______呼吸。?
答案:(1)有氧呼吸 无氧呼吸 ①无氧呼吸 ②减弱 ③增强 ④5% (2)①低氧 ②O2 ③酒精 ④有氧 无氧
细胞呼吸原理应用中需注意的问题
(1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的
①若需要增强细胞呼吸强度,可以采取供水、升温、高氧等措施。
②若需要降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。
(2)储藏蔬菜和水果与储藏种子的条件不同
①蔬菜和水果应储藏在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
②种子应储藏在“零上低温、干燥、低氧”的条件下。
【例3】下列有关细胞呼吸原理在生产、生活实践中运用的解释,正确的是( )
A.种子需要晒干后储藏,主要是抑制种子细胞的无氧呼吸
B.农田进行中耕松土,主要是促进植物根细胞的有氧呼吸
C.稻田需要定期排水,主要是促进水稻根细胞的无氧呼吸
D.用透气纱布包扎伤口,主要是促进组织细胞的有氧呼吸
答案:B
【情境迁移】
(1)植物被水淹时间过长,会发生烂根现象,其原因是什么?
提示:植物根细胞进行无氧呼吸产生酒精,酒精对植物细胞有毒害作用。
(2)农业上有一句关于中耕松土的谚语——“锄头下面有肥”,请结合所学知识分析该谚语的合理性。
提示:中耕松土可增加土壤中的氧气含量,促进农作物的有氧呼吸,进而增强其对矿质元素的吸收。
【例4】某植物器官的呼吸强度(用CO2释放量表示)与O2吸收量的关系如下图所示,下列分析正确的是( )
A.O2体积分数越低,呼吸强度越小
B.A点时释放的CO2全部是无氧呼吸的产物
C.A点时细胞呼吸的产物中还有乙醇
D.B点时有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量相等
解析:O2体积分数越低,有氧呼吸强度越小,并不是总呼吸强度越小,A项错误;A点时释放的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的产物,B项错误;A点时,同时存在有氧呼吸和无氧呼吸,细胞呼吸的产物中还有乙醇,C项正确;B点时只有有氧呼吸,D项错误。
答案:C
【方法规律】
解读植物组织细胞呼吸曲线
(1)图中各点或段表示的生物学意义
Q点:不消耗O2,只产生CO2?只进行无氧呼吸
P点:消耗O2量=产生CO2量?只进行有氧呼吸
QP段(不包含Q、P点):产生CO2量>消耗O2量?同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
R点:产生CO2最少?组织细胞呼吸最弱点
(2)在储藏蔬菜、水果时,应选择R点对应的O2体积分数,同时保持低温条件。
课堂建构(共77张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
探究一 绿叶中色素的提取和分离
阅读教材第98~99页“探究·实践”,分析“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理、步骤及结果。
1.绿叶中色素的提取。
(1)原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂______
中。
(2)过程。
取材:称取5
g绿叶,剪去主叶脉,剪碎,放入研钵中
无水乙
醇
研磨:向研钵中放入少许______和_______,再加入5~10
mL
__________,迅速、充分地进行研磨
SiO2
过滤:漏斗基部放一块___________,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤
收集:用小试管收集色素滤液,及时将试管口用___
_______
CaCO3
无水乙醇
单层尼龙布
棉
塞塞严
2.绿叶中色素的分离。
(1)原理:各种色素在层析液中的_______不同,____
___高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。因此,色素会随着_______在_____上的扩散而分开。
(2)步骤。
制备______
溶解度
溶解
度
层析液
滤纸
滤纸条
画________:用毛细吸管吸取少量滤液,沿_______均匀地画出一条细线(也可将滤液倒入培养皿,再用盖玻片蘸取滤液,在横线处按压出均匀的细线)。待滤液干后,再重画一到两次。
分离绿叶中的____
滤液细线
铅笔线
色素
观察与记录
(3)实验结果与结论。
①滤纸条上出现四条色素带,说明有四种色素(如下图)。
②四种色素扩散速度由慢到快依次是_________
__________________________。
③相邻色素带之间距离最宽的是__________和_______,最窄的是_______和___________。
叶绿素b、
叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
探究二 绿叶中色素的种类、分布及吸收光谱
(2)分布:集中分布在________中。
叶绿体
2.色素对光谱的吸收。
(1)a为___________,主要吸收________。
(2)b为________,主要吸收______________。
(3)c为________,主要吸收______________。
类胡萝卜素
蓝紫光
叶绿素b
红光和蓝紫光
叶绿素a
红光和蓝紫光
探究三 叶绿体的结构适于进行光合作用
观察教材第100页图5-13,阅读相关内容,运用结构与功能相适应的观念,解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。
1.形态。
扁平的_____形或___形。
2.结构。
(1)完成叶绿体的结构。
椭球
球
(2)写出物质分布的场所。
吸收光能的四种色素分布在______,与光合作用有关的酶主要分布在________。(均填标号)
(3)叶绿体是如何扩展受光面积的?
提示:叶绿体内部分布有众多的由类囊体组成的基粒。
3.功能。
(1)恩格尔曼实验。
③④
③④⑤
①水绵
(需氧
细菌)
②用透过三棱镜的光照射水绵临时装片
大量需氧细菌聚集在_____________区域。
结论:直接证明了___________________________
________。
(2)功能。
结合其他的实验证据,科学家们得出________是光合作用的场所这一结论。
红光和蓝紫光
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
叶绿体
探究一 绿叶中色素的提取和分离
1.实验选材。
(1)实验中为什么要选择新鲜、浓绿的叶片?能不能用已经变黄的叶片作为实验材料?
提示:新鲜、浓绿的叶片中含有较多的叶绿素,能保证实验中提取到足够的色素。不能用已经变黄的叶片,因为提取到的色素的种类和数量均较少,影响实验结果。
(2)分析讨论实验中各种材料和试剂的作用,完成下表。
实验材料或试剂
作用
无水乙醇
层析液
二氧化硅
碳酸钙
单层尼龙布
答案:溶解色素 分离色素 使研磨充分 防止研磨中色素被破坏 过滤研磨液
2.实验操作要领。
(1)在滤纸条一端剪去两角的目的是什么?
提示:防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐。
(2)为什么滤液细线要重复画,且线要细、直?
提示:重复画线是为了增加色素的量,使分离出的色素带清晰。画线细、直是为了防止色素带之间出现重叠。
(3)层析时,为什么不能让滤液细线触及层析液?
提示:若滤纸条上的滤液细线触及层析液,滤纸条上的色素会溶解于层析液中,使实验失败。
3.层析分离后,有两名同学实验失败,请探讨他们失败的可能原因。
(1)甲同学在层析分离色素时操作不当,导致滤纸条上没有出现色素带。
提示:忘记画滤液细线;层析时滤液细线触及层析液。
(2)乙同学的滤纸条上出现4条不清晰的色素带。
提示:选择实验材料时,没有选择新鲜、浓绿的叶片,色素含量少;在提取色素时未充分、迅速研磨叶片,导致研磨过程中提取到的色素较少;画滤液细线时,滤液干后未重复画线。
实验中的注意事项及操作目的归纳
过程
注意事项
操作目的
提取色素
选新鲜绿色的叶片
使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇
溶解色素
加少量SiO2和CaCO3
研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨
防止乙醇过度挥发,充分溶解色素
盛放滤液的试管口加棉塞
防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素
滤纸预先干燥处理
使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀
使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再重画一至两次
使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液
防止色素直接溶解到层析液中
【例1】在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅,分析其原因可能是( )
①加入的丙酮太多
②用无水乙醇代替丙酮
③研磨时没有加入CaCO3
④研磨时没有加入SiO2
⑤选取的叶片的叶脉过多,叶肉细胞过少
⑥画滤液细线的次数少
⑦使用放置数天的菠菜叶
A.①②③⑦ B.①②④⑤
C.①③④⑤⑥⑦
D.②③④⑤⑥
解析:①加入的丙酮太多会导致滤液中色素浓度较低,可能会导致色素带颜色较浅;②实验过程中可以用无水乙醇代替丙酮来提取色素,不会导致色素带颜色过浅;③研磨时没有加入CaCO3,可能会导致部分色素被破坏,进而导致色素带颜色过浅;④研磨时没有加入SiO2,可能使研磨不充分,色素未完全释放,导致色素带颜色过浅;⑤选取的叶片的叶脉过多,叶肉细胞过少,导致色素含量低,进而导致色素带颜色过浅;⑥重复画滤液细线的次数少,导致细线上的色素含量低,进而导致色素带颜色过浅;⑦使用放置数天的菠菜叶,部分色素已经分解,也会导致色素带颜色过浅。
答案:C
【方法规律】
“绿叶中色素的提取和分离”实验中异常实验现象原因分析
(1)滤纸条上色素带颜色较浅:①未加二氧化硅,研磨不充分;②加入无水乙醇的量过多;③实验材料中色素含量较少。
(2)滤纸条上最下面的两条色素带颜色较浅:①未加碳酸钙或加入量过少,叶绿素被破坏;②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。
(3)滤纸条上色素带重叠:①滤液细线不直;②滤液细线过粗。
(4)滤纸条上看不见色素带:①忘记画滤液细线;②滤液细线触及层析液,色素溶解到层析液中。
【例2】下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的相关说法正确的是( )
A.提取色素时需使用体积分数为75%的乙醇
B.滤纸条上含量最多的叶绿素a呈现黄绿色
C.叶绿素在层析液中的溶解度比类胡萝卜素大
D.研磨时若不加入碳酸钙,得到的色素带可能只有两条
解析:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,因此可以用无水乙醇提取色素,A项错误;叶绿素a呈现蓝绿色,B项错误;叶绿素在层析液中的溶解度比类胡萝卜素小,C项错误;碳酸钙能防止研磨中叶绿素被破坏,因此研磨时若不加入碳酸钙,得到的色素带可能只有两条,D项正确。
答案:D
探究二 绿叶中色素的种类、分布及吸收光谱
1.阅读下列资料,思考相关问题。
资料1:植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下,生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源,其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
资料2:蓝色光有助于植物进行光合作用,能促进绿叶的生长、蛋白质的合成、果实的形成;红色光能促进植物根、茎的生长,有助于开花、结果和延长花期,起到增加产量的作用。
(1)靠人工光源生产蔬菜有什么好处?
提示:①可根据不同植物的需求,植物生长、发育不同阶段的需求,提供适宜波长的光。
②可以更好地控制光照、温度、湿度等。
(2)植物工厂为什么不用绿色的光源?
提示:绿叶中的色素几乎不吸收绿光。
(3)深秋的叶片颜色变黄,此时红光和蓝紫光哪一种更有利于植物进行光合作用?为什么?
提示:蓝紫光。秋天气温降低,叶绿素被破坏,大量减少,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2.海洋中的藻类植物,习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻,它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深,这与光能的捕获有关吗?
提示:有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光,即红藻反射出红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分的吸收显著多于蓝、绿部分,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水较深的地方。
.
影响叶绿素合成的因素
(1)光照:光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗环境中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。
(2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,因而叶片变黄。
(3)矿质元素:叶绿素中含N、Mg等矿质元素,若缺乏将导致叶绿素无法合成,老叶先变黄。另外,Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,幼叶先变黄。
【例3】下列有关光合色素的叙述,正确的是( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用
B.蓝细菌能进行光合作用是因为其叶绿体中含有藻蓝素和
叶绿素
C.红外光和紫外光通常可被光合色素吸收用于光合作用
D.黑暗环境中生长的植物叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻
引起的
答案:D
【情境迁移】
红叶谷生态文化旅游区,每至深秋季节,多种树叶变红,形成一道亮丽的风景线。
(1)试从叶片中色素的种类和含量角度分析,秋天树叶变红的原因。
提示:秋天天气转凉,气温降低,叶片中叶绿素含量下降,液泡中花青素的颜色逐渐凸显出来,秋季花青素接近红色。
(2)能否用纸层析法提取液泡中的色素?为什么?
提示:不能。液泡中主要是花青素,花青素易溶于水,在有机溶剂中溶解度低,提取液中几乎不含花青素。
【例4】下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少),甲、乙两图分别是( )
A.胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B.叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D.叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
答案:D
探究三 叶绿体的结构适于进行光合作用
分析恩格尔曼实验,探讨下列问题。
(1)恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处?
提示:①实验材料选择水绵和需氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,用需氧细菌可确定释放氧气多的部位;
②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;
③用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对比实验;
④临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果等。
(2)恩格尔曼的第二个实验中,大量需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域,为什么?
提示:因为叶绿体内的色素主要吸收红光和蓝紫光,用于光合作用,释放氧气。
(3)下图是恩格尔曼实验装置改装示意图。
光线通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵,一段时间后,水绵周围需氧细菌分布无显著变化,请分析其原因。
提示:光线通过叶绿体色素提取液后,红光和蓝紫光被吸收,水绵光合作用微弱,产生O2较少,因此需氧细菌分布无显著变化。
生命观念——结构与功能观
叶绿体是光合作用的场所,与其功能相适应,叶绿体的结构特点有:
(1)叶绿体内部分布有众多的由类囊体组成的基粒,极大地扩展了受光面积;
(2)在叶绿体内部巨大的膜面积上,分布着许多吸收光能的色素分子;
(3)在类囊体薄膜上和叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。
【例5】下图为叶绿体结构示意图,下列叙述错误的是( )
A.1具有选择透过性
B.叶绿体具有双层膜
C.吸收光能的色素分布在2上
D.与光合作用有关的酶只分布在3中
答案:D
【例6】将竖直放置的水绵和某种需氧细菌的混合溶液放在暗处,白光透过三棱镜照在混合液处,一段时间后,需氧细菌的分布情况最可能是( )
A.随机、均匀分布在混合液中
B.集中分布在上下两侧
C.集中分布在中央位置
D.集中分布在溶液的下层
解析:由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此竖直放置的水绵在上侧红光处及下侧的蓝紫光处光合作用较强,产生的氧气较多,因此需氧细菌在这两处集中分布。
答案:B
课堂建构
探究一 光合作用的概念和部分探索实验
1.光合作用的概念。
阅读教材第102页内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明光合作用的概念,写出光合作用的化学反应式。
(1)场所:绿色植物的________中。
(2)物质变化:___和______转化为有机物和____。
(3)能量转化:______转化为储存在有机物中的化学能。
(4)化学反应式。
叶绿体
水
CO2
O2
光能
CO2+H2O
________+O2
(CH2O)
2.探索光合作用原理的部分实验。
分析、讨论教材第102~103页“思考·讨论”,说出光合作用原理探究历程中各位科学家的实验过程及结论。
(1)19世纪末,科学界普遍认为:
(2)1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化为糖。
(3)1937年,希尔(英国)。
①研究过程:
H2O
O2
②结论:____________________________________
_________。
(4)1941年,鲁宾(美国)和卡门(美国)。
①研究过程:
向植物提供
②结论:__________________________。
(5)1954年,阿尔农(美国)发现,在光照下,叶绿体可合成_____,这一过程总是与_________相伴随。
光合作用释放的氧气来自水
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，
产生氧气
ATP
水的光解
探究二 光合作用的过程
过程
光反应
暗反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素和酶
多种酶
原料
H2O、NADP+、ADP、Pi
NADPH、ATP、CO2
产物
NADPH、ATP、O2
(CH2O)、ADP、Pi
物质变化
①水的光解:H2O
H++O2
H++NADP+→NADPH
②ATP的合成:ADP+Pi
ATP
①CO2的固定:CO2+C5
2C3
②C3的还原:2C3
(CH2O)+C5
能量转化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能
2.联系。
(1)光反应为暗反应提供______________。
(2)暗反应为光反应提供_________________。
3.总化学反应方程式:_________
___________。
NADPH和ATP
ADP、Pi和NADP+
(CH2O)+O2
CO2+H2O
探究一 光合作用的概念和部分探索实验
1.希尔的实验能否说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水?能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应?
提示:不能。不能。
2.鲁宾和卡门的实验中若只标记H2O中的O或只标记CO2中的O进行实验,能否证明光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水?为什么?
提示:否。由于受技术手段的限制,不能证明O2中的O全部被标记。若只标记H2O中的O,不能证明光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水。若只标记CO2中的O,则不能证明氧气中氧元素的来源。
3.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
提示:
【例1】下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是( )
A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用
的场所是叶绿体
B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光
解,产生氧气
C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作
用产生的氧来自水
D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP
答案:D
【例2】下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是( )
A.1∶2 B.2∶1
C.8∶9
D.9∶8
解析:氧气中氧元素来源于水,所以A物质是16O2,
B物质是18O2,即A物质和B物质的相对分子质量之比为16∶18=8∶9。
答案:C
探究二 光合作用的过程
1.光反应阶段。
(1)在下图中用线段和箭头标出光反应的物质和能量变化。
答案:如图所示。
(2)根据标出的过程总结光反应的条件和产物。
提示:条件有光照、色素和酶;产物有O2、NADPH和ATP。
2.暗反应阶段。
(1)请接着在上图中标出暗反应中CO2的固定和C3的还原过程。
答案:如图所示。
(2)若用14C标记CO2中的C,则能在光合作用过程中的哪些物质中检测到放射性?请标出C的转移途径。
提示:14CO2→2C3(只有一个14C)→(14CH2O)。
3.光反应和暗反应的联系。
通过分析光反应和暗反应的物质、能量变化,概述两者之间存在怎样的联系?
提示:光反应为暗反应提供NADPH、ATP,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。
4.通过以上分析,归纳光合作用的实质。
提示:合成有机物,储存能量。
生命观念——物质与能量观
(1)光合作用过程中,物质变化和能量转化密不可分。光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后,将水分解为O2和H+等,形成ATP和NADPH,从而使光能转化为ATP中的化学能。
(2)NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化为储存化学能的糖类。
【例3】下图表示光合作用的过程,其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段,a、b表示相关物质。下列叙述正确的是( )
A.物质a表示NADPH
B.物质b表示C3
C.阶段Ⅰ表示暗反应
D.阶段Ⅱ表示光反应
解析:由题图可知,阶段Ⅰ能利用光能将水分解为氧气,说明阶段Ⅰ表示光合作用的光反应,物质a是光反应产生的NADPH,物质b是光反应产生的ATP;光反应能为暗反应提供NADPH和ATP,则阶段Ⅱ表示暗反应,能固定CO2形成糖类。
答案:A
【母题延伸】
阶段Ⅰ中,H2O中的H是如何成为a中的H元素的?
提示:H2O被分解产生H+,H+与NADP+结合形成NADPH。
【例4】正常生长的绿藻光照培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩住,此后绿藻细胞的叶绿体内不能发生的现象是( )
A.O2的产生停止
B.ATP含量上升
C.C5的生成减慢
D.C3的还原减慢
答案:B
【方法规律】
光照与CO2浓度变化对C3、C5、ATP、(CH2O)合成量的影响
由于各种因素的变化,如温度的高低变化、光照的强弱变化、CO2多少的变化会影响C3、C5、ATP、(CH2O)这些物质的含量,通过下图,遵照化学平衡的原理进行分析,可以获得它们之间变化的关系(如下表所示)。
项目
光照由弱变强、CO2供应不变
光照由强变弱、CO2供应不变
光照不变、CO2由少变多
光照不变、CO2由多变少
C3
↓
↑
↑
↓
C5
↑
↓
↓
↑
ATP
↑
↓
↓
↑
(CH2O)
↑
↓
↑
↓
此表只是对短时间内各物质的相对量的变化做讨论,而不是长时间。其中“↑”代表上升,“↓”代表下降
课堂建构
探究三 光合作用原理的应用
阅读教材第105页相关内容,阐明光合作用强度的概念,列举影响光合作用强度的因素,关注光合作用原理的应用。
1.光合作用强度。
(1)概念:植物在_________内通过光合作用制造__
___的数量。
(2)表示方法:用一定时间内_________或________的数量来定量表示。
单位时间
糖
类
原料消耗
产物生成
2.影响光合作用强度的因素。
影
响
因
素
探究四 化能合成作用
阅读教材第106页第一段内容,说出化能合成作用的概念,举例说明化能合成作用的过程。
1.概念。
生物体利用体外环境中的______________________的能量来制造有机物的过程。
2.硝化细菌的化能合成作用过程(如下图所示)。
某些无机物氧化时所释放
3.化能合成作用与光合作用最主要的区别是什么?
提示:能量来源不同。化能合成作用的能量来源于无机物氧化时所释放的能量,光合作用的能量来源于光能。
探究三 光合作用原理的应用
1.请结合图解分析光照强度、CO2浓度、温度等对光合作用的影响与应用。
(1)光照强度。
①A点:光照强度为0,此时只进行_________,CO2释放量表示此时的_____________。?
②AB段:光照强度增大,光合作用强度逐渐______
___,CO2的释放量逐渐减少(有一部分用于光合作用),此时细胞呼吸强度________光合作用强度。?
③B点:_______点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。?
④BC段:随着光照强度不断增大,光合作用强度不断_______,在C点时_________,C点对应的光照强度称为________。?
答案:①细胞呼吸 细胞呼吸强度 ②增强 大于 ③光补偿 ④增强 达到最大 光饱和点
(2)CO2浓度。
CO2浓度对光合作用速率影响的分析,如图所示。
图中所示的光合速率为__________光合速率;A点为 __________,此时__________速率等于_________速率。?
答案:净 CO2补偿点 光合作用 细胞呼吸
(3)温度。
光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。
AB段:随温度的升高,光合作用强度逐渐 。
BC段:与光合作用有关的酶活性 ,光合作用强度 。
答案:增强 下降 减弱
(4)矿质元素。
矿质元素是参与光合作用的 、 、____
、 等物质的组成元素。如果缺乏,会影响光合作用强度。
答案:酶 ATP 色素 NADPH
2.植物在进行光合作用的同时,还会进行细胞呼吸。我们观测到的光合作用指标,如O2的产生量,是光合作用实际产生的总O2量吗?为什么?
提示:不是。该指标是光合作用实际产生O2量与细胞呼吸消耗O2量的差值。
3.结合影响光合作用强度的因素思考,大田中应如何提高作物的光合作用强度,提高产量。
提示:(1)合理密植、间作套种。
(2)大田要“正其行,通其风”。
(3)施用农家肥,与鸡舍连通等。
(4)根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料。
净光合速率及其表示方法
(1)净(表观)光合速率:绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行时,测得的实验容器中O2的增加量或CO2的减少量。
(2)呼吸速率:绿色植物组织在黑暗条件下,测得的实验容器中O2的减少量或CO2的增加量。
(3)真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(4)常用表示方法。
项目
常用表示方法
真正光合速率
O2产生(生成)速率
CO2固定速率
有机物产生(制造、生成)速率
净(表观)光合速率
O2释放速率
CO2吸收速率
有机物积累速率
呼吸速率
黑暗中O2吸收速率
黑暗中CO2释放速率
有机物消耗速率
①光合作用产生O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗O2量
②光合作用固定CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量
③光合作用产生的有机物量=有机物的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的有机物量
(5)净光合速率与真正光合速率的关系。
【例5】下列有关植物光合作用的应用的叙述,错误的是( )
A.雨天的大棚中适当增加人工光照有助于提高光合作
用强度
B.冬季晴天的中午在大棚中适当增加CO2的供应有助
于提高光合作用强度
C.夏季雨天的农田,升高温度有助于提高光合作用强度
D.立秋后的农田,适当施用农家肥有助于提高光合作用
强度
解析:夏季雨天光照强度较弱,此时限制光合作用的主要因素是光照强度,因此升高温度不能明显提高光合作用强度,反而使细胞呼吸增强,增加有机物的消耗,C项错误。
答案:C
【母题延伸】
用大棚种植作物时,白天适当提高温度,夜间适当降低温度,有利于产量的提高。试说明原因。
提示:白天适当提高温度可增强光合作用,增加有机物的产量;夜间适当降低温度,可减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
【例6】某绿色植物的CO2吸收量随光照强度的变化如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B.曲线BC段表示绿色植物细胞呼吸不断增强
C.B点时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度
D.A点代表黑暗条件下,绿色植物无氧呼吸强度
解析:图中A点光照强度为0,只能进行细胞呼吸,AB段随着光照强度的增加,光合作用逐渐增强,但是仍然小于细胞呼吸,A项错误;曲线BC段表示绿色植物光合作用不断增强,B项错误;B点为光补偿点,此时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度,C项正确;A点代表黑暗条件下,绿色植物的细胞呼吸强度,D项错误。
答案:C
【方法规律】
解答光合作用相关曲线的基本步骤
(1)明标:即明确横坐标和纵坐标所表示的含义。
(2)找点:即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。例如,光照强度或CO2浓度对光合作用强度影响的曲线中,在光照强度为0时,曲线与纵坐标的交点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量;曲线与横坐标的交点为光(或CO2)补偿点,即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)。
(3)析线:即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势,并找出变化的原因。例如,夏季一天中的光合作用曲线,往往会呈现“M”形变化,其“午休”效应出现的原因是温度过高导致部分气孔关闭,使得CO2供应不足。
(4)找因:在受多种因素影响时,找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线,或者只看某一条曲线的变化,从而将多因素转变为单一因素,进而确定限制因素。
课堂建构(共41张PPT)
5.1
降低化学反应活化能的酶
（第1课时）
问题探讨
排除物理性消化
2、是什么物质使肉块消失了？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
3、胃内起催化消化作用的物质主要是什么？
1、为什么将肉块放入金属笼内？
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
2
H2O2
→
2
H2O
+
O2
2
H2O2
→
2
H2O
+
O2
2
H2O2
→
2
H2O
+
O2
Fe3+
过氧化氢酶
2
H2O2
→
2
H2O
+
O2
检验方法？
带火星的卫生香
比较不同H2O2在不同条件下的分解
1、为什么要选用新鲜的肝脏？
2、为什么要将肝脏制成研磨液？
想一想
步骤
试管编号
说明
1
2
3
4
一
二
观察
结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
H2O2
浓度
剂量
剂量
气泡产生
带火星的木条
对照实验
对照组
实验组
实验
实验步骤：
控制变量与对照实验
自变量：实验中
的变量。
因变量：随
而变化的变量。
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一
些
，对
造成影响。
实验设计的基本原则：对照性原则；单因子变量原则；
等量性原则；科学性原则
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
对照实验一般要设置对照组与实验组。
人为控制改变
自变量
实验结果
可变因素
变量:实验过程中可以变化的因素，
控制变量与对照实验
自变量：实验中
的变量。
因变量：随
而变化的变量。
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一
些
，对
造成影响。
实验设计的基本原则：
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
对照实验一般要设置对照组与实验组。
变量:实验过程中可以变化的因素，
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
2号试管，加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
2）
3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
FeCl3中的Fe3+
和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率，
3）3号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速率快,这说明了什么？
过氧化氢酶比Fe3+
的催化效率高得多，
对现象进行分析
实验的注意事项：
1
必须用新鲜肝脏做实验材料。
2
实验使用肝脏的研磨液,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，从而加速过氧化氢的分解。
3
不能共用一个试管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。
4
过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。
5
观察产生氧气多少的途径：
A、观察产生气泡的数目的多少。
B、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰的卫生香复燃。
问题质疑：
1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？
加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
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称为活化能
酶的作用机理
降低了化学反应的活化能
FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？
与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
质量分数为20%的肝脏研磨液
质量分数为3.5%的FeCl3溶液
过氧化氢酶
Fe3+
所含酶相对数量：1
Fe3+的相对数量：25万
3号试管加FeCl3溶液
4号管加
新鲜肝脏研磨液
气泡：较多
气泡：大量
卫生香：不猛烈
卫生香：猛烈
酶具有高效性
现象解释：
非催化
催化
Ea
Eaˊ
△G
反应物
产物
催化反应降低了反应物分子活化时所需的能量
非催化反应和酶催化反应活化能的比较
能量
反应过程
Ea活化能，△G自由能变化
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量（提供活化能）
降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
二、
酶的本质
阅读教材P79-80,“关于酶本质的探索”思考：
巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
脲酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
脲酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶的本质
随堂检测：
1、酶对细胞代谢起着非常重要的作用，看见降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（
）
A、酶不能脱离生物体起作用
B、酶只有释放到细胞外才能起作用
C、所有酶都是蛋白质
D、酶是具有催化作用的有机物
D
随堂检测：
2、酶和无机催化剂都能催化学反应，与无机催化剂相比，酶具有的特点是（
）
A、能为反应提供活化能
B、降低反应所需活化能
C、能在温和条件下催化化学反应
D、催化化学反应更高效
D
5.1
降低化学反应活化能的酶
（第2课时）
二、酶的特性
1.酶具有高效性
事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
意义：酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。
酶高效性的曲线
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化
剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,
不改变化学反应的平衡点。
（3）酶只能催化已存在的化学反应。
序号
项
目
试管
1
2
3
4
1
淀
粉
溶
液
2mL
2mL
/
/
2
蔗
糖
溶
液
/
/
2mL
2mL
3
淀
粉
酶
2mL
/
/
2mL
4
蔗
糖
酶
/
2mL
2mL
/
5
斐
林
试
剂
2mL
2mL
2mL
2mL
6
砖红色沉淀
有
无
无
有
广东省四会市四会中学 方仲扬
探究淀粉酶、蔗糖酶对淀粉和蔗糖的水解作用
每一种酶只能催化
化学反应。
细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与
酶的
是分不开的。
二、酶具有专一
性
一种或一类
4000
专一性
目前发现的酶有
多种,它们分别催化不同的化学反应。
一、酶具有高效性
酶催化反应的机制（底物-酶结合）
2、酶具有专一性
实验：
探究温度对酶活性影响实验
一系列温度梯度分别处理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉和相应温度淀粉酶溶液混合一段时间，其它因素一致，滴加碘液，检测是否出现蓝色及蓝色的深浅，即达到实验目的。
操纵自变量，控制无关变量。
检测因变量，表达实验结果。
（2）实验设计程度
①取淀粉、淀粉酶分别放入试管
↓
②各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
③淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
④在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
⑤滴加碘液，观察颜色变化
注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒
3、酶的作用条件较温和
t/℃
υ/mmol.
s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
温度低于最适温度时
酶活性随着温度的升高而上升
温度高于最适温度时
酶活性随着温度的升高而下降
最适温度时：
酶活性最高
动物:35~40oC；
植物:40~50oC之间；
微生物最适温度差别很大
有些人工酶：60oC
酶活性受温度影响示意图
最适温度
t/℃
υ/mmol.
s-1
抑制
失活
高温能使酶的分子结构受到破坏而使酶失活，低温虽降低酶活性，但未破坏酶的分子结构，适宜低温下可恢复活性
pH低于最适pH时
酶活性随着pH的升高而上升
pH高于最适pH时
酶活性随着pH的升高而下降
最适pH时：
酶活性最高
动物:6.5~8.0
例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5
植物:4.5~6.5。
酶活性受pH值影响示意图
pH过高、过低都会使酶分子结构受到破坏，导致酶失活。
失活
失活
pH的改变，不会导致酶的最适温度发生变化。
底物浓度
酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量的限制。
酶浓度
在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正相关。
生成物浓度
在生成物浓度较低时，反应速率随反应时间能较长时间保持不变，在生成物浓度较高时，反应速率随明显下降
底物（生成物）浓度
反应速率
酶的特性在生产生活中的应用
1、人在发烧时，食欲下降，是因为温度过高导致消化酶的活性降低。
2、治疗糖尿病的药物：胰岛素制剂只能注射不能口服，是应为胰岛素的化学本质是蛋白质，易被消化道内的蛋白酶水解。
1.细胞内合成酶的主要的场所是（
）
A.细胞质
B.
线粒体
C.核糖体
D.
内质网
C
课堂练习：
2、能水解脂肪酶的酶是
A、淀粉酶
B、蛋白酶
C、脂肪酶
D、麦芽糖酶
B
课堂练习：
