2025年高考細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

　H2O外界

　　水

　　H2OO2礦質(zhì)元素

　　[H]

　　光ATP原生質(zhì)

　　ADP+PI熱能

　　ATP

　　ADP+PI

　　CO2+H2OC3H6O3C2H5OH+CO2

　　一、酶——降低反應(yīng)活化能

　　◎新陳/細(xì)胞代謝：活細(xì)胞內(nèi)全部有序化學(xué)反應(yīng)的總稱。

　　◎活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。

　　1．發(fā)現(xiàn)

　�、侔退沟轮�前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)。

　�、诎退沟拢ǚ�、微生物學(xué)家）：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)；發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞。

　�、劾�比希（德、化學(xué)家）：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。

　�、鼙认＜{（德、化學(xué)家）：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。

　�、菟_姆納（美、科學(xué)家）：從刀豆種子提純出來的脲酶是一種蛋白質(zhì)。

　　⑥許多酶是蛋白質(zhì)。

　　⑦切赫與奧特曼（美、科學(xué)家）：少數(shù)RNA具有生物催化功能。

　　2．定義

　　酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。

　　注：

　�、儆苫罴�(xì)胞產(chǎn)生（與核糖體有關(guān)）

　�、诖呋�性質(zhì)：A.比無機(jī)催化劑更能減低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速度。

　　B.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。

　�、鄢煞郑航^大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。

　　3．特性

　�、俑咝�性：催化效率很高，使反應(yīng)速度很快，是一般無機(jī)催化集的107——1013倍。

　�、趯Ｒ恍裕好恳环N酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。→多樣性。

　�、坌枰�合適的條件（溫度和pH值）→溫和性→易變性。

　　酶的催化作用需要適宜的溫度、pH值等，過酸、過堿、高溫都會(huì)破壞酶分子結(jié)構(gòu)。低溫也會(huì)影響酶的活性，但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。

　　圖例

　　解析在底物足夠，其他因素固定的條件下，酶促反應(yīng)的速度與酶濃度成正比。1.在S較低時(shí)，V隨S增加而加快，近乎成正比；

　　2.在S較低時(shí)，V隨S增加而加快，但不顯著；

　　3.當(dāng)S很大且達(dá)到一定限度時(shí)，V也達(dá)到一個(gè)最大值，此時(shí)即使再增加S，反應(yīng)也幾乎不再改變。

　　1.在一定T內(nèi)V隨T的

　　升高而加快；

　　2.在一定條件下，每一種酶在某一T時(shí)活力最大，稱最適溫度；

　　3.當(dāng)T升高到一定限度時(shí)，V反而隨溫度的升高而降低。

　　◎動(dòng)物T：35—40℃

　　PH：6.5—8.0

　　◎酶工程

　　生產(chǎn)提取制成酶制劑應(yīng)用治療疾��；加工和生產(chǎn)一些產(chǎn)品；

　　和分離純化固定化酶化驗(yàn)診斷和水質(zhì)檢測(cè)；其他分支。

　　二、ATP（三磷酸腺苷）

　　◎ATP是生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物，是生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接

　　能源，它的水解與合成存在著能量的釋放與貯存。

　　1．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

　　A—P～P～P

　　腺苷普通化學(xué)鍵13.8KJ/mol高能磷酸鍵30.54KJ/mol磷酸基團(tuán)

　　2．ATP與ADP的轉(zhuǎn)化

　　ATP

　　呼吸作用

　�。ň�粒體）吸Pi

　　（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）能吸收分泌（滲透能）

　�。ㄈ~綠體）放肌肉收縮（機(jī)械能）

　　光合作用Pi能神經(jīng)傳導(dǎo)、生物電（電能）

　　ADP(每個(gè)活細(xì)胞)合成代謝（化學(xué)能）

　　體溫（熱能）

　　螢火蟲（光能）

　　◎糖類—主要能源物質(zhì)熱能散失

　　太陽(yáng)光能脂肪—主要儲(chǔ)能物質(zhì)氧化

　�。ㄖ苯幽茉矗┑鞍踪|(zhì)—能源物質(zhì)之一分解化學(xué)能ATP

　　水解酶、放

　　◎ATPADP+Pi+能量

　　合成酶、吸

　　3．能產(chǎn)生ATP：線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

　　能產(chǎn)生水：線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核

　　能堿基互補(bǔ)配對(duì)：線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核

　　三、ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸

　　◎呼吸是通過呼吸運(yùn)動(dòng)吸進(jìn)氧氣，排出二氧化碳的過程。

　　◎細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。分為：

　　有氧呼吸無氧呼吸

　　概念指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。

　　過程①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP

　�、�2丙酮酸+6H2O→6CO2+[H]+2ATP

　　③[H]+6O2→12H2O+34ATP①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP

　　→2C3H6O3

　　②2丙酮酸→2C2H5OH+2CO2

　　反應(yīng)式C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+38ATPC6H12O6→2C3H6O3+2ATP

　　→2C2H5OH+2CO2+2ATP

　　不同點(diǎn)場(chǎng)所：①②線粒體基質(zhì)③內(nèi)膜始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

　　條件：除①外，需分子氧、酶不需分子氧、需酶

　　產(chǎn)物：CO2、H2O酒精和CO2或乳酸

　　能量：大量、合成38ATP（1161KJ）少量、合成2ATP(61.08KJ)

　　相同點(diǎn)聯(lián)系：從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同

　　實(shí)質(zhì)：分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP

　　意義：為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量；為體內(nèi)其他化合物合成提供原料

　　◎比較

　　光合作用呼吸作用

　　反應(yīng)場(chǎng)所綠色植物（在葉綠體中進(jìn)行）所有生物（主要在線粒體中進(jìn)行）

　　反應(yīng)條件光、色素、酶酶（時(shí)刻進(jìn)行）

　　物質(zhì)轉(zhuǎn)變把無機(jī)物CO2和H2O合成有機(jī)物（CH2O）分解有機(jī)物產(chǎn)生CO2和H2O

　　能量轉(zhuǎn)變把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中釋放有機(jī)物的能量，部分轉(zhuǎn)移ATP

　　實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物、儲(chǔ)存能量分解有機(jī)物、釋放能量、產(chǎn)生ATP

　　聯(lián)系有機(jī)物、氧氣

　　光合作用呼吸作用

　　能量、二氧化碳

　　◎光合作用的實(shí)質(zhì)

　　通過光反應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，通過暗反應(yīng)把二氧化碳和水合成有機(jī)物，同時(shí)把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能貯存在有機(jī)物中。

　　四、光和光合作用

　　◎光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的

　　有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。影響因素有：光、溫度、CO2濃度、水分、礦質(zhì)元素等。

　　1．發(fā)現(xiàn)

　　內(nèi)容時(shí)間過程結(jié)論

　　普里斯特1771年蠟燭、小鼠、綠色植物實(shí)驗(yàn)植物可以更新空氣

　　薩克斯1864年葉片遮光實(shí)驗(yàn)綠色植物在光合作用中產(chǎn)生淀粉

　　恩格爾曼1880年水綿光合作用實(shí)驗(yàn)葉綠體是光合作用的場(chǎng)所釋放出氧。

　　魯賓與卡門1939年同位素標(biāo)記法光合作用釋放的氧全來自水

　　2．場(chǎng)所

　　雙層膜

　　葉綠體基質(zhì)

　　基粒多個(gè)類囊體（片層）堆疊而成

　　胡蘿卜素（橙黃色）1/3

　　類胡蘿卜素葉黃素（黃色）2/3吸藍(lán)紫光

　　色素（1/4）葉綠素A（藍(lán)綠色）3/4

　　葉綠素（3/4）葉綠素B（黃綠色）1/4吸紅橙和藍(lán)紫光

　　3．過程

　　光反應(yīng)暗反應(yīng)

　　條件光、色素、酶CO2、[H]、ATP、酶

　　時(shí)間短促較緩慢

　　場(chǎng)所內(nèi)囊體的薄膜葉綠體的基質(zhì)

　　過程①水的光解

　　2H2O→4[H]+O2

　�、贏TP的合成/光合磷酸化

　　ADP+Pi+光能→ATP①CO2的固定

　　CO2+C5→2C3

　�、贑3/CO2的還原

　　2C3+[H]→（CH2O）

　　實(shí)質(zhì)光能→化學(xué)能，釋放O2同化CO2，形成（CH2O）

　　總式CO2+H2O→（CH2O）+O2

　　或CO2+12H2O→（CH2O）6+6O2+6H2O

　　物變無機(jī)物CO2、H2O→有機(jī)物（CH2O）

　　能變光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

　　◎同位素示蹤

　　14C光反應(yīng)2C3暗反應(yīng)（14CH2O）

　　3H2O固定[3H]還原（C3H2O）

　　H218O光18O2

　　◎人為創(chuàng)設(shè)條件，看物質(zhì)變化：

　　1．光照→[H]和ATP→暗反應(yīng)→（CH2O）

　　↓↓↓↓

　　切斷→不能生成→不能進(jìn)行→不能生成

　　2．CO2→C5→C3→（CH2O）

　　↓↓↓↓

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