第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低反应活化能的酶
1、细胞代谢：细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢.
2、活化能：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。 3、酶的作用：催化作用 4、使化学反应加快的方法：
加热：通过提高分子的能量来加快反应速度；
加催化剂：通过降低化学反应的活化能来加快反应速度；同无机催化相比，酶能更
显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
5、酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质， 少数是RNA 。
713
6、酶的特性：高效性：酶的催化效率是无机催化剂的10－10倍
专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应
酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和PH 条件下，活性最高。7、影
响酶促反应的因素
（1）酶浓度对酶促反应的影响：酶促反应的速率与酶浓度成正比，如图1 所示。
图一 图二
图1 图2
（2） 底物浓度对酶促反应的影响：刚开始反应速度随底物浓度增加而加快, 之 后再增加底物浓度，反应速率也几乎不变，如图2所示。
（3） pH 值对酶促反应影响：刚开始反应速度随着pH 值升高而加快，达到最 大值后反应速度随着pH 值升高而下降。反应速率最大时的pH 值称为这种酶的最适pH 值。如图3所示。
图三 图四
图3 图4
（4）温度对酶促反应的影响：刚开始反应速率随温度的升高而加快；但当温度 高到一定限度时，反应速率随着温度的升高而下降，最终，酶 因高温使空间结 构遭到破坏失去活性，失去了催化能力。如图4所示。
8、实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较过氧化氢酶在不同条件下的分解
（1）实验分析：1号与2号比较自变量为水浴加热，1号与3号、4号比较自变 量为
3号加入三氯化铁、4号加入肝脏研磨液(即催化剂种类)
（2）实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe 3+高得多 （3）控制变量：自变量（实验中人为控制改变的变量）
因变量（随自变量而变化的变量）、
无关变量（除自变量外，实验过程中还会存在一些可变因素，对实验
结果造成影响）。
（4）对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
第二节细胞的能量“通货”——ATP
1、ATP ：是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷
2、结构简式:A-P～P ～P 其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团 ～代表高能磷酸键 3、ATP 和ADP 之间的相互转化
4、ADP 转化为ATP 动物和人：呼吸作用。
绿色植物：呼吸作用、光合作用
5、ATP 的功能：（1）直接给细胞生命活动提供能量（即直接能源）
6、ATP 的利用： ATP中的能量用于机械能、电能，光能等各种能量；（如下图）
7、吸能反应总是与ATP 水解的反应相联系, 由ATP 水解提供能量 8、放能反应总是与ATP 的合成相联系, 释放的能量贮存在ATP 中
第三节ATP 的主要来源——细胞呼吸1、细胞呼吸概念：有机物在
细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP 的过程。
2、有氧呼吸：主要场所：线粒体
3、无氧呼吸：
（1）场所：细胞质基质
（2）过程：第一阶段与有氧呼吸完全相同
第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者
转化成乳酸 （3）无氧呼吸反应式：C 6H 12O 6等）
（4）无氧呼吸：C 6H 12O 63H 6O 3 (乳酸)+少量能量（如动物、人、乳酸菌、马铃
薯块茎、甜菜的块根、玉米胚等）
酶
酶H OH+2CO+少量能量（如大部分植物，酵母菌
2
5
2
注意：
（1）微生物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵 （2）有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路
有氧呼吸：所释放的能量一部分用于生成ATP ，大部分以热能形式散失了。 无氧呼吸：能量小部分用于生成ATP ，大部分储存于乳酸或酒精中
4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
5、探究酵母菌细胞呼吸的方式: (1)、实验原理：
①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 ②
CO 2的检测方法：
CO 2使澄清石灰水变浑浊
CO 2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 ③酒精的检测方法：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
（2）实验过程：如下图
注意：图中装置甲探究有氧呼吸（A 瓶的作用吸收空气中的二氧化碳）
装置乙探究无氧呼吸 6、影响呼吸作用的因素：
温度、O 2的浓度、含水量、CO 2的浓度
注意：温度通过影响呼吸作用有关酶的活性来影响细胞呼吸
第四节能量之源——光与光合作用
1、
捕获光能的色素
（其中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）。 注意：（1）叶绿素对绿光的吸收量最少
（2）白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。
2、实验——绿叶中色素的提取和分离：
（1）实验原理：①绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用来提取色素。
②绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
注意：①研磨时加入二氧化硅作用是有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被
破坏。
②实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？用棉塞塞紧试管口？
因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。 ③滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？
防止细线中的色素被层析液溶解
④滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？
色素带中最宽的是叶绿素a, 最窄的是胡萝卜素
3、捕获光能的结构——叶绿体的结构：（如图）
[①]外膜
[②]内膜，
[④]基质： 含有与光合作用有关的酶和DNA [③]基粒（由类囊体膜构成）：含有色素和酶
4、光合作用的探究历程：
①、1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气；
②、1779年，荷兰科学家英格豪斯证明只有植物的绿叶在阳光下才能更新空气 ③、1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉；
④、1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放出氧； ⑤、20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水。
⑥、20世纪40年代美国科学家卡尔文采用同位素标记法研究探明了CO 2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
5、光合作用的过程： （1）总反应式：CO 2+H2O 光CH O ）+O （其中，（CH O ）表示糖类）。
2
2
2
（2）过程图解：根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段：
（3）光反应和暗反应比较：
6、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用 （1）光对光合作用的影响
①光照强度：
曲线解读：在一定范围内植物的光合作用强度随着光照强度的增加而增 加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度再随着光照强度的增加而不变
②光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
（2）曲线解读：在一定范围内，植物光合作用强度随着CO 2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
注：生产上使田间通风良好，供应充足的CO 2 （3
）温度
温度通过影响酶的活性来影响光合速率。
注：生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。 （4）水分的供应
当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO 2进入叶片内，暗反应受阻，光合作用下降。
注意：生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
7、化能合成作用 （1）、概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，
但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。如：硝化细菌）（2）、自养生物：能够把无机物转变成有机物来维持自身的生命
活动的生物。
（例如：绿色植物、硝化细菌）
（3）、异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物。（例如
人、动物、真菌及大多数的细菌。）
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低反应活化能的酶
1、细胞代谢：细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢.
2、活化能：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。 3、酶的作用：催化作用 4、使化学反应加快的方法：
加热：通过提高分子的能量来加快反应速度；
加催化剂：通过降低化学反应的活化能来加快反应速度；同无机催化相比，酶能更
显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
5、酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质， 少数是RNA 。
713
6、酶的特性：高效性：酶的催化效率是无机催化剂的10－10倍
专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应
酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和PH 条件下，活性最高。7、影
响酶促反应的因素
（1）酶浓度对酶促反应的影响：酶促反应的速率与酶浓度成正比，如图1 所示。
图一 图二
图1 图2
（2） 底物浓度对酶促反应的影响：刚开始反应速度随底物浓度增加而加快, 之 后再增加底物浓度，反应速率也几乎不变，如图2所示。
（3） pH 值对酶促反应影响：刚开始反应速度随着pH 值升高而加快，达到最 大值后反应速度随着pH 值升高而下降。反应速率最大时的pH 值称为这种酶的最适pH 值。如图3所示。
图三 图四
图3 图4
（4）温度对酶促反应的影响：刚开始反应速率随温度的升高而加快；但当温度 高到一定限度时，反应速率随着温度的升高而下降，最终，酶 因高温使空间结 构遭到破坏失去活性，失去了催化能力。如图4所示。
8、实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较过氧化氢酶在不同条件下的分解
（1）实验分析：1号与2号比较自变量为水浴加热，1号与3号、4号比较自变 量为
3号加入三氯化铁、4号加入肝脏研磨液(即催化剂种类)
（2）实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe 3+高得多 （3）控制变量：自变量（实验中人为控制改变的变量）
因变量（随自变量而变化的变量）、
无关变量（除自变量外，实验过程中还会存在一些可变因素，对实验
结果造成影响）。
（4）对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
第二节细胞的能量“通货”——ATP
1、ATP ：是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷
2、结构简式:A-P～P ～P 其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团 ～代表高能磷酸键 3、ATP 和ADP 之间的相互转化
4、ADP 转化为ATP 动物和人：呼吸作用。
绿色植物：呼吸作用、光合作用
5、ATP 的功能：（1）直接给细胞生命活动提供能量（即直接能源）
6、ATP 的利用： ATP中的能量用于机械能、电能，光能等各种能量；（如下图）
7、吸能反应总是与ATP 水解的反应相联系, 由ATP 水解提供能量 8、放能反应总是与ATP 的合成相联系, 释放的能量贮存在ATP 中
第三节ATP 的主要来源——细胞呼吸1、细胞呼吸概念：有机物在
细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP 的过程。
2、有氧呼吸：主要场所：线粒体
3、无氧呼吸：
（1）场所：细胞质基质
（2）过程：第一阶段与有氧呼吸完全相同
第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者
转化成乳酸 （3）无氧呼吸反应式：C 6H 12O 6等）
（4）无氧呼吸：C 6H 12O 63H 6O 3 (乳酸)+少量能量（如动物、人、乳酸菌、马铃
薯块茎、甜菜的块根、玉米胚等）
酶
酶H OH+2CO+少量能量（如大部分植物，酵母菌
2
5
2
注意：
（1）微生物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵 （2）有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路
有氧呼吸：所释放的能量一部分用于生成ATP ，大部分以热能形式散失了。 无氧呼吸：能量小部分用于生成ATP ，大部分储存于乳酸或酒精中
4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
5、探究酵母菌细胞呼吸的方式: (1)、实验原理：
①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 ②
CO 2的检测方法：
CO 2使澄清石灰水变浑浊
CO 2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 ③酒精的检测方法：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
（2）实验过程：如下图
注意：图中装置甲探究有氧呼吸（A 瓶的作用吸收空气中的二氧化碳）
装置乙探究无氧呼吸 6、影响呼吸作用的因素：
温度、O 2的浓度、含水量、CO 2的浓度
注意：温度通过影响呼吸作用有关酶的活性来影响细胞呼吸
第四节能量之源——光与光合作用
1、
捕获光能的色素
（其中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）。 注意：（1）叶绿素对绿光的吸收量最少
（2）白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。
2、实验——绿叶中色素的提取和分离：
（1）实验原理：①绿叶中的色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用来提取色素。
②绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
注意：①研磨时加入二氧化硅作用是有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被
破坏。
②实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？用棉塞塞紧试管口？
因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。 ③滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？
防止细线中的色素被层析液溶解
④滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？
色素带中最宽的是叶绿素a, 最窄的是胡萝卜素
3、捕获光能的结构——叶绿体的结构：（如图）
[①]外膜
[②]内膜，
[④]基质： 含有与光合作用有关的酶和DNA [③]基粒（由类囊体膜构成）：含有色素和酶
4、光合作用的探究历程：
①、1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气；
②、1779年，荷兰科学家英格豪斯证明只有植物的绿叶在阳光下才能更新空气 ③、1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉；
④、1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放出氧； ⑤、20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水。
⑥、20世纪40年代美国科学家卡尔文采用同位素标记法研究探明了CO 2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
5、光合作用的过程： （1）总反应式：CO 2+H2O 光CH O ）+O （其中，（CH O ）表示糖类）。
2
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（2）过程图解：根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段：
（3）光反应和暗反应比较：
6、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用 （1）光对光合作用的影响
①光照强度：
曲线解读：在一定范围内植物的光合作用强度随着光照强度的增加而增 加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度再随着光照强度的增加而不变
②光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
（2）曲线解读：在一定范围内，植物光合作用强度随着CO 2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
注：生产上使田间通风良好，供应充足的CO 2 （3
）温度
温度通过影响酶的活性来影响光合速率。
注：生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。 （4）水分的供应
当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO 2进入叶片内，暗反应受阻，光合作用下降。
注意：生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
7、化能合成作用 （1）、概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，
但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。如：硝化细菌）（2）、自养生物：能够把无机物转变成有机物来维持自身的生命
活动的生物。
（例如：绿色植物、硝化细菌）
（3）、异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物。（例如
人、动物、真菌及大多数的细菌。）