细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

一 酶的作用和本质

细胞代谢：细胞中进行着的化学反应；是细胞生命活动的基础

酶在细胞代谢中的作用

实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解

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

酶的作用：降低反应所需要的活化能，催化化学反应

酶的本质：绝大多数蛋白质

二 酶的特性

高效性：催化效率高

专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应

作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件（适宜的温度和pH值）下进行的。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低

第2节 细胞的能量“通货”——ATP

ATP分子中具有高能磷脂键

细胞内的一种高能磷脂化合物

A-P_PP：A代表腺苷；P代表磷脂基团；～代表高能磷脂键，存储大量的能量，水解释放能量

ATP和ADP可以相互转化

ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。对于人、动物、真菌和大多数细菌来说，ADP转化为ATP所需要的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用，还依赖于光合作用

ATP→ADP：ATP化学性质不稳定，远离A的高能磷脂键容易水解，P脱离开来，形成游离的Pi，同时存储的能量释放出来，ATP变为ADP（二磷酸腺苷）

ADP→ATP：ADP在酶的催化作用下，与一个游离的Pi结合，重新形成ATP

ATP的利用

细胞的主动运输

生物发电（电鳐）、发光

肌细胞收缩

大脑思考

细胞内各种吸能反应，例如葡萄糖+果糖→蔗糖

第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸

细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并形成ATP的过程

细胞呼吸的方式

实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式

呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸

有氧呼吸

细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程

主要场所：线粒体。线粒体具有内外两层膜，内膜形成的嵴使膜的表面积大大增加，周围充满液态的基质。线粒体内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶

有氧呼吸的过程：（以葡萄糖为例）

有氧呼吸

第一阶段：一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，产生少量的[H]，并释放少量的能量。此阶段不需要氧气参与，在细胞质基质中进行

第二阶段：丙酮酸和水彻底水解成二氧化碳和[H]，并释放少量的能量。此阶段不需要氧的参与，在线粒体基质中进行

第三阶段：前两阶段产生的 [H]，经过一系列反应，与氧结合成水，释放出大量的能量。此阶段需要氧的参与，在线粒体内膜上进行

无氧呼吸

无氧呼吸的过程：（以葡糖糖为例）

无氧呼吸

第一阶段：与有氧呼吸相同

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，或转化成乳酸

只在第一阶段释放少量的能量，产生少量的ATP

第4节 能量之源——光与光合作用

一 捕获光能的色素和结构

捕获光能的色素

实验：绿叶色素中色素的提取和分离

结论：叶绿素a和叶绿素b主要吸收紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光

叶绿体的结构

叶绿体的结构示意图

叶绿体的表面有双层膜，内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质，每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。

叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。

二 光合作用的原理和应用

光合作用的过程

光合作用
光反应阶段：光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行，在类囊体薄膜上进行

暗反应阶段：光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都可以进行，在叶绿体基质中进行

光合作用的过程

光合作用原理的应用

实验：环境因素对光合作用强度的影响

化能合成作用：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。例如，土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，维持自身的生命活动。