生命的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換

1、伴隨1、新陳代謝（自我更新是生物最基本的特征，是生物與非生物的最本質(zhì)區(qū)別，其完成通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)。）類型反應(yīng)類型常見(jiàn)反應(yīng)物質(zhì)代謝能量代謝同化作用相互制約相互依存合成代謝合成反應(yīng)（由小分子形成大分子的化學(xué)反應(yīng)）脫水縮合反應(yīng)。如：肽鏈、多糖、核酸的合成從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì)儲(chǔ)存能量異化作用分解代謝分解反應(yīng)（將大分子分解成小分子的化學(xué)反應(yīng)）水解反應(yīng)。特點(diǎn)：需特定水解酶；并消耗一個(gè)水分子。如：淀粉、糖原、蛋白質(zhì)、脂肪的消化分解，ATP的水解。將自身物質(zhì)分解，并將代謝終產(chǎn)物排除體外釋放能量氧化分解反應(yīng)。特點(diǎn)：生成物中有 H+。如：糖酵解、三羧酸循環(huán)過(guò)程。2、酶又稱生物催化劑定義由活細(xì)胞產(chǎn)生的

2、具有催化能力的生物大分子。病毒利用宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)復(fù)制合成自身本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。（1）檢驗(yàn)酶可使用雙縮脲試劑，變紫色；（2）多數(shù)酶由DNA/基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程而合成命名根據(jù)酶的來(lái)源以及催化的底物如：唾液腺分泌催化淀粉水解成麥芽糖的酶稱為唾液淀粉酶；胰腺產(chǎn)生催化蛋白質(zhì)水解的酶稱為胰蛋白質(zhì)。根據(jù)催化反應(yīng)如：水解酶、解旋酶、DNA連接酶、限制酶、溶菌酶等。分類胞內(nèi)酶和胞外酶按酶起催化作用的部位分全酶（酶蛋白+輔酶因子）和單純酶按酶的化學(xué)組成分（輔助因子或是金屬離子，或是稱為輔酶的小分子有機(jī)化合物，其存在決定酶的活性）蛋白酶和核酶按酶的化學(xué)本質(zhì)分特性反應(yīng)前后本身屬性不變只改變反應(yīng)的

3、速率，本身可重復(fù)利用高效性催化效率（即酶的活性）是無(wú)機(jī)催化劑的107-1013倍，可稀釋使用，（實(shí)驗(yàn)4.1中1、2、3號(hào)結(jié)果可證明之）專一性（即一個(gè)反應(yīng)一個(gè)酶）機(jī)理：底物與活性部位特異性結(jié)合；抑制劑：競(jìng)爭(zhēng)性抑制-占據(jù)活性部位；非競(jìng)爭(zhēng)性抑制-改變活性部位結(jié)構(gòu)多樣性由氨基酸的數(shù)量、種類、排列順序和肽鏈空間結(jié)構(gòu)決定；根本上由DNA的多樣性決定反應(yīng)條件溫和生物體內(nèi)，常溫常壓易受溫度、酸堿度/pH值等理化因素影響具有最適值（不同酶該值不同）；高溫破壞酶的活性，低溫抑制酶的活性；過(guò)酸過(guò)堿破壞酶的活性。應(yīng)用如：多酶片、加酶洗衣粉、纖維素酶去除細(xì)胞壁，基因工程（DNA連接酶和限制酶）等3、生物新陳代謝所需能量

4、的直接來(lái)源是ATP，其中文名稱是腺苷三磷酸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為APPP，分子中含有2個(gè)高能磷酸。將其逐步水解，可依次得到ADP和AMP， 后者即腺嘌呤核糖核苷酸。將其徹底水解，產(chǎn)物有1分子的腺嘌呤、1分子的核糖、3分子的磷酸基團(tuán)。每摩爾ATP水解釋放的能量約為30.5KJ/mol。合成ATP的能量由光合作用和呼吸作用/有機(jī)物氧化分解提供。4、光合作用發(fā)現(xiàn)史16世紀(jì)前，人們認(rèn)為植物生長(zhǎng)是因?yàn)楦鶑耐寥乐形樟损B(yǎng)分?？茖W(xué)家實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)結(jié)論1642年赫爾蒙特5年內(nèi)僅用水培植的柳樹(shù)（含枯枝）干重增加74.47kg；干燥土壤僅減輕0.06kg當(dāng)時(shí)：植物生長(zhǎng)所需物質(zhì)來(lái)源于水。（未考慮CO2、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)植物生長(zhǎng)的作

5、用）1771年普里斯特利對(duì)照組：密閉鐘罩中小鼠死亡，蠟燭熄滅；實(shí)驗(yàn)組：裝置內(nèi)增加植物，小鼠不易死亡，蠟燭不易熄滅。備注：實(shí)驗(yàn)重復(fù)性差。當(dāng)時(shí)：植物能改善由于動(dòng)物呼吸、蠟燭燃燒而變得污濁的空氣。（后發(fā)現(xiàn)是植物能釋放O2）1779年英格豪斯普里斯特利實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加光照條件光照是植物產(chǎn)生O2的必要條件1785年發(fā)現(xiàn)綠葉在光照下吸收CO2，1802年定量測(cè)定發(fā)現(xiàn)CO2和H2O是光合作用的反應(yīng)物。1864年薩克斯1）紫蘇置暗處12h，耗盡營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2）葉片部分遮光后，進(jìn)行光照3）用酒精去除色素后使用碘液染色遮光部分不變色；光照部分呈深紫藍(lán)色證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉，且光照是光合作用的必要條件。備注：第一步一

6、定要處理，否則結(jié)論將變?yōu)橹参锖粑饔孟牡矸邸?939年魯賓卡門(mén)第一組加入和C18O2，收集氣體無(wú)放射性；第二組加入H218O和CO2，收集氣體有放射性。證明光合作用釋放的O2來(lái)自H2O。該實(shí)驗(yàn)方法是放射性同位素示蹤法。本實(shí)驗(yàn)中兩組實(shí)驗(yàn)缺一不可。20世紀(jì)40年代卡爾文利用14CO2供給小球藻光合作用，通過(guò)控制供給14CO2的時(shí)間和分析中間產(chǎn)物進(jìn)行探究。探明CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑，即卡爾文循環(huán)。該實(shí)驗(yàn)方法是放射性同位素示蹤法。5、光合作用的總反應(yīng)式是：_。6、葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官，葉綠體是進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，該細(xì)胞器由雙層膜包圍，內(nèi)含基質(zhì)和幾十個(gè)基粒，后者由多個(gè)類囊體重疊而成，該結(jié)

7、構(gòu)是受光面積大大增加，與光合作用相關(guān)的色素就分布在類囊體的膜上。 7、葉綠體色素（種類填寫(xiě)順序請(qǐng)對(duì)應(yīng)色素分離實(shí)驗(yàn)中所得濾紙條上色素從上到下分布位置）種類顏色含量特性生理功能溶解性質(zhì)選擇吸收光譜穩(wěn)定性類胡蘿卜素胡蘿卜素橙黃色綠葉中葉綠素是類胡蘿卜素的4倍易溶于有機(jī)溶劑主要吸收藍(lán)紫光較穩(wěn)定吸收、傳遞、光能；核心色素葉綠素a還能轉(zhuǎn)化光能葉黃素黃色葉綠素葉綠素a藍(lán)綠色主要吸收藍(lán)紫光和紅橙光衰老或環(huán)境惡劣時(shí)易被破壞葉綠素b黃綠色8、光合作用的過(guò)程和意義階段物質(zhì)變化（反應(yīng)式）（省略酶）能量轉(zhuǎn)換條件場(chǎng)所光反應(yīng)光激活葉綠素a氧化葉綠素a + 高能e光能電能光照；色素；酶類囊體的膜水的光解1）氧化葉綠素a +

8、e- 葉綠素a2）H2O 2H+ + 2e- + 1/2O2物質(zhì)合成1）ADP + Pi +能量 ATP + H2O2）NADP+ + H+ + 2e- NADPH電能活躍化學(xué)能暗反應(yīng)CO2固定CO2 + C5 2C3活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能酶；有無(wú)光均可以進(jìn)行葉綠體基質(zhì)C3還原ATP + H2O ADP + Pi +能量NADPH NADP+ + H+ + 2e-C5再生C3 C5意義1）將無(wú)機(jī)物合成為有機(jī)物，為動(dòng)植物提供食物。2）維持空氣中O2和CO2的相對(duì)穩(wěn)定。3）將光能轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能，為食物鏈提供能量。備注：整個(gè)過(guò)程涉及四個(gè)物質(zhì)循環(huán)：1）葉綠素a和氧化葉綠素a2）ADP和AT

9、P3）NADP+和NADPH4）卡爾文循環(huán)聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH（H）暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+9、光合作用形成的糖，大部分從葉綠體運(yùn)輸至葉肉細(xì)胞變轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽?，并運(yùn)輸至植物體全身；另一部分以淀粉的形式貯存在葉綠體中；還有一部分參與合成氨基酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)。10、光合作用的強(qiáng)度，又稱光合速率，可以用一定量的植物在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用釋放O2或消耗CO2的量來(lái)表示。影響它的因素有：影響因素光強(qiáng)CO2濃度溫度其他因素曲線圖光強(qiáng)1）水：作為光合作用的原料；缺水時(shí)氣孔會(huì)關(guān)閉減少水分蒸騰，使CO2吸收量受影響。2）無(wú)機(jī)離子：如Mg是合成葉綠素的重要原料。要點(diǎn)無(wú)光時(shí)

10、，光合作用不能進(jìn)行，增大光強(qiáng)，光合速率會(huì)隨之增強(qiáng)，但會(huì)達(dá)到飽合值。其他條件適宜時(shí)，濃度過(guò)低會(huì)成為影響光合作用速率的限制因素。溫室栽培多通過(guò)補(bǔ)充室內(nèi)CO2濃度來(lái)增產(chǎn)。大多數(shù)綠色植物在10-35時(shí)可正常進(jìn)行光合作用；25-30為最適溫度；40-50以上完全停止。溫度主要影響光合作用相關(guān)酶的活性。11、除綠色植物外，細(xì)菌也能進(jìn)行光合作用。而亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌屬于化能自養(yǎng)型生物。光能自養(yǎng)型與化能自養(yǎng)型相同點(diǎn)是均可將無(wú)機(jī)物合成為有機(jī)物，不同點(diǎn)是合成有機(jī)物時(shí)所需能量來(lái)源不同。12、實(shí)驗(yàn)酵母菌的呼吸方式：原理酵母菌為兼氣性微生物，可在有氧或無(wú)氧條件下分別進(jìn)行有氧或無(wú)氧呼吸。步驟分組準(zhǔn)備裝置甲組乙組備注加入

11、酵母液10ml（5%葡萄糖溶液加2g酵母干粉）準(zhǔn)備反應(yīng)體系不同操作液面上加石蠟油直導(dǎo)管不斷吹氣變量：是否有氧水浴保溫50呼吸反應(yīng)的最適溫度加0.5%BTB試劑1-4號(hào)試管各加 8ml（藍(lán)色）檢測(cè)CO2，2和4試管作對(duì)照現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡量少、速度慢量多、速度快說(shuō)明產(chǎn)物是CO2，且有氧呼吸反應(yīng)速率更快1和3試管BTB變色變黃色速度慢變黃色，速度快摸反應(yīng)試管壁變溫?zé)嶙儨責(zé)嵴f(shuō)明反應(yīng)釋放能量開(kāi)反應(yīng)試管塞有酒香味無(wú)酒香味說(shuō)明酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)物中有酒精13、有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成CO2或其它產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程稱為細(xì)胞呼吸。（注：下表反應(yīng)式中均省略酶）細(xì)胞呼吸方式有氧呼吸（高等動(dòng)

12、植物呼吸主要方式）無(wú)氧呼吸總反應(yīng)式C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O +大量能量C6H12O62C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 或C6H12O6 2C3H6O3 + 少量能量過(guò)程第一階段糖酵解： C6H12O6 2C3H4O3 + 4H+ + 少量能量第二階段三羧酸循環(huán)：2C3H4O3 + 6H2O 6CO2 + 20H+ + 少量能量丙酮酸還原酒精發(fā)酵：2C3H4O3 + 4H+ 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量第三階段電子傳遞和水的生成：24H+ + 6O2 12H2O + 大量能量乳酸發(fā)酵：2C3H4O3 + 4H+ 2C3H6O3 +

13、 少量能量不同點(diǎn)場(chǎng)所第一階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二、三階段：線粒體（主要場(chǎng)所）所有階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件有氧、酶無(wú)氧、酶產(chǎn)物CO2和H2O酒精和CO2（一般植物細(xì)胞、酵母菌）或乳酸（動(dòng)物細(xì)胞、馬鈴薯塊莖、玉米胚、乳酸桿菌等）放能大量能量（38ATP）少量能量（2ATP）相同點(diǎn)本質(zhì)分解有機(jī)物（主要是糖類），釋放能量，即生物氧化。聯(lián)系第一階段的反應(yīng)完全相同。影響因素如內(nèi)因遺傳因素（決定酶的數(shù)量）、外因溫度、O2濃度等。14、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化種類消化終產(chǎn)物小腸吸收方式代謝途徑備注淀粉（糖類）葡萄糖（需淀粉酶、麥芽糖酶）主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入血液中稱血糖1）氧化分解，生成CO2和H2O，釋放大量能量；2）轉(zhuǎn)變成多糖，如植

14、物淀粉或動(dòng)物糖原（其中肝糖元可逆向轉(zhuǎn)化）；3）轉(zhuǎn)變成脂肪或氨基酸（該轉(zhuǎn)變可逆）胰島素和胰高血糖素的拮抗作用調(diào)節(jié)血糖值穩(wěn)定；糖類代謝終產(chǎn)物是CO2和H2O脂肪甘油和脂肪酸（膽汁乳化、需脂肪酶）被動(dòng)運(yùn)輸經(jīng)淋巴循環(huán)進(jìn)入血液循環(huán)1）重新合成脂肪，儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞；缺糖時(shí)可以重新分解；2）甘油在肝臟轉(zhuǎn)化成鵝丙酮酸，參與糖代謝供能；3）脂肪酶在線粒體轉(zhuǎn)化成二碳化合物，參與三羧酸循環(huán)供能2）和3）過(guò)程都可逆向發(fā)生；脂肪代謝終產(chǎn)物是CO2和H2O，釋放能量最多蛋白質(zhì)20種基本氨基酸（需蛋白酶和肽酶）主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入血液循環(huán)1）合成自身蛋白質(zhì)；2）轉(zhuǎn)氨基作用，在轉(zhuǎn)氨酶的催化下，將糖類合成為非必需氨基酸；3）脫氨基作用，在酶的作用下脫去氨基，在肝臟轉(zhuǎn)化成尿素，經(jīng)腎臟排出體外；不含N部分加入三羧酸循環(huán)供能人體蛋白質(zhì)合成分解處于動(dòng)態(tài)平衡；蛋白質(zhì)代謝終產(chǎn)物是CO2和H2O