《生物》第三章課件

生物第三章生物的新陳代謝目錄01酶與ATP02光合作用03呼吸作用04新陳代謝目錄01酶與ATP一、酶1926年，美國科學家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的結晶，并且通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質(zhì)。后來，科學家們又相繼提取出胃蛋白酶、胰蛋白酶等多種酶的結晶，并提出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。（一）酶的發(fā)現(xiàn)顯微鏡下的胃蛋白酶結晶一、酶20世紀80年代以來，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用?？梢?，酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物。其中，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。（一）酶的發(fā)現(xiàn)一、酶（二）酶的特性酶起催化作用的實質(zhì)是降低化學反應活化能，使生物體內(nèi)復雜的化學反應能在溫和的條件下迅速進行，而酶本身并不發(fā)生變化。1．高效性酶的催化作用具有專一性的特點，每種酶只能催化一種或一類化合物。例如，淀粉酶只能催化淀粉水解，過氧化氫酶只能催化過氧化氫水解，不能催化其他化合物。2．專一性一、酶（二）酶的特性高溫、低溫以及過酸和過堿，都會影響酶的活性，酶的催化作用需要適宜的溫度和pH?？茖W家分別在不同的溫度和pH條件下測試同一種酶的活性，并且根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖。3．酶的作用條件很溫和酶的活性受溫度影響示意圖

酶的活性受pH影響示意圖二、ATPATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，它是各種活細胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物。高能磷酸化合物是指水解時釋放的能量在20.92kJ/mol（千焦每摩爾）以上的磷酸化合物，ATP水解時釋放的能量高達30.54kJ/mol。（一）ATP的結構簡式二、ATPATP的化學性質(zhì)不穩(wěn)定，ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵在一定條件下很容易水解，也很容易重新形成。水解時伴隨有能量的釋放，重新形成時伴隨有能量的儲存。（二）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化二、ATPADP轉(zhuǎn)化成ATP的過程中，所需要的能量從哪里來呢？對于動物和人來說，來自細胞內(nèi)呼吸作用分解有機物釋放出的能量；對于綠色植物來說，除了來自呼吸作用中分解有機物釋放的能量外，還來自光合作用。（三）ATP的形成途徑ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需能量的主要來源目錄02光合作用一、光合作用的產(chǎn)物、條件和原料實驗證明，許多綠色植物同天竺葵一樣，通過光合作用能夠產(chǎn)生淀粉。但是，有些綠色植物（如洋蔥、大蒜等）通過光合作用產(chǎn)生的不是淀粉，而是葡萄糖和果糖。淀粉、葡萄糖和果糖都屬于糖類。二、光合作用的過程光合作用的總過程可以用下列反應式來表示：

這個反應式只表示光合作用過程中參加反應的物質(zhì)和反應以后生成的物質(zhì)，并沒有表示出反應是如何進行的。光合作用是一個非常復雜的過程，總的說來，根據(jù)是否需要光的照射，光合作用的過程可以分為光反應和暗反應兩個階段。二、光合作用的過程因為這個階段需要有光才能進行，所以叫光反應階段。在光反應階段中，葉綠體中的色素利用吸收的光能將水分解成氧和氫[H]，其中，氧直接以分子狀態(tài)釋放出去，氫[H]則被傳遞到葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中，作為活潑的還原劑，參與到暗反應階段的化學反應中。（一）光反應階段二、光合作用的過程暗反應階段不需要光，既可以在黑暗中進行，也可以在光的照射下進行。在暗反應階段中，綠葉從外界吸收來的二氧化碳不能直接被氫[H]還原，它必須首先與植物體內(nèi)的一種五碳化合物結合，這個結合過程叫作二氧化碳的固定。（二）暗反應階段二、光合作用的過程（二）暗反應階段光合作用的過程三、光合作用的重要意義綠色植物通過光合作用制造的有機物的數(shù)量是非常巨大的。據(jù)估計，地球上的綠色植物每年大約制造四五千億噸有機物。（一）制造有機物綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化成化學能，并儲存在光合作用制造的有機物中。地球上幾乎所有的生物，都直接或間接利用這些能量作為生命活動的能源。（二）轉(zhuǎn)化并儲存太陽能三、光合作用的重要意義據(jù)估計，全世界所有生物通過呼吸作用消耗的氧和燃燒各種燃料所消耗的氧，平均為10000t/s（噸/秒）。以這種消耗氧的速度計算，大氣中的氧大約只需三千年就會用完。但是，這種情況并沒有發(fā)生。（三）使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對穩(wěn)定在綠色植物出現(xiàn)以前，地球的大氣中并沒有氧。在距今20億～30億年以前，綠色植物在地球上出現(xiàn)并逐漸占有優(yōu)勢以后，地球的大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進行有氧呼吸的生物得以產(chǎn)生和發(fā)展。（四）對生物的進化具有重要作用目錄03呼吸作用一、呼吸作用的過程有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，最終產(chǎn)生出二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程。有氧呼吸是高等植物和動物進行呼吸作用的主要形式，人們通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。一般說來，葡萄糖是細胞進行有氧呼吸時最常利用的物質(zhì)，因此有氧呼吸的過程可以用下面的反應式來表示：（一）有氧呼吸一、呼吸作用的過程有氧呼吸的全過程可以分為三個階段。第一個階段是，一分子的葡萄糖分解成兩分子的丙酮酸，在分解過程中產(chǎn)生少量的氫[H]，同時釋放出少量的能量；第二個階段是，丙酮酸經(jīng)過一系列的反應，分解成二氧化碳和還原氫[H]，同時釋放出少量的能量；第三個階段是，前兩個階段產(chǎn)生的還原氫[H]經(jīng)過一系列的反應，與氧結合形成水，同時釋放出大量的能量。（一）有氧呼吸一、呼吸作用的過程大多數(shù)生物進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸，但是，高等植物仍然保留著無氧呼吸的能力。例如，在無氧情況下（如水淹），高等植物可以進行短時間的無氧呼吸，以適應不利的環(huán)境條件。（二）無氧呼吸二、呼吸作用的重要意義呼吸作用對于植物生命活動最重要的意義是，呼吸作用能為植物的各項生命活動提供能量。我們知道，植物在光合作用中把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能，并且儲存在糖類等有機物中。植物在呼吸作用中又將糖類等有機物加以分解，釋放出其中的能量。目錄04新陳代謝一、新陳代謝的概念

新陳代謝簡稱代謝，是指生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換，以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。在新陳代謝過程中，生物體把從外界環(huán)境中攝取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量，這叫作同化作用（又叫合成代謝）；同時，生物體又把組成自身的一部分物質(zhì)分解，釋放出其中的能量，并且把代謝的最終產(chǎn)物排出體外，這叫作異化作用（又叫分解代謝）。二、新陳代謝的基本類型（一）自養(yǎng)型和異養(yǎng)型1．自養(yǎng)型有些生物體在同化作用的過程中，能夠直接把從外界環(huán)境中攝取的無機物轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼慕M成物質(zhì)，并且儲存能量，這種新陳代謝類型叫作自養(yǎng)型。2．異養(yǎng)型有些生物體在同化作用的過程中不能直接利用無機物制造有機物，只能從外界攝取現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量，這種新陳代謝類型叫作異養(yǎng)型。二、新陳代謝的基本類型（二）需氧型和厭氧型有些生物體在異化作用的過程中，必須不斷地從外界環(huán)境中攝取氧來氧化分解體內(nèi)的有機物，釋放出其中的能量，以便維持自身的各項生命活動，這種新陳代謝類型叫作需氧型。1．需氧型有些生物體在異化作用的過程中，在缺氧的條件下仍然能夠?qū)Ⅲw內(nèi)的有機物分解，從中獲得維持自身生命活動所需要的能量，這種新陳代謝類型叫作厭氧型。2．厭氧型三、人和動物的物質(zhì)代謝人和動物的物質(zhì)代謝包括兩個方面的內(nèi)容：一是人和動物要不斷地從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，并且把它們轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)；二是人和動物要不斷地分解自身的一部分組成物質(zhì)，并且把分解的最終產(chǎn)物排出體外。三、人和動物的物質(zhì)代謝食物中的糖類絕大部分是淀粉，此外還有少量的蔗糖、乳糖等。食物中的淀粉等經(jīng)過消化分解后，主要形成葡萄糖，葡萄糖被小腸上皮細胞吸收以后，發(fā)生以下三種變化：（一）糖類代謝第一，一部分葡萄糖隨血液循環(huán)運往全身各處，在細胞中氧化分解，最終生成二氧化碳和水，同時釋放出能量，滿足生命活動的需要。第二，血液中的葡萄糖——血糖除了供細胞利用外，多余的部分可以被肝臟和肌肉等組織合成糖原而儲存起來。三、人和動物的物質(zhì)代謝（一）糖類代謝第三，除了上述變化外，如果還有多余的葡萄糖，這部分葡萄糖可以轉(zhuǎn)變成脂肪和某些氨基酸等。三、人和動物的物質(zhì)代謝食物中的脂類經(jīng)過消化并且被吸收到體內(nèi)以后，大部分又轉(zhuǎn)變成為脂肪，其余的則以磷脂和膽固醇的形式，與脂肪混合在一起被輸送到各種組織中。這些吸收進來的脂類在人和動物體內(nèi)有以下四種變化：（二）脂類代謝（1）參與構成機體的組織，如磷脂是構成細胞膜和大多數(shù)細胞器膜的主要成分。（2）在皮下結締組織、腹腔大網(wǎng)膜和腸系膜等處儲存起來，常以脂肪組織的形式存在。三、人和動物的物質(zhì)代謝（二）脂類代謝（3）在肝臟和肌肉等處再度分解成為甘油和脂肪酸，然后直接氧化分解，生成二氧化碳和水，并且釋放出其中的能量，或者轉(zhuǎn)變?yōu)楦翁窃?。?）被各種腺體利用來生成各自的特殊分泌物，如外分泌腺分泌的乳汁、皮脂，內(nèi)分泌腺分泌的各種類固醇激素等。三、人和動物的物質(zhì)代謝（二）脂類代謝

脂類在人和動物體內(nèi)的變化情況三、人和動物的物質(zhì)代謝食物中的蛋白質(zhì)既有來自谷類、豆類等作物的植物性蛋白質(zhì)，又有來自肉、蛋、奶的動物性蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)在人和動物的消化道內(nèi)被分解成各種氨基酸。氨基酸被人和動物吸收以后，有以下四種變化：（三）蛋白質(zhì)代謝（1）直接被用來合成各種組織蛋白質(zhì)，如紅細胞中的血紅蛋白，肌肉細胞中的肌球蛋白和肌動蛋白等。（2）有些細胞除了能合成組織蛋白以外，還能合成一些具有一定生理功能的特殊蛋白質(zhì)。三、人和動物的物質(zhì)代謝（三）蛋白質(zhì)代謝（3）通過氨基轉(zhuǎn)換作用，把氨基轉(zhuǎn)移給其他化合物，可以形成新的氨基酸。（4）通過脫氨基作用，氨基酸分解成為含氮部分（即氨基）和不含氮部分，其中氨基可以轉(zhuǎn)變成為尿素而排出體外；不含氮部分可以氧化分解為二氧化碳和水，同時釋放能量，也可以合成為糖類和脂肪。三、人和動物的物質(zhì)代謝（三）蛋白質(zhì)代謝氨基酸在動物和人體內(nèi)的變化情況三、人和動物的物質(zhì)代謝在上述三類營養(yǎng)物質(zhì)的代謝過程中，糖類可以轉(zhuǎn)變成脂肪和某些氨基酸，脂肪可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?，蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變成糖類和脂肪。但是，它們之間的轉(zhuǎn)變是有條件的。（四）三類營養(yǎng)物質(zhì)代謝的關系糖類、脂類和蛋白質(zhì)之間除了能相互轉(zhuǎn)變外，還存在相互制約的關系。由此可以看出，上述三種物質(zhì)代謝之間既相互聯(lián)系，又相互制約。在生物體內(nèi)，物質(zhì)代謝每時每刻都在進行著，從而使細胞內(nèi)的成分不斷地更新。四、人和動物的能量代謝人和動物必須直接或間接地以綠色植物為食物，來獲取自身所需要的有機物。這些有機物經(jīng)過消化、吸收和重新合成以后，一部分用來建造人和動物體的細胞，另一部分則儲存起來，同時也就儲存了能量。由此可見，人和動物體內(nèi)儲存的能量，歸根結底來自光能。（一）能量的儲存四、人和動物的能量代謝人和動物細胞內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等有機物中，都含有大量的