新人教高三生物理基必修第五章-细胞的能量供应和利用PPT课件.ppt

第五章第五章 细细胞的能量供胞的能量供应应和利用和利用一、教学目的要求一、教学目的要求知识方面1.说明酶在代谢中的作用、本质和特性。2.解释ATP的化学组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。3.简述线粒体的结构和功能，说明细胞呼吸的方式、原理和实质，探讨细胞呼吸原理的应用。4.简述叶绿体的结构和功能，说明光合作用的原理和应用以及科学家对光合作用原理的认识过程，研究影响光合作用强度的环境因素。情感态度与价值观方面通过研究科学家对酶本质的探索历史以及对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。能力方面1.进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。2.进行有关的实验和探究，学会提取、分离绿叶中的色素以及检测酒精、二氧化碳等细胞呼吸产物的方法。3.在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力以及分享信息的能力。1.第一节 降低化学反应活化能的酶考点解读1.酶本质的探索2.概念：细胞代谢 变量 自变量 因变量 对照 等量 单一变量3.酶的概念4.酶的特性(1)高效性实验比较过氧化氢在不同条件下的分解（原理、实验步骤、结论）(2)专一性(3)温和性1)实验温度（PH）对酶活性的影响2)酶活性受温度（PH）影响示意图3)低温抑制酶活性、高温、过酸、过碱破坏酶活性2.一一.酶酶本本质质的探索的探索1、1783年年 斯帕斯帕兰兰札尼札尼 鹰鹰的消化的消化2、1857年年 巴斯德巴斯德 发发酵是由于酵母酵是由于酵母细细胞（正确），没有胞（正确），没有 活活细细胞参与，糖胞参与，糖类类不可能不可能变变成酒精（不正确）成酒精（不正确）李比希李比希 引起引起发发酵是酵母酵是酵母细细胞内的物胞内的物质质（正确）（正确）这这些物些物质质只在胶木只在胶木细细胞裂解才胞裂解才发挥发挥作用（不正确）作用（不正确）3、1890年年 毕毕希希纳纳 酵母酵母细细胞的提取胞的提取页页引起引起发发酵酵4、1917年年 萨萨姆姆纳纳 刀豆提取到刀豆提取到脲脲酶酶 是蛋白是蛋白质质，脲脲酶酶催化尿素水解催化尿素水解5、1980年年 切赫切赫 少数少数RNA也是也是酶酶 二二.概念：概念：细细胞代胞代谢谢 变变量量 自自变变量量 因因变变量量 对对照照 等量等量 单单一一变变量量P791、细细胞代胞代谢谢P782、变变量：是指量：是指实验过实验过程中所被操程中所被操纵纵控制的特定因素或条件控制的特定因素或条件3、实验变实验变量（自量（自变变量）：量）：实验实验中由中由实验实验者所操者所操纵纵的因素或条件。的因素或条件。4、反、反应变应变量（因量（因变变量）：量）：实验实验中由于中由于实验变实验变量引起的量引起的变变化和化和结结果。果。5、单单一一变变量原量原则则：一是确保：一是确保“单单一一变变量量”的的实验观测实验观测，二是确保，二是确保“单单一一变变量量”的操作的操作规规范范6、对对照照P79，一个，一个实验总实验总分分为实验组为实验组和和对对照照组组。7、细细胞代胞代谢谢的的两个必要条件：的的两个必要条件：酶酶和和ATP8、活化能、活化能P803.三三.酶酶的概念的概念P83四四.酶酶的特性的特性1.高效性高效性实验实验比比较过较过氧化氧化氢氢在不同条件下的分解（原理、在不同条件下的分解（原理、实验实验步步骤骤、结论结论）（1）原理）原理常常态态、加温、加温、氯氯化化铁铁、过过氧化氧化氢氢酶酶均能使均能使过过氧化氧化氢氢水解水解（2）实验实验步步骤骤（3）结论结论过过氧化氧化氢氢酶酶具有高效性具有高效性2.专专一性一性每一种每一种酶酶只能催化一种或一只能催化一种或一类类化学反化学反应应3.温和性温和性(1)实验实验温度（温度（PH）对对酶酶活性的影响（原理、活性的影响（原理、实验设计实验设计，结论结论）4.*OA段：随着温度（段：随着温度（pH）升高升高，酶酶活性活性增大增大*A点：点：最适宜最适宜的温度（的温度（pH），），酶酶活性活性最大最大*AB段：随着温度（段：随着温度（pH）升高升高，酶酶活性活性下降下降说说明：低温抑制了明：低温抑制了酶酶活性活性高温、高温、过过酸、酸、过过碱破坏碱破坏酶酶活性活性（2）与社会的）与社会的联联系系酶酶解法生解法生产产葡萄糖葡萄糖加加酶酶洗衣粉洗衣粉多多酶酶片片加加酶酶牙膏牙膏（1）不同生物的最适温度和最适）不同生物的最适温度和最适PH 5.第二节 细胞的能量“通货”ATP考点解读1.ATP（三磷酸腺苷）的结构简式以及各部分的含义2.为什么说ATP是细胞内的高能磷酸化合物3.ATP结构式的特点4.ATP与ADP的相互转化5.ATP在细胞中的含量6.ATP和ADP处于动态平衡中7.公式8.合成ATP的能量来源9.ATP的生理功能 10.萤火虫发光的能量转化过程及生物学意义11.细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性6.*细细胞生命活胞生命活动动的能源的能源一、一、ATP（三磷酸腺苷）的（三磷酸腺苷）的结结构构简简式以及各部分的含式以及各部分的含义义二、二、为为什么什么说说ATP是是细细胞内的高能磷酸化合物胞内的高能磷酸化合物P88根本来源根本来源-太阳能太阳能直接来源直接来源-ATP主要能源物主要能源物质质-葡萄糖葡萄糖能源物能源物质质-糖糖类类、脂肪、蛋白、脂肪、蛋白质质最好的最好的储储能物能物质质-脂肪脂肪结结构构简简式式7.三、三、ATP结结构构简简式的特点式的特点四、四、ATP与与ADP的相互的相互转转化化1、ATP在在细细胞中的含量胞中的含量2、ATP和和ADP处处于于动态动态平衡中平衡中3、公式、公式特点：特点：远远离离A的高能磷酸的高能磷酸键键容易生成，伴随能量容易生成，伴随能量储储存、存、容易断裂，伴随能量的容易断裂，伴随能量的释释放。放。极少极少ATP Pi+ADP+能量酶酶1酶酶2物物质质反反应应可逆、能量反可逆、能量反应应不可逆不可逆五、合成五、合成ATP的能量来源的能量来源绿绿色植物：光反色植物：光反应应、呼吸作用、呼吸作用动动物：呼吸作用物：呼吸作用8.六、六、ATP的生理功能的生理功能七、七、萤萤火虫火虫发发光的光的能量能量转转化化过过程及生程及生物学意物学意义义（1）能量）能量转转化化八、八、细细胞内胞内ATP和和ADP相互相互转转化的能量供化的能量供应应机制是生物界机制是生物界的共性的共性生命活生命活动动的直接的直接能源物能源物质质“能量能量”通通货货荧荧光素光素 激活的激活的荧荧光素光素 +氧气氧气 氧化氧化荧荧光素光素+光光荧荧光素光素酶酶ATP ADP（2）求偶行）求偶行为为9.第三节 ATP的主要来源细胞呼吸1.细胞呼吸的概念2.实验探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)实验设计(2)实验原理(3)无氧、有氧装置示意图(4)酒精的鉴定、二氧化碳的鉴定3.有氧呼吸(1)概念(2)场所(3)线粒体的形态、分布、结构和功能(4)呼吸的重要底物(5)公式(6)图解4.列表比较有氧呼吸三个阶段的反应场所、反应物、生成物5.无氧呼吸(1)概念(2)场所(3)公式(4)发酵的概念、类型(5)不同生物无氧呼吸的产物6.外界环境对呼吸的影响7.列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同点8.细胞呼吸原理的应用10.第三第三节节 ATP的主要来源的主要来源细细胞呼吸胞呼吸一、一、细细胞呼吸的概念胞呼吸的概念P91二、二、实验实验探究酵母菌探究酵母菌细细胞呼吸的方式胞呼吸的方式（一）（一）实验设计实验设计（二）（二）实验实验原理原理1、无氧、有氧装置示意、无氧、有氧装置示意图图2、酒精的、酒精的鉴鉴定定3、二氧化碳的、二氧化碳的鉴鉴定定1、酵母菌是、酵母菌是单细单细胞真菌属于兼性胞真菌属于兼性厌厌氧菌。氧菌。进进行有氧呼吸行有氧呼吸产产生生水和水和CO2，无氧呼吸，无氧呼吸产产生酒精和生酒精和CO2。2、CO2的的检测检测方法方法（1）CO2使澄清石灰水使澄清石灰水变浑浊变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚使溴麝香草酚蓝蓝水溶液由水溶液由蓝变绿蓝变绿再再变变黄黄3、酒精的、酒精的检测检测橙色的重橙色的重铬铬酸酸钾钾溶液在酸性下与酒精溶液在酸性下与酒精发发生反生反应应，变变成灰成灰绿绿色。色。11.三、有氧呼吸（主要方式）三、有氧呼吸（主要方式）（一）概念（一）概念P94（二）（二）场场所所（三）（三）线线粒体的形粒体的形态态、分布、分布、结结构和功能构和功能细细胞在氧气的参与下，通胞在氧气的参与下，通过过多种多种酶酶的催化作用，把葡萄糖的催化作用，把葡萄糖等有机物等有机物彻彻底氧化分解，底氧化分解，产产生二氧化碳和水，生二氧化碳和水，释释放大量放大量能量，生成能量，生成许许多多ATP的的过过程程线线粒体粒体（1）形）形态态：棒状、：棒状、线线形形（2）分布：活）分布：活细细胞，生命越旺盛，胞，生命越旺盛，线线粒体含量越多粒体含量越多（3）结结构：外膜、内膜、构：外膜、内膜、嵴嵴、线线粒体基粒体基质质（4）功能：）功能：“动动力工厂力工厂”（有氧呼吸的主要（有氧呼吸的主要场场所），所），95%（四）有氧呼吸的重要底物：葡萄糖（四）有氧呼吸的重要底物：葡萄糖12.（六）（六）图图解解阶段场所反应物生成物第一阶段第二阶段第三阶段细细胞胞质质基基质质丙丙酮酮酸酸 H少量少量ATP葡萄糖葡萄糖线线粒体基粒体基质质线线粒体内膜粒体内膜丙丙酮酮酸酸水水CO2 H少量少量ATP HO2H2O（五）有氧呼吸的反（五）有氧呼吸的反应应式式C6H12O6+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶（2870KJ/mol,其中其中1161KJ转转移移到到ATP中）中）（九）有氧呼吸与体外燃（九）有氧呼吸与体外燃烧烧的异同点的异同点（1）能）能产产生二氧化碳等生二氧化碳等产产物，并且都物，并且都释释放出能量放出能量（2）体内能量是逐步）体内能量是逐步释释放，体外是放，体外是连续释连续释放放（3）体内是在温和的条件下）体内是在温和的条件下13.四、无氧呼吸四、无氧呼吸（一）概念（一）概念（二）（二）场场所所（三）公式（三）公式（四）（四）发发酵的概念、酵的概念、类类型型（五）不同生物无氧呼吸的（五）不同生物无氧呼吸的产产物物（六）外界（六）外界环环境境对对呼吸的影响呼吸的影响（七）列表比（七）列表比较较有氧呼吸和无氧呼吸的异同点有氧呼吸和无氧呼吸的异同点（八）（八）细细胞呼吸原理的意胞呼吸原理的意义义和和应应用用 14.四、无氧呼吸四、无氧呼吸（一）概念（一）概念细细胞在无氧或缺氧的条件下，通胞在无氧或缺氧的条件下，通过过多种多种酶酶的催化作用，把葡萄糖的催化作用，把葡萄糖等有机物不等有机物不彻彻底氧化分解，底氧化分解，产产生二氧化碳和酒精（乳酸），生二氧化碳和酒精（乳酸），释释放放少量能量，生成少量少量能量，生成少量ATP的的过过程程（二）（二）场场所：所：细细胞胞质质基基质质（三）公式（三）公式15.（四）（四）发发酵的概念、酵的概念、类类型（型（选选修修2P75）（1）发发酵酵利用微生物，在适宜的条件下，将原料利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过经过特定的代特定的代谢谢途径途径转转化化为为人人类类所需要的所需要的产产物的物的过过程程（2）类类型型好氧性微生物好氧性微生物发发酵酵厌厌氧性微生物氧性微生物发发酵酵 酒精酒精发发酵酵 乳酸乳酸发发酵酵（五）不同生物无氧呼吸的（五）不同生物无氧呼吸的产产物物1、产产生酒精：酵母菌、大多数高等植物生酒精：酵母菌、大多数高等植物2、产产生乳酸：生乳酸：动动物、乳酸菌、物、乳酸菌、马铃马铃薯薯块块、玉米胚、玉米胚（六）外界（六）外界环环境境对对呼吸的影响呼吸的影响1、氧气、二氧化碳的、氧气、二氧化碳的浓浓度度2、温度、温度3、矿质矿质元素元素4、水、水16.（七）有氧呼吸与无氧呼吸的比（七）有氧呼吸与无氧呼吸的比较较有氧呼吸无氧呼吸场所条件产物能量细细胞胞质质基基质质、线线粒体粒体细细胞胞质质基基质质有氧，呼吸有氧，呼吸酶酶无氧或缺氧，呼吸无氧或缺氧，呼吸酶酶CO2和和H2O酒精和酒精和CO2或乳酸或乳酸释释放大量能量，放大量能量，产产生大量生大量ATP释释放少量能量，形成少量放少量能量，形成少量ATP（八）（八）细细胞呼吸的胞呼吸的应应用用1、“创创可可贴贴”2、酵母菌是兼性、酵母菌是兼性厌厌氧微生物，氧微生物，3、醋酸杆菌是一种好氧、醋酸杆菌是一种好氧细细菌菌4、谷氨酸棒状杆菌是一种、谷氨酸棒状杆菌是一种厌厌氧氧细细菌，菌，5、板、板结结的土壤及的土壤及时进时进行松土，行松土，6、水稻的根系适于在水中生、水稻的根系适于在水中生长长7、破、破伤风伤风芽芽孢孢杆菌杆菌8、有氧运、有氧运动动和无氧运和无氧运动动17.（八）能量的利用（八）能量的利用意意义义：为为生物的各种生命活生物的各种生命活动动提供能量。提供能量。光能光能 光合作用光合作用 动动物物:（动动物有机物）物有机物）热热能能（贮贮存于有机物中）存于有机物中）直接或直接或间间接接 化学能化学能 细细胞呼吸胞呼吸 ATP生命活生命活动动化学能化学能植物：植物：细胞呼吸生物合成生物合成 吸收与分泌吸收与分泌 肌肉收肌肉收缩缩体温体温维维持持 神神经传导经传导18.第四节 能量之源光和光合作用1.实验绿叶中色素的提取和分离（目的、原理、步骤、结论）2.捕获光能色素3.捕获光能的结构叶绿体叶绿体的形态、分布、结构和功能4.光合作用的探究历程5.光合作用的概念、公式、图解、意义6.列表比较光反应和暗反应的异同点7.外界环境对光合作用的影响8.实验环境因素对光合作用的影响9.代谢类型19.一、一、实验实验绿绿叶中色素的提取和分离（目的、原理、步叶中色素的提取和分离（目的、原理、步骤骤、结论结论）1、目的、目的P982、原理、原理（1）色素溶解在有机溶）色素溶解在有机溶剂剂无水乙醇无水乙醇（2）色素溶解在）色素溶解在层层析液中析液中（3）色素在）色素在层层析液中溶解度不同，析液中溶解度不同，扩扩散速度不同散速度不同3、步、步骤骤4、结论结论色素有四种不同色素有四种不同颜颜色的色素色的色素二、捕二、捕获获光能的色素光能的色素（一）色素的功能（一）色素的功能吸收、吸收、传递传递、转转化光能化光能（二）种（二）种类类、颜颜色、吸收光色、吸收光谱谱叶叶绿绿素素a（蓝绿蓝绿色）色）叶叶绿绿素素b（黄（黄绿绿色）色）胡胡萝萝卜素（橙黄色）卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶叶绿绿素素类类胡胡萝萝卜素卜素主要吸收主要吸收红红橙光和橙光和蓝蓝紫光紫光主要吸收主要吸收蓝蓝紫光紫光20.三、捕三、捕获获光能的光能的结结构构叶叶绿绿体体（一）叶（一）叶绿绿体的形体的形态态：扁平：扁平椭椭球形、球形球形、球形（二）分布：（二）分布：绿绿色植物色植物叶肉叶肉细细胞、保胞、保卫细卫细胞、皮胞、皮层细层细胞胞（三）（三）结结构和功能构和功能1、结结构构2、功能：、功能：光合作用的光合作用的主要主要场场所所外膜外膜 内膜内膜 基粒基粒 基基质质2-100个个类类囊体囊体色素、色素、酶酶21.四、光合作用的探究四、光合作用的探究历历程程1、1772年，英国普里斯特利年，英国普里斯特利实验实验指出植物可以更新空气指出植物可以更新空气.2、1779年，英国英格豪斯指出植物在光下可以更新空气3、1845年，德国梅耶指出光合作用把光能储藏在有机物中4、1864年年:德国德国萨萨克斯克斯实验证实验证明明绿绿色叶片在光合作用中色叶片在光合作用中产产生生了淀粉了淀粉.5、1880年年:德国恩吉德国恩吉尔尔曼曼实验证实验证明明,氧是由叶氧是由叶绿绿体体释释放出来的放出来的,叶叶绿绿体是体是绿绿色植物色植物进进行光合作用的行光合作用的场场所所.6、1930年：年：:美国美国鲁宾鲁宾和卡和卡门实验证门实验证明光合作用明光合作用释释放的氧全部放的氧全部来自水来自水.7、1940年，美国卡尔文指出有机物中的碳来自于二氧化碳 322.（三）（三）图图解解问题问题：1、色素的功能、色素的功能2、氧气的来源与去路、氧气的来源与去路3、如何判断光反、如何判断光反应应的开始的开始4、光反、光反应为应为暗反暗反应应提供的必要条件？提供的必要条件？5、暗反、暗反应应分分为为那两个那两个阶阶段段6、光合作用中能量的、光合作用中能量的转转移途径移途径7、光合作用中碳的、光合作用中碳的转转移途径移途径8、光合作用的、光合作用的产产物中，氧气、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的物中，氧气、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的氢氢、葡萄糖中的氧依次分葡萄糖中的氧依次分别别来自什么物来自什么物质质？吸收、吸收、传递传递、转转化光能化光能水的光解、呼吸作用、水的光解、呼吸作用、释释放到大气放到大气氧气的氧气的释释放放ATP、HCO2的固定的固定、C3的的还还原原光能光能 ATP活活泼泼的化学能的化学能 有机物中有机物中稳稳定的化学能定的化学能二氧化碳二氧化碳 C3 有机物有机物 23.六、列表比六、列表比较较光反光反应应和暗反和暗反应应的异同点的异同点项项目目光反光反应阶应阶段段暗反暗反应阶应阶段段场场所所条件条件物物质变质变化化能量能量变变化化基粒基粒(类类囊体的囊体的薄膜上薄膜上)叶叶绿绿体基体基质质中中需光需光,色素和色素和酶酶不需光不需光,色素色素;需多种需多种酶酶2H2O 光光 4H+O2CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的的还还原：原：2C3 （CH2O）H，ATP酶光能光能转变为转变为活活泼泼的化的化学能，学能，储储存在存在ATP中中光光ADP+Pi ATP酶酶ATP中活中活泼泼的化学能的化学能转转化化为为糖糖类类等有机物中等有机物中稳稳定的化学能定的化学能ATP水解成水解成ADP24.五、光合作用的概念、公式、五、光合作用的概念、公式、图图解、意解、意义义（一）概念（一）概念P101（二）公式（二）公式CO2+H2O*（CH2O）+O*2光光叶叶绿绿体体（四）意（四）意义义1、提供了、提供了物物质质来源和来源和能量能量来源。来源。2、维维持大气中持大气中O2和和CO2含量的相含量的相对稳对稳定定3、对对生物的生物的进进化具有重要作用。化具有重要作用。25.七、外界七、外界环环境境对对光合作用的影响光合作用的影响1、光照的、光照的强强度、度、长长短、波短、波长长、面、面积积2、二氧化碳的、二氧化碳的浓浓度度3、温度、温度4、矿质矿质元素元素5、水、水八、光合作用原理的八、光合作用原理的应应用用1、合理利用光能、合理利用光能（1）延）延长长光合作用的光合作用的时间时间（每年种植和收（每年种植和收获获2次或多次）次或多次）（2）增加光合作用的面）增加光合作用的面积积（合理密植）（合理密植）（3）接受白色光照）接受白色光照2、适当增加二氧化碳、适当增加二氧化碳浓浓度度3、适宜的外界温度、适宜的外界温度26.九、九、实验实验环环境因素境因素对对光合作用的影响光合作用的影响十、代十、代谢类谢类型型 自养型自养型 光合作用：光合作用：绿绿色植物色植物同化作用同化作用 化能合成作用化能合成作用P105：硝化：硝化细细菌菌 异养型：异养型：动动物、腐生、寄生的物、腐生、寄生的细细菌、真菌菌、真菌 需氧型：需氧型：动动物、硝化物、硝化细细菌、好氧性菌、好氧性细细菌、酵母菌菌、酵母菌异化作用异化作用 厌厌氧型：乳酸菌、酵母菌、寄生虫氧型：乳酸菌、酵母菌、寄生虫将无机物合成将无机物合成为为有机物有机物只能利用只能利用现现成的有机物成的有机物具体实例绿色植物硝化细菌生理过程光合作用化能合成作用能量来源光能化学能物质变化无机物 有机物无机物 有机物27.n如硝化如硝化细细菌：菌：硫硫细细菌：菌：CO2+2H2O（CH2O）+O2+H2O酶酶2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量亚亚硝酸硝酸细细菌菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝酸硝酸细细菌菌CO2+2H2O（CH2O）+O2+H2O酶酶2H2S+O2 2S+2H2O+能量能量2S+3O2+2H2O 2H2SO4+能量能量（2）化能合成作用：以氧化无机物）化能合成作用：以氧化无机物产产生的生的化学能化学能为为合成有机物的能量来源合成有机物的能量来源28.