生物必修一全套课件(二).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,生物必修1全套课件（二）,第四章细胞的物质输入和输出,第,1,节 物质跨膜运输的实例,一、渗透作用,半透膜：,半透膜是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称,渗透作用装置,分析实验现象,1.,第一组装置的 漏斗管内液面为什么会升高？,2.,第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？,由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。,用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。,分析实验现象,4.,水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？,（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。,不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。,3.,第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？,半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。,得出结论,水,渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件,半透膜,半透膜两侧溶液浓度差,渗透作用 ：,水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用,条 件,具有半透膜（主要）半透膜两侧的溶液浓度不同,课题一,水分子的跨膜运输,问题：细胞是否会发生渗透作用呢？,（一）动物细胞的吸水和失水,红细胞置于清水中,分析右图，一段时间后红细胞会发生什么变化？,放到清水中，细胞不断吸水膨胀直至胀破。,疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？,【,探究,】,红细胞是否具有发生渗透作用的条件,问题一 红细胞的,相当于半透膜，为什么？,因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些物质不能通过的特点。,问题二 什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？,课题一,水分子的跨膜运输,细胞膜,当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞失水；,当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞吸水。,课题一,水分子的跨膜运输,1.,细胞膜相当于半透膜,2.,外界溶液与细胞质基质存在浓度差,【,总结,】,红细胞发生渗透作用的条件,1,红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？,不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。,2,当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因,会发生吸水并且胀破，因为外界溶液浓度过低，红细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。,3,红细胞吸水或失水的多少与什么有关？,红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。,课题一,水分子的跨膜运输,【,思考,】,红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因为外界溶液浓度,=,细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。,4.,如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？,课题一,水分子的跨膜运输,问 题,1.,植物细胞会出现失水的情况吗？,2.,植物细胞在什么情况下会失水？,3.,原生质层是否相当与半透膜？,当,细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,2.,植物细胞的吸水与失水,【,探究,】,植物细胞,相当于半透膜,原生质层,探究实验,：植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（原生质层是一层半透膜吗？）,（原生质层相当于一层半透膜）设计,方案,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：,）,（总结，写实验报告并适当交流）,预期结果,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。,植物细胞的质壁分离及复原,实验现象,：,中央液,泡大小,原生质层,的位置,细胞,大小,蔗糖,溶液,清水,变 小,逐渐恢复原来大小,原生质层恢复原来位置,原生质层脱离细胞壁,基本,不变,基本,不变,得出结论,植物细胞原生质层相当于一层半透膜,成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。,2.,质壁分离及复原现象,初始浓度,0 Mg,2,Ca,2+,Si,4+,离子,培养液中的离子浓度,水稻,番茄,物质跨膜运输的其他实例,实例一,1.,水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水,稻不吸收反而向外排出呢？,2.,不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？,4.,细胞对物质的吸收有选择吗,?,如果有，这种选择性有,普遍性吗？,3.,水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？,水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。,细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。,1.,以下可以发生渗透作用的是（）,A.,煮熟的马铃薯条放入水中,B.,把干种子放在清水中,C.,烈日下菠菜叶子下垂,D.,放在盐水中的萝卜变软,D,巩固练习,2.a,、,b,、,c,是三个相邻的细胞，已知,a,细胞液浓度,b,细胞液浓度,c,细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（）,C,a,c,b,a,c,b,a,c,b,a,c,b,A,B,C,D,3.,田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称,“,烧苗,”,。其原因是（）,A.,根细胞从土壤中吸收的养分过多,B.,根细胞不能从土壤中吸水,C.,根系不能将水向上运输,D.,根系被肥料分解释放的热能烧毁,B,4.,利用高浓度盐水（,NaCl,溶液杀菌防腐的原理是（）,A.,盐水中的,Cl,有杀菌防腐的作用,B.,盐水中的,Na,不利于细菌的生活,C.,盐水是中性的，不适于细菌的生活,D.,由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡,D,1.,剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀,或刀片在叶片外表皮划一,0.5 cm,见方的,“,井,”,字。,2.,用尖嘴镊从,“,井,”,字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮,撕下，平铺在载玻片中央。,3.,用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为,30%,的蔗糖溶液，盖上盖,玻片。用吸水纸吸去多余液体。,4.,在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁,分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。,5.,在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，,使清水置换蔗糖溶液。,6.,在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。,进行实验,1.,实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出的假设？如果有的结果与预期有所不同，你认为应当作怎样的解释？,2.,如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？,3.,如果滴加的是,0.5,克,ml,的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？,交 流,不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水,高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原,讨 论,1.,正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细 胞膜外吗2.,根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？,红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。,红细胞的细胞膜相当于,“,问题探讨,”,中的半透膜。,3.,当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？,当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。,4.,红细胞吸水或失水的多少取决与什么？,红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。,讨 论,第二节,生物膜的流动,镶嵌模型,细胞膜的主要成分,脂,质（磷脂最丰富）大约占,50%,蛋白质 大约占,40%,糖类 大约占,2%,10%,动动脑筋,细胞膜的组成成分中含有脂质材料一,1859,年，,E.Oerton,选用,500,多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。,1897,年，,Crijins,和,Hedin,用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解度越大越容易通过。,你从以上实验中能得出什么,结论,？并说明理由。,1925,年荷兰科学家,Gorter,和,Grendel,从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的,2,倍,结论：,细胞膜中的磷脂是双层的,磷脂分子,材料二,电镜下观察,细胞膜有“暗,-,亮,-,暗”结构图像,你从以上实验中能得出什么,结论,？,动动脑筋,科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的,只,对蛋白质分解起催化作用的物质）。,猜想：,细胞膜的组成成分中还含有其它物质,细胞膜的组成成分中还含有蛋白质,材料三,材料四,蛋白质分子,磷脂双分子层,糖类,细胞膜结构示意图,亲水头部,疏水尾部,磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的。,（二）思考与讨论,1,3.,提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水,空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的,2,倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。,流动镶嵌模型的基本内容：,1.,磷脂双分子层构成膜的基本支架。,（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）,2.,蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。,（,体现了膜结构内外的不对称性）,3.,磷脂分子是可以运动的，具有流动性。,（其分子的运动有多种形式）,4.,大多数的蛋白质分子也是可以运动的。,（也体现了膜的流动性）,5.,细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。,（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,想象空间,发挥空间想象力，想象一个近似球型的细胞，其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构！,胆 碱,磷 酸,甘 油,脂肪酸,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,白细胞吞噬病毒的过程,附：,磷脂（膜脂）的运动有多种形式：,1.,侧向扩散；,2.,旋转运动；,3.,摆动运动；,4.,伸缩运动；,5.,翻转运动；,6.,旋转异构,第三节 物质跨膜运输的方式,被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。,自由扩散：,协助扩散：,物质通过简单的扩散作用进出细胞。,进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。,一、被动运输,1,.,自由扩散：,特征：,1.,顺浓度梯度运输,2.,不需要载体,3.,不需要消耗能量,自由扩散,2,.,协助扩散：,特征：,1.,顺浓度梯度运输,2.,需要载体参与,3.,不需要消耗能量,（二）思考与讨论,1.,自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。,2.,自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。,3.,因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。,二、主动运输：,物质从,低浓度一侧运输到高浓度的一侧,，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。,主动运输,特征：,1.,逆浓度梯度运输,2需要载体,3.,需要消耗能量,主动运输,主动运输的意义：,保证了,活细胞,能够按照生命活动的需要，,主动选择吸收,所需要的营养物质，,排出,代谢废物和对细胞有害的物质。,注意：,主动运输,:,能够体现对矿质离子选择性,对比,比较三种物质运输方式的异同：,项 目,自由扩散,协助扩散,主动运输,运输方向,是否需要载体蛋白,是否消耗细胞内的能量,代表例子,顺浓度梯度,顺浓度梯度,逆浓度梯度,不需要,需要,需要,不消耗,不消耗,需要消耗,氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜,葡萄糖通过红细胞,葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等,三、胞吞和胞吐,一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。,胞吞：,物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进入细胞内的过程。（如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）,胞吐：,物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程。,运输速率,浓度差,运输速率,耗氧量,运输速率,浓度差,上面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式？为什么？,思考！,运输速率,浓度差,时间,细胞内浓度,（细胞外浓度）,（四）技能训练,1.K,+,和,Mg,2+,是通过主动运输进入细胞的。,2.Na,+,和,Cl,-,是通过主动运输排出细胞的。,3.,提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。,第一节 降低化学反应活化能的酶,一酶的作用和本质,斯帕兰扎尼实验,过程：,现象：,推测：,证明：,本实验能证明：,问题探讨,肉块放入小金属笼内，让鹰吞下,肉块消失了,是胃内的化学物质将肉块分解了,收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解,胃具有化学消化的作用,一、酶的作用和本质,1.,细胞代谢,：细胞中每时每刻都进行着许多 化学反应，统称为细胞代谢是,生命活动的基础。,2.,酶在代谢中的作用,合成,代谢（,同化,作用）,分解,代谢（,异化,作用）,酶在细胞代谢中的作用,2 H,2,O,2,2,H,2,O +O,2,1.,常温下反应,2.,加热,3.Fe,3+,做催化剂,4.,过氧化氢酶,猪肝研磨液,加入试管直接观察,酒精灯加热,滴加,FeCl,3,溶液,步骤,试管编号,说明,1,2,3,4,一,H,2,O,2,浓度,剂量,二,剂量,结果,气泡产生,卫生香燃烧,结论,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl,3,肝脏研磨液,2,滴清水,2,滴清水,2,滴,2,滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,自变量,因变量,无关变量,y=,k,x,y=,kx+z,8,滴,大量,复燃,变量,步骤,试管编号,说明,1,2,3,4,一,H,2,O,2,浓度,剂量,二,剂量,结果,气泡产生,卫生香燃烧,结论,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl,3,肝脏研磨液,2,滴清水,2,滴清水,2,滴,2,滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,自变量,因变量,无关变量,对照组,实验组,对照实验,酶在细胞代谢中的作用,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。,各条件使反应加快的本质：,加热：,Fe,3+,：,酶：,提高分子的能量,降低化学反应的活化能,更显著地降低化学反应的活化能,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,称为,活化能,反应物,产物,活化能,反应进程,能量,加热,主要特点,参与反应，不提供能量,降低反应所需的活化能,本身的量与,化学性质,不变,催化剂在化学反应中的作用,反应物,产物,活化能,反应进程,能量,75,无催化剂催化,29,过氧化氢酶,54,用胶态铂催化,活化能,/,kJ.mol,-1,条件,.,无机,催化剂,酶的作用：,同无机催化剂相比，酶,降低活化能的作用更显著,，因而,催化效率更高,。,降低活化能,催化作用,3.,酶的本质,A.,酶本质的探索：,（,1,）,1857,年，法国 巴斯德,通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在,结论：,没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的,(2),德国 李比希,结论：,发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,（,3,）德国 毕希纳,过程：,结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为,酿酶,（,4,）美国 萨姆纳,1926,年，从刀豆种子中提出,脲酶结晶，脲酶是一种蛋白酶,20,世纪,30,年代,相继提出了,多种酶的蛋白结晶,结论：,酶是一类具有催化作用的蛋白质,（,5,）,20,世纪,80,年代 切赫、奥特曼,发现,少数,RNA,也具有生物催化作用,结论：,酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是,RNA,B.,酶的定义,：酶：,是,活细胞,产生的具有生物,催化作用,的,有机物,。绝大多数的酶是,蛋白质,，少数的酶是,RNA,怎样验证酶的存在？,与双缩脲反应,催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？判断：酶是蛋白质,所有的细胞都能产生酶,酶在细胞代谢中的作用,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。,各条件使反应加快的本质：,加热：,Fe,3+,：,酶：,提高分子的能量,降低化学反应的活化能,更显著地降低化学反应的活化能,为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡,烧杯,条件,水量,水温,浸泡时间,1,加酶洗衣粉,500mL,40,20min,2,普通洗衣粉,500mL,60,20min,课堂练习,我要设计广告,1.,请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作,用。,2.,请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间,为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和,艺术性，既反映产品的科技含量，又有浓郁的,生活气息，还要符合广告法。,第一节 降低化学反应活化能的酶,一酶的特性,1.,高效性,（意义）,2.,专一性,一中酶只能催化一种或一类化学反应,3.,多样性,4.,作用条件比较温和,二、酶的特性,酶,活性,：,酶对化学反应的催化效率,最适,的温度和,PH,条件下，,酶的活性最高,不同的酶具有不同的,最适,的温度和最适,PH,过酸、过碱或温度过高，会使酶的,空间结构遭到破坏,，使酶,永久失活,。,（,不可逆,）,低温，不破坏酶的空间结构，只是,降低酶的活性,。,（,可恢复,）,总结酶,1.,产生部位和作用部位：,所有的,活细胞,细胞内、细胞外、体外,2.,作用：,催化作用,降低活化能,3.,本质：有机物（绝大多数、少数）,具备蛋白质的性质,（合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、可水解为氨基酸）,4.,同无机催化剂一样，,只改变反应速率,，不能改变反应方向和终产物的浓度，在,化学反应前后本身不发生改变,。,高效性,专一性,多样性,作用条件比较温和,5.,酶的特性,第 二 节 细胞的能量“通货”ATP,（,1,）细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的？,（,2,）细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量？,（,3,）细胞内存在有糖类、脂肪等有机物，这些有机,物含有大量且稳定的能量，但某项生命活动可能,不用大量的能量就足以进行，而且糖类、脂肪中,储存的能量又过于稳定，不易被生物体利用，细,胞又是怎样解决这一矛盾的呢？,1.,萤火虫发光的生物学意义是什么,？,2.,萤火虫体内有特殊的发光物质吗,？,3.,萤火虫发光的过程有能量的转换吗,？,讨论：,用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取三等份分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过,15,分钟荧光消失,萤火虫发光器,A,B,医用葡萄糖溶液,2ml,ATP,注射液,2ml,蒸馏水,2ml,C,B,A,萤火虫发光器,的经典实验,C,问题思考：,1.,选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。,（参考答案：主要是它发光的现象容易观察等）,2.,将发光器捣碎的目的：,（参考答案：增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反应速度。）,3.,本实验的原理是：,（参考答案：蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直接的能源物质，他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光，而,ATP,能使离体的发光器重新发光）,具有改善肌体代谢的作用，同时又是,体内能量的主要来源,。目前普遍用于心力衰竭、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化等等，并发现其具有抗癌作用，可望成为有前景的抑癌剂。,功能,:,二、,ATP,的结构简式,HNH,C N,N C,CH,C C H O O O,H N N O H C O P O,P O,P OH,C H H C OH OH OH,H C C H,OH OH,P,P,P,P,P,P,AP,P,P,腺嘌呤,高能磷酸键,核糖,腺苷,(A),ATP,分子结构,简 式,三个磷酸基团,三磷酸腺苷,ATP,分子中具有高能磷酸键,AP,P,P,高能磷酸键,:,30.54KJ/mol,ATP,是细胞内的一种高能磷酸化合物,+,A-P,P,A-P,P P,P,ATP,ADP,Pi,(,磷酸,),能量,+,酶,资料分析,1,.,一个成年人在平静状态下，,24,小时将有,40kg,的,ATP,发生转化，而细胞内,ATP,、,ADP,的总量仅有,2mg,10mg,。,2.,用,32,P,标记磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分,离出,ATP,，,ATP,的总量变化不大，但是大部分,ATP,末端,磷酸基团却已经带有放射性标记。,ATP,与,ADP,的相互转化：,能量的,储存,能量的,释放,ATP,酶,ADP+P,i,+,能量,ADP+P,i,+,能量,酶,ATP,2.ATP,的含量处在动态平衡之中，保证了稳定,供能。,1.,伴随能量的储存和释放,ATP,酶,ADP+Pi+,能量,（能量,“,通货,”,）,ATP,与,ADP,的相互转化：,ATP,与,ADP,的相互转化,动物和人,绿色植物,呼,吸,作,用,呼,吸,作,用,光,合,作,用,ADP+Pi,能量,ATP,酶,ADP,转化成,ATP,时所需能量的主要来源,光合作用,光能,ATP,有机物,呼吸作用,ATP,ATP,是细胞各项生命活动的直接能源,比 较,：,有机物,ATP,是新陈代谢所需能量的,来源,糖类是生命活动的主要,物质,脂肪是生物体的,物质,光能,是生命活动的,最终,能量来源,直接,能源,储能,讨 论：,（,1,）众多能源物质中，,ATP,这种绝对含量,极少的物质为什么成为直接能源？,（,2,）为什么,ATP,是细胞内能量释放、储存、,转移和利用的中心物质，成为生物的,直接能源呢？,（,3,）,ATP,对生命的维持是极其重要的，试想：当,产生,ATP,的过程停止时，会发生什么？,（,4,）,ATP,在生物体中的绝对含量是极小的，但生,物体中的每一个细胞每时每刻都在消耗着,ATP,，但在正常情况下，生物体内的,ATP,量可,满足机体的要求，奥妙何在呢？,讨 论：,ATP,主动运输,发光发电,肌肉收缩,大脑思考,物质合成,ADP,P,i,能量,酶,光合,呼吸,P,i,能量,酶,呼 吸,ATP,是生物体新陈代谢所需能量的直接来源,物质可循环利用,能量是不可循环利用,反应,不可逆,ATP,酶,ADP+P,i,+,能量,ADP+P,i,+,能量,酶,ATP,动动脑筋,上面两个反应式可逆的吗？,2.,在细胞内，,1mol,葡萄糖彻底氧化分解后，释放出,2870kJ,的能量。计算：,1,分子葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量是,1,分子,ATP,水解所释放能量的多少倍？,1.ATP,的结构式可以简写成（）,A.A-P-P,P B.A-P,P,P,C.A,P,P-P D.A,P,P,P,B,（,94,）,巩固练习,3.ATP,分子中大量的化学能储存在,_,内。,2,分子,ADP,中含有的腺苷、磷酸基团、高能磷酸键的数目依次是,_,、,_,、,_,个。,高能磷酸键,2,4,2,作业：,设计出新实验方案并设计出实验步骤对结果进行预测。注意设计实验的思路是怎样的？怎样选材？怎样设计对照？,萤火虫发光器,的经典实验,第,5,章 细胞的能量供应和利用,第3节 ATP的主要来源细胞呼吸,实验成果展示：,取干种子（玉米或小麦）克平均分成,两份装入两个相同容器中：,容器中：干种子,容器中：干种子水,一段时间后,一段时间后,无明显变化,有发热现象,有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成,CO,2,或其他产物，并且释放出能量的总过程。,细胞呼吸的概念：,细胞内,氧化分解,生成,CO,2,释放出能量,其他产物,又叫生物氧化。,实质：氧化分解有机物释放能量,1.,呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？,两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；,都能产生,CO,2,等产物，并且都释放出能量。,26,2.,呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？,不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。,问题探讨,在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。,但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。,3.,在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放,能量吗？,呼吸：,机体与环境之间,O,2,和,CO,2,交换的过程。,细胞呼吸,也称,呼吸作用,是指,有机物,在细胞内经过一系列的,氧化分解,，,生成,CO2,或其他物质，释放出能量并,生成,ATP,的过程。,对比,4.,呼吸和呼吸作用的区别,一有,氧细胞呼吸的过程示意图,有氧呼吸的三个阶段,葡萄糖的初步分解,C,6,H,12,O,6,酶,2CH,3,COCOOH,+,4 H,+,2 ATP,（丙酮酸）,场所：细胞质基质,丙酮酸彻底分解,酶,6CO,2,+20 H+,2 ATP,场所：线粒体基质,2CH,3,COCOOH,（,丙酮酸）,H,的氧化,酶,12H,2,O,+,34 ATP,场所：线粒体内膜,24H,+,6O,2,+6H,2,O,有氧呼吸,场 所,反应物,产 物,释,能,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有氧呼吸三个阶段的比较,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸,H,少量,丙酮酸,CO,2,、H,少量,H、O,2,H,2,O,大量,线粒体,线粒体,对比,主要场所：,线粒体,能量去向：,一部分以热能形式散失,另一部分转移到,ATP,中,总反应式：,有氧呼吸概念：,细胞在,_,的参与下，通过,_,的催化作用，把,_,等有机物,_,，产生,_,和,_,，释放,_,生成,_,的过程。,C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O+,能量,酶,有氧呼吸小结,(1709kJ/mol,约60%),(1161kJ/mol,约40%),氧,多种酶,葡萄糖,CO,2,H,2,O,能量,彻底氧化分解,许多,ATP,38个ATP,无氧,呼吸：,一般是指细胞在,缺氧,的条件下，通过,酶,的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为,不彻底氧化的产物,，同时释放出,少量能量,的过程。,葡萄糖,丙酮酸,无,O,2,过程：,酒精,+CO,2,+,少量能量,酶,（,大部分高等植物、,酵母菌,）,乳酸,+,少量能量,酶,（,马铃薯块茎、玉米胚、脊椎动物肌细胞、,乳酸菌,）,二、无氧呼吸,主要场所：,细胞质基质,无氧呼吸总反应式,C,6,H,12,O,6,酶,2 C,3,H,6,O,3,(,乳酸,),+,少量能量,C,6,H,12,O,6,2 C,2,H,5,OH(,酒精,),+2CO,2,+,少量能量,酶,例：高等动物、乳酸菌,、高等植物的某些器官,（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）,例：大多数植物、酵母菌,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,发酵,微生物的无氧呼吸,（酒精发酵、乳酸发酵）,无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中,无氧呼吸的意义,高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。,人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。,三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较,有氧呼吸,无氧呼吸,不同点,相同点,场所,条件,产物,能量,变化,联系,实质,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,需分子氧、酶,不需分子氧、需酶,CO,2,、H,2,O,酒精和,CO,2,或乳酸,释放大量能量，合成,38ATP,释放少量能量，合成,2ATP,从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同,分解有机物，释放能量，合成,ATP,知识总结,呼吸作用的概念,呼吸作用类型,有氧呼吸,无氧呼吸,呼,吸,作,用,葡萄糖的初步分解,丙酮酸彻底分解,H,的氧化,丙酮酸不彻底分解,乳酸发酵,酒精发酵,葡萄糖的初步分解,VS,1.,场所,3.,物质变化,4.,能量变化,2.,条件,1.,呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。,四、呼吸作用的意义：,2.,呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。,五、细胞呼吸原理的应用,细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。,1.,发酵技术,2.,农业生产,3.,粮食储藏和果蔬保鲜,3.,在有氧呼吸过程中,氧气的作用是,4.,生物的细胞呼吸可分为,和,两种类型，一般情况下供给肌肉活动的能量是通过,呼吸提供，其能源物质主要是,。,与氢结,合生成水，释放能量。,有氧呼吸,无氧呼吸,有氧,葡萄糖,1.,葡萄糖彻底氧化分解的主要场所在,2.,人在剧烈运动时,骨骼肌处于暂时缺氧状态，可以通过无氧呼吸获取能量,此时葡萄糖被分解为,线粒体,乳酸,课堂练习,5.,生物的生命活动所需要的能量主要来自：,.,糖类的氧化分解,.,脂类的氧化分解,.,蛋白质的氧化分解,.,核酸的氧化分解,6.,人体进行有氧呼吸的主要场所是,.,肺细胞,.内环境,.,线粒体,.,细胞质基质,A,C,7.,与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是,.,分解有机物,.,释放能量,.,需要酶催化,.,有机物分解不彻底,8.,新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是,A.,呼吸作用减弱,B.,呼吸作用加强,C.,光合作用减弱,D.,促进了物质的分解,D,A,5.,种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是,A.,根细胞吸收水分过多,B.,营养缺乏,C.,光合作用强度不够,D.,细胞有氧呼吸受阻,10.,同样消耗,mol,的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的,A.20,倍,B.19,倍,C.,倍多,D.12.7,个百分点,D,B,第三节 光合作用,一捕获光能的色素和结构,第,5,章 细胞的能量供应和利用,叶绿体,外膜,内膜,基质,基粒,形态,高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形，每个细胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异。一个叶肉细胞中约有,10,至数百个叶绿体，其长,3,6m,，厚,2,3m,。,运 动,叶绿体在细胞中不仅可随原生质环流运动，,而且可随光照的方向和强度而运动。在弱光下，叶,绿体以扁平的一面向光以接受较多的光能；而在强,光下，叶绿体的扁平面与光照方向平行，不致吸收,过多强光而引起结构和功能,的破坏。,叶绿体中色素的种类：,叶绿素,a(,蓝绿色）,叶绿素,b,（黄绿色）,叶绿素,（,3/4,）,类胡萝卜素,（,1/4,）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,功 能：,吸收、传递和转化光能,叶绿素,色素,吸收可见的太阳光,类,胡萝卜素主要吸收,蓝紫光,叶绿素,主要吸收,红橙光,和,蓝紫光,1.,为什么树叶一般都呈绿色？,叶绿素占叶绿体色素的,3/4,，叶绿素对绿,光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体呈现绿,色。,2.,秋天为什么叶子会变黄？,叶绿素解体。,问 题,2.,提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即,红藻反射出了红光,，,绿藻反射出绿光,，,褐藻反射出黄色的光,。,水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。,一、光合作用的探究历程,1.,以前，人们一直以为，小小的种子之所以,能够长成参天大树，完全依靠于,土壤,。,A,组,:,B,组,:,1771,年,(,英,),普里斯特利,(Joseph Priestley),的实验,绿色植物在光照下,吸收了二氧化碳，产生了,氧气,这个实验说明,碘蒸气处理,一半曝光，一半遮光,在,暗处放置几小的叶片,1864,年,(,德,),萨克斯,(Julius von Sachs),的实验,这个实验证明,:,绿叶在光合作用中产生了淀粉,黑暗中,光照下,1880,年,(,美,),恩格尔曼,(,C.Engelmann,),的实验,这个实验证明,:,氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,2.,第二组向同种绿色植物提供,H,2,18,O,和,CO2,1.,第一组向绿色植物提供,C,18,O,2,和,H,2,O,。,C,18,O,2,+H,2,O,CO,2,+H,2,18,O,光照,光照,O,2,证明：光合作用释放的,O,2,全部,来自于,H,2,O,1930,年，,(,美,),鲁宾,(,S.Ruben,),和卡门,(,M.Kamaen,),用同位素标记法研究光合作用,:,18,O,2,CO,2,+,H,2,O,*CH,2,O)+,O,2,*,光能,叶绿体,光合作用的概念及反应式,总结：,光合作用是指绿色植物通过,叶绿体,，利用,光能,，,把,二氧化碳,和,水,转化成储存着能量的,有机物,，并且释,放出,氧,的过程。,【,探索二,】,光合作用的具体过程可以分为几个阶段？,光合作用的过程,光能,叶绿素,a,e,NADP,+,e,H,2,O,H,O,2,叶绿体,ATP,NADPH,H,（,CH,2,O,）,2C,3,CO,2,C,5,暗反应,光反应,(,类囊体的薄膜上,),(,基质中,),ADP+P,i,【,探索二,】,光合作用的具体过程可以分为几个阶段？,光反应阶段,暗反应阶段,必须有光能才能进行,二光合作用的过程,光反应,暗反应,【,探索三,】,光反应可以包含几个反应？其原料和产物分别是什么？反应场所是什么？,【,探索四,】,暗反应可以分为几个阶段？其原料和产物分别是什么？,思考：暗反应为什么称之为,“,暗,”,反应？,暗反应在光下能不能进行？,H,2,O,光,2H+1/2O,2,酶,A D P+Pi+,能量,A T P,光反应,水的光解：,ATP,的形成：,光合作用,酶,2 C,3,C O,2,+C,5,H ATP,酶,C,6,H,12,O,6,2 C,3,暗反应,C O,2,的固定：,C O,2,的还原：,【,总结,】,光合作用的过程可以分为两个阶段,，,光反应和暗反应,，光反应阶段主要是在,囊状结构薄膜,上利用,光能,将,水,光解成,H,和,O,2,，,同时将光能转变成不稳定的化学能，储存在,ATP,中；暗反应阶段主要在,叶绿体基质中将,CO,2,中的,C,通过,CO,2,的固定,和,CO,2,的还原,储存在有机物中，同时将,ATP,中的能量转移到有机物,中。,光合作用总反应反应式,6C O,2,+12H,2,O,叶绿体,光能,C,6,H,12,O,6,+6 H,2,O+6 O,2,【,探索五,】,要生成,1,分子的,C,6,H,12,O,6,，,需要多少分子的,H,2,O,和,C O,2,？,过程,比较,光反应,暗反应,进行部位,进行条件,物质转化,能量转化,联系,光反应为暗反应提供,H,和,ATP,类囊体的薄膜,叶绿体的基质中,光,叶绿体色素酶,许多酶，,不受光限制,水转变成,H,和氧气；生成,ATP,C O,2,转变为,C,3,经,C O,2,的还原为,有机物,光能转化为,ATP,中,活跃,的化学能,ATP,中,活跃,的化学能转化为有机物中,稳定,化学能,【,总结,】,光反应与暗反应的区别与联系,三、光合作用的实质,无机物,有机物,2.,能量转化：,光能,有机物中的化学能,1.,物质转化：,【,探索七,】,光合作用的意义是什么？,1.,生物界中有机物的来源,3.,调节大气中氧气和二氧化碳的含量,2.,生物生命活动所需能量的最终来源,4.,对生物的进化