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第三章生物的新陈代谢•新陈代谢是生物的特征•新陈陈代谢的本质：•新陈代谢的场所是：最基本是一系列有序的化学变化的总称。细胞（病毒也必须寄生在细胞中才能表现出生命活性）第一节新陈代谢与酶一、酶的定义酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物活细胞：提取酶必须用新鲜的组织或器官有机物：多数酶是蛋白质少数酶是RNA催化：改变反应速度，反应后性质、数量不变二、酶的特性1、高效性酶的催化效率是无机离子的107~1013倍注意：高效不等于催化能力无限大酶浓度反应速度底物浓度反应速度最大反应速度如无特殊说明，坐标图只应考虑横纵座标两种变量（即随着X变大，则Y将..变），其它因素均认为是恒量二、酶的特性1、高效性2、专一性一种酶只能催化一种或同一类物质的化学反应。（即底物专一性）淀粉麦芽糖葡萄糖淀粉酶麦芽糖酶蛋白质多肽氨基酸蛋白酶肽酶酶常以被作用的底物来命名，此外也有以所催化的反应来命名的酶，如DNA连接酶二、酶的特性1、高效性2、专一性3、多样性由于底物多样而且酶具有专一性，因此酶的种类多种多样。找到与要进行的反应相应的酶是现代生物工程技术成功的关键4、酶的催化需要适宜的条件很多外界条件都会影响酶的活性。如温度、酸碱性等。（1）温度低温：使酶的催化作用降低，但酶的生物活性并未丧失，恢复温度可恢复酶的催化能力高温：使酶的催化作用降低，过高的温度会破坏酶的空间构造，使酶不可逆地丧失生物活性温度反应速度最适温度注意标注的位置最大反应速度时间反应速度100℃-100℃注意一定看清横纵座标作曲线图的方法：温度梯度法（常用）——分别在不同温度梯度下做实验，测量各实验组的反应速度。连续测量法——将同一装置放在一变化的温度环境中，测量各时间段的反应速度4、酶的催化需要适宜的条件（1）温度（2）PH过酸和过碱都会破坏酶的空间构造，使酶不可逆地丧失生物活性唾液淀粉酶：PH=7左右胃蛋白酶：PH=2左右胰蛋白酶：PH=7~8PH反应速度最适PH最大反应速度例题：将一试管PH调致2，加入唾液淀粉酶、胃蛋白酶、淀粉、蛋白质后，置于适宜温度下充分反应，试管中将剩下哪些物质若试管PH为14，加入物质不变，然后迅速调节至PH为2，试管中将剩下哪些物质第二节新陈代谢与ATP一.ATP的作用：ATP是生物体内生命活动所需能量的直接来源能源物质——可以供能的物质都叫能源物质其中：主要能源物质是重要能源物质是直接能源物质是主要贮能物质是一定要注意你用词的范围要准确二.ATP的结构1.中文名称——三磷酸腺苷A：腺苷（一分子核糖+一分子腺嘌呤）T：3P：磷酸基团2.化学简式A—P~PP~一般的共价键高能磷酸键生物化学中的高能键指水解时释放能量多的键，它们不稳定，易断裂，断裂的同时放能在ATP中，远离腺苷的高能磷酸键最容易断裂断掉一个高能磷酸键后ATP变成了什么样？叫什么？A-P~P二磷酸腺苷（ADP）三.ATP和ADP的相互转化A—P~PP~酶A—P~P+Pi+能量（ATP）（ADP）30.54KJ/molATPADP+Pi（磷酸）酶酶能量能量用于各种生命活动如肌肉收缩、神经传导和生物电、细胞分裂等动植物：来自呼吸作用；植物特有：来自光合作用☆2个转化在生物体内同时进行，具有动态平衡☆不能称为可逆反应☆催化2个反应的酶是否相同？☆2个反应能量（来源/去向）是否相同？第二节新陈代谢的基本类型一、新陈代谢的概念1、定义：新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称场所：细胞内本质：化学变化2、类型同化作用异化作用物质代谢能量代谢光合作用呼吸作用CO2+H2O光能生物体内的有机物CO2+H2O能量通过摄食在生物间传递把从外界获取的物质转变成自身的组成物质，及生物体内物质的转变过程同时储存能量把自身一部分组成物质分解，将代谢终产物排出体外同时释放能量3、关系（1）同化作用与异化作用的关系二者同时进行，互为条件（2）物质代谢与能量代谢的关系物质变化时伴随着能量变化（1）异养型①特点：不能直接利用无机物合成有机物，只能从外界摄取现成的有机物转变成自身组成物质并储存能量二、新陈代谢的基本类型1、同化作用类型（根据物质的来源区分）②代表生物：动物寄生生物腐生生物（2）自养型特点：利用环境中的无机物合成有机物并储存能量种类：①光能自养型利用光能，通过光和作用合成有机物代表：绿色植物、光和细菌地位：地球上最多、最重要的同化类型②化能自养型利用无机物氧化放能合成有机物代表：硝化细菌（利用NH3氧化成NO3-放能将CO2和H2O合成有机物）硫细菌、铁细菌寄生：一种生物生活在另一种生物的体内或体表，并从后者体内获取营养被寄生的对象一定是活的，叫寄主腐生：从已死亡的生物体内、或现成的有机物中获取营养对象必须死亡，腐生生物才能去利用其内的物质，如果对象活着就不能侵扰腐生的现象常常是腐烂蛔虫、跳蚤、病毒、致病细菌菟丝子（植物）等蘑菇、多数霉菌、多数细菌等（3）兼性营养型特点：既能进行自养，又能进行异养生活代表生物：红螺菌（既能进行光合作用，又能利用环境中现成的有机物）？红螺菌虽然可以进行两种类型的同化作用，但有时候以自养为主，有时候则以异养为主，这是由什么决定的？2、异化作用的类型（根据有机物分解的方式）（1）需氧型代表：（2）厌氧型代表：（3）兼性厌氧型代表：决定酵母菌进行需氧代谢还是厌氧代谢的因素是？3、新陈代谢的类型（要将同化作用和异化作用说全）同化类型异化类型自养型需氧型异养型厌氧型兼性营养型兼性厌氧型？能有几种配型（1）自养需氧型代表：绿色植物硝化细菌（2）异养需氧型代表：人和动物菟丝子蘑菇等（3）异养厌氧型代表：乳酸菌蛔虫破伤风杆菌等（4）自养厌氧型（5）异养兼性厌氧型（6）兼性营养需氧型[例1]原始地球上生物的新陈代谢类型是？[例2]将洗碗水装入玻璃瓶内，加盖，放置在窗台上，发现瓶内液体经历混浊→黑臭→变绿三个阶段，这三个阶段中各主要有哪些代谢类型的生物生活在其中?光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物，同时释放出氧气的作用过程。第三节光合作用一、与光合作用有关的色素1、色素的分布——叶绿体基粒囊状结构的膜上光合色素叶绿素：叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）2、色素的种类(约3/4）(约1/4）（最多）红光区蓝紫光区ab020406080100120140160180360380400420440460480500520540560580600620640660680700400500600700叶绿素的吸收光谱3、色素的作用——吸收光能蓝紫光部分050100150200250300380400420440460480500520类胡萝卜素的吸收光谱3、色素的作用——吸收光能叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红橙光和蓝紫光☆你看到的是色素所不吸收的光的颜色☆各种光要综合作用，白光对光合作用的效果总比单色光要好二、光合作用的过程光能色素光能转化为电能水光解eADP+PiATPNADP+NADPHe酶电能转化为活跃的化学能H+H2OO2+CO22C3C5多种酶C6H12O6+H2O活跃的化学能转化为稳定的化学能光反应（基粒囊状结构膜上）暗反应（叶绿体基质中）CO2固定CO2还原C5再生光反应暗反应场所能量变化物质变化条件叶绿体基质中叶绿体基粒囊状结构膜上㈠光能转化为电能㈡电能转化为活跃的化学能㈢活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。CO2（大气）酶（叶绿体中具有）NADPH（光反应产物）ATP（光反应产物）水的光解ATP和NADPH形成]CO2固定CO2还原光水、色素酶光合作用的总反应式：CO2+H2O光能叶绿体C6H12O6+O2+H2O1266书上的是光合作用反应的最简式，不适用于计算和做题，以我讲的为准！6三、光合作用的意义①把无机物合成有机物，将光能转换成化学能，贮存在有机物中，为包括人类在内的所有生物提供了物质和能量②维持了大气成分的基本稳定③对生物进化具有重要意义四、需要注意的问题1、各种元素的去向C：H：O：CO2C3C6H12O6H2ONADPHC6H12O6H2OH2OO2CO2C6H12O6H2O2C3C5CO2ATPADP+Pi(CH2O)酶NADPHNADP+2、卡尔文循环：切断CO2供应后,C3C5含量如何变化?为什么如何使C3增多C5减少?切断光照和切断CO2供应后的时效性一样吗?例题:现有A、B两组完全相同的植物分别进行如下处理：A组连续光照10min；B组光照5秒后遮光5秒，再光照5秒后遮光5秒，如此反复共进行20分钟。问：在实验中，两组植物里产生有机物多的是哪组，为什么。3、影响光合作用速率的因素要提高农作物的产量就必须提高它们的光合作用速率。这与光照强度、CO2的浓度、叶片中叶绿体和叶绿素含量、酶的数量和活性等因素都有关。光照是光合作用的能源。不同类型的作物需要不同的光照强度。水稻、玉米等作物需要强光照才能生长发育良好，属于阳生植物。胡椒、人参等作物需要弱光照才能生长发育良好，属于阴生植物。（1）光照强度光照强度CO2吸收量0阴生植物阳生植物（2）CO2的供应叶片周围的CO2浓度通常都很低，适当提高CO2浓度可以提高光合作用效率，有利增产。大田中提高CO2浓度的有效方法是合理密植和增施有机肥料。温室中则可以人工施放CO2。CO2浓度光合作用强度如果横坐标所取范围不同，可能造成图形变化（3）必需矿质元素的供应光合作用不但需要光、CO2和水，还需要叶绿素吸收光，需要酶催化，需要ATP和NADP+等。植物合成这些物质都需要矿质元素。植物必需的矿质元素不足或比例不合理，都会影响光合作用的效率。缺氮的作物缺钾的作物缺磷的作物元素生理作用NNADP+、ATP、吲哚乙酸、叶绿素的组分PNADP+、ATP、DNA、RNA、生物膜的组分，参与糖的合成与分解K糖的合成及运输到块根、块茎、种子等器官都需要KMg叶绿素的组分时间00:0024:0012:00光合作用强度春天盛夏AA点出现的原因:植物为防止失水关闭叶的气孔,使CO2供应不足注意横坐标是一天内的24小时,因此需要考虑多种影响因素（4）、其它因素光合作用与呼吸作用构成矛盾的两个方面，后者过强会大量消耗前者合成的有机物，降低光合作用的效率。白天较高的温度有利于光合作用的进行；夜间植物不进行光合作用，适当的低温能减少有机物的消耗，有利于光合作用效率的提高。五、光合作用的有关实验实验设计注意尽量要减少未知因素的干扰，指向要明确光合作用常用仪器：玻璃钟罩常用光合作用植物材料：天竺葵天竺葵银边天竺葵实验（1）在黑暗中几小时（饥饿处理）（2）叶片一半遮光，在阳光行下照射一段时间（3）用碘蒸气处理叶片（4）实验现象未遮光一侧变蓝（5）实验结论光合作用产生淀粉银边天竺葵上述实验如果用银边天竺葵来做，应该怎么样描述实验现象？实验的结论应该是什么？恩格尔曼的实验第四节植物对水分的吸收和利用一、植物对水分的吸收1.植物吸收水分的器官——根植物吸收水分的主要部位——根尖成熟区成熟区细胞利于吸水原因：（1）成熟的植物细胞（2）表皮细胞具有根毛2、细胞吸水的方式（1）吸胀作用①原理：靠细胞内的蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分亲水力：蛋白质淀粉纤维素②代表细胞：幼嫩的植物细胞（如分生区细胞）干种子细胞③影响吸胀作用的因素主要是物质的亲水性，这是由化学物质本身的化学性质决定的，而与生物活性无关。（2）渗透作用①渗透作用原理：水从溶液浓度低的一侧向溶液浓度高的一侧扩散（水多）（水少）想一想：当你把两种不同浓度的溶液混在一起时，只有水分子在扩散吗？要发生渗透吸水不但要有浓度差，还要有能透过水分子、同时挡住溶质的结构。谁有这个能力呢渗透作用的实验1：清水3：蔗糖溶液2：半透膜5：液面实验现象：水进入漏斗，液面上升半透膜和选择透过性膜的异同：二者都能控制物质通过，但半透膜仅仅选择分子大小，选择透过性膜还可以根据细胞需要控制物质的进出发生渗透作用的条件是具有渗透系统：半透膜（选择透过性膜）膜的两侧具有浓度差该浓度是物质分子的浓度（即应考虑mol/L），而不应