来自：查字典高考网 2009-10-09
(五)细胞的能量供应和利用
H2O 外界
水
H2O O2 矿质元素
[H]
光 ATP 原生质
ADP+PI 热能
ATP
ADP+PI
CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2
一、 酶降低反应活化能
◎ 新陈/细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。
◎ 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
1． 发现
①巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
②巴斯德（法、微生物学家）：发酵与活细胞有关；发酵是整个细胞。
③利比希（德、化学家）：引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
④比希纳（德、化学家）：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
⑤萨姆纳（美、科学家）：从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。
⑥许多酶是蛋白质。
⑦切赫与奥特曼（美、科学家）：少数RNA具有生物催化功能。
2．定义
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
注：
①由活细胞产生（与核糖体有关）
②催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。
B.反应前后酶的性质和数量没有变化。
③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3．特性
① 高效性：催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化集的1071013倍。
② 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 多样性 。
③ 需要合适的条件（温度和pH值） 温和性 易变性 。
酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
图例
解析 在底物足够，其他因素固定的条件下，酶促反应的速度与酶浓度成正比。 1.在S较低时，V随S增加而加快，近乎成正比；
2.在S较低时，V随S增加而加快，但不显著；
3.当S很大且达到一定限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反应也几乎不再改变。
1.在一定T内V随T的
升高而加快；
2.在一定条件下，每一种酶在某一T时活力最大，称最适温度；
3.当T升高到一定限度时，V反而随温度的升高而降低。
◎动物T：3540℃
PH ： 6.58.0
◎ 酶工程
生产提取 制成 酶制剂 应用 治疗疾病；加工和生产一些产品；
和分离纯化 固定化酶 化验诊断和水质检测；其他分支。
二、ATP（三磷酸腺苷）
◎ ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接
能源，它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。
1．结构简式
A P ～ P ～ P
腺苷 普通化学键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 磷酸基团
2．ATP与ADP的转化
ATP
呼吸作用
（线粒体） 吸 Pi
（细胞质基质） 能 吸收分泌（渗透能）
（叶绿体） 放 肌肉收缩（机械能）
光合作用 Pi 能 神经传导、生物电（电能）
ADP (每个活细胞) 合成代谢（化学能）
体温（热能）
萤火虫（光能）
◎ 糖类主要能源物质 热能 散失
太阳光能 脂肪主要储能物质 氧化
（直接能源） 蛋白质能源物质之一 分解 化学能 ATP
水解酶、放
◎ ATP ADP + Pi + 能量
合成酶、吸
3．能产生ATP： 线粒体、叶绿体、细胞质基质
能产生水： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
能碱基互补配对： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
三、ATP的主要来源细胞呼吸
◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。
◎细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。分为：
有氧呼吸 无氧呼吸
概念 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
过程 ① C6H12O6 2丙酮酸 + [H] + 2ATP
② 2丙酮酸+ 6H2O 6CO2 + [H]+ 2ATP
③ [H] + 6O2 12H2O + 34ATP ① C6H12O6 2丙酮酸 + [H] + 2ATP
2C3H6O3
② 2丙酮酸 2C2H5OH + 2CO2
反应式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2 + 12H2O + 38ATP C6H12O6 2C3H6O3 + 2ATP
2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
不同点 场所 ： ①②线粒体基质 ③内膜 始终在细胞质基质
条件 ： 除①外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶
产物 ： CO2 、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 ： 大量、合成38ATP（1161KJ） 少量、合成2ATP(61.08KJ)
相同点 联系 ： 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
实质 ： 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 ： 为生物体的各项生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料
◎比较
光合作用 呼吸作用
反应场所 绿色植物（在叶绿体中进行） 所有生物（主要在线粒体中进行）
反应条件 光、色素、酶 酶（时刻进行）
物质转变 把无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O） 分解有机物产生CO2和H2O
能量转变 把光能转变成化学能储存在有机物中 释放有机物的能量，部分转移ATP
实质 合成有机物、储存能量 分解有机物、释放能量、产生ATP
联系 有机物、氧气
光合作用 呼吸作用
能量、二氧化碳
◎ 光合作用的实质
通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
四、光和光合作用
◎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，并释放出氧气的过程。影响因素有：光、温度、CO2浓度、水分、矿质元素等。
1．发现
内容 时间 过程 结论
普里斯特 1771年 蜡烛、小鼠、绿色植物实验 植物可以更新空气
萨克斯 1864年 叶片遮光实验 绿色植物在光合作用中产生淀粉
恩格尔曼 1880年 水绵光合作用实验 叶绿体是光合作用的场所释放出氧。
鲁宾与卡门 1939年 同位素标记法 光合作用释放的氧全来自水
2．场所
双层膜
叶绿体 基质
基粒 多个类囊体（片层）堆叠而成
胡萝卜素（橙黄色）1/3
类胡萝卜素 叶黄素（黄色） 2/3 吸蓝紫光
色素 （1/4） 叶绿素A（蓝绿色）3/4
叶绿素（3/4） 叶绿素B（黄绿色）1/4 吸红橙和蓝紫光
3．过程
光反应 暗反应
条件 光、色素、酶 CO2、[H]、ATP、酶
时间 短促 较缓慢
场所 内囊体的薄膜 叶绿体的基质
过程 ① 水的光解
2H2O 4[H] + O2
② ATP的合成/光合磷酸化
ADP + Pi + 光能 ATP ① CO2的固定
CO2 + C5 2C3
② C3/ CO2的还原
2C3 + [H] （CH2O）
实质 光能 化学能，释放O2 同化CO2，形成（CH2O）
总式 CO2 + H2O （CH2O）+ O2
或 CO2 + 12H2O （CH2O）6 + 6O2 + 6H2O
物变 无机物CO2、H2O 有机物（CH2O）
能变 光能 ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能
◎ 同位素示踪
14C 光反应 2C 3 暗反应 （14CH2O）
3H2O 固定 [3H] 还原 （C3H2O）
H218O 光 18O2
◎ 人为创设条件，看物质变化：
1． 光照 [H]和ATP 暗反应 （CH2O）
切断 不能生成 不能进行 不能生成
2． CO2 C5 C3 （CH2O）
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