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第四章 光合作用和细胞呼吸 第一节 ATP和酶 一、ATP 1、功能:ATP是生命活动的直接能源物质 注:生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖); 生命活动的储备能源物质是脂肪。 生命活动的根本能量来源是太阳能。 2、结构: 中文名:腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷) 构成:腺嘌呤-核糖-磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团 简式: A-P~P~P (A :腺嘌呤核苷; T :3; P:磷酸基团; ~ : 高能磷酸键，第二个高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂) 3、ATP与ADP的相互转化: 酶 ATP ADP+Pi+能量 注: (1)向右:表示ATP水解，所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。 向左:表示ATP合成，所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。 (在人和动物体内，来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用) (2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变，且十分迅速。 二、酶 1、概念:酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质，又称为生物催化剂。(少数核酸也具有生物催化作用，它们被称为“核酶”)。 2、特性: 催化性、高效性、特异性 3、影响酶促反应速率的因素 (1)PH: 在最适pH下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(PH过高或过低，酶活性丧失) (2)温度: 在最适温度下酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(温度过低，酶活性降低;温度过高，酶活性丧失) 另外:还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。 第二节光合作用 一、光合作用的发现 ? 1648 比利时，范?海尔蒙特:植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。 ? 1771 英国，普利斯特莱:植物可以更新空气。 ? 1779 荷兰，扬?英根豪斯:植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。 ? 1880美国，恩吉(格)尔曼:光合作用的场所在叶绿体。 ? 1864 德国，萨克斯:叶片在光下能产生淀粉 ? 1940美国，鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。(糖类中的氢也来自水)。 ? 1948 美国，梅尔文?卡尔文:用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。 二、实验:提取和分离叶绿体中的色素 1、原理: 叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。 2、过程:(见书P61) 3、结果:色素在滤纸条上的分布自上而下: 胡萝卜素(橙黄色) 最快(溶解度最大) 叶黄素 (黄 色) 叶绿素a (蓝绿色) 最宽(最多) 叶绿素b (黄绿色) 最慢(溶解度最小) 4、注意: ? 丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素， ? 层析液的的用途是分离叶绿体中的色素; ? 石英砂的作用是为了研磨充分， ? 碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏; ? 分离色素时，层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中; 5、色素的位置和功能 叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。 叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光; 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。 Mg是构成叶绿素分子必需的元素。 三、光合作用 1、概念: 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2、过程: (1)光反应 条件:有光 场所:叶绿体类囊体薄膜 过程:① 水的光解: ② ATP的合成: (光能→ATP中活跃的化学能) (2)暗反应 条件:有光和无光 场所:叶绿体基质 过程:①CO2的固定: ② C3的还原: (ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能) 3、总反应式: 光能 CO2 + H2O (CH2O)+ O2 叶绿体 4、实质:把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能 四、影响光合作用的环境因素:光照强度、CO2浓度、温度等 (1)光照强度:在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。 (2)CO2浓度:在一定浓度范围内，光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。 (3)温度:光合作用只能在一定的温度范围内进行，在最适温度时，光合作用速率最快，高于或低于最适温度，光合作用速率下降。 五、农业生产中提高光能利用率采取的方法: 延长光照时间 如:补充人工光照、多季种植 增加光照面积 如:合理密植、套种 光照强弱的控制:阳生植物(强光)，阴生植物(弱光) 增强光合作用效率 适当提高CO2浓度:施农家肥 适当提高白天温度(降低夜间温度) 必需矿质元素的供应 第三节 细胞呼吸 一、有氧呼吸 1、概念: 有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。 2、过程:三个阶段 ① C6H12O6 酶 2丙酮酸 + [H](少)+ 能量(少) 细胞质基质 ② 丙酮酸 + H2O 酶 CO2 + [H] + 能量(少) 线粒体 ③ [H] + O2 酶 H2O + 能量(大量) 线粒体 (注:3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的) 3、总反应式: C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量 4、意义:是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径 二、无氧呼吸 1、概念: 无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸, 同时释放少量能量的过程。 2、过程:二个阶段 ①:与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质 ② 丙酮酸 酶 C2H5OH(酒精)+CO2 细胞质基质 (高等植物、酵母菌等) 或 丙酮酸 酶 C3H6O3(乳酸) (动物和人) 3、总反应式: C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)+能量 4、意义: ? 高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。(酒精会毒害根细胞，产生烂根现象) ? 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将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。 三、细胞呼吸的意义 为生物体的生命活动提供能量，其中间产物还是各种有机物之间转化的枢纽。 四、应用: 1、水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件，增强水稻根系的细胞呼吸作用。 2、储存粮食时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸。 3、果蔬保鲜时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸，注意要保持一定的湿度。 五、实验:探究酵母菌的呼吸方式 1、过程(见书p69) 2、结论:酵母能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。 第五章 细胞的增殖、分化、衰老和凋亡 第一节 细胞增殖 一、细胞增殖的意义:是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础 二、细胞分裂方式: 有丝分裂 (真核生物体细胞进行细胞分裂的主要方式 ) 无丝分裂 减数分裂 三、有丝分裂: 1、细胞周期: 从一次细胞分裂结束开始，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期 注:①连续分裂的细胞才具有细胞周期; ②间期在前，分裂期在后; ③间期长，分裂期短; ④不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。 2、有丝分裂的过程: ? 动物细胞的有丝分裂 (1)分裂间期:主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 结果:DNA分子加倍;染色体数不变(一条染色体含有2条染色单体) (2)分裂期 前期:①出现染色体和纺锤体 ②核膜解体、核仁逐渐消失; 中期:每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上;(观察染色体的最佳时期) 后期:着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向细胞两极移动。 末期:①染色体、纺锤体消失 ②核膜、核仁重现(细胞膜内陷) ? 植物细胞的有丝分裂 3、动、植物细胞有丝分裂的比较: 动物细胞 植物细胞 不 同 点 前期: 纺锤体的形成方式不同 由两组中心粒发出的星射线构成纺锤体 由细胞两极发出的纺锤丝构成纺锤体 末期: 子细胞的形成方式不同 由细胞膜向内凹陷把亲代细胞缢裂成两个子细胞 由细胞板形成的细胞壁把亲代细胞分成两个子细胞 4、有丝分裂过程中染色体和DNA数目的变化: 5、有丝分裂的意义 在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中去。子细胞具有和亲代细胞相同数目、相同形态的染色体。 这保证了亲代与子代细胞间的遗传性状的稳定性。 四、无丝分裂 1、特点:在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现(但有DNA的复制) 2、举例:草履虫、蛙的红细胞等。 第二节 细胞分化、衰老和凋亡 一、细胞的分化 1、概念:由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。 2、细胞分化的原因:是基因选择性表达的结果(注:细胞分化过程中基因没有改变) 3、细胞分化和细胞分裂的区别: 细胞分裂的结果是:细胞数目的增加; 细胞分化的结果是:细胞种类的增加 二、细胞的全能性 1、植物细胞全能性的概念 指植物体中单个已经分化的细胞在适宜的条件下，仍然能够发育成完整新植株的潜能。 2、植物细胞全能性的原因:植物细胞中具有发育成完整个体的全部遗传物质。 (已分化的动物体细胞的细胞核也具有全能性) 3、细胞全能性实例: 胡萝卜根细胞离体，在适宜条件下培养后长成一棵胡萝卜。 三、细胞衰老 1、衰老细胞的特征: ①细胞核膨大，核膜皱折，染色质固缩(染色加深); ②线粒体变大且数目减少(呼吸速率减慢); ③细胞内酶的活性降低，代谢速度减慢，增殖能力减退; ④细胞膜通透性改变，物质运输功能降低; ⑤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小; ⑥细胞内色素沉积，妨碍细胞内物质的交流和传递。 2、决定细胞衰老的主要原因 细胞的增殖能力是有限的，体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的 四、细胞凋亡 1、细胞凋亡的概念:细胞凋亡是细胞的一种重要的生命活动，是一个主动的由基因决定的细胞程序化自行结束生命的过程。也称为细胞程序性死亡。 2、细胞凋亡的意义:对生物的个体发育、机体稳定状态的维持等都具有重要作用。 第三节 关注癌症 一、细胞癌变原因: 内因:原癌基因和抑癌基因的变异 物理致癌因子 外因:致癌因子 化学致癌因子 病毒致癌因子 二、癌细胞的特征: (1)无限增殖 (2)没有接触抑制。癌细胞并不因为相互接触而停止分裂 (3)具有浸润性和扩散性。细胞膜上糖蛋白等物质的减少 (4)能够逃避免疫监视 三、我国的肿瘤防治 1、肿瘤的“三级预防”策略 一级预防:防止和消除环境污染 二级预防:防止致癌物影响 三级预防:高危人群早期检出 2、肿瘤的主要治疗方法: 放射治疗(简称放疗) 化学治疗(简称化疗) 手术切除 (责任编辑：admin) |