第五章细胞的能量供应和利用 一、 酶——降低反应活化能
◎ 细胞代谢：细胞内每时每刻进行着许多化学反应.统称为细胞代谢。
◎ 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。 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） ③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 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。 特性：专一性、高效性、多样性 ③影响酶活性的条件：温度、PH值
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 酶浓度 解析 在底物足够，其他 底物浓度S 温度 在一定温度范围内V随T的升高而加快在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，称最适温度；当温度升高到一定限度时，V反而随温度的升高而降低。 V V V 在S在一定范围内，V随S增加而因素固定的条件下，加快，近乎成正比；当S很大且达酶促反应的速度与酶浓度成正比。 到一定限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反应几乎不再改变。
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 2．ATP与ADP的转化
◎ ATP ADP + Pi + 能量 （物质可逆.能量不可逆.酶不相同）
直接能源物质 主要能源物质 生物体内重要储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 能量的最终来源 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。
ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 ◎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： 1.有氧呼吸：
⑴ 概念：指细胞在有氧的参与下.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.释放大量能量.生成大量ATP的过程。 ⑵ 场所：细胞质基质和线粒体（主要场所线粒体） ⑶ 有氧呼吸全过程图解： 有氧呼吸全过程图解：C6H12O6 (葡萄糖 )细胞质基质[H]丙酮酸O2线粒体内膜散失ATP能量③酶H2OCO2[H]②H2O 酶①酶能量 散失ATP 线粒体基质 能量
散失ATP
⑷ 有氧呼吸总反应式：
酶
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O + 能量
第一 阶段第二阶段 第三 阶段全过 程
场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜主要在线粒体反应物生成物葡萄糖（不丙酮酸需氧）[H]丙酮酸CO2H2O（不需氧）[H][H]氧气葡萄糖、H2O、氧气H2OCO2H2O产生能量少量少量大量总共2870 KJ有1161 KJ储存在ATP中⑸ 有氧呼吸中原子的转移： C的转移C6H12O6→丙酮酸→CO2 C6H12O6→丙酮酸→[H] →H2OH的转移H2O →[H] →H2OO的转移C6H12O6→丙酮酸O2→H2OH2O→CO2 ⑹ 有氧呼吸的意义：有氧呼吸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。 2.无氧呼吸：
⑴ 概念：指细胞在无氧条件下.通过多种酶的催化作用.把葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化产物乳酸或酒精.释放少量能量.生成少量ATP的过程。 ⑵ 场所：细胞质基质 ⑶ 无氧呼吸总反应式：
酒精发酵：C6H12O6酶2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 乳酸发酵：C6H12O6酶2C3H6O3 + 少量能量 无氧呼吸第一阶段：细胞质基质C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量无氧呼吸第二阶段：细胞质基质酶2C3H4O3酶2C2H5OH + 2CO22C3H6O3 ⑷ 微生物的无氧呼吸也可以称为发酵。大多数植物、酵母菌无氧呼吸产生酒精。高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）的无氧呼吸产生乳酸。
⑸ 无氧呼吸的意义：① 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） ② 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。
3.有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路：
⑴ 有氧呼吸所释放的能量一部分用于生成ATP.但大部分以热能的形式散失了。 ⑵ 无氧呼吸所释放的能量小部分用于生成ATP.大部分储存于乳酸或酒精中。 概念 有氧呼吸 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 CO2 和H2O释放能量，生成许多ATP的过程 过程 ② 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 +20 [H]+ 少能 ③ 24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量 ① C6H12O6 → 2丙酮酸 +4 [H] + 少能 无氧呼吸 指细胞在无氧的参与下，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。 ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + 4[H] + 少能 → 2C3H6O3 乳酸 ② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2 酶 酶 反 应式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O +大量能量 C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量 酶 → 2C2H5OH + 2CO2 + 少能 不 条件 除①外，需分子氧、酶 同点 产物 CO2 、H2O 能量 大量、合成38ATP（1161KJ） 相 同点 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 四、影响细胞呼吸作用的因素
1、内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量） 2、环境因素 （1）温度
酒精和CO2或乳酸 少量、合成2ATP(61.08KJ) 不需分子氧、需酶 场所 ①细胞质基质②线基质③线内膜 始终在细胞质基质 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 温度以影响酶的活性影响呼吸速率。在最低点与最适点之间，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率随温度的升高而加快。超过最适点，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼
（2）O2的浓度
植物在O2浓度为0时只进行无氧呼吸，大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和CO2；O2浓度在0~10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；在O2浓度5%时，呼吸作用最弱；在O2浓度超过10%时，只进行有氧呼吸。有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，抑制作用随氧浓度的增加而增强，直至无氧呼吸完全停止在一定氧 （3）CO2浓度 从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。 （4）含水量 浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强。 吸作用受到抑制，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。
呼吸强度呼吸强度
高中生物必修一细胞的能量供应和利用知识点
