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第三章 细胞的代谢第三章 细胞的代谢撰稿：肖振龙 审稿：陈月艳 责编：苏晨辉学习内容细胞呼吸和光合作用学习目标1解释细胞呼吸就是糖的氧化2说明有氧呼吸的过程3概述乙醇发酵和乳酸发酵4解释细胞呼吸是细胞代谢的中心5关注细胞呼吸知识的应用6分析光合作用发现过程中的实验7说明光合作用是一个氧化还原过程8解释叶绿素在光合作用中的重要作用9描述光反应和碳反应的过程10分析影响光合作用和呼吸作用的因素学习重点和难点1细胞呼吸和光合作用的过程2光合作用和呼吸作用的影响因素和应用学法建议和知识讲解学法建议两节内容涉及的生物化学过程比较复杂，有区别又有联系，很多概念和过程容易混淆。学习过程中首先要保证概念清晰，多做不同概念之间的比较，找到区别和联系；掌握过程从物质和能量两个方面的变化理清线索。知识讲解第四节 细胞呼吸细胞呼吸与生物氧化1细胞呼吸与呼吸现象宏观的呼吸现象吸入氧气排出二氧化碳的实质是在细胞内进行了呼吸作用2细胞呼吸与体外燃烧葡萄糖通过细胞呼吸和体外燃烧都可以生成水和二氧化碳，但两个过程有所区别。体外燃烧是糖和氧气的一步反应，需要点燃，反应剧烈，发光放热；细胞呼吸是多步酶促反应，条件温和，产生ATP。3细胞呼吸是氧化还原反应细胞呼吸就是在细胞内进行的将糖类等有机物氧化分解为无机物或小分子有机物并释放能量的过程。氧化还原反应本质是得失电子，细胞呼吸的多步反应过程中需要电子的传递体，起到氧化还原媒介的作用。有两种化合物作为电子传递体参与了细胞呼吸的过程，分别是NAD+（辅酶I）和 FAD（黄酶）。氧化型 还原型 氧化型 还原型4细胞呼吸的两种方式根据最终接受电子的物质是氧气还是其他小分子有机物把细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸（或需氧呼吸和厌氧呼吸）。有氧呼吸1过程（1）有氧呼吸全过程分为三个阶段（2）糖酵解发生在细胞质基质内1分子葡萄糖降解为2分子丙酮酸通过2分子NADH（还原型辅酶）携带电子形成少量的ATP（2分子）（3）三羧酸循环丙酮酸由细胞质基质进入线粒体，首先发生脱羧反应，而后进入三羧酸循环（又称柠檬酸循环）在酶催化下丙酮酸脱去1个CO2，生成1个二碳单位（乙酰辅酶A） 通过1分子NADH携带电子 在线粒体基质中通过柠檬酸循环生成2个CO2通过3分子NADH和1分子FADH2（还原型黄酶）携带电子形成少量的ATP （1分子）（4）电子传递和氧化磷酸化NADH和FADH2携带的电子（还原性氢）通过线粒体内膜上的一系列蛋白质电子传递链，逐步传递最终传递给氧气，生成水；同时释放的能量合成大量ATP。2特征（1）有游离氧参加（2）有机物被彻底氧化分解（3）释放大量能量（4）主要在线粒体中进行（5）总反应式厌氧呼吸1过程厌氧呼吸发生在细胞质基质中，糖酵解生成丙酮酸后，不进入线粒体内，NADH携带的电子（还原性氢）最终传递给了丙酮酸或其脱羧生成的乙醛。 根据电子受体和最终产物的不同厌氧呼吸有两种类型。乙醇发酵：大多数植物、酵母菌乳酸发酵：动物、人、乳酸菌、甜菜块根、玉米胚、马铃薯块茎2特征（1）无游离氧参加（2）复杂有机物降解为简单有机物（3）生成少量ATP（4）始终在细胞质基质中进行（5）有乳酸发酵和乙醇发酵两种类型细胞呼吸的意义细胞呼吸是细胞代谢的中心1为生命活动提供能量2各种有机物的分解以细胞呼吸为枢纽3细胞呼吸的中间产物是各种生物合成反应的碳骨架第五节 光合作用光合作用的发现1亚里士多德认为： 植物体是由“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。这一观点统治西方将近2000年。 21648年【比】赫尔蒙德的柳苗实验：构成植物体的物质来自水（H2O），土壤只供给极少量物质。31771年【英】普里斯特利实验：植物能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。41779年【荷】英格豪斯实验：在光照条件下，植物才能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。51782年【瑞士】 谢尼伯实验：在阳光作用下，植物靠着二氧化碳营养，排出氧气。61804年【瑞士】索热尔实验：定量测定发现，光合作用过程中，植物制造有机物和氧释放量，远远超过二氧化碳吸收量水也是光合作用的原料。 71864年【德】萨克斯实验：证明绿叶在光合作用时形成淀粉。81880年【美】恩吉尔曼的水绵实验：证实叶绿体在光下可以产生氧气。91941年【美】鲁宾和卡门同位素标记实验：光合作用产生的氧气来自于水101945年【美】卡尔文用同位素示踪法得知光合作用中间产物和环节，确定暗反应过程光合色素1位置：定位于类囊体膜上，类囊体膜又称光和膜。2种类和色泽：叶绿素类：吸收蓝紫光、红光，包括叶绿素a、b 类胡萝卜素：只吸收蓝紫光，包括叶黄素、胡萝卜素 藻胆素（藻类）：主要吸收绿、橙光3高等植物的吸收光谱：主要吸收蓝紫光和红光，几乎不吸收绿光光合作用的过程（一）光反应1光吸收原理：光能可以被光合素色吸收并传递，最终激发出高能电子。2光反应场所在类囊体膜（光合膜）上由光合色素形成了两个复合体光系统I和光系统II。3光反应过程（1）PSII叶绿素中的电子被光激发，通过电子传递链传递 （2）电子传递过程中能量释放，形成ATP（光合磷酸化） （3）PSII失去的电子由水补充，使水裂解，放出氧气 （4）PSI叶绿素中的电子被光激发，将NADP+还原为NADPH4光反应的结果（1）光能化学能（ ATP 和NADPH） （2）水在光下裂解为H+、O2和电子 （3）水产生的氢（H+和电子）在光下将NADP+还原为NADPH（二）碳反应1碳反应的场所：叶绿体基质2碳反应的过程：可分为CO2的固定、三碳酸的还原、五碳糖的再生以及葡萄糖等物质的合成几部分.3有机物的合成：部分三碳糖在叶绿体内合成淀粉、蛋白质和脂质等，大部分运出叶绿体合成蔗糖。影响光合作用的因素（一）光合速率及表示1光合速率：单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2释放量。 2. 表观光合速率（净光合速率）：测得的植物从环境中吸收CO2的量（或放出O2的量）。 3. 真光合速率：表观光合速率与植物呼吸的CO2释放量（或O2吸收量）之和。 （二）影响光合速率的环境因素1光强度光照强度越高光和速率越大A点表示呼吸作用对氧气的消耗或者放出的二氧化碳B点表示该光照强度下，呼吸速率与光和速率相等，有机物总量不增加C点表示大于该光照强度时光和速率不再增加2温度：体现为温度对酶活性的影响，低温条件下光合速率较低，随着温度升高光和速率升高，高温下光和速率降低。3二氧化碳浓度与光强度对光和速率的影响相似，存在饱和点与补偿点。光合作用的应用1光能利用率 =（光合成有机物含能量/单位面积日照光能量）×100%2提高光能利用率的途径途径措施 延长日照时间 提高复种指数延长生育期补充日照时间 增加光合面积 合理密植改变株型 加强光合效率 增加CO2浓度减少光呼吸消耗典型题解析1细胞呼吸过程中，糖酵解的场所是A 线粒体基质 B 细胞质基质C 线粒体内膜 D 细胞质基质和线粒体答案 B2某奥林匹克训练中心的运动生理学家想要监测运动员的肌肉什么时候以厌氧呼吸方式提供能量，为此可以监测下列哪种物质的积累？A ATP B 乳酸 C 二氧化碳 D 氧气答案 B解析 乳酸是动物无氧呼吸的产物3有氧呼吸和无氧呼吸过程中都产生的物质是A 酒精 B 乳酸 C 葡萄糖 D 丙酮酸答案 D解析有氧呼吸和无氧呼吸都有糖酵解的过程，产生丙酮酸4下列哪种物质不是细胞呼吸的产物A CO2 B H2O C 葡萄糖 D NADH和ATP答案 C5细胞呼吸的实质是A 合成有机物，贮存能量 B 合成有机物，释放能量C 分解有机物，释放能量 D 分解有机物，贮存能量答案 C6有氧呼吸过程中，氧的作用是A 糖酵解过程中氧化葡萄糖产生丙酮酸B 在电子传递链末端与H+、e结合生成水C 在三羧酸循环过程中参与CO2形成D 作为酶的辅助成分答案 B7在细胞呼吸过程中，若有CO2放出，则可推断此过程一定A 是有氧呼吸 B 是无氧呼吸C 不是酒精发酵 D 不是乳酸发酵答案 D解析有氧呼吸和酒精发酵都放出CO2。8叶绿体色素的功能是A 吸收光能 B 转化光能C 进行光合作用 D 吸收、传递和转化光能答案 D9产生于类囊体中而在叶绿体基质内被进一步利用的物质是A NADP+ 和ADP B NADPH和ATPC NADH和ATP D O2和ATP答案 B解析NADPH和ATP是光反应的产物，在暗反应中被利用10科学家利用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的原子，这种碳原子的转移途径最可能是A 二氧化碳叶绿素ADP B 二氧化碳叶绿素ATPC 二氧化碳RuBP葡萄糖 D 二氧化碳三碳糖蔗糖答案 D11下列有关细胞呼吸的表述，正确的是A 丙酮酸经柠檬酸循环只产生二氧化碳和少量ATPB 氨基酸和脂肪酸主要进入糖酵解被氧化分解供能C 细胞呼吸过程中，糖分子失去的是H+D 线粒体内膜上有一系列电子传递体，氧是最终电子受体答案 D12下列关于光合作用的表述不正确的是A 叶绿体是进行光合作用的细胞器B 水的光解放氧与二氧化碳无关C 在光反应过程中，电子的最终受体是NADP+D 水分解释放氧气所需要的能量来自于ATP答案 D13下列各个作用中，哪些是发生在光合作用的光反应过程中A 1、3、6 B 2、4、5 C 2、3、6 D 1、4、6答案 D14下列有关植物光合作用过程中卡尔文循环的表述，正确的是A 卡尔文循环是生活在不同环境中植物碳反应的共有途径B 卡尔文循环在无光的条件下可连续进行C 卡尔文循环的场所是细胞质基质和叶绿体基质D 通过卡尔文循环，能量储存在ATP中答案 A15下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是A 碳反应的产物三碳糖只在叶绿体中合成淀粉、蛋白质、脂质等B 叶绿体的类囊体膜上含有光合作用所需的各种色素C 光照下叶绿体中的ATP主要是由糖经有氧呼吸产生的D 光照强烈时，碳反应过程直接将3个CO2分子合成1个三碳化合物答案 查看更多>>