第二章生物的新陈代谢
第一节新陈代谢的概述
复习要点:
1.从不同角度理解新陈代谢的概念,理解新陈代谢和同化作用、异化作用、物质代谢、能量代谢等概念之间的关系。
2.理解酶的概念和掌握酶的几个特性
3.ATP的简式、ATP和ADP相互转化的关系
重点：
新陈代谢的概念、
酶、ＡＴＰ在新陈代谢中的作用
难点：
物质代谢和能量代谢的关系
生命的七个基本特征中，新陈代谢是生命的最基本特征，是生物与非生物的最根本区别。
一.新陈代谢的概念───生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转变过程，叫做新陈代谢。
新陈代谢和同化作用、异化作用、物质代谢、能量代谢的关系概括如下：
合成物质──┐
同化作用├──物质代谢
新陈代谢 贮存能量─┐│
分解物质─┼┘
异化作用├───能量代谢
释放能量─┘
复习应注意以下几点：
1.新陈代谢是生物最基本特征
2.新陈代谢包括同化作用和异化作用两个生理过程
3.新陈代谢的实质:是物质和能量代谢
4.新陈代谢是生物体内自我更新的过程
在新陈代谢过程中,生物体内每一步化学反应都需要酶,酶在新陈代谢中极为重要
二.酶
1.概念──是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质.
酶的概念要从以下三方面内容去理解和记忆：
(1)产生?
(2)作用?
(3)化学性质
2.酶的特性
(1)高效性:比一般的无机催化剂高100万--10亿倍,1份淀粉酶能催化100万份的淀粉。
(2)专一性:每种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
(3)多样性:生物体内的化学反应很多,每个化学反应都是由专一的酶催化,因此酶的种类很多.
在新陈代谢的过程中除酶极为重要外,还有一种叫ATP的物质也极为重要.
三.ATP
1.ATP是三磷酶腺苷,是一种高能化合物,是生物体进行各种生命的一种直接能源物质.(糖类是主要的能源物质)
为什么是一种高能化合物?这得从它的结构说起
2.ATP的结构简式
构简式表示为A-P～P～P其中A表示腺苷,T表示三个,P表示磷酸,“～”表示高能磷酸键,其断裂时释放出较多的能量,比普通的化学键断裂放出的能量多2--3倍，所以叫高能化学键。高能化学键很易断裂，断裂后，ＡＴＰ转化为ＡＤＰ。
3.ATP和ADP的相互转化
ＡＴＰ分解时，释放能量，当吸收了能量时，不断合成ＡＴＰ
一.水分代谢
要点:
1.掌握植物细胞对水分的吸收、运输和散失的全过程
2.理解成熟的植物细胞渗透吸水的原理
3.了解植物蒸腾作用的概念及其意义
重点和难点:植物细胞的渗透吸水
细胞的组成物质(成分)包括哪些?──包括水、无机盐和各种有机物，而植物新陈代谢的内容就是包括这些物质的吸收、利用、合成、分解、排出等，具体来说植物的新陈代谢包括：
（１）水分代谢──吸收、运输、利用、散失
（２）矿质代谢──吸收、运输和利用
（３）有机物和能量的代代谢───光合作用和呼吸作用
绿色植物必须先吸收无机物才能合成有机物，因此，植物的新陈代谢先讲无机物的代谢
一.水分代谢
1.吸收水分的器官──根(最活跃的部位是:根尖的根毛区细胞即是在成熟区细胞)结合根尖结构图了解根尖四个部分的结构及其功能
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根冠──保护; 分生区(生长点)──具分裂能力 伸长区──细胞迅速伸长 成熟区(根毛区)──吸收水和无机盐 吸胀作用吸水:未形成液泡前(条件),原因是有亲水性物质 |
2.吸水的主要方式
渗透作用吸水:形成大液泡以后,主要是这种方式吸水
3.渗透吸水
| (1)渗透作用──水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散,叫做渗透作用
在一个渗透系统中就会发生渗透作用,但组成渗透系统必须具备两个条件: (2)组成渗透系统的条件： 半透膜 浓度差 (3)成熟的植物细胞置于溶液中,亦组成一个渗透系统 ①原生质层(由细胞膜、液泡膜、及两层膜间的原生质组成）相当于一层选择透过性膜 ②细胞液具有一定浓度 因此,成熟植物细胞置于溶液中,会发生渗透作用,质壁分离实验能证明这点 质壁分离──原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离。 质壁分离复原──把已经发生质分离的细胞放入清水中，原生质层和液泡逐渐 恢复原状。这种现象叫质壁分离恢复。 (4)渗透吸水和渗透失水的条件──决定于浓度差；当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用失水;当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞会通过渗透作用吸水; |
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4.水分的运输 运输的结构──导管, 水分主要是通过导管进行运输。 运输的途径: 根(根毛区细胞从土壤中吸收)-→茎-→ 叶-→散失(通过气孔) 5.利用 (1)参与光 合作用等代谢活动:仅占1%左右 (2)通过蒸腾作用散失到大气中:约占99% 6.蒸腾作用失水的意义 (1)是植物吸收水和促使水在体内运输的主要动力 (2)促进溶解在水在的矿质养料在植物体内的运输 (3)可以降低植物体特别是叶片的温度,避免因强烈阳光照射而造成灼伤 |
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二.矿质代谢
要点:
1.了解植物生活所需的必需元素及分类,掌握矿质元素的概念
2.掌握矿质元素吸收的过程及利用的情况
重点:吸收矿质元素的过程
难点:植物对矿质元素吸收的选择性
(一).植物需要的元素
1.必需元素:16种……
大量元素:(9种)Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｍg、Ｃa
2.按需要量分类微量元素:(7种)……
3.矿质元素:──除Ｃ、Ｈ、Ｏ外,主要由根系从土壤中吸收的元素,如N、P、K等。
4.重要作用:
(1)组成植物体的成分
(2)调节植物生命活动的功能.
一旦缺乏某种矿质元素,就会出现相应的病症(彩图五)
(二)根吸收矿质元素的过程
1.交换吸附:
根细胞呼吸作用产生二氧化碳,二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸可离解成H+和HCO3-。这两种离子吸附在细胞膜的表面。原生质同时具有正负电荷，通常情况下会保护电荷平衡，因此，细胞膜吸附了一个正离子，同时就要释放一个正离子，吸附一个负离子，同时就要释放出一个负离子，这就是叫做交换吸附。据此，根细胞表面上的Ｈ＋和ＨＣＯ３就会与土壤溶液中的阳离子和阴离子交换交换吸附的结果是：矿质元素不断被吸附到细胞膜的外表面，而根细胞膜上的Ｈ＋和ＨＣＯ３不断释放到土壤溶液中。细胞膜外的矿质元素离子要进入细胞内，要经另一个过程。
2.主动运输
主动运输需要载体和能量
能量是由线粒体通过有氧呼吸产生,由此可知:根吸收矿元素与呼吸作用有密切关系,呼吸作用为交换吸附提供H+和HCO3,同时又为主动运输提供能量。载体是决定于细胞本身，不同的植物细胞，含载体的种类和数量是不同的， 这决定植物对矿质元素离子的吸收是具选择性的。
(三)植物对离子的吸收具有选择性
决定于细胞膜上载体的种类和数量,与土壤溶液中离子的浓度不成正比例
比较:植物吸水和吸收矿质元素离子
吸水:主要通过渗透作用吸水,主要决定于浓度差.
矿质元素的吸收:(1)交换吸附(2)主动运输与离子浓度无关,与载体有关
结论:吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程
(四)运输和利用
运输是与水同时进行的,而利用分为两种情况:
1.可以重新利用(可移动):如N、P、K、Mg
这些离子,进入细胞后,或以游离状态存在,或与其他物质结合为不稳定的化合物随细胞的衰老,这些离子会转移到幼嫩的组织被再利用,若缺乏时,老叶(老的组织)先受害,呈病态.
2.不能再利用(不可移动):如
这些离子进入细胞后,与其他化合物结合成稳定的化合物,这些离子往往停留在已经长成的叶(组织)不能再利用,一旦缺乏,幼嫩的组织首先呈病态.
三.光合作用
要点:
1.了解光合作用的场所──叶绿体的有关结构特点;了解光合作用的意义
2.掌握光合作用的过程；场所；反应总式
重点和难点:光反应和暗反应的过程
绿色植物的生活，除了根从土壤中吸收水分和矿质元素外，还需要有机物，如葡萄糖等，那么，有机物从哪里来呢？归根到底是绿色植物通过光合作用制造的。
(一)光合作用的场所──叶绿体
1.叶绿体的结构特点
①含各种与光合作用有关的酶
②含各种色素
2.叶绿体的色素种类和作用
(1)叶绿体的色素
(2)各种色素的作用:吸收可见光,用于光合作用.
叶绿素:主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素:主要吸收蓝紫光
(二)光合作用的过程
1.光反应光解
(1)物质变化
①2H2o──→4[H]＋O2
②ADP＋Pi＋能量──→ATP
(2)能量变化:光能──→活跃的化学能(贮于ATP中)
2.暗反应
(1)物质变化:C5＋CO2───→2C3────→C6H12O6＋H2O
(2)能量变化:活跃的化学能─→稳定的化学能(贮于ATP中)
3.光反应和暗反应的联系
光反应是暗反应的基础,光反应为暗反应提供[H]和ATP,因此,尽管暗反应不需要光,暗反应也不能在晚上(或无光条件下)单独进行.
4.解释下列几个问题
(1)光合作用的反应物有哪些?各参加哪一步反应?
水──光反应二氧化碳───暗反应
(2)光合作用的产物有哪些?各生成于哪一个反应过程?
葡萄糖──暗反应水──暗反应氧气──光反应
(3)生成物中各种元素的来源如何?
葡萄糖中的C、O来源于二氧化碳H来源于水;生成的氧气的氧来源于水
(4)光反应和暗反应能否独立进行?
否因为暗反应要光反应提供[H]和ATP
(三)光合作用的反应总式
写这反应式时注意以下几点
(1)光合作用有水分解,也有水生成,反应式中不能抵消
(2)“─→”不能写成“＝”
(3)O*是一种标记方法,不要漏写
四.呼吸作用
要点:
1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的详细过程及概念
2.了解呼吸作用的实质及其意义
3.呼吸作用和光合作用的比较
重点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程
难点:有氧呼吸的三个阶段
植物通过光合作用,把光能转变成化学能贮存在有机物中,但贮于有机物中的能量是不能直接利用的,而植物的生命活动每时每刻都离不开能量,那么,有机物中的能量又怎样被释放出来,供植物进行生命活动呢?这涉及到呼吸作用.
(一)呼吸作用的类型:有氧呼吸 无氧呼吸
(二)有氧呼吸(主要形式)
1.主要场所──线粒体
2.全过程
(1)C6H12O6(葡萄糖)──→2C3H4O3(丙酮酸)+少量氢(4[H])+少量ATP(2ATP)
(2)2C3H4O3+6H2O──→6CO2+大量氢(20[H])+少量ATP(2ATP)
(3)24[H]+6O2──→12H2O+大量ATP(34ATP)
总反应式:
C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量
1摩尔葡萄糖彻底分解后,放出总能量是2870千焦,其中有1255千焦的能量贮存于ATP中,(约占43.7%)其他的能量以热的形式散失.
3.有氧呼吸的概念:
有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量的能量的过程.
(三)无氧呼吸
1.无氧呼吸和发酵的概念
2.过程(分为两阶段)
┌─→2C2H5OH+2CO2+能量
C6H12O6─→2C3H4O3─┤
└─→2C3H6O3+能量
第一个阶段与有氧呼吸相同,第二阶段在不同酶的作用下,分解成酒精或乳酸
由于无氧呼吸是分解成不彻底的氧化产物,还有许多能量未释放出来,所以无氧呼 吸比有氧 呼吸释放的能量要少得多.例如:1摩尔葡萄糖分解成乳酸,只产生196.65千焦的能量,其中60.08千焦的能量贮于ATP中.
(四)有氧呼吸与无氧呼吸的比较
1.本质一样,都是分解有机物,释放能量,从过程看,第一个阶段是相同的
2.分解的产物不同,释放的 能量的量不同
(五).呼吸作用的意义
为植物体的各项生命活动提供能量