沪教版生命科学生命的物质变化和能量转换.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 生命的物质变化和能量转换,第一节 生物体内的化学反应,生物的共同特征：,生长发育、生殖、遗传和变异、新陈代谢、复杂而独特的结构、应激性,同化作用,异化作用,（基本）,新陈代谢,化学,反应,合成反应,分解反应,自我更新,新陈代谢,物质,能量,同化作用,生物体不断从外界摄取营养物质，将其转变为自身的物质,储存能量,异化作用,生物体不断将自身的物质分解，并将代谢终产物排出体外,释放能量,合成反应：,小分子形成大分子的化学反应,分解反应：,大分子分解成小分子的化学反应,一、合成反应和分解反应,酶,C,二肽氨基酸 三肽水,酶,E C,6,H,12,O,6,2CH,3,COCOOH+4H+,能量,（葡萄糖）（丙酮酸）,酶,A,葡萄糖葡萄糖 麦芽糖水,酶,D,四肽水,2,分子二肽,酶,B,麦芽糖水,2,分子葡萄糖,合成反应,分解反应,?,酶,C,二肽氨基酸 三肽水,酶,E C,6,H,12,O,6,2CH,3,COCOOH+4H+,能量,（葡萄糖）（丙酮酸）,酶,A,葡萄糖葡萄糖 麦芽糖水,酶,D,四肽水,2,分子二肽,酶,B,麦芽糖水,2,分子葡萄糖,合成反应,分解反应,（水解反应）,（水解反应）,（氧化分解反应）,二、生物催化剂,酶,1,、探究酶的高效性（,P58,演示实验）,背景资料：,1,、过氧化氢是细胞代谢产生对细胞有害的物质。细胞中的过氧化氢酶可以将过氧化氢及时分解为水和氧气。,2,、新鲜猪肝中含有过氧化氢酶，氯化铁是一种无机催化剂，它们都参与这一反应。,3,、在一滴,3.5,FeCl,3,溶液与一滴,20%,肝脏研磨液中，前者的,Fe,3,是后者过氧化氢酶分子数的,25,万倍。,反应式：,2H,2,O,2,2H,2,O,O,2,过氧化氢酶,（或,Fe,3,）,加入材料（,ml,）,试管号,1,2,3,4,5,3,H,2,O,2,5,5,5,5,5,蒸馏水,0,5,新鲜猪肝匀浆,0,5,3.5,FeCl,3,溶液,0,5,经高温处理的猪肝匀浆,0,5,经高温处理的,3.5,FeCl,3,溶液,0,5,实验结果,气泡发生量,不明显,极多,一般,不明显,一般,线香亮度,暗淡,火焰燃烧,无变化,暗淡,无变化,4,号和,5,号试管的结果说明了什么？,思考,3,号和,5,号试管的结果说明了什么？,2,号和,4,号试管的结果说明了什么？,2,号和,3,号试管的结果说明了什么？,1,号试管在实验中起什么作用？,通过本实验，可得出的结论：,酶具有高效性,酶,活性部位,底物,契合,酶的专一性,2,、,分析：影响酶活性的因素,变蓝紫,7,1,4,1,4,无变化,7,1,35,1,3,变蓝紫,4,1,35,1,2,变蓝紫,7,1,35,1,1,加碘液后液体颜色变化,pH,稀释唾液溶液（,mL,）,清水,（,mL,）,恒温水浴（）,1,淀粉溶液（,mL,）,试管号,哪些因素会影响酶的活性？,唾液淀粉酶的最适温度和,pH,是多少？,4,号试管的唾液淀粉酶的活性是否丧失了？,3,、影响酶的活性（催化效率）的因素,温度、,pH,酶的活性的发挥，需要,适宜,的,pH,和温度,酶的概念：由,活细胞,产生的具有,催化,能力的,生物大分子,，也称生物催化剂。,B,、化学本质：大多数是蛋白质，,少数是,RNA,C,、命名：酶的来源所催化的底物,（如：胃蛋白酶）,D,、酶的特性：,高效性,快速进行反应,专一性,各化学反应有条不紊进行,作用条件温和,活细胞体内,2,、,ATP,的结构简式：,A,P,P,P,腺苷,磷酸基,高能磷酸键,A,D,P,（,腺苷,二,磷酸,）,A,T,P,（,腺苷,三,磷酸,）,三、生命活动的,直接,能源,ATP,1,、,ATP,中文名称：三磷酸腺苷,生物的生命活动,ATP,氧化分解,能量,储存,释放能量,有机物,能量,细胞代谢所需能量的,直接,来源,ATP,三磷酸腺苷,全称,A,T,(,t,riple,),P,腺苷,三个,磷酸基团,（高能磷酸化合物）,什么是,ATP,？,P P,P,腺嘌呤,高能磷酸键,核糖,腺苷,(,A,),ATP,三个磷酸基团,（三磷酸腺苷）,30.54KJ/mol,ATP,的结构式,A,P P,P,即：,A,：,腺苷,T,：,三个,P,：,磷酸基团,：普通化学键,：高能磷酸键,3,、,ATP,与,ADP,的相互转化：,ATP,ADP+Pi+,酶,ATP,Pi,各种生命,活动,能量,能量,光合作用,有机物氧化分解,酶,注意：以上两反应,不可逆,（酶、反应场所均不同）,ATP,ADP,之间的转化,特点：物质可逆，能量不可逆,(,非可逆反应,）,（呼吸作用）,（用于主动运输、肌肉收缩,神经传导、生物合成,体温维持、吸收分泌等）,水解反应,1,、下列对酶的描述中，不正确的是（）,A,酶是生物催化剂,B,大多数酶是蛋白质,C,某些,RNA,也是酶,D,酶活性随温度增加而增强,2,、生物体内，各种化学反应之所以能有条不紊地进行，是因为（）,A,酶的催化效率具有高效性,B,酶的种类具有多样性,C,酶的催化作用具有专一性,D,酶的空间结构具有稳定性,3,、习惯上酶的命名是根据,(),A,、其来源,B,、其底物,C,、没根据,D,、,A,与,B,都是,4,、,30,个腺苷和,60,个磷酸基最多能组成,ATP,（）,A,、,10,个,B,、,20,个,C,、,30,个,D,、,60,个,5,、酶是生物体内催化各种化学反应的生物催化剂，上图表示在不同温度条件下化学反应速度的变化，其变化反映了温度对酶的催化作用的影响，请据图回答：,（,1,）曲线中的,AB,段表明：酶在,范围内，催化作用随温度的,而,。,（,2,）曲线中的,B,点表示,。,（,3,）曲线,BC,段表明,。,10-40,升高 增强,酶的最适温度,随温度升高，酶的活性下降,6,、酶是生物催化剂，上图表示外界条件对酶催化作用的影响，请回答以下问题：,（,1,）图,2,说明酶的催化作用受,的影响。,（,2,）,酶在,pH,为,2,的条件下活性最高。,pH,胃蛋白,第四章 生命的物质变化和能量转换,第二节 光合作用,一、光合作用的研究历史,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1642,年 赫尔蒙特,：植物增重的物质从何而来,?,：植物增重的物质只来于水,：与雨水有关,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1771,年 普里斯特利,：动物是如何生存的,?,：植物能净化空气,：与植物有关,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1779,年 英格豪斯,为什么普里斯特利实验有时成功，有时失败呢？,光照是实验成功的必要条件,与外界环境有关,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1864,年 萨克斯,植物除释放氧气，还产生什么？,光照后产生淀粉,可能是某种有机物,萨 克 斯 实 验 的 发 展,结论：,CO,2,是光合作用的原料之一,无空气的光亮环境中,无空气的黑暗环境中,1880,年 恩格尔曼,资料,1,：恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。,资料,2,：在类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。,思考：恩格尔曼实验的结论是什么？,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1939,年 鲁宾、卡门,O,2,来自,CO,2,还是,H,2,O,？,O,2,来自,H,2,O,可能,来自,CO,2,，可能来自,H,2,O,发现问题,提出假设,设计实验,数据分析,得出结论,1940,年 卡尔文,糖是怎样合成的？,CO,2,转化成有机物,可能,来自,CO,2,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,（橙黄色）,叶黄素,（黄色）,叶绿素,a,（蓝绿色）,叶绿素,b,（黄绿色）,二、光合作用的场所,叶绿体,主要吸收蓝紫光,主要吸收红橙光、蓝紫光,双层膜,基质：酶,基粒,酶,色素,叶绿体,叶绿体的结构,实验,4.3,叶绿体中色素的提取和分离,一、色素的提取：,石英砂,(,二氧化硅,),研磨充分 碳酸钙,防止研磨中色素被破坏，保护叶绿素；,提取液：无水乙醇（,注,：,5,毫升无水乙醇,分次添加,）作用是,溶解色素,二、制备滤纸条，画滤液细线,注意,：滤液细线,“,匀、细、齐,、,浓,”,（,防止色素带之间的重叠,；,积累更多色素,），阴干。参考图,4-16,三、色素的分离：,纸层析法的原理：各色素随着层析液在滤纸上,扩散速度不同,，使不同的色素在扩散过程中被分离开来。,层析液：石油醚,注意,：,67,页右下角,纸 层 析 的 结 果,练一练,利用新鲜的菠菜叶进行,“,叶绿体中色素提取和分离,”,的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是（）,B,光合作用反应式,:,CO,2,+2H,2,O (CH,2,O)+O,2,+H,2,O,光 能,叶绿体,二、光合作用的过程,活化叶绿素,a,e,e,O,2,类囊体腔,类囊体膜,叶绿体基质,NADPH,NADP,+,H,+,ATP,合成酶,H,+,ADP+Pi,ATP,叶绿素,a,光,O,2,H,2,O,H,+,e,H,+,H,+,H,+,H,+,H,+,光反应,思考：光反应中物质发生了怎样的变化？能量又是如何转换的？,CO,2,（,CH,2,O,）,还原,产糖,NADP,NADPH,ADP,ATP,2C,3,C,5,固定,暗反应,（,CH,2,O,）,还原,产糖,NADP,NADPH,ADP,ATP,CO,2,（,CH,2,O,）,还原,产糖,NADP,NADPH,ADP,ATP,2C,3,C,5,固定,思考：暗反应中物质发生了怎样的变化？能量又是如何转换的？,三、光合作用的过程,问题,1,：美国科学家卡尔文再用同位素标记法研究光合作用的实验中发现，当绿藻正常地进行光合作用时，,C,3,和,C,5,的含量是保持稳定的。而此时突然停止光照，,C,3,的浓度会急速升高，同时,C,5,的浓度急速降低。为什么会出现这样的现象呢？,问题,2,：卡尔文还做了这样的实验：当绿藻在进行光合作用的时候，突然中断,CO,2,的供应。你认为接下来会出现怎样的试验现象？,比较光反应和暗反应,光反应,暗反应,1.,场所,2.,条件,3.,反应物,4.,产物,5.,物质变化,6.,能量变化,7.,联系,叶绿体基粒,叶绿体基质,光、酶、色素,酶,H,2,O,、,ADP,、,Pi,、,NADP,+,CO,2,、,C,5,、,ATP,、,NADPH,O,2,、,ATP,、,NADPH,(CH,2,O),、,C,5,、,ADP,、,Pi,、,NADP,+,水的光解、,ATP,、,NADPH,的形成,为暗反应提供能量,(,ATP),和还原剂,(,NADPH),为光反应补充,ADP,、,Pi,、,NADP,+,CO,2,的固定、,CO,2,的还原,光能 活跃的化学能,(,主要在,ATP,中,),稳定的化学能,(CH,2,O,中,),光合作用的实质：,物质变化：将无机物合成有机物,能量变化：将光能转化成化学能，,并贮存在有机物中,光合作用是叶绿体吸收并利用光能，将,CO,2,和,H,2,O,合成有机物质并释放,O,2,，将光能转换成化学能的过程。,四、影响光合作用的,因素,内因：植物生长周期,外因,:,1,）光照强度,2,）,CO,2,浓度,3,）,温度,4,）水及其他,实验：探究影响光合作用的因素,控制变量,实验过程中可以变化的因素称为,变量,人为改变的变量称做,自变量,随着自变量的变化而变化的变量称做,应变量,实验过程中可能还会存在一些可变的因素，对实验结果造成影响，这些变量称为,无关变量,除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做,对照实验,对照实验一般要设置对照组和实验组,在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应该始终保持相同,酶的活性的发挥，需要,最适,的,温度,和,pH,练习,:,叶绿体合成六分子葡萄糖,需要二氧化碳的分子数目是,(),个,A 6 B 12 C 36 D 72,在光合作用中,需要消耗,ATP,的是,(),A C3,还原,B CO2,的固定,C,水的光解,D,叶绿素吸收光能,3,用含放射性元素,14,C,的,CO,2,作为示踪原子追踪在光合作用的暗反应阶段中碳原子的转移途径有,(),CO,2,C,5,C,3,CO,2,C,3,葡萄糖,CO,2,C,3,C,5,CO,2,葡萄糖,C,5,A B C D,4,在适宜的光照、土壤、肥料、温度和湿度等条件的温室内，为增加粮食产量，适当增加（）可达此目的。,A,空气中的氧量,B,空气中的含氮量,C,土壤中的含水量,D,空气中的,CO2,的量,5,下列哪种物质不是光反应的产物（）,A H B,氧,C ATP DC,6,H,12,O,6,1C 2A 3B 4D 5D,6,、图为植物光合作用过程图解，请回答下列问题：,（,1,）图中的色素分子分布在叶绿体的,上；表示的过程是,。,（,2,）光反应的产物中，不参与暗反应是是,。,（,3,）在光照下，若停止二氧化碳的供给，细胞内的,C,3,含量将会,。,（,4,）在黑暗环境中，图中不能发生的反应是,。,（,5,）为植物提供,14,C,标记的,14,CO,2,，追踪,14,C,在植物体内的转移途径，可发现,14,C,将依次出现在,中。,（,6,）若浇灌植物的营养液中缺镁，则它的,（老叶、幼叶）会先表现发黄现象。原因是镁在植物体内,（能、不能）移动。,（,7,）若为此植物提供,H,2,18,O,，则过一段时间后将在此植物周围的空气中检测到含有,18,O,的气体除,C,18,O,2,和,18,O,2,，还有一种气体应为,，它来自植物的哪一生理过,程？,。,思考,1,、细胞中的能源物质有哪些？,2,、主要的能源物质是什么？,3,、主要的储能物质是什么？,4,、直接供能物质是什么？,5,、,ATP,的合成需要哪些条件？,6,、其中的能量来源有哪些？,第三节 细胞呼吸,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，释放出能量并产生,ATP,的过程。,机体的呼吸过程,细胞呼吸,演示实验：酵母菌的呼吸方式,目的：在有氧、无氧条件下，,细胞呼吸的产物,设计：创设实验条件,检验实验结果,结论：有氧条件细胞呼吸的产物：,无氧条件细胞呼吸的产物：,葡萄糖（提供营养）,水浴（控温，发挥酶的活性）,创设有氧、无氧环境（吹气、石蜡油）,显色（,BTB,试剂）,气味,酵母菌,电镜图,模式图,线粒体,一、细胞呼吸的类型,1.,有氧呼吸,有氧呼吸的过程,：细胞质基质,（糖酵解）,葡萄糖,丙酮酸,ATP,（少量）,H,H,H,2,O,ATP,（少量）,CO,2,O,2,ATP,（大量）,H,2,O,：线粒体基质,（包括三羧酸循环）,：线粒体内膜,一、细胞呼吸的类型,1.,有氧呼吸,C,6,H,12,O,6,+,6H,2,O,+6O,2,6,CO,2,+12H,2,O+,能量,酶,比较有氧呼吸第一、二、三阶段,共同点,1,、第一、二阶段均有“脱氢”,2,、第一、二、三阶段均有能量释放，且能量均有两种去向（释放热能、合成,ATP,）,不同点,1,、物质：第二阶段生成,CO,2,；第三阶段耗,O,2,，生成,H,2,O,2,、能量：第一、二阶段放出少量能量；第三阶段放出大量能量,3,、场所：第一阶段在细胞质基质；第二、三阶段在线粒体中,比较有氧呼吸与燃烧,有氧呼吸,燃烧,相同点,实质,有机物氧化分解，释放能量,不同点,条件,酶催化,点燃,释能,逐步,快速连续,能量去向,热能、,ATP,热能,2.,无氧呼吸,酒精,+,CO,2,+,能量,葡萄糖 丙酮酸,乳酸,+,能量,糖酵解,（发酵）,一、细胞呼吸的类型,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，释放出能量并产生,ATP,的过程。,比较有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸,无氧呼吸,不,同,1.,场所,2.,条件,3.,终产物,4.,物质变化,5.,能量变化,相 同,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,O,2,、酶,缺,O,2,、酶,酒精、,CO,2,或 乳酸,彻底分解成无机物,分解不彻底,释放大量能量,释放少量能量,都有糖酵解过程，都分解有机物，释放能量,CO,2,、,H,2,O,练习,：,酵母菌无氧呼吸产生,Amol,二氧化碳，人在正常情况下消耗同样量的葡萄糖，可形成二氧化碳（）,A 2 Amol B 12 Amol,C 6 Amol D 3 Amol,2C,2,H,5,OH+,2,CO,2,+,少量能量,酒精,2C,3,H,6,O,3,+,少量能量,乳酸,糖酵解,1,C,6,H,12,O,6,2 C,3,H,4,O,3,葡萄糖 丙酮酸,6,CO,2,+12H,2,0+,大量能量,二、细胞呼吸的实质和意义,实质：分解有机物，释放能量,意义：为生物体的各项生命活动提供能量,三、影响细胞呼吸的因素,O,2,温度,四、,比较光合作用和有氧呼吸,光合作用,有氧呼吸,1.,场所,2.,条件,3.,原料,4.,终产物,5.,物质变化,6.,能量变化,细胞质基质、线粒体,叶绿体,光能、酶,O,2,、酶,CO,2,、,H,2,O,CO,2,、,H,2,O,（,CH,2,O,）,、,H,2,O,、,O,2,C,6,H,12,O,6,、,H,2,O,、,O,2,合成,（无机物 有机物）,分解,（有机物 无机物）,贮存,释放,光合作用与呼吸作用的联系,葡萄糖,丙酮酸,ATP,（少量）,H,H,H,2,O,ATP,（少量）,CO,2,O,2,ATP,（大量）,H,2,O,叶绿体中的色素,光,H,2,O,O,2,H,ATP,ADP+Pi,C,5,C,3,CO,2,光反应,暗反应,光合作用,呼吸作用,酶,第四节,生物体内营养物质的转变,大豆,食物中糖类消化吸收,肝糖原分解,中间产物转化,甘油,脂肪酸,氧化分解产生,CO,2,、,H,2,O,、能量,合成肝糖原、肌糖原,转变为脂肪和非必需氨基酸,一、糖代谢,食物中脂肪消化吸收,储存脂肪转化,中间产物转化,葡萄糖,构成机体组织,形成脂肪储存,生成腺体分泌物,转化肝糖原,氧化分解产生,CO,2,、,H,2,O,、能量,二、脂肪代谢,食物中蛋白质消化吸收,组织蛋白质分解,氨基转化作用形成,氨基酸,合成新的组织蛋白和酶等,转氨基作用形成新的氨基酸,脱氨基作用：,含氮部分,不含氮部分氧化分解产生,CO,2,、,H2O,、能量,三、蛋白质代谢,脱氨基作用,是指在酶的催化下氨基酸脱去氨基的过程,H C NH,2,C O +NH,3,COOH COOH,CH,3,CH,3,酶,丙氨酸 丙酮酸 氨,转氨基作用,氨基酸的氨基与,-,酮酸的酮基进行了交换，结果生成了一种非必需氨基酸和一种新的,-,酮酸,CH,2,+,C O CH,2,+,CH NH,2,CH,2,CH,3,CH,2,CH,3,CH NH,2,COOH C O COOH,COOH COOH,COOH COOH,转氨酶,1-,谷氨酸 丙酮酸,-,酮戊二酸 丙氨酸,（新的氨基酸）,糖,糖、,脂肪、,蛋白质,代谢之间的关系：,脂肪,氨基酸,蛋白质,表示糖类转变为非必需氨基酸,食物种类,谷物类,肉类和豆类,蔬菜和水果,油脂类,在膳食中的比例（）,30,40,30,35,30,35,3,健康饮食金字塔,主要食物营养成分表,（每百克食物所含的成分）,由于生长发育突然加速，少年期（,13-18,岁）每日营养素和能量的消耗约比学龄期（,6-12,岁）增加,2,倍，男孩每日约需,2900,千卡,，女孩约需,2400,千卡,。,一,1,袋牛奶,二,250-400,克主食,三,3-4,份高蛋白,四,4,句话“有粗有细、不甜不咸、三四五顿、七八分饱”,五,500,克新鲜蔬菜水果,红,西红柿、红酒（少量）、红辣椒,黄,胡萝卜、红薯、南瓜、玉米,绿,绿茶、绿色蔬菜,白,燕麦,黑,黑木耳,什么都吃，适可而止,食品添加剂及其安全问题,种类,名称,引发症状,食品,防腐剂,苯甲酸盐、己二酸盐、丙酸盐联苯、福尔马林、水杨酸,增加肾脏、肝脏代谢负担，引发肠胃不适、耳鸣、头痛、呕吐、呼吸困难等,鱼丸、虾仁、肉制品、酱油、奶油、酱菜、蜜饯,漂白剂,吊白块（甲醛次硫酸氢钠）、亚硫酸盐,咳嗽、气喘、危害肺部、呼吸困难等,面粉、洋菇牛蒡、蜜饯干果、白萝卜、豆制品,乳化剂,大豆卵磷脂、脂肪酸酯类、聚山梨醇酯类,增加代谢负担,蛋糕、糖果、巧克力，花生酱、冰激凌、奶酪,着色剂,天然色素、多存在于植物中，如胡萝卜素、红曲、绿茶粉、焦糖色素等人工食用色素如食用红色,6,号、黄色,5,号、蓝色,1,号、红色,2,号、盐基性介黄、盐基性桃红精、硫酸铜等,摄取多量人工食用色素易产生头痛、呕吐、腹痛、心跳加速、全身着色，排出红色尿、癌症等症状与疾病,糖果、红姜、蜜饯等,保色剂,硝酸盐、亚硝酸盐等,多用于肉品加工，可抑制肉毒杆菌、摄取量过多易致癌,香肠、火腿,饥饿的苏丹,（凯文,卡特摄于苏丹,1993,年）,联合国粮农组织发布,2008,年世界粮食不安全状况,报告称，目前世界饥饿人口已经达到,9.63,亿,。今年世界饥饿人口比去年增加了,4000,万。,粮农组织的报告显示，目前世界上绝大多数营养不良人口生活在发展中国家，,2/3,的饥饿人口在亚洲，而在撒哈拉以南的非洲地区有,1/3,的人长期处于饥饿状态。,实现到,2015,年将饥饿人数减半的目标，需要,强有力的政治承诺,，而且全世界,每年至少,要向农业等领域投入,300,亿美元,资金。,