第5章 细胞的能量供应和利用-2025-2026学年高一生物上学期核心知识概括（人教版2019必修1）

细胞的能量供应和利用 主讲人： 驼铃儿 时间： 2025.X 2025 POWERPOINT DESIGN 主讲人：时间：202XPOWERPOINT DESIGN细胞的能量供应和利用AiPPT202X.X 01 第1节 降低化学反应活化能的酶 02 第2节 细胞的能量“货币”ATP 03 第3节 细胞呼吸的原理和应用 The budget of cooperation 目录 CONTENTS 04 第4节 光合作用与能量转化 010203The budget of cooperationCONTENTS04第1节 降低化学反应活化能的酶目录第2节 细胞的能量“货币”ATP第3节 细胞呼吸的原理和应用第4节 光合作用与能量转化 01 第1节 降低化学反应活化能的酶 POWERPOINT DESIGN PART. 2025 POWERPOINT DESIGNPART.202X01第1节 降低化学反应活化能的酶 细胞代谢 定义： 主要场所： 实质： 特点： 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 细胞内各种化学反应的统称。 细胞质基质 一般都需要酶催化。 在水环境中进行。 反应条件温和。 一般伴随着能量的释放和储存。 细胞代谢的概念细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢细胞代谢的特点一般都需要酶的催化。 在水环境中进行。 反应条件温和。 一般伴随着能量的释放和储存。 实验：比较过氧化氢酶在不同条件下的分解 分 组 编 号 1号 2号 3号 4号 相 同 处 理 不 同 处 理 气泡产生 卫生香复燃 结 论 对照组 实 验 组 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 无气泡 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 010203三价铁离子（生锈的铁钉）无机催化剂实验：比较过氧化氢酶在不同条件下的分解过氧化氢酶（肝脏研磨液、土豆浸出液）有机催化剂加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转化为容易分解的活跃状态。 Fe3和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，是降低了过氧化氢分解的活化能。 酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3高得多。实验结论 01 三价铁离子（生锈的铁钉） 无机催化剂 02 过氧化氢酶（肝脏研磨液、土豆浸出液） 有机催化剂 03 加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转化为容易分解的活跃状态。 Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，是降低了过氧化氢分解的活化能。 酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多。 实验结论 实验：比较过氧化氢酶在不同条件下的分解 010203三价铁离子（生锈的铁钉）无机催化剂实验：比较过氧化氢酶在不同条件下的分解过氧化氢酶（肝脏研磨液、土豆浸出液）有机催化剂加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转化为容易分解的活跃状态。 Fe3和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，是降低了过氧化氢分解的活化能。 酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3高得多。实验结论 酶的概念 （1）酶的本质： 酶的化学本质 酶的来源 酶的功能 酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 （2）酶的应用： 酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物， 绝大多数酶是蛋白质。少数酶是RNA。 溶菌酶含片 加酶洗衣粉 消化液 01酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的概念 酶在适宜的温度和pH条件下表现出最佳活性，过高或过低的条件可能导致酶失去活性或活性降低。 温和性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 专一性 高效性 催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化集的1071013倍。 酶的特性 高效性催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化集的1071013倍。酶的特性每一种酶只能催化一种或一类化学反应。专一性酶在适宜的温度和pH条件下表现出最佳活性，过高或过低的条件可能导致酶失去活性或活性降低。温和性 变量 实验过程中的变化因素称为变量。 无关变量 除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。 自变量 人为控制的对实验对象进行处理的因素称为自变量。 对照实验 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验。它一般要设置对照组和实验组，如果实验中对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。 因变量 因自变量改变而变化的变量叫作因变量。 控制变量法 变量实验过程中的变化因素称为变量。控制变量法自变量人为控制的对实验对象进行处理的因素称为自变量。因变量因自变量改变而变化的变量叫作因变量。无关变量除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。对照实验除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验。它一般要设置对照组和实验组，如果实验中对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。 控制变量法 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 三 2支试管均加入______________2滴，振荡，试管下半部浸到60℃的热水中，反应5min。 四 加入__________→振荡→60℃水浴加热2min （或水浴煮沸1min） 实验现象 结论 1号试管加入2ml淀粉溶液 2号试管加入2ml蔗糖溶液 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉酶溶液 斐林试剂 1号试管溶液生成砖红色沉淀 2号试管溶液不生成砖红色沉淀 自变量 因变量 无关变量 变量实验过程中的变化因素称为变量。控制变量法自变量人为控制的对实验对象进行处理的因素称为自变量。因变量因自变量改变而变化的变量叫作因变量。无关变量除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。对照实验除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验。它一般要设置对照组和实验组，如果实验中对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。 控制变量法 实验步骤 一 取两支试管，编号1、2 二 向两支试管各加入2ml淀粉溶液 三 四 反应5min后，向两支试管加入等量的________ 实验现象 结论 1号试管加入2滴淀粉酶溶液 2号试管加入2滴蔗糖酶溶液 淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化淀粉水解 淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用 碘液 1号试管溶液不变蓝 自变量 因变量 无关变量 变量实验过程中的变化因素称为变量。控制变量法自变量人为控制的对实验对象进行处理的因素称为自变量。因变量因自变量改变而变化的变量叫作因变量。无关变量除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。对照实验除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验。它一般要设置对照组和实验组，如果实验中对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。 02 第2节 细胞的能量“货币”ATP POWERPOINT DESIGN PART. 2025 POWERPOINT DESIGNPART.202X02第2节 细胞的能量“货币”ATP ATP的概念 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP英文全称是adenosine triphosphate，adenosine是 结合而成。tri是“ ”的意思，phosphate是 。全cheng 腺苷（腺嘌呤+核糖） 三 磷酸基团 ATP的结构式 【讨论】图中①②③的结 构分别代表什么？ 腺苷 三个磷酸基团 腺嘌呤 核糖 α β γ ① ② ③ ATP ATP的结构ATP是 腺苷三磷酸 的英文名缩写，它的分子的结构可以简写成A- P～P～P，其中A 代表 腺苷 ，P代表 磷酸基团 ，～代表一种特殊的 化学键 。ATP的概念ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质。细胞内的一种高能磷酸化合物。 ATP的概念 （腺嘌呤+核糖） 1.ATP的中文名称： 腺苷三磷酸 2.ATP的元素组成： C、H、O、N、P 3.ATP的结构简式： A-P～P～P 4.A、T、P、～的含义： A表示：腺苷 T表示：三 P表示：磷酸基团 ～表示：特殊的化学键 腺苷（A） ATP （腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） ~ ~ 特殊的化学键 两个带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能 （不稳定） 腺嘌呤核糖核苷酸 （RNA的基本单位之一） ATP的结构ATP是 腺苷三磷酸 的英文名缩写，它的分子的结构可以简写成A- P～P～P，其中A 代表 腺苷 ，P代表 磷酸基团 ，～代表一种特殊的 化学键 。ATP的概念ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质。细胞内的一种高能磷酸化合物。 ATP的概念 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键 ，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 ATP H2O H ADP 腺苷二磷酸 O P OH O- O- 能量高达30.54kJ/mol 水解酶 磷酸 水 P P P P P P α 位 β位 γ位 负电 负电 负电 ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种 。 释放能量 高能磷酸化合物 5. ATP结构特点： 不稳定 ATP的结构ATP是 腺苷三磷酸 的英文名缩写，它的分子的结构可以简写成A- P～P～P，其中A 代表 腺苷 ，P代表 磷酸基团 ，～代表一种特殊的 化学键 。ATP的概念ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质。细胞内的一种高能磷酸化合物。 ATP的概念 4.细胞内的吸能反应(化学能） 如葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫) ATP ATP的功能 （1）细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。 ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 2.大脑的思考（电能） 5.细胞的主动运输（渗透能） 3.肌肉收缩 (机械能） ATP的结构ATP是 腺苷三磷酸 的英文名缩写，它的分子的结构可以简写成A- P～P～P，其中A 代表 腺苷 ，P代表 磷酸基团 ，～代表一种特殊的 化学键 。ATP的概念ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质。细胞内的一种高能磷酸化合物。 对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，产生ATP的生理过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体；对于绿色植物来说，产生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。 产生过程 对于正常细胞来说，ATP在细胞中含量少，转化迅速，这种转化是时刻不停发生且处于 动态平衡 之中的。 ATP的含量 ATP的产生 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量2 Pi 酶1 酶2 能量1 Pi 光合作用（光能） 呼吸作用（化学能） 用于各项生命活动 吸能反应 动态平衡 对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，产生ATP的生理过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体；对于绿色植物来说，产生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。产生过程ATP的产生对于正常细胞来说，ATP在细胞中含量少，转化迅速，这种转化是时刻不停发生且处于 动态平衡 之中的。ATP的含量 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。 放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。 吸能反应 放能反应 ATP的应用 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货” 细胞呼吸(有机物氧化分解)、光合作用的光反应 有机物合成、主动运输、 胞吞胞吐、 蛋白质磷酸化、肌肉收缩等 ATP ADP 水解 合成 （各项生命活动）吸能反应 放能反应 能量 能量 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。吸能反应ATP的应用放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。放能反应 03 第3节 细胞呼吸的原理和应用 POWERPOINT DESIGN PART. 2025 POWERPOINT DESIGNPART.202X03第3节 细胞呼吸的原理和应用 呼吸作用的实质 细胞呼吸 呼吸与细胞呼吸 呼吸 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 【实质】指 的有机物 ，并释放 的过程。也称呼吸作用。 细胞内 呼吸 细胞呼吸 氧化分解 能量 ≠ 01细胞内有机物氧化分解，并释放能量。呼吸作用的实质 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，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 无氧呼吸 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 呼吸作用的方式 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，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。呼吸作用的方式无氧呼吸在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 呼吸作用的场所 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 分布有氧呼吸的酶 增大内膜表面积 有氧呼吸 1.场所： 细胞质基质和线粒体（主要场所：线粒体） ➋有氧呼吸的场所并非只是线粒体：原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。 ➊无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的。呼吸作用的场所 呼吸作用的场所 1.葡萄糖：不能进入线粒体，只能在____________利用。线粒体只能利用 而不能利用葡萄糖。 2.氧气(O2)： 用于有氧呼吸的第 阶段。 3.水(H2O)：既是底物又是产物。既在第 阶段产生，又在第 阶段被消耗，可循环使用。 4.CO2在 阶段产生。 【注意】 2丙酮酸 （C3H4O3） 细胞质基质 线粒体基质 C6H12O6 主 动 运 输 C6H12O6 酶 少量能量 4[H] 2丙酮酸 6H2O 酶 20[H] 6CO2 少量能量 6O2 [H]与O2结合 12H2O 大量能量 线粒体内膜 丙酮酸 三 二 三 二 因为线粒体膜没有运输葡萄糖的载体，线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶。 2.过程： 这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一过程实际上是氧化型辅酶I（NAD+）转化成还原型辅酶I（NADH） 细胞质基质 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的。呼吸作用的场所 呼吸作用的场所 无氧呼吸 C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸) + 4 [H]+ 2C2H5OH（酒精）+2CO2 酶1 酶2 2C3H6O3（乳酸） 酶 第一阶段： 第二阶段： 能 2ATP 热能 与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质 细胞质基质 不释放能量 (1)过程 【思考】无氧呼吸过程中[H]的来源和去路是怎样的？ [H]的来源：无氧呼吸的第一阶段即葡萄糖； [H]的去路：还原丙酮酸 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的。呼吸作用的场所 04 第4节 光合作用与能量转化 POWERPOINT DESIGN PART. 2025 POWERPOINT DESIGNPART.202X04第4节 光合作用与能量转化 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 01 光合作用的概念 01指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用的概念 光合作用的场所 外膜 内膜 基质 核糖体 DNA 类囊体 基粒 1.光合作用的场所：叶绿体 2.光合色素的分布：叶绿体类囊体薄膜 ②叶绿体基质和类囊体薄膜上分布着与光合作用有关的酶。 ③多个类囊体堆叠形成基粒，极大的扩展了受光面积，扩大色素和酶的附着 位点。 ①类囊体薄膜上分布着能吸收光能的色素。 CO2＋H2O（CH2O）＋O2。光合作用的化学反应式 光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行，包括水的光解和ATP的合成。 光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的，包括CO2的固定和C3的还原。 光反应阶段 暗反应阶段 光合作用的阶段 光合作用过程的示意图 光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行，包括水的光解和ATP的合成。光反应阶段光合作用的阶段光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的，包括CO2的固定和C3的还原。暗反应阶段 光合作用的强度 1.概念: 是光合作用反应强弱的指标。一般用植物在 通过光合作用 的量（即光合作用速率，是化学中的一种反应速率）来衡量。 单位时间内单位面积 制造糖类 (1)光合作用制造的糖类 呼吸作用消耗的糖类 植物/细胞积累的糖类 (2)可用单位时间内 的消耗量，或单位时间内 的产生量来表示。 CO2 O2 CO2+H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 指单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用的强度 谢谢大家 主讲人： 驼铃儿 时间： 2025.X 2025 POWERPOINT DESIGN 主讲人：时间：202XPOWERPOINT DESIGN谢谢大家AiPPT202X.X $$