1、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 C6H12O62CH3COCOOH+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
2、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 C6H12O62CH3COCOOH+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3.5FeCl3溶液与一滴20%肝脏研磨液中，前者的Fe3是后者过氧化氢酶分子数的25万倍。反应
3、式：2H2O2 2H2OO2过氧化氢酶（或Fe3）加入材料（ml）试管号123453H2O255555蒸馏水05新鲜猪肝匀浆053.5FeCl3溶液05经高温处理的猪肝匀浆05经高温处理的3.5FeCl3溶液05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？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2、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。3、化学本质：大多数是蛋白质，少数是RNA 4
4、、命名：酶的来源所催化的底物 （如：胃蛋白酶）5、酶的特性：高效性 快速进行反应专一性 有条不紊地进行反应多样性酶活性部位底物契合酶的专一性分析：影响酶活性的因素 变蓝紫71414无变化713513变蓝紫413512变蓝紫713511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？6、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2、ATP 的结构简式：A P P P 腺苷磷酸基高能磷酸键ADP（腺苷二磷酸）ATP（腺苷三
5、磷酸）三、生命活动的直接能源ATP 1、ATP 中文名称：腺苷三磷酸 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）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
6、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胃蛋白作业
7、练习册第4章第1节 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
8、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：CO2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 O2来自CO2还是H2O？O2来自H2O可能来自CO2，可能来自H2O发现
9、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？CO2转化成有机物可能来自CO2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：石英砂研磨充分 碳酸钙保护叶绿素 提取液：无水乙醇（注意：5毫升无水乙醇分次添加）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
10、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 实验4.3 叶绿体中色素的提取和分离 实验：叶绿体中色素的提取和分离纸 层 析 的 结 果叶黄素叶绿素a叶绿素b滤液细线光合作用反应式:CO2+2H2O (CH2O)+O2+H2O 光 能叶绿体二、光合作用的过程活化叶绿素aeeO2类囊体腔类囊体膜叶绿体基质NADPHNADP+H+ATP合成酶H+ADP+PiATP叶绿素a光O2H2OH+eH+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？CO2（CH2O）还原产糖NADP NADPH ADP ATP 2C3 C5 固
11、定暗反应（CH2O）还原产糖NADP NADPH ADP ATP CO2（CH2O）还原产糖NADP NADPH ADP ATP 2C3 C5 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，C3和C5的含量是保持稳定的。而此时突然停止光照，C3的浓度会急速升高，同时C5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CO2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.
12、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H2O、ADP、Pi、NADP+CO2、C5、ATP、NADPHO2、ATP、NADPH(CH2O)、C5、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+CO2 的固定、还原、产糖光能 活跃的化学能 (主要在ATP中)稳定的化学能(CH2O中)光反应暗反应光H2O O2NADPH ATPNADP+Pi ADPc5(CH2O)nCO2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
13、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CO2和H2O合成有机物质并释放O2，将光能转换成化学能的过程。四、影响光合作用的因素1.内因：植物生长周期 2.外因:1）光照强度 2）CO2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
14、酶的活性的发挥，需要最适的温度和pH练习:1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 2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14C的CO2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()CO2C5C3 CO2 C3葡萄糖 CO2C3C5 CO2 葡萄糖C5A 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
15、 下列哪种物质不是光反应的产物（）A H B氧C ATP DC6H12O61C 2A 3B 4D 5D 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
16、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）HHH2OATP（少量）CO2O2ATP（大量）H2O：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 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+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CO2；第三阶段耗O2，生成H2O2、能量：第一、二阶段放出少量能
17、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+CO2 +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O2、酶缺O2、酶酒精、CO2 或 乳酸彻底分解成
18、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CO2、H2O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 Amol2C2H5OH+2CO2+少量能量酒精2C3H6O3+少量能量乳酸糖酵解1C6H12O62 C3H4O3葡萄糖丙酮酸6CO2+12H20+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O2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
19、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O2、酶CO2、H2OCO2、H2O（CH2O）、H2O、O2C6H12O6、H2O、O2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）HHH2OATP（少量）CO2O2ATP（大量）H2O叶绿体中的色素光H2OO2HATPADP+PiC5C3CO2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CO2、H2O、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
20、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CO2、H2O、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CO2、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 NH2C O +NH3COOH COOHCH3 CH3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 CH2 +C O CH2 +C
21、H NH2CH2 CH3 CH2 CH3CH NH2 COOH C O COOHCOOH COOHCOOH 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（）3040303530353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
22、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
23、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。