第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源----光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理:(1) 利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2) 利用各种色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素在滤纸上相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
2、实验流程：(1) 提取色素：称重：称取5g新鲜绿叶剪碎：去掉叶柄和粗的叶脉研磨：加入少许SiO2、CaCO和10mL无水乙醇过滤：漏斗基部放单层尼龙布收集滤液：用棉塞将试管口塞严(2) 制备滤纸条：①将干燥的滤纸剪成略大于试管长度，略小于试管宽度的滤纸条，并在一端剪去两角②在距剪去两角的一端1cm处用铅笔画一条细的直线(3) 画滤液细线：①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画线处均匀地画一条直的滤液细线②干燥后，重复画2-3次(4) 色素分离：①烧杯中倒入3 mL层析液② 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中 ③ 用棉塞塞紧试管口(5) 观察结果：滤纸条上色素带有四条，分别是 素b 。
二、光合作用的发现：1.1771年普利斯特利实验 本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2.1864年萨克斯实验(1) 本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2) 本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
(由上到下)橙a ，黄绿色的叶绿3.1880年恩格尔曼实验⑴本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
（2）本实验中为自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧细菌分布。
4.1941年鲁宾、卡门实验（1）本实验方法为同位素标记法。
⑵本实验为相互对照，自变量为标记物质（H218O与C18C2），因变量为Q的放射性。
光 合 作 用一、定义及总反应式绿色植物通过叶绿体，利用光能，把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。
△叶绿体是进行光合作用的完整单位。
（离体叶绿体也可以进行光合作用）有叶绿体不一定正在进行光合作用。
无叶绿体不一定不能进行光合作用。
△能进行光合作用的生物：绿色植物、蓝藻、光合细菌等。
（在生态系统中为生产者）总反应式：2二、叶绿体及其色素1．色素的种类、作用及层析后的位置△含量：叶绿素a ＞ 叶绿素b ＞ 叶黄素 ＞ 胡萝卜素 2．分布：叶绿体中的类囊体薄膜上 3．功能：吸收、传递和转化光能 吸收、传递：4种色素均可吸收、转化：少数处于特殊状态的叶绿素a4．特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂。
△液泡中的色素：水溶性。
（eg：花青素）5．影响叶绿素生物合成的因素（光照、温度、矿质元素等）（1）光照：光是影响叶绿素形成的主要条件，一般植物在黑暗中生长不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：叶绿素的生物合成过程，绝大多数都有酶的参与。
一般来说，叶绿素形成的最低温度是2～4℃，最适温度是30℃左右，最高温度是40℃。
秋天叶片变黄和早春寒潮过后水稻秧苗的变黄现象，都与低温抑制叶绿素形成有关。
（3）矿质元素：植物缺N、Mg、Fe、Mn、Cu或Zn等元素时，就不能形成叶绿素，呈缺绿病。
N、Mg都是组成叶绿素的元素，不可缺少。
Fe、Mn、Cu、Zn等可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，在叶绿素形成过程中起间接作用。
6．植物的质体质体是绿色植物细胞所特有的细胞器，分成叶绿体、有色体和白色体三类。
（1）叶绿体叶绿体是含有叶绿素的质体，主要存在于植物体绿色部分的薄壁组织细胞中，是绿色植物进行光合作用的场所，因而是重要的质体。
（2）有色体有色体是含有色素的质体。
叶绿体也是有色质体，但习惯上将叶绿体以外的有色质体叫做有色体或杂色体。
有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。
它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。
专题 4 细胞的代谢 一、酶 1.产生部位：活细胞产生（活细胞都能产生酶，特例？）可作用于细胞内（光合作用酶、呼吸酶）或细胞外、体外（唾液淀粉酶、消化酶）在适宜条件下也可发挥作用。
※ 激素：能产生激素的细胞一定能产生酶，可以产生酶的细胞不一定能产生激素，酶和激素都是有机物。
2.本质：大多数是蛋白质，少量是RN A （原料分别是氨基酸、核糖核苷酸）3.功能：催化作用（1与4），只改变反应速率，缩短达到化学平衡所需的时光，不改变反应平衡（图2），反应前后其本身数量和化学性质不变。
4.特征：a 、高效性（3与4）b 、专一性（图3）c 、作用条件较暖和（图4）5.作用机理：降低化学反应的活化能，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
6.反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响（图5）二、ATP 1.ATP 的组成和结构（1）ATP 的组成：1分子核糖、1分子腺嘌呤、3分子磷酸，简式：A —P~P~P2、细胞中ATP 的来源 （AT P 还可以来自磷酸肌酸的转化）（1）植物：光合作用（叶绿体）和细胞呼吸（细胞质基质、线粒体）（2）动物、微生物：细胞呼吸（细胞质基质、线粒体）3、细胞中ATP 的去路（1）光合作用光反应阶段（类囊体薄膜）产生A TP ，用于暗反应过程中C 3的还原（2）呼吸作用产生的ATP ，用于生物的各种生命活动4、A TP 与ADP 的互相转化不是可逆反应 （1）催化剂不同（2）反应场所不同（3）能量的来源和去向不同 三、细胞呼吸1、概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO 2或其他产物，释放能量并生成ATP 的过程。
2、有氧呼吸过程（反应物主要是葡萄糖，脂肪，氨基酸也可以作为反应物）第一阶段：C 6H 12O 6 2C 3H 4O 3（丙酮酸）+4[H] +少量能量 （细胞质基质）第二阶段：2C 3H 4O 3+6H 2O 6CO 2+20[H]+少量能量 （线粒体基质）第三阶段： 6O 2+24[H] 12H 2O+大量能量 （线粒体内膜）总反应式：3、无氧呼吸过程第一阶段: C 6H 12O 6 2C 3H 4O 3(丙酮酸)+ 4[H]+少量能量2C2H 5OH + 2CO 2 (植物、酵母菌)2C 3H 6O 3(乳酸) （动物，马铃薯块茎，玉米胚，甜菜块根，乳酸菌） 总反应式：C 6H 12O 6 2C 2H 5OH+2CO 2+少量能量 C 6H 12O 6 2C 3H 6O 3+少量能量4、酵母菌（兼性厌氧型）呼吸作用类型的判断（糖类作为反应物）（1）CO 2>O,O 2=O 只举行无氧呼吸 （2）CO 2>O 2>O 有氧呼吸与无氧呼吸并且举行（3）CO 2=O 2 只举行有氧呼吸（4）CO 2=酒精 只举行无氧呼吸（5）CO 2>酒精 有氧呼吸与无氧呼吸并且存在A —腺苷，P —磷酸基团 ~ —高能磷酸键细胞内的含量很少，但含量相对稳定（合成和分解都快）实质：有机物氧化分解释放能量第二阶段: 丙酮酸5、影响呼吸作用的因素 （1）内部因素（遗传物质确定）：旱生<水生 阴生<阳生 （2）环境因素①温度：经过影响酶的活性来影响呼吸作用②氧气浓度（氧分压）A 点只举行无氧呼吸，D 点只举行有氧呼吸AD 段（除A 点）有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱B 点是E 点CO 2释放量的2倍，E 点表示有氧呼吸CO 2释放量=无氧呼吸释放量B 点CO 2释放量最少，有机消耗量最少6、细胞呼吸在生产日子实际中的应用 1、包扎伤口，选用透气消毒纱布，目的是抑制厌氧细菌的无氧呼吸2、酵母菌酿酒，先通气，后密封，其原理：先让酵母菌有氧呼吸大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精3、花瓶经常松土，促进根部有氧呼吸，有利于吸收矿质元素4、稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止细胞酒精中毒5、慢跑：防止剧烈运动产生乳酸四、光合作用1.过程 光反应 水的光解： H 2O 2[H]+1/2O 2（类囊体薄膜） A TP 的合成： ADP+Pi+能量 A TP暗反应 CO 2的固定 CO 2+C 5 2C 3（叶绿体基质） C 3的还原： 2C 3+[H] C 5+(CH 2O)★总反应式： CO 2+H 2O 光能 （CH 2O ）+O 2叶绿体2.影响光合作用的因素（1）内因：色素（光反应）、酶（暗反应）、叶龄、叶面积（合理密植，间作套种）（2）外因：光照强度、CO 2浓度、温度、矿质元素、水净光合：O 2释放量、CO 2吸收量、有机物积累量（增加量）总光合作用：O 2产生量（生成量）、CO 2固定量（消耗量）、有机物产生量（创造量、生成量） 净光合作用= 总光合作用—呼吸作用 ①光照强度对光合作用的影响 A ：呼吸作用释放的CO 2量，只举行呼吸作用B ：光合作用=呼吸作用 光补偿点AB 段（除B 外）光合作用强度<呼吸作用 BC 段（除B 点外）光合作用>呼吸作用 C ：光饱和点，此时影响作用的主要因素是CO 2浓度②二氧化碳浓度（与光照强度曲线类似）③温度 (酶的活性，影响暗反应贮藏水果：低氧，低温（4℃）、适宜的湿度贮藏种子：低氧，低温、干燥能量转化：光能→转化为ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP暗反应为光反应提供ADP 和Pi总光合速率：单位时光内光合作用产生糖（消耗CO2）的量净光合速率：单位时光内光合作用CO 2吸收量（糖的积累）呼吸速率：O 2消耗量、CO 2产生量（生成量）、有机物消耗量★光照下CO 2的释放量：呼吸作用—光合作用 黑暗下CO 2的释放量：呼吸作用※光合作用(最适温度25 ℃) 呼吸作用（最适温度30℃）④矿质元素（N、P、K、Mg）在一定浓度范围内，矿质元素越多，光合速率越快。
