怎么知道自己口臭不臭必修一 第五章 细胞的能量供应和利用知识点总结

2021年1月30日发(作者：介入科)
分子与细胞

第五章

细胞的能量供应和利用

第一节

细胞代谢

（
1
）

概念：细胞中每时每刻都进行的化学反应统称为细胞代谢。

（
2
）

特点：
?
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。

（
3
）

地位：是细胞生命活动的基础。


降低化学反应活化能的酶

对细胞代谢的理解

（
1
）

从性质上看，细胞代 谢包括物质代谢和能量代谢两个方面。细胞内每时每刻都在进
行着化学反应，与此同时伴随着相应的能量 变化。物质是能量的载体，而能量是物
质运输的动力。物质代谢和能量代谢相伴而生，相互依存。

（
2
）

从方向上看，细胞代谢包括同时进行、对立统一的同化 作用和异化作用。同化作用
和异化作用相互依存，同化过程中有物质的分解、能量的释放，异化过程中有 物质
的合成、能量的储存。同化作用为异化作用的进行提供物质和能量基础，而同化作
用进行所 需的能量又靠异化作用来提供。

（
3
）

从实质上看，细 胞代谢是生物体活细胞内所进行的有序的连锁的化学反应。应特别
注意只有活细胞内进行的化学反应才是 有序的，死细胞内虽然也进行着化学反应，
但是无序的，所以不属于细胞代谢的范畴。

（
4
）

从意义上看，细胞代谢的过程完成了细胞成分的更新，而细 胞成分的更新正是生化
反应造成的物质转化和能量转变的结果。在细胞代谢的基础上，生物体既进行新旧
细胞的更替，又进行细胞内化学成分的更新，最终表现出生长、发育、生殖等生命
活动。

酶的作用原理

（
1
）

活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量

（
2
）

酶是一种生物催化剂，能改变反应途径，其作用是降低化学反应的活化能。

（
3
）

酶在代谢中仅起到催化作用，本身化学性质和质量均不发生 变化。酶在进行催化作
用时，首先与底物（即反应物）结合，形成不稳定的中间产物，中间产物再分解成
酶和产物，因此可反复起催化作用。

酶的本质

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

化学本质

合成原料

合成场所

实验验证

实验组

对照组

生理功能

作用原理

绝大多数是蛋白质

氨基酸

核糖体

待测酶液
+
双缩脲试剂
?
是否出现紫色反应

已知蛋白液
+
双缩脲试
剂
?
出现紫色反应

具有生物催化作用

降低化学反应的活化能

少数是
RNA
核糖核苷酸

细胞核（真核生物）

待测酶液
+
吡罗红染液
?
是否呈现红色

已知RNA
溶液
+
吡罗红
染液
?
出现红色

酶与激素、蛋白质的关系

（
1
）

凡是活细胞都 可产生酶（哺乳动物的成熟红细胞等除外），只有内分泌细胞才可产
生激素，所以能产生酶的细胞不一定 能产生激素，但能产生激素的细胞一定能产生
酶。

（
2
）

绝大多数酶是蛋白质，但不是所有的蛋白质都是酶，只有具有催化作用的蛋白质才
是酶。

酶的特性

?
酶具有高效性

（
1
）

含义：酶的催化效率是无机催化剂的
10
7
-10
13
倍。

（
2
）

意义：保证细胞代谢顺利进行。

?
酶具有专一性

（
1
）

含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这就像一把 钥匙开一把锁一样。酶
对它所作用的底物有着严格的选择，它只能催化一定结构或者一些结构近似的化合
物，使这些化合物发生生物化学反应。

（
2
）

意义：使细胞代谢有序进行。

?
酶的作用条件温和

（
1
）

酶在常温、常压、适宜的
pH
等温和条件 下，具有很高的催化效率。酶对化学反应
的催化效率也称为酶的活性。

（
2
）

在最适的温度和
pH
条件下，酶的活性最高。

（
3
）

温度偏高或偏低，
pH
过酸或过碱，酶的 活性都会明显降低。胃蛋白酶较为特殊，
能在强酸性条件下发挥作用。

（
4
）

0
℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但酶的 空间结构保持稳定，在适宜的温
度下酶的活性可以恢复。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到 破坏，使
酶永久失活。

?
由于酶具有专一性，而细胞内的化学反应及其繁多 ，不同的反应需要不同的酶来催化，
这说明酶具有多样性。

与酶有关的曲线解读

1.

表示酶高效性的曲线


（
1
）

催化剂可加快化学反应速率，与无极催化剂相比，酶的催化效率更高。

（
2
）

酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。

（
3
）

酶只能催化已存在的化学反应。

2.

表示酶的专一性曲线

（
1
）

酶的专一性

?
酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。

?
反应前后酶的结构与性质不变

（
2
）

表示酶专一性的曲线


?
在反应物中加入酶
A
， 反应速率较未加酶时明显加快，说明酶
A
催化底物参加反应。

?
在 反应物中加入酶
B
，反应速率和未加酶时相同，说明酶
B
不催化底物参加反应 。

3.

酶活性的影响因素曲线

（
1
）

在一定温度（
pH
）范围内，随温度（< br>pH
）的升高，酶的催化作用增强，超过
这一范围酶催化作用逐渐减弱。

（
2
）

在最适温度（
pH
）时，酶的催化作用最 强，高于或低于最适温度（
pH
），酶
的催化作用都将减弱。

（
3
）

过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性 ，酶分子结构未被
破坏，温度升高可恢复活性。

（
4
）

反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。

4.

底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线


（
1
）

在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物 浓度增加而加快，但当
底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

（
2
）

在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓 度成正比。温度、
pH
、
底物浓度和酶浓度可影响酶促反应速率。不同的是温度和pH
是通过影响酶活性而
影响酶促反应的，而底物浓度和酶浓度不影响酶活性。

第二节

ATP
的结构

细胞的能量“通货”——
ATP
全称：三磷酸腺苷

结构简式

ATP
分子的结构简式可以写成
A
—
P
～
P
～
P
，其中
A
代表腺苷，
T
代表
3
个，
P
代表磷酸基
团，“～”代表高能磷酸键。“—”表示一 般的共价键。可见，在
1
分子
ATP
中，含有
1
个腺苷、< br>2
个高能磷酸键、
3
个磷酸基团。

（
1
）

在
ATP
中，
A
代表腺 苷，在碱基中，
A
代表腺嘌呤。

（
2
）

ATP
是一种物质，不是能量，当
ATP
的高能磷酸键断裂时，会释放出能量。ATP
是
细胞内的一中高能磷酸化合物。在动物细胞内除了
ATP
为高能 磷酸化合物之外，
还含有一种高能磷酸化合物，即磷酸肌酸。

ATP
的分子组成


（
1
）

腺苷是腺嘌呤和核糖结合而成的，所以
ATP
去掉两个磷酸基团后，剩余的部分为
腺嘌 呤核糖核苷酸，它是
RNA
的基本组成单位之一。

（
2
）

ATP
的结构特点可用“一、二、三”来记忆：一 个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷
酸基团。

ATP
与
ADP
相互转化的反应式

结构基础

ATP
中远离
A
的那个高能磷酸键易断裂也易形成。

ATP
水解酶

?
反应式
ATP ADP+Pi+
能量

?
能量的来源和去路：能量来源于
ATP中高能磷酸键的断裂，产生的能量用于各种需能的
生命活动。

?
ATP
的水解一般是远离腺苷的那个高能磷酸键断裂，生成的
ADP
中含有两个磷酸基，叫< br>做二磷酸腺苷。

（
3
）

ATP
的合成储存能量

ATP
合成酶

?
反应式：
ADP+Pi+
能量
ATP
?
ATP
的形成途径

色素吸收、传递、转化

植物
?
光合作用：光能
ATP
动物

氧化分解，有氧或无氧

细菌
?
呼吸作用：有机物

能量

真菌

热能
?
散失

ATP
ATP
与
ADP
的相互转化过程的比较

反应式

类型

条件

场所

能量转化

能量去向

ATP
?
ADP+Pi+
能量

水解反应

水解酶

细胞膜、叶绿体基质、细胞核等

放能

各种生命活动消耗

ADP+Pi+
能量
?
ATP
合成反应

合成酶

细胞质基质、线粒体、叶绿体

储能

储存于
ATP
中

磷酸肌酸与
ATP
的关系

磷酸肌酸也是高等动物细胞内的高能化合 物，在动物和人体的肌细胞内存在且储存量比
ATP
多，但不能作为生命活动的直接能源，只是 能量的一种储存形式。

（
1
）

当细胞内的有机物被氧化 分解释放出能量，合成
ATP
数量过多时，部分
ATP
把能
量转移到 磷酸肌酸中，转化关系如下：

磷酸肌酸激酶

ATP+
肌酸
ADP+
磷酸肌酸

（
2
）

细胞中的
A TP
大量减少时，磷酸肌酸与
ADP
反应生成
ATP
，维持细胞中< br>ATP
数量
的相对稳定。转化关系如下：

ADP+
磷酸肌酸
ATP+
肌酸

磷酸肌酸水解酶

ATP
是细胞中的直接能源物质

糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定， 不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只能
转化成
ATP
分子中活跃的化学能，才能 被细胞直接利用。
ATP
分子中远离腺苷的高能磷酸
键很容易水解，也很容易重新形成 ，因此，
ATP
是直接的能源物质。

ATP
是细胞内的直接供能物 质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由
ATP
提供的，如
植物对水分子的吸收和 运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。

ATP
中能量的转化

（
1
）

渗透能：细胞的主动运势是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移 动所做的功消耗了能量，
这些能量叫做渗透能，渗透能来自
ATP
。

（
2
）

机械能：细胞各种结构的运动大都是机械运动，所消耗的是 机械能。例如，肌细胞
的收缩、草履虫纤毛的摆动、精子鞭毛的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细
胞对分泌物的分泌等。

（
3
）

电能：大脑的思 考——神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体
内产生的生物电等，它们所消耗的就是电 能。电能是由
ATP
提供的能量转化而来
的。

（
4
）

化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成 大分子物质时，必须有
直接或间接的能量供应。另外，细胞内的物质在分解的开始阶段，也需要化学能来
活化，从而成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内
的物质代谢中 ，到处都需要由
ATP
水解释放的化学能。

（
5
）

光能：目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但 是已经知道，生物体用
于发光的能量直接来自
ATP
，如萤火虫的发光。

（
6
）

热能：有机物的氧化分解释放的能量小部分用于生成
ATP
，大部分转化为热能，通
过各种途径向外界散发，其中一小部分热能用于维持体温。通 常情况下，热能的形
成往往是在细胞能量转化和传递的过程中。

第三节

细胞呼吸

?
概念

ATP
的主要来源——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，生成二氧化碳或者其他产物，释放
能量并生成
ATP
的过程。

?
细胞呼吸的本质

细胞内有机物氧化分解，并释放能量。

?
细胞呼吸的类型

根据细胞氧化分解有机物时是否有氧气参与，把细胞呼吸 分为两种，一种是需要氧气参与，
为有氧呼吸；另一种是没有氧气参与，为无氧呼吸。

?
对细胞呼吸的理解

（
1
）

细胞呼吸发生的场所：活细胞内；

（
2
）

反应底物：有机物；

（
3
）

呼吸产物：二氧化碳或其他产物；

（
4
）

反应类型：氧化分解反应；

（
5
）

能量变化：释放能量；

（
6
）

物质变化：分解有机物、生成
ATP
。

酵母菌的细胞呼吸方式

（
1
）

酵母菌是一种单 细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此
便于用来研究细胞呼吸的不同方式。通 过定性测序酵母菌在有氧和无氧的条件下细
胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。

酵母菌

?
有氧条件：葡萄糖
CO
2
+H
2
O+
能量

酵母菌

?
无氧条件：葡萄糖
CO
2
+H
2
O+
能量

酵母菌在有氧条件下进行 有氧呼吸，完成细胞增殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产
生酒精，几乎不再增殖，因此，在酿酒的初期先 通氧气，使酵母菌大量增殖，再密
闭发酵产生酒精。

（
2
）

CO
2
的检测

?使澄清的石灰水变混浊，混浊程度越高，产生的
CO
2
越多。

?
使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，变化所需时间越短，产生的
CO
2
越多。

（
3
）

酒精的检测：在酸性条件下，橙色重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

探究酵母菌呼吸方式的实验过程

提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧条 件还是无氧条件下进行的？酵母菌在
有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么

作出假 设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）
作出合理的假设

设计并进行实验：（
1
）配制酵母菌培养液，（
2
）检测
CO2
的产生，装置如图所示，（
3
）
检测酒精的产生：自
A、
B
瓶中各取
2mL
滤液，分别注入编号为
1
、
2
的两支试管中，分
别滴加
0.5mL
溶有
0.1g
重铬 酸钾的浓硫酸溶液，振荡并观察溶液中颜色变化。


实验现象：（
1
）甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，但甲中浑浊程度高且速率快


（
2
）
2
号试管中溶液由橙色变成灰绿色，
1
号试 管不变色

实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，在有氧条件下，酵母菌通 过细
胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生
少 量的二氧化碳。

有氧呼吸的主要场所——线粒体

（
1
）

线粒体的结构

外膜：表面光滑

内膜：有多种与有氧呼吸有关的酶

嵴：由内膜向内腔折叠而成，以扩大膜面积，为酶附着提供位点

基质：含有许多种与有氧呼吸有关的酶

（
2
）

功能：有氧呼吸的主要场所

（
3
）

线粒体普遍 存在于动植物细胞中，对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的
主要形式。线粒体时有氧呼吸的主 要场所，因此，代谢越旺盛的细胞中含有的线粒
体就越多。

有线粒体的生物一定能进 行有氧呼吸，但必须在有氧的条件下；无线粒体的生物中，
有的也可以在细胞质基质中进行有氧呼吸，如 具有有氧呼吸酶的原核生物。

有氧呼吸的概念及实质

（
1
）

概念：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。< br>
（
2
）

对概念的理解

?
细胞 ：线粒体时有氧呼吸的主要场所，其次还有细胞质基质，所以细胞是有氧呼
吸的场所。

?
氧气：指有氧呼吸的条件，没有氧气，有氧呼吸不能进行。

?
多 种酶：有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应，所以全过程有多种酶参
与。

?
有机物：指有氧呼吸的底物，有氧呼吸的底物不是只有葡萄糖一种，还包括其他
的有机物，教材 是以葡萄糖为例来讲述呼吸作用过程的。

⑤彻底：指底物氧化的程度，复杂的有机物经过有氧 呼吸完全分解为无机物，能量
完全释放。

⑥二氧化碳和水：是有氧呼吸的产物。

（
3
）实质：细胞在氧气的 参与下氧化分解有机物，释放能量，供给生命活动的需要。

有氧呼吸的过程


氧气的来源和去路


酶

C
6
H
12
O
6
+6O
2
+6H
2
O 6CO
2
+12H
2
O+
能量