高中英語新課標(biāo)教案
發(fā)表時間:2021-05-27細菌的新陳代謝產(chǎn)物[新課標(biāo)]。
第三節(jié)細菌的新陳代謝產(chǎn)物細菌的新陳代謝是指菌細胞內(nèi)分解代謝與合成代謝的總和,其顯著特點是代謝旺盛和代謝類型的多樣化。細菌的分解代謝和生化反應(yīng)各種細菌所具有的酶不完全相同,對營養(yǎng)物質(zhì)的分解能力也不一致,因而代謝產(chǎn)物也有區(qū)別?!ぜ毦鷮μ堑姆纸狻ぜ毦鷮Φ鞍踪|(zhì)的分解·細菌的生化反應(yīng):通過生化試驗的方法檢測細菌對各種基質(zhì)的代謝作用及其代謝產(chǎn)物,從而鑒別細菌的種屬。(1)糖發(fā)酵試驗
(2)靛基質(zhì)試驗
(3)硫化氫試驗
(4)尿素分解試驗
(5)枸櫞酸鹽利用試驗細菌的合成代謝產(chǎn)物細菌利用分解代謝中的產(chǎn)物和能量不斷合成菌體自身成分,同時還合成一些在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。
熱原質(zhì)(pyrogen)或稱致熱原:是細菌合成的一種注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)。產(chǎn)生熱原質(zhì)的細菌大多是革蘭陰性菌,熱原質(zhì)即其細,胞壁的脂多糖。
毒素與侵襲性酶:細菌產(chǎn)生外毒素和內(nèi)毒素兩類毒素,在細菌致病作用中甚為重要。外毒素(exotoxin)是多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì);內(nèi)毒素(endotoxin)是革蘭陰性菌細胞壁的脂多糖,當(dāng)菌體死亡崩解后游離出來。外毒素毒性強于內(nèi)毒素。
色素:某些細菌能產(chǎn)生不同顏色的色素,有助于鑒別細菌。細菌的色素有兩類,一類為水溶性,能彌散到培養(yǎng)基或周圍組織。另一類為脂溶性,不溶于水,只存在于菌體,使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。
抗生素:某些微生物代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細胞的物質(zhì),稱為抗生素。抗生素大多由放線菌和真菌產(chǎn)生,細菌產(chǎn)生的少,只有多粘菌素(polymyxin)、桿菌肽(bacitracin)等。
細菌素:某些菌株產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)稱為細菌素(bactericin)。細菌素與抗生素不同的是作用范圍狹窄,僅對與產(chǎn)生菌有親緣關(guān)系的細菌有殺傷作用。
維生素:細菌能合成某些維生素除供自身需要外,還能分泌至周圍環(huán)境中。細菌代謝類型的特點細菌得代謝類型之多,代謝之強,分布范圍之廣,是其它類生物所不及的。1各種代謝類型俱全1.1異養(yǎng)需氧型這類菌是細菌大家族中的主要成員,種類和數(shù)量最多,如枯草桿菌(Bacillussubtilis),一般得病原菌等大多數(shù)細菌。從同化作用方面來看,跟據(jù)它們的棲息場所和獲取養(yǎng)料的方式而分為腐生和寄生兩類。在腐生和寄生之間又存在著既可腐生又可寄生的中間類型,例如食菌蛭弧菌(B.Bacteriouorus)的生活周期中有寄生和腐生兩階段。從異化作用方面來看,這類菌為好氣性細菌,必須在有氧環(huán)境中生活,產(chǎn)能代謝過程以分子氧為最終電子受體,進行有氧呼吸。培養(yǎng)時需進行振蕩,攪拌或同氣,以供給充足的氧氣。1.2異養(yǎng)厭氧型這類菌是地球上最早出現(xiàn)的細菌類型。也有腐生和寄生之分。它們在無氧的環(huán)境中生活,故又稱為嫌氣性細菌,產(chǎn)能代謝過程以有機物中的氧為最終電子受體。如能分解蛋白質(zhì),產(chǎn)生對人畜有毒害作用的烈性毒素的肉毒芽孢梭菌(C.Batulinum)就屬這一類型。1.3自養(yǎng)需氧型細菌除大多數(shù)異養(yǎng)外也有少數(shù)是自養(yǎng)的,在這少數(shù)自養(yǎng)菌中,需氧菌主要是指化能合成作用的細菌。它能夠從無機物氧化中得到能量,并以CO2作唯一的碳源來制造有機養(yǎng)料。例如,硫細菌能將元素硫或還原態(tài)硫化物(包括H2S,硫代硫酸鹽等)氧化成硫酸或硫,并利用氧化過程中釋放的能量。將CO2和H2O合成有機物營養(yǎng)自己。1.4自養(yǎng)厭氧型主要指光合細菌。該類細菌具有類似于植物葉綠素a的光合色素,分子中含有鎂卟啉環(huán)。由于這類吸菌只有一個光反應(yīng)系統(tǒng),不以H2O為供氫體,而是利用硫化氫等無機的還原劑,把CO2還原為有機物。例如奧庚氏紅硫細菌(Chlorlbiumokemii),尼生綠硫細菌(Chlorlbiumlimicola),它們大多不能運動,可以利用光能同化CO2,進行光合作用。6CO2+12H2S———C6H12O6+6H2O+12S從反應(yīng)式可以看出,細菌的光合作用是非放氧性的。也有不以二氧化碳為碳原的,如柴明等報道的球形紅假單菌(R.Sphueroides)在對碳源的利用上,對甘油,山梨醇,甘露醇和酒石酸鈉具有明顯的利用性。這類細菌一般生活在接近水面光強度較高的厭氣水層中,也有不以二氧化碳為碳源的,如柴明等報道的球形紅假單細菌(R.Sphueroides)在對碳源的利用上,對甘油,山梨醇,甘露醇和酒石酸納具有明顯的利用性。這類細菌一般生活在接近水面光強度較高的厭氣水層中,也能在池沼,水田,海洋和灌水的土壤中生長。光合細菌具有凈化高濃度有機廢水的能力。據(jù)小林達治報道,光合細菌菌體含有大量蛋白質(zhì),核酸,維生素,類胡蘿卜素等,對植物的生長有促進作用。2中間過度類型的存在細菌代謝類型的劃分不是絕對的,在自養(yǎng)型和異養(yǎng)型之間過渡類型。2.1兼性自養(yǎng)型是指既可進行自養(yǎng)生長又能進行異養(yǎng)生長的細菌。如嗜糖假單細胞菌(Pseudomonassac-charophila)等氫細菌在完全無機的環(huán)境中,利用氫的氧化以得能量將CO2還原而營自養(yǎng)生活;在環(huán)境中存在有機物時便直接利用有機物而營異養(yǎng)生活。2.2光能異養(yǎng)型是介于自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌之間的類型。這類細菌利用光作能源,有機物作為供氫體,還原CO2合成有機物。例如紅螺細菌(Rhodospirillaceae)能利用異丙醇作為供氫體進行光合作用,并積累丙酮:以上反應(yīng)式可以看出,這種光合作用不同于綠色植物的光合作用之間的類型。2.3兼性厭氧型屬于這一類型的細菌具有有氧呼吸和無氧呼吸的酶系,因此既能在無氧條件下通過發(fā)酵(包栝無氧呼吸)獲得能量,也能在無氧條件下進行有氧呼吸。如伊氏螺菌(Spirillumicersonii),脫氮小球菌(Micrococcusdenitrigeans)等反硝化細菌,它們生活在土壤或水中,環(huán)境中有氧時則進行有氧呼吸,即反硝化作用。這一類型介于需氧菌和厭氧菌逐步演變而來。3特殊類型的發(fā)現(xiàn)3.1光能固氮菌通常的細菌或者只能進行光合作用,或只為植物固氮,美國波斯湯普森研究所的植物生理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種叫Phoiorhizobinmthompsonum的細菌具有“雙功能”,既能從陽光中獲得能量又能將氮轉(zhuǎn)化給植物利用。3.2極限環(huán)境菌在一些極限環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的能頑強地生長和繁殖的生物大多為細菌。例如包羅什(Baross)等分離到能在2.68*10^Pa和250C的高溫中生長的細菌,這是迄今文獻中所記錄的生物生長的最高溫度;日本微生物家在熊本地區(qū)土壤中發(fā)現(xiàn)了可在甲苯中生長和繁殖的細菌,該菌能在70%的甲苯中生活,它也不怕其它有機溶劑,例如二甲苯,乙基苯等;美國疾病中心分離的麥奇尼科夫氏弧菌(V.metschnikoun)能在較高的鹽溶液中生活等等。細菌新陳代謝有兩個突出的特點:①代謝活躍。細菌菌體微小,相對表面積很大,因此,物質(zhì)交換頻繁、迅速,呈現(xiàn)十分活躍的代謝。②代謝類型多樣化。各種細菌其營養(yǎng)要求、能量來源、酶系統(tǒng)、代謝產(chǎn)物各不相同,形成多種多樣的代謝類型,適應(yīng)復(fù)雜的外界環(huán)境。
細菌的代謝通路包括合成與分解兩大類。細菌的合成代謝與真核細菌類似,但其分解代謝因細菌酶系統(tǒng)的不同,差異甚大。分解代謝可伴有ATP及其他形式能量的產(chǎn)生。
一、細菌的能量代謝
細菌代謝所需能量,絕大多數(shù)是通過生物氧化作用而獲得的。所謂生物氧化即在酶的作用下生物細胞內(nèi)所發(fā)生的系列氧化還原反應(yīng)。
致病菌獲得能量的基質(zhì)主要是糖類,通過糖的氧化或酵解釋放能量,并以高能磷酸鍵的形式(ADP、ATP)儲存能量。
細菌生物氧化的類型分為呼吸與發(fā)酵。在生物化過程中,細菌的營養(yǎng)物(如糖)經(jīng)脫氫酶作用所脫下的氫,需經(jīng)過一系列中間遞氫體(如輔酶I、輔酶II、黃素蛋白等)的傳遞轉(zhuǎn)運,最后將氫交給受氫體。以無機物為受氫體的生物氧化過程,稱為呼吸,其中以分子氧為受氫體的稱需氧呼吸;而以無機化合物(如硝酸鹽、硫酸鹽)為受氫體的稱厭氧呼吸。生物氧化中以各種有機物為受氫體的稱為發(fā)酵。大多數(shù)病原菌只進行需氧呼吸或發(fā)酵。
1.需氧呼吸(Resperitory):細菌的呼吸鏈位于細胞膜上,需氧呼吸伴有氧化磷酸化作用,產(chǎn)生大量能量并以高能磷酸鍵形式貯存于ATP中。1分子葡萄糖經(jīng)三羧酸循環(huán)完全氧化后,可產(chǎn)生38個分子ATP以供細菌合成代謝和生長繁殖之用。
2.發(fā)酵(Fermentation):酶系統(tǒng)不完善的細菌,生物氧化過程不徹底,所產(chǎn)生的能量很低。通過無氧發(fā)酵,1分子葡萄糖只能產(chǎn)生2分子ATP,僅為需氧呼吸所產(chǎn)生能量的1/19。專性厭氧菌和兼性厭氧菌都能通過發(fā)酵獲取能量。
3.細菌的呼吸類型:根據(jù)細菌對氧的需要不同,主要分為四類:(1)專性需氧菌(Obligateaerobe)如結(jié)核桿菌;(2)專性厭氧菌(Obligateanaerobe)如破傷風(fēng)桿菌;(3)兼性厭氧菌(Facultativeanaerobe)在有氧或無氧或無氧環(huán)境中均能生長,但以有氧時生長較好,大多數(shù)病原菌屬此類;(4)微需氧菌(Microaerophilicbacteria)如空腸彎曲菌,宜在低氧壓下生長,氧壓增高對其有抑制作用。一般細菌在代謝中需少量的CO2,以提供細菌合成核酸中的嘌呤、嘧啶等。
專性厭氧菌不能呼吸,只能發(fā)酵。其原因是:①厭氧菌缺乏細胞色素與細胞色素氧化酶,因此不能氧化那些氧化還原電勢較高的氧化型物質(zhì)。②厭氧菌缺乏過氧化氫酶、過氧化物酶和超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase),不能清除有氧環(huán)境下所產(chǎn)生的超氧離子(O2-)和過氧化氫(H2O2),因而難以存活。③有氧條件下,細菌某些酶的-SH基被氧化為S-S基(如琥珀酸脫氫酶等),從而酶失去活性,使細菌生長受到抑制??傊?,厭氧菌的厭氧原因可有多種因素與機理。
表3-2細菌的生物氧化與產(chǎn)能
生物氧化類型
受氫體
需氧情況
產(chǎn)生能量(1分子葡萄糖)
需氧呼吸
分子氧
需氧
38個ATP
厭氧呼吸
無機化合物
厭氧
發(fā)酵
有機化合物
厭氧
2個ATP
二、細菌的代謝產(chǎn)物
細菌分泌胞外酶將多糖、蛋白質(zhì)等大分子營養(yǎng)物質(zhì)分解為單糖、小肽或氨基酸,然后吸收進入菌體,再經(jīng)氧化或胞內(nèi)酶分解形成菌體可利用的成分,此謂細菌的分解代謝。細菌以營養(yǎng)原料及生物氧化產(chǎn)生的能量,合成菌體及相應(yīng)的代謝產(chǎn)的,此謂合成代謝。
細菌在分解和合成代謝中能產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物,在細菌的鑒定及生化反應(yīng)中有實際意義。
(一)分解代謝產(chǎn)物的檢測
細菌的分解代謝產(chǎn)物因各種細菌具備的酶不完全相同,而有所差異。各代謝產(chǎn)物可通過生化試驗的方法檢測,通常稱為細菌的生化的反應(yīng)。
1.糖代謝測定
(1)糖發(fā)酵試驗:細菌對各種糖的分解能力及代謝產(chǎn)物不同,可借以鑒別細菌。一般非致病菌能發(fā)酵多種單糖,如大腸桿菌能分解葡萄糖有乳糖,產(chǎn)生甲酸等產(chǎn)物,并有甲酸解氫酶,可將其分解為CO2和H2,故生化反應(yīng)結(jié)果為產(chǎn)酸產(chǎn)氣,以“⊕”表示。傷寒桿菌分解葡萄糖產(chǎn)酸,但無解氫酶。故生化結(jié)果為產(chǎn)酸不產(chǎn)氣,以“+”表示。傷寒桿菌及一般致病菌大都不能分解乳糖,以“-”表示。
(2)VP試驗:大腸桿菌與產(chǎn)氣桿菌均分解葡萄糖⊕,為區(qū)分兩菌可采用VP試驗及甲基紅試驗。產(chǎn)氣桿菌能使丙酮酸脫羧、氧化(在堿性溶液中)生成二乙酰,后者可與含胍基的化合物反應(yīng),生成紅色化合物,稱VP陽性。大腸桿菌分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸,VP陰性。
(3)甲基紅試驗:產(chǎn)氣桿菌使丙酮酸脫羧后形成中性產(chǎn)物,培養(yǎng)液pH>5.4,甲基紅指示劑呈桔黃色,為甲基紅試驗陰性,大腸桿菌分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸,培養(yǎng)液呈酸性pH<5.4,指示劑甲基紅呈紅色,稱甲基紅試驗(Methylredtest,MR)陽性。
(4)枸櫞酸鹽利用試驗(Citrateultiliazationtest):能利用枸櫞酸鹽作為唯一碳源的細菌如產(chǎn)氣桿菌,分解枸櫞酸鹽生成碳酸鹽,同時分解培養(yǎng)基的銨鹽生成氨,由此使培養(yǎng)基變?yōu)閴A性,使指示劑溴麝香草酚藍(BTB)由淡綠轉(zhuǎn)為深藍,此為枸櫞酸鹽利用試驗陽性。、
2.蛋白質(zhì)代謝測定
(1)吲哚試驗(Indoltest):含有色氨酸酶的細菌(如大腸桿菌、變形桿菌等)可分解色氨酸生成吲哚,若加入二甲基氨基苯甲醛,與吲哚結(jié)合,形成玫瑰吲哚,呈紅色,稱吲哚試驗陽性。
(2)硫化氫試驗:變形桿菌、乙型副傷寒桿菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等,生成硫化氫。在有醋酸鉛或硫酸亞鐵存在時,則生成黑色硫化鉛或硫化亞鐵,可借以鑒別細菌。
3.尿素分解試驗
變形桿菌具有尿素酶,可分解尿素產(chǎn)生氨,培養(yǎng)基呈堿性,以酚紅為指示劑檢測呈紅色,由此區(qū)別于沙門氏菌。
吲哚(I)、甲基紅(M)、VP(V)、枸櫞酸鹽利用(C)四種試驗,常用于鑒定腸道桿菌,合稱之為IMViC試驗。大腸桿菌呈“++--”,產(chǎn)氣桿菌為“--++”。
氣相、液相色譜法通過對細菌分解代謝產(chǎn)物中揮發(fā)性或不揮發(fā)性有機酸和醇類的檢測,可準(zhǔn)確、快速地確定細菌的種類,是目前進行細菌生化鑒定的高新技術(shù)。
(二)合成代謝產(chǎn)物及臨床意義
細菌通過新陳代謝不斷合成菌體成分,如多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、細胞壁及各種輔酶等。此外,細菌還能合成很多在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。
1.熱原質(zhì)(Pyrogen):熱原質(zhì)即菌體中的脂多糖,大多是革蘭氏陰性菌產(chǎn)生的。注入人或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng),故名熱原質(zhì)。
熱原質(zhì)耐高熱,高壓蒸汽滅菌(121℃,20’)不能使其破壞,加熱(180℃4h;250℃45;650℃1)才使熱原質(zhì)失去作用。熱原質(zhì)可通過一般細菌濾器,但沒有揮發(fā)性,所以,除去熱原質(zhì)最好的方法是蒸餾。藥液、水等被細菌污染后,即使高壓滅菌或經(jīng)濾過除菌仍可有熱原質(zhì)存在,輸注機體后可引起嚴重發(fā)熱反應(yīng)。生物制品或注射液制成后除去熱原質(zhì)比較困難,所以,必須使用無熱原質(zhì)水制備。
2.毒素與酶:細菌可產(chǎn)生內(nèi)、外毒素及侵襲性酶,與細菌的致病性密切相關(guān)。
內(nèi)毒素(Endotoxin)即革蘭氏陰性菌細胞壁的脂多糖,其毒性成分為類脂A。菌體死亡崩解后釋放出來。外毒素(Exotoxin)是由革蘭氏陽性菌及少數(shù)革蘭氏陰性菌在生長代謝過程中釋放至菌體外的蛋白質(zhì)。具有抗原性強、毒性強、作用特異性強的突出特點。
某些細菌可產(chǎn)生具有侵襲性的酶,能損傷機體組織,促進細菌的侵襲、擴散,是細菌重要的致病因素,如鏈球菌的透明質(zhì)酸酶等。
3.色素(Pigment):有些細菌能產(chǎn)生色素,對細菌的鑒別有一定意義。
細菌色素有兩類:①水溶性色素,能彌形至培養(yǎng)基或周圍組織,如綠膿桿菌產(chǎn)生的綠膿色素使培養(yǎng)基或膿汗呈綠色。②脂溶性色素,不溶于水,僅保持在菌落內(nèi)使之呈色而培養(yǎng)基顏色不變,如金黃色葡萄球菌色素。細菌色素的產(chǎn)生需一定條件(營養(yǎng)豐富、氧氣充足、溫度適宜),無光合作用,對細菌的功能尚不清。
4.抗生素(Antibiotic):某些微生物代謝過程中可產(chǎn)生一種能抑制或殺死某些其他微生物或癌細胞的物質(zhì),稱抗生素??股囟嘤煞啪€菌和真菌產(chǎn)生,細菌僅產(chǎn)生少數(shù)幾種,如多粘菌素(Polymyxin)、桿菌肽(Bicitracin)等。
5.細菌素(Bactericin):某些細菌能產(chǎn)生一種僅作用于有近緣關(guān)系的細菌的抗菌物質(zhì),稱細菌素。細菌素為蛋白類物質(zhì),抗菌范圍很窄,無治療意義,但可用于細菌分型和流行病學(xué)調(diào)查。
細菌素以生產(chǎn)菌而命名。大腸桿菌產(chǎn)生的細菌素稱大腸菌素,綠膿桿菌產(chǎn)生的稱綠膿菌素,霍亂弧菌產(chǎn)生的稱弧菌素。
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新陳代謝與ATP
古人云,工欲善其事,必先利其器。作為教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動,幫助教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?下面是小編為大家整理的“新陳代謝與ATP”,大家不妨來參考。希望您能喜歡!
新陳代謝與ATP
1、理解ATP是新陳代謝所需能量的直接來源——直接能源物質(zhì)
2、理解掌握ATP結(jié)構(gòu)簡式、ATP的形成途徑以及ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。
1、理解ATP是新陳代謝所需能量的直接來源——直接能源物質(zhì)
2、理解掌握ATP結(jié)構(gòu)簡式、ATP的形成途徑以及ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。
1、ATP是新陳代謝的直接能源物質(zhì)
2、ATP的名稱:三磷酸腺苷
3、ATP的結(jié)構(gòu)簡式:A—P~P~P
4、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
(1)轉(zhuǎn)化式合成酶
ATPADP+Pi+能量
水解酶
(2)ATP的水解
在有關(guān)酶的作用下,分子ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵易水解,釋放大量的能量。能量用于各項生命活動如:細胞分裂、礦質(zhì)元素吸收、肌肉收縮、物質(zhì)的合成、神經(jīng)傳導(dǎo)、生物電等。
(3)ATP的合成
在另一種酶的作用下,ADP可以接受能量,同時與一個磷酸結(jié)合,從而轉(zhuǎn)化為ATP,儲存能量。
(4)ATP的形成途徑
在人和動物形成的能量來源是細胞內(nèi)呼吸作用中分解有機物釋放的能量
在綠色植物形成的能量來源是細胞內(nèi)呼吸作用中分解有機物釋放的能量
和光合作用
(5)轉(zhuǎn)化的意義
細胞內(nèi)能源物質(zhì)貯存大量且穩(wěn)定的化學(xué)能,但不利于及時靈活地利用。ATP解決了“穩(wěn)定貯存”和“靈活利用”的矛盾。具有“能量貨幣”的功效。
1、生物體生命活動的直接能源——(ATP),主要能源——(糖類),
最終能源——(太陽能),能源物質(zhì)——(糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)),
最常利用的能源物質(zhì)——(葡萄糖)
2、理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
合成酶
ADP+Pi+能量ATP
水解酶
(1)從反應(yīng)條件上看:酶是不同的(合成酶、水解酶)
(2)從能量上看:能量的來源不同
ATP合成的能量主要來自細胞內(nèi)呼吸作用中分解有機物釋放的化學(xué)能
和光合作用吸收和轉(zhuǎn)化的太陽能。
ATP水解釋放的能量主要是儲存在ATP中遠離A的高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能。
(3)從反應(yīng)場所上看:不同
ATP合成的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體的基粒。
ATP水解的場所較多
(4)物質(zhì)變化可逆,但能量變化不可逆。
資料顯示,正常人每天ATP的轉(zhuǎn)變量幾乎接近于體重(40Kg),但體內(nèi)ATP的量是很少的。ATP與ADP在細胞內(nèi)總是處在不斷轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡中。
3、ATP雖然在動物和人體內(nèi)普遍存在,含量卻不多,不能大量儲存。在動物和人體的細胞特別是肌細胞內(nèi),還含有磷酸肌酸,它也是一種高能化合物,由于能量大量消耗而使細胞中ATP含量過分減少時,在酶的作用下,磷酸肌酸中的磷酸基連同能量就一起轉(zhuǎn)移給ADP,生成ATP和肌酸。
磷酸肌酸是能量的一種儲存形式,但是不能直接利用,對于動物和人來說,磷酸肌酸在能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用之間起緩沖作用,使細胞內(nèi)ATP的含量保持相對的穩(wěn)定。
4、O2量與ATP生成量的關(guān)系曲線溫度與ATP生成量的關(guān)系曲線
5、ATP供能與運動類型
3秒以內(nèi):細胞內(nèi)原有ATP供能
3—25秒:啟用磷酸肌酸合成ATP
25—1分:無氧呼吸為主生成ATP,乳酸生成量大。
1分鐘以后:有氧呼吸為主生成ATP,乳酸生成量少。
1、根據(jù)反應(yīng)式ATPADP+Pi+能量以下說法正確的是(B)
A、物質(zhì)和能量都是可逆的B、物質(zhì)是可逆的,能量是不可逆的
C、能量是可逆的,物質(zhì)是不可逆的D、兩者都不可逆的
2、人的骨骼肌細胞中,ATP的含量僅夠劇烈運動時3秒鐘以內(nèi)的能量供給。某運動員參加短跑比賽過程中肌細胞中ATP的含量變化如圖。據(jù)圖回答
(1)a---b的變化過程,說明ATP被水解,釋放的能量用于各種生命活動
(2)b---c過程中ATP含量增加說明呼吸作用加強,釋放更多能量,供ADP形成ATP,以補充細胞中ATP含量的不足;
(3)從整個曲線來看,肌細胞中ATP的含量不會降為零,說明ATP的生成和分解是同時進行的,細胞中的ATP的含量總是處于動態(tài)平衡中。
ATP與上一節(jié)中酶都是關(guān)于新陳代謝的條件的知識,既都是新陳代謝的基礎(chǔ)物質(zhì),這一點需要讓學(xué)生們弄清楚。讓學(xué)生弄清每一章節(jié)在高中生物中的位置這很重要。本節(jié)重要的是要學(xué)生理解ATP的結(jié)構(gòu),形成途徑。
新陳代謝的基本類型
經(jīng)驗告訴我們,成功是留給有準(zhǔn)備的人。作為高中教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習(xí)的快樂,幫助高中教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。所以你在寫高中教案時要注意些什么呢?以下是小編為大家收集的“新陳代謝的基本類型”僅供參考,希望能為您提供參考!
新陳代謝的基本類型
理解的新陳代謝的概念和基本類型。
新陳代謝的概念和基本類型。
一、新陳代謝的概念:
1、新陳代謝是生物最基本的特征,是生物體進行一切生命活動的基礎(chǔ),是生物與非
生物最本質(zhì)的區(qū)別。
2、從細胞水平看:
新陳代謝是生物體內(nèi)全部有序的化學(xué)變化的總稱。其中的每一個化學(xué)變化一般都是
在酶的催化作用下進行的,同時有ATP的產(chǎn)生和水解。
3、從代謝的內(nèi)容看:包括物質(zhì)代謝和能量代謝兩方面。
4、從代謝的方向上看:包括合成代謝和分解代謝或同化作用和異化作用兩方面。
5、從個體水平看:新陳代謝是生物體與外界環(huán)境之間的物質(zhì)和能量的交換以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程,是生物體自我更新的過程(細胞成份的不斷更新,非生物體的更新)。
6、新陳代謝中同化作用和異化作用、物質(zhì)代謝和能量代謝之間的關(guān)系—見課本P75表
二、同化作用的兩種不同的類型:
以光為能量來源,
1、綠色植物——光合作用————光能自養(yǎng)型
以無機物二氧化碳為碳源,
合成有機物,儲存能量
硝化細菌以體外無機物氧化釋放的——化能自養(yǎng)型
硫細菌——化能合成——
鐵細菌作用能量為能量來源
〖有關(guān)反應(yīng)式〗
2、人和動物只能將體外環(huán)境中現(xiàn)成的有機物
大多數(shù)細菌——消化、利用作為能量和碳的來源——異養(yǎng)型
大多數(shù)真菌合成自身有機物,儲存能量
3、特殊類型:紅螺細菌——兼性營養(yǎng)(具體見課本P76小資料)
三、異化作用的兩種不同的類型:
1、絕大多數(shù)動物和植物
絕大多數(shù)細菌和真菌——需氧充足的環(huán)境——有氧呼吸——需氧型(有氧呼吸型)
化能自養(yǎng)型細菌
2、破傷風(fēng)桿菌
乳酸菌
人紅細胞
動物體內(nèi)的寄生蟲——只能生活于——無氧呼吸——厭氧型(無氧呼吸型)
動物體內(nèi)的寄生菌無氧環(huán)境
等少數(shù)生物
3、特殊類型:酵母菌——兼性厭氧型(具體見課本P77小資料)
四、生物的新陳代謝類型
類型代表生物舉例
1、自養(yǎng)需氧型
2、自養(yǎng)厭氧型
3、異養(yǎng)需氧型
4、異養(yǎng)厭氧型
五、生物之所以具有不同的代謝類型,是長期自然選擇的結(jié)果。
進化:異養(yǎng)→自養(yǎng)→異養(yǎng)厭氧型→需氧型
原始生命的新陳代謝類型:異養(yǎng)厭氧型
1、硝化細菌是一類能進行化能合成作用的自養(yǎng)細菌,它能夠?qū)Ⅲw外環(huán)境中的氨(無機物)氧化成亞硝酸和硝酸,利用氧化過程中釋放出來的能量把二氧化碳和水合成有機物。由此可推出硝化細菌新陳代謝類型屬于自養(yǎng)需氧型。
硝化細菌能將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮(NO3-),植物很容易吸收NO3-,硝化細菌能提高植物對氮元素的吸收率,對農(nóng)作物是有利的。
另外,鐵細菌和硫細菌也是一類能進行化能合成作用的自養(yǎng)細菌。
2、需氧型生物必須在有氧環(huán)境中,它雖然保留無氧呼吸的能力,但卻不能長期忍受無氧呼吸。
3、厭氧型生物只能生活在無氧環(huán)境中。有氧時則其細胞呼吸受到抑制。
4、酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸,能量充足,繁殖得快,在無氧條件下進行無氧呼吸,使葡萄糖分解為酒精和二氧化碳,其異化作用類型為需氧兼厭氧型。
5、病毒是一類無獨立代謝能力的生物。
1、判斷下列生物的新陳代謝的類型:
乳酸菌硝化細菌破傷風(fēng)桿菌
酵母菌蛔蟲蘑菇
藍藻原始生命
2、課本P77:一、二、三
課練P59:1-22P61:3、6、10、20、21、23
新學(xué)案P166-173、P175-184:(除26、27)
《新陳代謝與ATP》教學(xué)設(shè)計
《新陳代謝與ATP》教學(xué)設(shè)計
教學(xué)目標(biāo):
知識目標(biāo):1、理解ATP的生理功能和結(jié)構(gòu)簡式。
2、理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP的形成途徑。
能力目標(biāo):1、培養(yǎng)學(xué)生利用各種媒體收集和處理科學(xué)信息的能力。
2、培養(yǎng)學(xué)生分析和處理實驗數(shù)據(jù)得出合理結(jié)論的能力。
3、培養(yǎng)學(xué)生思維能力,語言表達能力。
4、培養(yǎng)學(xué)生運用學(xué)到的生物學(xué)知識解決某些實際問題的能力。
情感目標(biāo):1、通過分析ATP、ADP的動態(tài)平衡,樹立辯證唯物主義的自然觀、生態(tài)觀。
2、養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度,養(yǎng)成勇于創(chuàng)新、不斷探索與合作額精神。
重點:1、ATP的生理功能。
2、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP的形成途徑。
難點:1、ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化過程中的能量來源和去路。
課前準(zhǔn)備:準(zhǔn)備關(guān)于ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的掛圖。
復(fù)習(xí)、有關(guān)能量與代謝的關(guān)系、預(yù)習(xí)新課。
一、教學(xué)設(shè)計:
學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)生活動教師活動
ATP的生理功能#9312;復(fù)習(xí)新陳代謝有關(guān)同化作用、異化作用的知識,明白新陳代謝需要能量。
#9313;理解只有當(dāng)能量被儲存于ATP中才可以被利用。#9312;提問學(xué)生回顧新陳代謝的兩種類型。
#9313;揭示生物體各項生命活動所需能量的直接來源是ATP。
ATP的結(jié)構(gòu)#9312;理解ATP的分子式。
#9313;掌握ATP的結(jié)構(gòu)簡式,實際各個部分的名稱以及功能。
#9314;高能磷酸鍵的斷裂釋放多少能量。#9312;ATP的分子組成。
#9313;ATP的結(jié)構(gòu)簡式,將各個部分講解清楚。
#9314;理解ATP如何提供能量。
ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化#9312;從反應(yīng)條件下,可知:ATP的分解是一種水解反應(yīng)。ATP的合成是一種合成反應(yīng)。
#9313;能量來源不同。
#9314;ATP合成場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。
#9315;認識到ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的兩個反應(yīng)。#9312;從反應(yīng)條件分析下,正方向與反方向的條件的差異。
#9313;從能量上分析,正方向與反方向所需能量的來源。
#9314;從場所上分析、ATP的合成以及ATP的分解場所不一樣。
#9315;總結(jié)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng),物質(zhì)可逆,能量不可逆。
ATP的形成途徑#9312;理解與掌握動、植物體內(nèi)ATP的形成途徑的不同。#9312;分析動、植物體內(nèi)ATP的形成途徑。
二、授課背景:
學(xué)校:六盤水市第一實驗中學(xué)
主講教師:黃敏
授課班級:高二(七)班
班級人數(shù):80人
授課時間:2008年9月18日
三、課堂實錄:
教學(xué)主體教學(xué)過程板書以及內(nèi)容要點
新陳代謝的類型有同化作用和異化作用,其分別是指什么?復(fù)習(xí)
同化作用:將外界物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì),并儲存能量。
異化作用:將部分自身物質(zhì)分解,以代謝廢物排出體外,并釋放能量。回顧知識
無論是同化作用還是異化作用都包括了物質(zhì)代謝和能量代謝。即新陳代謝需要能量,那么什么物質(zhì)可以供給新陳代謝所需要能量呢?直接供能?間接供能?主要能源?儲能物質(zhì)?
請大家閱讀第1自然段,回答這些問題:思考問題
#9312;糖類、脂類、蛋白質(zhì)、ATP。
#9313;ATP
#9314;糖類、脂類、蛋白質(zhì)
#9315;糖類
#9316;脂肪答案的總結(jié)
同學(xué)們都認真地看了書,回答得大部分對:
下面我們一起來分析和明確一下:
#9312;哪些物質(zhì)可以為新陳代謝提供能量?
只要這些物質(zhì)能夠在體內(nèi)被分解,釋放能量,供給生命活動,就可以為新陳代謝提供能量。
答:糖類、脂類、蛋白質(zhì)、磷酸肌酸、ATP、陽光等。
#9313;直接能源:ATP
雖說為新陳代謝提供能量的物質(zhì)挺多,但是有機物中的能量都不能直接被生物體利用。它們只有在細胞中隨著這些有機物逐步氧化分解而釋放出來,并且儲存在ATP中才能被生物體利用,所以,ATP是新陳代謝所需能量的直接能源。
#9314;主要能源:糖類
生命活動所利用的能量大約70%左右是由糖類提供的,其他儲能有機物中的能量都轉(zhuǎn)移到ATP中才能被利用。
#9315;儲備能源:脂肪、淀粉
脂肪儲存能源的效率最高,1g脂肪儲存的能量是蛋白質(zhì)和糖類的兩倍多,在進化過程中,動物體選擇脂肪作為長期儲存能量的物質(zhì),植物體內(nèi)的儲能物質(zhì)是淀粉。糖元可以短期地儲備能源物質(zhì)。
另:因脂肪分子中C、H原子比例較高,因而脂肪耗氧量最大,產(chǎn)能最多,形成的CO2、H2O也較多。
例:“駱駝耐渴”也是由于體內(nèi)脂肪較多,產(chǎn)生代謝水較多之緣故。
#9316;最終能源:太陽能
地球上所有生物體進行生命活動所需的能量,幾乎全部來源于綠色植物的光合作用所固定的太陽能,所以生物體生命活動的最終能源是太陽能。針對學(xué)生的答案進行突破分析
生物體內(nèi)消耗能源物質(zhì)的順序:糖類——脂肪——蛋白質(zhì)補充知識
請閱讀P49第二、三段,思考以下問題:
#9312;ATP的分子簡式。
#9313;ATP的化學(xué)性質(zhì)。
#9314;ATP的名稱。設(shè)置任務(wù)
#9312;A-P~P~P
#9313;高能磷酸化合物
#9314;三磷酸腺苷討論問題
問:A-P~P~P各部分的名稱?ATP的功能是如何體現(xiàn)的?設(shè)問
A-P~P~P
#9312;A:腺苷
#9313;P:磷酸基團
#9314;-:普通磷酸鍵
#9315;~:高能磷酸鍵
#9316;ATP的功能:為新陳代謝所需能量提供直接能源,是通過ATP水解方式實現(xiàn)的。板書要求設(shè)計
其本質(zhì)是什么?即如何水解,釋放能量的?提問
由于ATP是直接供能者。大家都知道,只有分解反應(yīng),才會釋放出能量,此乃其一;其二:由于新陳代謝需要大量的能量,所以斷裂的應(yīng)是儲存更多能量的高能磷酸鍵。其三;由于遠離A的那個高能磷酸鍵不穩(wěn)定,容易斷裂,釋放出其鍵中儲存的能量,從而供給新陳代謝之能量所需。
即:
針對學(xué)生提問分析
A-P~P~P有三個磷酸鍵,所以叫“三磷酸腺苷”。
A-P~P有2個磷酸鍵,所以叫“二磷酸腺苷”(ADP)
A-P有一個磷酸鍵,所以叫“腺嘌呤核糖核苷酸”。知識補充
A-P~P→A-P+Pi+能量
ATP是一種高能磷酸化合物,平常高能磷酸化合物水解釋放的能量為20.92KJ/mol,而ATP則釋放30.54KJ/mol,即在一個高能磷酸鍵里儲存的能量為30.54KJ/mol。
如果需要916.2KJ的能量,請問需要多少mol的ATP?設(shè)問
30mol
由于體內(nèi)的ATP是一定量的,而新陳代謝又在不斷進行,那么能量供給如何滿足的呢?過渡
(方程式1)
ATP不斷被消耗,形成ADP,而新陳代謝又源源不斷地需要能量所以細胞內(nèi)就有必須ATP源源不斷地生成。
科學(xué)研究表明,第二個高能磷酸鍵容易斷裂,也容易生成。
ADP可以接受能量,同時與一個磷酸結(jié)合,形成ATP.
所以,(方程式2)
這2個方程式是可逆反應(yīng)嗎?ATP與ADP在體內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化
從4個方面分析這2個方程式:
#9312;從反應(yīng)條件:
方程式1:水解反應(yīng),水解酶
方程式2:合成反應(yīng),合成酶
#9313;場所上:
ATP的分解:細胞質(zhì)膜(供主動運輸消耗能量)
葉綠體基質(zhì)(三碳化合物的還原)
細胞核(DNA的復(fù)制、RNA的合成)
ATP的合成:細胞質(zhì)基質(zhì)(呼吸作用)
線粒體(有氧呼吸)
葉綠體基粒(光反應(yīng))
#9314;能量:ATP的分解:產(chǎn)生的能量,皆用于各項生命活動,以轉(zhuǎn)化成各種形式的能量(滲透能、機械能、電能、化學(xué)能、光能、熱能)。
ATP的合成:能量主要來自于有機物中的化學(xué)能和太陽能。
終上所述:可知,這2個方程式中物質(zhì)可逆,但能量不可逆,因此為不可逆反應(yīng)。
為什么體內(nèi)ATP很少,也能滿足新陳代謝能量所需?設(shè)問
答:因為ATP與ADP在體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化很快,如此,細胞內(nèi)的ATP的含量總是處在動態(tài)平衡之中,這對于構(gòu)成生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境,有重要意義??磿饐?br>
看書思考ATP的形成途徑?ATP的形成途徑
1、植物體:光合作用、呼吸作用。
2、動物體:呼吸作用看書答問
光合作用生成ATP,光和磷酸化。
呼吸作用生成ATP,氧化磷酸化。
當(dāng)然無氧呼吸也會產(chǎn)生ATP。
提問:洋蔥根尖是通過什么方式來形成ATP的?補充提問
光合作用、呼吸作用點評
同學(xué)對題目未理解:對象是根尖,無葉綠體,不進行光合作用,只能通過呼吸作用。
新陳代謝與ATP的關(guān)系?
#9312;ATP是新陳代謝的直接供能者。
#9313;ATP在細胞內(nèi)動態(tài)平衡。
#9314;ATP是“能量貨幣”。總結(jié)
四、課堂小結(jié):
1、ATP的結(jié)構(gòu)簡式。
2、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。
3、ATP是如何形成的。
五、布置作業(yè):
課后復(fù)習(xí)題一、二。
六、板書設(shè)計:
sect;3.2新陳代謝與ATP
#12832;生物界及生物體的能源物質(zhì)
1、直接能源:ATP
2、主要能源:糖類
3、儲備能源:脂肪、淀粉、糖元
4、最終能源:太陽能
#12833;ATP的結(jié)構(gòu)簡式
1、A-P~P~P
A:腺苷P:磷酸基團-:普通磷酸鍵~:高能磷酸鍵
2、ADP:二磷酸腺苷AMP:腺嘌呤核糖核苷酸
#12834;ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
1、反應(yīng)條件
2、場所
3、能量來源和去路
#12835;ATP的形成途徑
1、植物:光合作用、呼吸作用
2、動物:呼吸作用
七、教學(xué)反思:
1、本節(jié)知識較為簡單,識記部分較少。
2、通過相關(guān)練習(xí),使學(xué)生掌握該掌握的知識。
3、著重分析ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化,強調(diào)學(xué)生主動分析,教師在點撥、總結(jié)。
4、相關(guān)有聯(lián)系的知識點可以略有補充。
第二章生物的新陳代謝
第二章生物的新陳代謝
第二節(jié)綠色植物的新陳代謝
一.水分代謝
教學(xué)目的:1.掌握植物細胞對水分的吸收、運輸和散失的全過程
2.理解成熟的植物細胞滲透吸水的原理
3.了解植物蒸騰作用的概念及其意義
教學(xué)重點和難點:植物細胞的滲透吸水
復(fù)習(xí):細胞的組成物質(zhì)(成分)包括哪些?──包括水、無機鹽和各種有機物
而植物新陳代謝的內(nèi)容就是包括這些物質(zhì)的吸收、利用、合成、分解、排出等
具體來說植物的新陳代謝包括:
(1)水分代謝──吸收、運輸、利用、散失
(2)礦質(zhì)代謝──吸收、運輸和利用
(3)有機物和能量的代代謝───光合作用和呼吸作用
綠色植物必須先吸收無機物才能合成有機物,因此,植物的新陳代謝先講無機物的代謝
一.水分代謝
1.吸收水分的器官──根(最活躍的部位是:根尖的根毛區(qū)細胞即是在成熟區(qū)細胞)結(jié)合根尖結(jié)構(gòu)圖簡要介紹根尖四個部分的結(jié)構(gòu)及其功能
根冠──保護;分生區(qū)(生長點)──具分裂能力伸長區(qū)──細胞迅速伸長
成熟區(qū)(根毛區(qū))──吸收水和無機鹽
吸脹作用吸水:未形成液泡前(條件),原因是有親水性物質(zhì)
2.吸水的主要方式
滲透作用吸水:形成大液泡以后,主要是這種方式吸水
3.滲透吸水
(1)滲透作用──水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散,叫做滲透作用
利用實驗講清什么叫滲透作用.
在上實驗可知:在一個滲透系統(tǒng)中就會發(fā)生滲透作用,但組成滲透系統(tǒng)必須具備兩個條件:半透膜
(2)組成滲透系統(tǒng)的條件
濃度差
(3)成熟的植物細胞置于溶液中,亦組成一個滲透系統(tǒng)
①原生質(zhì)層(由細胞膜、液泡膜、及兩層膜間的原生質(zhì)組成)相當(dāng)于一層選擇透過性膜
②細胞液具有一定濃度
因此,成熟植物細胞置于溶液中,會發(fā)生滲透作用,質(zhì)壁分離實驗?zāi)茏C明這點
如何進行實驗……
質(zhì)壁分離──原生質(zhì)層與細胞壁分離的現(xiàn)象,叫做質(zhì)壁分離。
質(zhì)壁分離復(fù)原──把已經(jīng)發(fā)生質(zhì)分離的細胞放入清水中,原生質(zhì)層和液泡逐漸 恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象叫質(zhì)壁分離恢復(fù)。
(4)滲透吸水和滲透失水的條件──決定于濃度差
當(dāng)外界溶液的濃度大于細胞液的濃度時,植物細胞會通過滲透作用失水;
當(dāng)外界溶液的濃度小于細胞液的濃度時,植物細胞會通過滲透作用吸水;
4.水分的運輸
運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)──導(dǎo)管,水分主要是通過導(dǎo)管進行運輸。
運輸?shù)耐緩?根(根毛區(qū)細胞從土壤中吸收)-→莖-→葉-→散失(通過氣孔)
5.利用(1)參與光合作用等代謝活動:公僅占1%左右
(2)通過蒸騰作用散失到大氣中:約占99%
6.蒸騰作用失水的意義(稍作解釋)
(1)是植物吸收水和促使水在體內(nèi)運輸?shù)闹饕獎恿?br>
(2)促進溶解在水在的礦質(zhì)養(yǎng)料在植物體內(nèi)的運輸
(3)可以降低植物體特別是葉片的溫度,避免因強烈陽光照射而造成灼傷
小結(jié):1.從個體水平看,根是吸水的主要器官,水經(jīng)根、莖、葉的導(dǎo)管運輸?shù)礁髌鞴?,然后,99%的水散失,只有1%的水利用?br>
2.從細胞水平來看,植物細胞主要以滲透作用方式吸水,水參與各種生理活動過程。
二.礦質(zhì)代謝
教學(xué)目的:1.了解植物生活所需的必需元素及分類,掌握礦質(zhì)元素的概念
2.掌握礦質(zhì)元素吸收的過程及利用的情況
教學(xué)重點:吸收礦質(zhì)元素的過程
教學(xué)難點:植物對礦質(zhì)元素吸收的選擇性
復(fù)習(xí):1.根毛區(qū)細胞吸水的主要方式的什么?
2.根毛區(qū)細胞能否從土壤中吸水,決定于什么?
新課:
(一).植物需要的元素
1.必需元素:16種……
大量元素:(9種)C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca
2.按需要量分類微量元素:(7種)……
3.礦質(zhì)元素:──除C、H、O外,主要由根系從土壤中吸收的元素,如N、P、K等。4.重要作用:(1)組成植物體的成分(2)調(diào)節(jié)植物生命活動的功能.
一旦缺乏某種礦質(zhì)元素,就會出現(xiàn)相應(yīng)的病癥(彩圖五)
(二)根吸收礦質(zhì)元素的過程
1.交換吸附:
根細胞呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳,二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸可離解成
H+和HCO3-。這兩種離子吸附在細胞膜的表面。
原生質(zhì)同時具有正負電荷,通常情況下會保護電荷平衡,因此,細胞膜
吸附了一個正離子,同時就要釋放一個正離子,吸附一個負離子,同時就要
釋放出一個負離子,這就是叫做交換吸附。據(jù)此,根細胞表面上的H+和
HCO3就會與土壤溶液中的陽離子和陰離子交換
交換吸附的結(jié)果是:礦質(zhì)元素不斷被吸附到細胞膜的外表面,而根細胞膜上的H+和HCO3不斷釋放到土壤溶液中。細胞膜外的礦質(zhì)元素離子要
進入細胞內(nèi),要經(jīng)另一個過程。
2.主動運輸
主動運輸需要什么條件?──載體和能量
能量是由線粒體通過有氧呼吸產(chǎn)生,由此可知:根吸收礦元素與呼吸作用有
密切關(guān)系,呼吸作用為交換吸附提供H+和HCO3,同時又為主動運輸提供能量。
載體是決定于細胞本身,不同的植物細胞,含載體的種類和數(shù)量是不同的, 這決定植物對礦質(zhì)元素離子的吸收是具選擇性的。
(三)植物對離子的吸收具有選擇性
決定于細胞膜上載體的種類和數(shù)量,與土壤溶液中離子的濃度不成正比例
比較:植物吸水和吸收礦質(zhì)元素離子
吸水:主要通過滲透作用吸水,主要決定于濃度差.
礦質(zhì)元素的吸收:(1)交換吸附(2)主動運輸與離子濃度無關(guān),與載體有關(guān)
結(jié)論:吸水和吸收礦質(zhì)元素是兩個相對獨立的過程
(四)運輸和利用
運輸是與水同時進行的,而利用分為兩種情況:
1.可以重新利用(可移動):如N、P、K、Mg
這些離子,進入細胞后,或以游離狀態(tài)存在,或與其他物質(zhì)結(jié)合為不穩(wěn)定的化合物隨細胞的衰老,這些離子會轉(zhuǎn)移到幼嫩的組織被再利用,若缺乏時,老葉(老的組織)先受害,呈病態(tài).
2.不能再利用(不可移動):如
這些離子進入細胞后,與其他化合物結(jié)合成穩(wěn)定的化合物,這些離子往往停留在已經(jīng)長成的葉(組織)不能再利用,一旦缺乏,幼嫩的組織首先呈病態(tài).
小結(jié):1.植物需要的元素
2.礦質(zhì)元素離子吸收的過程
3.利用的情況
三.光合作用
教學(xué)目的:1.了解光合作用的場所──葉綠體的有關(guān)結(jié)構(gòu)特點;了解光合作用的意義
2.掌握光合作用的過程
教學(xué)重點和教學(xué)難點:光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程
復(fù)習(xí):1.礦質(zhì)元素以什么狀態(tài)存在和被根吸收?
2.根吸收礦質(zhì)元素的過程分哪兩步?與呼吸作用有何關(guān)系?
綠色植物的生活,除了根從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素外,還需要有機物,如葡萄糖等,那么,有機物從哪昊來呢?歸根到底是綠色植物通過光合作用制造的。
(一)光合作用的場所──葉綠體
1.葉綠體的結(jié)構(gòu)特點①含各種與光合作用有關(guān)的酶
(用掛圖復(fù)習(xí))②含各種色素
2.葉綠體的色素種類和作用
葉綠素a(呈藍綠色)
葉綠素
(1)葉綠體的色素葉綠素b(呈黃綠色)
胡蘿卜素(呈橙黃色)
類胡蘿卜素
葉黃素(呈黃色)
(2)各種色素的作用:吸收可見光,用于光合作用.
葉綠素:主要吸收紅光和藍紫光
類胡蘿卜素:主要吸收藍紫光
(二)光合作用的過程
1.光反應(yīng)光解
①2H2o──→4[H]+O2
(1)物質(zhì)變化
②ADP+Pi+能量──→ATP
(2)能量變化:光能──→活躍的化學(xué)能(貯于ATP中)
2.暗反應(yīng)
(1)物質(zhì)變化:C5+CO2───→2C3────→C6H12O6+H2O
(2)能量變化:活躍的化學(xué)能─→穩(wěn)定的化學(xué)能(貯于ATP中)
3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系
光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ),光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP,因此,盡管暗反應(yīng)
不需要光,暗反應(yīng)也不能在晚上(或無光條件下)單獨進行.
4.解釋下列幾個問題
(1)光合作用的反應(yīng)物有哪些?各參加哪一步反應(yīng)?
水──光反應(yīng)二氧化碳───暗反應(yīng)
(2)光合作用的產(chǎn)物有哪些?各生成于哪一個反應(yīng)過程?
葡萄糖──暗反應(yīng)水──暗反應(yīng)氧氣──光反應(yīng)
(3)生成物中各種元素的來源如何?
葡萄糖中的C、O來源于二氧化碳H來源于水;生成的氧氣的氧來源于水
(4)光反應(yīng)和暗反應(yīng)能否獨立進行?
否因為暗反應(yīng)要光反應(yīng)提供[H]和ATP
(三)光合作用的反應(yīng)總式
6CO2+12H2O───→C6H12O6+6O2+12H2O
寫這反應(yīng)式時注意以下幾點
(1)光合作用有水分解,也有水生成,反應(yīng)式中不能抵消
(2)“─→”不能寫成“=”
(3)O*是一種標(biāo)記方法,不要漏寫
小結(jié):1.光合作用的場所
2.光合作用的過程
3.光合作用反應(yīng)總式
四.呼吸作用
教學(xué)目的:1.掌握有氧呼吸和無氧呼吸的詳細過程及概念
2.了解呼吸作用的實質(zhì)及其意義
教學(xué)重點:有氧呼吸和無氧呼吸的過程
教學(xué)難點:有氧呼吸的三個階段
復(fù)習(xí):1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)各生成了什么物質(zhì)?
2.光合作用的實質(zhì)是什么?寫出反應(yīng)式
植物通過光合作用,把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存在有機物中,但貯于有機物中的能量是不能直接利用的,而植物的生命活動每時每刻都離不開能量,那么,有機物中的能量又怎樣被釋放出來,供植物進行生命活動呢?這涉及到呼吸作用.
有氧呼吸
(一)呼吸作用的類型
無氧呼吸
(二)有氧呼吸(主要形式)
1.主要場所──線粒體
2.全過程
(1)C6H12O6(葡萄糖)──→2C3H4O3(丙酮酸)+少量氫(4[H])+少量ATP(2ATP)
(2)2C3H4O3+6H2O──→6CO2+大量氫(20[H])+少量ATP(2ATP)
(3)24[H]+6O2──→12H2O+大量ATP(34ATP)
總反應(yīng)式:
C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量
1摩爾葡萄糖徹底分解后,放出總能量是2870千焦,其中有1255千焦的能量貯存于ATP中,(約占43.7%)其他的能量以熱的形式散失.
3.有氧呼吸的概念:
有氧呼吸是指植物細胞在氧氣的參與下,通過酶的催化作用,把糖類等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生出二氧化碳和水,同時釋放出大量的能量的過程.
(三)無氧呼吸
1.無氧呼吸和發(fā)酵的概念
2.過程(分為兩階段)
┌─→2C2H5OH+2CO2+能量
C6H12O6─→2C3H4O3─┤
└─→2C3H6O3+能量
第一個階段與有氧呼吸相同,第二階段在不同酶的作用下,分解成酒精或乳酸
由于無氧呼吸是分解成不徹底的氧化產(chǎn)物,還有許多能量未釋放出來,所以無氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少得多.例如:1摩爾葡萄糖分解成乳酸,只產(chǎn)生
196.65千焦的能量,其中60.08千焦的能量貯于ATP中.
(四)有氧呼吸與無氧呼吸的比較
1.本質(zhì)一樣,都是分解有機物,釋放能量,從過程看,第一個階段是相同的
2.分解的產(chǎn)物不同,釋放的能量的量不同
(五).呼吸作用的意義
為植物體的各項生命活動提供能量
細胞分裂
葡萄糖─→ATP─→ADP+Pi+能量──植株的生長
礦質(zhì)元素的吸收
新物質(zhì)的合成
小結(jié):1.有氧呼吸的過程和無氧呼吸的過程
2.呼吸作用的本質(zhì)和意義
3.呼吸作用和光合作用的比較