高一生物新陈代谢的概述1

第二章 生物的新陈代谢

第一节 新陈代谢的概述

教学目的:1.掌握新陈代谢的概念

2. 掌握新陈代谢与酶、ＡＴＰ的关系教学

教学重点：新陈代谢的概念、酶、ＡＴＰ在新陈代谢的作用

教学难点：物质代谢和能量代谢的关系

生命的七个基本特征中，新陈代谢是生命的最基本特征，是生物与非生物的

最根本区别。

一. 新陈代谢的概念───生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物

体 内物质和能量的转变过程，叫做新陈代谢。

新陈代谢和同化作用、异化作用、物质代谢、能量代谢的关系概括如下：

合成物质──┐

同化作用 ├──物质代谢

新陈代谢 贮存能量─┐│

分解物质─┼┘

异化作用 ├───能量代谢

释放能量─┘

强调并解释以下几点：

1. 新陈代谢是生物最基本特征

2. 新陈代谢包括同化作用和异化作用两个生理过程

3. 新陈代谢的实质:是物质和能量代谢

4. 新陈代谢是生物体内自我更新的过程

在新陈代谢过程中, 生物体内每一步化学反应都需要酶, 酶在新陈代谢中极为重

要二. 酶

1. 概念───是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质.

酶的概念要从以下三方面内容去理解和记忆(1)产生? (2)作用? (3)化学性质

酶是一种生物催化剂, 举例说明„„

2. 酶的特性(举例分别说明)

(1)高效性:比一般的无机催化剂高100万--10亿倍,1份淀粉酶能催化100万份

的

淀粉。

(2)专一性:每种酶只能催化一种或一类物质的化学反应

(3)多样性:生物体内的化学反应很多, 每个化学反应都是由专一的酶催化, 因此

酶的种类很多.

在新陈代谢的过程中除酶极为重要外, 还有一种叫ATP 的物质也极为重要.

三.ATP

1.ATP 是一种什么物质?

叫三磷酶腺苷, 是一种高能化合物, 是生物体进行各种生命的一种直接能源物质.

(糖类是主要的能源物质)

为什么是一 种高能化合物? 这得从它的结构说起

2.ATP 的结构简式

结构简式表示为A-P ～P ～P 其中A 表示腺苷,T 表示三个 ,P表示磷酸,

“～”表示高能磷酸键, 其断裂时释放出较多的能量, 比普通的化学键断裂放出

的能量多2--3倍，所以叫高能化学键。高能化学键很易断裂，断裂后，ＡＴＰ

转化为ＡＤＰ。

3.ATP 和ADP 的相互转化

ATP ADP＋Ｐｉ＋能量

ＡＴＰ分解时，释放能量，当吸收了能量时，不断合成ＡＴＰ

小结：1. 从不同角度理解新陈代谢的概念, 理解新陈代谢和同化作用、异化作用、

物质代谢、能量代谢等概念之间的关系。

2. 理解酶的概念和掌握酶的几个特性

3.ATP 的简式、ATP 和ADP 相互转化的关系

练习:„„

第二节 绿色植物的新陈代谢

一. 水分代谢

教学目的:1.掌握植物细胞对水分的吸收、运输和散失的全过程

2. 理解成熟的植物细胞渗透吸水的原理

3. 了解植物蒸腾作用的概念及其意义

教学重点和难点:植物细胞的渗透吸水

复习:细胞的组成物质(成分) 包括哪些?──包括水、无机盐和各种有机物

而植物新陈代谢的内容就是包括这些物质的吸收、利用、合成、分解、排出等

具体来说植物的新陈代谢包括：

（１）水分代谢──吸收、运输、利用、散失

（２）矿质代谢──吸收、运输和利用

（３）有机物和能量的代代谢───光合作用和呼吸作用

绿色植物必须先吸收无机物才能合成有机物，因此，植物的新陈代谢先讲无机物

的代谢

一. 水分代谢

1. 吸收水分的器官──根(最活跃的部位是:根尖的根毛区细胞即是在成熟区细

胞) 结合根尖结构图简要介绍根尖四个部分的结构及其功能

根冠──保护; 分生区(生长点)──具分裂能力 伸长区──细胞迅速伸长

成熟区(根毛区)──吸收水和无机盐

吸胀作用吸水:未形成液泡前(条件), 原因是有亲水性物质

2. 吸水的主要方式

渗透作用吸水:形成大液泡以后, 主要是这种方式吸水

3. 渗透吸水

(1)渗透作用──水分子(或其他溶剂分子) 通过半透膜的扩散, 叫做渗透作用

利用实验讲清什么叫渗透作用.

在上实验可知:在一个渗透系统中就会发生渗透作用, 但组成渗透系统必须具备

两个条件: 半透膜

(2)组成渗透系统的条件

浓度差

(3)成熟的植物细胞置于溶液中, 亦组成一个渗透系统

①原生质层(由细胞膜、液泡膜、及两层膜间的原生质组成）相当于一层选择透

过性膜

②细胞液具有一定浓度

因此, 成熟植物细胞置于溶液中, 会发生渗透作用, 质壁分离实验能证明这点

如何进行实验„„

质壁分离──原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离。

质壁分离复原──把已经发生质分离的细胞放入清水中，原生质层和液泡逐渐 恢复原状。这种现象叫质壁分离恢复。

(4)渗透吸水和渗透失水的条件──决定于浓度差

当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时, 植物细胞会通过渗透作用失水;

当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时, 植物细胞会通过渗透作用吸水;

4. 水分的运输

运输的结构──导管, 水分主要是通过导管进行运输。

运输的途径: 根(根毛区细胞从土壤中吸收)-→茎-→ 叶-→散失(通过气孔)

5. 利用 (1)参与光 合作用等代谢活动:公仅占1%左右

(2)通过蒸腾作用散失到大气中:约占99%

6. 蒸腾作用失水的意义(稍作解释)

(1)是植物吸收水和促使水在体内运输的主要动力

(2)促进溶解在水在的矿质养料在植物体内的运输

(3)可以降低植物体特别是叶片的温度, 避免因强烈阳光照射而造成灼伤

小结:1.从个体水平看, 根是吸水的主要器官, 水经根、茎、 叶的导管运输到各器

官， 然后，９９％的水散失，只有１％的水利用。

2.从细胞水平来看，植物细胞主要以渗透作用方式吸水， 水参与各种生理

活动过程。

二. 矿质代谢

教学目的:1.了解植物生活所需的必需元素及分类, 掌握矿质元素的概念

2. 掌握矿质元素吸收的过程及利用的情况

教学重点:吸收矿质元素的过程

教学难点:植物对矿质元素吸收的选择性

复习:1.根毛区细胞吸水的主要方式的什么?

2. 根毛区细胞能否从土壤中吸水, 决定于什么?

新课:

(一). 植物需要的元素

1. 必需元素:16种 „„

大量元素:(9种) Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｍg 、Ｃa

2. 按需要量分类 微量元素:(7种)„„

3. 矿质元素:──除Ｃ、Ｈ、Ｏ外, 主要由根系从土壤中吸收的元素, 如N 、P 、K

等。 4.重要作用:(1)组成植物体的成分 (2)调节植物生命活动的功能.

一旦缺乏某种矿质元素, 就会出现相应的病症(彩图五)

(二) 根吸收矿质元素的过程

1. 交换吸附:

根细胞呼吸作用产生二氧化碳, 二氧化碳溶于水生成碳酸, 碳酸可离解成

H+和HCO3-。这两种离子吸附在细胞膜的表面。

原生质同时具有正负电荷，通常情况下会保护电荷平衡，因此，细胞膜

吸附了一个正离子，同时就要释放一个正离子，吸附一个负离子，同时就要

释放出一个负离子，这就是叫做交换吸附。据此，根细胞表面上的Ｈ＋和 ＨＣＯ３就会与土壤溶液中的阳离子和阴离子交换

交换吸附的结果是：矿质元素不断被吸附到细胞膜的外表面，而根细胞膜 上的Ｈ＋和ＨＣＯ３不断释放到土壤溶液中。细胞膜外的矿质元素离子要 进入细胞内，要经另一个过程。

2. 主动运输

主动运输需要什么条件?──载体和能量

能量是由线粒体通过有氧呼吸产生, 由此可知:根吸 收矿元素与呼吸作用有 密切关系, 呼吸作用为交换吸附提供H+和HCO3, 同时又为主动运输提供能量。 载体是决定于细胞本身，不同的植物细胞，含载体的种类和数量是不同的， 这决定植物对矿质元素离子的吸收是具选择性的。

(三) 植物对离子的吸收具有选择性

决定于细胞膜上载体的种类和数量, 与土壤溶液中离子的浓度不成正比例 比较:植物吸水和吸收矿质元素离子

吸水:主要通过渗透作用吸水, 主要决定于浓度差.

矿质元素的吸收:(1)交换吸附 (2)主动运输 与离子浓度无关, 与载体有关 结论:吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程

(四) 运输和利用

运输是与水同时进行的, 而利用分为两种情况:

1. 可以重新利用(可移动):如N 、P 、K 、Mg

这些离子, 进入细胞后, 或以游离状态存在, 或与其他物质结合为不稳定的化合物 随细胞的衰老, 这些离子会转移到幼嫩的组织被再利用, 若缺乏时, 老叶( 老的组 织) 先受害, 呈病态.

2. 不能再利用(不可移动):如

这些离子进入细胞后, 与其他化合物结合成稳定的化合物, 这些离子往往停留在 已经长成的叶(组织) 不能再利用, 一旦缺乏, 幼嫩的组织首先呈病态.

小结:1.植物需要的元素

2. 矿质元素离子吸收的过程

3. 利用的情况

三. 光合作用

教学目的:1.了解光合作用的场所──叶绿体的有关结构特点; 了解光合作用的意义

2. 掌握光合作用的过程

教学重点和教学难点:光反应和暗反应的过程

复习:1.矿质元素以什么状态存在和被根吸收?

2. 根吸收矿质元素的过程分哪两步? 与呼吸作用有何关系?

„„

绿色植物的生活，除了根从土壤中吸收水分和矿质元素外，还需要有机物，如葡萄糖等，那么，有机物从哪昊来呢？归根到底是绿色植物通过光合作用制造的。

(一) 光合作用的场所──叶绿体

1. 叶绿体的结构特点 ①含各种与光合作用有关的酶

(用挂图复习) ②含各种色素

2. 叶绿体的色素种类和作用

叶绿素a(呈蓝绿色)

叶绿素

(1)叶绿体的色素 叶绿素b(呈黄绿色)

胡萝卜素(呈橙黄色)

类胡萝卜素

叶黄素(呈黄色)

(2)各种色素的作用:吸收可见光, 用于光合作用.

叶绿素:主要吸收红光和蓝紫光

类胡萝卜素:主要吸收蓝紫光

(二) 光合作用的过程

1. 光反应 光解

① 2H2o──→4[H]＋O2

(1)物质变化

② ADP＋Pi ＋能量──→ATP

(2)能量变化: 光能──→ 活跃的化学能(贮于ATP 中)

2. 暗反应

(1)物质变化: C5＋CO 2───→2C3────→ C6H12O6＋H2O

(2)能量变化:活跃的化学能─→ 稳定的化学能(贮于ATP 中)

3. 光反应和暗反应的联系

光反应是暗反应的基础, 光反应为暗反应提供[H]和ATP, 因此, 尽管暗反应 不需要光, 暗反应也不能在晚上(或无光条件下) 单独进行.

4. 解释下列几个问题

(1)光合作用的反应物有哪些? 各参加哪一步反应?

水──光反应 二氧化碳─── 暗反应

(2)光合作用的产物有哪些? 各生成于哪一个反应过程?

葡萄糖── 暗反应 水──暗反应 氧气──光反应

(3)生成物中各种元素的来源如何 ?

葡萄糖中的C 、O 来源于二氧化碳 H来源于水; 生成的氧气的氧来源于水

(4)光反应和暗反应能否独立进行?

否 因为暗反应要光反应提供[H]和ATP

(三) 光合作用的反应总式

6CO2＋12H2O───→C6H12O6＋6O2＋12H2O

写这反应式时注意以下几点

(1)光合作用有水分解, 也有水生成, 反应式中不能抵消

(2)“─→”不能写成“＝”

(3) O*是一种标记方法, 不要漏写

小结:1.光合作用的场所

2. 光合作用的过程

3. 光合作用反应总式

四. 呼吸作用

教学目的:1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的详细过程及概念

2. 了解呼吸作用的实质及其意义

教学重点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程

教学难点:有氧呼吸的三个阶段

复习:1.光反应和暗反应各生成了什么物质?

2. 光合作用的实质是什么? 写出反应式

植物通过光合作用, 把光能转变成化学能贮存在有机物中, 但贮于有机物中的能量是不能直接利用的, 而植物的生命活动每时每刻都离不开能量, 那么, 有机物中的能量又怎样被释放出来, 供植物进行生命活动呢? 这涉及到呼吸作用. 有氧呼吸

(一) 呼吸作用的类型

无氧呼吸

(二) 有氧呼吸(主要形式)

1. 主要场所──线粒体

2. 全过程

(1) C6H12O6(葡萄糖)──→ 2C3H4O3(丙酮酸)+少量氢(4[H])+少量ATP(2ATP)

(2) 2C3H4O3 + 6H2O──→6CO2+大量氢(20[H])+少量ATP(2ATP)

(3) 24[H]+6O2──→12H2O+大量ATP(34ATP)

总反应式:

C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量

1摩尔葡萄糖彻底分解后, 放出总能量是2870千焦, 其中有1255 千焦的能量贮存于 ATP中,(约占43.7%)其他的能量以热的形式散失.

3. 有氧呼吸的概念:

有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下, 通过酶的催化作用, 把糖类等有机物彻 底氧化分解, 产生出二氧化碳和水, 同时释放出大量的能量的过程.

(三) 无氧呼吸

1. 无氧呼吸和发酵的概念

2. 过程(分为两阶段)

┌─→2C2H5OH+2CO2+能量

C6H12O6─→2C3H4O3─┤

└─→2C3H6O3+能量

第一个阶段与有氧呼吸相同, 第二阶段在不同酶的作用下, 分解成酒精或乳酸 由于无氧呼吸是分解成不彻底的氧化产物, 还有许多能量未释放出来, 所以无氧呼 吸比有氧 呼吸释放的能量要少得多. 例如:1摩尔葡萄糖分解成乳酸, 只产生 196.65千焦的能量, 其中60.08千焦的能量贮于ATP 中.

(四) 有氧呼吸与无氧呼吸的比较

1. 本质一样, 都是分解有机物, 释放能量, 从过程看, 第一个阶段是相同的

2. 分解的产物不同, 释放的 能量的量不同

(五). 呼吸作用的意义

为植物体的各项生命活动提供能量

细胞分裂

葡萄糖─→ATP─→ADP+Pi+能量── 植株的生长

矿质元素的吸收

新物质的合成

小结:1.有氧呼吸的过程和无氧呼吸的过程

2. 呼吸作用的本质和意义

3. 呼吸作用和光合作用的比较