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第二单元生物的新陈代谢

来源：花匠小妙招时间：2024-12-26 23:12

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第二单元生物的新陈代谢
Ⅰ植物代谢部分:酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮

单纯酶仅含蛋白质如胃蛋白质酶
蛋白质类酶
蛋白质唾液淀粉酶含Cl-
(蛋白质本质)
离子细胞色素氧化酶含Cu2+
复合酶
分解葡萄糖的酶含Mg2+
NADP(辅酶Ⅱ)
辅助因子
酶辅酶B族维生素
生物素(羧化酶的辅酶)
有机物
RNA端粒酶含RNA
存在于低等生物中,将RNA
RNA类酶
自我催化。对生命起源的研
(核酸本质)
究有重要意义。

酶促反应序列生物体内的酶促反应可以顺序连接起来,即第一个反应的产物是第二
个反应的底物,第二个反应的产物是第三个反应的底物,以此类推,所形成的反应链叫酶促
反应序列。如
ABCD……终产物
酶1酶2酶3酶4酶n
意义各种反应序列形成细胞的代谢网络,使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序
进行,确定了代谢的方向。

ATP来源反应式
光合作用的光反应
化能合成作用ADP+Pi+能量——→ATP
酶
有氧呼吸
无氧呼吸
其它高能化合物转化酶
C~P(磷酸肌酸)+ADP——→C(肌酸)+ATP
(如磷酸肌酸转化):.

光合作用的暗反应
细胞分裂
矿质元素吸收
植物
新物质合成
植株的生长
酶
ATP——→ADP+Pi+能量神经传导和生物电
肌肉收缩
动物吸收和分泌
合成代谢
生物发光

胡萝卜素
快叶黄素
(橙黄色)胡萝卜素吸收传递光能
大部分叶绿素a
(黄色)叶黄素
分离作用叶绿素b
(蓝绿色)叶绿素a
吸收转化光能特殊状态的叶绿素a
(黄绿色)叶绿素b
慢
色素
胡萝卜素
类胡萝卜素
叶绿体基粒的叶黄素
分布组成
类囊体薄膜上
叶绿素a
叶绿素
叶绿素b

比较项目光反应暗反应
反应场所叶绿体基粒叶绿体基质
能量变化光能——→电能活跃化学能——→稳定化学能
电能——→活跃化学能
物质变化HO——→[H]+OCO+NADPH+ATP———→
222
NADP++H++2e——→NADPH(CHO)+ADP+Pi+NADP++HO
22
ATP+Pi——→ATP
反应物HO、ADP、Pi、NADP+CO、ATP、NADPH
22
反应产物O、ATP、NADPH(CHO)、ADP、Pi、NADP+、HO
222
反应条件需光不需光
反应性质光化学反应(快)酶促反应(慢)
反应时间有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行):.

C3植物C4植物
光反应叶肉细胞的叶绿体基粒叶肉细胞的叶绿体基粒
暗反应叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质
CO固定仅有C途径C途径—→C途径
2343

方原理条件和过程现象和指标结论
法
生生长状况:
在强光照、干旱、
理正常生长
高温、低CO时,正常生长:C4植物
学2或
C4植物能进行光合枯萎死亡:C3植物
方密闭、强光照、干枯萎死亡
作用,C3植物不能。
法旱、高温
形过叶脉横切,装片①是否有两圈花细
态胞围成环状结构
维管束鞘的结构差是:C4植物
学②鞘细胞是否含叶
异否:C3植物
方绿体
法
出现蓝色:
化①合成淀粉的场所出现①现象时:
叶片脱绿→加碘→①蓝色出现在维管
学不同C4植物
过叶脉横切→制片束鞘细胞
方②酒精溶解叶绿素出现②现象时:
→观察②蓝色出现在叶肉
法③淀粉遇面碘变蓝C3植物
细胞

NADP+
草酰乙酸(C)苹果酸C苹果酸C
444
NADPHNADP+
NADPH
PEP羧化酶
CO
2
AMP
ATP
CO暗反应
2
磷酸烯醇式
丙酮酸C丙酮酸C
33
丙酮酸(C)C
35(CHO)
2
叶肉细胞维管束鞘细胞
注:磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。
:.

C3植物C4植物
结构原因:以育不良,无花环型结构,发育良好,花环型,叶绿体
维管束鞘细胞的结无叶绿体。大。
构光合作用在叶肉细胞进行,暗反应在此进行。有利于产
淀粉积累,影响光合效率。物运输,光合效率高。
生理原因:只有磷酸核酮糖羧化酶。两种酶均有。
PEP羧化酶磷酸核酮糖羧化酶与CO亲PEP羧化酶与CO亲和力大,
22
磷酸核酮糖羧化酶和力弱,不能利用低CO。利用低CO能力强。
22

光合作用制造的有机物所含的能量照在地面上的总能
光能利用率
=
照在该地面的总的光能量中被转移的能量
概念
光合作用制造的有机物所含的能量参与光合作用的能
光合作用效率=
光合作用吸收的光能量中被转移的能量
热能损失
光能损失→荧光、磷光
去向
光能→电能→化学能(贮存)
延长光合作用时间
关系提高光能利用率增加光合作用面积
控制光照强弱
提高光合作用效率二氧化碳供应
必需矿质元素供应

延长光合作用时间提高复种指数:改一年一季为一年多季
合理密植
增加光合作用面积
套种(不同时播种)、间作(同时播种)
温度
提
高因地制宜:阳生植物种阳地
光控制光照强弱阴生植物种阴地
影
能光
光质影响:蓝紫光照,蛋白质和脂类多响
利
光
用红光照,糖类增多
合
率
作
增加二氧化碳供应通风透光,增施农家肥;人工增CO(温室)CO用
22
的
N:外
ATP、NADP+的成分界
P:
必需矿质元素供应矿物质因
K:糖类的合成和运输素
Mg:叶绿素的成分
水
:.
:.

可同时使用
半叶法(遮盖法)光合作用产生淀粉割主叶脉法
密封法验证(探索)光合作用需
CO并放O、光强的影响
22
验证(探索)光合
作用中物质的转变
打孔法(抽气法)
光质对光合作用的影响同位素标记法
分光法

液泡尚未形成或消失
吸胀吸水
通过亲水物质的亲水性吸水
主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统
水吸水原理
分通过渗透作用吸水
的
吸
渗透系统隔着半透膜的两种溶液构成的体系
收
①具有半透膜
渗透吸水发生条件
②膜两侧溶液具有浓度差
渗透压溶液与纯水达平衡时,溶液一方所承受的外压差。
由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成
原生质层
植物细胞构看作一层半透膜(本质是选择透过性)
成渗透系统①植物细胞与土壤溶液之间构成
两个系统
②每两个植物细胞之间构成
:.

扩散作用物质由相对多(密度高)的地方向相对少(密度低)的地方运动的过程,叫扩散
联系物质由高到低的移动方式,利用物质本身的属性,不需要能量
区别特指溶剂分子(如水、酒精等)的扩散,需特定的条件
溶剂分子的扩散叫渗透,具备一定条件才能发生
渗透作用

半透膜选择透过性膜
水自由通过,被选择的离子和其它小分子可以通
概念小分子、离子能透过,大分子不能透过
过,大分子和颗粒不能通过
选择透过性(生物分子组成,取决于脂质、蛋白
性质半透性(存在微孔,取决于孔的大小)
质和ATP)
状态活或死活
材料合成材料或生物材料生物膜(磷脂和蛋白质构成的膜)
物质运水和亲脂小分子:不由膜决定,取决于物质密度
不由膜决定,取决于物质密度
动方向离子和其它小分子:膜上载体(蛋白质)决定
功能渗透作用渗透作用和其它更多的生命活动功能
共同点水自由通过,大分子和颗粒都不能通过

方向向上:根—→茎—→叶
水分的运输导管运输
蒸腾作用产生蒸腾拉力
动力
导致吐水现象
根压

利用1-5%参与光合作用、呼吸作用等生命活动
水分
散失蒸腾作用绝大部分水分通过蒸腾作用散失
①根持续吸水的动力
生理意义②物质运输的载体
③降低叶片温度:.
(1)
植物体
有机物90%
水分(10-95%)干物质(5-90%)
无机盐10%
燃烧
小部分N
C、H、O、N、S形成气体:
大部分S
CO、CO、N、NH、HO
2232
挥发部分灰分元素
和氮氧化物等。
全部P
少量硫形成HS、SO等。
22
全部金属元素
(2)
除C、H、O外
概念由根系吸收的元素
(N放在矿质元素中讨论)
载体的种类与数量选择性吸收
N、P、S、K、
大量元素
Ca、Mg(6种)
主动运输方式吸收
必需矿质元素
Fe、Mn、B、Zn、
大微量元素
量Cu、Mo、Cl、Ni
元
素必矿
N、P、K、Mg
需质
元元能被再利用的元素
微素素
老叶先受损
量
元缺乏症
素
幼叶先受损
植
物不被再利用的元素
体Ca、S、B、
非必需矿质元素Al、Si、Na、I等
非非
必矿
需质C、H、O
元元
素素
:.

固氮酶
固氮过程N+e+H++ATP————→NH+ADP+Pi(选学)
23
代谢类型
种在生态系统
生物固氮固氮原因及条件同异常见类型
类中的作用
化化
共
根瘤菌(6种)
生消费者
固与豆科植异(大豆、菜豆、
概意固固(取食于活的
念义氮氮物共生时养豌豆、苜蓿、羽
微氮基生物体)
因扇豆、三叶草)
将①②生类需
大为对物(
气绿自的自固氧
自固氮蓝藻
氮生产者
氮色然种生
酶养(念珠藻)
(N植界类
2物氮固)独立生活
)还
提循异圆褐固氮菌分解者
氮
原供环
成类养黄色分支杆菌(腐生生活)
氮有
NH素重注意:不同的根瘤菌具有共生专一性。如蚕豆根瘤菌与蚕豆、
营要
3豌豆、豇豆共生;大豆根瘤菌只能与大豆共生。
的养作
过用
程
(N)
2
N
2
反硝化细菌
大气固氮工业固氮生物固氮
尿素
氮素化肥脲酶脲酶
NH-消费者
3
分解者
尿素硝化细菌
氮盐NO-、NO-
23生产者
遗体
NO-
3

固氮酶
N————→NH
23
固氮微生物
(N循环)
2
酶酶
NH——→NO-、NO-硝化细菌反硝化细菌NO-、NO-——→N
323232:.
Ⅱ动物与微生物代谢部分:三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生
物类群、
微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介

氧化
CO+HO+能量
22
合成
肝糖元
分解
淀粉葡萄糖
肌糖元
合成
脂肪、某些氨基酸
转变
储存皮下结缔组织、肠系膜
转变
脂肪糖元
分解
甘油、脂肪酸
氧化
CO+HO+能量
22
合成
各种组织蛋白、酶及激素等
转氨基
新的氨基酸
蛋白质氨基酸
转变
含氮部分NH尿素
3
脱氨基
分解
CO+HO+能量
22
不含氮部分
转变
糖类、脂肪

不同种动物有不同的必需氨基酸
苯丙氨酸缬氨酸
...
种类12种
赖氨酸异亮氨酸
..
色氨酸苏氨酸
概念在人和动物体细胞内能够合成的氨基酸..
非必需氨基酸
亮氨酸甲硫氨酸
...
不能在人和动物体细胞内合成,只能从
必需氨基酸概念
食物中获得的氨基酸称为必需氨基酸
苯丙赖色亮,缬亮苏甲硫
种类(8种)助记词
(本秉赖色亮,谢亮输贾刘):.

CHO
6126
2CHCOCOOH
2CHCOCOOH3
3
(丙酮酸)
②6HO
2
热
①
能量6CO20[H]4[H]CHO
26126
(葡萄糖)
6O③
ATP(少)2
能量
12HO呼吸链
2
ATP(少)
ATP(多)
能量
热
热
线粒体
细胞质基质

细胞膜
酶
CHO2CHOH+2CO+能量
6126252
总反应式
(丙酮酸)
2CHOH+2CO
252
2CHCOCOOH(酒精)
3
②
①
线粒体
CHO4[H]
6126
(乳酸)
2CHO
(葡萄糖)363
能量热
细胞质基质
ATP(少)
总反应式
酶
CHO2CHO+能量
6126363
:.

比较项目有氧呼吸无氧呼吸
真核细胞:细胞质基质,主要在线粒
体
反应场所细胞质基质
原核细胞:细胞基质(含有氧呼吸酶
系)
反应条件需氧不需氧
反应产物终产物(CO、HO)、能量中间产物(酒精、乳酸、甲烷等)、
22
能量
产能多少多,生成大量ATP少,生成少量ATP
共同点氧化分解有机物,释放能量

呼吸类型被分解的有机物储存的能量释放的能量可利用的能量能量利用率
%
1mol葡萄糖
%
注:无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有
不同。

有光时:自养生活(进行光合作用,但供氢体不是水,而是有机物)
红螺细菌
无光时:异养生活
兼性营养型绿色植物
光能自养型光合作用
光合细菌
自养型
同
化化能自养型化能合成作用硝化细菌
类
新型
特陈基异养型
绝大多数动物,腐生的真菌,大多数细菌
殊本
代
类类
谢
型型
类需氧型
多数动植物
型异
化
类
一些细菌(如光合细菌,供氢体不是水,不放O)
型2
厌氧型
蛔虫等
兼性厌氧型
有氧时:有氧呼吸
酵母菌
无氧时:无氧呼吸
你知道吗
科学发现:
人们对消化过程的研究发现了酶
人们对向光性的研究发现了生长素
人们对溶菌现象的研究发现了青霉素:.

形态杆形、球形、螺旋形(弧形)
细胞壁
细胞膜
基本结构
细胞质(仅有核糖体)
结构核区(环状DNA)
细菌特殊结构质粒、荚膜、鞭毛、芽孢、
繁殖二分裂(有DNA的复制和平分)
细菌在固体培养基上繁殖
概念
原形成的细菌子细胞群体
菌落
核
细大小、形状、颜色、
胞特征
光泽度、透明度、硬度等
微
生
物基内丝菌吸收养料—营养
(
结构分枝状菌丝
单
细气生丝菌产生孢子—繁殖
胞
)放线菌分布土壤、空气、水中
细
胞对人类的贡献产抗生素(次级代谢产物)
结
构
其它类群支原体、衣原体(无壁)、(蓝藻)
单细胞酵母菌
微真核细胞微生物
生
物多细胞霉菌
的
类
群
DNA病毒蛋白质和DNA组成
分类
RNA病毒蛋白质和RNA组成
基本单位:衣壳粒
非衣壳
功能:保护、抗原性
细结构核衣壳
胞病毒
核酸DNA或RNA
结
构(可有)
囊膜(带刺突)蛋白质、多糖、脂类组成
增殖吸附→注入→复制(核酸)→合成(蛋白质)→装配→释放:.

水
无机盐
无机碳源CO、NaHCO等
23
碳源提供碳素营养
有机碳源糖、脂、石油等
营养素
无机氮源N、硝酸盐、铵盐等
2
氮源提供氮素营养
有机氮源尿素、牛肉膏、蛋白胨等
微生物生长不可缺少的微量有机物
生长因子
(包括维生素、氨基酸、碱基等)
微
生
物目的要明确根据培养种类、培养目的选择原材料
的
营
养
营养要协调注意营养物质的浓度和比例
配制原则
(三要原则)C/N=4:有利于繁殖;
碳氮比最重要
C/N=3:有利于产谷氨酸
细菌:pH=—
pH要适宜放线菌:pH=—
真菌:pH=—
培养基
种类特点功能
固体培养基分离、鉴定
物理加凝固剂
半固体培养基观察、保藏
性质
液体培养基不加凝固剂工业生产
种类化学合成培养基成分明确分类、鉴定
成分天然培养基天然成分工业生产
加抑制剂(如青霉素)
选择培养基加特殊C源或N源选择、分离
用途
不加某物质(如N源)
鉴别培养基加指示剂或药品鉴别
你知道吗
加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌
加入青霉素可分离酵母菌和霉菌
不加N源可分离固氮微生物
加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌:.

不断
概念微生物自身生长繁殖必需的物质
产生
初级代谢产物
产物氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素特点
代
谢
产
物或积累
概念对自身生长繁殖非必需的物质
或排除
次级代谢产物
抗生素、毒素、激素、色素
产物
分解葡萄
组成酶一直存在,只受遗传控制的酶
糖的酶大
肠
酶合成调节
杆
诱导酶受环境中某物质的诱导产生分解乳菌
微糖的酶
生“好酶知时节,当需乃发生”
代同时存在
物谢
密切配合
的调
代
节协调作用
谢
谷氨酸脱氢
概念通过改变酶的催化活性,来调节代谢速率
酶受谷氨酸
酶活性调节
负反馈:酶催化的产物增多抑制酶的活性产量的调节
原理
基因诱变高产赖氨酸的黄色短杆菌
代改变遗传特性
谢
的基因工程人胰岛素
转基因
人
工
控
控制发酵条件改变细胞膜的通透性,即时输出代谢产物,解除对酶的抑制
制

时期特点作用
调整期菌体不增殖,代谢活跃,体积增大
微生物群体对数期以2n形式增长,代谢旺盛作菌种和科研材料
生长的规律稳定期生死平衡,活菌数最多,芽孢形成收获菌体和代谢产物
微
生
衰亡期死亡加速,形态多样,细胞裂解
物
的
温度最适生长温度:25—37℃超过:蛋白质和核酸不可逆破坏
生
长
影响微生物生
pH(最适pH见前)超过:影响酶活性和细胞膜稳定性
长的环境因素
氧需氧或不需氧:.

菌
体
k
数
目k
(lg)2
注意
0
abcd时间
生长速率=繁殖率—死亡率
生
长
速
率
a:调整期
b:对数期
0说明
c:稳定期
时间
abcd
d:衰亡期

采用现代工程技术手段,利用微生物某些特定功能,为人类生产有用产品;
概念
或者直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
基因诱变——传统,常用。
改变原来基因
菌种选育基因工程————————
工程菌(工程细胞)
转基因
细胞工程——细胞融合
(三要原则)
培养基配制
一般步骤:配制调→pH→分装→灭菌
灭菌严格杀灭培养基和发酵设备中的各种微生物,保证菌种是单一纯种
发
酵
内容
工扩大培养与接种选育的良种要经多次扩大培养,才能满足大规模生产需要
程
①检测菌体数目和产物浓度。
发酵过程②添加培养基组成。
③严格控制发酵条件(温度、pH、溶氧、通气量、转速)
代谢产物蒸馏、萃取、离子交换等方法提取
分离提纯产品
菌体本身过滤、沉淀等方法分离
医药工业上的应用生产抗生素、维生素、动物激素、氨基酸、核苷酸等
生产传统发酵产品啤酒、果酒、食醋等
应用
生产食品添加剂酸味剂、鲜味剂、甜味剂、色素
食品工业上的应用