细胞代谢的概念
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2023年2月20日发(作者：偏旁部首口诀)第五章细胞的能量供应和利用第六章细胞的生命历程知识点总结
5.1降低反应活化能的酶
一、细胞代谢与酶
1、细胞代谢的概念：细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢.
2、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。
3、酶在细胞代谢中的作用：降低化学反应的活化能
4、使化学反应加快的方法：
加热：通过提高分子的能量来加快反应速度；
加催化剂：通过降低化学反应的活化能来加快反应速度；同无机催化相比，酶能更显著
地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
5、酶的本质：关于酶的本质的探索：
巴斯德之前，人们认为：发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德的观点：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
李比希的观点：引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡
并裂解后才能发挥作用；
毕希纳的观点：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就
像在活酵母细胞中一样；
萨姆纳提取酶，并证明酶是蛋白质；
切赫、奥特曼发现：少数RNA也具有生物催化功能；
6、酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
5、酶的特性：专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应
高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107－1013倍
酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和PH条件下，活性最高。
二、影响酶促反应的因素（难点）
1、底物浓度（反应物浓度）；酶浓度
2、PH值：过酸、过碱使酶失活
3、温度：高温使酶失活。低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
三、实验
1、比较过氧化氢酶在不同条件下的分解
实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多
控制变量法：变量、自变量（实验中人为控制改变的变量）、因变量（随自变量而变化的变
量）、无关变量的定义。
对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
2、影响酶活性的条件（要求用控制变量法，自己设计实验）
建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。
5.2细胞的能量“通货”——ATP
一、什么是ATP？是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷
二、结构简式：A-P~P~PA代表腺苷P代表磷酸基团～代表高能磷酸键
三、ATP和ADP之间的相互转化
这个过程储存能量(放能反应)
ATP和ADP相互转化的过程和意义：
ADP+Pi+能量酶ATPATP酶ADP+Pi+能量
这个过程释放能量(吸能反应)
ATP与ADP的相互转化ATP酶ADP+Pi+能量
方程从左到右代表释放的能量，用于一切生命活动。
方程从右到左代表转移的能量，动物中为呼吸作用转移的能量。植物中来自光合作用和呼
吸作用。
ADP转化为ATP所需能量来源：动物和人：呼吸作用绿色植物：呼吸作用、光合作用
四、ATP的利用：
ATP—是新陈代谢所需能量的直接来源，ATP中的能量能转化成机械能、电能，光能
等各种能量；
吸能反应总是与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量
放能反应总是与ATP的合成相联系,释放的能量贮存在ATP中
5.3ATP的主要来源——细胞呼吸
1、概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量
并生成ATP的过程。
实验：探究酵母菌的呼吸方式：
原理：酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌
氧菌，便于探究细胞呼吸方式。
酵母菌有氧呼吸反应式：C
6
H
12
O
6
+6O
2
酶6CO
2
+6H
2
O+能量
酵母菌无氧呼吸反应式：C
6
H
12
O
6
酶2C
2
H
5
OH+2CO
2
+能量
CO
2
检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊
C
2
H
5
OH（酒精）检验：橙色重铬酸钾，变成灰绿色
2、有氧呼吸：主要场所：线粒体
总反应式：C
6
H
12
O
6
+6O
2
+6H
2
O酶6CO
2
+12H
2
O+能量
第一阶段：细胞质基质C6H12O6酶2丙酮酸+少量[H]+少量能量
第二阶段：线粒体基质2丙酮酸+6H2O酶6CO2+大量[H]+少量能量
第三阶段：线粒体内膜24[H]+6O2酶12H2O+大量能量
有氧呼吸的概念：细胞在氧的参与下，通过酶的的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，
产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。
3、无氧呼吸：细胞质基质
无氧呼吸的概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分
解，产生洒精和CO2或乳酸，同时释放出少量能量的过程。
大部分植物，酵母菌的无氧呼吸：C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+少量能量
动物，人和乳酸菌的无氧呼吸：C6H12O6酶2C
3
H
6
O
3
+少量能量
（马铃薯块茎，甜菜的块根、玉米胚的无氧呼吸也是产生乳酸）
注意：微生物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵
讨论：①有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路
有氧呼吸：所释放的能量一部分用于生成ATP，大部分以热能形式散失了。
无氧呼吸：能量小部分用于生成ATP，大部分储存于乳酸或酒精中
②有氧呼吸过程中氧气的去路：氧气用于和[H]生成水
4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
有氧呼吸无氧呼吸
不
同
点
反应条件需要O
2
、酶和适宜的温度不需要O
2
，需要酶和适宜的温度
呼吸场所
第一阶段在细胞质基质中，第二、
三阶段在线粒体内
全过程都在细胞质基质内
分解产物CO
2
和H
2
OCO
2
、酒精或乳酸
释放能量
较多，1mol葡萄释放能量2870kJ，
其中1161kJ转移至38molATP中
1mol葡萄糖释放能量196．65kJ(生
成乳酸)或222kJ(生成酒精)，其中均
有61．08kJ转移至2molATP中
相同点
其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要,都
需要酶的催化，第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同
相互联系
第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同，之后在不同条件下，在不同
的场所沿不同的途径，在不同的酶作用下形成不同的产物：
5、探究酵母菌细胞呼吸的方式
CO2的检测方法：⑴CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
酒精的检测方法：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
6、影响呼吸作用的因素：温度、含水量、O2的浓度
、
CO2的浓度
第四节能量之源——光与光合作用
一、捕获光能的色素
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素叶绿素b（黄绿色）
绿叶中的色素胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素
叶黄素（黄色）
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。
白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。
二、实验——绿叶中色素的提取和分离
1、原理：
（1）提取原理：色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
（2）分离原理：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，
反之，则慢。
2、材料，新鲜菠菜叶：SiO
2
、CaCO
3
3、步骤中注意点：
（1）SiO
2
有助于研磨充分；CaCO
3
可防止研磨中色素被破坏
（2）滤纸条一端必须剪去两角目的：防防止色素带不整齐
（3）不能让滤液细线触及层析线，因为防止色素溶解到层析液中。
4、实验结果：扩散最快的是橙黄色的胡萝卜素、色素带最宽的是蓝绿色的叶绿素a。
三、捕获光能的结构——叶绿体
结构：外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）
与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。
四、光合作用的原理：1、光合作用的探究历程：
①、1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气；1779年，荷兰科学家英格豪
斯证明：只有植物的绿叶在阳光下才能更新空气
②、1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉；
③、1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放出氧；
④、20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气
全部来自水。
⑤、20世纪40年代美国科学家卡尔文采用同位素标记法研究探明了CO
2
中的碳在光合作用
中转化成有机物中碳的途径
2、光合作用的过程：（熟练掌握课本P103下方的图）
总反应式：CO
2
+H20
光能（CH
2
O）+O2注意：光合作用释放的氧气全部来自水。
其中，（CH
2
O）表示糖类。
根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段：必须有光才能进行
场所：类囊体薄膜上光
物质变化：水的光解：2H
2
OO
2
+4[H]
ATP形成：ADP+Pi+能量酶ATP
能量变化：光能转化为ATP中活跃的化学能
暗反应阶段：有光无光都能进行
场所：叶绿体基质
物质变化：CO
2
的固定：CO
2
+C
5
酶2C
3
C
3
的还原：2C
3
+[H]+ATP酶（CH
2
O）+C
5
+ADP+Pi
ATP的水解：
能量变化：ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
联系：光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi
光合作用过程图
叶绿体
ATP酶ADP+Pi+能量
①是H
2
O②是O
2
③[H]④是ATP⑤是ADP和Pi⑥是C
3
⑦是CO
2
⑧是C
5
⑨是（CH
2
O）
五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用
（1）光对光合作用的影响
①光的波长：叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
②光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达
到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加
③光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
（2）温度
一定范围内，温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的
活性，光合速率降低。生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以
积累有机物。
（3）CO
2
浓度
在一定范围内，植物光合作用强度随着CO
2
浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合
作用强度不再增加。生产上使田间通风良好，供应充足的CO
2
（4）水分的供应
当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO
2
进入叶内，暗反应受阻，
光合作用下降。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
六、化能合成作用
1、概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能
够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做
化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。如：硝化细菌
2、自养生物：能够利用光能或其他能量，把CO
2、
H
2
O转变成有机物来维持自身的生命活
动的生物。例如：绿色植物、硝化细菌
3、异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物。例如人、动物、
真菌及大多数的细菌。
一、细胞增殖
1、限制细胞长大的原因包括细胞表面积与体积的关系和细胞的核质比。
2、细胞增殖的意义：细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖和遗传
的基础。
3、真核细胞分裂的方式包括有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。
4、细胞周期的概念：指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为
止。细胞周期分分裂间期和分裂期两个阶段。分裂间期所占时间长（大约占细胞周期的90%
——95%）。分裂期可以分为前期、中期、后期、末期。
二、植物细胞有丝分裂各期的主要特点以及无丝分裂
1.分裂间期特点是完成DNA的复制和有关蛋白质的合成；结果是每个染色体都形成两个姐妹
染色单体，呈染色质形态。（复制合成数不变）
2.前期特点：（膜仁消失现两体）①出现染色体、出现纺锤体②核膜、核仁消失。前期染色
体特点：①染色体散乱地分布在细胞中心附近。②每个染色体都有两条姐妹染色单体
3.中期特点：（形数清晰赤道齐）①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上②染色体的形
态和数目最清晰。染色体特点：染色体的形态比较固定，数目比较清晰。故中期是进行染色
体观察及计数的最佳时机。
4.后期特点：（点裂数增均两极）①着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色
体。并分别向两极移动。②纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动。这时细胞核内的
全部染色体就平均分配到了细胞两极。染色体特点：染色单体消失，染色体数目加倍。
5.末期特点：（两消两现细胞板）①染色体变成染色质，纺锤体消失。②核膜、核仁重现。
③在赤道板位置出现细胞板，并扩展成分隔两个子细胞的细胞壁，与高尔基体的活动有关。
6、动、植物细胞有丝分裂的区别
不同点植物细胞动物细胞
前期
纺锤体形成方
式不同
由细胞两极发出纺锤丝构成
纺锤体
由位于细胞两极的中心体发出星
射线构成纺锤体
末期
细胞质分裂方
式不同
由细胞板形成细胞壁将细胞
一分为二（高尔基体）
由细胞膜向内凹陷，缢裂成2个子
细胞（细胞膜的流动性）
7、有丝分裂的主要特征：_______和_______的出现，遗传物质_______到两个子细胞中。
有丝分裂的重要意义：亲代细胞的染色体经过______，精确地______到两个子细胞中，亲子
代细胞核遗传物质__________，保证了遗传的连续性。
实验：观察植物细胞的有丝分裂
实验原理：细胞有丝分裂过程中最重要的变化是染色体的形态和数量变化。染色体容易
被碱性染料（龙胆紫、醋酸洋红等）染成深色。
方法步骤：
具体操作时间目的
解离剪取洋葱根尖________，立即放入盛有盐酸和
酒精混合液（1:1）的玻璃皿中
3-5min
使组织细胞相互分离
漂洗
待根尖___后用镊子取出，放入盛有___的玻璃皿中
10min
防止解离过度；防止盐酸
中和碱性染料影响着色
染色
将根尖放入盛有___________的玻璃皿中
3-5min
使染色体着色
制片用镊子将根尖取出放在载玻片上，用镊子尖把
细胞弄碎，盖上盖玻片。在盖玻片上再加一片载玻
片，然后用拇指轻轻按压载玻片。
使细胞分散开，利于观察
⑶用显微镜观察：分生区细胞的特点：细胞呈________形，排列__________。
※处于不同分裂时期的细胞数量比例=该分裂时期占整个分裂周期的时间比例.处于
______期的细胞最多。
▲在细胞有丝分裂过程中：
①DNA数量加倍发生在________；染色体数量加倍发生在______。（间期后期）
②染色质→染色体发生在_______；染色体→染色质发生在_______。（前期末期）
③姐妹染色单体形成于_______，出现在______，消失在_______。(间期前期后期)
④染色体和纺锤体出现在_________，消失在____________。（前期末期）
⑤中心体的复制发生在________，中心体移向细胞两极发生在_____。（间期前期）
⑥染色体形态最清晰、便于计数的时期是_________。（中期）
⑦着丝点分裂发生在____。没有染色单体的时期。（后期后期和末期）
⑧核膜、核仁消失在________，重新出现在_____。（前期末期）
⑨赤道板能观察到吗细胞板呢细胞板出现在______。（不能能末期）
⑩动、植物细胞有丝分裂的主要区别发生在______________。（前期和末期）
8、无丝分裂特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。典例：蛙的红细胞
三、细胞分化：
1、定义：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功
能上发生的稳定性差异的过程，叫做细胞分化。
2、结果：产生形态、结构、功能不同的细胞。
3、细胞分化发生时期：是一种持久性变化，它发生在生物体的整个生命活动进程中，
胚胎时期达到最大限度。
4、细胞分化的特性：稳定性、持久性、不可逆性、普遍性。
5、分化的实质：不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致（基因的选择性表达）
6、意义：1）细胞分化是个体发育的基础。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和
器官2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
7、细胞的全能性：
（1）定义：细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。
（2）①植物已分化的细胞具有全能性（植物组织培养）②动物已分化的细胞细胞核具
有全能性（克隆技术）
四、细胞衰老
1、个体衰老和细胞衰老的关系：
（1）个体衰老和细胞衰老都是生物体正常的生命现象。从总体上看，个体衰老的过程
也是组成个体细胞普遍衰老的过程。
（2）对单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
（3）对多细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡不等于个体的衰老或死亡；（幼年个体
每天都有细胞衰老、死亡）个体的衰老不等于细胞衰老（老年人个体中每天都有新细胞产生）
2、细胞衰老的特征
（1）.细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。
（2）.细胞内多种酶的活性降低。
（3）.细胞内的色素会随细胞衰老而逐渐积累，他们会妨碍细胞内物质的交流和传递。
（4）.细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
（5）.细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
3、为什么老年人皮肤上会长“老年斑”？
由于细胞内的色素随细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中出现色素聚集，主要是脂
褐素的堆积。
五、细胞的凋亡
1、本质：是一种自然的生理过程。
2、定义：由基因决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞凋亡;
3、机理：细胞内遗传信息程序性调控的结果
4、细胞凋亡的意义：完成正常发育，维持内部稳定环境，抵御外界干扰。
5、细胞凋亡和细胞坏死的区别
细胞凋亡也叫细胞编程性死亡，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程。它属于一种
正常的自然的生理过程
细胞坏死是指在种种不利因素影响下，由于细胞的正常代谢活动受损或中断引起细胞的
损伤和死亡，它是细胞的一种病理性死亡。如：骨细胞坏死，神经细胞坏死等等…….
六、癌变
1、癌细胞：有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机
体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
2、癌细胞的特征：（1）在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖
（2）癌细胞的形态结构发生显著变化
（3）癌细胞的表面也发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼
此之间的黏着性显著降低，容易在体内扩散和转移。
3、致癌因子
（1）物理致癌因子：主要指辐射，如紫外线、X射线等。
（2）化学致癌因子：无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等；有机物如黄曲霉毒
素、亚硝胺等。
（3）病毒致癌因子：如致癌病毒
4、原癌基因和抑癌基因：
原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程；
抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
5、为什么会有癌症：
环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正
常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。