傅胖中的小窩
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課程學習
生命的特性 教學目標
觀念迷思
1-1 生命現象
1-2 細胞的化學組成
1-3 細胞的結構
1-4 細胞的生理
1-5 細胞的能量
探討活動1-1 生物細胞的觀察
補充資料
組織化的結構
新陳代謝
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細胞的發現與細胞學說
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細胞膜的運輸
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酵 素
ATP
光合作用與光合色素
光反應
碳反應
有氧呼吸
發酵作用
原核細胞與真核細胞
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細胞與能量生物體合成細胞的成分、輸送物質進出細胞、運動與生殖等種種生理作用,均需由環境取得能量並加以利用才能進行,以人類為例,即使是睡眠中,也需要消耗能量以維持呼吸、心跳與新陳代謝等活動。
ATP
ATP 是由腺嘌呤、核糖與3 個磷酸基構成的核酸,為細胞中重要的能量攜帶者,常被比喻為細胞內的能量貨幣。當細胞進行同化代謝時,過程中有些反應需消耗能量,此時ATP 最外側的磷酸基脫離而轉變成ADP(腺二磷酸)並釋出能量,用於需能反應。相對地,當細胞進行異化代謝時,有些反應可釋出能量,所釋出的能量使ADP 與磷酸根(Pi)結合成ATP 而暫時儲存能量,此ATP 與ADP 的循環變化是細胞能量代謝的主要方式。
能量的獲得與轉換
生物圈中,能量的取得大多直接或間接來自於太陽,綠色植物藉由光合作用將太陽的光能轉變為有機物(醣類)的化學能,提供自身及其他生物利用。生物
體藉由呼吸作用將有機物的化學能轉變為ATP 的化學能,進而提供細胞進行各項生理作用。
光合作用
生物利用光能,將H2O 與CO2 轉變成醣類的過程稱為光合作用,其總反應式為:二氧化碳(CO2)+水(H2O)→ 醣類+氧(O2)綠色植物與藻類的光合作用在葉綠體中進行,包含吸收光能、能量轉換及一連串酵素催化的反應,可分為光反應與碳反應兩個階段。葉綠體中,內膜以內的液體稱為基質,基質中含有酵素,是碳反應進行的部位。基質中另有許多類囊體,其膜上嵌埋葉綠素等光合色素,是光反應進行的部位。光反應光反應需要光才能進行,當照光時,類囊體膜上的葉綠素吸收光能後,引發一連串的反應,過程中可釋出
能量使ATP 與NADPH 生成,並使水分解而釋出O2。故光反應中,太陽的光能轉變為ATP 和NADPH 的化學能,可提供碳反應所需。
碳反應
碳反應是固定CO2 以合成醣類的反應,過程中,利用光反應所形成的ATP 和NADPH 提供能量,經過一連串酵素催化的反應,將擴散進入葉綠體的CO2 轉
變成醣類。
呼吸作用
細胞將單醣、胺基酸或脂肪酸等小分子分解並釋出能量使ADP 轉變為ATP 的過程稱為呼吸作用。有氧呼吸呼吸作用需要O2 參與的稱為有氧呼吸, 有氧
呼吸的第一階段在細胞質液中進行,不需要O2 的參與,可將葡萄糖分解成丙酮酸,過程中釋出少量的能量。之後,在有氧的情況下,丙酮酸進入粒線體進行第二階段的反應,進一步分解氧化為CO2 與H2O,並釋出大量能量。
發酵作用
在缺氧的情況下,有些細胞會進行發酵作用。此時,由葡萄糖分解產生的丙酮酸,直接於細胞質液中被轉變為乙醇或乳酸等有機物,其總反應式分別為:
C6H12O6 → 2C2H5OH(乙醇)+ 2CO2 + 較少能量
C6H12O6 → 2C2H4OHCOOH(乳酸)+ 較少能量
發酵作用因生成的能量較少,其能量的利用率遠低於有氧呼吸。