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第5章细胞的能量供应和利用第1讲、酶与ATP1、细胞代谢的概念：2、酶的发现：3、酶的概念及本质：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、高效性、作用条件较温和。一、降低化学反应活化能的酶细胞内每时每刻进行着许多化学反应的统称。4、酶的作用：降低化学反应活化能，是生物催化剂。同无机催化剂相比，催化效率更高。底物浓度：酶浓度：pH：温度：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。6、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成为活化能。强酸、强碱可使酶变性失活。高温使酶变性失活，低温降低酶的活性、利于酶保存。7、影响酶促反应的因素一、酶与一般催化剂的比较1、共性1）化学反应前后，数量和性质不变；2）加快化学反应速率，缩短达到化学平衡的时间，并不改变化学反应的平衡点；3）降低活化能，使反应速率加快。2、酶的特性1）高效性：酶的催化效率大约为无机催化剂的107-1013倍。如过氧化氢酶与Fe3+相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。2）专一性：每一种酶只催化一种或一类化学反应。如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，而对蛋白质等物质的水解无效，而Fe3+则可以作为多种化学反应的催化剂。3）作用条件温和（易失活性）：酶的催化作用需要温和的条件，如适宜的温度、PH值等，且易受活化剂或抑制剂的影响。相比而言，无机催化剂不易受影响，如同样加热到1000C，过氧化氢酶失去活性，而Fe3+仍可起催化作用。3、酶的催化特性的实验验证特性原理对照实验实验结果Fe3+H202→H20+02燃烧检验,酶作用强,铁离子作用弱淀粉酶蔗糖→无砖红色沉淀,无酶的活性与温度和PH有关低高温下酶的催化情况,过酸过碱酶的催化情况酶的催化作用需要适宜的温度和PH高效性专一性作用条件较温和H202酶H202→H20+02淀粉酶淀粉→麦芽糖1、酶的化学本质探究。巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关引起发酵的是细胞中的某些物质，这些物质只有在细胞死亡并裂解后才发挥作用。酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起作用，就像在活酵母细胞中一样。酶是蛋白质发酵与活细胞有关，是整个细胞在起作用。巴斯德李比希毕希纳萨姆纳二、酶的本质及实验验证2、酶的本质及生理功能化学本质合成原料合成场所来源作用场所生理功能作用原理一般来说，活细胞都能产生酶具有生物催化作用降低化学反应的活化能细胞内、外或生物体外均可少数是RNA核糖核苷酸核糖体细胞核（真核生物）绝大多数是蛋白质氨基酸3、酶化学本质的实验验1）证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。2）证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+吡罗红染液→是否出现红色反应。对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色反应。也可用蛋白酶或RNA酶来处理，看是否会被水解来进行判断。1、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。三、酶降低化学反应活化能的图解常态加酶前的活化能加酶后的“活化态”加酶前的“活化态”加酶前的活化能终态2、催化机理降低化学反应的活化能。在催化反应中，只需较少的能量就可以使反应物进入“活化态”。四、与酶有关的曲线解读→↑加入酶加无机催化剂未加酶平衡点时间1、表示酶高效性1）加快反应速度，酶的催化效率高。2）只能缩短达到平衡所需的时间，并不改变化学反应的平衡点。3）酶只能催化已存在的化学反应。→↑反应速率反应物A的浓度酶A酶B（或未加酶）2、表示酶专一性在反应物A中加入酶A反应速率明显加快，而加入酶B和未加酶反应速率相同。→↑反应速率最适温度温度→↑反应速率最适PHPH3、影响酶活性的因素1）酶有最适宜的温度和PH。2）过酸、过碱和高温都会使酶变性失活，低温只抑制酶的活性，而不破坏酶分子结构，适宜温度下其活性可恢复。3）反应溶液PH的变化不影响酶作用的最适温度。→↑反应速率温度PH=7PH=13PH=1反应物剩余量4、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响→↑反应速率底物浓度（S）→↑反应速率酶浓度（E）（底物足量）1）在酶量一定、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底达到一定浓度后，受酶数量和酶活性的限制，反应速率不再增加。2）在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。1、探究温度对淀粉酶活性的影响1号试管二结论实验现象四三一实验步骤淀粉溶液2号试管3号试管加入淀粉酶溶液1ml，振荡，约5min。试管各加入2mL淀粉溶液蓝色（无砖红色沉淀）0℃冰水中约4min100℃水浴，约4min60℃水浴，约4min各加入1滴碘液(或斐林试剂)振荡无明显现象（有砖红色沉淀）只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色（无砖红色沉淀）五、“影响酶活性的条件”的探究分析2、探究pH对过氧化氢酶活性的影响1号试管二结论实验现象四三一实验步骤过氧化氢溶液3号试管试管各加入1mL过氧化氢酶溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2各加2ml过氧化氢溶液，600C水浴，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中。只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化2号试管加入2滴盐酸加入2滴蒸馏水加入2滴NaOH3、控制变量名称内容及举例作用自变量实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称为自变量。上述实验中的氯化铁溶液和肝脏研磨液，都属自变量。针对实验目的确立的可行性措施，通过自变量直接达到预期效果。因变量随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。上述实验中酶活性（以过氧化氢分解速率来表示）就是因变量。是实际发生的实验现象，能直观呈现出实验结果。无关变量除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。对预期结果产生干扰即产生误差，并有对误差产生校正的效果。4、对照实验名称内容及举例作用对照实验除一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验中只有催化剂是改变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都没有改变。在实验室条件下，把自然发生的变化，科学直观地和理想化地进行再现。对照组和实验组对照实验一般要设对照组和实验组，上述实验中的确1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。在对照实验中，除了观察的变量外，其它变量都应始终保持相同。对照组：能排除无关变量产生的误差，使实验结果更具有真实性。实验组：得出实验实际结果。1、将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶，唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整PH至2.0，保存在37摄氏度的温水内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（）A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水2、将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（）A一直上升B没有变化C先升后降D先降后升AB考点演练3、加酶洗衣粉不能用沸水溶解，这说明了酶的作用（）A适于低温下催化B具有高效性C具有专一性D需要适宜的温度4、蛋白酶使蛋白质水解为多肽，但不能使多肽水解为氨基酸，这说明酶有（）A高效性B专一性C多样性D稳定性DB5、下列有关酶的正确叙述是（）a、是有分泌功能的细胞产生的b、有的从食物获得，有的在体内转化而来c、凡是活细胞都能产生酶d、酶多数是蛋白质e、有的酶是蛋白质，有的是固醇f、酶在代谢中有多种功能g、在新陈代谢和生殖发育中起调控作用h、酶只是起催化作用A、cdhB、abeC、cfgD、aghA细胞的能量通货——ATP二、结构简式：一、什么是ATP？三、ATP和ADP之间的相互转化酶动物和人绿色植物：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。A-P~P~P四、ADP转化为ATP所需能量来源：ADP+Pi+能量ATP：呼吸作用呼吸作用、光合作用动物植物微生物能源物质主要能源物质直接能源物质储能物质高能化合物有机物有机物，某些无机物糖类ATP动物脂肪糖元淀粉植物脂肪淀粉、脂肪糖元等ATP磷酸肌酸等ATPNADPH等ATP等1、生物体内几种能源物质一、生物体内能源物质的相互关系及能量代谢过程转化呼吸作用合成肝糖元、脂肪等(贮备的能量物质)ATP(直接的能量来源)葡萄糖(主要的能量物质)磷酸肌酸(辅助能源来源)太阳能(根本的能源物质)肌糖元(肌肉中的能源物质)分解呼吸作用糖类等有机物电能ATP2、各种能源物质之间的关系3、能量代谢的过程光能ATP等化合物中活泼的化学能葡萄糖等有机物中稳定的化学能光合作用热能（散失）ATP中的化学能机械能（肌肉收缩）电能（生物电、神经传导）光能、热能化学能（物质合成所需的能量）渗透能（主动运输所需的能量）细胞呼吸ATP的利用1、ATP的结构简式A—P~P~P腺苷磷酸基团高能磷酸键腺嘌呤核糖核甘酸（AMP）ADP二、ATP与ADP之间的相互转变ATP2、ATP与ADP的相互转化A-P~P~PA-P~P+Pi+能量ATP水解酶ATP合成酶1）方程从左到右，表示能量的利用。释放的能量用于一切生命活动。2）方程从右到左，表示能量的转移。1）反应条件：酶不同。2）能量来源：能量不可逆（而物质可逆）。3）合成与分解场所：不同。结论：不是可逆反应。3、ATP与ADP的转变仅仅只是物质上的可逆，并不表示化学上的可逆反应。4、ATP与ADP之间转化的生理意义1）ATP在细胞内含量很少。只有ATP在细胞内转化十分迅速，才能使细胞内ATP的含量总处在动态平衡之中，这对于生物体内部稳定的供能极其重要。从而确保生物体生命活动能及时得到能量的供应，保证新陈代谢的顺利进行。2）ATP水解释放的能量是生物体维持生命活动所需能量的直接来源。如细胞分裂、根对矿质元素的吸收、新物质的合成、肌肉收缩、腺体分泌、神经传导和生物电等生命活动所需能量都来自ATP的水解。1、ATP的中文名是什么？２、ATP的结构简式是：（）A：A-P-P~PB：A-P~P~PC：A~P~P-PD：A~P~P~P３、ATP简式中A、P、~别代表什么？４、ATP中大量的能量储存在哪个位置？三磷酸腺苷Ｂ储存在高能磷酸键中５、为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？考点演练腺苷、磷酸基团、高能磷酸键高能磷酸化合物：是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物。1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦，所以ATP是高能磷酸化合物。6、ATP水解是哪一个高能磷酸键先发生水解？7、ATP水解会形成游离的（）放出（），ATP就转化为（）。8、ADP的中文名称是什么？远离Ａ的那个Ｐｉ能量ＡＤＰ二磷酸腺苷9、ＡＴＰ和ＡＤＰ在细胞中含量都很少，但一个成年人在安静状态下，２４ｈ内竟有４０ｋｇ的ＡＴＰ发生转化，这说明（）Ａ．ＡＴＰ在人体细胞中分布广泛Ｂ．ＡＴＰ容易分解为ＡＤＰＣ．ＡＤＰ容易合成ＡＴＰ贮存起来Ｄ．ＡＴＰ和ＡＤＰ的相互转化十分迅速Ｄ12、ADP转化为ATP的过程中所需的能量不可能来自（）Ａ．光合作用Ｂ．生物的呼吸作用Ｃ．植物的蒸腾作用11、细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的（）13、细胞中绝大多数需要能量的生命活动是由（）提供的？10、下列过程中ＡＤＰ含量增加的是（）Ａ．Ｋ＋进入小肠上皮细胞Ｂ．苯进入生物细胞Ｃ．氧气进入组织细胞Ｄ．甘油进入小肠上皮细胞ＡＣＡＴＰ共性11、对“ATPADP+Pi+能量”的叙述中，正确的是（）A.反应向左或向右进行所需的酶都是一样的B.反应向右进行时释放能量,向左进行时储存能量C.该反应是一种可逆反应,因而存在一种动态平衡D.动植物细胞发生这个反应的生理过程都一样酶B12、在活细胞中,如右图所示循环永不停止地进行着,请分析回答:(1)ATP作为生物体生命活动的__________,在②过程中是由于__________断裂而释放出能量。（2）在动物细胞内与①相应的生理活动是在______和__________中进行。在细胞吸收葡萄糖时进行的是____过程；在光合作用的①过程中，E1是来自于________。（3）A1和A2具有____