第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也具有催化功能。(一)酶的本質(zhì)(三)酶的特性1、高效性2、專一性3、酶的作用條件較溫和(二)酶的催化機(jī)理降低反應(yīng)活化能第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的最適溫度0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖在最適宜溫度下，酶的活性最高；較低的溫度會(huì)使酶的活性都會(huì)明顯降低。低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性；較高的溫度容易使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到不可逆破壞而徹底失去活性。酶的催化作用需要適宜的溫度υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境pH稱為該酶促反應(yīng)的最適pH。在最適宜的pH值下，酶的活性最高；在過酸或過堿的條件下，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。酶的催化作用需要適宜的pH值1.表示酶高效性的曲線（1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需時(shí)間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。（3）酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析2、表示酶專一性的曲線

加入酶B的反應(yīng)速率與無酶條件下的反應(yīng)速率相同，而加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增大明顯加快，說明酶B對(duì)此反應(yīng)無催化作用，進(jìn)一步說明酶具有專一性。(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析3.溫度、pH影響酶活性的曲線（1）在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。（2）酶的催化能力的發(fā)揮有一個(gè)最適pH，在低于最適pH時(shí)，隨著pH的降低，酶的活性逐漸降低；高于最適pH時(shí)，隨著pH的升高，酶的活性也逐漸下降。（3）過酸、過堿、高溫都會(huì)使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析4.底物濃度與反應(yīng)速率

酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速率也增加，但達(dá)到一定濃度后不再增加，原因是受到酶數(shù)量和酶活性的限制。(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析5.酶濃度與反應(yīng)速率底物一定的條件下，在一定范圍內(nèi)隨著酶濃度的增加，反應(yīng)速率也增加，但達(dá)到一定濃度后不再增加，原因是受到底物濃度的限制。在底物充足、其他條件適宜且固定的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。酶濃度(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析6.綜合（1）縱坐標(biāo)為反應(yīng)物剩余量，剩的越多，生成物越少，反應(yīng)速率越慢。（2）圖示pH=7時(shí)，反應(yīng)物剩余量最少，應(yīng)為最適pH。（3）當(dāng)pH改變時(shí)，最適溫度保持不變。(四)拓展：與酶有關(guān)的曲線分析步驟試管編號(hào)

說明1234

一二

結(jié)果結(jié)論1、比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃3.5%FeCl320%肝臟研磨液2滴蒸餾水2滴蒸餾水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量變量

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組(五)與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：1必須用新鮮肝臟做實(shí)驗(yàn)材料。2實(shí)驗(yàn)使用肝臟的研磨液,加大肝臟內(nèi)過氧化氫酶與試管中過氧化氫分子的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。3不能共用一個(gè)試管吸取肝臟研磨液和氯化鐵溶液。4過氧化氫有腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。5觀察產(chǎn)生氧氣多少的途徑：一、觀察產(chǎn)生氣泡的數(shù)目的多少。二、用無火焰的衛(wèi)生香來鑒定，氧氣多會(huì)使無火焰的衛(wèi)生香復(fù)燃。2、探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響(1)自變量：溫度（已知α淀粉酶的適用溫度范圍是50～75℃）(2)因變量：(3)無關(guān)變量：不同溫度條件下淀粉酶的活性實(shí)驗(yàn)操作順序、溶液的量、保溫時(shí)間、溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)、反應(yīng)物濃度和量等（0℃、60℃、100℃）如何檢測(cè)？淀粉淀粉酶麥芽糖(2)實(shí)驗(yàn)用品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的淀粉酶溶液、冰水（0℃）、熱水、碘液(4)實(shí)驗(yàn)原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、等量原則、對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則(1)實(shí)驗(yàn)分析碘液

試管

(3)具體操作步驟加入淀粉酶溶液分別保溫5分鐘加入淀粉溶液1231mL1mL1mL0℃60℃100℃2mL2mL2mL1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化1’2’3’0℃60℃100℃將對(duì)應(yīng)編號(hào)的溶液混合將1’試管淀粉溶液倒入1號(hào)管，2’試管的倒入2號(hào)管，3’試管的倒入3號(hào)管，振蕩搖勻0℃60℃100℃////////////保溫5分鐘注意：保持各自溫度時(shí)間不能太短淀粉酶催化淀粉水解需要一定時(shí)間碘液不能滴加太多2、探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響

123

1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)0℃60℃100℃保溫(4)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論2、探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響3、探究pH對(duì)淀粉酶活性的影響(1)自變量：pH（已知α淀粉酶的適用pH范圍是5.5～7.0

）(2)因變量：(3)無關(guān)變量：不同pH條件下淀粉酶的活性（酸性、中性、堿性）如何檢測(cè)？淀粉淀粉酶麥芽糖(2)實(shí)驗(yàn)用品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的淀粉酶溶液、5％HCl、5％NaOH、蒸餾水、斐林試劑(4)實(shí)驗(yàn)原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、等量原則、對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則(1)實(shí)驗(yàn)分析碘液斐林試劑實(shí)驗(yàn)操作順序、溶液的量、pH是否達(dá)到預(yù)設(shè)、反應(yīng)物濃度和量等1232％淀粉酶1ml1ml1mlpH3％可溶性淀粉

斐林試劑顏色結(jié)論蒸餾水1mL5%NaOH1mL5%HCL1mL2ml2ml2ml2mL搖勻混合，放置在60℃水浴中反應(yīng)5min磚紅色沉淀無磚紅色沉淀無磚紅色沉淀淀粉酶在中性條件中活性最強(qiáng)2mL2mL搖勻混合，沸水浴1min3、探究pH對(duì)淀粉酶活性的影響ATP:直接供能物質(zhì)（活躍的化學(xué)能）糖類、脂質(zhì)等有機(jī)物（穩(wěn)定的化學(xué)能）ATP:三磷酸腺苷腺苷A–P~P~P普通磷酸鍵磷酸基團(tuán)高能磷酸鍵1、1個(gè)ATP有2個(gè)“~”2、P:磷酸集團(tuán)Pi：磷酸3、1分子ATP水解，消耗1分子水4、遠(yuǎn)離腺苷“A”的那個(gè)高能磷酸鍵容易水解斷裂，釋放出能量5、ATP是高能磷酸化合物第二節(jié)細(xì)胞的能量‘通貨’——ATP

(一)ATP的結(jié)構(gòu)ＡＴＰＡＤＰ＋Ｐｉ＋能量水解酶ＡＤＰ＋Ｐｉ＋能量ＡＴＰ合成酶（二磷酸腺苷）1、轉(zhuǎn)化迅速2、動(dòng)態(tài)平衡ATP水解ATP合成條件水解酶合成酶場(chǎng)所能量來源能量去向相關(guān)反應(yīng)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系不是一種可逆反應(yīng)，從物質(zhì)方面看可逆，從酶、進(jìn)行場(chǎng)所、能量方面看不可逆的活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體吸能反應(yīng)放能反應(yīng)高能磷酸鍵細(xì)胞呼吸，光合作用用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中(二)ATP的合成與分解C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量(一)請(qǐng)書寫出細(xì)胞呼吸三個(gè)總反應(yīng)式乳酸菌、人和動(dòng)物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細(xì)胞大多數(shù)植物、酵母菌第三節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸(二)有氧呼吸①②③④⑤⑥葡萄糖丙酮酸O2少量能量少量能量大量能量第一階段：

第二階段：

第三階段：

總反應(yīng)式：

需要消耗O2的是：在線粒體內(nèi)進(jìn)行的是：產(chǎn)生能量最多的是：生成的H2O中O的來源是：酶酶酶酶第三階段第二、三階段第三階段O21葡萄糖2丙酮酸+4[H]+少量能量（2ATP）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]+少量能量（2ATP）線粒體基質(zhì)24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）線粒體內(nèi)膜C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O6酶+少量能量場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量總反應(yīng)式：(三)無氧呼吸大多數(shù)植物、酵母菌探究：酵母菌細(xì)胞呼吸的方式怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？橙色的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。(三)無氧呼吸C6H12O6酶+少量能量場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2C3H6O3(乳酸)2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量總反應(yīng)式：乳酸菌、人和動(dòng)物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細(xì)胞(三)有氧呼吸與無氧呼吸的比較

有氧呼吸

無氧呼吸區(qū)別場(chǎng)所條件產(chǎn)物ATP聯(lián)系細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、

線粒體（主要）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需氧、酶不需氧、需酶38ATP2ATP①第一階段反應(yīng)相同，都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)行②都分解有機(jī)物、釋放能量CO2、酒精或乳酸CO2+H2O1、內(nèi)部因素不同的植物種類，呼吸速率各有所不同。(四)影響呼吸作用的因素陰生陽生＜光照強(qiáng)度AB0吸收量CO2陽生植物陰生植物2、外部因素①溫度：溫度能影響呼吸作用，主要是影響呼吸酶的活性。37℃T呼吸速率②氧氣：無氧呼吸有氧呼吸CO2釋放總量釋放量CO2O2％OPQ例：為了盡量延長(zhǎng)新鮮水果的貯藏時(shí)間，貯藏條件最好是（）A．低O2、適當(dāng)?shù)臐穸取⒘闵系蜏睾蜔o乙烯B．低O2、適當(dāng)?shù)臐穸取⒘阆碌蜏睾蜔o乙烯C．無O2、保持干燥、零上低溫和有乙烯D．無CO2、保持干燥、零下低溫和有乙烯

①溫度②氧氣③CO2④水分應(yīng)用：3、貯藏種子，必須降低含水量2、貯藏蔬菜和水果，適當(dāng)降低溫度和氧氣濃度，增加CO2的濃度1、中耕松土，保證根的正常呼吸作用，促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收(五)呼吸作用在生產(chǎn)中的應(yīng)用4、把植物體下部變黃的枝葉去掉，減少養(yǎng)分的消耗，使有機(jī)物向人們需要的器官積累5、工業(yè)釀酒第四節(jié)能量之源——光合作用(一)葉綠體中的色素色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素葉綠體中的色素(藍(lán)綠色)(黃綠色)(橙黃色)(黃色)3/41/4吸收可見的太陽光葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光1.研磨材料:5g鮮葉藥品SiO2——使研磨充分無水乙醇——溶解色素1、提取色素：原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有機(jī)溶劑中，所以可用無水乙醇提取色素。CaCO3---防止研磨中色素被破壞實(shí)驗(yàn)：葉綠體中色素的提取和分離濾液細(xì)線要求細(xì)、直。干燥后重復(fù)一兩次。濾紙條的一端要剪去兩角，既可作標(biāo)記，又可使層析出的色素帶更加平整。由于層析液有毒，層析過程中一定要密封。濾液細(xì)線不能觸及層析液，防止色素溶解在層析液中，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素?！飻U(kuò)散速度與色素在層析中的溶解度的關(guān)系：溶解度大，擴(kuò)散速度快溶解度小，擴(kuò)散速度慢2、分離色素原理：海爾蒙特建造植物的原料是

。普里斯特利植物可以更新

。英根豪斯只有在

下植物才能更新空氣1785年放出的氣體是

，吸收的是

。梅耶植物把

轉(zhuǎn)化為

儲(chǔ)存起來。薩克斯綠色葉片在光下產(chǎn)生了

。恩吉爾曼

是光合作用的場(chǎng)所。魯賓和卡門卡爾文CO2+H2O葉綠體光能糖類(CH2O)+O2H2O空氣光O2CO2光能化學(xué)能淀粉葉綠體(二)光合作用的探究歷程光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。探明了CO2中的C的去向，即卡爾文循環(huán)。葉綠體中的色素(三)光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氫O2

固定還原多種酶參加催化(CH2O)酶阻斷光源：C3

、C5

、[H]阻斷CO2：C3

、C5

、[H]光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的比較項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶不需光、色素;需多種酶