人教版高中生物必修一第五章

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1、 第一节降低化学反应活化能的酶 一酶的作用和本质 斯帕兰扎尼实验过程 现象 推测 证明 本实验能证明 问题探讨 肉块放入小金属笼内 让鹰吞下 肉块消失了 是胃内的化学物质将肉块分解了 收集胃内的化学物质 看看这些物质在体外是否也能将肉块分解 胃具有化学消化的作用 一 酶的作用和本质1 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢是生命活动的基础 2 酶在代谢中的作用 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O O2 1 常温下反应2 加热3 Fe3 做催化剂4 过氧化氢酶 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3

2、 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 8滴 大量 复燃 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 无关变量 对照组 实验组 酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用 细胞代谢才能在温和的条件下快速进行 各条件使反应加快的本质 加热 Fe3 酶 提高分子的能量 降低化学反应的活

3、化能 更显著地降低化学反应的活化能 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称为活化能 反应物 产物 活化能 反应进程 能量 催化剂在化学反应中的作用 反应物 产物 活化能 反应进程 能量 酶的作用 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 降低活化能催化作用 3 酶的本质A 酶本质的探索 1 1857年 法国巴斯德通过显微镜观察 提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在结论 没有活细胞的参与 糖类是不可能变成酒精的 2 德国李比希结论 发酵是酵母细胞中的某些物质 但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 3 德国毕希纳过程 结论 将酵母细胞中引起发酵的物质

4、称为酿酶 4 美国萨姆纳1926年 从刀豆种子中提出脲酶结晶 脲酶是一种蛋白酶20世纪30年代 相继提出了多种酶的蛋白结晶结论 酶是一类具有催化作用的蛋白质 5 20世纪80年代切赫 奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用结论 酶是具有催化作用的有机物 其中绝大多数是蛋白质 少数是RNA B 酶的定义 酶 是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 绝大多数的酶是蛋白质 少数的酶是RNA 怎样验证酶的存在 与双缩脲反应催化脂肪酶水解的酶是 主要的合成部位 判断 酶是蛋白质所有的细胞都能产生酶 酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用 细胞代谢才能在温和的条件下快速进行 各条件使反应加快的本质 加

5、热 Fe3 酶 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力 有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡 课堂练习 我要设计广告 1 请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作用 2 请设计一则加酶洗衣粉的商业广告 广告时间为一分钟 设计广告时要注意用语的科学性和艺术性 既反映产品的科技含量 又有浓郁的生活气息 还要符合广告法 第一节降低化学反应活化能的酶 一酶的特性 1 高效性 意义 2 专一性一中酶只能催化一种或一类化学反应3 多样性4 作用条件比较温和 二 酶的特性 酶活性 酶对化学反应的催化效率最适的温度和

6、PH条件下 酶的活性最高不同的酶具有不同的最适的温度和最适PH 过酸 过碱或温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 不可逆 低温 不破坏酶的空间结构 只是降低酶的活性 可恢复 总结酶1 产生部位和作用部位 所有的活细胞细胞内 细胞外 体外2 作用 催化作用降低活化能 3 本质 有机物 绝大多数 少数 具备蛋白质的性质 合成受遗传物质的控制 与双缩脲反应为紫色 可水解为氨基酸 4 同无机催化剂一样 只改变反应速率 不能改变反应方向和终产物的浓度 在化学反应前后本身不发生改变 高效性专一性多样性作用条件比较温和 5 酶的特性 第二节细胞的能量 通货 ATP 1 细胞中主要是由什么细胞器来

7、产生能量的 2 细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量 3 细胞内存在有糖类 脂肪等有机物 这些有机物含有大量且稳定的能量 但某项生命活动可能不用大量的能量就足以进行 而且糖类 脂肪中储存的能量又过于稳定 不易被生物体利用 细胞又是怎样解决这一矛盾的呢 1 萤火虫发光的生物学意义是什么 2 萤火虫体内有特殊的发光物质吗 3 萤火虫发光的过程有能量的转换吗 讨论 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下 干燥后研磨成粉末 取三等份分别装入三支试管 各加入少量水使之混合 置于暗处 可见试管内有淡黄色荧光出现 约过15分钟荧光消失 萤火虫发光器 A B C B A 萤火虫发光器的经典实验 C 问题思考 1

8、选择萤火虫的发光器为实验材料的优点 参考答案 主要是它发光的现象容易观察等 2 将发光器捣碎的目的 参考答案 增大发光细胞与溶液接触面积 加快化学反应速度 3 本实验的原理是 参考答案 蒸馏水不是能源物质 葡萄糖不是直接的能源物质 他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光 而ATP能使离体的发光器重新发光 具有改善肌体代谢的作用 同时又是体内能量的主要来源 目前普遍用于心力衰竭 心肌梗塞 脑动脉硬化 冠状动脉硬化等等 并发现其具有抗癌作用 可望成为有前景的抑癌剂 功能 二 ATP的结构简式 H N HCNNCC HCCHOOOHNNOHCOPO PO POHCHHCOHOHOHHCCHOHOH P

9、 P P PPP A P P P 腺嘌呤 高能磷酸键 核糖 腺苷 A ATP 分子结构简式 三个磷酸基团 三磷酸腺苷 ATP分子中具有高能磷酸键 A P P P 高能磷酸键 30 54KJ mol ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物 A P P A P PP P ATP ADP Pi 磷酸 能量 酶 资料分析 1 一个成年人在平静状态下 24小时将有40kg的ATP发生转化 而细胞内ATP ADP的总量仅有2mg 10mg 2 用32P标记磷酸加入细胞培养液中 短时间内快速分离出ATP ATP的总量变化不大 但是大部分ATP末端磷酸基团却已经带有放射性标记 ATP与ADP的相互转化 能量的储存

10、 能量的释放 ATP酶ADP Pi 能量 ADP Pi 能量酶ATP 2 ATP的含量处在动态平衡之中 保证了稳定供能 1 伴随能量的储存和释放 ATP酶ADP Pi 能量 能量 通货 ATP与ADP的相互转化 ATP与ADP的相互转化 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 ADP Pi 能量 ATP 酶 ADP转化成ATP时所需能量的主要来源 光合作用 光能 ATP 有机物 呼吸作用 ATP 比较 有机物 ATP 是新陈代谢所需能量的来源 糖类是生命活动的主要物质脂肪是生物体的物质 光能 是生命活动的最终能量来源 直接 能源 储能 讨论 1 众多能源物质中 ATP这种绝对含量极少的物质为什么成为直接

11、能源 2 为什么ATP是细胞内能量释放 储存 转移和利用的中心物质 成为生物的直接能源呢 3 ATP对生命的维持是极其重要的 试想 当产生ATP的过程停止时 会发生什么 4 ATP在生物体中的绝对含量是极小的 但生物体中的每一个细胞每时每刻都在消耗着ATP 但在正常情况下 生物体内的ATP量可满足机体的要求 奥妙何在呢 讨论 ATP 物质可循环利用能量是不可循环利用反应不可逆 ATP酶ADP Pi 能量 ADP Pi 能量酶ATP 动动脑筋 上面两个反应式可逆的吗 2 在细胞内 1mol葡萄糖彻底氧化分解后 释放出2870kJ的能量 计算 1分子葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量是1分子ATP水解

12、所释放能量的多少倍 1 ATP的结构式可以简写成 A A P P PB A P P PC A P P PD A P P P B 94 巩固练习 3 ATP分子中大量的化学能储存在 内 2分子ADP中含有的腺苷 磷酸基团 高能磷酸键的数目依次是 个 高能磷酸键 2 4 2 作业 设计出新实验方案并设计出实验步骤对结果进行预测 注意设计实验的思路是怎样的 怎样选材 怎样设计对照 萤火虫发光器的经典实验 第5章细胞的能量供应和利用 第3节ATP的主要来源 细胞呼吸 实验成果展示 取干种子 玉米或小麦 克平均分成两份装入两个相同容器中 容器中 干种子 容器中 干种子 水 一段时间后 一段时间后 无明显

13、变化 有发热现象 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 最终生成CO2或其他产物 并且释放出能量的总过程 细胞呼吸的概念 细胞内 氧化分解 生成CO2 释放出能量 其他产物 又叫生物氧化 实质 氧化分解有机物释放能量 1 呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点 两者的共同点是 都是物质的氧化分解过程 都能产生CO2等产物 并且都释放出能量 26 2 呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗 不能 否则 组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解 能量会迅速地全部释放出来 细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏 问题探讨 在无氧条件下 细胞能够通过无氧呼吸来释放能量 但是 无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多 3

14、 在无氧条件下 细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗 呼吸 机体与环境之间O2和CO2交换的过程 细胞呼吸也称呼吸作用 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成CO2或其他物质 释放出能量并生成ATP的过程 对比 4 呼吸和呼吸作用的区别 一 有氧细胞呼吸的过程示意图 有氧呼吸的三个阶段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 H 2ATP 丙酮酸 场所 细胞质基质 丙酮酸彻底分解 酶 6CO2 20 H 2ATP 场所 线粒体基质 2CH3COCOOH 丙酮酸 H 的氧化 酶 12H2O 34ATP 场所 线粒体内膜 24 H 6O2 6H2O 有氧呼吸三个阶段的比较

15、 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸 H 少量 丙酮酸 CO2 H 少量 H O2 H2O 大量 对比 主要场所 线粒体 能量去向 一部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中 总反应式 有氧呼吸概念 细胞在 的参与下 通过 的催化作用 把 等有机物 产生 和 释放 生成 的过程 1709kJ mol 约60 1161kJ mol 约40 氧 多种酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 彻底氧化分解 许多ATP 38个ATP 无氧呼吸 一般是指细胞在缺氧的条件下 通过酶的催化作用 把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物 同时释放出少量能量的过程 葡萄糖 过程 二 无氧呼吸 主要场所 细胞质基质 无氧呼吸

16、总反应式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 酶 例 高等动物 乳酸菌 高等植物的某些器官 马铃薯块茎 甜菜块根 玉米胚细胞等 例 大多数植物 酵母菌 同样是分解葡萄糖 为何无氧呼吸只能释放少量能量 发酵 微生物的无氧呼吸 酒精发酵 乳酸发酵 无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 无氧呼吸的意义 高等植物在水淹的情况下 可以进行短暂的无氧呼吸 将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳 释放出能量以适应缺氧环境条件 人在剧烈运动时 需要在相对较短的时间内消耗大量的能量 肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量 满足人体的需要 三 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 相同点 场所 条件 产物 能量变化 联系 实质 细胞质基质 线粒体 细胞质基质 需分子氧 酶 不需分子氧 需酶 CO2 H2O 酒精和CO2或乳酸 释放大量能量 合成38ATP 释放少量能量 合成2ATP 从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 以后阶段不同 分解有机物 释放能量 合成ATP 呼吸作用的概念 呼吸作用类型 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸作