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1、第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 第一节第一节 降低反应活化能的酶降低反应活化能的酶 一、细胞代谢与酶一、细胞代谢与酶 1、细胞代谢的概念：、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、活化能：分子从常态常态转变为容易发生化学反应的转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量活跃状态所需要的能量。 3、酶在细胞代谢中的作用：、酶在细胞代谢中的作用：降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能 4、使化学反应加快的方法：、使化学反应加快的方法： 加热：通过加热：通过提高分子的能量提高分子
2、的能量来加快反应速度；来加快反应速度； 加催化剂：通过加催化剂：通过降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能来加快反应速度；同无机催化相比，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 酶能更显著 地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。，因而催化效率更高。 5、酶的本质：、酶的本质： 关于酶的本质的探索：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：发酵与巴斯德的观点：发酵与活细胞活细胞有关，有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用发酵是整个细胞而不是细胞中某些物
3、质起作用 李比希的观点：引起发酵的李比希的观点：引起发酵的是细胞中的某些物质是细胞中的某些物质，但这些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡 并裂解后才能发挥作用； 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； 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，并证明萨姆纳提取酶，并证明酶是蛋白质酶是蛋白质； 切郝、奥特曼发现：切郝、奥特曼发现：少数少数 RNA 也具有生物催化功能也具有生物催化功能； 6、酶的概念 ：、酶的概念 ： 酶是活细
4、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、酶的特性：专一性：每一种酶只能催化一种或一类催化一种或一类化学反应化学反应 高效性：高效性：酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的 1071013 倍倍 酶的作用条件较温和：酶在酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和最适宜的温度和 PH 条件下，条件下，活性最高活性最高。 二、影响酶促反应的因素（难点）二、影响酶促反应的因素（难点） 1、 底物浓度（1、 底物浓度（反应物浓度反应物浓度）；酶浓度）；酶浓度 2、 PH
5、值：2、 PH 值：过酸、过碱使酶失活过酸、过碱使酶失活 3、 温度：3、 温度：高温使酶失活高温使酶失活。低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。 三、实验三、实验 1、 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解1、 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解 实验结论：实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂 Fe酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂 Fe3+ 3+高得多 高得多 控制变量法：变量、自变量（控制变量法：变量、自变量（实验中人为控制改变的变量实验中人为控制改变的变量）、因变量（）、因变量（随自变量而变化的 变量 随自变量而变化
6、的 变量）、无关变量的定义。）、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。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）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。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。 第二节 第二节 细胞的能量“通货”ATP细胞的能量“通货”ATP 一、什么是一、什么是 ATP？是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做
7、三磷酸腺苷三磷酸腺苷 二、结构简式：二、结构简式：A-PPP A 代表腺苷代表腺苷 P 代表磷酸基团代表磷酸基团 代表高能磷酸键代表高能磷酸键 三、三、ATP 和和 ADP 之间的相互转化之间的相互转化 ADP + Pi+ 能量能量 ATP ATP ADP + Pi+ 能量能量 ADP 转化为转化为 ATP 所需能量来源：所需能量来源： 动物和人：呼吸作用动物和人：呼吸作用 绿色植物绿色植物：呼吸作用、光合作用呼吸作用、光合作用 四、四、ATP 的利用：的利用： ATP 是新陈代谢所需是新陈代谢所需能量的直接来源，能量的直接来源，ATP 中的能量能转化成机械能、电能，光能中的能量能转化成机械能
8、、电能，光能 等各种能量；等各种能量； 吸能反应总是与 ATP 水解的反应相联系吸能反应总是与 ATP 水解的反应相联系,由 ATP 水解提供能量,由 ATP 水解提供能量 放能反应总是与 ATP 的合成相联系放能反应总是与 ATP 的合成相联系,释放的能量贮存在 ATP 中,释放的能量贮存在 ATP 中 第三节第三节 ATP 的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 1、概念、概念：有机物在有机物在细胞内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 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。的过程。 2、有氧呼吸：、有氧呼吸：主要
9、场所：线粒体主要场所：线粒体 总反应式总反应式：C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O +大量能量大量能量 第一阶段：第一阶段：细胞质基质细胞质基质 C6H12O6 2 丙酮酸丙酮酸+少量少量H+少量能量少量能量 第二阶段：第二阶段：线粒体基质线粒体基质 2 丙酮酸丙酮酸+6H2O 6CO2+大量大量H +少量能量少量能量 第三阶段：第三阶段：线粒体内膜线粒体内膜 24H+6O2 12H2O+大量能量大量能量 有氧呼吸的概念 ： 细胞在有氧呼吸的概念 ： 细胞在氧氧的参与下， 通过的参与下， 通过酶酶的的催化作用， 把糖类等有机物的的催化作用， 把糖类等有机物彻底氧化分解， 产生出二氧
10、化碳和水 彻底氧化分解， 产生出二氧化碳和水，同时释放出，同时释放出大量能量大量能量的过程。的过程。 3、无氧呼吸：、无氧呼吸：细胞质基质细胞质基质 无氧呼吸的概念：细胞在无氧呼吸的概念：细胞在无氧无氧条件下，通过条件下，通过酶酶的催化作用，把葡萄糖等有机物的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化 分解，产生洒精和 不彻底氧化 分解，产生洒精和 CO2 或乳酸或乳酸，同时释放出，同时释放出少量能量少量能量的过程。的过程。 大部分植物，大部分植物，酵母菌酵母菌的无氧呼吸：的无氧呼吸：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量少量能量 动物，人和动物，人和乳酸菌乳酸菌的无氧呼吸的无氧呼吸：C
11、6H12O6 2 乳酸乳酸+少量能量少量能量 （马铃薯块茎， 甜菜的块根（马铃薯块茎， 甜菜的块根、 玉米胚的无氧呼吸也是产生乳酸）、 玉米胚的无氧呼吸也是产生乳酸） 反应场所反应场所：细胞质基质细胞质基质 注意：微生物的无氧呼吸也叫注意：微生物的无氧呼吸也叫发酵发酵，生成乳酸的叫，生成乳酸的叫乳酸发酵乳酸发酵，生成酒精的叫，生成酒精的叫酒精发酵酒精发酵 讨论：讨论： 有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路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有氧呼吸：所释放的能量一部分用于生成 ATP，大部分以，大部分以热能热能形式散失了。形式散失了。 无氧呼吸：能量小部分用于生成无氧呼吸
12、：能量小部分用于生成 ATP，大部分储存于，大部分储存于乳酸乳酸或或酒精酒精中中 有氧呼吸过程中有氧呼吸过程中氧气氧气的去路：氧气用于和的去路：氧气用于和H生成生成水水 4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较： 有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 反应条件反应条件需要需要 O2、酶和适宜的温度、酶和适宜的温度不需要不需要 O2，需要酶和适宜的温度需要酶和适宜的温度 呼吸场所呼吸场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、 三阶段在线粒体内 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全过程都在细胞质基质内 分解产物分解产物CO2和和 H2OCO2、酒精或乳
13、酸、酒精或乳酸 不不 同同 点点 释放能量释放能量 较多较多，1 mol 葡萄释放能量葡萄释放能量 2870 kJ， 其中其中1161 kJ转移至转移至38molATP 中中 1 mol 葡萄糖释放能量葡萄糖释放能量 19665 kJ(生 成乳酸 生 成乳酸)或或 222 kJ(生成酒精生成酒精)，其中均 有 ，其中均 有 6108 kJ 转移至转移至 2molATP 中中 相同点相同点 其实质都是：其实质都是：分解有机物，释放能量，生成分解有机物，释放能量，生成 ATP 供生命活动需要供生命活动需要,都 需要酶的催化，第一阶段 都 需要酶的催化，第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸从葡萄糖到丙酮酸)完
14、全相同完全相同 相互联系相互联系 第一阶段第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸从葡萄糖到丙酮酸)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： 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5、探究酵母菌细胞呼吸的方式 COCO2 2的检测方法：的检测方法： （1）CO（1）CO2 2使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊 （2）CO（2）CO2 2使使溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液由由蓝蓝变变绿绿再变再变黄黄 酒精的检测方法：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，
15、变成灰绿色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6、影响呼吸作用的因素 温度温度、含水量、O、含水量、O2 2的浓度的浓度、 、CO CO2 2的浓度的浓度 第四节第四节 能量之源光与光合作用能量之源光与光合作用 一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素 叶绿素叶绿素 a（蓝绿色）（蓝绿色） 叶绿素叶绿素 叶绿素叶绿素 b （黄绿色）（黄绿色） 绿叶中的色素绿叶中的色素 胡萝卜素胡萝卜素 （橙黄色）（橙黄色） 类胡萝卜素类胡萝卜素 叶黄素叶黄素 （黄色）（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。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要
16、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。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二、实验绿叶中色素的提取和分离 1 实验原理：叶绿体中的色素可以溶解在实验原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇无水乙醇中，可以用来提取色素。中，可以用来提取色素。 绿叶中的色素绿叶中的色素都能溶解在层析液都能溶解在层析液中，且他们在层析液中的中，且他们在层析液中的溶解度不同溶解度不同，溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快 溶解 度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩 散而分离开。 ，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩 散而分离开。 2 方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确） （1）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？）研磨时加入二氧化
