三细胞的能量供应和利用.ppt

一轮复习专题3：细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 一一 酶酶 酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。化学本质化学本质 合成原料合成原料 合成场所合成场所 来源来源 生理功能生理功能 作用原理作用原理 1.1 1.1 酶的概念酶的概念 1.1.2 2 酶的酶的本质及生理功能本质及生理功能 绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质 少数是少数是RNA 氨基酸氨基酸 核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖体核糖体 细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体(真核生物真核生物)一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶 具有生物催化作用具有生物催化作用 降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能 何谓活何谓活化能？化能？1.1.3 3 酶的酶的特性特性 1.高效性：高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。倍。2.专一性：专一性：每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种或一类一种或一类化学反应。化学反应。3.作用条件较温和：作用条件较温和：(1)最适最适pH和温度下，酶活性最高，温度和和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏偏高或偏 低，酶活性会明显降低。低，酶活性会明显降低。(2)过酸、过碱或高温下，酶失活。过酸、过碱或高温下，酶失活。原因？原因？酶与无机催化剂有什么共性？酶与无机催化剂有什么共性？1.1.4 4 与酶有关的曲线图表分析与酶有关的曲线图表分析 （1）表示酶高效性的曲线）表示酶高效性的曲线 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。的平衡点。(2)表示酶专一性的曲线表示酶专一性的曲线 在在A反应物中加入酶反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加，反应速率较未加酶时明显加 快，说明酶快，说明酶A催化底物催化底物A参加反应；参加反应；在在A反应物中加入酶反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，反应速率和未加酶时相同，说明酶说明酶B不催化底物不催化底物A参加反应。参加反应。（3）影响酶活性的曲线）影响酶活性的曲线 在一定温度在一定温度(pH)范围内，随温度范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。在最适温度在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最时，酶的催化作用最强，高于或低于最 适温度适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。，酶的催化作用都将减弱。过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶 的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。反应溶液酸碱度的变反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最化不影响酶作用的最适温度。适温度。（4）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 1.1.5 5 与酶有关的实验设计思路总结与酶有关的实验设计思路总结 实验名称实验名称 实验组实验组 对照组对照组 实验组衡量实验组衡量标准标准 验证酶的本质 验证酶的专一性 验证酶的高效性 探究酶的适宜温度（PH)酶是蛋白酶是蛋白 质质 酶是酶是RNA 待测酶溶液待测酶溶液+双缩脲溶液双缩脲溶液 标准蛋白质溶液标准蛋白质溶液+双缩脲溶液双缩脲溶液 是否出现是否出现 紫色紫色 待测酶溶液待测酶溶液+吡罗红试剂吡罗红试剂 标准标准RNA溶液溶液+吡罗红溶液吡罗红溶液 是否出现是否出现 红色红色 底物底物+相应相应 酶液酶液 另一底物另一底物+相同酶液相同酶液 或同一底物或同一底物+另一酶液另一酶液 底物是否底物是否 被分解被分解 底物底物+相应相应 酶液酶液 底物底物+无机催化剂无机催化剂 底物分解底物分解 速度速度 其它条件相同，不同温度其它条件相同，不同温度(PH）梯度处理后的底物和酶混合梯度处理后的底物和酶混合 底物分解速底物分解速 度或底物的度或底物的 剩余量剩余量 举例：酶的高效性的验证实验举例：酶的高效性的验证实验 H H2 2O O2 2在常温、高温、过氧化氢酶、在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3Fe3等不同条件等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。(1)(1)实验原理实验原理 (2)(2)实验过程实验过程 举例：酶的专一性的验证实验举例：酶的专一性的验证实验 (1)(1)实验原理实验原理 斐林试剂斐林试剂砖红色砖红色Cu2O 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。从而探索酶的专一性。(2)(2)实验过程实验过程 序号序号 项目项目 试管试管 1 2 1 注入可溶性淀粉注入可溶性淀粉 2 mL 无无 2 注入蔗糖溶液注入蔗糖溶液 无无 2 mL 3 注入新鲜淀粉酶溶液注入新鲜淀粉酶溶液 2 mL振荡振荡 2 mL振荡振荡 4 50温水保温温水保温 5 min 5 min 5 加斐林试剂加斐林试剂 1 mL振荡振荡 1 mL振荡振荡 6 将试管下部放入将试管下部放入60热水中热水中 2 min 2 min 7 观察实验结果观察实验结果 有砖红色沉有砖红色沉淀淀 无砖红色沉无砖红色沉淀淀 结论结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 举例：温度对酶活性的影响举例：温度对酶活性的影响 (1)(1)原理解读原理解读 温度影响酶的活性，从而影温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。来判断酶的活性。(2)(2)实验设计思路实验设计思路 (3)(3)实验设计程序实验设计程序 (1)(1)原理解读原理解读 举例：举例：pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响 pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。(2)(2)实验设计实验设计 举例：酶的高效性的验证实验举例：酶的高效性的验证实验 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 剂量 结果 气泡产生 卫生香燃烧 结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3%3%3%3%常温 90 常温 常温 2滴清水 2滴清水 FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴 无无 少量少量 较多较多 大量大量 不复燃不复燃 变亮变亮 变更亮变更亮 复燃复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样样 反应条件 对照组对照组 实验组实验组 对照实验对照实验 二二 细胞的能量通货细胞的能量通货ATPATP 2 2.1 1 ATPATP的结构组成的结构组成 ATPATP 元素组成元素组成 C、H、O、N、P 结构简式结构简式 APPP 普通磷酸键普通磷酸键 高能磷酸键高能磷酸键 水解时，该高能水解时，该高能 磷酸键首先断裂，磷酸键首先断裂，释放能量，同时释放能量，同时 生成生成ADP和和Pi 化学组成化学组成 1分子腺苷分子腺苷A 和和3分子磷酸基团分子磷酸基团P 1分子核糖分子核糖+1分子腺嘌呤分子腺嘌呤 腺苷 腺嘌呤核 糖核苷酸 2 2.2 2 ATPATP与与ADPADP的相互转化的相互转化 ATP的合成的合成 ATP的水解的水解 反应式反应式 所需酶所需酶 ATP合成酶合成酶 ATP水解酶水解酶 能量能量 来源来源 光能光能(光合作用光合作用)、化学能、化学能(细胞呼吸细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的储存在高能磷酸键中的能量能量 能量能量 去路去路 储存于形成的高能磷酸键储存于形成的高能磷酸键中中 用于各项生命活动用于各项生命活动 反应反应 场所场所 细胞质基质、线粒体、叶细胞质基质、线粒体、叶绿体绿体 生物体的需能部分生物体的需能部分 细胞中细胞中ATP的含量很少的含量很少 三三 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 3 3.1 1 细胞呼吸细胞呼吸 3 3.1.1 1.1 细胞呼吸的概念细胞呼吸的概念 生物体内的生物体内的有机物有机物在细胞内经过一系列的氧化在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成分解，最终生成二氧化碳或其他产物二氧化碳或其他产物，释放出，释放出能量能量并并生成生成ATPATP的过程。的过程。3 3.1.2 1.2 细胞呼吸的类型细胞呼吸的类型 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 3 3.2 2 有氧呼吸有氧呼吸 3 3.2.1 2.1 有氧呼吸的概念有氧呼吸的概念:指细胞在指细胞在氧氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖葡萄糖等有机物等有机物彻底彻底氧化分解，产生氧化分解，产生二氧化碳和水二氧化碳和水，释放释放能量能量，生成许多，生成许多ATPATP的过程。的过程。3 3.2.2 2.2 有氧呼吸的场所有氧呼吸的场所:细胞质基质细胞质基质 和线粒体和线粒体 外膜外膜 内膜内膜 嵴嵴 基质基质 3 3.2.32.3 有氧呼吸的过程有氧呼吸的过程 线粒体内膜线粒体内膜 细胞质基质细胞质基质 线粒体基质线粒体基质 COCO2 2 H H2 2O O 丙酮酸丙酮酸 H H 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段 总反应式：总反应式：3 3.3 3 无氧呼吸无氧呼吸 3 3.3.1 3.1 无氧呼吸的概念无氧呼吸的概念:指细胞在指细胞在无氧无氧的条件下，通过酶的催化作用，把的条件下，通过酶的催化作用，把葡葡萄糖萄糖等有机物分解为等有机物分解为不彻底的不彻底的氧化产物，同时释放氧化产物，同时释放出出少量能量少量能量的过程。的过程。3 3.3.2 3.2 无氧呼吸的场所无氧呼吸的场所:细胞质基质细胞质基质 C6H12O6 酶酶 2C2H5OH+2CO2 酶酶 2C3H6O3 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段（均在细胞质基质中完成（均在细胞质基质中完成）2丙酮酸丙酮酸 H+少量能量少量能量 3 3.3.33.3 无氧呼吸的过程：无氧呼吸的过程：高等植物、酵母菌等分解成酒精的反应式为：高等植物、酵母菌等分解成酒精的反应式为：高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌转化成高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌转化成乳酸的反应式为：乳酸的反应式为：无氧呼吸总反应式：无氧呼吸总反应式：3 3.3.43.4 细胞呼吸产物的检测：细胞呼吸产物的检测：检测检测CO2的产生：可使用的产生：可使用澄清石灰水澄清石灰水或或溴麝香草酚溴麝香草酚蓝蓝水溶液，水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是可使后者发生的颜色变化是由蓝变绿再变黄由蓝变绿再变黄。检测酒精的产生：可使用橙色的检测酒精的产生：可使用橙色的重铬酸钾重铬酸钾溶液，在酸性条件下溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成与酒精发生化学反应，变成灰绿灰绿。兼性厌氧型菌兼性厌氧型菌 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 不不 同同 点点 反应反应 条件条件 呼吸呼吸 场所场所 分解分解 产物产物 释放释放 能量能量 特点特点 有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较 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，需要酶和需要酶和 适宜的温度适宜的温度 第一阶段在细胞质基质中，第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中第二、三阶段在线粒体中 两个阶段都在细胞质基质中两个阶段都在细胞质基质中 CO2和和H2O CO2和酒精或乳酸和酒精或乳酸 1 mol葡萄糖释放能量葡萄糖释放能量 2 870 kJ，其中，其中1 161 kJ 转移至转移至AT