必修一-第5章-细胞的能量供应和利用2013.ppt

第五章 细胞的能量供应和利用 必修一分子与细胞 化学本质化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 来来 源源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所作用场所 细胞内、外或生物体外均可 生理功能生理功能 生物催化作用 作用原理作用原理 降低化学反应的活化能 作用特点作用特点 专一性、高效性 影响因素影响因素 温度、PH等 1.酶的本质及生理功能酶的本质及生理功能 第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶 2.酶化学本质的实验验证酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质证明某种酶是蛋白质 对照组：已知蛋白液双缩脲试剂对照组：已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色反应。出现紫色反应。实验组：待测酶液双缩脲试剂实验组：待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色反应。是否出现紫色反应。(2)证明某种酶是证明某种酶是RNA 对照组：已知对照组：已知RNA溶液吡罗红染液溶液吡罗红染液出现红色。出现红色。实验组：待测酶液吡罗红染液实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。是否呈现红色。酶催化作用的特点与相关曲线酶催化作用的特点与相关曲线 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相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。比，酶的催化效率更高。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。学反应的平衡点。(1)(1)在一定温度在一定温度(pH)(pH)范围内，随温度范围内，随温度(pH)(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，酶的催化作用逐渐减弱。作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。(2)(2)在最适温度在最适温度(pH)(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)(pH)酶的催化作用都将减弱。酶的催化作用都将减弱。(3)(3)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。温度升高可恢复活性。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)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。再增加。(2)(2)乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。促反应速率与酶浓度成正比。影响酶活性的条件影响酶活性的条件 (2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴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生成来判断淀粉酶是否对二定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。者都有催化作用，从而探究酶的专一性。一、酶的专一性一、酶的专一性 2.实验操作程序实验操作程序 序号序号 项目项目 试试 管管 1 2 1 可溶性淀粉溶液可溶性淀粉溶液 2 mL/2 蔗糖溶液蔗糖溶液/2 mL 3 新鲜的淀粉酶溶液新鲜的淀粉酶溶液 2 mL振荡振荡 2 mL振荡振荡 4 60热水保温热水保温 5 min 5 min 5 斐林试剂斐林试剂 2 mL振荡振荡 2 mL振荡振荡 6 沸水浴沸水浴 1 min 1 min 7 实验结果实验结果 有砖红色沉淀有砖红色沉淀 无砖红色无砖红色沉淀沉淀 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 二、温度对酶活性的影响二、温度对酶活性的影响 1.实验原理实验原理 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。三三、pH对酶活性的影响对酶活性的影响 1.实验原理实验原理 (2)pH可影响酶活性可影响酶活性，从而影响从而影响O2的产生量的产生量，根据根据O2产生量的多少可判断产生量的多少可判断pH对酶活性的影响对酶活性的影响。1.结构式及各组分的含义结构式及各组分的含义 第第2节节 细胞的能量“通货”细胞的能量“通货”ATP ATP的合成的合成 ATP的水解的水解 反应式反应式 ADPPi能量能量ATP ATPADPPi能量能量 所需酶所需酶 ATP合成酶合成酶 ATP水解酶水解酶 能量来源能量来源 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能储存在高能磷酸键中的能量量 能量去路能量去路 储存于形成的高能磷酸储存于形成的高能磷酸键中键中 用于各项生命活动用于各项生命活动 反应场所反应场所 细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体 细胞的需能部位细胞的需能部位 2.ATP的再生与利用 1.ATP1.ATP在细胞中的含量处于在细胞中的含量处于动态平衡动态平衡之中，不断被消耗也之中，不断被消耗也在不断合成；在不断合成；2.ATP2.ATP是细胞内是细胞内直接能源物质直接能源物质，葡萄糖是，葡萄糖是主要能源物质，主要能源物质，光能是光能是根本能源物质根本能源物质。3.ATP3.ATP与与ADPADP的相互转化：的相互转化：ATPATP在细胞内含量并不多，但在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。可迅速转化循环利用。ATPATP分子中，远离分子中，远离A A的那个高能磷酸的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。和释放非常重要。生物体内生物体内ATP的去向的去向 1.1.光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。2.2.光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物中，光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是物质循环以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。的动力，物质是能量的载体。3.ATP3.ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的光反应阶段合成的ATPATP只用于暗反只用于暗反应应）；而合成）；而合成ATPATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的光能。化学能或光合作用所固定的光能。4.4.病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命活病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命活动动增殖中也消耗增殖中也消耗ATPATP，但这些，但这些ATPATP则来自于其宿主细胞。则来自于其宿主细胞。第3节 ATP的主要来源细胞呼吸 细胞呼吸概念类型和意义 一一、细胞呼吸细胞呼吸 1概念：概念：有机物在细胞内经过一系列的有机物在细胞内经过一系列的 ，生成生成 ，释放出能量并生成释放出能量并生成 的过程的过程。2类型：类型：有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸。二二、细胞呼吸的实质及意义细胞呼吸的实质及意义 1实质：氧化分解有机物实质：氧化分解有机物，释放能量释放能量。2意义：意义：为生物体的生命活动提供能量；为生物体的生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料为体内其他化合物合成提供原料。氧化分解氧化分解 二氧化碳或其他产物二氧化碳或其他产物 ATP 2能量：1 moL葡萄糖彻底氧化分解共释放能量葡萄糖彻底氧化分解共释放能量 kJ，有，有 kJ左右的能量储存在左右的能量储存在ATP中，中，其余能量以热能形式散失掉了。其余能量以热能形式散失掉了。3反应式：.2870 1161 C6H12O66O26H2O酶酶6CO212H2O能量能量 三三、有氧呼吸有氧呼吸 1细胞在细胞在氧的参与氧的参与下下，通过多种通过多种酶的催化酶的催化作用作用，把把葡萄糖等葡萄糖等有机物有机物 ，产生产生二氧化碳和二氧化碳和水水，释放能量释放能量，生成生成大量大量ATP的过程的过程 彻底氧化分解彻底氧化分解 四四、无氧呼吸无氧呼吸 1概念概念：细胞在无氧条件下细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用通过酶的催化作用，把糖类把糖类 等有机物分解为等有机物分解为 氧化产物氧化产物，同时产生少量能量同时产生少量能量 的过程的过程。2场所：场所：3反应式 4能量能量：1 mol葡萄糖不彻底分解释放葡萄糖不彻底分解释放196.65 kJ，有有 kJ的能量储存在的能量储存在ATP中中。不彻底不彻底 细胞质基质细胞质基质 61.08 实验原理实验原理 1.酵母菌属于兼性厌氧菌酵母菌属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。2.CO2可使澄清的石灰水变混浊可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝也可使溴麝香草酚蓝水溶液水溶液由蓝变绿再变黄由蓝变绿再变黄。3.橙色的重铬酸钾溶液橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化在酸性条件下可与乙醇发生化学反应学反应，变成变成灰绿色灰绿色。探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.1.通入通入A A瓶的空气中不能含有瓶的空气中不能含有COCO2 2，以保证使第三个锥形瓶中，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的COCO2 2所致。所致。2.B2.B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B B瓶中的氧气消耗瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的的COCO2 2通入澄清的石灰水中。通入澄清的石灰水中。3.3.该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都有实验组。该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都有实验组。有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 细胞呼吸的过程分析 在以在以C6H12O6为呼吸底物的情况下为呼吸底物的情况下，据据CO2释放量和释放量和O2吸收量判断细胞呼吸类型：吸收量判断细胞呼吸类型：1.不消耗不消耗O2，但产生但产生CO2进行产生酒精的无氧呼吸进行产生酒精的无氧呼吸。2.CO2释放量释放量O2消耗量消耗量只进行有氧呼吸只进行有氧呼吸。3.CO2释放量释放量O2消耗量消耗量，细胞同时进行有氧呼吸和无细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸氧呼吸。有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2，需要酶和适宜的温度 呼吸场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中 全过程都在细胞质基质中 分解产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸 释放能量 1 mol葡萄糖释放能量2 870 kJ，其中1 161 kJ转移至ATP中 1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)，其中均有61.08 kJ转移至ATP中 特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 相同点相同点 其实质都是：分解有机物，释放能量，生成其实质都是：分解有机物，释放能量，生成 ATP 供生命供生命活动需要活动需要 相互相互 联系联系 第一阶段完全相同第一阶段完全相同 实质相同：分解有机物，释放能量实质相同：分解有机物，释放能量 意义相同：为生命活动提供能量，为物质转化提供原料意义相同：为生命活动提供能量，为物质转化提供原料 无氧呼吸无氧呼吸进化进化