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第五章
细胞的能量供应和利用
第一节
降低反应活化能的酶
一、细胞代谢与酶
1
、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
.
2
、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
。
3
、酶在细胞代谢中的作用:
降低化学反应的活化能
4
、使化学反应加快的方法:
加热:通过
提高分子的能量
来加快反应速度;
加催化剂:通过
降低化学反应的活化能
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
,因而催化效率更高。
5
、酶的本质:
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
巴斯德的观点:发酵与
活细胞
有关,
发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
李比希 的观点:引起发酵的
是细胞中的某些物质
,但这些物质
只有在酵母细胞死亡
并 裂解后才能发挥作用;
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
酶是蛋白质
;
切郝、奥特曼发现:
少数
RNA
也具有生物催化功能
;
< br>6
、
酶的概念:
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
催化一种或一类
化学反应
< br>高效性:
酶的催化效率是无机催化剂的
10
7
-
10
13
倍
酶的作用条件较温和:酶在
最适宜的温度和
PH
条件下,
活性最高
。
二、影响酶促反应的因素(难点)
1
、
底物浓度(
反应物浓度
);酶浓度
2
、
PH
值:
过酸、过碱使酶失活
3
、
温度:
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
。
三、实验
1
、
比较过氧化氢酶在不同条件下的分解
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
高得多
控制变量法:变量、自变量(
实验 中人为控制改变的变量
)、因变量(
随自变量而变化的
变量
)、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。
2
、
影响酶活性的条件(要求用控制变量法,自己设计实验)
< br>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
细胞的能量“通货”——
ATP
< br>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
三 磷酸腺苷
二、结构简式:
A-P~P~P
A
代表腺苷
P
代表磷酸基团
~代表高能磷酸键
三、
ATP
和
ADP
之间的相互转化
ADP + Pi+
能量
ATP
ATP
ADP + Pi+
能量
ADP
转化为
ATP
所需能量来源:
3+
动物和人:呼吸作用
绿色植物
:
呼吸作用、光合作用
四、
ATP
的利用:
ATP
—
是新陈 代谢所需
能量的直接来源,
ATP
中的能量能转化成机械能、电能,光能
等各 种能量;
吸能反应总是与
ATP
水解的反应相联系
,
由< br>ATP
水解提供能量
放能反应总是与
ATP
的合成相联系< br>,
释放的能量贮存在
ATP
中
第三节
ATP
的主要来源
——
细胞呼吸
1
、概念
:
有 机物在
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< br>ATP
的过程。
2
、有氧呼吸:
主要场所:线粒体
总反应式
:
C
6
H
12
O
6
+6O
2
6CO
2
+6H
2
O +
大量能量
第一阶段:
细胞质基质
C
6
H
12
O
6
2
丙酮酸
+
少量
[H]+
少量能量
第二阶段:
线粒体基质
2
丙酮酸
+6H
2
O
6CO
2
+
大量
[H] +
少量能量
第三阶段:
线粒体内膜
24[H]+
6O
2
12H
2
O+
大量能量
有氧呼吸的概念:细胞在
氧
的参与下,通过
酶
的的催化作用,把糖类等有机物
彻底氧化分
解, 产生出二氧化碳和水
,同时释放出
大量能量
的过程。
3
、无氧呼吸:
细胞质基质
无氧呼吸的概念:细胞在
无氧
条件下,通过
酶
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
CO2
或乳酸
,同时释放出
少量能量
的过程。
< br>大部分植物,
酵母菌
的无氧呼吸:
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH+2CO
2
+
少量能量
动物,人和
乳酸菌
的无氧呼吸
:
C
6
H
12
O
6
2
乳酸
+
少量能量
(马铃薯块茎,
甜菜的块根
、
玉米胚的无氧呼吸也是产生乳酸)
反应场所
:
细胞质基质
注意:微生物的无氧呼吸也叫
发酵
,生成乳酸的叫
乳酸发酵
,生成酒精的叫
酒精发酵
讨论:
①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
ATP
,大部分以
热能
形式散失了。
无 氧呼吸:能量小部分用于生成
ATP
,大部分储存于
乳酸
或
酒精中
②
有氧呼吸过程中
氧气
的去路:氧气用于和[H]
生成
水
4
、有氧呼吸与无氧呼吸的比较:
反应条件
不
点
释放能量
呼吸场所
有氧呼吸
无氧呼吸
需要
O
2
、酶和适宜的温度
不需要
O
2
,
需要酶和适宜的温度
第一阶段在细胞质基质中,第二、
全过程都在细胞质基质内
三阶段在线粒体内
CO
2
和
H
2
O
CO
2
、酒精或乳酸
1 mol
葡萄糖释放能量
196
.
65 kJ
(
生
较多
,
1 mol
葡萄释放能量
2870 kJ
,
成乳酸
)
或
222 kJ(
生成酒精
)
,
其中均
其中
1161 kJ
转移至
38molATP
中
有
61
.
08 kJ
转移至
2molATP
中
其实质都是:
分解有机物, 释放能量,生成
ATP
供生命活动需要
,
都
需要酶的催化,第一阶段
(
从葡萄糖到丙酮酸
)
完全相同
同
分解产物
相同点
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