第五章 5.1降低化学反应活化能的酶5.2细胞的能量“通货”5.3ATP的主要来源5.4能量之源实验：探究酵母菌细胞

第五章    第1节  降低化学反应活化能的酶 第一课时  酶的作用和本质 一 细胞代谢：细胞中(场所)每时每刻都进行着许多化学反应(进行时少不了酶)—实质 意义※细胞代谢是细胞生命活动的基础，如果离开了酶，新陈代谢就不能进行，生命就会停止 二  实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解(控制变量) 1.实验说明： 实验过程可以变化的因素称为变量 人为改变的变量叫自变量，如FeCl3和肝脏研磨液 随自变量而变化变量叫因变量，如酶的活性，以反应速率表示 其他可变因素叫无关变量 2.目的与材料用具(书上详解) 3.结果：(反应速率4＞3＞2＞1)分别加入2ml过氧化氢溶液 1号试管无明显变化(对照组) 2号试管因水浴加热(90℃)冒出气泡(实验组)——温度可提高反应速率 3号试管滴入两滴FeCl3催化剂，4号试管滴入两滴肝脏研磨液，观察后得知4号试管产生的气泡多。两三分钟后将点燃的卫生香放置在试管内，观察后发现4号试管中的卫生香燃烧猛烈，明显复燃(实验组) ※注意安全：过氧化氢有腐蚀性 4.结论：. 适度的加热升温可以提高化学反应的速率 尽管每滴FeCl3溶液中的3价铁离子数是每滴肝脏研磨液中酶分子数的25万倍，但酶的催化效力大大超过无机催化剂，也就是说酶的催化作用具有高效性的特点 5.作用：. 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 催化剂可以降低活化能 同无机催化剂相比，酶降低活化能(本质)的效果更显著，催化效率更高 酶的催化使细胞代谢在温和条件下快速进行 催化剂不提供物质能量，反应前后质量不变 ※注意书中的酶降低化学反应活化能的图解 三  酶的本质 1.探索过程 由研究酿酒发酵开始 A.巴斯德认为需活酵母细胞，李比希认为只需某些物质 B.毕希纳认为破坏细胞，提取液即可引起发酵 C.萨姆纳9年实验，刀豆种子脲酶是蛋白质 D.切赫发现少数RNA也可以催化 ※注意： 酶的来源——活细胞产生； 生化效应——催化作用，降低活化能； 化学本质——有机物(蛋白质或RNA)； 基本组成单位——氨基酸或核糖核苷酸； 具体产生场所为核糖体或细胞核内转录 2.结论：酶是活细胞产生的一类有催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA 3.酶化学本质的实验验证：(证明某种酶是蛋白质)待测酶液+双缩脲试剂，出现紫色反应则待测酶液为蛋白质；(证明某种酶是RNA)待测酶液+吡罗红染液，出现红色反映则待测酶液位RNA。 第二课时  酶的特性 ※酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质 一 酶具有高效性 是无机催化剂的107~1013倍 二 酶具有专一性(实验——ɑ—淀粉酶催化淀粉和蔗糖) 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊的进行，与酶的专一性是分不开的 三 酶作用条件的温和性 酶的化学本质绝大多数是蛋白质，少数使RNA，所以温度、pH的变化对美的催化作用都会产生影响，甚至在温度过高、过低或过酸、过碱的情况下都会使酶失去活性。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下进行 §酶的催化特性的实验验证 特性 原理 对照实验 实验结果(结论) 高效性 H2O2 过氧化氢酶 H2O+O2 H2O2 Fe3+ H2O+O2 燃烧检验 酶催化——强 Fe3+催化——弱 专一性 淀粉 唾液淀粉酶 麦芽糖 蔗糖 唾液淀粉酶 无 淀粉分解后+斐林试剂(或本氏液)形成砖红色沉淀；而蔗糖无反应 作用条件温和 酶在最适温度和pH范围内活性最高，超过此范围，其活性会降低，甚至失活 低温、高温下酶的催化情况 过酸、过碱环境下酶的催化情况 酶的催化需适宜的温度和适当的pH(一般中性)         ※  过酸，过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。但在0～4℃下，活性也会降低，但不会失活 l 在专一性实验中，一般采用的酶为ɑ—淀粉酶(棕绿色，略带臭味) l 扩展——酶和无机催化剂的比较 共性： 改变化学反应速率，本身不被消耗 只能催化热力学允许进行的反应 加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点 降低化学反应的活化能，使速率加快 酶的特性： 高效 专一性 易受其他条件影响 ※  影响酶作用的因素(另附纸) 第2节  细胞的能量“通货”——ATP 回顾：细胞中的糖类(主要能源物质)，脂肪(储能物质)等有机物都储存着化学能，太阳光是最根本的能源，但直接给细胞的生命活动提供能量的却是另一种有机物——ATP(直接能源物质) 一 ATP(C10H16O13N5P3)分子中具有高能磷酸键 (1)ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其分子结构式可以简写成A—P~P~P (2)构成：A表示腺苷，P代表磷酸基团——Pi是指磷酸 (3)化学键：“—”表示普通磷酸键；“~”代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键 ※ATP可以水解，实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ∕mol ※ATP是一种物质不是一种能量，能量储存在ATP的高能磷脂键中 二 ATP和ADP可以相互转化 ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A的那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)，同时，释放出大量的能量，ATP就转化成  ADP(二磷酸腺苷)。ADP转化成ATP则与之相反 如下图所示 ATP 反应式： +能量      酶            酶    —Pi                  酶1 ATP            ADP+Pi+能量  +Pi            ADP            —能量              酶2 三 ADP转化成ATP时所需能量的主要来源 动物和人等 绿色植物       呼                                                  呼  光 吸                                            吸  和 作                                        作  作 用                        酶          用  用 ADP+Pi+                      ATP 四 ATP的利用 用于细胞的主动运输(Ca2+,Mg2+通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量)——主动运输 用于肌肉收缩——肌肉收缩 用于生物发电(如电鳗，电鳐)、发光——发电发光 用于大脑思考——神经传导 用于细胞内各种吸能反映——生物合成 总结： 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，所以把ATP比喻成细胞能量的“通货” l ATP分子的组成(教材完全解读114页) l ATP中能量的利用：机械能，电能，渗透能，化学能，光能，热能(教材完全解读115页) 第3节  ATP的主要来源——细胞呼吸 一 细胞呼吸 细胞呼吸是指有机物(反应物)在细胞内(场所)经过一系列的氧化分解(反应类型)，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP(本质)的过程(分解有机物，释放能量，形成ATP) 二 细胞呼吸的方式 1.实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式 ※对比实验(与本章第一节对照实验区分开) 2.方式  有氧呼吸  概念：是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻 .(主要形式)      .底氧化分解产生二氧化碳和水释放能量形成许多ATP的过程(划线部分 ..为特点——牢记) .场所：线粒体  内膜 均匀分布  .外膜 嵴 ..基质 有氧呼吸最常见利用的物质是葡萄糖，其反应式可写成：(具体过程见书93页) C6H12O6+6H2O+6O2  酶  6CO2+12H2O+能量 放能特点  体外燃烧：能量骤然放出 细胞呼吸(体内)：温和条件下，能量逐步释放 无氧呼吸  概念：是指在无氧条件下，通过酶的作用，细胞把糖类等有机分解成不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。如果用于微生物(酵母菌，乳酸菌等)，习惯上称为发酵(划线部分为特点——牢记) 场所：细胞质基质 无氧呼吸的化学反应式概括为两种 C6H12O6  酶  2C3H6O3(乳酸)+少量能量(动物、少数植物细菌) C6H12O6  酶  2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量(多数是植物、少数是真菌) ※线粒体具有双层膜内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。一般地说，线粒体均匀的分布在细胞中。但是，活细胞中的线粒体往往可以定向的运动到代谢比较旺盛的部位。肌肉内的肌质体就是由大量变形的线粒体组成的，肌质体显然有利于对肌细胞的能量供应 ※进行细胞呼吸时，有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2多