第一讲 细胞代谢中的酶和ATP.ppt

第1讲细胞代谢中的酶和ATP 斯帕兰扎尼实验 问题探讨 讨论 1 这个实验要解决什么问题 2 是什么物质使肉块消失了 3 怎样才能证明你的推测 一 酶的作用和本质1 细胞代谢 2 酶在代谢中的作用 生活中的酶 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 是生命活动的基础 成分 蛋白酶0 2 清洁剂15 用法 洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间 使用温水效果最佳 切勿用60度以上的热水 注意 切勿用于丝质及羊毛衣料 用后须彻底清洗双手 加酶洗衣粉 试一试 实验目的 验证加酶洗衣粉的去污效果显著 材料 有奶渍的布料 加酶洗衣粉 普通洗衣粉 脸盆 水 量勺 请同学们根据实验目的及所给的实验材料设计实验步骤 参考 1 取两块质地 奶渍含量相同的布料 进行编号 1号 2号 2 取两只脸盆进行编号 1号 2号 放入等量的水 在1号盆放入2勺加酶洗衣粉 2号盆放入2勺普通洗衣粉 进行充分的搅拌 溶解 3 将1号布料放入1号盆 2号布料放入2号盆 观察奶渍去除情况 实验设计 实验变量 自变量 酶反应变量 因变量 奶渍的去除效果无关变量 水 布料等 对照实验 实验设计中要注意的几个问题 1 实验采取的方法 2 控制变量 实验原理 过氧化氢酶和Fe3 能催化过氧化氢形成水和氧 目的要求 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢 了解过氧化氢酶的作用和意义 实验器材 3 5 的氯化铁溶液 20 的新鲜肝脏研磨液 3 的过氧化氢溶液 卫生香等 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2H2O2 2H2O O2 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O O2 1 常温下反应2 加热3 Fe3 做催化剂4 过氧化氢酶 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 8滴 大量 复燃 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 无关变量 对照组 实验组 酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用 细胞代谢才能在温和的条件下快速进行 各条件使反应加快的本质 加热 Fe3 酶 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 1 对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂 都能够促进其分解 下列相关的叙述正确的是 A 二者的基本原理是不同的B 前者是使过氧化氢分子的能量提高 而后者不影响过氧化氢分子的能量C 二者都可以降低过氧化氢分子的活化能D 酶和Fe3 的作用原理是不同的 A 1molH2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75KJ的热量 这75KJ就是每molH2O2的活化能 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称为活化能 单位J mol 反应物 产物 活化能 反应进程 能量 过氧化氢酶和Fe3 促使过氧化氢分解 但它们并未供给过氧化氢能量 而是降低了过氧化氢分解反应的活化能 加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道 活细胞产生的 具有生物催化作用的 是 有机物 大部分酶是蛋白质 有数是RNA 二 酶的特性 酶的概念 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 真核生物 一般来说 活细胞都产生酶 生物催化作用 降低化学反应的活化能 细胞内 外或生物体外均可 说明过氧化氢酶比Fe3 的催化效率高得多 比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率 一 酶具有高效性酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 这对细胞有什么意义 酶的高效性是细胞代谢顺利进行的保证 思考 酶还具有什么特性吗 思考 出现砖红色沉淀 无砖红色沉淀 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用 各加入淀粉酶2滴 振荡 60 水浴 保温5min 加2ml斐林试剂 振荡 水浴加热 口腔里有唾液淀粉酶 为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化 二 酶具有专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 如二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽 思考 酶起催化作用需要怎样的条件 思考 三 酶的作用条件较温和 1 适宜的温度 2 适宜的pH值 探究影响酶活性的条件1 温度对酶活性的影响 1 原理解读 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 2 实验设计思路 3 实验设计程序淀粉淀粉酶各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉与相应温度的淀粉酶混合在各自所控制的温度下保温一段时间滴加碘液 观察颜色变化 4 实验的变量分析 温度 淀粉分解量的多少 用是否出现蓝色及蓝色深浅表示 淀粉和淀粉酶的量 溶液的pH 反应时间等 在一定条件下 酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度 在一定范围内 温度升高 酶的活性随之增强 最适温度时 酶的活性达到最强 高温破坏酶的空间结构 从而使酶的活性丧失 温度对酶活性的影响 低温影响酶的活性 但不会破坏酶的空间结构 温度升高到适温后 仍能恢复活性 动物体内的酶最适温度 35 40 植物体内的酶最适温度 40 50 市售的 淀粉酶 50 75 2 pH对酶活性的影响 1 原理解读 过氧化氢酶 pH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 2 实验设计程序取n支试管 分别加入等量的质量分数为3 的过氧化氢溶 用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH 如5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20 的肝脏研磨液 用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况 在一定条件下 每一种酶在某一个pH时活性最大 这个pH称为该酶的最适pH 过酸 过碱都会使酶变性 使酶丧失活性 酶在最适pH值时 活性最强 pH对酶活性的影响 常见的几种酶的最适pH 唾液淀粉酶最适pH 6 8胃蛋白酶最适pH 1 5胰蛋白酶最适pH 7 8 8 4脂肪酶最适pH 8 3动物体内的酶最适pH 6 5 8 0植物体内的酶最适pH 4 5 6 5 高温 低温 过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗 不同 过酸 过碱或高温 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 低温使酶活性明显下降 但在适宜温度下其活性可以恢复 思考 3 影响酶活性的曲线 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度 影响酶促反应速率的因素 1 温度 3 酶的浓度 在有足够反应物和其他因素适宜的情况下 酶促反应速率与酶浓度成正比 4 底物 反应物 浓度 在一定浓度范围内 反应速率随浓度的升高而加快 但达到一定浓度 反应速率不再变化 酶量一定 2 pH 1 同一个体内的各类活细胞所含有的酶 A 种类有差异 数量相同B 种类有差异 数量不同C 种类无差异 数量相同D 种类无差异 数量不同 B 2 细胞内合成酶的主要的场所是 A 细胞质B 线粒体C 核糖体D 内质网 C 课堂练习 3 催化脂肪酶水解的酶是 A 肽酶B 蛋白酶C 脂肪酶D 淀粉酶 B 4 下图示酶促反应 甲 乙 丙 丁中属于酶的是 A 甲B 乙C 丙D 丁 A 是生物体进行生命活动的主要能源物质 糖类 是细胞内良好的储能物质 脂肪 细胞中的糖类 脂肪等有机物都储存着化学能 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下 干燥后研磨成粉末 取三等份分别装入三支试管 各加入少量水使之混合 置于暗处 可见试管内有淡黄色荧光出现 约过15分钟荧光消失 萤火虫发光器 科学实验 1 2 3 ATP制剂5ml 0 1 葡萄糖溶液5ml 蒸馏水5ml 探究生命活动的直接能源 生物的生命活动 ATP 可以直接提供能量 葡萄糖 存折能直接买东西吗 人民币呢 细胞利用能量也是如此 葡萄糖不能直接利用 我们把它比作是存折 ATP就相当于可在细胞内方便流通的 货币 简称 通货 那么 这种细胞内的 货币 结构如何 它是怎样在细胞内 流通 的 第2课时细胞的能量 通货 ATP 1 生物体内ATP为什么能够直接供能 提问 学生阅读P88思考 1 ATP的中文名称是什么 2 ATP的结构简式如何书写 3 ATP简式中A P 分别代表什么 三磷酸腺苷 一 ATP分子中具有高能磷酸键 腺嘌呤 核糖 腺苷 A 磷酸基团 P 高能磷酸键 A P P P ATP结构简式 2 ATP即三磷酸腺苷 是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物 普通化学键 磷酸基团 ATP的结构式 1 ATP的结构式可以简写为 B A A P P PB A P P PC A P P PD A P P P 练一练1 2 一分子ATP中含有的腺苷 磷酸基团和高能磷酸键数目依次是 A 1 2 2B 1 2 1C 1 3 2D 2 3 1 C 3 ATP中大量化学能储存在 A 腺苷内B 磷酸基团内C 腺苷与磷酸基团连接键内D 高能磷酸键内 D ATP供能是哪一个高能磷酸键先发生水解 释放能量 这个高能磷酸键稳定吗 远离 的那个高能磷酸键 不稳定 易水解 思考 A P P P 1 ATP的水解过程 Pi A P P 能量 A P P P 为各项生命活动提供能量 酶 即 二磷酸腺苷 二 ATP和ADP可以相互转化 1 一个人在剧烈运动状态下 每分钟约有0 5kg的ATP分解释放能量 供运动所需 一个成年人在安静的状态下 24h内竟有40kg的ATP被水解 ATP从何而来呢 2 肌肉收缩的直接能源物质是ATP 但在体内存在的ATP的量是很少的 在人体安静状态时 肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1 2s所需的能量 资料分析 思考 2 ATP形成 ADP Pi 能量 ATP ATP合成酶 ATP ADP Pi 能量 转化过程 图中的两种酶是否相同 I II ATP在生物体内的含量多吗 ATP不多 那么生物是怎样满足能量需要的 思考 ATP与ADP的转化非常迅速 为生物提供能量 时刻不停地发生 处于动态平衡 ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应 讨论 1 从反应条件上看 2 从能量上看 3 从ATP的合成和分解场所上看 反应条件不同 能量来源不同 为什么说这不是一个可逆反应 场所不同 合成场所是细胞质基质 线粒体和叶绿体 分解场所是细胞膜 叶绿体基质 细胞核等 可逆反应的特点 正逆反应都在同一条件下进行 ATP合成与ATP分解的比较 酶 酶 水解反应 合成反应 水解酶 合成酶 活细胞多种场所 线粒体 叶绿体 细胞质基质等 高能磷酸键 有机物中的化学能 光能 用于各项生命活动 储存于高能磷酸键中 结论 物质是可逆的 能量是不可逆的 ATP的存在特点 少量 即ATP在生物体内的存在量很少 在人体内只有大约0 1摩尔 高效 1 ATP中的高能磷酸键所含有的能量多 2 ATP的合成速度非常的快 动态平衡 ATP和ADP的转化非常快速的 即边消耗边合成 二者保持着动态平衡的状态 三 ATP的利用 吸能反应ATP水解 放能反应ATP合成 注意 吸能和放能反应是生物体的吸能和放能 而不是指ATP 释放的能量 释放的能量 用于主动运输 渗透能 用于生物放电 电能 用于生物发光 光能 哪些生命活动由直接供能 ATP 具有改善肌体代谢的作用 同时又是体内能量的直接来源 目前普遍用于心力衰竭 心肌梗塞 脑动脉硬化 冠状动脉硬化等等 并发现其具有抗癌作用 可望成为有前景的抑癌剂 4 对于反应式 ATPADP Pi 能量 以下提法正确的是 A 物质是可逆的 能量是不可逆的B 物质和能量都是可逆的C 物质和能量都是不可逆的D 物质是不可逆的 能量是可逆的 A 5 ATP在细胞内的含量及其生成是 A 很多 很快B 很少 很慢C 很多 很慢D 很少 很快 D 练一练2 跟踪训练 2011年鹤岗高一检测 ATP之所以能作为能量的直接来源是因为 A ATP在细胞内含量很多B ATP中的高能磷酸键储存的能量多且很不稳定C ATP中的高能磷酸键很稳定D ATP是生物体内惟一可以释放能量的化合物 B ATP 糖类 脂肪 糖原 脂肪 淀粉 脂肪 太阳能 有关能源物质的回顾与小结 ATP 全称 三磷酸腺苷 结构简式 A P P P 形成的主要途径 与ADP相互转化 利用 为各种生命活动提供能量转化成各种形式的能量 光合作用 呼吸作用 ATPADP Pi 能量 酶II 酶I 知识结构 控制变量 上述实验中的氯