第四章 第一节 ATP和酶

,Tel-Mail:541855224,WELCOMETOMYCLASS,主讲人：刘彩宏,细胞内的主要能源物质：,糖类,细胞内的直接能源物质：,ATP,生命活动的能量“通货”,最终能源物质：,细胞内的能源物质：,糖类脂质蛋白质,太阳能,一、生命活动的能量通货和直接能源ATP,ATP的全称：腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）,ATP的结构简式,远离腺苷的那个高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂。,腺嘌呤核糖核苷酸,三磷酸腺苷与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：,ATP,ATP的水解,ATP为高能化合物，既可储能，又可作为生命活动的直接能源物质。,ATP与ADP相互转化,ADP+Pi+,1.ADP转化成ATP时所需能量的主要来源,动物和人等,绿色植物,细胞呼吸,细胞呼吸光合作用,ATP,能量,2.ATP转化成ADP时所释放能量的去向,3.ATP与ADP相互转化是可逆反应吗？,物质可逆，能量不可逆,ATP,ADP,+Pi,+能量,酶2,酶1,ATP,ADP,Pi,能量,合成酶,水解酶,ATP和ADP可以相互转化,能源物质,氧化分解,释放,热能（散失）,可以转移的能量,能量,利用,肌肉收缩（机械能）神经传导和生物电（电能）合成代谢（化学能）吸收和分泌（渗透能）,ATP的分解属于水解反应，催化反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。,ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。,ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量来源有化学能和太阳能。物质是可逆的，能量是不可逆的！,从反应条件上看：,从反应场所上看:,从能源来源上来看：,ATP在活细胞虽然普遍存在，含量也相对稳定，但ATP在细胞内的含量却很少。因此，就需要ATP与ADP之间相互转化而实现的储能（合成ATP）、放能（水解ATP）的酶促反应顺利而迅速的进行着，需要它不停顿的进行着，为生命活动及时不断地提供着能量。ATP在细胞内形成不到1min的时间就要发生转化。如一个成年人在静止状态下24h内竟有40kg的ATP发生变化，可见，生物体内ATP转化总量是很可观的。,阅读小资料，回答问题：,这段小资料对你有什么启示？,ATP与ADP转化的真实性，并且十分迅速,思考：,ATP与ADP之间为何要转换，有什么意义？,避免一时用不掉的能量白白浪费保证了及时供应生命活动所需的能量和生物体内ATP含量的稳定,用于大脑思考,用于生物发电发光,用于主动运输，细胞的生长分裂等,ATP,用于各种运动，如肌细胞收缩,酶,蔗糖,用于细胞内各种吸能反应,葡萄糖,果糖,+,ATP是生命活动的直接能源物质,高能磷酸化合物:一般将水解时，能释放能量在20.92kJmol上的化合物。ATP:水解释放的能量是30.54kJmol故ATP叫做高能磷酸化合物。,你还知道哪些高能(磷酸)化合物?,磷酸肌酸,ADP+磷酸肌酸,ATP+肌酸,肌细胞的功能物质有ATP和磷酸肌酸。ATP普遍存在，但含量很少，当ATP大量消耗时，则磷酸肌酸释放能量供ADP合成ATP，当ATP的浓度过高时，肌细胞中的ATP将其中的高能磷酸键转移给肌酸，生成磷酸肌酸，磷酸肌酸的存在，对ATP含量的相对稳定起缓冲作用。,ATP的形成途径（能量主要来源）,动物、人、真菌、多数细菌等,绿色植物,能量,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,ADP+Pi+,ATP,酶,糖类、脂肪等有机物氧化分解,主要能源物质,二、酶与酶促反应,细胞内成千上万个化学反应为什么能在常温、常压下高效有序地进行呢？,思考?,1、酶的概念:,酶是蛋白质,酶是活细胞产生的，具有催化活性的一类特殊蛋白质。,酶的特性之一是它在常温、常压、适宜的pH等温和条件下具有很高的催化效率,1.实验原理,实验一：,2.实验器材,2、酶的特性,3.实验步骤,.取2支洁净的试管,编号,各注入质量分数为3%左右的过氧化氢溶液3mL,.向2支试管中分别滴入等量的新鲜酵母菌液和蒸馏水,.用棉花堵住试管口，观察并比较2支试管中的气泡数量；将点燃但无火焰的卫生香插入试管内，观察卫生香燃烧的情况。,新鲜酵母菌液,蒸馏水,为什么要选用新鲜酵母菌液和蒸馏水？实验结果说明了什么？,试管2蒸馏水中不含有酶,这与试管1加酵母菌形成空白对照,酶在温和的条件下具有很高的催化效率,即高效性,分析,实验二：,1.实验原理,酶与一般催化剂最主要的区别之一是酶具有高度特异（专一）性，即一种酶只能对一种底物或一类底物（此类底物在结构上通常具有相同的化学键）起催化作用，对其他底物无催化反应。例如，淀粉酶只对淀粉起作用，蔗糖酶只水解蔗糖。还原糖产物可用斐林试剂鉴定。,2.实验试剂和器材,质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为3%的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、试管、大烧杯、量筒、温度计、试管架、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴等,3.实验设计,1.这个实验说明酶具有什么特性？,2.你能确定淀粉酶在这个实验中只能催化淀粉水解吗？,3.该实验中能否将斐林试剂改为碘液？,一种酶只能对一定的底物发生催化作用,即酶具有特异性,不能.淀粉在淀粉酶的作用下完全水解后形成麦芽糖，遇碘液不变色，而蔗糖遇碘液亦不变色,讨论,酶的高效性,酶的特异性,酶需要适宜的条件：如温度、pH等,2、酶的特性,1个过氧化氢酶分子在25条件下每1min可催化500万个过氧化氢分子的分解反应,一种酶只能对一定的底物发生催化作用,过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构；低温也影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。,3、酶促反应,由酶催化的化学反应称为酶促反应。,酶促反应过程示意图（a）,底物,活性中心,酶,产物,合成反应,酶促反应过程示意图（b）,酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生，如合成反应或分解反应。,分解反应,底物,产物,活性中心,酶,研究证明，酶促反应的速率与pH、温度、酶的浓度、底物的浓度、反应产物的浓度等有密切关系,酶活性,4、影响酶促反应速率的因素：,、温度,、pH,、酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。,、底物浓度：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,酶与疾病,许多遗传病的发生与酶的缺陷有关。,放眼社会,酶作为药物已经用于多种疾病的治疗。淀粉酶、蛋白酶用于助消化；胰蛋白酶等用于化脓性伤口的净化；纤溶酶和尿激酶等在治疗血栓中具有重要作用。新的研究发现，天冬酰胺酸具有抑癌功能。,多酶片,酶与疾病,放眼社会,1.ATP的结构简式：,本节小结,APPP,2.ATP和ADP相互转化：,+Pi,3.ATP的利用：,细胞的能量“通货”是生命活动的直接能源物质,易断裂易形成,本节小结,一、ATP,二、酶,1.ATP的结构简式：,2.ATP和ADP相互转化：,1.酶的概念：,2.酶的特性：,3.酶促反应：,4.影响酶促反应速率的因素：,1、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、2，3，1,2、如果一个ATP脱去两个磷酸，该物质就是构成核酸的基本单位之一，称为（）A、腺嘌呤核苷酸B、鸟嘌呤核苷酸C、胞嘧啶核苷酸D、鸟嘧啶核苷酸,C,A,真金不怕火炼,3、人体内的主要能源物质、直接能源物质、储备能源物质依次是（）A.糖类、脂肪、蛋白质B.糖类、ATP、脂肪C.葡萄糖、ATP、蛋白质D.糖类、核酸、ATP,4.30个腺苷和60个磷酸基团能组成多少个ATP分子()A.10B.20C.30D.60,5.ATP中,大量化学能储存在()A.腺嘌呤核苷与磷酸基团之间B.磷酸基团内部C.磷酸基