第五章-细胞的能量供应和利用PPT课件

.,1,第1节降低化学反应活化能的酶,第五章细胞的能量供应和利用,本节聚集：1.细胞代谢为什么离不开酶？2.酶是什么？3.科学家是怎样研究酶的本质的？,.,2,一、酶的发现,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,发酵与整个细胞的活动有关,发酵与细胞中某种物质有关,酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用,酶是蛋白质,巴斯德之前,巴斯德,李比希,毕希纳,萨姆纳,.,3,酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物,二、酶本质的后续探索：,其中绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。如：胃蛋白酶、唾液淀粉酶等,.,4,三、酶在细胞代谢中的作用,1、常温下反应2、加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶,2H2O22H2O+O2,细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢,.,5,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,对照组,实验组,.,6,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,.,7,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,酶的作用：降低化学反应所需的活化能。,催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。,在20测得的过氧化氢分解的活化能,.,8,在20测得的过氧化氢分解的活化能,催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。,酶的作用：降低化学反应所需的活化能。,.,9,酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应,酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍,二.酶的特性：,酶具有高效性,如:淀粉酶只能水解淀粉，多肽酶只能水解多肽,.,10,酶的作用条件较温和,在一定范围内，酶的活性随着增加而增强；超过这个限度酶的活性随着增加而降低，甚致失去活性,最适温度,最适pH,结论：在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。,强调：过酸、过碱或高温，都能使酶因空间结构遭到破坏而失活，且不可逆。低温使酶的活性降低，但不破坏酶的空间结构，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。,1）需要适宜温度,2）需要适宜pH,.,11,第2节细胞的能量“通货”ATP,第5章细胞的能量供应和利用,银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。,.,12,在生命系统中：,主要的能源物质：,主要的贮能物质：,【提出问题】：是谁直接提供能量呢？葡萄糖，脂肪，还是其他物质？【学生活动】：阅读教材88页第一段,糖类,脂肪,.,13,为什么ATP能直接为生命活动提供能量呢？【学生活动】阅读教材88页第二段并完成下列练习,.,14,一、ATP分子中具有高能磷酸键1.ATP全称：_?2.含有哪些化学元素：_?3.有哪些化学物质：_?4.ATP的结构简式是_?5.A：_P:_:_:_6.哪个高能磷酸键容易断裂_断裂后释放多少能量_?所以ATP成为_断裂后形成的化合物叫什么_?,三磷酸腺苷,CHONP,腺苷（核糖和腺嘌呤）、磷酸基团,APPP,腺苷,磷酸基团,普通化学键,高能磷酸键,远离腺苷的高能磷酸键,30.54kJ/mol,高能磷酸化合物,ADP(二磷酸腺苷),.,15,1、转化过程,二ATP和ADP可以相互转化,ATP,ADP+Pi,+能量,图中的两种酶是否相同？,ATP水解酶,ATP合成酶,.,16,ADP+Pi,ATP和ADP可以相互转化（一）ATP的水解1.ATP水解过程中哪个键断裂_?2.ATP分解后形成了哪些物质_?3.ATP中所释放出来的能量去了哪里_?在水解过程中需要什么条件_?4,ATP水解的反应式：_（二）ATP的合成1.ATP合成过程中需要些什么物质_是否需要能量？_还需要什么条件？_2.ATP合成的反应式_,远离腺苷的高能磷酸键,用于各项生命活动,酶,ADP+Pi,需要,酶,.,17,ADP转化成ATP时所需能量的主要来源,动物和人等,绿色植物,能量,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,ADP+Pi+,ATP,酶,.,18,【讨论】：结合所学知识，ATP还能为哪些生命活动提供能量呢？,酶,ATP的利用：ATPADP+Pi+能量,.,19,ATP,糖类,脂肪,糖原,淀粉,太阳能,有关能源物质的回顾与小结：,.,20,ATP,全称：,结构简式：A-PPP,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,课堂小结,三磷酸腺苷,.,21,5.3ATP的主要来源,.,22,ADP转化成ATP时所需能量的主要来源,动物和人等,绿色植物,能量,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,ADP+Pi+,ATP,酶,.,23,ATP的主要来源,细胞呼吸,.,24,一、细胞呼吸,1.概念,指的是在细胞内经过一系列的，生成或其他产物，释放出并生成的过程。,有机物,氧化分解,二氧化碳,能量,ATP,细胞呼吸的类型,根据是否需要氧气参与：,细胞呼吸,有氧呼吸,无氧呼吸,.,25,二、有氧呼吸,外膜,嵴,内膜,线粒体基质,线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶,1、主要场所：线粒体,.,26,2、过程：以葡萄糖（CHO）为例,葡萄糖,O2,12H2O,6CO2,6H2O,酶,酶,酶,细胞质基质,线粒体,6,12,6,.,27,三阶段反应式,（1）葡萄糖的初步分解,（2）丙酮酸的彻底分解,（3）H的氧化,.,28,有氧呼吸反应总式：,思考：反应方程式两边的H2O为什么没有像化学里面的反应式一样消去呢？,.,29,下面大家列表来比较三个阶段的不同,第一阶段,第二阶段,第三阶段,场所,反应物,产物,放能,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,葡萄糖,丙酮酸和水,H和O2,丙酮酸和H,H和CO2,H2O,少量,少量,大量,.,30,有氧呼吸能量去向：,1molC6H12O6彻底氧化分解产生2870KJ能量,1161KJ,1709KJ,储存（38molATP）,以热能形式散失,ADP转化为ATP吸收能量30.54kJmol。试计算：1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？,40%,.,31,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底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。,有氧呼吸的概念,提示1、条件：需氧、多种酶参与2、场所：主要在线粒体中进行3、物质变化：有机物彻底分解成无机物4、能量变化：释放大量能量,.,32,快速记忆：,1.能够生成ATP的是有氧呼吸的阶段。,三个阶段,2.氧气参与的是有氧呼吸的阶段。,第三阶段,3.水参与的是有氧呼吸的阶段；生成水的是有氧呼吸的阶段。,第二阶段,第三阶段,4.有氧呼吸的阶段发生在线粒体中。,C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量,二、三阶段,.,33,暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？,.,34,三、无氧呼吸,破伤风杆菌,骨骼肌细胞,酵母菌,.,35,2C3H6O3,C6H12O6,2分子丙酮酸,酶,酶,2C2H5OH+2CO2,（酒精）,（乳酸）,没有能量释放,释放少量能量,第一阶段,第二阶段,2molATP热能,2.过程：,1.场所：,细胞质基质,.,36,C6H12O6,酶,2C3H6O3（乳酸）+少量能量,A.乳酸发酵,例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）,C6H12O6,酶,2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量,B.酒精发酵,例：大多数植物、酵母菌,3、无氧呼吸总反应式,.,37,无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。,4、概念：,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中,.,38,细胞质基质、线粒体（主要）,细胞质基质,需氧、酶等,不需氧、需酶,大量,少量,两者第一阶段完全相同,都分解有机物，释放能量，合成ATP,四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较,二氧化碳和水,酒精、二氧化碳或乳酸,.,39,五、细胞呼吸的作用,、为生物体的生命活动提供能量。、为体内其它化合物的合成提供原料。,.,40,细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法减少细胞呼吸，尽可能减少有机物的消耗。,六、细胞呼吸原理的应用,.,41,粮食储藏,粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。,果蔬保鲜,为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、补充N2（CO2）或降低温度等方法。,.,42,缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。,抑制厌氧菌的无氧呼吸,注射破伤风抗毒血清,.,43,发酵生产,.,44,促进根部有氧呼吸，有利于吸收矿质离子等,抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡,.,45,有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。,无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量，会引起肌肉酸胀乏力的感觉。,.,46,七、影响细胞呼吸的因素,1.温度,应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间。在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗。,通过影响酶的活性来影响呼吸速率。,.,47,2.O2浓度,对有氧呼吸,在一定范围内，随O2浓度升高,有氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增强。（如a图所示）对无氧呼吸，随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，被完全抑制。（如b图所示）,CO2,的释放量,O2浓度,a,O2浓度,的释放量,CO2,b,.,48,3.CO2浓度,CO2浓度过高抑制呼吸作用的进行,4.水,在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而增强。,应用：稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。,.,49,1、种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产生（）,葡萄糖B.丙酮酸C.乳酸D.酒精,B,巩固练习,2、如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是（）,B,A、1：2B、1：3C、1：4D、1：6,.,50,3.利用地窖贮藏种子、蔬菜在我国历史悠久，地窖中的CO2浓度较高，这有利于（）,A降低呼吸强度B降低水分吸收C促进果实成熟D促进光合作用,A,4.下列各项中，与细胞呼吸原理的应用无关的是（）A晒干小麦种子延长保存期限B利用催熟剂使作物尽快成熟C夜晚适当降低温室内的温度以提高产量D农村采用密闭的土窖保存水果蔬菜,B,.,51,6、右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请根据图解回答下列问题：,（1）0点时，该器官的呼吸作用类型是。,无氧呼吸,（3）在O2浓度为b%以下时（不包括0点），该器官的呼吸类型是，因为。,有氧呼吸和无氧呼吸,CO2释放量大于O2吸收量,（2）该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在P点重合，其呼吸类型为，因为。,（4）由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取O2含量为值时，理由是_,有氧呼吸,CO2释放量等于O2吸收量,a,此时释放的CO2最少，果实和种子通过呼吸消耗的有机物最少,1.0,0.5,a,b,co2释放,P,O2吸收,气体交换相对值,O2含量（%）,0,.,52,根据细胞呼吸物质变化的数量关系来判断细胞呼吸方式,依据O2吸收量和CO2释放量判断不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸O2吸收量CO2释放量只进行有氧呼吸O2吸收量CO2释放量两种呼吸方式同时存在依据酒精和CO2生成量判断酒精量CO2量只进行无氧呼吸酒精量CO2量两种呼吸方式同时进行,.,53,探究：,酵母菌细胞呼吸的方式,.,54,一、实验原理1、酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都可以生存,属于兼性厌氧菌。2、CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄3、酒精的检测橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。,二、作出假设酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。,.,55,三、设计实验,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35的环境下培养8-10小时。3、检测CO2的产生4、检测酒精的产生（1）取2支试管编号（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管（3）分别滴加0.5毫升重铬酸钾-浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀,.,56,第一组装置中，NaOH溶液的作用：吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰B瓶应封口放置一段时间后，再连接澄清石灰水的