第四章第一节ATP和酶

1、L/O/G/OTel:E-Mail:WELCOME TO MY CLASSWELCOME TO MY CLASS细胞内的细胞内的主要主要能源物质：能源物质：能量能量糖类糖类细胞内的细胞内的直接直接能源物质：能源物质：ATP 生命活动的能量“通货”最终能源物质：最终能源物质：细胞内的能源物质：细胞内的能源物质：糖类糖类 脂质脂质 蛋白质蛋白质太阳能太阳能一、生命活动的一、生命活动的能量通货能量通货 和和直接能源直接能源ATPATPATP的全称：的全称：腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）ATP的结构简式的结构简式远离腺苷的那个高能远离腺苷的那个高

2、能磷酸键相当脆弱，水磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂。解时容易断裂。腺苷腺苷PPP核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤P核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核糖腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸三磷酸腺苷与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：三磷酸腺苷与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：ATPATPATP的水解的水解ATP为高能化合物，为高能化合物，既可储能，又可作既可储能，又可作为生命活动的直接为生命活动的直接能源物质。能源物质。就是这种能量很就是这种能量很活跃，能被直接活跃，能被直接利用啦。利用啦。ATPATP与与ADPADP相互转化相互转化ADP + Pi +酶酶1. ADP1. ADP转化成转化成ATPATP时所需能量的主要来源时所需能量的主要来

3、源动物和人等动物和人等绿色植物绿色植物细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸光合作用光合作用ATP 到底怎到底怎么来的么来的ATP能量能量ADP + Pi +酶酶ATP能量能量2. ATP2. ATP转化成转化成ADPADP时所释放能量的去向时所释放能量的去向3.ATP3.ATP与与ADPADP相互转化是可逆反应吗？相互转化是可逆反应吗？物质可逆，能量不可逆物质可逆，能量不可逆 ATP ADP+Pi + 能量能量 酶酶2酶酶1各生命活动各生命活动ATPADPPi能量能量合成酶合成酶 水解酶水解酶能量能量Pi光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用 ATPATP和和ADPADP可以相互转化可以相互转化能源物质

4、能源物质氧化分解氧化分解释放释放热能（散失）热能（散失）可以可以转移转移的能量的能量能量能量利用利用肌肉收缩肌肉收缩 （机械能）（机械能）神经传导和神经传导和 生物电（电能）生物电（电能）合成代谢合成代谢 （化学能）（化学能）吸收和分泌吸收和分泌 （渗透能）（渗透能）ATPATP的分解属于水解反应，催化反应的酶属于水解的分解属于水解反应，催化反应的酶属于水解酶；而酶；而ATPATP的合成是一种合成反应，催化该反应的的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶属于合成酶。ATPATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而而ATPATP分解的场所较

5、多。分解的场所较多。ATPATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成能；而合成ATPATP的能量来源有化学能和太阳能。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！物质是可逆的，能量是不可逆的！从反应条件上看：从反应条件上看：从反应场所上看从反应场所上看: :从能源来源上来看：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，就需要在细胞内的含量却很少。因此，就需要ATP与与ADP之间相互转之间相互转化而实现的储能（合成化而实现的储能（合成

6、ATP）、）、放能（水解放能（水解ATP）的酶促反应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。时不断地提供着能量。ATP在细胞内形成不到在细胞内形成不到1min的时间就的时间就要发生转化。如一个成年人在静止状态下要发生转化。如一个成年人在静止状态下24h内竟有内竟有40kg的的ATP发生变化，可见，生物体内发生变化，可见，生物体内ATP转化总量是很可观的。转化总量是很可观的。阅读小资料，回答问题：阅读小资料，回答问题：这段小资料对你有什么启示？这段小资料对你有什么启示？ATPATP与与ADPADP转

7、化的真实性，并且十分迅速转化的真实性，并且十分迅速ATPATP与与ADPADP之间为何要转换，有什么意义？之间为何要转换，有什么意义？v避免一时用不掉的能量白白浪费避免一时用不掉的能量白白浪费v保证了及时供应生命活动所需的能量和保证了及时供应生命活动所需的能量和生物体内生物体内ATPATP含量的稳定含量的稳定用于大脑思考用于大脑思考用于生物用于生物发电发电发光发光用于主动运输用于主动运输 ，细，细胞的生长分裂等胞的生长分裂等ATP用于各种运动，用于各种运动，如肌细胞收缩如肌细胞收缩酶酶蔗糖蔗糖用于细胞内各种吸能反应用于细胞内各种吸能反应葡萄糖葡萄糖果糖果糖+ATPATP是生命活动的直接能源物质

8、是生命活动的直接能源物质高能磷酸化合物高能磷酸化合物: :一般将水解时，一般将水解时， 能释放能量在能释放能量在20.92kJ20.92kJmolmol上的化合物。上的化合物。ATP:ATP:水解释放的能量是水解释放的能量是30.54kJ30.54kJmol mol 故故ATPATP叫做高能磷酸化合物。叫做高能磷酸化合物。你还你还知道哪些知道哪些高能高能( (磷酸磷酸) )化合物化合物? ?磷酸肌酸磷酸肌酸ADP+ADP+磷酸肌酸磷酸肌酸ATP+ATP+肌酸肌酸 肌细胞的功能物质有肌细胞的功能物质有ATPATP和磷酸肌酸。和磷酸肌酸。ATPATP普遍存在，但含量很少，当普遍存在，但含量很少，当

9、ATPATP大量消耗时，则大量消耗时，则磷酸肌酸释放能量供磷酸肌酸释放能量供ADPADP合成合成ATPATP，当，当ATPATP的浓度的浓度过高时，肌细胞中的过高时，肌细胞中的ATPATP将其中的高能磷酸键转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，移给肌酸，生成磷酸肌酸，磷酸肌酸的存在，对对ATPATP含量的相对稳定起缓冲作用。含量的相对稳定起缓冲作用。 ATPATP的形成途径（能量主要来源）的形成途径（能量主要来源）动物、人、动物、人、真菌、多数细菌等真菌、多数细菌等绿色植物绿色植物能能 量量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP +Pi+ATP 酶酶糖类

10、、脂肪等有糖类、脂肪等有机物氧化分解机物氧化分解CO2 +H2O + 能量能量呼吸作用呼吸作用氧化分解氧化分解ADP+PiATP释放释放能量能量用于各项用于各项生命活动生命活动主要能源物质主要能源物质葡萄糖葡萄糖直接能源物质直接能源物质 ADP和和ATP的相互转变保正的相互转变保正了生物所需能量了生物所需能量的及时供应。的及时供应。二、酶与酶促反应二、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？温、常压下高效有序地进行呢？酶为生活酶为生活添姿彩添姿彩1 1、酶的概念、酶的概念: :酶是蛋白质酶是蛋白质酶是活细胞产生的，具有酶是

11、活细胞产生的，具有催化活性的一类特殊蛋白质。催化活性的一类特殊蛋白质。来源来源功能功能本质本质酶的特性之一是它在常温、常压、适宜的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等温和条件下具有很高的催化效率1.1.实验原理实验原理实验一：实验一：2.2.实验器材实验器材2 2、酶的特性、酶的特性3.3.实验步骤实验步骤. .取取2 2支洁净的试管支洁净的试管, ,编号编号, ,各注入质各注入质量分数为量分数为3%3%左右的过氧化氢溶液左右的过氧化氢溶液3mL3mL. .向向2 2支试管中分别支试管中分别滴入等量的新鲜酵母滴入等量的新鲜酵母菌液和蒸馏水菌液和蒸馏水. .用

12、棉花堵住试用棉花堵住试管口，观察并比管口，观察并比较较2 2支试管中的气支试管中的气泡数量；将点燃泡数量；将点燃但无火焰的卫生但无火焰的卫生香插入试管内，香插入试管内，观察卫生香燃烧观察卫生香燃烧的情况。的情况。新鲜酵新鲜酵母菌液母菌液蒸馏水蒸馏水为什么要选用新鲜酵母菌液和蒸馏水？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？实验结果说明了什么？试管试管2 2蒸馏水中不含有酶蒸馏水中不含有酶, ,这与试管这与试管1 1加酵加酵母菌形成空白对照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酶在温和的条件下具有很高的催化效率, ,即高效性即高效性实验二：实验二：1.1.实验原理实验原理

13、 酶与一般催化剂最主要的区别之一是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）性酶具有高度特异（专一）性，即，即一种酶只一种酶只能对一种底物或一类底物能对一种底物或一类底物（此类底物在结（此类底物在结构上通常具有相同的化学键）构上通常具有相同的化学键）起催化作用起催化作用，对其他底物无催化反应。例如，淀粉酶只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。还原对淀粉起作用，蔗糖酶只水解蔗糖。还原糖产物可用糖产物可用斐林试剂斐林试剂鉴定。鉴定。2.2.实验试剂和器材实验试剂和器材质量分数为质量分数为2%2%的新鲜淀粉酶溶液、质量的新鲜淀粉酶溶液、质量分数为分数为3%

14、3%的可溶性淀粉溶液、质量分数的可溶性淀粉溶液、质量分数为为3%3%的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、试的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、试管、大烧杯、量筒、温度计、试管架、管、大烧杯、量筒、温度计、试管架、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴等三脚架、石棉网、酒精灯、火柴等3.3.实验设计实验设计1.1.这个实验说明酶具有什么特性？这个实验说明酶具有什么特性？2.2.你能确定淀粉酶在这个实验中只能催你能确定淀粉酶在这个实验中只能催化淀粉水解吗？化淀粉水解吗？3.3.该实验中能否将斐林试剂改为碘液？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一种酶只能对一定的底物发生催化作用用, ,即酶具有特

15、异性即酶具有特异性不能不能. .淀粉在淀粉酶的作用下完全水解后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，而蔗糖遇形成麦芽糖，遇碘液不变色，而蔗糖遇碘液亦不变色碘液亦不变色酶的高效性酶的高效性酶的特异性酶的特异性酶需要适宜的条件：酶需要适宜的条件： 如温度、如温度、pH等等2 2、酶的特性、酶的特性1 1个过氧化氢酶分子在个过氧化氢酶分子在2525条件下每条件下每1min1min可催可催化化500500万个过氧化氢分子万个过氧化氢分子的分解反应的分解反应一种酶只能对一定的底一种酶只能对一定的底物发生催化作用物发生催化作用 过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结过酸、过碱、高温都会破坏酶分

16、子结构；低温也影响酶的活性，但不破坏酶的构；低温也影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。分子结构。3 3、酶促反应、酶促反应由酶催化的化学反应称为由酶催化的化学反应称为酶促反应。酶促反应。酶促反应过程示意图（酶促反应过程示意图（a a ）底物底物活性活性中心中心酶酶产物产物合成反应合成反应酶促反应过程示意图（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。动化学反应的发生，如合成反应或分解反应。分解反应分解反应底物底物产物产物活

17、性活性中心中心酶酶研究证明，酶促反应的速率与研究证明，酶促反应的速率与pHpH、温度温度、酶的浓度酶的浓度、底物的浓度底物的浓度、反应产物的浓度反应产物的浓度等有密切关系等有密切关系酶活性酶活性4 4、影响酶促反应速率的因素：、影响酶促反应速率的因素：、温度、温度、pHpH、酶的浓度：酶的浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度的升高而加快。酶浓度的升高而加快。、底物浓度：底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再变化不再变化酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶的浓度一定酶的

18、浓度一定酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度底物足够底物足够酶与疾病酶与疾病许多遗传病的发生与酶的缺陷有关。许多遗传病的发生与酶的缺陷有关。酶作为药物已经用于多种疾病的治疗。淀粉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。酰胺酸具有抑癌功能。多酶片多酶片酶与疾病酶与疾病酶为生酶为生活添姿活添姿彩彩1.ATP1.ATP的结构简式：的结构简式： AP P

19、P2.ATP2.ATP和和ADPADP相互转化：相互转化：+Pi ATP ADP + 能量能量 ATP合成酶合成酶ATP水解酶水解酶3.ATP3.ATP的利用：的利用：细胞的能量细胞的能量“通货通货”是生命活动的直接能源物质是生命活动的直接能源物质易断裂易断裂易形成易形成一、一、ATPATP二、酶二、酶1.ATP1.ATP的结构简式：的结构简式：2.ATP2.ATP和和ADPADP相互转化：相互转化：1. 1.酶的概念：酶的概念：2.2.酶的特性：酶的特性：3.3.酶促反应：酶促反应：4.4.影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、一分子、一分子ATPATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（磷酸键数目依次是（ ）。）。 A A、1 1，2 2，2 B2 B、1 1，2 2，1 1 C C、1 1，3 3，2 D2 D、2 2，3 3，1 1 2 2、如果一个、如果一个ATPATP脱去两个磷酸，该物质就是构脱去两个磷酸，该物质就是构成核酸的基本单位之一，称为（成核酸的基本单位之一，称为（ ） A A、腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸 B B、鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸 C C、胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸 D D、 鸟嘧啶核苷酸鸟嘧啶核苷酸 C CA A3 3、人体内的主要能源物质、直接能源物质、储