细胞的能量供应和利用

1、细胞的能量供应和利用降低化学反应活化能的酶细胞的能量通货ATPATP的主要来源细胞呼吸能量之源光与光合作用细胞的能量供应和利用 教学重点：教学重点：酶的作用、本质和特性酶的作用、本质和特性 教学难点教学难点1.1.酶能够降低化学反应的活化能酶能够降低化学反应的活化能2.2.控制变量的科学方法控制变量的科学方法第1节 降低化学反应活化能的酶细胞的能量供应和利用 食物进入生物体内食物进入生物体内发生了怎样的变化？发生了怎样的变化？细胞的能量供应和利用斯帕兰札尼鹰的消化作用实验斯帕兰札尼鹰的消化作用实验1.1.斯帕兰札尼设计的实验要解斯帕兰札尼设计的实验要解决什么问题？实验设计的巧妙决什么问题？实验

2、设计的巧妙之处在哪里？之处在哪里？2.2.根据肉块消失的现象你能作出怎样的假设？根据肉块消失的现象你能作出怎样的假设？3.3.怎样才能证明你的推测？怎样才能证明你的推测？鸟类的胃是否只有物理性消化、没有化学性消化？鸟类的胃是否只有物理性消化、没有化学性消化？胃液中有某种胃液中有某种化学化学物质，该物质能将肉块分解（消化）物质，该物质能将肉块分解（消化）收集该物质，收集该物质，看看看看其其在体外在体外是否能将肉块分解。是否能将肉块分解。问题探讨（教材问题探讨（教材P78）细胞的能量供应和利用细胞中每时每刻都进行着许多化学细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为反应，统称为细胞代谢细胞代谢一、细

3、胞代谢（新陈代谢）一、细胞代谢（新陈代谢）细胞的能量供应和利用叶绿体：叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2光能光能 酶酶线粒体线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶核糖体：核糖体： 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶缩合脱水缩合脱水细胞代谢是细胞生命活动的基础，外界细胞代谢是细胞生命活动的基础，外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。经过复杂的化学反应。这些化学反应发生的环境条件是什么？这些化学反应发生的环境条件是什么？常温常压下常温常压下细胞的能量供应和利用 化学上的化学反应化学上的化学反应都都很容易顺

4、利进很容易顺利进行吗？行吗？ 化学上采用什么方式解决这一化学上采用什么方式解决这一问题的？问题的？细胞的能量供应和利用二、酶在细胞代谢中的催化作用二、酶在细胞代谢中的催化作用1.比较过氧化氢在不同比较过氧化氢在不同条件下的分解条件下的分解细胞的能量供应和利用2 H2O2 2 H2O + O2高温高温 /Fe3 /过氧化氢酶过氧化氢酶 通过比较过氧化氢在通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下分解下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。实验目的：实验目的：实验原理：实验原理：细胞的能量供应和利用试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试

5、管加2ml2ml过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步不处不处理理9090水浴水浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶溶液液滴入滴入2 2滴肝滴肝脏研磨液脏研磨液实验现象实验现象实验结论实验结论1min1min分钟后，将分钟后，将点燃的卫生香放在点燃的卫生香放在液面的上方液面的上方单一变量原则单一变量原则对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量细胞的能量供应和利用对照原则对照原则实验设计遵循原则：实验设计遵循原则：可重复性原则可重复性原则 等量原则等量原则单一变量原则单一变量原则检测因变量，观察记录实验结果。检测因变量，观察记录实验结果。细胞的能量

6、供应和利用注意问题：注意问题： 实验时要选用实验时要选用新鲜新鲜的肝脏的肝脏 肝脏要制成肝脏要制成研磨液研磨液 滴加肝脏研磨液和滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，溶液时，不可不可共用同一个吸管共用同一个吸管细胞的能量供应和利用酶能催化生物化学反应，催化效率比酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的是无机催化剂催化效率的1071013倍。因此，倍。因此，酶具有酶具有高效性高效性细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 加速化学反应的进行，缩短达到平衡加速化学反应的进行，缩短达到平衡时间，时间，但不改变平

7、衡点但不改变平衡点 改变化学反应速率，改变化学反应速率，本身不被消耗本身不被消耗 只催化只催化已经存在已经存在的化学反应的化学反应 都可以在都可以在生物体外生物体外发挥作用发挥作用 降低活化能，使反应速率加快降低活化能，使反应速率加快为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？细胞的能量供应和利用 分子从常态转变为容易发生化学反分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为应的活跃状态所需的能量称为。2.2.活化能活化能 H2O2 ( (常态常态) ) H2O2( (活跃状态活跃状态) )能量能量细胞的能量供应和利用思考：思考：*1mol H2O2

8、由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。*但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46 KJ的热量。细胞的能量供应和利用 酶和一般催化剂的作用就是降低化酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。数增多，反应速度加快。细胞的能量供应和利用从动画中我们可以看出，同无机催从动画中我们可以看出，同无机催化剂相比，化剂相比，酶酶降低活化能的作用更降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。显著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细

9、正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在胞代谢能在温和温和条件下条件下快速快速进行。进行。细胞的能量供应和利用巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与发酵与活细胞活细胞有关，发有关，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是引起发酵的是细胞中的某些细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一

10、样继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳酶是酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能酶本质的探索酶本质的探索细胞的能量供应和利用酶的化学本质酶的化学本质 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能1.定义定义：2.本质本质：大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。三、酶的本质三、酶的本质细胞的能量供应和利用四、酶的特性四、酶的特性1. 高效性：高效性：酶的催化效率是无机催化剂催化效酶的催化效率是无机催化剂催化效率的率的1071013倍。倍。 2. 专一性：专一性：细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和

11、利用细胞的能量供应和利用细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。酶对化学反应的催化效率称为酶活性细胞的能量供应和利用3.酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和酶一般在酶一般在比较温和的条件比较温和的条件下催下催化化学反应的进行。化化学反应的进行。细胞的能量供应和利用 酶促反应速率最快时的环境温度称为酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的该酶促反应的最适温度最适温度0最适温度最适温度t/mmol. s/mmol. s-1 -1酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率在最适温度的两侧，反应速率都比较都比较较高的温度容易使酶较高

12、的温度容易使酶 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。低低空间结构空间结构活性活性细胞的能量供应和利用 反应溶液反应溶液pHpH会对酶的活性有影响会对酶的活性有影响/mmol. s/mmol. s-1 -1最适最适pH0pH酶活性受酶活性受pHpH影响示意图影响示意图pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响在最适在最适pHpH下，下，酶的活性酶的活性 在过酸过碱的条件下，都会使酶的在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。最高最高空间结构空间结构活性活性细胞的能量供应和利用pH值：值：在极端的酸性或碱在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失性条件下会变性而完全失去活性。去活性。 （1

13、）动物体内的酶最适）动物体内的酶最适宜宜pH大多在大多在6.58之间。之间。唾液唾液pH为为6.27.4，胃液，胃液的的pH为为0.91.5，小肠液，小肠液的的pH为为7.6。 （2）植物体内的酶最）植物体内的酶最适适pH大多在大多在4.56.5之间。之间。细胞的能量供应和利用 高温、低温、过酸和过碱对酶活高温、低温、过酸和过碱对酶活性性 的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？细胞的能量供应和利用影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、温度、温度3 3、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。4 4、底物浓度：、底物浓度：在一定浓度

14、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酶的浓度酶的浓度酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定2 2、pHpH细胞的能量供应和利用 化学本质化学本质产生来源产生来源 生理作用生理作用1.酶的概念酶的概念：2.酶的本质酶的本质：绝绝大多数酶是蛋白质，少数酶是大多数酶是蛋白质，少数酶是RNARNA。归纳总结归纳总结3.酶的特性酶的特性高效性高效性:酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的107 1013 倍倍专一性专一性:酶的作用条

15、件较温和酶的作用条件较温和:需要适宜的温度和需要适宜的温度和pH值值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、PH（低温使酶活性（低温使酶活性降低；高温、过酸或过碱使酶空间结构破环，失去活性）降低；高温、过酸或过碱使酶空间结构破环，失去活性）细胞的能量供应和利用课堂练习：课堂练习：1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （ ） B.B.胃没有排空胃没有排空C.C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.D.吃药使人没有了胃口吃药使人没有了胃口 2.胃

16、蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（主要原因是（ ）A.pHA.pH不适合不适合B.B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA细胞的能量供应和利用3.3.在过氧氢酶和在过氧氢酶和FeFe3+3+的催化效率比较实验中，把肝脏制成的催化效率比较实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（双选）研磨液的目的是（双选） （ ）有利于过氧化氢酶的释放有利于过氧化氢酶的释放保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 提高过氧化氢酶的活性提高过氧化氢酶的活性增大酶与反应底物的接触机会增大酶与反应底物的接触机会4.4.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是酶具有极强的催化功能，最根本的原因是 （）（）增加了反应物之间的接触增加了反应物之间的接触 降低了反应物分子的活降低了反应物分子的活化能化能 提高了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能 降低了反应物降低了反应物分子的自由能分子的自由能 本身的数量和性质不改变，可反复利本身的数量和性质不改变，可反复利用用A.A.