第三講細胞代謝第1課時酶、酶的研究與應(yīng)用及ATP一、考試要求1．了解酶發(fā)現(xiàn)過程中的經(jīng)典實驗，理解酶的概念，掌握酶的本質(zhì)。

2.理解酶的三個特性，分析比較酶與無機催化劑的不同

3．掌握驗證酶的高效性實驗的基本操作方法，并具備應(yīng)用相關(guān)知識設(shè)計驗證實驗的能力。

4．掌握ATP的結(jié)構(gòu)簡式，理解ATP的生理及ATP與新陳代謝的關(guān)系

5.掌握ATP與ADP之間的的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，理解細胞內(nèi)ATP含量的動態(tài)平衡

6.掌握動植物活細胞中ATP的形成途徑二、知識整理1．細胞代謝

概念：細胞代謝是細胞中每時每刻都進行著許多化學反應(yīng)的統(tǒng)稱。2．酶

概念：活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物。本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。功能：生物催化劑：

a.在催化某一反應(yīng)時，與其他一般無機催化劑一樣，能顯著降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率，縮短達到平衡的時間，但并不改變反應(yīng)的方向和平衡常數(shù)；

b.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量均沒有變化。

特性：

a.高效性；

b.專一性；

c.需要適宜的條件：適宜的溫度和適宜的pH。分布：細胞外(胞外酶：如各種消化酶)；細胞內(nèi)(胞內(nèi)酶：如呼吸氧化酶)3.酶在細胞代謝中的作用

實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解，如下表試管編號加入物質(zhì)處理觀察12mLH2O2溶液不作處理基本無氣泡產(chǎn)生22mLH2O2溶液90℃水浴加熱有氣泡產(chǎn)生32mLH2O2溶液加2滴Fecl3溶液有較多氣泡產(chǎn)生42mLH2O2溶液加2滴肝臟研磨液有大量的氣泡產(chǎn)生

通過1號與2號相比，2號試管明顯的氣泡產(chǎn)生，說明升高溫度能加快過氧化氫的分解反應(yīng)。

3號和4號試管中都有大量的氣泡產(chǎn)生，說明Fecl3溶液和肝臟研磨液都能催化過氧化氫的分解反應(yīng)；4號比3號的反應(yīng)速度快，說明酶的催化效率比Fecl3高。結(jié)論：酶在細胞代謝中具有催化作用，且酶具有高效性。在本實驗中應(yīng)該注意哪些事項？1.實驗時肝臟必須要新鮮。肝臟如果不新鮮，實驗效果不好。因為酶是蛋白質(zhì)，如果取材過早，肝細胞內(nèi)的過氧化氫酶等有機物就會在腐生細菌的作用下分解，使組織中酶的數(shù)量減少且活性降低。

2.要使用肝臟的研磨液，這樣可加大肝細胞內(nèi)過氧化氫酶與試管中過氧化氫的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。

3.滴加氯化鐵和肝臟研磨液不能合用一支滴管。原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶帶入氯化鐵溶液中也會影響實驗結(jié)果的準確性，導(dǎo)致得出錯誤的結(jié)論。

4.由于反應(yīng)速度快，要注意觀察實驗的現(xiàn)象。

5.過氧化氫具有一定的腐蝕性，使用時不要讓其接觸皮膚。4.實驗探究出影響酶活性的條件

a.酶的確定：淀粉酶不適合做研究pH對酶活性的影響的實驗，是由于在堿性條件下，碘與淀粉的反應(yīng)不能進行；過氧化氫酶不適合做研究溫度對酶活性的影響的實驗，是由于溫度能影響過氧化氫分解反應(yīng)的速度。b.實驗原理：用淀粉和淀粉酶做實驗時，可利用加碘液后看溶液是否變藍來判斷淀粉是否水解，從而了解淀粉酶的活性；用過氧化氫酶做實驗時，可根據(jù)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量和速度來判斷酶的活性。c.變量的確定：本實驗的自變量是溫度或pH，因變量是酶的活性。溫度的控制可用冰塊降溫或水浴加熱，用溫度計隨時測量；pH的控制可加入強酸或強堿，用pH試紙進行測量。d.對照組的設(shè)置：應(yīng)將溫度或pH調(diào)到該酶的最適溫度或pH水平上，其他條件與實驗組相同。e.實驗組的設(shè)置：探究pH對酶活性的影響，實驗組至少要設(shè)置2組，一組pH明顯高于對照組，一組pH明顯低于對照組，其他條件實驗組和對照組均相同。探究溫度對酶活性的影響，實驗組至少要設(shè)置2組，一組溫度明顯高于對照組，一組溫度明顯低于對照組，其他條件實驗組和對照組均相同。5.細胞代謝的能量通貨

為生物體提供能量的物質(zhì)主要是糖類，此外還有脂肪、蛋白質(zhì)。為細胞代謝直接提供能量的物質(zhì)是ATP。能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通，因而被比喻為細胞內(nèi)流通的能量“通貨”。

ATP簡介：ATP的全稱是三磷酸腺苷，分子式簡寫為A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，“～”代表一種特殊的化學鍵，叫高能磷酸鍵，該鍵消解時釋放的能量多達30.54kJ，所以說ATP是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。6.ATP與ADP的關(guān)系

ADP是二磷酸腺苷，分子式可簡寫成A—P～P，ATP與ADP之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)換：ATPADP+Pi+能量

當反應(yīng)從左向右進行時，ATP中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵水解，釋放能量；當反應(yīng)由右向左進行時，能量來自于光合作用和呼吸作用，即太陽能或有機物中的化學能轉(zhuǎn)移到ATP中。a.從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶，即兩種反應(yīng)需要的酶不同。

b.從場所上來看：ATP合成的場所在細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP的消耗則發(fā)生在細胞的多個部位。因此ATP的合成與分解的場所不同。

c.從能量上來看：ATP水解所釋放的能量來自于儲存在高能磷酸鍵中的化學能，釋放出來后供細胞各生命活動的利用；而ATP的合成所需要的能量來自太陽能或有機物中的化學能。因此ATP的合成與水解反應(yīng)中能量的來源和用途是不同的?？傊珹TP與ADP的相互轉(zhuǎn)化從物質(zhì)方面看是可逆的，從反應(yīng)進行的場所、條件、能量方面看是不可逆的，即整體看二者的反應(yīng)是不可逆的，而是細胞內(nèi)ATP與ADP的循環(huán)過程。三、知識拓展1.影響酶活性的因素：除溫度和PH對酶活性的影響外，酶濃度和反應(yīng)底物的濃度也能影響酶促反應(yīng)的速度。

甲乙

丁

丙反應(yīng)速率反應(yīng)速率底物濃度酶濃度2.ATP與能量代謝(1)生物體內(nèi)的能源物質(zhì)①直接供能物質(zhì)：主要是ATP，其次如暗反應(yīng)中，NADPH除供氫外，也能直接提供能量②能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)，其中，糖類是主要能源物質(zhì)，脂肪是主要的儲能物質(zhì)，蛋白質(zhì)在極度饑餓、嚴重疾病時可分解供能。③儲能物質(zhì)：能儲存的能源物質(zhì)，主要是脂肪，此外，糖元、淀粉也是儲能物質(zhì)④根本能量來源：太陽能⑤生物界的能量轉(zhuǎn)換過程：(2)ATP與能量的關(guān)系及與新陳代謝的關(guān)系生物體的各項活動需要能量作動力。ATP為高能化合物，既可儲能，又可作為生命活動的直接能源物質(zhì)，但ATP在生物體內(nèi)的含量并不多，需要不斷地合成，其合成的主要能量來源在動物體內(nèi)是呼吸作用，在植物體內(nèi)是呼吸作用和光合作用。ATP的來源和利用CABB答案:（1）在該實驗中，只有在恒溫條件下，才能排除溫度對結(jié)果的干擾。37℃是唾液淀粉酶起催化作用的適宜溫度。（2）淀粉已完全水解。（3）提高唾液的稀釋倍數(shù)。（4）唾液淀粉酶的最適pＨ是６．８０，高于或低于此pH時，酶活性逐漸降低。ＣＤ答案：（１）將載玻片放在坐標紙上，將蛙的肌肉放在載玻片上，記錄肌肉的長度，用質(zhì)量濃度為０．６５g/dL的氯化鈉溶液使肌肉保持濕潤，從而使肌肉保持活性。（２）在肌肉上滴一滴葡萄糖溶液，觀察肌肉是否有收縮反應(yīng)，并記錄肌肉的長度。（３）用生理鹽水將葡萄糖洗凈后，在肌肉上滴一滴ＡＴＰ溶液，觀察肌肉是否有收縮反應(yīng)，記錄肌肉的長度。（４）結(jié)果：滴加ＡＴＰ時肌肉有收縮反應(yīng)，