第1節(jié)降低(jiàngdī)化學反應活化能的酶

第五章細胞(xìbāo)的能量供應和利用本節(jié)聚集：1.細胞(xìbāo)代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？3.科學家是怎樣研究酶的本質的？第一頁，共五十九頁。1一、酶的發(fā)現(fāxiàn)發(fā)酵是純化學反應，與生命(shēngmìng)活動無關發(fā)酵(fājiào)與整個細胞的活動有關發(fā)酵與細胞中某種物質有關酵母細胞中的某物質能在細胞外起作用酶是蛋白質巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納第二頁，共五十九頁。2

酶是活細胞產生的具有(jùyǒu)生物催化作用的有機物二、酶本質的后續(xù)(hòuxù)探索：其中絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA。如：胃蛋白酶(wèidànbáiméi)、唾液淀粉酶等第三頁，共五十九頁。3三、酶在細胞(xìbāo)代謝中的作用1、常溫下反應2、加熱(jiārè)3、Fe3+做催化劑4、過氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液2H2O2→2H2O+O2

細胞代謝(dàixiè):細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝第四頁，共五十九頁。4步驟試管編號說明1234一H2O2濃度劑量二劑量結果氣泡產生衛(wèi)生香燃燒結論比較過氧化氫在不同條件(tiáojiàn)下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫(chángwēn)90℃FeCl3肝臟(gānzàng)研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應條件自變量因變量無關變量y=k·x變量對照組實驗組對照實驗第五頁，共五十九頁。5比較過氧化氫在不同(bùtónɡ)條件下的分解速率第六頁，共五十九頁。6活化能——分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍(huóyuè)狀態(tài)所需要的能量酶的作用：降低(jiàngdī)化學反應所需的活化能。

條件活化能/kJ·mol-1沒有催化劑催化

用膠態(tài)鉑催化

用過氧化氫酶催化

75

54

29催化效率：同無機催化劑相比，酶降低(jiàngdī)活化能的作用更顯著，催化效率更高。

在20℃測得的過氧化氫分解的活化能

第七頁，共五十九頁。7

條件活化能/kJ·mol-1沒有催化劑催化

用膠態(tài)鉑催化

用過氧化氫酶催化

75

54

29在20℃測得的過氧化氫(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)分解的活化能

催化效率：同無機催化劑相比，酶降低(jiàngdī)活化能的作用更顯著，催化效率更高。

酶的作用：降低(jiàngdī)化學反應所需的活化能。第八頁，共五十九頁。8酶具有(jùyǒu)專一性每一種酶只能催化一種或一類(yīlèi)化學反應酶的催化(cuīhuà)效率是無機催化(cuīhuà)劑的107

～1013

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第九頁，共五十九頁。酶的作用(zuòyòng)條件較溫和在一定…范圍內，酶的活性隨著…增加而增強；超過這個限度酶的活性隨著…增加而降低(jiàngdī)，甚致失去活性最適溫度(wēndù)最適pH結論：在最適宜的溫度和最適宜的pH下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。

強調：過酸、過堿或高溫，都能使酶因空間結構遭到破壞而失活，且不可逆。低溫使酶的活性降低，但不破壞酶的空間結構，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復。1）需要適宜溫度2）需要適宜pH第十頁，共五十九頁。第2節(jié)細胞的能量(néngliàng)“通貨”—ATP第5章細胞(xìbāo)的能量供應和利用銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢(liúyínɡ)。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。第十一頁，共五十九頁。在生命(shēngmìng)系統(tǒng)中：主要(zhǔyào)的能源物質：主要(zhǔyào)的貯能物質：【提出問題】：是誰直接提供能量呢？葡萄糖，脂肪，還是其他物質？

【學生活動】：閱讀教材88頁第一段糖類脂肪第十二頁，共五十九頁。為什么ATP能直接為生命活動提供能量呢？

【學生活動】閱讀教材(jiàocái)88頁第二段并完成下列練習第十三頁，共五十九頁。一、ATP分子中具有高能磷酸鍵1.ATP全稱：_________?2.含有哪些(nǎxiē)化學元素：___________?3.有哪些化學物質：__________________________?4.ATP的結構簡式是____________?5.A：___________P:________

－:_____________～:___________6.哪個高能磷酸鍵容易斷裂______________斷裂后釋放多少能量_________________?所以ATP成為_______________斷裂后形成的化合物叫什么______________?三磷酸(línsuān)腺苷CHONP腺苷（核糖和腺嘌呤）、磷酸(línsuān)基團A－P

～

P～

P腺苷磷酸基團普通化學鍵高能磷酸鍵遠離腺苷的高能磷酸鍵30.54kJ/mol高能磷酸化合物ADP(二磷酸腺苷)第十四頁，共五十九頁。1、轉化(zhuǎnhuà)過程二ATP和ADP可以(kěyǐ)相互轉化A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量ATP

PiADP+Pi+能量(néngliàng)酶酶圖中的兩種酶是否相同？能量PiATP水解酶ATP合成酶第十五頁，共五十九頁。ADP+PiATP和ADP可以相互轉化（一）ATP的水解(shuǐjiě) 1.ATP水解過程中哪個鍵斷裂_________________? 2.ATP分解后形成了哪些物質_______________? 3.ATP中所釋放出來的能量去了哪里_____________? 在水解過程中需要什么條件________? 4,ATP水解的反應式：____________（二）ATP的合成1.ATP合成過程中需要些什么物質___________是否需要能量？__________________ 還需要什么條件？_______________ 2.ATP合成的反應式_____________

遠離腺苷的高能(gāonéng)磷酸鍵用于各項生命(shēngmìng)活動酶ADP+Pi需要酶ATPATP水解酶

ADP+Pi+能量ADP+Pi＋能量

ATP合成酶ATP第十六頁，共五十九頁。ADP轉化成ATP時所需能量(néngliàng)的主要來源動物(dòngwù)和人等綠色植物(lǜsèzhíwù)能量呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+ATP

酶第十七頁，共五十九頁。【討論】：

結合所學知識，ATP還能為哪些生命活動(huódòng)提供能量呢？酶ATP的利用(lìyòng)：ATP→ADP+Pi+能量第十八頁，共五十九頁。能源來源能量直接來源主要能源物質生物體內重要儲能物質動物細胞內的儲能物質(糖類)植物細胞內的儲能物質(糖類)最終能源來源ATP糖類(tánɡlèi)脂肪(zhīfáng)糖原(tánɡyuán)淀粉太陽能有關能源物質的回顧與小結：第十九頁，共五十九頁。ATP全稱(quánchēnɡ)：結構(jiégòu)簡式：A-P～P～P形成的主要(zhǔyào)途徑：與ADP相互轉化利用：為各種生命活動提供能量轉化成各種形式的能量光合作用呼吸作用ATP

ADP+Pi+能量

酶II

酶I課堂小結三磷酸腺苷第二十頁，共五十九頁。5.3ATP的主要(zhǔyào)來源第二十一頁，共五十九頁。ADP轉化成ATP時所需能量(néngliàng)的主要來源動物(dòngwù)和人等綠色植物(lǜsèzhíwù)能量呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+ATP

酶第二十二頁，共五十九頁。ATP的主要(zhǔyào)來源

——細胞(xìbāo)呼吸第二十三頁，共五十九頁。一、細胞(xìbāo)呼吸1.概念(gàiniàn)指的是在細胞內經過一系列的，生成(shēnɡchénɡ)或其他產物，釋放出并生成(shēnɡchénɡ)的過程。有機物氧化分解二氧化碳能量ATP細胞呼吸的類型根據是否需要氧氣參與：細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸第二十四頁，共五十九頁。二、有氧呼吸(hūxī)外膜嵴內膜線粒體基質(jīzhì)線粒體內膜和基質(jīzhì)中含有許多種與有氧呼吸有關的酶1、主要場所：線粒體第二十五頁，共五十九頁。2、過程(guòchéng)：以葡萄糖（CHO）為例葡萄糖少量能量

2丙酮酸4[H]少量能量20[H]O212H2O6CO26H2O酶酶酶細胞質基質(jīzhì)線粒體大量能量6126第二十六頁，共五十九頁。三階段(jiēduàn)反應式第一階段C6H12O62C3H4O3+4[H]+能量（少量）酶1細胞質基質第二階段

2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+能量（少量）酶2線粒體基質第三階段24[H]+6O212H2O+能量（大量）酶3線粒體內膜（1）葡萄糖的初步(chūbù)分解（2）丙酮酸的徹底(chèdǐ)分解（3）[H]的氧化第二十七頁，共五十九頁。+6H2O+6O2酶6CO2+12H2OC6H12O6+能量有氧呼吸(hūxī)反應總式：思考：

反應方程式兩邊的H2O為什么沒有像化學(huàxué)里面的反應式一樣消去呢？第二十八頁，共五十九頁。下面(xiàmian)大家列表來比較三個階段的不同

第一(dìyī)階段第二(dìèr)階段第三階段場所反應物產物放能細胞質基質線粒體基質線粒體內膜葡萄糖丙酮酸和水[H]和O2丙酮酸和[H][H]和CO2H2O少量少量大量第二十九頁，共五十九頁。有氧呼吸能量(néngliàng)去向：1molC6H12O6徹底氧化分解(fēnjiě)產生2870KJ能量1161KJ1709KJ儲存(chǔcún)（38molATP）以熱能形式散失

ADP轉化為ATP吸收能量30.54kJ／mol。試計算：

1.有氧呼吸的能量轉換效率是多少？

40%第三十頁，共五十九頁。

細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量(dàliàng)ATP的過程。有機物+O2CO2+H2O+酶大量能量有氧呼吸(hūxī)的概念提示

1、條件：需氧、多種酶參與(cānyù)

2、場所：主要在線粒體中進行

3、物質變化：有機物徹底分解成無機物

4、能量變化：釋放大量能量第三十一頁，共五十九頁?？焖?kuàisù)記憶：1.能夠(nénggòu)生成ATP的是有氧呼吸的

階段。三個階段(jiēduàn)2.氧氣參與的是有氧呼吸的

階段。第三階段3.水參與的是有氧呼吸的

階段；生成水的是有氧呼吸的

階段。第二階段第三階段4.有氧呼吸的

階段發(fā)生在線粒體中。

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二、三階段第三十二頁，共五十九頁。暫時缺氧狀態(tài)下的活細胞(xìbāo)，還能進行細胞(xìbāo)呼吸嗎？第三十三頁，共五十九頁。三、無氧呼吸(hūxī)破傷風桿菌(gǎnjūn)骨骼肌細胞(xìbāo)酵母菌第三十四頁，共五十九頁。2C3H6O3C6H12O6酶2分子(fēnzǐ)丙酮酸酶酶2C2H5OH+2CO2（酒精(jiǔjīng)）（乳酸(rǔsuān)）沒有能量釋放釋放少量能量第一階段第二階段2molATP熱能2.過程：1.場所：細胞質基質第三十五頁，共五十九頁。C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸(rǔsuān)）+少量能量A.乳酸(rǔsuān)發(fā)酵

例：高等動物、乳酸菌、高等植物(gāoděngzhíwù)的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等）C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量B.酒精發(fā)酵

例：大多數植物、酵母菌3、無氧呼吸總反應式第三十六頁，共五十九頁。

無氧呼吸是指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解(fēnjiě)為不徹底的氧化產物，釋放出少量能量，生成少量ATP的過程。4、概念(gàiniàn)：同樣是分解(fēnjiě)葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？

無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第三十七頁，共五十九頁。

類型項目有氧呼吸無氧呼吸區(qū)別

場所

條件

產物

釋能

聯(lián)系細胞質基質(jīzhì)、線粒體（主要）細胞質基質(jīzhì)需氧、酶等不需氧、需酶大量(dàliàng)少量①兩者第一階段完全相同②都分解有機物，釋放能量，合成ATP四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較二氧化碳和水酒精、二氧化碳或乳酸第三十八頁，共五十九頁。五、細胞呼吸(hūxī)的作用１、為生物體的生命活動提供能量(néngliàng)。２、為體內其它化合物的合成提供原料。第三十九頁，共五十九頁。

細胞呼吸要消耗有機物，使有機物積累減少。因此，對糧食儲藏和果蔬保鮮(bǎoxiān)來說，又要設法減少細胞呼吸，盡可能減少有機物的消耗。

六、細胞呼吸原理(yuánlǐ)的應用第四十頁，共五十九頁。糧食(liángshi)儲藏

糧食儲藏時，要注意降低溫度(wēndù)和保持干燥，抑制細胞呼吸，延長保存期限。

果蔬(ɡuǒshū)保鮮

為了抑制細胞呼吸，果蔬儲藏時采用降低氧濃度、補充N2（CO2）或降低溫度等方法。

第四十一頁，共五十九頁。

缺氧的情況下，厭氧病菌(bìngjūn)大量繁殖，不利于傷口痊愈。抑制(yìzhì)厭氧菌的無氧呼吸注射(zhùshè)破傷風抗毒血清第四十二頁，共五十九頁。發(fā)酵(fājiào)生產第四十三頁，共五十九頁。促進根部(ɡēnbù)有氧呼吸，有利于吸收礦質離子等抑制無氧呼吸產生酒精(jiǔjīng)，防止酒精(jiǔjīng)中毒，爛根死亡第四十四頁，共五十九頁。

有氧運動是指人體細胞充分獲得(huòdé)氧的情況下所進行的體育鍛煉。人體細胞通過有氧呼吸可以獲得(huòdé)較多的能量。

無氧運動中，肌細胞因氧不足(bùzú)，要靠乳酸發(fā)酵來獲取能量，會引起肌肉酸脹乏力的感覺。第四十五頁，共五十九頁。七、影響細胞(xìbāo)呼吸的因素1.溫度(wēndù)溫度呼吸速率應用：貯存水果時，適當降低(jiàngdī)溫度能延長保存時間。在農業(yè)上，夜晚適當降低溫度，可以減少呼吸作用對有機物的消耗。通過影響酶的活性來影響呼吸速率。第四十六頁，共五十九頁。2.O2濃度(nóngdù)

對有氧呼吸,在一定范圍內，隨O2濃度(nóngdù)升高,有氧呼吸強度也增加，但O2濃度達到一定值時有氧呼吸強度將不再隨O2濃度增加而增強。（如a圖所示）對無氧呼吸，隨O2濃度增加而受抑制，O2濃度越高，抑制作用越強，O2濃度達到一定值時，被完全抑制。（如b圖所示）CO2的釋放(shìfàng)量O2濃度aO2濃度的釋放量CO2b第四十七頁，共五十九頁。3.CO2濃度(nóngdù)CO2濃度過高抑制(yìzhì)呼吸作用的進行4.水在一定范圍內，細胞呼吸強度隨含水量的增加(zēngjiā)而增強。應用：稻谷等種子在貯藏前要晾曬，甚至風干，減少水分，降低呼吸消耗。第四十八頁，共五十九頁。1、種子在浸水和不浸水的情況(qíngkuàng)下進行細胞呼吸都能產生（）葡萄糖B.丙酮酸C.乳酸(rǔsuān)

D.酒精B鞏固練習2、如果酵母菌在進行(jìnxíng)有氧呼吸和酒精發(fā)酵時，分解葡萄糖產生等量的CO2

那么這兩種呼吸作用所消耗葡萄糖的摩爾數之比是（）

BA、1：2B、1：3C、1：4D、1：6第四十九頁，共五十九頁。3.利用地窖貯藏種子、蔬菜(shūcài)在我國歷史悠久，地窖中的CO2濃度較高，這有利于（）A降低呼吸(hūxī)強度B降低水分吸收C促進果實成熟D促進光合作用A4.下列各項中，與細胞呼吸原理的應用無關的是（）

A曬干小麥種子延長保存期限

B利用(lìyòng)催熟劑使作物盡快成熟

C夜晚適當降低溫室內的溫度以提高產量

D農村采用密閉的土窖保存水果蔬菜B第五十頁，共五十九頁。6、右圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下CO2的釋放量與O2的吸收量的變化(biànhuà)，請根據圖解回答下列問題：（1）0點時，該器官的呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)類型是

。無氧呼吸(hūxī)（3）在O2濃度為b%以下時（不包括0點），該器官的呼吸類型是

，因為

。有氧呼吸和無氧呼吸CO2釋放量大于O2吸收量（2）該器官CO2釋放與O2吸收兩條曲線在P點重合，其呼吸類型為

，因為

。（4）由該曲線提示的原理，我們在進行果實和種子貯藏時，應取O2含量為

值時，理由是_____________________有氧呼吸CO2釋放量等于O2吸收量a此時釋放的CO2最少，果實和種子通過呼吸消耗的有機物最少1.00.5abco2釋放PO2吸收氣體交換相對值O2含量（%）0第五十一頁，共五十九頁。根據(gēnjù)細胞呼吸物質變化的數量關系來判斷細胞呼吸方式依據O2吸收量和CO2釋放量判斷(pànduàn)

⑴不消耗O2，釋放CO2只進行無氧呼吸⑵O2吸收量﹦CO2釋放量只進行有氧呼吸⑶O2吸收量＜CO2釋放量兩種呼吸方式同時存在依據酒精和CO2生成量判斷

⑴酒精量﹦CO2量只進行無氧呼吸

⑵酒精量﹤CO2量兩種呼吸方式同時進行

第五十二頁，共五十九頁。探究(tànjiū)：酵母菌細胞呼吸(hūxī)的方式酵母菌：單細胞真菌營養(yǎng)方式：異養(yǎng)第五十三頁，共五十九頁。一、實驗原理1、酵母菌是一種單細胞真菌,在有氧和無氧的條件(tiáojiàn)下都可以生存,屬于兼性厭氧菌。2、CO2的檢測方法（1）CO2使澄清石灰水變渾濁（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃3、酒精的檢測橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生反應，變成灰綠色。二、作出假設

酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸，產生(chǎnshēng)CO2