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第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
1
酶的作用和本质
细胞代谢：细胞中每时每刻进行的化学反应，统称为细胞代谢。
意义：是细胞生命活动的基础。
与酶的关系：细胞代谢离不开酶。
1. 酶在细胞代谢中的作用
光合作用
教材P76
代谢产生的废物甚至有害物质也需要酶的分解。比如，过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解为氧气和水。
比较过氧化氢在不同条件下的分解
探究·实践
教材P77
探究·实践
实验原理：新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中Fe3+ 的数，大约是每滴研磨液中分子数的25万倍。
实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
2H2O2
2H2O + O2 ↑
水浴加热/Fe3+
1.常温
2.加热
3.加FeCl3
4.加过氧化氢酶
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
教材P77
探究·实践
材料用具
实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液。
实验仪器：量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。
实验试剂：质量分数为3.5%的FeCl3溶液；新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液。
教材P77
探究·实践
实验方法及结果
教材P77
探究·实践
组别 对照组 实验组 1 2 3 4
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香 燃烧情况 变亮 复燃
笔记P77
探究·实践
讨论
1. 与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？
2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2. 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。
3. 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
笔记P77
探究·实践
讨论
4. 3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。
细胞内每时每刻都在进行成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
笔记P77
探究·实践
实验结论
结论：酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，
并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。
笔记P77
科学方法
控制变量和设计对照实验
①变量：实验过程中变化的因素称为变量。
②自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。
③因变量：因自变量改变而变化的变量叫做因变量。
④无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，叫做无关变量。
实验中变量的控制：
教材P78
组别 对照组 实验组 变量
1 2 3 4 过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 少量 较多 大量
卫生香燃烧 情况 变亮 复燃
无关变量
无关变量
自变量
因变量
因变量
科学方法
笔记P77
科学方法
控制变量和设计对照实验
① 除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。
② 除对照实验对照组和实验组。
遵循单一变量原则。
遵循对照原则。
对照实验：
科学方法
控制变量和设计对照实验
对照实验类型：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。
1号试管即为空白对照
① 空白对照：不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。
紫色洋葱鳞片叶外表皮
滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察
滴加清水后，低倍镜观察
→
→
制成装片，
低倍镜观察。
→
② 自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)
科学方法
③ 条件对照：虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。
科学方法
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
科学方法
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
科学方法
蝾螈受精卵横缢实验示意图
本实验既有相互对照，又有自身前后对照
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
科学方法
本实验既有相互对照，又有自身前后对照
1.2 酶的作用原理
思考以下问题，展示学习成果：
酶起着催化作用，作用原理是什么？
什么是活化能？
催化剂和加热对于常态分子转变为发生化学反应时活跃状态的作用有何区别？
教材P78
1.2 酶的作用原理
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
活化能
常态
能量
活跃状态
教材P78
化学反应像驾车翻越一座高山
“加热”相当于给汽车加大油门
催化剂相当于帮司机找到穿山的隧道
1.2 酶的作用原理
催化剂作用：Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。
教材P78
1.2 酶的作用原理
酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
酶降低化学反应活化能示意图
酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。
教材P78
1.2 酶的作用原理
①
②
④
H2O2
H2O＋1/2O2
⑤
③表示：
⑤表示：
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
①表示：
②表示：
④表示：
化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应
所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的
活化能。
③
反应过程
能量
教材P78
1.2 酶的作用原理
酶作用特征：与无机催化剂一样，本身并不被消耗，也不改变反应的方向和生成物的量。只是改变了化学反应速率。
时间
O2
量
无催化剂
加Fe 3+
加过氧
化氢酶
教材P78
1.3 酶的本质
思考以下问题，展示学习成果：
酶的本质是什么？
教材P79
思考·讨论
巴斯德之前：酿酒发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
巴斯德
李比希
毕希纳
①对酵母菌发酵的探索
发现了起催化作用的物质——酶
教材P79
思考·讨论
②对酶本质的探索
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
萨姆纳之后
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
切赫、奥尔特曼
发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。
教材P80
思考讨论以下问题，展示学习成果：
巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？
在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
思考·讨论
教材P80
思考·讨论
讨论以下问题，展示学习成果：
萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
请给酶下一个比较完整的定义。
教材P80
巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？？
思考·讨论
巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。
毕希纳认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解才能发挥作用，是不正确的。
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。
他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
思考·讨论
在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不饶的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
思考·讨论
萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
请给酶下一个比较完整的定义。
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
1.3 酶的本质
酶的本质：是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
（1）在细胞内、细胞外、生物体内、生物体外都能起催化作用。
（2）酶本身在反应前后其数量和性质都不改变。
教材P81
1
练习与应用
1. 酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是 （ ）
A.酶不能脱离生物体起作用
B.酶只有释放到细胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白质
D.酶是具有催化作用的有机物
D
1.1 概念检测
2. 酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是 （ ）
A.能为反应物提供能量
B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
D
1.1 概念检测
1.2 拓展应用
1.在本节“探究·实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？
本小节“探究·实践”涉及的自变量并非只有 个,而是包括温度和催化剂两个变量,1号试管中仅放置了过氧化氢溶液,可以起到对照作用。2号试管与 1 号试管的区别在于温度,3号试管和4号试管与 1 号试管的区别在于多了催化剂 3号试管与 4号试管之间也可以起相互对照作用。加入 2 滴煮沸过的肝脏研磨液的 5号试管,可以与加入新鲜的肝脏研磨液的 4号试管做对照;同理,加入 2 滴蒸馏水的 6 号试管可以作为 3 号试管和 4 号试管的对照组。
1.2 拓展应用
2.仔细阅读本节的“思考·讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。
巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳: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样。
萨姆纳:酶是蛋白质
1.2 拓展应用
3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？
双缩脲试剂
因为细胞中酶的提取和纯化非常困难
第1节 降低化学反应活化能的酶
——第2课时
主讲教师：zeg
2
酶的特性
2.1 酶的特性
酶具有高效性
酶降低化学反应活化能示意图
① 与无机催化剂相比，酶催化效率更高。
是无机催化剂107~1013倍。
② 酶降低活化能的作用更显著。
意义：
（1）保证细胞内化学反应顺利进行。
（2）保证细胞内能量供应稳定。
教材P81
2.1 酶的特性
一种酶能催化多种化学反应吗？（提出问题）
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广。比如，酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。
教材P81
视频见U盘该课件文件夹
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究·实践
教材P81
探究·实践
做出假设：淀粉酶是/否只能催化特定的化学反应。（实验目的）
实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
实验设计思路及预期结果
① 淀粉酶分别水解淀粉、蔗糖溶液
② 斐林试剂分别鉴定水解后的溶液
只有淀粉溶液中有砖红色沉淀，是
两种溶液均有砖红色沉淀，否
教材P81
探究·实践
材料用具
实验试剂：质量分数为2%的淀粉酶溶液。质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，斐林试剂，热水。
实验仪器：试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。
教材P81
探究·实践
实验方法步骤
项目 试管1 试管2
可溶性淀粉溶液 2mL —
蔗糖溶液 — 2mL
新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL
教材P81
探究·实践
1
2
实验结果
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
笔记P82
探究·实践
讨论
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
1. 在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要 ？
有必要，目的是排除无关变量对实验结果的影响。
2. 检测试剂能否用碘液代替斐林试剂？
不可。不能检测蔗糖是否水解。
笔记P82
探究·实践
讨论
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
3. 有无其他的设计方案？
方案一
同种酶、不同底物
① 底物1 + 酶溶液
② 等量底物2 + 等量相同酶溶液
方案二
同种底物、不同酶
① 底物 + 酶溶液1
② 等量相同底物 + 等量酶溶液2
笔记P82
2.1 酶的特性
酶具有专一性
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
如：脲酶——只能催化____________分解。
过氧化氢酶——只能催化___________________分解。
尿素
过氧化氢
教材P82
2.1 酶的特性
酶起催化作用需要怎样的条件？
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应。
教材P82
视频见U盘该课件文件夹
影响酶活性的条件
探究·实践
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。
教材P82
探究·实践
背景知识：做消化酶实验时，需要控制温度等实验条件。
不同消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2 ～7.4，胃液的pH为0.9 ～1.5，小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠。
提出问题：温度、PH会/不会影响酶的活性？
做出假设：温度、PH会影响酶的活性。（实验目的）
教材P82
探究·实践
材料用具
实验试剂：质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液，缓冲液（能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液）。
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的过氧化氢溶液，物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸，物质的量浓度为0.01 mol/L的NaoH溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。
实验仪器：试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、PH试纸、火柴。
教材P82
探究·实践
实验设计思路及预期结果
设置对照
底物 + 不同温度 + 酶
底物 + 不同PH + 酶
一段时间后
检测
底物的减少量或
产物的生成量
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响；
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。
因为过氧化氢在不同温度下分解速率就不同；
盐酸对淀粉有分解作用。
笔记P83
探究·实践
探究温度对酶活性的影响
实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
材料用具
实验试剂：质量分数为2%的淀粉酶溶液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液。
实验方法与结果
教材P83
探究·实践
1试管 1’试管 2试管 2’试管 3试管 3’试管
加淀粉酶 2ml — 2ml — 2ml —
加淀粉 — 2ml — 2ml — 2ml
保温 混合 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
分别将每组的两支试管内的液体混合，摇匀
自变量
因变量
无关
变量
笔记P83
探究·实践
讨论
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
1. 用淀粉酶探究温度对酶活性的影响实验能否用斐林试剂检测还原糖的生成量来判断淀粉分解速率？
否。斐林试剂鉴定还原糖需要水浴加热，该实验自变量是温度，需严格控制每组实验的温度。
笔记P83
探究·实践
探究pH对酶活性的影响
实验原理：
材料用具
实验试剂：质量分数为20%的肝脏研磨液，质量分数为3%的过氧化氢溶液，物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸，物质的量浓度为0.01 mol/L的NaoH溶液，蒸馏水，缓冲液（能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液）。
实验方法与结果
2H2O2
2H2O + O2 ↑
过氧化氢酶
教材P83
探究·实践
实验步骤 实验操作 1试管 2试管 3试管 一 注入等量不同pH溶液 1mL NaoH 溶液 1mL 盐酸 1mL 蒸馏水 二 等量过氧化氢酶溶液 新鲜肝脏研磨液2滴 三 等量过氧化氢溶液 2mL 四 实验现象 无气泡 无气泡 大量气泡
实验结论 酶的催化作用需要适宜的pH,
pH偏高或偏低都会影响酶的活性
自变量
因变量
无关
变量
笔记P83
2.1 酶的特性
酶的作用条件温和
酶的活性(催化效率)受温度影响：
一定范围，酶的活性随温度升高而增强
低温可降低酶活性，但不使酶失活
因此酶制剂常在低温条件下保存。
-20℃~-80℃
在最适温度，酶的活性最高
超过一定温度，酶的活性随温度升高而降低。温度过高，空间结构破坏，永久失活。
教材P84
2.1 酶的特性
酶的作用条件温和
酶的活性(催化效率)受pH影响：
在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构破坏，酶永久失去活性。
在最适合的pH下，酶的活性最高
因此酶制剂常在最适pH下保存。
教材P84
相关信息
一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40℃；植物体内的酶最适温度在40～50℃；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。
动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多为4.5～6.5。
20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产，想一想，用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性？有哪些产品可以用酶法生产？
与社会的联系
高效性；作用条件温和，常温压下就可以进行；
细胞的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。
2.2 酶催化反应相关曲线分析
酶高效性曲线分析
（1）在与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
时间
无催化剂
加Fe3+
加过氧
化氢酶
O2生成量
2.2 酶催化反应相关曲线分析
酶专一性曲线分析
(1)加入酶A的反应速率一定范围内随底物浓度增大明显加快。
(2)加入酶B的反应速率与未加酶对照组的反应速率相同，对比加入酶A的反应速率明显慢，说明酶具有专一性。
2.2 酶催化反应相关曲线分析
底物浓度影响酶促反应速率曲线分析
A点之后：
底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。

A
在其他条件适宜、酶量一定的情况下
OA段：
酶促反应速率随底物浓度增加而加快，限制反应速率的因素主要是底物浓度。
2.2 酶催化反应相关曲线分析
酶浓度影响酶促反应速率曲线分析
在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
2.2 酶催化反应相关曲线分析
温度影响酶促反应速率曲线分析
0
反应物剩余量（相对值）
PH
30℃
33 ℃
37 ℃
35 ℃
30℃时生成物量达到最大时所用时间较短，此时酶活性最高。
35℃时，反应物剩余量最少，应最接近最适温度；
2.2 酶催化反应相关曲线分析
pH影响酶促反应速率曲线分析
pH＝7时，反应物剩余量最少，应最接近最适pH。
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
2
课堂小结
2. 课堂小结
2
练习与应用
1. 嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是 （ ）
A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶
2. 能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）
A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶
D
2.1 概念检测
B
3. 将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会 （ ）
A.提高淀粉酶的活性
B.改变可溶性糖分子的结构
C.破坏淀粉酶的活性
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性
D
2.1 概念检测
.
2.2 拓展应用
1. 下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？
这个模型中 A 代表某类酶，B 代表底物，C 和 D 代表产物。这个模型的含义是酶 A与底物 B 专一性结合，催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。这个模型可以类比解释酶的专一。
4.2 拓展应用
2. 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
A 点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B 点：反应速率在此时达到最高。C 点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。
4.2 拓展应用
2. 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
如果 A 点时温度升高 10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。变化后的曲线如图所示：
4.2 拓展应用
2. 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。
该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。变化后的曲线如图所示：
教材P86
问题探讨
让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
讨论：萤火虫发光的生物学意义是什么？
主要是相互传递求偶信号，吸引异性。
萤火虫
讨论：萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
讨论：萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
有机物中储存的化学能转变成光能。
笔记P86
糖类是细胞中主要的能源物质
脂肪是细胞中良好的储能物质
细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？
ATP（主动运输能量供应）
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
教材P86
第2节 细胞的能量“货币”ATP
主讲教师：zeg
1
ATP是一种高能磷酸化合物
1.1 ATP分子结构
解决以下问题，展示学习成果：
ATP的中文名称？
ATP的分子结构简式？其中A代表什么？P代表什么？~代表什么？
腺苷由哪些分子组成？ATP结构式？
ATP元素组成？
教材P86
1.1 ATP分子结构
ATP的中文名称：
腺苷三磷酸
ATP的分子结构简式：
A—P~P~P
A：腺苷
P：磷酸基团
~：特殊化学键
教材P86
1.1 ATP分子结构
ATP的分子结构：
腺苷（A）
ATP （腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
腺嘌呤核糖核苷酸
（RNA的基本单位之一）
ATP元素组成：
C、H、O、N、P
~
~
教材P86
1.2 ATP分子特点
ATP分子怎样提供能量呢？
~代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。
~
~
教材P86
1.2 ATP分子特点
ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸集团携能量与其他分子结合，使该分子结构改变。
所以水解的过程就是释放能量的过程，1mol ATP水解能量高达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
教材P86
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
矛盾
资料1：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。
资料2：成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
资料3：每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解。
ATP合成和水解都非常迅速
2
ATP与ADP可以相互转化
2.1 ATP与ADP相互转化过程
解决以下问题，展示学习成果：
ATP水解过程？
ATP合成过程？
是可逆反应吗？
教材P87
2.1 ATP与ADP相互转化过程
P
P
P
~
~
能量
能量
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
P
P
~
Pi
Pi
ATP合酶
ATP
ATP水解酶
ADP + Pi +
能量
物质可逆，能量不可逆
教材P87
2.2 ADP转化成ATP能量来源
人和动物等
绿色植物
人、动物、真菌和大多数细菌等：通过呼吸作用分解有机物释放能量；
绿色植物：呼吸作用和光合作用。
教材P87
2.3 ATP与ADP相互转化过程特点
ATP和ADP相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。
P
P
P
~
~
能量
能量
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
P
P
~
Pi
Pi
生命活动不断需要能量，ATP与ADP转化有何特点？
教材P87
3
ATP的利用
Ca2+
ATP
主动运输
3.1 ATP的利用
大脑思考
电鳐发电
生物发光
肌肉收缩
物质合成
光能
电能
电能
机械能
化学能
渗透能
注意：细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。
教材+笔记P88
3.2 ATP为主动运输供能原理
4. 载体蛋白去磷酸化—构型恢复。
1. Ca2+载体蛋白（ATP水解酶）被激活。
2. 脱离的末端磷酸基团携带能量与其结合，载体蛋白磷酸化。
3. 载体蛋白空间结构变化，Ca2+的结合位点转向膜外侧。
教材P88
解决以下问题，展示学习成果：
什么是放能反应？
什么是吸能反应？
怎样理解ATP是流通的能量货币？
3.3 ATP是细胞内流通的能量“货币”
教材P88
3.3 ATP是细胞内流通的能量“货币”
吸能反应
蛋白质的合成
水解放能
吸能反应(伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。
细胞中的化学反应
放能反应
葡萄糖等有机物的氧化分解
ATP
储存
放能反应（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。
教材P88
概念明晰
能源来源 直接能源物质
主要能源物质
生物体内良好的储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终能源来源
ATP
糖类（葡萄糖）
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP≠能量；ATP是直接能源物质！
4
课堂小结
4. 课堂小结
5
练习与应用
1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是 （ ）
A.A-P-P~P B.A-P~P~P C.A~P~P-P D.A~P~P~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是（ ）
A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
B
4.1 概念检测
D
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 （ ）
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解为ADP和磷酸
D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
B
4.1 概念检测
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是 （ ）
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
C
4.1 概念检测
4.2 拓展应用
1. 就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。
吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
4.2 拓展应用
2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。
4.2 拓展应用
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？
植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同起源。
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！

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