内容正文:
第五章 细胞的能量供应和利用
细胞的能量供应和利用
1.降低化学反应活化能的酶
(1)酶的作用和本质
(2)酶的特性
(3)影响酶促反应的因素
(4)酶的特性的实验探究
2.细胞的能量“通货”——ATP
(1)ATP分子的结构与功能
(2)ATP与ADP的转化
(3)ATP的利用
3.ATP的主要来源——细胞呼吸
(1)细胞呼吸的方式
(2)影响细胞呼吸的因素及应用
(3)探究酵母菌细胞呼吸方式的实验
4.能量之源——光与光合作用
(1)捕获光能的色素与结构
(2)绿叶中色素的提取与分离
(3)光合作用的原理与应用
(4)化能合成作用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
1.细胞代谢:细胞中每时每刻都进行的许多化学反应。
(1)场所:细胞中
(2)实质:细胞内各种化学反应的总称。
(3)意义:细胞生命活动的基础。
2.酶的作用:酶在细胞代谢中具有催化作用。
(1)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状态所需要的能量。
(2)作用机制:同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
3.酶的本质
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核(主要)
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
二、酶的特性
1.高效性
(1)含义:酶的催化效率大约是无机催化剂107~1013倍。
(2)意义:使细胞代谢快速进行。
2.专一性
(1)含义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)意义:使细胞代谢有条不紊地进行。
3.酶的作用条件较温和
酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
三、影响酶促反应的因素
1.温度和pH对酶活性影响及曲线
(1)温度对酶活性的影响及曲线:
①T0表示酶促反应的最适温度,此时酶活性最高。
②温度偏高或偏低,酶活性降低。
③温度过高,酶会失活。
(2)pH对酶活性的影响及曲线:
①P表示酶促反应的最适pH,此时酶活性最高。
②pH偏高或偏低,酶活性降低。
③pH过高或过低,酶会失活。
2.酶浓度与底物浓度
(1)酶浓度:酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时,酶分子越多,底物转化的速度越快。
(2)底物浓度:在生化反应中,若酶的浓度为定值,底物的起始浓度较低时,酶促反应速度与底物浓度成正比,即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后,即使在增加底物浓度,中间产物浓度也不会增加,酶促反应速度也不增加。
四、酶的特性的实验探究
1.表示酶高效性的曲线
(1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。
2.表示酶专一性的曲线
(1)加人酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性。
3.酶作用的适宜条件
(1)甲图说明:
①在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用将减弱。
②过酸、过碱都会使酶失活。
③不同的酶最适pH不同。
(2)乙图说明:
①在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用将减弱。
②低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。
(3)丙图说明:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
例1:将A、B两种物质混合,T1时加入酶C.如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,T2值增大
解析:C.T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的,错误。
答案:C
第二节 细胞的能量“通货”——ATP
一、ATP分子的结构与功能
1.ATP:直接给细胞的生命活动提供能量,是细胞内的一种高能磷酸化合物。
2.结构:
3.结构式简写:A—P~P~P
4.由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。
5.ATP中的A代表腺苷,不是腺嘌呤。P代表磷酸基团,~代表一种特殊的化学键,叫做高能磷酸键。
6.ATP去掉两个磷酸基团是RNA的基本单位之一。
二、ATP与ADP的转化
1.ATP与ADP的转化
(1)释放能量:ATP→ADP+Pi+能量。
(2)储存能量:ADP+Pi+能量ATP。
2.ATP和ADP之间的相互转化不是可逆反应的原因:
(1)反应条件不同:ATP分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶;而ATP合成是一种合成反应,催化该反应的酶属于合成酶。
(2)能量来源不同:ATP水解释放的