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+第2节细胞的能量“货币”ATP）-2024-2025学年高一生物单元必背知识清单（人教版2019必修1）

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 一、酶在细胞代谢中的作用 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，是细胞生命活动的基础。 2、 实验—比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)肝脏要新鲜：新鲜的肝脏，酶的活性较高。 (2)肝脏要磨碎，充分研磨有利于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。 (3)滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一个滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。 三、科学方法—控制变量和设计对照实验 (1)实验中的变量   含义 上述实验中实例 自变量 实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素 温度、催化剂 因变量 因自变量的改变而变化的变量 过氧化氢分解速率 无关变量 除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的可变因素；无关变量应当始终保持相同 反应物浓度、反应时间 (2)对照实验 ①分组：对照组(1号试管空白对照)和实验组(2号、3号、4号试管)。 3号、4号试管相互对照，说明与无机催化剂相比，酶具有高效性 1号、4号试管相互对照，说明酶具有催化作用 ②分类： a空白对照：不给对照组做任何实验处理，通常加入清水、蒸馏水、生理盐水来代替实验因素。 b自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。如“质壁分离与复原实验” c条件对照 d相互对照：不设对照组，几个实验组之间相互对照，其中每一组既是实验组也是对照组，例如“探究酵母菌细胞呼吸方式” 四、酶的作用原理 (1)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)原理：酶可以降低化学反应的活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 (3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 （加热促进过氧化氢分解，是加热使过氧化氢分子得到了能量） AC表示无酶催化过程所需要的活化能 BC表示有酶催化过程所需要的活化能 AB表示酶降低的活化能 五、酶的特性 1. (1)合成场所：一般来说，活细胞都能产生酶（哺乳动物成熟的红细胞除外）。主要是细胞内的核糖体 (2)化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 （3）基本单位：氨基酸或核糖核苷酸 （4）作用：催化 作用机理：降低化学反应的活化能 （5）作用场所:细胞内、外,生物体内、外都可以发挥作用 （6）酶的特性：高效性、专一性、作用条件较温和 2.细胞内的各类化学反应能有序进行的原因（理解） （1）酶具有高效性，可以使生命活动更加高效地进行。 （2）酶具有专一性，使细胞代谢有条不紊地进行。 （3）酶的作用条件较温和，与细胞内环境相适应。 （4）与酶在细胞中的分布有关。如光合作用有关的酶和呼吸作用有关的酶分别分布在细胞不同的区室，两反应互不干扰。 3.酶的高效性 (1)含义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高 (2)催化剂(酶)只改变反应速率，不改变生成物的量 只能缩短达到平衡点的时间，不改变平衡点 反应前后，酶自身不变（可重复多次利用） ①加酶与加无机催化剂相比，酶具有高效性 ②加酶与不加催化剂相比，酶具有催化作用 4.酶的专一性 (1)无机催化剂催化的化学反应范围比较广。 例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 (2)含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (3)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 (4)探究酶专一性的实验--淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 思路：同一种酶不同底物（也可以用同一种底物不同的酶探究酶的专一性） 注意：①在该种淀粉酶的最适温度和最适pH条件下进行。α-淀粉酶的最适温度是60℃，唾液淀粉酶的最适温度是37℃ ②检测试剂应该用斐林试剂， 不能选碘液,因为蔗糖及其水解产物遇碘液都不会发生显色反应,无法检测蔗糖是否被水解。 (5)专一性模型 图中A表示酶 B表示被A催化的底物 F表示B被分解后产生的物质 D表示不能被A催化的物质。 (6)曲线分析加入酶A，反应速率加快，说明酶A能催化底物，参与反应 加入酶B，反应速率不变，说明酶B不能催化底物，不参与反应 5.酶的作用条件较温和 Ⅰ 探究影响酶活性的条件 (1)酶活性:酶催化特定化学反应的能力。 酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率来表示。 反应速率用单位时间内生成物的生成量，或单位时间内反应物的减少量来表示。 (2)探究温度对酶活性影响：最好用淀粉溶液、唾液淀粉酶。 ①不宜选用H2O2，原因是H2O2在常温下就会分解，加热条件下分解会加快。 ②应该用碘液鉴定，不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂在使用时需要水浴加热，而加热会改变反应体系的温度，影响实验结果。 ③酶和淀粉混合前，务必先在各自设定的温度下保温一段时间，再混合。 (3)探究pH对酶活性影响：最好用肝脏研磨液（含有H2O2酶）、H2O2溶液 ①不能用淀粉和淀粉酶，因为在酸性条件下淀粉本身分解会加快，影响实验结果 ②需要事先在肝脏研磨液（含有H2O2酶）中加入调节pH的溶液后，再将酶液和底物混合，否则尚未调节pH，反应即已结束。 Ⅱ 曲线分析 ①在最适温度或(最适pH)条件下，酶的活性最高(如B点)。温度（pH)偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 ②低温(如A点)抑制酶的活性，但酶的空间结构稳定，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温、过酸、过碱会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。 ③酶制剂适宜在低温下保存。 ④胃蛋白酶(最适pH为1.5) 6.影响酶促反应速率的因素 (1)通过影响酶活性影响酶促反应速率的因素：温度，pH (2)直接影响酶促反应速率的其他因素 底物浓度和酶浓度都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的，但并不影响酶活性 ①底物浓度 OA段的限制因素是底物浓度 AB段的限制因素是 酶活性和酶数量 ②酶浓度 在底物充足，其他条件适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比 注意： 1.检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。 2.酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 第2节细胞的能量“货币”ATP 一.ATP是一种高能磷酸化合物 1.元素组成：C,H,O,N,P 2.中文名称：腺苷三磷酸 3.结构简式：A—P～P～P “—”代表普通化学键 “～”代表一种特殊的化学键 A A P P P ～ ～ 腺嘌呤 核糖 三个磷酸基团 腺苷(A) 腺苷三磷酸(ATP) 4.结构特点 不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得“～”这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸集团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化 5.功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 6.其他高能磷酸化合物：GTP, CTP, UTP, 磷酸肌酸等 二．ATP与ADP可以相互转化 1.转化过程：ATP的合成与分解（虽然物质相同，但酶不同，能量来源不同，所以两个反应不可逆） 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在特殊化学键中的能量 能量去路 储存在特殊化学键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 2.相互转化特点 (1)ATP在细胞内的含量很少。 (2)ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。 (3)ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性。 三.ATP的利用 1.细胞中 绝大多数 需要能量 的生命活动都是由ATP直接提供能量的。 2.ATP供能机制 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 3.ATP是细胞内流通的能量“货币” (1)吸能反应：是需要吸收能量的，如蛋白质合成等。与ATP的水解相联系， 由ATP水解提供能量 细胞内的 化学反应 放能反应：是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。与ATP的合成相联系， 释放的能量储存在ATP中 (2)ATP是细胞内流通的能量“货币” 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！4 学科网（北京）股份有限公司 $$