1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載一、本章知識結(jié)構(gòu)酶ATP細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用復(fù)習(xí)作用作用和本質(zhì)實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解本質(zhì)高效性特性專一性探究：影響酶活性的條件作用的條件較溫和分子結(jié)構(gòu)的特點ATP 和 ADP 的轉(zhuǎn)換ATP 的利用細(xì)胞的能量有氧呼吸：場所、過程、概念供應(yīng)和利用細(xì)胞呼吸無氧呼吸：場所、過程、概念細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用種類色素作用捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實驗：綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結(jié)構(gòu)光合光合作用的探索歷程作用光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理的應(yīng)用化能合成作用光合作用的過程知識清單降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶一、知識結(jié)構(gòu)細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)具有催化作用酶的作用活化

2、能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍態(tài)所需要的能量同無機(jī)催化劑相比，催化效率更高，原因：酶降低活化能的作用更顯著。酶的本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)少數(shù)種類的酶是 RNA控制變量的概念：實驗過程中可以變化的因素酶自變量：人為改變的因素因變量：隨著自變量的變化而變化的因素變量類型無關(guān)變量：自變量外，實驗過程中存在的其他一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素酶的概念：活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)酶 高效性其催化效率是無機(jī)催化劑的10710 13 倍意義：使細(xì)胞代謝快速而高效的進(jìn)行的專一性每一種酶只能催化一種或是一類化學(xué)反應(yīng)特意義：使細(xì)胞代謝能有條不紊的進(jìn)行性需要適宜的反應(yīng)的條件：

3、如適宜的溫度、pH 等條件二、要點精析【要點一】酶的化學(xué)本質(zhì)1、美國科學(xué)家薩姆納也認(rèn)為酶是蛋白質(zhì)。在1926 年的一天清晨驚喜地發(fā)現(xiàn)在用丙酮作學(xué)習(xí)必備歡迎下載溶劑的提取液中出現(xiàn)了結(jié)晶這說明提取物達(dá)到了一定的純度。這種結(jié)晶溶于水后能夠催化尿素分解成氨和二氧化碳。然后他又用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)。后來，科學(xué)家又相繼獲得胃蛋白酶、胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這此酶都是蛋白質(zhì)。20 世紀(jì) 80 年代美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù) RNA 也具有生物催化功能。【畫龍點睛】酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。其中，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。少數(shù)的酶是RNA 。2、生物體的細(xì)胞中每時每到都進(jìn)行著許多

4、化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)都是些極其復(fù)雜的生化反應(yīng)，在實驗室條件下模擬這些反應(yīng)如果沒有酶的參與，改用無機(jī)催化劑替代，即使在高溫、高壓下其反應(yīng)速率比細(xì)胞內(nèi)也要緩慢得多。酶是怎樣起催化作用的呢？(1) 活化能： 在一個化學(xué)反應(yīng)體系中 反應(yīng)開始時， 反應(yīng)物 (S)分子的平均能量水平較低 為“常態(tài)”。 在反應(yīng)的任何瞬間，反應(yīng)物中都有部分分子具有了比常態(tài)更高些的能量，高出的這部分能量稱為活化能，使這些分子進(jìn)入“活化態(tài)” (過渡態(tài) )這時就能形成或打破一些化學(xué)鍵，形成新的物質(zhì)產(chǎn)物 (P)。即 S 變?yōu)?P。這些具有較高能量處于活化態(tài)的分子稱為活化分子；反應(yīng)物中這種活化分子愈多反應(yīng)速率就愈大。活化能的定義是分子

5、從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。(2) 酶的催化機(jī)理：催化劑，包括酶在內(nèi)能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，如圖所示由于在催化反應(yīng)中只需較少的能量就可使反應(yīng)物進(jìn)人“活化態(tài)”，所以和非催化反應(yīng)相比活化分子的數(shù)量太大增加從而加快了反應(yīng)速率。同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，例如 H 2O2 的分解當(dāng)沒有催化劑時需活化能 l 8000 卡 /克分子，用膠志鈀作催化劑時只需活化能 11170 卡 /克分子，而當(dāng)用過氧化氫酶催化時活化能下降到 2000/克分子。所以酶的催化效率更高。【畫龍點睛】酶對生物化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的根本原因在于酶可以降低活化一個反應(yīng)所需要的能量，即使是一個放能

6、反應(yīng)，在它放出能量之前，也存著化學(xué)反應(yīng)啟動的能量障礙因為新的化學(xué)鍵形成之前存在著必須首先斷開鍵，這就是“能障”。用于克服能障、啟動反應(yīng)進(jìn)行所需要的能量就是“活化能”，而酶恰好可以降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能。【要點二】酶催化作用的特點生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是在酶的催化下完成的。酶作為生物催化劑，與一般無機(jī)催化劑既有共同之處，也有其獨特的特點。1、酶具有一般催化劑的特性。【畫龍點睛】 (1) 能顯著降低反應(yīng)的活化能提高反應(yīng)速率縮短到達(dá)平衡所用的時間 ,但不改變反應(yīng)的方向和平衡常數(shù)。(2) 反應(yīng)前后，酶的性質(zhì)和數(shù)量不變。2、酶具有一般催化劑所不具備的特性。(1) 高效性，指催化效率很高使得反

7、應(yīng)速率很快；(2) 專一性，任何酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物，這就是酶對底物的專一性；(3) 酶的作用條件較溫和， 一般催化劑在一定條件下會因中毒而失去催化能力， 而酶較其他催化劑更加脆弱，更易失去活性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、或溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸堿度等。【畫龍點睛】 0左右的低溫雖然使酶的活性明顯降低，但能使酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復(fù)。但在高溫下酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。(4) 多樣性，指生物體內(nèi)具有種類繁多的酶。【要點四】影響酶的作用的因素學(xué)習(xí)必備歡迎下載酶促反應(yīng)受到多種因素

8、的影響，這些因素既包括酶的濃度等內(nèi)部因素，也包括溫度、pH等外部因素。1、溫度對酶促反應(yīng)的影響：酶促反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快；但當(dāng)溫度升高到定限度時，有適宜的溫度下可以恢復(fù)。在一定條件下每一種酶在某一定溫度時活力最大這個溫度稱為這種酶的最適溫度。【畫龍點睛】溫度對酶促反應(yīng)的影響可以如右圖所示。2、 pH 對酶促反應(yīng)的影響：每一種酶只能在一定限度的pH 范圍內(nèi)才表現(xiàn)活性，超過這個范圍酶就會失去活性。(過酸或堿會使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性)， 在一定條件下，每種酶在某一定pH 的活力最大這個 pH 稱為這種酶的最適pH【畫龍點睛】pH 對酶促反應(yīng)的影響如圖所示。3、酶濃

9、度對酶促反應(yīng)的影響：在底物充足其他條件固定的條件下應(yīng)應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。【畫龍點睛】酶濃度對酶促反應(yīng)的影響如圖所示。4 、底物濃度對酶促反應(yīng)的影響：在底物濃度較低時，反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度近乎成正比，在底物濃度較高時底物濃度增加，反應(yīng)速率也隨之加快，但不顯著；當(dāng)?shù)孜餄舛群艽笄疫_(dá)到一定限度時，反應(yīng)速率達(dá)到一個最大值此時即使冉增加底物濃度，反應(yīng)速率也幾乎不再改變。【畫龍點睛】底物濃度對酶促反應(yīng)的影響如圖所示。【要點五】在探究影響酶活性的條件實驗中的注意事項1、制備的可溶性淀粉液定要冷卻后才能使用，如果用剛

10、煮沸的可溶性淀粉溶液進(jìn)行實驗，就會因溫度過高而破壞淀粉酶的活肚。2、淀粉酶的來源不同其最適溫度也不定相同，在保溫時必須加以考慮。市售的淀粉酶的最適溫度一般在60左右，唾液淀粉酶的最適溫度在37。3、在探究溫度對酶活性影響時對照組加人等量的反應(yīng)物如2 mL可溶性淀粉后要先放人不同環(huán)境 5min 使反應(yīng)物達(dá)到所處不同環(huán)境的溫度 然后再加新鮮酶液 搖勻維持 5min 否則若加入酶后再放入不同溫度的環(huán)境中由于酶的高效性在升溫或降溫的過程中已把反應(yīng)物給分斛了會造成錯覺。4、關(guān)于pH 對酶活性影響實驗中操作時必須先將酶置于不同環(huán)境條件下(加清水、加氫氧化鈉、加鹽酸 )然后再加入反應(yīng)物如可溶性淀粉液。不能在

11、加入酶后，先加入反應(yīng)物，再加入鹽酸或氫氧化鈉，這樣可以防止反應(yīng)物在酶的作用下水解，方可證實環(huán)境過酸和過堿對酶活性的影響。如果改變順序則會影響效果。此實驗中要注意保持酶在最適溫度下發(fā)揮作用排除溫度對酶活性的影響變量只有pH 的不同。【畫龍點睛】設(shè)計對照實驗時，很重要的一點是遵循“單一變量”原則，至于讓哪個因素成為變量，要根據(jù)實驗?zāi)康亩ā＜?xì)胞的能量通貨ATP一、知識結(jié)構(gòu)ATP 分子中具有高能磷酸鍵ATP 是三磷酸腺苷的英文名稱的縮寫， 結(jié)構(gòu)簡式為 A PPP，其中 A 代表腺苷， P 代表磷酸， 代表高能磷酸鍵。 ATP 水解指 ATP 分子中高能磷酸鍵的水解。釋放能量多達(dá) 30.54kj/mo

12、l 。所以說 ATP 是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物1、 ATP 分子中遠(yuǎn)離A 的那個高能磷酸鍵很容易水解，形成ADP 和 Pi ，同時釋放能量，同樣 ADP 可以接受能量與 Pi 結(jié)合，重新形成 ATP ；這種相互轉(zhuǎn)化時刻不停發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，反應(yīng)式：ATPATP 與 ADP可以相互轉(zhuǎn)酶 1酶 2化學(xué)習(xí)必備歡迎下載ADP Pi能量ATP2、動物、真菌和大多數(shù)細(xì)菌產(chǎn)生ATP 的過程是呼吸作用綠色植物產(chǎn)生ATP 的過程則是呼吸作用和光合作用細(xì)胞絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供的，吸能反應(yīng)總與ATP 的利用ATP 的水解反應(yīng)相聯(lián)系， 放能反應(yīng)總與 ATP 的合成相聯(lián)系。 即能量

13、 ATP 通過吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。因此，可以形象地把ATP 比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的能量 “通貨”二、要點精析【要點一】 ATP 的結(jié)構(gòu)ATP 是生物體內(nèi)一種重要的高能磷酸化合物是生命活動的直接能源ATP的這種功能是與ATP 的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。【畫龍點睛】 ATP( 三磷酸腺苷 )是腺嘌呤核苷的衍生物可以看成是含三個磷酸根的腺嘌呤核苷酸，其構(gòu)式如圖所示。ATP 的結(jié)構(gòu)簡式： A P P P。其中 A 代表腺苷， T 代表三個， P 表示磷酸所以稱之為三磷酸腺苷。對于所有的細(xì)胞來說，幾乎都是用ATP 作為直接能源的凡是不能單獨由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，幾乎都要由ATP 供給能量，使化學(xué)反應(yīng)能夠順

14、利進(jìn)行。【要點二】 ATP 和 ADP 的相互轉(zhuǎn)化ADP 是二磷酸腺苷的英文名稱縮寫，分子式可簡寫成A P P。從分子簡式中可以看出 ADP 比 ATP 少了一個磷酸基團(tuán)和個高能磷酸鍵。ATP 的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。在有關(guān)酶的催化作用下 ATP分子中遠(yuǎn)離A 的那個高能磷酸鍵很容易水解于是遠(yuǎn)離A 的那個 P 就脫離開來形成游離的Pi( 磷酸 )同時，儲存在這個高能磷酸鍵中的能量釋放出來，ATP 就轉(zhuǎn)化成ADP 這個過程通常稱為 ATP 的水解。ATP 水解時釋放出的能量， 可直接用于各項生命活動 如細(xì)胞分裂、 根細(xì)胞通過主動運輸從土壤中吸收礦質(zhì)元和肌肉收縮等。ATP是新陳代謝所需能量的直接來源， 也

15、可以說 ATP 是生物新陳代謝中的直接能源物質(zhì)。在有關(guān)酶的催化作用下 ADP可“接受能量，同時與一個游離的Pi 結(jié)合，重新形成 AT P 。對細(xì)胞的正常生活來說 ATP 與ADP 的這種相互轉(zhuǎn)化，是時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中的。【畫龍點睛】ATP 與 ADP 的相互轉(zhuǎn)變可能下列反應(yīng)式表示酶 1ADPPi能量ATP酶 2有人認(rèn)為 ATP 與 ADP 的相互轉(zhuǎn)變關(guān)系是一種可逆反應(yīng)理由是存在可逆符號“”。根據(jù)化學(xué)中講到的可逆反應(yīng)特點：無論正逆反應(yīng)都能在同一條件下同時進(jìn)行可知，可知上述反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，原因是：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

16、一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶，由酶的專一性可知上述反應(yīng)的條件是不相同的。從 ATP 合成與分解的場所上看：ATP 合成的場所所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而 ATP分解的場所有細(xì)胞膜(供主動運輸消耗的能量)、葉綠體基質(zhì)(將 ATP中的能量釋放出來儲存在合成的有機(jī)物中)、細(xì)胞核 (DNA 復(fù)制和 RNA 合成所消耗的能量)等。因此，其合成與分解的場所不盡相同。顯然上述反應(yīng)并不是同時進(jìn)行的。從能量上看：ATP ，水解的能量是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，釋放出來后供各種生命活動利用不能再由Pi 和 ADP 形成 ATP 而儲存；而合成ATP 的能量主要是有機(jī)物中的化學(xué)習(xí)必備歡迎下載學(xué)能和

17、太陽能，因此，反應(yīng)的能量來源是不同的；反應(yīng)中的能量流向是不可逆的。綜上所述， ATP 和 ADP 的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的。體內(nèi)的過程應(yīng)判斷為“物質(zhì)是可逆的能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。【要點三】 ATP 中能量的利用生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化和傳遞過程，ATP 是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。ATP是生物體內(nèi)直接提供可利用能量的物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”。各種形式的能量轉(zhuǎn)換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。 生物體內(nèi)由于有各種酶作為生物催化劑，同時又有細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)的存在因此 ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項生命活動。【畫龍點睛】這些能量形式主要有以下幾種：1、機(jī)械能。生物體內(nèi)的細(xì)胞以

18、及細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運動都在做功所消耗的就是ATP 水解釋放出的能。例如纖毛和鞭毛的擺動、肌細(xì)胞的收縮、細(xì)胞分裂期間染色體的運動等。2、電能。生物體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)沖動和某些生物能夠產(chǎn)生電流所消耗的就是電能。電能也是由 ATP 所提供的能量轉(zhuǎn)換而來的。3、滲透能。如細(xì)胞的主動運輸逆濃度梯度做功消耗的能量叫做滲透能滲透能也是來自 ATP。4、化學(xué)能。生物體內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì)時必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外物質(zhì)在分解的開始階段也需要化學(xué)能來活化能量較高的物質(zhì)。在生物體的物質(zhì)代謝中可以說到處都需要由ATP 轉(zhuǎn)換的化學(xué)能來做功。5、光能。如螢火蟲用于發(fā)光的能量仍然直接來源于ATP 6、熱能。生物體內(nèi)的熱能來源于有機(jī)物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，只有小部分熱能用于維持細(xì)胞或恒溫動物的體溫。通常情況下熱能的形式往往是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中的副產(chǎn)品。【要點四】生物體生命活動與能源物質(zhì)、主要能源物質(zhì)、儲存能源物質(zhì)、直接能源物質(zhì)和最終能量來源的關(guān)系細(xì)