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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,第2节 细胞的能量“通货”ATP,一.酶的定义：酶是_产生的具有 作用的_，其中_酶是蛋白质。产生场所：活细胞。作用：催化作用。本质：有机物，多数酶是蛋白质。,活细胞,催化,有机物,绝大多数,考点1：酶的本质,二、酶的特性1高效性：一般地说，酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。2专一性：一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。,酶的专一性,生化反应的多样性,蛋白质的结构多样性,酶的多样性,3温度、酸碱度影响酶的活性：高温、低温以及过酸和过碱，都会影响酶的活性，酶的催化作用需要适宜的温度和pH。影响曲线如下：,甲曲线在
2、最适温度两侧不对称；乙曲线在最适pH两侧基本对称。（1）过酸、过碱和高温，都能使酶的酶分子结构遭到破坏而失去活性（不可逆）。（2）低温虽然使酶的活性明显降低，但酶的分子结构没有破坏，酶的活性在适宜的温度下可以恢复。（3）不同的酶有不同的最适温度和最适pH,一般来说，动物体内的酶的最适pH大多在6.58.0之间，而植物与微生物体内的酶，其最适pH多在4.56.5之间。唾液淀粉酶的最适pH为6.8，脂肪酶的最适pH为8.3，胃蛋白酶的最适pH为1.52.2。一般来说，动物体内的酶的最适温度多在3750，而植物体内酶的最适温度多在5060。,4.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响（1）在其他条件适宜、
3、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。（2）在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,训练,1.（2009年上海卷）将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会（）A提高淀粉酶活性B改变可溶性糖分子结构C防止玉米粒发芽D破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶,D,2.（2009年广东卷）水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质（）A.在4 条件下易变性 B.只含有C、H C.也能催化淀粉合成 D.含有羧基,D,在任何化学反应中，反应物分子必须超过一定的阈能，成为活化
4、的状态，才能发生变化，形成产物。这种提高低能分子达到活化状态的能量，称为活化能。催化剂的作用，主要是降低反应所需的活化能，以致相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行。,考点2：酶的作用机制,酶能显著地降低活化能，故能表现为高度的催化效率。例如课本的H2O2酶的例子，可以显著地看出，酶能降低反应活化能，使反应速度提高千百万倍以上。,目前一般认为，酶催化某一反应时，首先在酶的活性中心与底物结合生成酶底物复合物，此复合物再进行分解而释放出酶，同时生成一种或数种产物，此过程可用下式表示：,E+S,ES,E+P,上式中E代表酶，S代表底物，ES代表酶底物复合物，P代表反应产物。由于ES的形成速
5、度很快，且很不稳定，一般不易得到ES复合物存在的直接证据。但从溶菌酶结构的研究中，已制成它与底物形成复合物的结晶，并得到了X线衍射图，证明了ES复合物的存在。ES的形成，改变了原来反应的途径，可使底物的活化能大大降低，从而使反应加速。,1.(2009年全国卷)下图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述，错误的是（）,A丁物质既是酶催化生成的产物，又是酶的反馈抑制物B戊物质通过与酶结合导致酶结构变化而使其活性下降C当丁物质和戊物质中任意一种过量时，酶的活性都将受到抑制D若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，则可消除丙物质对酶的抑制作用,C,1.ATP的结构特点,ATP（
6、C10H16 O13 N5P3）是_的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成_，其中A代表_，P代表_，“”代表_，“”代表一种特殊的化学键，叫做_，ATP分子中大量的化学能就储存在_中。,高能磷酸键,三磷酸腺苷,APPP,腺苷,磷酸基团,一般的共价键,高能磷酸键,考点3：ATP的结构特点及其转化,ATP可以水解，这实际上是指_ 高能磷酸键水解时释放的能量多达_，所以说ATP是细胞内的一种_。,ATP分子中高能磷酸键的水解,30.54 kJmol,高能磷酸化合物,探究思考：ATP是唯一的高能化合物吗？答案：不是。在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中还有一种高能磷酸化合物磷酸肌酸，是高能磷
7、酸基的暂时贮存形式。磷酸肌酸水解时，每摩尔化合物释放10.3千卡的自由能，比ATP释放的能量（每摩尔7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩时，就会产生ADP。其化学反应为：ADP+磷酸肌酸(CP)ATP+肌酸(C),磷酸肌酸激酶,肌酸激酶,特别说明：细胞中重要的能源物质葡萄糖；植物细胞中储存能量的物质淀粉；动物细胞中储存能量的物质糖原；生物体内主要储存能量的物质脂肪；生物体进行各项生命活动的主要能源物质糖类；生物体进行各项生命活动的直接能源物质ATP；生物体进行各项生命活动的最终能源太阳能。,2、三磷酸腺苷(ATP)的分子结构AT
8、P是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为、磷酸基团。ATP的结构式是：APPP,分析：从ATP的结构式可以看出，腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第5位羟基，与3个相连的磷酸基团结合，形成ATP。ATP分子中的磷酸基团水解时，能释放30.5 kJ/mol的能量，而6磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有13.8 kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一个磷酸基团（磷酸基团），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），又可以同时水解两个磷酸基团（磷酸基团和磷酸基团），而形成一磷酸腺苷（AMP）（也称为腺嘌呤核糖核
9、苷酸，是组成RNA的基本单位之一）和焦磷酸（PPi）。,3、ATP与ADP的相互转化 ATP与ADP的相互转化伴随着吸能和放能，因此与生物体的新陈代谢密切相关，可用下式表示二者的转化过程：,+能量（物质可逆，能量和酶不可逆）,ATP,酶,ADP+Pi,酶,化学中讲到可逆反应的特点：正逆反应都能在同一条件下同时进行。,1.从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。2.从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能；而合成ATP的能量主要有化学能和太阳光能。因此能量的来源是
10、不同的。,3.从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此其合成与分解的场所不尽相同，很显然上述反应并不是同时进行的。综上所述，ATP与ADP相互转化的反应不是可逆的。但我们不能单纯地利用化学上的观点来判断该反应是否可逆，因为ATP与ADP在活细胞中永无止境地循环着，该反应能够明确地表示二者在一定条件下的循环过程，所以该循环使ATP不会因能量的不断消耗而用尽，从而保证了生命活动的顺利进行。,训练,1.（2009年广东卷）正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的（）A.乙醇
11、 B.ATP C.胰岛素 D.淀粉,：B,2.(2008年广东卷)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是（）A无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧D细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体,：B,1（2009年汕头二模）几位同学在探索pH对淀粉酶活性的影响时，设计的实验方案如下，其中操作顺序最合理的是（）在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL 在三个试管中各加入新鲜的淀粉酶溶液1 mL 置于适宜温度下保温5 min 分别置于100、60、0 环境中保温5 min 加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象将试管中溶液的pH分别调到3、7、11，保持5 min A BC D,答案:D,2(双选)在证明酶的催化作用受温度影响的实验时，有学生取两支试管分别将淀粉溶液与唾液混合后，分别将试管放在冰水、沸水中5 min后，待试管冷却后分别加入3滴碘液，结果两支试管都变蓝，证明酶的催化作用需要适宜的温度。此实验的不足之处是（）A酶与淀粉不能在设置各自温度之前接触B缺少温度为37 的对照实验C这两支试管都不应变蓝D不能用碘液检验是否存在淀粉,答案:AB,
