1、第四章 光合作用和细胞呼吸第一节 ATP和酶一、ATP在能量代谢中的作用：1、ATP的功能：ATP是生命活动的直接能源物质。注：生物体内可以提供能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质生命活动的主要的能源物质是糖类植物细胞中储存能量的多糖是淀粉动物细胞中储存能量的多糖是糖原储备能源物质是脂肪细胞进行生命活动所需要的主要能源物质是葡萄糖生命活动的根本能量来源是太阳光能2、ATP的化学组成与结构特点： 中文名：腺嘌呤核苷三磷酸（人教版：三磷酸腺苷）构成：腺嘌呤核糖磷酸基团磷酸基团磷酸基团（如右图） 结构简式： A-PPP（A ：腺嘌呤核苷 P：磷酸基团 ：高能磷酸键）简称：ATP（A ：腺嘌呤核苷 T ：3
2、 P：磷酸基团）3、ATP在能量代谢中的作用：ATP末端的高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂，ATP水解生成腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）和无机磷酸（Pi），同时释放出能量，为各种生命活动直接供能。 注：ADP可以继续水解生成腺嘌呤核苷酸（简称AMP）和无机磷酸（Pi）,其中AMP是构成RNA的基本单位之一，可作为RNA的合成原料。4、ATP的形成途径：l ATP与ADP的相互转化：酶 ATP ADPPi能量思考：该反应式向右表示ATP水解，向左：表示ATP合成，但上述反应式能不能表示可逆反应？分析：酶ATP的水解酶ATP的合成反应式ATP ADPPi能量ADPPi能量 ATP所需酶ATP水解酶A
3、TP合成酶能量来源储存在高能磷酸键中的能量动物：细胞呼吸植物：细胞呼吸和光合作用能量去路用于各项生命活动储存在形成的高能磷酸键中反应场所生物体的需能部分细胞质基质、线粒体、叶绿体小结：（1）从表上可以看出，ATP与ADP相互转化过程中，反应类型，反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此，ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可以循环利用的（能量不可逆）。（2）ATP在细胞中含量并不多，但它却能作为各种生命活动的直接能源物质，原因是细胞中ATP与ADP循环转变，且十分迅速。l ATP产生量与O2供给量之间的关系（如下图）（1）A点表示在无氧的条件下，细胞可通过无氧呼吸分
4、解有机物，产生少量的ATP。（2）AB段表示随O2供给量逐渐增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放出来的能量明显增多，ATP产生量随之升高。（3）BC段表示O2供给量超过一定的范围，ATP的产生量不再增加，因为有氧呼吸产生ATP的过程还受其他条件的限制，如酶、ADP、Pi等。二、酶在代谢中的作用：1、酶的概念：酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质，又称为生物催化剂。（少数是RNA）。附：酶化学本质的实验验证（1）证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液 + 双缩脲试剂 是否出现紫色反应对照组：已知蛋白质溶液 + 双缩脲试剂 出现紫色反应（2）证明某种酶是RNA 实验组
5、：待测酶液 + 吡罗红染液 是否呈现红色对照组：已知RNA溶液 +吡罗红染液 出现红色注：利用酶的特异性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA，将某种酶液用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。2、酶的特性： （1）催化性操作顺序项 目1号试管2号试管1底物2mL 3%的H2O22mL 3%的H2O22滴加2滴新鲜酵母菌液2滴蒸馏水3用棉花堵住试管4插入点燃无火焰卫生香5现象产生大量气泡；卫生香燃烧猛烈无气泡产生；卫生香燃烧无变化结论：酶具有催化性（注：同无机催化剂一样，化学反应前后酶的性质和数量不发生变化）（2）高效性（比较过氧化氢在不同条件下的分解效果）注：每滴质量分数为
6、3.5%FeCl3溶液中Fe3+数大约是质量分数20%新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。操作顺序项 目1号试管2号试管1底物2mL 3%的H2O22mL 3%的H2O22催化剂2滴20%新鲜肝脏研磨液2滴3.5%FeCl3溶液3用棉花堵住试管4插入点燃无火焰卫生香5现象产生气泡快、多；卫生香燃烧猛烈产生气泡慢、少；卫生香燃烧不猛烈结论：酶具有高效性（注：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍）附：酶具有高效性的原因 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称为活化能。催化剂的作用就是降低化学反应的活化能，从而加快反应速度。酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著，
7、因而催化效率更高。（3）特异性操作顺序项目1号试管2号试管1底物2mL 3%可溶性淀粉溶液2mL 3%的蔗糖溶液2新鲜淀粉酶溶液2mL2mL360温水保温5min5min4加入斐林试剂2mL2mL5水浴加热1min1min6现象砖红色沉淀无变化 结论：酶具有特异性（注：一种酶只能催化一种或一类化学反应）附：酶具有特异性的原因 酶具有一定的空间结构，酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。如合成反应或分解反应。（4）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。3、酶促反应的原理：由酶催化的化学反应称为酶促反应，酶能降低
8、化学反应的活化能。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成为活化能。三、【实验】探究影响酶活性的因素特别提示：l 细胞中几乎所有的化学反应都由酶来催化。酶对化学反应的催化效率称为酶活性。l 控制变量：实验过程中可以变化的因素成为变量。其中人为改变的变量称做自变量。随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。l 对照实验：除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。1、温度对酶活性的影响：淀
9、粉酶l 原理：碘液碘液 淀粉 麦芽糖 蓝色 无蓝色出现 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色以及蓝色的深浅来判断酶的活性。（颜色越浅，说明该温度下酶的活性越高）l 范例：1取3组试管并编号1、1号2、2号3、3号21-3号加等量淀粉溶液1号 2mL2号 2mL3号 2mL31-3加等量唾液1号1mL2号1mL3号1mL4控制不同温度条件冰块（5min）37（5min）沸水（5min）5唾液与淀粉溶液混合并继续1122336控制不同温度冰块（5min）37 （5min）沸水（5min）7加入等量碘液1滴1滴1滴8观察实验现象变蓝不变蓝变蓝l 结论：在37时，唾液淀粉酶
10、的活性较高。l 分析：在最适温度下酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。（注：温度过低，酶活性降低；温度过高，酶活性丧失。）【特别提示】本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。2、PH:（不同PH对过氧化氢酶活性的影响）过氧化氢酶l 原理： H2O2 2H2O + O2 PH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量。可用点燃的但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少来判断酶活性。l 范例：1取4支试管并编号1号2号3号4号5号6号7号8号2加等量肝脏研磨液1mL1mL1mL1mL1mL1mL1mL1mL3加等量不同PH的 缓冲液1mLpH5.51mLpH6.01mLpH6.51mL pH7.01mL pH7.51mL pH8.01mL pH8.51mLpH9.04加等量H2O2溶液2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL5结果当pH在6.5 -8.0时，卫生香燃烧情况较好，其他较差l 结论：PH影响酶的活性，酶活性有一定的最适PH范围。l 分析：在最适pH下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。（注：PH过高或过低，酶活性丧失）3、其他影响酶促反应速率的因素（1）底物浓度： （2）酶的浓度： （3）产物浓度：
