必修1第五章 细胞的能量供应和利用(知识点)

第五章细胞的能量供应和利用

第一节降低化学反应活化能的酶

一、相关概念：

1、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。

3、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。

二、酶在细胞代谢中的作用（实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解）

（一）实验过程：

（二）注意事项：

①要求用新鲜的肝脏，因为新鲜的肝脏中H2O2酶的含量及活性较高；

②要经过研磨，这样能使肝脏细胞破裂，酶分子充分释放出来；

③试管中插入点燃但没有火焰的卫生香时，不要插入气泡中，以免卫生香熄灭；

④注意安全，H2O2具有一定的腐蚀性，不要溅到皮肤上，如果不慎溅到皮肤上要及时用用清水冲洗。（三）实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多，

◎酶的作用：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。

（四）控制变量法：

1、变量：实验过程中可以变化的因素称为变量。

2、自变量：人为改变的变量称做自变量。

3、因变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。

4、无关变量：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。

5、对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照实验。对照实验一般要设置对照组和

实验组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

三、酶的本质

1、关于酶本质的探索

时间发现者实验过程现象实验结论

酶的发现

1773年（意）斯帕兰札尼

将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一

段时间后取出，发现笼内的肉块小时

胃具有化学消化作用1857年

（法）巴斯德、1897年（德）

李比希、毕希纳

糖类通过酵母菌发酵产社工酒精，并从

细胞中提取出酶

细胞提取液中含有酶1926年（美）萨姆纳

从刀豆种子种提取了脲酶结晶，并证实

是蛋白质酶是一类具有催化作

用的蛋白质

20世纪30

年代

许多科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶

20世纪8年

代

（美）切赫、奥特曼

发现少数RNA也具有生

物催化功能

2、酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。注：①由活细胞产生（与核糖体有关）

②催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。

B.反应前后酶的性质和数量没有变化。

③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

3、酶化学本质的验证试验

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：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应

②证明某种酶是RNA：

实验组：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

四、酶的特性

①酶具有高效性：催化效率很高，使反应速度很快

②酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

③酶的作用条件比较温和。（温度和pH值）

酶的最适温度：动物 35℃—40℃；

植物 40℃—50℃；细菌和真菌 70℃。最适PH值：植物 4.5—6.5；

动物 6.5—8.0、胃蛋白酶最适PH值为1.5；

注：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0℃左右，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。低温0℃—4℃下保存酶。

五、影响酶促反应的因素

1、底物浓度

2、酶浓度

3、PH值：过酸、过碱使酶失活

4、温度：高温使酶失活。低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。

第二节细胞的能量“通货”——ATP

◎生命活动的主要能源物质：糖类◎主要储能物质：脂肪

◎植物细胞内储能物质：淀粉◎动物细胞内储能物质：糖原

◎直接能源物质：ATP ◎最终能量来源：太阳能

一、ATP（细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷）

1、组成元素：C、H、O、N、P

2、结构简式：A—P～P～P A代表腺苷（腺嘌呤+核糖） P代表磷酸基团 T是三的意思

—普通化学键（水解时是释放的能量13.8KJ/mol）

～代表高能磷酸键（水解时是释放的能量多达30.54kJ∕mol）

二、ATP和ADP之间的相互转化

人、动物的呼吸作用绿色植物的呼吸作用和光合作用

（物质可逆，能量和酶不可逆）

◎ADP中文名称叫二磷酸腺苷，结构简式A—P～P，Pi表示磷酸，远离A的那个高能磷酸键断裂（1molATP 水解释放30.54KJ能量）

◎ATP在细胞内含量很少，但在细胞内的转化速度很快，用掉多少马上形成多少。

◎ATP与ADP的这种转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。

◎意义：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞里的能量流通的能量“通货”◎生物界的共性：细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制。

第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸

细胞呼吸：由于呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

一、细胞呼吸的方式

1、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式

（1）实验原理：

①酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧，便于探究细胞呼吸方式。

②CO2可使石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养CO2的产生情况。

③橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。

（2）实验过程：

①制备酵母液：

取两份新鲜酵母，每份10 g，分别放入两个编好号的500 mL广口瓶或锥形瓶中，再向瓶中分别加入200 mL质量分数为5％的葡萄糖溶液，制成酵母发酵液，简称酵母液。

②实验装置

装置1：装置2：

质量分数为10% 酵母液石灰水（或Ba(OH)2溶液）酵母液石灰水（或Ba(OH)2溶液）的NaOH溶液

装置3：同装置1或装置2，但要将酵母液换成葡萄糖液。

实验注意事项：

（1）空气持续通入保证了O2的充足供应，而进入锥形瓶的空气先通过盛有NaOH溶液的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证最后通入澄清石灰水的CO2是由于酵母菌有氧呼吸产生的。

（2）探究酵母菌无氧呼吸实验中，先将盛有酵母菌的锥形瓶静置一段时间，让其先进行有氧呼吸将锥形瓶内的O2消耗尽，再连通装置，检测其无氧呼吸产物。

③检测

ⅰ、使用石灰水（或Ba(OH)2溶液）检测CO2的生成

ⅱ、使用溴麝香草酚蓝溶液检测CO2的生成

ⅲ、使用重铬酸钾检测酒精生成

（3）实验结论：

酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸细胞呼吸；在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和谁；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。

2、对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关