必修一 第五章 细胞的能量供应和利用知识点总结

分子与细胞

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

细胞代谢

（1）概念：细胞中每时每刻都进行的化学反应统称为细胞代谢。

（2）特点：①一般都需要酶催化，②在水环境中进行，③反应条件温和，④一般伴随着能量的释放和储存。

（3）地位：是细胞生命活动的基础。

对细胞代谢的理解

（1）从性质上看，细胞代谢包括物质代谢和能量代谢两个方面。细胞内每时每刻都在进行着化学反应，与此同时伴随着相应的能量变化。物质是能量的载体，而能量是物质运输的动力。物质代谢和能量代谢相伴而生，相互依存。

（2）从方向上看，细胞代谢包括同时进行、对立统一的同化作用和异化作用。同化作用和异化作用相互依存，同化过程中有物质的分解、能量的释放，异化过程中有物质的合成、能量的储存。同化作用为异化作用的进行提供物质和能量基础，而同化作用进行所需的能量又靠异化作用来提供。

（3）从实质上看，细胞代谢是生物体活细胞内所进行的有序的连锁的化学反应。应特别注意只有活细胞内进行的化学反应才是有序的，死细胞内虽然也进行着化学反应，但是无序的，所以不属于细胞代谢的范畴。

（4）从意义上看，细胞代谢的过程完成了细胞成分的更新，而细胞成分的更新正是生化反应造成的物质转化和能量转变的结果。在细胞代谢的基础上，生物体既进行新旧细胞的更替，又进行细胞内化学成分的更新，最终表现出生长、发育、生殖等生命活动。

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）酶是一种生物催化剂，能改变反应途径，其作用是降低化学反应的活化能。

（3）酶在代谢中仅起到催化作用，本身化学性质和质量均不发生变化。酶在进行催化作用时，首先与底物（即反应物）结合，形成不稳定的中间产物，中间产物再分解成酶和产物，因此可反复起催化作用。

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。

（1）凡是活细胞都可产生酶（哺乳动物的成熟红细胞等除外），只有内分泌细胞才可产生激素，所以能产生酶的细胞不一定能产生激素，但能产生激素的细胞一定能产生酶。

（2）绝大多数酶是蛋白质，但不是所有的蛋白质都是酶，只有具有催化作用的蛋白质才是酶。

酶的特性

①酶具有高效性

（1）含义：酶的催化效率是无机催化剂的107-1013倍。

（2）意义：保证细胞代谢顺利进行。

②酶具有专一性

（1）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这就像一把钥匙开一把锁一样。酶对它所作用的底物有着严格的选择，它只能催化一定结构或者一些结构近似的化合物，使这些化合物发生生物化学反应。

（2）意义：使细胞代谢有序进行。

③酶的作用条件温和

（1）酶在常温、常压、适宜的pH等温和条件下，具有很高的催化效率。酶对化学反应的催化效率也称为酶的活性。

（2）在最适的温度和pH条件下，酶的活性最高。

（3）温度偏高或偏低，pH过酸或过碱，酶的活性都会明显降低。胃蛋白酶较为特殊，能在强酸性条件下发挥作用。

（4）0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。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。

④由于酶具有专一性，而细胞内的化学反应及其繁多，不同的反应需要不同的酶来催化，这说明酶具有多样性。

与酶有关的曲线解读

1.表示酶高效性的曲线

（1）催化剂可加快化学反应速率，与无极催化剂相比，酶的催化效率更高。

（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。

（3）酶只能催化已存在的化学反应。

2.表示酶的专一性曲线

（1）酶的专一性

①酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。

②反应前后酶的结构与性质不变

（2）表示酶专一性的曲线

①在反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物参加反应。

②在反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物参加反应。

3.酶活性的影响因素曲线

（1）在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。

（2）在最适温度（pH）时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度（pH），酶的催化作用都将减弱。

（3）过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

（4）反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。

4.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线

（1）在其他条件适宜、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、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。温度、pH、底物浓度和酶浓度可影响酶促反应速率。不同的是温度和pH是通过影响酶活性而

影响酶促反应的，而底物浓度和酶浓度不影响酶活性。

第二节细胞的能量“通货”——ATP

ATP的结构

全称：三磷酸腺苷

结构简式

ATP分子的结构简式可以写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，T代表3个，P代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。“—”表示一般的共价键。可见，在1分子ATP中，含有1个腺苷、2个高能磷酸键、3个磷酸基团。

（1）在ATP中，A代表腺苷，在碱基中，A代表腺嘌呤。

（2）ATP是一种物质，不是能量，当ATP的高能磷酸键断裂时，会释放出能量。ATP是细胞内的一中高能磷酸化合物。在动物细胞内除了ATP为高能磷酸化合物之外，

还含有一种高能磷酸化合物，即磷酸肌酸。

ATP的分子组成

（1）腺苷是腺嘌呤和核糖结合而成的，所以ATP去掉两个磷酸基团后，剩余的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，它是RNA的基本组成单位之一。

（2）ATP的结构特点可用“一、二、三”来记忆：一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基团。

ATP与ADP相互转化的反应式

结构基础

ATP中远离A的那个高能磷酸键易断裂也易形成。

ATP水解酶