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专题五 细胞的能量供应和利用新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物质代 新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物质代 生物体内全部有序化学变化的总称 能量代谢两个方面 两个方面。 谢和能量代谢两个方面。 物质代谢： 物质代谢：是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内 物质的转变过程。 物质的转变过程。 能量代谢： 能量代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内 能量的转变过程。 能量的转变过程。 在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。 在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。 同化作用：又叫做合成代谢 是指生物体把从外界环境 合成代谢) 环境中获取的 同化作用：又叫做合成代谢)是指生物体把从外界环境中获取的 营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 能量的变化过程 营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 异化作用： 又叫做分解代谢 分解代谢) 异化作用：(又叫做分解代谢)是指生物体能够把自身的一部分 组成物质加以分解，释放出其中的能量， 组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出 体外的变化过程 过程。 体外的变化过程。 ◎细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。 细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。 新陈代谢是所有活细胞代谢的总和。 ◎新陈代谢是所有活细胞代谢的总和。

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第5章 细胞的能量供应和利用 章新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。 新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。 生物体内全部有序化学变化的总称新 陈 代 谢 吸收营养物质， 吸收营养物质，转变成自身成分 同化作用 合成代谢 贮存能量 分解自身组成成分， 分解自身组成成分，排出废物 异化作用 分解代谢 释放能量 同时进行，相辅相成 同时进行， ◎细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。 细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。 新陈代谢是所有活细胞代谢的总和。 ◎新陈代谢是所有活细胞代谢的总和。 物质代谢 能量代谢

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第1节 降低化学反应活化能的酶 节一.酶的发现 1783年斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内 让鹰吞下， 年斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内， ①1783年斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内，让鹰吞下，一段时间 后取出小笼，发现肉块消失，胃具有化学性消化的作用。 后取出小笼，发现肉块消失，胃具有化学性消化的作用。 巴斯德( 微生物学家):发酵与活细胞有关； ):发酵与活细胞有关 ②巴斯德(法、微生物学家):

发酵与活细胞有关；发酵是整个 细胞。 细胞。 利比希( 化学家):引起发酵的是细胞中的某些物质， ):引起发酵的是细胞中的某些物质 ③利比希(德、化学家):引起发酵的是细胞中的某些物质，但 这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 毕希纳( 化学家): ):酵母细胞中的某些物质能够在酵母细 ④毕希纳(德、化学家):酵母细胞中的某些物质能够在酵母细 胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 萨姆纳( 科学家): ):从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋 ⑤萨姆纳(美、科学家):从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋 白质。 白质。 许多酶是蛋白质。 ⑥许多酶是蛋白质。 ⑦切赫与奥特曼(美、科学家):少数RNA具有生物催化功能。 切赫与奥特曼( 科学家):少数RNA具有生物催化功能。 ):少数RNA具有生物催化功能

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二.定义 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物， 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。 是蛋白质。 成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA RNA。 ①成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 ②由活细胞产生 催化性质： ③催化性质： A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能 比无机催化剂更能减低化学反应的活化能， 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。 速度。相关实验 活化能： ◎ 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状 态所需要的能量。 态所需要的能量。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化 反应前后酶的性质和数量没有变化。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。 C.在一定条件下 能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行， 在一定条件下， C.在一定条件下，能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行， 而酶本身并不发生变化。 只改变反应速度， 而酶本身并不发生变化。 只改变反应速度，不改变化学平 衡位点。 衡位点。

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三.特性 1.高效性 催化效率很高，使反应速度很快， 高效性： 1.高效性：催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机 催化剂的10 ——10 催化剂的107——1013倍。 2.专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 专一性： 2.专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。→多 样性 。 需要合适的条件(温度和pH pH值 温和性→ 3. 需要合适的条件(温度和pH值)→温和性→易变性 。 酶失活的原因：过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。 酶失活的原因：过

酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。 低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构， 低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构，适当温 度下活性可恢复。( 。(0 ℃保存酶 保存酶) 度下活性可恢复。(0~4 ℃保存酶) 四.相关实验 1.高效性：过氧化氢在不同条件下的分解 高效性： 高效性 2.专一性：淀粉、蔗糖、淀粉酶、斐林试剂 专一性： 专一性 淀粉、蔗糖、淀粉酶、 3.pH对酶活性的影响：淀粉、淀粉酶、斐林试剂 对酶活性的影响： 对酶活性的影响 淀粉、淀粉酶、 4.温度对酶活性的影响：淀粉、淀粉酶 碘液 温度对酶活性的影响： 温度对酶活性的影响 淀粉、

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实验1 实验1步骤 1 2 3 4 项目 3%H2O2溶液 催化剂振荡并伸入卫生香

现象记录

2号试管 10mL 2滴FeCl3 √ 产生气泡慢而少 气泡使卫生香燃烧不 气泡使卫生香燃烧猛烈 烈

1号试管 10mL 2滴肝脏研磨液 √ 产生气泡快而多

实验结论：过氧化氢酶的催化效率高， 实验结论：过氧化氢酶的催化效率高，具有高效性

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实验2 实验2步骤 1 2 3 4 5 6 项目 1号试管 注入3 注入3%溶液 2mL 淀粉溶液 注入新鲜淀粉酶溶液， 注入新鲜淀粉酶溶液， 2mL 并振荡 60℃温水保温 60℃温水保温 5min 注入斐林试剂， 注入斐林试剂，并振 2mL 荡 加热煮沸 1min 生成砖红色沉淀 现象记录 2号试管 2mL蔗糖 2mL蔗糖 2mL 5min 2mL 1min 无砖红色沉淀

实验结论：酶的催化作用具有专一性 实验结论：

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实验3 实验3步骤 项目 1 加新鲜淀粉酶溶液 加蒸馏水/NaOH/HCl 2 加蒸馏水/NaOH/HCl 3 注入可溶性淀粉 温度(保温5min 5min) 4 温度(保温5min) 5 加斐林试剂振荡 6 加热煮沸时间(min) 加热煮沸时间( 7 现象记录 1号试管 2号试管 3号试管 1 mL 1 mL 1 mL mL水 1 mL水 1 mL NaOH 1 mL HCl 2mL 2mL 2mL 60℃ 60℃ 60℃ 2mL 2mL 2mL 1 1 1 有砖红色 无砖红色沉淀 无砖红色沉 淀生成 沉淀生成 生成

实验结论：酶的催化作用需要适宜的PH值， PH值 实验结论：酶的催化作用需要适宜的PH PH值偏高或偏低都会影响活性 值偏高或偏低都会影响活性。 PH值偏高或偏低都会影响活性。

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实验4 实验4步骤 1 2 3 4 5 项目 注入3% 3%淀粉溶液 注入3%淀粉溶液 温度(保温5min 5min) 温度(保温5min) 1号试管 2号试管 3号试管 2mL 2mL 2mL 100℃ 60℃ 0℃ 1 mL 1滴 变蓝 1 mL 1滴 变蓝

注入新鲜淀粉酶并摇匀 1 mL 滴入碘液, 滴入碘液,并摇匀 1滴 不变蓝 现象记录

实验结论:酶的催化作用要适宜的温度条件， 实验结论:酶的催化作用要适宜的温度条件，温度 过高和过低都将影响实验结果。 低温降低酶活性， 过高和过低都将影响实验结果。(低温降低酶活性， 高温酶失活) 高温酶失活)

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五. 相关因素

对酶促反应速率影响的图示酶浓度 底物浓度 温度或酸碱度

图例

在底物足够， 在底物足够，其 他因素固定的条 件下，酶促反应 件下， 解析 的速度与酶浓度 成正比。 成正比。

1.在一定 内V随T的 在一定T内 随 的 在一定 升高而加快； 升高而加快； 2.在一定条件下，每一种 在一定条件下， 1.在S较低时，V随S增加 较低时， 随 增加 在一定条件下 在 较低时 酶在某一T时活力最大 时活力最大， 而加快，近乎成正比； 酶在某一 时活力最大， 而加快，近乎成正比； 2.当S很大且达到一定限度 称最适温度； 当 很大且达到一定限度 称最适温度； 升高到一定限度时， 当 升高到一定限度时 时，V也达到一个最大值 3.当T升高到一定限度时， 也达到一个最大值 V反而随温度的升高而降 此时即使再增加S, 反而随温度的升高而降 ，此时即使再增加 ，反 应也几乎不再改变。 低。 应也几乎不再改变。 动物T: ◎动物 ：35—40℃ ℃ PH : 6.5—8.0

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练习1、在测定胃蛋白酶的活性时，将溶液的PH值由10降到2的过 PH值由10降到 在测定胃蛋白酶的活性时，将溶液的PH值由10降到2 胃蛋白酶活性将( 程，胃蛋白酶活性将( ) B A、不断上升 B、没有变化 C、先升后降 D、先降后升 将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、 2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合 装入一容器内，调整PH值至2.0 保存与37 ℃的水浴锅中 PH值至2.0, 的水浴锅中， 装入一容器内，调整PH值至2.0,保存与37 ℃的水浴锅中， 过一段时间后，容器内剩余的物质是( 过一段时间后，容器内剩余的物质是( ) A 淀粉、胃蛋白酶、多肽、 A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 唾液淀粉酶、 麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、 B、唾液淀粉酶、 麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 唾液淀粉酶、 胃蛋白酶、多肽、 C、唾液淀粉酶、 胃蛋白酶、多肽、水 唾液淀粉酶、 胃蛋白酶、 D、唾液淀粉酶、 淀粉 、胃蛋白酶、 水

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几种酶的最适温度和 种酶的最适温度和PH 的最适温度和酶 动物 植物 最适温度 35~ 35~40℃ 40~ 40~50 ℃℃

最适PH 最适PH 6.5~ 6.5~8.0 4.5~6.5

细菌和真菌 可达70 可达70 胰蛋白酶 胃蛋白酶

8.0~9.0 1.5

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反 应 速 度 胃 蛋 白 酶 淀 粉 酶 植( 物 ) 淀 粉 酶 唾( 液 ) 胰 蛋 白 酶

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

PH

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◎酶工程 酶工程制成 酶制剂 应用 治疗疾病；加工和生产一些产品； 治疗疾病；加工和生产一些产品； 生产提取和 化验诊断和水质检测；其他分支。 化验诊断和水质检测；其他分支。 固定化酶 分离纯化

节细胞的能量通货——ATP 第2节细胞的能量通货 节细胞的能量通货是生物体细胞内普遍存在的

一种高能磷酸化合物， ◎ ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物， 是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物 是生物体进行各项生命活动的直接能源， 是生物体进行各项生命活动的直接能源，它的水解与合成存 在着能量的释放与贮存。 在着能量的释放与贮存。一.结构简式 磷酸基团 A—P~P~P 普通磷酸键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 腺苷 普通磷酸键 腺嘌呤+核糖 腺嘌呤 核糖

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二 .ATP与ADP的转化 与 的转化呼吸作用 (线粒体) 线粒体) 吸 细胞质基质) (细胞质基质) 能 光合作用 Pi 叶绿体) (叶绿体) 水解酶、 水解酶、放 ◎ ATP合 成 酶

ATP

吸收分泌(渗透能) 吸收分泌(渗透能)水 解 酶

动 态 平 衡ADP

Pi

肌肉收缩(机械能) 肌肉收缩(机械能)

神经传导、生物电(电能) 神经传导、生物电(电能) 放 合成代谢(化学能) 合成代谢(化学能) 能 体温(热能) 体温(热能) (每个活 萤火虫(光能) (每个活 萤火虫(光能) 细胞) 细胞

ADP + Pi + 能量 合成酶、 合成酶、吸

◎细胞内ATP的含量总是处在动态平衡之中，但不是可逆反应！ 细胞内ATP的含量总是处在动态平衡之中，但不是可逆反应！ ATP的含量总是处在动态平衡之中 ATP在细胞内的含量及其生成速度是 ◎ ATP在细胞内的含量及其生成速度是 生成总量

很少，很快！ 很少，很快！ 很多！ 很多！