必修一细胞代谢复习课件

细胞的新陈代谢一、细胞中的能源物质（一）细胞中的ATPATP－三磷酸腺苷，A－腺苷，T－三，P－磷酸基1.ATP的结构腺嘌呤核糖腺苷三个磷酸基A－P～P～PATP结构简式：高能磷酸键（30.54KJ/mol)资料1：纯净的ATP是白色粉末，能够溶于水，可作为一种药品，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。分析讨论：为什么口服ATP片剂后，可以迅速改善病人能量供应不足的状况？ATP是直接能源物质，且是小分子有机物，无需消化就可以被直接吸收，能迅速到达所需部位。资料2：ATP中两个高能磷酸键水解过程中，释放的能量是一般共价键的2倍以上，如ATP水解生成ADP和磷酸时，释放的能量约30.5kJ/mol，而6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸时，释放的能量只有13.8kJ/mol。含有高能磷酸键的化合物成为高能化合物。分析讨论：ATP为生命活动提供动力，有什么优势？与一般化学键相比，高能磷酸键水解时能迅速释放出更多的化学能，决定了ATP供能时快速而高效。2.ATP与ADP的相互转化A-P~P~PA-P~P+PiH2OH2O能量用于各种耗能的生命活动肌肉收缩细胞分裂主动运输神经冲动的传导合成大分子物质生物发光能量水解酶合成酶光能光合作用化学能糖类、脂肪、蛋白质CO2、H2O、尿素细胞呼吸（生物氧化）ATP＋H2OADP＋Pi＋能量酶意义：ATP在细胞中含量很少，但通过与ADP的相互转化，使细胞内的ATP总是处于动态平衡之中，从而保证了细胞能量的持续供应。资料3：ATP末端的高能磷酸基，在一定条件下容易水解生成ADP和Pi放出能量，ADP和Pi也很易再捕获能量重新生成ATP。ATP在细胞内形成不到1min的时间就要发生转化，一个成年人在静止状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化。分析讨论：ATP作为生命活动的直接能源物质，是否在细胞中含量很多？细胞处在不同的生理状态时，细胞内的ATP含量是否差别很大？ATP在细胞中的含量很少。但通过ATP与ADP的相互转化，既保证了细胞内ATP含量的相对稳定，有保证了细胞能量的持续供应。ATP与ADP的相互转化中，两反应有什么不同？ATP(+H2O)ADP+Pi+能量酶1酶21.反应条件不同。酶1属于水解酶类，酶2属于合成酶类。2.反应时间不同。细胞中能量供应充足时，更多地发生ATP的合成反应；细胞中耗能反应多时，更多地进行ATP的水解反应。3.反应场所不同。ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；分解场所在细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等等耗能的场所。4.能量不同。ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的能量，直接转化成其他各种形式的能量，用于各种生命活动；合成ATP的能量主要来自于呼吸作用中有机物的氧化分解和光合作用中光能的转化。有机物中的化学能ATP+H2OADP+Pi酶1酶2能量能量光能（光合作用）（细胞呼吸）生命活动主动运输物质合成肌肉收缩细胞分裂3.ATP的生理作用所有生物生命活动的直接能源物质ATP含量稳定、移动迅速、供能高效，是细胞内能量释放、转移和利用的中心物质，其他能源物质含有的能量都要先转移到ATP中才能被生命活动利用。生物体内能量的转变过程：光能ATPATP有机物能量生命活动光合作用细胞呼吸糖类脂肪蛋白质水解直接能源物质，能量“通货”-----ATP主要能源物质-------------------糖类主要储能物质-------------------脂肪能量最终来源-------------------太阳能糖类、脂肪和蛋白质作为能源物质使用时的顺序：糖类→脂肪→蛋白质二、酶在代谢中的作用（一）酶的概念产生场所：活细胞作用：催化作用化学本质：生物大分子蛋白质（绝大多数）RNA（少数）作用场所：体内体外条件适宜即可（二）酶的特性1.高效性：少量酶可以迅速催化大量底物反应原理：（1）酶使底物彼此靠近，提高反应中心局部区域的底物浓度。（2）使底物分子中的敏感键发生“变形”，从而容易断裂。（3）更显著地降低反应的活化能，底物可以越过较低的“能阈”而形成产物。S（底物）＋E→S－E→E＋P（产物）活泼的中间产物探究活动：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率序号项目试管1试管21注入过氧化氢溶液2ml2ml2滴加新鲜的肝脏研磨液2滴滴入氯化铁溶液2滴3观察试管内气泡的产生情况；将点燃但无火焰的卫生香分别放入1、2号试管内液面的上方，观察并记录卫生香燃烧情况气泡产生多且快；卫生香燃烧猛烈。气泡产生少且慢；卫生香燃烧微弱。过氧化氢是生物的代谢中的一种常见产物，由于其含有大量没有配对的电子，极易与生物体中的有机分子发生氧化还原反应，破坏内环境的稳定。过氧化氢酶可以促进过氧化氢的分解，有利于生物的正常生活。（二）酶的特性2.专一性：一种酶只能催化一种或一类底物的反应原理：一把“钥匙”开一把“锁”，结构上契合。只能催化一种反应的酶：过氧化氢酶、脲酶、麦芽糖酶等能催化一类反应的酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶能催化多种蛋白质的水解探究活动：探究唾液淀粉酶的专一性序号项目试管1试管210.5%可溶性淀粉溶液2ml2蔗糖溶液2ml3体积分数为0.5%唾液1ml1ml4班氏试剂4-5滴4-5滴5沸水浴加热1-2min1-2min6观察溶液颜色变化有砖红色沉淀无砖红色沉淀（二）酶的特性3.反应条件温和：———保证反应在常态下进行，不对生命体产生损伤。01020304050（三）影响酶活性的因素1.温度最适温度最适温度：在一定条件下，每种酶在某一特定的温度时活性最大，该温度称为酶的最适温度。在达到最适温度前，酶的活性随温度的升高而升高，超过最适温度，酶的活性随温度的升高而降低，直至完全失活。低温使酶的活性降低，但不破坏酶的结构，温度升高后，酶的活性可恢复；高温（一般超过60℃）破坏酶的空间结构，使酶不可逆的失活。温度(℃)酶活性探究活动：温度、pH对酶活性的影响1.温度对唾液淀粉酶活性的影响实验步骤：0℃淀粉溶液唾液淀粉溶液唾液淀粉溶液唾液37℃90℃（1）3-5min0℃37℃90℃（2）（3）3-5min0℃37℃90℃（4）向各试管滴加碘液，观察颜色变化。实验结论及分析：特别提醒：低温和高温对酶活性影响的不同表格：温度对唾液淀粉酶活性的影响序号项目试管1试管2试管310.5%可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2置于相应温度的水浴中5min0℃37℃100℃3体积分数为0.5%唾液1ml1ml1ml4置于相应温度的水浴中5min0℃37℃100℃5滴加碘液4-5滴4-5滴4-5滴6观察溶液颜色变化变蓝不变蓝变蓝实验过程中应注意的问题：1、在利用唾液淀粉酶进行的“温度对酶的催化效果”的探究中，试剂必须使用碘液，不能使用班氏试剂。原理：I2+H2O=HI+HIO在酸性溶液中，上述反应受到抑制，碘不褪色。在碱性溶液中，上反应生成的酸与碱反应，向正反应方向进行，碘褪色。2、在利用唾液淀粉酶进行的“pH值对酶的催化效果”的探究中，试剂必须使用班氏试剂，而不能使用碘液。因为碘液在碱性环境中会褪色，不会出现实验现象。原理：班氏试剂需要高温水浴，在加热的过程中会逐渐升温，如果试验温度对酶来说过低，温度的升高可能使原先不发生的反应由于酶活性的恢复而重新发生，这里的表现就是淀粉重新分解，从而不会出现试验现象。（三）影响酶活性的因素2.pHpH最适pH：在一定条件下，每种酶在某一特定的pH时活性最大，该pH称为酶的最适pH。酶对环境这的pH十分敏感。酶只有在一定pH范围内才能表现活性。即使在这个有限的pH范围内，酶的活性也要随环境pH的变动而有所不同。酶活性最适pH一般来说，酶的最适pH在4－8之间，pH过高过低都会破坏酶的空间结构从而使酶失活。胃蛋白酶的最适pH：1.9唾液淀粉酶的最适pH：7.1胰蛋白酶的最适pH：8.1探究活动：pH对唾液淀粉酶活性的影响序号项目试管1试管2试管310.5%可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2加入相应pH的缓冲液3ml27113体积分数为0.5%的唾液1ml1ml1ml4班氏试剂4-5滴4-5滴4-5滴5沸水浴1-2min1-2min1-2min6观察溶液颜色变化无砖红色沉淀有砖红色沉淀无砖红色沉淀三、光合作用（一）光合作用的发现1.1642海尔蒙特（比利时）H2O是合成植物体的原料2.1771普里斯特利（英）植物能“净化”空气（放氧）1779英格豪斯（英）植物只能在光下“净化”空气3.1864萨克斯（德）光合作用产物有淀粉，条件需要光4.1880恩吉尔曼（德）叶绿体是光合的场所，光是条件5.1941鲁宾和卡门（美）光合作用产物O2中的O全部来自H2O。同位素示踪法：是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。能准确定量地测定代谢物质的转移和转变。实验：准备甲、乙两套装置（甲装置的槽里盛的是氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳，乙装置的槽里盛的是清水），把它们同时放在黑暗处一昼夜，然后一起移到光下。几小时以后，检验甲、乙装置里的叶片中产生淀粉的情况，发现乙有淀粉产生。甲NaOH乙清水结论：光合作用需要CO2叶绿体（二）光合作用概念和总反应式反应物：CO2和H2O总反应式：CO2+H2O（CH2O）+O2光能CO2+2H2O（CH2O）+O2+H2O光能叶绿体光合作用是自然界最基本的物质和能量代谢。植物通过叶绿体捕获和利用太阳光能，把二氧化碳和水合成有机物，将光能转化为化学能贮存在有机物中，并释放氧气的过程。产物：糖类等有机物和O2场所：叶绿体动力：太阳能（三）质体质体叶绿体：叶绿素、类胡萝卜素有色体：类胡萝卜素白色体：无色素膜上有色素和光反应的酶，是光反应的场所基质～叶绿体双层膜：选择性控制物质进出类囊体基粒～基质：有暗反应的酶，是暗反应的场所；有少量DNA和RNA、核糖体，能自主合成自身的一部分蛋白质，有一定遗传自主性（四）叶绿体的结构胡萝卜素（五）叶绿体中的色素叶绿体中的色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b（3/4）（1/4）（3/4）（1/4）叶黄素（2/3）（1/3）蓝绿色黄绿色黄色橙黄色主要吸收红光和蓝紫光主要吸收蓝紫光叶绿体中色素具有吸收、传递和转化光能的功能。同时根据功能的不同，可将其分为两类：1、天线分子：全部类胡萝卜素、叶绿素b和绝大部分叶绿素a作用：吸收、传递光能2、少数特殊状态的叶绿素a作用：接收、转化光能。在受到光照时，叶绿素a的高能电子被激发，与叶绿素a脱离，叶绿素a变成强氧化剂，从水分子中夺取电子，恢复稳态。水则被裂解成质子H和氧气。实验：叶绿体色素的提取和分离目的要求：1、掌握提取和分离叶绿体色素的方法2、了解叶绿体中色素的种类实验原理：1、提取原理：叶绿体中的两类色素都不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用丙酮（有毒）或无水乙醇等有机溶剂提取色素。2、分离原理：各种色素在层析液中的溶解度不同，因而它们随层析液在滤纸条上的扩散速度也不同，经过一段时间后，可将各种色素分开。实验程序：（一）提取色素1、取材、称量、去主脉、剪碎。取材原则：新鲜浓绿的叶片（也可将叶片烘干后磨成粉末提取）2、研磨：石英砂的作用：增加摩擦力，使研磨更充分。碳酸钙粉的作用：中和细胞液中的酸性物质，防止叶绿素遭破坏。纸的作用：避免叶绿素见光分解。丙酮（无水乙醇）的作用：溶解并提取色素。快速而充分研磨的目的：使色素充分溶解在溶剂中同时防止溶剂挥发。实验：叶绿体色素的提取和分离（二）分离色素------纸层析法4、制备滤纸条：铅笔划线的目的：标记画滤液细线的位置。3、过滤、收集滤液：试管口塞上脱脂棉的目的：防止溶剂挥发。试管避光保存目的：防止叶绿素见光分解。注意：吸取层析液的纸带的两端一定要剪去两角，否则会发生边缘效应。即层析液在滤纸两侧扩散的快，在中间部分扩散得慢，使得提取出的色带不平直。活动程序：（二）分离色素5、画滤液细线：目的：将色素转移到滤纸条上。注意事项（1）尽量画得细且直；（2）重复画线，目的是增加滤纸条上的色素，注意每次重复画线前都必须在前一次画的线干燥后进行，否则细线会化开。注意：划