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酶ATP细胞呼吸高三生物成都
专题四酶、ATP、细胞呼吸
一、考点、热点解读
Ⅰ、考点归类
1、酶
2、ATP
3、细胞呼吸的过程及原理
4、细胞呼吸的影响因素及实验探究
Ⅱ、考点详读
第一节 降低反应活化能的酶
一、细胞代谢与酶
1、细胞代谢的概念:
细胞内每时每刻进行着许多化学反应,统称为细胞代谢.
2、酶的发现:
1857年,<法国>巴斯德<德国>毕希纳1926年,<美国>萨姆钠 20世纪80年代,<美国>切赫和奥特曼
3、酶的概念:
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
4、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。
6、酶的本质是蛋白质
7、酶与无机催化剂比较:
相同点:
①反应前后,本身不发生改变;
②只催化热力学允许进行的反应;
③降低活化能,改变化学反应速率,但不改变化学反应平衡点;
不同点:
酶的特性
①高效性:
酶的催化效率比无机催化剂更高,使得反应速率更快;
②专一性:
一种酶只能催化一种或一类化合物,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽;
③多样性:
生物体内具有种类很多的酶。
④反应条件温和性:
酶促反应一般是在较温和的条件下进行的,即常温、常压、生理pH条件下
⑤活性可调节性:
包括抑制剂和启动剂调节、回馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。
⑥有些酶的催化活性与辅因子有关。
⑦易变性,由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
二、影响酶促反应的因素(难点)
1、酶浓度对酶促反应速度的影响
当底物足够,其它条件固定时,酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。
酶分子越多,底物转化的速度越快。
但事实上,当酶浓度很高时,并不保持这种关系,曲线逐渐趋向平缓。
2、底物浓度对酶促反应速度的影响
在生化反应中,若酶的浓度为定值,底物的起始浓度较低时,酶促反应速度与底物浓度成正比,即随底物浓度的增加而增加。
当底物浓度较高时,反应速率加快,但不显著。
当底物浓度达到最大时,反应速率几乎不再变。
3、温度对酶促反应速度的影响
在一定的温度范围内,酶促反应随温度升高而加快。
当温度达到一定限度时,酶促反应随温度升高而减慢。
各种没在某一温度时,酶活性最强,酶促反应速度最大,称为酶的最适温度。
注:
低温导致酶活性下降,高温导致酶活性丧失。
4、pH对酶促反应速度的影响
每一种酶只能在一定范围限度的pH范围内表现出活性,超过范围便失去活性。
酶在某一个pH时活性最大,这个pH称为最适pH。
5、启动剂对酶促反应速度的影响
6、抑制剂对酶促反应速度的影响
三、实验
1、比较过氧化氢酶在不同条件下的分解(过程见课本P79)
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
控制变量法:
变量、自变量、因变量、无关变量的定义。
对照实验:
除一个因素外,其余因素都保持不变的实验。
2、影响酶活性的条件(要求用控制变量法,自己设计实验)
建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响,用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。
第二节 细胞的能量“通货”——ATP
一、ATP:
是细胞内的一种高能磷酸化合物,三磷酸腺苷的英文缩写
二、ATP的结构简式:
A-P~P~P,
其中:
A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键,-代表普通化学键。
注意:
ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP被称为高能化合物。
这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。
三、ATP的生理功能:
直接给细胞的生命活动提供能量。
四、ATP和ADP的相互转换
A-P~P~P断裂─→水解─→释放能量
水解酶、放能
合成酶、储能
ATPADP+pi(游离的磷酸)+能量
注:
该反应是不可逆反应,因为催化剂(即所需酶)不同,
能量不同,进行场所不同
5、ATP的利用:
1、渗透能:
用于细胞主动运输。
2、光能:
生物发光(eg.萤火虫)
3、机械能:
肌细胞收缩。
4、电能:
用于生物发电、发光(eg.电鳐)
5、热能:
人体恒温。
6、生物电:
大脑思考。
酶、吸收能量、ATP的水解
释放能量、ATP的合成
葡萄糖(小分子物质)+果糖蔗糖(大分子物质)
小结:
1、ATP和ADP转换图解;
2、ADP转化成ATP所需能量的主要来源;
3.ATP与ADP的转化
ATP
动
态
平衡
呼吸作用
水解酶
合成酶
(线粒体)吸Pi
(细胞质基质)能吸收分泌(渗透能)
(叶绿体)放肌肉收缩(机械能)
光合作用Pi能神经传导、生物电(电能)
ADP(每个活细胞)合成代谢(化学能)
体温(热能)
萤火虫(光能)
◎糖类—主要能源物质热能散失
太阳光能脂肪—主要储能物质氧化
(直接能源)蛋白质—能源物质之一分解化学能ATP
水解酶、放
◎ATPADP+Pi+能量
合成酶、吸
4.能产生ATP:
线粒体、叶绿体、细胞质基质
能产生水:
线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
能碱基互补配对:
线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸
一、细胞呼吸:
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。
二、有氧呼吸
酶
总反应式:
C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+大量能量
第一阶段:
葡萄糖的初步分解场所:
细胞质基质
酶
C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量(2个ATP+热能)
第二阶段:
丙酮酸的彻底分解场所:
线粒体基质
酶
2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O 6CO2+20[H]+少量能量(2个ATP+热能)
第三阶段:
[H]的氧化场所:
线粒体内膜
24[H]+6O2 12H2O+大量能量(34个ATP+热能)
三、无氧呼吸
反应场所:
细胞质基质
第一阶段:
葡萄糖的初步分解
酶
C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量(2个ATP+热能)
第二阶段:
产生酒精、CO2或乳酸
酶
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量发生生物:
动物,乳酸菌,马铃薯块茎,玉米胚
酶
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+2CO2+少量能量发生生物:
大部分植物,酵母菌
注意:
无机物的无氧呼吸也叫发酵,生成乳酸的叫乳酸发酵,生成酒精的叫酒精发酵
讨论:
1有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路
有氧呼吸:
所释放的能量一部分用于生成ATP,大部分以热能形式散失了。
无氧呼吸:
能量小部分用于生成ATP,大部分储存于乳酸或酒精中
2有氧呼吸过程中氧气的去路:
氧气用于和[H]生成水
四、有氧呼吸和无氧呼吸的比较
呼吸类型
有氧呼吸
无氧呼吸
呼吸场所
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
是否需氧
是
否
分解产物
CO2、H2O
酒精、CO2或乳酸
释能情况
大量
少量
五、影响细胞呼吸的因素
1、温度:
温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。
在一定温度范围内,温度越低,,细胞呼吸越弱;温度越高,
细胞呼吸越强。
2、氧气:
氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:
一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。
但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,
产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:
环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
六、判断细胞呼吸方式
①不消耗O2,释放CO2,只进行酒精式无氧呼吸。
②O2吸收量=CO2释放量,进行有氧呼吸或乳酸式无氧呼吸。
③O2吸收量 ④酒精生成量=CO2释放量,只进行酒精式无氧呼吸。 ⑤酒精生成量 小结: 1、有氧呼吸与无氧呼吸对校表 有氧呼吸 无氧呼吸 概念 指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成许多ATP的过程。 指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。 过程 ①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP ②2丙酮酸+6H2O→6CO2+[H]+2ATP ③[H]+6O2→12H2O+34ATP ①C6H12O6→2丙酮酸+[H]+2ATP →2C3H6O3 ②2丙酮酸→2C2H5OH+2CO2 反应式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+38ATP C6H12O6→2C3H6O3+2ATP →2C2H5OH+2CO2+2ATP 不同点 场所: ①②线粒体基质③内膜 始终在细胞质基质 条件: 除①外,需分子氧、酶 不需分子氧、需酶 产物: CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量: 大量、合成38ATP(1161KJ) 少量、合成2ATP(61.08KJ) 相同点 联系: 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同,以后阶段不同 实质: 分解有机物,释放能量,合成ATP 意义: 为生物体的各项生命活动提供能量;为体内其他化合物合成提供原料 2、有氧呼吸反应机理(了解) 3、无氧呼吸反应机理(了解) 4、有氧呼吸与无氧呼吸关系 三、典型例题与拓展训练 1.下列关于酶的论述错误的是() A.酶的数量因参与化学反应而减少B.有些酶是核酸 C.酶的活性受温度和酸碱度的影响D.离开活细胞,酶也能表现催化活性 2.下列关于酶的化学成分的叙述,哪一项是不正确的() A.一般地说,酶的化学成分是蛋白质B.酶是由蛋白质和核酸组成的 C.绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNAD.淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质 3、加酶洗衣粉不能用沸水溶解,这说明了酶的作用() A、适于低温下催化B、具有高效性C、具有专一性D、需要适宜的温度 4、蛋白酶使蛋白质水解为多肽,但不能使多肽水解为氨基酸,这说明酶有() A、高效性B、专一性 C、多样性D、稳定性 5、下列叙述不正确的是() A、酶的主要作用是降低反应所需的活化能 B、酶以相同的能量能使更多的分子活化,从而加速反应的进行 C、酶加速反应的进行,使给反应物提供能量 D、酶同无机催化剂相比,降低活化能的能力显著 6、下列有关酶的正确叙述是() a、是有分泌功能的细胞产生的 b、有的从食物获得,有的在体内转化而来 c、凡是活细胞都能产生酶 d、酶多数是蛋白质 e、有的酶是蛋白质,有的是固醇 f、酶在代谢中有多种功能 g、在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 h、酶只是起催化作用 A、cdhB、abe C、cfgD、agh 7、下列有关酶的叙述错误的
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