专题四:降低反应活化能的酶及能量通货ATP

专四:降低反应活化能的酶及能量通货ATP http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 具体 活 动 建 议 说明酶在代谢中的作用。 探究影响酶活性的因素。 解释ATP在能量代谢中的作用。 知识内容 要求 13 （1）酶在代谢中的作用 ? （2）ATP在能量代谢中的作用 ? ?. 对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。 ?.理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情景中综合运用其进行、 判断、推理和评价。 要求 41 （1）探究影响酶活性的因素 掌握程度参考本考试大纲中的： 一、考核目标与要求 2.实验与探究能力。 2.实验与探究能力 （1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤， 掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。 （2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。 （3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查，假说演绎、建立模 型与系统分析等科学研究方法。 （4）能对一些简单的实验做出恰当的评价和修订。 1、来源：活细胞产生的。（死细胞不产生酶，凡是活细胞都一定能产生酶。） 2、作用：催化作用。（酶是生物催化剂） 3、本质：有机物（蛋白质或RNA）（绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA） 第 1 页 共 6 页 http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 4、合成原料：氨基酸 或 核糖核苷酸（组成RNA） 5、作用部位：细胞内或细胞外 1、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称为活化能。 2、酶在生化反应中起的催化的作用，主要是降低了反应的活化能，酶在反应前后质量和性质不变化。 7131、高效性：是无机催化剂的10-10倍。酶的高效性是细胞新陈代谢顺利进行的保证。 2、专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的专一性保证细胞新陈代谢的有序性。 3、酶作用条件的温和性，活性受温度和pH值影响。 1、酶的浓度：在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下， 则酶促反应速率与酶浓度成正比。 2、底物浓度：当酶浓度、温度和PH恒定时，在底物浓度很低的 范围内，反应速率与底物浓度成正比，当底物浓度达到一定限度 时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物演义， 反应速率不再增加。 3、温度： 一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反 应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应 速度会迅速降低。 大多数酶，在30-40?范围内显示最高活性。 热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、 脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。 红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。 4、pH值：在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性，大多数 酶的最适PH值为4.5-8.0范围内。 （1）动物体内的酶最适宜pH大多在6.5—8之间。唾液pH为6.2—7.4，胃液的pH为0.9—1.5，小肠液的pH为7.6。 （2）植物体内的酶最适pH大多在4.5—6.5之间。 1、自变量：实验中人为控制改变的变量。 2、因变量：随自变量而变化的变量。 第 2 页 共 6 页 http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 3、无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些可变因素，对实验结果造成影响。 4、对照实验： 5、对照组与实验组。 ATP 1、ATP的结构简式：A—P~ P~ P 2、ATP中的两个高能磷酸键。 3、ATP与ADP之间的相互转化： 4、ATP与ADP之间的转化不是可逆反应的原因： ?反应条件上不同，用的酶不同。?从场所上看，形成ATP主要在细胞质基质、线粒体和叶绿体，而形成ADP的场所几乎在细胞所有部位。?从能量上看，能量来源和去向不同。?物质可以是可逆的。 5、体内的ATP含量是很有限的。 1、也是一种高能化合物，主要存在于肌细胞中。 2、当动物细胞大量消耗ATP而使ATP含量减少时，可以将磷酸肌酸的磷酸基团连同能量转移到ADP中而 生成ATP来供能。 1、高能磷酸化合物——ATP和磷酸肌酸 2、生物体的直接供能物质——ATP 3、生物体内的能源物质——糖类、脂肪、蛋白质 4、生物体内的主要能源物质——糖类 5、生物体中主要的储能物质——脂肪（大多植物细胞储能物质为淀粉） 6、动物体内的暂时储能物质——糖元（肝糖元、肌糖元） 7、生物界的最终能源——太阳能 8、ATP高能磷酸键中的能量——活跃化学能 9、糖类、脂肪、蛋白质化学健中的能量——稳定化学能 1 胃黏膜能分泌黏液覆盖在胃黏膜表面形成一层保护屏障，能防止胃液内高浓度的盐酸与胃蛋白酶对黏膜的 损伤。另外胃腺细胞分泌的是胃蛋白酶原，没有催化活性，只有在盐酸的作用下，才可能激活成胃蛋白酶， 具有催化作用。 第 3 页 共 6 页 http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 2 酶 维生素 蛋白质 脂质 激素 问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？是的 能产生酶的细胞一定能产生激素吗？不一定 3 一般来说，只要活细胞都是可以产生酶的。 成熟的红细胞是没有细胞核的，也没有大多数的细胞器，红细胞一旦成熟，将不再合成酶。 4ATP ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷酸化合物的特 点是：它的高能磷酸键（也即酸酐键，用“～”表示），水解时释放出的化学能是正常化学键释放化学能的 2倍以上（一般在20.92 kJ/mol以上）。这里需要说明的是，化学中使用的“键能”和生物化学中使用的“高能键”，含义是完全不同的。化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量；生物化学中所说 的“高能键”是指该键水解时能释放出大量能量。 ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷 基团连接处算起，依次分别称为 α、β、γ磷酸基团。ATP的结构式是： 分析ATP的结构式可以看出，腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第5位羟基，与3个相连的磷酸基团结合，形成ATP。ATP分子中的γ磷酸基团水解时，能释放30.5 kJ/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有13.8 kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一个磷酸基团（γ磷酸基团），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi）；又可以同时水解两个磷酸基团（β磷酸基团和γ磷酸基团），而形成一磷酸腺苷（AMP）和焦磷酸（PPi）。后一种水解方式在某些生物合成中具有特殊意义。AMP 第 4 页 共 6 页 http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 可以在腺苷酸激酶的作用下，由ATP提供一个磷酸基团而形成ADP，ADP又可以迅速地接受另外的磷酸基 团而形成ATP。 5ATP ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在着，并 不断与ADP相互转化而形成ATP系统。ATP在细胞内的含量是很少的。但是，ATP与ADP在细胞内的相互转化却是十分迅速的。一般地说，ATP在细胞内形成后不到1 min的时间就要发生转化。这样累计下来， 生物体内ATP转化的总量是很大的。例如，一个成年人在静止的状态下，24 h内竟有40 kg的ATP发生转化；在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5 kg/min。总之，在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的 水平。可见，细胞内ATP系统处在动态平衡之中，这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。 6 在动物和人体细胞（特别是肌细胞）内，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸（可用C～P代表）。磷酸肌酸的结构式是： 当动物和人体细胞由于能量大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下，磷 酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸（可用C代表）；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用下，ATP可以将磷酸基团连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变成磷酸肌酸。 对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，而不能直接被利用。由此可见，对于 动物和人体细胞来说，磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲的作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对的稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。 7ATP ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下 6种。 渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透 能，渗透能来自ATP。 第 5 页 共 6 页 http:\\sw.dgzx.net 东莞中学2006-2007高三总复习资料 机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫 纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等，都是由ATP提供 能量来完成的。 电能大脑的思考??神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它 们所做的电功消耗的就是电能。电能是由ATP提供的能量转化而成的。 化学能细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量 供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化 成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。 光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来 自ATP，如萤火虫的发光。 热能有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环 境散发，其中一小部分热能作用于体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副 产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物的体温的提升和维持。 8 萤火虫不论雄性的还是雌性的，夏秋的夜晚都会一闪一闪地发光。雄虫比雌虫的个体小一些，但发出 的闪光却亮一些。萤火虫发出的闪光，主要是求偶的信号，用来吸引异性前来交尾。萤火虫有许多种，如 平家萤火虫、姬萤火虫等。不同种类的萤火虫会发出各自特定的闪光信号。雌虫看到飞舞着的同种雄虫发 出的闪光信号后，就会以特定的闪光信号回应。雄虫的每一组闪光信号是由几个节奏组成的，每个节奏都 包括闪光的次数、闪光的频率和每次闪光的时间，这些都是雌虫能够识别的。如果雌虫顺利地回应了闪光 信号，则雄虫就会前来交尾，以繁衍后代。有的科学家准确分析出某种雄性萤火虫的闪光规律后，用手电 筒模拟这种闪光信号，竟然发现同种的雌虫会迎光而来。 有趣的是，雌虫看到其他种类雄虫的闪光信号后，有时竟能发出该种雌虫的闪光信号，这种闪光信号 具有欺骗性，能使该种雄虫误以为可以前去交尾而被雌虫吃掉。雌虫的这一特性，可以使自己获得丰富的 营养。这种现象被科学家戏称为“死亡拥抱”。此外，萤火虫发出的荧光还具有一定的警戒作用和照明作用。 萤火虫的发光器官位于腹部后端的下方，该处具有发光细胞。发光细胞的周围有许多微细的气管，发 光细胞内有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活 的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。顺便说到，荧光是一种冷光，其发光效率可 高达98%左右，而热光则发光效率低得多，如太阳的发光效率只有35%左右。 第 6 页 共 6 页