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一、相关概念：1、细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。

3、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。

二、酶在细胞代谢中的作用（实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解）（一）实验过程：（二）注意事项：①要求用新鲜的肝脏，因为新鲜的肝脏中H2O2酶的含量及活性较高；②要经过研磨，这样能使肝脏细胞破裂，酶分子充分释放出来；③试管中插入点燃但没有火焰的卫生香时，不要插入气泡中，以免卫生香熄灭；④注意安全，H2O2具有一定的腐蚀性，不要溅到皮肤上，如果不慎溅到皮肤上要及时用用清水冲洗。

（三）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，◎酶的作用：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。

（四）控制变量法：1、变量：实验过程中可以变化的因素称为变量。

2、自变量：人为改变的变量称做自变量。

3、因变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。

4、无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。

5、对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照实验。

对照实验一般要设置对照组和实验组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

三、酶的本质1、关于酶本质的探索时间发现者实验过程现象实验结论酶的发现1773年（意）斯帕兰札尼将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块小时胃具有化学消化作用1857年（法）巴斯德、1897年（德）李比希、毕希纳糖类通过酵母菌发酵产社工酒精，并从细胞中提取出酶细胞提取液中含有酶1926年（美）萨姆纳从刀豆种子种提取了脲酶结晶，并证实是蛋白质酶是一类具有催化作用的蛋白质20世纪30年代许多科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶20世纪8年代（美）切赫、奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能2、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。

注：①由活细胞产生（与核糖体有关）②催化性质：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。

B.反应前后酶的性质和数量没有变化。

③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

3、酶化学本质的验证试验①证明某种酶是蛋白质：实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应②证明某种酶是RNA：实验组：待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色对照组：已知RNA溶液 +吡罗红染液→出现红色四、酶的特性①酶具有高效性：催化效率很高，使反应速度很快②酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

③酶的作用条件比较温和。

（温度和pH值）酶的最适温度：动物 35℃—40℃；植物 40℃—50℃；细菌和真菌 70℃。

最适PH值：植物 4.5—6.5；动物 6.5—8.0、胃蛋白酶最适PH值为1.5；注：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。

0℃左右，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。

低温0℃—4℃下保存酶。

五、影响酶促反应的因素1、底物浓度2、酶浓度3、PH值：过酸、过碱使酶失活4、温度：高温使酶失活。

低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。

第二节细胞的能量“通货”——ATP◎生命活动的主要能源物质：糖类◎主要储能物质：脂肪◎植物细胞内储能物质：淀粉◎动物细胞内储能物质：糖原◎直接能源物质：ATP ◎最终能量来源：太阳能一、ATP（细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷）1、组成元素：C、H、O、N、P2、结构简式：A—P～P～P A代表腺苷（腺嘌呤+核糖） P代表磷酸基团 T是三的意思—普通化学键（水解时是释放的能量13.8KJ/mol）～代表高能磷酸键（水解时是释放的能量多达30.54kJ∕mol）二、ATP和ADP之间的相互转化人、动物的呼吸作用绿色植物的呼吸作用和光合作用（物质可逆，能量和酶不可逆）◎ADP中文名称叫二磷酸腺苷，结构简式A—P～P，Pi表示磷酸，远离A的那个高能磷酸键断裂（1molATP 水解释放30.54KJ能量）◎ATP在细胞内含量很少，但在细胞内的转化速度很快，用掉多少马上形成多少。

◎ATP与ADP的这种转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。

◎意义：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞里的能量流通的能量“通货”◎生物界的共性：细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制。

第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸细胞呼吸：由于呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。

细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

一、细胞呼吸的方式1、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）实验原理：①酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧，便于探究细胞呼吸方式。

②CO2可使石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养CO2的产生情况。

③橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。

（2）实验过程：①制备酵母液：取两份新鲜酵母，每份10 g，分别放入两个编好号的500 mL广口瓶或锥形瓶中，再向瓶中分别加入200 mL质量分数为5％的葡萄糖溶液，制成酵母发酵液，简称酵母液。

②实验装置装置1：装置2：质量分数为10% 酵母液石灰水（或Ba(OH)2溶液）酵母液石灰水（或Ba(OH)2溶液）的NaOH溶液装置3：同装置1或装置2，但要将酵母液换成葡萄糖液。

实验注意事项：（1）空气持续通入保证了O2的充足供应，而进入锥形瓶的空气先通过盛有NaOH溶液的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证最后通入澄清石灰水的CO2是由于酵母菌有氧呼吸产生的。

（2）探究酵母菌无氧呼吸实验中，先将盛有酵母菌的锥形瓶静置一段时间，让其先进行有氧呼吸将锥形瓶内的O2消耗尽，再连通装置，检测其无氧呼吸产物。

③检测ⅰ、使用石灰水（或Ba(OH)2溶液）检测CO2的生成ⅱ、使用溴麝香草酚蓝溶液检测CO2的生成ⅲ、使用重铬酸钾检测酒精生成（3）实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸细胞呼吸；在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和谁；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。

2、对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。

3、细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。

4、有氧呼吸：指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放出大量能量，生成ATP 的过程。

总反应式： C 6H 12O 6 + 6H 2O + 6O 26CO 2 + 12H 2O + 能量（38ATP ）◎有氧呼吸过程中O 2的去路：O 2用于和[H]生成H 2O5、无氧呼吸：一般是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物（酒精、CO2或乳酸），同时释放出少量能量的过程。

总反应式： C 6H 12O 6 2C 3H 6O 3 (乳酸) + 少量能量（2ATP ）C 6H 12O 6 2C 2H 5OH(酒精) + 2CO 2 +少量能量（2ATP ）◎无氧呼吸产生酒精的：酵母菌细胞和大多数植物细胞等◎无氧呼吸产生乳酸的：乳酸菌细胞、哺乳动物成熟红细胞、骨骼肌细胞、马铃薯块茎◎发酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸。

产生酒精的叫酒精发酵；产生乳酸的叫乳酸发酵。

6、有氧呼吸和无氧呼吸的比较 二、影响细胞呼吸作用的因素1、内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）2、外界因素（环境因素）酶 酶酶（1）温度（2）O 2的浓度（3）CO 2浓度 （4）含水量从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。

环境CO 2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。

在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增强，随含水量的减少而减弱。

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。

三、细胞呼吸应用：1、作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。

2、粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。

3、水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。

4、包扎伤口，选用透气消毒纱布，抑制细菌无氧呼吸。

5、酵母菌酿酒：选通气，后密封。

先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。

6、稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。

7、提倡慢跑：防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。

8、破伤风杆菌感染伤口：须及时清洗伤口，以防无氧呼吸温度以影响酶的活性影响呼吸速率。

在最低点与最适点之间，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率随温度的升高而加快。

超过最适点，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受到抑制，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。

植物在O 2浓度为0时只进行无氧呼吸，大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和CO 2；O 2浓度在0~10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；在O 2浓度5%时，呼吸作用最弱；在O 2浓度超过10%时，只进行有氧呼吸。

有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，抑制作用随氧浓度的增加而增强，直至无氧呼吸完全停止在一定氧浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强。

呼吸强度呼吸强度CO 2浓度 含水量%第四节能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素1、实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取原理：色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中：分离原理：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的速度快，反之则慢。

实验材料：新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇，层析液（由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成。

93号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙。

实验用具：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒（10ml），天平。

方法步骤: （1）称取5g绿色叶片并剪碎，放入研钵中提取色素研磨→漏斗过滤→收集到试管内并塞紧管口（2）加入少量SiO2、CaCO3和10ml无水乙醇（注：SiO2有助于研磨充分，CaCO3防止研磨中色素被破坏）（1）将干燥的滤纸剪成6cm长，1cm宽的纸条，剪去一端两角（使层析液同时到达滤液细线）制滤纸条（2）在距剪角一端1cm处用铅笔画线（1）用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线（用力均匀，速度适中）滤液划线（2）干燥后重复划2-3次（1）向试管中倒入3ml层析液（以层析液不没及滤液细线为准）纸上层析（2）将滤纸条尖端朝下轻轻插入层析液中，（3）随后用棉塞塞紧试管口。