人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用综合与测试复习ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用综合与测试复习ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了无氧呼吸，影响因素，产生或制造量，积累量，向细胞外的释放量，固定量或利用量等内容，欢迎下载使用。
细胞的生活需要物质和能量，能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
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
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
少数RNA也是具有生物催化功能的酶
酶是 产生的具有 的有机物。
其中绝大多数酶的化学本质是 。少数酶的化学本质是 。
1.常温下反应2.加热3.Fe3+做催化剂4.过氧化氢酶
实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用。
三、酶在细胞代谢中的作用
→ 2H2O + O2
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？4.3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率
FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率
4号反应更快，细胞每时每刻都在进行着成千上万的化学反应，要在常温常压的条件下高效率的进行化学反应，只有酶能满足这样的条件。
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 H2O2 → 2 H2O + O2
各条件使反应加快的本质：
加热、催化剂在化学反应中的作用
各条件使反应加快的本质：加热： 无机催化剂：酶：
降低化学反应所需的活化能
提高分子自身的能量使接近所需活化能
更显著地降低化学反应所需的活化能
无催化剂条件下所需的活化能
(1)没有酶催化的反应曲线是 .
(2)有酶催化的反应曲线是 .
(3) 段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能
(4) 段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将 (向上、向下)移动，即反应需要的活化能要 (增大、减小）。
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？
酶是活细胞产生的，酶在细胞内外都能发挥作用
由酶催化的化学反应，称酶促反应 ；酶在适宜条件下对化学反应的催化效率为酶的活性；
和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。
显著降低化学反应的活化能
1.常温2.90℃水浴3. FeCl3 4.过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2
5.酶量加倍，底物量不变
底物量一定，化学平衡点不变，酶加倍只加快化学反应速率。
提问：如何增加产物的量？
酶的作用（催化作用）：
能加快化学反应速率，但不能改变化学反应平衡点；只改变化学反应速率，但不能改变化学反应方向；不为化学反应提供物质和能量；酶不参与反应，在反应中不会被消耗，但长久使用会钝化，需细胞自我更新。
满足细胞高效率进行化学反应的需求酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍
提高化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，而不改变平衡点。
酶的专一性是普遍存在的生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。所以，准确地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
摇匀混合，放置反应5min
淀粉酶在37 ℃中活性最强
【特别提示】（1）本实验不宜使用斐林试剂检验有无葡萄糖的生成，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热条件，而本实验必须严格控制温度。（2）实验中一定要将盛有淀粉酶和淀粉溶液的两支试管分别保温后再混合。若先混合再放到相应的温度环境中，混合后在达到相应温度之前会发生反应，影响实验结果。（3）本实验不适合用H2O2 作为底物，因为H2O2 遇热会加速分解，无法确认实验现象的出现是不是温度对酶活性影响的结果。
图5-3 酶活性受温度影响示意图
A点：低温0度，化学反应速率慢，酶活性低，没有失活。
AB段：酶的活性随温度的升高而升高，化学反应速率加快。。
BC段：超过最适温度后，酶活性随温度的升高而降低，化学反应速率减慢。
B点：最适温度，化学反应速率最快，酶活性最高。
C点：化学反应速率为0，酶失活。
生物一般耐低温不耐高温，酶一般超过50℃就会失活。
例题：将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放在37℃的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是A、不断降低 B、先升后降C、先降后升 D、没有变化
蛋白质变性，空间结构改变，不可逆
在不同PH下加入过氧化氢酶2滴混合，振荡2～3min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
pH=12（氢氧化钠）
将带火星的卫生香分别放入试管中
只有在适合的pH下酶的催化效果最好
4、探究pH对过氧化氢酶活性的影响
特别注意1. 实验步骤中第二、三步一定不能颠倒，否则会导致实验失败。2. 本实验中也可将过氧化氢酶溶液和H2O2 溶液分别调至同一pH 再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。3. 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解反应，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下会发生水解。
图5-3 酶活性受PH影响示意图
A点、C点：化学反应速率为0，酶失活。
AB段：酶活性随PH的升高而升高，化学反应速率加快。
BC段：超过最适PH后，酶活性随PH的升高而降低，化学反应速率减慢。
B点：最适PH值，化学反应速率最快，酶活性最高。
生物一般不耐强酸、强碱，重金属。
例题：将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（ ） A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升
三、影响酶促反应速率的因素：
一、ATP是一种高能磷酸化合物化合物
ATP水解的过程就是释放能量的过程，1mlATP水解能量高达是高能磷酸化合物
两个~代表特殊的化学键，相邻磷酸基团都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的化学键更容易断裂，具有较高的转移势能。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP去掉一个磷酸基团成为ADP即腺苷二磷酸，去掉两个磷酸基团成为AMP即腺苷一磷酸又可称为 ，是构成 的基本单位之一。
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
二、ATP和ADP可以相互转化
此处的能量是如何获得的呢？
三、合成ATP的能量来源
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量
1. 参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
ATP 为主动运输供能的过程
ATP的供能原理：ATP水解释放的磷酸基团携带着能量与其他分子结合，使其磷酸化，分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加各种反应。
五、ATP是细胞内流通能量的“货币”
细胞中的反应分为吸能和放能反应，许多吸能反应与ATP的水解相联系，放能反应与的ATP合成相联系。即能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，ATP是细胞内流通能量的“货币”
第三节:细胞呼吸的原理和应用
酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，是一种兼性厌氧菌。因此，酵母菌适合用来研究细胞呼吸的不同方式。
探究•实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，需要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，有利于酵母菌进行繁殖； 密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和繁殖提供充足的动力。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精，对他自身有什么意义？在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
1、酵母菌在有氧条件下生成什么？2、酵母菌在无氧条件下生成什么？
酵母菌在无氧条件下会产生酒精，在有氧条件下会产生CO2
材料：酵母菌用具：方法步骤：
思考1：葡萄糖溶液需要煮沸，目的是？
思考2：煮沸的葡萄糖溶液需冷却后再加入锥形瓶，原因是：
杀死葡萄糖溶液中的细菌，排除其他微生物对实验结果的影响（杀菌）； 加热煮沸后可排出溶液中的O2（除O2）。
防止温度过高将酵母菌杀死。
②.检测CO2的产生：
吸收空气中的CO2，排除空气中的CO2 对实验结果的干扰。
通入空气，以保证O2的充分供应。
质量分数为10%的NaOH溶液
以检测进入酵母菌培养液中的气体CO2是否除尽。
目的是使酵母菌先将瓶中的O2 消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。
B 瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
橙色的重铬酸钾（K2Cr2O7)在浓硫酸酸化条件下，与乙醇反应变成灰绿色
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 在有氧条件下产生大量CO2和水，无氧条件下产生酒精和少量CO2。
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。
特点：这些实验组的结果都是事先未知的。
细胞质基质：进行有氧呼吸第一阶段线粒体（主要）：进行有氧呼吸第二、三阶段
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CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
思考：以上反应式中的能量能否写成ATP ？
大部分以热能的形式散失
思考：用18O2培养酵母菌，最先在哪个物质中检测到18O？
一段时间后，在CO2中检测到了用18O，18O是怎样从18O2到CO2的？
①有氧呼吸过程温和；②有机物中的能量，经过一系列的化学反应，逐步释放；③这些能量，有相当一部分储存在ATP中。
5.与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸具有不 同的特点：
有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质是一致的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。
6.有氧呼吸的能量利用特点：
转化为ATP的ADP 为：977.28/30.54≈32ml
1、在细胞内，1ml葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。 请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
转化效率大约是：977.28/2870≈34.05%
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
②能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
思考:葡萄糖为什么必须分解成丙酮酸后，才能进行有氧呼吸的第二、三阶段?
线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体。（或：线粒体中没有催化葡萄糖分解的酶）
原因是：含有与有氧呼吸有关的酶
思考:原核生物（如蓝藻、硝化细菌等） 没有线粒体， 但也能进行有氧呼吸 的原因及场所是?
场所是：细胞质和细胞膜内表面
(1)有线粒体的真核细胞(生物)一定能进行有氧呼吸，无氧条件下也可进行无氧呼吸。
线粒体和细胞呼吸的关系
(2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞和蛔虫等。
(3)无线粒体的原核生物，有些也能进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，原核生物的有氧呼吸发生在细胞质和细胞膜上。
细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
酶的不同，决定了丙酮酸被还原的产物不同。
4.无氧呼吸总反应式：
酒精发酵（酵母菌、大部分植物）
乳酸发酵（乳酸菌、人和动物、马铃薯块 茎、甜菜块根、玉米胚等）
极少部分储存在ATP中
5.无氧呼吸中的能量利用：
无氧呼吸分解有机物不彻底，释放的能量很少。
大部分储存在未完全分解的有机物（酒精或乳酸）中
有氧呼吸和无氧呼吸的区别
线粒体（主）和细胞质基质
乳酸或（酒精＋CO2）
热能（主）＋ATP中的化学能
反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量。
有氧呼吸和无氧呼吸的联系
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，释放能量并生成ATP的过程。
（1）呼吸是通过呼吸运动吸入氧气，排出二氧化碳的过程。（2）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。（3）呼吸运动指胸廓有节律地扩大和缩小，从而完成吸气与呼气的活动。
呼吸、细胞呼吸和呼吸运动是一回事吗?
指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。
常用单位时间内葡萄糖的消耗量、O2的消耗量、CO2的生成量来表示呼吸速率的大小。
1.不同种类的植物，呼吸速率不同。2.同一植物在不同的生长发育时期，呼吸速率不同。3.同一植物的不同器官或组织，呼吸速率不同。
1、温度：温度通过影响酶的活性来影响呼吸强度。
应用： ①零上低温储存蔬菜和水果； ②温水和面发酵快。
2、O2的含量：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对 无氧呼吸过程有抑制作用。
有氧呼吸饱和点（约为20%）
无氧呼吸消失点（约为10%）
无氧呼吸产生的CO2量
无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量相等
同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；
无氧呼吸生成的CO2总量。
②0