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1、新陳代謝與酶、 新陳代謝與,,第三章 生物的新陳代謝,學(xué)習(xí)目標(biāo),1能描述新陳代謝的概念。 2通過(guò)對(duì)酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的學(xué)習(xí)，懂得科學(xué)探索的一般方法。 理解酶的概念，并能運(yùn)用酶的特性解決具體問(wèn)題。 理解 ATP的生理功能和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,并能用ATP的功能特性解 釋具體問(wèn)題。 5. 能區(qū)別動(dòng)植物體內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP的形成途徑。,知識(shí)網(wǎng)絡(luò),概念: 新陳代謝是活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)變化的總稱(chēng)。 催化劑:酶 直接能源: ATP,新陳代謝,,酶的發(fā)現(xiàn) 酶的特性,,生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)與能量的交換，以及生物體內(nèi)物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)變過(guò)程。,一. 新陳代謝與酶,(一)酶的發(fā)現(xiàn),1. 1773年,意大利科
2、學(xué)家L.Spallanzani 的實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象:籠內(nèi)肉塊消失,2. 1836年德國(guó)科學(xué)家T.Schwann 從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)(后來(lái)知道是胃蛋白酶),結(jié)論:胃具有化學(xué)性消化的作用,問(wèn)題: 胃液中什么物質(zhì)將肉塊消化?,斯帕蘭札尼,施旺,1926年,美國(guó)科學(xué)家薩姆納（J.B.Sumner）從刀豆種子中提取出了脲酶的結(jié)晶,并證明脲酶是一種蛋白質(zhì)。,酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具生物催化作用的有機(jī)物（絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA）。,(20世紀(jì)30年代,科學(xué)家們相繼提取出許多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶,并指出酶是一類(lèi)具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。),4. 20世紀(jì)80年代以來(lái),美國(guó)科學(xué)家切赫（T.R.Cech）和
3、奧特曼（S.Altman）發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。,來(lái)源,作用,本質(zhì),從發(fā)現(xiàn)酶到認(rèn)識(shí)酶的本質(zhì)，都離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)的重要性?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)可導(dǎo)致科學(xué)的發(fā)展，生產(chǎn)實(shí)踐同樣可導(dǎo)致科學(xué)的發(fā)展。因此，我們不僅要重視實(shí)驗(yàn)，也要重視生產(chǎn)實(shí)踐 。,酶既然是生物催化劑，那么它和無(wú)機(jī)催化劑相比，是否一樣呢？下面我們同樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索酶的特性。,酶促反應(yīng)：生物體內(nèi)各種反應(yīng)，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫底物。經(jīng)反應(yīng)生成的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。,(二) 酶的特性,1、高效性,（酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的 107 1013倍 ）,實(shí)驗(yàn)1：過(guò)氧化氫酶 和 Fe3+催
4、化過(guò)氧化氫(H2O2） 分解成H2O和O2,,過(guò)氧化氫（H2O2）在 Fe3+的催化下，可分解成H2O和O2，動(dòng)物新鮮肝臟中含有的過(guò)氧化氫酶也能催化這個(gè)反應(yīng)。要比較Fe3+和過(guò)氧化氫酶的催化效率，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中的其他條件應(yīng)該相同，如兩個(gè)試管中過(guò)氧化氫溶液的量應(yīng)該相同， Fe3+和動(dòng)物肝臟也應(yīng)盡可能同時(shí)加入兩個(gè)試管中，即要遵循單一變量原則。,結(jié)論,2、專(zhuān)一性,實(shí)驗(yàn)2：淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用,,（一種酶只能催化一種化合物或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)）,淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化下能水解為麥芽糖和葡萄糖；蔗糖在酶的催化下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖均屬還原性糖。還原性糖
5、能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。利用這些特性，我們可設(shè)計(jì)一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)淀粉酶催化了什么物質(zhì)的水解。,結(jié)論,3、多樣性,由于生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的種類(lèi)極多，而催化每種化學(xué)反應(yīng)的是專(zhuān)一性的酶，因此，生物體內(nèi)具有種類(lèi)繁多的酶。,酶需要適宜的條件,a、最適溫度下，酶的活性最高 （每種酶都有自己的最適溫度 ）,b、低于或高于最適溫度時(shí)，酶的活性都降低,（高溫會(huì)使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性）,（ 1 ）溫度,（2）PH值,a、最適的pH下，酶的活性最高 （一般接近中性，少數(shù)例外，如胃蛋白酶）,b、偏酸、偏堿時(shí)，酶的 活性降低 （過(guò)酸、過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去恬性
6、）,4、易變性,由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，因而會(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞。,5、反應(yīng)條件的溫和性,酶促反應(yīng)在常溫、常壓、生理PH條件下進(jìn)行,（三）影響酶作用的因素,1、酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響,2、底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響,3、PH酶促反應(yīng)的影響,4、溫度對(duì)酶促反應(yīng)的影響,請(qǐng)思考：人發(fā)燒時(shí)，不想吃東西，而且腹脹，不覺(jué)餓，為什么？,溫度過(guò)高導(dǎo)致消化酶活性降低，食物消化慢。,（四）酶、激素和維生素的比較,1、從來(lái)源上看：酶是所有活細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)；激素是有專(zhuān)門(mén)的內(nèi)分泌腺或具有內(nèi)分泌功能的細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)；維生素在動(dòng)物體內(nèi)一般不能合成或很少合成（大腸可合成），主要從食物中攝取。,2、從特性上看：酶的催化
7、效率很高；激素、維生素含量少，作用大。它們都是高效能物質(zhì)。,3、從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看：酶主要是蛋白質(zhì)類(lèi)（少數(shù)是RNA）化合物。激素種類(lèi)很多，有的是固醇類(lèi)，有的是多肽或蛋白質(zhì)，有的是氨基酸或脂肪酸的衍生物。維生素種類(lèi)也很多，有脂肪族、芳香族、脂環(huán)族、雜環(huán)化合物，是可溶于水或溶于脂類(lèi)的小分子有機(jī)物。,4、從生理上看：酶起催化化學(xué)反應(yīng)的作用，大部分在細(xì)胞內(nèi)，少數(shù)在細(xì)胞外（如消化酶）起作用，激素起調(diào)節(jié)作用，維生素多是酶的輔助因子的組成成分。,,酶作為一種生物催化劑是細(xì)胞新陳代謝活動(dòng)中不可缺少的。正由于酶的存在，細(xì)胞中的無(wú)數(shù)生化反應(yīng)才能快速有序地進(jìn)行。,細(xì)胞代謝每時(shí)每刻都在進(jìn)行合成和分解反應(yīng)，通過(guò)分解有機(jī)物，
8、釋放能量供給生命活動(dòng)的需要。那么細(xì)胞內(nèi)的能源物質(zhì)有哪些呢？,二. 新陳代謝與ATP,2、重要能源物質(zhì)？ 3、主要能源物質(zhì)？ 4、儲(chǔ)能物質(zhì)？ 5、最終能源物質(zhì)？,脂肪,糖類(lèi),否,1、細(xì)胞的能源物質(zhì)?,有機(jī)物（糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等）,葡萄糖,思考：有機(jī)物氧化分解釋放的能量能否直接被用于生命活動(dòng)？,6、直接能源物質(zhì)？,太陽(yáng)能,ATP,（一）ATP的生理功能,是生物體生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。,（二）ATP的分子簡(jiǎn)式,APPP（三磷酸腺苷）, ：普通化學(xué)鍵,ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵，在一定條件下易水解，也易重新形成。, ：高能磷酸鍵,A ：腺苷,P ：磷酸基團(tuán),T：三個(gè),30.54kj/m
9、ol,,ATP空間結(jié)構(gòu),,ATP ADP+Pi+能量,,酶,ATP：三磷酸腺苷,ADP：二磷酸腺苷,AMP：一磷酸腺苷,（RNA的基本組成單位）,APPP,APP,AP,如何理解ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化,1、從反應(yīng)條件上看：,ATP分解需分解酶，ATP合成需合成酶,2、從能量上看：,ATP水解釋放的的能量是高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽(yáng)能,3、從ATP合成與分解的場(chǎng)所上看：,合成：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、 葉綠體 水解：較多,物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的,,ATP中能量的利用：,1、機(jī)械能,纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細(xì)胞的收縮、染色體的運(yùn)動(dòng)等,2、電能,神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)沖動(dòng)、電鰻、電鰩等,3、滲透能,主動(dòng)運(yùn)輸逆濃度梯度運(yùn)輸消耗能量,4、化學(xué)能,物質(zhì)合成、分解等代謝過(guò)程,5、光能,生物發(fā)光,6、熱能,大部分熱能散失，小部分用于細(xì)胞或恒溫動(dòng)物的體溫,,,,,,,
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