1、 新陈代谢与酶、新陈代谢与酶、新陈代谢与新陈代谢与第三章第三章 生物的新陈代谢生物的新陈代谢学习目标学习目标1 1能描述新陈代谢的概念。能描述新陈代谢的概念。2 2通过对酶的发现过程的学习，懂得科学探索的一通过对酶的发现过程的学习，懂得科学探索的一般方法。般方法。3.3.理解酶的概念，并能运用酶的特性解决具体问题。理解酶的概念，并能运用酶的特性解决具体问题。4.4.理解理解 ATPATP的生理功能和结构简式的生理功能和结构简式,并能用并能用ATPATP的功的功能特性解能特性解 释具体问题。释具体问题。5.5.能区别动植物体内能区别动植物体内ATPATP与与ADPADP的相互转化以及的相互转化以
2、及ATPATP的的形成途径。形成途径。知识网络知识网络概念概念:新陈代谢是活细胞中全部新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称。有序的化学变化的总称。催化剂催化剂:酶酶直接能源直接能源:ATP:ATP新陈代谢新陈代谢酶的发现酶的发现酶的特性酶的特性生物体与外界环境之间物质与能生物体与外界环境之间物质与能量的交换，以及生物体内物质与量的交换，以及生物体内物质与能量的转变过程。能量的转变过程。一一.新陈代谢与酶新陈代谢与酶(一一)酶的发现酶的发现1.17731.1773年年,意大利科学家意大利科学家L.SpallanzaniL.Spallanzani 的实验的实验现象现象:笼内肉块消失笼内肉块消
3、失2.2.18361836年德国科学家年德国科学家T.SchwannT.Schwann 从胃液中提取出从胃液中提取出了消化蛋白质的物质了消化蛋白质的物质(后来后来知道是胃蛋白酶知道是胃蛋白酶)结论结论:胃具有化学性消化的作用胃具有化学性消化的作用问题问题:胃液中什么物质将肉块消化胃液中什么物质将肉块消化?斯帕兰札尼斯帕兰札尼施旺施旺3.3.19261926年年,美国科学家萨姆纳（美国科学家萨姆纳（J.B.SumnerJ.B.Sumner）从刀）从刀豆种子中提取出了脲酶的结晶豆种子中提取出了脲酶的结晶,并证明并证明脲酶脲酶是一是一种种蛋白质蛋白质。酶是酶是活细胞活细胞产生的具产生的具生物催化作用
4、生物催化作用的有机物（的有机物（绝大绝大多数是蛋白质，少数是多数是蛋白质，少数是RNARNA）。）。(20(20世纪世纪3030年代年代,科学家们相继提取出许多种酶的蛋白科学家们相继提取出许多种酶的蛋白质结晶质结晶,并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。)4.204.20世纪世纪8080年代以来年代以来,美国科学家切赫美国科学家切赫（T.R.CechT.R.Cech）和奥特曼（）和奥特曼（S.AltmanS.Altman）发现）发现少数少数RNARNA也具有生物也具有生物催化作用催化作用。来源来源作用作用本质本质 从发现酶到认识酶的本质，都离不开科学实
5、验，从发现酶到认识酶的本质，都离不开科学实验，可见实验对科学的重要性。科学实验可导致科学可见实验对科学的重要性。科学实验可导致科学的发展，生产实践同样可导致科学的发展。因此，的发展，生产实践同样可导致科学的发展。因此，我们不仅要重视实验，也要重视生产实践我们不仅要重视实验，也要重视生产实践 。酶既然是生物催化剂，那么它和无机催化剂酶既然是生物催化剂，那么它和无机催化剂相比，是否一样呢？下面我们同样通过实验来探相比，是否一样呢？下面我们同样通过实验来探索酶的特性。索酶的特性。酶促反应：酶促反应：生物体内各种反应，几乎都是由生物体内各种反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反酶催
6、化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫应中被酶作用的物质叫底物底物。经反应生成的物质。经反应生成的物质叫做叫做产物产物。(二二)酶的特性酶的特性1 1、高效性、高效性（酶的催化效率一般是无机催化剂的（酶的催化效率一般是无机催化剂的 10107 7 10101313倍倍 ）实验实验1 1：过氧化氢酶：过氧化氢酶 和和 FeFe3+3+催化过氧化氢催化过氧化氢(H(H2 2O O2 2）分解成分解成H H2 2O O和和O O2 2 过氧化氢（过氧化氢（H H2 2O O2 2）在）在 FeFe3+3+的催化下，可分解成的催化下，可分解成H H2 2O O和和O O2 2，动物
7、新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这，动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。个反应。要比较要比较FeFe3+3+和过氧化氢酶的催化效率，所设和过氧化氢酶的催化效率，所设计的实验中的其他条件应该相同，如两个试管中过氧计的实验中的其他条件应该相同，如两个试管中过氧化氢溶液的量应该相同，化氢溶液的量应该相同，FeFe3+3+和动物肝脏也应尽可和动物肝脏也应尽可能同时加入两个试管中，即要遵循单一变量原则。能同时加入两个试管中，即要遵循单一变量原则。结论结论2 2、专一性、专一性实验实验2 2：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化
8、学反应）（一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应）淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖；蔗糖在酶的催化下能下能水解为麦芽糖和葡萄糖；蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。利用这些特性，我们可反应，生成砖红色的沉淀。利用这些特性，我们可设计一组对照实验来探测淀粉酶催化了什么物质的设计一组对照实验来探测淀粉酶催化了什么物质的水解。水解。结论结论3
9、 3、多样性、多样性由于生物体内化学反应的种类极多，由于生物体内化学反应的种类极多，而催化每种化学反应的是专一性的酶，而催化每种化学反应的是专一性的酶，因此，生物体内具有种类繁多的酶。因此，生物体内具有种类繁多的酶。酶需要适宜的条件酶需要适宜的条件 a a、最适温度最适温度下，酶的下，酶的活性最高活性最高 （每种酶都有自己的最（每种酶都有自己的最适温度适温度 ）b b、低于或高于最适温、低于或高于最适温度时，酶的活性都降低度时，酶的活性都降低 （高温高温会使酶的分子结会使酶的分子结构遭到破坏而构遭到破坏而失去活性失去活性）（1 1）温度）温度（2 2）PHPH值值a a、最适的最适的pHpH下
10、，酶的下，酶的活性活性最高最高 （一般接近中性，少数例（一般接近中性，少数例外，如胃蛋白酶）外，如胃蛋白酶）b b、偏酸、偏碱时，酶的、偏酸、偏碱时，酶的 活性降低活性降低（过酸过酸、过碱过碱的条件下，的条件下，都会使酶的分子结构遭都会使酶的分子结构遭到破坏而到破坏而失去恬性失去恬性）4 4、易变性、易变性由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。强酸、强碱等破坏。5 5、反应条件的温和性、反应条件的温和性酶促反应在常温、常压、生理酶促反应在常温、常压、生理PHPH条件下条件下进行进行（三）影响酶作用的因素（三）影响酶作用的因素1 1、酶浓度对酶
11、促反应的影响、酶浓度对酶促反应的影响反应速率反应速率酶的浓度酶的浓度反应速率反应速率底物浓度底物浓度2 2、底物浓度对酶促反应的影响、底物浓度对酶促反应的影响反应速率反应速率PH最适最适PHPH反应速率反应速率温度温度最适温度最适温度3 3、PHPH酶促反应的影响酶促反应的影响4 4、温度对酶促反应的影响、温度对酶促反应的影响请思考：请思考：人发烧时，不想吃人发烧时，不想吃东西，而且腹胀，不觉饿，东西，而且腹胀，不觉饿，为什么？为什么？温度过高导致消化酶活性降低，食物消化慢。温度过高导致消化酶活性降低，食物消化慢。（四）酶、激素和维生素的比较（四）酶、激素和维生素的比较1 1、从来源上看：、从
12、来源上看：酶是所有活细胞产生的蛋酶是所有活细胞产生的蛋白质；激素是有专门的内分泌腺或具有内白质；激素是有专门的内分泌腺或具有内分泌功能的细胞分泌的活性物质；维生素分泌功能的细胞分泌的活性物质；维生素在动物体内一般不能合成或很少合成（大在动物体内一般不能合成或很少合成（大肠可合成），主要从食物中摄取。肠可合成），主要从食物中摄取。2 2、从特性上看：、从特性上看：酶的催化效率很高；激素、酶的催化效率很高；激素、维生素含量少，作用大。它们都是高效能维生素含量少，作用大。它们都是高效能物质。物质。3 3、从化学结构上看：、从化学结构上看：酶主要是蛋白质类（少酶主要是蛋白质类（少数是数是RNARNA）
13、化合物。激素种类很多，有的是固）化合物。激素种类很多，有的是固醇类，有的是多肽或蛋白质，有的是氨基酸醇类，有的是多肽或蛋白质，有的是氨基酸或脂肪酸的衍生物。维生素种类也很多，有或脂肪酸的衍生物。维生素种类也很多，有脂肪族、芳香族、脂环族、杂环化合物，是脂肪族、芳香族、脂环族、杂环化合物，是可溶于水或溶于脂类的小分子有机物。可溶于水或溶于脂类的小分子有机物。4 4、从生理上看：、从生理上看：酶起催化化学反应的作用，酶起催化化学反应的作用，大部分在细胞内，少数在细胞外（如消化酶）大部分在细胞内，少数在细胞外（如消化酶）起作用，激素起调节作用，维生素多是酶的辅起作用，激素起调节作用，维生素多是酶的辅
14、助因子的组成成分。助因子的组成成分。酶作为一种生物催化剂是细胞新陈代酶作为一种生物催化剂是细胞新陈代谢活动中不可缺少的。正由于酶的存在，谢活动中不可缺少的。正由于酶的存在，细胞中的无数生化反应才能快速有序地进细胞中的无数生化反应才能快速有序地进行。行。细胞代谢每时每刻都在进行合成和分细胞代谢每时每刻都在进行合成和分解反应，通过分解有机物，释放能量供给解反应，通过分解有机物，释放能量供给生命活动的需要。那么细胞内的能源物质生命活动的需要。那么细胞内的能源物质有哪些呢？有哪些呢？二二.新陈代谢与新陈代谢与ATPATP2 2、重要能源物质？、重要能源物质？3 3、主要能源物质？、主要能源物质？4 4
15、、储能物质？、储能物质？5 5、最终能源物质？、最终能源物质？脂肪脂肪 糖类糖类否否1 1、细胞的能源物质、细胞的能源物质?有机物（糖类、脂类、有机物（糖类、脂类、蛋白质等）蛋白质等）葡萄糖葡萄糖思考：思考：有机物氧化分解释放的能量能否直接被用有机物氧化分解释放的能量能否直接被用于生命活动？于生命活动？6 6、直接能源物质？、直接能源物质？太阳能太阳能ATP（一）（一）ATPATP的生理功能的生理功能是生物体生命活动所需能量的直接来源。是生物体生命活动所需能量的直接来源。（二）（二）ATPATP的分子简式的分子简式A AP PP PP P（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）：普通化学键普通化学键ATP
16、ATP分子中远离分子中远离A A的那个高能磷酸键，的那个高能磷酸键，在一定条件下易水解，也易重新形成。在一定条件下易水解，也易重新形成。：高能磷酸键高能磷酸键 A A：腺苷腺苷 P P：磷酸基团磷酸基团T T：三个三个30.54kj/mol30.54kj/molATPATP空间结构空间结构ATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量 酶酶ATPATP：三磷酸腺苷：三磷酸腺苷 ADPADP：二磷酸腺苷：二磷酸腺苷 AMPAMP：一磷酸腺苷：一磷酸腺苷（RNARNA的基本组成单位）的基本组成单位）A AP PP PP PA AP PP PA AP P如何理解如何理解ATPATP与与ADPA
17、DP之间的相互转化之间的相互转化1 1、从反应条件上看：、从反应条件上看：ATPATP分解需分解酶，分解需分解酶，ATPATP合合成需合成酶成需合成酶2 2、从能量上看：、从能量上看：ATPATP水解释放的的能量是水解释放的的能量是高能磷高能磷酸键内的化学能酸键内的化学能，而合成，而合成ATPATP的的能量主要有能量主要有化学能和太阳能化学能和太阳能3 3、从、从ATPATP合成与合成与分解的场所上看：分解的场所上看：合成：合成：细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体 水解：水解：较多较多物质是可逆的，能量是不可逆的物质是可逆的，能量是不可逆的ATPATP中能量的利用：中能量的利用：1 1、机械能、机械能纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、染色体的运动等染色体的运动等2 2、电能、电能神经系统传导冲动、电鳗、电鳐等神经系统传导冲动、电鳗、电鳐等3 3、渗透能、渗透能主动运输逆浓度梯度运输消耗能量主动运输逆浓度梯度运输消耗能量4 4、化学能、化学能物质合成、分解等代谢过程物质合成、分解等代谢过程5 5、光能、光能生物发光生物发光6 6、热能、热能大部分热能散失，小部分用于细胞或大部分热能散失，小部分用于细胞或恒温动物的体温恒温动物的体温
