专题细胞代谢.pptx
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1、2.与酶有关的曲线分析(见下表)内内 容容曲曲 线线分分 析析右图是表示酶右图是表示酶的高效性的曲的高效性的曲线线与无机催化剂相比,酶的与无机催化剂相比,酶的催化效率更高酶只能缩短催化效率更高酶只能缩短达到化学平衡所需时间,达到化学平衡所需时间,_化学反应的平衡化学反应的平衡点点不改变不改变右图是表示右图是表示酶专一性的曲酶专一性的曲线线在在A反应物中加入酶反应物中加入酶A,反,反应速率较未加酶时明显加应速率较未加酶时明显加快,说明酶快,说明酶A_催化该催化该反应。反应。在在A反应物中加入酶反应物中加入酶B,反,反应速率与未加酶时相同,应速率与未加酶时相同,说明酶说明酶B_催化该反应催化该反应
2、能够能够不能不能第1页/共65页续表续表影影响响酶酶促促反反应应速速率率的的因因素素右图三右图三个曲线个曲线是表示是表示影响酶影响酶活性的活性的曲线曲线酶的活性一般可用酶促反应的速率表示:酶的活性一般可用酶促反应的速率表示:在一定的温度在一定的温度(pH)范围内,随着温度范围内,随着温度(pH)升高,酶的催化作用升高,酶的催化作用_,在,在最适温度最适温度(pH)时,酶的活性最大,超过时,酶的活性最大,超过这一最适温度这一最适温度(pH),酶的催化作用逐渐,酶的催化作用逐渐_。过酸、过碱、高温都会使酶过酸、过碱、高温都会使酶_,而低温只是而低温只是_酶的活性,酶分子酶的活性,酶分子结构未被破坏
3、,酶经低温处理后再逐渐结构未被破坏,酶经低温处理后再逐渐升高温度其活性可升高温度其活性可_。酶的活性亦可用反应物剩余量来表示。酶的活性亦可用反应物剩余量来表示。其他条件相同的情况下,酶的活性强,其他条件相同的情况下,酶的活性强,则反应后反应物剩余量则反应后反应物剩余量_增强增强减弱减弱失活失活抑制抑制恢复恢复少少少少第2页/共65页影影响响酶酶促促反反应应速速率率的的因因素素右图曲线表示底右图曲线表示底物浓度对酶促反物浓度对酶促反应影响的曲线应影响的曲线在其他条件适宜,酶量一定在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而底物浓度增加而_,此,此时限制因
4、素是底物浓度;当时限制因素是底物浓度;当底物浓度达到一定限度时,底物浓度达到一定限度时,所有的酶与底物结合,反应所有的酶与底物结合,反应速率达到最大,再增加底物速率达到最大,再增加底物浓度,反应速率不再增加,浓度,反应速率不再增加,此时限制因素是此时限制因素是_右图曲线表示酶右图曲线表示酶浓度对酶促反应浓度对酶促反应影响的曲线影响的曲线在底物充足,而其他条件适在底物充足,而其他条件适宜的情况下,酶促反应速率宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。整个过程与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是中限制因素是_加快加快酶浓度酶浓度酶浓度酶浓度第3页/共65页1 1。具有专一性的物质或结构。具有专一性的
5、物质或结构酶载体激素tRNA抗原(或抗体)限制性核酸内切酶2.2.高中阶段学过的酶高中阶段学过的酶(1)物质代谢中的酶淀粉酶:主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和肠腺分泌的肠淀粉酶。可催化淀粉水解成麦芽糖。麦芽糖酶:主要有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠腺分泌的肠麦芽糖酶。可催化麦芽糖水解成葡萄糖。脂肪酶:主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和肠腺分泌的肠脂肪酶。可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油。需要指出的是,脂肪分解前往往需要经过肝脏分泌的胆汁的乳化作用形成脂肪微粒。废弃动植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油,需要先把植物油脂分解为甘油和脂肪酸,植物油脂的化学本质为脂肪,所以也需要脂肪酶水解。第4页/共6
6、5页蛋白酶:主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶。可催化蛋白质水解成多肽链。肽酶:由肠腺分泌。可催化多肽链水解成氨基酸。光合作用酶:叶绿体中有参与光合反应形成ATP、NADPH有关的酶类和与暗反应有关的酶系。呼吸氧化酶:细胞质基质和线粒体中存在ATP合成酶等催化细胞呼吸进行的酶。ATP合成酶、ATP水解酶(2)遗传信息流动中的酶遗传信息流动中的酶解旋酶:在解旋酶:在DNA复制或者转录时,解旋酶可以使复制或者转录时,解旋酶可以使DNA分子的两条脱氧核分子的两条脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂,从而使两条螺旋的双链解开。苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂,从而使两条螺旋的双链解开。DNA/
7、RNA聚合酶:分别催化脱氧核苷酸聚合成聚合酶:分别催化脱氧核苷酸聚合成DNA链以及核糖核苷酸聚链以及核糖核苷酸聚合成合成RNA链的反应。链的反应。逆转录酶:催化以逆转录酶:催化以RNA为模板、以脱氧核苷酸为原料合成为模板、以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程。的过程。第5页/共65页(3)生物工程中的酶限制性内切酶:一种限制性内切酶只能识别双链DNA分子一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的位点上切割DNA分子,产生特定的黏性末端或平末端。DNA连接酶:将两条DNA黏性末端或平末端之间的缝隙“缝合”起来,连接的是磷酸二酯键,不是氢键。纤维素酶和果胶酶:在植物细胞工程中植物体细胞杂交时,需要事先用纤
8、维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁,从而获得有活力的原生质体,然后诱导不同植物的原生质体融合。胰蛋白酶或胶原蛋白酶:在动物细胞工程的动物细胞培养中,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将取自动物胚胎或幼龄动物的器官和组织分散成单个的细胞,然后配制成细胞悬液进行培养。TaqDNA聚合酶:耐高温,用于PCR。第6页/共65页ATP的合成与ATP的水解不是可逆反应的原因分析(见下表)考点二考点二ATP与与ADP的相互转化及其应用的相互转化及其应用项项 目目ATP的合成的合成ATP的水解的水解反应条件反应条件不同不同是一种是一种_,催化该反,催化该反应的酶属合成酶应的酶属合成酶属属_,催化该反应的,催化该反应的
9、酶属水解酶酶属水解酶能量来源能量来源不同不同能量来源主要是能量来源主要是_和有和有机物分解释放的化学能机物分解释放的化学能释放的能量是储存在高能磷酸释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能键中的化学能反应场所反应场所不同不同细胞质基质、细胞质基质、_和叶绿和叶绿体体生活细胞的需要能量的部位生活细胞的需要能量的部位合成反应合成反应水解反应水解反应太阳光能太阳光能线粒体线粒体1第7页/共65页ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程(见下表)细胞结构细胞结构ADPATPATPADP主要的生理功能举例主要的生理功能举例细胞膜上细胞膜上的载体的载体葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的葡萄糖、氨基酸、无
10、机盐离子等物质的主动运输主动运输细胞质细胞质基质基质细胞呼吸的第一阶段;许多生化反应进细胞呼吸的第一阶段;许多生化反应进行的场所行的场所叶绿体叶绿体光反应产生光反应产生ATP,暗反应消耗,暗反应消耗ATP线粒体线粒体有氧呼吸第二、三阶段可产生有氧呼吸第二、三阶段可产生ATP;自;自身身DNA复制等复制等核糖体核糖体氨基酸合成蛋白质时要消耗氨基酸合成蛋白质时要消耗ATP高尔基体高尔基体植物细胞壁的形成,动物细胞分泌物的植物细胞壁的形成,动物细胞分泌物的分泌分泌内质网内质网有机物的合成、运输有机物的合成、运输细胞核细胞核DNA的复制、转录的复制、转录2.第8页/共65页要注意将ATP的结构简式中的
11、“A”和DNA、RNA的结构简式中的不同部位的“A”进行区分,如下图中圆圈部分所代表的分别是:腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸。温馨提示温馨提示:ATP并非新陈代谢所需能量的唯一直接来源。并非新陈代谢所需能量的唯一直接来源。ATP是生物体是生物体细胞内流通的细胞内流通的“能量货币能量货币”,新陈代谢所需要的能量主要是由细胞内,新陈代谢所需要的能量主要是由细胞内ATP直接提供的,但其他核苷酸的三磷酸酯也可以直接参与生命活动的供能,直接提供的,但其他核苷酸的三磷酸酯也可以直接参与生命活动的供能,如如GTP参与蛋白质的合成、参与蛋白质的合成、UTP参与糖原的合成等。参与糖原的合成等。
12、第9页/共65页1.(2011天津理综天津理综)下列有关酶的叙述正确的是 A酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸B酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C在动物细胞培养中,胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞DDNA连接酶可连接DNA双链的氢键,使双链延伸答案答案C2.(2011新课标理综新课标理综)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是A甲酶能够抗该种蛋白酶降解B甲酶不可能是具有催化功能的RNAC乙酶的化学本质为蛋白质D乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变答案答案B综合运用能力综合运用能力1.第10页/共65页3.下下图图中中的的实实验验装装
13、置置用用于于研研究究温温度度对对酶酶活活性性的的影影响响:先先将将酶酶和和乳乳汁汁分分别别倒倒入入两两支支试试管管中中,放放入入同同一一温温度度的的水水浴浴环环境境(温温度度为为T)中中持持续续15 min,再再将将酶酶和和乳乳汁汁倒倒入入同同一一试试管管中中混混合合,保保温温并并记记录录凝凝乳乳所所需需时时间间,不不同同温温度度下下凝凝乳乳所所需需要要的的时时间如下表所示:间如下表所示:装置装置水浴温度水浴温度()凝乳时间凝乳时间(min)A10(不凝固不凝固)B207.0C304.0D401.5E504.0F557.0G80(不凝固不凝固)第11页/共65页(1)装装置置B、D的的结结果果
14、能能说说明明什什么么问问题题?能能否否断断定定凝凝乳乳所所需需最佳温度为最佳温度为40?(2)将将装装置置B内内的的混混合合物物加加温温到到40,则则其其实实验验结结果果的的变变化化 是是 _,产产 生生 这这 种种 变变 化化 的的 原原 因因 是是_。(3)上上图图曲曲线线表表示示不不同同温温度度对对酶酶的的催催化化作作用用的的影影响响情情况况,其其中中纵纵坐坐标标V表表示示未未凝凝固固的的乳乳汁汁量量,横横坐坐标标t表表示示乳乳汁汁凝凝固固所所需需时时间间。则则能能表表示示装装置置D的的实实验验结结果果的的曲曲线线为为_。若若装装置置G内内的的混混合合物物冷冷却却至至40,能能表表示示其
15、其实实验验结结果果的的曲曲线线为为_,理由是,理由是_。第12页/共65页(4)为了使实验更准确,指出实验过程中调控为了使实验更准确,指出实验过程中调控pH的方法。的方法。(5)为什么酶和乳汁混合前在同一水浴环境中保温为什么酶和乳汁混合前在同一水浴环境中保温15 min实验更准确?若将酶和乳汁直接放入同一试管中混合并保温,实验更准确?若将酶和乳汁直接放入同一试管中混合并保温,对实验结果会有何影响?对实验结果会有何影响?答案答案(1)说明酶在说明酶在40 比在比在20 时的活性强;表中提供的时的活性强;表中提供的温度中,温度中,40 时活性最强,但不能断定凝乳酶发挥活性的最时活性最强,但不能断定
16、凝乳酶发挥活性的最佳温度就是佳温度就是40。(2)凝乳速度加快、时间变短在凝乳速度加快、时间变短在20 到到40 范围内随范围内随温度升高,酶的活性加强。温度升高,酶的活性加强。(3)高温时蛋白质变性,高温时蛋白质变性,80 时酶已经丧失活性、时酶已经丧失活性、失去了催化能力,不能再对化学反应产生影响。失去了催化能力,不能再对化学反应产生影响。(4)将将pH调节至该酶的最适调节至该酶的最适pH,以保证酶的最大活性,以保证酶的最大活性,并保证所有的实验过程始终在同一并保证所有的实验过程始终在同一pH下进行。下进行。(5)确保酶在某种特定的温度下的催化作用,排除温度对确保酶在某种特定的温度下的催化
17、作用,排除温度对凝乳实验的影响;酶和乳汁一旦混合,在没有达到研究温度凝乳实验的影响;酶和乳汁一旦混合,在没有达到研究温度时,反应就已经发生,这样实验结果是不准确的。时,反应就已经发生,这样实验结果是不准确的。第13页/共65页 4.将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片,放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如下图所示),以探究酶促反应的相关问题。根据实验现象和数据分析回答下面的问题。(1)若土豆片为4片时,每隔5分钟收集一次数据,根据数据绘制出如下曲线图。20分钟后,气体量不再增加的原因是_ _。第14页/共65页(2)若土豆片为8片时,和上述实验所得的曲线(实线)相
18、比,实验结果的曲线可能是下列_图中的虚线。如果要获得更多的气体,在不改变溶液体积的条件下,可采取的方法是_,其结果可用_图中的虚线表示。答案(1)过氧化氢的量有限(2)c增加过氧化氢溶液浓度a第15页/共65页第16页/共65页一、光合作用的一、光合作用的基础知识扫描基础知识扫描问:问:1 1、改变实、改变实验条件验条件,分析分析C C3 3、C C5 5、ADPADP、ATPATP、(CH2OCH2O)的含量的含量变化变化2 2、ATPATP和和ADPADP的的转移方向和含转移方向和含量量3 3、影响因素、影响因素第17页/共65页二二、外外界界条条件件变变化化对对光光合合作作用用中中C3、
19、C5及及ATP和和ADP含含量变化的影响量变化的影响即:光停,ATP,ADP,C3,C5第18页/共65页即:即:CO2停,停,C5,C3,ATP,ADP。第19页/共65页三、呼吸作用的三、呼吸作用的基础知识扫描基础知识扫描 问:问:1.为什么酵为什么酵母菌无氧呼吸产生酒母菌无氧呼吸产生酒精,而乳酸菌无氧呼精,而乳酸菌无氧呼吸产生乳酸吸产生乳酸?直接原因是什么直接原因是什么?根本原因是什么根本原因是什么?2.同样是马铃薯植株,同样是马铃薯植株,其块茎细胞无氧呼吸其块茎细胞无氧呼吸产物为乳酸,而其他产物为乳酸,而其他器官无氧呼吸产物却器官无氧呼吸产物却是酒精,这又是什么是酒精,这又是什么原因原
20、因?直接原因是什么直接原因是什么?根本原因是什么根本原因是什么?基因不同基因不同基因选择性表达基因选择性表达第20页/共65页四影响光合作用和呼吸作用因素的图象分析四影响光合作用和呼吸作用因素的图象分析1 1影响细胞呼吸的外部因素及应用外界外界因素因素图示图示原理原理应用应用温度温度氧气氧气影响酶的活性大棚蔬菜的种植,保持一定的昼夜温差,或阴天适当降温,有利于增产在一定范围内有氧呼吸强度随氧气浓度升高而增大;氧气对无氧呼吸有抑制作用作物栽培中,采取中耕松土等措施防止板结,保证根细胞正常呼吸,以促进其对矿质元素的吸收、利用第21页/共65页COCO2 2含水含水量量从化学平衡角度分析,COCO2
21、 2浓度增大,呼吸速率下降在果蔬保存中,如增加COCO2 2浓度,减弱细胞呼吸,降低其代谢强度,达到保鲜目的在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的升高而加强,随含水量的减少而减弱作物种子的储藏,需风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗勤思考:果蔬、种子储藏分别需要什么条件?勤思考:果蔬、种子储藏分别需要什么条件?第22页/共65页酵母菌细胞呼吸类型的判断:1若只产生CO2,不消耗O2,则只进行无氧呼吸(图中A点)。2若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多,则两种呼吸同时存在(图中AC段)。3若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等,则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。4B点表示无氧呼吸
22、与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示),此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)以上时,无氧呼吸消失,细胞只进行有氧呼吸。第23页/共65页应用:呼吸作用在生活、生产中的应用呼吸作用在生活、生产中的应用3 3、贮藏种子,、贮藏种子,2 2、贮藏蔬菜和水果,、贮藏蔬菜和水果,1 1、中耕松土,、中耕松土,4 4、把植物体下部变黄的枝叶去掉,、把植物体下部变黄的枝叶去掉,5 5、稻田定期排水,、稻田定期排水,6 6、伤口包扎、伤口包扎低温、低氧、湿度适中低温、干燥、低氧减少养分的消耗,使有机物向人们需要的器官积累保证根的正常呼吸作用,促进矿质元素的吸收避免根的无氧呼吸(烂根
23、)防止厌氧菌的感染第24页/共65页2.2.影响光合作用的因素及应用 (1)(1)内部因素植物种类不同,光合速率不同。光合速率取决于叶肉细胞中叶绿体的数量、色素的含量以及光合酶的种类和数量同一植物在不同的生长发育阶段、不同部位的叶片、同一部位的叶片在不同的叶龄时,光合速率不同。第25页/共65页内部因素内部因素图示图示应用应用阳生植物与阴阳生植物与阴生植物的光能生植物的光能利用能力利用能力自身叶面积指自身叶面积指数、叶片生长数、叶片生长状况对光能利状况对光能利用能力用能力阴生植物三点均小于阳生植物,即b b bb、c cc,aa c,aa 因此当图中光照大于c c点所对应的强度时提高光照强度对
24、阳生植物更有利由甲图知,无论是栽培农作物,还是植树、养花,都要合理密植。由乙图知,农作物、果树管理后期适当摘除老叶残叶及茎叶,都是根据该图原理,降低细胞呼吸消耗有机物第26页/共65页(2)(2)外部因素(单因子)因素因素原理原理图像图像应用应用光照光照强度强度COCO2 2浓度浓度影响光反应阶段,制约ATPATP及H H的产生,进而制约暗反应。影响暗反应阶段阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低,因此种植阴生植物应避免过强光照a.a.大田中增加空气流动,以增大CO2CO2浓度b.b.温室中增大CO2CO2浓度,即增施气肥、干冰c.c.增施有机肥第27页/共65页因素因素原理原理影响途径或方式影响
25、途径或方式应用应用温度温度通过影响通过影响酶活性酶活性进而影响光合作进而影响光合作用用(主要制约暗反应主要制约暗反应)温室栽培应用:温室栽培应用:冬天适当增温,冬天适当增温,夏天适当降温;夏天适当降温;白天调到最适温度白天调到最适温度,以提高,以提高光合作用效率;光合作用效率;晚上适当降温晚上适当降温,以降低呼吸,以降低呼吸作用,保证有机物积累作用,保证有机物积累矿质矿质元素元素矿质元素可通过矿质元素可通过所参与构成的与所参与构成的与光合作用相关的光合作用相关的重要重要化合物化合物对光对光合作用造成直接合作用造成直接或间接影响或间接影响合理施肥合理施肥促进叶面积增大,促进叶面积增大,提高提高酶
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