第4章 生命的物质变化和能量转换

第一节 生物体内的化学反应

一、反应类型

1、新陈代谢：细胞内所有的化学反应的总称。

2、这些化学反应的分类：

（1）按过程分类：                 （2）按效果分类：

            物质代谢                          合成代谢（也叫做“同化作用”）

新陈代谢                          新陈代谢

            能量代谢                          分解代谢（也叫做“异化作用”）

【注意】

① 能量代谢伴随着物质代谢进行。

② 合成代谢（同化作用）与分解代谢（异化作用）  同时  （分开/同时）进行。

同化作用类型

                                        自养  型

                                        异养  型      

3、生物的新陈代谢类型

                                        需氧  型     

异化作用类型

                                        厌氧    型

                                        兼性厌氧    型

【背出以下生物的代谢类型】：

蓝藻：自养需氧型      硝化细菌：自养需氧型   水稻：自养需氧型

固氮菌：异养需氧型   酵母菌：异养兼气型   乳酸菌：异养厌氧型    蛔虫：异养厌氧型

4、化学反应的类型

   合成反应：多个小分子 → 1个大分子

               水解反应：1个大分子 + n个H₂O → 多个小分子

分解反应

            氧化分解反应：C₆H₁₂O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O

                          C₆H₁₂O₆  → C₂H₅OH + CO₂

                          C₆H₁₂O₆  → C₃H₆O₃

【例1】人的同化作用类型是  异养型  ，异化作用类型是 需氧型 ，新陈代谢类型是     异养需氧型  。

【例2】有关新陈代谢的说法，不正确的是（   ）

  A. 自我更新是生命活动的基本特征    B. 先有同化作用，后有异化作用

C. 能量代谢总是伴随物质代谢发生    D. 同化作用总是伴随异化作用进行

【例3】由三个氨基酸经脱水缩合形成三肽化合物的过程称为（   ）

  A. 合成反应       B. 加成反应      C. 分解反应         D. 水解反应

【例4】下列反应属于分解反应的是（   ） 

  A. 二氧化碳+水→葡萄糖             B. 蛋白质+水→氨基酸

C. 葡萄糖→淀粉+水                 D. 甘油+脂肪酸→脂肪

 

二、生物催化剂——酶

1、细胞内所有的化学反应都需要  酶  的催化。因此，所有的活细胞都能合成“酶”。

2、酶的化学本质是：绝大多数的酶是  蛋白质 ，少数的酶是  RNA  。

3、酶的命名：  来源    +     底物  。

4、酶的功能：降低反应活化能，缩短反应时间，但不改变生成物的量。

酶在酶促反应前后性质和数量都不改变。

5、酶的特性

（1）  高效  性。酶的催化活性是化学催化剂活性的10⁷——10¹³倍。

（2）  专一  性。一种酶只能催化一种或一类反应。 酶分子存在一个特定的“  活性部位 ”，该部位只与在结构和  形状上完全契合的底物结合，形成“酶——底物复合物”，催化作用才发生。

 

 

（3）需要适宜的条件。如   温度  、   PH  。

    低温抑制酶的活性，高温使酶  失活 。过酸、过碱使酶  失活  。如：胃蛋白酶的最适PH为2，胰蛋白酶的最适PH为  9  。

 

 

 

 

 

 

6、氧化还原反应有关的酶，只有与辅助因子（如：金属离子、  小分子有机化合物 ）

结合才显示活性。这些辅助因子称为“  辅酶 ”。

7、生物体可以通过改变酶的活性来调节化学反应速度。常见的两种调节方式：

（1）酶的竞争性  抑制：产生与底物构型类似的物质（即“竞争性抑制剂”）占据酶的活性部位，减缓反应速度。

（2）酶的非竞争性抑制：产生非竞争性抑制剂，与酶结合并改变酶“活性部位”的空间结构，使其不能与底物结合。

 

 

 

 

 

 

【注意】

① 酶的竞争性抑制，这种抑制作用可以通过  增加底物浓度   得到缓解。

② 酶的非竞争性抑制，这种抑制作用一旦发生，则  不可以  （可以／不可以）得到缓解。

 

【例1】能催化脂肪和脂肪酶水解的酶分别是（    ）

A．脂肪酶、脂肪酶   B．蛋白酶、脂肪酶  C．脂肪酶、蛋白酶  D．蛋白酶、蛋白酶

【例2】以下关于酶的叙述正确的是（   ）

  A. 酶是由活细胞产生的              B. 酶必须在活细胞中才能发挥作用

C. 酶都有消化功能                  D. 酶会在低温下失活

【例3】如图所示的过程为过氧化氢被分解的速率

曲线，此曲线表明酶的（   ）

A．专一性      B．高效性

C．催化需要适宜的温度 

D．催化需要适宜的pH

三、生命活动的直接能源物质ATP（能量货币）

1、中文名称：   腺苷三磷酸酶   。

 

 

 

 

 

 

 

 

2、结构简式：   A—P～P～P   。A：   腺苷 。

“～”：  高能磷酸键 。     后面  （前面／后面）的高能磷酸键容易断裂，释放能量。

3、A—P 叫做“  腺苷一磷酸  ” （组成  RNA   的基本单位之一）

4、ADP可与ATP相互转化：

ATP合成  酶

                                                

ATP水解酶

ATP                          ADP  +   Pi   +  能量        

 

【思考】：ATP与ADP之间的转化是不是可逆反应？为什么？

答：ATP→ADP和ADP→ATP  不是  可逆反应，因为酶不同，能量的来源、去路不同。

①ATP→ADP反应式中“能量”来源于  ATP中高能磷酸键  中的能量，

去路是  各项生命活动      。

②ADP→ATP反应式中“能量”来源于   光合作用和呼吸作用     ，

去路是   ATP中高能磷酸键     。

6、细胞内合成ATP的三个场所：  叶绿体  、  细胞质基质 、  线粒体  。

【例1】生物体细胞中的主要能源物质，生物体内主要储存能量物质，生命活动的直接能源物质分别是（    ）

A．ATP、葡萄糖、脂肪       B．葡萄糖、ATP、脂肪

C．ATP、脂肪、葡萄糖       D．葡萄糖、脂肪、ATP

【例2】AMP就是组成某物质的基本单位之一，该物质是（   ）

A．DNA    B．RNA      C．蛋白质   D．酶

【例3】ATP在细胞内的含量及其生成是（　　）

A．很多、很快      B．很少、很慢      C．很多、很慢      D．很少、很快

【例4】胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持37℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图，请回答下列问题：

（1）该酶作用的底物是__蛋白质__。

（2）在120分钟后，曲线变成水平，这是

因为_底物被分解完了  。

（3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，

请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。

（4）若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液温度由37℃逐渐升高到100℃，则酶催化反应的速度将__减慢__，原因是  温度超过最适温度，酶的活性降低，直至高温使酶失活  。

（5）该酶是在胰腺细胞的核糖体上合成的，然后被分泌进入  消化道后才有活性。可以催化底物分解成多肽。

【课后作业】

1、下列化学反应属于氧化分解反应的是（   ）

A．核酸→核苷酸  B．葡萄糖→丙酮酸   C．ATP→ADP   D．脂肪→甘油+脂肪酸

2、图示酶与底物的关系， 表示不同物质，图中底物不可能是（    ）         

      A．二肽                  B．蔗糖

    C．ATP                     D．麦芽糖

3、唾液淀粉酶只能分解淀粉为麦芽糖，不能分解蛋白质为多肽，这是酶的（   ）

   A. 专一性        B. 多样性        C.高效性          D. 稳定性

4、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下图所示。下列分析错误的是（   ）

A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解

B．甲酶的化学本质是蛋白质

C．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

5、下列因素中不会对酶分子结构产生永久性影响的是（   ）

   A．过酸   B. 过碱        C.高温          D. 低温

6、30个腺苷和60个磷酸基最多能组成ATP的个数是（   ）

  A. 30个           B. 60个           C. 2个           D. 20个

7、下面关于生物体内ATP的叙述，正确的是（   ）

A. ATP中含有三个高能磷酸键              B. ATP可以直接为生命活动提供能量

C. ATP化学性质很稳定              　D. ATP在细胞中含量很多

8、下列生理过程中，不需消耗ATP的是（  ）

①水光解形成H⁺　　　②肾小管重吸收Na⁺　　　③有丝分裂

④血液与组织液间气体交换　　　　 　　　　　⑤抗体的合成与分泌

    A．①②      B．③⑤       C．②③             D．①④

9、ATP转化为ADP可表示如右图。式中X代表（   ）

A．H₂O    B．H⁺    C．P     D．Pi

10、ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是                    (　　)

A．在主动运输过程中，乙的含量会明显减少

B．甲→乙和乙→丙过程中，其催化作用的酶空间结构相同

C．丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一

D．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成

11、观察下列实验，请回答：

试管号	所加试剂	反应条件	检测
1	2mL浆糊+2mL唾液	37℃，10min	1～2滴碘液
2	2mL浆糊+2mL蒸馏水	37℃，10min	1～2滴碘液
3	2mL浆糊+2mL稀释10倍的唾液	37℃，10min	1～2滴碘液
4	2mL浆糊+2mL唾液	100℃，10min	1～2滴碘液

（1）10分钟后，上述1～4号试管中，颜色呈现蓝色的是   2、4    （填编号）。

（2）通过上述实验1号和2号试管比较，可以说明酶具有（   ）

    A.专一性          B. 高效性          C.催化功能         D. 多样性

（3）通过1号和3号试管比较，可以说明酶具有（    ）

    A. 专一性         B. 高效性          C. 稳定性          D. 活性

（4）通过1号和4号试管的比较，可以探究酶所具有的特性是（   ）

    A. 稳定性  B. 活性高低与温度有关   C. 移动性     D. 温度越高，活性越高