生物 第五章：细胞的能量供应和利用

5.1 降低化学反应活化能的酶

细胞代谢

• 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢

5.1.1 酶在细胞代谢中的作用

活化能

• 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
• 酶的作用：
  • 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高

5.1.2 酶的本质

• 活细胞产生的具有催化作用的有机物
• 绝大多酶是蛋白质，少数是RNA

5.1.3 酶的特性

• 高效性
• 专一性（特异性）
• 作用条件较温和
  • 强酸、强碱环境会使酶失活（变性）

5.2 细胞的能量货币ATP

5.2.1 What's ATP

ATP: adenosine triphosphate, 腺苷三磷酸

• adenosine是腺苷，由腺嘌呤&核糖结合而成，不稳定
• 分子结构简写：
  • A——P ~ P ~ P
  • A为腺苷，P是磷酸基团，~是特殊化学键

5.2.2 ATP与ADP转化

• ATP水解，转化为稳定的ADP，释放能量
  • ATP + H₂O ——ATP水解酶——> ADP + Pi（游离态磷酸基团）
• ADP在一定条件下转化为ATP
  • ADP + Pi + 能量 ——ATP合成酶——> ATP
• 两个过程物质上可逆，能量上不可逆

5.2.3 ATP的利用

• 物质合成
• 肌肉收缩
• Pi使蛋白质等分子磷酸化，从而空间结构发生变化，活性发生变化，参与其他反应

5.3 细胞呼吸的原理和应用

呼吸作用

• 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

书上实验化学检测试剂

• 溴麝香草酚蓝溶液：
  • 蓝色
  • 遇CO₂先变绿、再变黄
• 重铬酸钾溶液：
  • 橙色
  • 遇酒精变灰

5.3.1 有氧呼吸

• 酵母菌属于兼性厌氧型生物——有氧与无氧环境均能生存

有氧呼吸

• 场所：
  • 细胞质基质
  • 线粒体
• 反应：
  • 
• 过程：
  • 细胞质基质：1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸（C₃H₄O₃），产生少量[H]，释放少量能量
  • 线粒体基质：丙酮酸和水彻底分解成CO₂和[H]，释放少量能量
  • 线粒体内膜：产生的[H]，与O₂结合形成水，释放大量能量
  • 其中，相当一部分能量储存在了ATP中
• 其他：
  • 原核生物有氧呼吸不需要线粒体。I、II阶段场所是细胞质基质，III阶段场所是细胞膜

5.3.2 无氧呼吸

无氧呼吸

• 场所：
  • 细胞质基质
• 反应：
  • 
• 过程：
  • 与有氧呼吸I相同，释放少量能量
  • 线粒体基质：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精&CO₂ 或乳酸，不释放能量