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ATP合酶——课件

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ATP和酶

ATP和酶
本质
绝大多数酶是蛋白 少数是RNA。 质，少数是 。
2、酶的特性 、
强氧化性，不稳定，易分解。 强氧化性，不稳定，易分解。
H2O2 H2O + O2
新鲜酵母菌液含有过氧化氢酶。 新鲜酵母菌液含有过氧化氢酶。
探究一： 探究一：
酶具有催化性
H2O2溶液 3mL
新鲜酵母菌液
蒸馏水
1号试管
2号试管
酶的催化机理是降低活化能 酶的催化机理是降低活化能
B
）
B、A-P~P~P 、 D、A~P~P~P 、
2、ATP在细胞内的含量及其生成是（ D ） 、 在细胞内的含量及其生成是（ 在细胞内的含量及其生成是 A.很多，很快 很多， B.很少，很慢 很少， 很多 很少 C.很多，很慢 很多， D.很少，很快 很少， 很多 很少 3、一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸 、一分子 中含有的腺苷、 中含有的腺苷 键数目依次是（ 键数目依次是（ C ） A、1，2，2 B、1，2，1 、 ， ， 、 ， ， C、1，3，2 D、2，3，1 、 ， ， 、 ， ，
为什么体外的氧化要在剧烈的条件下才能发生？ 为什么体外的氧化要在剧烈的条件下才能发生？ 而细胞中的氧化反应却能在温和的条件下进行？ 而细胞中的氧化反应却能在温和的条件下进行？
二、酶
1、酶的本质 、
酶是活细胞产生的具有催化作 酶是活细胞产生的具有催化作 活细胞产生的具有
来源 功能
用的有机物。 有机物。
促 反 应 速 率
酶
底物浓度
小试牛刀
1、关于酶的特性，下列表述中错误的是 、关于酶的特性，下列表述中错误的是 错误 A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物 、 B、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变 、化学反应前后， C、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响 、酶的催化效率很高， D、一旦离开活细胞，酶就失去催化能力 、一旦离开活细胞，

广西生物高考专题二轮课件专题二第1讲酶和ATP

广西生物高考专题二轮课件专题二第1讲酶和ATP

A.物质甲是淀粉酶抑制剂 B.此种淀粉酶较适合在40℃的环境下起作用 C.此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比在碱性环境中的高 D.由曲线Ⅱ可知试管Ⅱ中的淀粉酶在40 min左右会被消耗完
【标准解答】选B。注意表格中有pH和温度两个变量，试管Ⅰ
和试管Ⅱ相比自变量是温度，试管Ⅱ和试管Ⅲ相比自变量是pH。 如果物质甲是淀粉酶抑制剂，则Ⅱ、Ⅲ试管的淀粉不会被分解， 因此其不是淀粉酶抑制剂；试管Ⅰ和试管Ⅱ相比，40℃更适合 酶促反应；从试管Ⅱ、Ⅲ单一变量pH来看，试管Ⅱ分解快，因 此在碱性环境中的催化效率比在中性环境中的高；试管中的淀 粉酶不会被消耗，反应前后无变化。
2.ATP的去路：
（1）光合作用的光反应产生的ATP专用于暗反应中C3的还原，
从而实现了ATP中活跃的化学能向有机物中稳定的化学能的转 化。 （2）细胞呼吸所产生的ATP都可以作为细胞的“能量货币”， 直接用于各项生命活动。
【特别提醒】①ATP的产生场所有细胞质基质、线粒体和叶绿 体，但并不是任何细胞都有这三个场所。 ②细胞中ATP含量较少，ATP和ADP之间的转化不断发生以维持 机体对能量的需求。 ③ATP产生速率与O2供给量之间的关系。 A点表示在无氧条件下，细胞可通过进行
D.利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率
【解析】选D。本题以催化剂的作用原理为主线，考查酶及无
机催化剂有关知识。A项，果胶酶的作用是降低化学反应活化
能，故正确；B项，肝脏研磨液中有过氧化氢酶，其作用是降
低化学反应活化能，故正确；C项，FeCl3溶液是催化剂，也能
降低化学反应活化能，故正确；D项，水浴加热提高胡萝卜素 的萃取效率则是利用温度升高能提高胡萝卜素的溶解度的原理， 与催化剂无关，故错误。
角度二：影响酶活性的因素

第二单元 物质运输、酶与ATP【复习课件】-2021年高考一轮生物单元复习一遍过.pptx

第二单元 物质运输、酶与ATP【复习课件】-2021年高考一轮生物单元复习一遍过.pptx

解析 据题图分析，H＋运出细胞和运进液泡需要载体蛋白H＋－ATP酶的协助， 同时需要ATP水解提供能量，表明H＋运出细胞和运进液泡的运输方式是主动运输， H＋运出细胞和运进液泡是逆H＋浓度梯度，所以细胞质基质中H＋浓度小于胞外H ＋浓度和细胞液H＋浓度，H＋浓度越小，其pH越大，故细胞质基质的pH最大，A 正确；H＋运出细胞的方式是主动运输，而细胞外H＋进入细胞，需要蛋白质的协 助，但不需要细胞代谢提供能量，说明细胞外H＋进入细胞的方式是被动运输，B 错误；胞外溶质分子进入细胞依赖细胞内外H＋浓度差，植物细胞呼吸受到抑制， 细胞呼吸产生的ATP减少，会影响H＋的运输，从而影响细胞对某些溶质分子的吸 收，C正确；低温环境会影响细胞呼吸、细胞膜的流动性、细胞膜上载体蛋白的 移动，因此会影响细胞对细胞外某些溶质分子的吸收，D正确。 答案 B
第二单元 物质运输、酶与ATP
蛋白质或RNA 活化能
A－P～P～P
微专题1 物质出入细胞的方式
1.理清动植物细胞的吸水和失水
选择透过性
提醒：①人工膜≠生物膜：生物膜具有“载体蛋白”，故具有选择透过性，人 工膜为半透性膜，物质能否通过取决于膜上孔径的大小。 ②渗透平衡≠浓度相等：达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到动态平 衡，此时膜两侧溶液的浓度未必相等，如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水 可达渗透平衡，但浓度不会相等。
解析 (1)根据题意CHIP28是以mRNA为模板合成的水通道蛋白，故爪蟾的卵母 细胞通过翻译过程合成该蛋白质。膜蛋白在核糖体上合成后，需要先后经过内 质网、高尔基体的加工和运输。(2)要证明水分子可以经过磷脂双分子层间隙进 行自由扩散，应去掉人工膜上的CHIP28，因此，可以用KCl溶液和磷脂分子构 建成球形新“脂质体”，将新的“脂质体”置于蒸馏水中，与用CHIP28、KCl 溶液和磷脂分子构建成的球形“脂质体”进行对照，如果新“脂质体”会吸水 膨胀(破裂)，且比有CHIP28时速度慢，则证明后一种机制是存在的。(3)水分子 通过CHIP28的方式属于协助扩散，不需要消耗ATP。 答案 (1)翻译 内质网、高尔基体 (2)KCl溶液和磷脂分子 新“脂质体”吸 水膨胀(破裂)，且比有CHIP28时速度慢 (3)不需要

ATP合酶的结构与催化机理[1]

ATP合酶的结构与催化机理[1]

综　述R evie w2003206213收到,2003208221接受。

国家重点基础研究发展规划项目(No.G 1998010100)和国家自然科学基金项目(30170078)资助。

3通讯作者(E 2mail :wjm @ )。

ATP 合酶的结构与催化机理倪张林　魏家绵3(中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所,上海200032)摘要:A TP 合酶(F 1F o 复合物)是生物体内进行氧化磷酸化和光合磷酸化的关键酶。

随着核磁共振、X 射线晶体衍射、遗传学、化学交联等技术在A TP 合酶研究中的广泛应用,A TP 合酶的整体结构及其各组成亚基结构的研究都有很大的进展。

其中细菌A TP 合酶结构的研究更为深入。

目前对质子通过F o 的转运方式提出两种模型:单通道和双半通道模型。

对扭力矩的形成以及旋转催化也有了进一步的认识。

Boyer 提出的结合改变机理推动了A TP 合酶催化机制的研究,现在主要有两点催化机制和三点催化机制。

A TP 合酶的催化反应受酶的构象变化和外在条件的调节。

关键词:A TP 合酶;催化机制;旋转催化;结合改变机理;双半通道模型;单通道模型中图分类号:Q945 三大类A TPase (质膜“P ”型、液泡“V ”型以及贮能“F ”型)中F 2型A TPase (下称A TP 合酶)是能量代谢关键酶,参与氧化与光合磷酸化反应。

通过氧化磷酸化和光合磷酸化合成A TP 是生物体内最频繁发生的能量转换反应。

A TP 合酶广泛存在于叶绿体、线粒体和细菌中。

A TP 合酶既能依靠质子动力势合成A TP 也能水解A TP 形成机体需要的质子梯度,但A TP 合酶合成和水解A TP 不是简单的可逆反应。

A TP 合酶结构和催化机理也很复杂。

近年来很多实验室对这些问题都作了很多研究,取得了很大的进展。

本文对这些进展作简略介绍。

1　ATP 合酶的整体结构A TP 合酶由F o (叶绿体中叫CF o )和F 1(叶绿体中叫CF 1)两部分组成(图1),F o 位于膜内,大肠杆菌F o (图1a )由a 、b 、c 3种亚基组成,分子量分别为30.3、17.2和8.3kD ,准量关系为ab 2c 9-12(Walker 等1984,McLachlin 等2000);叶绿体CF o (图1b )由4个亚基组成,总分子量约为170kD ,各亚基的分子量分别为18kD (Ⅰ),16kD (Ⅱ),8kD (Ⅲ)和20kD (Ⅳ),推测叶绿体CF o 各亚基准量关系为ⅣⅠⅡⅢ12-14(其中Ⅳ相当于F o 中a 亚基,Ⅰ、Ⅱ相当于F o 中b 亚基,Ⅲ相当于c 亚基)。

生物必修1人教版5.2细胞的能量通货——ATP(共33张ppt)

生物必修1人教版5.2细胞的能量通货——ATP(共33张ppt)

A、磷酸、腺苷、能量、酶 B、磷酸、腺苷、能量
C、腺苷、能量、酶
D、磷酸、能量、酶
课堂练习：
酶
5、对于反应式：ATP
ADP+Pi+能量，以下提
A 法正确的是（ ） 酶
A、物质是可逆的，能量是不可逆的
B、物质和能量都是可逆的
C、物质和能量都是不可逆的
D、物质是不可逆的，能量是可逆的
6、生物体内既能储存能量，又能为生命活动直接提
生理过程不同，所用的酶不相同，不是可逆反应。 4.正常细胞中ATP含量有何特点？
含有2个高能磷酸键，每摩高能磷酸键断裂释放的能 量多达30.54KJ，远离腺苷A的高能磷酸键易断裂也易合成。
高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92KJ·mol 以上的磷酸化合物。
P58
ATP 酶 ADP + Pi + 能量
a、转化过程：
ATP酶水解酶 ATP
ATP酶合成酶
ADP +Pi+能量
A-P~P~P
能量
(ATP)
酶 图中的两种酶 酶
是否相同 ？
能量
Pi
A-P~P
Pi
(ADP)
b、关于ATP与ADP之间转换的问题讨论：
ATP 酶ADP + Pi + 能量
1.上面反应式中合成ATP的能量从那里获得？到哪里去了？ 植物细胞来自呼吸作用、光合作用 动物细胞来自呼吸作用、磷酸肌酸的水解
ATP的生理功能： ATP是生物体进行各种生命活动所需能量的直接来源
ATP——细胞内的直接能源物质
四、ATP在能量转换中的作用
光能 根本能源
光合作用 主要能源物质
储存

ATP和酶专题知识讲座

ATP和酶专题知识讲座

酶旳高效性旳意义：
确保细胞中化学反应迅速进行
能力目的 1、学会设计试验。 2、培养学生动手试验能力、分析试验能力。
一.什么是酶?
酶:一般是由活细胞产生旳,具有催化活性 旳一类特殊蛋白质，又称生物催化剂。
1.产生部位： 活细胞； 2.作 用： 催化；
3.化学本质： 有机物。
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 问题：构成酶旳基本单位是什么？
1号试管 2号试管 3号试管
一 实 验二 步三 骤
四
• 试验现 象
加2mlHCl溶 液
加2ml蒸馏水
加2mlNaOH 溶液
分别加入淀粉酶溶液2滴，处理5min
分别在各试管中各加入2ml淀粉溶液， 振荡反应5min
各加入2滴斐林试剂，振荡
蓝色
砖红色沉淀 蓝色
只有在最适PH下酶旳催化效率最佳
PH影响酶旳活性试验成果分析：
试验三:探究温度对酶活性旳影响
1号试管
2号试管 3号试管
•试 一
验二 •环
节 三
各加入淀粉酶溶液2滴
60℃水中处 0℃水中处 100℃水中
理5min
理5min 处理5min
试管中各加入2ml淀粉溶液，振荡,反应 5min 能否用斐林试剂替代？
四
各加入2滴碘液,振荡
• 试验现 象
无明显现象 蓝色
蓝色
只有在一定温度下酶旳催化效率最佳
据以上资料回答有关问题:
• 1、为何该生物活性洗衣粉较易清除衣物旳 血渍和奶渍？
血渍和奶渍中具有蛋白质，蛋白质酶能够水解 蛋白质
• 2、试解释为何此洗衣粉不能用于丝质及羊 毛衣料？
丝质和羊毛衣料中具有蛋白质
• 3、为何不能在60℃以上旳水中使用此洗衣 粉？ 温度影响酶旳活性

atp合酶

atp合酶
ATP合酶广泛存在于线粒体、叶绿体、原核藻、异养菌和光合细菌中，是生物体能量代谢的关键酶。

该酶分别位于类囊体膜、质膜或线粒体内膜上，参与氧化磷酸化与光合磷酸化反应，在跨膜质子动力势的推动下催化合成生物体的能量“通货”——ATP。

ATP合酶的F0部分比鞭毛的动力结构的直径将近小一半。

鞭毛的运动要经过几百个步骤，而ATP合酶的运动只需要几步。

不同来源的ATP合酶基本上有相同的亚基组成和结构，由突出于膜外的F1和嵌于膜内的F0两部分组成（在叶绿体内分别叫做CF1和CF0）。

F1部分由5种亚基组成，分别是α、β、γ、δ和ε亚基［动物线粒体F1还有寡霉素敏感蛋白（OSCP）亚基和抑制蛋白］。

F1有6个核苷酸结合位点，其中3个为催化位点，催化ATP的合成或水解。

F0嵌合在膜上，是一个疏水蛋白复合体，形成一个跨膜质子通道。

ATP合酶——课件


ATP合酶结构示意图
• ATP合酶： • ATP 的合成是由一个酶的复合体系完成的。这 个复合体系称为 ATP 合酶由两个主要的单元构 成。 Fo单元：起质子通道作用的单元；（Fo中的注角o为英
文的“ o”字母而不是“零”）
Fl单元：催化ATP合成的单元。 因 此 ， ATP 合 酶 又 称 为 FoFl—ATP 酶 (FoFl— ATPase)。
• 一种称为寡霉素敏感性付与蛋白 (OSCP) 。因这种蛋白质 使酶复合体对寡霉素产生敏感性而得名。寡霉素是一种抗 生素，它干扰对质子梯度的利用从而抑制ATP的合成。 • 柄的另一种蛋白质称为偶合因子6(F6)。
•
•
F1 催化 ATP 合成的部位在 β 亚基上， δ 亚基是 F1 和 Fo 相连 接所必需的。 Fo 是跨线粒体内膜的疏水蛋白质。它是质子通道，它由 4 种多肽链组成。 每个F1 单元含有6条肽链，很可能这六条肽链构成 H+的跨 膜孔道。
F1单元和Fo单元的结构
• F1单元是球状结构，其直径为8.5-9.0nm，已知由5种不同 的多肽链组成。化学计算表明其组分为 α3β3γδε ，它的相 对分子质量为378 000。 用电子显微镜观察重组后的FoFl颗粒可清楚地看到这个颗粒 呈哑铃状。Fo和Fl之间由一个大约5 nm的柄合体
• 线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列
着的球状颗粒，称为ATP酶复合体，是ATP合 成的场所。 • ATP 酶，含有 5 种不同的亚基（按 3 、 3 、 1、1 和1 的比例结合）。OSCP为一个蛋 白，是能量转换的通道。F0为一个疏水蛋白， 是与线粒体电子传递系统连接的部位。 • 线粒体呼吸链的电子传递过程是在内膜 上进行的。
•
• 寡霉素抑制剂对ATP合酶的抑制作用是由于它结合到

(新高考适用)2023版高考生物二轮总复习 专题2 细胞代谢 第1讲 酶与ATP课件

四 pH影响 和氢氧化钠
过氧化氢 淀粉
—— 产生气泡的快慢 斐林试剂 是否有砖红色沉淀
A．实验一的目的是探究酶有催化作用 B．实验二中检测试剂可用斐林试剂 C．实验三中底物选择不合理 D．实验四实验设计方案合理 【解析】 通过有无酶可以探究酶的催化作用，A正确；在验证酶 的专一性实验中用淀粉酶分别处理淀粉和蔗糖时，可用斐林试剂检测结 果，B正确；过氧化氢受热易分解，会干扰实验结果，C正确；实验四中 不合理的原因为斐林试剂的碱性会干扰实验的pH，且酸性条件会促进淀 粉分解，D错误。
到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第 一个产物。
9．解释“正其行，通其风”与作物生长的关系。 提示：“正其行”要求增大植物的光合作用面积，“通其风”要求 空气流通，增加CO2的利用率，以此提高植物的光合作用强度，从而促 进作物生长。 10．大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分 析原因。 提示：有机肥在土壤中被微生物分解时会释放CO2，增加了大棚中 的CO2浓度，进而促进了光合作用，为作物自身提供了必需的物质和能 量，因此有利于增产。
第一讲 酶与ATP
核心考点一 酶
1．酶的本质、作用及特性
2．酶的作用机理分析
3．辨析酶的特性及影响因素的三类曲线 (1)酶的特性曲线
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性 ②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性
(2)影响酶促反应速率的因素曲线
①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率 ②分析图3：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是间结构遭到破坏
B．酶促反应过程中酶的空间结构发生改变将导致酶不能重复利用 C．EfP－Ⅱ和Sub与CTH反应后，与CU的反应活性几乎为0，说明 酶的催化作用具有专一性 D．实验结果能验证酶与底物作用符合“诱导契合－锁钥”模型

2021高考生物一轮复习第3单元第7讲酶和ATP课件

降低的活化能 。 ③若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将 向上 移动。
2.酶本质的探索历程(连一连)
3.酶的特性 (1) 高效性 :酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。 (2)专一性:每一种酶只能催化 一种或一类 化学反应。 (3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的 空间结构 使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。
(1)由曲线可知:酶比无机催化剂的催化效率更高。 (2)酶只能提高反应的速率,不改变化学反应的方向和平衡点。因此,酶不能 改变最终生成物的量。
2.酶的专一性 (1)物理模型
①图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D 表示不能被酶催化的物质。 ②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
考点二 ATP的结构、产生和利用
1.ATP的结构与功能 (1)ATP的元素组成: C、H、O、N、P 。 (2)ATP的结构简式: A—P~P~P 。 (3)ATP的化学组成:一分子 腺苷 和三分子 磷酸基团 。(腺苷=腺嘌呤 +核糖) (4)ATP中的能量:主要储存在 高能磷酸键 中。 (5)ATP是生命活动的 直接 能源物质。
实验 比较不同条件下H2O2的分解
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解
变量分析:
2.实验成功的3个关键点 (1)肝脏倘若不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用 下分解,使组织中酶分子的数量 减少 且活性 降低 ,故宜用新鲜肝脏。 (2)实验中使用肝脏的“研磨”液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过 氧化氢的 接触面积 ,从而加速过氧化氢的分解。 (3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管,因为酶的催化效率具 有 高效 性,少量酶带入FeCl3溶液后就会影响实验结果的准确性,使人作 出错误的判断。
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• 有一种脂溶性的羧基试剂称为二环己基碳二亚胺简称 DCCD，也称DCC或DCCI，DCCD也有抑制质子通 过Fo的作用，对哺乳动物，它只要与Fo蛋白中的一个
亚基的一个谷氨酸残基结合，就可起到抑制作用。对大 肠杆菌是与天冬氨酸结合。
• 因DCCD是一个脂溶性的羧基试剂，与DCCD发生反 应表明有一个羧基位于脂质环境，也即是埋藏在膜内。
a
1
a
2
ATP合酶结构示意图
a
3
• ATP合酶：
• ATP的合成两个主要的单元构成。
Fo单元：起质子通道作用的单元；（Fo中的注角o为英
文的“o”字母而不是“零”）
Fl单元：催化ATP合成的单元。 因 此 ， ATP 合 酶 又 称 为 FoFl—ATP 酶 (FoFl—
所必需的。
• Fo是跨线粒体内膜的疏水蛋白质。它是质子通道，它由4 种多肽链组成。
• 每个F1单元含有6条肽链，很可能这六条肽链构成H+的跨 膜孔道。
a
7
• 寡霉素抑制剂对ATP合酶的抑制作用是由于它结合到
ATP合酶的Fo亚基上，从而抑制H+通过Fo，有趣的是寡 霉素抑制剂并不是结合到寡霉素敏感性付与蛋白上。
ATPase)。
a
4
F1单元和Fo单元的结构
• F1单元是球状结构，其直径为8.5-9.0nm，已知由5种不同 的多肽链组成。化学计算表明其组分为α3β3γδε，它的相 对分子质量为378 000。
用电子显微镜观察重组后的FoFl颗粒可清楚地看到这个颗粒 呈哑铃状。Fo和Fl之间由一个大约5 nm的柄相连。
a
5
• 柄包含有两种蛋白质。
• 一种称为寡霉素敏感性付与蛋白(OSCP)。因这种蛋白质 使酶复合体对寡霉素产生敏感性而得名。寡霉素是一种抗 生素，它干扰对质子梯度的利用从而抑制ATP的合成。
• 柄的另一种蛋白质称为偶合因子6(F6)。
a
6
• F1催化ATP合成的部位在β亚基上，δ亚基是F1和Fo相连接
• 哺乳动物的Fo共有6个这种能与DCCD结合的蛋白质，
称为DCCD—结合蛋白，也称DCCD—结合蛋白脂。这
些蛋白质联合起来好像木桶的桶板构成具有极性的
H+通道。这个通道中埋藏a 着谷氨酸残基。
8
• ATP酶复合体
• 线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列
着的球状颗粒，称为ATP酶复合体，是ATP 合成的场所。
• ATP酶，含有5种不同的亚基（按3、3、 1、1 和1 的比例结合）。OSCP为一个 蛋白，是能量转换的通道。F0为一个疏水 蛋白，是与线粒体电子传递系统连接的部位。
• 线粒体呼吸链的电子传递过程是在内膜 上进行的。