生物体内的化学反应
第四章第1节生物体内的化学反应教案
第四章生命的物质变化和能量转换一、本章教材分析：物质、能量和信息是一切生命活动的三大要素。
对于一个生物体来说，生命活动的进行需要能量维持，生物体必须不断地与环境交换物质，不断地驱动生物体内物质的运动和变化以获得营养并排出代谢产物。
细胞内的生命活动通常由一系列化学反应组成，在学习了生命的物质基础、结构基础等生物体静态组成后，本章通过几组基本的生命化学反应过程，展示生物体内化学反应的特点，各类生物体细胞获得能量的过程以及物质与能量的关系，帮助学生从物质和能量角度认识生命，了解生物之间相互依赖的关系，理解生命的本质，并能与自身生活需要相联系。
本章的主要内容包括“生物体内的化学反应”“光合作用”“细胞呼吸”“生物体内营养物质的转变”四个主题。
生物体内的物质变化通过一系列具体的化学反应表现出来，其中合成反应和分解反应是最常见的。
生物催化剂——酶的作用使发生在生物体内的化学反应平稳而有序。
光合作用时地球上绿色植物利用太阳光能合成糖类的过程，为地球上所有的生命提供能量，是生物圈能量流的起点。
细胞通过氧化分解，从化合物中获得能量，这些能量部分以热的形式散失，部分由A TP传递给生命活动需能部位，保证生命活动的进行。
光合作用和细胞呼吸都是一系列生化反应的具体体现，它们使生物体与外界实现了物质的交换和能量的转换，同时也是生物体在长期进化过程中逐步形成的维持生命的基本生理活动。
整个章节的内容着眼于普遍存在于生命世界的新陈代谢过程，诠释了生物体在物质变化和能量转换上的“动态”规律。
这一章的学习将让学生对生命本质的认识在分子水平上得到深化，从而在微观层面上更深入地理解生命的本质，同时还为以后进一步认识生命活动信息流本质和其他生命活动的规律（如生长、发育、繁殖、遗传等）打下基础，因此本章在整个高中生命科学学习中具有基础意义。
以本章内容为载体，课程标准要求学生学会一些基本的生理生化实验技能，经历动手操作的过程，感悟科学精神和科学方法，运用知识解决实际问题。
4.1生物体内的化学反应
ATP ATP水解酶
ADP+P i+能量 ——各项需
能的生命活动
(三）、ATP的合成途径
动物和人等
绿色植物
ADP +Pi+
能量 ATP合成酶 ATPA来自P合成ATP时所需能量的主要来源
人和动物:呼吸作用 绿色植物:呼吸作用+光合作用
▼ ATP和ADP相互转化的反应式：
ATP水解酶
ATP ATP合成酶 ADP + Pi +能量
生化反应 特点
相比一般的化学反应，生物体内的化学反 应有何特点？ ① 常温、常压下，快速、有序地进行。
② 绝大多数需酶催化
③ ATP提供能量
实验：探究酶的高效性
过氧化氢（H2O2），俗称双 氧水，强氧化剂，分解产生 水和氧气
2H202
过氧化氢酶 （生物催化剂）
Fe3 +
（无机催化剂）
2H20 + O2
从外界摄取食物， 转变为自身物质 生物体 分解大分子物质
为生命活动供能
新陈代谢是生命活动的最基本特征
新陈代谢
• 新陈代谢由同化作用和异化作用组成。 同化作用：生物体不断从外界摄取营养物 （合成代谢质），将它们转化成自身的物质，
并储存能量的过程。 异化作用：生物体不断将自身物质分解以 （分解代谢释）放能量，并将代谢终产物排
果胶酶能分解果 肉细胞壁中的果 胶，提高果汁产 量，使果汁变得 清亮。
你消化不良 时可以服用
含酶牙 膏可以 分解细 菌，使 我们牙 齿亮洁、 口气清 新。
加酶洗衣粉 比普通洗衣 粉有更强的 去污能力。
用小刀将数十只萤火虫的发光器割下， 干燥后研成粉末，取两等份分别装入 A、B两支试管，各加入少量水使之混 合，置于暗处，可见试管内有淡黄色 荧光出现，约过15分钟荧光消失。 然后：
生物体内的化学反应
4.1生物体内的化学反应一、教材分析本节是第四章的基础，以具体的例子介绍了生物体内的化学反应的类型和特点，酶的本质和特性以及在细胞代谢中的作用，ATP分子的结构特点以及与ADP相互转变得特性，ATP在细胞生命活动中的作用等内容，为光合作用、细胞呼吸等内容地学习打下基础，具有承前启后的作用。
新陈代谢是生命的基本特征，教材以学生能够熟悉的糖和蛋白质的合成和分解这两个最基本的反应过程为例，引导学生认识新陈代谢的概念和本质。
在介绍化学反应的同时，引出酶的概念。
酶作为生物催化剂，其特点是高效性和专一性高。
高中生对酶的名词有一定的认识，但对酶的性质以及作用机理并不了解。
教材通过实验和实例，归纳总结出酶的特点，并指出酶的专一性和酶分子结构的关系。
还要通过广角镜和想一想做一做栏目中设置的相关内容引导学生留心生活中的酶制品，了解酶与人类的关系。
关于ATP的分子结构的特点，教材先结合前几章知识，指出细胞内糖类、脂肪等有机物中都储存有大量的化学能，但这些能量只有转移到ATP中才能被细胞直接利用。
关于ATP与ADP的相互转变，课文不仅讲述了ATP水解和合成的过程，讲述了这种转变是十分迅速的，而且讲述了这一特点所具有的重要生理意义，从而使学生进一步明确ATP是细胞维持各种生命活动所需能量的直接提供者。
最后课本用流通着的能量货币，形象地对ATP进行了比喻。
二、学情分析本节主题内容抽象，需要一定的化学基础，学生的理解有一定的难度。
只能从学生已有的知识基础出发，密切联系生活实际，加强直观性和趣味性。
利用前面的知识基础学习合成反应和分解反应的而特点。
利用实验探究理解酶的高效性和专一性。
关于ATP的学习，先让学生观察教材中ATP的结构图，自学全称、结构、功能，着重讲解结构简式中各个字母和符号所代表的含义。
三、教学目标：知识与技能1、理解新陈代谢、同化作用、异化作用的概念及其相互关系。
新陈代谢的重要意义。
2.举例说出生物体内化学反应的主要类型和特点。
生物体内的化学反应
生物体内的化学反应生物体内的化学反应是一种可控的，有序的化学反应。
它能够维持生命活动，促进有机体的生长和发育，是各种生物体的基础功能。
生物体内的化学反应通常被称为代谢，是生物体遵循特定生物化学过程进行的各种化学反应。
本文将为您介绍生物体内的化学反应的一些基本特点。
1. 生物体内的化学反应种类繁多生物体内的化学反应是一种非常复杂的过程，涉及到各种不同的化学反应类型。
其中最常见的反应类型是氧化还原反应和水解反应。
此外，还有酯化反应、硫化反应、乙酰化反应、亚硝酸盐反应等。
2. 生物体内的化学反应需要催化剂生物体内的化学反应需要催化剂来加速反应速率。
催化剂是化学反应时的组成分子之一。
它们可以以极快的速度对反应物进行转化，从而加速反应速率。
酶是最常见的催化剂之一，它们能够在特定条件下加速一系列生物化学反应。
酶具有高度选择性，可以在生理条件下针对性地催化特定的反应，例如消化酶可以催化消化食物。
3. 生物体内的化学反应存在能量转换生物体内的化学反应通常需要能量才能发生。
能量的来源通常是食物和ATP(三磷酸腺苷)。
通过代谢食物和ATP，人体能够把潜在能转换为活动能。
ATP通常被称为细胞内的“能量通货”。
一些典型的生物过程如ATP合成、ATP分解等，都是能量转换的典型示例。
4. 生物体内的化学反应具有调节性生物体内的化学反应通常是非常复杂的，具有调节性。
调节可以通过不同的方式进行，包括酶的活性、基因表达和信号传导等。
例如，酶的活性可以受到一系列内部和外部因素的影响，包括温度、pH、底物浓度和抑制剂的存在等。
基因表达是一种重要的调节方式，能够用于控制生物体内哪些酶被合成和哪些不需要合成。
信号传导则是一种非常复杂的调节方式，允许不同化学反应之间的相互作用。
5. 生物体内的化学反应有很多调控机制因为生物化学反应是非常复杂的，并且涉及到多个化合物之间的相互作用，因此有很多与之相关的调节机制。
这些机制包括调节酶的活性、调节基因表达、调节代谢途径、调节细胞命运等。
生物学中的化学反应
生物学中的化学反应在生物学领域内，化学反应是一种常见现象。
化学反应的发生在生物体内不仅可以维持生命的正常运作，还能促进生物体内的许多生理过程，如呼吸、代谢和运动等。
化学反应的重要性在于它们可以释放能量，维持生命活动所需的能量。
酶反应在生物体内，最常见的化学反应是酶反应。
酶是一种具有催化作用的蛋白质，可以促进特定的化学反应。
在反应中，酶会引发底物的结构变化，从而加速反应速率。
一个典型的酶反应是在消化过程中的蛋白质分解反应。
在这个反应中，胃酸可以刺激胃内的酶，使其开始把蛋白质分解成小的胺基酸分子。
这个分解过程是使用水来打开蛋白质的化学键，使其成为更小的分子。
这种化学反应是由酶反应驱动的，从而使消化过程变得更加高效。
光合作用另一个重要的生物化学反应是光合作用。
这个反应是光合生物所必需的，是通过将二氧化碳和水转化为有机质，同时释放氧气。
在这个反应中，太阳光能够激活气体分子中的化学键，从而将CO2和H2O中的化学键打开。
这个过程是由多种不同的反应组成，其中最重要的是光合色素光合作用。
在这个反应中，光合色素的能量会被利用来拆分水分子，从而释放氧气。
这个反应是细胞内最重要的自给自足的生物化学反应之一。
代谢反应最后，许多生物体内的化学反应是代谢反应。
在代谢反应中，小分子化合物被转化成大分子化合物，同时释放出能量。
在细胞内，这个过程是由数百种不同的酶和化学反应驱动的。
在一些情况下，这些反应是用来从营养物中提取能量，如糖类、脂肪和蛋白质。
在其他情况下，他们是用来促进生物体内需要的生化反应，如DNA合成。
不管在哪种情况下，代谢反应都是维持生物体内生命活动所需的必须反应。
结论生物体内的化学反应有许多不同形式，每一个都具有独特的特性和用途。
在细胞内，这些反应是由生物分子和酶催化的。
从消化到光合作用，生物学中的化学反应被认为是生命活动的基础。
它们维持细胞的正常运作，同时帮助生物体适应各种不同的环境。
对于生命体来说，这些化学反应是无法逃避的重要组成部分。
4.1 生物体内的化学反应
小分子 大分子
分解反应
大分子 小分子
水解酶 水解反应
消耗水
酶
氧化分解反 脱氢 应
释放能量
三.生物催化剂—酶
结合化学知识，如果要使一个化学反应进行得 更顺利，可以采取哪些措施？
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 1 实验目的
通过比较过氧化氢在不同 条件下的分解快慢，了解过氧 化氢酶的作用和意义
2 实验原理
第一节 生物体内的化学反应
一.新陈代谢
外界营养物质
自
新
同化作用
吸收 转变 储存能量
我陈
自身物质
更 新
代 谢
异化作用
分解
排出
释放能 量
代谢终产 物
小分子: 脱氧核苷酸 葡萄糖 核苷酸 水 二氧化碳 氨基酸 氧气
大分子: 麦芽糖 DNA 蛋白质 淀粉 RNA
哪些分子之间可发生化学反应，并写出其简单的方程式？
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
过氧化氢 溶液
一
实验 步骤
二
三
四
1号试管
2号试管
3号试管
试管各加入2mL过氧化氢溶液
加入过氧化氢酶2滴，振荡
pH＝2
pH＝7
pH=12
各加入几滴过氧化氢酶溶液，2—3min后 将点燃的卫生香分别放入试管中
实验现象 无明显变化
复燃
无明显变化
结论
只有在适合的pH下酶的催化效率最好
葡萄糖 脱水缩合 麦芽糖+水
氨基酸 脱水缩合 蛋白质+水
小分子: 脱氧核苷酸 葡萄糖 核苷酸 水
二氧化碳 氨基酸 氧气
大分子: 麦芽糖 DNA 蛋白质 淀粉 RNA
生物体内的化学反应
底物 活性部位 契 合
酶
酶的专一性
演示实验：探究影响酶活性的因素
试管 号
1％淀粉 溶液
（mL）
恒温水 浴（℃）
清水 （
mL ）
稀释唾液 溶液
（mL）
PH 值
加碘液 后液体 颜色变
化
1
1
35
1
变蓝紫
2
1
35
1
4 变蓝紫
3
1
35
1
7 无变化
4
1
4
1
7 变蓝紫
分析讨论：
①哪些因素会影响酶的活性？
实验说明，反响体系的温度、酸碱度会影响酶的催化活性。
ห้องสมุดไป่ตู้线香亮度
1 5 0．5
— —
试管号
2
3
4
5
5
5
0．5 0．5 0．5
＋＋＋＋ ＋＋＋ —
火焰燃烧 无变化
—
5 5
0．5
＋＋＋
无变化
分析讨论：
①1号试管在实验中起什么作用？
1号试管在实验中作为对照组。可以说明在正常条件下3%FeCl3H2O2不易分解。
②2号和3号试管产生的气泡数量是否一样，为什么？
不一样。因为2号试管参加的新鲜猪肝匀浆中含有过氧化氢酶，由于酶的催化具有高 效性，结果将有大量的气泡产生；3号试管中的铁离子也能催化过氧化氢分解，但活 性没有过氧化氢酶高效。所以二者产生的气泡数量不同。
③点燃的线香插入2号试管后，其亮度发生了什么变化， 证明该试管内的反响产生了什么气体？
线香变亮或复燃出现火苗。说明试管中反响产生了氧气。
ATP
注意：以上两反响为非可逆〔因为酶、反响场所均不同〕
化学反应中的生物化学反应
化学反应中的生物化学反应生物化学反应是生物体内发生的各种化学反应，这些反应使生物体获得能量和营养物质，以维持生命活动。
这些反应发生在生物体内的细胞中，需要由生物催化剂酶来加速反应速率。
生物化学反应不同于无机化学反应，它涉及大量的生物分子和生物环境，主要是酸碱度和水分的影响。
生物化学反应的种类非常多，其中最常见的是代谢反应和合成反应。
代谢反应是指生物体内的化学反应，主要是通过酶把营养物质转化为能量和废物的过程。
合成反应是指生物体内的化学反应，主要是通过酶把废物转化为营养物质的过程。
这些反应通常需要很多能量，而在生物体内，能量主要来自于ATP分子的加解聚。
ATP分子是生物初级代谢反应的反应物之一，可以看作是能量的存储体。
在生物体内，一些酶将营养物质转化为ATP，而ATP则提供能量给生物体的各种代谢反应。
这种能源的传递和利用对生命活动的正常进行至关重要。
在生物化学反应中，酶是不可或缺的催化剂。
酶作为特定的蛋白质，在一系列生物化学反应中发挥极其重要的作用。
酶能够降低反应的能垒，使得反应能够发生更快并且达到更高的反应速率。
比如，人体消化器官中的消化酶可以降低蛋白质、碳水化合物和脂类摄入的能量成本，并加速这些分子的在肠道中的消化吸收。
生物化学反应中的反应物种类也非常多。
最常见的反应物包括碳水化合物、脂类和蛋白质。
除此之外，还有其他的大量分子用于生物体的生长、激素合成、酶合成等。
最后，值得注意的是，生物体内的生物化学反应是非常复杂的。
生物体在干扰下，可能导致生物化学反应的出现异常，从而导致各种疾病和异常情形。
因此，理解和研究生物化学反应的特点和规律是十分重要的，这样才能保持生命状态的健康。
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自我更新是生命活动的基本特征。
在自我更新的过程中，生物与外界不断进行物质交换 与能量转化，这样的变化过程称为新陈代谢。
新陈代谢
同化作用 生物体不断从环境中摄取营养 物质，转变为自身物体不断分解自身物质，释 放能量，并将代谢终产物排出 体外的过程。
R O
H2N C C H OH
H
R
N C COOH
H
H
R OH R
H2N C C N C COOH + H2O
H 肽键 H
H
+
OH
H OH
H2O
H
H
O
2、分解反应 大分子化合物分解成小分子化合物的化学反应。
水解反应
——大分子化合物的分解过程中，需要消耗 水分子的分解反应。
例如：蛋白质分解成氨基酸的过程 脂肪分解成甘油和脂肪酸的过程 淀粉和糖原分解成葡萄糖的过程
产生场所 功能 化学成分
2、酶的活性—— 酶的催化效率
3、酶的催化特点 高效性
通常情况下，酶的催化效率是无机催化剂的 107——1013倍
保证了生物体内的化学反应快速进行
专一性 一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
例如：淀粉酶只能催化淀粉水解为麦芽糖，对蔗糖的 水解不起作用。
多样性 生物体内的化学反应种类和酶的专一性决定了酶 的种类极其繁多
物质变化 同化作用 合成 异化作用 分解
能量变化 贮存 释放
一、新陈代谢常见的化学反应 ——合成反应和分解反应
1、合成反应 小分子化合物合成大分子化合物的化学反应。
例如：氨基酸合成蛋白质的过程 单糖合成双糖或多糖的过程 核苷酸合成核酸的过程
小分子物质的脱水缩合反应是常见的反应类型
氨基酸的连接—
辅助因子——金属离子（如Zn2+等） 有机小分子（如维生素等）
辅酶——参与酶构成的有机小分子化合物
酶活性受温度影响示意图
低温
强碱
酶活性受pH值影响示意图
6、酶的应用 多酶片 加酶洗衣粉 食品保存
三、生命活动的直接能源——ATP
ATP——腺苷三磷酸
1、化学分子式
基
基
基
2、ATP的结构式
高能磷酸键（30.5 kj/mol）
4、酶的命名原则 ——习惯上根据酶的来源以及所催化的 底物来命名
产生场所 + 催化底物 + 酶 例如：胃蛋白酶、肠麦芽糖酶
——也根据所催化的化学反应类型命名 如：过氧化氢脱氢酶、ATP水解酶
5、酶的作用条件 酶只有在合适的条件下才发挥催化作用。
合适的场所
合适的温度和PH值
最高、最低、最适
有些须与辅助因子结合才具有活性
程在活细胞里不断地进行着，从而保证了生物所 需能量的及时供应。
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A— P〜 P 〜 P
腺苷
磷酸基
AMP
ADP ATP
3、细胞内的能量转移
水解
ATP
ADP + Pi + 能量
能量的利用——供给细胞内的生命活动
磷酸化
ADP + Pi + 能量
ATP
能量的来源——有机物的氧化分解或光合作用
4、ATP的意义
——能量货币
ATP
水解 磷酸化
ADP + Pi + 能量
细胞内能量的贮存和释放过程；这样的变化过
动物的消化过程是典型的水解反应
氧化分解反应
——有机小分子的分解过程中，不消耗水， 同时有能量释放的分解反应。 例如：葡萄糖分解为丙酮酸的过程
生物的呼吸作用属于典型的氧化分解反应
生物体内的化学反应：
化学反应
合成反应 分解反应
水解反应 氧化分解反应
二、生物催化剂——酶
1、定义—— 由活细胞产生的具有催化能力的 生物大分子。 绝大多数是蛋白质，少数是RNA