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1、第三单元 细胞的代谢,第三单元 细胞的代谢,第6讲ATP和酶,一、细胞与能量 1能量转化 (1)细胞内最主要的能量形式是 _。 (2)植物绿色细胞内最重要的吸能反应是_，所有细胞中最重要的放能反应是_。,化学能,光合作用,糖的氧化,2ATP是细胞中的能量通货 (1)ATP中文名：_。 (2)ATP的组成结构 ATP是由_、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。其结构简式表示为 _；式中的“A”代表腺苷(由核糖和_合成)，“P”代表_，“”代表高能磷酸键。,腺苷三磷酸,1个核糖,APPP,腺嘌呤,磷酸基团,(3)ATPADP循环 通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于_的过程，称为ATPADP
2、循环。 ATP和ADP相互转化的反应式 _。,吸能反应,循环示意图 ATPADP循环意义：可以提供源源不断的能量。,思考感悟 1如果ATP水解脱去了两个磷酸基 后，该物质是组成何种化合物的基本单位之一？ 【提示】RNA。,二、酶 1酶的发现 意大利的斯帕兰扎尼“用金属小笼子装着肉让老鹰吞食”实验说明胃液中有一种_的物质存在。巴斯德认为酒精发酵是_代谢活动的结果。,能消化肉,酵母菌,李比希认为酒精发酵仅仅是一种化学反 应，与酵母菌的活动无关，最多只需酵母菌中某种物质参与而己。,德国的毕希纳证明无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵，说明使乙醇发酵的是酵母菌中的某种物质酶，而不是酵母菌细胞本身。美国的萨母
3、纳尔通过得到脲酶结晶，证明酶的本质是_。 20世纪80年代初，科学家发现极少数特殊的酶是_，现在，我们称这一类酶为核酶。,蛋白质,RNA,思考感悟 2酶在催化反应前后，其数量和性质是否发生变化？ 【提示】均不变化。,2本质 绝大多数酶是_，少数酶是 _。 3酶是生物催化剂 (1)酶的作用机理：_关系，即一把钥匙开一把锁。 (2)作用特点：反应前后不发生变化。,蛋白质,RNA,锁钥,高效,专一,(2)影响酶促反应的因素：,底物,酶,1.ATP(腺苷三磷酸)结构及特点,(1)结构：ATP是由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成。其中腺苷一磷酸与RNA中腺嘌呤核苷酸组成相同。,2ATP的形成途径,
4、3ATP与ADP的相互转化 ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。 如下图所示：,从表上可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相 同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。,即时应用 1ATP是细胞中的能量通货，下列关于ATP的叙述中不正确的是() A人在饥饿时，ATP可水解为一个腺苷和三个磷酸 BATP的元素组成有C、H、O、N、P,CATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能 D在有
5、氧与缺氧的条件下，细胞溶胶都能形成ATP 解析：选A。本题考查ATP的相关知识。人在饥饿时，ATP水解为ADP和Pi；ATP中含核糖则有C、H、O，含腺嘌呤则有N，含磷酸则有P；,光合作用产生ATP的能量来自光能，细胞呼吸产生ATP的能量来自化学能，萤火虫发光ATP中的能量转化为光能，合成物质时ATP中的能量转化为化学能；需氧呼吸和厌氧呼吸第一阶段都是在细胞溶胶中进行的，产生少量ATP。,2下列能产生水和合成ATP的结构是() A核糖体B线粒体内膜 C叶绿体内膜 D类囊体膜,解析：选B。核糖体是合成蛋白质的场 所，氨基酸通过脱水缩合反应生成肽键和水，但要消耗ATP；在线粒体内膜上既有水的产生也
6、有ATP的产生。叶绿体只在类囊体膜(非内膜)上产生ATP，但不产生水。,1酶催化活性的表示方法 单位时间内底物的减少量或产物的生成 量。,2表示酶高效性的曲线,(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 (3)酶只能催化已存在的化学反应。,3表示酶专一性的曲线,(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。 (2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。,4温度、pH影响酶活性的曲线,甲、乙两曲线表明： (1)在一定温度范围内，
7、随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。,(2)酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的降低，酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。 (3)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破 坏，温度升高可恢复活性。,5底物浓度 酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制。,6酶浓度 在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,7影响酶活性的曲线,(1)纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生
8、成物越少，反应速率越慢。 (2)图示pH7时，反应物剩余量最少，应为最适pH。 (3)当pH改变时，最适温度保持不变。,易误警示 (1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。 (2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。,即时应用 3如图表示在某pH范围内酶A和酶B所催化的反应速率的变化情况，下列有关说法正确的是(),A酶B比酶A活跃 B酶A存在于唾液中 C酶B的最适pH是1.8 DpH为5时，两种酶催化的反应速率相等 解析：选D。在不同的pH环境下两种酶的活性不同，酶B的最适pH是6，pH是5时两种酶催化的反应速率相等。唾液呈碱性，酶A
9、不可能存在于唾液中。,4如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应反应物的量和反应时间的关系，据图可获得的信息是(),A若a、b、c表示温度，则一定是abc B若a、b、c表示酶的浓度，则abc C若a、b、c表示底物的浓度，则abc D若a、b、c表示pH，则一定是abc,解析：选B。由图示曲线知：a、b、c最大反应速率依次减小，故a可表示相对最适温度，相对最适pH或较大的酶浓度。,1探究酶的专一性 (1)实验原理,(2)方法步骤及结果分析,由上述实验分析可知，淀粉酶只能催化淀粉水解，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，说明酶具有专一性。,易误警示 证明酶的专一性实验中： (1)可用不同的底
10、物作自变量，如下： (2)可用不同的酶作自变量，如下：,(2)实验设计程序 设置实验装置 将浸有过氧化氢酶的滤纸片放入反应小室的一侧内壁上 向反应小室中加入pH为5.0的缓冲液和H2O2溶液, 将一个量筒充满水倒置于水中，用一玻璃管与反应小室相连 将反应小室小心旋转180，使H2O2溶液接触滤纸片 记录数据, 分别选取pH为6.0、7.0、8.0的缓冲液重复实验,即时应用 5下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。,注：“”表示有；“”表示无；*此行“”的多少表示颜色的深浅。,根据实验结果，以下结论正确的是() A蔗糖被水解成非还原糖 B上述反应的自变量为温度 C淀粉酶活性在40
11、比60 高 D淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,解析：选B。分析本题的实验设计可 知，本实验研究酶的专一性及温度对酶活性的影响。淀粉酶只能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解；通过的结果说明，淀粉酶的活性在 60 比40 高。,6实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：,(1)酶活性最强时的pH是_。 (2)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是：_。 (3)请以两种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成： _； _。,(4)在人体消化道中，能分泌本实验中酶的
12、部位是_，依据是_。 (5)为确认蛋白块的消失是由于酶的作 用，还应对实验进行什么设计？_。,答案：(1)2 (2)蛋白块消失的时间越短，酶活性越强 (3)适当升高温度将蛋白块捣碎 (4)胃胃蛋白酶的最适pH为1.8左右 (5)加一支试管，加入等体积蛋白块和等量的水，pH为2.0，作为对照组,与酶有关的实验设计方法总结 1应遵循单一变量原则，同时还要设置对照实验。 2实验设计的一般思路：分析课题把握原理确认变量设置对照一般步骤。其关键：实验变量如何操纵、无关变量如何控制、反应变量如何检测。,在此分析的基础上，设计步骤、预测结果并得出结论。实施设计方法举例： (1)验证或探究酶具有高效性：高效性
13、是一种比较性概念，是指与无机催化剂相比具有高效性。因此应设置酶与无机催化剂对同一反应的催化效率的对照。不能用酶和蒸馏水做对照，若这样是验证酶的催化功能。,(2)验证或探究酶具有专一性：专一性是指一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。因此验证酶具有专一性应设置一种酶对不同化合物反应的催化效果的对照。可用同一底物、两种不同酶，也可用不同底物、同一种酶来验证。,(3)验证或探究温度对酶活性的影响：自变量是温度，应设置具有一定梯度的多个不同温度条件，比较某种酶的催化效率。一般至少应设置“低温、适温、高温”三个指标。注意淀粉酶最适温度是65 。,(4)验证或探究pH对酶活性的影响：自变量是pH，应设置具
14、有一定梯度的多个不同pH条件，比较某种酶的催化效 率。一般至少应设置“低pH、最适pH、高pH”三个指标。注意胃蛋白酶最适pH在1.8左右。,(5)验证某种酶的化学本质是蛋白质：蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，也可用水解的方法使酶失活来证明。,请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题：,实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，本尼迪特试剂、试管、37 恒温水浴锅、沸水浴锅。 (1)若“”代表加入适量的溶液，“”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标 号，请用这些符号完成下表实验设计。,(2)实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加溶液； _； _； _。 (3)结果预测：_。,(4)结论：_。 (5)在上述实验中，如果仅将37 恒温水浴锅的温度调到20 ，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现红黄色试管中的颜色会比37 时的浅，其原因是_。,【解析】酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶可以将淀粉分解为可溶性的还原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可将蔗糖分解为可溶性还原糖，但不能分解淀粉。可溶性还原糖遇本尼迪特试剂在沸水浴条件下出现红黄色沉淀。,要通过实验验证蔗糖酶和唾液淀粉酶的专一性，在实验中要体现等量原则和对照原
