《2013届 新课标高中总复习(第1轮)生物(湖南专版) 必修1 第10讲 降低化学反应活化能酶和细胞能量通货》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届 新课标高中总复习(第1轮)生物(湖南专版) 必修1 第10讲 降低化学反应活化能酶和细胞能量通货（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第第1010讲讲 降低化学反应活化能的降低化学反应活化能的 酶和细胞能量酶和细胞能量“通货通货”ATPATP（实验设计中的变量分析）一、酶的产生、作用、本质和分类3本质绝大多数为蛋白质，少数为RNA。故而酶为高 分子化合物，组成它们的单体是氨基酸或核糖核苷 酸。因为绝大多数酶是蛋白质，因此酶的合成受基 因控制，在核糖体上合成；少数的酶是RNA，其合成 场所主要在细胞核。4分类(1)根据酶在细胞中的分布可分为：胞外酶(如各 种消化酶)、胞内酶(如呼吸酶、与光合作用有关的酶) 。(2)根据酶作用的反应物和产生器官可分为：胃 蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶、胰和肠麦芽糖酶、 胰脂肪酶、肠脂肪酶等。(
2、3)根据酶所催化的化学反应性质可分为：水解 酶、氧化酶、转录酶、逆转录酶、合成酶等。【友情提醒】 (1)活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活化态所需要的能量。 (2)酶可加快反应速率，缩短到达反应平衡的时间 ，但并不改变反应的方向和平衡点。【例1】下列有关酶的说法中，不正确的是( )A不是所有的酶都在核糖体上合成B酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变C酶都是活细胞产生的D细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件D【解析】本题考查酶的产生、化学本质与作用特 点。酶都是活细胞产生的；在化学反应前后自身化 学性质不发生改变；大多数酶是蛋白质，少数是 RNA，所以不是所有的酶都在核糖体上合成
3、；酶在适宜的条件下，就能发挥作用，不一定在细胞内。二、“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验1实验原理(1)(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3 等不同条件下气泡产生的数量多少或卫生香燃烧 的剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。2实验流程及现象分析续表3.实验过 程的理论分析4.实验证 明的结论(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可 加快化学反应速率。(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的 催化效率更高。【例2】下列对“比较过氧化氢在不同条件下的 分解”实验结 果的分析，正确的是( )A在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快 ，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%
4、的FeCl3 溶液B3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢是 因为其分子摩尔浓度过高，影响了酶活性的正常发 挥C肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为 酶的催化效率比一般无机催化剂的效率高D如果将四支试管都放在90 水浴中，第4支 试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍为最快C【解析】本题主要考查过氧化氢在不同条件下的分解实验。在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢 分解最快，是因为酶降低化学反应活化能的作用 更显著，催化效率更高，与摩尔浓度无关。酶受 温度的影响，90 条件下酶已经变性失活，不能 起到催化作用。 三、酶的特性1高效性酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍，这 说明酶具有高效性
5、的特点。酶的高效性是和无机催化 剂相比较来说的，下图曲线中只有曲线a、b相比较 才可说明酶催化的高效性，a、c曲线的对比可以说 明酶具有催化性。2专一性每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说 明酶的催化作用具有专一性的特点。(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。3温和性绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都 能使蛋白质分子空间结构被破坏(除肽键以外的其他 化学键的断裂)，从而引起蛋白质分子变性，使酶永 久失活。低温只使酶活性下降，在适宜的温度下，酶 活性可以恢
6、复。【例3】 (2010淄博摸底)现提供如下实验材料与 用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉 4种溶液，斐林试剂、恒温水浴锅。探究哺乳动物蔗 糖酶和淀粉酶的催化作用是否具有专一性，请分析回 答：(1)实验设计 ：下表中“”代表加入适量的 溶液，“”代表不加溶液。请分析：验证蔗糖酶具有专一性，可选用的试管组合 是_；验证淀粉酶具有专一性，可选用的试管组合 是_；根据单一变量原则，无法形成对照的是 _。(2)实验步骤：取四只洁净的试管，分别编号甲、乙、丙、丁；_；_；观察实验现 象并记录实验结 果。(3)结果预测：_。(4)结论：_。【解析】要验证酶的专一性，可不改变酶的种类，改变不同的
7、底物。所以验证蔗糖酶具有专一性，选择 甲、丁，都有蔗糖酶，而底物不同；同理验证淀粉酶 具有专一性，选择乙和丙，两支试管中都有淀粉酶， 而底物不同，从而鉴定反应产物来检测酶的专一性。【答案】(1)甲和丁 乙和丙 甲和乙、丙和丁 (2)按照上表中的设计，向四支试管加入溶液并 混匀，将试管放入37 恒温水浴锅一段时间 取出 试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水浴一段 时间 (3)甲、乙试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 (4)酶的催化作用有专一性四、“影响酶活性的条件”的探究分析1温度对酶活性的影响(1)原理温度影响酶的活性和结构，从而影响淀粉的 水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及
8、蓝色的深浅 来判断酶的活性。(2)实验设计 思路淀粉t1温度下淀粉酶t1温度下淀粉t2温度下淀粉酶t2温度下 淀粉tn温度下淀粉酶tn温度下检测是否出现蓝色及蓝色深浅(3)实验设计 程序(4)实验的变量分析【友情提醒】 本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还 原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而 该实验需严格控制不同的温度。 本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下 分解也会加快。2pH对酶活性的影响(1)原理pH影响酶的活性和结构，从而影响氧气的生 成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检 验氧气生成量的多少。(2)实验设计 程序
9、取n支试管分别加入等量的同种新鲜的质量分数 为20%的肝脏研磨液用盐酸或NaOH溶液调整出不 同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0) 分别滴加等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液用 点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。【友情提醒】 本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一 pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉 酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。【例4】甲图表示温度对淀粉酶活性的影响 ；乙图是将一定量的唾液淀粉酶和足量的淀粉混 合后麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说 法不正确的是(
10、)CAT0表示淀粉酶催化该反应的最适温度B图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低 ，但对酶活性的影响却有本质的区别C图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度升高，麦 芽糖的积累量不再上升，酶的活性已达到最高D图乙中A点对应的温度为T0【解析】图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很 低，Tb时酶已失活。图乙中A点麦芽糖的积累量增 加最快，酶活性最高，对应图甲的T0点。五、影响酶促反应的因素酶促反应受到多种因素的影响，这些因素主要包 括温度、pH、酶的浓度、底物浓度等。 1温度对酶促反应的影响： 酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高 而加快；在一定条件下，每一种酶在某一适宜温度时 活性最大，这个
11、温度称为这种酶的最适温度。如下 图所示。2pH对酶促反应的影响：每一种酶只能在一定限度的pH范 围内才表现活性，超过这个范 围，酶就会失去活性。(过酸或 碱会使酶的分子结构遭到破坏而 失去活性)，在一定条件下，每 种酶在某一pH时的活力最大， 这个pH称为这种酶的最适pH。 如图所示。3酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足、其他条件适宜 、反应系统中不含有抑制酶 活性的物质及其他不利于酶 发挥作用的因素时，酶促反 应速率与酶浓度成正比。如 图所示。4底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速 率随底物浓度增加而加快，反 应速率与底物浓度成正相关， 在底物浓度较高时，增加底物 浓度，反应速
12、率也随之加快， 但不显著；当底物浓度很大且 达到一定限度时，反应速率达到一个最大值此时即使 再增加底物浓度，反应速率不变。如右图所示。【例5】(2010浙江五校联考)下图表示在不同条件 下，酶催化反应的速度(或生成物)变化，有关叙述 不正确的是( )A图虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系 B图虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物质量 与时间的关系 C图不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速度与时 间的关系 D若图中的实线表示Fe3的催化效率，则虚线可表示过 氧化氢酶的催化效率C【解析】本题考查酶浓度、底物浓度等因素对酶 活性的影响。图可以表示在反应开始后的一段时间内，反应速
13、度与时间的关系，例如底物浓度 一定时，随时间的延续，底物浓度越来越小，反 应速度越来越小，或者时间较长后引起酶的钝化 ，也可导致酶促反应速度下降。 六、ATP的结构和功能1ATP的结构简式：APPP。(1)A表示腺苷，T表示3个，P表示磷酸基团，表 示高能磷酸键，ATP分子 中大量的能量就储存在高 能磷酸键中。如果ATP只 去掉2个P，就是腺嘌呤核 糖核苷酸，即构成RNA的 一种基本单位。(2)一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、 2个高能磷酸键。(3)ATP的一个高能磷酸键水解，形成ADP(二磷 酸腺苷)，两个高能磷酸键水解，形成AMP(一磷酸腺 苷)。2ATP的生理功能生物体一切生
14、命活动都需要能量，这些能量形式 主要有机械能、电能、渗透能、化学能、光能、热能 等，各种形式的能量的转化都是靠ATP中能量的直接 转换。 【友情提醒】ATP分子去掉两个磷酸基后 的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。【例6】下列有关ATP的叙述，不正确的是( )AATP是细胞内惟一的直接供能物质B神经纤维兴奋 后恢复为静息电位时需要消耗 ATPC细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系DATP水解释放的能量可用于生物发电、发光A【解析】本题考查ATP的作用和在生物细胞内的 利用。ATP不是细胞内惟一的直接供能物质，实际 上三磷酸鸟苷(GTP)也可以直接供能，它可以和ATP
15、相互转换；静息电位时细胞外Na浓度高于细胞内 Na浓度，而形成动作电位时主要是Na内流所造成 的，动作电位形成后，细胞内的Na浓度高于细胞外 的，随后，通过消耗能量的主动运输将Na运到细胞外并恢复为静息电位；细胞内的吸能反应需要消耗 能量，其能量一般来自于ATP的水解供能，细胞内 的放能反应能产生能量，产生的能量一般可供ATP合成所需。七、ATP与ADP的相互转化1图解2ATP合成与ATP水解的比较ATP的合成ATP的水解反应式类型合成反应水解反应反应 场所细胞质基质、线粒体、 叶绿体活细胞内多种场所续表ATP的合成ATP的水解所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量 来源光能(光合作用)，化学能( 细胞呼吸)储存在高能磷酸 键中的能量能量 去路储存于形成的高能磷酸键 中用于各项生命活 动综上所述，虽然从物质方面看，ATP和ADP的相 互转化过程，是可逆反应；但从酶、反应场所、能 量来源方面看，不是可逆反应，所以ATP和ADP相互 转化是不可逆的。3特点(1)在正常生活的细胞中，ATP在细胞内的含量是 很少的。但是，ATP与ADP在细胞内的相互转化迅速 ，时刻不停地发生并且处于动态平衡中。(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制， 是生物界
