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1、第9讲 酶与ATP 走进高考 第一关:教材关,酶和ATP 酶的作用和本质 细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多_,统称为细胞代谢 活化能:分子从_转变为容易发生化学反应的_状态所需要的能量 作用实质实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解 结论:酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著 酶的本质:酶是_产生的具有催化作用的_,其中绝大多数酶是_, 少数为_,化学反应,常态,活跃,活细胞,有机物,蛋白质,RNA,酶的特性(与无机催化剂相比) _性_性 作用比较温和需要适宜的温度和pH ATP生理功能:细胞生命活动所需能量的 _来源 结构简式:APPP,高效,专一,直接,ATP的形成途径: 意义:能量通过
2、ATP分子在 _反应和_反应之间循环流通,保证了生命活 动所需能量的持续供应,吸能,放能,解读高考 第二关:考点关,考点1 酶的本质及实验验证 1. 酶的本质及生理功能,2. 酶化学本质的实验验证 (1)证明某种酶是蛋白质 实验组:待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应 对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂出现紫色反应 (2)证明某种酶是RNA 实验组:待测酶液+吡罗红染液是否呈现红色 对照组:已知RNA溶液+吡罗红溶液出现红色,特别提醒:(1)证明酶是蛋白质的其它证据 酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸 酶是具有空间结构的生物大分子,凡是能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活 酶和蛋白质一样,具有不能通
3、过半透膜的胶体性质 酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应 与蛋白质的分子量相似,结构相似 在物理化学因素的作用下,也可变性沉淀 做元素分析,与蛋白质的元素含量相似,可以用氨基酸人工合成,(2)证明酶是RNA的其他证据 将某种酶液用核糖核酸酶处理,根据酶液是否被水解予以判断 3. 分布与作用机理 (1)分布:胞内酶(如呼吸氧化酶)胞外酶(如各种消化酶) (2)作用机理: 在催化某一反应时,与其他一般无机催化剂一样,能显著降低反应的活化能,提高反应速率,缩短达到平衡的时间,但并不改变反应的方向和平衡常数 反应前后酶的性质和数量均没有变化,例析1下列有关酶的叙述,正确的是( ) 是有分泌功能的细胞产生的
4、 有的从食物中获得,有的从体内转化而来 凡是活细胞都能产生酶 绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白质,有的是固醇 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用,A. B. C. D. ,答案:C,解析:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,即酶大多数是蛋白质类物质,少数为RNA,它只有催化作用,在个体发育中起调控作用的是激素胞外酶常见的有消化道内的消化酶类,方法技巧:利用酶的专一性可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA,将某种酶液用蛋白酶或核糖核酸酶处理,根据酶液是否被水解予以判断,互动探究1-1:当某种RNA存在时,生物体内的某种化学反应能正常
5、进行,当这种RNA被有关的酶水解后,此种化学反应的速率即刻慢了下来由此可以说明( ) A. RNA是核酸的一种 B. RNA也可起生物催化剂的作用 C. RNA主要存在于细胞质中 D. RNA是该种生物的遗传物质,答案:B,解析:考查酶的本质和作用根据题意,当这种RNA被酶水解后,化学反应的速率即刻慢下来,说明此种RNA对化学反应有强的催化作用,是一种酶,互动探究1-2:下列关于酶的叙述中正确的是( ) A. 生物体内的酶都是由活细胞产生的,其合成包括转录和逆转录两个过程 B.活的生物体的任何一个细胞都能产生酶,酶在细胞内才起催化作用 C.绝大多数酶是在核糖体上合成的,生物体缺乏某种酶就可能出
6、现这种酶缺乏症 D. 同一生物体内的各种酶要求的催化条件都相同答案:D,答案:C,解析:酶都是由活细胞产生的,其中蛋白质酶的合成包括转录和翻译两个过程酶在细胞外也可以起催化作用,例如消化酶同一生物体内的各种酶要求的催化条件不一定相同,例如人体胃蛋白酶和唾液淀粉酶要求的条件就不相同,考点2 酶催化作用的特点与曲线解读 1. 表示酶高效性的曲线,解读: 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 酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点 酶只能催化已存在的化学反应,2. 表示酶的专一性的图像和曲线 (1)图像,解读: 图中A表示酶,B表示被催化的底物,EF表示B分解
7、后的物质,CD表示不能被该酶催化的物质 酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构,(2)曲线,解读: 在A反应物中加入酶A,反应速度较未加酶时明显加快,说明酶A能催化底物A参加的反应 在A反应物中加入酶B,反应速度和未加酶时相同,说明酶B不催化底物A参加的反应,3. 影响酶活性的曲线,解读: 在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用逐渐减弱 过酸过碱高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,当温度升高时可恢复活性 反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度,4. 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,解读: 在其他条件适宜酶量一
8、定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加 在底物充足,其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比,例析2(2009宁夏辽宁理综,2)右图表示酶活性与温度的关系下列叙述正确的是( ) A. 当反应温度由t2调到最适温 度时,酶活性下降 B. 当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升 C. 酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存 D. 酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重,答案:B,解析:由图可知,在最适温度之前,随温度升高,酶活性逐渐增强,但在最适温度之后,随温度升高,酶活性逐渐降低甚至失
9、活A项中,反应温度由t2调到最适温度时,部分未失活酶的活性上升;B项中,t1温度时,酶活性低,当升高温度时活性会上升,所以B对;C项中t2时酶活性因温度高会变性,而t1时酶活性低,但不会变性,所以t1时更适合酶的保存;D项中,t1时酶活性低但不会破坏空间结构,而t2时已破坏了空间结构,所以t2比t1破坏得更严重,互动探究2:下图分别表示温度pH与酶活性的关系,叙述不正确的是( ),A. 曲线A上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度 B. 人体内胃蛋白酶的活性与曲线B相似 C. 曲线BC说明不同的酶有不同的最适pH D. 酶活性随温度的升高而增强,答案:D,解析:在一定温度范围内酶活性随温度的升
10、高而增强,考点3 关于酶催化作用特点的实验 1. 原理,2. 流程 (1)实验设计及现象分析,(2)实验过程的理论分析,深化拓展: “比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验应注意的问题 (1)实验时必须用新鲜的刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料肝脏如果不新鲜,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而活性降低 (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溶液中会影响实验结果的准确性,甚至使人
11、产生错觉,作出错误的判断 (4)实验过程中要及时观察过氧化氢经过氧化氢酶或Fe3+催化后分解成水和氧气氧气的多少可通过两个途径观察:一是观察产生的气泡的数量的多少;二是用无火焰的卫生香来鉴定,氧气多会使无火焰的卫生香复燃注意卫生香不要插入气泡中,以免卫生香因潮湿而熄灭,(5)过氧化氢有腐蚀性,不要使其接触皮肤 例析3取经过编号的5支试管分别加入2mL0.5mol/L的过氧化氢溶液,进行如下试验,根据实验内容,下列说法正确的是 ( ),A. 说明酶具有高效性的是3号和4号试管 B. 1号和3号对照不能说明酶有专一性 C. 3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响 D. 实验中不能体现酶的活性与
12、温度之间的关系,答案:C,解析:通过分析,2号和3号试管能说明酶具有高效性;1号和3号试管进行对照,过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,而唾液淀粉酶不能催化该反应,说明了酶具有专一性;3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关,互动探究3: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%的FeCl3溶液 B. 3.5%的FeCl3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
13、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,答案:C,解析:20%的肝脏研磨液含酶的数量是3.5%的FeCl3分子数的25万分之一,质量浓度高是因为内含肝细胞组织催化剂浓度不会影响催化效率若将4支试管均放入90水浴中,第4支试管中的酶将会变性,失去催化能力,考点4 影响“酶活性的条件”的探究实验 一原理 1. 温度对酶活性影响的实验原理,(2)温度影响淀粉酶的活性,从而影响麦芽糖的生成量,滴加斐林试剂,在加热的情况下,根据生成沉淀的颜色深浅来判断麦芽糖的生成量,2. pH对酶活性影响的实验原理,(2)pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用点燃但无火焰的卫
14、生香燃烧的情况来检验氧气的生成量的多少,二流程 1. 温度对酶活性影响的实验探究 (1)取10支试管编号 (2)分别加入等量的质量分数为2%的新配制的淀粉溶液 (3)分别放入不同温度(建议设置0102030405060708090100)环境中维持5min ,(4)再取10支试管编号,分别加入等量的淀粉酶溶液,也在不同的温度(如上建议)环境中维持5min (5)分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中,摇匀后,维持各自的温度5min (6)分别加入等量的斐林试剂,水浴加热2min (7)观察并比较颜色变化,实验结果预测:在4050条件下加热产生的砖红色沉淀明显,其他温度条件下产生的砖红色沉淀
15、不明显 实验结论:温度会影响酶的活性,酶活性有一定的最适温度范围,2. pH对酶活性影响的实验探究 取8支试管分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(5.56.06. 57. 07. 58. 08. 59. 0)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况 实验结果预测:在pH为6.58.0之间,卫生香的燃烧情况较好,其他pH条件下,燃烧情况较差 实验结论:pH影响酶的活性,酶活性有一定的最适pH范围,深化拓展: 实验注意要点如下: (1)制备的可溶性淀粉溶液一定要冷却后才能使用,如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验,就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性 (2)淀粉酶的来源不同,其最适温度也不一定相同,在保温时必须加以考虑市售的淀粉酶的最适温度一般在60左右,唾液淀粉酶的最适温度在37左右,(3)在探究温度对酶活性的影响时,对照组加入等量的反应物如2mL可溶性淀粉后,要先放入不同的环境中保温5min使反应物达到所处不同环境的温度,然后再加新鲜酶液,摇匀维持5min,否则若加入酶后再放入不同温度的环境中,由于酶的高效性,在升温或降温的过
