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1、第5章 细胞的能量供应和利用,P46,P46,第1、2节 降低化学反应活化能的酶 细胞的能量“通货”ATP,P46,P46,一、降低化学反应活化能的酶 1.酶在细胞代谢中的作用 (1)细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多_。是细 胞生命活动的基础。 (2)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。,化学反应,常态,活跃,P46,2.酶的本质,蛋白质,RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,催化,活化能,P46,3.酶的特性 (1)_:酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。 (2)专一性:一种酶只能催化_化学反应。 (3)作用条件较温和:在_条件下,酶会变性 失活。,高
2、效性,一种或一类,高温、过酸、过碱,P46,二、细胞的能量“通货”ATP 1.结构简式 _,其中“A”代表_,“”代表_。 2.ATP与ADP相互转化的反应式 _。,A-PPP,腺苷,高能磷酸键,P46,3.ATP的主要功能 细胞内的一种_,是细胞生命活动所需能量的 _。 4.ATP的主要来源 (1)动物、人、真菌和大多数细菌的_。 (2)绿色植物的_和_。,高能磷酸化合物,直接来源,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,P46,UTP,CTP,GTP,1.酶的基本组成单位都是氨基酸。 ( ) 2.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。 ( ) 3.一种酶只能催化一种化学反应。 ( ),P46,4.酶在常温下
3、不会失去活性。 ( ) 5.(2011天津T3B)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化 学反应速率。 ( ),P46,6.ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。 ( ) 7.细胞内含有大量的ATP,用于细胞的各项生命活动。 ( ),P46,考点 一 酶作用原理和酶的特性 1.酶的作用原理 下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。,P47,(1)没有酶催化的反应曲线是。 (2)有酶催化的反应曲线是。 (3)AC段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。 (4)BC段的含义是酶降低的活化能。 (5)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,
4、即反应需要的活化能要增大。,P47,【高考警示】 (1)酶并不只在细胞内发挥作用: 酶由活细胞产生,可以在细胞内发挥作用,如细胞内的呼吸氧化酶;也可以分泌到细胞外发挥作用,如各种消化酶;在生物体外适宜的条件下也能发挥作用,如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。 (2)产生激素的细胞一定能产生酶,但产生酶的细胞不一定能产生激素。,P47,【典例1】(2011海南高考)关于酶的叙述,正确的是( ) A.酶提供了反应过程所必需的活化能 B.酶活性的变化与酶所处环境的改变无关 C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 D.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸,C,P47,【变式训练】下列有关酶的正
5、确叙述是( ) 酶是由具有分泌功能的细胞产生的 酶对底物有严格的选择性 酶是活细胞产生的 酶在发挥作用后立即被分解 有的酶不是蛋白质 酶的活性与温度呈正相关 在新陈代谢和生长发育中起调控作用 酶只是起催化作用 A. B. C. D.,C,P47,考点 二 与酶有关的曲线分析 1.表示酶高效性的曲线及实验验证 (1)曲线模型: 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的时间,不能改变化学反应的平衡点。,P47,2.表示酶专一性的曲线及实验验证 (1)曲线模型: 加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。 而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增
6、大明显加快,说明酶具有专一性。,P47,(2)实验验证: 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后,再用斐林试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探究酶的专一性。,P47,3.影响酶促反应的因素 (1)温度和pH:,P47,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,酶的催化作用逐渐减弱。 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,温度升高可恢复活性。 从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,P47,(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响: 甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下
7、,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。 乙图:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。,P47,【考查角度1】利用曲线图考查酶的催化作用 【典例2】(2011海南高考)某一不可逆化学反应(SP+W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时,向反应液中加入催化该反应的酶。如图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁,P48,【互动探究】 (1)丁曲线后来变化趋势变缓的原因是由于酶的活性降低了吗? 提示:不是。因为随着反应物浓度的降低,
8、反应速率逐渐减慢,但酶的活性保持不变。 (2)若将纵坐标改为生成物的量,其曲线变化趋势会改变吗? 提示:会改变。其应该先呈快速增长,然后缓慢增长,最后达到相对稳定。 (3)若在t时加入无机催化剂,反应物(S)的浓度达到0的时间点和丁曲线表示的时间点相同吗? 提示:不同。时间点要比丁曲线表示的时间点长。因为无机催化剂的催化效率低于酶的催化效率。,P48,【变式训练】如图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线,下列有关叙述错误的是( ) A.影响AB段酶促反应速率的主要因素是底物的浓度 B.影响BC段酶促反应速率的主要因素是酶量 C.温度导致酶促反应和的速率不同 D.曲线显示,该酶促反应的最适温度
9、为37,D,P48,【考查角度2】利用实验考查酶的特性及影响酶活性的因素 【典例3】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“+”的多少代表颜色的深浅。,P48,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.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖 C.淀粉酶的活性在60时比40时低 D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,B,P48,【互动探究】 (1)能否只用号试管探究淀粉酶催化作用的最适温度? 提示:不能。从实验结果分析,不能说明当温度高于60时,淀粉酶的活性是高还是低。仅能说明淀粉酶在60时比40时活性高,不能说明60是淀粉
10、酶的最适温度。 (2)能否用H2O2溶液代替淀粉溶液来探究温度对酶活性的影响? 提示:不能。H2O2溶液在高温时会分解,实验中的变量不是单一的,影响对实验结果的分析。,P48,【变式训练】对图中的新鲜土豆片与H2O2溶液接触后,产生的现象及推测错误的是( ) A.若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生气体的速度加快 C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量,C,P48,考点 三 ATP的结构和转化 1.ATP的结构 (1)元素组成:C、H、O、N、P。 (2)化学组成:1分子腺苷和3分
11、子磷酸基团。 (3)结构式: 由结构式可看出,ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结,即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。 (4)结构简式:A-PPP。,P48,2.ATP的形成途径,P48,3.ATP与ADP的相互转化,P48,【高考警示】 (1)ATP能量: ATP是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将 两者等同起来。 (2)细胞中ATP的含量并不多: ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少。 ATP与ADP时刻不停地进行相互转化,这是细胞的能量供应机 制。,P49,无论在何种状态下,细胞内产生ATP的速率基本等于产生ADP的速率,【典例4】下列关于人
12、体内ATP的叙述,错误的是( ) A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的 B.线粒体中大量产生ATP时,一定伴随着氧气的消耗 C.在生命活动旺盛的细胞中ATP的含量较多 D.一分子ATP脱去两个磷酸基团可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸,C,P49,【变式训练】下列有关植物细胞中ATP的叙述,正确的是( ) A.能产生ATP的细胞器只有线粒体 B.植物被水淹时,根细胞不能产生ATP C.ATP与ADP的相互转化是可逆反应 D.远离腺苷(A)的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能,D,P49,与酶有关的实验设计方法 【典例】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
13、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,斐林试剂、试管、37恒温水浴锅、5065温水浴锅。,P49,(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。,P49,P49,(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:_。,混匀,将四支试管均放入37恒温水浴锅内保温一段时间,取出试管,分别加入适量的斐林试剂,混匀,放入5065温水中水浴加热约2 min,观
14、察实验现象并记录实验结果,含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管,以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀,其他试管中不出现砖红色沉淀,酶的催化作用具有专一性,P49,(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,试管中出现的颜色会比37时的浅,其原因是_。,20低于酶的最适温度,酶活性低,水解产生的还原糖少,P49,【方法归纳】与酶有关的实验设计,可以归纳为以下五个方面 (1)验证或探究酶具有高效性:高效性是一种比较性概念,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。用酶和蒸馏水作对照,可用来验 证酶具有催化功能。 (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 或一类化学反应。因此验证或探究酶具有专一性应设置一种酶 对不同化学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、同一种酶来验证或探究。,P49,(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。 (4)验证或探究pH对酶活性的影响:自变量是pH,应设置具有一定梯度的多个不同pH条件,比较某种酶的催化效率
