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1、 第1、2节降低化学反应活化能的酶 细胞的能量“通货”ATP 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。2.酶的本质化学本质 绝大多数是_ 少数是_ 合成原料 _ _ 合成场所 _ 主要是细胞核(真核生物) 来源 一般来说,活细胞都能产生酶 生理功能 具有生物_作用 作用原理 降低化学反应的_ 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。 二
2、、细胞的能量“通货”ATP1.结构简式_,其中“A”代表_ _,“”代表_ _。2.ATP与ADP相互转化的反应式_ _。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_ _ _。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。 ( )4.酶在常温下不会失去活性。 ( )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。( ) 6.ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。 ( )7.细胞内含有大量的AT
3、P,用于细胞的各项生命活动。( )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。 (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,即反应需要的活化能要增大。2.酶的特性特性 原因 高效性 酶降低化学反应活化能的作用更显著 专一性 酶只能催化特定的化学反应 作用条件较温和 在高温、过酸、过碱的条件下都会使酶失活 【高考警示】(1)酶并不只在细胞内发挥作用:酶
4、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。【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【变式训练1】下列有关酶的正确叙述是()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
5、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.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。(2)实验验证:对照组:反应物+无机催化剂反应物分解速率;实验组:反应物+等量酶溶液反应物分解速率。实验中自变量是催化剂种类,因变量是反应物分解速率。实验结论:酶的催化效率远大于无机催化剂的催化效率。 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。
6、而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性。 (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。3.影响酶促反应的因素(1)温度和pH: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。(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,酶促反应速
7、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。【高考警示】(1)影响酶的活性和酶促反应速率的因素并不完全相同:高温、pH过高或过低会破坏酶的空间结构,使酶活性降低或失去活性,反应减慢或停止,酶促反应速率也随之减小或变为零;低温不破坏酶的空间结构,只会使酶的活性降低,酶促反应速率减小。底物浓度和酶浓度影响酶促反应的速率,但不影响酶的活性。(2)酶不能改变化学反应的平衡点:酶只能加快化学反应的速率,缩短化学反应达到平衡的时间,但不能改变化学反应的平衡点。 【考查角度1】利用曲线图考查酶
8、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【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?(2)若将纵坐标改为生成物的量,其曲线变化趋势会改变吗?(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?【变式训练2】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
9、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为37【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。 试管编号项目 2 mL 3%淀粉溶液 + + + - - - 2 mL 3%蔗糖溶液 - - - + + + 1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 + + + + + + 反应温度() 40 60 80 40 60 80 2 mL斐林试剂 + + + + + + 砖红色深浅* + + + - - - 注:“+”表示有;“-”表示无。*:此行“+”的多少代表颜色的深浅。
10、 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【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? (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?【变式训练3】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考点 三 ATP的结构
11、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。 2.ATP的形成途径3.ATP与ADP的相互转化ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi+能量 ATP ATPADP+Pi+能量 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) 储存于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 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需
12、能部位 【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。 【典例4】下列关于人体内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【变式训练4】下列有关植物细胞中ATP的叙述,正确的是()A.能产生ATP
13、的细胞器只有线粒体 B.植物被水淹时,根细胞不能产生ATPC.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。 (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。 溶液 试管 蔗糖 溶液 淀粉 溶液 蔗糖酶 溶液 唾液淀粉 酶溶液 甲 + - + -
