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1、 第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低底物活化能的酶 ATP1设计实验设计实验探究探究酶酶的本的本质质、催化特性及原理、催化特性及原理2影响影响酶酶活性的曲活性的曲线线、图图表分析及相关表分析及相关实验实验设计设计与分析与分析3ATP的的结结构特点及形成构特点及形成ATP的生理的生理过过程程4实验验证实验验证ATP是直接能源物是直接能源物质质考考 纲纲 解解 读读酶概念的理解和酶催化作用的验证酶概念的理解和酶催化作用的验证1.酶概念的理解酶概念的理解化学本质化学本质 绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质 少数是少数是RNA RNA 合成原料合成原料 氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成场所合成
2、场所核糖体核糖体主要是细胞核主要是细胞核( (真核生物真核生物) )来源来源一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶作用场所作用场所细胞内、外或生物体外均可细胞内、外或生物体外均可生理功能生理功能生物催化作用生物催化作用作用原理作用原理降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能2.酶与激素的比较酶与激素的比较酶酶激素激素来源来源活细胞产生活细胞产生专门的内分泌腺或专门的内分泌腺或特定部位细胞产生特定部位细胞产生化学本化学本质质绝大多数是蛋白质，绝大多数是蛋白质，少数是少数是RNARNA固醇类、多肽、蛋白质、固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸氨基酸 等等生物功生物功能能催化作用催化作用调节作
3、用调节作用共性共性在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少大、生物代谢不可缺少 酶酶作用原理和作用原理和酶酶的特性的特性1.1.酶酶的作用原理的作用原理下下图图曲曲线线表示在无表示在无酶酶催化条件和有催化条件和有酶酶催化条件下某化催化条件下某化学反学反应应的能量的能量变变化化过过程。程。 2.2.酶酶的特性的特性特性特性原因原因高效性高效性酶降低化学反应活化能的作用更显著酶降低化学反应活化能的作用更显著专一性专一性酶只能催化特定的化学反应酶只能催化特定的化学反应作用条件作用条件较温和较温和在高温、过酸、过碱的条件下都会使酶失在高温、过
4、酸、过碱的条件下都会使酶失活活考点考点 三三 与与酶酶有关的曲有关的曲线线分析分析1.1.表示表示酶酶高效性的曲高效性的曲线线及及实验验证实验验证(1)(1)曲曲线线模型模型: : 2.2.表示表示酶酶专专一性的曲一性的曲线线及及实验验证实验验证(1)(1)曲曲线线模型模型: :在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲可催化底物发生变化，如图甲所示。酶的抑制剂是与酶结合所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位
5、点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲酶的活性，如图甲、所示。图乙示意发生竞争性抑制和非所示。图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：图回答下列问题：（1 1）当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底）当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有物结合，这说明酶的催化作用具有 。（2 2）青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故）青霉素的化学结构与细菌合
6、成细胞壁的底物相似，故能抑制细胞合成细胞壁相关的酶活性，能抑制细胞合成细胞壁相关的酶活性， 其原因是其原因是 。专一性专一性青霉素能与这些酶的活性位点结合（或酶活青霉素能与这些酶的活性位点结合（或酶活性位点被封闭），使细菌合成细胞壁的底物性位点被封闭），使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合机会下降与酶活性位点结合机会下降（3 3）据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越）据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是来越小的是 抑制剂，原因是抑制剂，原因是 。（4 4）唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与）唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与反应速率的变化如图丙。若将温度提高
7、反应速率的变化如图丙。若将温度提高55，请在，请在图丙中绘出相应变化曲线。图丙中绘出相应变化曲线。竞争性竞争性底物浓度越高，底物与酶活性位底物浓度越高，底物与酶活性位点结合机会越大点结合机会越大, ,竞争性抑制剂与竞争性抑制剂与酶活性位点结合下降酶活性位点结合下降3.3.影响影响酶酶促反促反应应的因素的因素(1)(1)温度和温度和pH:pH:(2)(2)底物底物浓浓度和度和酶酶浓浓度度对对酶酶促反促反应应速率的影响速率的影响: :【考查角度考查角度1 1】利用曲利用曲线图线图考考查查酶酶的催化作用的催化作用【变变式式训练训练】如如图为图为不同条件下同种不同条件下同种酶酶促反促反应应速率的速率的
8、变变化曲化曲线线, ,下列有关叙述下列有关叙述错误错误的是的是( () )A.A.影响影响ABAB段段酶酶促反促反应应速率的主要因素是底物的速率的主要因素是底物的浓浓度度B.B.影响影响BCBC段段酶酶促反促反应应速率的主要因素是速率的主要因素是酶酶量量C.C.温度温度导导致致酶酶促反促反应应和和的速率不同的速率不同D.D.曲曲线线显显示示, ,该该酶酶促反促反应应的最适温度的最适温度为为3737D【考查角度考查角度2 2】利用利用实验实验考考查查酶酶的特性及影响的特性及影响酶酶活性活性的因素的因素 【变式训练变式训练】对图中的新鲜土豆片与对图中的新鲜土豆片与H H2 2O O2 2溶液接触后
9、溶液接触后, ,产生的现产生的现象及推测错误的是象及推测错误的是( () )A.A.若有气体大量产生若有气体大量产生, ,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.B.若增加新鲜土豆片的数量若增加新鲜土豆片的数量, ,量筒中产生气体的速度加快量筒中产生气体的速度加快C.C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D.D.为保证实验的严谨性为保证实验的严谨性, ,需要控制温度等无关变量需要控制温度等无关变量C考点考点 三三 ATPATP的的结结构和构和转转化化1.ATP1.ATP的的结结构构(1)(1)元素元素组组成成
10、:C:C、H H、O O、N N、P P。(2)(2)化学化学组组成成:1:1分子腺苷和分子腺苷和3 3分子磷酸基分子磷酸基团团。(3)(3)结结构式构式: :(4)(4)结结构构简简式式:A-P:A-PP PP P。 2.ATP2.ATP的形成途径的形成途径3.ATP3.ATP与与ADPADP的相互的相互转转化化ATPATP的合成的合成ATPATP的水解的水解反应式反应式ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量 ATPATPATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量所需酶所需酶ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶能量能量来源来源光能光能( (光合作用光合作用),),化学化学
11、能能( (细胞呼吸细胞呼吸) )储存于高能磷酸键中的储存于高能磷酸键中的能量能量能量能量去路去路储存于形成的高能磷酸储存于形成的高能磷酸键中键中用于各项生命活动用于各项生命活动反应反应场所场所细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体生物体的需能部位生物体的需能部位酶酶酶酶图示信息：图示信息：ATPATP的形成需满足的条件：的形成需满足的条件：2 2种原料种原料ADP+PiADP+Pi、能量、酶。、能量、酶。酶酶1 1是合成酶，酶是合成酶，酶2 2是水解酶，不是同一种酶；是水解酶，不是同一种酶； 能量能量1 1指光能或有机物分解释放的化学能指光能或有机物分解释放的化学能, ,能量能量
12、2 2是是ATPATP中中远离腺苷的那个高能磷酸键水解释放的化学能。远离腺苷的那个高能磷酸键水解释放的化学能。ADPADP、PiPi、ATPATP三种物质可反复循环利用三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应是不可逆的。是不可逆的。合成合成ATPATP的过程中有水生成。的过程中有水生成。提醒提醒【高考警示高考警示】(1)ATP(1)ATP能量能量: :ATPATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物, ,是与能量有关的一种物是与能量有关的一种物质质, ,不能将两者等同起来。不能将两者等同起来。(2)(2)细细胞中胞中ATPATP的含量并不多的含量并不多: :ATPATP是生命活是生命活动动的直接能源物的直接能源物质质, ,但它在但它在细细胞中的含胞中的含量很少。量很少。ATPATP与与ADPADP时时刻不停地刻不停地进进行相互行相互转转化化, ,这这是是细细胞的能胞的能量供量供应应机制。机制。
