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1、第 4章 光合作用和細胞呼吸 第 1節(jié)： ATP和酶 2 酶 生物體的直接能源物質 ATP ATP 酶 ADP + Pi + 能量 酶 ：通常是指由活細胞產(chǎn)生的、具有催化活性的 一類特殊蛋白質，又稱為生物催化劑。 來源 功能 本質 酶 酶 生物 催化 劑 實驗一 （ P56認識酶）： H2O2 H2O+O2 過氧化氫酶 新鮮酵母 菌液 蒸餾水 分析： 為什么要選用新鮮酵母菌液 和蒸餾水？ 實驗結果說明了什么？ 酶具有催化活性 酶作為生物催化劑， 與無機催化劑相比， 哪個效率更高？

2、 H2O2 H2O+O2 過氧化氫酶 Fe3+ 酶的催化效率一般是無機催化劑的 107-1013倍 酶的特性之一：高效性 為什么？ 加入催化劑相當于給汽車找到了一條穿山隧道 催化劑可以降低化學反應的活化能，而且與無機催化劑相 比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性 酶降低活化能的 作用更顯著，因而催化效率更高。 酶 的 高 效 性 的 意 義 ： 保 證 細 胞 中 化 學 反 應 快 速 進 行 酶特異性實驗的設計 操作 順序 項目 試管號 注意事項 1 2 1 可溶性淀粉溶液 2mL 2 蔗

3、糖溶液 2mL 3 淀粉酶溶液 2mL 2mL 輕輕振蕩試管 4 保溫時間 5min 5min 試管下部入水 5 加入斐林試劑 2mL 2mL 6 水浴加熱時間 1min 1min 試管下部入水 7 結果 ？ ？ 1號試管出現(xiàn)磚紅色， 2號試管無磚紅色 1、預測兩只試管出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因？ 酶具有特異性 實驗二（ P56）： 實驗結果 及 原因？ 實驗結論？ 酶的特性之二：專一性（特異性） 一種酶只能對一種或一類化合物發(fā)生催化作用 底物 酶促反應 為什么？ 酶的作用機理： 酶的特異性（專一性）的意義： 保證細胞代謝有條不紊地進行 繼續(xù)探究：

4、若 2號試管中也出現(xiàn)磚紅色沉淀，分析原因可能有哪些？ 該實驗中能將斐林試劑改為碘液嗎？ 該實驗中步驟 3能調至步驟 1之前嗎？ 根據(jù)酶的專一性，催化蔗糖水解的酶應是哪一種酶？ 該實驗第 4步選擇多少溫度保溫比較合適？ 如何驗證： 溫度 會影響酶的活性？ 坐 標 圖 使用加酶洗衣粉時用什么溫度的水去污效果好？ 為什么發(fā)燒時食欲不振，甚至死亡？ 如何驗證： PH會影響酶的活性？ 坐 標 圖 最適 PH=8 高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其 本質相同嗎？ 不同。 過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞， 使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度 下

5、其活性可以恢復。 酶促反應一般是在常溫、常壓、適宜的 PH等 溫和 條件下 進行。 意義： 酶的特性之三：作用條件溫和 符合生物體存在的基本環(huán)境 除溫度、 PH外，酶促反應還與 _________有關 酶的濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度 坐標圖？ 影響酶促反應速率的其它因素： 酶的濃度： 反應速率隨 酶濃度的升高而加快。 底物濃度： 在一定濃度 范圍內，反應速率隨濃 度的升高而加快，但達 到一定濃度，反應速率 不再變化 酶 促 反 應 速 率 酶的濃度 酶 促 反 應 速 率 底物濃度 酶量一定 酶的本質 蛋白質 絕大多數(shù)是 （少

6、量是 RNA） 圖： P61拓展視野資料分析：關于酶本質的探索 酶為生活添 姿彩 P59放眼社會：酶與疾病 本課小結 酶 生物催化劑 概念： 高效性 特性 專一性 (特異性 ) 作用條件溫和 本質：絕大多數(shù)是蛋白質 (少數(shù)是 RNA) 酶的合成場所在那里呢？ 核糖體 1. 同一個體內的各類活細胞所含有的酶（ ） A、種類有差異，數(shù)量相同 B、種類有差異，數(shù)量不同 C、種類無差異，數(shù)量相同 D、種類無差異，數(shù)量不同 B 2.細胞內合成酶的主要的場所是（ ） A.細胞質

7、 B. 線粒體 C.核糖體 D. 內質網(wǎng) C 課堂練習 3.催化脂肪酶水解的酶是 （ ） A.肽酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.淀粉酶 B 4. 人在發(fā)高燒時，常常食欲大減，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 （ ） B.胃沒有排空 C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降 D.吃藥使人沒有了胃口 5. 胃蛋白酶在進入小腸后就幾乎沒有了催化作用， 主要原因是（ ） A.pH不適合 B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了 C.被小腸中的物質包裹起來，所以起不到催化作用 D.小腸中

8、沒有蛋白質可被消化 C A 1. 胃液對食物的消化作用 意大利科學家斯帕蘭扎尼研究發(fā)現(xiàn)， 鷹胃中的分泌物對肉有消化作用。 1773年 斯帕蘭扎尼（ 1729-1799） 酶的發(fā)現(xiàn) 2.對于酵母發(fā)酵的爭論 巴斯德（ 1822-1895） 19世紀中期 發(fā)酵離不開酵母菌的生命活動，發(fā)酵的 動力蘊涵于活細胞中，具有生命活力。 李比希 （ 1803-1873） 發(fā)酵是一種化學反應，與酵母菌的生 命活動無關。 3.無細胞發(fā)酵的發(fā)現(xiàn) 畢希納 （ 1860-1917） 德國的畢希納發(fā)現(xiàn)無細胞的酵母汁就 可以完成發(fā)酵。 1897年 發(fā)酵確實可以在無細胞的條件下進行 發(fā)酵

9、所需要的物質是 活細胞產(chǎn)生 的 4.酶的化學本質 1926年美國人薩姆納得到脲酶的 結晶，證實了酶的化學本質是蛋白 質。 上世紀 80年代美國人切赫和加拿大人奧特曼發(fā)現(xiàn)了具 有 催化作用的 RNA核酶 。 薩姆納（ 18871955） 一路走來 18世紀末 斯帕蘭扎尼 喂食鷹實驗 19世紀，巴斯德和李比希的爭論 1897年，畢希納的重大發(fā)現(xiàn) 1926年，美國薩姆納得到脲酶結晶（蛋白質） 20世紀 80年代初，發(fā)現(xiàn)核酶（ RNA） 科學是在不斷地觀察、實驗、探索和爭論中前進的，尤其 是 實驗 在科學發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 概念 ： 活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用

10、的有機物。 來源 ： 活細胞產(chǎn)生的。 本質 ： 絕大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)酶是 RNA。 合成原料 ： 氨基酸 或 核糖核苷酸（組成 RNA） 功能 ： 是生物催化劑。 降低反應活化能的效率更顯著，大大提高 反應速率，縮短達到平衡的時間，但并不改變反應的方向和平衡常 數(shù)； 反應前后酶的性質和數(shù)量均沒有變化。 作用分布 ： 細胞外 (胞外酶：如各種消化酶 )； 細胞內 (胞內酶：如呼吸氧化酶 ) 三、關于酶的知識點： 鎖 鑰學說 酶具有以下特點： 1、高效性； 2、專一性； 3、需要適宜的條件：反應條件的溫和性 (酶的種類繁多 ) (易變 ) 反

11、應 速率 溫度 反應 速率 PH （ 1）酶的合成受基因控制 （ 2） 酶的合成場所是：核糖體、細胞核 （ 3）酶的基本單位是：氨基酸、核苷酸 （ 4）酶的合成方式是：脫水縮合、轉錄 （ 5）酶有胞內酶、胞外酶 （ 6）凡影響蛋白質的因素，也將影響酶 拓展 1：酶的本質是蛋白質或 RNA。 拓展 2： 怎樣證明酶 A是蛋白質？ （ 1）酶 A水解產(chǎn)物是氨基酸 （ 2）被蛋白酶水解會失活 （ 3）遇雙縮脲試劑會變紫色 （ 4）發(fā)揮正常功能需適宜的溫度和 PH 1.淀粉酶： 催化淀粉水解為麥芽糖。 2.麥芽糖酶： 催化麥芽糖水解成葡萄糖。 3.脂肪酶 ：催化脂肪水解

12、為脂肪酸和甘油。 4.蛋白酶： 催化蛋白質水解為短（多）肽。 5.腸肽酶： 催化多肽水解為氨基酸。 6.纖維素酶： 催化纖維素水解成葡萄糖。 7.谷丙轉氨酶： 催化谷氨酸和丙酮酸之間的氨基轉換作用。 8.過氧化氫酶 ：分解過氧化氫。 9.酪氨酸酶 ：能將酪氨酸轉變?yōu)楹谏亍? 拓展 3： 高中生物學中所接觸到的酶 10.溶菌酶 ：溶解細菌細胞壁中的多糖，可使細菌失活。 11. 解旋酶： 在 DNA復制及轉錄時打開氫鍵 12. 限制性內切酶： 切開 DNA的磷酸二酯鍵。 13. DNA連接酶 ：形成磷酸二酯鍵，連接 DNA片段。 14.DAN聚合酶： 連接單個脫氧核苷酸形成

13、磷酸二酯鍵。 15.RNA聚合酶 ：連接單個核糖核苷酸形成磷酸二酯鍵。 16. 逆轉錄酶： 以 RNA為模板，合成 DNA，也稱 RNA 指導的 DNA 聚合酶。 問：能產(chǎn)生激素的細胞一定能產(chǎn)生酶嗎？ 能產(chǎn)生酶的細胞一定能產(chǎn)生激素嗎？ 生物體所有的細胞都能產(chǎn)生酶嗎？ 拓展 4： 酶與激素、維生素、蛋白質、脂質的關系 三、有關酶的曲線： 1. 溫度 和 PH 對酶促反應速率的影響 率 率 曲線成立條件： 酶和底物充足、 PH 適宜時。 曲線成立條件： 酶和底物充足、溫 度適宜時。 分析 1： 圖示與酶活性影響

14、因素相關的曲線，分析曲線， 你能得到哪些結論？ 溫度 底物剩余量 (相對值 ) 1.0 0.5 PH=7 PH=4 PH=2 練習： 右圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是（ ）。 A當反應溫度由 t2調到 最適溫度時，酶活性下降 B當反應溫度由 t2調到 最適溫度時，酶活性上升 C酶活性在 t2時比 t1高， 故 t2時更適合酶的保存 D酶活性在 t1時比 t2低， 表明 t1時酶的空間結構破壞更嚴重 B 2. 底物濃度 和 酶濃度 對酶促反應速率的影響 酶的濃度： 在 有足夠底 物 而又不受其它因素的 影響的情況下， 酶促反 應速率與酶

15、濃度成正比 。 底物濃度： 酶量一定時 在底物濃度 很低的范圍內，反應速率與底物濃 度成正比；當?shù)孜餄舛冗_到一定限 度，反應速率達到最大時，再增加 底物 , 反應速率不再增加。 率 率 分析 2： 甲圖示酶量一定，乙圖示底物量一定時的酶促反應 速率曲線，試分析圖中 A、 B、 C、 D處影響反應速率的主要 因素是什么？ 甲 乙 A B D C 率 率 A： 底物濃度 B：除底物以外的因素 ,主要是 酶的濃度及活性 C： 酶濃度 D：除酶的數(shù)量以外的因素， 主要是 底物濃度 練 1：圖甲表示溫度對淀粉酶活性的影響；圖乙是將一定量的

16、淀粉酶 和足量的淀粉混合后，麥芽糖積累量隨溫度變化的情況，下列說法 中不正確的是（ ） A、 To表示淀粉酶催化反應的最適溫度 B、圖甲中， Ta、 Tb時淀粉酶催化效率都很低，但對酶活性的影響 有本質的區(qū)別 C、圖乙中 Tb到 Tc的曲線表明隨溫度的升高，麥芽糖不再上升，酶 的活性已達到最大 D、圖乙中 A點對應的溫度為 TO C 練 2.有一種酶催化反應 P+Q=R,下 圖 中的曲線 A表示沒有酶時的反應 過程 ,在 t1時 ,將催化反應的酶加入 反應混合物中 ,圖中那條曲線表示 此反應的真實過程 ( )。 A. I B II C II

17、I D IV R 時間 P+Q A I II III IV C 練 3.下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關系的是 （ ） C t1 酶 本質：絕大多數(shù)酶是蛋白質，少量為 RNA 概念：活細胞產(chǎn)生的具有催化效應的有機物 性質 一般性質 1.反應前后量不變 2.只改變反應速率，不改 變反應的平衡點 特性 影響酶活性的因素 ：主要是溫度 、 PH值等 2.高效性 3.反應條件溫和 1.專一性 影響酶促反應的因素 ：影響酶活性的因素 （ 溫度 、 PH） 及酶量 、 底物量等 。 生物學上的 對照實驗 對照試驗的設計： 1、 分對照組和

18、實驗組： 變量 自變量 因變量 2、 單一變量原則： 確定惟一因素（自變量）是可變的， 其余因素均應保持不變。 3、設計實驗的步驟： 明確實驗目的、原理 做出假設 設計實驗步驟 預期實驗 結果 4、設計對照實驗把握好以下幾點： 確定好自變量，控制好無關變量，測定好因變量 探究 “ PH對酶催化作用是否具有影響 ” 假 設： PH對酶的催化作用有影響 所需試劑及儀器： 新鮮的淀粉酶溶液、 淀粉溶液、鹽酸、 NaOH 溶液、蒸餾水、試管等。 理論依據(jù)： 酸、堿對蛋白質生理活性的影響 ， 使酶經(jīng)過酸、堿處 理之后，通過實驗觀察其催化活性（功能）是否發(fā)生 變化

19、。 a.確定自變量 b.控制自變量 c.設置對照組 實驗組 PH 設置不同的 PH PH=7即為對照組 PH低于和高于 7時即為實驗組 設計 對照試驗 實驗： 1.設計實驗步驟驗證假設 2.接受或推翻假設 3.得到結論 序號 項 目 試管代號 1 2 3 1 注入 1mL新鮮淀粉酶溶液 2 注入 1mL蒸餾水 3 注入 1mL氫氧化鈉 4 注入 1mL鹽酸 5 注入 2mL可溶性淀粉溶液 6 振蕩 3支試管浸入 60 熱水中 7 加 2mL斐林試劑 8 放沸水中煮 5min 9 觀察試管中顏色有何變化 10

20、結果 磚紅色 淺藍色 淺藍色 細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱 為 細胞代謝 （合成代謝和分解代謝）。 正常的細胞 代謝離不開細胞產(chǎn)生的酶。 思考：為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重 要？ 細胞內每時每刻都進行著成千上萬種化學反應，這些 化學反應需要在常溫常壓下高效率的進行，只有酶能夠滿 足這樣的要求，所以說酶對細胞內化學反應的順利進行至 關重要。 細胞代謝的含義及類型： 細胞從外界攝取營養(yǎng)物質，經(jīng)過一系列化學反應，將這些 物質合成 自身的組成成分， 儲存能量 （也稱同化作用或合成 代謝） ，同時又將自身的一部分 物質加以分解 ， 釋放能量 （

21、也稱異化作用或分解代謝）。 從性質上看 ：新陳代謝包括物質代謝和能量代謝 從實質上看 ：新陳代謝是生物體內進行的一系列連鎖的生化反應 從方向上看 ：新陳代謝包括同化作用和異化作用 從意義上看 ：新陳代謝是生物體自我更新的過程 細胞代謝是活細胞中全部有序的 化學反應 的總稱。 化合反應 分解反應 （ 合成代謝 ） （ 分解代謝 ） 細胞代謝 物質代謝 能量代謝 同化 作用 異化 作用 合成物質 儲存能量 分解物質 釋放能量 自 養(yǎng) 型 異 養(yǎng) 型 需 氧 型 厭 氧 型 兼性 厭氧 型 B C A 1.觀察下列反應過程，回答問題： 1）圖

22、中 A、 B、 C分別表示什么？ 2）反應過程體現(xiàn)了酶的哪種特性？ 3）酶還有哪些特性？ A.酶 B.底物（反應物） C.產(chǎn)物 酶具有專一性 酶還具有高效性、需要適宜的反應條件 練習： 8 反 應 速 率 PH 反 應 速 率 溫度 40 反 應 速 率 底物量 A B C 2、根據(jù)下圖回答問題： （ 1）圖 A中反應物達到某一濃度時，反應速度不再上升，原因 是 。 （ 2）圖 B中 40 后曲線急劇下降，原因是 。 （ 3）圖 C表示 催化反應的速度曲線。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白

23、酶 C、胰蛋白酶 D、植物淀粉酶 溫度升高使酶活性下降 酶量及活性有限 C 8 反 應 速 率 PH 反 應 速 率 溫度 40 反 應 速 率 底物量 A B C 根據(jù)下圖回答問題： （ 4）、將裝有酶與反應物的甲、乙兩試管分別放入 12 、和 75 水浴鍋中， 20分鐘后取出轉入 37 水浴鍋保溫，兩試管 內的反應分別為： 甲 。乙 。 反應速度加快 沒有反應 3、下列有關酶的敘述，正確的是（ ） A.高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性 B.酶是活細胞產(chǎn)生并具有催化作用的蛋白質 C.細胞質基質中有催化葡萄糖分解

24、的酶 D.細胞質中沒有作用于 DNA的解旋酶 C 4、圖中能正確反映某種動物消 化酶的催化反應速度與溫度之間 關系的曲線是 （ ） 10 40 5、下圖為某同學根據(jù)實驗所做的不同溫度下，動物體內 A、 B、 C、 D四種酶的催化效率曲線圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1) A酶的催化效率達到最高值時 溫度約為 _____。 (2) _____曲線能反映出溫度對人 體內酶的影響。 (3) _________ 曲線很可能是錯誤 的，因為 _____。 （ 1） 15 （ 2） B （ 3） C，超過 60 ，絕大多數(shù)的酶失去活性。 6.將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉

25、酶和適量水混合裝入一 容器內，調整 pH值至 2.0，保存于 37 的水浴鍋內。過一段時間后， 容器內剩余的物質是（ ） A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 A 7.胃蛋白酶的最適溫度為 37 ，在測定其活性時，從 0 37 過程中，胃蛋白酶的活性將 ( );將溶液從 100 37 過程中， 胃蛋白酶的活性將 ( )。 A.不斷上升 B.沒有變化 C.先升后降 D.不斷下降 B A 9、動物腦組織中含有豐富的谷氨酸脫羧酶，能專

26、一催化 1 mol谷氨酸 分解為 1mol r氨基丁酸 和 1 mol CO2。某科研小組從小鼠的腦中得 到該酶后，在谷氨酸起始濃度為 10mmol/L、最適溫度、最適 pH值的 條件下，對該酶的催化反應過程進行研究，結果見圖 1和圖 2。 圖 1產(chǎn)物 CO2：濃度隨時間變化曲線圖 圖 2酶催化反應速率隨酶濃度變化曲線（注：酶濃度固定） （注：反應物濃度過量） 請根據(jù)以上實驗結果，回答下列問題： （ 1）在圖 1畫出反應過程中谷氨酸濃度隨時間變化的曲線（請用“ 1”標 注）。 （ 2）當一開始時，將混合物中谷氨酸脫羧酶的濃度增加 50%或降低反應

27、 溫度 10 ，請在圖 1中分別畫出理想條件下 CO2 濃度隨時間變化的曲 線（請用“ 2”標注酶濃度增加后的變化曲線，用 3”標注溫度降低后的 變化曲線），并分別說明原因。 【 答案 】 （ 1）見曲線 1（評分依據(jù)：每分解 1 mmol谷氨酸則產(chǎn)生 1 mmol CO2，根據(jù) CO2濃度變化曲線，可得到嚴格的谷氨酸濃度隨時 間變化曲線）。 （ 2）當谷氨酸脫竣酶的濃度增加 50%時，見曲線 2，其原因：酶量增 加 50%，酶催化反應速率相應提高，反應完成所需時間減少。當溫度 降低 10 時，見曲線 3，其原因：溫度降低，酶催化反應速率下降， 但酶并不失活，反應完成所需時間增加。

28、（ 3）重金屬離子能與谷氨酸脫羧酶按比例牢固結合，不可解離，迅速使 酶失活。在反應物濃度過量的條件下，向反應混合物中加入一定量的 重金屬離子后，請在圖 2中畫出酶催化反應速率隨酶濃度變化的曲線 （請用“ 4”標注），并說明其原因。 （ 3）見曲線 4（注：曲線 4為一條不經(jīng)過原點的平行直線，平移距離不 限）。原因：一定量的重金屬離子使一定量的酶失活，當加入的酶量 使重金屬離子完全與酶結合后，繼續(xù)加入的酶開始表現(xiàn)酶活力，此時 酶的催化反應速率與酶濃度變化的直線關系不變。 立意： 重點考查酶的作用以及影響酶活性的因素等相關知識；考查考生對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、 分析和處理、運用圖表形式準確地描述實驗現(xiàn)象以及推理能力；考查考生對建立模型分析的科學研究 方法的掌握。