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課標(biāo)版 生物 第6講 酶與ATP,一、酶的作用與本質(zhì) 1.酶的作用,知識一 酶,酶在細(xì)胞代謝中具有① 催化 作用。 2.酶的作用機(jī)理 (1)活化能是分子從② 常態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的③ 活躍 狀態(tài)所需要的能量。 (2)酶的催化作用機(jī)理是④ 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 。,3.酶的本質(zhì) (1)產(chǎn)生:⑤ 活細(xì)胞 。 (2)作用:⑥ 催化 。 (3)成分:有機(jī)物,絕大多數(shù)是⑦ 蛋白質(zhì) ,少數(shù)是⑧ RNA 。 4.酶的本質(zhì)探索(連一連),(2)專一性:一種酶只能催化② 一種或一類 化學(xué)反應(yīng)。 (3)作用條件較溫和。 2.影響酶活性的因素 (1)溫度與酶活性:每種酶只能在一定限度的溫度范圍內(nèi)起作用。酶表現(xiàn)最 大活性時的溫度叫做酶的③ 最適溫度 。低于這個溫度,酶活性④ 受 到抑制(或降低) ,溫度過高,酶的⑤ 空間結(jié)構(gòu) 遭到破壞,永久失活。 (2)pH與酶的活性:每種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)起作用。酶表現(xiàn)最 大活性時的pH叫做酶的⑥ 最適pH 。過酸或過堿,會使酶的⑦ 空間 結(jié)構(gòu) 遭到破壞,使酶永久失活。,二、酶的特性及影響因素 1.酶的特性 (1)① 高效性 :酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107~1013倍。,1.判斷下列有關(guān)酶敘述的正誤。 (1)高溫易使酶失活,因此冷水洗滌去污效果應(yīng)該比溫水好。(2014江蘇單 科,18A)(?) (2)同一個體各種體細(xì)胞酶的種類相同、數(shù)量不同,代謝不同。(2013安徽 理綜,2C)(?) (3)低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)。(2013課標(biāo)Ⅱ,6B) (?) (4)酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率。(2013課標(biāo)Ⅱ,6C) (√) (5)不同酶的最適溫度可能相同。(2013海南單科,3A)(√) (6)酶活性最高時的溫度不適合該酶的保存。(2013海南單科,3C)(√),2.20世紀(jì)80年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種RnaseP酶,是由20%的蛋白質(zhì)和80%的 RNA組成,如果將這種酶中的蛋白質(zhì)除去,并提高M(jìn)g2+的濃度,他們發(fā)現(xiàn)留 下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,這一結(jié)果表明 ( ) A.RNA具有生物催化作用 B.酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的 C.酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) D.絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA 答案 A 根據(jù)題意,除去蛋白質(zhì)后剩下來的RNA仍具有催化活性,說明 該RNA具有生物催化作用。,,3.在測定胃蛋白酶活性時,將溶液的 pH由10降到2的過程中,胃蛋白酶的活 性將 ( ) A.不斷上升 B.沒有變化 C.先升后降 D.先降后升 答案 B 胃蛋白酶的最適pH為1.5左右,pH為10時,胃蛋白酶變性失活, 在pH從10降到2時,胃蛋白酶活性不再變化。,,4.如圖所示為過氧化氫被分解的曲線,說明了酶的哪一種特性 ( ) ①專一性 ②高效性 ③催化特性 ④在溫和條件下進(jìn)行,A.①④ B.②③ C.①② D.③④ 答案 B 加入酶與未加催化劑對比,到達(dá)反應(yīng)平衡所需時間縮短,反應(yīng) 速度加快,說明酶具有催化特性。而加入生物催化劑酶與加入Fe3+對比,反 應(yīng)速度加快,說明酶具有高效性。,,知識二 ATP 一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能 1.生物體中的能源物質(zhì) 細(xì)胞中的糖類、脂肪等有機(jī)物都儲存著化學(xué)能,但是直接給細(xì)胞的生命 活動提供能量的卻是① ATP 。 2.ATP分子的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),,3.ATP分子的特點 ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵容易水解斷裂,釋放出⑤ 能量 , 也可以接受能量而重新形成。因此,ATP分子結(jié)構(gòu)具有⑥ 不穩(wěn)定性 。 高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達(dá)30.54 kJ/mol,所以說ATP是細(xì)胞 內(nèi)的一種⑦ 高能磷酸化合物 。 二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化 1.構(gòu)成生物體的活細(xì)胞,內(nèi)部時刻進(jìn)行著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,同時也 就伴隨有能量的① 釋放和儲存 ,故把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)流通著的② 能量“通貨” 。 2.植物細(xì)胞可以通過③ 光合作用 和④ 細(xì)胞呼吸 形成ATP,而動 物細(xì)胞只能通過⑤ 細(xì)胞呼吸 形成ATP。,1.判斷有關(guān)ATP敘述的正誤。 (1)線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用。(2014全國,2A)(√) (2)機(jī)體在運(yùn)動時消耗ATP,睡眠時則不消耗ATP。(2014全國,2B)(?) (3)細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜不能合成ATP。(2012北京理綜,1C)(√) (4)葉綠體和線粒體都有ATP合成酶,都能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (√) (5)細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體。(2008廣東理綜,4D) (?) (6)人在饑餓時,細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡。(2008天津理,綜,6④)(?),2.下列關(guān)于ATP的敘述,錯誤的是 ( ) A.ATP中含有C、H、O、N、P五種元素 B.動植物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)都是以ATP作為能量“通貨”的,說明了 生物界具有統(tǒng)一性 C.ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基團(tuán)組成 D.ATP分子水解去掉兩個磷酸基團(tuán)后變成了RNA的基本單位 答案 C ATP由C、H、O、N、P五種元素組成,它是生物體的直接供 能物質(zhì),由1個腺苷和3個磷酸基團(tuán)組成,若去掉兩個磷酸基團(tuán)則形成腺嘌呤 核糖核苷酸,腺嘌呤核糖核苷酸是組成RNA的基本單位。,,突破一 酶 1.酶的特性 (1)高效性,①與無機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高。 ②a、b→酶的催化具高效性 a、c→酶具有催化作用 (2)專一性:每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng),這說 明酶的催化作用具有專一性的特點,酶的專一性的解釋常用“鎖和鑰匙 學(xué)說”。如圖所示:,(3)作用條件較溫和[見2(1)溫度和pH對酶促反應(yīng)的影響] 2.影響酶促反應(yīng)的因素曲線分析 (1)溫度和pH對酶促反應(yīng)的影響,甲,乙,丙 ①在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強(qiáng),超過這 一范圍,酶的催化作用逐漸減弱。 ②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分 子結(jié)構(gòu)未被破壞,溫度升高可恢復(fù)活性。,③從丙圖可以看出:反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。 (2)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響,甲(酶量一定情況下) 乙(在底物足量情況下),①甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度 增加而加快,但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后,受酶數(shù)量限制,酶促反應(yīng)速率不再 增加。 ②乙圖:在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃 度成正比。,酶的作用與特性的實驗探究 (1)酶的催化作用實驗探究 對照組:反應(yīng)物+清水 反應(yīng)物不被分解; 實驗組:反應(yīng)物+等量的相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解。 (2)酶的專一性實驗探究 此實驗中的自變量可以是不同反應(yīng)物,也可以是不同酶溶液,因變量是反 應(yīng)物是否被分解。 ①設(shè)計思路一:換反應(yīng)物不換酶,實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解; 對照組:另一反應(yīng)物+等量相同酶溶液 反應(yīng)物不被分解。 ②設(shè)計思路二:換酶不換反應(yīng)物 實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解; 對照組:相同反應(yīng)物+等量另一種酶溶液 反應(yīng)物不被分解。 (3)酶的高效性實驗探究 對照組:反應(yīng)物+無機(jī)催化劑 底物分解速率; 實驗組:反應(yīng)物+等量酶溶液 底物分解速率。 實驗中自變量是無機(jī)催化劑和酶,因變量是底物分解速率。,典例1 圖①表示甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間 的關(guān)系,圖②表示外界環(huán)境溫度與某一哺乳動物體內(nèi)酶活性的關(guān)系。下列 敘述不正確的是 ( ),A.①圖中乙酶活性的改變可能是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變 B.①圖中甲酶可能是具有催化功能的RNA C.②圖表示的酶可以是人體細(xì)胞內(nèi)的呼吸酶 D.②圖表示酶的活性不隨環(huán)境溫度的變化而變化,說明酶已經(jīng)失活 解題關(guān)鍵 解析 ①圖中乙酶經(jīng)蛋白酶處理,分子結(jié)構(gòu)改變,活性下降,A正確;①圖中 甲酶經(jīng)蛋白酶處理后活性不變,說明甲酶本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA,B正確;,,②圖的酶活性不隨外界溫度變化而變化,其可以是恒溫動物體內(nèi)的酶,C正 確,D錯誤。 答案 D,1-1 為了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶,某學(xué)生設(shè)計了兩組實驗,如 圖所示。在37 ℃水浴中保溫一段時間后,1、2中加入適量雙縮脲試劑,3、 4不加任何試劑,下列實驗?zāi)苓_(dá)到目的的是 ( ) A.實驗② B.實驗① C.實驗①、實驗②都能 D.實驗①、實驗②都不能,答案 A 解析 實驗①中雙縮脲試劑與蛋白液會呈顯色反應(yīng)。正確的做法應(yīng)該 像實驗②一樣,用蛋白塊,直接用肉眼觀察蛋白塊是否消失或變小。若消失 或變小,則表明口腔的分泌液中有蛋白酶;若蛋白塊沒有變化,則表明口腔 的分泌液中沒有蛋白酶。,1-2 請回答下列有關(guān)酶的實驗探究的問題: (1)為證明過氧化氫酶的活性受pH的影響,同學(xué)甲做了如下實驗:,上述實驗設(shè)計中有兩處不妥之處,請指出: ① ; ② 。 (2)一般情況下,不能用H2O2酶作為材料探究溫度對酶活性的影響,原因是 。 你認(rèn)為我們應(yīng)該怎樣設(shè)計實驗來證明溫度能影響H2O2酶的活性(簡單寫出 設(shè)計思路,也可用示意圖表示): 。查閱資料發(fā)現(xiàn):H2O2受熱和受日 光照射時分解速率加快,在溫度為30 ℃以下時比較穩(wěn)定,在70 ℃以上時,分 解速率更快。你認(rèn)為設(shè)計上述實驗時,應(yīng)特別注意的事項是 。,答案 (1)①缺少pH=7的對照組 ②加入NaOH和HCl的時間順序不合理, 應(yīng)在加入H2O2酶前改變?nèi)芤旱膒H (2)H2O2不穩(wěn)定易分解,溫度會影響H2O2的分解速率 將盛有H2O2酶的試管 保溫于一系列不同溫度下一段時間,然后與同溫度的H2O2溶液混合,觀察同 溫度下加H2O2酶和不加H2O2酶的兩組試管中氣泡的產(chǎn)生速率 將溫度控 制在70 ℃以下 解析 驗證酶的活性受pH的影響時,除了設(shè)置酸性條件、堿性條件的實 驗組外,還需要設(shè)置pH=7的對照組。一般情況下,不用H2O2酶作為材料探 究溫度對酶活性的影響,是由于在不同溫度下,H2O2分解速率不同。若設(shè)計,實驗來證明溫度能影響H2O2酶的活性,我們可以采取每一溫度下設(shè)置兩組 實驗,一組中加入H2O2酶,另一組不加,比較同一溫度下這兩組試管中氣泡 的產(chǎn)生速率。,突破二 ATP 1.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化是不可逆反應(yīng),由表可以看出,ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量來源、 能量去路和反應(yīng)場所方面不盡相同,因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化并不是 可逆反應(yīng)。 2.ATP與光合作用及細(xì)胞呼吸的關(guān)系 (1)與光合作用的關(guān)系:,(2)與細(xì)胞呼吸的關(guān)系:,3.細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程,1.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系 (1)在無氧條件下,生物細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機(jī)物,產(chǎn)生少量ATP。 (2)隨O2供應(yīng)量增多,有氧呼吸明顯加強(qiáng),ATP產(chǎn)生量隨之增加;但當(dāng)O2供應(yīng),量達(dá)到一定值后,ATP產(chǎn)生量不再增加,此時的限制因素可能是酶、有機(jī) 物、ADP、磷酸等。 (3)當(dāng)橫坐標(biāo)表示呼吸強(qiáng)度時,ATP產(chǎn)生量曲線應(yīng)從原點開始。 2.不同物質(zhì)中“A”代表的含義,典例2 ATP是細(xì)胞的能量通貨,是生命活動的直接能源物質(zhì),如圖為ATP 的結(jié)構(gòu)和ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式。下列說法不正確的是 ( ) A.圖1中的A代表腺苷,b、c為高能磷酸鍵 B.圖2中反應(yīng)向右進(jìn)行時,圖1中的c鍵斷裂并釋放能量 C.ATP與ADP快速轉(zhuǎn)化依賴于酶催化作用具有高效性 D.酶1和酶2催化作用的機(jī)理是降低反應(yīng)的活化能,解析 圖1中A表示腺嘌呤,b、c是高能磷酸鍵。ATP水解時遠(yuǎn)離腺苷的 高能磷酸鍵斷裂。酶的催化作用具有高效性,酶催化作用的機(jī)理是降低反 應(yīng)的活化能。 答案 A,,解題關(guān)鍵,2-1 下列關(guān)于人體內(nèi)ATP的敘述,錯誤的是 ( ) A.細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的 B.線粒體中大量產(chǎn)生ATP時,一定伴隨著氧氣的消耗 C.在生命活動旺盛的細(xì)胞中ATP的含量較多 D.一分子ATP脫去兩個磷酸基團(tuán)可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸 答案 C 解析 ATP是生命活動的直接能源物質(zhì);有氧呼吸的第三階段消耗氧氣, 生成水,產(chǎn)生大量的ATP;ATP在細(xì)胞中的含量很少,轉(zhuǎn)化速度快。,,2-2 下圖表示ATP的結(jié)構(gòu),下列相關(guān)說法正確的是 ( ) A.b鍵斷裂后形成ADP和Pi B.圖中的3表示ATP中的字母A C.由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成DNA的基本單位 D.a鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動 答案 D 解析 a鍵斷裂后形成ADP和Pi,A錯誤;ATP中的字母A表示腺苷,而圖中,,的3表示腺嘌呤,B錯誤;由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸,它 是組成RNA的基本單位,C錯誤;ATP是生命活動所需能量的直接來源,a鍵 斷裂所釋放的能量可以直接用于生命活動。,突破三 實驗 探究影響酶活性的因素 1.探究原理 (1)溫度對酶活性的影響 ①淀粉 麥芽糖 藍(lán)色 無藍(lán)色出現(xiàn) ②溫度影響淀粉酶活性,從而影響淀粉的分解,滴加碘液后,根據(jù)藍(lán)色深淺 來判斷淀粉分解狀況,進(jìn)而推斷出酶活性變化。,(2)pH對酶活性的影響 ①2H2O2 2H2O+O2↑ ②pH影響酶的活性,從而影響氧氣的生成速率,可用點燃但無火焰的衛(wèi)生 香燃燒的情況來檢驗氧氣生成速率。 2.實驗探究思路 (1)溫度對酶活性的影響 檢測是 否出現(xiàn),藍(lán)色及 藍(lán)色深 淺 (2)pH對酶活性的影響 O2的產(chǎn)生速率 易混辨析 (1)在酶的最適溫度探究實驗中,酶溶液和反應(yīng)物混合之前,需 要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。若選擇淀粉和淀粉 酶來探究酶的最適溫度,檢測的試劑宜用碘液,不應(yīng)該選用斐林試劑。因選,用斐林試劑需熱水浴加熱,而該實驗中需嚴(yán)格控制溫度。 (2)在酶的最適pH探究實驗中,操作時必須先將酶置于不同pH條件下(加清 水、加氫氧化鈉、加鹽酸),然后再加入反應(yīng)物。不能把酶加入反應(yīng)物中 后,再加入鹽酸或氫氧化鈉。,典例3 下列有關(guān)酶特性的實驗設(shè)計中,最科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊豁検?( ),解析 A是為了驗證酶的高效性,而酶的高效性是通過和無機(jī)催化劑 的對比體現(xiàn)出來的,對照組應(yīng)加入FeCl3溶液替代蒸餾水。B中變量的設(shè)計 是正確的,但用碘液只能檢測淀粉的存在,對于蔗糖是否水解無法檢測,應(yīng) 用斐林試劑檢測。H2O2容易分解,且隨著環(huán)境溫度的升高分解速度加快。 答案 D,3-1 證明過氧化氫酶具有專一性、高效性和催化性實驗選用的對照條件 分別是 ( ) A.不同底物、無機(jī)催化劑、自然條件 B.同一底物、無機(jī)催化劑、自然條件 C.自然條件、無機(jī)催化劑、不同底物 D.自然條件、無機(jī)催化劑、不同底物 答案 A 解析 證明酶具有催化性,自變量是有無酶,對照條件是自然條件。證明 酶的專一性,對照條件是不同底物;證明酶的高效性,要選用酶與無機(jī)催化 劑做對照。,,3-2 下列關(guān)于酶特性實驗設(shè)計的敘述中,正確的是 ( ) A.驗證酶的專一性時,自變量一定是酶的種類 B.驗證酶的高效性時,自變量是酶的濃度 C.探究溫度對酶活性的影響時,自變量是溫度 D.探究酶催化作用的最適pH時,應(yīng)設(shè)置過酸、過堿、中性三組 答案 C 解析 驗證酶的專一性時,自變量是反應(yīng)物的種類或酶的種類。驗證酶 的高效性時,自變量是催化劑的種類。探究酶催化作用的最適pH時,應(yīng)設(shè) 置酸性→中性→堿性多組。,,