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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一、降低化学反应活化能的酶1.1.酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用(1)(1)细胞代谢细胞代谢: :细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多_。是细。是细胞生命活动的基础。胞生命活动的基础。(2)(2)活化能活化能: :分子从分子从_转变为容易发生化学反应的转变为容易发生化学反应的_状态状态所需要的能量。所需要的能量。化学反应化学反应常态常态活跃活跃2.2.酶的本质酶的本质化学本质化学本质绝大多数是绝大多数是_少数是少数是_合成原料合成原料_合成场所合成场所_主要是细胞核主要是细胞核( (真核真核生物生物) )来源来源一般来说一般来说, ,活细胞都能产生酶活细胞都能产生酶生理功能生理功能具有生物具有生物_作用作用蛋白质蛋白质RNARNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体催化催化活化能活化能3.3.酶的特性酶的特性(1)_:(1)_:酶的催化效率大约是无机催化剂的酶的催化效率大约是无机催化剂的10107 710101313倍。倍。(2)(2)专一性专一性: :一种酶只能催化一种酶只能催化_化学反应。化学反应。(3)(3)作用条件较温和作用条件较温和: :在在_条件下条件下, ,酶会变性酶会变性失活。失活。高效性高效性一种或一类一种或一类高温、过酸、过碱高温、过酸、过碱二、细胞的能量二、细胞的能量“通货通货”ATPATP1.1.结构简式结构简式_,_,其中其中“A”A”代表代表_,“_,“”代表代表_。2.ATP2.ATP与与ADPADP相互转化的反应式相互转化的反应式_。A-PA-PP PP P腺苷腺苷高能磷酸键高能磷酸键ATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量1酶2酶3.ATP3.ATP的主要功能的主要功能细胞内的一种细胞内的一种_化合物化合物, ,是细胞生命活动所需能是细胞生命活动所需能量的量的_。4.ATP4.ATP的主要来源的主要来源(1)(1)动物、人、真菌和大多数细菌的动物、人、真菌和大多数细菌的_。(2)(2)绿色植物的绿色植物的_和和_。高能磷酸高能磷酸直接来源直接来源呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用1.1.酶的基本组成单位都是氨基酸。酶的基本组成单位都是氨基酸。( )( )【分析】【分析】绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质, ,少数酶是少数酶是RNA,RNA,因此其基本组成因此其基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。单位是氨基酸和核糖核苷酸。2.2.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。( )( )【分析】【分析】淀粉酶的化学本质是蛋白质淀粉酶的化学本质是蛋白质, ,根据酶的专一性根据酶的专一性, ,蛋白质蛋白质由蛋白酶来水解。由蛋白酶来水解。3.3.一种酶只能催化一种化学反应。一种酶只能催化一种化学反应。( )( )【分析】【分析】酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。4.4.酶在常温下不会失去活性。酶在常温下不会失去活性。( )( )【分析】【分析】若常温下酶所处的环境中若常温下酶所处的环境中pHpH不合适不合适, ,也会导致酶失活。也会导致酶失活。5.(20115.(2011天津天津T3B)T3B)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。化学反应速率。( )( )【分析】【分析】酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率, ,但不能为反应物提供能量。但不能为反应物提供能量。6.ATP6.ATP与与ADPADP的相互转化不是可逆反应。的相互转化不是可逆反应。( )( )【分析】【分析】因为因为ATPATP与与ADPADP相互转化时其正方向与逆方向的酶、场相互转化时其正方向与逆方向的酶、场所、能量来源不同。所、能量来源不同。7.7.细胞内含有大量的细胞内含有大量的ATP,ATP,用于细胞的各项生命活动。用于细胞的各项生命活动。( )( )【分析】【分析】ATPATP在细胞内的含量很少在细胞内的含量很少, ,但在细胞内会迅速产生但在细胞内会迅速产生, ,也也会迅速被利用。会迅速被利用。考点考点 一一 酶作用原理和酶的特性酶作用原理和酶的特性 1.1.酶的作用原理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。能量变化过程。(1)(1)没有酶催化的反应曲线是没有酶催化的反应曲线是 。(2)(2)有酶催化的反应曲线是有酶催化的反应曲线是 。(3)AC(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下段的含义是在无催化剂的条件下, ,反应所需要的活化能。反应所需要的活化能。(4)BC(4)BC段的含义是酶降低的活化能。段的含义是酶降低的活化能。(5)(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应若将酶催化改为无机催化剂催化该反应, ,则则B B点在纵轴上将点在纵轴上将向向 移动移动, ,即反应需要的活化能要增大。即反应需要的活化能要增大。上上2.2.酶的特性酶的特性特性特性原因原因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酶只能催化特定的化学反应酶只能催化特定的化学反应在高温、过酸、过碱的条件下都会使酶失活在高温、过酸、过碱的条件下都会使酶失活高效性高效性专一性专一性作用条件作用条件较温和较温和【高考警示】【高考警示】(1)(1)酶并不只在细胞内发挥作用酶并不只在细胞内发挥作用: :酶由活细胞产生酶由活细胞产生, ,可以在细胞内发挥作用可以在细胞内发挥作用, ,如细胞内的呼吸氧化如细胞内的呼吸氧化酶酶; ;也可以分泌到细胞外发挥作用也可以分泌到细胞外发挥作用, ,如各种消化酶如各种消化酶; ;在生物体外适宜的条件下也能发挥作用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如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。酶水解淀粉的实验。(2)(2)产生激素的细胞一定能产生酶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但产生酶的细胞不一定能产生激素。生激素。考点考点 二二 与酶有关的曲线分析与酶有关的曲线分析1.1.表示酶高效性的曲线表示酶高效性的曲线(1)(1)曲线模型曲线模型: :与无机催化剂相比与无机催化剂相比, ,酶的催化效率酶的催化效率 。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间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不能改变化学反应的平衡点。平衡点。更高更高2.2.表示酶专一性的曲线及实验验证表示酶专一性的曲线及实验验证(1)(1)曲线模型曲线模型: :加入酶加入酶B B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同的反应速率和无酶条件下的反应速率相同, ,说明酶说明酶B B对此反应对此反应 催化作用。催化作用。而加入酶而加入酶A A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快的反应速率随反应物浓度的增大明显加快, ,说明酶说明酶具有具有 。无无专一性专一性3.3.影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素(1)(1)温度和温度和pH:pH:在一定温度在一定温度(pH)(pH)范围内范围内, ,随温度随温度(pH)(pH)的升高的升高, ,酶的催化作用增酶的催化作用增强强, ,超过这一范围超过这一范围, ,酶的催化作用逐渐减弱。酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活过酸、过碱、高温都会使酶变性失活, ,而低温只是抑制酶的而低温只是抑制酶的活性活性, ,酶分子结构未被破坏酶分子结构未被破坏, ,温度升高可恢复活性。温度升高可恢复活性。(2)(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响: :甲图甲图: :在其他条件适宜、酶量一定的情况下在其他条件适宜、酶量一定的情况下, ,酶促反应速率随酶促反应速率随底物浓度增加而底物浓度增加而 , ,但当底物达到一定浓度后但当底物达到一定浓度后, ,受受酶数量酶数量和和酶活性酶活性限制限制, ,酶促反应速率不再增加。酶促反应速率不再增加。乙图乙图: :在底物充足、其他条件适宜的情况下在底物充足、其他条件适宜的情况下, ,酶促反应速率与酶促反应速率与酶浓度成正比。酶浓度成正比。加快加快考点考点 三三 ATPATP的结构和转化的结构和转化 1.ATP 1.ATP的结构的结构(1)(1)元素组成元素组成: : 。 (2)(2)化学组成化学组成:1:1分子分子 和和3 3分子分子 。(3)(3)结构式结构式: :由结构式可看出由结构式可看出,ATP,ATP的结构特点可用的结构特点可用“一、二、三一、二、三”来总结来总结, ,即一个即一个 、两个、两个 、三个、三个 。(4)(4)结构简式结构简式: : 。C、H、O、N、P。腺苷腺苷磷酸基团磷酸基团腺苷腺苷高能磷酸键高能磷酸键磷酸基团磷酸基团A-PPP2.ATP2.ATP的形成途径的形成途径3.ATP3.ATP与与ADPADP的相互转化的相互转化反应式反应式所需酶所需酶能量能量来源来源能量能量去路去路反应反应场所场所ATPATP的合成的合成ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量 ATPATPATPATP的水解的水解ATP ADP+ATP ADP+Pi+Pi+能量能量ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶光能光能( (光合作用光合作用),),化学能化学能( (细胞呼吸细胞呼吸) )储存于高能磷酸键储存于高能磷酸键中的能量中的能量储存于形成的高能磷酸键中储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶细胞质基质、线粒体、叶绿体绿体生物体的需能部位生物体的需能部位【高考警示】【高考警示】( (1)1)ATPATP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质是与能量有关的一种物质, ,不能将不能将两者等同起来。两者等同起来。(2)(2)细胞中细胞中ATPATP的含量并不多的含量并不多: :ATPATP是生命活动的直接能源物质是生命活动的直接能源物质, ,但它在细胞中的含量很少。但它在细胞中的含量很少。ATPATP与与ADPADP时刻不停地进行相互转化时刻不停地进行相互转化, ,这是细胞的能量供应机制。这是细胞的能量供应机制。【典例【典例4 4】下列关于人体内下列关于人体内ATPATP的叙述的叙述, ,错误的是错误的是( () )A.A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATPATP直接提供直接提供能量的能量的B.B.线粒体中大量产生线粒体中大量产生ATPATP时时, ,一定伴随着氧气的消耗一定伴随着氧气的消耗C.C.在生命活动旺盛的细胞中在生命活动旺盛的细胞中ATPATP的含量较多的含量较多D.D.一分子一分子ATPATP脱去两个磷酸基团可形成一分子腺嘌呤核糖核脱去两个磷酸基团可形成一分子腺嘌呤核糖核苷酸苷酸C【变式训练】【变式训练】下列有关植物细胞中下列有关植物细胞中ATPATP的叙述的叙述, ,正确的是正确的是( () )A.A.能产生能产生ATPATP的细胞器只有线粒体的细胞器只有线粒体B.B.植物被水淹时植物被水淹时, ,根细胞不能产生根细胞不能产生ATPATPC.ATPC.ATP与与ADPADP的相互转化是可逆反应的相互转化是可逆反应D.D.远离腺苷远离腺苷(A)(A)的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能【解析】【解析】选选D D。植物细胞中能产生。植物细胞中能产生ATPATP的细胞器有线粒体和叶绿的细胞器有线粒体和叶绿体体; ;植物被水淹时植物被水淹时, ,根细胞无氧呼吸产生根细胞无氧呼吸产生ATP;ATPATP;ATP与与ADPADP的相互转的相互转化在物质方面是可逆的化在物质方面是可逆的, ,但在能量方面是不可逆的但在能量方面是不可逆的; ;远离腺苷远离腺苷(A)(A)的高能磷酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能的高能磷酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能, ,也可以来自光能。也可以来自光能。1.1.温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响(1)(1)反应原理反应原理: :无蓝色出现无蓝色出现蓝色蓝色(2)(2)鉴定原理鉴定原理: :温度影响酶的活性温度影响酶的活性, ,从而影响从而影响_,_,滴加滴加碘液碘液, ,根据是否出现根据是否出现_来判断酶的活性。来判断酶的活性。淀粉的水解淀粉的水解蓝色及蓝色的深浅蓝色及蓝色的深浅考点考点 四四 ATP的结构和转化的结构和转化2.pH2.pH对酶活性的影响对酶活性的影响(1)(1)反应原理反应原理( (以反应式表示以反应式表示):):_。(2)(2)鉴定原理鉴定原理:pH:pH影响酶的活性影响酶的活性, ,从而影响从而影响_,_,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O O2 2产生量的多少。产生量的多少。氧气的生成量氧气的生成量 过氧化氢酶2H2H2 2O O2 2 2H2H2 2O+OO+O2 21.1.温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响步骤步骤实验操作内容实验操作内容试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31 1加等量可溶性淀粉加等量可溶性淀粉溶液溶液2 mL2 mL2 mL2 mL2 mL2 mL2 2控制不同温度条件控制不同温度条件_(5(5分钟分钟) )沸水沸水(5(5分钟分钟) )_(5(5分钟分钟) )3 3加等量新鲜淀粉酶加等量新鲜淀粉酶溶液溶液1 mL1 mL(5(5分钟分钟) )1 mL1 mL(5(5分钟分钟) )1 mL1 mL(5(5分钟分钟) )4 4加等量加等量_1 1滴滴1 1滴滴1 1滴滴不出现不出现蓝色蓝色( (呈现呈现碘液颜色碘液颜色) )6060热水热水冰块冰块蓝色蓝色蓝色蓝色碘液碘液2.pH2.pH对酶活性的影响对酶活性的影响步骤步骤实验操作内容实验操作内容试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31 1注入等量过氧注入等量过氧化氢酶溶液化氢酶溶液2 2滴滴2 2滴滴2 2滴滴2 2注入不同注入不同pHpH的溶液的溶液1 mL1 mL蒸蒸馏水馏水1 mL 5%1 mL 5%的的HClHCl_3 3注入等量注入等量3%3%的过氧化氢溶液的过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL2 mL2 mL2 mL4 4观察现象观察现象_无气泡无气泡产生产生结论结论pHpH能影响酶的活性能影响酶的活性1 mL 5%1 mL 5%的的NaOHNaOH有大量气有大量气泡产生泡产生无气泡无气泡产生产生1.1.在探究影响酶活性的条件时如何表示酶活性大小在探究影响酶活性的条件时如何表示酶活性大小? ?提示提示: :通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。2.2.试分析在探究温度和试分析在探究温度和pHpH对酶活性的影响实验时对酶活性的影响实验时, ,能否先将酶能否先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理( (即将两个实验即将两个实验步骤中的步骤中的2 2、3 3顺序颠倒顺序颠倒) )。提示提示: :不能。因为酶具有高效性不能。因为酶具有高效性, ,把酶和反应物混合后就会立即把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。发生催化反应。3.3.能否用能否用H H2 2O O2 2为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响? ?提示提示: :不能。因为温度升高时不能。因为温度升高时H H2 2O O2 2会分解会分解, ,这样实验的变量不惟这样实验的变量不惟一。一。4.4.实验中所用酶的来源不同实验中所用酶的来源不同, ,其最适温度是否相同呢其最适温度是否相同呢? ?提示提示: :不同不同, ,若淀粉酶为市售的若淀粉酶为市售的-淀粉酶淀粉酶, ,其最适温度为其最适温度为505075;75;若淀粉酶来自人体组织细胞若淀粉酶来自人体组织细胞, ,则最适温度为则最适温度为3737左右。左右。5.5.探究在温度对酶活性的影响实验中探究在温度对酶活性的影响实验中, ,能否利用斐林试剂检验能否利用斐林试剂检验产物的生成产物的生成? ?提示提示: :不能。因为利用斐林试剂检验时需水浴加热到不能。因为利用斐林试剂检验时需水浴加热到505065,65,这样会导致试管中温度发生变化这样会导致试管中温度发生变化, ,影响实验结果。影响实验结果。1.1.将将1 mL 5%1 mL 5%的新鲜唾液倒入装有的新鲜唾液倒入装有10 mL10 mL淀粉糊的试管内淀粉糊的试管内, ,置于置于2525的温水中水浴的温水中水浴, ,下列各方法中能提高试管内反应速率的是下列各方法中能提高试管内反应速率的是( () )A.A.向试管内通气向试管内通气B.B.适当提高实验温度适当提高实验温度C.C.向试管内加入少量麦芽糖向试管内加入少量麦芽糖D.D.向试管内加入大量的酸或碱向试管内加入大量的酸或碱【解析】【解析】选选B B。过酸或过碱都会使酶失活。过酸或过碱都会使酶失活, ,而新鲜唾液淀粉酶的而新鲜唾液淀粉酶的最适最适pHpH为为7 7左右左右, ,最适温度为最适温度为37,37,通气、加入少量麦芽糖不影响通气、加入少量麦芽糖不影响酶的活性。适当提高温度酶的活性。适当提高温度, ,酶的活性增强酶的活性增强, ,可提高反应速率。可提高反应速率。
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