降低化学反应活化能的酶和细胞的能量通货A.ppt

第3单元 细胞的能量供应和利用,第9讲 降低化学反应活化能的酶和细胞的能量 “通货”ATP,轻轻松松读教材 提纲挈领学要点,01 回扣教材 夯实基础,一、酶在细胞代谢中的作用 1细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的许多 ，是细胞生命活动的基础。 2酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有 作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有 的特性。 3酶的作用机理：降低化学反应的 。,1.酶只能在细胞内发挥催化作用( ) 2酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率( ) 3酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失，但引起失活的原因不包括低温( ) 4人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等( ) 5ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能( ),思 维 判 断,6ATP “A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示不同物质( ) 答案： 1 2. 3. 4. 5. 6.,考点分类抓基础 点点击破我能行,02 整合考点 破解疑难,1.酶的本质及生理功能,2.酶化学本质的实验验证 (1)证明某种酶是蛋白质。 实验组：待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色反应。 对照组：已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色反应。 (2)证明某种酶是RNA。 实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。 对照组：已知RNA溶液吡罗红染液出现红色。,特别提醒 酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明，其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理，然后观察该待测酶是否还具有催化作用。,应用训练1 (2012皖南八校第三次联考)现有甲、乙两种化学本质不同的酶：逆转录酶和淀粉酶，因标签丢失而无法区分。某同学为区分这两种酶，用蛋白酶X对二者进行处理，并定时测定酶活性的变化，其结果如图所示，下列对于甲酶和乙酶的分析错误的是( ),A甲酶是逆转录酶 B甲酶能够抗X酶降解，所以活性保持不变 C乙酶的化学本质是蛋白质或RNA D乙酶被降解，导致其分子结构发生改变、活性下降 解析 大部分酶的本质是蛋白质，少量的酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后被分解，而甲酶不变，则说明甲酶可能成分是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解。 答案 C,1.表示酶高效性的曲线,解读： (1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 (3)酶只能催化已存在的化学反应。,2表示酶的专一性的图象和曲线 (1)图象。,解读： 图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。 酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。 (2)曲线。,解读： 在A反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A参加的反应。 在A反应物中加入酶B，反应速度和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加的反应。,3影响酶活性的曲线,解读： (1)在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。 (2)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，当温度升高时可恢复活性。 (3)反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,4底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,解读： (1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速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。 (2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 特别提醒 (1)温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。 (2)底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。,应用训练2 (2012山西省四校联考)如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是( ),A图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升 B图乙中，a点对应的温度称为最适温度 C图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活 D图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低,解析 由于酶数量的限制，当反应物达到一定的浓度后，反应速率不再随反应物浓度的增加而上升。酶活性最大时所对应的温度称为最适温度。一般情况下，高温、过酸和过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，因此，当pH从6上升到10的过程中，酶活性一直为0。 答案 D,1.酶的高效性比较过氧化氢在不同条件下的分解,(1)实验注意问题 实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。 实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。,(2)实验过程中的理论分析。 (3)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能，缩短反应达到平衡点的时间，并使细胞代谢在温和条件下快速进行。,(3)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能，缩短反应达到平衡点的时间，并使细胞代谢在温和条件下快速进行。,2酶的专一性 该实验探究中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。 (1)方案一：用同一种酶催化两种不同物质,用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色的沉淀生成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。 (2)方案二：用两种不同酶催化同一种物质 再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。,3探究温度对酶活性的影响,(1)实验注意问题 实验室使用的淀粉酶最适温度为5075 ； 由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物； 本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件； 本实验中第、步一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。,(2)实验过程中的理论分析,4探究pH对酶活性的影响,实验注意问题： (1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。 (2)本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。 (3)本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。,应用训练3 动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mmo1/L、最适温度、最适pH的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图1和图2。,产物CO2浓度随时间变化曲线图(注：酶浓度固定),图1,酶催化反应速率随酶浓度变化曲线图(注：反应物浓度过量),图2,请根据以上实验结果，回答下列问题： (1)在图1中画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线(请用“1”标注)。 (2)当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50%或降低反应温度10 ，在图1中画出变化曲线(请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线)。,(3)重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图2中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线(请用“4”标注)，并说明其原因。 解析 (1)谷氨酸作为谷氨酸脱羧酶酶促反应的反应物，随时间的推移逐渐减少，根据反应物和生成物物质的量的关系，每分解 1 mmol谷氨酸产生1 mmol CO2，根据CO2浓度变化曲线，可得到准确的谷氨酸浓度随时间变化的曲线。,(2)在反应物浓度一定，温度、pH适宜的情况下，酶促反应速率随酶浓度的增加而加快，温度降低时，酶活性降低，酶促反应速率下降，反应时间增加。 (3)在反应物充足的情况下，反应速率随酶浓度的增加而加快，但本题还有一附加条件，加入一定量的重金属离子，重金属离子可与谷氨酸脱羧酶结合，使之迅速失活，只有当酶与全部重金属离子结合后，再增加酶的量，酶促反应才开始进行。,答案 (1)见曲线1 (2)当谷氨酸脱羧酶的浓度增加50%时，见曲线2。当温度降低10 时，见曲线3。 (3)见曲线4(注：曲线4为一条不经过原点且与图2中原直线平行的直线，平移距离不限)。原因：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应的速率与酶浓度变化的直线关系不变。,思路点拨 由题干获取的主要信息有：图1表示产物CO2浓度随时间变化的曲线，表明开始一段时间产物CO2浓度随时间延长而增大，30 min后，由于反应物的消耗，产物CO2浓度不再随时间延长而增大；图2表示酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线，表明在一定范围内酶催化反应速率与酶浓度变化呈正相关。解答本题时，应结合曲线推测相关反应和相关物质变化情况，并用曲线表示出来。,1.ATP的结构简析,(1)组成元素：C、H、O、N、P。 (2)简称：三磷酸腺苷。 (3)各字母代表的含义：A腺苷(腺嘌呤核糖)；P磷酸基团；高能磷酸键。 (4)结构简式：APPP(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。,2ATP的生成 细胞呼吸所释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于ATP的合成(ADPPi呼吸放能的少部分 ATP)。,普20.TIF,3ATP的去向,特别提醒 ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。,应用训练4 下列有关ATP的叙述，正确的是( ) A线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所 B光合作用产物中的化学能全部来自ATP CATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 D细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化 解析 A项，蓝藻细胞是原核细胞，无线粒体；B项，光合作用产物中的化学能一部分来自ATP，还有一部分来自NADPH；C项，ATP分子是由一个腺苷和三个磷酸基团组成，故A、B、C都不正确。D项，细胞连续分裂时，虽然是一个不断消耗ATP的过程，但ATP的含量很少，需要不断由ADP转化形成。 答案 D,高端突破巧思维 攻艰克难攀高峰,03 探究命题 剖解实验,命题特点 从近几年考情来看，本部分的命题特点是： (1)酶是生物新陈代谢中的重要物质，没有酶新陈代谢就会停止，所以关于酶的本质、特性、作用及相关的实验设计是历年高考的重点。 (2)常以图表的形式联系生产生活实际，综合考查酶的特性和酶活性的影响因素。,典例分析 (2012福建理综)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。 (1)查询资料得知，18 时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是_。,(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在1518 之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在1518 间。他们设置15 、16 、17 、18 的实验温度，探究三种酶的最适温度。 探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是_，可用_试剂鉴定。 胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_。 为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于_中以保持恒温。单位时间内_可以表示蛋白酶催化效率的高低。,实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？_。理由是：_。,(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低_的比例，以减少对海洋的污染。 思维导析 (1)分析图1可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是幽门盲囊蛋白酶。(2)可通过比较不同温度下酶对底物的催化效率来探究胃蛋白酶、肠蛋白酶及幽门盲囊蛋白酶三种酶的最适温度。本实验的自变量为温度，因此应保证三种酶所处的pH均为最适pH。该实验以干酪素作为反应的底物，说明干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂进行鉴定。由图2可知，随着温度提高三种酶的活性逐渐升高，但三种酶活性均未出现峰值，即并未找出三种酶的最适温度。,(3)由于大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶的含量少、活性低，因此人工养殖投放的饲料成分中要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。 答案 (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)蛋白质 双缩脲 2和8 水浴 底物消耗量(或产物生成量) 不能 据图可知随着温度提高酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现 (3)淀粉、脂肪,方法规律 下列A代表含义的区别为：,应用解题1 在下列四种化合物的化学组成中，“O”中所对应的含义最接近的是( ) A和 B和 C和 D和,解析 为腺嘌呤核糖核苷酸，为腺嘌呤，为腺嘌