31细胞代谢的条件酶和atp学案

第三部分 细胞的能量供应和利用 3-1细胞代谢的条件酶和ATP【阅读教材,完成基础知识的归纳与整理】一、细胞代谢细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。（P78，第一段） 细胞代谢细胞代谢的本质是细胞内发生的各种化学反应。 高中阶段的5个化学反应式 二、酶的作用及本质酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。1、酶的化学本质：_，绝大多是酶是_，少数酶是_。化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核和细胞质2、生理功能：具有_ （1）催化作用：加快反应速率，反应前后无变化。（2）催化原理：_（使反应在温和条件下快速进行 ） （3）活化能：分子从_转变为容易发生化学反应的_所需要的能量 活化能酶并没有给分子提供能量，而是降低了分子的活化能3、酶的来源：一般来说，_都能产生酶4、酶发挥作用场所：细胞内、细胞外或体外（以胞吐方式出细胞） 实例：细胞内的酶：呼吸酶 胞外酶：唾液蛋白酶。 关于酶的正确与错误表述三、酶本质的探索阅读教材相关内容后连线 脲酶的作用催化尿素分解（P83，第三段）四、酶的性质一般性质（酶和无机催化剂的共性）： 加快反应速率（原理：降低化学反应的活化能） 反应前后无变化 不改变化学反应平衡点特殊性质，简称“特性”（酶区别于无机催化剂的性质）： _ _ _ 教材小卡片细胞代谢有条不紊地进行，与酶的专一性分不开（P83，第三段）酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。（P85，第一段）胃蛋白酶的最适PH值为1.5（P85，第三段）点评：胃蛋白酶在人体的各种酶中，其最适PH值较特殊。 过酸、过碱或高温，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，而低温可抑制酶的活性。因些酶适于在低温下保存。（P85，最后一段） 具有专一性的物质归纳(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNAtRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体/效应T细胞：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。(6)神经递质：只作用于突触后膜，使其兴奋或抑制 具酶与激素【判断】(1)酶提供了反应过程所必需的活化能 ( ) (2)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(13全国，6D) () (3)能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶 ( ) (4)酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段( )(5)酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ( ) (6)线粒体中有催化葡萄糖分解的酶 ( ) (7)人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体内中起作用 ( ) (8)在最适温度和pH值条件下，最适合酶的保存( ) (9)酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸( ) (10)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 ( ) 五、ATP1、ATP的结构（1）组成元素：_（2）组成单位：3个_、2个_、1个_（腺嘌呤+核糖）（3）结构简式：_ 2、ATP的功能：直接能源物质，比喻为细胞的能量通货 特别提醒ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，因为转化过程中的所需酶、能量来源和去路及反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。 动物和植物体内ATP的来源不同，动物主要通过细胞呼吸产生，场所是细胞质基质和线粒体；植物的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段，场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，光反应阶段产生的ATP仅用于光合作用的暗反应，其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。 主动运输、胞吞、胞吐；物质的合成与分泌；细胞分裂；神经传导（“神经传导”在神经纤维上静息电位的维持及动作电位的产生都需要消耗ATP；在突触上，进行神经递质的合成与释放）；肌肉收缩等都需要消耗ATP（耗能）。 教材小卡片萤火虫发光的原理（P89，第四段） 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荣耀素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。点评： （1）萤火虫发光的生物学意义传递信息 （2）萤火虫发光过程中能量转化：活跃化学能光能 对于细胞的正常生活来说，ATP和ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡中。（P89，第一段）点评：在各种状态下ATP和ADP的相互转化都处于动态平衡中，切不可认为ATP合成量大于分解量或ATP分解量大于合成量(如剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加)。 细胞内的化学反应，吸能反应伴随ATP的水解，放能反应伴随ATP的合成。（P89，最后一段）点评：哪些反应属于吸能反应，哪些属于放能反应？见后面的归纳。 【巩固练习】 3、ATP产生量与O2供给量之间的关系（如下图）（1）A点表示在无氧的条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量的ATP。（2）AB段表示随O2供给量逐渐增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放出来的能量明显增多，ATP产生量随之升高。（3）BC段表示O2供给量超过一定的范围，ATP的产生量不再增加，因为有氧呼吸产生ATP的过程还受其他条件的限制，如酶、ADP、Pi等。【判断】(1)酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性 ( ) (2)酶、ATP都与新陈代谢密切相关，但两者的合成并无直接关系 ( ) (3)洋葱鳞片叶内表皮细胞产生ATP的场所有叶绿体、线粒体等 ( ) (4)叶绿体中合成的ATP可为叶肉细胞的各项生命活动提供能量 ( ) (5)线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用 ( ) (6)ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解 ( ) (7)人体在紧张或愤怒状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率 ( ) (8)黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP ( )(9)增加酶的物质量，酶促反应的产物量随之增加 ( ) 【重、难点】一、与酶有关的曲线分析1.什么是酶活性？ 酶对化学反应的催化效率，称为酶活性2.怎样表示酶的活性大小？ 通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小。3.表示酶高效性的曲线说明：（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反应平衡所需时间,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。4.表示酶专一性 (1)表示酶专一性的图解说明：A表示酶，B表示被催化的反应物； 酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)表示酶专一性的曲线说明:在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应； 在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。5.影响酶活性的曲线6.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响说明: (1)甲图：在酶量一定的条件下，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)乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 影响酶促反应速率的因素温度、PH通过影响酶的活性影响反应速率酶的浓度（酶的量）底物浓度 例1：某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。下列分析正确的是 ( )A.该酶催化反应的最适温度为35左右，最适pH为8B.当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度C.随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高D.当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响例2：如图1为温度对酶促反应速率的影响示意图，图2的实线表示在温度为a的条件下生成物量与时间的关系。则图2中可表示当温度提高一倍时生成物量与时间的关系的曲线是() A曲线1 B曲线2 C曲线3 D曲线4例3：下面两图分别表示在最适温度和pH条件下，过氧化氢的酶促反应随H2O2浓度和时间变化产生的O2量变化曲线，有关的说法正确的是()Aab段产生的原因是过氧化氢酶的活性增强 Bbc段产生的原因是过氧化氢酶数量(浓度)有限 C温度降低时，e点不移，d点左移 DH2O2量增加时，e点不移，d点左移 例4：某生物小组用某种酶进行了三组实验，有关实验的结果如图所示，下列说法正确()A本实验研究的酶有麦芽糖酶和蔗糖酶B三组实验能够证明酶具有专一性、高效性和温和性C通过实验可以证明该种酶活性最大时的条件接近30 、pH7 DpH5或温度为20 条件下酶活性下降的原因相同二、相关实验（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解速率（验证酶高效性的实验）1、原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+ 是一种无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢酶分解成水和氧。观察比较产生气泡的量，以及收集到的氧气使无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度得出结论。 2、实验方案对照原则 单一变量原则3、注意事项 （1）为何要选新鲜的肝脏？（2）为何要选动物的肝脏组织来做实验，其他动植物的组织的研磨液能替代吗？（）相同质量的块状肝脏和肝脏研磨液，哪一个催化效果好？为什么？（）滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用下个吸管？为什么？ 设计实验的主要原则单一变量原则：一个自变量对应一个因变量 设置对照实验原则 平衡等量原则:控制消除无关变量，在适宜条件下的等量，常态条件下的等量 实验中的平衡等量所有用生物材料要相同 （数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等） 所用实验器具要相同 （大小、型号等） 所用实验试剂要相同 （成分、浓度、体积等） 所用处理方法要相同 （培养条件等）（二）验证酶具有专一性的实验 1、原理： 2、实验设计思路： 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解，再用斐林试剂鉴定水解产物，根据是否有砖红色沉淀出现来判断淀粉酶对二者是否都有催化作用，从而探究酶的专一性。 3、方案： 4、实验结果：淀粉酶可以催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解反应 5、实验结论：酶具有专一性 6、注意事项： （1）找出实验中的自变量、因变量和无关变量。自变量：_因变量：_无关变量：_ （2）检测反应物是否被分解的试剂能不能选用碘液？（3）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。如果蔗糖中混有少量的葡萄糖或果糖或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，而得不到正确的实验结论。（4）验证酶的专一性，还可以有其他方法（三）探究温度对酶活性的影响 1、原理： 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。2、实验设计思路：3、方案：4、注意事项：（1）找出实验的自变量、因变量和无关变量自变量：_因变量：_无关变量：_（2）至少要设置几个温度？（3）为什么装有淀粉和淀粉酶溶液的试管要先各自在所控制温度下处理一段时间？ （4）能用斐林试剂代替碘液吗？（5）本实验能用过氧化氢酶催化过氧化氢的分解来探究吗？（四）探究PH对酶活性的影响 1、原理：pH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，据O2产生量的多少可判断pH对酶活性的影响。2、实验步骤3、注意事项：（1）找出实验的自变量、因变量和无关变量自变量：_因变量：_无关变量：_（2）本实验第步与第步能否对调，为什么？（3）本实验能用淀粉酶催化淀粉水解来探究吗？例1：下列有关酶的实验设计思路正确的是() A利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 C利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性 D利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响 例2： 20世纪60年代后，医院开始用淀粉酶替代酸来分解淀粉。如图所示为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。据图分析，下列说法不正确的是( )A应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合BpH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性相同C将pH为13的溶液调到pH为7后试管中淀粉含量基本不变D淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著例3：有些酶必须在某些特定物质存在的条件下才具有活性。下列是有关某种酶的实验，处理方式及结果如下表及下图所示。根据结果判断，叙述不正确的是() A甲物质可能激发该酶的活性 B35分钟后试管中反应物已被消耗殆尽 C该酶在80 的环境下已经失活 D该酶在中性环境中的活性比在弱碱性环境中高例4：某校生物兴趣小组通过完成“探究温度对酶活性的影响”这一实验获得如左下图所示的实验结果，图中显示，温度为T1和T2时，淀粉酶的活性相同。为验证这一结论，他们又进一步设计了如