2019_20学年高中生物4.1ATP和酶课件苏教版必修.pptx

第四章 光合作用和细胞呼吸,第一节 ATP和酶,一,二,一、生命活动的能量“通货”ATP 1.ATP的分子结构简式:APPP,其中,A代表腺嘌呤核苷,T代表3,P代表磷酸基团,“”代表高能磷酸键。 2.ATP的结构特点 (1)ATP有两个高能磷酸键。 (2)ATP末端的高能磷酸键易断裂也易形成。 (3)ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成。,一,二,3.ATP与ADP的相互转化 (1)在生物体内能量的转换和利用中,ATP起着关键的作用,它直接为各种需能反应提供能量。 (2)细胞中ATP和ADP的相互转化既为生命活动及时提供了能量,又避免一时用不尽的能量白白流失掉。 (3)ATP水解产物:ADP、Pi,并释放能量。,一,二,提示:是细胞内的能量“通货”ATP。,自主思考电鳗能放电,为其提供能量的直接能源物质是什么?,一,二,二、酶与酶促反应 1.酶的概念:通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。 2.酶促反应:由酶催化的化学反应。 3.酶活性:在酶促反应中,酶的催化效率称为酶活性。 4.酶的特性 (1)高效性。 (2)专一性。一种酶只能催化一定的反应物发生反应。,一,二,5.影响酶促反应速率的因素:pH、温度、酶浓度、反应物浓度等。 (1)温度:在一定的温度范围内,酶促反应的速率随着温度的升高而上升,但超过一定的温度后,酶促反应速率反而下降,反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度。适当升高温度能加速酶促反应,但温度过高会使酶变性,从而降低酶促反应速率。 (2)pH:在一定的pH下,酶活性最大,此时的pH称为最适pH,高于或低于此pH,酶活性均降低。过酸、过碱会使蛋白质变性而失去活性。不同的酶最适pH是不同的。 (3)酶浓度和反应物浓度:在酶促反应中,当反应物浓度大大超过酶浓度时,酶促反应速率随着酶浓度的升高而上升,酶浓度与酶促反应速率成正比例关系。在一定的反应物浓度范围内,酶促反应速率随反应物浓度的增加而上升,酶促反应速率与反应物浓度成正比例关系;当反应物浓度达到某一定值后,再增加反应物浓度,酶促反应速率不再上升。,一,二,自主思考在日常生活中,使用加酶洗衣粉要比使用普通洗衣粉更容易清除衣物上的奶渍、油渍,这是为什么?使用加酶洗衣粉时,最好用温水浸泡,这又是为什么? 提示:加酶洗衣粉中含有一部分酶,比如蛋白酶、脂肪酶等,能够分解蛋白质、脂肪,使之变成小分子的物质,更加容易清洗。在一定温度范围内,随着温度的升高,酶的活性逐渐增强,但温度不能过高,否则会使酶丧失活性,因此最好用温水浸泡。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,ATP与ADP的相互转化 问题导引 某病人脑溢血后导致右侧肢体瘫痪,为了使患者尽快恢复其右肢的功能,除正常治疗外医生还增加了ATP辅助治疗。ATP可以用于辅助治疗的原因是什么?正常生物体内是否含有ATP,如何发挥作用? 提示:(1)ATP能提供能量,能起到改善患者新陈代谢状况,辅助治疗疾病的作用。 (2)正常生物体内含有ATP,其水解时可将其中储存的能量释放出来,供各种生命活动所需。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,名师精讲 1.ATP的元素组成与结构,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,2.ATP与核苷酸的关系,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,3.ATP和ADP的相互转化 (1)ATP水解释放能量,能量的来源和去路:能量来源于ATP中高能磷酸键的断裂;能量的去路是用于各种需能的生命活动。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,(2)ATP合成储存能量,能量的来源和去路,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,(3)ATP和ADP的相互转化:ATP在细胞内的含量很少,但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速,所以细胞内ATP的含量总处于动态平衡之中;细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,特别提醒ATP和ADP的相互转化不是可逆反应 从反应条件看,ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶;而ATP的合成是一种合成反应,催化该反应的酶属于合成酶,即反应所需要的酶不同。 从能量上看,ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能,释放出来后供各种生命活动所用,不能再使Pi和ADP形成ATP而储存;而合成ATP的能量主要来自有机物分解产生的化学能和太阳能。因此,能量的来源和用途是不同的。 总之,ATP与ADP的相互转化,从物质方面看可逆,从酶、能量方面看不可逆,即整体来看二者的反应不可逆,是细胞内ATP与ADP相互转化的过程。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,4.生物体内的能源物质归纳,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,三,典例剖析 【例题1】导学号36724044 下面有关ATP和ADP的描述,哪一项是正确的?( ) A.ATP在酶的作用下,两个高能磷酸键都易断裂,释放能量 B.ATP在酶的作用下,可以加上一个Pi,储存能量 C.ATP与ADP的转化都需要酶参加 D.ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量都是可逆的 解析:ATP末端的高能磷酸键易断裂,释放能量;ADP在酶的作用下,可以加上一个Pi,形成ATP,储存能量;ATP与ADP的相互转化过程中物质是可逆的,而能量是不可逆的。 答案:C,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,酶的作用及催化特性 问题导引 当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,如果持续高烧就会休克甚至有生命危险。人发烧时为何食欲不振? 提示:高温使体内酶(包括消化酶)的活性降低,消化能力减弱,所以食欲不振。,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,名师精讲 1.酶的催化作用机理,反应物由常态变为激活的状态才能参加化学反应,这个过程需要一定的能量(活化能),有催化剂存在的情况下,反应物只需很少的活化能就能参与化学反应,使化学反应变得更容易进行。酶与无机催化剂的作用原理相同,即降低化学反应的活化能。,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,2.酶的高效性 (1)机理:降低化学反应活化能的作用更显著。 (2)表示曲线,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,(3)实验验证,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,3.酶的专一性 (1)含义:一种酶只能对一定的底物发生催化作用。 (2)实验验证 原理,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,操作程序,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,特别提醒有关酶的注意事项 不要认为酶都是蛋白质,因为有少部分酶是RNA。 不要认为只有有分泌功能的细胞才产生酶。一般来说,活细胞都能产生酶。 不要认为酶只在细胞内起作用,只要条件适宜,酶在细胞内、细胞外和体外都能发挥作用。 酶只有催化作用,没有调节功能。 酶不能从食物中获得,只能在生物体内合成。 不要认为酶催化的化学反应不需要活化能,只是所需的活化能减少了。,探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,典例剖析 【例题2】 取经过编号的5支试管分别加入2 mL物质的量浓度为0.5 mol/L的过氧化氢溶液进行如下实验。根据实验内容,下列说法正确的是( ),探究点,一,二,实验设计,当堂检测,易错点排查,三,A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管 B.2号和3号对照可以说明酶具有专一性 C.3号和5号对照可以说明酶的活性受pH影响 D.本实验不能体现酶活性与温度间的关系 解析:2号和3号试管进行对照,能说明酶具有高效性;1号和3号试管进行对照,过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,而唾液淀粉酶不能催化该反应,说明酶具有专一性;3号和4号试管对照,说明酶的活性与温度有关。 答案:C,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,影响酶催化作用的因素 问题导引 根据pH对酶活性的影响,试分析胃蛋白酶进入小肠后还能发挥作用吗?为什么? 提示:不能。胃蛋白酶的最适pH大约是2.0,人体小肠内的pH约为7.8,胃蛋白酶进入小肠后,失去活性,不能发挥作用。,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,名师精讲 1.探究温度和pH对酶活性的影响 (1)温度对酶活性的影响 实验设计思路,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,实验设计程序,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,特别提醒本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解,因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,(2)探究pH对酶活性的影响(其他条件均适宜),探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,2.影响酶催化作用的因素,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,【例题3】 右图表示在最适温度、最适pH条件下,淀粉溶液浓度对一定量的唾液淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列叙述错误的是( ) A.A点的限制因素是反应物浓度 B.B点反应速率不再增加的原因是酶的数量有限 C.若在A点升高温度,则反应速率加快 D.若在B点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶,则反应速率会加快,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,解析:图中曲线表示最适温度条件下,酶促反应速率变化规律,因此升高温度,反应速率会下降。 答案:C,变式训练 甲、乙、丙三图依次表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。据图判断下列叙述不正确的是( ) A.图甲中在H点加入适量酶,化学反应速率将增大 B.图乙中,A点以后,随温度升高酶的活性下降 C.图丙可表示胃蛋白酶催化反应的速率与pH的关系 D.三图说明反应物浓度、温度、pH对反应速率均有影响 解析:胃蛋白酶的最适pH大约为2.0,图丙曲线不能表示胃蛋白酶催化反应的速率与pH的关系。 答案:C,探究点,一,实验设计,当堂检测,易错点排查,二,三,点击查看题图,探究点,易错点排查,实验设计,当堂检测,判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 1.ATP在细胞内含量很少,但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速。( ) 提示: 2.ATP是生命活动的直接能源物质,其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成。( ) 提示: ATP是生命活动的直接能源物质,ATP中有两个高能磷酸键,但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。 3.ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质。( ) 提示: ATP中的“A”为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。 4.酶在生物体内有催化和调节作用。( ) 提示: 酶在生物体内有催化作用,无调节作用。,探究点,易错点排查,实验设计,当堂检测,5.酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 ( ) 提示: 酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA。 6.酶催化作用的实质是提供化学反应所需的活化能,使化学反应顺利进行。( ) 提示: 酶的作用原理是降低化学反应的活化能,并不能直接提供能量。 7.酶在生物体内属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少。( ) 提示: 8.酶在化学反应前后数量改变,而性质不变。( ) 提示: 酶在化学反应前后数量和性质不变。 9.酶会加快化学反应的速度,缩短达到平衡的时间。 ( ) 提示:,探究点,易错点排查,实验设计,当堂检测,10.酶中一定不含核糖。( ) 提示: 少数酶的化学本质为RNA,含有核糖。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,一、认识酶 【实验指导】 1.实验原理 (1)H2O2在常温条件下就会分解释放O2,在酶的作用下也会产生O2。比较常温和过氧化氢酶两种条件下气泡产生的多少或卫生香复燃情况,了解过氧化氢酶的作用。 (2)蔗糖和淀粉无还原性,遇斐林试剂无颜色反应,而其水解产物均能与斐林试剂发生颜色反应。根据上述区别可以鉴别蔗糖和淀粉是否水解,从而了解酶的特性。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,2.实验步骤和现象 (1)催化性,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,(2)专一性,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,3.注意事项 (1)选用新鲜的酵母菌溶液,实验效果更明显。 (2)验证酶的专一性实验也可选用同一种底物、不同种酶来验证。 (3)上述实验中,因变量的观察只能用斐林试剂,不能改用碘液,因为蔗糖无论水解与否均不能与碘发生颜色反应,不能说明酶具有专一性。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,【设计体验1】 关于酶的特性的相关实验,下列描述正确的是( ) A.选用蔗糖和淀粉作对照,验证淀粉酶具有专一性,可用碘液检测实验结果 B.蒸馏水与新鲜酵母菌溶液作对照,说明酶具有高效性 C.酵母菌溶液应煮沸后再使用 D.实验过程无关变量要保持一致 解析:蔗糖在水解前后均不与碘液发生颜色反应,不能说明淀粉酶是否催化蔗糖水解;蒸馏水与酶对照,说明酶具有催化性;酵母菌溶液煮沸后酶永久失活,不能用于实验。 答案:D,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,二、影响酶促反应速率的因素 【实验指导】 1.研究目的:说明影响酶活性的因素。 2.实验原理: (2)比较不同条件下滤纸片从进入液面到浮出液面的时间,了解不同条件下H2O2的分解速率。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,3.研究示例:探究不同pH条件下H2O2的分解速率 (1)制备滤纸片:取同样大小(1 cm2)滤纸片浸入酵母菌溶液中,取出晾干备用。 (2)操作步骤,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,(3)实验结果 (4)实验结论:pH对酶的活性有影响。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,4.注意事项 该实验不能用于探究温度对酶促反应速率的影响,因为H2O2受热后容易分解。,探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,【设计体验2】 在小型圆底烧瓶内盛有等量的H2O2溶液,然后迅速加入等量的下图所示的物质,烧瓶口紧包着一个小气球,使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置。下列装置中,沉入底部的烧瓶最先浮起的是( ),探究点,实验设计,当堂检测,一,二,易错点排查,解析:最先浮起的是酶促反应速率最快的。A组中温度较低,酶活性较低;B组中无机催化剂催化后反应速率仍然较小;C组中所选材料较新鲜,温度适宜,酶促反应速率最大;D组中所选材料不新鲜,酶活性较低。 答案:C,1,2,3,4,5,探究点,实验设计,当堂检测,易错点排查,1.ATP的分子简式和18个ATP分子中高能磷酸键的数目是( ) A.APPP和18个 B.APPP和36个 C.APP和36个 D.APPP和54个 解析:ATP的结构简式为APPP,每分子ATP含2个高能磷酸键,18个ATP含36个高能磷酸键。 答案:B,1,2,3,4,5,探究点,实验设计,当堂检测,易错点排查,2.下列关于ATP的叙述,不正确的是(