《ATP和酶》课件（1）.ppt

第一节atp和酶 一 生命活动的能量 通货 atp 1 写出atp的结构简式和简式中a p所代表的含义 1 结构简式 2 a p 2 图中 是 其中 易形成和断裂3 图中 为 的过程 其作用是 a p p p 腺嘌呤核苷 磷酸基团 高能磷酸键 远离a的高能磷酸键 高能磷酸键水解释放能量 为各项生命活动提供能量 4 写出atp与adp相互转化的反应式 5 atp的来源 1 动物和人 2 绿色植物 6 atp的作用直接为生物体的各种 提供能量 atpadp pi 能量 酶1酶2 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 需能反应 点拨 1 atp中含有两个高能磷酸键 若两个高能磷酸键都断裂 剩下的结构是腺嘌呤核糖核苷酸 是rna的基本组成单位之一 2 真核生物合成atp的场所有线粒体 叶绿体和细胞质基质 二 酶的本质 作用及特性产生场所 1 酶的概念生理作用 具有 化学本质 2 酶催化作用的实质 3 酶的特性 1 例如 1个过氧化氢酶分子在25 条件下1min可催化500万个过氧化氢分子的分解反应 活细胞 蛋白质 降低化学反应的活化能 高效性 催化活性 2 一种酶只能对 发生催化作用 酶具有一定的空间结构 酶的 往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系 3 作用条件较温和 需要 等 4 影响酶促反应速率的因素 和 等 特异性 一定的底物 活性中心 常温 常压 适宜ph 温度 ph 酶浓度 底物浓度 点拨 酶与无机催化剂的相同之处 1 化学反应前后数量和性质不变 2 加快化学反应的速度 缩短达到平衡的时间 但不能改变平衡点 3 都能降低化学反应的活化能 三 探究影响酶活性的因素 ph1 实验原理 1 反应原理 2h2o2 2 鉴定原理 ph影响酶的活性 从而影响 的生成量 可通过气泡生成量的多少 及滤纸片 直至 所需时间的长短来检验o2生成量的多少 氧气 向上运动 浮出液面 2h2o o2 2 实验步骤 酵母菌液 ph 5 少量气泡 大量气泡 少量气泡 ph 9 短 3 实验结论 ph对 有影响4 实验实质 ph对酶活性的影响是通过改变 等发挥作用的 酶的活性 酶的活性中心 思维判断 1 atp中的a和腺嘌呤脱氧核苷酸中的a所代表的含义不一样 分析 atp中的a表示的是腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 腺嘌呤脱氧核苷酸中的a只表示腺嘌呤 2 糖类是细胞的主要能源物质 生命活动所需要的能量有70 是由其供给的 所以糖类是生物体生命活动的直接能源 分析 糖类氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动 必须转移到atp中才能被各项生命活动利用 因此atp是生物体各项生命活动的直接能源 3 酶的基本组成单位是氨基酸 分析 绝大多数酶是蛋白质 少部分酶是rna 因此其基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸 4 能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶 分析 淀粉酶的化学本质是蛋白质 根据酶的特异性 蛋白质由蛋白酶来水解 atp的结构和转化1 atp的结构式 巧记一 二 三 由结构式可看出 atp的结构特点可用 一 二 三 来总结 即一个腺嘌呤核苷 两个高能磷酸键 三个磷酸基团 腺嘌呤 磷酸基团 核糖 2 atp形成的两大途径 3 atp合成与水解的五项比较 atp合成酶 atp水解酶 光能 光合作用 化学能 细胞呼吸 储存在高能磷酸键中的化学能 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 细胞质基质 线粒体 叶绿体 生物体的需能部位 4 atp产生量与o2供给量关系模型分析 1 生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量atp 因此在o2为0的时候 其产生量仍有一定数值 而非0 2 当o2供给量增多 有氧呼吸明显加强 atp的产生随之增加 但当o2供给量达到一定值后 其产生量不再增加 是由于酶 有机物 adp或磷酸的限制因素所致 3 当横坐标表示呼吸强度时 atp的产生量曲线应该从原点开始 高考警示钟 atp的合成与转化 1 细胞中atp含量很少 atp是生命活动的直接能源物质 但它在细胞内的含量并不高 因此细胞内atp的形成与分解相当频繁 2 atp和adp的相互转化不是可逆反应 atp和adp的相互转化过程中 反应类型 反应所需酶以及能量的来源 去路和反应场所都不相同 但物质是可循环利用的 典例训练1 下列有关植物细胞中atp的叙述 正确的是 a 能产生atp的细胞器只有线粒体b atp在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行c atp与adp的相互转化是可逆反应d 远离腺苷 a 的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能 解题指南 1 题眼 植物细胞 2 解题关键 抓住atp的结构特点 来源及与adp之间的转化关系 解析 选d 植物细胞中能产生atp的细胞器有线粒体和叶绿体 atp在细胞中含量不多 但可以通过与adp的快速转化而满足生命活动的顺利进行 atp与adp的相互转化在物质方面是可逆的 但在能量方面是不可逆的 远离腺嘌呤核苷 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 也可以来自光能 变式备选 2012 淮安模拟 下列有关人体细胞内atp的叙述 错误的是 a 一个atp分子中含有两个高能磷酸键b 人体细胞合成atp时都需要氧气的参与c 内质网上的核糖体合成免疫球蛋白时需要消耗atpd 正常细胞中atp与adp的比值在一定范围内变化 解析 选b 一个atp分子中含有两个高能磷酸键 a正确 人体细胞产生atp的过程有有氧呼吸和无氧呼吸 无氧呼吸不需要氧气的参与 b错误 内质网上的核糖体合成免疫球蛋白消耗的能量由atp提供 c正确 正常细胞为了保证细胞能量的正常需求 adp与atp可以相互转化 使atp与adp的比值在一定范围内变化 d正确 酶的概念拓展及其实验验证1 酶概念的拓展 2 酶化学本质是蛋白质的实验设计实验组 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 双缩脲试剂紫色实验结果分析 通过对照 实验组若出现紫色 证明待测酶液的化学本质是蛋白质 否则 不是蛋白质 3 酶催化活性的实验验证 1 原理 2h2o22h2o o2 酵母菌液中含有过氧化氢酶 2 实验设计及现象 结论 酶具有催化活性 高考警示钟 对酶活性的理解误区 1 酶可以在细胞内发挥作用 如细胞内的呼吸氧化酶 2 酶可以分泌到细胞外发挥作用 如各种消化酶 3 酶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酶水解淀粉的实验 典例训练2 2011 海南高考 关于酶的叙述 正确的是 a 酶提供了反应过程所必需的活化能b 酶活性的变化与酶所处环境的改变无关c 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失d 酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 解题指南 1 知识储备 1 酶的活性受环境条件的影响 2 酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失 3 酶在催化反应前后不会改变 2 解题关键 理解酶的作用原理和特点 解析 选c 酶能降低化学反应的活化能 但不提供反应的活化能 酶的活性受外界环境的影响 如温度 ph等 结构决定功能 酶的结构改变 酶的活性就会部分或全部丧失 酶是一种催化剂 催化反应前后不会改变 变式备选 下面关于酶的叙述正确的是 对底物有严格的选择性 酶在体内不能更新 温度越高酶的活性越大 酶制剂通常在低温下保存 酶能降低化学反应的活化能 酶只能在细胞内发挥催化作用 酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质a b c d 解析 选a 酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质 其作用原理是降低化学反应的活化能 其反应场所不仅是细胞内 还可以是细胞外和生物体外 其具有特异性 对底物有严格的选择性 其作用受温度的影响 但有最适温度 变式备选 酶是生物催化剂 下列有关酶的叙述不正确的是 a 所有酶都含有c h o n四种元素b 酶不一定只在细胞内起催化作用c 高温 低温 过酸 过碱都会使酶永久失活d 一般来说 活细胞都能产生酶 解析 选c 酶是蛋白质 蛋白质含有c h o n四种元素 酶在细胞内和细胞外都可起作用 酶是由活细胞产生的 低温并不会使酶永久失活 与酶有关的三类曲线分析1 表示酶高效性的曲线 未加酶 加入酶 加入无机催化剂 平衡点 时间 1 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的时间 不能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 表示酶特异性的曲线 无酶条件 加酶a 加酶b 10 1 2 3 4 5 反应速率 a反应物浓度 加入酶b的反应速率和无酶条件下的反应速率相同 说明酶b对此反应无催化作用 而加入酶a的反应速率随反应物浓度的增大明显加快 说明酶具有特异性 3 影响酶促反应的因素 1 温度和ph 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 酶的催化作用逐渐减弱 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 温度升高可恢复活性 从丙图可以看出 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 2 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲图 在其他条件适宜 酶量一定的情况下 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 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 高考警示钟 有关影响酶活性的理解误区 1 底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性 ph 温度与底物浓度 酶浓度对酶促反应速率的影响方式不同 ph和温度通过影响酶活性而影响酶促反应速率 底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性 只能通过改变底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率 2 低温对酶的影响不同于高温 过酸 过碱对酶的影响 低温下 酶活性只是受到抑制而下降 并未变性而失活 温度升高时酶活性会逐渐恢复 高温 过酸 过碱则不同 它们改变酶的结构 酶失去活性 直到丧失活性 即使恢复最适条件 酶也不会复活 典例训练3 2011 海南高考 某一不可逆化学反应 s p w 在无酶和有酶催化时均可以进行 当该反应在无酶条件下进行到时间t时 向反应液中加入催化该反应的酶 图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是 a 甲b 乙c 丙d 丁 解题指南 1 考查实质 本题考查酶浓度对酶促反应的影响及曲线分析能力 2 解题关键 题眼 某一不可逆化学反应 由此推出反应物浓度只会减少而不会增加 解析 选d 不可逆反应 反应物最终会全部消耗 当反应进行到t时加入催化该反应的酶 由于酶的高效性 反应物浓度迅速降低 最后反应物浓度降为0 互动探究 1 若上题中加入的不是酶 而是催化该反应的无机催化剂 则a点怎样移动 提示 右移 分析 无机催化剂与有机催化剂相比 催化作用较弱 反应时间较长 但反应物浓度最终也为0 2 上题曲线丁能说明酶具有高效性吗 提示 不能 分析 酶具有高效性是与无机催化剂相对照而言的 只有曲线丁缺乏对照 变式备选 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 解析 选a 分析曲线 无论在哪种温度条件下 当ph 8时 反应速率都最大 故该酶的最适ph为8 在一定ph范围内 随ph升高 35 时酶催化反应的速率都最大 故该酶的最适温度是35 当ph为8时 影响反应速率的主要因素是温度而不是底物浓度和酶浓度 从四条曲线的两端可见 当ph过高或过低时 四条曲线会重叠 不同温度反应速率却相同 此时无法证明温度对反应速率的影响 探究实验的步骤及结果分析 影响酶活性的因素 案例 2011 江苏高考 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 研究者设计并进行了相关实验 实验步骤及结果如下 鲈鱼的驯养 将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14d 用普通饲料投喂 备用 饲料的配制 在每千克普通饲料中添加200mg植酸酶 配制成加酶饲料 并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒 烘干后储存 鲈鱼的饲养 挑选体格健壮 大小一致的鲈鱼随机分组 放养于规格相同的浮式海水网箱中 放养密度为60尾 箱 给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料 给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料 称重并记录 投喂8周后 从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 制备鲈鱼肠道中消化酶样品 并分别测定消化酶的活性 结果如下表 根据上述实验 回答下列问题 1 步骤 中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 实验前的驯养是为了 2 步骤 中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 其原因是 3 步骤 中还应控制好的无关变量主要有 4 本实验得出的初步结论是 5 推测鲈鱼的食性并说明理由 命题人透析 1 鲈鱼的两个生理特性 鲈鱼鱼苗的生长特性 鲈鱼鱼苗生长较快 成体生长缓慢 因此在 探究植酸酶对鲈鱼生长的影响 时 选择鱼苗作为实验材料 便于在实验过程中能明显地观察其效果 另外 环境的改变影响其生长 据题意 实验需要在网箱中进行较长的时间 8周 所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境 否则有可能因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长 导致实验结果出现较大误差 鲈鱼的食性 鱼的食性有植食性 肉食性和杂食性 据题干表格给予的信息 鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 说明其食物中含有丰富的蛋白质 所以可判定为肉食性 2 分析影响实验结果的无关变量 酶受温度的影响 实验组的饲料中已添加了植酸酶 因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高 否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性 分析实验环境深挖无关变量 实验过程中除注意温度的影响之外 还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控制 体格健壮 大小一致的鲈鱼 随机分组 规格相同的浮式海水网箱 放养密度为60尾 箱 投喂等量饲料 等 除此之外 还要充分考虑生活环境的 水温 盐度和溶解氧 等对实验结果的影响 3 提炼题中信息归纳实验结论 题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据 结果显示 对照组 实验组鱼体平均增重率分别为859 3 947 2 由此可得出 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 表格显示 实验组蛋白酶活性明显较对照组高 而脂肪酶和淀粉酶活性则相近 可归纳得出 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 标准答案 1 成体生长缓慢 实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 2 温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 3 水温 盐度和溶解氧等 4 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长 植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性 而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 肉食性 其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 成体生长缓慢 适应环境 2 必须体现 温度过高使植酸酶变性失活 3 必须体现 水温 4 必须体现 提高肠道中蛋白酶的活性 对脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 5 必须是 肉食性 蛋白酶活性高 失分案例 1 错答成 成体消耗饲料多 让鲈鱼生长加快 等 2 错答成 防止烫伤 或 高温会使植酸酶变性而死亡 3 错答成 消毒 灭菌 等 4 错答成 植酸酶能促进鲈鱼的生长 5 错答成 杂食性 1 下列关于酶的叙述正确的是 a 具有多样性 特异性 高效性b 其活性不受温度的影响c 酶只有在细胞内才具有催化功能d 只能由生物体腺细胞产生 解析 选a 酶通常是指由活细胞产生的 具有催化活性的一类特殊蛋白质 其活性受温度的影响 酶虽然是活细胞产生的 但酶不仅在细胞内具有催化活性 在细胞外的适宜环境中也同样具有催化活性 典型的如消化道内消化酶的催化活性 2 2012 沈阳模拟 20世纪80年代科学家发现了一种rnasep酶 由20 的蛋白质和80 的rna组成 如果将这种酶中的蛋白质除去 并提高mg2 的浓度 留下来的rna仍然具有与这种酶相同的催化活性 这一结果表明 a rna具有生物催化活性b 酶是由rna和蛋白质组成的c 酶的化学本质是蛋白质d 绝大多数的酶是蛋白质 少数是rna 解析 选a 由题可知 除去rnasep酶中的蛋白质 在提高mg2 浓度的前提下 rna仍然具有与这种酶相同的催化活性 说明起催化作用的不仅是这种蛋白质 其中的rna也有催化活性 从而得出酶的成分是蛋白质或是rna d项由于本题只说明了这种酶的成分有rna 故不具有普遍性 3 如图所示 a曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系 在一定的温度和ph条件下 a点以前和以后反应速率的限制因素是 a 酶量和反应物浓度b 反应物浓度和酶量c 反应物浓度和反应物浓度d 酶量和酶量 解析 选b 在一定的温度和ph条件下 a点以前随着反应物浓度增加 反应速率提高 故限制反应的因素为反应物浓度 a点以后随着反应物浓度增加 反应速率增加不明显 此时的限制因素为酶量 4 下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是 a 肝糖原b 肌糖原c 葡萄糖d 腺嘌呤核苷三磷酸 解析 选d 腺嘌呤核苷三磷酸即atp是直接的能源物质 肝糖原 肌糖原和葡萄糖是主要的能源物质 5 2012 扬州模拟 下列关于人体细胞内atp的叙述 正确的是 多选 a atp中含有c h o n p元素b 人体细胞内贮有大量atp 以备生命活动需要c atp在线粒体和细胞质基质中生成d 动植物形成atp的途径分别是细胞呼吸和光合作用 解析 选a c atp中含有c h o n p元素 人体细胞内atp含量很少 但可以通过atp和adp的快速转化满足生命活动的需要 atp在人体内能在细胞质基质和线粒体中生成 动物形成atp的途径是细胞呼吸 植物形成atp的途径是细胞呼吸和光合作用 6 如图表示生物体内发生的两个化学反应 请回答下列相关问题 1 atp分子水解时 图中所示的化学键 填序号 最易断裂 产物adp的分子结构简式是 2 酶2在人体细胞内分布在 细胞结构 3 细胞中的吸能反应一般与 的反应相联系 由 提供能量 放能反应一般与 相联系 释放的能量储存在 中 4 细胞内 的能量供应机制 是生物界的共性 解析 1 atp是生命活动的直接能源物质 atp水解时 远离a的高能磷酸键最容易断裂 因此adp的分子结构简式是a p p 2 在人体细胞内atp主要来自细胞呼吸 因此酶2分布在细胞质基质和线粒体 3 细胞中需要吸收能量的吸能反应由atp水解提供能量 而释放能量的反应 放能反应 将能量储存在atp中 4 生物界的共性之一 细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制 答案 1 a p p 2 细胞质基质和线粒体 3 atp水解atp水解atp合成atp