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高三生物第一轮复习学案10 必修1 第5章 细胞的能量供应和利用 2010届高三生物第一轮复习学案10第5章 细胞的能量供应和利用【知识网络】酶与ATP【考纲要求】知识内容要求1.酶在代谢中的作用2.ATP在能量代谢中的作用【知识要点】 第1节 降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质1. 酶在细胞代谢中的作用：降低反应的活化能。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。活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更。（酶高效性的原因）2. 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解（1）实验过程编号H2O290FeCl3肝脏研磨液现象及分析12ml无气泡或少量气泡22ml+产生气泡：高温促进H2O2分解产生O232ml+产生气泡：Fe3+为无机催化剂，促进H2O242ml+产生大量气泡，卫生香燃烧猛烈：肝脏研磨液中含过氧化氢酶，催化H2O2分解，且催化效率比Fe3+更高。说明：1号试管为对照组选用新鲜的肝脏研磨液是实验成功的关键，新鲜时酶活性高；研磨有利于过氧化氢酶的释放，说明过氧化氢酶存在于细胞内。 （2）实验原则： 控制变量自变量：人为改变的变量； 如FeCl3和肝脏研磨液。因变量：随着自变量的变化而变化的变量； 如H2O2的分解速率。无关变量：除自变量外，会对实验结果造成影响的可变因素；如H2O2的浓度、用量等。对照实验：除了一个因素外（自变量），其余因素（无关变量）都保持不变的实验。说明：对照实验一般设对照组和实验组，无关变量要保持一致且适宜。实验反应前后的变化也可以作为对照。3. 酶的本质（1） 酶本质的探索时间人物观点1857年法国巴斯德酒精发酵是酵母细胞作用的结果；没有活细胞的参与，糖类不能转化为酒精。德国李比希引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，只有酵母细胞死亡裂解后才能发挥作用。德国毕希纳酵母细胞中含有引起发酵的物质酿酶。1926年美国萨姆纳从刀豆种子中提纯脲酶，并证明脲酶是蛋白质20世纪80年代美国切赫；奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。 （2） 酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少量的酶是RNA（核酶）。触类旁通： 酶合成的场所在哪里？ 组成酶的基本单位是什么？二、酶的特性1.探究实验：影响酶活性的条件（酶活性：酶对化学反应的催化效率）（1）探究温度对唾液淀粉酶活性的影响试管编号112233质量分数3%的可溶性淀粉2ml2ml2ml质量分数2%的新配制淀粉酶溶液2ml2ml2ml自变量冰水浴保温10min，混合，再保温10min60水浴保温10min，混合，再保温10min90水浴保温10min，混合，再保温10min检测1滴加1ml斐林试剂，60水浴现象无砖红色沉淀产生砖红色沉淀无砖红色沉淀检测2滴加1ml碘液现象变蓝色不变蓝色变蓝色说明：不用过氧化氢酶进行本实验，原因是温度会影响H202的分解，对实验现象造成干扰。（2）探究pH对过氧化氢酶活性的影响试管编号123质量分数为3%的过氧化氢溶液2ml2ml2ml自变量清水HClNaOH新鲜肝脏研磨液2滴2滴2滴现象大量气泡无气泡或少量气泡无气泡或少量气泡 （3）实验结论：温度和pH等条件都会对酶活性造成影响。2. 酶的特性总结特性解 读实例高效性酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍唾液淀粉酶稀释1000倍后仍然能起作用专一性每种酶只能催化一种或一类化学反应唾液淀粉酶只能催化淀粉分解，而不能催化蔗糖分解作用条件较温和在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低；高温，强酸，强碱均会使酶变性失活说明：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构破坏（注意：此时肽键并没有被水解，即蛋白质的一级结构没有破坏），使酶永久失活（注意：若再次恢复最适条件，酶活不会升高）。低温，如0时，酶活性低，但酶的空间结构稳定，恢复温度酶活能够恢复，适宜进行酶制剂的保存。比较：生物类型最适温度最适pH动物35406.58.0（胃蛋白酶：1.5）植物40504.5微生物差别较大（Taq酶：70）-第2节 细胞能量的“通货”ATP有关生命能源的小结:最初能量来源太阳主要能源物质糖类直接能源物质ATP主要储能物质脂肪一、ATP的结构： A：腺苷（由腺嘌呤与核糖结合）APPPP：磷酸基团（三磷酸腺苷）：普通化学键：高能磷酸键二、ATP和ADP的相互转化：说明： ATP中远离腺苷（A）的高能磷酸键容易断裂，形成ADP和Pi，释放能量；细胞内的ATP和ADP间的相互转化不是可逆反应（物质可逆，能量不可逆）；ATP在细胞内的含量很少，但和ADP之间的转化非常的迅速。ADP转化成ATP时所需能量的主要来源：l 在动物、人、真菌和大多数细菌细胞内主要来自呼吸作用；l 在绿色植物细胞内来自光合作用和呼吸作用。三、ATP的利用：细胞中多数需要能量的生命活动都是ATP提供能量的。说明：不是所有生命活动都需要能量，如植物细胞吸水、氧气进出细胞等自由扩散不需能量。【直击高考】 1.（09重庆）下列有关酶的叙述，正确的是 CA. 高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 B. 酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质C. 细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 D. 细胞质中没有作用于DNA的解旋酶2.（09上海）将刚采摘的玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。因为加热会DA. 提高淀粉酶活性 B. 改变可溶性糖分子结构C. 防止玉米粒发芽 D. 破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶3.（09海南）酶A、B、C是大肠杆菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表：由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是DA酶A、酶B、酶CB酶A、酶C、酶BC酶B、酶C、酶AD酶C、酶B、酶A4.(08广东)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是BA无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧 D细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体5.(07广东生物)动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酸，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1mol r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10mmol/L、最适温度、最适pH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图1和图2。图1产物CO：浓度随时间变化曲线图 图2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线（ 注：酶浓度固定） （注：反应物浓度过量）请根据以上实验结果，回答下列问题：（1）在图1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酸的浓度增加50%或降低反应温度10，请在图1中分别画出理想条件下CO2 浓度随时间变化的曲线（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），并分别说明原因。（3）重金属离子能与谷氨酸脱羧酸按比例牢固结合，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。答案：（1）见曲线1。（2）当谷氨酸脱竣酶的浓度增加50%时，见曲线2，其原因：酶量增加50%，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。当温度降低10时，见曲线3，其原因：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。 （3）见曲线4。原因：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。【扩展补充】1.酶与底物结合的方式：方式模型锁和钥匙模型诱导契合模型模拟图主要内容底物的形状和酶的活性部位彼此相适合，这是一种刚性的和固定的组合。底物的结合在酶的活性部位诱导出构象变化；酶也可使底物变形，迫使其构象近似于它的过渡态。这种作用是相互诱导、相互变形、相互适应的柔性过程2.影响酶活性的因素:内部因素酶浓度在底物足够，其他因素固定的条件下，酶促反应的速度与酶浓度成正比。底物的浓度在S较低时，V随S增加而加快；当S很大且达到一定限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反应也几乎不再改变。此时，酶饱和外部因素pH最适pH的微小偏离可使酶活性部位的基团离子化发生变化而降低酶的活性，较大偏离时，维护