5.1,5.2酶和ATP——知识点.docx

5.1,5.2酶与ATP byh考点1酶的本质 酶本质的探索过程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关 活酵母细胞 某种物质毕希纳(德国)：获得含有酶的提取液，但提取液中还含有许多其他物质，无法直接对酶进行鉴定萨姆纳(美国)：1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是蛋白质 切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现RNA也具有催化功能酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。1酶的本质及生理功能化学本质 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(真核细胞) 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内、外或生物体外均可 生理功能 生物催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能 2.酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质对照组：已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色反应。实验组：待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色反应。拓展：证明酶是蛋白质的其他证据 酶经酸、碱水解后的最终产物是氨基酸。 酶是具有一定空间结构的生物大分子，凡是能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活。酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。 与蛋白质的分子相对量相似、结构相似。 在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。 (2)证明某种酶是RNA对照组：已知RNA溶液吡罗红染液出现红色。实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。拓展：证明酶是RNA的其他证据将某种酶液用核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。应用指南 酶与激素的比较酶 激素 来源 活细胞产生 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生 化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等 生物功能 催化作用 调节作用 共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少 考点2酶催化作用的特点与相关曲线 1酶与无机催化剂相比的共性与特性(1)酶与无机催化剂的共性 可降低分子的活化能，使化学反应更易进行。 改变化学反应速度，本身不被消耗。 只能催化热力学允许进行的反应。 加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点。(2)酶的作用特性 高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快。 专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性。 反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行。2表示酶高效性的曲线(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表示酶专一性的曲线(1)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。(2)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。4影响酶活性的曲线(1)甲、乙曲线表明： 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。 在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)酶的催化作用都将减弱。 过酸、过碱、高温都会使酶失活，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。(2)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。5底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)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。(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。应用指南 1温度和pH是通过影响酶活性进而影响酶促反应速率的。2底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。考点3ATP直接能源物质 1结构式及各组分的含义(1)ATP结构式(2)相关物质的关系2ATP的再生与利用3ATP与ADP的相互转化ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。如下图所示：转化式：ADPPi能量ATP。ATP的合成和水解比较如下：ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADPPi能量 ATP ATPADPPi能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量 能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞的需能部位 从表上可看出，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完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。应用指南 能源物质总结1光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。2光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。3生物不能直接利用有机物中的化学能，只能利用有机物氧化分解后转移至ATP中的能量。4能量一经利用，即从生物群落中消失。5ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于暗反应)；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的光能。6病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命活动增殖中也消耗ATP，但这些ATP则来自于其宿主细胞。考点4实验面面观：关于酶催化特点的实验 .酶的作用原理与高效性实验1实验原理(1)2H2O22H2OO2。(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等条件下气泡产生的数量多少或卫生香燃烧的剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。 实验设计及现象分析试 管 号 实验过程 观察指标 实验结果 结果分析 3%的过氧化氢(mL) 控制变量 H2O2分解速率(气泡多少) 无火焰的卫生香检测 1 2 室温 无 无助燃性 H2O2自然分解缓慢 2 2 90水浴加热很少 有助燃性 加热能促进H2O2分解 3 2 滴3.5%FeCl3溶液2滴 较多 助燃性较强 Fe3能催化H2O2分解 4 2 滴加20%肝脏研磨液2滴 很多 助燃性更强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高 实验过程中变量及对照分析自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 2号9水浴加热 3号加3.5%FeCl3溶液 4号加20%肝脏研磨液H2O2分解速度用单位时间内产生的气泡数目多少表示 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 1号 试管 2、3、4号试管 实验结论酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。应用指南 1基本技术要求(1)实验时，必须用新鲜的刚从活体动物体内取出的肝脏做实验材料。因为酶是蛋白质，如果取材过早，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，使组织中酶的数量减少且活性降低。(2)实验使用肝脏的研磨液，可使过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，从而加速过氧化氢的分解。(3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管。原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论(4)由于反应速率快，实验时要特别注意观察比较产生气泡的多少，冒气泡时间的长短，卫生香的燃烧情况。(5)H2O2具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。2拓展实验的第3、4号试管的对比，可以说明酶的催化作用具有高效性，酶的作用的高效性还可用以下实验说明： 制备唾液。漱口后制备较纯净的唾液。 将制备的唾液进行稀释后倒入试管。将唾液依次稀释10倍、100倍、1000倍、10000倍等。 向经稀释的唾液中分别加入等量的淀粉糊，37水浴加热30min。 定时检测样液的变化。每隔5min取样用碘液检测，观察颜色变化。.证明酶的专一性实验1实验原理(1) 还原性糖斐林试剂砖红色Cu2O。(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。2实验流程序号 项目 试管号 1 2 1 注入可溶性淀粉溶液 2mL / 2 注入蔗糖溶液 / 2mL 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL振荡 2mL振荡 4 60热水保温 5min 5min 5 加斐林试剂 2mL振荡 2mL振荡 6 将试管下半部放入热水中加热 2min 2min 7 观察实验结果 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 结论 淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解 应用指南 基本技术要求(1)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。为了确保实验的成功，实验之前应先检验一下蔗糖的纯度。(2)在实验中，质量分数为3%的蔗糖溶液要现用现配(以免被细菌污染变质)，取唾液时一定要用清水漱口，以免食物残渣进入唾液中。(3)制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力。(4)证明酶的专一性实验中，既可以用不同的底物作自变量，也可以用不同的酶作自变量(底物相同)：或注意：实验中所用酶的来源不同，则所需最适温度也不同。若淀粉酶为市售的淀粉酶，其最适温度为5075；若淀粉酶来自人体或生物组织，则最适温度为37左右。.探究影响酶活性的条件1实验原理2实验流程(1)温度对酶活性的影响序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 加等量可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 2 控制不同温度条件 60热水 (5分钟) 沸水 (5分钟) 冰块 (5分钟) 3 加等量新鲜淀粉酶溶液 1mL (5分钟) 1mL (5分钟) 1mL (5分钟) 4 加等量碘液 1滴 1滴 1滴 5 观察实验现象 不出现蓝色(呈现碘液颜色) 蓝色 蓝色 【特别提醒】(1)本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物是过氧化氢。在加热的条件下分解也会加快。(2)本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。(3)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)pH对酶活性的影响序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等 量的新鲜淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL 2 注入等量的不同pH的溶液 1mL 蒸馏水 1mL NaOH 1mL HCl 3 注入等量的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 4 放60热水中相等时间 5分钟 5分钟 5分钟 5 加等量斐林试剂并摇匀 2mL 2mL 2mL 6 水浴加热 2分钟 2分钟 2分钟 7 观察实验现象 出现砖红色沉淀 无变化 无变化 【特别提醒】(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。 (2)注意实验步骤的顺序：必须先将酶置于不同环境条件下(不同pH或不同温度)，然后再加入反应物。(3)注意选择检验实验结果的试剂3.实验结论酶的活性需要适宜的温度和pH，高温、低温以及过酸、过碱都将影响酶的活性。 应用指南 基本技术要求(1)在探索温度与酶活性实验中，操作2与操作3一定不能颠倒顺序。(2)在探索pH与酶活性实验中，操作2与操作3顺序不能颠倒。实验面面观：单一变量原则1变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件，按性质不同，通常可分为两类：(1)自变量与因变量自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件；因变量，指实验中由于自变量而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。(2)无关变量与额外变量无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。2单一变量原则在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。教材中相关实验的变量实验 自变量 因变量 无关变量 比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率 催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe3) 催化效率的高低(以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或以气泡产生速度表示) 试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用 底物的种类(淀粉、蔗糖) 淀粉酶将淀粉水解(处理后加斐林试剂 ，加热出现砖红色沉淀)，但不能水解蔗糖(处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现) 淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等 植物向性运动的实验设计和观察 是否黑暗、单侧光照、均匀光照 改变幼苗空间位置以接受重力影响 幼苗弯曲状况 根的弯曲方向 幼苗的种类、生长状况、环境温度、培养条件、处理的部位及装置的合理性等 萌发种子的种类、萌发状况、环境温度及培养条件等 观察植物细胞的质壁分离和复原 外界溶液的浓度(即高渗及低渗溶液) 质壁分离(液泡失水缩小、颜色变深、原生质层与细胞壁分离)；质壁分离复原(液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状) 溶液的种类及浓度；分离与复原现象的观察；装片的洁净度及临时装片的制作；材料的选择等 温度对酶活性的影响 温度(60热水、沸水、冰块) 加碘液后溶液颜色的变化 试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长短、操作程序、碘液的加入量等 设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响 生长素(或生长素