一轮复习酶与ATP说课材料.ppt

酶和ATP 第5章细胞的能量供应和利用 构建知识网络 1857年 法国微生物学家巴斯德提出 酿酒中的发酵是由于的存在 没有的参与 糖类不可能变成酒精 活酵母细胞 活细胞 酵母细胞死亡并裂解 德国化学家李比希坚持认为 引起发酵的是但这些物质只有在后才能发挥作用 德国化学家毕西纳得到 加入葡萄糖后变成酒 他将引起发酵的物质称为 酵母细胞提取液 酿酶 关于酶本质的探索 美国科学家萨姆纳用作溶剂 得到的结晶 这种结晶溶于水后能够催化分解成 然后他用多种方法证明该物质是 丙酮 脲酶 尿素 氨和二氧化碳 蛋白质 后来 科学家又相继获得 等许多酶的结晶 并证明这些酶都是 胃蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白质 RNA 20世纪80年代 美国科学家切赫和奥特曼发现少数也具有生物催化功能 1 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的有机物 大多数为蛋白质 少数为RNA 关于酶本质的探索 酶的本质 作用机理及实验验证 2 酶的本质及功能 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 一般来说 活细胞都能产生酶 生物催化作用 特别关注 什么样的细胞能产生酶 酶只在细胞内起作用吗 酶只有催化作用吗 2 酶与激素的比较 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生 细胞外发挥作用 固醇类 多肽 蛋白质类 氨基酸类等 调节作用 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 酶的本质 作用机理及实验验证 3 酶的化学本质的实验验证 已知蛋白液 双缩脲试剂 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应 出现紫色反应 已知RNA溶液 吡罗红染液 待测酶液 吡罗红染液 是否呈现红色 呈现红色 特别提醒 利用酶的专一性也可探究出酶的化学本质 某种酶用蛋白酶或RNA酶处理 酶的本质 作用机理及实验验证 例1 下列有关酶的叙述 正确的是 是有分泌功能的细胞产生的 有的从食物中获得 有的从体内转化而来 凡是活细胞都能产生酶 绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白质 有的是固醇 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用A B C D C 酶的本质 作用机理及实验验证 例2 当某种RNA存在时 生物体内的某种化学反应能正常进行 当这种RNA被有关的酶水解后 此种化学反应的速率便慢了下来 由此可以说明 A RNA是核酸的一种B RNA也可起生物催化剂的作用C RNA主要存在于细胞质中D RNA是该种生物的遗传物质 B 酶的本质 作用机理及实验验证 4 酶的作用机理 酶的本质 作用机理及实验验证 4 酶的作用机理 酶的本质 作用机理及实验验证 4 酶的作用机理 显著降低活化能 酶能够改变化学反应速率 但不影响反应的方向和最终物质的浓度 本身不被消耗 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成为活化能 5 酶和一般催化剂的比较 共性 具催化效率 用量少 反应前后酶的性质和数量均没有变化 可降低反应的活化能不同 酶的催化效率高 即高效性 1 酶催化活性的表示方法2 表示酶高效性的曲线 考点二与酶有关的曲线分析 单位时间内底物的减少量或产物的生成量 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 知识拓展 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 受体同上 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 tRNA tRNA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 4 温度 pH影响酶活性的曲线 强酸 强碱 高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性 5 底物浓度影响酶活性的曲线达到一定浓度后不再增加 原因是受到酶数量和酶活性的限制 6 酶浓度影响酶活性的曲线在底物充足 其他条件适宜且固定的条件下 酶促反应速率与酶浓度成正比 7 影响酶活性的曲线 1 纵坐标为反应物剩余量 剩的越多 生成物越少 反应速率越慢 2 图示pH 7时 反应物剩余量最少 应为最适pH 3 当pH改变时 最适温度保持不变 下图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况 正确的是 A 该酶的最适温度是37 B 随着pH的升高 酶的活性先降低后增大C 随着温度的升高 酶的最适pH不变D 随着温度的升高 酶的活性逐渐降低 C D 下列关于酶的叙述中 正确的是A 酶均是由活细胞合成的 具有高效性 专一性B 与光合作用光反应有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中D 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 C 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 A 高考对本实验的考查 一是以图表分析题形式分析实验过程的合理性 注重考查实验过程及结果的评价与修订 二是考查实验原理 方法 思路分析及操作步骤的设计 实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验原理 新鲜的肝脏中含有过氧化氢 Fe3 是一种无机催化剂 都可以催化过氧化氢分解成水和氧 酶的高效性的验证实验分析 1 实验设计及现象分析 很少 较多 发亮 很多 复燃 无 酶的高效性的验证实验分析 很少 较多 发亮 很多 复燃 无 2 实验过程的变量及对照分析 自变量 90 水浴加热 滴加3 氯化铁2滴 滴加20 肝脏研磨液2滴 因变量 H2O2分解速度 气泡多少 卫生香的复燃程度 无关变量 H2O2的量 实验室的温度 氯化铁的浓度 肝脏研磨液的新鲜程度 对照组 1号试管实验组 2 3 4试管 酶的高效性的验证实验分析 3 实验结论 1 酶具有催化作用 和无机催化剂一样可加快反应速率 2 与无机催化剂相比 酶的催化效率更高 具有高效性 酶的高效性的验证实验分析 例4 下图表示过氧化氢被分解的曲线 可说明酶具有 专一性 高效性 催化特性 在温和条件下进行A B C D B A A B B C D 1 图中哪个英文字母代表酶 判定依据是什么 2 如果B代表蔗糖 C和D各代表什么 3 如果B代表脂肪 C和D各代表什么 酶的专一性的验证实验分析 请用所给的实验材料和用具 设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性 要求完成实验设计 补充实验步骤 预测实验结果 得出结论 实验材料与用具 适宜浓度的蔗糖酶 唾液淀粉酶 蔗糖 淀粉四种溶液 斐林试剂 试管 37 恒温水浴锅 沸水浴锅 酶的特性 专一性 如何通过实验验证酶的专一性 1号试管加入2mL蔗糖溶液 2号试管加入2mL淀粉溶液 分别加入新鲜淀粉酶溶液2mL 振荡 放在50 左右的水浴中保温5min 分别加入1mL斐林试剂 振荡 放在60 左右的水浴中保温2min 会出现砖红色沉淀 无砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉水解不能催化蔗糖水解 有专一性 1 通过以上实验总结生物实验设计应遵循的一般原则 总结 2 酶和一般催化剂的比较 对照原则 单一变量原则 自变量 因变量 无关变量 额外变量 用量少而催化效率高 反应前后其性质和数量均不发生变化 可降低反应的活化能 高效性 专一性 在温和的条件下发挥作用 影响酶活性的条件的探究分析 1 温度对酶活性的影响 原理 设计思路 结果分析及结论 根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可判断酶的活性 达到相应的温度后 在一定量的淀粉溶液中加入适量酶 相应温度下保温一段时间后滴加碘液 蓝色越深说明酶的活性越低 动物体内的酶最适温度在35 40度之间 植物的是40 50度 低温会降低酶活性 高温可使酶完全失活 看溶液是否变蓝及其深浅 特别关注 本实验可选用斐林试剂吗 能先加酶再保持各自温度吗 低 活性 最适温度 空间结构 影响酶活性的条件的探究分析 2 PH对酶活性的影响 原理 设计思路 结果分析及结论 分别加入等量的3 的H2O2溶液 用盐酸或NaOH溶液调整PH后分别滴加等量的新鲜肝脏研磨液 H2O2在过氧化氢酶的催化下分解产生氧气会形成气泡 PH会影响酶的活性 从而影响气体生成量 观察气泡的多少或是用带火星的木条 气泡越多或使木条燃烧越旺则酶活性越高 动物体内的酶最适PH在6 5 8之间 胃蛋白酶例外是1 5 植物的在4 5 6 5之间 过酸过碱都会使酶完全失活 特别关注 不宜用淀粉酶催化淀粉水解 因为淀粉在酸性条件下也会发生水解反应 过氧化氢酶 最高 空间结构 活性 PH 过酸过碱和高温 酶被杀死 低温 酶暂时失活 影响酶促反应速率的因素 1 温度 3 酶的浓度 反应速率随酶浓度的升高而加快 4 底物浓度 在一定浓度范围内 反应速率随浓度的升高而加快 但达到一定浓度 反应速率不再变化 酶量一定 2 pH 与酶有关的曲线解读 例 下图表示在不同条件下 酶催化反应的速率 或生成物量 的变化曲线图 有关叙述不正确的是 A 图 虚线表示酶量加一倍后 底物浓度和反应速率的关系B 图 虚线表示增加酶浓度 其他条件不变时 生成物量与时间的关系C 图 不能表示在反应开始后的一段时间内 反应速率与时间的关系D 若图 中的实线表示Fe3 的催化效率 则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 C ATP 三磷酸腺苷 A T P 腺苷 三个 磷酸基团 高能磷酸化合物 一 什么是ATP 腺嘌呤核糖核苷酸 三磷酸腺苷与腺嘌呤核糖核苷酸的区别 ATP ATP是一类高能磷酸化合物 A P P P 代表腺苷 代表磷酸基团 代表一种特殊的化学键 叫做高能磷酸键 ATP的结构简式 通常我们把水解时放出的能量在20 92千焦每摩尔以上的磷酸化合物叫做高能磷酸化合物 ATP ADP 合成酶 分解酶 ATP与ADP的转化关系 光合作用呼吸作用 ADP转化成ATP时所需能量的主要来源 动物 人 真菌 多数细菌等 绿色植物 能量 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 ADP Pi ATP 酶 糖类 脂肪等有机物氧化分解 2 ATP与ADP的相互转化 ATPADP Pi 能量 酶1 酶2 酶不同 酶1是水解酶 酶2是合成酶 能量来源不同 ATP水解释放的能量 来自高能磷酸键的化学能 并用于生命活动 合成ATP的能量 来自呼吸作用或光合作用 场所不同 ATP水解在细胞的各处 ATP合成在线粒体 叶绿体 细胞质基质 总结 物质可逆 能量不可逆 整体上是不可逆反应 三 ATP的利用 生物体内 细胞中 能源物质 生物体内 细胞中 主要能源物质 生物体内主要储存能量的物质 植物细胞中储存能量的物质 动物细胞中储存能量的物质 被称为 生命