必修1降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”(1)

1、第 5 章 细胞的能量供应和利用“通货”ATP考纲内容能力要求命题展望 1酶在代谢中的作用 2ATP 在能量代谢中的作用 3光合作用的基本过程 4影响光合作用速率的环境因素 5细胞呼吸 6探究影响酶活性的因素 7叶绿体色素的提取和分离 8探究酵母菌的呼吸方式 1以酶的作用、本质、特性设置新的实验背景，以非选择题形式命制探究实验 2以绿色植物为实验对象，以 非选择题形式考查光合作用、 呼吸作用、物质循环、能量流 动等知识第 1、2 节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量一、细胞代谢1概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。2作用：是细胞生命活动的基础。3细胞代谢能在温和条件下快

2、速进行，是由于酶的催化作用。二、酶1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。酶的催化效率高，是因为同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。2概念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，少数是 RNA。3特性(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和 pH条件下，其活性最高。温度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都明显降低。三、ATP1生理功能：细胞生命活动所需能量的直接来源。2结构简式APPP，中文名称是三磷酸腺苷。3ATP 与 ADP

3、 的相互转化能量4ATP 的形成途径子(1)自养生物如光合细菌、藻类、绿色植物等的 ADP 转化成 ATP 的能量有两个来源，即来源于光合作用和细胞呼吸；化能合成细菌是来自外界无机物的氧化(即 )化能合成作用和细胞呼吸。(2)异养生物如人、动物、绝大多数细菌、真菌等，ADP 转化成 ATP 时所需要的能量来自细胞内呼吸作用过程中释放出来的能量和高能磷酸化合物磷酸肌酸水解释放的能量。5意义能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间的循环流通，保证了生命活动所需能量的持续供应。酶的本质及验证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(

4、真核生物)来源一般来说，活细胞都能产生酶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出现紫色反应。(2)证明某种酶是 RNA实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。对照组：已知 RNA 溶液吡罗红染液出现红色。【突破题1】下列有关酶的叙述中，正确的是()A合成 ATP 与分解 ATP 的酶相同 B酶只能在细胞内起催化作用C高温和低温都会使酶永久失活 D酶在 0左右时空间结构保持稳定【解题指导】合成ATP与分解ATP 的酶不相同，前者是合成酶，后者是分解酶；有些酶能在细胞外

5、起催化作用；低温不会使酶永久失活，只是抑制了酶的活性，此时的酶最稳定。【答案】D。通过实验验证酶的催化作用和高效性1实验原理(1)鲜肝提取液中含有过氧化氢酶。(2)过氧化氢酶和Fe3+都能催化H2O2分解，放出O22实验步骤、注意事项及变量、对照的分析3.实验结论(1)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。(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。【突破题2】在验证酶具有高效性的实验时，酶浓度、温度等条件适宜且不变，过氧化氢被分解的速率曲线如图 511所示，则下列说法中正确的是( )图 511A曲线表明酶具有高效性B浓度 a 对应曲线比浓度 b 对应曲线的酶活性高

6、C浓度 a 大于浓度 bD该实验的实验变量为反应物浓度【解题指导】酶的高效性是针对无机催化剂而言的，本题中的三个反应都为酶催化的反应；三条曲线的最大区别是达到平衡点所需的时间不同。据图可知，达到平衡点所需时间浓度a小于浓度b，其原因是在酶活性相同的条件下，反应物浓度越低，完成反应所需时间就越短，所以浓度a小于浓度b。【答案】D通过实验验证酶的专一性1实验原理(1)淀粉酶能催化淀粉产生还原性的麦芽糖，但不能催化蔗糖(非还原糖)。(2)斐林试剂能使还原糖产生砖红色沉淀。2实验程序注意事项：(1)实验选用蔗糖，不能用还原性的糖(如葡萄糖或果糖等)，否则影响实验结果。(2)实验中要将试管的下部浸在温水

7、中，以创造试管内淀粉酶所需的适宜温度条件，使淀粉酶的催化能力最强。(3)制备的可溶性淀粉溶液，一定要冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低甚至失去催化能力。(4)在淀粉酶分解淀粉和蔗糖的实验中鉴定试剂只能用斐林试剂而不能用碘液。(5)酶和反应底物不能同时加入。(6)淀粉酶的来源不同，其最适温度也不一定相同，在保温时必须加以考虑。市售的淀粉酶的最适温度一般在 60左右，唾液淀粉酶的最适温度为 37。【突破题 3】(2010 年深圳一模)下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，ad 代表试管，代表实验步骤。对该实验方案的有关评价中，错误的是( )淀粉溶液2 mL蔗糖溶液2 mL唾液淀粉酶

8、溶液2 mL唾液淀粉酶溶液 2 mL5065温水中水浴加热 10 min将 c 倒入 a，将 d 倒入 b5065温水中水浴加热 10 min加入现配的斐林试剂溶液 2 mL37恒温水浴观察并记录颜色变化A淀粉酶的用量属于自变量 B和会影响酶的活性C和的温度设置错误 D和的顺序有误【解题指导】自变量是底物种类，淀粉酶的用量属于无关变量；和是高温，会影响酶的活性；、和的温度设置错误，应是为 37恒温水浴，为 5065温水中水浴加热，才能产生砖红色沉淀；和的顺序应反过来。【答案】A通过实验探究影响酶活性的条件1温度对酶活性的影响(1)原理解读淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解

9、成麦芽糖和葡萄糖(淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色)。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。(2)方法步骤2.pH 对酶活性的影响(1)原理解读淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖(淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色。)麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。斐林试剂与可溶性的还原糖(麦芽糖、葡萄糖等)在加热条件下，生成砖红色沉淀。(2)实验步骤(注意操作顺序不能错)【易错易混】探究温度对酶活性影响的实验中，不能用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。温度和 pH 是通过影响酶的活性而影响酶促反

10、应速率的。【突破题4】几位同学在探索 pH 对淀粉酶活性的影响)时，设计的实验方案如下。其中操作顺序最合理的是( )在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液 2 mL在三个试管中各加入新鲜的淀粉酶溶液 1 mL置于适宜温度下保温 5 min分别置于 100、60、0环境中保温 5 min加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象将试管中溶液的 pH 分别调到 3、7、11，保持 5 minA BC D【解题指导】在加底物前一定要先控制好酶的pH，由于是探索pH对淀粉酶活性的影响，所以pH为自变量，温度为无关变量。【答案】DATP 的结构及再生途径1ATP 的结构(1)ATP 的结构简式：APPP，两个高能磷酸

11、键位于远离腺苷的一侧，一个普通化学键与腺苷相连。A 代表腺苷，由核糖和腺嘌呤构成；P 代表磷酸。“”代表普通化学键，“”代表高能磷酸键。T 代表 3 个；D 代表 2 个(ADP)；M 代表 1 个(AMP)。(3)ATP、ADP、AMP 的相互转化(下式只表示主要物质的相互转化)(4)ATP 的各种小分子物质2ATP 与 ADP 的相互转化 ATP 的合成ATP 的水解反应式 酶 ADPPi能量 ATP酶ATP ADPPi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

12、细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位因此，ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应。3ATP 的形成途径(1)含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生 ATP，但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生 ATP ，光合作用产生的 ATP 不能为各种生命活动提供能量，只能贮存在有机物中。(2)不含叶绿体的真核细胞通过细胞呼吸产生 ATP在氧气充足时进行有氧呼吸。在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生 ATP 。细胞长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。【易错易混】生物体内的能源物质能源物质糖类、脂肪、蛋白质。主要能源物质糖类。主要储能物质脂肪。直接能源物质ATP(不是唯一)。根本能源光能。植物细胞内的储能物质淀粉。动物细胞内的储能物质糖原。A高温和低温均能破坏酶 1 和酶 2 的结构，使其失去活性B酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率CATP 中的 A 代表腺嘌呤