高中生物总复习第10讲降低化学反应活化能的酶和细胞的能量通货ATP课件省公开课一等奖新名师获奖

第10讲降低化学反应活化能酶和细胞能量“通货”——ATP（试验设计中变量分析）第1页第2页

一、酶产生、作用、本质和分类第3页第4页3．本质

绝大多数为蛋白质，少数为RNA。故而酶为高分子化合物，组成它们单体是氨基酸或核糖核苷酸。因为绝大多数酶是蛋白质，所以酶合成受基因控制，在核糖体上合成；少数酶是RNA，其合成场所主要在细胞核。

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4．分类

(1)依据酶在细胞中分布可分为：胞外酶(如各种消化酶)、胞内酶(如呼吸酶、与光合作用相关酶)。

(2)依据酶作用反应物和产生器官可分为：胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶、胰和肠麦芽糖酶、胰脂肪酶、肠脂肪酶等。

(3)依据酶所催化化学反应性质可分为：水解酶、氧化酶、转录酶、逆转录酶、合成酶等。第6页【友情提醒】(1)活化能是指分子从常态转变为轻易发生化学反应活化态所需要能量。(2)酶可加紧反应速率，缩短抵达反应平衡时间，但并不改变反应方向和平衡点。

第7页【例1】以下相关酶说法中，不正确是(

)A．不是全部酶都在核糖体上合成

B．酶在化学反应前后本身化学性质不发生改变

C．酶都是活细胞产生

D．细胞环境是酶正常发挥催化作用必要条件

D【解析】本题考查酶产生、化学本质与作用特点。酶都是活细胞产生；在化学反应前后本身化学性质不发生改变；大多数酶是蛋白质，少数是RNA，所以不是全部酶都在核糖体上合成；酶在适宜条件下，就能发挥作用，不一定在细胞内。第8页

二、“比较过氧化氢在不一样条件下分解”试验

1．试验原理

(1)

(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋等不一样条件下气泡产生数量多少或卫生香燃烧猛烈程度，了解过氧化氢酶作用和意义。

第9页2．试验流程及现象分析

第10页续表第11页

3.试验过程理论分析

第12页

4.试验证实结论

(1)酶含有催化作用，同无机催化剂一样都可加紧化学反应速率。

(2)酶含有高效性，与无机催化剂相比，酶催化效率更高。

第13页【例2】以下对“比较过氧化氢在不一样条件下分解”试验结果分析，正确是(

)A．在过氧化氢酶作用下，过氧化氢分解最快，是因为20%肝脏研磨液浓度高于3.5%FeCl3溶液

B．3.5%FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了酶活性正常发挥

C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶催化效率比普通无机催化剂效率高

D．假如将四支试管都放在90℃水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液试管)反应速率仍为最快C第14页

【解析】本题主要考查过氧化氢在不一样条件下分解试验。在过氧化氢酶作用下，过氧化氢分解最快，是因为酶降低化学反应活化能作用更显著，催化效率更高，与摩尔浓度无关。酶受温度影响，90℃条件下酶已经变性失活，不能起到催化作用。

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三、酶特征

1．高效性

酶催化效率是无机催化剂107～1013倍，这说明酶含有高效性特点。酶高效性是和无机催化剂相比较来说，下列图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化高效性，a、c曲线对比能够说明酶含有催化性。第16页

2．专一性

每一个酶只能催化一个或一类化学反应，这说明酶催化作用含有专一性特点。

第17页(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时显著加紧，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。

3．温和性

绝大多数酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构被破坏(除肽键以外其它化学键断裂)，从而引发蛋白质分子变性，使酶永久失活。低温只使酶活性下降，在适宜温度下，酶活性能够恢复。第18页【例3】(·淄博摸底)现提供以下试验材料与用具：适宜浓度蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、恒温水浴锅。探究哺乳动物蔗糖酶和淀粉酶催化作用是否含有专一性，请分析回答：

(1)试验设计：下表中“＋”代表加入适量溶液，“－”代表不加溶液。请分析：第19页第20页

①验证蔗糖酶含有专一性，可选取试管组合是__________；②验证淀粉酶含有专一性，可选取试管组合是__________；③依据单一变量标准，无法形成对照是__________。

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(2)试验步骤：①取四只洁净试管，分别编号甲、乙、丙、丁；②_______________________________________；③_______________________________________；④观察试验现象并统计试验结果。

(3)结果预测：____________________________。

(4)结论：________________________________。第22页

【解析】要验证酶专一性，可不改变酶种类，改变不一样底物。所以验证蔗糖酶含有专一性，选择甲、丁，都有蔗糖酶，而底物不一样；同理验证淀粉酶含有专一性，选择乙和丙，两支试管中都有淀粉酶，而底物不一样，从而判定反应产物来检测酶专一性。

第23页【答案】

(1)①甲和丁②乙和丙③甲和乙、丙和丁

(2)②按照上表中设计，向四支试管加入溶液并混匀，将试管放入37℃恒温水浴锅一段时间③取出试管，分别加入适量斐林试剂，混匀，沸水浴一段

时间

(3)甲、乙试管中出现砖红色沉淀，其它试管中不出现砖红色沉淀

(4)酶催化作用有专一性第24页

四、“影响酶活性条件”探究分析

1．温度对酶活性影响

(1)原理

②温度影响酶活性和结构，从而影响淀粉水解，滴加碘液，依据是否出现蓝色及蓝色深浅来判断酶活性。第25页

(2)试验设计思绪

淀粉t1温度下＋淀粉酶t1温度下

淀粉t2温度下＋淀粉酶t2温度下

┇

┇

┇

淀粉tn温度下＋淀粉酶tn温度下

检测是否出现蓝色及蓝色深浅第26页

(3)试验设计程序

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(4)试验变量分析第28页【友情提醒】①本试验不宜选取斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热条件下才有砖红色沉淀生成，而该试验需严格控制不一样温度。②本试验不宜选取过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化底物过氧化氢在加热条件下分解也会加紧。第29页

2．pH对酶活性影响

(1)原理

②pH影响酶活性和结构，从而影响氧气生成量，可用点燃但无火焰卫生香燃烧情况来检验氧气生成量多少。第30页

(2)试验设计程序

取n支试管分别加入等量同种新鲜质量分数为20%肝脏研磨液→用盐酸或NaOH溶液调整出不一样pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量质量分数为3%过氧化氢溶液→用点燃但无火焰卫生香来检验氧气生成情况。

第31页【友情提醒】①本试验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以确保反应一开始便到达预设pH。②本试验不宜选取淀粉酶催化淀粉分解，因为淀粉酶催化底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。第32页【例4】甲图表示温度对淀粉酶活性影响；乙图是将一定量唾液淀粉酶和足量淀粉混合后麦芽糖积累量随温度改变情况。以下说法不正确是(

)C第33页

A．T0表示淀粉酶催化该反应最适温度

B．图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性影响却有本质区分

C．图乙中Tb至Tc曲线表明随温度升高，麦芽糖积累量不再上升，酶活性已到达最高

D．图乙中A点对应温度为T0

【解析】图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，Tb时酶已失活。图乙中A点麦芽糖积累量增加最快，酶活性最高，对应图甲T0点。

第34页

五、影响酶促反应原因

酶促反应受到各种原因影响，这些原因主要包含温度、pH、酶浓度、底物浓度等。1．温度对酶促反应影响：酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度升高而加紧；在一定条件下，每一个酶在某一适宜温度时活性最大，这个温度称为这种酶最适温度。以下列图所表示。第35页2．pH对酶促反应影响：每一个酶只能在一定程度pH范围内才表现活性，超出这个范围，酶就会失去活性。(过酸或碱会使酶分子结构遭到破坏而失去活性)，在一定条件下，每种酶在某一pH时活力最大，这个pH称为这种酶最适pH。如图所表示。第36页3．酶浓度对酶促反应影响：在底物充分、其它条件适宜、反应系统中不含有抑制酶活性物质及其它不利于酶发挥作用原因时，酶促反应速率与酶浓度成正比。如图所表示。第37页4．底物浓度对酶促反应影响：

在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加紧，反应速率与底物浓度成正相关，在底物浓度较高时，增加底物浓度，反应速率也随之加紧，但不显著；当底物浓度很大且到达一定程度时，反应速率到达一个最大值此时即使再增加底物浓度，反应速率不变。如右图所表示。第38页【例5】(·浙江五校联考)下列图表示在不一样条件下，酶催化反应速度(或生成物)改变，相关叙述不正确是(

)A．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系B．图②虚线表示增加酶浓度，其它条件不变时，生成物质量与时间关系C．图③不能表示在反应开始后一段时间内，反应速度与时间关系D．若图②中实线表示Fe3＋催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶催化效率C第39页【解析】本题考查酶浓度、底物浓度等原因对酶活性影响。图③能够表示在反应开始后一段时间内，反应速度与时间关系，比如底物浓度一定时，随时间延续，底物浓度越来越小，反应速度越来越小，或者时间较长后引发酶钝化，也可造成酶促反应速度下降。

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六、ATP结构和功效

1．ATP结构简式：A—P～P～P。

(1)A表示腺苷，T表示3个，P表示磷酸基团，～表示高能磷酸键，ATP分子中大量能量就储存在高能磷酸键中。假如ATP只去掉2个P，就是腺嘌呤核糖核苷酸，即组成RNA一个基本单位。

第41页

(2)一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键。

(3)ATP一个高能磷酸键水解，形成ADP(二磷酸腺苷)，两个高能磷酸键水解，形成AMP(一磷酸腺苷)。

2．ATP生理功效生物体一切生命活动都需要能量，这些能量形式主要有机械能、电能、渗透能、化学能、光能、热能等，各种形式能量转化都是靠ATP中能量直接转换。

第42页

【友情提醒】ATP分子去掉两个磷酸基后剩下部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA基本单位之一。第43页【例6】以下相关ATP叙述，不正确是(

)A．ATP是细胞内惟一直接供能物质

B．神经纤维兴奋后恢复为静息电位时需要消耗ATPC．细胞内放能反应普通与ATP合成相联络

D．ATP水解释放能量可用于生物发电、发光

A第44页

【解析】本题考查ATP作用和在生物细胞内利用。ATP不是细胞内惟一直接供能物质，实际上三磷酸鸟苷(GTP)也能够直接供能，它能够和ATP相互转换；静息电位时细胞外Na＋浓度高于细胞内Na＋浓度，而形成动作电位时主要是Na＋内流所造成，动作电位形成后，细胞内Na＋浓度高于细胞外，随即，经过消耗能量主动运输将Na＋运到细胞外并恢复为静息电位；细胞内吸能反应需要消耗能量，其能量普通来自于ATP水解供能，细胞内放能反应能产生能量，产生能量普通可供ATP合成所需。第45页

七、ATP与ADP相互转化

1．图解第46页

2．ATP合成与ATP水解比较

ATP合成ATP水解反应式类型合成反应水解反应反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体活细胞内各种场所第47页续表ATP合成ATP水解所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量起源光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中能量能量去路储存于形成高能磷酸键中用于各项生命活动第48页

总而言之，即使从物质方面看，ATP和ADP相互转化过程，是可逆反应；但从酶、反应场所、能量起源方面看，不是可逆反应，所以ATP和ADP相互转化是不可逆。

3．特点

(1)在正常生活细胞中，ATP在细胞内含量是极少。不过，ATP与ADP在细胞内相互转化快速，时刻不停地发生而且处于动态平衡中。

(2)细胞内ATP与ADP相互转化能量供给机制，是生物界共性。第49页

4．意义

(1)确保细胞内有一个相对稳定能量供给库。ATP中远离腺苷那个高能磷酸键极轻易水解，以确保能量及时供给；ATP中远离腺苷那个高能磷酸键极轻易形成，以确保能量相对稳定和能量连续供给。

(2)ATP在能源物质供能过程中处于关键地位，其它能源物质只有转化为ATP才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中能量可转化为不一样形式能量，如光能、动能、电能等。第50页【例7】分析ATP与ADP相互转化示意图，以下相关说法正确是(

)

A．若图中Pi代表磷酸，则B为ADP，C为ATPB．在B→C反应中，产生E2起源于高能磷酸键断裂而释放出能量

C．E1不是物质，对于人、动物、真菌、植物和细菌来说，E1来自细胞呼吸

D．C→B与B→C都能够伴伴随放能反应和吸能反应

B 第51页

【解析】若图中Pi代表磷酸，则B为ATP，C为ADP。E1不是物质，则为能量，其起源对于人、动物、真菌和大多数细菌来说，来自细胞呼吸，对于绿色植物来说，则来自光合作用和呼吸作用。C→B为合成ATP过程，伴伴随放能反应；而B→C表示ATP水解过程，其伴伴随吸能反应。第52页第53页第54页

一、理论归纳1．变量种类变量是试验设计中能够改变原因或条件，依据变量间相互关系，可分为以下两类：(1)自变量与因变量：自变量是试验中由试验者所操纵原因，该原因改变将引发试验结果对应改变，是试验要研究原因。因变量是因自变量不一样而造成不一样试验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。(2)无关变量：无关变量是指试验中除自变量外也能影响试验现象或结果其它原因。第55页2．自变量确实定和控制依据试验目标，确定试验变量，进而确定控制办法。比如：“探索淀粉酶最适温度”试验。(1)变量确实定：自变量是相同酶处于不一样温度下即温度梯度，即要“探究什么”，则“什么”就是自变量。(2)自变量控制：在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25℃、26℃、27℃……控制变量方法，惯用有“施加”“改变”“去除”等。第56页3．无关变量确实定与控制比如：请指出探究pH对唾液淀粉酶活性影响试验中无关变量是什么？应怎样控制？分析：在该试验中，自变量是“pH大小”。无关变量有温度、唾液淀粉酶量、淀粉溶液量、反应时间、加入碘液量及时间等，在做试验时，对照组和试验组以上原因都要相同且适宜。第57页二、演练某学生为了证实唾液能够使淀粉水解，进行了下面试验：先用碘液检验一块干面包，变蓝色；他嚼碎了另一块干面包，一段时间后用斐林试剂检验，嚼碎面包出现砖红色；得出结论。此试验设计最大失误在于()A．未对面包做还原糖检验

B．未对唾液做淀粉检验

C．未对嚼碎面包做淀粉检验

D．应该用双缩脲试剂检验A第58页【解析】用斐林试剂检验嚼碎面包出现砖红色说明嚼碎面包中含有还原糖，要证实该还原糖是由唾液催化作用产生，还需要对面包做还原糖检验，即需要设置对照试验。第59页第60页

1.(·江苏)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成蛋白质。以下叙述正确是()A．该蛋白酶分子结构中最少含有129个氨基和129个羧基

B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应

C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液

D．用含该蛋白酶洗衣粉去除油渍，效果比其它类型加酶洗衣粉好B第61页【解析】本题考查蛋白酶化学本质、组成、结构及判定等。该蛋白酶只有一条链时，所含有氨基和羧基数目都最少含有一个，A项错误。因其本质为蛋白质，故可与双缩脲试剂反应产生紫色反应，B项正确。用透析法纯化蛋白酶时，应用缓冲液作为透析液以保持蛋白酶活性，C项错误。因酶含有专一性，油渍为脂肪，故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶效果差，D项错误。第62页

2.(·新课标)甲、乙两种酶用同一个蛋白酶处理，酶活性与处理时间关系以下列图所表示。以下分析错误是()A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解B．甲酶不可能是含有催化功效RNAC．乙酶化学本质为蛋白质D．乙酶活性改变是因为其分子结构改变B第63页【解析】本题考查酶化学本质。首先需要了解大部分酶化学本质是蛋白质，少许酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶成份是蛋白质，在用蛋白酶处理后被分解；而甲酶活性不变，则说明甲酶成份可能是RNA或者甲酶能够抗这种蛋白酶降解。第64页

3.(·全国)某同学从温度为55～65℃泉水中筛选出能合成脂肪酶细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答下列问题：(1)测定脂肪酶活性时，应选择脂肪作为该酶作用物质，反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(2)要判定该酶化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶化学本质为蛋白质。第65页

(3)依据该细菌生活环境，简明写出测定该酶催化作用最适温度试验思绪。

在一定温度范围(包含55～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得数据出现峰值，则峰值所对应温度即为该酶催化作用最适温度。不然，扩大温度范围，继续试验，直到出现峰值。第66页【解析】本题考查了酶化学本质、专一性和影响酶活性原因及考生试验设计能力。依据酶专一性特征，应用脂肪作为该酶作用物质。(2)能与双缩脲试剂反应呈紫色，说明该酶化学本质为蛋白质。(3)测定该酶催化作用最适温度试验自变量为温度，所以，设置好温度梯度是做好本试验关键。第67页4.以下相关酶叙述，正确是()A．高温和低温均能破坏酶结构使其失去活性B．酶是活细胞产生并含有催化作用蛋白质C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解酶D．细胞质中没有作用于DNA解旋酶C第68页【解析】高温能破坏酶结构使其失去活性。低温抑制酶活性，但没有破坏酶结构，当温度升高时，酶活性能够恢复；酶是活细胞产生并含有催化作用有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA；细胞质基质中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸酶(即细胞呼吸第一阶段酶)；细胞质中线粒体和叶绿体中DNA可复制转录，故其内有解旋酶。第69页

5.某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均能够进行，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酶。下列图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间改变趋势曲线是()DA．甲B．乙C．丙D．丁第70页【解析】查酶作用(催化作用)和特点(高效性)。加入酶后，反应物快速消耗，浓度快速降低。第71页

6.下面左图表示是pH对植物和人淀粉酶活性影响；右图表示是3种脱氢酶