《ATP和酶》課件（2）

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1、第四章光合作用和細胞呼吸第四章光合作用和細胞呼吸第四章光合作用和細胞呼吸第四章光合作用和細胞呼吸第一節(jié)第一節(jié)ATP和酶和酶學習導航學習導航1.掌握掌握ATP中能量的來源和去向中能量的來源和去向, 以及以及ATP與與ADP的能量轉化關系的能量轉化關系. (重點重點)2. 通過酶的實質分析酶的特性通過酶的實質分析酶的特性. 3. 以曲線、圖表及實驗設計形式掌握影響以曲線、圖表及實驗設計形式掌握影響酶活性的因素酶活性的因素. (重難點重難點)新知初探新知初探思維啟動思維啟動一、生命活動的能量一、生命活動的能量“通貨通貨”ATP1. 腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸(1)簡稱簡稱: ATP. (2)結

2、構簡式結構簡式:_. (3)ATP及其結構簡式中的符號含義及其結構簡式中的符號含義APPP符號符號ATP含義含義_3_高能磷高能磷酸鍵酸鍵腺嘌呤腺嘌呤核苷核苷磷酸基團磷酸基團2.結構特點結構特點(1)高能量高能量: ATP是一種是一種_, 含有含有兩個兩個_. 高能化合物高能化合物高能磷酸鍵高能磷酸鍵(2)不穩(wěn)定不穩(wěn)定: 在有關酶的催化作用下在有關酶的催化作用下, _易水解易水解, 釋放出釋放出大量能量大量能量. 二、二、ATP與與ADP的相互轉化的相互轉化1. 示意圖示意圖ATP末端的高能磷酸鍵末端的高能磷酸鍵2. 意義意義: ATP和和ADP的相互轉化在活細胞中的相互轉化在活細胞中_地進行

3、著地進行著, _為生為生物體的各種需能反應提供物體的各種需能反應提供_. 永不停息永不停息直接直接能量能量想一想想一想生物體內哪些生理過程可以合成生物體內哪些生理過程可以合成ATP?提示提示: 光合作用、細胞呼吸等光合作用、細胞呼吸等. 三、三、ATP的利用的利用四、酶的本質四、酶的本質1. 合成場所合成場所: _中中. 2. 化學本質化學本質: 大多數(shù)酶是大多數(shù)酶是_, 極少極少數(shù)是數(shù)是RNA. 3. 作用作用: 具有具有_作用作用. 五、酶的特性及作用過程五、酶的特性及作用過程1. 特性特性活細胞活細胞蛋白質蛋白質催化催化2. 作用過程作用過程適宜的適宜的pH化學反應的活化能化學反應的活化

4、能一定的底物一定的底物酶的活性中心酶的活性中心底物底物產物產物六、影響酶促反應速率的因素六、影響酶促反應速率的因素1. 溫度溫度酶促反應速率最高時的溫度稱為酶促反應的酶促反應速率最高時的溫度稱為酶促反應的_, 低于或高于這一溫度都會使反低于或高于這一溫度都會使反應速率降低應速率降低. 2. pH在酶的在酶的_下下, 酶表現(xiàn)出最大活性酶表現(xiàn)出最大活性, 高于或低于此高于或低于此pH, 酶活性均降低酶活性均降低. 最適溫度最適溫度最適最適pH3. 底物濃度、酶濃度底物濃度、酶濃度(1)底物濃度底物濃度當酶充足時當酶充足時, 酶促反應速率與底物濃度呈酶促反應速率與底物濃度呈_. 當酶量一定時當酶量一

5、定時, 在底物濃度較低時在底物濃度較低時, 反應速反應速率率_, 當?shù)孜锂數(shù)孜餄舛冗_到某一定值后濃度達到某一定值后,_. 正相關正相關隨底物濃度的增加而加快隨底物濃度的增加而加快不再隨底物濃度的增加而加快不再隨底物濃度的增加而加快(2)酶濃度酶濃度當?shù)孜锪砍渥銜r當?shù)孜锪砍渥銜r, 酶促反應速率與酶濃度酶促反應速率與酶濃度呈呈_. 當當_時時, 在酶濃度較低時在酶濃度較低時, 反應速率隨酶濃度的增加而加快反應速率隨酶濃度的增加而加快, 當酶濃度當酶濃度達到某一定值后達到某一定值后, 不再隨酶濃度的增加而加不再隨酶濃度的增加而加快快. 正相關正相關底物量一定底物量一定判一判判一判(1)化學反應前后化

6、學反應前后, 酶的化學性質和質量不變酶的化學性質和質量不變()(2)酶的活性易受酸堿度和溫度的影響酶的活性易受酸堿度和溫度的影響()(3)酶一旦離開活細胞酶一旦離開活細胞, 不一定就失去催化能不一定就失去催化能力力()(4)酶起催化作用時酶起催化作用時, 和無機催化劑相同和無機催化劑相同, 是是降低分子的活化能降低分子的活化能()要點突破要點突破講練互動講練互動要點一要點一生命活動的能量生命活動的能量“通貨通貨”ATP1. ATP的分子組成圖示的分子組成圖示2. ATP與與ADP的相互轉化的相互轉化(1)總反應式總反應式ATP的合成的合成ATP的水解的水解反應式反應式所需酶所需酶ATP合成酶合

7、成酶ATP水解酶水解酶ATP的合成的合成ATP的水解的水解能量能量來源來源光能光能(光合作用光合作用), 化學化學能能(細胞呼吸細胞呼吸)儲存在高能磷酸儲存在高能磷酸鍵中的能量鍵中的能量能量能量去路去路儲存于形成的高能磷酸儲存于形成的高能磷酸鍵中鍵中用于各項生命活用于各項生命活動動反應反應場所場所細胞質基質、線粒體、細胞質基質、線粒體、葉綠體葉綠體生物體的需能部生物體的需能部位位由上表可以看出由上表可以看出, ATP和和ADP的相互轉化過的相互轉化過程中程中, 從物質方面來看是可逆的從物質方面來看是可逆的, 從酶、進行從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的的場所、能量方面來看是不可逆的, 即

8、從整即從整體來看二者的反應不可逆體來看二者的反應不可逆, 而是細胞內而是細胞內ATP與與ADP的循環(huán)過程的循環(huán)過程. 特別提醒特別提醒 ATP在生物體內含量低在生物體內含量低, 但遠離但遠離A的那個高的那個高能磷酸鍵既容易斷裂能磷酸鍵既容易斷裂, 也容易形成也容易形成, 使使ATP與與ADP的相互轉化十分迅速且時刻不停地發(fā)生的相互轉化十分迅速且時刻不停地發(fā)生并處于動態(tài)平衡中并處于動態(tài)平衡中. 如圖為如圖為ATP與與ADP相互轉化示意圖相互轉化示意圖. 有關此示意圖的說法錯誤的是有關此示意圖的說法錯誤的是()A. 圖中存在能量的儲存與釋放圖中存在能量的儲存與釋放B. 這一過程保證了生命活動的順利

9、進行這一過程保證了生命活動的順利進行C. 據(jù)圖可知此過程物質是可逆的據(jù)圖可知此過程物質是可逆的D. 據(jù)圖可知此過程能量是可逆的據(jù)圖可知此過程能量是可逆的【解析解析】圖中包括圖中包括ATP的合成和水解兩部的合成和水解兩部分分, 其中其中ATP的合成所需的能量來自細胞內的合成所需的能量來自細胞內的放能反應的放能反應, ATP的水解釋放的能量則用于吸的水解釋放的能量則用于吸能反應能反應. ATP與與ADP的相互轉化保證了生命活的相互轉化保證了生命活動的正常進行動的正常進行. ATP與與ADP的相互轉化中物質的相互轉化中物質是可逆的是可逆的, 能量是不可逆的能量是不可逆的. 【答案答案】D互動探究互動

10、探究 1. (1)圖中參與能量圖中參與能量轉化的主要生理過程有轉化的主要生理過程有哪些哪些? 圖中能量圖中能量主要去路有哪些主要去路有哪些? (2)圖中酶圖中酶和酶和酶是一種嗎是一種嗎? 【提示提示】(1)光合作用、細胞呼吸光合作用、細胞呼吸. 用于生用于生物體的各項生命活動物體的各項生命活動, 如肌肉收縮如肌肉收縮, 神經沖動神經沖動的傳導等的傳導等. (2)不是不是, 酶酶是合成酶是合成酶, 酶酶是水解酶是水解酶. 要點二要點二酶的作用機理及有關曲線解讀酶的作用機理及有關曲線解讀1. 酶的作用機理酶的作用機理酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能, 分

11、析如下分析如下: (1)圖中圖中ac和和bc段分別表示無催化劑和酶催段分別表示無催化劑和酶催化時反應進行所需要的活化能化時反應進行所需要的活化能. (2)若將酶變?yōu)闊o機催化劑若將酶變?yōu)闊o機催化劑, 則則b在縱軸上向在縱軸上向上移動上移動. 用加熱的方法不能降低活化能用加熱的方法不能降低活化能, 但會但會提供活化能提供活化能. 2. 與酶有關的曲線解讀與酶有關的曲線解讀(1)表示酶的高效性的曲線表示酶的高效性的曲線催化劑可加快化學反應速率催化劑可加快化學反應速率, 與無機催化與無機催化劑相比劑相比, 酶的催化效率更高酶的催化效率更高. 酶只能縮短達到化學平衡所需要的時間酶只能縮短達到化學平衡所需

12、要的時間, 不能改變化學反應的平衡點不能改變化學反應的平衡點. (2)影響酶活性的曲線影響酶活性的曲線在一定溫度在一定溫度(pH)范圍內范圍內, 隨溫度隨溫度(pH)的升的升高高, 酶的催化作用增強酶的催化作用增強, 超過這一范圍酶催化超過這一范圍酶催化作用逐漸減弱作用逐漸減弱. 過酸、過堿、高溫都會使酶失活過酸、過堿、高溫都會使酶失活, 而低溫而低溫只是抑制酶的活性只是抑制酶的活性, 酶分子結構未被破壞酶分子結構未被破壞, 溫溫度升高可恢復活性度升高可恢復活性. 反應溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最反應溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度適溫度. (3)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響底物

13、濃度和酶濃度對酶促反應的影響在其他條件適宜、酶量一定的條件下在其他條件適宜、酶量一定的條件下, 酶酶促反應速率隨底物濃度的增加而加快促反應速率隨底物濃度的增加而加快, 但當?shù)數(shù)孜镞_到一定濃度后底物達到一定濃度后, 受酶數(shù)量和酶活性限受酶數(shù)量和酶活性限制制, 酶促反應速率不再增加酶促反應速率不再增加. 在底物充足、其他條件適宜的條件下在底物充足、其他條件適宜的條件下, 酶酶促反應速率與酶濃度成正比促反應速率與酶濃度成正比. (2012陜西榆林高一檢測陜西榆林高一檢測)如圖中如圖中, 橫軸表示酶的催化反應條件橫軸表示酶的催化反應條件, 縱軸表示酶縱軸表示酶促反應速率促反應速率, 能正確反映溫度、

14、能正確反映溫度、pH和反應和反應物濃度與酶促反應速率關系的曲線分別是物濃度與酶促反應速率關系的曲線分別是() 關鍵點關鍵點【思路點撥思路點撥】本題主要考查影響酶促反應本題主要考查影響酶促反應速率的因素速率的因素. 解答本題可從以下幾點分析解答本題可從以下幾點分析: 明確影響酶促反應速率的因素明確影響酶促反應速率的因素. 區(qū)分酶活性和酶促反應速率的異同區(qū)分酶活性和酶促反應速率的異同. 回憶各種因素對酶促反應速率的影響曲線回憶各種因素對酶促反應速率的影響曲線. A. 甲、乙、丙甲、乙、丙B. 甲、甲、乙甲、甲、乙C. 甲、丙、乙甲、丙、乙 D. 甲、甲、丙甲、甲、丙【解析解析】在一定的溫度和在一定

15、的溫度和pH范圍內范圍內, 酶活酶活性升高性升高, 酶促反應速率增加酶促反應速率增加; 超過最適溫度和超過最適溫度和pH后后, 隨溫度和隨溫度和pH的升高的升高, 酶的活性下降酶的活性下降, 酶酶促反應速率減慢促反應速率減慢, 故溫度、故溫度、pH與酶促反應速與酶促反應速率關系的曲線都為甲率關系的曲線都為甲; 在一定范圍內在一定范圍內, 反應物反應物濃度增加濃度增加, 酶促反應速率增加酶促反應速率增加, 但當酶達到飽但當酶達到飽和和, 酶的數(shù)量成為影響酶促反應速率的主要酶的數(shù)量成為影響酶促反應速率的主要因素因素. 【答案答案】D互動探究互動探究 2. 如果將題干中的如果將題干中的“酶促反應酶促

16、反應速率速率”換成酶活性換成酶活性, 答案仍為答案仍為D項嗎項嗎? 【提示提示】將將“酶促反應速率酶促反應速率”改換成酶活改換成酶活性后性后, 溫度和溫度和pH對酶活性的影響仍為甲對酶活性的影響仍為甲, 而而反反應物濃度對酶活性的影響變?yōu)橐覒餄舛葘γ富钚缘挠绊懽優(yōu)橐? 答案應改答案應改為為B項項. 這是因為酶活性的大小僅與酶分子本這是因為酶活性的大小僅與酶分子本身的結構及溫度、身的結構及溫度、pH有關有關, 與反應物濃度、與反應物濃度、酶的濃度等沒有關系酶的濃度等沒有關系. 要點三要點三與酶有關的實驗設計與酶有關的實驗設計1.實驗證明酶具有催化性實驗證明酶具有催化性操作順序操作順序試管號試管

17、號121質量分數(shù)為質量分數(shù)為3%的的H2O2溶溶液液3 mL3 mL2 新鮮的酵母菌液新鮮的酵母菌液2 mL操作順序操作順序試管號試管號123蒸餾水蒸餾水2 mL4振蕩試管振蕩試管振蕩振蕩5用棉花堵住試管口用棉花堵住試管口, 觀察氣泡觀察氣泡氣泡多氣泡多無明顯無明顯變化變化6將帶余燼的衛(wèi)生香將帶余燼的衛(wèi)生香插入試管內插入試管內, 觀察衛(wèi)觀察衛(wèi)生香燃燒的情況生香燃燒的情況衛(wèi)生香燃衛(wèi)生香燃燒猛烈燒猛烈無明顯無明顯變化變化2.實驗證明酶具有特異性實驗證明酶具有特異性特異性特異性原理原理對照對照實驗實驗實驗實驗結果結果實驗說明實驗說明: (1)制備的可溶性淀粉溶液制備的可溶性淀粉溶液, 必須完全冷卻后

18、必須完全冷卻后才能使用才能使用. 若用剛煮沸的可溶性淀粉溶液進若用剛煮沸的可溶性淀粉溶液進行實驗行實驗, 會破壞淀粉酶的活性會破壞淀粉酶的活性. (2)加酶的試管保溫時加酶的試管保溫時, 應控制在應控制在60 左右左右, 低低于于50 或高于或高于75 會降低化學反應的速率會降低化學反應的速率.(3)實驗中需嚴格控制無關變量實驗中需嚴格控制無關變量, 如所加待測如所加待測溶液和試劑的體積、保溫時間、加熱時間等溶液和試劑的體積、保溫時間、加熱時間等. 3. 探究探究pH對酶活性的影響對酶活性的影響(1)實驗原理實驗原理pH影響酶的活性影響酶的活性, 從而影響氧氣的生成量從而影響氧氣的生成量, 通

19、過含過氧化氫酶的濾紙片在過氧化氫溶液通過含過氧化氫酶的濾紙片在過氧化氫溶液中上浮的情況來檢驗氧氣的生成量中上浮的情況來檢驗氧氣的生成量. (2)實驗步驟設計實驗步驟設計取取3只燒杯只燒杯分別加入等量的分別加入等量的pH依次為依次為5、7、9的的H2O2溶液溶液將大小相同的浸過過氧化氫酶溶液的干燥濾將大小相同的浸過過氧化氫酶溶液的干燥濾紙片分別放入紙片分別放入3只燒杯中只燒杯中觀察濾紙片上觀察濾紙片上浮情況浮情況. (3)實驗結果預測實驗結果預測pH為為7的條件下的條件下, 濾紙片上升最快濾紙片上升最快. (4)實驗結論實驗結論: pH影響酶活性影響酶活性. 【名師點睛名師點睛】(1)生物組織中

20、還原性糖的鑒生物組織中還原性糖的鑒定實驗只能用斐林試劑定實驗只能用斐林試劑. (2)探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用實驗探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用實驗, 只只能用斐林試劑能用斐林試劑, 不能用碘液不能用碘液. 因為蔗糖無論反因為蔗糖無論反應與否都不會與碘液有顏色反應應與否都不會與碘液有顏色反應, 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象相同相同. (3)探究溫度對酶活性的影響實驗探究溫度對酶活性的影響實驗, 只能用碘只能用碘液液, 不能用斐林試劑不能用斐林試劑, 因為斐林試劑使用時要因為斐林試劑使用時要加熱加熱, 這會影響溫度為自變量的實驗這會影響溫度為自變量的實驗. (2012湖南六校聯(lián)考湖南六校聯(lián)考)下表是某同下表

21、是某同學為驗證酶的特異性而設計的實驗方案學為驗證酶的特異性而設計的實驗方案, ad表示表示4支試管支試管, 表示實驗步驟表示實驗步驟. 對該實驗方案的有關評價對該實驗方案的有關評價, 錯誤的是錯誤的是()abcd淀粉溶淀粉溶液液2 mL蔗糖溶液蔗糖溶液2 mL唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液2 mL唾液淀粉唾液淀粉酶溶液酶溶液2 mLabcd37 溫水中水浴加熱溫水中水浴加熱10 min將將c倒入倒入a, 將將d倒入倒入b37 溫水中水浴加熱溫水中水浴加熱10 min加入現(xiàn)配的斐林試劑溶液加入現(xiàn)配的斐林試劑溶液2 mL37 恒溫水浴恒溫水浴2 min觀察并記錄顏色變化觀察并記錄顏色變化A.唾液淀粉

22、酶屬于無關變量唾液淀粉酶屬于無關變量B. 應將斐林試劑改為碘液應將斐林試劑改為碘液C. 的溫度設置有一處錯誤的溫度設置有一處錯誤D. 第第步操作可以省略步操作可以省略【思路點撥思路點撥】解答本題的關鍵是明確解答本題的關鍵是明確“哪哪些步驟需水浴加熱及水浴加熱的目的些步驟需水浴加熱及水浴加熱的目的”; 注注意斐林試劑與還原性糖反應時應在意斐林試劑與還原性糖反應時應在50 65 水浴中加熱水浴中加熱2 min. 【解析解析】該實驗的自變量為底物不同該實驗的自變量為底物不同, 唾唾液淀粉酶屬于無關變量液淀粉酶屬于無關變量; 在底物與唾液淀粉在底物與唾液淀粉酶混合前無需水浴加熱酶混合前無需水浴加熱,

23、37 水浴加熱應放水浴加熱應放在混合后進行在混合后進行; 滴加斐林試劑后滴加斐林試劑后, 斐林試劑與斐林試劑與還原性糖反應需還原性糖反應需50 65 水浴加熱水浴加熱2 min; 該實驗中不能用碘液代替斐林試劑該實驗中不能用碘液代替斐林試劑, 因為蔗因為蔗糖無論反應與否糖無論反應與否, 都不會與碘液有顏色反應都不會與碘液有顏色反應, 實驗現(xiàn)象相同實驗現(xiàn)象相同. 【答案答案】B變式訓練變式訓練 (2012淮安統(tǒng)考淮安統(tǒng)考)在小型圓底在小型圓底燒燒瓶內盛等量的瓶內盛等量的H2O2, 并向瓶中迅速加入等量并向瓶中迅速加入等量的下列圖示中的物質的下列圖示中的物質, 燒瓶口緊包著一個小燒瓶口緊包著一個小

24、氣球氣球, 使燒瓶沉于燒杯底部的同一位置使燒瓶沉于燒杯底部的同一位置. 下列下列裝置中裝置中, 沉入底部的燒瓶最先浮起的是沉入底部的燒瓶最先浮起的是()解析解析: 選選C. 在圖中所示的在圖中所示的4個燒瓶中只有個燒瓶中只有C項項中中H2O2分解速率最快分解速率最快, 產生產生O2最多最多, 小氣球小氣球最先浮起最先浮起. 因為新鮮肝臟中有過氧化氫酶因為新鮮肝臟中有過氧化氫酶, 其其催化效率比催化效率比Fe3高高, 且在且在37 時活性達到最時活性達到最高高; 而久置肝臟研磨液中過氧化氫酶被微生而久置肝臟研磨液中過氧化氫酶被微生物分解物分解, 其活性大大降低其活性大大降低. 對酶的本質等認識不

25、清對酶的本質等認識不清【例題例題】下列有關酶的敘述下列有關酶的敘述, 正確的是正確的是( )是有分泌功能的細胞產生的是有分泌功能的細胞產生的有的從食有的從食物中獲得物中獲得, 有的在體內轉化而來有的在體內轉化而來凡是活凡是活細胞都能產生酶細胞都能產生酶酶都是蛋白質酶都是蛋白質有的有的酶是蛋白質酶是蛋白質酶在代謝中有多種功能酶在代謝中有多種功能在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調控作用在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調控作用酶只是起催化作用酶只是起催化作用, 其催化作用的實質是其催化作用的實質是降低反應的活化能降低反應的活化能A. B. C. D. 【思路點撥思路點撥】本題主要考查酶的定義及對其本題主要考查酶的定

26、義及對其作用機理的理解作用機理的理解. 解答本題的關鍵是充分理解答本題的關鍵是充分理解酶的概念解酶的概念, 識記作用機理識記作用機理, 然后逐項分析然后逐項分析. 【解析解析】酶是活細胞產生的具有生物催化酶是活細胞產生的具有生物催化作用的有機物作用的有機物, 絕大多數(shù)是蛋白質絕大多數(shù)是蛋白質, 少數(shù)是少數(shù)是RNA, 通過降低反應的活化能來起作用通過降低反應的活化能來起作用. 【答案答案】C【糾錯筆記糾錯筆記】酶知識的正誤辨析酶知識的正誤辨析正確說法正確說法錯誤說法錯誤說法產生產生場所場所凡是活細胞都能產生凡是活細胞都能產生(不考不考慮哺乳動物成熟紅細胞慮哺乳動物成熟紅細胞)具有分泌功具有分泌功

27、能的細胞才能的細胞才能產生能產生化學化學本質本質有機物有機物(或多數(shù)是蛋白質或多數(shù)是蛋白質, 少數(shù)為少數(shù)為RNA)蛋白質蛋白質正確說法正確說法錯誤說法錯誤說法作用作用場所場所既可在細胞內既可在細胞內, 也可在也可在細胞外、體外發(fā)揮作用細胞外、體外發(fā)揮作用只在細胞內起催只在細胞內起催化作用化作用溫度溫度影響影響低溫影響酶的活性低溫影響酶的活性, 不不破壞酶的結構破壞酶的結構, 高溫使高溫使酶變性失活酶變性失活低溫引起酶的變低溫引起酶的變性失活性失活作有作有 酶只起催化作用酶只起催化作用酶具有調節(jié)、催酶具有調節(jié)、催化等多種功能化等多種功能來源來源 生物體內合成生物體內合成有的來源于食物有的來源于食物