必修一5-1细胞代谢中的酶和A.ppt

自主梳理 一、酶在细胞代谢中的作用 1细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多 ，是细胞 的基础。 2酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有 作用，同时证明，与 相比，酶具有 的特性。,化学反,应,生命活动,催化,无机催化剂,高效性,3酶的作用机理 (1)活化能：分子从 转变为容易发生化学反应的 状态所需的能量。 (2)催化剂的作用：提高反应速率，促进 的进行。 (3)作用机理：降低化学反应的 。与无机催化剂相比，酶降低 作用更显著。,常态,活跃,化学反应,活化能,活化能,二、酶的本质 1酶本质的探索过程 (1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 (2)争论 巴斯德(法国)1857年提出：只有 参与才能进行发酵。 李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后释放出 ，引起发酵。,酵母细胞,某,些物质,(3)比希纳(德国)：获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶。 (4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的 ，并证明了脲酶是 。 (5)酶的本质：酶是 产生的具有催化功能的有机物，其绝大多数酶是 ，少数酶是 。,脲酶,蛋白质,活细胞,蛋白质,RNA,互动探究 1.酶在化学反应中，能不能增加生成物的量？ 提示 不能。酶只是降低活化能，加快反应速度，缩短达到平衡的时间，但不会使生成物的量增加。 2酶的组成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存在于细胞核中，还是细胞质中？ 提示 核糖。主要存在于细胞质中。,要点归纳 一、酶的本质及实验验证 酶的本质及作用 酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在细胞代谢中具有催化作用，具体见下表：,二、酶的催化作用和高效性的验证实验分析 1实验原理 (2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3等不同条件下气泡产生多少或卫星香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。,2验证实验设计及现象分析,3.实验过程的变量及对照分析,4.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。酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。,5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)酶只能催化已存在的化学反应。,感悟拓展 1酶仅能改变反应的速率，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不变。凡是活细胞都能够产生酶，这是细胞代谢所必需的。,2实验的注意事项： 点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的23 min，这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。 本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行研磨，使过氧化氢酶释放出来。 H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。 卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。,1对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是 ( ) A二者的基本原理是不同的 B前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量 C二者都可以降低过氧化氢分子的活化能 D酶和Fe3的作用原理是不同的,解析 加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3都是催化剂。它们的作用原理是相同的，只是效率不同。 答案 A,向过氧化氢溶液中投入哪种猪肝能产生大量气泡 ( ) A冰冻猪肝 B煮熟猪肝 C新鲜猪肝 D醋渍猪肝 答案 C 解析 新鲜猪肝其组织中酶数量多，且活性高。,自主梳理 1高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的 倍。 2专一性：每一种酶只能催化 化学反应。 3酶的作用条件较温和：酶所催经的化学反应一般是在 的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的 遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性 ，但不会失活。,107,1013,一种或一类,比较温和,空间结构,明显降低,互动探究 胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？ 提示 不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠内的pH为碱性。,要点归纳 一、酶的专一性的验证实验分析 1实验原理 (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实验程序,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。,二、“影响酶活性的条件”的探究分析 1温度对酶活性的影响 (1)原理解读,温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)实验设计思路,(3)实验设计程序 淀粉 淀粉酶 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 在各自所控制的温度下保温一段时间 滴加碘液，观察颜色变化,(4)实验的变量分析,2.pH对酶活性的影响 (1)原理解读 pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。,(2)实验设计程序 取n支试管分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。,3影响酶活性的曲线,(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。 (2)在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。 (3)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。 (4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,感悟拓展 1酶的专一性实验 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)。 实验所用淀粉酶的来源不同，则所需控制的温度也不同，若来源于植物，其最适温度为4050；若来自人体，则最适温度为37左右。,2影响酶的活性条件实验 本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。 本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。,3底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下。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)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,2取经过编号的5支试管分别加入2 mL0.5 mol/L的过氧化氢溶液进行如下试验，根据实验内容，下列说法正确的是 ( ),A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管 B1号和3号对照不能说明酶有专一性 C3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响 D实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系 解析：通过分析，2号和3号试管能说明酶有高效性；1号和3号试管进行对照，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，而唾液淀粉酶不能催化该反应，说明了酶具有专一性；3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关。 答案：C,酶的催化能力与温度有关。下列曲线中最可能是酶催化反应的图是 ( ),答案 B 解析 酶的化学本质是蛋白质，温度、酸碱度等因素都会对酶的空间结构和化学结构产生影响，甚至是破坏性的影响。在一定温度范围内，酶的催化活性会随温度的升高而增强，某一温度是酶的最适温度时，酶的催化活性最强。当温度超过最适温度以后，随着温度的升高，酶的催化活性将逐渐下降。,自主梳理 一、ATP的结构和功能 1结构：ATP是 的英文名称缩写，其结构简式是 ，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个 ，两个 ，ATP分子中大量的化学能储存在 中。 2功能：ATP是细胞内的一种 化合物，直接给细胞生命活动提供能量。,三磷酸腺苷,APPP,磷酸基团,高能磷酸键,高能磷酸键,高能磷酸,二、ATP与ADP的相互转化 1ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中 的 很容易水解，并释放能量。 2ATP形成：在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个 结合，重新形成ATP。,远离腺苷(A),高能磷酸键,游离的磷酸(Pi),3ATP形成的能量来源 (1)对于动物、人、真菌和大多细菌来说，均来自于 ，对于绿色细胞来说，则来自于 和 。 (2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是 的共性。,细胞呼吸,细胞呼吸,光合作用,生物界,三、ATP的利用 1ATP可用于细胞的主动运输、生物发电和发光、肌肉收缩、大脑思考等。 2细胞内的 反应总是与ATP 的反应相联系，放能反应总是与ATP的 相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的 。,吸能,合成,水解,能量“通货”,互动探究 1.ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？是组成哪种化合物的基本单位之一？ 提示 腺嘌呤核糖核苷酸；RNA。 2ATP与ADP相互转化的反应是可逆反应吗？为什么？ 提示 不是可逆反应。可逆反应是指正逆反应都能在同一条件下进行。而ATP和ADP的相互转化反应进行的反应条件、场所、能量来源和用途不同。,要点归纳 1ATP的形成途径,2ATP与ADP的相互转化,由上表可看出：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。,感悟拓展 高等植物不同部位的细胞基本结构，分析其产生ATP过程的差异。 (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。 (2)不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；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，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。,3在绿色植物生命活动中关于ATP的叙述，错误的是 ( ) AATP中含有C、H、O、N、P元素 B活细胞中ATP与ADP之间的转化时刻发生 CATP是生物体进行所有生命活动的能源 D动物形成ATP的途径主要是细胞呼吸 解析 并非所有生命活动都消耗能量，如自由扩散和协助扩散以及CO2的固定都不消耗能量，不需ATP供能。 答案 C,ATP转化为ADP可表示如下，式中X代表 ( ) AH2O BH CP DPi 答案 D 解析 ATP水解生成ADP和磷酸(Pi)并释放能量。,命题热点1 关于实验设计的考查 实验设计的关键找准变量 根据实验目的和要求，首先确定好四个变量即自变量、因变量、无关变量和额外变量四者之间的关系。 变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类共4种变量：,(1)实验变量与反应变量。实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的即在于解释这种前因后果。 例如，在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于捕获解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系及其实验事实。,(2)无关变量与额外变量。无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。,例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液浓度、试剂溶液的剂量和浓度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素及条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量。,【例1】为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管并编号为A、B，各注入2 mL体积分数3%的H2O2溶液；再向A管滴入2滴3.5%FeCl3溶液，向B管滴入2滴质量分数20%的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无火焰的卫生香检验；观察并记录结果。 (1)本实验的主要目的是探索_。 (2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料分析，原因可能是_。,(3)过氧化氢酶能催化H2O2的分解，产生的O能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验。,参照上图所给信息，回答下列问题。 3号试管内加入的物质是_。 设计2号试管作为对照的具体目的是_。 如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是第_号试管。,答案 (1)酶的高效性(过氧化氢酶和Fe3催化效率的高低) (2)H2O2溶液放置时间过长而分解 (3)2 mL焦性没食子酸溶液，2滴H2O2溶液，2 mL马铃薯块茎提取液 排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响 3,解析 (1)本实验探索酶催化效率具有高效性。 (2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。 (3)根据等量原则，3号试管中应加入2 mL焦性没食子酸溶液、2滴过氧化氢溶液、2 mL马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块茎提取液中的其他物质也可能使无色焦性没食子酸溶液氧化成橙红色沉淀，影响结果，因此应设立2号试管作对照。1号试管没有过氧化氢酶，所以过氧化氢不分解，无现象；2号试管没有过氧化氢，也无现象；4号试管马铃薯提取液中过氧化氢酶的活性因煮沸而失去，也没有现象，只有3号试管出现橙红色沉淀。,1(2009广东，3)水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质 ( ) A在4条件下易变性 B只含有C、H C也能催化淀粉合成 D含有羧基 答案 D,解析 本题考查酶的结构及催化特性。首先根据题干中的“能在常温下分解淀粉的”，可推知该物质是酶。酶在高温下才会变性失活，A项不对；淀粉酶的化学本质为蛋白质，一定含有C H O N，所以B项不对；酶具有专一性特异性，能催化分解的不能催化合成，C项不对。蛋白质的基本组成单位为氨基酸，氨基酸含有羧基，D项对。,2(2009宁夏、辽宁，2)下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 ( ),A当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降 B当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升 C酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重,答案 B 解析 本题主要