专题四(2课时)ATP和降低化学反应活化能的酶

1、专题四专题四 ATP和和酶酶考纲解读考纲解读 1.新陈代谢的概念 2.酶的作用和本质 3.酶的特性 4.探究影响酶活性的因素 5.新陈代谢的基本类型 考向指南考向指南 本讲内容是高考常考点，预计今后仍有可能以酶为背景材料对下列知识进行考查：（）酶的本质、特性及活性变化（）酶在新陈代谢中的作用（）酶特性的判断以及外界因素对酶活性影响的实验和分析（4）一些典型的生物的代谢类型 。一、一、ATPATP的结的结构及功能构及功能（一）（一）ATPATP的的全名称是三磷酸腺苷全名称是三磷酸腺苷结构简式是：结构简式是：A P P P高能磷酸键高能磷酸键水解水解30.54kj/mol30.54kj/mol A

2、DPADP：是细胞内的一种高能磷酸化合物是细胞内的一种高能磷酸化合物A P P（二）、（二）、ATPATP与与ADPADP的相互转换与能量代谢的相互转换与能量代谢ADPADP+Pi+Pi( ( 磷酸磷酸) ) + + 能量能量 ATPATP酶酶1.ATP1.ATP的水解的水解: :用于各项用于各项生命活动生命活动 ADPADP+Pi+Pi+ +能量能量 ATPATP ( (储存能量储存能量) ) 酶酶2.ATPATP的形成的形成:3.ATP3.ATP与与ADPADP的关系的关系:ATPATP ADPADP + Pi + + Pi + 能量能量酶酶ATPATP在细胞中普遍在细胞中普遍存在，但含量

3、不多存在，但含量不多（三）、（三）、ATPATP的形成途径的形成途径( (或能量来源或能量来源) ) 有道理。糖类和脂肪中的能量很多，但有道理。糖类和脂肪中的能量很多，但很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。才能被细胞直接利用。细胞生命活动的直接能源物质细胞生命活动的直接能源物质ATPATP思考与讨论思考与讨论： 如果把糖类和脂肪比作大额支票，如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP则相则相当于现金。这种比喻有道理吗？当于现金。这种比喻有道理吗？1 1、ATPAT

4、P的全名称是三磷酸腺苷，含有两个高的全名称是三磷酸腺苷，含有两个高 能磷酸键，尤其是远离腺苷的那个高能磷能磷酸键，尤其是远离腺苷的那个高能磷 酸键很活跃，容易断裂，也容易形成。酸键很活跃，容易断裂，也容易形成。2 2、ATPATP与与ADPADP在酶的作用下可以相互转化在酶的作用下可以相互转化 3 3、在、在ATPATP与与ADPADP的相互转化过程中，就蕴藏的相互转化过程中，就蕴藏 有能量的贮存和利用。有能量的贮存和利用。ATPATP ADPADP + Pi + + Pi + 能量能量酶酶 4 4、ATPATP形成的途径及其能量来源：形成的途径及其能量来源： 动物：呼吸作用和磷酸肌酸的水解动

5、物：呼吸作用和磷酸肌酸的水解 植物：呼吸作用和光合作用植物：呼吸作用和光合作用 （光合作用形成的（光合作用形成的ATP也只能用于光合作用）也只能用于光合作用）二、二、酶的作用和本质酶的作用和本质1、细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，、细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为统称为细胞代谢。细胞代谢。2、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用实验：比较过氧化氢在不同条件的分解实验：比较过氧化氢在不同条件的分解实验原理：实验原理：FeFe3+和过氧化氢酶都能加速和过氧化氢酶都能加速H H2 2O O2 2的分解（的分解（2 2 H H2 2O O2 2 2 H 2 H2 2O O + O+

6、 O2 2） 每滴质量分数为每滴质量分数为3.53.5%的的FeClFeCl 3溶液中的溶液中的FeFe3+数大约数大约相当于每滴质量分数为相当于每滴质量分数为2020%的肝脏研磨液中的过氧化氢的肝脏研磨液中的过氧化氢酶的酶的2525万倍万倍。方法步骤：方法步骤：1 2 3 41 . 取四支干净试管；取四支干净试管； 编号编号; 分别加入分别加入 2mL2mL过氧化氢溶液。过氧化氢溶液。2.2.将将2 2号试管号试管放在放在9090O OC C的水浴中，并与的水浴中，并与1 1号号试管比较气泡情况试管比较气泡情况 。 3.3.分别向分别向3 3号、号、4 4号试管加入一滴号试管加入一滴FeCl

7、FeCl3 3溶液和肝脏溶液和肝脏研磨液观察并比较气泡产生的情况。研磨液观察并比较气泡产生的情况。4.4.将点燃的卫生香分别放到将点燃的卫生香分别放到3 3、4 4号试管内液面的号试管内液面的上方，观察卫生香的燃烧情况。上方，观察卫生香的燃烧情况。讨论：讨论：1 . 2 2号试管放出了少量的气泡，这说明了什么？号试管放出了少量的气泡，这说明了什么？ 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2 . 3 3、4 4号试管未经加热也产生了大量的气泡，其号试管未经加热也产生了大量的气泡，其原因是？原因是？ FeClFeCl3 溶液中的溶液中的FeFe3+和肝脏研

8、磨液中的过氧化氢酶都能和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解。加快过氧化氢的分解。3 . 3 3、4 4号试管比较，号试管比较，4 4号试管放出的气泡更多，号试管放出的气泡更多，这说明了什么问题？这说明了什么问题？ 过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+的催化效率要高得多。细胞内之所的催化效率要高得多。细胞内之所以能在常温常压的条件下顺利地进行各种化学反应，必以能在常温常压的条件下顺利地进行各种化学反应，必须有酶的催化作用。须有酶的催化作用。实验结论：实验结论： 酶是种生物催化剂，能加速细胞内生化反应的进行，酶是种生物催化剂，能加速细胞内生化反应的进行，且比无机催化剂的催化效率要高得多

9、。且比无机催化剂的催化效率要高得多。实验的注意事项实验的注意事项 控制变量控制变量变量变量自变量自变量因变量因变量人为改变的人为改变的变量变量对照实验对照实验:随自变量的变化而变化的变量随自变量的变化而变化的变量 在对照实验中一般都要设置对照组和实验组，而且在对照实验中一般都要设置对照组和实验组，而且只能有一个自变量，其它条件都必需始终保持相同（实只能有一个自变量，其它条件都必需始终保持相同（实验的单一性原则）。验的单一性原则）。除一个因素以外除一个因素以外,其余因素都保持不变其余因素都保持不变 的实的实验。验。问题思考问题思考：1. 加热为什么能加快反应速度？加热为什么能加快反应速度？2.

10、无机催化剂和酶为什么能加快反应速度？无机催化剂和酶为什么能加快反应速度？3.酶为什么比无机催化剂的催化效率更高？酶为什么比无机催化剂的催化效率更高？ 加热为反应物提供了能量，使反应物分子从常态转变加热为反应物提供了能量，使反应物分子从常态转变为活跃状态。为活跃状态。 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所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称为需要的能量称为活化能。活化能。 无机催化剂和酶都能无机催化剂和酶都能降低降低反应物的活化能，从而加快反应物的活化能，从而加快反应速度。反应速度。（阅读教材阅读教材80页）页） 酶降低活化能的作用比无机催化剂更加显著，因而催酶降低活

11、化能的作用比无机催化剂更加显著，因而催化效率更高。化效率更高。在在2020O OC C测得过氧化氢分解的活化能测得过氧化氢分解的活化能条条 件件活化能活化能 / kj . mol-1没有催化剂催化没有催化剂催化75 用胶态铂催化用胶态铂催化54用过氧化氢酶催化用过氧化氢酶催化29阅读教材阅读教材81页页“资料分析资料分析”，讨论下列问题：，讨论下列问题：1 . 巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各 有什么局限性？有什么局限性？2 .巴斯德和李比希之间的争论原因是什么？这一巴斯德和李比希之间的争论原因是什么？这一 争论对后人进一步研究酶的本质有什么作用

12、？争论对后人进一步研究酶的本质有什么作用？3 .从比希纳的实验可以得出什么结论？从比希纳的实验可以得出什么结论？4 . 萨拉姆成功的主要原因是什么？萨拉姆成功的主要原因是什么？5 . 请给酶下一个叫完整的定义。请给酶下一个叫完整的定义。什么是酶，其化学本质是什么？什么是酶，其化学本质是什么？1 . 巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？有什么局限性？ 巴斯基认为发酵与活细胞有关是合理的，但巴斯基认为发酵与活细胞有关是合理的，但认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质的作用是不正确的。的作用是不正确的

13、。 李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才发挥作用是不正确的。死亡并裂解后才发挥作用是不正确的。 2 .巴斯德和李比希之间的争论原因是什么？这一巴斯德和李比希之间的争论原因是什么？这一 争论对后人进一步研究酶的本质有什么作用？争论对后人进一步研究酶的本质有什么作用？ 巴斯基是微生物学家，特别强调生物体或细胞巴斯基是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用的作用; 李比希是化学家，倾向于从化学的角度李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题考虑问题 。他们的争论促使后

14、人把对酶的研究。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。加有的放矢。3 .从比希纳的实验可以得出什么结论？从比希纳的实验可以得出什么结论？4 . 萨拉姆成功的主要原因是什么？萨拉姆成功的主要原因是什么？ 细胞中的某些物质在细胞外象细胞内一样继细胞中的某些物质在细胞外象细胞内一样继续起催化作用。续起催化作用。 坚持不懈、百折不挠的科学精神。成功属于坚持不懈、百折不挠的科学精神。成功属于不畏艰苦的人。不畏艰苦的人。5 . 请给酶下一个叫完整的定义。请给酶下一个叫完整的定义。 酶是由活细胞产生的、具有催化作用的有机

15、物酶是由活细胞产生的、具有催化作用的有机物（绝大多数酶是蛋白质，少数酶是（绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA）。）。小小 结结1 1、对照实验中要设置对照组和实验组，必、对照实验中要设置对照组和实验组，必 需控制一个变量。需控制一个变量。2 2、酶能降低反应物的活化能而大大的加快、酶能降低反应物的活化能而大大的加快 了反应速度。了反应速度。3 3、酶是由活细胞产生的、具有催化作用的、酶是由活细胞产生的、具有催化作用的 有机物（绝大多数酶是蛋白质，少数酶有机物（绝大多数酶是蛋白质，少数酶 是是RNARNA）。）。第二讲第二讲 在催化过氧化氢分解的实验中，过氧化氢在催化过氧化氢分解的实验中，过氧化

16、氢酶比酶比FeFe3+3+的催化效率更高，这说明了酶的催的催化效率更高，这说明了酶的催化作用具有化作用具有 。问题回顾问题回顾： 请回忆请回忆FeClFeCl3 3和过氧化氢酶催化过氧化氢分解和过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验结果，该实验结果说明的问题是什么？的实验结果，该实验结果说明的问题是什么？三、三、酶的特性酶的特性 至少要有蛋白酶和肽酶的参与；因为蛋白酶只至少要有蛋白酶和肽酶的参与；因为蛋白酶只能够使蛋白质水解成多肽，多肽必需在肠肽酶的能够使蛋白质水解成多肽，多肽必需在肠肽酶的作用下才能水解成氨基酸。由此说明了酶的催化作用下才能水解成氨基酸。由此说明了酶的催化作用具有作用具有 。问题回

17、顾问题回顾： 要使蛋白质水解成氨基酸，必需至少有哪些要使蛋白质水解成氨基酸，必需至少有哪些酶的参与？为什么？由此所说明的问题是？酶的参与？为什么？由此所说明的问题是？ 2 2号试管的蓝色退去（淀粉酶恢复活性），号试管的蓝色退去（淀粉酶恢复活性），1 1号试管蓝色不变。号试管蓝色不变。 如果再将如果再将2 2、3 3号试管放到号试管放到6060O OC C的水浴中保温的水浴中保温一段时间，一段时间，2 2支试管的颜色有何变化？请分析其支试管的颜色有何变化？请分析其原因原因实验结果探讨实验结果探讨： 酶的催化作用都有一个最适酶的催化作用都有一个最适温度，高于或低于这个最适温温度，高于或低于这个最适

18、温度，酶的活性都会受到影响。度，酶的活性都会受到影响。 低温抑制了酶的活性，高温低温抑制了酶的活性，高温则破坏了酶的结构，使酶丧失则破坏了酶的结构，使酶丧失活性。活性。t / oC最适温度最适温度酶活性受温度影响酶活性受温度影响 动物体内酶的最适温度一般在动物体内酶的最适温度一般在35403540o oC C，植物，植物体内酶的最适温度一般在体内酶的最适温度一般在4040 5050o oC C之间。之间。结论结论： 酶的催化作用受温度的影响酶的催化作用受温度的影响 如果再将如果再将2 2、3 3号试管的号试管的pHpH调至到调至到7 7，2 2支试管的支试管的颜色有何变化？并请分析其原因颜色有

19、何变化？并请分析其原因实验结果探讨实验结果探讨： 2 2、3 3号试管仍为蓝色（唾液淀粉酶未能号试管仍为蓝色（唾液淀粉酶未能恢复活性）。恢复活性）。 酶的催化作用都有一个最适酶的催化作用都有一个最适 PHPH，高于或低于这个最适，高于或低于这个最适PH PH ，酶的活性都会受到影响。酶的活性都会受到影响。 pHpH最适最适pHpH酶活性受酶活性受pHpH影响影响 强酸强碱都会破坏了酶的结强酸强碱都会破坏了酶的结构（酶蛋白变性），使酶丧失构（酶蛋白变性），使酶丧失活性。活性。 不同酶的最适不同酶的最适pHpH不同，胃蛋白酶的最适不同，胃蛋白酶的最适pHpH为为1.51.5，唾液淀粉酶接近中性，肠

20、液中的消化酶的最，唾液淀粉酶接近中性，肠液中的消化酶的最适适pHpH为为8 8左右。左右。结论结论： 酶的催化作用受酶的催化作用受pHpH的影响的影响小小 结结1 1、酶具有高效型和专一性。、酶具有高效型和专一性。 在最适温度（在最适温度（pHpH）范围内，随温度（）范围内，随温度（pHpH）的升）的升高，酶的活性增强；超过最适温度（高，酶的活性增强；超过最适温度（pHpH），随温），随温度（度（pHpH）的升高，酶的活性降低乃至丧失（高温）的升高，酶的活性降低乃至丧失（高温和强酸强碱都可使酶蛋白变性而丧失活性）。和强酸强碱都可使酶蛋白变性而丧失活性）。 3 3、影响酶作用的因素还有：酶浓度、

21、底、影响酶作用的因素还有：酶浓度、底物浓度、酶的激活剂和抑制剂。物浓度、酶的激活剂和抑制剂。2 2、酶的催化作用受温度和、酶的催化作用受温度和pHpH的影响。的影响。 1、酶的概念 2、酶的作用机理 3、酶的特性 4、影响酶促反应的因素 5、酶与激素的关系考查酶的作用和本质考查酶的作用和本质关于酶的特性，下列表述中错误的是（关于酶的特性，下列表述中错误的是（ ）A A酶是活细胞产生的具有催化能力的酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物有机物 B B化学反应前后，酶的化学性质和数量不变化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C C酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响酶的催化效率很高，但易受温度和酸

22、碱度影响 D D一旦离开活细胞，酶就失去催化能力一旦离开活细胞，酶就失去催化能力【答案】【答案】D考查酶的特性考查酶的特性下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速度和浓度、温度、pH的关系，请回答： C （1）图A中反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，其原因是 （2）图B中a点对应的温度称 （3）图B中a点到b点的曲线急剧下降，其原因是受反应液中酶浓度的抑制。受反应液中酶浓度的抑制。酶反应的最适温度。酶反应的最适温度。温度升高，温度升高，使酶活性下降。使酶活性下降。影响酶的因素影响酶的因素右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中

23、不能获得的信息是（图中不能获得的信息是（ ）A酶反应的最适温度酶反应的最适温度 B酶因热而失活酶因热而失活C酶反应生成物量与时间的关系酶反应生成物量与时间的关系D酶反应速度和酶量的关系酶反应速度和酶量的关系【答案】【答案】D课堂练习课堂练习1.1.下列关于酶的化学成分的叙述，哪一项是不正下列关于酶的化学成分的叙述，哪一项是不正 确的确的 （ ） A.A.一般地说，酶的化学成分是蛋白质一般地说，酶的化学成分是蛋白质 B.B.酶是由蛋白质和核酸组成的酶是由蛋白质和核酸组成的 C.C.绝大多数酶是蛋白质，少数酶是绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNARNA D. D.淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质淀粉酶和

24、过氧化氢酶都是蛋白质B2.2.下列关于生物体内酶的正确叙述是下列关于生物体内酶的正确叙述是 （ ） 是由有分泌功能的细胞产生的是由有分泌功能的细胞产生的 有的从食物有的从食物 中获得，有的在体内合成中获得，有的在体内合成 凡是活细胞都能产凡是活细胞都能产 生酶生酶 绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质 有的酶是蛋白有的酶是蛋白 质，有的酶是脂质等其它有机物质，有的酶是脂质等其它有机物 酶在代谢中酶在代谢中 有多种功能有多种功能 酶在新陈代谢中起调控作用酶在新陈代谢中起调控作用 酶只有催化作用酶只有催化作用 A.A. B. B. C. C. D. D.C3.3.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀

25、粉酶和将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调适量水混合装入一容器内，调pHpH至至2 2，保存，保存3737O OC C的的水浴锅内，过一段时间后，容器剩余的物质是水浴锅内，过一段时间后，容器剩余的物质是（ ） A.A.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B.B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C.C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D.D.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水A4. .关于蛋白酶的叙述，不正确的是（关于蛋白酶的叙述，不正确的是（ ）A蛋

26、白酶是蛋白质蛋白酶是蛋白质B蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病C蛋白酶可以水解所有的肽键蛋白酶可以水解所有的肽键D利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性【答案答案】C5 5. .右图表示某有机物加入催化剂右图表示某有机物加入催化剂 后，置于后，置于0 0O OC C到到8080O OC C环境中，有环境中，有 机物的分解总量与温度的关机物的分解总量与温度的关 图。根据该图判断，如果把这图。根据该图判断，如果把这 些物质置于些物质置于8080O OC C到到0 0O OC C的环境中处理，其有机物的环境中处理，其有机物 分解总量与温度的关系图应为分解总量与温度的关系图应为 （ ） B A B C DA B C D 6 6. .在一