高中生物必修一第五章第一节 酶和ATP(上课用))

4、酶的化学本质： 酶是活细胞产生的具有催化作用的有 机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
酶在活细胞内产生，但可分布在细胞内 （如呼吸酶）或细胞外（如唾液淀粉酶） 发挥作用。
同一个体内各类细胞所含酶的种类、数 量 都不同 ，是 基因选择性表达 的结果。
酶所催化的反应叫酶促反应。
酶促反应中被酶作用的物质叫做底物
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
对照实验
步骤
对照组
1
3% 2ml
试管编号 实验组 2 3
3% 2ml 3%
4
3%
说明 变量
无关变量
一 H2O2 浓度 剂量
二 反应条件
剂量
2ml
2ml
肝脏研 常温 90℃ FeCl3 磨液 自变量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
较多 变亮 大量 复燃
不明显 少量 结 气泡产生 果 卫生香燃烧 不复燃 不复燃
物质可循环利用 能量是不可循环利用 反应不可逆
动动脑
ATP与ADP的相互转化
动物和人 绿色植物
ADP+Pi
能量
酶
ATP
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源： 光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）
光合 呼吸
ATP
能量
呼 吸
Pi 酶 酶 能量 ADP
主动运输 发光发电 肌肉收缩 大脑思考 物质合成
第三单元 细胞的能量供应和利用
第1节
酶和ATP
一、降低化学反应活化能的酶
（一）酶的作用和本质
1.细胞代谢： 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为 细胞代谢,是生物生命活动的基础。
2.酶在细胞代谢中的作用
Hale Waihona Puke Baidu 一、酶的作用和本质：
酶在细胞代谢中的作用： 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
1.常温
探究温度对淀粉酶活性的影响
（已知淀粉酶的适用温度范围是50～75℃）
1.实验分析 （0 ℃、60 ℃、100 ℃） (1)自变量： 温度 (2)因变量： 不同温度条件下淀粉酶的活性
如何检测？ 淀粉 淀粉酶 麦芽糖
实验操作顺序、溶液的量、时间、 (3)无关变量： 温度是否达到预设的温度等
(4)实验原则： 单一变量原则、等量原则、对照实验原则
可见试管内有淡黄色荧光出现,
约过15分钟荧光消失
蒸馏水
2ml
医用葡萄 糖溶液2ml
ATP注射 液2ml
萤火虫发光器 的经典实验
A
B
C
A
B
C
问题思考：
本实验的原理是： 蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直
接的能源物质，他们都不会使熄灭的
离体发光器重新发光，而ATP能使离体 的发光器重新发光，是因为ATP是直接
3.结构式：
P ~ P ~P
核糖 A:腺苷(腺嘌呤核苷)
腺嘌呤
P:磷酸基团
~:高能磷酸键
(30.54KJ/mol)
ATP的结构
高能磷酸键："～"含较高键能的化学键
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
C H O N P 4.元素组成：
5.化学组成： 1分子腺苷和3分子磷酸基团
（二）ATP与ADP的相互转化
结果 因变量 结论
有较多气泡
不明显
不明显
过氧化氢酶在中性条件中活性最强
pH值：在极端的酸性或碱 性条件下会变性而完全失 去活性，大多数酶的最适 PH值为4.5-8.0范围内。 （1）动物体内的酶最适 宜pH大多在6.5—8之间。 唾液pH为6.2—7.4，胃液 的pH为0.9—1.5，小肠液 的pH为7.6。 （2）植物体内的酶最适 pH大多在4.5—6.5之间。
A-P~P~P A-P~P P
+ ADP Pi(磷酸) + ATP
酶
能量
ATP与ADP的相互转化： 能 量 的 储 存
酶
能 量 的 释 放
ATP ADP + Pi + 能量 酶 ADP+Pi+能量 ATP
ATP ADP + Pi + 能量 酶 ADP+Pi+能量 ATP
酶
上面两个反应式可逆的吗？
2.加热
3.FeCl3
4.加肝液
2 H2O2 → 2 H2O + O2
控制变量与对照实验
1、自变量：实验中人为改变的变量。 2、因变量：随自变量而变化的变量。 3、无关变量：除自变量外，实验过程中可能 还会存在的一些可变因素，对实验结果造成 影响。 4、对照实验：除了一个因素以外，其余因素 都保持不变的实验叫做对照实验。 5、对照实验一般要设置对照组与实验组。
经反应产生的物质叫做产物。 酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
二、酶的特性 1.高效性 2.专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应 3.作用条件比较温和：
高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到 破坏，使酶永久失活；在低温下，酶的活性 降低，但不会失活。
实验六 --- 探究：影响酶活性的条件
实验材料：
2.实验用品：
质量分数为3％的可溶性淀粉溶液、质量分数为 2％的淀粉酶溶液、冰水（0℃）、热水、碘液
温度对酶活性的影响
1
3％可溶性淀粉
2
2ml 37℃水浴 放置2min
3
2ml 60 ℃浴
温度 自变量
唾液淀粉酶 碘液
2ml 冰水中
1ml 1ml 1ml 摇匀混合，放置反应5min 1滴 变蓝 1滴 不变蓝 1滴 变蓝
Pi
总结ATP与ADP的相互转化：
1.伴随能量的储存和释放
ATP
酶
ADP +Pi+能量
（能量“通货”）
2.ATP的含量处在动态平衡之中，保证了稳定 供能。
3.细胞内ATP含量少,但转化迅速, 且相互转化 为不可逆反应
（三）ATP的作用
ATP是细胞各项生命活动的直接能源物质
萤火虫发光器
用小刀将数十只萤火虫的 发光器割下,干燥后研磨成粉末, 取三等份分别装入三支试管,各 加入少量水使之混合,置于暗处,
3、酶的作用机理
（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称为活化能
（2）作用机理：降低化学反应所需要的活化能
酶在细胞代谢中的作用
各条件使反应加快的本质：
加热： 提高分子的能量
Fe3+： 降低化学反应的活化能
酶： 更显著地降低化学反应的活化能
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才 能在温和的条件下快速进行。
2％淀粉酶溶液、20％肝脏研磨液、3％ 可溶性淀粉溶液、体积分数为30％的过氧化 氢溶液、5％ HCl、5％ NaOH、热水、蒸馏 水、冰块、碘液、斐林试剂
实验用具：
试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、 试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温度计、 PH试纸、火柴
pH对酶活性的影响
1 2 3 肝脏研磨液 1ml 1ml 1ml 5NaOH 5HCL 蒸馏水 pH 自变量 1mL 1mL 1mL 2ml 2ml 2ml 3％过氧化氢 溶液 摇匀混合，放置在室温下反应5min
颜色 因变量 结论
唾液淀粉酶在37 ℃中活性最强
5.分析实验结果，得出结论
1
保温
滴入碘液 观察颜色变化 0℃ 1滴 变蓝
2
60℃ 1滴 不变蓝
3
100℃ 1滴 变蓝
温度会影响酶的活性
温度过高和过低对酶活性的影响其本 质相同吗？
酶活性：
1.酶对化学反应的催化效率：最适 的温度和PH条件下，酶的活性最高 2.不同的酶具有不同的最适的温度 和最适PH
酶的作用： 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用
更显著，因而催化效率更高。
酶本质的探索：
1783年,意大利科学家斯巴兰札尼 用 “金属笼肉块”实验推断胃液中 一定 含有消化肉块的物质----说明胃具有化 学性消化的作用. 1836年,德国科学家施旺提取胃液中消化蛋白质的物 质----胃蛋白酶. 1926年,美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶 结晶,并证明它是一种蛋白质.20世纪30年代,科学家相 继提取出多种酶的蛋白质结晶,指出酶是一类具有生物 催化作用的蛋白质. 20世纪80年代以来,美国科学家切赫和奥特曼发现少 数RNA也具有催化作用.
3.本质: 有机物（绝大多数是蛋白质、少数是RNA） 4.同无机催化剂一样，只改变反应速率，
不能改变反应方向和终产物的浓度，在化
学反应前后本身不发生改变。
5.酶的特性 高效性
专一性
作用条件温和
二、细胞的能量“通货”—
ATP
（一）ATP的结构 1.中文简称： 三磷酸腺苷
2.结构简式： A—P～P～P
3.过酸、过碱或温度过高，会使酶的空 间结构遭到破坏，使酶永久失活。 （不可逆）
4.低温，不破坏酶的空间结构，只是降
低酶的活性。 （可恢复）
总结酶的相关知识： 1.产生部位：所有的活细胞 （不包括哺乳动物成熟红细胞）
作用部位：细胞内（胞内酶）
细胞外、体外（胞外酶）
2.作用：催化作用（降低活化能）
能源物质
ATP是生物体新陈代谢所需能量的直接来源
比 较：
ATP — 是新陈代谢所需能量的 直接 来源 糖类是生命活动的主要 能源 物质 有机物 脂肪是生物体的 储能 物质
— 是生命活动的最终能量来源 （太阳能）
光能
ATP小常识：
是一种白色粉末 ,可溶于水 ,可口服 ,也可静脉注射
功能:改善肌体代谢，又是体内能量的主要来源。 目前普遍用于心力衰竭、心肌梗塞、脑动脉硬 化、冠状动脉硬化等等，并有抗癌作用，可望 成为抑癌剂。
因变量
结论
过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样
y=k· x
说明： 1、加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率； 2、FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能 加快过氧化氢分解的速率； 3、过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学 反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率 地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶 对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。酶凭 什么能担此大任？