第四章 第一节

例3 (2012·湖南六校联考)下表是某同学 为验证酶的特异性而设计的实验方案, a～ d表示4支试管, ①～⑦表示实验步骤. 对该 实验方案的有关评价, 错误的是( )
a
b
c
d
淀粉溶
唾液淀粉 唾液淀粉
①
液
蔗糖溶液 酶溶液 酶溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
a
b
c
d
②
37 ℃温水中水浴加热10 min
2. 意义: ATP和ADP的相互转化在活细胞中 ___永__不__停__息_____地进行着, __直__接______为生 物体的各种需能反应提供___能__量______. 想一想
生物体内哪些生理过程可以合成ATP? 提示: 光合作用、细胞呼吸等.
三、ATP的利用
四、酶的本质 1. 合成场所: ____活__细__胞_____中. 2. 化学本质: 大多数酶是___蛋__白__质____, 极少 数是RNA. 3. 作用: 具有____催__化____作用. 五、酶的特性及作用过程 1. 特性
(2)酶浓度 ①当底物量充足时, 酶促反应速率与酶浓度 呈___正__相__关______. ②当___底__物__量__一__定_____时, 在酶浓度较低时, 反应速率随酶浓度的增加而加快, 当酶浓度 达到某一定值后, 不再随酶浓度的增加而加 快.
判一判 (1)化学反应前后, 酶的化学性质和质量不变 (√) (2)酶的活性易受酸碱度和温度的影响(√) (3)酶一旦离开活细胞, 不一定就失去催化能 力(√) (4)酶起催化作用时, 和无机催化剂相同, 是降 低分子的活化能(√)
3. 底物浓度、酶浓度 (1)底物浓度 ①当酶充足时, 酶促反应速率与底物浓度呈 ___正__相__关____. ②当酶量一定时, 在底物浓度较低时, 反应速 率____随__底__物__浓__度__的__增__加__而__加__快_____, 当底物 浓度达到某一定值后, ___不__再__随__底__物__浓__度__的__增__加__而__加__快__________.
3. 探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理 pH影响酶的活性, 从而影响氧气的生成量, 通 过含过氧化氢酶的滤纸片在过氧化氢溶液中 上浮的情况来检验氧气的生成量. (2)实验步骤设计 取3只烧杯——分别加入等量的pH依次为5、 7、9的H2O2溶液——
将大小相同的浸过过氧化氢酶溶液的干燥滤 纸片分别放入3只烧杯中——观察滤纸片上浮 情况. (3)实验结果预测 pH为7的条件下, 滤纸片上升最快. (4)实验结论: pH影响酶活性.
(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的增加而加快, 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.
例2 (2012·陕西榆林高一检测)如图中, 横轴表示酶的催化反应条件, 纵轴表示酶 促反应速率, 能正确反映温度、pH和反应 物浓度与酶促反应速率关系的曲线分别是 ()
能量 储存于形成的高能磷酸 用于各项生命活
去路 键中
动
反应 细胞ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基质、线粒体、 生物体的需能部
场所 叶绿体
位
由上表可以看出, ATP和ADP的相互转化过 程中, 从物质方面来看是可逆的, 从酶、进行 的场所、能量方面来看是不可逆的, 即从整 体来看二者的反应不可逆, 而是细胞内ATP 与ADP的循环过程.
性升高, 酶促反应速率增加; 超过最适温度和
pH后, 随温度和pH的升高, 酶的活性下降, 酶
促反应速率减慢, 故温度、pH与酶促反应速
率关系的曲线都为甲; 在一定范围内, 反应物
浓度增加, 酶促反应速率增加, 但当酶达到饱
和, 酶的数量成为影响酶促反应速率的主要
因素.
【答案】 D
互动探究 2. 如果将题干中的“酶促反应 速率”换成酶活性, 答案仍为D项吗? 【提示】 将“酶促反应速率”改换成酶活 性后, 温度和pH对酶活性的影响仍为甲, 而反 应物浓度对酶活性的影响变为乙, 答案应改 为B项. 这是因为酶活性的大小仅与酶分子本 身的结构及温度、pH有关, 与反应物浓度、 酶的浓度等没有关系.
特别提醒 ATP在生物体内含量低, 但远离A的那个高 能磷酸键既容易断裂, 也容易形成, 使ATP与 ADP的相互转化十分迅速且时刻不停地发生 并处于动态平衡中.
例1 如图为ATP与ADP相互转化示意图. 有关此示意图的说法错误的是( )
A. 图中存在能量的储存与释放 B. 这一过程保证了生命活动的顺利进行 C. 据图可知此过程物质是可逆的 D. 据图可知此过程能量是可逆的
要点二 酶的作用机理及有关曲线解读
1. 酶的作用机理 酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能, 分析如下:
(1)图中ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化 时反应进行所需要的活化能. (2)若将酶变为无机催化剂, 则b在纵轴上向上 移动. 用加热的方法不能降低活化能, 但会提 供活化能.
2. 与酶有关的曲线解读 (1)表示酶的高效性的曲线
【解析】 图中包括ATP的合成和水解两部 分, 其中ATP的合成所需的能量来自细胞内 的放能反应, ATP的水解释放的能量则用于吸 能反应. ATP与ADP的相互转化保证了生命活 动的正常进行. ATP与ADP的相互转化中物质 是可逆的, 能量是不可逆的. 【答案】 D
互动探究 1. (1)图中参与能量Ⅰ转化的主要生理过程有 哪些? 图中能量Ⅱ主要去路有哪些? (2)图中酶Ⅰ和酶Ⅱ是一种吗? 【提示】 (1)光合作用、细胞呼吸. 用于生 物体的各项生命活动, 如肌肉收缩, 神经冲动 的传导等. (2)不是, 酶Ⅰ是合成酶, 酶Ⅱ是水解酶.
要点突破·讲练互动
要点突破 要点一 生命活动的能量“通货”—— ATP
1. ATP的分子组成图示
2. ATP与ADP的相互转化 (1)总反应式
ATP的合成 反应式 所需酶 ATP合成酶
ATP的水解 ATP水解酶
能量 来源
ATP的合成
光能(光合作用), 化学 能(细胞呼吸)
ATP的水解 储存在高能磷酸 键中的能量
③
将c倒入a, 将d倒入b
④
37 ℃温水中水浴加热10 min
⑤
加入现配的斐林试剂溶液2 mL
⑥
37 ℃恒温水浴2 min
⑦
观察并记录颜色变化
A.唾液淀粉酶属于无关变量 B. 应将斐林试剂改为碘液 C. ②④⑥的温度设置有一处错误 D. 第②步操作可以省略 【思路点拨】 解答本题的关键是明确“哪 些步骤需水浴加热及水浴加热的目的”; 注 意斐林试剂与还原性糖反应时应在 50 ℃～65 ℃水浴中加热2 min.
实验现象相同.
【答案】 B
变式训练 (2012·淮安统考)在小型圆底烧 瓶内盛等量的H2O2, 并向瓶中迅速加入等量 的下列图示中的物质, 烧瓶口紧包着一个小 气球, 使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置. 下列 装置中, 沉入底部的烧瓶最先浮起的是( )
解析: 选C. 在图中所示的4个烧瓶中只有C项 中H2O2分解速率最快, 产生O2最多, 小气球最 先浮起. 因为新鲜肝脏中有过氧化氢酶, 其催 化效率比Fe3＋高, 且在37 ℃时活性达到最高; 而久置肝脏研磨液中过氧化氢酶被微生物分 解, 其活性大大降低.
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要的时间, 不能改变化学反应的平衡点.
(2)影响酶活性的曲线 ①在一定温度(pH)范围内, 随温度(pH)的升 高, 酶的催化作用增强, 超过这一范围酶催化 作用逐渐减弱.
②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. ③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最 适温度.
【纠错笔记】 酶知识的正误辨析
正确说法
降低反应的活化能
A. ①②⑤
B. ①⑤⑧
C. ③⑤⑧
D. ①③⑤
【思路点拨】本题主要考查酶的定义及对其
作用机理的理解. 解答本题的关键是充分理
解酶的概念, 识记作用机理, 然后逐项分析.
【解析】 酶是活细胞产生的具有生物催化 作用的有机物, 绝大多数是蛋白质, 少数是 RNA, 通过降低反应的活化能来起作用. 【答案】 C
易错警示
对酶的本质等认识不清 【例题】下列有关酶的叙述, 正确的是( ) ①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食 物中获得, 有的在体内转化而来 ③凡是活 细胞都能产生酶 ④酶都是蛋白质 ⑤有的 酶是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
⑧酶只是起催化作用, 其催化作用的实质是
无明显 变化
卫生香燃 无明显
烧猛烈
变化
2.实验证明酶具有特异性
特异性
原理
对照 实验
实验 结果
实验说明: (1)制备的可溶性淀粉溶液, 必须完全冷却后 才能使用. 若用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进 行实验, 会破坏淀粉酶的活性. (2)加酶的试管保温时, 应控制在60 ℃左右, 低 于50 ℃或高于75 ℃会降低化学反应的速率. (3)实验中需严格控制无关变量, 如所加待测 溶液和试剂的体积、保温时间、加热时间等.
【解析】 该实验的自变量为底物不同, 唾
液淀粉酶属于无关变量; 在底物与唾液淀粉
酶混合前无需水浴加热, 37 ℃水浴加热应放
在混合后进行; 滴加斐林试剂后, 斐林试剂与
还原性糖反应需50 ℃～65 ℃水浴加热2 min;
该实验中不能用碘液代替斐林试剂, 因为蔗
糖无论反应与否, 都不会与碘液有颜色反应,
【名师点睛】 (1)生物组织中还原性糖的鉴 定实验只能用斐林试剂. (2)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验, 只 能用斐林试剂, 不能用碘液. 因为蔗糖无论反 应与否都不会与碘液有颜色反应, 实验现象 相同. (3)探究温度对酶活性的影响实验, 只能用碘 液, 不能用斐林试剂, 因为斐林试剂使用时要 加热, 这会影响温度为自变量的实验.
符号 A
T
P
～
__腺__嘌__呤__ 含义
3
_磷__酸__基__团__
高能磷
__核__苷____
酸键
2.结构特点 (1)高能量: ATP是一种___高__能__化__合__物___, 含有 两个___高__能__磷__酸__键____.
(2)不稳定: 在有关酶的催化作用下, ___A_T_P_末__端__的__高___能__磷__酸__键___易水解, 释放出 大量能量. 二、ATP与ADP的相互转化 1. 示意图
A. 甲、乙、丙 C. 甲、丙、乙
B. 甲、甲、乙 D. 甲、甲、丙
关键点 【思路点拨】 本题主要考查影响酶促反应 速率的因素. 解答本题可从以下几点分析: ①明确影响酶促反应速率的因素. ②区分酶活性和酶促反应速率的异同. ③回忆各种因素对酶促反应速率的影响曲线.
【解析】 在一定的温度和pH范围内, 酶活
第四章 第一节
2020/9/24
第一节 ATP和酶
学习导航
1.掌握ATP中能量的来源和去向, 以及ATP 与ADP的能量转化关系. (重点) 2. 通过酶的实质分析酶的特性. 3. 以曲线、图表及实验设计形式掌握影响 酶活性的因素. (重难点)
新知初探·思维启动
一、生命活动的能量“通货”——ATP 1. 腺嘌呤核苷三磷酸 (1)简称: ATP. (2)结构简式:____A_－__P__～__P_～__P___. (3)ATP及其结构简式中的符号含义
要点三 与酶有关的实验设计
1. 实验证明酶具有催化性
操作顺序
1
质量分数为3%的H2O2溶 液
试管号
1
2
3 mL 3 mL
2 新鲜的酵母菌液
2 mL －
操作顺序
3
蒸馏水
4
振荡试管
用棉花堵住试管口, 5 观察气泡
将带余烬的卫生香
6 插入试管内, 观察卫 生香燃烧的情况
试管号
1 －
振荡
2 2 mL
气泡多
适宜的pH 化学反应的活化能
一定的底物
酶的活性中心
2. 作用过程
底物
产物
六、影响酶促反应速率的因素 1. 温度 酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的 __最__适__温__度___, 低于或高于这一温度都会使反 应速率降低. 2. pH 在酶的___最__适__p_H____下, 酶表现出最大活性, 高于或低于此pH, 酶活性均降低.