【精品】2011届高考生物第一轮复习经典学案 2-1 新陈代谢与酶和ATP课件.ppt
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1、n1了解酶的发现过程。n2阐明酶的概念及其来源。n3举例说明酶的特性。n4写出ATP的结构简式。n5说明ATP与ADP的相互转化。n6阐明植物体与动物体ATP的形成途径。n7比较过氧化氢在自然状态、加入Fe3及加入过氧化氢酶后的分解状况,验证酶的高效性。n8通过探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化状况,验证酶的专一性。n一、酶n二、ATPn1.酶概念的理解化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核来源一般说来,活细胞都能产生酶生理功能具有生物催化作用n2.酶的生理作用生物催化剂n(1)具有催化剂的一般特性n在催化某一反应时,与其他一般无机催化剂一样,能显著降低反应
2、的活化能,提高反应速率,缩短达到平衡的时间,但并不改变反应的方向和平衡常数。n反应前后酶的性质和数量均没有变化。 n(2)具有一般催化剂所不具备的以下特征n高效性。n专一性:酶对反应底物具有专一性,任何一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。n酶需要适宜的环境条件:酶促反应一般在常温、温压及生理pH条件下进行。n多样性。n3酶的本质及生理作用的实验验证n(1)酶是蛋白质的实验验证n实验设计思路n通过对照,实验组若出现紫色,证明待测酶液是蛋白质,不出现紫色,则该酶液不是蛋白质。n实验中自变量是待测酶液和已知蛋白液,因变量是是否有紫色反应。n(2)酶的催化作用n实验设计思路:n实验中自变量是相应
3、酶液的有无,因变量是底物是否被分解。n归纳总结n1酶知识的正误辨析正确说法错误说法产生场所凡是活细胞都能产生(不考虑人的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(或多数是蛋白质,少数为RNA)蛋白质基本单位氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成场所核糖体或细胞核核糖体正确说法错误说法作用场所既可在细胞内,也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性,不破坏酶的结构,高温使酶变性失活低温引起酶变性失活作用酶只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的来源于食物n2.教材中涉及到的酶及其作用的归纳总结分类酶的名称酶的作用消化水解酶唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀
4、粉酶将淀粉分解为麦芽糖胰麦芽糖酶、肠麦芽糖酶将麦芽糖分解为葡萄糖胃蛋白酶、胰蛋白酶将蛋白质分解为多肽肠肽酶将多肽分解为氨基酸胰脂肪酶、肠脂肪酶将脂肪分解为脂肪酸和甘油分类酶的名称酶的作用其他水解酶DNA酶分解DNA纤维素酶分解纤维素果胶酶分解果胶青霉素酶分解青霉素其他代谢酶谷丙转氨酶将谷氨酸转化为丙氨酸酪氨酸酶利用酪氨酸合成黑色素,衰老的细胞中酪氨酸酶活性降低,白化病人体内不能合成酪氨酸酶固氮酶生物固氮分类酶的名称酶的作用其他酶解旋酶解开DNA碱基间的氢键逆转录酶催化RNA形成DNA单链RNA聚合酶催化DNA分子转录形成信使RNA限制性内切酶切割DNA形成黏性末端DNA连接酶将DNA分子的黏性
5、末端连接起来溶酶体酶水解细胞中的代谢废物、衰老的细胞组织以及外源杂质n3.酶与激素的比较酶激素来源活细胞产生专门的内分泌腺或特定部位细胞产生化学本质绝大多数是蛋白质,少数是RNA固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸、脂质等生物功能催化作用调节作用共性在生物体内均属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少n【例1】(2009重庆理综,6分)下列有关酶的叙述,正确的是()nA高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性nB酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质nC细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶nD细胞质中没有作用于DNA的解旋酶n解析本题主要考查酶的相关知识。高温破坏酶的结构使其失活,低温只是使酶活性受抑
6、制,并不破坏其结构,当温度回升时酶活性还可以恢复,A错误;酶是活细胞产生的并具有催化作用的有机物,绝大多数酶属于蛋白质,少数RNA也具有催化作用,B错误;细胞呼吸的第一阶段:葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行的,细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶,C正确;细胞质中也有DNA分布,如在线粒体和叶绿体内,细胞质中的DNA也会复制,也需要解旋酶的催化,D错误。n答案Cn(2009浙江宁波高三期末)下列关于酶的叙述正确的是()n酶是活细胞产生的酶都有消化功能酶的本质是蛋白质,蛋白质都是酶酶具有专一性、高效性酶促反应与外界条件无关淀粉酶能促进淀粉水解nA BnC Dn解析:考查酶的知识。酶是在活细胞内
7、产生的一类具有催化作用的有机物。它的功能是起催化作用,其本质是蛋白质或RNA;它具有专一性和高效性的特点,淀粉酶只能催化淀粉的水解体现了它的专一性,酶促反应与外界环境条件有关如温度、pH等。n答案:An1.酶的活性n酶是一种高分子有机物,绝大多数是蛋白质,蛋白质的分子结构和功能状态受到温度、pH、抑制剂、激活剂等因素的影响,酶活性大小直接影响酶促反应速率。n(1)酶催化活性的表示方法:酶催化活性的强弱以单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。n(2)研究影响酶作用的因素与方法:研究某一因素对酶促反应速率的影响时,应在保持基他因素不变的情况下,单独改变研究的因素,即遵循某一变量原则,如研究温
8、度对酶的活性影响时,除温度为实验变量外,其他实验因素都应控制相同。n另外,在设计实验研究影响酶活性的因素时,还应设置对照实验。n(3)温度对酶活性的影响:在较低的温度时,随着温度的升高,酶的活性也逐渐增强,达到最适温度时,酶的催化能力最高,但高于最适温度后酶的催化能力会迅速下降,最后完会失去催化能力。(如图甲所示)n(4)pH对酶活性的影响:酶的催化能力的发挥有一个最适pH,在低于最适pH时,随着pH的降低,酶的催化能力逐渐降低;高于最适pH时,随着pH的升高,酶的活性逐渐下降。(如图乙所示)n(5)激活剂、抑制剂对酶的影响:激活剂可使酶活性增强,抑制剂可使酶的催化活性受到抑制。n2底物浓度n
9、酶量一定的条件下,在一定范围内随着底物浓度的增加,反应速率也增加,但达到一定浓度后不再增加,原因是受到酶数量和酶活性的限制。(如图丙所示)n3酶浓度n在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应速率与酶浓度成正比。(如图丁所示)n影响酶促进反应速率的因素可归纳如下:n曲线解度n1表示酶高效性的曲线n(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。n(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。n(3)酶只能催化已存在的化学反应。n2表示酶专一性的曲线n加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率
10、相同,而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快,说明酶B对此反应无催化作用,进一步说明酶具有专一性。n3影响酶活性的曲线n反应溶液酸碱度的变化一般不影响酶作用的最适温度。n【例2】(2009宁夏理综、辽宁理综,6分)右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()nA当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降nB当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升nC酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存nD酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重n解析本题考查了温度对酶活性的影响,考查考生对不同温度对酶活性影响的分析能力,同时还考查了考生的识图能力。从图中可以看出,当反应温
11、度由t1调到最适温度时,酶活性逐渐上升,所以B正确。当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性也逐渐上升,因此A错误。当温度超过最适温度后,随温度的升高酶逐渐变性失活,而在温度低于最适温度时,随温度的降低,酶的活性减弱,但酶的分子结构并没有被破坏,故酶适合在低温下保存,C、D两项均错误。n答案Bn(2009潍坊统考)右图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况,正确的是()nA该酶的最适温度为37nB随着pH的升高,酶的活性先降低后增大nC随着温度的升高,酶的最适pH不变nD随着温度的升高,酶的活性逐渐降低n解析:此题注意曲线反映的是反应物剩余量同温度和pH的关系。故B项的结果正好相反。从温度单一
12、变量来看,首先要读懂曲线的含义,纵坐标为“反应物的剩余量”,酶的活性有一个最佳反应温度:约为35时,酶的最适pH值约为8,故A和D选项错误。n答案:Cn一、实验原理n二、实验流程n1比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率步骤1号2号各注入2mL H2O2加入不同催化剂2滴肝脏研磨液2滴Fe3溶液观察产生气泡的速度和多少快且多慢且少卫生香燃烧剧烈燃烧燃烧不剧烈结论酶的催化作用具有高效性n2.“比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率”实验应注意的问题n(1)实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解,使组织中酶分子分数量减少
13、且活性降低。n(2)实验中使用肝脏的研磨液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。n(3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管,因为酶的催化效率具有高效性,少量酶带入溶液中会影响实验结果的准确性,甚至使人产生错觉,作出错误的判断。n3探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用1号2号注入物质2mL可溶性淀粉溶液2mL蔗糖溶液加入酶2mL新鲜淀粉酶2mL新鲜淀粉酶振荡60温水处理保温5min保温5min加斐林试剂2mL振荡2mL振荡煮沸1min1min观察砖红色沉淀无变化n4.“淀粉酶对淀粉和蔗糖的分解作用”实验应注意的问题n(1)保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实
14、验的关键。这是因为蔗糖是非还原糖,如果其中混有少量的葡萄糖或果糖,或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖,则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀,使人产生错觉。为了确保实验成功,实验之前应先检验一下蔗糖的纯度。可用市售大块冰糖,用水洗去其表面葡萄糖得到纯净的蔗糖。n(2)实验中所用酶的来源不同,则所需最适温度也不同。若淀粉酶为市售的淀粉酶,其最适温度为5075;若淀粉酶来自人体或哺乳动物组织,则最适温度为37左右。n(3)在实验中,质量分数为3%的蔗糖溶液要现用现配(以免被细菌污染变质),实验中若用唾液来完成实验,则取唾液时一定要用清水漱口,以免食物残渣进入唾液中。n(4)制备的可溶性淀粉溶液,一
15、定要完全冷却后才能使用,因为温度过高会使酶活性降低,甚至失去催化能力。 n(5)实验结果分析n若加入蔗糖的试管内最终也出现砖红色沉淀,其原因可能是:n蔗糖不纯,混有还原糖;n蔗糖溶液放置时间过长,被微生物分解生成还原糖;n试管不干净,试管壁上沾有还原糖。n深化拓展n1探索酶具有专一性的实验设计思路n(1)用同一种酶分别催化不同的底物,如教材实验中用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖。n(2)用不同种类的酶处理同一种反应底物,如用淀粉酶和蛋白酶分别处理淀粉溶液。n2探究类实验设计的解题思路n(1)从已知入手,分析确定自变量、因变量、控制变量。n(2)分析确定自变量对因变量的影响程度以及它们之间的关系。n(
16、3)合理安排各变量“出场”顺序,写出实验步骤。n例如,实验的已知条件是“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”。自变量是两种底物即淀粉溶液、蔗糖溶液。因变量是淀粉、蔗糖水解的产物、水解的速度等变化的结果。控制变量(无关变量)为淀粉、蔗糖溶液的浓度及用量,淀粉酶的浓度、用量、水解过程中的温度及酸碱度等。n【例3】(2009汕头模拟)几位同学在探索pH对淀粉酶活性的影响时,设计实验方案如下。其中操作顺序最合理的是()n在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液2mL在三个试管中各加入新鲜的淀粉酶溶液1mL置于适宜温度下保温5min分别置于100、60、0环境中保温5min加入斐林试剂后,水浴加热,观察现象将试管中溶
17、液的pH分别调到3、7、11,保持5minnA BnC Dn解析该题考查学生的实验设计能力,因该题要探究pH对淀粉酶活性的影响,故实验变量应为不同的pH,而温度应为等温,并且一定要做到,酶与底物混合前,酶已经过了特定pH溶液的处理,这是此类实验中最容易出错的地方。n答案Dn下图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响,先将酶和乳汁分别放入2个试管中,然后将2个试管放入同一水浴(温度用T表示)中持续15min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需的时间。调节温度,通过多次实验,并记录在不同温度下凝乳所需的时间,结果如下表:装置ABCDEF水浴温度/T102030405060凝
18、乳时间/min不凝固7.04.01.54.0不凝固n下列关于该实验的叙述,不正确的是 ()nA该实验说明酶的活性受温度的影响nB将A内混合物温度到40会发生凝乳nC凝乳酶的最适温度肯定是40nD将F内混合物降温到40一般不会发生凝乳n解析:由温度不同凝乳时间不同可以看出,酶的活性受温度影响:低温时酶的活性低,但不变性,温度升高后活性逐渐恢复能起到催化凝乳的作用,而高温则会使酶变性失活,即使温度降低后也不能够再发挥作用。虽然实验中40时酶活性最高,但不能确定此温度就是酶的最适温度,因为实验中温度不是连续变化的。n答案:Cn1.ATP的组成nATP存在于各种活细胞中,是一种高能磷酸化合物。当其水解
19、时,远离A的那个高能磷酸键断裂,水解释放出大量能量,高达30.54kJ/mol,ATP的组成分析如下:n从ATP的结构式分析,一分子ATP包括一分子腺苷(由腺嘌呤和核糖组成),三分子磷酸基团(两个高能磷酸键)。ATP水解时,远离腺苷的高能磷酸键首先断裂,释放能量,变成ADP;若完全水解,另一个高能磷酸键也将断裂,变成AMP。即:n2ATP的形成途径n3ATP与ADP的相互转化nATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成,这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。ATP在细胞内含量并不多,但可迅速转化循环利用。如图所示:n上述ATP和ADP的相互转化并非单纯的可逆反应,现比较如下:比
20、较项目ATP水解ATP合成反应条件水解酶合成酶能量来源或去路水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能合成所需能量主要有化学能和太阳光能比较项目ATP水解ATP合成反应场所如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等细胞质基质、线粒体和叶绿体反应时间ATP的合成和分解并不是同时发生的。总的说来,细胞中能量供应充足时,更多地发生ATP的合成反应;细胞中耗能反应多时,更多地发生ATP的水解反应关系ATP与ADP的相互转化过程中反应类型、反应所需的酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同,因此二者的反应不是可逆反应,而是细胞内ATP与ADP的循环过程n特别提示n(1)ADP形成ATP时有H2O生成
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