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1、第第8 8讲讲降低化学反应活化能的酶和降低化学反应活化能的酶和ATPATP考纲要求五年考题考点命题1.酶在代谢中的作用 2.ATP在能量代谢中的作用 3.实验：探究影响酶活性的因素2020年2017年2021全甲 综合考查；实验设计酶的本质、作用和特性1命题规律探究考点自主梳理重点疑难突破考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶的作用和本质酶的作用和本质1酶的本质酶的本质十九世纪，酒变酸十九世纪，酒变酸1857年，生物学家巴斯年，生物学家巴斯德，发酵由于酵母细胞德，发酵由于酵母细胞为什么？为什么？化学家李比希，发酵由化学家李比希，发酵由于酵母中的某些物质于酵母中的某些物质争论
2、争论谁对？谁对？酶的本质？酶的本质？化学家毕希纳，提取液化学家毕希纳，提取液-酿酶酿酶化学本质？化学本质？萨姆纳，提取脲酶，萨姆纳，提取脲酶，成分为蛋白质成分为蛋白质20世纪世纪80年代，切赫和奥特年代，切赫和奥特曼，少数曼，少数RNA有催化功能有催化功能酶具有催化功能的有机物酶具有催化功能的有机物人们是如何人们是如何发现酶的发现酶的？考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶酶2酶的概念酶的概念酶是活细胞产生的具有催化作用的酶是活细胞产生的具有催化作用的_。有机物有机物化学本质化学本质合成原料合成原料来源来源作用部位作用部位一般来说，一般来说，活细胞活细胞都能产生酶都能产生酶
3、细胞内、细胞外、生物体外细胞内、细胞外、生物体外绝大多数是绝大多数是蛋白质蛋白质少数是少数是RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用2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。分子从常态转变为容易发生化学反应的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需要的能量。所需要的能量。酶在细胞代谢中有什么作用啦？酶在细胞代谢中有什么作用啦？细胞代谢细胞代谢活化能活化能1 实验目的：实验目的：比较
4、过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解2 实验设计：实验设计：自变量自变量对照组对照组实验组实验组不做任何处理不做任何处理不同的条件不同的条件2mL升的升的过氧过氧化氢化氢溶液溶液实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解不同条件不同条件90水浴加热水浴加热2滴滴FeCl32滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液实验材料实验材料1 实验目的：实验目的：比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解2 实验设计：实验设计：自变量自变量对照组对照组实验组实验组不做任何处理不做任何处理不同的条件不同的条件2mL升的升的过氧过氧化氢化氢溶液溶液实验：比较
5、过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验材料实验材料因变量因变量因变量因变量气泡的产生；气泡的产生；卫生香的燃烧卫生香的燃烧1 实验目的：实验目的：比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解2 实验设计：实验设计：实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解步骤步骤试管编号试管编号1 12 23 34 4 一一 H H2OO2 浓度 剂剂 量量二二 剂剂 量量结结果果气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研磨液肝脏研磨液肝脏研磨液肝脏研磨液2 2滴清水
6、滴清水2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件反应条件无关变量为什么相同为什么相同？自变量因变量大量大量大量大量复燃复燃复燃复燃对照组对照组实验组实验组1 实验目的：实验目的：比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解2 实验设计：实验设计：实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分
7、解2 实验设计：实验设计：3 实验结论：实验结论：1.与与1号试管相比，号试管相比，2号试管出现这一现象说号试管出现这一现象说明什么？明什么？2.与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？3.3号和号和4号试管没有加热，也有大量气泡产号试管没有加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？生，这说明了什么？4.3号与号与4号试管相比，哪只试管反应速率更号试管相比，哪只试管反应速率更快？这说明什么？快？这说明什么？酶的作用机理：降低化学反应的活化能，提高酶的作用机理：降低化学反应的活化能，提高化学反应速率。化学反应速率。考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶在细胞代谢中的
8、作用酶在细胞代谢中的作用1作用作用同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，因而催化效率更高。因而催化效率更高。各条件使反应加快各条件使反应加快的本质：的本质：加热加热：FeFe3+3+：酶酶：提高提高分子的分子的能量能量降低降低化学反化学反应的活化能应的活化能更显著更显著地地降低化学降低化学反应的活反应的活化能化能考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用1作用作用教教 材材 拾拾 遗遗1.为什么要选用新鲜的猪肝？为什么要选用新鲜的猪肝？2、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个、滴入肝脏
9、研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？为什么？吸管？为什么？教教 材材 拾拾 遗遗控制变量控制变量1空白对照空白对照:是指不做任何实验处理的对照组。是指不做任何实验处理的对照组。自身对照：自身对照：是指实验与对照在同一对象上进行，即不另是指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。设对照组。相互对照：相互对照：是指不另设对照组，而是几个实验组相互对是指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。比对照。对照组的类型：条件对照：条件对照：是指虽然给对象施以某种实验处理，但这种是指虽然给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。处理是作为对照意义的。对照试验：除了一个因素除了一个因素(自
10、变量自变量)以外，以外，其余因素其余因素（无关变量）（无关变量）都保持不变的实验。都保持不变的实验。考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶酶酶具有高效性，专一性及作用条件温和酶具有高效性，专一性及作用条件温和分析：分析：1.酶比无机催化剂的催化效率更高；2.酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。3.酶不能改变最终生成物的量。3高效性高效性。酶对应曲线酶对应曲线A A，无机无机催化剂催化剂对应曲线对应曲线B B，未加催化剂对应曲线未加催化剂对应曲线C C。考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶酶酶具有高效性，专一性及作用条件温和酶具有高
11、效性，专一性及作用条件温和3专一性。专一性。考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶酶酶具有高效性，专一性及作用条件温和酶具有高效性，专一性及作用条件温和3酶A不加酶（酶B）时间反应速率一种酶只能催化一种或一类一种酶只能催化一种或一类化学反应。化学反应。专一性。专一性。如何验证酶如何验证酶的专一性的专一性？考点一、酶的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶酶酶具有高效性，专一性及作用条件温和酶具有高效性，专一性及作用条件温和3温度酶活性最适温度随着温度降低，酶活性下降，若温度升高可恢复。随着温度升高，酶活性下降或失活，温度降低时不可恢复。温度的影响温度的影响考点一、酶
12、的作用、本质和特性考点一、酶的作用、本质和特性酶具有高效性，专一性及作用条件温和酶具有高效性，专一性及作用条件温和3pH反应速率最适pH随着pH降低，酶活性下降，若pH升高不可恢复。随着pH升高，酶活性下降，pH降低时不可恢复。PHPH的影响的影响如何验证酶的作用如何验证酶的作用条件温和？条件温和？实验：验证酶的作用条件温和实验：验证酶的作用条件温和酶酶 设计实验时需设置一系列不同温度设计实验时需设置一系列不同温度(或或pH)的实验组进行的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论相互对照，最后根据实验现象得出结论实验设计思路实验设计思路1 梯度法梯度法最适温度最适温度(或或pH)pH)：相
13、同时间内，酶促反应中生成物量最多相同时间内，酶促反应中生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组对应的温度的一组或底物剩余量最少的一组对应的温度(或或pH)pH)最接近最接近相邻组间的差值相邻组间的差值(即梯度值即梯度值)越小，越小，测定的最适温度测定的最适温度(或或pH)pH)就越精确就越精确V：mmol/s酶浓度酶浓度底物充足底物充足底物浓度底物浓度酶量酶量一定一定底物底物酶量酶量温度V/mmolS-1pHV/mmolS-1 影响酶促反应速率的因素影响酶促反应速率的因素酶酶3不同的酶最适温度不同，有的酶最适温度可达不同的酶最适温度不同，有的酶最适温度可达7070。过酸、过碱或高温，会使酶的空
14、间结构遭到破过酸、过碱或高温，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活坏，使酶永久失活。不同的酶最适不同的酶最适PHPH不同，例如胃蛋白酶最适不同，例如胃蛋白酶最适PHPH为为1.51.5。教材教材P85教教 材材 拾拾 遗遗酶制剂适于在低温酶制剂适于在低温(04(04)下保存。下保存。酶酶3教材教材P教教 材材 拾拾 遗遗探究温度对淀粉酶活性的影响？探究pH对过氧化氢酶活性的影响？实验材料选择实验材料选择(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(2)在探
15、究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。酶酶3溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌细胞壁的成分不同和酶具有专一性等原因，细菌性溶菌酶不能用于真菌感染教材教材P教教 材材 拾拾 遗遗向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。(1)(1)(教材必修教材必修P81“P81“资料分析资料分析”)”)设计简单的实验验证从刀豆种设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。(2)(2)(教材必修教材必修P
16、87“P87“科学科学技术技术社会社会”)”)溶菌酶为什么具有抗溶菌酶为什么具有抗菌消炎作用？细菌性溶菌酶能否用于真菌感染？菌消炎作用？细菌性溶菌酶能否用于真菌感染？判断正误判断正误(1)(1)酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质 ()(2)(2)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 ()(3)(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 ()(4)(4)酶提供了反应过程所必需的活化能酶提供了反应过程所必需的活化能 ()(5)(5)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内
17、发挥作用酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用 ()(7)(7)酶活性的发挥离不开其特定的结构酶活性的发挥离不开其特定的结构 ()()判断正误判断正误(1)(2016全国卷全国卷，T29节选节选)A组组20、B组组40、C组组60，实验结果，实验结果如图所示。三个温度条件下，该酶活性最高的是如图所示。三个温度条件下，该酶活性最高的是B组。在时间组。在时间t1之前，如果之前，如果A组温度组温度提高提高10，那么，那么A组酶催化反应的速度会加快组酶催化反应的速度会加快()(2)(2015海南卷，海南卷，T4C、D)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类；纤维素酶能够降解蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类；
18、纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁植物细胞壁和细菌细胞壁()细胞的能量“通货”ATP2命题规律探究考点自主梳理重点疑难突破考点二：考点二：ATPATP的结构和利用的结构和利用ATP的结构的结构11.ATP的中文名称：的中文名称：_结构简式：结构简式：_A-PPP高能磷酸键高能磷酸键T：P：A：磷酸基团磷酸基团三三腺苷腺苷核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤ATP 只有两个高能磷酸键只有两个高能磷酸键腺苷腺苷(A)三磷酸腺苷三磷酸腺苷组成元素：组成元素：C C、HH、OO、N N、P P。高能磷酸高能磷酸化合物化合物考点二：考点二：ATPATP的结构和利用的结构和利用ATP的结构的结构1腺苷腺苷(A)(AM
19、P)一磷酸腺苷一磷酸腺苷(ADP)二磷酸腺苷二磷酸腺苷(ATP)三磷酸腺苷三磷酸腺苷核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤RNA基本单位之一基本单位之一(腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸)考点二：考点二：ATPATP的结构和利用的结构和利用ATP与与ADP转化转化2ADP(二磷酸腺苷二磷酸腺苷)+_+_2.ATP和和ADP可以相互转化：可以相互转化：ATPPi能量能量合成酶合成酶水解酶水解酶动物和人等动物和人等绿色植物绿色植物能量能量ADP+Pi+ATP 酶酶呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP转化成转化成ATP时时所需能量的主要来源所需能量的主要来源考点二：考点二：ATPATP的结构和利用的
20、结构和利用ATP的利用的利用33.ATP在能量代谢中的作用：在能量代谢中的作用：用于大脑思考用于大脑思考用于各种运动用于各种运动用于生物发电发光用于生物发电发光 用于主动运输用于主动运输，细胞的生长分裂等细胞的生长分裂等直接直接为各种生命活动提供能量为各种生命活动提供能量ATP 用于各种吸能反应用于各种吸能反应考点二：考点二：ATPATP的结构和利用的结构和利用ATP的利用的利用3吸能反应总是与吸能反应总是与ATPATP水解的反应相联系水解的反应相联系,由由ATPATP水解提水解提供能量供能量放能反应总是与放能反应总是与ATPATP的合成相联系的合成相联系,释放的能量贮存在释放的能量贮存在AT
21、PATP中中酶酶3ATPATP与与ADPADP时刻不停地发时刻不停地发生快速相互转化，并且处于生快速相互转化，并且处于动态平衡之中。动态平衡之中。教材教材P教教 材材 拾拾 遗遗 人体内人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有有0.5 kg的的ATP转化为转化为ADP，以供运动之需，但人体内，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因总含量并没有太大变化，请分析原因?小积累反反 应应ATPADP+Pi+能量能量ADP+Pi+能量能量ATP反应类型反应类型酶的类型酶的类型场所场所能量来源能量来源能量去向能量去向酶酶酶水解反应水解反应
22、合成反应合成反应水解酶水解酶合成酶合成酶活细胞所有部位活细胞所有部位线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体、细胞质基质等细胞质基质等高能磷酸键高能磷酸键有机物中的化学能、光能有机物中的化学能、光能用于各项生命活动用于各项生命活动储存于高能磷酸键中储存于高能磷酸键中结论结论：物质是可逆的，反应、能量是不可逆的物质是可逆的，反应、能量是不可逆的 小积累1.人体细胞中能够产生ATP的结构有哪些？细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体叶绿体、细胞质基质、线粒体叶绿体、细胞质基质、线粒体化能合成作用、细胞呼吸化能合成作用、细胞呼吸光合作用、细胞呼吸光合作用、细胞呼吸2.小麦叶肉细胞产生ATP的结构有哪些？5.硝化
23、细菌产生ATP的生理活动有哪些？4.蓝藻产生ATP的生理活动有哪些？3.根尖细胞产生ATP的结构有哪些？细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体判断正误判断正误(1)ATPADP(1)ATPADP循环使得细胞储存了大量的循环使得细胞储存了大量的ATP(ATP()(2)(2)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量()(3)(3)淀粉水解成葡萄糖时伴随有淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATPATP的生成的生成()高考题重现3命题规律探究考点自主梳理重点疑难突破高考探究高考探究1(2019浙江卷)为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：步骤基本过程试管A试管B1加入
24、2%过氧化氢溶液3 mL3 mL2加入马铃薯匀浆少许3加入二氧化锰少许4检测 据此分析，下列叙述错误的是()A实验的可变因素是催化剂的种类B可用产生气泡的速率作检测指标C该实验能说明酶的作用具有高效性D不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验D高考探究高考探究2(2017全国卷)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()A在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 C高考探究高考探究3(2017天津卷)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述
25、错误的是()A酶C降低了A生成B这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T2值增大C4 4（20162016全国卷全国卷，2929）为了研究温度对某种酶活性的）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：影响，设置三个实验组：A A组（组（20 20）、）、B B组（组（40 40）和和C C组（组（60 60），测定各组在不同反应时间内的产物浓度），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。回答下列问题：（其他条件相同），结果如图。回答下列问题：（1 1）三个温度条件下，该酶活性最高的是）三个温度条件下，该
26、酶活性最高的是组。组。（2 2）在时间）在时间t t1 1之前，如果之前，如果A A组温度提高组温度提高10 10，那么，那么A A组酶组酶催化反应的速度会催化反应的速度会。（3 3）如果在时间）如果在时间t t2 2时，向时，向C C组反应体系中增加组反应体系中增加2 2倍量的底倍量的底物，其他条件保持不变，那么在物，其他条件保持不变，那么在t t3 3时，时，C C组产物总量组产物总量 ，原因是，原因是_。（4 4）生物体内酶的化学本质是）生物体内酶的化学本质是，其特性有其特性有_（答出两点即可）。（答出两点即可）。B加快不变 60 条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加蛋白质或RNA高效性、专一性与20相比，40时产物浓度上升较明显，则酶活性更高，而20下酶活性受抑制，升高10，则酶活性增强，反应速度加快产物浓度始终未变，表明此温度下酶已丧失活性，若在t2后增加底物量，则产物总量将不改变高考探究高考探究