酶和ATP二轮复习.pptx

第一讲生物催化剂第一讲生物催化剂酶、能源物质酶、能源物质ATP高考方向：高考方向：从考查内容上：多以酶的本质、特性从考查内容上：多以酶的本质、特性及活性变化，及活性变化，ATP的作用和再生途径的作用和再生途径为主要考查内容，且常与一些重要生为主要考查内容，且常与一些重要生理过程相联系，同时考查了曲线分析理过程相联系，同时考查了曲线分析和实验设计能力。和实验设计能力。知识网络知识网络1酶的含义及合成酶的含义及合成(1)概概念念：酶酶是是 产产生生的的一一类类具具有有生生物物催催化化作作用用的的 。(2)化学本质：绝大多数酶是化学本质：绝大多数酶是 ，少数酶是，少数酶是 。(3)合成原料：合成酶的原料是合成原料：合成酶的原料是氨基酸氨基酸和和 。(4)合合成成场场所所：主主要要是是 ，其其次次，也也可可在在真真核核生生物物的的 内合成。内合成。2酶酶的的特特性性：酶酶是是生生物物催催化化剂剂，与与无无机机催催化化剂剂相相比比，其其特点是：特点是：(1)酶酶具具有有 和和 ，每每一一种种酶酶只只能能催催化化一一种种化化合物或合物或 的化学反应；的化学反应；(2)酶酶需需要要适适宜宜的的条条件件，低低温温和和高高温温都都能能使使酶酶活活性性明明显显降降低低，二二者者的的区区别别是是：低低温温抑抑制制 ，不不破破坏坏酶酶分分子子结结构构；高温高温 。活细胞活细胞有机物有机物蛋白质蛋白质 RNA核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体细胞核细胞核高效性高效性 专一性专一性一类化合物一类化合物酶的活性酶的活性使酶分子结构遭到破坏而失去活性使酶分子结构遭到破坏而失去活性一、有关酶的实验设计一、有关酶的实验设计1酶的化学本质的验证酶的化学本质的验证绝绝大大多多数数酶酶是是蛋蛋白白质质，少少数数是是RNA，运运用用对对照照实实验验方方法法进行探究。进行探究。实验设计思路：实验设计思路：通通过过对对照照，实实验验组组若若出出现现紫紫色色，证证明明待待测测酶酶液液是是蛋蛋白白质质；若不出现紫色，则该酶液不是蛋白质。若不出现紫色，则该酶液不是蛋白质。实验中自变量、因变量分别是什么？实验中自变量、因变量分别是什么？实验中自变量是待测酶液和已知蛋白液，因变量为是否有紫色反应实验中自变量是待测酶液和已知蛋白液，因变量为是否有紫色反应例：验证唾液中的唾液淀粉酶是蛋白质。例：验证唾液中的唾液淀粉酶是蛋白质。通通过过分分析析唾唾液液的的组组成成成成分分为为水水和和唾唾液液淀淀粉粉酶酶，可可得得出出唾唾液淀粉酶是蛋白质的结论。液淀粉酶是蛋白质的结论。2酶的专一性的实验设计酶的专一性的实验设计实验设计思路：实验设计思路：或者或者实实验验中中的的自自变变量量是是不不同同底底物物或或不不同同酶酶液液，因因变变量量是是底底物物是否被分解。是否被分解。【思思考考】若若底底物物选选择择淀淀粉粉和和蔗蔗糖糖，酶酶液液为为淀淀粉粉酶酶，验验证证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用哪种？选用哪种？斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解思考：思考：3酶的高效性的实验设计酶的高效性的实验设计实验设计思路：实验设计思路：实验中的自变量、因变量分别是什么？实验中的自变量、因变量分别是什么？实验中的自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度实验中的自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度4酶活性受温度影响的实验设计酶活性受温度影响的实验设计实验设计思路：实验设计思路：实实验验中中的的自自变变量量是是温温度度，因因变变量量是是底底物物剩剩余余量量或或分分解解速速度。度。本实验宜选用过氧化氢这种材料吗？本实验宜选用过氧化氢这种材料吗？5酶活性受酶活性受pH影响的实验设计影响的实验设计实验设计思路：实验设计思路：实验中的自变量是实验中的自变量是pH，因变量是底物剩余量或分解速度。，因变量是底物剩余量或分解速度。【实实验验注注意意】设设计计与与酶酶有有关关的的实实验验时时，要要设设置置对对照照实实验验，实实验验设设计计的的一一般般步步骤骤为为：分分组组编编号号不不同同处处理理平平衡衡无无关变量关变量现象观察现象观察结果分析结果分析得出结论得出结论。在在设设计计酶酶需需要要适适宜宜的的温温度度(或或pH)pH)实实验验中中，每每一一组组实实验验都都必必须须事事先先将将底底物物、酶酶做做分分别别处处理理到到各各自自所所需需要要的的温温度度(或或pH)pH)，以减小实验误差。，以减小实验误差。二、与酶有关的图、表、曲线的解读二、与酶有关的图、表、曲线的解读1表示酶高效性的曲线表示酶高效性的曲线(1)催催化化剂剂可可加加快快化化学学反反应应速速率率，与与无无机机催催化化剂剂相相比比，酶酶的催化效率更高。的催化效率更高。(2)酶酶只只能能缩缩短短达达到到化化学学平平衡衡所所需需的的时时间间，不不改改变变化化学学反反应的平衡点。应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。酶只能催化已存在的化学反应。2表示酶专一性的图解表示酶专一性的图解(1)图中图中A表示酶，表示酶，B表示被催化的底物。表示被催化的底物。(2)酶和被催化的底物分子都有特定的结构。酶和被催化的底物分子都有特定的结构。3分析这三个图形代表什么含义？分析这三个图形代表什么含义？(1)在在一一定定温温度度范范围围内内，随随温温度度的的升升高高，酶酶的的催催化化作作用用增增强强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。(2)过过酸酸、过过碱碱、高高温温都都会会使使酶酶破破坏坏，而而低低温温只只是是抑抑制制酶酶的的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。(3)反应溶液反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。的变化不影响酶作用的最适温度。(4)温度或温度或pH是通过影响是通过影响酶的活性酶的活性来影响来影响酶促反应速率酶促反应速率的的 4底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)在在其其他他条条件件适适宜宜，酶酶量量一一定定的的条条件件下下，酶酶促促反反应应速速率率随随底底物物浓浓度度增增加加而而加加快快；当当底底物物达达到到一一定定浓浓度度后后，受受酶酶数数量量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)在在底底物物充充足足，其其他他条条件件适适宜宜的的情情况况下下，酶酶促促反反应应速速率率与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。动动物物脑脑组组织织中中含含有有丰丰富富的的谷谷氨氨酸酸脱脱羧羧酶酶，能能专专一一催催化化谷谷氨氨酸酸分分解解成成氨氨基基丁丁酸酸和和CO2。某某科科研研小小组组从从小小鼠鼠的的脑脑中中提提取取到到该该酶酶后后，在在谷谷氨氨酸酸起起始始浓浓度度为为10 mmolL1、最最适适温温度度、最最适适pH等等条条件件下下，对对该该酶酶的的催催化化反反应应过过程程进进行行研研究究，结结果果见见下下图图。相相关关叙叙述述正正确确的的是是()图甲图甲：产物：产物CO2浓度随时间变化曲线图浓度随时间变化曲线图(注：酶浓度固定注：酶浓度固定)图乙图乙：酶催化反应速率随酶浓度变化曲线：酶催化反应速率随酶浓度变化曲线(注：反应物过量注：反应物过量)ACO2浓度增加到一定程度以后不再增加的原因是酶失去活性浓度增加到一定程度以后不再增加的原因是酶失去活性B图甲的自变量是催化速率图甲的自变量是催化速率C图图乙乙催催化化反反应应速速率率增增加加的的原原因因是是随随着着酶酶浓浓度度增增大大，酶酶与与底底物物接接触的机会变大触的机会变大D图乙中，随酶浓度增加，酶的活性不断增加图乙中，随酶浓度增加，酶的活性不断增加C下下图图表表示示不不同同温温度度下下酵酵母母菌菌发发酵酵时时气气体体产产生生量量与与反反应应时时间间的的关系。由图可知关系。由图可知()有多种酶参与有多种酶参与最适最适pH是是7最适温度是最适温度是40 50 时酶逐渐失活时酶逐渐失活0 时酶逐渐失活时酶逐渐失活A BCDC将将一一个个土土豆豆(含含有有过过氧氧化化氢氢酶酶)切切成成大大小小和和厚厚薄薄相相同同的的若若干干片片，放放入入盛盛有有一一定定体体积积和和浓浓度度的的过过氧氧化化氢氢溶溶液液的的针针筒筒中中(如如下下图图所所示示)，以以探探究酶促反应的相关问题。请根据实验现象与数据分析回答问题。究酶促反应的相关问题。请根据实验现象与数据分析回答问题。(1)若若土土豆豆片片为为4片片时时，每每隔隔5 min收收集集一一次次数数据据，根根据据数数据据绘绘制制出出如如下下 曲曲 线线 图图。20 min后后，气气 体体 量量 不不 再再 增增 加加 的的 原原 因因 是是_。过氧化氢量有限过氧化氢量有限(2)若若土土豆豆片片为为8片片时时，和和上上述述实实验验所所得得的的曲曲线线(实实线线)相相比比，实实验验结结果果的的曲曲线线最最可可能能是是下下列列图图中中的的虚虚线线。如如果果要要获获得得更更多多的的气气体体，在在不不改改变变溶溶液液体体积积的的条条件件下下，可可采采取取的的方方法法是是，其其结结果果可可用用图中的虚线表示。图中的虚线表示。(3)为为 保保 证证 上上 述述 实实 验验 的的 科科 学学 性性，需需 要要 控控 制制 的的 其其 他他 外外 界界 因因 素素 有有。c增加过氧增加过氧化氢浓度化氢浓度a温度温度(或光照或气压等或光照或气压等)1ATP的的结结构构与与功功能能：ATP是是新新陈陈代代谢谢所所需需能能量量的的直直接接来来源源，其其结结构构简简式式是是 ，其其中中A代代表表 ，P代代表表磷磷酸酸基基团团，代代表表 。ATP中中去去掉掉两两个个磷磷酸酸基基团团后后形形成的物质是成的物质是 ，是组成，是组成 的基本单位之一。的基本单位之一。2ATP与与ADP的相互转化的相互转化(1)ADP转化成转化成ATP的反应式为：的反应式为：ADPPi能量能量ATP；该反应进行的场所是：该反应进行的场所是：、等；等；该反应的能量来源是：该反应的能量来源是：和和 。(2)ATP转化为转化为ADP的反应式为：的反应式为：ATP ADPPi能量；能量；该反应进行的场所是：该反应进行的场所是：；该反应的能量去路是：该反应的能量去路是：。3ATP的的应应用用：可可作作为为药药品品，有有 和和改改善善患患者者新新陈陈代代谢谢状状况况的的作作用用，常常用用于于辅辅助助治治疗疗肌肌肉肉萎萎缩缩、脑脑溢溢血血后后遗遗症症、心心肌肌炎等疾病。炎等疾病。APPP腺苷腺苷高能磷酸键高能磷酸键腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸RNA 细胞质基质细胞质基质 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 细胞呼吸细胞呼吸 光合作用光合作用生物体内的需能部位生物体内的需能部位为生命活动提供能量为生命活动提供能量提供能量提供能量思考：思考：ATP的结构和作用的结构和作用1ATP的分子结构的分子结构2ATP的形成途径的形成途径3ATP与与ADP的相互转化的相互转化(1)图解图解注注解解酶酶1、酶酶2不不同同：酶酶1ATP合合成成酶酶，酶酶2ATP水解酶。水解酶。字母字母“A”代表的含义代表的含义明确以下化合物中明确以下化合物中“A”的含义的含义(根据字母根据字母“A”的范围的范围)：人体内的供能系统人体内的供能系统在在人人体体内内有有三三大大供供能能系系统统，它它们们是是：ATP供供能能系系统统、无无氧氧呼呼吸吸供供能能系系统统和和有有氧氧呼呼吸吸供供能能系系统统。下下面面以以人人在在剧剧烈烈运运动动时时的的供供能能情情况况为例来说明三者之间的关系。为例来说明三者之间的关系。1人人在在剧剧烈烈运运动动时时首首先先是是ATP供供能能系系统统起起作作用用，即即人人体体骨骨骼骼肌肌中中的的ATP直直接接供供能能，通通过过这这个个系系统统为为剧剧烈烈运运动动提提供供能能量量，维维持持2025 s左右的时间，如左右的时间，如100 m跑比赛时的供能情况跑比赛时的供能情况。2当当剧剧烈烈运运动动时时间间稍稍长长时时(如如400 m或或800 m跑跑比比赛赛时时)，主主要要由由无无氧氧呼呼吸吸提提供供能能量量。此此时时ATP供供能能不不足足，而而有有氧氧呼呼吸吸还还没没有有完完全全调调动动发发挥挥出出来来；但但无无氧氧呼呼吸吸提提供供的的能能量量很很少少，且且产产物物是是乳乳酸酸，会会降降低低内内环境的环境的pH，所以，无氧呼吸供能时间不可能太长。，所以，无氧呼吸供能时间不可能太长。3当当剧剧烈烈运运动动时时间间再再长长时时，主主要要由由有有氧氧呼呼吸吸供供能能。此此时时ATP供供能能系系统统和和无无氧氧呼呼吸吸供供能能系系统统在在供供能能过过程程中中产产生生的的大大量量ADP和和NADP+强强烈烈地地促促进进有有氧氧呼呼吸吸，使使得得有有氧氧呼呼吸吸迅迅速速提提高高，产产生生大大量量的的ATP为为剧烈运动提供能量。剧烈运动提供能量。三者之间的供能情况如下图所示：三者之间的供能情况如下图所示：【注注意意】人人在在剧剧烈烈运运动动时时呼呼吸吸底底物物主主要要是是糖糖类类，但但在在长长时时间间剧剧烈烈运运动动时时，体体内内储储存存的的主主要要能能源源物物质质糖糖类类不不够够用用时，就动用体内的主要储能物质时，就动用体内的主要储能物质脂肪。脂肪。关于植物细胞中关于植物细胞中ATP的叙述正确的是的叙述正确的是()AATP在植物细胞中普遍存在，但含量很少在植物细胞中普遍存在，但含量很少B当当ATP减减少少时时，可可由由ADP在在不不依依赖赖其其他他物物质质的的条件下直接形成条件下直接形成CATP含有三个高能磷酸键含有三个高能磷酸键DATP转变成转变成ADP的过程是可逆的的过程是可逆的A下列有关下列有关ATP的叙述，正确的是的叙述，正确的是()A线粒体是蓝藻细胞产生线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所的主要场所B光合作用产物中的化学能全部来自光合作用产物中的化学能全部来自ATPCATP分子由分子由1个腺嘌呤和个腺嘌呤和3个磷酸基团组成个磷酸基团组成D细细胞胞连连续续分分裂裂时时，伴伴随随着着ATP与与ADP的的相相互互转转化化D下列有关下列有关ATP的叙述不正确的是的叙述不正确的是()A人人体体内内成成熟熟的的红红细细胞胞中中没没有有线线粒粒体体，不不能能产产生生ATPBATP中中的的能能量量可可以以来来源源于于光光能能、化化学学能能，也也可可以转化为光能和化学能以转化为光能和化学能C在在有有氧氧与与缺缺氧氧的的条条件件下下，细细胞胞质质基基质质都都能能形形成成ATPDATP中中的的“A”与与构构成成DNA、RNA中中的的碱碱基基“A”表示不同物质表示不同物质A