第第頁2024屆高三一輪復習生物：第3單元第7課酶和ATP課件(共94張PPT)(共94張PPT)

第三單元細胞的能量供應和利用

第7課酶和ATP

01

考點一酶的本質(zhì)、作用和特性

考點二(探究·實踐)探究影響酶活性的因素

考點三ATP

學業(yè)質(zhì)量水平要求

1．通過關(guān)于酶本質(zhì)的探索和學習，認識酶的化學本質(zhì)，總結(jié)出酶的作用，并能設(shè)計實驗證明酶的作用及化學本質(zhì)。(生命觀念、科學思維、科學探究)

2．通過分析與綜合，明確酶的高效性和專一性的含義，并學會設(shè)計實驗，探究酶的專一性和溫度、pH等對酶促反應的影響，進而明確酶在生產(chǎn)和生活中的應用。(科學探究、科學思維、社會責任)

3．基于對細胞生命活動實例的分析，結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)特點，認同結(jié)構(gòu)和功能相適應的觀點。(生命觀念、科學思維)

內(nèi)容聚焦

細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。

細胞代謝離不開酶。

酶1

酶2

酶3

酶11

酶5

酶6

酶12

酶8

酶9

酶10

酶14

酶7

酶13

酶15

酶16

酶17

酶18

主要場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。

細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)。

人體細胞內(nèi)所發(fā)生的反應是非常快的，據(jù)估計人體內(nèi)的細胞每分鐘發(fā)生的反應超過幾百萬次；

1.酶本質(zhì)的探索歷程

十九世紀，酒變酸

1857年，生物學家巴斯德，發(fā)酵是由于酵母細胞

為什么？

化學家李比希，發(fā)酵是由于酵母中的某些物質(zhì)

爭論

誰對？

酶的本質(zhì)？

化學家畢希納，提取液釀酶

化學本質(zhì)？

薩姆納，提取脲酶，成分為蛋白質(zhì)

20世紀80年代，切赫和奧特曼，少數(shù)RNA有催化功能

酶－－具有催化功能的有機物

人們是如何發(fā)現(xiàn)酶的？

一、酶的作用及本質(zhì)

2.酶的本質(zhì)及生理功能

化學本質(zhì)絕大多數(shù)是______少數(shù)是______

合成原料__________________

合成場所細胞核(真核細胞)

來源活細胞都能產(chǎn)生酶作用場所細胞內(nèi)外或生物體內(nèi)外均可生理功能具有生物__________作用本質(zhì)蛋白質(zhì)

RNA

氨基酸

核糖核苷酸

催化作用

降低化學反應的活化能

一、酶的作用及本質(zhì)

酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物。

核糖體

項目酶激素

來源及作用場所活細胞產(chǎn)生；細胞內(nèi)或細胞外發(fā)揮作用專門的內(nèi)分泌腺或特定部位細胞產(chǎn)生；一般細胞外發(fā)揮作用

化學本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA固醇類、多肽、蛋白質(zhì)、

氨基酸衍生物、脂質(zhì)

生物功能催化作用調(diào)節(jié)作用

作用機制酶的作用催化，在化學反應前后，質(zhì)量和性質(zhì)不變激素的作用調(diào)節(jié)，作為信號分子在發(fā)揮完作用后被滅活

共性在生物體內(nèi)均屬高效能物質(zhì)，即含量少、作用大、生物代謝不可缺少酶VS激素

一、酶的作用及本質(zhì)

A．酶和激素都是在特定細胞的核糖體中合成的

B．具有分泌功能的細胞也能產(chǎn)生酶

C．能產(chǎn)生激素的細胞不一定能產(chǎn)生酶

D．能產(chǎn)生酶的細胞不一定能產(chǎn)生激素

E．激素一經(jīng)靶細胞接受并起作用后就被滅活，酶反應前后不改變

F．激素產(chǎn)生后一般作用于其他細胞

G．激素和酶都具有高效性，都起著調(diào)節(jié)作用

H．一種酶只催化一種物質(zhì)的反應，一種激素只作用于一種細胞

I.某些激素的調(diào)節(jié)作用是通過影響酶的活性實現(xiàn)的

一、酶的作用及本質(zhì)

不一定都是蛋白質(zhì)

活細胞都能產(chǎn)生酶

√

√

√

√

√

酶只有催化功能

下面哪些說法是對的？

例題：某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。

酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用。

請利用這一原理設(shè)計實驗，探究X酶的化學本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。

3.鑒定酶本質(zhì)的實驗原理和方法

一、酶的作用及本質(zhì)

某種酶+雙縮脲試劑

紫色→該酶是蛋白質(zhì)

不變化→該酶是RNA

染色法

實驗組

待測

酶液

某種酶+蛋白酶

加入

底物

底物沒有被催化→該酶是蛋白質(zhì)

底物被催化→該酶是RNA

酶解法

例題：某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。

酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用。

請利用這一原理設(shè)計實驗，探究X酶的化學本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結(jié)果及結(jié)論(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)。

3.鑒定酶本質(zhì)的實驗原理和方法

一、酶的作用及本質(zhì)

提示：分別用蛋白酶和RNA酶處理X酶，測定該酶的活性

實驗思路:

甲組:將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖產(chǎn)生。

乙組:將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖產(chǎn)生。

①若甲組有還原糖生成，乙組沒有還原糖生成，則說明X酶的化學本質(zhì)是RNA;

預期結(jié)果

及結(jié)論：

②若甲組沒有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說明X酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

例題：某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。

酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用。

請利用這一原理設(shè)計實驗，探究X酶的化學本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結(jié)果及結(jié)論(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)。

3.鑒定酶本質(zhì)的實驗原理和方法

一、酶的作用及本質(zhì)

加熱

分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量

H2O2

常態(tài)

H2O2

活躍態(tài)

提醒：加熱為反應分子提供能量從而提高反應速率。

5.酶的作用機理

一、酶的作用及本質(zhì)

活化能

圖中①表示：

圖中②表示：

圖中④表示：

無催化劑時化學反應所需的活化能。

無機催化劑催化時化學反應所需的活化能。

酶催化時化學反應所需的活化能。

圖中③表示：

圖中⑤表示：

無機催化劑降低的活化能

酶降低的活化能

5.酶的作用機理

一、酶的作用及本質(zhì)

酶與無機催化劑的催化機理相同，都是降低化學反應的活化能，酶降低活化能的作用更顯著。

思考：加熱能提升化學反應速度，其作用機理與酶相同嗎？

不同。加熱是提高反應物分子的能量，不能降低活化能。

5.酶的作用機理

(a)沒有酶催化的反應曲線是______。

(b)有酶催化的反應曲線是______。

(c)AC段的含義是__________________。

(d)AB段的含義是________________。

(e)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，

則B點在縱軸上將如何移動？______________。

B點將向上移動

②

①

在無催化劑時反應所需要的活化能

酶降低的活化能

②

①

一、酶的作用及本質(zhì)

附：使用方法說明

1.不能用于羊毛與絲織品的洗滌。

2.用溫水溶液浸泡，但不能超過50℃。

3.對特別臟的衣物或水質(zhì)較硬的地區(qū)，可以減少浸泡用水量并適當延長浸泡時間。

作用條件溫和（pH、溫度）

酶具有高效性和專一性

影響酶促反應速率的因素：酶濃度、底物濃度；溫度和pH

請你嘗試分析加酶洗衣粉（含蛋白酶，脂肪酶）使用說明中的內(nèi)容是否有效并說明理由。

酶的特性

1.高效性

分析：

1.酶比無機催化劑的催化效率更高；

2.酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。

3.酶不能改變最終生成物的量。

①同無機催化劑相比，酶能更顯著地降低反應的活化能，從而使反應更高效地進行。

二、酶的特性

②意義：使細胞代謝能在溫和條件下快速有序地進行。

2.專一性

①一種酶只能催化一種或一類化學反應

二、酶的特性

②意義：使細胞代謝能夠有條不紊的進行

還有哪些物質(zhì)具有特異性或?qū)Ｒ恍裕?/p>

激素

tRNA

轉(zhuǎn)運蛋白

抗體

受體

神經(jīng)遞質(zhì)

細胞因子

3.酶的作用條件溫和

淀粉酶

37℃

植物中的某種酶最適溫度15℃

A

B

C

二、酶的特性

在一定范圍內(nèi)，隨著溫度（PH）升高，_________；超過最適溫度（最適pH）,______________________________。低溫和高溫都能降低酶的活性，但低溫不使酶失活，只起到_____作用，高溫、過酸或過堿都會使酶__________________________。

所以酶制劑適于在____溫和_______pH條件下保存。

酶活性增強

隨著溫度（PH）升高，酶活性降低

抑制

空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久活性

低

最適

20世紀60年代，醫(yī)院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法來生產(chǎn)的，生產(chǎn)過程需要在245kpa的高壓和140-150℃的高溫下進行，并且需要耐酸的設(shè)備。60年代后改用酶法生產(chǎn)，用酶水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖有什么優(yōu)越性？

酸能催化蛋白質(zhì)水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。

細胞的代謝離不開酶，原因是由于酶的催化作用以及高效性，細胞代謝才能在溫和的條件下快速地進行。

細胞代謝能夠有條不紊地進行，與酶的__________及酶在細胞中的分布有關(guān)。

專一性

酶是細胞生化反應的催化劑

☆酶活性的大小可以用酶促反應速率表示。

三、酶促反應速率的影響曲線分析

☆由酶催化的化學反應，生物體內(nèi)的化學反應絕大多數(shù)屬于酶促反應。

單位時間內(nèi)反應物或

生成物濃度的改變量

1.溫度和pH

三、酶促反應速率的影響曲線分析

不同pH條件下，酶最適溫度不變；

不同溫度條件下，酶最適pH不變，

即反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。

酶濃度[E]

反應速率

2.酶濃度

在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關(guān)。

底物有限

a

b

c

N

酶濃度

反應速率

0

在一定的酶濃度范圍內(nèi)（0-N），隨酶濃度的增加，反應速率增加

當酶濃度增大到某一值時（N），反應速率達到最大值，不再增加

酶濃度較低，底物沒有完全被酶結(jié)合

底物完全被酶結(jié)合

ab限制因素：

bc的限制因素：

酶濃度

底物濃度

三、酶促反應速率的影響曲線分析

ab：

b：

3.底物濃度

a

b

c

M

酶濃度一定

底物濃度[S]

反應速率

O

ab：

在一定底物濃度范圍內(nèi)（0，M），隨底物濃度的增加，反應速率增加

b：

當?shù)孜餄舛仍龃蟮侥骋恢禃r（M），反應速率達到最大值，不再增加

酶沒有完全被底物結(jié)合

酶完全被底物結(jié)合

bc限制因素：

酶濃度

ab限制因素：

底物濃度

思考：在b點時再加入一定量的酶，曲線應該怎么變？（p85）

三、酶促反應速率的影響曲線分析

競爭性抑制劑

4.酶的抑制

三、酶促反應速率的影響曲線分析

非競爭性抑制劑

可以通過增大底物濃度來抵消其抑制作用

非競爭抑制劑與活性位點以外的位點結(jié)合，改變酶的形狀并降低反應速率。

如胃蛋白酶原進入胃腔后，在HCl作用下，從酶原分子中脫去一個小分子肽段后，轉(zhuǎn)變成有活性的胃蛋白酶。

不表現(xiàn)有催化活性的酶原在一定條件下，使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成酶的活性中心，無活性的酶原轉(zhuǎn)化成有活性的酶稱酶原的激活。

5.酶的激活

三、酶促反應速率的影響曲線分析

大部分激活劑是無機鹽離子:

K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-、I-等。

選擇性必修3P77

有些酶在有激活劑存在時才有活性或性較高。

例題：酶的活性中心是指直接將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的部位，它通常包括兩個部分：與底物結(jié)合的部分稱為結(jié)合中心；促進底物發(fā)生化學變化的部分稱為催化中心。下列有關(guān)酶的活性中心的敘述，錯誤的是()

05

C

A.酶的結(jié)合中心決定酶的專一性

B.酶的高效性與酶的催化中心有關(guān)

C.低溫條件下，酶的催化中心結(jié)構(gòu)不變，而結(jié)合中心結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變

D.pH過高或過低可能會破壞酶的結(jié)合中心和催化中心的結(jié)構(gòu)

題后總結(jié)

酶的活性中心

活性中心

結(jié)合部位

催化部位

與底物結(jié)合，決定酶的專一性

底物的敏感鍵在此處斷裂而形成新鍵，決定酶的高效性

溶菌酶溶解細菌的細胞壁，具有抗菌消炎的作用。在臨床上與抗生素混合使用，增強抗生素的療效。

果膠酶能夠分解果肉細胞壁中的果膠，提高果汁產(chǎn)量，使果汁變得清亮。

加酶洗衣粉壁普通洗衣粉有更強的去污能力。加酶洗衣粉中的酶可不是直接來自生物體的，而是經(jīng)過酶工程改造的產(chǎn)品，比一般的酶穩(wěn)定性更強。

多酶片中含有多種消化酶，你消化不良時，可以服用。

四、酶在生活中的應用

含酶牙膏可以分解細菌，使我們牙齒亮潔，口氣清新。

胰蛋白酶可以促進傷口愈合和溶解血凝塊，還可以用于去除壞死組織，抑制污染微生物的繁殖。

利用脂肪酶處理廢油脂，制造生物柴油，既保護了環(huán)境又使其得到合理利用。

青霉素?；改軐⒁仔纬煽顾幮缘那嗝顾馗脑斐蓺⒕Ω鼜姷陌逼S青霉素。

四、酶在生活中的應用

(1)人發(fā)燒時不想吃東西，原因是體溫升高導致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢。

(2)唾液淀粉酶隨食物進入胃內(nèi)就會失活，原因是唾液淀粉酶的最適pH為6.8，而胃液的pH為0.9～1.5。

(3)胰島素等蛋白質(zhì)類或多肽類激素只能注射，不能口服，原因是口服會導致該類激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇類激素(如性激素)和氨基酸衍生物類激素(如甲狀腺激素)不會被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。

四、酶在生活中的應用

1．由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性。()

2．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物。()

3．酶提供了反應過程中所必需的活化能。()

4．酶活性的發(fā)揮離不開其特定的結(jié)構(gòu)。()

5．同一個體各種體細胞中酶的種類相同、數(shù)量不同，代謝不同。()

6．酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸。()

7．唾液淀粉酶催化反應的最適溫度和保存溫度都是37℃。()

×

√

×

√

×

×

×

1．(2022·湖南卷)洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是()

A．堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活

B．加熱導致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的

C．添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果

D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染

B

考向2|影響酶活性的因素

3．(2022·浙江6月選考)下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實驗的敘述，正確的是()

A．低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成，導致酶變性失活

B．稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因為酶的作用具高效性

C．淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用，酶活性隨pH升高而不斷升高

D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會加快淀粉的水解速率

B

4．下圖表示改變某一因素前后，淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解產(chǎn)生還原糖的結(jié)果。請據(jù)此分析，改變下列哪種因素才能獲得改變后的結(jié)果？()

A．淀粉溶液量

B．pH

C．溫度

D．唾液量

A

1

2

3

4

4．(2023·湖北卷)使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合，酶的活性能恢復)；另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合，酶的活性不能恢復)。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。

實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質(zhì)溶液，乙物質(zhì)溶液，透析袋(人工合成半透膜)，試管，燒杯等。

為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設(shè)計思路。請完善該實驗設(shè)計思路，并寫出實驗預期結(jié)果。

(1)實驗設(shè)計思路

取________支試管(每支試管代表一個組)，各加入等量的酶A溶液，再分別加等量____________________，一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。

(2)實驗預期結(jié)果與結(jié)論

若出現(xiàn)結(jié)果①：__________________________________________。

結(jié)論①：甲、乙均為可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果②：__________________________________________。

甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液

透析后，兩組的酶活性均比透析前酶的活性高

結(jié)論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。

透析前后，兩組的酶活性均不變

2

若出現(xiàn)結(jié)果③：________________________________________。

結(jié)論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果④：__________________________________________。

結(jié)論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。

加乙物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變

加甲物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變；

加甲物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高；

加乙物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高

酶的活性會受到某些無機鹽離子的影響，某學習小組通過實驗探究Cl－和Cu2＋對人體胃蛋白酶活性的影響，結(jié)果如圖所示(其他條件適宜)。下列有關(guān)敘述正確的是()

A．保存胃蛋白酶的最佳條件是37.5℃、pH＝1.5

B．底物濃度為B時，增加酶含量，曲線a、b、c均上移

C．底物濃度為B時，提高反應溫度，曲線c將上移

D．Cl－、Cu2＋等無機鹽離子都能增強酶降低化學反應活化能的效果

B

對位練習

第三單元細胞的能量供應和利用

實驗探究系列

1.實驗目的、原理及變量分析

1.自變量、因變量、無關(guān)變量三者之間的區(qū)別與聯(lián)系

自變量和無關(guān)變量可以相互轉(zhuǎn)換。

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

對照實驗

除作為自變量的因素外，其余因素(無關(guān)變量)都保持一致，并將結(jié)果進行比較的實驗。一般要設(shè)置對照組和實驗組。

實驗組是根據(jù)實驗目的、針對研究對象而進行的實驗操作，使用來得出結(jié)論的；

對照組則是為了排除其他無關(guān)因素或非研究因素的干擾或同時證明實驗操作過程、實驗方法正確與否而進行的操作。

常用的對照類型分為空白對照、條件對照、相互對照和自身對照。

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

分組編號對照組實驗組說明

1號2號3號4號相同處理2mL過氧化氫溶液

不同處理常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液

氣泡產(chǎn)生不明顯少量較多大量

衛(wèi)生香復燃不復燃不復燃變亮復燃結(jié)果過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

1.驗證酶的高效性

①1、2號試管對照

②1、4號試管對照

③1、3、4(或3、4)號試管對照

酶具有催化作用。

同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。

加熱能促進過氧化氫的分解,提高反應速率。

無關(guān)變量

自變量

因變量

現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組設(shè)計了一系列實驗過程，將酶A、酶B分別與淀粉混合保溫5分鐘后對各組淀粉剩余量進行檢測，實驗結(jié)果如下：

(3)該實驗的自變量是__________________________________。

(4)根據(jù)上圖實驗結(jié)果分析，在20～50℃范圍內(nèi)，酶A的活性________(填“大于”“小于”或“等于”)酶B的活性，判斷的依據(jù)是___________________________________________________。

溫度、酶的種類

小于

據(jù)圖可知，在20～50℃范圍內(nèi)，酶A催化條件下淀粉的剩余量大于酶B催化條件下的剩余量

現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組設(shè)計了一系列實驗過程，將酶A、酶B分別與淀粉混合保溫5分鐘后對各組淀粉剩余量進行檢測，實驗結(jié)果如下：

(5)該實驗的無關(guān)變量是__________________________________。

淀粉的量、酶的量、保溫時長

實驗目的——要探究或者驗證的某一事實或者做了該實驗后，要解決什么問題。

(1)實驗目的的書寫與表達：實驗目的的內(nèi)容包含研究對象、研究現(xiàn)象(因變量)和作用于對象的因素(自變量).

(為了做什么)

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

2.實驗目的

探究(驗證)×××(自變量)對×××(因變量)的影響

探究(驗證)×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系

格式:

(2)實驗目的的確認方法：

①根據(jù)題目信息，直接寫出實驗目的。

②根據(jù)實驗裝置或?qū)嶒灛F(xiàn)象，推斷實驗目的。

③根據(jù)實驗步驟反推實驗目的。

較多氣泡

衛(wèi)生香變亮

2滴FeCl3溶液

90℃左右的水浴中加熱

少量氣泡

衛(wèi)生香不復燃

2滴肝臟研磨液

大量氣泡

衛(wèi)生香復燃

實驗目的：通過比較不同過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

1.驗證酶的高效性

現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組設(shè)計了一系列實驗過程，將酶A、酶B分別與淀粉混合保溫5分鐘后對各組淀粉剩余量進行檢測，實驗結(jié)果如下：

(1)該實驗的目的是_____________________________________

探究不同溫度下這兩種淀粉酶的活性

自變量

因變量

自變量

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

2．實驗原理

實驗原理就是進行實驗的理論依據(jù)，包括選擇實驗材料的依據(jù)、作出實驗假設(shè)的依據(jù)、設(shè)置實驗步驟的依據(jù)、分析現(xiàn)象與結(jié)果的依據(jù)和確定觀測指標的依據(jù)。

(1)實驗原理一般由三段組成：

自變量和因變量的關(guān)系＋因變量的觀測指標＋實驗過程描述。

(2)實驗原理中“因變量的觀測指標”可作為實驗結(jié)果的參考；有些題目要求對實驗結(jié)果進行分析，其考查的是實驗原理，所以對實驗結(jié)果分析時合理套用實驗原理即可。

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

較多氣泡

衛(wèi)生香變亮

2滴FeCl3溶液

90℃左右的水浴中加熱

少量氣泡

衛(wèi)生香不復燃

2滴肝臟研磨液

大量氣泡

衛(wèi)生香復燃

實驗原理：

2H2O2強氧化劑，加速細胞衰老，可損傷DNA，具有致癌風險。

新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。

2H2O2————2H2O＋O2

過氧化氫酶

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

1.驗證酶的高效性

FeCl3溶液

現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組設(shè)計了一系列實驗過程，將酶A、酶B分別與淀粉混合保溫5分鐘后對各組淀粉剩余量進行檢測，實驗結(jié)果如下：

(2)該實驗的實驗原理是_________________________________

________________________________________________。

溫度等條件可以影響酶的活性；

淀粉在淀粉酶的催化作用下產(chǎn)生麥芽糖

一、控制變量和對照實驗的設(shè)計

如圖為“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗示意圖,下列說法正確的是

A.本實驗的自變量是不同的催化劑

B.本實驗的無關(guān)變量有溫度和酶

的用量等

C.3號與4號試管構(gòu)成對照實驗,可表明酶具有高效性

D.分析1號、2號試管的實驗現(xiàn)象可知加熱能降低反應的活化能

C

對位練習

2.驗證酶的專一性

方案一

酶相同、底物不同

方案二

底物相同、酶不同

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶

23分別50-65℃加熱2min現(xiàn)象磚紅色沉淀無顏色變化

結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解酶具有專一性步驟1淀粉＋淀粉酶淀粉＋蔗糖酶

23分別50-65℃加熱2min現(xiàn)象磚紅色沉淀無顏色變化

結(jié)論淀粉只能被淀粉酶水解，不能被蔗糖酶催化水解酶具有專一性不選碘液鑒定的原因是什么？

能不能用碘液鑒定？

碘液不能檢測蔗糖是否被水解。

可以。

加入2ml斐林試劑

分別加2ml斐林試劑

建議：淀粉酶探究溫度對酶活性的影響

建議：H2O2探究pH對酶活性的影響

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

3.探究溫度/PH對酶活性影響的實驗思路

A.探究不同溫度對酶活性的影響

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

3.探究溫度/PH對酶活性影響的實驗思路

(1)實驗材料及檢測試劑的選擇

在探究溫度影響酶活性的實驗中，不宜選用H2O2溶液，原因是H2O2的分解本身受溫度影響，溫度越高，H2O2分解越快。

在探究溫度影響酶活性的實驗中，選取淀粉和淀粉酶，一般用碘液檢測實驗結(jié)果，不宜選用斐林試劑檢驗，原因是使用斐林試劑需要加熱，而溫度是實驗的自變量。

(2)實驗原理

淀粉遇碘變藍，根據(jù)不同溫度下相同時間內(nèi)反應后的溶液是否出現(xiàn)藍色以及藍色的深淺可以判斷淀粉被水解的量，從而判斷不同溫度下酶的活性。

3.探究溫度對酶活性的影響

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

試管步驟11′22′33′

淀粉溶液2mL/2mL/2mL/

淀粉酶溶液/1mL/1mL/1mL

不同溫度下處理5min0℃60℃100℃將同一溫度下的兩種物質(zhì)混合后保溫5min，其它條件相同且適宜滴加碘液1滴1滴1滴結(jié)果(現(xiàn)象)變藍不變藍變藍結(jié)論：酶的催化作用需要在適宜的溫度下進行，溫度過高或過低都會影響酶的活性。

若要探究木瓜蛋白酶的最適溫度，實驗的基本思路是

設(shè)置一系列溫度梯度，其他條件相同且適宜，分別測定木瓜蛋白酶對蛋白質(zhì)的分解速率

注意：底物和酶溶液應先分別在預設(shè)的溫度中保溫一段時間后再混合，保證反應從一開始就是預設(shè)的溫度。

(2)實驗原理

過氧化氫可在過氧化氫酶的作用下分解產(chǎn)生氧氣和水，根據(jù)不同pH下氣泡產(chǎn)生的快慢可判斷過氧化氫酶的活性。

A.探究不同溫度對酶活性的影響

四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

3.探究溫度/PH對酶活性影響的實驗思路

(1)實驗材料

在探究pH影響酶活性的實驗中，不宜選用淀粉溶液，原因是在酸性條件下淀粉會水解。

4.探究pH對酶活性的影響

實驗步驟一1號2號3號

二各加入肝臟研磨液2滴三加蒸餾水1mL等量的5%HCl等量的5%NaOH

三各加入3%過氧化氫2mL四在37℃條件下反應約5min，記錄氣泡產(chǎn)生情況實驗現(xiàn)象幾乎無氣泡較多氣泡幾乎無氣泡

結(jié)論過酸、過堿會影響酶的活性，適宜pH下酶的催化效率最高四、探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素

1

2

3

4

考向1|影響酶活性的因素的基礎(chǔ)實驗分析

1．(2023·廣東深圳模擬)紅平菇對纖維素的降解是菌絲分泌纖維素酶作用的結(jié)果，纖維素酶活性影響菌株對培養(yǎng)基質(zhì)的降解能力，影響紅平菇的生產(chǎn)周期。某研究團隊研究了溫度對紅平菇纖維素酶活性的影響，結(jié)果如下圖所示。下列分析錯誤的是()

A．纖維素酶活性的測定可以用單位時間內(nèi)纖維素的降解量表示

B．該實驗結(jié)果表明40℃為紅平菇纖維素酶的最適溫度

C．高溫或低溫對酶活性的影響機理不同

D．為指導生產(chǎn)，還可在此實驗基礎(chǔ)上測定pH等因素對纖維素酶活性的影響

B

1

2

3

4

2．(2023·海南卷)某種酶的催化反應速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述錯誤的是()

A．該酶可耐受一定的高溫

B．在t1時，該酶催化反應速率隨溫度升高而增大

C．不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率時所需時間不同

D．相同溫度下，在不同反應時間該酶的催化反應速率不同

D

1

2

3

4

考向2|實驗的拓展和應用

3．某同學欲通過下圖所示的裝置進行與酶有關(guān)的實驗研究，下列分析正確的是()

A．若不同濾紙片上分別附有等量過氧化氫酶、

Fe3+，則該裝置可用于探究酶的專一性

B．該裝置可用于探究溫度對過氧化氫酶活性的影響

C．酶促反應速率可用濾紙片進入燒杯液面到浮出

燒杯液面的時間(t3－t1)來表示

D．該裝置不能用于探究pH對酶活性的影響

C

1．(生活、學習和實踐情境)某小組為了解某種加酶洗衣

粉對蛋白質(zhì)的水解作用，將完全相同的蛋白塊置于等量

適宜濃度的該洗衣粉溶液中，蛋白塊消失所需的時間與

溫度的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()

A．該洗衣粉水解脂肪的最適溫度也是45℃

B．B、C兩點催化效率相同且均低于A點的原理相同

C．若改變該洗衣粉溶液的pH，則A點會向左或向右移動

D．若減小該洗衣粉溶液的濃度，A、B、C三點均向上移動

D

2．(科學實驗與探究情境)米胚芽是天然的脂肪酶抑制劑原料，從中提取的脂肪酶抑制劑可作為一種良好的減肥藥物。為探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理，研究者進行了實驗探究：將底物乳液、抑制劑和胰脂肪酶按3種順序加入，反應相同時間后測定和計算對酶促反應的抑制率，結(jié)果如圖所示。下列說法錯誤的是()

順序1：底物乳液與胰脂肪酶反應10min后，加入抑制劑；

順序2：抑制劑與胰脂肪酶混合預熱10min后，加入底物乳液進行反應。

A．上述反應應該在溫度為37℃、pH為7.6左右的條件下進行

B．順序3應該是底物乳液與抑制劑混合預熱10min后，加入胰脂肪酶進行反應

C．該脂肪酶抑制劑主要通過與酶結(jié)合，阻礙底物—酶的結(jié)合達到抑制作用

D．該脂肪酶抑制劑通過抑制脂肪酶發(fā)揮作用，阻止脂肪的消化，起到減肥作用

C

解析：本實驗的目的是探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理，實驗的自變量是抑制劑使用順序的不同，因變量是抑制率的變化，而溫度和pH均為無關(guān)變量，實驗過程中要求無關(guān)變量相同且適宜，因此，該實驗需要在37℃、pH為7.6左右的條件下進行，A正確；結(jié)合以上分析可知，該實驗的自變量是抑制劑、底物和酶的加入順序變化，因此，順序3應該是底物乳液與抑制劑混合預熱10min后，加入胰脂肪酶進行反應，B正確；根據(jù)實驗結(jié)果可知，順序3的抑制率最高，這說明該脂肪酶抑制劑主要通過與底物結(jié)合，進而阻礙底物—酶的結(jié)合來達到抑制作用，C錯誤；該脂肪酶抑制劑通過抑制脂肪酶與底物的結(jié)合，進而發(fā)揮阻止脂肪的消化，減少了脂肪分解產(chǎn)物的吸收，因而可起到減肥作用，D正確。

1．(2022·全國卷)某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成，可催化底物轉(zhuǎn)化為相應的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件。某同學進行了下列5組實驗(表中“＋”表示有，“－”表示無)。

實驗組①②③④⑤

底物＋＋＋＋＋

RNA組分＋＋－＋－

蛋白質(zhì)組分＋－＋－＋

低濃度Mg2+＋＋＋－－

高濃度Mg2+－－－＋＋

產(chǎn)物＋－－＋－

根據(jù)實驗結(jié)果可以得出的結(jié)論是()

A．酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性

B．蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高

C．在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性

D．在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性

C

絲瓜果肉中鄰苯二酚等酚類物質(zhì)在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物質(zhì)，褐色物質(zhì)在410nm可見光下有較高的吸光值(OD值)，且褐色物質(zhì)越多，OD值越高。經(jīng)測定PPO的最適pH為5.5?？茖W家利用絲瓜果肉的PPO粗提液、鄰苯二酚、必需的儀器等探究溫度對PPO活性的影響，實驗結(jié)果如下圖。下列說法正確的是()

A.實驗過程中應將酶和底物混合后在相應

溫度下保溫

B.應使用pH為5.5的緩沖液配制PPO提取液

和鄰苯二酚溶液

C.絲瓜果肉PPO粗提液的制備和保存應在35℃條件下進行

D.可在35～40℃間設(shè)置溫度梯度實驗以更精確測定PPO的最適溫度

B

對位練習

知識框架

熒光素+O2

氧化熒光素(發(fā)出熒光)

熒光素酶

螢火蟲發(fā)光屬于生態(tài)系統(tǒng)的信息，

其生物學意義是____________________________。

物理

傳遞信息，以便繁衍后代

一、ATP的功能

螢火蟲發(fā)光的原理：

能量

？

糖類

（1）主要能源物質(zhì)：

葡萄糖

（3）被稱為“生命的燃料”：

脂肪

（2）主要儲能物質(zhì)：

（4）直接能源物質(zhì)：

ATP是驅(qū)動細胞內(nèi)生命活動的直接能源物質(zhì)

一、ATP的功能

ATP熒光檢測儀：

利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。

熒光強度越強→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多

熒光樹：

將熒光樹酶基因?qū)胫参锖?，再用熒光素溶液澆灌，培育出能在黑暗中發(fā)光的“熒光樹”。

與社會聯(lián)系

腺苷（A）

ATP（腺苷三磷酸）

ADP（腺苷二磷酸）

AMP（腺苷一磷酸）

~

~

特殊的化學鍵:2個

組成元素:

C、H、O、N、P

化學組成:

1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團

結(jié)構(gòu)簡式:

A－P~P~P

結(jié)構(gòu)特點:

是組成RNA的基本單位之一

不穩(wěn)定性；兩個帶負電的磷酸基團之間相互排斥，使特殊的化學鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。

二、ATP的結(jié)構(gòu)

腺苷（A）

ATP（腺苷三磷酸）

ADP（腺苷二磷酸）

AMP（腺苷一磷酸）

~

~

特殊的化學鍵

結(jié)構(gòu)特點:

是組成RNA的基本單位之一

ATP水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。

ATP水解釋放的能量高達30.54KJ/mol，因此ATP也被稱為高能磷酸化合物。

ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可等同于能量。

二、ATP的結(jié)構(gòu)

NTP與dNTP是高能磷酸化合物，脫去兩個磷酸基團后，可用作RNA或DNA的合成原料，這主要是由于它的五碳糖來決定的。動物體內(nèi)的磷酸肌酸也是。

dTTP

dCTP

dGTP

UTP

CTP

GTP

知識拓展

核苷三磷酸（NTP）

脫氧核苷三磷酸（dNTP）

教材隱性知識：P86“相關(guān)信息”

ATP與DNA、RNA、核苷酸的聯(lián)系

腺苷

腺苷

腺嘌呤

脫氧核苷酸

腺嘌呤核糖核苷酸

腺嘌呤

腺嘌呤

脫氧核苷酸

腺嘌呤核糖核苷酸

腺嘌呤

ATP的其他功能:

ATP注射液是一種用于心功能不全、腦出血后遺癥等疾病的輔助治療藥物，是作為細胞間傳遞信息的信號分子而起作用，并不是為細胞提供能量。

知識拓展

一個人在劇烈運動狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量，供運動所需。一個成年人在安靜的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP被水解。

資料：

ATP是怎樣來解決這一矛盾的？

ATP在細胞內(nèi)是否大量存在？

研究表明：人體中ATP的總量只有大約2~10mg，劇烈運動時只能維持3s。

生物體如何補充生命活動所需要的大量的ATP？

三、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

對細胞的正常生活來說，

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生并處于動態(tài)平衡之中。

A-P~P~P

(ATP)

三、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

ADP

ATP

能量

能量

光合作用

呼吸作用

用于各項生命活動，

如主動運輸、肌肉收縮、發(fā)光、發(fā)電、物質(zhì)合成等

ATP水解伴隨細胞發(fā)生吸能反應

ATP合成伴隨細胞發(fā)生放能反應

ATP在吸能反應和放能反應之間流通，是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”，

滿足細胞各項生命活動對能量的需求。

1、生物體能量的根本來源是什么？2、生物體主要能源物質(zhì)是什么？3、生物體進行生命活動的直接能源物質(zhì)是什么？糖類太陽能ATP光能、化學能→ATP中的化學能→多種形式的能量4、有人將糖類和脂肪比作“大額鈔票”，而將ATP比作“現(xiàn)金”，你認為有道理嗎？一是ATP中含有的化學能較少；二是糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學能只能轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學能，方能被細胞直接利用。ATP水解ATP合成

反應式ATP→ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP→ATP

酶的類型

場所

能量來源

能量去向

酶

酶

ATP水解酶

ATP合成酶

細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體

細胞的需能部位

遠離腺苷的特殊化學鍵

用于各項生命活動

儲存在ATP中

有機物中的化學能或光能

這不是可逆反應，而是一個循環(huán)式反應。物質(zhì)可循環(huán)，能量不可循環(huán)。

在動植物、細菌和真菌的細胞內(nèi)都以ATP作為能量“貨幣”，體現(xiàn)生物界的，也反映種類繁多的生物有著共同起源。

統(tǒng)一性

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中；

三、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見生理過程

轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程

細胞膜消耗ATP：

細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：

葉綠體產(chǎn)生ATP：

消耗ATP：

線粒體產(chǎn)生ATP：

消耗ATP：

核糖體消耗ATP：

細胞核消耗ATP：

主動運輸、胞吞、胞吐

細胞呼吸第一階段

光反應

暗反應和自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等

有氧呼吸第二、三階段

自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等

蛋白質(zhì)的合成

DNA復制、轉(zhuǎn)錄等

歸納總結(jié)

注：植物光合作用光反應階段產(chǎn)生的ATP主要用于，一般不用于其他生命活動；

暗反應

用于大腦思考

用于生物發(fā)光

用于各種運動

★ATP水解釋放的能量用于各項生命活動

用于電鰩放電

四、ATP的利用

酶活性

磷酸化

空間結(jié)構(gòu)

四、ATP的利用

分子被磷酸化后，發(fā)生空間結(jié)構(gòu)變化，活性被改變，因而可以參與各種化學反應。

植物葉肉細胞的線粒體基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)都能產(chǎn)生ATP()

線粒體內(nèi)膜上不能合成ATP（）

無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產(chǎn)生ATP的唯一來源（）

在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會發(fā)生ATP的合成和分解（）

唾液淀粉酶水解淀粉需要ATP水解提供能量（）

人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺素分泌增多，產(chǎn)生ATPA也多。（）

×

×

×

×

×

√

“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星。”讓我們重溫唐代詩人杜牧這情景交融的詩句。螢火蟲發(fā)光的相關(guān)化學變化如下圖所示，下列有關(guān)敘述不正確的是()

A．催化氧化反應的酶與催化ATP水解的酶不是同一種酶

B．螢火蟲腹部后端(發(fā)光器官)細胞內(nèi)含有大量的ATP，以保證其正常發(fā)光

C．螢火蟲發(fā)光的過程實現(xiàn)了ATP中的化學能向光能的轉(zhuǎn)化

D．熒光素發(fā)熒光的化學反應是吸能反應，該過程伴隨著ATP的水解

B

對位練習

反應部位(1)__________葉綠體的類囊體薄膜