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1、第4章 光合作用和細(xì)胞呼吸 第1節(jié)：ATP和酶 2 酶,生物體的直接能源物質(zhì),ATP,,酶：通常是指由活細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化活性的一類特殊蛋白質(zhì)，又稱為生物催化劑。,酶,,酶生物催化劑,,,新鮮酵母菌液,蒸餾水,,,酶具有催化活性,酶作為生物催化劑，與無機(jī)催化劑相比，哪個效率更高？,酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的107-1013倍,酶的特性之一：高效性,為什么？,,加入催化劑相當(dāng)于給汽車找到了一條穿山隧道,,催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無機(jī)催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。,酶的高效性的意義：,保證細(xì)胞中化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行,酶特異性實驗
2、的設(shè)計,1號試管出現(xiàn)磚紅色，2號試管無磚紅色,1、預(yù)測兩只試管出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因？,酶具有特異性,實驗二（P56）：,實驗結(jié)果 及 原因？ 實驗結(jié)論？,酶的特性之二：專一性（特異性）,一種酶只能對一種或一類化合物發(fā)生催化作用,為什么？,酶的作用機(jī)理：,酶的特異性（專一性）的意義：,保證細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行,該實驗中能將斐林試劑改為碘液嗎？,該實驗中步驟3能調(diào)至步驟1之前嗎？,根據(jù)酶的專一性，催化蔗糖水解的酶應(yīng)是哪一種酶？,該實驗第4步選擇多少溫度保溫比較合適？,如何驗證：溫度會影響酶的活性？,坐標(biāo)圖,使用加酶洗衣粉時用什么溫度的水去污效果好？ 為什么發(fā)燒時食欲不振，甚至死亡？,,,如何驗
3、證：PH會影響酶的活性？,坐標(biāo)圖,最適PH=8,高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？,不同。 過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。,酶促反應(yīng)一般是在常溫、常壓、適宜的PH等溫和條件下進(jìn)行。 意義：,酶的特性之三：作用條件溫和,符合生物體存在的基本環(huán)境,除溫度、PH外，酶促反應(yīng)還與_________有關(guān),酶的濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度,坐標(biāo)圖？,影響酶促反應(yīng)速率的其它因素：,酶的濃度：反應(yīng)速率隨 酶濃度的升高而加快。,底物濃度：在一定濃度 范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃 度的升高而加快，但達(dá) 到一定濃度，反應(yīng)
4、速率 不再變化,,,酶量一定,酶的本質(zhì),蛋白質(zhì),絕大多數(shù)是 （少量是RNA）,圖：P61拓展視野資料分析：關(guān)于酶本質(zhì)的探索,,,,,,,,,,,酶為生活添姿彩,P59放眼社會：酶與疾病,本課小結(jié),酶生物催化劑,概念： 高效性 特性 專一性(特異性) 作用條件溫和 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)(少數(shù)是RNA),,酶的合成場所在那里呢？,核糖體,1. 同一個體內(nèi)的各類活細(xì)胞所含有的酶（ ） A、種類有差異，數(shù)量相同 B、種類有差異，數(shù)量不同 C、種類無差異，數(shù)量相同 D、種類無差異，數(shù)量不同,B,2.細(xì)胞內(nèi)合成酶的主要的場所是（ ） A.細(xì)胞質(zhì) B. 線粒體 C.
5、核糖體 D. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng),C,課堂練習(xí),3.催化脂肪酶水解的酶是（ ） A.肽酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.淀粉酶,B,4. 人在發(fā)高燒時，常常食欲大減，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 （ ） B.胃沒有排空 C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降 D.吃藥使人沒有了胃口 5. 胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒有了催化作用， 主要原因是（ ） A.pH不適合 B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了 C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來，所以起不到催化作用 D.小腸中沒有蛋白質(zhì)可被消化,C,A,1. 胃液對食物的消化作用,意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼研究發(fā)現(xiàn)，鷹胃中的分泌物對肉有消化作用。
6、,1773年,斯帕蘭扎尼（1729-1799）,酶的發(fā)現(xiàn),2.對于酵母發(fā)酵的爭論,巴斯德（1822-1895）,19世紀(jì)中期,發(fā)酵離不開酵母菌的生命活動，發(fā)酵的動力蘊涵于活細(xì)胞中，具有生命活力。,李比希 （1803-1873）,發(fā)酵是一種化學(xué)反應(yīng)，與酵母菌的生命活動無關(guān)。,3.無細(xì)胞發(fā)酵的發(fā)現(xiàn),畢希納 （1860-1917）,德國的畢希納發(fā)現(xiàn)無細(xì)胞的酵母汁就可以完成發(fā)酵。,1897年,發(fā)酵確實可以在無細(xì)胞的條件下進(jìn)行 發(fā)酵所需要的物質(zhì)是活細(xì)胞產(chǎn)生的,4.酶的化學(xué)本質(zhì),1926年美國人薩姆納得到脲酶的結(jié)晶，證實了酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。,上世紀(jì)80年代美國人切赫和加拿大人奧特曼發(fā)現(xiàn)了具有催化作用的
7、RNA核酶。,薩姆納（18871955）,一路走來,科學(xué)是在不斷地觀察、實驗、探索和爭論中前進(jìn)的，尤其是實驗在科學(xué)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。,概念：活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物。 來源：活細(xì)胞產(chǎn)生的。 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。 合成原料：氨基酸 或 核糖核苷酸（組成RNA） 功能：是生物催化劑。降低反應(yīng)活化能的效率更顯著，大大提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時間，但并不改變反應(yīng)的方向和平衡常數(shù)；反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量均沒有變化。 作用分布：細(xì)胞外(胞外酶：如各種消化酶)； 細(xì)胞內(nèi)(胞內(nèi)酶：如呼吸氧化酶),三、關(guān)于酶的知識點：,鎖鑰學(xué)說,酶具有以下特點：,1、高效性
8、；,2、專一性；,3、需要適宜的條件：反應(yīng)條件的溫和性,（1）酶的合成受基因控制 （2）酶的合成場所是：核糖體、細(xì)胞核 （3）酶的基本單位是：氨基酸、核苷酸 （4）酶的合成方式是：脫水縮合、轉(zhuǎn)錄 （5）酶有胞內(nèi)酶、胞外酶 （6）凡影響蛋白質(zhì)的因素，也將影響酶,拓展1：酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA。,拓展2：怎樣證明酶A是蛋白質(zhì)？,（1）酶A水解產(chǎn)物是氨基酸 （2）被蛋白酶水解會失活 （3）遇雙縮脲試劑會變紫色 （4）發(fā)揮正常功能需適宜的溫度和PH,淀粉酶：催化淀粉水解為麥芽糖。 麥芽糖酶：催化麥芽糖水解成葡萄糖。 3.脂肪酶：催化脂肪水解為脂肪酸和甘油。 4.蛋白酶：催化蛋白質(zhì)水解為短（多）肽。
9、5.腸肽酶：催化多肽水解為氨基酸。 6.纖維素酶：催化纖維素水解成葡萄糖。 7.谷丙轉(zhuǎn)氨酶：催化谷氨酸和丙酮酸之間的氨基轉(zhuǎn)換作用。 8.過氧化氫酶：分解過氧化氫。 9.酪氨酸酶：能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏亍?拓展3：高中生物學(xué)中所接觸到的酶,10.溶菌酶：溶解細(xì)菌細(xì)胞壁中的多糖，可使細(xì)菌失活。 11. 解旋酶：在DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄時打開氫鍵 12. 限制性內(nèi)切酶：切開DNA的磷酸二酯鍵。 13. DNA連接酶：形成磷酸二酯鍵，連接DNA片段。 14.DAN聚合酶：連接單個脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵。 15.RNA聚合酶：連接單個核糖核苷酸形成磷酸二酯鍵。 16. 逆轉(zhuǎn)錄酶：以RNA為模板，合成DNA，
10、也稱RNA 指導(dǎo)的 DNA 聚合酶。,問：能產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能產(chǎn)生酶嗎？ 能產(chǎn)生酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生激素嗎？ 生物體所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生酶嗎？,拓展4：酶與激素、維生素、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的關(guān)系,三、有關(guān)酶的曲線：,1. 溫度和PH 對酶促反應(yīng)速率的影響,曲線成立條件： 酶和底物充足、PH適宜時。,曲線成立條件： 酶和底物充足、溫度適宜時。,分析1：圖示與酶活性影響因素相關(guān)的曲線，分析曲線，你能得到哪些結(jié)論？,練習(xí)： 右圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是（ ）。 A當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到 最適溫度時，酶活性下降 B當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到 最適溫度時，酶活性上升 C酶
11、活性在t2時比t1高， 故t2時更適合酶的保存 D酶活性在t1時比t2低， 表明t1時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴(yán)重,B,2. 底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響,酶的濃度：在有足夠底物而又不受其它因素的影響的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。,底物濃度：酶量一定時在底物濃度很低的范圍內(nèi)，反應(yīng)速率與底物濃度成正比；當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定限度，反應(yīng)速率達(dá)到最大時，再增加底物, 反應(yīng)速率不再增加。,,,分析2：甲圖示酶量一定，乙圖示底物量一定時的酶促反應(yīng)速率曲線，試分析圖中A、B、C、D處影響反應(yīng)速率的主要因素是什么？,A：底物濃度 B：除底物以外的因素,主要是酶的濃度及活性 C：酶濃度 D：除酶的數(shù)量以
12、外的因素，主要是底物濃度,練1：圖甲表示溫度對淀粉酶活性的影響；圖乙是將一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麥芽糖積累量隨溫度變化的情況，下列說法中不正確的是（ ） A、To表示淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度 B、圖甲中，Ta、Tb時淀粉酶催化效率都很低，但對酶活性的影響有本質(zhì)的區(qū)別 C、圖乙中Tb到Tc的曲線表明隨溫度的升高，麥芽糖不再上升，酶的活性已達(dá)到最大 D、圖乙中A點對應(yīng)的溫度為TO,C,練2.有一種酶催化反應(yīng)P+Q=R,下 圖中的曲線A表示沒有酶時的反應(yīng) 過程,在t1時,將催化反應(yīng)的酶加入 反應(yīng)混合物中,圖中那條曲線表示 此反應(yīng)的真實過程( )。 A. I BII CIII
13、 DIV,C,,練3.下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是（ ）,C,t1,酶,本質(zhì)：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少量為RNA,概念：活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化效應(yīng)的有機(jī)物,性質(zhì),一般性質(zhì),1.反應(yīng)前后量不變,2.只改變反應(yīng)速率，不改 變反應(yīng)的平衡點,特性,,影響酶活性的因素：主要是溫度、PH值等,2.高效性,3.反應(yīng)條件溫和,1.專一性,影響酶促反應(yīng)的因素：影響酶活性的因素（溫度、PH）及酶量、底物量等。,,,,生物學(xué)上的對照實驗,對照試驗的設(shè)計：,1、分對照組和實驗組：,,變量,自變量,因變量,2、單一變量原則：確定惟一因素（自變量）是可變的，其余因素均應(yīng)保持不變。,3、設(shè)計實驗
14、的步驟： 明確實驗?zāi)康?、原理做出假設(shè)設(shè)計實驗步驟預(yù)期實驗結(jié)果 4、設(shè)計對照實驗把握好以下幾點： 確定好自變量，控制好無關(guān)變量，測定好因變量,探究“PH對酶催化作用是否具有影響”,假 設(shè)：,PH對酶的催化作用有影響,所需試劑及儀器：新鮮的淀粉酶溶液、 淀粉溶液、鹽酸、NaOH溶液、蒸餾水、試管等。,理論依據(jù)：,酸、堿對蛋白質(zhì)生理活性的影響，使酶經(jīng)過酸、堿處理之后，通過實驗觀察其催化活性（功能）是否發(fā)生變化。,a.確定自變量 b.控制自變量 c.設(shè)置對照組 實驗組,PH,設(shè)置不同的PH,PH=7即為對照組,PH低于和高于7時即為實驗組,設(shè)計對照試驗實驗：,1.設(shè)計實驗步驟驗證假設(shè),2.接受或
15、推翻假設(shè),3.得到結(jié)論,細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝（合成代謝和分解代謝）。正常的細(xì)胞代謝離不開細(xì)胞產(chǎn)生的酶。,思考：為什么說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？,細(xì)胞內(nèi)每時每刻都進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫常壓下高效率的進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。,細(xì)胞代謝的含義及類型：,細(xì)胞從外界攝取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，將這些物質(zhì)合成自身的組成成分，儲存能量（也稱同化作用或合成代謝） ，同時又將自身的一部分物質(zhì)加以分解，釋放能量（也稱異化作用或分解代謝）。,從性質(zhì)上看：新陳代謝包括物質(zhì)代謝和能量代謝,從
16、實質(zhì)上看：新陳代謝是生物體內(nèi)進(jìn)行的一系列連鎖的生化反應(yīng),從方向上看：新陳代謝包括同化作用和異化作用,從意義上看：新陳代謝是生物體自我更新的過程,細(xì)胞代謝是活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱。,化合反應(yīng),分解反應(yīng),（合成代謝）,（分解代謝）,細(xì)胞代謝,,A.酶 B.底物（反應(yīng)物） C.產(chǎn)物,酶具有專一性,酶還具有高效性、需要適宜的反應(yīng)條件,練習(xí)：,2、根據(jù)下圖回答問題： （1）圖A中反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時，反應(yīng)速度不再上升，原因是 。 （2）圖B中40 后曲線急劇下降，原因是 。 （3）圖C表示 催化反應(yīng)的速度曲線。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白酶 C、胰蛋白酶 D、植
17、物淀粉酶,溫度升高使酶活性下降,酶量及活性有限,C,根據(jù)下圖回答問題： （4）、將裝有酶與反應(yīng)物的甲、乙兩試管分別放入12 、和75 水浴鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入37水浴鍋保溫，兩試管內(nèi)的反應(yīng)分別為： 甲 。乙 。,反應(yīng)速度加快,沒有反應(yīng),3、下列有關(guān)酶的敘述，正確的是（ ） A.高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)使其失去活性 B.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生并具有催化作用的蛋白質(zhì) C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有催化葡萄糖分解的酶 D.細(xì)胞質(zhì)中沒有作用于DNA的解旋酶,C,4、圖中能正確反映某種動物消化酶的催化反應(yīng)速度與溫度之間關(guān)系的曲線是（ ）,,5、下圖為某同學(xué)根據(jù)實驗所做的不同溫度下，動物體內(nèi)A、B、C、
18、D四種酶的催化效率曲線圖，請據(jù)圖回答下列問題：,(1) A酶的催化效率達(dá)到最高值時溫度約為_____。 (2) _____曲線能反映出溫度對人體內(nèi)酶的影響。 (3) _________ 曲線很可能是錯誤的，因為_____。,（1）15（2）B （3）C，超過60，絕大多數(shù)的酶失去活性。,6.將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量水混合裝入一容器內(nèi)，調(diào)整pH值至2.0，保存于37的水浴鍋內(nèi)。過一段時間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（ ） A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水,A,7.胃蛋白酶的最適
19、溫度為37，在測定其活性時，從0 37 過程中，胃蛋白酶的活性將( );將溶液從100 37 過程中，胃蛋白酶的活性將( )。 A.不斷上升 B.沒有變化 C.先升后降 D.不斷下降,B,A,9、動物腦組織中含有豐富的谷氨酸脫羧酶，能專一催化1 mol谷氨酸分解為1mol r氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小組從小鼠的腦中得到該酶后，在谷氨酸起始濃度為10mmol/L、最適溫度、最適pH值的條件下，對該酶的催化反應(yīng)過程進(jìn)行研究，結(jié)果見圖1和圖2。,圖1產(chǎn)物CO2：濃度隨時間變化曲線圖 圖2酶催化反應(yīng)速率隨酶濃度變化曲線（注：酶濃度固定） （注：反應(yīng)物濃度過量）
20、 請根據(jù)以上實驗結(jié)果，回答下列問題：,（1）在圖1畫出反應(yīng)過程中谷氨酸濃度隨時間變化的曲線（請用“1”標(biāo)注）。 （2）當(dāng)一開始時，將混合物中谷氨酸脫羧酶的濃度增加50%或降低反應(yīng)溫度10，請在圖1中分別畫出理想條件下CO2 濃度隨時間變化的曲線（請用“2”標(biāo)注酶濃度增加后的變化曲線，用3”標(biāo)注溫度降低后的變化曲線），并分別說明原因。,【答案】（1）見曲線1（評分依據(jù)：每分解1 mmol谷氨酸則產(chǎn)生1 mmol CO2，根據(jù)CO2濃度變化曲線，可得到嚴(yán)格的谷氨酸濃度隨時間變化曲線）。 （2）當(dāng)谷氨酸脫竣酶的濃度增加50%時，見曲線2，其原因：酶量增加50%，酶催化反應(yīng)速率相應(yīng)提高，反應(yīng)完成所需
21、時間減少。當(dāng)溫度降低10時，見曲線3，其原因：溫度降低，酶催化反應(yīng)速率下降，但酶并不失活，反應(yīng)完成所需時間增加。,（3）重金屬離子能與谷氨酸脫羧酶按比例牢固結(jié)合，不可解離，迅速使酶失活。在反應(yīng)物濃度過量的條件下，向反應(yīng)混合物中加入一定量的重金屬離子后，請在圖2中畫出酶催化反應(yīng)速率隨酶濃度變化的曲線（請用“4”標(biāo)注），并說明其原因。,（3）見曲線4（注：曲線4為一條不經(jīng)過原點的平行直線，平移距離不限）。原因：一定量的重金屬離子使一定量的酶失活，當(dāng)加入的酶量使重金屬離子完全與酶結(jié)合后，繼續(xù)加入的酶開始表現(xiàn)酶活力，此時酶的催化反應(yīng)速率與酶濃度變化的直線關(guān)系不變。,立意：重點考查酶的作用以及影響酶活性的因素等相關(guān)知識；考查考生對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理、運用圖表形式準(zhǔn)確地描述實驗現(xiàn)象以及推理能力；考查考生對建立模型分析的科學(xué)研究方法的掌握。,
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