第4章 光合作用和細胞呼吸 第1節(jié)：ATP和酶 2 酶,生物體的直接能源物質,ATP,酶：通常是指由活細胞產(chǎn)生的、具有催化活性的一類特殊蛋白質，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，與無機催化劑相比，哪個效率更高？,酶的催化效率一般是無機催化劑的107-1013倍,酶的特性之一：高效性,為什么？,加入催化劑相當于給汽車找到了一條穿山隧道,催化劑可以降低化學反應的活化能，而且與無機催化劑相比較，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：,保證細胞中化學反應快速進行,酶特異性實驗的設計,1號試管出現(xiàn)磚紅色，2號試管無磚紅色,1、預測兩只試管出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因？,酶具有特異性,實驗二（P56）：,實驗結果 及 原因？ 實驗結論？,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？,酶的作用機理：,酶的特異性（專一性）的意義：,保證細胞代謝有條不紊地進行,該實驗中能將斐林試劑改為碘液嗎？,該實驗中步驟3能調至步驟1之前嗎？,根據(jù)酶的專一性，催化蔗糖水解的酶應是哪一種酶？,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？,如何驗證：PH會影響酶的活性？,坐標圖,最適PH=8,高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質相同嗎？,不同。 過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，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。,酶促反應一般是在常溫、常壓、適宜的PH等溫和條件下進行。 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，酶促反應還與_有關,酶的濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度,坐標圖？,影響酶促反應速率的其它因素：,酶的濃度：反應速率隨 酶濃度的升高而加快。,底物濃度：在一定濃度 范圍內，反應速率隨濃 度的升高而加快，但達 到一定濃度，反應速率 不再變化,酶量一定,酶的本質,蛋白質,絕大多數(shù)是 （少量是RNA）,圖：P61拓展視野資料分析：關于酶本質的探索,酶為生活添姿彩,P59放眼社會：酶與疾病,本課小結,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：絕大多數(shù)是蛋白質(少數(shù)是RNA),酶的合成場所在那里呢？,核糖體,1. 同一個體內的各類活細胞所含有的酶（ ） 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.細胞內合成酶的主要的場所是（ ） A.細胞質 B. 線粒體 C.核糖體 D. 內質網(wǎng),C,課堂練習,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.被小腸中的物質包裹起來，所以起不到催化作用 D.小腸中沒有蛋白質可被消化,C,A,1. 胃液對食物的消化作用,意大利科學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。,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胞中，具有生命活力。,李比希 （1803-1873）,發(fā)酵是一種化學反應，與酵母菌的生命活動無關。,3.無細胞發(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)酵確實可以在無細胞的條件下進行 發(fā)酵所需要的物質是活細胞產(chǎn)生的,4.酶的化學本質,1926年美國人薩姆納得到脲酶的結晶，證實了酶的化學本質是蛋白質。,上世紀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RNA核酶。,薩姆納（18871955）,一路走來,科學是在不斷地觀察、實驗、探索和爭論中前進的，尤其是實驗在科學發(fā)展中起著舉足輕重的作用。,概念：活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物。 來源：活細胞產(chǎn)生的。 本質：絕大多數(shù)是蛋白質，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。降低反應活化能的效率更顯著，大大提高反應速率，縮短達到平衡的時間，但并不改變反應的方向和平衡常數(shù)；反應前后酶的性質和數(shù)量均沒有變化。 作用分布：細胞外(胞外酶：如各種消化酶)； 細胞內(胞內酶：如呼吸氧化酶),三、關于酶的知識點：,鎖鑰學說,酶具有以下特點：,1、高效性；,2、專一性；,3、需要適宜的條件：反應條件的溫和性,（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、轉錄 （5）酶有胞內酶、胞外酶 （6）凡影響蛋白質的因素，也將影響酶,拓展1：酶的本質是蛋白質或RNA。,拓展2：怎樣證明酶A是蛋白質？,（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：催化蛋白質水解為短（多）肽。 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.谷丙轉氨酶：催化谷氨酸和丙酮酸之間的氨基轉換作用。 8.過氧化氫酶：分解過氧化氫。 9.酪氨酸酶：能將酪氨酸轉變?yōu)楹谏亍?拓展3：高中生物學中所接觸到的酶,10.溶菌酶：溶解細菌細胞壁中的多糖，可使細菌失活。 11. 解旋酶：在DNA復制及轉錄時打開氫鍵 12. 限制性內切酶：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. 逆轉錄酶：以RNA為模板，合成DNA，也稱RNA 指導的 DNA 聚合酶。,問：能產(chǎn)生激素的細胞一定能產(chǎn)生酶嗎？ 能產(chǎn)生酶的細胞一定能產(chǎn)生激素嗎？ 生物體所有的細胞都能產(chǎn)生酶嗎？,拓展4：酶與激素、維生素、蛋白質、脂質的關系,三、有關酶的曲線：,1. 溫度和PH 對酶促反應速率的影響,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的曲線，分析曲線，你能得到哪些結論？,練習： 右圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是（ ）。 A當反應溫度由t2調到 最適溫度時，酶活性下降 B當反應溫度由t2調到 最適溫度時，酶活性上升 C酶活性在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時酶的空間結構破壞更嚴重,B,2. 底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響,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，反應速率與底物濃度成正比；當?shù)孜餄舛冗_到一定限度，反應速率達到最大時，再增加底物, 反應速率不再增加。,分析2：甲圖示酶量一定，乙圖示底物量一定時的酶促反應速率曲線，試分析圖中A、B、C、D處影響反應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，酶的活性已達到最大 D、圖乙中A點對應的溫度為TO,C,練2.有一種酶催化反應P+Q=R,下 圖中的曲線A表示沒有酶時的反應 過程,在t1時,將催化反應的酶加入 反應混合物中,圖中那條曲線表示 此反應的真實過程( )。 A. I BII CIII 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系的是（ ）,C,t1,酶,本質：絕大多數(shù)酶是蛋白質，少量為RNA,概念：活細胞產(chǎn)生的具有催化效應的有機物,性質,一般性質,1.反應前后量不變,2.只改變反應速率，不改 變反應的平衡點,特性,影響酶活性的因素：主要是溫度、PH值等,2.高效性,3.反應條件溫和,1.專一性,影響酶促反應的因素：影響酶活性的因素（溫度、PH）及酶量、底物量等。,生物學上的對照實驗,對照試驗的設計：,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，其余因素均應保持不變。,3、設計實驗的步驟： 明確實驗目的、原理做出假設設計實驗步驟預期實驗結果 4、設計對照實驗把握好以下幾點： 確定好自變量，控制好無關變量，測定好因變量,探究“PH對酶催化作用是否具有影響”,假 設：,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.設置對照組 實驗組,PH,設置不同的PH,PH=7即為對照組,PH低于和高于7時即為實驗組,設計對照試驗實驗：,1.設計實驗步驟驗證假設,2.接受或推翻假設,3.得到結論,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（合成代謝和分解代謝）。正常的細胞代謝離不開細胞產(chǎn)生的酶。,思考：為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？,細胞內每時每刻都進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫常壓下高效率的進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對細胞內化學反應的順利進行至關重要。,細胞代謝的含義及類型：,細胞從外界攝取營養(yǎng)物質，經(jīng)過一系列化學反應，將這些物質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加以分解，釋放能量（也稱異化作用或分解代謝）。,從性質上看：新陳代謝包括物質代謝和能量代謝,從實質上看：新陳代謝是生物體內進行的一系列連鎖的生化反應,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,細胞代謝是活細胞中全部有序的化學反應的總稱。,化合反應,分解反應,（合成代謝）,（分解代謝）,細胞代謝,A.酶 B.底物（反應物） C.產(chǎn)物,酶具有專一性,酶還具有高效性、需要適宜的反應條件,練習：,2、根據(jù)下圖回答問題： （1）圖A中反應物達到某一濃度時，反應速度不再上升，原因是 。 （2）圖B中40 后曲線急劇下降，原因是 。 （3）圖C表示 催化反應的速度曲線。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白酶 C、胰蛋白酶 D、植物淀粉酶,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分鐘后取出轉入37水浴鍋保溫，兩試管內的反應分別為： 甲 。乙 。,反應速度加快,沒有反應,3、下列有關酶的敘述，正確的是（ ） A.高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性 B.酶是活細胞產(chǎn)生并具有催化作用的蛋白質 C.細胞質基質中有催化葡萄糖分解的酶 D.細胞質中沒有作用于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速度與溫度之間關系的曲線是（ ）,5、下圖為某同學根據(jù)實驗所做的不同溫度下，動物體內A、B、C、D四種酶的催化效率曲線圖，請據(jù)圖回答下列問題：,(1) A酶的催化效率達到最高值時溫度約為_。 (2) _曲線能反映出溫度對人體內酶的影響。 (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，調整pH值至2.0，保存于37的水浴鍋內。過一段時間后，容器內剩余的物質是（ ） 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，對該酶的催化反應過程進行研究，結果見圖1和圖2。,圖1產(chǎn)物CO2：濃度隨時間變化曲線圖 圖2酶催化反應速率隨酶濃度變化曲線（注：酶濃度固定） （注：反應物濃度過量） 請根據(jù)以上實驗結果，回答下列問題：,（1）在圖1畫出反應過程中谷氨酸濃度隨時間變化的曲線（請用“1”標注）。 （2）當一開始時，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”標注酶濃度增加后的變化曲線，用3”標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，可得到嚴格的谷氨酸濃度隨時間變化曲線）。 （2）當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%，酶催化反應速率相應提高，反應完成所需時間減少。當溫度降低10時，見曲線3，其原因：溫度降低，酶催化反應速率下降，但酶并不失活，反應完成所需時間增加。,（3）重金屬離子能與谷氨酸脫羧酶按比例牢固結合，不可解離，迅速使酶失活。在反應物濃度過量的條件下，向反應混合物中加入一定量的重金屬離子后，請在圖2中畫出酶催化反應速率隨酶濃度變化的曲線（請用“4”標注），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，當加入的酶量使重金屬離子完全與酶結合后，繼續(xù)加入的酶開始表現(xiàn)酶活力，此時酶的催化反應速率與酶濃度變化的直線關系不變。,立意：重點考查酶的作用以及影響酶活性的因素等相關知識；考查考生對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理、運用圖表形式準確地描述實驗現(xiàn)象以及推理能力；考查考生對建立模型分析的科學研究方法的掌握。,