31細(xì)胞代謝的條件酶和atp學(xué)案

第三部分 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 3-1細(xì)胞代謝的條件酶和ATP【閱讀教材,完成基礎(chǔ)知識(shí)的歸納與整理】一、細(xì)胞代謝細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。（P78，第一段） 細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝的本質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)。 高中階段的5個(gè)化學(xué)反應(yīng)式 二、酶的作用及本質(zhì)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。1、酶的化學(xué)本質(zhì)：_，絕大多是酶是_，少數(shù)酶是_?；瘜W(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)2、生理功能：具有_ （1）催化作用：加快反應(yīng)速率，反應(yīng)前后無(wú)變化。（2）催化原理：_（使反應(yīng)在溫和條件下快速進(jìn)行 ） （3）活化能：分子從_轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的_所需要的能量 活化能酶并沒有給分子提供能量，而是降低了分子的活化能3、酶的來源：一般來說，_都能產(chǎn)生酶4、酶發(fā)揮作用場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外或體外（以胞吐方式出細(xì)胞） 實(shí)例：細(xì)胞內(nèi)的酶：呼吸酶 胞外酶：唾液蛋白酶。 關(guān)于酶的正確與錯(cuò)誤表述三、酶本質(zhì)的探索閱讀教材相關(guān)內(nèi)容后連線 脲酶的作用催化尿素分解（P83，第三段）四、酶的性質(zhì)一般性質(zhì)（酶和無(wú)機(jī)催化劑的共性）： 加快反應(yīng)速率（原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能） 反應(yīng)前后無(wú)變化 不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)特殊性質(zhì)，簡(jiǎn)稱“特性”（酶區(qū)別于無(wú)機(jī)催化劑的性質(zhì)）： _ _ _ 教材小卡片細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行，與酶的專一性分不開（P83，第三段）酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。（P85，第一段）胃蛋白酶的最適PH值為1.5（P85，第三段）點(diǎn)評(píng)：胃蛋白酶在人體的各種酶中，其最適PH值較特殊。 過酸、過堿或高溫，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活，而低溫可抑制酶的活性。因些酶適于在低溫下保存。（P85，最后一段） 具有專一性的物質(zhì)歸納(1)酶：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。如限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。(2)載體：某些物質(zhì)通過細(xì)胞膜時(shí)需要載體協(xié)助，不同物質(zhì)所需載體不同，載體的專一性是細(xì)胞膜選擇透過性的基礎(chǔ)。(3)激素：激素特異性地作用于靶細(xì)胞、靶器官，其原因在于它的靶細(xì)胞膜或胞內(nèi)存在與該激素特異性結(jié)合的受體。(4)tRNAtRNA有61種，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。(5)抗體/效應(yīng)T細(xì)胞：一種抗原只能與相應(yīng)的抗體或效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合。(6)神經(jīng)遞質(zhì)：只作用于突觸后膜，使其興奮或抑制 具酶與激素【判斷】(1)酶提供了反應(yīng)過程所必需的活化能 ( ) (2)酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物(13全國(guó)，6D) () (3)能夠催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶 ( ) (4)酶的形成都要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段( )(5)酶在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用 ( ) (6)線粒體中有催化葡萄糖分解的酶 ( ) (7)人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體內(nèi)中起作用 ( ) (8)在最適溫度和pH值條件下，最適合酶的保存( ) (9)酶的基本組成單位是氨基酸或脫氧核苷酸( ) (10)酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸 ( ) 五、ATP1、ATP的結(jié)構(gòu)（1）組成元素：_（2）組成單位：3個(gè)_、2個(gè)_、1個(gè)_（腺嘌呤+核糖）（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_ 2、ATP的功能：直接能源物質(zhì)，比喻為細(xì)胞的能量通貨 特別提醒ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)，因?yàn)檗D(zhuǎn)化過程中的所需酶、能量來源和去路及反應(yīng)場(chǎng)所都不完全相同，但是物質(zhì)是可循環(huán)利用的。 動(dòng)物和植物體內(nèi)ATP的來源不同，動(dòng)物主要通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生，場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；植物的形成途徑包括細(xì)胞呼吸和光合作用的光反應(yīng)階段，場(chǎng)所包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP僅用于光合作用的暗反應(yīng)，其他生命活動(dòng)所需能量由細(xì)胞呼吸來提供。 主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐；物質(zhì)的合成與分泌；細(xì)胞分裂；神經(jīng)傳導(dǎo)（“神經(jīng)傳導(dǎo)”在神經(jīng)纖維上靜息電位的維持及動(dòng)作電位的產(chǎn)生都需要消耗ATP；在突觸上，進(jìn)行神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放）；肌肉收縮等都需要消耗ATP（耗能）。 教材小卡片螢火蟲發(fā)光的原理（P89，第四段） 螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后被激活，在榮耀素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。點(diǎn)評(píng)： （1）螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義傳遞信息 （2）螢火蟲發(fā)光過程中能量轉(zhuǎn)化：活躍化學(xué)能光能 對(duì)于細(xì)胞的正常生活來說，ATP和ADP的這種相互轉(zhuǎn)化，是時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡中。（P89，第一段）點(diǎn)評(píng)：在各種狀態(tài)下ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化都處于動(dòng)態(tài)平衡中，切不可認(rèn)為ATP合成量大于分解量或ATP分解量大于合成量(如劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)ATP分解量增加，此時(shí)其合成量也增加)。 細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，吸能反應(yīng)伴隨ATP的水解，放能反應(yīng)伴隨ATP的合成。（P89，最后一段）點(diǎn)評(píng)：哪些反應(yīng)屬于吸能反應(yīng)，哪些屬于放能反應(yīng)？見后面的歸納。 【鞏固練習(xí)】 3、ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系（如下圖）（1）A點(diǎn)表示在無(wú)氧的條件下，細(xì)胞可通過無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量的ATP。（2）AB段表示隨O2供給量逐漸增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放出來的能量明顯增多，ATP產(chǎn)生量隨之升高。（3）BC段表示O2供給量超過一定的范圍，ATP的產(chǎn)生量不再增加，因?yàn)橛醒鹾粑a(chǎn)生ATP的過程還受其他條件的限制，如酶、ADP、Pi等?！九袛唷?1)酶的種類具有物種差異性，而ATP卻無(wú)物種差異性 ( ) (2)酶、ATP都與新陳代謝密切相關(guān)，但兩者的合成并無(wú)直接關(guān)系 ( ) (3)洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有葉綠體、線粒體等 ( ) (4)葉綠體中合成的ATP可為葉肉細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量 ( ) (5)線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用 ( ) (6)ATP的合成總是伴隨有機(jī)物的氧化分解 ( ) (7)人體在緊張或憤怒狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的速率大大超過產(chǎn)生ADP的速率 ( ) (8)黑暗條件下，植物細(xì)胞中只有線粒體可以產(chǎn)生ATP ( )(9)增加酶的物質(zhì)量，酶促反應(yīng)的產(chǎn)物量隨之增加 ( ) 【重、難點(diǎn)】一、與酶有關(guān)的曲線分析1.什么是酶活性？ 酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率，稱為酶活性2.怎樣表示酶的活性大??？ 通常以單位時(shí)間內(nèi)底物減少的量或產(chǎn)物生成的量（即反應(yīng)的速度）來表示酶活性的大小。3.表示酶高效性的曲線說明：（1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需時(shí)間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。（3）酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。4.表示酶專一性 (1)表示酶專一性的圖解說明：A表示酶，B表示被催化的反應(yīng)物； 酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。(2)表示酶專一性的曲線說明:在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應(yīng)； 在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說明酶B不催化底物A參加反應(yīng)。5.影響酶活性的曲線6.底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響說明: (1)甲圖：在酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。(2)乙圖：在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。 影響酶促反應(yīng)速率的因素溫度、PH通過影響酶的活性影響反應(yīng)速率酶的濃度（酶的量）底物濃度 例1：某同學(xué)研究溫度和pH對(duì)某酶促反應(yīng)速率的影響，得到如圖的曲線。下列分析正確的是 ( )A.該酶催化反應(yīng)的最適溫度為35左右，最適pH為8B.當(dāng)pH為8時(shí)，影響反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C.隨pH升高，該酶催化反應(yīng)的最適溫度也逐漸升高D.當(dāng)pH為任何一固定值時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以證明溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響例2：如圖1為溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響示意圖，圖2的實(shí)線表示在溫度為a的條件下生成物量與時(shí)間的關(guān)系。則圖2中可表示當(dāng)溫度提高一倍時(shí)生成物量與時(shí)間的關(guān)系的曲線是() A曲線1 B曲線2 C曲線3 D曲線4例3：下面兩圖分別表示在最適溫度和pH條件下，過氧化氫的酶促反應(yīng)隨H2O2濃度和時(shí)間變化產(chǎn)生的O2量變化曲線，有關(guān)的說法正確的是()Aab段產(chǎn)生的原因是過氧化氫酶的活性增強(qiáng) Bbc段產(chǎn)生的原因是過氧化氫酶數(shù)量(濃度)有限 C溫度降低時(shí)，e點(diǎn)不移，d點(diǎn)左移 DH2O2量增加時(shí)，e點(diǎn)不移，d點(diǎn)左移 例4：某生物小組用某種酶進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖所示，下列說法正確()A本實(shí)驗(yàn)研究的酶有麥芽糖酶和蔗糖酶B三組實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明酶具有專一性、高效性和溫和性C通過實(shí)驗(yàn)可以證明該種酶活性最大時(shí)的條件接近30 、pH7 DpH5或溫度為20 條件下酶活性下降的原因相同二、相關(guān)實(shí)驗(yàn)（一）比較過氧化氫在不同條件下的分解速率（驗(yàn)證酶高效性的實(shí)驗(yàn)）1、原理：新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶，F(xiàn)e3+ 是一種無(wú)機(jī)催化劑，它們都可以催化過氧化氫酶分解成水和氧。觀察比較產(chǎn)生氣泡的量，以及收集到的氧氣使無(wú)火焰的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度得出結(jié)論。 2、實(shí)驗(yàn)方案對(duì)照原則 單一變量原則3、注意事項(xiàng) （1）為何要選新鮮的肝臟？（2）為何要選動(dòng)物的肝臟組織來做實(shí)驗(yàn)，其他動(dòng)植物的組織的研磨液能替代嗎？（）相同質(zhì)量的塊狀肝臟和肝臟研磨液，哪一個(gè)催化效果好？為什么？（）滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時(shí)，可否共用下個(gè)吸管？為什么？ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的主要原則單一變量原則：一個(gè)自變量對(duì)應(yīng)一個(gè)因變量 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則 平衡等量原則:控制消除無(wú)關(guān)變量，在適宜條件下的等量，常態(tài)條件下的等量 實(shí)驗(yàn)中的平衡等量所有用生物材料要相同 （數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來源和生理狀況等） 所用實(shí)驗(yàn)器具要相同 （大小、型號(hào)等） 所用實(shí)驗(yàn)試劑要相同 （成分、濃度、體積等） 所用處理方法要相同 （培養(yǎng)條件等）（二）驗(yàn)證酶具有專一性的實(shí)驗(yàn) 1、原理： 2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路： 用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖水解，再用斐林試劑鑒定水解產(chǎn)物，根據(jù)是否有磚紅色沉淀出現(xiàn)來判斷淀粉酶對(duì)二者是否都有催化作用，從而探究酶的專一性。 3、方案： 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：淀粉酶可以催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解反應(yīng) 5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶具有專一性 6、注意事項(xiàng)： （1）找出實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。自變量：_因變量：_無(wú)關(guān)變量：_ （2）檢測(cè)反應(yīng)物是否被分解的試劑能不能選用碘液？（3）保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。如果蔗糖中混有少量的葡萄糖或果糖或蔗糖放置久了受細(xì)菌作用部分分解成單糖，則與斐林試劑共熱時(shí)能生成磚紅色沉淀，而得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（4）驗(yàn)證酶的專一性，還可以有其他方法（三）探究溫度對(duì)酶活性的影響 1、原理： 溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解。滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：3、方案：4、注意事項(xiàng)：（1）找出實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量自變量：_因變量：_無(wú)關(guān)變量：_（2）至少要設(shè)置幾個(gè)溫度？（3）為什么裝有淀粉和淀粉酶溶液的試管要先各自在所控制溫度下處理一段時(shí)間？ （4）能用斐林試劑代替碘液?jiǎn)?？?）本實(shí)驗(yàn)?zāi)苡眠^氧化氫酶催化過氧化氫的分解來探究嗎？（四）探究PH對(duì)酶活性的影響 1、原理：pH可影響酶活性，從而影響O2的產(chǎn)生量，據(jù)O2產(chǎn)生量的多少可判斷pH對(duì)酶活性的影響。2、實(shí)驗(yàn)步驟3、注意事項(xiàng)：（1）找出實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量自變量：_因變量：_無(wú)關(guān)變量：_（2）本實(shí)驗(yàn)第步與第步能否對(duì)調(diào)，為什么？（3）本實(shí)驗(yàn)?zāi)苡玫矸勖复呋矸鬯鈦硖骄繂?？?：下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路正確的是() A利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響 B利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗(yàn)證酶的專一性 C利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性 D利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗(yàn)證pH對(duì)酶活性的影響 例2： 20世紀(jì)60年代后，醫(yī)院開始用淀粉酶替代酸來分解淀粉。如圖所示為某同學(xué)探究不同pH條件下淀粉酶對(duì)淀粉的分解作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是( )A應(yīng)先將各組試管溶液pH分別調(diào)到設(shè)定數(shù)值再混合BpH為3和9的兩支試管中淀粉酶的活性相同C將pH為13的溶液調(diào)到pH為7后試管中淀粉含量基本不變D淀粉酶降低淀粉分解反應(yīng)活化能的作用比酸更顯著例3：有些酶必須在某些特定物質(zhì)存在的條件下才具有活性。下列是有關(guān)某種酶的實(shí)驗(yàn)，處理方式及結(jié)果如下表及下圖所示。根據(jù)結(jié)果判斷，敘述不正確的是() A甲物質(zhì)可能激發(fā)該酶的活性 B35分鐘后試管中反應(yīng)物已被消耗殆盡 C該酶在80 的環(huán)境下已經(jīng)失活 D該酶在中性環(huán)境中的活性比在弱堿性環(huán)境中高例4：某校生物興趣小組通過完成“探究溫度對(duì)酶活性的影響”這一實(shí)驗(yàn)獲得如左下圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中顯示，溫度為T1和T2時(shí)，淀粉酶的活性相同。為驗(yàn)證這一結(jié)論，他們又進(jìn)一步設(shè)計(jì)了如