第5章细胞的能量供应和利用第1节降低底物活化能的酶ATP 1．设计实验探究酶的本质、催化特性及原理2．影响酶活性的曲线、图表分析及相关实验设计与分析3．ATP的结构特点及形成ATP的生理过程4．实验验证ATP是直接能源物质考纲解读酶概念的理解和酶催化作用的验证1.酶概念的理解化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核生物)来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能2.酶与激素的比较酶激素来源活细胞产生专门的内分泌腺或特定部位细胞产生化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸等生物功能催化作用调节作用共性在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少酶作用原理和酶的特性 1.酶的作用原理下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。2.酶的特性特 性原 因高效性酶降低化学反应活化能的作用更显著专一性酶只能催化特定的化学反应作用条件较温和在高温、过酸、过碱的条件下都会使酶失活【高考警示】(1)酶并不只在细胞内发挥作用:酶由活细胞产生,可以在细胞内发挥作用(2)产生激素的细胞一定能产生酶,但产生酶的细胞不一定能产生激素。考点三与酶有关的曲线分析 1.表示酶高效性的曲线及实验验证(1)曲线模型:(2)实验验证:对照组:反应物+无机催化剂→反应物分解速率;实验组:反应物+等量酶溶液→反应物分解速率。实验中自变量是催化剂种类,因变量是反应物分解速率。实验结论:酶的催化效率远大于无机催化剂的催化效率。2.表示酶专一性的曲线及实验验证(1)曲线模型:在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲Ⅰ所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲Ⅱ、Ⅲ所示。图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：（1）当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有。（2）青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故能抑制细胞合成细胞壁相关的酶活性，其原因是。专一性青霉素能与这些酶的活性位点结合（或酶活性位点被封闭），使细菌合成细胞壁的底物与酶活性位点结合机会下降（3）据图乙分析，随着底物浓度升高，抑制效力变得越来越小的是抑制剂，原因是。（4）唾液淀粉酶在最适温度条件下的底物浓度与反应速率的变化如图丙。若将温度提高5℃，请在图丙中绘出相应变化曲线。竞争性底物浓度越高，底物与酶活性位点结合机会越大,竞争性抑制剂与酶活性位点结合下降3.影响酶促反应的因素(1)温度和pH:①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。③从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响:【高考警示】(1)影响酶的活性和酶促反应速率的因素并不完全相同:①高温、pH过高或过低会破坏酶的空间结构,使酶活性降低或失去活性,反应减慢或停止,酶促反应速率也随之减小或变为零;低温不破坏酶的空间结构,只会使酶的活性降低,酶促反应速率减小。②底物浓度和酶浓度影响酶促反应的速率,但不影响酶的活性。(2)酶不能改变化学反应的平衡点:酶只能加快化学反应的速率,缩短化学反应达到平衡的时间,但不能改变化学反应的平衡点。【考查角度1】利用曲线图考查酶的催化作用【变式训练】如图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线,下列有关叙述错误的是( )A.影响AB段酶促反应速率的主要因素是底物的浓度B.影响BC段酶促反应速率的主要因素是酶量C.温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同D.曲线Ⅰ显示,该酶促反应的最适温度为37℃D【考查角度2】利用实验考查酶的特性及影响酶活性的因素【变式训练】对图中的新鲜土豆片与H2O2溶液接触后,产生的现象及推测错误的是( )A.若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生气体的速度加快C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量C考点三ATP的结构和转化 1.ATP的结构(1)元素组成:C、H、O、N、P。(2)化学组成:1分子腺苷和3分子磷酸基团。(3)结构式:(4)结构简式:A-P～P～P。2.ATP的形成途径3.ATP与ADP的相互转化ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量ATPATPADP+Pi+能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用),化学能(细胞呼吸)储存于高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位酶酶图示信息：①ATP的形成需满足的条件：2种原料——ADP+Pi、能量、酶。②酶1是合成酶，酶2是水解酶，不是同一种酶；能量1指光能或有机物分解释放的化学能,能量2是ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键水解释放的化学能。③ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应是不可逆的。合成ATP的过程中有水生成。提醒【高考警示】(1)ATP≠能量:ATP是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。(2)细胞中ATP的含量并不多:ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化,这是细胞的能量供应机制。
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