生物必修一第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、生物必修一第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP 一.酶的定義：酶是_產(chǎn)生的具有 作用的_，其中_酶是蛋白質(zhì)。產(chǎn)生場所：活細(xì)胞。作用：催化作用。本質(zhì)：有機(jī)物，多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。 活細(xì)胞催化有機(jī)物絕大多數(shù)考點(diǎn)1：酶的本質(zhì)二、酶的特性1高效性：一般地說，酶的催化效率是無機(jī)催化劑的1071013倍。2專一性：一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。酶的專一性生化反應(yīng)的多樣性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性酶的多樣性 3溫度、酸堿度影響酶的活性：高溫、低溫以及過酸和過堿，都會影響酶的活性，酶的催化作用需要適宜的溫度和pH。影響曲線如下： 甲曲線在最適

2、溫度兩側(cè)不對稱；乙曲線在最適pH兩側(cè)基本對稱。（1）過酸、過堿和高溫，都能使酶的酶分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性（不可逆）。（2）低溫雖然使酶的活性明顯降低，但酶的分子結(jié)構(gòu)沒有破壞，酶的活性在適宜的溫度下可以恢復(fù)。（3）不同的酶有不同的最適溫度和最適pH 一般來說，動物體內(nèi)的酶的最適pH大多在6.58.0之間，而植物與微生物體內(nèi)的酶，其最適pH多在4.56.5之間。唾液淀粉酶的最適pH為6.8，脂肪酶的最適pH為8.3，胃蛋白酶的最適pH為1.52.2。一般來說，動物體內(nèi)的酶的最適溫度多在3750 ，而植物體內(nèi)酶的最適溫度多在5060 。4.底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響（1）在其他條件適宜、酶

3、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）在底物充足、其他條件適宜的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。訓(xùn)練 1. （2009年上海卷）將剛采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。這是因?yàn)榧訜釙?）A提高淀粉酶活性B改變可溶性糖分子結(jié)構(gòu)C防止玉米粒發(fā)芽D破壞將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶D 2. （2009年廣東卷）水稻細(xì)胞內(nèi)合成的某物質(zhì)，能夠在常溫下高效分解淀粉，該物質(zhì)（ ） A.在4 條件下易變性 B.只含有C、H C.也能催化淀粉合成 D.含有羧基D 在任何化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物分子必須超過一定的閾能，成為活

4、化的狀態(tài)，才能發(fā)生變化，形成產(chǎn)物。這種提高低能分子達(dá)到活化狀態(tài)的能量，稱為活化能。催化劑的作用，主要是降低反應(yīng)所需的活化能，以致相同的能量能使更多的分子活化，從而加速反應(yīng)的進(jìn)行?？键c(diǎn)2：酶的作用機(jī)制 酶能顯著地降低活化能，故能表現(xiàn)為高度的催化效率。例如課本的H2O2酶的例子，可以顯著地看出，酶能降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)速度提高千百萬倍以上。 目前一般認(rèn)為，酶催化某一反應(yīng)時(shí)，首先在酶的活性中心與底物結(jié)合生成酶底物復(fù)合物，此復(fù)合物再進(jìn)行分解而釋放出酶，同時(shí)生成一種或數(shù)種產(chǎn)物，此過程可用下式表示：E+SESE+P 上式中E代表酶，S代表底物，ES代表酶底物復(fù)合物，P代表反應(yīng)產(chǎn)物。由于ES的形成速度很快

5、，且很不穩(wěn)定，一般不易得到ES復(fù)合物存在的直接證據(jù)。但從溶菌酶結(jié)構(gòu)的研究中，已制成它與底物形成復(fù)合物的結(jié)晶，并得到了X線衍射圖，證明了ES復(fù)合物的存在。ES的形成，改變了原來反應(yīng)的途徑，可使底物的活化能大大降低，從而使反應(yīng)加速。 1. (2009年全國卷)下圖是某種微生物體內(nèi)某一物質(zhì)代謝過程的示意圖。下列有關(guān)酶活性調(diào)節(jié)的敘述，錯(cuò)誤的是（ ）A丁物質(zhì)既是酶催化生成的產(chǎn)物，又是酶的反饋抑制物B戊物質(zhì)通過與酶結(jié)合導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)變化而使其活性下降C當(dāng)丁物質(zhì)和戊物質(zhì)中任意一種過量時(shí)，酶的活性都將受到抑制D若此代謝途徑的終產(chǎn)物不斷排出菌體外，則可消除丙物質(zhì)對酶的抑制作用C1.ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ATP（C10H

6、16 O13 N5P3）是_的英文名稱縮寫。ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成_，其中A代表_，P代表_，“”代表_，“”代表一種特殊的化學(xué)鍵，叫做_，ATP分子中大量的化學(xué)能就儲存在_中。高能磷酸鍵 三磷酸腺苷APPP腺苷磷酸基團(tuán)一般的共價(jià)鍵高能磷酸鍵考點(diǎn)3：ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其轉(zhuǎn)化 ATP可以水解，這實(shí)際上是指_ 高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量多達(dá)_，所以說ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種_。ATP分子中高能磷酸鍵的水解30.54 kJmol高能磷酸化合物 探究思考： ATP是唯一的高能化合物嗎？答案：不是。在肌肉或其他興奮性組織（如腦和神經(jīng)）中還有一種高能磷酸化合物磷酸肌酸，是高能磷酸基的暫時(shí)貯存形式。磷酸肌

7、酸水解時(shí)，每摩爾化合物釋放10.3千卡的自由能，比ATP釋放的能量（每摩爾7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，將其磷酸基轉(zhuǎn)移到ADP分子中。當(dāng)一些ATP用于肌肉收縮時(shí)，就會產(chǎn)生ADP。其化學(xué)反應(yīng)為：ADP+磷酸肌酸(CP) ATP+肌酸(C) 磷酸肌酸激酶肌酸激酶 特別說明：細(xì)胞中重要的能源物質(zhì)葡萄糖；植物細(xì)胞中儲存能量的物質(zhì)淀粉；動物細(xì)胞中儲存能量的物質(zhì)糖原；生物體內(nèi)主要儲存能量的物質(zhì)脂肪；生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動的主要能源物質(zhì)糖類；生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動的直接能源物質(zhì)ATP；生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動的最終能源太陽能。 2、三磷酸腺苷(ATP)的分子結(jié)構(gòu)ATP是由一分子腺嘌呤、一分子

8、核糖和三個(gè)相連的磷酸基團(tuán)構(gòu)成的。這三個(gè)磷酸基團(tuán)從與分子中腺苷基團(tuán)連接處算起，依次分別稱為 、磷酸基團(tuán)。ATP的結(jié)構(gòu)式是：APPP分析： 從ATP的結(jié)構(gòu)式可以看出，腺嘌呤與核糖結(jié)合形成腺苷，腺苷通過核糖中的第5位羥基，與3個(gè)相連的磷酸基團(tuán)結(jié)合，形成ATP。ATP分子中的磷酸基團(tuán)水解時(shí)，能釋放30.5 kJ/mol的能量，而6磷酸葡萄糖水解時(shí)釋放的能量只有13.8 kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一個(gè)磷酸基團(tuán)（磷酸基團(tuán)），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），又可以同時(shí)水解兩個(gè)磷酸基團(tuán)（磷酸基團(tuán)和磷酸基團(tuán)），而形成一磷酸腺苷（AMP）（也稱為腺嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本

9、單位之一）和焦磷酸（PPi）。 3、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化伴隨著吸能和放能，因此與生物體的新陳代謝密切相關(guān)，可用下式表示二者的轉(zhuǎn)化過程：+能量（物質(zhì)可逆，能量和酶不可逆）ATP酶ADP+Pi酶 化學(xué)中講到可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：正逆反應(yīng)都能在同一條件下同時(shí)進(jìn)行。1.從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬合成酶。酶具有專一性，因此反應(yīng)條件不同。2.從能量上看：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽光能。因此能量的來源是不同的。3.從ATP合成與分解的場所

10、上看：ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場所較多。因此其合成與分解的場所不盡相同，很顯然上述反應(yīng)并不是同時(shí)進(jìn)行的。 綜上所述，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)不是可逆的。但我們不能單純地利用化學(xué)上的觀點(diǎn)來判斷該反應(yīng)是否可逆，因?yàn)锳TP與ADP在活細(xì)胞中永無止境地循環(huán)著，該反應(yīng)能夠明確地表示二者在一定條件下的循環(huán)過程，所以該循環(huán)使ATP不會因能量的不斷消耗而用盡，從而保證了生命活動的順利進(jìn)行。訓(xùn)練 1. （2009年廣東卷）正常精細(xì)胞形成精子的過程中，細(xì)胞的很多結(jié)構(gòu)退化消失，但保留了大量線粒體，因?yàn)榫€粒體可以合成精子運(yùn)動所需的（ ） A.乙醇 B.ATP C.胰島素 D.淀

11、粉： B 2. (2008年廣東卷)關(guān)于葉肉細(xì)胞在光照條件下產(chǎn)生ATP的描述，正確的是（ ）A無氧條件下，光合作用是細(xì)胞ATP的唯一來源B有氧條件下，線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)都能產(chǎn)生ATPC線粒體和葉綠體合成ATP都依賴氧D細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體： B1 （2009年汕頭二模）幾位同學(xué)在探索pH對淀粉酶活性的影響時(shí)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下，其中操作順序最合理的是（ ）在三個(gè)試管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL 在三個(gè)試管中各加入新鮮的淀粉酶溶液1 mL 置于適宜溫度下保溫5 min 分別置于100 、60 、0 環(huán)境中保溫5 min 加入斐林試劑后，水浴加熱，觀察現(xiàn)象將試管中溶液的pH分別調(diào)到3、7、11，保持5 min A BC D答案:D 2(雙選)在證