1、专题二专题二细胞的代谢细胞的代谢第1讲ATP、酶与酶的实验专题一、与酶相关实验的设计思路一、与酶相关实验的设计思路实验名称实验名称实验组实验组对照组对照组实验组衡量标准验证酶是蛋白验证酶是蛋白质质待测蛋白质液待测蛋白质液+双缩脲试剂双缩脲试剂已知蛋白质液已知蛋白质液+双缩脲试剂双缩脲试剂是否出现紫是否出现紫色色验证酶具有催验证酶具有催化作用底物底物+相应酶相应酶液底物底物+等量蒸等量蒸馏水底物是否被底物是否被分解续表实验名称实验组对照组实验组衡量标准验证酶的“专一性”底物+相应酶液另一底物+相同酶液；或同一底物+另一酶液底物是否被分解验证酶具有“高效性”底物+相应酶液底物+无机催化剂底物分解速
2、度续表续表实验名称实验名称实验组对照组对照组实验组衡量标准标准探究酶作用的适宜温度温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合(相互对照)底物分解速度或底物的剩余量探究酶的最适pHpH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合(相互对照)底物的分解速度或底物的剩余量二、影响酶促反应的因素分析二、影响酶促反应的因素分析1温度和pH二、影响酶促反应的因素分析(1)低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。(2)温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。二、影响酶促反应的因素分析二、影响酶促反应的因素分析(1)图甲中
3、 OP段的限制因素是 底物浓度，而P点之后的主要限制因素是 酶浓度。(2)底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性。2底物浓度和酶浓度3酶、激素、载体、抗体与蛋白质关系图示酶、激素、载体、抗体与蛋白质关系图示1遗传变异中的酶遗传变异中的酶(1)DNA酶：催化DNA水解的酶。(2)解旋酶：在 DNA复制或者转录时，解旋酶可以使氢键处断裂。(3)DNA(RNA)聚合酶：分别催化核苷酸聚合为相应的核酸。(4)逆转录酶：催化逆转录过程。一、归纳：高中教材中常用的酶及其作用一、归纳：高中教材中常用的酶及其作用2生物工程中的酶生物工程中的酶(1)限制酶：主要存在于微生物中，用于切割获得所需要的目的基因或运载体。
4、(2)DNA 连接酶：连接目的基因和运载体，形成磷酸二酯键。(3)纤维素酶和果胶酶：去除植物细胞的细胞壁。(4)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)：将动物组织或器官分散成单个的细胞。二、ATP的结构解读1结构简式：APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。2功能：生物体进行各项生命活动的直接能源物质。三、ATP的来源和去路1来源2去路(1)光合作用光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，从而实现了ATP中活跃的化学能向有机物中稳定的化学能的转换。(2)光能进入生物群落后，以化学能形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。(3)细胞呼吸产生的ATP作为细胞的能量通货，用于除C3还
5、原之外的各项生命活动。四、物质具有的专一性（特异性）1酶的专一性酶具有专一性，每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。2载体的专一性物质以主动运输的方式进行跨膜运输时需要载体，不同物质需要的载体不同。3激素的专一性激素发挥作用时之所以具有特异性是因为在它的靶细胞的细胞膜表面，存在着能够与该激素发生特异性结合的受体。4抗原(抗体)的专一性一种抗原只能与相应的抗体(T细胞、B细胞)或效应T细胞(只是攻击携带了抗原的靶细胞)发生特异性结合，这种特异性取决于抗原决定簇。同样，一种抗体也只能与相应的抗原发生特异性免疫反应。5tRNA的专一性每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，这是因为tRNA
6、的一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子(3个相邻碱基)，每个tRNA的这三个碱基，都只能专一地与mRNA上特定的三个碱基配对。6限制酶的专一性一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且只能在特定的切点上切割DNA分子。实验目的验证酶具有催化作用验证酶的高效性实验组对照组自变量因变量无关变量1 1、验证酶的催化作用与高效性、验证酶的催化作用与高效性底物+等量蒸馏水能否发生反应(反应速率)相应酶液的有无底物量、温度等底物+相应酶液底物+无机催化剂反应速率无机催化剂和酶底物的数量、温度等底物+相应酶液2、验证酶的专一性60 水浴加热2分钟60保温5分钟-淀粉酶判断:(1)若用唾液淀粉酶，则保温
7、温度为37(2)可用碘液代替斐林试剂进行检验注意:淀粉酶对淀粉分解还是对蔗糖分解,不能用碘液代替斐林试剂进行检验.(原因是加碘液都不显蓝色)方案一:方案二:(原创题)下表为某兴趣小组设计的有关酶的实验方案，则a和b试管的颜色分别是()ab淀粉溶液2 mL蔗糖溶液2 mL唾液淀粉酶溶液2 mL唾液淀粉酶溶液2 mL适宜温度的温水中保温5 min质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液1 mL，摇匀质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液4滴观察并记录颜色变化A.砖红色沉淀；蓝色B紫色；紫色C紫色；蓝色D砖红色沉淀；紫色B组别步骤实验操作内容试管1试管2试管31淀粉溶液2 mL2 mL2 mL
8、2控制不同温度条件60热水(5分钟)沸水(5分钟)冰块(5分钟)3淀粉酶溶液1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)45观察实验现象不出现蓝色蓝色蓝色加碘液1滴1滴1滴3、探究温度对酶活性的影响判断:(1)步骤2和步骤3可以颠倒(2)可用斐林试剂代替碘液进行检验(3)除了淀粉酶,还可以探究温度对H2O2酶的影响要探究温度对酶活性的影响,至少要设计_个不同温度3假设：温度过低，会降低唾液淀粉酶的催化能力；温度过高酶会被破坏。假设：温度过低，会降低唾液淀粉酶的催化能力；温度过高酶会被破坏。为了验证这一假设，某同学根据实验条件为了验证这一假设，某同学根据实验条件(米汤、唾液、热水、冰水
9、、碘液等米汤、唾液、热水、冰水、碘液等)设计了实验方案，如下图所示：设计了实验方案，如下图所示：根据题中信息，请你把实验方案补充完整：根据题中信息，请你把实验方案补充完整：甲装置中的是指甲装置中的是指_；是指是指_请你说出检测因变量的方法：请你说出检测因变量的方法：。米汤米汤+唾液唾液热水热水在在3 3支试管中各滴入支试管中各滴入1 1滴碘液，摇匀滴碘液，摇匀,观察试管内溶液颜色的变化4 4、探究、探究pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响组别步骤实验操作内容试管1试管2试管31-淀粉酶溶液淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL23460水浴5分钟5分钟5分钟5斐林试剂2 mL2 mL2 mL6水浴
10、加热2分钟2分钟2分钟7观察实验现象出现砖红色沉淀不出现砖红色沉淀不出现砖红色沉淀设置不同pH 1 mL蒸馏水1 mLNaOH 1 mLHCl淀粉溶液2 mL2 mL2 mL判断:可用碘液代替斐林试剂进行检验可用碘液代替斐林试剂进行检验因此,要探究PH对酶活性的影响,最好不要选择淀粉酶,而选择过氧化氢酶.序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL盐酸1 mL NaOH3注入等量的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察现象4、探究pH对酶活性的影响有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生判断:(1)步骤2和步骤3可以颠倒某同
11、学设计了一个在室温20条件下，证明pH影响过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验方案。实验材料和用具：（略）实验方法和步骤：取3支洁净的试管，编上号（A、B、C）。向3支试管分别注入体积分数为3%的过氧化氢溶液。向3支试管分别注入新鲜的家鸡肝脏研磨液（其内含有过氧化氢酶）。向3支试管分别注入蒸馏水、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的氢氧化钠溶液。堵住试管口，轻轻振荡这3支试管，使试管内的物质混合均匀。将点燃但无火焰的卫生香分别放入3支试管内液面的上方，观察哪支卫生香燃烧猛烈。(1)最佳的实验步骤应该是：(2)实验的错误之处：(3)本实验在同一温度下进行，其原因是：温度为无关变量控制相同，实验的结
12、果比较才有意义。(2)没遵循等量原则，向 3支试管中注入的肝脏研磨液、试剂、过氧化氢溶液都应等量实验目的探究酶的适宜温度探究酶的最适pH相互对照自变量因变量无关变量一定温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合一定pH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合底物的分解速率或底物的剩余量酶的活性底物和酶的量、溶液pH、反应时间等底物和酶的量、溶液温度、反应时间等温度PH5 5、探究酶的最适温度和、探究酶的最适温度和pHpH小结:（10海南）为探究NaCl和CuSO4 4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果见表。试管编号试管编号实验步骤12341%NaCl溶液（mL）11%CuSO4
13、溶液（mL）11%Na2SO4溶液（mL）1蒸馏水（mL）1pH6.8缓冲液（mL）11111%淀粉溶液（mL）1111唾液淀粉酶溶液（mL）1111各试管放入37恒温水浴保温适宜时间取出试管，加入1%碘溶液0.1mL观察结果无色深蓝色浅蓝色（1）实验中加入缓冲液的作用是。（2）分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是，其中有抑制作用的离子是，对有促进作用的离子是。（3）该实验中设置4号试管的目的是？设置3号试管的目的是？（3）对照确定Na+和SO4 42+2+对唾液淀粉酶催化活性是否有影响维持反应液中pH的稳定Cl-和Cu2+Cu2+Cl-试管编号试管编号实验步骤实验步骤1 12 23 34
14、 41%NaCl1%NaCl溶液（mLmL）1 11%CuSO1%CuSO4溶液（溶液（mL）1 11%Na1%Na2SOSO4溶液（溶液（mLmL）1 1蒸馏水（蒸馏水（mLmL）1 1pH6.8pH6.8缓冲液（缓冲液（mLmL）1 11 11 11 11%1%淀粉溶液（淀粉溶液（mL）1 11 11 11 1唾液淀粉酶溶液（mL）1111各试管放入各试管放入3737恒温水浴保温适宜时间恒温水浴保温适宜时间取出试管，加入取出试管，加入1%1%碘溶液0.1mL0.1mL观察结果观察结果无色无色深蓝色浅蓝色（4）上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，14号试管中的颜色依次是、。根据上述实验
15、结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是。深砖红色 无砖红色（蓝色）浅砖红色 浅砖红色斐林试剂中有Cu2+，其可抑制唾液淀粉酶的活性(2010江浦模拟)猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。经35水浴保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是 ()A 实验 B 实验 C 实验、实验都能 D 实验、实验都不能 B B【热点考向1】影响酶促反应的因素分析【例1】(2011福州质检)图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pHb时H2O2 分解产生的 O2量随时间的变化。若该
16、酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是()【解析】【解析】温度降低，酶活性降低，酶促反应速度减慢，但反应物浓度和总量都没有改变，因此降低温度，只能延长反应时间，产物的生成量不会改变。因此 C对。即使没有酶的催化，H2O2在常温下也能分解，只是分解速度慢，尽管当 pHc时酶已失活，e点(即产生的O2量)也不会为0，因此B错。【答案】【答案】CApHa时，e点下移，d点左移BpHc时，e点为0C温度降低时，e点不移，d点右移DH2O2量增加时，e点不移，d点左移【变式1】(2011上海浦东模拟)下图表示pH对植物淀粉酶和人的唾液淀粉酶活性的影响，下列叙述正确的是()ApH为6时，植物淀粉
17、酶的活性最高BpH由低到高时，淀粉酶活性逐渐升高C不同物种淀粉酶的最适 pH有差异D人的唾液淀粉酶活性比植物淀粉酶活性高【解析】【解析】由图可知，在一定 pH范围内，随着 pH的升高，酶活性逐渐升高，超过一定范围，随着pH的升高，酶活性逐渐降低，甚至失活。植物淀粉酶的最适 pH为56，人的唾液淀粉酶的最适 pH为7左右，不同生物体内的酶最适 pH不同，即使同一生物体内的不同种类酶的最适pH也不同。【答案】【答案】C【热点考向2】酶的相关实验【例1】(2011 石门一中月考卷)将牛奶和姜汁混合，待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品姜撞奶。为了掌握牛奶凝固所需的条件，某同学向不同温度的等量牛奶中
18、混入一些新鲜姜汁，观察混合物15min，看其是否会凝固，结果如下表：温度()20406080100结果15 min后仍未有凝固迹象14 min内完全凝固1 min内完全凝固1 min内完全凝固15 min后仍未有凝固迹象注：用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固。根据以上姜汁使牛奶凝固的实验结果，下列表述不正确的是()A可证明新鲜姜汁含有一种酶，该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态B20 和100 时酶的活性低，是因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性C将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确度D60 和80 不一定是酶的最适温度，缩小温度范围，
19、增加温度梯度才可得到最适温度【解析】本题考查温度对酶活性的影响。低温抑制酶的活性，当温度在一定范围内升高时，酶的活性可以恢复；高温能破坏酶的结构使其永久失活。因此B错。【答案】B【变式2】(2011江苏南通市三模)下图实线表示过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验结果，在其他条件不变的情况下，改变反应物浓度可引起结果改变为(图中虚线表示)()ABCD【解析】此题注意审题，改变反应物浓度，可理解为增大或减小反应物浓度，其他条件不变，也就是说过氧化氢酶的量不变。酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物浓度达到一定限度后，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。【答案】【答案】C
20、【例3】(2010济南调研)下列有关生物体内的直接能源物质ATP的叙述，正确的一项是()A蛙红细胞中线粒体可以进行有氧呼吸，形成的ATP可以为蛙的各项生命活动直接供能B植物叶肉细胞内形成 ATP的场所只有线粒体和细胞质基质C线粒体是蓝藻细胞产生 ATP的主要场所D在光合作用和呼吸作用过程中，ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能【热点考向3】ATP与能量的关系及与新陈代谢的关系【解析】A项：要注意区分哺乳动物成熟红细胞和蛙的红细胞；B项：植物叶肉细胞内形成 ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体；C项：蓝藻是原核生物，唯一的细胞器核糖体；D项：光合作用过程中能量的转换是：光能 电能活跃的化学能有机物中稳定的化学能。呼吸作用是将有机物分解，释放的能量大部分以热能形式散失，少部分贮存在ATP中，为各项生命活动供能。【答案】【答案】A【变式3】(2011日照模拟)下列生理功能或生化反应与ATP的消耗有关的是()乳酸发酵光反应暗反应根吸收K叶肉细胞吸收CO2小肠吸收葡萄糖和氨基酸唾液腺细胞分泌唾液DNA复制翻译神经传导?矿质元素离子在植物体内运输A?BC?D【解析】【解析】均能产生ATP；是自由扩散，不消耗ATP；?中既不消耗ATP也不产生ATP。【答案】B
