專(zhuān)題五 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用- 酶（考點(diǎn)梳理） 高考生物一輪復(fù)習(xí)

PAGE6專(zhuān)題五細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用基本知識(shí)考點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用一、細(xì)胞代謝1、概念活細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝。2、實(shí)質(zhì)細(xì)胞中所有的生物化學(xué)反應(yīng)。3、場(chǎng)所細(xì)胞中。主要場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞器中也進(jìn)行著許多重要的代謝過(guò)程。4、意義細(xì)胞代謝細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。(細(xì)胞對(duì)能量的獲取和利用要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn))5、條件細(xì)胞代謝的順利進(jìn)行離不開(kāi)酶和ATP。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用1、酶的作用酶在細(xì)胞代謝中起催化作用。2、證明酶作用的實(shí)驗(yàn)比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解（1）原理2H2O2eq\o(─────────────────────→,\s\up7(常溫或加熱或Fe3＋或肝臟研磨液(含過(guò)氧化氫酶)))2H2O＋O2↑（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程（3）實(shí)驗(yàn)變量分析（實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是控制變量）①變量及其類(lèi)型實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素稱(chēng)為變量。其中人為改變的變量稱(chēng)做自變量，如實(shí)驗(yàn)中加熱、氯化鐵溶液、肝臟研磨液，都屬于自變量；隨著自變量的變化而變化的變量稱(chēng)做因變量，如實(shí)驗(yàn)中過(guò)氧化氫分解速率就是因變量，因變量通常需要適當(dāng)?shù)挠^測(cè)指標(biāo)來(lái)反映，如過(guò)氧化氫分解速率的快慢可以用氣泡產(chǎn)生速度，衛(wèi)生香燃燒情況等來(lái)反映；除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能還會(huì)存在一些可變因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱(chēng)為無(wú)關(guān)變量，如試管潔凈程度、過(guò)氧化氫溶液濃度和體積、肝臟研磨液新鮮程度、反應(yīng)時(shí)間等等。②控制無(wú)關(guān)變量的方法設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，本實(shí)驗(yàn)的1號(hào)試管是對(duì)照組，2、3、4號(hào)試管是實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照組起對(duì)照作用，目的是排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有說(shuō)服力。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持適宜且相同。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論酶具有催化作用，且催化效率比無(wú)機(jī)催化劑更高(即酶具有高效性)。3、酶作用的原理（1）活化能分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱(chēng)為活化能。（2）酶作用的原理酶作用的原理是酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使化學(xué)反應(yīng)更容易進(jìn)行，加快化學(xué)反應(yīng)速率。圖中各字母代表的含義：①圖中各字母代表的含義：①E1、E2、E3分別代表進(jìn)行相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。②ΔE代表酶降低的活化能。③與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能更顯著，因而催化效率更高。④用加熱的方法不能降低反應(yīng)所需活化能，但會(huì)提供活化能。三、酶的本質(zhì)1、酶本質(zhì)的探索歷程科學(xué)家主要觀點(diǎn)或成就－發(fā)酵(糖類(lèi)變成酒精和二氧化碳)是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)。巴斯德發(fā)酵必需要酵母菌活細(xì)胞參與李比希發(fā)酵是酵母菌死亡裂解后釋放出的某些物質(zhì)引起的畢希納從酵母細(xì)胞中獲得了含酶的提取液，并將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱(chēng)為釀酶－得不到純酶，無(wú)法直接對(duì)酶進(jìn)行鑒定，仍不知道酶是什么物質(zhì)。薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶(能使尿素分解成氨和二氧化碳)，并證明了脲酶是蛋白質(zhì)－相繼獲得胃蛋白酶、胰蛋白酶等多種酶，并證明它們都是蛋白質(zhì)切赫和奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能2、酶的概念酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。來(lái)源活細(xì)胞產(chǎn)生的(酶不能從食物中獲得)化學(xué)本質(zhì)有機(jī)物絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA合成場(chǎng)所核糖體主要在細(xì)胞核原料氨基酸核糖核苷酸過(guò)程轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)錄作用功能催化作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能場(chǎng)所可以在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮催化作用四、酶的特性1、高效性酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的107～1013倍。（1）原因同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。（2）意義使細(xì)胞代謝能夠迅速地進(jìn)行。（3）酶高效性的實(shí)驗(yàn)探究對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組自變量反應(yīng)物eq\o(─────→,\s\up7(無(wú)機(jī)催化劑))產(chǎn)物反應(yīng)物eq\o(──→,\s\up7(酶))產(chǎn)物因變量反應(yīng)速率(檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的剩余量或產(chǎn)物的生成量)曲線①、②比較說(shuō)明酶具有高效性；①、③比較只能說(shuō)明酶具有催化作用。酶與無(wú)機(jī)催化劑都能降低活化能，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)，并在反應(yīng)前后，自身的理化性質(zhì)不變。但酶存在鈍化過(guò)程，長(zhǎng)時(shí)間使用其催化功能會(huì)降低。曲線①、②比較說(shuō)明酶具有高效性；①、③比較只能說(shuō)明酶具有催化作用。酶與無(wú)機(jī)催化劑都能降低活化能，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)，并在反應(yīng)前后，自身的理化性質(zhì)不變。但酶存在鈍化過(guò)程，長(zhǎng)時(shí)間使用其催化功能會(huì)降低。2、專(zhuān)一性一種酶只能催化一種或一類(lèi)的化學(xué)反應(yīng)。（1）原因酶要底物結(jié)合才能催化底物發(fā)生反應(yīng)。不同的酶結(jié)構(gòu)不同，識(shí)別催化的底物也不同。（2）意義使細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。（3）酶專(zhuān)一性的實(shí)驗(yàn)探究方案一方案二同種底物＋不同酶不同底物＋同種酶實(shí)驗(yàn)淀粉＋淀粉酶淀粉＋蔗糖酶淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶檢測(cè)試劑最好選用斐林試劑檢測(cè)是否有還原糖的生成。不宜用碘液是因?yàn)椋涸诜桨敢恢?，若淀粉分解不完全?huì)造成誤判；在方案二中，碘液無(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被分解了。（4）曲線分析3、酶的作用條件較溫和（1）意義使細(xì)胞代謝在常溫、常壓下就能進(jìn)行。（2）酶的作用條件較溫和的實(shí)驗(yàn)探究①酶活性a、概念：酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱(chēng)為酶活性。b、表示：酶活性可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率（即單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量）來(lái)表示。②探究溫度對(duì)酶活性的影響組別(試管編號(hào))11’22’33’3%的淀粉溶液2ml－2ml－2ml－2%的α－淀粉酶溶液－1ml－1ml－1ml在不同溫度保溫0℃0℃60℃60℃100℃100℃一段時(shí)間后將相同溫度下保溫的兩支試管中的溶液混合，在原來(lái)溫度下繼續(xù)保溫相同時(shí)間滴加碘液檢測(cè)是否變藍(lán)及藍(lán)色深淺＋＋＋(或不變藍(lán))＋＋a、酶溶液和反應(yīng)物混合前，需要把兩者先分別放在各自所需的溫度下，保溫一段時(shí)間，以保證混合后溶液仍保持在設(shè)定的溫度。b、檢測(cè)試劑不能用斐林試劑，因?yàn)殪沉衷噭┬杷〖訜?，而?shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。c、本實(shí)驗(yàn)不宜選用過(guò)氧化氫酶和過(guò)氧化氫，因?yàn)檫^(guò)氧化氫本身在不同溫度下會(huì)發(fā)生不同程度的分解。d、若要探究酶的最適溫度，應(yīng)按一定的溫度梯度設(shè)置多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果找出酶的最適溫度。③探究PH對(duì)酶活性的影響組別(試管編號(hào))1232%的過(guò)氧化氫酶溶液2滴2滴2滴PH緩沖液1ml5%鹽酸1ml蒸餾水1ml5%NaOH3%的過(guò)氧化氫溶液2ml2ml2ml檢測(cè)氣泡產(chǎn)生情況(或氧氣的生成速率)無(wú)氣泡產(chǎn)生有大量氣泡產(chǎn)生無(wú)氣泡產(chǎn)生a、實(shí)驗(yàn)中，必須先將酶置于不同PH條件下，然后再加入底物(反應(yīng)物)。b、本實(shí)驗(yàn)不能選擇淀粉和淀粉酶，因?yàn)榈矸墼谒嵝詶l件下也會(huì)被水解。c、若要探究酶的最適PH，應(yīng)按一定的PH梯度設(shè)置多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果找出酶的最適PH。④實(shí)驗(yàn)結(jié)論溶液的溫度和PH都對(duì)酶的活性有影響。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件進(jìn)行的。⑤曲線分析00最適溫度溫度酶促反應(yīng)速率0最適pHpH酶促反應(yīng)速率在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會(huì)明顯降低。過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫抑制酶的活性，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。因此，酶制劑適于在低溫和最適pH條件下保存。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35～40℃之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40～50