第四 光合作用和細胞呼吸
第一節(jié) ATP和酶
[教學目標]
1、知識目標
①掌握ATP的分子簡式、化學組成和結(jié)構(gòu)特點
②解釋ATP在能量代謝中的作用，了解ATP的用途
③理解ATP的形成途徑及ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過程及意義
④說出酶的本質(zhì)和作用，嘗試比較過氧化氫在不同條下的分解效果
⑤舉例說明酶的特性，概述酶促反應(yīng)的原理
2、能力目標
通過實驗說明影響酶活性的因素，掌握控制變量的科學方法
3、德育目標
培養(yǎng)學生的合作精神和科學態(tài)度
[教學重點]
1.酶的作用、本質(zhì)和特征
2.ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用
3.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
[教學難點]
探究酶的特性的相關(guān)實驗
[ 時] 3時
[引入]生物體時刻在進行著復雜的生命活動，生命活動為什么能順利進行呢？這離不開兩大類物質(zhì)：ATP和酶。ATP為各類生命活動直接供能，酶作為生物催化劑催化各類生化反應(yīng)順利進行。
一、 細胞的能量“通貨”——ATP
[引導自學] 自學P54～P55，完成以下教學目標：
1．ATP的全稱： ，這種物質(zhì)是一種 化合物，由 、 、 組成。（如圖）
2、ATP的結(jié)構(gòu)簡式： ，
A代表： （由 和 結(jié)合而成）
T代表：
P代表：
—代表：
~代表：
3、ATP的水解：
ATP的化學性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的催化下，ATP分子中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵容易斷裂。ATP水解生成 ，同時釋放出能量。 ATP水解實際上就是高能磷酸鍵的水解，ATP水解時釋放的能量多達30．54kJ/mol。
4、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化：
（1）ATP的合成：對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需要的能量均自細胞進行 時有機物分解所釋放的能量。
對于綠色植物說，除了依賴 所釋放的能量外，在葉綠體內(nèi)進行光合作用時，也能生成ATP。
（2）ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化也用以下圖示表示：
。
在ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化中 是不可逆的， 是可逆的。
（3）、ATP水解時釋放出的能量直接用于各項生命活動，如
[]
生物體生命活動的
直接能物質(zhì)是
主要能物質(zhì)是
最終能量是
生物體生命活動的能物質(zhì)有
生物體的貯能物質(zhì)主要是
動物細胞的貯能物質(zhì)是
植物細胞的貯能物質(zhì)是
例1、下列有關(guān)“①ATP→ADP＋Pi＋能量”、“②ADP＋Pi＋能量→ATP”的反應(yīng)的敘述中，不正確的是（B ）。
A．①、②反應(yīng)過程分別表示能量的釋放利用和儲存過程
B．所有生物體內(nèi)的②過程所需要的能量都自呼吸作用
C．①和②在活細胞中永無休止地循環(huán)進行保證了生命活動的順利進行
D．①反應(yīng)中的“能量”一般不能用于推動②反應(yīng)的進行
例2、右圖表示ATP水解產(chǎn)生ADP過程。請回答下面的問題：
（1）圖中A表示 ，P代表 ，
如果ATP脫去兩個磷酸基后可作為 物質(zhì)
基本結(jié)構(gòu)單位中的一種；
（2）圖中① ,其中蘊藏著 ；
（3）圖中②為 過程，其作用是 ；
（4）圖示過程中未標出的另一種反應(yīng)物是 ，催化該過程的酶與催化ATP再生時的酶 同一種酶，后者在高等植物細胞中主要分布在 。
[答案：（1）腺苷 磷酸基 RNA （2）高能磷酸鍵 大量的化學能 （3）高能磷酸鍵水解釋放能量 為各項生命活動提供能量 （4）水 不是；葉綠體類囊體薄膜、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體]
例3、根據(jù)反應(yīng)式ATP ADP+Pi+能量，回答下列問題：?
（1）ATP作為生物體生命活動的直接能物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)簡式為 ，在ATP→ADP的過程中，由于 斷裂而釋放出大量的能量。?
（2）在光合作用的光反應(yīng)中反應(yīng)方向向 ，能量自 ；
（3）在綠色植物體內(nèi)，發(fā)生ADP→ATP的生理過程是在細胞內(nèi)的 、
和 中進行的。?
（4）在呼吸作用中，反應(yīng)方向向 ，能量自 。?
（5）根吸收無機鹽離子的過程，反應(yīng)方向向 ，能量用于 。
?答案 （1）A—P～P～P 遠離A的那個高能磷酸鍵?
（2）左 陽光
（3）細胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體 葉綠體
（4）左 葡萄糖等有機物
（5）右 主動運輸?
[校本作業(yè)]
1、三磷酸腺苷的分子簡式和18個三磷酸腺苷所含有的高能磷酸鍵的數(shù)目是（ D ）。
A．A－P—P和18個 B．A－P～P～P和18個
C．A—P—P和48個 D．A－P～P～P和36個
2、下列有關(guān)ATP的敘述中，不正確的是（ C ）。
A．生物體內(nèi)ATP與ADP之間時刻發(fā)生相互轉(zhuǎn)化
B．骨骼肌劇烈運動時收縮所需要的能量直接自ATP
C．動植物形成ATP的途徑分別是細胞呼吸和光合作用
D．ATP中含有的元素是C、H、O、N、P
3、一個ADP中，含有腺苷、磷酸基和高能磷酸鍵的數(shù)目依次是（ B ）。
A．1，2，2 B．1，2，1 C．2，1，2 D．2，2，1
4、ATP分子在細胞內(nèi)能夠釋放能量、儲存能量，從結(jié)構(gòu)上看，原因是（ C ）。①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②三個磷酸基很容易從ATP上脫離和結(jié)合③遠離腺苷A的磷酸基很容易從ATP上脫離，使ATP轉(zhuǎn)變成ADP ④ADP可以迅速與磷酸結(jié)合，吸收能量形成高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
5、.下面關(guān)于ATP的敘述中，正確的是 （ D ）
A.ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成?
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供?
C.ATP只能水解產(chǎn)生兩個磷酸?
D.正常細胞中ATP與ADP的比值在一定范圍內(nèi)變化
6、ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示如下圖，式中X和Y分別代表（ C）。
A．H2O、［H］ B. Pi、H2O
C．H2O、Pi D． 能量、Pi
7、下列有關(guān)植物細胞中ATP的敘述中，正確的是（ D ）。
A．能產(chǎn)生ATP的細胞器只是線粒體
B．ATP在細胞中含量很多才能滿足生命活動的順利進行
C．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)
D．遠離腺苷A的高能磷酸鍵中的能量可以自化學能或光能
8、下列過程中，能使細胞內(nèi)ADP的含量增加的是（D ）。
A．水分子進入根毛細胞 B．肺泡中的氧氣進入血液
C．腸道中甘油進入小腸絨毛上皮細胞 D．胰腺細胞分泌胰島素
9、將一些螢火蟲尾部的發(fā)光器割下，其中含有熒光素和熒光素酶，將其等量放入甲、乙兩試管中，加少量水混合，看到發(fā)出淡黃色熒光。過一段時間待熒光消失后，在甲試管放入2 mL某溶液，乙試管放入2 mL葡萄糖溶液，結(jié)果只有甲試管又發(fā)出熒光。請問：
（1）甲試管放入的某溶液是 溶液；
（2）熒光素發(fā)光是由于某溶液中的物質(zhì)發(fā)生了 反應(yīng)，其表示式為 ；
（3）設(shè)定乙試管的目的是 ，由此證明某物質(zhì)是 。
[答案（1）ATP （2）水解 ATP ADP＋Pi＋能量 （3）作為對照 直接能物質(zhì)]
10、人的骨骼肌細胞中ATP的含量只能維持劇烈運動3 s以內(nèi)的能量供應(yīng)。某運動員參加短跑比賽過程中，肌肉細胞中ATP的相對含量隨時間的變化如右圖所示。請根據(jù)圖回答下面的問題：
（1）a→b的變化過程，ATP被水解，釋放的能量用于 。
（2）b→c過程中，ATP含量增加，說明 加強，
釋放更多的能量，供ADP合成ATP，補充消耗的ATP。
（3）從整個曲線看，肌細胞中ATP的含量不會降為零，說明
。
[答案（1）肌肉收縮等生命活動 （2）細胞呼吸 （3）ATP在細胞內(nèi)含量雖少，但與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化卻十分迅速，使細胞內(nèi)的ATP的含量總是處于動態(tài)平衡之中，構(gòu)成生物體內(nèi)部的穩(wěn)定供能環(huán)境]
二．酶的特性
[引導自學] 自學P55～P57，完成以下教學目標：
1、酶的概念
（1）酶是 產(chǎn)生的具有 的 。（其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。）
（2）酶概念分析：
；作用 ；
本質(zhì) ；合成原料
作用部位：細胞內(nèi)或細胞外
2、酶促反應(yīng)
（1）酶的活性是指 。
（2）酶催化作用的實質(zhì)是 。
3、酶的特性：
（1）酶具有催化性。
（2）酶具有 性。是無機催化劑的107-1013倍。酶的高效性是細胞新陳代謝順利進行的保證。
（3）酶具有 性，即每一種酶只能對一定的底物發(fā)生催化作用。每一種酶只能催化一種或一類化學反應(yīng)。酶的專一性保證細胞新陳代謝的有序性。
4、影響酶促反應(yīng)速率的因素
酶促反應(yīng)的速率與
等有密切關(guān)系。
（1）PH: 在 下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都會明顯 。（PH過高或過低，酶活性 ）
（2）溫度: 在較低溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率 隨溫度升高 ，但超過一定溫度后，反應(yīng)速率 ，反應(yīng)速率最高的溫度稱為 。
低溫酶的活性 ，溫度過高會使酶 。
（3）酶的濃度：在有足夠底物而又不受其它因素的影響的情況下，則酶促反應(yīng)速率與酶濃度成 關(guān)系。
（4）底物濃度：當酶濃度、溫度和PH恒定時，在底物濃度很低的范圍內(nèi)，反應(yīng)速率與底物濃度成 關(guān)系，當?shù)孜餄舛冗_到一定限度時，所有的酶與底物結(jié)合，反應(yīng)速率達到最大，再增加底物濃度，反應(yīng)速率 。
例1、下列有關(guān)酶的敘述，正確的是 （ C? ）
①是有分泌功能的細胞產(chǎn)生的 ②有的從食物中獲得，有的從體內(nèi)轉(zhuǎn)化而 ③凡是活細胞都能產(chǎn)生酶 ④絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì) ⑤有的酶是蛋白質(zhì)，有的是固醇 ⑥酶在代謝中有多種功能 ⑦在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用?⑧酶只是起催化作用?⑨酶只在細胞內(nèi)發(fā)揮作用?
A.①②⑤B.③⑦⑨C.③④⑧D.④⑤⑥
例2、當某種RNA存在時，生物體內(nèi)的某種化學反應(yīng)能正常進行，當這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學反應(yīng)的速率便慢了下。由此可以說明（ B ）
A.RNA是核酸的一種B.RNA也可起生物催化劑的作用?
C.RNA主要存在于細胞質(zhì)中D.RNA是該種生物的遺傳物質(zhì)
例3、下圖表示過氧化氫被分解的曲線，可說明酶具有 (B )
①專一性 ②高效性 ③催化特性 ④在溫和條下進行?
A.①④B.②③C.①②D.③④
例4、 取經(jīng)過編號的5支試管分別加入2 mL 05 mol/L的過氧化氫溶液，進行如下試驗，根據(jù)實驗內(nèi)容，下列說法正確的是 （ C ）
試管編號12345
加入物質(zhì)適量唾液銹鐵釘生土豆塊熟土豆塊生土豆塊
稀鹽酸
實驗結(jié)果幾乎無氣泡少量氣泡大量氣泡幾乎無氣泡幾乎無氣泡
A.說明酶具有高效性的是3號和4號試管
B.1號和3號對照不能說明酶有專一性?
C.3號和5號對照可以說明酶的活性受pH的影響
D.實驗中不能體現(xiàn)酶的活性與溫度之間的關(guān)系
[校本作業(yè)]
1、關(guān)于酶的敘述錯誤的是（ A ）
A．酶需要在細胞內(nèi)才具有催化效能 B．淀粉酶不能催化麥芽糖分解成葡萄糖
C．多數(shù)酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化效能的蛋白質(zhì) D．酶的催化效率很高
2、酶具有極強的催化功能，其原因是（ A ）
A.降低了化學反應(yīng)的活化能 B.增加了反應(yīng)物之間的接觸面積
C.提高了反應(yīng)物分子的活化能 D.酶提供使反應(yīng)開始所必需的活化能
３、紡織工業(yè)上的褪漿工序常用兩種方法：化學法，需用NaOH 7～9克／升，在70℃～80℃條下作用12小時，褪漿率僅為50%～60%；加酶法，用少量細菌淀粉酶，在適宜溫度時只需5分鐘，褪漿率達100%，這一事實說明（ Ｂ ）
A．酶具有多樣性 B．酶具有高效性 C．酶具有專一性 D．酶具有溶解性
４、在高燒時，常常沒有食欲，最根本的原因是(Ｃ )
A．所吃食物未被消化 B．胃沒有排空
C．體溫超過37℃，消化酶活性受到影響 D．體內(nèi)食物殘渣沒有排出
５、下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是（C）。
６、下圖表示在不同條下，酶催化反應(yīng)的速率（或生成物量）的變化曲線圖，有關(guān)敘述不正確的是 ( C )
A.圖①虛線表示酶量加一倍后，底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系?
B.圖②虛線表示增加酶濃度，其他條不變時，生成物量與時間的關(guān)系?
C.圖③不能表示在反應(yīng)開始后的一段時間內(nèi)，反應(yīng)速率與時間的關(guān)系?
D.若圖②中的實線表示Fe3+的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率
７、胰蛋白酶作用于一定量的某種物質(zhì)（底物），溫度保持37℃，pH保持在最適值，生成物量與反應(yīng)時間關(guān)系如下圖。請回答下列問題：
（1）該酶作用的底物是 。
（2）在140分鐘后，曲線變成水平，這是因為 。
（3）若增加胰蛋白酶濃度，其他條不變，請在原圖上畫出生成物量變化的示意曲線。
（4）若胰蛋白酶濃度和其他條不變，反應(yīng)液pH由2逐漸升高到10，則酶催化反應(yīng)的速度將 ，原因是 。
（5）下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是（ �。�
[答案(1)蛋白質(zhì)(2)底物量一定，底物已被消耗盡
(3)見右圖(4)不變 在pH為2時酶已經(jīng)失活(5) C ]
8、分析下列內(nèi)容，并回答下列問題：
試管號內(nèi)容物條檢驗
12ml漿糊+2ml純唾液37℃+10min3滴碘液
22ml漿糊+2ml清水37℃+10min3滴碘液
32ml漿糊+2ml稀釋唾液37℃+10min3滴碘液
42ml漿糊+2ml純唾液95℃+10min3滴碘液
52ml漿糊+2ml純唾液+2ml濃HCl37℃+10min3滴碘液
62ml漿糊+2ml濃H2SO437℃+10min3滴碘液
（1）試管內(nèi)容物變藍的試管是 。
（2）1號和2號試管比較，說明酶具有 。
（3）1號和3號試管比較，說明酶具有 。
（4）1號和4號試管比較，說明酶的活性受 影響。
（5）1號和5號試管比較，說明酶具有（ ）
A、酶的活性受PH值影響 B、專一性 C、高效性 D、穩(wěn)定性
答案（1）2、4、5、6 （2）催化作用 （3）高效性 （4）溫度（5）（A）
９、為了研究酶的有關(guān)特性，取兩支潔凈的試管并編號為A、B，各注入2 mL體積分數(shù)為3%的H2O2溶液；再向A管滴入2滴質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液，向B管滴入2滴質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液；堵住管口，輕輕振蕩；用帶火星的衛(wèi)生香檢驗；觀察并記錄結(jié)果。?
（1）本實驗的主要目的是探索 。?
（2）如果兩支試管的現(xiàn)象均不明顯，從實驗分析，原因可能是
。?
（3）過氧化氫酶能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的［Ｏ］能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化生成橙紅色沉淀。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化氫酶，設(shè)計了如下實驗。?
參照上圖所給信息，回答下列問題：?
①3號試管內(nèi)加入的物質(zhì)是
②設(shè)計2號試管作為對照的具體目的是
③如果2號試管未產(chǎn)生顏色反應(yīng)，則出現(xiàn)橙紅色沉淀的是第 號試管。
?答案 （1）酶的高效性（過氧化氫酶和Fe3+催化效率的高低）
（2）H2O2溶液放置時間過長而分解?
（3）①2 mL焦性沒食子酸溶液，2滴H2O2溶液，2 mL馬鈴薯塊莖提取液
②排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對實驗結(jié)果的影響 ③3?
附：[實驗]認識酶及影響酶促反應(yīng)的因素
［實驗一］認識酶的催化性和高效性
[實驗原理]
新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶，F(xiàn)e3+是一種無機催化劑，它們都可以催化過氧化氫水解成水和氧氣。
[目的要求]
１、初步學會酶催化特性玫催化效率的方法。
2、探索過氧化氫酶和Fe3+催化效率的高低。
[用具]
新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的動物肝臟研磨液、3%的過氧化氫溶液、3.5%的FeCl溶液、
量筒、試管、試管架、衛(wèi)生香、火柴
[方法步驟]
1、取三支潔凈的試管編號1、2、3，并各注入2mL過氧化氫溶液。
2、向1、2、3三支試管分別滴加2滴蒸餾水、2滴肝臟研磨液、2滴FeCl溶液。
（注意：不共用試管）
3、堵住試管口，分別振蕩三支試管，使試管內(nèi)物質(zhì)混合均勻。
4、觀察三支試試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡的速率。
5、將點燃但無火焰的衛(wèi)生香分別放入試管內(nèi)液面的上方，觀察三支試管衛(wèi)生香的復燃狀況。
[實驗記錄]
操作順序1號試管2號試管3號試管
1注入過氧化氫溶液2mL2mL2mL
2滴入蒸餾水2滴——
3滴入肝臟研磨液—2滴—
4滴入FeCl溶液——2滴
結(jié) 果氣泡產(chǎn)生的速率
衛(wèi)生香復燃狀況
結(jié) 論
[討論]
1、為什么要用新鮮的肝臟？
2、為什么要用肝臟研磨液？
3、三支試管能否共用滴管？
[實驗二] 探索酶特異性實驗
[實驗原理]
淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖。還原糖能與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色的氧化亞銅沉淀。
用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖溶液，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就要以證明淀粉酶是否能催化這兩種化學反應(yīng)，從而探索酶是否有特異性。
[目的要求]
1、初步學會酶催化特定化學反應(yīng)的方法。
2、探索淀粉酶是否能催化這兩種化學反應(yīng)。
[材料用具]
質(zhì)量分數(shù)2%的淀粉酶溶液、質(zhì)量分數(shù)3%的淀粉溶液、質(zhì)量分數(shù)3%的蔗糖溶液、
試管、量筒、燒杯、滴管、酒精燈、火柴
[方法步驟]
操作
順序項 目試 管 號注 意 事 項
1 2
1注入可溶性淀粉溶液 2mL —
2注入新鮮的蔗糖溶液 — 2mL
3注入新鮮的淀粉酶溶液 2mL 2mL輕輕振蕩試管
4保溫時間 5min 5min試管下部入水
5加入斐林試劑 2mL 2mL
6水浴加熱煮沸 1min 1min試管下部入水
結(jié) 果
結(jié) 論
[討論]
1、這個實驗說明酶具有什么特性？
2、這個實驗能否將斐林試劑改為碘液？
3、本實驗成功的關(guān)鍵是什么？若蔗糖溶液也出現(xiàn)磚紅色是什么原因？
［實驗三］探索影響酶促反應(yīng)的因素
[實驗原理]
淀粉遇碘后形成藍紫色復合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解為麥芽糖和葡萄糖。麥芽糖和葡萄糖遇碘后不生成藍色復合物。
麥芽糖和葡萄糖與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的氧化亞銅深沉。
[目的要求]
1、初步學會探索淀粉酶活性的方法。
2、探索淀粉酶在不同溫度和PH值條下催化淀粉水解的情況。
[材料用具]
質(zhì)量分數(shù)2%的新鮮淀粉酶溶液、質(zhì)量分數(shù)3%的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分數(shù)5%的鹽酸、質(zhì)量分數(shù)5%的氫氧化鈉溶液、斐林試劑、蒸餾水、碘液、冰塊
試管、量筒、酒精燈、燒杯、三腳架、溫度計、火柴等
[方法步驟]
（一）PH值對酶活性的影響
操作順序項 目 試 管注意事項
1 2 3
1注入新鮮的淀粉酶溶液1mL1mL1mL
2注入蒸餾水1mL——輕輕振蕩試管
3注入氫氧化鈉溶液—1mL—輕輕振蕩試管
4注入鹽酸——1mL輕輕振蕩試管
5可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL輕輕振蕩試管
660℃水浴保溫 5min5min5min試管下部入水7
7加入斐林試劑2mL2mL2mL輕輕振蕩試管
8水浴加熱煮沸 1min 1min1min試管下部入水
結(jié) 果
結(jié) 論
[討論]
1、本實驗能否把實驗步驟改為：1、5、2、3、4、6、7、8 的操作順序？為什么？
（二）溫度對酶活性的影響
[操作步驟]
1、取三支潔凈的試管編號，并分加注入2mL可溶性淀粉溶液。
2、另取三支潔凈的試管編號，并分別注入1mL新鮮的淀粉酶溶液。
3、各取一支盛有粉溶液和淀粉酶溶液的試管分別置于60℃左右水浴、沸水和冰水混合物中，維持各自溫度5分鐘。
4、讓各自溫度下的淀粉酶溶液與淀粉溶液混合，搖勻后再維持各自溫度5分鐘。
5、向三支試管中分別滴入1滴碘液，然后搖勻，觀察三支試管中的顏色變化情況。
[結(jié)果]
[結(jié)論]
[討論]
1、能否將淀粉酶溶液與淀粉溶液混合后再維持在三種溫度條下？
2、本實驗能否用斐林試劑鑒定？
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.www.sxccs.com/gaoyi/43772.html
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