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第七讲 酶和ATP
1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。
2.活动：探究影响酶活性的因素。
3．能够说出ATP的化学组成和特点。
4．能正确写出ATP的分子简式，并能指出其中的符号代表的意义。
5．能够说明ATP在能量代谢中的作用。
复习目标要求
考点一
ATP的结构与功能
腺苷（A）
ATP （腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
~
~
特殊的化学键
两个带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的转移势能
（不稳定）
组成元素
C、H、O、N、P
化学组成
1分子核糖
1分子腺嘌呤
3分子磷酸基团
结构简式
A－P~P~P
结构特点
远离腺苷的特殊的化学键易水解
含量特点
在细胞中含量少，转化快
1
ATP的结构
与ATP元素组成相同的化合物？
核酸、磷脂
在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是
A.①和② B.②和③ C.③和④ D.②和④
D
练一练：
NTP与dNTP
NTP与dNTP 均是高能磷酸化合物，可用作 RNA 或 DNA 的合成原料，合成过程中会脱去两个磷酸基团，并释放出大量的能量。
1
ATP的结构
【典例1】（2016全国I卷29题）有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上。
γ
α
【典例2】[2021·全国甲，T30(1)]用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA—Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是______________________________________________
__________________________________________________。
合成DNA时，dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸，β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸，只有α位的磷酸基团参与形成DNA　
ATP是细胞内生命活动的直接能源物质。
①实验证据
2
ATP的功能
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光素+O2+ATP
氧化荧光素(发出荧光)
荧光素酶
荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多
②应用：ATP荧光检测仪
2
ATP的功能——ATP是细胞内生命活动的直接能源物质。
叶绿体（类囊体薄膜）
细胞质基质、线粒体
光能
有机物中的化学能
特殊化学键
思考1：ATP与ADP的相互转化有何特点？意义？
处于动态平衡、是生物界的共性
时刻不停地发生、转化快
保证了细胞内能量的持续供应，
解决了在“ATP在细胞内含量很少”
但“ATP需要量极大”的矛盾
思考2：ATP与ADP的相互转化是否为化学上的可逆反应
从物质方面来看是可逆的
从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
思考3： 一般与ATP的水解反应相联系，需要ATP水解提供能量；
一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中。
吸能反应
放能反应
3
ATP与ADP的相互转化
储存在ATP的
特殊化学键中
(1)植物细胞可以通过 形成ATP，而动物细胞只能通过_____ 形成ATP。
光合作用和细胞呼吸
细胞呼吸
主动运输（渗透能）
肌肉收缩（机械能）
生物发电、发光（电能、光能）
物质合成（化学能）
大脑思考（电能）
光合作用产生的ATP可否水解供给各类生命活动？
注意：光合作用产生的ATP仅用于暗反应
拓展：ATP产生量与O2供给量的关系分析
判断：人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP（ ）
ATP水解释放的 使 等分子 。这些分子被
后，发生 变化， 也被改变，因而可以参与各种 。
磷酸基团
蛋白质
空间结构
活性
化学反应
磷酸化
磷酸化
4
ATP的利用
以主动运输为例：
①
②
③
小结
ATP
功能：
直接能源物质
比喻：
名称：
反应式：
结构简式：
水解
反应式：
细胞的能量“货币”
腺苷三磷酸
腺苷
A–P~P~P
磷酸基团
特殊化学键
断键：
远离“A”的~
释能：
30.54KJ/mol
→高能磷酸化合物
ATP　　　 ADP＋Pi＋能量
水解酶
→与吸能反应有关
ADP＋Pi＋能量　　 ATP
合成酶
合成
能量来源：
呼吸作用、光合作用
→用途：各种生命活动
→与放能反应有关
【典例15】（2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了
　蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，
　不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
B
磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）细胞中的一种高能磷酸化合物，是能量的暂时储存形式。磷酸肌酸的能量转移到ATP后（如下反应式），才能用于各项生命活动。下列叙述错误的是（ ）
A.磷酸肌酸中磷酸基团的转移势能较高
B.磷酸肌酸是直接能源物质
C.磷酸肌酸能保持ATP含量的相对稳定
D.磷酸肌酸水解是放能反应
B
【典例19】（2021衡水月考2）研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
(1)神经细胞中的ATP主要来自__________(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是___________________。
细胞呼吸
ATP与ADP相互迅速转化
（2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是______。
腺苷
【典例19】（2021衡水月考2）研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：用化学物质阻断神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现_______________________________，寻找到靶细胞膜上_________。
受体细胞仍能接受到部分神经信号
ATP的受体
酶的本质、作用及特性
考点二
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
细胞代谢：
意义：是细胞生命活动的基础。
与酶的关系：细胞代谢离不开酶。
且代谢产生的废物甚至有害物质也需要酶的分解。比如，过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解为氧气和水。
教材P76
细胞中每时每刻进行的化学反应，统称为细胞代谢。
一. 酶在细胞代谢中的作用
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样，并把这种物质称为酿酶。
巴斯德（显微镜观察）
李比希
毕希纳
发现了起催化作用的物质 —— 酶
二、酶本质的探索历程
①对酵母菌发酵的探索
发现了起催化作用的物质——酶
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
萨姆纳之后
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
切赫、奥尔特曼
请给酶下一个比较完整的定义
二、酶本质的探索历程
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
教材隐性知识：源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示：将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
二、酶本质的探索历程
①酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是______ 少数是______
合成原料 ________ __________
合成场所 核糖体 细胞核(真核细胞)
来源 一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶 作用场所 细胞内外或生物体内外均可 生理功能 具有生物__________ 作用本质 蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
催化作用
降低化学反应的活化能
三、酶的本质和功能
②正确理解有关酶的本质和作用
项目 错误说法 正确理解
产生场所 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 蛋白质
作用场所 只在细胞内起催化作用
温度 影响 低温和高温均使酶变性失活
作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 有的可来源于食物等
三、酶的本质和功能
活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)
有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活
酶只起催化作用
酶只在生物体内合成
项目 酶 激素
来源及作用场所
化学本质
生物功能
共性 ③酶和激素的比较
三、酶的本质和功能
活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用
专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；
一般细胞外发挥作用
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质
催化作用
调节作用
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
三、酶的本质和功能
甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：
①甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？为什么？
②欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？
加入同种蛋白酶处理，甲酶活性不变，乙酶活性降低，说明甲为RNA，乙为蛋白质
RNA水解酶（RNA酶）
四、酶的作用机理分析
作用：
作用机理：
唯一作用：催化作用（生物/有机催化剂）
降低化学反应活化能（同无机催化剂一样）
但酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著，具高效性
活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
哪些能量值可表示化学反应活化能？
无催化剂时反应进行所需要的活化能
酶催化时反应进行所需要的活化能
酶所降低的活化能
若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上如何变化？
向上移动
四、酶的作用机理分析
小结：酶（有机/生物催化剂）与无机催化剂的相同点：
1.降低反应活化能
2.加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点
3.反应前后性质和数量不变
4.不为反应提供物质和能量
5.只能催化已存在的化学反应
酶（有机/生物催化剂）与无机催化剂的不同点：
酶同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶具高效性
(1)DNA聚合酶——
(2)逆转录酶——
(3)RNA聚合酶——
(4)解旋酶——
(5)核酸水解酶
(6)端粒酶：
小结：高中教材中常见的酶
核酸相关
催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。
以RNA为模板的DNA聚合酶
催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。
用于DNA复制时双链间氢键的打开。
一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA复制而缺失的染色体末端的DNA，具有逆转录酶活性。端粒酶在干细胞和生殖细胞中有活性，在体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。
(7)基因工程工具酶
(8)细胞工程工具酶：
小结：高中教材中常见的酶
(9)各种消化酶：
(10)溶菌酶：
(11)酪氨酸酶：
白化病—
老年白发——
白癜风—
纤维素酶(将纤维素水解为葡萄糖)、
果胶酶(将果胶水解为半乳糖醛酸)，可用于制备植物原生质体；
胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养时分散细胞)。
是一类水解酶。有的由消化腺分泌到消化道中,属于胞外酶， 可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、蛋白酶、肽酶、脂肪酶等；有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。
参与非特异性免疫，破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。
催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶
是由于缺乏酪氨酸酶基因
由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。
主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合成障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现白斑。
(12)脲酶：分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。某些微生物也能分泌脲酶。
(13)过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。
CO(NH2)2+H2O
脲酶
CO2 + 2NH3
2H2O2
过氧化氢酶
2H2O + O2
小结：高中教材中常见的酶
溶解细菌的细胞壁
果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量。
蛋白酶(血渍、奶渍)、脂肪酶(油渍)、淀粉酶、纤维素酶
溶菌酶
果胶酶
加酶洗衣粉
含酶牙膏
多酶片
胰蛋白酶
脂肪酶
青霉素酰化酶
含酶牙膏可以分解细菌
含有多种消化酶
促进伤口愈合、溶解血凝块、去除坏死组织，抑制微生物繁殖
青霉素→氨苄青霉素
处理废油脂、制造生物柴油
小结：生活中常见的酶
习题巩固
1.(2022·南京模拟)20世纪80年代，科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，则留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明(　　)
A．该RNA具有生物催化作用
B．酶是由RNA和蛋白质组成的
C．酶的化学本质是蛋白质
D．绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
A
习题巩固
2.(2021·湖北适应性测试)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质
B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成
C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
D
1.酶具有高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。
107 ～1013
①保证了细胞代谢快速有效地进行。
②保证了细胞内能量供应的稳定。
五、酶的特性
2.酶具有专一性
一种酶只能催化一种或一类化学反应
使细胞代谢能够有条不紊的进行
意义：
还有哪些物质具有特异性或专一性？
激素
tRNA
转运蛋白
抗体
受体
神经递质
细胞因子
a.锁钥学说
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
五、酶的特性
2.专一性
b.诱导契合学说
酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。
五、酶的特性
2.专一性
五、酶的特性
3.作用条件较温和
低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构，当温度适当升高时，酶活性又会恢复
温度过高、PH过低、过高：
酶空间结构都会被破坏，酶永久失活
当温度降低或PH升高或降低时：
酶活性不恢复
温度偏低，酶活性降低
温度偏高，酶活性降低
PH偏低，酶活性降低
PH偏高，酶活性降低
酶制剂保存温度：
0—4℃
动物最适温度：35--40℃
植物最适温度: 40--50℃
细菌、真菌:差别较大,有的最适温度高达70℃
动物最适pH：6.5—8.0
植物最适pH: 4.5—6.5
唾液淀粉酶：6.2--7.4
胃蛋白酶: 0.9--1.5
小肠内的消化酶：7.6
六、影响酶促反应速率的因素
温度、pH、底物浓度、酶浓度、
抑制剂、
激活剂
甲
乙
丙
丁
反应物浓度
①丙图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度
增加而 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，
酶促反应速率 。
加快
不再增加
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度
成 。
正比
七、酶促反应速率的影响曲线分析
习题巩固
4.下列关于酶的叙述正确的是 （ ）
①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性
④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定
⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的
⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
A.③⑤⑥ 　　B.②③⑥ 　　 C.③⑥　　 D.⑥
D
一、易错辨析
1.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(　　)
2.酶可降低过氧化氢分解反应的活化能而无机催化剂不能。(　　)
3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(　　)
4.产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。(　　)
5.在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。(　　)
6.酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解(　　)
√
×
×
√
×
√
考点三
探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
(1)实验原理
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
(2)实验目的：
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少
观察带火星的卫生香的复燃情况
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
(3)实验材料：
①新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液；
②新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
③质量分数为3.5%的FeCl3溶液；
④各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。
1.本实验为什么要用新鲜的肝脏？
如果不是新鲜的肝脏，肝脏中的过氧化氢酶会被腐生菌分解而减少。
制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。
2.实验为什么把肝脏制备成研磨液？
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
3.滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时能不能共用一支滴管：
不能，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液后就会影响实验结果的准确性
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
(4)实验步骤：
自变量：
因变量：
是否加酶
反应是否进行
2、3、4号与1号对照：
3号与4号对照：
（自变量）
（因变量）
（无关变量）
（无关变量）
空白对照组
实验组
加热可以加快H2O2分解
FeCl3能催化H2O2分解
H2O2酶能催化H2O2的分解
H2O2酶的催化效率比FeCl3高
机理：加热提高分子的能量
机理：降低化学反应活化能
原因：酶降低活化能更显著
(5)实验结论：
酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。
实验二：验证酶的专一性实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
做出假设：淀粉酶是/否只能催化特定的化学反应。（实验目的）
实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
实验设计思路及预期结果
设计思路
① 淀粉酶分别水解淀粉、蔗糖溶液
② 斐林试剂分别鉴定水解后的溶液
（1）只有淀粉溶液中有砖红色沉淀
（2）两种溶液均有砖红色沉淀
预期结果
实验二：验证酶的专一性实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验方法步骤
步 骤 1 淀粉＋淀粉酶 蔗糖＋淀粉酶
2 60℃保温5min 3 分别加2ml斐林试剂 4 煮沸1min,使其停止反应 现象 砖红色沉淀 无颜色变化
结论 酶具有专一性 实验结果
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
实验二：验证酶的专一性实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
讨论
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
2. 有无其他的设计方案？
方案一
同种酶、不同底物
① 底物1 + 酶溶液
② 等量底物2 + 等量相同酶溶液
方案二
同种底物、不同酶
① 底物 + 酶溶液1
② 等量相同底物 + 等量酶溶液2
1. 检测试剂能否用碘液代替斐林试剂？
不可,碘液不能检测蔗糖是否水解。
影响酶活性的条件
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。酶促反应速率可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
背景知识：做消化酶实验时，需要控制温度等实验条件。
不同消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2 ～7.4，胃液的pH为0.9 ～1.5，小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠。
提出问题：温度、PH会/不会影响酶的活性？
做出假设：温度、PH会影响酶的活性。（实验目的）
影响酶活性的条件
实验设计思路及预期结果
设置对照
底物 + 不同温度 + 酶
底物 + 不同PH + 酶
一段时间后
检测
底物的减少量或
产物的生成量
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响；
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。
因为过氧化氢在不同温度下分解速率就不同；
盐酸对淀粉有分解作用。
淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。
实验原理
蓝色 淀粉 麦芽糖 无蓝色出现
碘液
淀粉酶
碘液
实验三——1：探究温度对酶活性的影响
实验步骤和结果：取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
实验三——1：探究温度对酶活性的影响
1试管 1’试管 2试管 2’试管 3试管 3’试管
加淀粉酶 2ml — 2ml — 2ml —
加淀粉 — 2ml — 2ml — 2ml
保温 混合 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
分别将每组的两支试管内的液体混合，摇匀
自变量
因变量
无关
变量
讨论
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
1. 用淀粉酶探究温度对酶活性的影响实验能否用斐林试剂检测还原糖的生成量来判断淀粉分解速率？
否。斐林试剂鉴定还原糖需要水浴加热，该实验自变量是温度，需严格控制每组实验的温度。
实验三——1：探究温度对酶活性的影响
第一次保温目的：达到预设的温度，避免底物与酶混合时对温度影响
第二次保温目的：使反应在预设的温度下充分进行
2. 两次保温的目的？
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
如何找到酶的最适温度？
温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃
肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h
温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃
肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值；
最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。
预
大致
35℃~45℃
正式
不能
实验三——1：探究温度对酶活性的影响
在预实验的温度范围内缩短温度梯度进行实验
实验原理
过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢或卫生香复燃的情况可判断过氧化氢酶的活性。
先调pH再混合
实验设计思路
实验三——2：探究pH对酶活性的影响
实验步骤和结果
1号试管
过氧化氢溶液 实验步骤 一 二
三 实验现象
结论 2号试管
3号试管
试管各加入1mL过氧化氢酶溶液
无明显变化
pH＝7
pH=12
pH＝2
各加入2ml过氧化氢溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性较高。
复燃
无明显变化
在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
不能，因为在酸性条件下淀粉分解会加快，且用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少从而影响实验结果。
实验三——2：探究pH对酶活性的影响
习题巩固
1.取若干试管分为两组，A组加入2 mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，B组加入2 mL质量分数为3%的蔗糖溶液，然后同时向两组试管中加入等量的淀粉酶溶液。下列叙述中正确的是(　　)
A．可利用斐林试剂检测两组试管底物是否发生分解，从而验证酶的专一性
B．利用B组设置不同的温度梯度，可探究淀粉酶作用的最适温度
C．利用A组设置不同的pH梯度，可探究淀粉酶作用的最适pH
D．再取一组试管并只加入淀粉溶液，和A、B组比较以验证酶的高效性
A
习题巩固
4.竞争性抑制剂与被抑制活性的酶的底物通常有结构上的相似性，其能与底物竞争结合酶分子上的活性中心，从而对酶活性产生可逆的抑制作用。图1表示竞争性抑制剂直接阻碍底物与酶结合的机理；图2是有无竞争性抑制剂对酶促反应速率的影响曲线。下列相关判断正确的是（ ）
A.酶的活性中心能和竞争性
抑制剂、底物同时结合
B.竞争性抑制剂或底物
与酶结合，不会导致酶失活
C.竞争性抑制剂会增加化学反应所需
的活化能
D.竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增加底物浓度来解除
B
实验
实验专题
考点四
可操作
可检测
可控制
1.生物实验变量的概念
随机分组
施加条件
观察现象
测量数值
条件适宜
重复实验
因果关系
随机分组
一、实验中的变量分析
自变量的处理方法
(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。
(2)“换”例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。　　　
1.某研究性学习小组选择了如下的研究课题：探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响 。
自变量：　　　　　　　　　；
因变量：　　　　　　　　；
无关变量：　　　　 　　　　　 　　。
黄瓜长势、光强、温度、水等
例如：根据实验课题确定变量：
乙烯利浓度
黄瓜雌花数量
2.某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。
自变量：　　　　　　；
因变量：　　　　　　；无关变量： .　　　　　　　　　　　　　
土壤湿度
光合速率
温度、光照强度、叶片大小等
3.为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
自变量：　 　　　　　　　　；
因变量：　 　　　　 　　　；无关变量：　　 　　　　　 　。
甲状腺激素
大白鼠的耗氧量和活动量
鼠龄、温度、药剂量等
实验原则
(2)单一变量原则和等量原则
例如1：培养液中酵母菌种群数量的变化。P选二11
（要获得较为准确的数值，减少误差，应多次记数，求平均值）
例如2：探究植物生长调节剂的应用。P选一103 （以浓度为横坐标，以根的数目或长度为纵坐标，平均生根数）
对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。
实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。
（4）对照性原则
对照实验类型：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。
1号试管即为空白对照
① 空白对照：不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。
科学方法
紫色洋葱鳞片叶外表皮
滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察
滴加清水后，低倍镜观察
→
→
制成装片，
低倍镜观察。
→
② 自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)
科学方法
设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：
对照组
实验组
对照组
实验组
③ 条件对照：虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。
科学方法
探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素,空白对照为饲喂等量生理盐水,可以再增加一组对照组,饲喂甲状腺激素抑制剂,即条件对照,这样可以增加实验的说服力
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
科学方法
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
科学方法
蝾螈受精卵横缢实验示意图
本实验既有相互对照，又有自身前后对照
④ 相互对照：不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
本实验既有相互对照，又有自身前后对照
科学方法
实验设计的基本程序
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。
1.实验目的
(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。
(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。
[例2] (2023·焦作市调研，节选)某生物兴趣小组以鱼腥藻为实验材料，利用如图所示装置，将光源分别置于距烧杯15 cm、25 cm、35 cm、45 cm处，观察每分钟产生的气泡数。请回答下列问题：
图示实验的实验目的是___________________________________________。
探究光照强度对光合速率的影响。
1.实验目的
实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
2.实验原理
[例3] (2017·全国卷Ⅰ，29改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。
(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA
(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是________________________________________
___________________________________________________________________。
不是
若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论
该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
2.实验原理
①取材，分组，编号
②处理自变量（对照处理）
③观察，分析，统计实验结果
动物：
年龄，体重，性别，生理状况相同的…..均分为…组，编为甲、乙….
植物：
取长势相似,大小相近的…植株若干，均分为×组，编为甲、乙…
实验组
对照组
找出自
变量
（遵循等量原则)
相同且适宜的条件下培养一段时间
取两支试管,分别编号为甲、乙,各加入等量的某溶液;
在A组中加入“适量的”……
在B组中加入“等量的”……
(现象或数据)
3.实验步骤
变式2:为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
（1）材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)
（2）方法与步骤：_______________。
（3）结果预测与分析：______________________。
①将日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠分为两组并分别标记为甲组和乙组，然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定与记录大白鼠的耗氧量和活动量。
②每日用灌胃器给甲组大白鼠灌喂甲状腺激素溶液，给乙组大白鼠灌胃等量的蒸馏水。甲、乙两组放在相同且适宜的条件下，饲养一段时间。
③定期测量与记录甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量。
例4：19乙-29．(12分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。
（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验设计思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变
主要看实验类型
验证性实验
探究性实验
①验证性实验：
对已知的实验结论进行验证
实验结论=实验名称
②探究性实验：
对未知的实验结论进行探究
结论写法：
结论不确定：
要把可能的结果都预测出来
表示方法：
若… … …则… … …
现象（结果）
结论
例如：
(1)还原糖、脂肪、蛋白质的检验 P一18
(2)酶的本质 P一81
(3)DNA的提取与检验 P选三74
实验组 = 对照组
实验组 > 对照组
实验组 < 对照组
4.实验结论
1.把实验名称找出来，圈起来。
2.判断该实验类型。
可推测出实验结论
3.找出自变量
看实验名称
可推测出实验步骤的设计
小结：实验题的做法
方法：
方法：
看实验名称
6. 实验方案评价与修订创P58
[例6] (2023·江西临川一中调研)下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)，请回答下列问题：
操作步骤 操作方法 试管甲 试管乙
1 加体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL
2 加质量分数为5%的盐酸溶液 1 mL /
3 加质量分数为5%的氢氧化钠溶液 / 1 mL
4 加质量分数为20%的猪肝研磨液 2滴 2滴
5 观察相同时间内试管中产生的气泡数量
(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：
①____________________，
②___________________________________________________________________
______________________________。
(2)在完成改进方案后，若实验结果为_________________________________
__________________________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
操作步骤1、4互换
增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
甲、乙两试管中产生的气泡数量少，
丙试管中产生大量的气泡
(3)如果本实验用出现—定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越_________。
(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？________，原因是_______________________________
____________________________________。
低(或弱)　
不合适
过氧化氢会随温度升高分解速
度加快，从而对实验结果造成干扰
1.(2023·广东茂名调研)生物实验中常需要设置对照，以下对照设置正确的是(　　)
A.研究细胞核功能的实验中，将蝾螈受精卵横缢成有核和无核两部分
B.验证酶的高效性实验中，设置肝脏研磨液和清水的对照实验
C.植物细胞质壁分离实验中，需撕取两片紫色洋葱鳞片叶表皮设置对照
D.T2噬菌体侵染细菌实验中，用35S、32P标记同一噬菌体的蛋白质和DNA
A
解析　验证酶的高效性实验中，设置肝脏研磨液和无机催化剂的对照实验，B错误；植物细胞质壁分离实验中遵循的是前后自身对照，不需要单独设对照组，C错误；T2噬菌体侵染细菌实验中，不能用35S和32P标记同一噬菌体的蛋白质和DNA，应分别标记，D错误。

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