高中生物酶思维导图

在高中生物中，酶是一个核心概念，它是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。

酶和ATP

• 酶
  • 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
  • 作用
    • 实验： 比较等量H2O2 不同条件 （即自变量） 下的分解
      • 常温
      • 90度水浴加热
      • Fe3Cl催化
      • 新鲜肝脏研磨液
      • 1-2对比：加热促分解 1-3对比：铁离子促分解 1-4对比：过氧化氢酶促分解 3-4对比：过氧化氢酶催化效率更高
      • 检验指标
        • O2产生速率/卫生香复燃程度
      • 结论
        • 酶具有高效性；酶降低活化能（催化原理）
    • 实验分析
      • 实验过程中人为改变的变量称做自变量,自变量是氯化铁溶液和肝脏研磨液
      • 随着自变量的变化而变化的变量称做因变量，实验中过氧化氢分解速率就是因变量
      • 除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量
      • 实验中除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组
  • 本质
    • 酶本质的探索
      • 巴斯德认为糖为变酒精必需酵母活细胞有关
      • 李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
      • 毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
      • 萨姆纳从刀豆种子中提取纯酶——脲酶（这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳），然后他又用多种方法证明脲酶是蛋白质
      • 切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
    • 定义
      • 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
    • 化学本质
      • 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
  • 特性
    • 实验
      • 淀粉
        • 淀粉酶+斐林试剂
          • 有现象，水解
      • 蔗糖
        • 淀粉酶+斐林试剂
          • 无现象，不水解
      • 结论
        • 酶具有专一性
    • 高效性
      • 酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的10^7-10^13倍
      • 高效性：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
      • 酶具有高效性的原理是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能
    • 专一性
      • 概念
        • 概念：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的
      • 原因
        • 因为酶和底物在发生化学反应的过程中要发生特异性结合，特定结构的酶只能和特定结构的底物分子结合。这说明酶催化作用的专一性是由酶和底物的分子结构决定的
    • 作用条件温和
      • 酶活性是指酶对化学反应的催化效率，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示
      • 最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低
      • 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
      • 探究实验
        • 温度对酶活性的影响
        • PH对酶活性的影响
        • 探究酶的最适温度或PH
• ATP
  • ATP分子中具有高能磷酸键
    • ATP分子（腺苷三磷酸）的结构式可以简写成A—P～P～P
    • 其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成。P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。
    • 高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol,所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
  • 水解
    • ADP
      • 腺苷二磷酸
    • AMP
      • 腺苷一磷酸
        • 腺嘌呤核糖核苷酸
  • ATP和ADP可以相互转化
    • ATP
      • ADP+Pi+能量
    • ATP含量少，反应时刻进行，动态平衡
    • Pi可使蛋白质磷酸化，使空间结构/活性改变
  • ATP的利用
    • ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
    • 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
    • 细胞的主动运输、肌肉收缩、大脑思考、生物发电发光、细胞内各种吸放能反应
    • 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通