必修1酶和ATP(3)

1、第五章 细胞的能量供应和利用第1讲 酶和ATP3.探究影响酶活性的因素的实验原理、材料选择及实验过程。3.探究影响酶活性的因素2.ATP的化学组成和特点、在能量代谢中的作用。2.ATP在能量代谢中的作用（）1.酶的化学本质、催化特性。1.酶在代谢中的作用（）权威解读考纲要求Ø 考点梳理一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的许多_，是细胞生命活动的基础。2.酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有_作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有_的特性。3.酶的作用机理：降低化学反应的_。二、酶的本质酶是_产生的具有催化功能的有

2、机物，其中绝大多数酶是_，少数酶是_。三、酶的特性1._：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。2.专一性：一种酶只能催化_化学反应。3.酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在_的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的_遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性_，但_稳定。四、ATP的结构和功能1.结构：ATP是_的英文名称缩写，其结构简式是_，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个_，两个_，ATP分子中大量的化学能储存在_中。2.功能：ATP是细胞内的一种_化合物，直接给细胞生命活动提供能量。五、ATP和ADP的相互转化1.在有关酶的催化下，ATP分子中远离_的高

3、能磷酸键很容易水解，并释放能量。2.在有关酶的催化下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的_结合，重新形成ATP。3.ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的_，ADP转化为ATP时所需能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于_，对于绿色植物来说，还可以来自于_。六、ATP的利用1.ATP可用于细胞的_、各种_反应，还可用于生物发光、发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动。2.细胞内的化学反应吸收和释放的能量通过_分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。自我校对一、化学反应 催化 催化效率高 活化能二、活细胞 蛋白质 RNA三、高效性 一种或一类 比较温和 空间结构 降低 空间结构四、

4、三磷酸腺苷 APPP 磷酸基团 高能磷酸键 高能磷酸键 高能五、A Pi 共性 呼吸作用 光合作用六、主动运输 吸能 ATPØ 要点归纳探究 一、酶的概念及催化原理 1.酶概念的理解 2.催化原理酶和无机催化剂均能降低反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著,如下图所示，由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”,所以和非催化反应相比，活化分子的数量大大增加，从而加快了反应速度。具有生物催化作用生理功能一般说来，活细胞都能产生酶来源核糖核苷酸氨基酸合成原料少数是RNA绝大多数是蛋白质化学本质特别提醒与无机催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点，

5、且性质在化学反应前后不发生改变。走进高考1 （2010·上海，2分）下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是（ ）A.酶和激素都是蛋白质B.酶和激素都与物质和能量代谢有关C.酶和激素都由内分泌细胞分泌D.酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用【解析】 本题考查酶与激素的异同，意在考查考生的辨别比较能力。A项中少数酶是RNA，只有部分激素如胰岛素、生长激素等是蛋白质；B项中酶能催化物质和能量代谢，而激素对物质和能量代谢的相关反应起调节作用；C项中人体的酶并非仅由内分泌细胞分泌；D项中酶不一定要释放到血液中，有的酶在细胞内发挥作用。【答案】 B二、酶催化作用的特点与曲线解读1.表示酶高效性的曲

6、线解读：催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。酶只能催化已存在的化学反应。2.表示酶的专一性的图像和曲线（1）图像解读：图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的产物，C、D表示不能被该酶催化的物质。酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。3.影响酶活性的曲线解读：在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，当温度升高时可恢复活性。反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度

7、。走进高考2 （2009·宁夏理综、辽宁理综，6分）如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（ ）A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降B.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升C.酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存D.酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重【解析】 本题考查温度对酶活性的影响，考查考生对不同温度对酶活性影响的分析能力，同时还考查考生的识图能力。从图中可看出，当反应温度t1调到最适温度时，酶活性逐渐上升，所以B正确。当反应温度t2调到最适温度时，酶活性不变，因此A错误。当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在

8、温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，故酶适合在低温下保存，A、D两项均错误。【答案】 B三、ATP1.ATP结构式及各组分的含义（1）结构 ：ATP是一种核苷酸衍生物，由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成。其中腺苷一磷酸与RNA中腺嘌呤核苷酸组成相同。（2）特点含有两种磷酸键：普通磷酸键（1个）、高能磷酸键（2个）末端的高能磷酸键易断裂和重新生成ATP的两个高能磷酸键全部水解后所剩的部分为AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是RNA的基本组成成分之一，可作为RNA的合成原料。可见细胞中物质间可相互转化。2.ATP与ADP的相互转化过程分析【归纳总结】 ATP和

9、ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。生物体的需能部分细胞质基质、线粒体、叶绿体反应场所用于各项生命活动储存于形成的高能磷酸键中能量去路储存在高能磷酸键中的能量光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸）能量来源ATP水解酶ATP合成酶所需酶ATP ADP+Pi+能量ADP+Pi+能量 ATP反应式ATP的水解ATP的合成酶酶3.ATP的再生与利用【归纳总结】 能源之间的关系走进高考3 （2008·天津理综，6分）下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞

10、中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺素分泌增多，细胞产生ATP的量增加人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡A.B.C.D.【解析】 本题考查ATP的相关知识。人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成ATP的量较多。细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。Na+进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，使细胞中的ATP的量增

11、加，以维持体温的恒定。【答案】 BØ 实验强化在平时 9.探究酶的特性及影响酶活性的因素 理论指导 1.酶的高效性的实验验证 （1）实验原理2H2O2 2H2O+O2过氧化氢酶或Fe3+H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。（2）实验过程实验组：H2O2+过氧化氢酶 气泡产生大而多木条迅速剧烈燃烧混合均匀用带火星木条插入试管内液面上方对照组：H2O2+Fe3+ 气泡产生小而少燃烧但不剧烈混合均匀用带火星木条插入试管内液面上方（3）实验结论酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。2.酶专一性的验证实验（1）实验原理还原糖+

12、斐淀粉（非还原性糖） 麦芽糖酶蔗糖（非还原性糖） 葡萄糖+果糖酶林试剂砖红色Cu2O用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。（2）实验程序淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解结论无砖红色沉淀有砖红色沉淀观察实验结果72 min2 min将试管下部放入60热水中61 mL振荡1 mL振荡加斐林试剂55 min5 min50温水保温42 mL 振荡2 mL振荡注入新鲜淀粉酶溶液32 mL无注入蔗糖溶液2无2 mL注入可溶性淀粉121试管项目序号【特别关注】 （1）选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，

13、酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。（2）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。3.温度对酶活性的影响（1）原理解读蓝色 无蓝色出现淀粉 麦芽糖淀粉酶碘液碘液（2）实验设计思路淀粉t1温度下+淀粉酶t1温度下淀粉t2温度下+淀粉酶t2温度下淀粉tn温度下+淀粉酶tn温度下检测是否出现蓝色及蓝色深浅 碘液（3）实验设计程序淀粉 淀粉酶 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 在各自所控制的温度下保

14、温一段时间 滴加碘液，观察颜色变化4.pH对酶活性的影响（1）原理解读pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。（2）实验设计H2O2 H2O+O2。过氧化氢酶酶溶液+pH1+反应物酶溶液+pH2+反应物酶溶液+pHn+反应物检测O2的生成情况【特别关注】 操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物（如可溶性淀粉液）。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下水解，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。命题设计 例 （2009·全国卷）请用所给的实验

15、材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37恒温水浴锅、沸水浴锅。（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+-+-2）实验步骤：按照上表中的设计，取试管、加溶液。_。（3）结果预测：_（4）结论：_。（5）在上述实验中，如果仅将37恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖

16、红色试管中的颜色会比37时的浅，其原因是_。【解析】 （1）要验证酶的专一性，可根据底物相同酶不同或底物不同酶相同时，还原糖是否产生来确定酶是否发挥催化作用。由于要求验证两种酶的专一性，故实验分为4组。（2）补充实验步骤，一般要根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤，并预期结果，分析原因。根据步骤的提示和题干所给的材料及用具，可以推出，接下来要做的是“恒温反应”、通过斐林试剂检测实验结果、观察实验现象和记录实验结果。（3）根据实验设计，试管甲和试管乙中的反应能够进行，会出现砖红色沉淀；其他实验处理反应不能进行，不会出现砖红色沉淀。（4）由（3）易得出“酶的催化作用具有专一性”的

17、结论。（5）因为酶的活性受温度影响，20低于酶的最适温度，酶的活性较弱，产生的还原糖较少，因此，试管中的颜色比37时浅。 【答案】 （1）如表：溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+-+-乙-+-+丙+-+丁-+-（2）混匀，37恒温水浴一段时间。 取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间。 观察实验现象并记录实验结果。（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀（4）酶的催化作用具有专一性（5）20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少Ø 热点分析突破类型一 酶的催化作用例1 （20

18、11·茂名模拟）下图1表示某酶促反应过程，图2表示图1的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线（物质a的起始浓度为10 mmolL）。下列叙述不正确的是（ ）A.物质a可以是麦芽糖但不可以是乳糖B.曲线表示在某实验条件下物质a在2分钟时间内完全分解C.若曲线表示不同温度下酶促反应速率，则曲线温度一定低于曲线和D.若曲线表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线酶浓度高于曲线和【解析】 图1中酶促反应后的两种产物是相同的，因此可以是麦芽糖但不可以是乳糖，因为乳糖水解后的产物为葡萄糖和半乳糖，因此A项正确。曲线中物质a在2分钟时间内物质浓度降为0，意味着被酶完全分解，因此B项正确。若曲线表示不

19、同温度下酶促反应速率，则曲线代表的温度为最适温度，曲线代表的温度可以在最适温度的同一侧或两侧，因此C项错误。在底物一定的前提下，酶浓度越高，分解底物所用的时间越短，因此D项正确。【答案】 C类型二 酶催化特性辨析例2 （2011·杭州质检）如下左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线。下列与此图相关叙述中正确的是（ ）A.从左图中可以知道pH=7时植物淀粉酶的活性最高B.从左图中可以知道若使人淀粉酶的pH由2升到7时该酶活性逐渐升高C.右图影响AB、BC段反应速率的主要原因不同D.右图曲线显示，该酶促反应的最适温度为37【解析】 从左图

20、知，pH=7时，人的淀粉酶活性最高，pH=5.5左右，植物淀粉酶的活性最高，所以A、B两项错误。右图中影响AB段反应速率的主要原因是底物的浓度，而BC段反应达到平衡，因此主要限制因子是酶量，C项正确。右图曲线只设置了两个温度梯度，没有高于37的实验数据，因此不能说明37是该酶促反应的最适温度，D项错误。【答案】 C【规律总结】 识图应注意以下几点：（1）明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同。（2）理解曲线所表示的意义。曲线中横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示纵坐标随横坐标的变化而变化。类型三 ATP的生理作用例3 （2011·广州六中调研）下图是真核细胞

21、内部分能量转换关系图解，下列叙述错误的是（ ）A.过程表示将光能转换为活跃的化学能，发生在叶绿体的基质中B.若过程发生在缺氧状态下，则发生的场所是细胞质基质C.通常在动植物细胞中都能发生的过程是D.动植物细胞中都可以含有物质A，但具体结构不同【解析】 此题考查细胞中能量转换的相关知识。光能转换为活跃的化学能，发生在类囊体薄膜上。无氧呼吸的场所发生在细胞质基质中。物质A表示多糖，在动植物细胞中都能合成和分解多糖，但物质A在植物中主要是淀粉和纤维素，而在动物中主要是糖原。过程表示葡萄糖的氧化供能，在任何活细胞中都能发生。【答案】 A基础达标1.（2011·广州调研）2010年6月，北京师

22、范大学贾宗超教授、郑积敏博士，在研究中发现了在同一蛋白的同一活性中心上行使相反功能的新机制，其研究成果首先公布在顶级专业期刊Nature上。下列有关说法错误的是（ ）A.“活性中心”指的是酶的识别位点B.“同一蛋白”指的是酶C.每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，所以活性中心与反应物是一一对应关系D.要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下答案 C解析 由题干信息可知，新的科技发现证明同一种酶也可以起相反的两种作用，所以C项是错误的；低温有利于酶的保存。本题主要考查考生获取信息的能力。2.（2010·南宁模拟）如图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘

23、制的。其中能说明酶具有高效性的是（ ）答案 A解析 B、C两项分别说明酶需要适宜的温度和pH；D选项曲线描述错误，催化剂不改变达到平衡时的浓度；A选项,加入过氧化氢酶后，达到平衡点所需时间明显缩短，说明酶具有高效性。3.（2010·山东淄博高三模拟）某同学进行以下实验：在2支试管中分别加入等量2%可溶性淀粉溶液，再分别加入等量稀释10倍的唾液和未稀释的唾液，然后分别滴入1滴碘液，37水浴恒温条件下，观察蓝色消失所需时间，结果所需时间几乎相等。这项实验的目的是验证（ ）A.唾液含有淀粉酶 B.淀粉遇碘变蓝C.酶具有高效性 D.酶具有专一性答案 C解析 据题意知，稀释10倍的唾液和未稀释

24、的唾液催化淀粉水解的时间相同，这说明了酶具有高效性。4.（2011·苏、锡、常、镇调查）为了认识酶作用的特性，以体积分数为3%的H2O2溶液为反应底物进行的一组实验结果见下表。通过分析实验结果，从表中可得到的实验结论是（ ）从化学本质看，酶是蛋白质或RNA 从催化活性看，酶变性后就失去活性 从催化底物范围看，酶有专一性 从催化反应效率看，酶有高效性氧气泡少而小加入煮沸后冷却的新鲜动物肝脏提取液氧气泡极多而大常温下加新鲜动物肝脏提取液氧气泡稍多而小常温下加Fe3+氧气泡少而小常温下自然分解实验结果方法A. B.C. D.答案 C解析 该实验底物只有H2O2不能说明酶具有专一性，若证明酶

25、是蛋白质或RNA，需要用物质鉴定的相关实验；表中方法与的实验结果说明酶在高温环境中变性而失去活性；方法对照说明，酶催化反应具有高效性。5.（2010·安徽安庆质检）下列关于ATP的合成和作用的描述中，错误的是（ ）A.在叶肉细胞中，能产生ATP的部位有细胞质基质、叶绿体和线粒体B.在无氧条件下，酵母菌产生ATP的部位只有细胞质基质C.人体在运动过程中，氧化分解有机物释放的能量大部分转移到ATP中D.ATP与ADP之间不断相互转化是细胞供能的机制答案 C解析 本题考查ATP的合成和利用。ATP是生命活动的直接能源物质，在叶肉细胞中，光合作用的光反应阶段可以产生ATP，发生在叶绿体基粒片

26、层薄膜上。细胞质基质是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的场所，也可以合成ATP。线粒体是有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第二、三阶段分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，所以也可以合成ATP。酵母菌是兼性厌氧生物，在无氧条件下可以在细胞质基质中进行无氧呼吸，合成ATP。因为ATP中远离腺苷的高能磷酸键既容易分解也容易合成，所以ATP与ADP之间可以相互转化，这是细胞供能机制。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，氧化分解有机物释放的能量大部分转变成热能，一小部分转移到ATP中，所以C项错。6.（2011·江南十校联考）在日常生活中，洗衣粉是人们生活的必备品，各种含酶制剂的洗衣粉因洗涤效果好被人们所青睐。下面是两生物兴趣小组