第3讲AT和酶.docx

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第3讲AT和酶

第3讲　ATP和酶

[考试标准]

考点

内容

要求

必考

加试

ATP

1.细胞内的吸能反应和放能反应

2.ATP的化学组成和特点

3.ATP在能量代谢中的作用

酶的本质及作用

1.酶的发现过程

2.酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用

影响酶活性的因素与实验探究

1.影响酶作用的因素

2.活动：

探究酶的专一性

3.活动：

探究pH对过氧化氢酶的影响

考点一　ATP

一、细胞内的吸能反应和放能反应

1．细胞内最主要的能量形式是化学能。

2．植物绿色细胞内最重要的吸能反应是光合作用，所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化。

3．连接吸能反应和放能反应的纽带是ATP。

二、ATP是细胞中的能量通货

1．中文名：

腺苷三磷酸。

2．组成：

ATP是由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成的。

3．结构简式：

A—P～P～P。

4．ATP—ADP循环

（1）通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程，称为ATP—ADP循环。

（如图所示）

（2）ATP—ADP循环的意义：

可以提供源源不断的能量。

考点二　酶的本质及作用

一、酶的发现过程[连一连]

二、酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用

1．酶的本质：

绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。

2．酶的作用：

生物催化剂，在室温条件下催化底物分子发生反应，本身不发生化学变化。

3．酶的特性：

高效性、专一性、作用条件较温和。

考点三　影响酶活性的因素与实验探究

图1　　　　　　　图2

一、温度（如图1）

1．a点的温度称为最适温度。

2．分析b、c点反应速率较低的原因

（1）b点：

温度较低，酶活性较低。

（2）c点：

温度较高，酶分子遭到破坏而变性失活。

二、pH（如图2）

1．d点的pH称为最适pH。

2．导致e、f点反应速率较低的原因：

pH过低或过高，酶的分子结构遭到破坏而变性。

1．ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。

（√）

2．细胞内含有大量的ATP，用于细胞的各项生命活动。

（×）

3．进入夜间，豌豆叶肉细胞内ATP合成停止。

（×）

4．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。

（×）

5．溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的。

（√）

6．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用。

（×）

7．某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质。

用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好。

（×）

8．酶是通过形成酶—底物复合物来催化化学反应的。

（√）

一、ATP的结构及功能

1．ATP的结构及特点

（1）结构：

ATP是由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成的。

其中腺苷一磷酸与RNA的组成单位中的腺嘌呤核糖核苷酸组成相同。

（2）特点

易错点　对化合物中“A”的含义模糊

[点拨]　

2．ATP的形成途径

3．ATP与ADP的相互转化

（1）ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。

ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。

如图所示：

（2）二者比较如下

ATP的合成

ATP的水解

反应式

ADP＋Pi＋能量

ATP

ADP

＋Pi＋能量

所需酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量来源

光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸）

储存在高能磷酸键中的能量

能量去路

储存于形成的高能磷酸键中

用于各项生命活动

反应场所

细胞溶胶、线粒体、叶绿体

生物体的需能部分

从上表可看出，ATP和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。

二、酶的本质及特性分析

项目

内容

解读

化学本质

绝大多数是蛋白质，极少数是RNA

合成原料为氨基酸或核糖核苷酸

产生部位

活细胞

①由活细胞产生（哺乳动物成熟的红细胞除外）；②合成场所：

核糖体或细胞核（真核生物）

生理功能

催化作用

反应前后其本身的量和化学性质不变

酶的特性

高效性

以过氧化氢酶分解过氧化氢为例，有酶的反应速率是没有酶参与情况下的1000万倍

专一性

每种酶只催化一种底物或几种相似底物

温和性

①强酸、强碱和高温能使酶永久失活，其原因是能破坏蛋白质的空间结构，引起蛋白质变性；②低温仅是降低酶的活性，由低温恢复至适宜温度时，酶活性可以恢复

易错点　有关酶的说法不正确

[点拨]　

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

活细胞（不考虑哺乳动物成熟红细胞等）

化学本质

蛋白质

有机物（大多数为蛋白质，极少数为RNA）

作用场所

只在细胞内起催化作用

可在细胞内、细胞外、体外发挥作用

温度影响

低温和高温均使酶变性失活

低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活

作用

酶具有调节、催化等多种功能

酶只具有催化作用

来源

有的可来源于食物等

酶只在生物体内合成

三、酶的影响曲线分析

1．酶催化活性的表示方法：

单位时间内底物的减少量或产物的生成量。

2．表示酶高效性的曲线

（1）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。

（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。

（3）酶只能催化已存在的化学反应。

3．表示酶专一性的曲线

（1）在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A参加反应。

（2）在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物A参加反应。

4．酶作用的影响因素

（1）温度影响酶活性的曲线

绝大多数的酶是蛋白质，酶的作用存在一个最适温度，在此温度上下酶的活性均会下降。

当温度过高时，酶的空间结构会被破坏，导致酶失去活性，但低温只会降低酶的活性，适当温度下酶的活性仍然能够恢复。

值得注意的是，温度对酶活性的影响曲线在最适温度的两侧是非对称变化的。

（2）pH影响酶活性的曲线

酶促反应存在一个最适pH，过酸、过碱都会导致酶的活性降低，甚至破坏酶的空间结构使其失去活性。

（3）底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

①图甲：

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加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

②图乙：

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。

四、与酶有关的实验设计思路

实验名称

实验组

对照组

实验组衡量标准

验证酶是蛋白质

待测酶液＋双缩脲试剂

已知蛋白液＋双缩脲试剂

是否出现紫色

验证酶具有催化作用

底物＋相应酶液

底物＋等量蒸馏水

底物是否被分解

验证酶具有专一性

底物＋相应酶液

另一底物＋相同酶液或相同底物＋另一酶液

底物是否被分解

验证酶具有高效性

底物＋相应酶液

底物＋无机催化剂

底物分解速度

探究酶的适宜温度（或pH）

温度（或pH）梯度下的同一pH（或温度）处理后的底物和酶混合

相互对照

底物的分解速度或底物的剩余量

易错点　影响酶促反应速率的作用机理不清楚

[点拨]　

（1）温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。

（2）底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。

考向一　ATP

（2015·浙江7月学考）下列物质作为细胞中“能量通货”的是（　　）

A．ATP　　　　　　　B．DNA

C．油脂D．蛋白质

[解析]　ATP在细胞内的含量不高，能快速的合成和分解，属于细胞中的“能量通货”，A正确；油脂属于重要的储能物质，DNA是细胞内的遗传物质，蛋白质是生命活动的物质承担者，B、C、D错误。

[答案]　A

（2013·江苏学考，2分）下图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，相关叙述正确的是（　　）

A．过程①不需要酶的催化

B．过程②发生高能磷酸键的断裂

C．过程①不能发生在线粒体中

D．过程②不能发生在叶绿体中

[解析]　过程①ATP合成，需要ATP合成酶的催化，A错误；过程②ATP水解发生高能磷酸键的断裂，释放出能量，B正确；过程①ATP合成在线粒体中可以发生，C错误；叶绿体基质中碳反应过程需要过程②ATP水解释放的能量，D错误。

[答案]　B

考向二　酶的本质及作用

下列有关酶的叙述正确的是（　　）

A．将各种酶水解得到的有机小分子都是氨基酸

B．酶与底物结合后会发生一定的形状变化，且这种变化是可逆的

C．温度过高、过低，pH不适宜都可能导致酶因结构破坏而丧失其催化功能

D．与细胞内RNA聚合酶的合成与加工直接有关的膜结构有内质网、高尔基体和细胞膜

[解析]　酶的化学本质是RNA或蛋白质，将各种酶水解得到的有机小分子是核糖核苷酸或者氨基酸，A错误；酶与底物结合后会发生一定的形状变化，催化反应完成后酶能恢复形状，因此这种变化是可逆的，B正确；温度过低不会导致酶因结构破坏丧失其催化功能，C错误；RNA聚合酶是胞内蛋白，不会运输到细胞外，故不会经过内质网、高尔基体、细胞膜，D错误。

[答案]　B

（2014·浙江7月学考，2分）如图是验证“酶的催化效率”活动的示意图。

甲、乙两试管中发生的现象可证明酶具有（　　）

A．高效性B．专一性

C．多样性D．易变性

[解析]　用含有过氧化氢酶的鲜肝匀浆与二氧化锰对比催化过氧化氢的水解，可以证明酶的高效性，A正确。

[答案]　A

考向三　影响酶活性的因素与实验探究

（2015·浙江1月学考，4）下列各图中，能正确表示温度对酶活性影响的是（　　）

[解析]　在最适温度下，酶活性最高；在此温度以下或以上酶活性均要下降，较高温度会使酶失活；图中C能正确表示温度对酶活性的影响。

[答案]　C

（2016·浙江金丽衢十二校第一次联考）下表所示为探究酶的专一性实验，根据表中实验过程判断，下列叙述正确的是（　　）

试管

本尼迪特试剂

2mL

1%淀粉溶液

3mL

—

3mL

—

3mL

—

2%蔗糖溶液

—

3mL

—

3mL

—

3mL

淀粉酶溶液

—

1mL

—

蔗糖酶溶液

—

1mL

实验结果

注：

表中“—”表示未加入。

A．该实验的自变量是酶溶液的量

B．该实验的观察指标也能用碘—碘化钾溶液检测

C．利用本尼迪特试剂能检测出试管3有麦芽糖生成

D．试管1、2的目的是为了说明淀粉和蔗糖不能和本尼迪特试剂发生反应

[解析]　3和5、4和6对照自变量是酶的不同，3和4、5和6对照自变量是底物的不同，A错误；该实验的观察指标不能用碘—碘化钾溶液检测，原因是蔗糖溶液和蔗糖的反应产物均不能与碘—碘化钾溶液发生显色反应，B错误；麦芽糖属于还原糖，利用本尼迪特试剂能检测出试管3有还原糖生成，但不能确定就是麦芽糖，C错误；试管1、2的目的是为了说明淀粉和蔗糖不能和本尼迪特试剂发生反应，D正确。

[答案]　D

[备战学业考试]

1．（2011·浙江会考，7,1分）温度过高会使唾液淀粉酶永久失活，主要原因是高温破坏了该酶的（　　）

A．元素组成B．氨基酸种类

C．氨基酸数目D．空间结构

解析：

选D。

唾液淀粉酶属于蛋白质，具有热变性的特点，当温度过高时，蛋白质空间结构被破坏，从而丧失功能，D正确。

2．（2014·浙江1月学考，2分）将少许的二氧化锰和新鲜土豆匀浆分别加入到等量过氧化氢溶液中，检测两者产生的气体量。

下列有关该实验结果的预测，正确的是（注：

实线为加入二氧化锰产生的气体量，虚线为加入土豆匀浆产生的气体量）（　　）

解析：

选C。

将少许的二氧化锰和新鲜土豆匀浆分别加入到等量过氧化氢溶液中，由于土豆液中含有过氧化氢酶，其催化作用更高效，使得过氧化氢更快分解，但由于过氧化氢溶液的量一致，故选C。

3．（2012·广东学考·6单选Ⅰ，1分）小杨完成“探究pH对胰蛋白酶活性影响”实验后，绘制了结果曲线图。

根据酶相关知识判断，最可能的是（　　）

解析：

选A。

在最适pH以前，随着pH增加，酶活性逐渐增强，到最适pH值时酶的活性最大，超过最适pH，随着pH增加酶的活性逐渐降低，pH过高过低都会导致酶失活，A正确。

4．（2012·浙江会考，31,2分）图甲表示酶催化反应过程的示意图，图乙表示在最适温度下该酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线。

下列叙述错误的是（　　）

A．图甲中b表示二肽

B．图甲中a与b结合后，a的形状会发生变化

C．适当降低温度，图乙中得M值不变

D．图乙中c～d段形成的主要原因是酶的数量有限

解析：

选D。

图甲中分解得到的产物是2分子氨基酸，因此b表示二肽，A正确；图甲中a酶与b底物结合后，a酶的形状会发生变化，B正确；适当降低温度，影响的是酶的催化效率，但不改变反应的平衡点，图乙中的M值不变，C正确；图乙中c～d段形成的主要原因是底物浓度有限，D错误。

5．（2011·江苏学考，2分）ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．ATP是一种高能磷酸化合物

B．每个ATP分子中含有两个磷酸基团

C．ATP的化学性质十分稳定

D．细胞中合成ATP的主要场所是核糖体

解析：

选A。

ATP是一种高能磷酸化合物，A正确；每个ATP分子中含有三个磷酸基团，B错误；ATP的化学性质比较活跃，远离腺苷的高能磷酸键易断裂和形成，C错误；细胞中合成ATP的主要场所是线粒体，D错误。

[冲刺高中选考]

6．（2016·浙江杭州七校期末联考）下面有关ATP与酶的叙述，错误的是（　　）

A．叶绿体中三碳糖合成淀粉所需的ATP来自细胞呼吸

B．NADPH和NADH都是重要的辅酶，并有较强的还原性

C．酶在发挥作用时，一定伴随着ATP的水解

D．合成酶时，一定伴随着水和ADP的生成

解析：

选C。

叶绿体中三碳糖合成淀粉所需的ATP来自细胞呼吸，合成三碳糖的ATP来自于光反应，A正确；NADPH和NADH都是重要的辅酶，并有较强的还原性，B正确；酶在发挥作用时，不一定需要消耗ATP，如试管中胃蛋白酶催化蛋白质的水解，C错误；合成酶时，一定伴随着水和ADP的生成，D正确。

7．（2016·广东广州综合测试二）下列有关酶的叙述正确的是（　　）

A．温度不同，酶的活性就不同

B．神经细胞和肝细胞中不存在相同的酶

C．酶不能脱离生物体起作用

D．口服含消化酶的多酶片可以帮助消化

解析：

选D。

酶在最适温度前后，不同温度时，酶的活性也可能相同，A错误；同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中，神经细胞和肝细胞中也可能存在相同的酶，比如呼吸酶，B错误；酶在脱离生物体时也能起作用，如消化酶，C错误；多酶片中含有多种消化酶，口服含消化酶的多酶片可以帮助消化，D正确。

8．（2013·高考新课标全国卷Ⅱ）关于酶的叙述，错误的是（　　）

A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中

B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构

C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度

D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物

解析：

选B。

无论细胞分化到什么程度，某些基本的物质和能量代谢是所有细胞共有的，如转录、翻译等，这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶，如RNA聚合酶等，故A项正确。

酶的催化作用需要一个适宜的温度，如果低于这个温度，会使分子运动减弱，反应速度降低，表现为酶活性降低，但并没有改变酶的空间结构，是一种可逆的过程，故B项错误。

酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能，提高了反应速度，故C项正确。

绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶在一些化学反应中可作为催化剂，而在另一些化学反应中，则可能作为底物被相关蛋白酶分解，故D项正确。

9．（2014·高考江苏卷改编）下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（　　）

A．叶肉细胞合成的糖运输到果实

B．巨噬细胞吞噬病原体的过程

C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D．细胞中由氨基酸合成新的肽链

解析：

选C。

A项，叶肉细胞合成的糖（如葡萄糖）通过主动转运进入果实细胞需要消耗ATP。

B项，巨噬细胞吞噬病原体依赖膜的流动性，需要消耗ATP提供的能量。

C项，在适宜的温度、pH条件下，淀粉酶催化淀粉水解，此过程不需要消耗ATP提供的能量。

D项，氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要消耗ATP提供的能量。

10．（2014·高考福建卷）用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。

由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是（　　）

A．蛋白酶B．RNA聚合酶

C．RNAD．逆转录酶

解析：

选C。

A项，蛋白酶在蛋白质水解成多肽的过程中起催化作用。

B项，RNA聚合酶在转录的过程中起催化作用。

C项，自然界中的酶大多数是蛋白质，少数是RNA。

核糖体是由RNA和蛋白质组成的，用蛋白酶将其蛋白质除去后，处理后的核糖体仍可催化氨基酸发生脱水缩合反应，说明起催化作用的成分是RNA。

D项，逆转录酶在逆转录（或反转录）过程中起催化作用。

11．（2016·江西会昌中学月考）人体中某一过程如下图所示：

如果温度增加到45℃，引起酶的活性部位改变，会引起（　　）

A．蛋白质被消化得更快

B．蛋白质被消化得较慢或不能被消化

C．氨基酸缩合速度加快

D．氨基酸缩合速度减慢或不能发生缩合

解析：

选B。

温度升高，酶活性部位改变，使酶与底物不能正常结合，使蛋白质消化减慢或停止。

12．下列关于ATP的叙述正确的是（　　）

A．ATP含有的戊糖是脱氧核糖

B．ATP含有3个磷酸基团和3个磷酸键

C．叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2

D．ATP合成酶只存在于叶绿体和线粒体

解析：

选B。

ATP中含有的戊糖是核糖；ATP的结构简式是A—P～P～P，从结构简式中可以看出ATP含有3个磷酸基团、一个普通磷酸键、2个高能磷酸键；叶绿体合成ATP时不需要O2；需要呼吸第二步在线粒体中合成ATP，也不需要O2；ATP合成酶除了存在于叶绿体和线粒体外，细胞溶胶中也有。

13．生物体内物质或结构在作用时可能会发生形态变化，下列有关说法错误的是（　　）

A．与底物结合的酶的形状发生改变，形成酶—底物复合物，作用后酶恢复原状

B．K＋进入人体红细胞时，K＋与细胞膜上的载体蛋白结合，载体蛋白发生形态变化，这种改变消耗能量

C．O2分子进入人体细胞时，载体蛋白发生形变，这种改变不消耗能量

D．高温处理后，胃蛋白酶的空间结构发生改变，不可恢复原状

解析：

选C。

与底物结合的酶的形状发生改变，形成酶—底物复合物，作用后酶恢复原状，A正确；K＋进入人体红细胞时，K＋与细胞膜上的载体蛋白结合，载体蛋白发生形态变化，这种改变消耗能量，B正确；O2分子进入人体细胞时，不与载体蛋白结合，C错误；高温处理后，胃蛋白酶的空间结构发生改变，不可恢复原状，D正确。

14．研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶（POD），分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应，结果如下图所示。