第3单元 第2讲 酶和ATP.docx

1、第3单元 第2讲 酶和ATP第2讲_酶和ATP考纲导学1.酶在代谢中的作用()2ATP在能量代谢中的作用()3探究影响酶活性的因素(实验)知识梳理| 夯实高考双基回扣教材一、酶的作用1细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。2酶在代谢中的作用催化作用(1)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。(2)酶的作用机理：降低化学反应的活化能。3酶的本质：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，少数是RNA。4酶的特性(1)高效性：同无机催化剂相比，降低反应活化能的作用更显著。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)酶

2、的作用条件温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，高温、过酸、过碱会使酶变性失活。二、ATP的结构和功能1ATP的结构(1)写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。结构简式：APPP。A：腺苷；P：磷酸基团。(2)图中是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。(3)图中为ATP水解的过程，其作用是为生命活动提供能量。2ATP与ADP的相互转化ATPADPPi能量(1)进行过程的生理过程和场所生理过程场所：线粒体、细胞质基质、叶绿体。(2)进行过程的能量来源和去向来源：光能、有机物中的化学能。去向：用于形成ATP中的高能磷酸键。特别提醒(1)呼吸作用产生的ATP可用于各

3、种生命活动，光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应。(2)吸能反应与ATP水解反应联系，由ATP水解供能；放能反应一般与ATP合成反应联系，释放的能量储存至ATP中，而能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应间流通。(3)ATP在细胞中含量很低，但ATP与ADP的转化十分迅速，且处于动态平衡中。基础自测1判断(1)纤维素酶能降解植物细胞壁和细菌细胞壁。()(2)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。()(3)酶提供了反应过程所必需的活化能。()(4)酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质。()(5)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。()(6)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯

4、一来源。()(7)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。()2连线巴斯德a糖类变酒精必需酵母细胞死亡并释放其中物质萨姆纳d从刀豆种子中提取出脲酶(第一个)，证明脲酶的化学本质为蛋白质、作用为催化尿素分解【答案】eacdb3关于酶与ATP的叙述正确的是()AATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应B酶的形成需要消耗ATP，ATP的形成不需要酶的催化C冬季小白鼠体内酶的活性随环境温度的下降而降低D酶既能降低化学反应的活化能又能为底物提供能量【答案】A网络记忆重点突破| 领悟高考方向重点1酶的本质、作用与特性考点精讲1酶的概念化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖

5、核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可(胞内酶、胞外酶)生理功能生物催化作用作用原理降低反应的活化能与无机催化剂相同的性质降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应的方向和平衡点；反应前后，酶的性质和数量不变2.酶的作用机理与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，两者的比较如图：3实验法探究酶的作用与特性(1)酶化学本质的实验验证(2)酶的催化作用实验探究对照组：反应物清水反应物不被分解；实验组：反应物等量的相应酶溶液反应物被分解。(3)酶的专一性实验探究此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否

6、被分解。设计思路一：换反应物不换酶实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解；对照组：另一反应物等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二：换酶不换反应物实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解；对照组：相同反应物等量另一种酶溶液反应物不被分解。(4)酶的高效性实验探究对照组：反应物无机催化剂底物分解速率；实验组：反应物等量酶溶液底物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。命题视角视角1考查酶的本质1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 BRNA聚合酶CRNA D逆转录酶【答案】C视角2考查

7、有关酶的实验设计思路2下列有关酶的实验设计思路正确的是()A利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响B利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性C利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性D利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响【答案】C重点2ATP细胞的能量通货考点精讲1ATP与ADP的相互转化(1)ATP和ADP相互转化不是可逆反应ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量ATPATPADPPi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化学能能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各

8、项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所等不相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应。(2)转化场所转化场所相关生理过程ATP形成细胞质基质有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段线粒体有氧呼吸的第二、三阶段叶绿体基粒光合作用的光反应ATP水解叶绿体基质光合作用的暗反应细胞膜等生物膜物质跨膜运输(不包括被动运输)细胞核核酸的合成细胞质蛋白质、多糖等的合成和各种耗能过程2.ATP产生量与O2含量的关系(1)AB段表示在一定范围内，ATP产生量随O2供应量的增大而增多。(原因是随O2浓度增大，有氧呼吸速率

9、增大)(2)BC段表示当O2供应量达到一定值时，ATP产生量不再增加，这是由于细胞中ATP的量很少，且处于一种动态平衡中。(因酶、有机物、ADP、磷酸有限)(3)A点表示无O2条件下，细胞进行无氧呼吸也能产生少量ATP。(4)若横坐标为呼吸强度，ATP产生量曲线应从原点开始。命题视角视角ATP的结构、作用分析3ATP是生命活动中的直接能源物质，下列有关ATP的说法正确的是()A物质跨膜运输时，细胞内进行旺盛的ATP和ADP的相互转化B光合作用暗反应合成有机物所需的能量完全由光反应产生的ATP提供C肌肉细胞中大量线粒体组成肌质体，有利于储存大量ATP为运动供能DATP中的化学能在一些细胞中可来自

10、光能，在另一些细胞中可再转化为光能【答案】D重点3探究影响酶活性的因素(实验)考点精讲实验原理(1)温度影响酶活性的实验探究淀粉麦芽糖碘液碘液蓝色无蓝色出现温度影响酶的活性，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。(2)pH对酶活性的影响H2O2H2OO2。pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检测O2的多少。 实验流程(1)温度对酶活性的影响步骤项目试管1试管2试管31加入可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2放置在不同温度环境中0 100 60 3加入新配制的淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL4完成反应5 min5

11、 min5 min5滴入碘液2滴2滴2滴6观察结果变蓝变蓝不变蓝(2)pH对酶活性的影响步骤项目试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL盐酸1mL NaOH溶液3注入等量的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察现象有大量气泡生成无气泡产生无气泡产生实验点拨(1)在温度影响酶活性的探究实验中，对应的酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间；若选择淀粉和淀粉酶来探究时，检测的试剂宜用碘液，不宜选用斐林试剂，因选用斐林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(2)在pH影响酶活性的探究实验中，操作时必须先将

12、酶置于不同pH条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。(3)H2O2不宜作温度影响酶活性的实验材料，因为其在较高温度下即可快速分解。实验演练请回答下列有关酶的实验探究的问题：(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：试管编号AB实验步骤1加入2 mL 5%H2O2溶液加入2 mL 5%H2O2溶液25滴2%H2O2酶溶液5滴2%H2O2酶溶液30.5 mL 5%NaOH溶液0.5 mL 5%HCl溶液4观察气泡的产生速率观察气泡的产生速率上述实验设计中有两处不妥之处，请指出：_；_。(2)一般情况下，不能用H2O

13、2酶作为材料探究温度对酶活性的影响，原因是_。你认为我们应该怎样设计实验来证明温度能影响H2O2酶的活性(简单写出设计思路，也可用示意图表示)：_。查阅资料发现：H2O2受热和受日光照射时分解速率加快，在温度为30 以下时比较稳定，在70 以上时，分解速率更快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是_。【答案】(1)缺少pH7的对照组加入NaOH和HCl的时间顺序不合理，应在加入H2O2酶前改变溶液的pH(2)H2O2不稳定易分解，温度会影响H2O2的分解速率将盛有H2O2酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，观察同温度下加H2O2酶和不加H2O2酶的两组试

14、管中气泡的产生速率将温度控制在70 以下心有灵犀(1)温度、pH对酶催化活性影响的条件控制与作用。(2)在用淀粉酶做实验时，需注意不同来源的淀粉酶最适温度不同：唾液淀粉酶37 ；市售淀粉酶60 左右。模型解读类1| 酶的催化作用特点及相关曲线分析典例导悟用某种酶进行有关实验的结果如图所示，下列有关说法错误的是()A该酶的最适催化温度不确定B图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C由图4实验结果可知酶具有高效性D由图3实验结果可知Cl是酶的激活剂【解析】图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 左右，A正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，

15、由图4可见该酶为麦芽糖酶，B正确；图3能说明Cl是酶的激活剂、Cu2是酶的抑制剂，D正确；图4说明酶具有专一性，C错误。【答案】C拓展升华1酶的特性及曲线分析(1)高效性：酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故下图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点。酶专一性的“锁和钥匙学说”。如图所示：酶的专一性曲线a加入酶A，反应速率较无酶条件下的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。b在该反应物中加入酶B，反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应

16、无催化作用。c综合a、b说明酶具有专一性。2影响酶促反应的因素曲线分析(1)温度和pH对酶促反应的影响甲乙丙在一定温度(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，酶的催化作用逐渐减弱。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。从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲(酶量一定情况下)乙(在底物足量情况下)甲图：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加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下

17、，酶促反应速率与酶浓度成正比。题组对练1如图是温度对a、b、c三种酶活性影响的曲线图。下列叙述正确的是()Ac酶的最适温度为37 左右Bb酶的最适温度高于a酶的最适温度C该图反映了实验的两个自变量，一个因变量D该实验过程不需要考虑pH【答案】C2在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述不正确的是()A曲线乙表示二氧化锰的催化作用，曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性B曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，曲线甲与曲线丙对照不能反映酶具有专一性C曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性

18、D曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶底物复合物【答案】A当堂验收| 提升高考考能1(2016海南高考)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是()A含有两个高能磷酸键的ATP是人体DNA基本组成单位之一B加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成【解析】ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖，A项错误；呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误；光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧

19、呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。【答案】D2(2013新课标全国卷)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】无论细胞分化到什么程度，某些基本的物质和能量代谢是细胞所共有的，如细胞呼吸、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，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，温度升高可恢复活

20、性，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。【答案】B3(2016全国乙卷)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()A加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量【解析】在测定酶活力的实验中

21、，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。【答案】C4(2016全国甲卷)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 )、B组(40 )和C组(60 )，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ，那么A组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量_，原因是_。(4)生物体内酶的化学本质是_，其特性有_(答出两点即可)。【解析】(1)

22、在60 条件下，反应的最终产物浓度比20 和40 条件下小很多，说明酶在60 条件下最终失活。20 与40 条件下相比，40 时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 变成30 ，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 条件下的该酶活性大于20 条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A组和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。【答案】(1)B(2)加快(3)不变60 条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应底物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性(其他合理答案可酌情给分)