學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第4第4講酶和ATP新課標剖析新課標剖析高考要求要求層次具體要求ⅠⅡ√酶的定義√酶的作用及特性√影響酶促反應的因素√ATP的分子結構√ATP與ADP的相互轉化√ATP的生理功能知識網(wǎng)絡知識網(wǎng)絡中文名稱ATP分子結構ATPATP與ADP的相互轉化生理功能酶的定義酶的作用高效性：實驗比較過氧化氫在不同條件下的分解酶酶的特性專一性：實驗探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用作用條件溫和:實驗探究溫度/pH對酶活性的影響酶濃度溫度影響酶促反應的因素pH底物濃度知識點睛知識點睛細胞代謝：對細胞來說能量的獲得和利用都必須通過化學反應。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。一、細胞內的能量“通貨”——ATP細胞和各種生物體在生存過程中要發(fā)生無數(shù)的化學反應，要在體內和體外做各種機械功,這些過程都伴隨著能量轉化.在細胞和生物體的能量轉換中，化學能最為重要，而腺苷三磷酸（簡稱ATP）常常充當各種類型的能量轉換的中介物。早在20世紀20年代，幾位科學家分別從肌肉中發(fā)現(xiàn)了ATP.（一）的分子結構結構簡式A：表示腺苷P:表示磷酸基團～:表示高能磷酸鍵（水解時釋放的能量多達30。54kJ/mol）結構特點（二）ATP與ADP的相互轉化ATP與ADP的相互轉化ATP的水解ATP水解釋放的能量可以驅動各種需能的生命活動，例如：原生質的流動，肌細胞的收縮，細胞的主動運輸，物質的分泌，生物發(fā)電、發(fā)光,細胞內各種吸能反應ATP的合成ATP合成所需的能量①對于人、動物、真菌、多數(shù)細菌來說,均來自呼吸作用時有機物分解所釋放的能量②對于綠色植物來說，除了依賴呼吸作用所釋放的能量外，在葉綠體內進行光合作用時,ADP轉化為ATP還利用了光能生物體內以化合物的氧化所放出的能量生成ATP的過程稱為氧化磷酸化作用,而在光合作用中以光能生成ATP的過程稱為光合磷酸化作用。生理意義正常生活的細胞中，ATP和ADP的相互轉化時刻不停地發(fā)生并處于動態(tài)平衡之中,轉化極其迅速，將細胞中分解代謝的放能反應與合成代謝的吸能反應偶聯(lián)在一起，ATP是細胞內的能量“通貨”，ATP是細胞代謝所需能量的最主要的直接來源在ATP結構中，第一個磷酸根牢固地結合在腺苷上組成腺苷一磷酸,簡稱AMP；第二個磷酸根結合在AMP上組成腺苷二磷酸，簡稱ADP；第三個磷酸根結合在ADP上組成腺苷三磷酸，簡稱ATP。在ATP的三個磷酸鍵中，有兩個是蘊藏大量化學能的高能磷酸鍵，高能磷酸鍵對于細胞貯藏和釋放能量起著極其重要的作用,在ATP和ADP的相互轉變中，包含著相當可觀的能量釋放和儲存。生物體內以化合物的氧化所放出的能量生成ATP的過程稱為氧化磷酸化作用,而在光合作用中以光能生成ATP的過程稱為光合磷酸化作用。4.ATP的生理作用：ATP是細胞代謝所需能量的直接來源.生物的各種生命活動必須靠能量的獲得和利用來維持。ATP在生物能量轉換、貯藏和利用中是一種關鍵性化合物，是所有生物進行各種生命活動所必需的.例如,肌肉細胞中有數(shù)以百萬計的ATP分子，而每秒鐘可用掉其中一半。顯而易見，細胞必須迅速地制造新的ATP。ATP和ADP的相互轉變在活細胞中永不停息地進行著,這既可以避免一時用不盡的能量白白地流失掉，又保證了及時供應生物所需要的能量，因此有人形象地把ATP比作有機體細胞中能量的流通“貨幣”.在肌肉中，ATP還可將其末端磷酸基轉移給肌酸,生成磷酸肌酸，它只是能量的貯存形式，不能直接被利用。當機體消耗ATP過多而ADP增多時，磷酸肌酸就把高能磷酸鍵轉給ADP生成ATP，供應生理活動之用。ATP是生物體中主要的直接供應可利用能量的物質。各種各樣的細胞運動，例如肌細胞收縮,纖毛、鞭毛擺動，細胞分裂期間染色體的運動，所消耗的機械能都來自呼吸作用產生的ATP.神經(jīng)傳導沖動是生物電現(xiàn)象之一,電鰻和電鰩可放電擊倒動物以獵取食物,放電電壓可達100V以上,它們靠ATP的高能磷酸鍵的能量充電。某些細菌、真菌、原生動物和昆蟲以及許多深海無脊椎動物和魚類等具有發(fā)光能力，陸地上常見的發(fā)光生物螢火蟲等.也具有發(fā)光能力,它們的光能也都是由ATP化學鍵能轉換而來的。細胞的主動運輸也是一種耗能過程，細胞依靠主動運輸使環(huán)境中的某些物質逆濃度梯度進入細胞中，例如許多海藻細胞內積累碘的濃度比海水中的高出100萬倍。細胞生長、分裂需要合成許多物質，要消耗大量化學能量。恒溫動物體溫的維持也需要能量。在低溫下，恒溫動物生長很慢，甚至停滯，原因之一就是呼吸作用十分微弱，產能少且多用于維持體溫，而物質合成緩慢。二.降低化學反應活化能的酶(一）酶的定義1。探索歷程年代，科學家實驗及結論1773年,斯帕蘭扎尼通過研究鷹的消化作用證明是胃內的化學物質將肉塊分解了.19世紀歐洲法國微生物學家巴斯德1857年提出釀酒中的發(fā)酵是由于酵母細胞的存在。德國化學家李比希認為引起發(fā)酵的是細胞死亡裂解后釋放的物質。德國化學家畢希納提取出不含細胞的提取液,同樣可以引起發(fā)酵,他將其中引起發(fā)酵的物質稱為釀酶。1926年，美國科學家薩姆納從刀豆種子中獲得脲酶結晶，并證明脲酶本質是蛋白質。20世紀80年代切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。2。定義：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。絕大多數(shù)的酶是蛋白質，少數(shù)的酶是RNA。(二）酶的作用：降低細胞反應的活化能1.活化能:分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。2。酶作為催化劑,僅能使反應速度加快，并不能改變反應的方向;酶只能催化可以自發(fā)進行的反應，而不能催化不能自發(fā)進行的反應;酶只能縮短達到化學平衡所需的時間,不能改變反應的平衡點。（無機催化物也一樣)如:CO2+H2O?H2CO3該反應是一個可以雙向進行的反應，如果沒有酶是可以自發(fā)進行的，但速度相當慢，大約一小時可產生200個分子的碳酸，如果有碳酸酐酶存在，估計每秒可以產生600000分子的碳酸。(三）酶的作用機制酶在催化反應時，必須同底物形成酶-底物復合物，當復合物破裂時,釋放出產物，而酶本身沒有任何改變，并可反復使用。酶的表面具有一些凹溝結構，使酶分子與底物分子鍥合形成復合物，該位點稱為作用(活性）位點。大多數(shù)酶的活性位點位于酶的表面,便于與底物結合.有的酶蛋白只有一條肽鏈,有的酶蛋白有多個亞基組成,稱多亞基的酶。有些酶在催化反應時不需要其他的輔助因子,有些則需要。這些酶分子中的蛋白質部分稱為脫輔酶，而附加的化學成分稱為輔助因子（輔酶）。單獨的脫輔酶或輔酶都是沒有催化活性的，只有二者結合起來才具有活性。輔助因子既可以是無機分子，也可以是有機分子。常見的輔助因子：金屬離子Ca2+、Mg2+、Fe2+，有機小分子物質核黃素、輔酶Ⅰ、Ⅱ。(四）酶的特性及其對細胞代謝的重要意義酶的特性含義坐標圖對細胞代謝的重要意義實驗高效性酶的催化效率大約是無機催化劑的107~1013倍正是由于酶的高效的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行見實驗1專一性每一種酶只能催化一種或一類化學反應細胞代謝能夠有條不紊地進行,與酶的專一性是分不開的見實驗2作用條件較溫和溫度PH酶所催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的①在較低溫度時，隨著溫度的升高,酶的活性逐漸升高，達到最適溫度時，酶的活性最高，但高于最適溫度后酶的活性迅速下降，溫度過高時酶失活②在低于酶的最適pH時,隨著pH的升高，酶的活性升高，達到最適pH時,酶的活性最高，高于最適pH時，隨著pH的升高，酶的活性逐漸下降；pH過低或過高都會導致酶失活見實驗3—1、3—2實驗1：比較過氧化氫在不同條件下的分解2H2O2→2H2O+O2↑試管號新配過氧化氫溶液實驗處理現(xiàn)象氣泡的多少點燃的衛(wèi)生香的變化12mL不作處理基本沒有無變化22mL90℃水浴加熱較少發(fā)亮32mL滴加3.5％FeCl3溶液2滴很多復燃火苗相對較弱42mL滴加肝臟研磨液2滴非常多復燃火苗相對猛烈實驗結論：①過氧化氫酶能催化過氧化氫分解;②過氧化氫酶催化作用高效。實驗2:探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用試管編號實驗處理122ml可溶性淀粉溶液＋－2ml蔗糖溶液－＋2ml新鮮的淀粉酶溶液＋＋水浴加熱5min＋＋2ml斐林試劑＋＋水浴加熱2min＋＋現(xiàn)象磚紅色淡藍色實驗結論：淀粉酶只催化淀粉水解不催化蔗糖水解.實驗3-1:探究溫度對酶活性的影響實驗3-2：探究pH對酶活性的影響補充：（1）實驗3-1中自變量(單一變量）是溫度，必須保證無關變量相同且適宜，如試管的潔凈度、淀粉溶液的量、不同溫度的處理時間長度、操作的順序、碘液的加入量等.（2）實驗3—2中若選用淀粉酶和淀粉來做效果不好，因為檢驗試劑不管是碘液還是斐林試劑,它們的最佳檢驗效果只在特定的pH范圍，超過一定pH范圍，顯色反應顯著受影響。最適pH過氧化氫酶（肝）6.8唾液淀粉酶6.8脂肪酶8。3胰蛋白酶8.0～9.0胃蛋白酶1。5（3）動物體內酶最適溫度一般在35~40℃;植物體內酶最適溫度一般在40~50℃；細菌、真菌體內酶的最適溫度差別較大,有的可高達70℃；酶制劑適于在低溫（0~4℃）保存.動物體內酶的最適pH多在6。5～8。0；植物體內酶的最適pH多在4。5～6.5。(4)分析溫度對酶活性的影響：低溫不破壞蛋白質的分子結構，高溫會導致蛋白質分子發(fā)生熱變性，而蛋白質的變性是不可逆的，所以在最適溫度兩側的曲線是不對稱的.(5)酶的失活：一般，能夠使蛋白質變性的因素也能使酶遭到破壞而完全失去活性。主要的因素有高溫、高壓、紫外線照射等物理因素，有機溶劑、強酸、強堿等化學因素。低溫暫時抑制酶的活性，酶的空間結構穩(wěn)定，適宜溫度時可恢復活性。（五）影響酶促反應的因素影響因素分析/圖示理化條件溫度pH底物濃度在其他條件適宜、酶量一定的條件下,酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當?shù)孜镞_到一定濃度后,受酶數(shù)量限制，酶促反應速率不再增加。酶濃度在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成正相關酶的抑制劑酶活性的抑制分為可逆的和不可逆的。在可逆性的酶抑制中又分為競爭性抑制和非競爭性抑制.（六）高中常見的酶底物類別名稱作用糖類淀粉酶淀粉→麥芽糖麥芽糖酶麥芽糖→葡萄糖纖維素酶纖維素→葡萄糖脂類脂肪酶脂肪→甘油+脂肪酸蛋白質蛋白酶蛋白質→多肽（可能有部分氨基酸）肽酶多肽→單個氨基酸酪氨酸酶合成黑色素必需，白化病人此酶有缺陷胰蛋白酶動物細胞培養(yǎng)時使用，將組織塊分散成單個細胞膠原蛋白酶核酸DNA解旋酶DNA復制時使DNA雙鏈打開DNA酶DNA→脫氧核糖核苷酸DNA聚合酶DNA復制時以DNA為模板從3′端延伸DNA子鏈（需引物）逆轉錄酶病毒和癌細胞中存在：以RNA為模板合成DNA限制性核酸內切酶識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列；并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開DNA連接酶將雙鏈DNA片段連接起來，使兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵RNARNA酶RNA→核糖核苷酸RNA聚合酶轉錄時以DNA為模板合成RNA，兼有解旋功能易混易錯易混易錯方法2比較法解析相關知識1．化合物中“A"的辨析2．和相互轉化不是可逆反應的合成的水解反應式能量能量所需酶合成酶水解酶能量來源光能(光合作用)、化學能（細胞呼吸）儲存在高能磷酸鍵中的能量能量去路儲存于形成的高能磷酸鍵中用于各項生命活動反應場所細胞質基質、線粒體、葉綠體生物體的需能部位由表可以看出，的合成和的水解在所需的酶、能量來源、能量去路和反應場所方向不相同，因此和的相互轉化并不是可逆反應。3．誤認為等同于能量是一種高能磷酸化合物，其分子式可以簡寫為,高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達的能量，所以是與能量有關的一種物質，不可將與能量等同起來。4．轉化為需要消耗水轉化為又稱“的水解反應”，這一過程需酶的催化，同時也需要消耗水。凡是大分子有機物（如蛋白質、脂肪、淀粉等）的水解都需要消耗水.⑵明確酶的正確理解與錯誤說法,對比如下：錯誤說法正確理解產生場所具有分泌或能的細胞才能產生活細胞（不考慮哺乳動物成熟紅細胞等）化學本質蛋白質有機物(大多數(shù)為蛋白質，少數(shù)為）作用場所只在細胞內起催化作用可在細胞內、細胞外、體外發(fā)揮作用溫度影響低溫和高溫均使酶變性失活低溫只抑制酶的活性,不會使酶變性失活,高溫使酶變性失活作用酶具有調節(jié)、催化等多種功能酶只具有催化作用來源有的可來源于食物等酶只在生物體內合成易混易錯易混易錯⑴酶促反應速率不同于酶活性:①溫度、都能影響酶的空間結構，改變酶的活性，進而影響酶促反應速率。②底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。⑵人在發(fā)燒時，不想吃東西，其原因是溫度過高導致消化酶的活性降低。⑶唾液淀粉酶隨食物進入胃內，不能繼續(xù)將淀粉分解為麥芽糖.原因是唾液淀粉酶的最適在7左右，而胃液的在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白質的形式被胃蛋白酶水解.例題精講例題精講有關ATP的結構，下列敘述正確的是(）A．ATP是細胞中的一種生物大分子物質，含有C、H、O、N、P元素B．ATP中的“A”與堿基“A”是同一種物質C．ATP分子由1個腺嘌呤脫氧核苷酸和2個磷酸基團組成D．ATP水解失去2個磷酸基團后,是RNA的組成單位之一【答案】D關于ATP與ADP的相互轉化，敘述不正確的是（）（雙選）A．該過程有能量的釋放和轉移,生物體內轉變成所需的能量來自細胞呼吸B．這種轉化無休止地在活細胞內進行，保證了生命活動的順利進行C．能量通過ATP分子在吸能和放能反應之間循環(huán)流通，這種能量供應機制，是生物界的共性D．細胞分裂時，伴隨著ATP和ADP的相互轉化；劇烈運動時，肌細胞中的ATP/ADP上升【答案】AD下列關于ATP的敘述,正確的是（

）①為滿足對能量的需求，肌細胞中貯存大量ATP②青藏高原上的哺乳動物細胞產生ATP的主要生理過程是有氧呼吸③合成ATP所需的能量由磷酸提供④在劇烈運動時，肌細胞產生ATP的速率增加，也可以通過口服ATP及時補充能量⑤若細胞內Na＋濃度偏高，為維持Na＋濃度的穩(wěn)定，細胞消耗ATP的量增加⑥ATP是生物體生命活動的直接供能物質，但在細胞內含量很少⑦ATP中的能量可以來源于光能、化學能，也可以轉化為光能和化學能⑧細胞質和細胞核中都有ATP分布⑨人體成熟的紅細胞沒有線粒體，不能產生ATP⑩線粒體是藍藻細胞產生ATP的主要場所 【答案】②④⑤⑥⑦⑧下列哪些過程中不會使細胞中ADP的含量增加（）①腸道中葡萄糖變?yōu)檠沁^程中的小腸絨毛上皮細胞②氧氣進入肺泡細胞③K+進人腎小管的上皮細胞④植物細胞發(fā)生質壁分離

⑤根毛細胞吸收水分

A.①②④B.①②⑤C。②③⑤D.②④⑤【答案】D下列關于生物體內酶的敘述,正確的是（）①生物體內的酶都是由活細胞產生的，活的生物體的所有細胞都能產生酶②細胞內的酶是在核糖體上合成的,酶的基本組成單位是氨基酸③酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率,酶的數(shù)量因參與化學反應而減少④酶是由具有分泌功能的細胞產生的⑤酶的催化效率都很高，所有的酶都具有專一性⑥同一生物體內的各種酶要求的催化條件都相同⑦只要條件適宜，酶在生物體外也可催化相應的化學反應⑧溫度過高和偏低對酶活性影響的原理相同⑨酶結構的改變可導致其活性部分或全部喪失⑩酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸【答案】⑤⑦⑨下列圖中，①表示有酶催化的反應曲線,②表示沒有酶催化的反應曲線,E表示酶降低的活化能。正確的圖解是（)【答案】C甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如下圖所示。下列錯誤的是(）A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學本質為蛋白質D.乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變【答案】B20世紀80年代科學家發(fā)現(xiàn)了一種RNaseP酶，是由20％的蛋白質和80％的RNA組成，如果將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2＋的濃度，他們發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結果表明（)A．RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白質組成的C．酶的化學本質是蛋白質D．絕大多數(shù)的酶是蛋白質,少數(shù)是RNA【答案】A多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶,具有輔助消化的作用，其片劑是糖衣片，這樣制作的目的是（）A。補充體內糖類物質的供應B。防止胃液的消化作用C。經(jīng)唾液的消化作用后即可迅速起作用D.使其中各種酶緩慢地釋放【答案】B下列代謝過程的圖解中，a～f代表相應的酶.若X、Y都積累過量時,才會抑制酶a的活性，則為獲得盡可能多的X產物，被抑制的酶最好的是（）A．e和fB．e和cC．dD．b和c【答案】C某同學為驗證pH值對酶活性的影響，設計了如下表中的方法步驟。下列評價不合理的是（)序號項目試管Ⅰ試管Ⅱ1新鮮唾液1ml1ml2可溶性淀粉液2ml2ml337℃水浴5min5min41mol鹽酸1ml/51molNaOH/1ml6斐林試劑2滴2滴750~65℃水浴2min8結果均出現(xiàn)磚紅色A．缺少正常pH值的對照組B．新鮮唾液沒有稀釋C．實驗操作步驟的安排不合理D．用“過氧化氫酶催化過氧化氫分解的實驗"探究pH對酶活性的影響效果更好【答案】B下圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系，相關敘述錯誤的是（）A．人體的凝血酶原的最適pH與曲線C相同B．人體內胃蛋白酶的活性與曲線B相似C．曲線B與C說明不同的酶有不同的最適pHD．曲線A上的b點表示該酶的催化活性最大【答案】A下圖甲表示溫度對淀粉酶活性的影響，下圖乙是將一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后麥芽糖的積累量隨溫度變化的情況。下列說法不正確的是(）A．圖中T0表示淀粉酶催化該反應的最適溫度B．圖甲中在Ta、Tb時淀粉酶催化效率都很低，但對酶活性的影響有本質的區(qū)別C．圖乙中Tb至Tc的曲線表明溫度升高,麥芽糖積累量不再上升,酶的活性已達最高D．圖乙中A點對應的溫度為T0【答案】C圖1表示某有機物加入酶后，置于0℃至80℃環(huán)境中,有機物的分解總量與溫度的關系圖。根據(jù)該圖判斷，如果把這些物質置于80℃至0℃的環(huán)境中處理，其關系圖應為圖2中的（【答案】B某同學研究溫度和pH對某酶促反應速率的影響，得到右圖的曲線。下列分析正確的是（）A．該酶催化反應的最適溫度為35℃B．當pH為8時，影響反應速率的主要因素是底物濃度和酶濃度C．隨pH升高,該酶催化反應的最適溫度也逐漸升高D．當pH為任何一固定值時，實驗結果都可以證明溫度對反應速率的影響【答案】A如圖為某酶在不同溫度下反應曲線和時間的關系，從圖中不能獲得的信息是()A．酶反應的最適溫度B．酶因熱而失活C．酶反應生成物量與時間的關系D．酶反應速度和酶量的關系【答案】D影響酶催化反應速率的因素有溫度、反應物濃度、酶的濃度等。下圖表示在最適溫度下，某種酶的催化反應速率與反應物濃度之間的關系。有關說法正確的是（）A．在A點提高反應溫度,反應速率加快B．在B點增加酶的濃度，反應速率不變C．在A點提高反應物濃度，反應速率加快D．在C點提高反應物濃度，產物不再增加【答案】C某一不可逆化學反應在無酶和有酶催化時均可以進行，當該反應在無酶條件下進行到時間t時，向反應液中加入催化該反應的酶。下圖中能正確表示加酶后反應物濃度隨反應時間變化趨勢的曲線是（）A.甲B.乙C。丙D。丁【答案】D在溫度、pH等適宜條件下，下圖中實線表示沒有酶時反應的進程。在T1時，將催化此反應的酶加入反應物中，則圖中表示此反應進程的曲線是（）A．曲線AB．曲線BC．曲線CD．曲線D【答案】C下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率（或生成物量）的變化曲線圖，有關敘述不正確的是（）A.圖①虛線表示酶量加一倍后,底物濃度和反應速率關系B.圖②虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，生成物量與時間的關系C.圖③不能表示在反應開始后的一段時間內，反應速率與時間的關系D。若圖②中的實線表示Fe3+的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率【答案】C下圖1表示溫度對酶促反應速率的影響示意圖，圖2的實線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關系圖，則當溫度增加一倍時生成物量與時間的關系是（）A．曲線1B．曲線2C．曲線3【答案】B在生物化學反應中,當