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1、第5章細胞的能量供應和利用第第1 1講降低化學反應活化能的酶講降低化學反應活化能的酶細胞的能量通貨細胞的能量通貨ATPATP 展示考綱考頻1.酶在代謝中的作用()2.ATP在能量代謝中的作用()3.探究影響酶活性的因素(實驗)一、酶的本質和作用1酶的本質和作用解惑要驗證某種酶是蛋白質可用雙縮脲試劑，要驗證某種酶是RNA，可選用吡羅紅染液。2酶本質的探索(將正確對應組合順序填入_上)組合順序：f_a_c_d、e_b二、酶的特性1高效性：催化效率約是無機催化劑的 倍。2專一性：每一種酶只能催化 化學反應。3作用條件較溫和：在 條件下，酶的活性最高。巧記助學酶的來源與特性：活細胞內來合成，降低化能是

2、本領，高效專一需溫和，催化反應屬它行。三、ATP的結構、功能和利用(1)ATP的結構：1071013一種或一類一種或一類最適溫度和最適溫度和pH巧記助學ATP的結構特點可用“一、二、三”來總結，即一個腺苷、兩個高能磷酸鍵、三個磷酸基團。(2)生成ATP的途徑(4)ATP的功能：ATP是細胞生命活動的 能源物質。直接直接思考辨析1判斷下列有關酶說法的正誤。(1)同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中(2013年高考新課標全國卷)()(2)激素都是通過影響細胞內酶活性來調節(jié)細胞代謝(2013年高考安徽卷)()(3)隨著溫度下降，酶促反應的活化能下降(2013年高考海南卷)()(4)淀粉酶溶液中加入

3、蛋白酶不會導致淀粉酶活性發(fā)生變化()(5)酶提供了反應過程所必需的活化能()(6)酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸()(7)酶是活細胞產生的并具有催化作用的蛋白質()(8)高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性()2判斷下列有關ATP敘述的正誤。(1)物質通過協助擴散進出細胞時需消耗ATP(2013年高考海南卷)()(2)線粒體內膜上不能合成ATP(2012年高考北京卷)()(3)無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產生ATP的唯一來源()(4)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡()1酶的本質及催化作用的實驗驗證(1)酶化學本質的實驗驗證酶的本質及特性分析酶的本質及特性分

4、析 易混易錯明確酶的正確理解與錯誤說法，對比如下：2.酶的特性及曲線分析(1)高效性：酶的催化效率是無機催化劑的1071013倍，這說明酶具有的特點。酶的高效性是和 相比較來說的，故下圖曲線中只有曲線a、b相比較才可說明酶催化的高效性，a、c曲線的對比只可說明酶具有催化作用。(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應，這說明酶的催化作用具有專一性的特點，酶的專一性的解釋常用“鎖和鑰匙學說”。如圖所示：高效性高效性無機催化劑無機催化劑 (3)作用條件較溫和：絕大多數的酶是蛋白質，過酸、過堿和高溫都會破壞蛋白質分子的 ，從而引起蛋白質分子變性，使酶永久失活。但低溫只是使 下降，適宜的

5、溫度下，酶活性可以恢復?？臻g結構空間結構酶活性酶活性3影響酶促反應的因素曲線分析(1)溫度和pH對酶促反應的影響(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響 甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度后，受酶數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。 乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。 易混易錯(1)酶促反應速率不同于酶活性： 溫度、pH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。 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。 (2)人在發(fā)燒時，不想吃東西，其原因

6、是溫度過高導致消化酶的活性降低。 (3)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pH在7左右，而胃液的pH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。1(2014年唐山模擬)圖乙表示圖甲的反應過程中有關物質濃度隨時間變化的曲線，下列敘述正確的是()A圖甲中物質a可以是麥芽糖也可以是乳糖，該過程為吸能反應B圖甲中物質b能降低該化學反應的活化能，其化學本質與無機催化劑相同C圖乙中若曲線表示不同溫度下酶促反應速率，則曲線溫度曲線曲線D圖乙中若曲線表示不同酶濃度下酶促反應速率，則曲線酶濃度曲線曲線解析：圖甲為水解的酶促反應過程，由圖可知，其中a為反

7、應底物，b反應前后無變化，故b為酶。若a為二糖，水解后變?yōu)閱翁?，是一個放能反應且a不可能為乳糖。酶是指由生物體內活細胞產生的一種生物催化劑，其本質是蛋白質或RNA，與無機催化劑不同。在適宜的溫度下，酶促反應速率隨溫度的升高而加快，超過最適溫度，酶活性降低，酶促反應速率降低，故可能表示高于最適溫度。在底物量足夠、其他條件不變、反應系統中不含有抑制酶活性的物質的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比，故曲線酶濃度曲線曲線。答案：D 2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圖所示。下列分析錯誤的是() 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RNA C乙酶的化學本質為蛋

8、白質 D乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變解析：酶具有專一性，蛋白酶能催化蛋白質降解。在蛋白酶的作用下，甲酶沒有變化，因此甲酶能夠抗該種蛋白酶降解，故甲酶的化學本質不是蛋白質，有可能是具有催化功能的RNA，故A項正確、B項錯誤；因為用該種蛋白酶處理后，乙酶活性逐漸降低，所以乙酶的化學本質是蛋白質，C項正確；在蛋白酶的作用下，蛋白質的空間結構遭到破壞，進而使蛋白質的分子結構發(fā)生改變，D項正確。答案：B1ATP分子的結構特別提醒(1)ATP的一個高能磷酸鍵水解，形成ADP(二磷酸腺苷)Pi；兩個高能磷酸鍵水解，形成AMP(一磷酸腺苷)2Pi。(2)ATP中去掉2個磷酸基團即是構成RNA的基本單位

9、之一腺嘌呤核糖核苷酸。(3)ATP水解釋放的能量是儲存于高能磷酸鍵中的化學能，可直接用于各項生命活動(光反應階段合成的ATP只用于暗反應)；而合成ATP所需能量則主要來自有機物氧化分解釋放的化學能或光合作用中吸收的光能。ATP的結構功能及轉化的結構功能及轉化2ATP和ADP相互轉化是不可逆反應由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量來源、能量去路和反應場所方面不盡相同，因此ATP和ADP的相互轉化并不是可逆反應，物質是可逆的，能量不可逆。3ATP與光合作用及細胞呼吸的關系(1)與光合作用的關系：(2)與細胞呼吸的關系：4細胞內產生與消耗ATP的生理過程5.ATP產生量與O2供給

10、量之間的關系(1)在無氧條件下，生物細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產生少量ATP。(2)隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強，ATP產生量隨之增加；但當O2供給量達到一定值后，ATP產生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(3)當橫坐標表示呼吸強度時，ATP產生量曲線應從原點開始。 易混易錯(1)化合物中“A”的辨析 (2)誤認為ATP等同于能量 ATP是一種高能磷酸化合物，其分子式可以簡寫為APPP，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是與能量有關的一種物質，不可將ATP與能量等同起來。3(2012年高考北京卷)細胞中不能合成ATP的部位是(

11、)A線粒體的內膜B葉綠體中進行光反應的膜結構C內質網的膜D藍藻(藍細菌)中進行光反應的膜結構解析：本題主要考查細胞代謝過程中ATP合成的相關知識。細胞代謝產生ATP的生理過程主要是細胞呼吸和光合作用的光反應，所以A、B、D三個選項中所涉及的部位均可合成ATP；而內質網的膜上不能產生ATP，故C項符合題意。答案：C探究酶活性的影響因素1溫度對酶活性的影響(1)實驗原理溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解；滴加碘液，根據是否出現 及出現來判斷酶的活性。藍色藍色藍色的深淺藍色的深淺 (2)實驗流程(3)實驗結論：溫度能影響酶的活性，酶的活性有一定的 范圍。2pH對酶活性的影響(1)實驗原理pH影響酶

12、的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香來檢驗氧氣生成的多少。最適溫度最適溫度燃燒的情況燃燒的情況 (2)實驗流程 (3)實驗結論：pH影響酶的活性，酶活性有一定的范圍。最適最適pH 特別提醒(1)在探究溫度或pH對酶活性影響的實驗中，操作步驟2與3一定不能顛倒順序，否則會在調節(jié)溫度或pH的過程中，酶先將底物分解，導致實驗失敗。 (2)在探究溫度對酶活性影響的實驗中，不宜選用過氧化氫酶催化H2O2分解，因為過氧化氫在加熱的條件下自身會加快分解；不宜選用斐林試劑檢測，因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才能生成磚紅色沉淀，但實驗需要控制溫度。 (3)過酸、過堿、高溫都會使酶的空間

13、結構破壞而變性失活，但低溫只能降低酶活性而不會使它變性失活。 4回答下列有關過氧化氫酶實驗的問題： (1)為驗證過氧化氫酶具有催化作用，同學甲設計了如下實驗： 指出不合理之處并進行改正：_。 B組試管中沒有氣泡產生，能否說明過氧化氫酶沒有活性？為什么？_。 (2)一般情況下，不能用過氧化氫酶為材料探究溫度對酶活性的影響，原因是_。 同學乙查資料發(fā)現，在70 以上時，過氧化氫分解速 率較快，在70 以下分解較慢，30 以下相對穩(wěn)定。為探究溫度對過氧化氫酶活性的影響，應進行如下幾方面的研究： 確定實驗設置的溫度范圍：_。 本實驗的自變量為_，因變量為_，觀測指標為_。 如何設計實驗，排除在較高溫度

14、下過氧化氫自身分解對實驗結果的影響？解析：甲同學設計的實驗中，無論B組是否加入過氧化氫酶，都不會有氣泡產生，因此，不能產生氣泡不是酶沒有活性，而是試管中沒有底物，故需對B組進行調整。過氧化氫不穩(wěn)定，較高溫度下分解速率很快，因此溫度不但影響酶的活性，還影響底物的分解，故需添加對照實驗。實驗目的是“探究溫度對過氧化氫酶活性的影響”，然后確定自變量為溫度。確定了自變量，我們就基本明確了人為控制的條件是不同溫度，實驗設計思路也由此展開。每組再設置一個空白對照，將實驗組與空白對照組間生成的氣體量的差值作為衡量過氧化氫酶活性大小的標準。答案：(1)應該將B試管中的H2O換為過氧化氫溶液，5滴過氧化氫酶溶液

15、換為5滴清水(或蒸餾水)不能，因為沒有底物(2)過氧化氫不穩(wěn)定，較高溫度下易分解(或溫度會影響過氧化氫的分解速率)70 以下溫度酶的活性氣泡(氧氣)的產生速率在每一溫度下設置一個只加過氧化氫溶液不加過氧化氫酶的試管。例1據表分析，下列說法正確的是()酶的特點酶的特點注：表中“”表示沒有添加。A淀粉酶溶液的用量是自變量B兩組實驗可用于驗證酶的專一性C三組實驗可說明溫度能影響酶活性D設計上述實驗的目的是驗證酶的專一性和探究溫度對酶活性的影響解析從反應溫度上看，有0 、60 、100 三種情況，因此，溫度為自變量之一，探究的是溫度對酶活性的影響；在每組相同溫度條件下均設置了兩組實驗：底物不同，所用酶

16、的種類相同。因此，底物種類為另一個自變量，驗證的是酶的專一性，淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、碘液的用量均為無關變量。由于兩組實驗溫度太低，導致酶基本無活性，反應不能正常進行，故B錯。三組實驗根本不能進行，無法進行溫度對酶活性影響的探究，故C錯。答案D例2ATP是能量“通貨”，下列有關ATP的說法，正確的是()A人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細胞中ATP的合成速率會大大超過分解速率，細胞產生ATP的量增加B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C人體成熟的紅細胞高度特化，沒有細胞器，因此既不能產生酶，也不能產生ATPD人在饑餓時，一個ATP可水解為一個腺

17、苷和三個磷酸，因此細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡ATP的結構和功能的結構和功能解析寒冷條件下，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，以促進物質的氧化分解，增加產熱，活細胞中ATP與ADP的含量始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)，即細胞中ATP的合成速率和分解速率始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)，A項錯；Na在人體內環(huán)境中主要是維持細胞外液的滲透壓，若細胞內Na濃度偏高，需要通過主動運輸把Na排到細胞外，B項正確；人體成熟的紅細胞高度特化，沒有細胞器，但紅細胞可通過無氧呼吸產生ATP，C項錯；ATP水解時一般是遠離A的那個高能磷酸鍵斷裂，形成一個ADP和一個磷酸，D項錯。答案B例3下面是某同學所做的有關過氧化氫在不同

18、條件下分解的驗證性實驗。一、實驗材料和用具：新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液、體積分數為3%的過氧化氫溶液、質量分數為3.5%的FeCl3溶液、新鮮的馬鈴薯泥、蒸餾水、酒精燈、溫度計等。酶促反應的實驗及影響因素酶促反應的實驗及影響因素 二、實驗步驟 請根據該實驗回答下列問題： (1)在上述實驗中，產生氣泡最多的試管是_號，原因是_。 (2)如果僅將上述實驗條件由常溫改為90 水浴，重復實驗，氣泡產生最多的試管是_號。 (3)假如b、c兩試管的實驗現象均不明顯，從所給的實驗材料分析，原因可能是_。 該同學設計e組的實驗目的是：_。 (4)假若ad號的實驗都是為了驗證酶的某項特性而設置的對照，那

19、么，實驗組設置的不科學的是_號，主要違背了_原則，應如何改進？_。 (5)假若要證明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶，你的實驗設計思路是_。解析(1)由于酶在適宜條件下具有高效性，因此滴加新鮮肝臟研磨液的c試管產生氣泡最多。(2)90 時酶活性喪失，加FeCl3溶液的b試管在高溫下產生氣泡最多。(3)b、c兩試管加了催化劑而實驗現象卻均不明顯，從實驗材料分析，可能是H2O2溶液放置時間過長而分解。(4)d試管的設計存在兩個變量，即溫度和酶的活性。將0 改成常溫即可。(5)要證明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶，需再增設兩組實驗，處理方法參考c試管。如果f試管(含馬鈴薯泥)產生大量氣泡而經高溫處理過的馬鈴薯泥產生的氣泡很少，說明馬鈴薯中也含有過氧化氫酶。答案(1)c酶在適宜條件下具有高效性(2)b(3)H2O2溶液放置時間過長而分解排除肝臟研磨液中其他物質對實驗結果的影響(合理即可)(4)d單一變量將0 改為常溫(5)再增設兩組實驗，分別編號為f、g，實驗處理方法同c組，只是將滴加肝臟研磨液分別改為馬鈴薯泥和高溫處理過的馬鈴薯泥(對g組設置可不作要求)