1、1专题 09 降低化学反应活化能的酶、ATP讲考纲酶在代谢中的作用，能说出酶的发现历程，体验科学方法对科学研究的重要性；能概述酶的概念及酶促反应的原理；能举例说明酶的特性。ATP 在能量代谢中的作用，能描述 ATP 的化学组成和特点；能 ATP 与 ADP 相互转化的过程；能概述 ATP 在生命活动中的作用和意义。讲考情考查角度 考频的本质、作用与特性 5 年 6 考探究影响酶活性的因素实验 5 年 2 考ATP 在能量代谢中的作用 5 年 5 考讲基础一、酶的本质、作用和特性1酶的概念剖析（1）本质与作用化学本质绝大多数是蛋白质 少数是 RNA合成原料氨基酸 核糖核苷酸合成场所核糖体 主要是
2、细胞核（真核细胞）来源一般来说，活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用（2）作用机理2降低化学反应的活化能（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），曲线分析如下：ac 和 bc 段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。若将酶变为无机催化剂，则 b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。2酶的特性（1）高效性：催化效率大约是无机催化剂的 10710 13倍。曲线分析如下：酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能（“能”或“不能”）改变最终生成物的量。（2）
3、专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。图像分析如下：3图中 A 表示酶，B 表示被催化的底物，E、F 表示 B 被分解后产生的物质，C、D 表示不能被酶催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。（3）作用条件较温和：在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。曲线分析如下：分析图 A、B 可知，在最适宜的温度和 pH 条件下，酶的活性最高。温度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显降低。分析图 A、B 中曲线的起点和终点可知：过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会
4、使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构。二、探究影响酶活性的因素1实验原理（1）探究温度对酶活性的影响反应原理：淀粉麦芽糖碘液 碘液蓝色 无蓝色出现鉴定原理：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）探究 pH 对酶活性的影响4反应原理（用反应式表示）：2H 2O22H2OO 2。鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验 O2产生量的多少。2实验步骤（1）温度对酶活性的影响实验操作内容试管 1 试管 2试管3底物控制 2mL3%的可溶性淀粉溶液温度控制 60热水 沸水 冰块酶控制
5、1mL 相同温度的 2%新鲜淀粉酶溶液试剂控制 等量的碘液观察指标 检测是否出现蓝色及蓝色的深浅（2）pH 对酶活性的影响实验操作内容试管 1 试管 2 试管 3底物控制 2mL3%的过氧化氢溶液pH 控制1mL 蒸馏水1mL5%的 HCl 1mL5%的 NaOH酶控制 2 滴过氧化氢酶溶液观察指标 气泡的产生量三、ATP 的结构和功能1ATP 的结构（1）元素组成：C、H、O、N、P。（2）化学组成：1 分子腺苷和 3 分子磷酸基团。（3）结构式：5由结构式可看出，ATP 的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。2ATP 在细胞代谢中的作用（1）ATP
6、与 ADP 的相互转化ATP 的合成 ATP 的水解反应式 ADPPi能量ATP ATPADPPi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）储存于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 细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位（2）ATP 的形成途径6（3）ATP 产生量与 O2供给量、呼吸强度的关系讲素养1生命观念：通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念。2科学思维：通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯。3科学探究：通过与酶有关的
7、实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力，及对实验方案的评价能力。4社会责任：通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展。讲典例【例 1】下列关于酶的叙述，正确的是（ ）A正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关B酶为化学反应提供活化能C细胞中所有酶的合成都受基因控制D胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶具有专一性【答案】C7【例 2】下表是关于酶专一性的实验设计，相关叙述正确的是（ ）1 2 3 4步骤 注入淀粉溶液注入蔗糖溶液 注入某种酶溶液注入斐林试剂并水浴加热试管 2 mL - 2 mL 2 mL试管 - 2 mL 2 mL 2 mL
8、A该实验的自变量是酶的种类，无关变量是底物的用量、反应温度等B步骤 3 只能选用新鲜的淀粉酶C若步骤 3 选用新鲜的淀粉酶，则现象 A 是产生砖红色沉淀，现象 B 是无砖红色沉淀D该实验还可以选用碘液作为检测试剂【答案】C【解析】本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性，自变量是底物的种类，A 错误；酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶，B 错误；若选择新鲜的淀粉酶，试管中的淀粉被水解生成还原糖，所以现象 A 是产生砖红色沉淀，试管中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解，蔗糖是非还原糖，所以现象 B 是无砖红色沉淀，C 正确；蔗糖及蔗糖水解产物都不能跟碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被催化水
9、解，D 错误。【例 3】ATP 是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于 ATP 的叙述，错误的是（ ）A酒精发酵过程中有 ATP 生成BATP 可为物质跨膜运输提供能量CATP 中高能磷酸键水解可释放能量DATP 由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成【答案】D【解析】酒精发酵过程中，第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸的过程中有 ATP 生成，A 正确；物质的跨膜运输分为被动运输和主动运输，ATP 可为物质的主动运输提供能量，B 正确；ATP 的两个高能磷酸键中远离腺苷的高能磷酸键容易水解，可释放能量，为生命活动供能，C 正确；ATP 由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D 错误。讲方法1对比法探究酶的高效性和专一性
10、（1）高效性设计思路：通过将不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率进行8比较，得出结论。设计方案项目 实验组 对照组材料 等量的同一种底物试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长结论 酶具有高效性（2）专一性设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。设计方案方案一 方案二项目实验组 对照组 实验组 对照组材料 同种底物（等量） 与酶相对应的底物 另外一种底物试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶（等量）现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生
11、反应结论 酶具有专一性 酶具有专一性2联想法记忆具有“专一性（特异性） ”的五类物质（1）酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。（2）载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。（3）激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。（4）tRNA：tRNA 有 61 种，每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。（5）抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。3ATP 与 ADP 的相互转化（1）A
12、TP 转化为 ADP 又称“ATP 的水解反应” ，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物（如蛋白质、糖原、淀粉等）的水解都需要消耗水。9（2）ATP 水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的 ATP 只用于暗反应） ；而合成 ATP 所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能。讲易错1正确理解有关酶的本质和作用项目 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的红细胞等）化学本质 蛋白质有机物（大多数为蛋白质，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
13、、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；高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起催化作用来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成2关于酶的三个“不一定”（1）酶在活细胞中产生，但不一定在细胞内发挥作用。（2）酶的化学本质不一定是蛋白质，少部分是 RNA。（3）酶不一定只催化一种化学反应，也可能催化一类化学反应。3规避对 ATP 认识上的四个误区（1）误认为 ATP 与 ADP 的相互转化是可逆反应：ATP 与 ADP 的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，且所需的酶也不同。（2）误认为 ATP 转化为 ADP 不消耗水：ATP 转化为 ADP 又称“ATP 的水解反应” ，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。（3）误认为 ATP 就是能量：ATP 是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。10（4）误认为细胞中含有大量 ATP：生命活动需要消耗大量能量，但细胞中 ATP 含量很少。由于 ADP、Pi 等可重复利用，只要提供能量（光能或化学能） ，生物体就可不断合成 ATP，满足生物体的需要。
