1、第1讲酶和ATP,一、酶的本质、特性及影响酶促反应的因素,【特别提醒】具有专一性的物质归纳酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，如限制性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。载体：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白质协助，不同物质所需载体蛋白质不同，载体蛋白质的专一性是细胞膜选择透过性的基础。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上或细胞内存在与该激素特异性结合的受体。tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。,二、分析ATP的来源、去路与能量代谢过程1.ATP的来源：,2.A
2、TP的去路：（1）光合作用的光反应产生的ATP专用于暗反应中C3的还原，从而实现了ATP中活跃的化学能向有机物中稳定的化学能的转化。（2）细胞呼吸所产生的ATP都可以作为细胞的“能量货币”，直接用于各项生命活动。,【特别提醒】ATP的产生场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，但并不是任何细胞都有这三个场所。细胞中ATP含量较少，ATP和ADP之间的转化不断发生以维持机体对能量的需求。ATP产生速率与O2供给量之间的关系。A点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。,BC段表
3、示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,热点考向1 图解酶的特性角度一：酶的高效性【典例1】（2011海南高考）某一不可逆化学反应（SP+W）在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。如图能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是（）,A.甲B.乙C.丙D.丁【标准解答】选D。酶具有高效性，向反应物中加入催化该反应的酶后，化学反应速率加快，反应物的浓度迅速下降，直至变为0。,角度二：影响酶活性的因素【典例2】（2013银川模拟）下列是有关某种淀粉酶的实验，处理方式及结果如下表
4、及图所示。根据结果判断，有关叙述合理的是（）,A.物质甲是淀粉酶抑制剂B.此种淀粉酶较适合在40的环境下起作用C.此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比在碱性环境中的高D.由曲线可知试管中的淀粉酶在40 min左右会被消耗完,【标准解答】选B。注意表格中有pH和温度两个变量，试管和试管相比自变量是温度，试管和试管相比自变量是pH。如果物质甲是淀粉酶抑制剂，则、试管的淀粉不会被分解，因此其不是淀粉酶抑制剂；试管和试管相比，40更适合酶促反应；从试管、单一变量pH来看，试管分解快，因此在碱性环境中的催化效率比在中性环境中的高；试管中的淀粉酶不会被消耗，反应前后无变化。,【拓展提升】1.酶对酶促反应的影
5、响：（1）可降低化学反应的活化能，使化学反应更易进行。（2）改变化学反应速率，本身不被消耗。（3）只能催化热力学允许进行的反应。（4）加快化学反应速率，缩短达到平衡所需的时间，但不改变平衡点。（5）温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。（6）底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。,2.根据影响酶活性的条件判断酶活性的变化：（1）单一因素对酶促反应的影响：,在最适温度（pH）之前，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。在最适温度（pH）时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度（pH），酶的催化作用都将减弱。过
6、酸、过碱、高温都会使酶失活；低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。,（2）多种因素对酶促反应的影响：分析丙图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。分析丁图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到饱和时，影响因素是横坐标的因素，达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其他因素。,【对点巩固】1.（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
7、C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率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。有些酶是生命活动所必需的，如与呼吸作用有关的酶，在分化程度不同的细胞中都存在，A正确。导致酶空间结构发生破坏而变性的因素有过酸、过碱、高温等；低温能降低酶的活性，但不会破坏其结构，B错误。酶的作用实质即为降低化学反应所需活化能从而提高反应速率，C正确。酶是蛋白质或者RNA，可作为催化剂，如淀粉酶；也可作为底物被蛋白酶或者RNA酶降解，D正确。,2.（2013四川高考）下列实验所采取的措施，不涉及“降低化学反应活化能”原理的是（）A.利用果胶酶提高水果的出汁率B.滴加肝脏研磨液促使过
8、氧化氢的分解C.滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率D.利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率,【解析】选D。本题以催化剂的作用原理为主线，考查酶及无机催化剂有关知识。A项，果胶酶的作用是降低化学反应活化能，故正确；B项，肝脏研磨液中有过氧化氢酶，其作用是降低化学反应活化能，故正确；C项，FeCl3溶液是催化剂，也能降低化学反应活化能，故正确；D项，水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率则是利用温度升高能提高胡萝卜素的溶解度的原理，与催化剂无关，故错误。,3.如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是（）A.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素B.酶量
9、减少后，图示反应速率可用曲线a表示C.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变,【解析】选B。在AB段，酶促反应速率随反应物浓度的增加而增加，说明限制曲线AB段反应速率的主要因素是反应物浓度；酶量减少时，在较低反应物浓度下，即可达到最高催化速率；因为该实验是在最适温度、最适pH条件下测得的相关数据，所以升高温度后，部分酶失活，酶促反应速率会下降，减小pH，酶的活性也下降，A、B点位置发生变化。,热点考向2 巧用规律设计酶活性的相关实验【典例3】（2012福建高考）回答下列问题。大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的
10、活性进行研究。,（1）查询资料得知，18时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是_。 （2）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在1518之间，学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在1518之间。他们设置15、16、17、18的实验温度，探究三种酶的最适温度。 探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是_，可用_试剂鉴定。,胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_。为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于_中以保持恒温。单位时间内_可以表示蛋白酶催化效率的高低。实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？_。理由是
11、：_。,（3）研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的成分中要注意降低_的比例，以减少对海洋的污染。【标准解答】（1）由坐标图中三种酶的活性可知，在最适pH时，幽门盲囊蛋白酶的活性最高，因此幽门盲囊蛋白酶的催化效率最高。（2）本实验探究蛋白酶的最适温度，因此实验需要的底物为蛋白质，鉴定蛋白质可用双缩脲试剂，该试剂可与蛋白质发生紫色反应。,测定酶的最适温度时，应提供最适的外界环境，即给各种酶提供最适的pH，由图1可知，胃蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的最适pH分别是2和8。本实验的自变量是温度，因此各组实验的温度应在预设的温度下保持恒定，保持恒温的主要方法是通过水浴加热；通
12、过产物的生成量或底物的消耗量可测定蛋白酶的催化效率的高低。由图2可以看出，当温度从1518梯度变化过程中，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在1518。,（3）大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少，活性低，说明大菱鲆几乎不分解淀粉和脂肪，因此饲料中不要添加过多的淀粉和脂肪。答案：（1）幽门盲囊蛋白酶（2）蛋白质双缩脲2和8水浴底物消耗量（或产物生成量）不能在1518范围内，随着温度的升高，酶活性一直在增强，没有出现下降的拐点，所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度（3）淀粉和脂肪,【拓展提升】1.与酶相关的实验设计思路总结：,2.“四步法
13、”书写对照实验步骤：高考中考查的实验大多数是对照实验，对照实验分为实验组和对照组，设计实验必须遵循单一变量原则和等量原则。书写实验步骤一般采用“四步法”：（1）选材、分组、编号。注意选材的等量原则。（2）分组处理，对实验组、对照组给以不同的处理。此过程中应注意单一变量原则。（3）给以相同且适宜的培养（生长、反应）条件。注意条件的等量原则。（4）一段时间后，观察现象，记录结果。,【对点巩固】1.（2013江苏高考改编）为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是（）,A.实验B.实验C.实验D.实验,【解析】选B。本题考查实验鉴定试剂的选择。过氧化氢受热会分解，所以不适合探究温度对酶活
14、性的影响。在不同温度下，根据蓝色的深浅或是否变蓝，来确定淀粉在淀粉酶作用下的分解速率。淀粉不能被蔗糖酶分解，故实验不能鉴定pH对酶活性的影响。酸性环境会破坏斐林试剂，因此斐林试剂不适合用作探究pH对酶活性影响实验的鉴定试剂。,2.为了检测某种酶在37时对三种二糖的作用，实验设计了三支试管（如图），5分钟后，检测每支试管中的单糖和二糖，结果如表。,下列叙述错误的是（）A.用于检测单糖或二糖是否为还原糖的试剂是斐林试剂B.本实验可得出的结论是酶具有专一性C.为进一步检测该酶与pH的关系，应选择糖C溶液作实验材料D.在检测该酶与pH的关系时，应选择糖A溶液作为糖C溶液的对照,【解析】选D。A正确，检
15、测还原糖的试剂是斐林试剂；B正确，此实验是酶相同，底物不同，可证明酶的专一性；C正确，由结果可知，该酶催化的是糖C；D错误，在检测该酶与pH的关系时，自变量是pH不同。,3.（2013广州模拟）下图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。有关分析合理的是（）,A.本实验的因变量是不同的催化剂B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能【解析】选C。本实验的因变量是过氧化氢分解速率，可通过气泡的多少来衡量；本实验中温度和催化剂的种类是自变量，酶的用量和过氧化氢的用量等是无关变量；1号与3号，1号与4
16、号可分别构成对照实验；分析1号、2号试管的实验结果可知加热加快了过氧化氢的分解速率。,易错考点误解酶的概念,【易错典例】（2011福建高考）正常人体内的激素、酶和递质均有特定的生物活性，这三类物质都是（）A.在细胞内发挥作用B.由活细胞产生的蛋白质C.与特定分子结合后起作用D.在发挥作用后还能保持活性,【易错分析】受思维定式的影响，错误地认为激素、酶和递质都是活细胞产生的，其发挥作用的场所就是在细胞内，误选A项。对激素、酶和递质作用过程的分析不全面，错误地理解了激素对生命活动的调节或递质在神经元之间传递的方式，误以为其和酶一样，在反应的前后化学性质未发生改变，误选D项。,【解析】选C。酶既可在
17、细胞内发挥催化作用，又可在细胞外发挥催化作用，故A项错误；激素和递质的本质不一定是蛋白质，少数的酶是RNA，故B项错误；激素与靶细胞结合、递质与突触后膜受体结合、酶与反应物结合，因此三类物质都是与特定分子结合后起作用的，故C项正确；激素和递质作用完要分解失活，故D项错误。,易错考点“A”的理解及ATP的产生、利用（1）ATP中的“A”与核酸中的“A”所代表的含义不同，A代表的含义归纳如下：腺苷由腺嘌呤和核糖结合而来，腺嘌呤脱氧核糖核苷酸是组成DNA的成分之一，腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的成分之一。,（2）根据条件书写产生ATP的场所要全：在光下，植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒
18、体；无光时，植物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。动物在氧充足条件下产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质，在无氧条件下产生ATP的场所是细胞质基质。原核生物在有氧、无氧条件下产生ATP的场所都是细胞质基质。（3）ATP的用途：光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应C3的还原；呼吸作用产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。,【易错典例】ATP是细胞的能量“通货”，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是（）A.图1中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键B.图2中进行过程时，图1中的c键断裂并释放能量C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性D.植物在夜间有O2存在时，图2中过程主要发生在线粒体,【易错分析】本题做错的原因是不能正确理解ATP的结构及没有掌握不同生物体在不同条件下产生ATP的场所，容易错选D。【解析】选A。图1中A表示腺嘌呤，b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶的催化作用具有高效性。夜间植物不进行光合作用，有O2存在时，ATP主要通过有氧呼吸产生，而有氧呼吸主要发生在线粒体中。,
