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1、第一篇 专题二 细胞代谢专题二 细胞代谢第四讲 酶与 ATP考纲点击 1.酶在代谢中的作用(B)。2.ATP 在能量代谢中的作用(B)。3.实验：探究影响酶活性的因素(C)。,思维激活1人体在剧烈运动时 ATP 的分解速率远大于合成速率，对吗？提示 不对。人体在剧烈运动时 ATP 消耗量大增，但其合成速率也加快，从而使ATP 合成与 ATP 分解处于动态平衡中。2在任何状况下，生物催化剂酶的催化效率总会高于无机催化剂，对吗？提示 不对。与无机催化剂相比，酶的催化不仅具专一性，还具温和性特点当反应条件不适宜时，酶的催化效率将低于无机催化剂，甚至不具催化能力。自查1酶是活细胞产生的一类具有催化作用
2、的有机物，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是蛋白质，合成场所为核糖体，合成方式为脱水缩合；少数的酶是RNA，合成场所为细胞核，合成方式为转录。2酶的特性：高效性、专一性、需要适宜的条件。在过酸、过碱、高温下，酶的结构被破坏失去活性不可恢复，而在低温下酶的活性降低。3下图表示酶的哪种特性？专一性，其中代表酶的字母是 b，反应物是 c。4在做酶催化 H2O2分解的实验时，通过观察火柴火焰燃烧猛烈程度或单位时间内气泡产生数量研究酶的高效性。5ATP 的中文名称叫三磷酸腺苷，在细胞内 ATP 含量很少，而且转化很快。6细胞质中代谢消耗的 ATP 均来源于呼吸作用(无氧呼吸和有氧呼吸)，光合作用的光反
3、应阶段产生的 ATP 均用于暗反应。7安静状态下，骨骼肌细胞只进行有氧呼吸，而在剧烈运动、寒冷等条件下，机体肾上腺素和甲状腺激素的分泌增多，细胞的代谢增强，产生 ATP 的量增加。自纠1酶活性最高时的温度不适合该酶的保存，随着温度降低，酶促反应的活化能下降(2013海南卷，3BC)( )2不同酶的最适温度可能相同，高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果(2013海南卷，3AD)( )3强酸、蛋白酶分别与淀粉酶混合，都能导致淀粉酶活性降低，而淀粉溶液与淀粉酶混合后，不可能导致淀粉酶活性降低(2012海南，4 改编)( )4如图所示，甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，由图可知甲酶
4、不可能是具有催化功能的 RNA，而乙酶的化学本质为蛋白质(2011新课标全国，2 改编)( )5线粒体的内膜、叶绿体中进行光反应的膜结构和蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的结构中都能产生 ATP，而内质网的膜不能产生 ATP(2012北京，1 改编)( )答案 1. 2. 3. 4. 5.6(2013安徽理综，2)细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是( )。A激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢B代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率C同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同D对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化解析 激素可以通过影响靶细胞内酶的合成和数量
5、来调节细胞代谢，A 项错误；代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率， B 项正确；同一个体的各种体细胞由于基因的选择性表达，酶的种类、数量均不同，代谢也不同，C 项错误；每一个细胞都经历产生、生长、衰老、凋亡的过程，不同时期酶的种类和数量也会发生变化，D 项错误。答案 B必考点一 酶相关曲线模型解读【典例 1】 (重组题)如图表示人体内酶的特性，下列对其生物学含义的叙述不正确的是( )。A图 1、图 2 分别反映了酶的高效性和专一性B使用酶和化学催化剂，均能降低图 2 中 B 所参与的化学反应的活化能C图 3 表明在不同 pH 条件下，催化化学反应的最适温度相同D图 4 中若在 B
6、 点增加酶的浓度，则酶促反应的速率不变解析 图 1 中，加酶、加化学催化剂和不加催化剂三种条件下结果的对比可以说明，酶的作用效果具有高效性，图 2 中 A 表示酶，B 表示反应物，两者间的对应关系说明了酶具有专一性，A 项正确；酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著，B 项正确；图 3 中曲线最低点对应的温度为最适温度，C 项正确；图 4 曲线表示酶促反应速率与底物浓度间的关系，AB 段限制酶促反应速率增大的主要因素是酶浓度，因此 B 点增加酶浓度，酶促反应速率加快，D 项错误。答案 D【链接提升】解读曲线模型1酶的功能与特性(模型 1)(1)该模型表示酶具有催化作用
7、和高效性。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。2影响酶促反应速率的因素(1)温度和 pH(模型 2)温度或 pH 是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。温度和 pH 对酶的影响机理完全一样吗？低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。(2)多种因素对酶促反应的影响(模型 3)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。(3)底物浓度和酶浓度图甲中 OP 段的限制因素是底物浓度，而 P 点之后的主要限制
8、因素是酶浓度。图乙对反应底物的要求是底物足量。底物浓度、酶浓度与温度、pH 对酶促反应速率的影响一样吗？不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH 通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。【应用 1】 (2013试题调研)如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读，正确的是( )。A若 a、b、c 表示温度，则 b 曲线对应的温度为最适温度B若 a、b、c 表示 pH，则 c 曲线对应的 pH 条件下，酶已失活C若 a、b、c 表示酶的浓度，则 a 曲线对应的酶浓度最大D若 K、Mg2对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用，则 c 曲
9、线对应的是加K的实验解析 A 选项中，a 曲线剩余量减少最快，反应速率应最快，A 错误；B 选项中，a、b、c 对应的 pH 条件下，酶均具有活性，B 错误；C 选项中，酶浓度越大，反应速率越快，正确；D 选项中，a 曲线对应的应该是加 K的，c 曲线对应的应该是加Mg2的。答案 C必考点二 与酶相关的实验探究1酶的专一性的实验探究方法对比法(1)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。(2)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(
10、等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性(3)实例：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验原理：2酶的高效性实验探究Error!实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物分解速率。3影响酶活性的外界因素的实验探究实验的自变量(即单一变量)为温度或 pH，因变量是反应速率，可用生成物的量或反应物的剩余量表示。(1)探究温度对酶活性影响的实验设计思路方案一 定性测定(以 淀粉酶为例)Error!溶液颜色变化碘液检测 方案二 定量测定(此方案可探究酶的适宜温度)反应物t1温度下酶溶液t1温度下 反应物t2温度下酶溶液t2温度下 反应物tn温度下酶溶液tn温度下检测反应速
11、度生 成物的量或反 应物的剩余量(2)探究 pH 对酶活性影响的实验设计思路方案一 定性测定(以 H2O2酶为例)Error!检测气泡产 生量方案二 定量测定(此方案可探究酶适宜的 pH)实验的注意事项研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化 H2O2的分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。鉴定淀粉是否分解用碘液，不应选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。研究酶的适宜 pH 实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘碘化钾可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用 H2O2和过氧化氢酶。【典例 2】 (2012福建卷，26)回答下列题目。大菱鲆
12、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蛋白酶的活性进行研究。(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
13、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_。(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饲料成分中要注意降低_的比例，以减少对海洋的污染。解析 (1)从图 1 可知，三种蛋白酶在各自最适 pH 下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。(2)酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH 等为无关变量，为了得到准确的结果，pH 应为相对
14、应蛋白酶的最适值，由图 1 可知，胃蛋白酶最适 pH 为 2，幽门盲囊蛋白酶最适 pH 为 8。为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。由图 2可以看出，当温度在 1518 范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但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 之间这一结论。(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，影响对淀粉和脂肪的消化，所以在人工投放饲料时要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。答案 (1)幽门盲囊蛋白酶(2)蛋白质 双缩脲 2 和 8 恒温箱 底物
15、消耗量(或产物生成量) 不能 据图可知，随着温度提高，酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现(3)淀粉、脂肪方法技巧 “因果法”分析实验变量(1)自变量与因变量：自变量是实验中由实验者所操纵的因素或条件。因变量是实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。(2)无关变量与因变量：无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用，不呈因果关系，但要控制无关变量以减少实验误差。【应用 2】 【应用 2】 (2013郑州质量预测)下面的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，相关叙述正确的是( )。AE1是酶促反应的活化能，A 和 C 曲线是酶促反应曲线BE2是酶促反应的活化能，B 和 C 曲线是酶促反应曲线CE3是酶促反应的活化能，B 和 C 曲线是酶促反应曲线DE2是酶促反应的活化能，A 和 C 曲线是酶促反应曲线解析 酶可以降低化学反应的活化能，由图可知，E2是酶促反应所需要的活化能，A、C 曲线是酶促反应曲线；E3是
