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1、分分 子子 与与 细细 胞胞第第 7 7 讲讲酶和酶和ATP必修11 1酶在代在代谢中的作用。中的作用。2 2ATPATP在能量代在能量代谢中的作用。中的作用。3 3探究影响探究影响酶活性的因素。活性的因素。1.(2010上海)下图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是( ) A.需要解旋酶 B.属于水解反应 C.会有能量变化 D.反应速度与温度有关 A 分分析析图可可知知，该图表表示示的的是是生生物物体体内内二二肽的的水水解解过程程；该反反应需需要要酶的的催催化化，因因此此受受温温度度影影响响；蛋蛋白白质水解需要消耗能量。水解需要消耗能量。2. (2010上海)下图表示细胞
2、中某条生化反应链，图中E1E5代表不同的酶，AE代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是( )A.若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快B.若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平C.若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多D.若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多 据题干信息可以看出：若E1催化的反应被抑制，则A转化为B的速度将会减慢，故A选项错误；虽然E5催化的反应被抑制，但由于B还能继续转化为C，故B的积累并不一定能达到较高水平，所以B 错误；若E3的催化速度比E4快，则C更多地转化为D，D的产量比E多，故C选项正确；若E1的催化速度比E5快，则A更多地转化为B，但由于B
3、还会转化成C，故B的产量不一定比A多，所以D错误。 3.（2009全国卷）桃果实成熟后，如果软化快，耐贮运性就会差。下图表示常温下A、B两个品种桃果实成熟后硬度等变化的实验结果。据图回答：（1）该实验结果显示桃果实成熟后硬度降低，其硬度降低与细胞壁中的降解有关，该物质的降解与的活性变化有关；也与细胞壁中的降解有关，该物质的降解与的活性变化有关。（2）A、B品种中耐贮运的品种是。（3）依据该实验结果推测，桃果实采摘后减缓变软的保存办法应该是，因为。纤维素纤维素纤维素酶纤维素酶果胶质果胶质果胶酶果胶酶A适当降低温度适当降低温度低温可降低有关酶的活性，延缓果实软化低温可降低有关酶的活性，延缓果实软化
4、（湘（湘RJRJ）（4）采摘后若要促使果实提前成熟，可选用的方法有和。（5）一般来说，果实成熟过程中还伴随着绿色变浅，其原因是。用乙烯进行处理用乙烯进行处理 适当提适当提高贮存温度高贮存温度叶绿素含量降低叶绿素含量降低曲线图题型的一般解法，需要从三个方面进行解读：轴、线、点。“轴”是指横坐标和纵坐标所代表的生物学含义；“线”是指曲线所呈现出的变化趋势；“点”是指把握曲线变化过程中，具有特定生物学含义的点或转折点。（湘（湘RJRJ）（1）从图中可以看出，果实成熟后硬度的变化与细胞壁中纤维素的含量变化一致，与果胶质水解产物变化相反，可见，其硬度的降低与纤维素和果胶质的降解有关，而纤维素的降解与纤维
5、素酶的活性有关，果胶质的降解与果胶酶的活性有关。（2）A品种在成熟后，其硬度变化比较小，应耐贮运。（3）从（1）的分析可以看出：果实成熟采摘后要减缓变软就是要降低酶的活性，而要降低酶的活性，就要适当降低温度，从而延缓果实软化。（4）采摘后要使果实提前成熟，可以根据以上分析，适当提高贮存的温度或用乙烯进行处理。（5）果实成熟过程中绿色变浅是因为叶绿素转变成了其他色素，从而叶绿素含量降低。一、酶的作用和本质 (一)酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢的概念：细胞中每时每刻都进行着，统称为细胞代谢。许多化学反应许多化学反应 2.酶的作用原理： (1)活化能：分子从转变为容易发生化学反应的所需要的能量。
6、 (2)原理：同无机催化剂相比，酶的作用更显著，因此催化效率更高。 (3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。常态常态活跃状态活跃状态降低活化能降低活化能(二)酶的本质1.探索历程2.酶的本质产生部位产生部位活细胞活细胞本质本质绝大多数是蛋白质，少绝大多数是蛋白质，少数是数是合成原料合成原料氨基酸或氨基酸或合成场所合成场所 或细胞核或细胞核功能功能生物催化作用生物催化作用RNA核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体二、酶的特性：酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。：每一种酶只能催化一种或一类的化学反应。酶的作用条件：酶在最适宜的温度和pH条件下，其活性最高。偏高或偏低，酶的活性都明显降低
7、。特性特性高效性高效性专一性专一性较温和较温和温度和温度和pH三、实验变量分析(1)：实验过程中可以变化的因素。(2)：人为改变的变量。(3)：随着自变量的变化而变化的变量。(4)无关变量：除自变量外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。(5)对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验，它一般要设置和。实实验验变变量量变量变量自变量自变量因变量因变量对照组对照组实验组实验组四、细胞的能量通货ATP功能功能直接给细胞的生命活动提供能量直接给细胞的生命活动提供能量中文名称中文名称三磷酸腺苷三磷酸腺苷分子结分子结构简式构简式A-PPP，其中：，其中：A代表代表 ，P代代表磷酸基团，代表表磷
8、酸基团，代表 (水水解释放的能量多达解释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以，所以说说ATP是细胞内的高能磷酸化合物是细胞内的高能磷酸化合物)，-代表代表腺苷腺苷高能磷酸键高能磷酸键普通化学键普通化学键功能功能直接给细胞的生命活动提供能量直接给细胞的生命活动提供能量与与ADP的的相相互互转转化化过过程程在在 的作用下，的作用下，ATP中中 的高能磷酸的高能磷酸键水解，释放出其中的能量，同时生成键水解，释放出其中的能量，同时生成ADP和和Pi；在；在 的作用下，的作用下，ADP接受能量与一个接受能量与一个Pi结合转化成结合转化成ATP。参见。参见教材图教材图5-5特特点点转化时刻不停进行，
9、且处于转化时刻不停进行，且处于 中，中，该机制是生物界的共性该机制是生物界的共性酶酶远离远离A另一种酶另一种酶动态平衡动态平衡功能功能直接给细胞的生命活动提供能量直接给细胞的生命活动提供能量合成合成ATP时的能时的能量来源量来源动物、人、真菌、大多数细菌：动物、人、真菌、大多数细菌： 植物：植物：ATP的的利用利用 ：ATP水解供能，如主水解供能，如主动运输、肌细胞收缩、生物发电和动运输、肌细胞收缩、生物发电和发光、大脑思考、物质合成等发光、大脑思考、物质合成等 ：合成：合成ATP，释放的能量，释放的能量储存在储存在ATP中中呼吸作用呼吸作用光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用吸能反应吸能反应
10、放能反应放能反应ATP的利用： 1.高温和低温条件下酶催化效率都很低，两者有什么本质区别？从温度对酶催化作用的影响的曲线图中可以看出，高温对酶的抑制作用要比低温强。一般地说，超过60 ，绝大多数的酶已失去活性，失去活性的酶即使恢复到最适温度，也不能起催化作用了。低温仅抑制酶的活性，但不会使酶失去活性，如果恢复到最适温度，又能恢复催化作用。 2.除了温度、pH外，影响酶催化作用的因素还有什么？它们是如何影响酶的催化作用的？酶的催化作用，受到酶的浓度、底物的浓度、pH、温度和抑制剂和激活剂等因素的影响。酶催化活性最大时的pH称为酶作用的最适pH。溶液的pH高于或低于最适pH时都会使酶的活性降低，远
11、离最适pH时甚至导致酶的变性失活。（湘（湘RJRJ）在一定的温度范围内，酶促反应的速度随温度的增高而加快。由于绝大多数的酶是蛋白质，其本身因温度升高而达到一定高度时会变性，破坏其活性中心的结构，从而降低反应速度或完全失去其催化活性。往往在某一温度时，酶促反应的速度最大，此时的温度称为酶作用的最适温度。除了温度、pH外，影响酶催化作用的因素还有酶的浓度和反应物(底物)浓度等。（湘（湘RJRJ）在反应物(底物)足够且温度、pH等条件适合时，酶的催化反应速度与酶的浓度成正比(如图所示)。（湘（湘RJRJ）在一定范围内，随着反应物浓度上升，酶的催化反应速度上升，但当与酶作用饱和后，其反应速度几乎不再改
12、变而保持稳定(如图所示)。 3.与能源物质有关的名称有哪些？各种生命活动的能源及其相互关系可表解如下：关系关系 最终能源最终能源 主要能源主要能源储备能储备能源源直接能源直接能源能源能源 太阳光能太阳光能糖类糖类脂肪脂肪ATP利用利用 最终利用最终利用间接利用间接利用直接利用直接利用（湘（湘RJRJ）复习过程中，我们可以将一些与能源有关的名称归纳整理在一起，有利于理解和记忆。如：细胞内常用能源物质：葡萄糖(呼吸作用的底物)；生物体内的主要能源物质：糖类；生命活动的直接能源：ATP(三磷酸腺苷)；生命活动的最终能源：太阳能；生物体内的储能物质：脂肪(C、H比例高，释放能量多)；植物细胞内储能物质
13、：淀粉；动物细胞内储能物质：糖原。 4.ATP的形成途径及与ADP的相互转化(1)ATP的形成途径ATP的合成的合成ATP的水解的水解反应式反应式 ADP+Pi+能量能量 ATPATP ADP+Pi+能量能量所需酶所需酶 ATP合成酶合成酶ATP水解酶水解酶能量来能量来源源光能光能(光合作用光合作用)，化学，化学能能(细胞呼吸细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的储存在高能磷酸键中的能量能量能量去能量去路路储存于形成的高能磷酸储存于形成的高能磷酸键中键中用于各项生命活动用于各项生命活动反应场反应场所所细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体生物体的需能部位生物体的需能部位(2)ATP与AD
14、P的相互转化酶酶酶酶由上表可看出ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。酶的作用和本质 (2010上海)下列有关生物体中酶和激素的叙述正确的是( ) A酶和激素都是蛋白质 B酶和激素都与物质和能量代谢有关 C酶和激素都由内分泌细胞分泌 D酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用B 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，多数是蛋白质，少数是RNA；激素是由内分泌细胞分泌的，产生后释放到血液中，进而运输到靶细胞或者靶器官发挥调节作用。 下列关于酶的叙述正确的是( ) 是有分泌功能细胞
15、产生的有的从食物中获得，有的在体内转化而来凡是活细胞，都能产生酶酶都是蛋白质多数酶是蛋白质，少数酶是RNA 酶在代谢中有多种功能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用酶只是起催化作用（湘（湘RJRJ） A. B. C. D.从科学家研究酶的本质的历程中可知：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。有的酶产生后分泌出细胞起催化作用，如：各种消化酶；但有的酶并不分泌出细胞，而是在细胞内起催化作用，如：呼吸酶证明酶是蛋白质的证据： (1)酶经水解后的最终产物是氨基酸。 (2)酶是具有空间结构的生物大分子，凡是使蛋白质变性的因素都可以使酶变性失活。 (3)酶具有蛋白质所
16、具有的化学显色反应。 (4)在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。 (5)做元素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成。酶的特性 (2009重庆)下列有关酶的叙述，正确的是( )A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质C.细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶C 高温能破坏酶的结构使其失去活性，低温抑制酶的活性，但没有破坏酶的结构，当温度升高时，酶活性可以恢复；酶是活细胞产生并具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA；细胞质基质中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸的酶(即细胞呼吸第一阶段的酶)；细胞质中线粒
17、体和叶绿体中的DNA可复制和转录，故其内有解旋酶。为了认识酶作用的特性，以20%过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示，分析实验结果，可以得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项是( )方法方法观察结果观察结果1常温下自然分解常温下自然分解氧气泡少而小氧气泡少而小2常温下加入常温下加入Fe3+氧气泡稍多而小氧气泡稍多而小3常温下加入鲜肝提取液常温下加入鲜肝提取液氧气泡极多而大氧气泡极多而大4加入煮沸后冷却的鲜肝提取液加入煮沸后冷却的鲜肝提取液氧气泡少而小氧气泡少而小 A.从催化条件看,酶有温和性 B.从催化活性看,酶变性后就失活 C.从催化反应效率看,酶有高效
18、性 D.从催化底物范围看,酶有专一性该实验中仅用到一种酶进行实验，未用其他的酶进行对照实验，不能说明酶具有专一性。 ATP的结构和功能新陈代谢的进行不仅需要酶，而且需要能量。下列关于ATP的描述不正确的是( ) A.酵母菌在有氧和无氧条件下，细胞质基质中都能形成ATP B.放线菌细胞产生ATP的主要场所是线粒体 C.细胞连续分裂伴随ATP与ADP的相互转化 D.ATP与RNA有相同的组成部分B酵母菌是兼性厌氧型生物，既可以进行无氧呼吸，也可以进行有氧呼吸；放线菌是原核生物，只有惟一的细胞器核糖体；细胞在分裂过程中要消耗能量，正常情况下ATP与ADP处于动态平衡，所以在消耗ATP的同时，也在产生
19、ATP；ATP中的A代表腺苷，T代表三个,P代表磷酸基团，腺苷和一个磷酸基团就构成腺嘌呤核糖核苷酸，也是RNA的基本组成单位之一。 (2009上海)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是()A.适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2B.只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATPC.无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATPD.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应D本题考查ATP的产生过程及条件。光照下，叶绿体通过光反应产生ATP，释放O2，不需要消耗O2；线粒体在提供丙酮酸和O2的前提下，不管有光还是无光均能进行有氧呼吸，产生ATP，释放CO2，产生ATP的过程
20、中肯定有ATP合成酶的参与。 ATP和ADP的相互转化下列与ATP ADP+Pi+能量反应式中“能量”相关的叙述，正确的是( ) A.向右反应产生的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2的固定 B.向右反应产生的能量可以用于人体肺泡内气体的交换过程 酶酶1酶酶2 C.向左反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程 D.向左反应需要的能量可以来自乳酸的氧化分解生物体内，ATP形成所需要的能量可来自有氧呼吸、无氧呼吸、光合作用等；蛋白质的水解过程释放能量，但不能形成ATP；光合作用过程的水光解和CO2的固定均不需要消耗ATP，肺泡内气体交换是自由扩散过程，不需要消耗能量。 ATP转化为
21、ADP可表示如下，式中X代表( ) A.H2O B.H C.P D.PiD根据ATP与ADP间的相互关系：ATP ADP+Pi+能量，再根据题中图意即可知答案。ATP转化为ADP时，在有关酶的催化作用下，ATP中远离A的那个高磷酸基团脱离开，形成磷酸，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷就转化成二磷酸腺苷。其中所释放的能量就可直接用于机体的各项生命活动。酶酶1酶酶2 探究影响酶活性的因素 在研究酶特性的实验中，以体积分数为3%的过氧化氢溶液为底物的一组实验结果如下表所示：据表分析，不能得出的结论是( )A从催化反应条件看，酶的作用条件温和B从催化反应物种类看，酶具有专一性C从催化反应效率看，酶具有高效性D从实验变量看，肝脏研磨液属于自变量B 本实验自变量是催化剂种类，因此能说明酶具有高效性，加入煮沸的鲜肝研磨液产生气泡与自然分解一样，说明酶在高温下失活，同时说明酶作用条件温和。 在探究pH对酶活性影响的实验中，温度和pH分别属于( ) A.自变量和因变量B.无关变量和因变量 C.无关变量和自变量 D.因变量和自变量实验目的是探究pH对酶活性的影响，因此，实验的自变量为pH，而反应温度、反应物量等属于无关变量。C
