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高三生物一轮复习导学案酶和ATP
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这是一份高三生物一轮复习导学案酶和ATP，共16页。学案主要包含了边练边讲，酶作用的曲线等内容，欢迎下载使用。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为________，是细胞生命活动的基础。
实验过程中的变化因素称为变量。其中________的对实验对象进行处理的因素叫作自变 量；因自变量改变而变化的变量 叫作________。除自变量外，实验过程中还存在一些对____造成影响的可变因素，叫作______变量。
除作为自变量的因素外，其余因素（_________）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
对照实验一般要设置______组和______组。实验的对照组未作任何处理，这样的对照组叫作______对照。
分子从____态转变为容易发生化学反应的______状态所需要的能量称为活化能。
Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子______能量，而是____过氧化氢分解反应的活化能。与__________相比，酶降低活化能的作用更______，催化效率更高。
关于酶本质的探索
①巴斯德:没有______的参与，糖类不可能变成酒精。
②李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但是这些物质只有在________________后才能发挥作用。
③毕希纳：不含酵母菌细胞的提取液中加入葡萄糖后，糖液变成了酒。这与糖液中含有活酵母菌细胞是一样的。
④萨姆纳：从刀豆种子中用丙酮作溶剂提取到脲酶并证明脲酶酶是________。
⑤20世纪80年代初又发现：切赫和奥特曼发现____________也具有生物催化功能
酶是活细胞产生的具有______作用的有机物，其中绝大多数酶是________。
酶的特性：
⑴酶具有高效性：酶的催化效率大约是______催化剂的 107-1013 倍。
⑵酶具有专一性：每一种酶只能催化____________化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
⑶__________________。
____________或温度过高，会使酶的__________遭到破坏, 使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的__________稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在______下保存。
酶催化特定化学反应的能力称为____________酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的________表示。
酶在实践中的应用
①溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁。
②果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶提高果汁产量，使果汁变得清亮。
③酶洗衣粉中的酶是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定强
④含酶牙膏可以分解细菌
⑤多酶片中含有多种消化酶
⑥胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，抑制感染
⑦脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油
⑧青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨节青霉素
_________是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成____________,其中A代表_________，P代表_________，〜代表一种特殊的化学键。
对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于____________之中的。
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的_________。
对于绿色植物来说，既可以来自______，也可以来自_________所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行_________时有机物分解所释放的能量。
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如大脑思考、电鳐发电和物质的____________都需要消耗ATP。
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子________，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，__________发生变化，______也被改变，因而可以参与各种化学反应。
细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质的合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与_________的反应相联系；许多放能反应与____________相联系，释放的能量储存在ATP中。
判断训练：
酶都是在核糖体上以氨基酸为原料合成的( )
在细胞质内合成的酶也可在细胞核内发挥作用( )
酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。( )
胃蛋白酶催化蛋白质水解时需要适宜的温度、pH和ATP供能( )
溶酶体中的水解酶属于胞内酶，因此在游离核糖体中合成( )
酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。( )
随着温度降低，酶促反应的活化能下降。( )
酶具有调节、催化等多种功能；蛋白酶可以使所有的肽键断裂( )
酶、载体蛋白发挥相应作用后，不能继续发挥作用的是酶（ ）
酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率( )
细胞核中的酶叫核酶，核酶的合成不需要经过翻译( )
能产生的激素细胞，一定能产生酶。( )
酶只能改变反应的速率，不能改变反应的方向与程度( )
同一个体的不同细胞,酶的种类相同,数量不同( )
酶具有高效性，因此酶的催化效率总是高于无机催化剂( )
不同酶的最适温度可能相同。( )
酶适宜于在最适温度下长期保存以保持最高活性( )
高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。( )
酶和载体蛋白都具有专一性 ( )
在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。( )
催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶，蛋白酶是蛋白质( )
淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化。( )
二肽酶可以水解任何由两种氨基酸组成的二肽，因此二肽酶不具专一性( )
在做温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。( )
以酶促反应速度为纵坐标，当以反应物浓度为横坐标时会出现饱和现象，当以酶浓度为横坐标时一般不需要考虑饱和现象。( )
酶和物质转运的载体均是蛋白质、均有饱和现象( )
在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。( )
ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。( )
ATP≠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。( )
ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。( )
ATP的合成总是与吸能反应相联系( )
有的激素只含3种元素，有的酶只含4种元素，而ATP含有5种元素 ( )
人体成熟的红细胞既能产生酶又能产生ATP（ ）
酶的形成不需要消耗ATP，ATP的形成需要酶的催化（ ）
酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性( )
细胞内的ATP都是在生物膜上合成（ ）
ATP合成酶和ATP水解酶的作用都与特殊化学键有关( )
钠钾泵工作时需要消耗ATP，此时ATP水解大部分释放的能量大部分转化成热能( )
几乎所有ATP中的能量最终都来自光能( )
根尖分生区细胞产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质( )
人体成熟的红细胞和HIV病毒中均能合成ATP ( )
人的饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡( )
三、边练边讲
练习1.回答下列有关酶的作用及特点的问题。
1、下列有关酶的说法,不正确的是( )
A.不是所有的酶都在核糖体上合成 B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变
C.酶都是由活细胞产生的 D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件
2、正常人体内的抗体、激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，它们（ ）
A．都是由活细胞产生的有机物B．都要在细胞内才能发挥作用
C．都要与特定分子结合后才能起作用D．在发挥作用后均被灭活
3、图中曲线代表物质A，在相关条件下生成相关条件下生成物质P所需的能量变化过程，下列相关叙述正确的是：（ ） A.ad段表示在无催化剂条件下,物质A生成物质P需要的活化能
B.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向下移动
C.若仅增加反应物A的量,则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,则b在纵轴上将向上移动
讲解1：
1．酶的作用及本质
(1)酶的本质
(2)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
2．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
练习2.回答下列有关影响酶作用的因素及曲线的问题。
1、如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线；如图乙表示在最适温度下，pH=a时H2O2分解产生O2量随时间的变化曲线若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下叙述正确的是（ ）A．温度降低时，e点不移，d点右移
B．pH=b时，e点下降，d点左移
C．pH=c时，e点为0
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
2、下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度(或生成物)变化，有关叙述错误的是（ ）
A.图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系
B.图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系
C.图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速度与时间的关系
D.若图②中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线表示过氧化氢酶的催化效率
3、酶抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，其抑制作用原理如图B、C所示（图A所示为酶催化底物发生变化的作用原理）。下列有关叙述正确的是：（ ）
A．非竞争性抑制剂会使酶失活
B．两种抑制剂均只降低酶的催化效应
C．非竞争性抑制剂与该酶催化的底物化学结构相似
D．竞争性抑制剂与酶的活性位点具有互补结构，可被该酶催化分解
讲解2：
一、影响酶活性的因素和影响酶促反应速率的因素
1、酶的催化活性的强弱以单位时间内＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿来表示。
2、影响酶活性的因素常有：＿＿＿、＿＿＿、抑制剂、激活剂等。
3、影响酶促反应的因素常有：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、pH值、温度、抑制剂、激活剂等。
二、酶作用的曲线
1．酶高效性的曲线分析
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2．酶专一性的曲线分析
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶活性因素的相关曲线分析
(1)甲曲线分析
在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析
纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
练习3.回答下列有关酶实验的问题。
1．下列有关酶的实验中，选材及检测指标能达到实验目的是（ ）
AB．BC．CD．D
2.若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
3．某研究性学习小组设计了如图 1 所示实验装置，测量了过氧 化氢酶催化 H2O2反应放出的 O2含量，在最适条件下将反应 室旋转 180°，使滤纸片与 H2O2溶液混合，每隔 30s 读取并记录量筒刻度，得到如图 2 所示曲 线①，下列说法正确的是（ ）
A．若提高实验环境温度，实验结果可用曲线②表示
B．若提高 H2O2溶液pH，实验结果可用曲线③表示
C．若改变滤纸片的数量，可以探究底物浓度对酶促反应速率的影响
D．若改变滤纸片的数量，实验结果均如曲线①所示，说明酶具有专一性
4．为探究影响酶活性的因素，验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是( )
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量pH可设置为3、7、9
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
5．某兴趣小组的同学想要探究α－淀粉酶的最适pH，设计了相关实验(所有溶液均用蒸馏水配制，实验已证明25 ℃条件下，短时间内H＋、OH－对淀粉的水解基本没有影响)，主要包含如下操作：①取12支试管，分别标为1～12号，各加入0.5 mL 0.1% α－淀粉酶溶液；②25 ℃条件下保温5分钟；③向各试管中分别加入1 mL 3%的可溶性淀粉溶液；④向1～6号试管中分别加入1 mL pH为1、2、3、4、5、6的HCl溶液，8～12号试管中分别加入1 mL pH为8、9、10、11、12的NaOH溶液；⑤从各试管中取出0.5 mL溶液，同时滴加碘液进行观察，对比颜色变化。下列叙述错误的是( )
A．7号试管应加入1 mL蒸馏水
B．上述实验操作的合理排序是①→④→③→②→⑤
C．保温时间、淀粉溶液浓度、酶浓度等都是实验中的无关变量
D．为了使结果更精准，每支试管中还应加入等量的同一种缓冲液
6.萌发的小麦种子中α淀粉酶和β淀粉酶的含量会显著增高。α淀粉酶不耐酸、较耐热，在pH为3.6、0℃下可迅速失活，而β淀粉酶耐酸、不耐热，在70℃条件下15min后失活。根据它们的这种特性，可分别测定一种酶的催化效率。某实验小组进行了“提取小麦种子中α淀粉酶并测定α淀粉酶催化淀粉水解的最适温度”的相关实验。
实验材料：萌发3天的小麦种子(芽长约1cm)。
主要试剂及仪器：5%的可溶性淀粉溶液、碘液、蒸馏水、石英砂、恒温水浴锅等。
实验步骤：
步骤一：制备酶溶液。
―→―→
步骤二：将酶液经一定方法处理，取出后冷却。
步骤三：取6支干净的、体积相同并具刻度的试管依次编号，按下表要求加入试剂，再观察各试管内的颜色变化。(注：＋表示溶液变蓝色，－表示溶液不变蓝色)
请回答下列问题：
(1)选用萌发的小麦种子提取酶液的主要理由是_________________________________。
(2)步骤二的处理方法是__________________________________________________。
(3)根据试管____ _中观察的实验结果，可推断α淀粉酶的最适温度为_____左右。
(4)该实验中能否选用斐林试剂检测实验结果？____ __。理由是___________________。
(5)若要进一步研究小麦种子中β淀粉酶的最适温度，则需获得β淀粉酶保持活性而α淀粉酶失活的酶溶液。则步骤二处理的方法是___________________________________________。
(6)步骤三的表格中，若②和③顺序颠倒，将_____(填“影响”或“不影响”)实验结果。
讲解3：
一、与酶有关的实验设计
若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
（2）若底物选择淀粉，用淀粉酶和蔗糖酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂可选用斐林试剂，也可选用碘液。
（3）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，
不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
（4）在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
（5）在探究PH对酶活性影响的实验中，宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料。
（6）在自变量处理前，酶和反应物不能接触。
练习4.回答下列有关ATP的问题。
在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的( )
A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④
2、下图表示的是ATP和ADP之间的转化图,可以确定( )
A.A为ADP,B为ATP B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶 D.X1和X2是同一种物质
3、细胞内不会使ADP增加的生理过程是( )
A.质壁分离及其复原B.蛋白质合成 C.肌肉细胞吸收K+D.大脑思考 E.蛋白质水解 F.红细胞吸收葡萄糖 G.抗体从浆细胞释放 H.在肺泡表面进行气体交换
4、双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料( )
①dGTP，dATP，dTTP，dCTP ②dGTP，dATP，dTTP ③α位32P标记的ddCTP ④γ位32P标记的ddCTP
A．①③ B．①④C．②③ D．②④
5、某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
讲解4：
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸基团，①代表腺苷，②代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表特殊化学键。
(2)特点
①1分子ATP中含有3个磷酸基团，2个特殊化学键，特殊化学键水解时释放的能量多达30.54 kJ/ml，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
②ATP分子中远离A的特殊化学键容易断裂和重新形成。
2．ATP与ADP的相互转化
3．ATP的功能与动物细胞、植物细胞的代谢
(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。
(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
(3)细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
磷酸化：图5--7.
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子________，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，__________发生变化，______也被改变，因而可以参与各种化学反应。选项
实验目的
选材
检测指标
A
探究酶具有高效性
蛋白质、蛋白酶
双缩脲试剂检测观察颜色变化
B
探究酶的最适pH
淀粉、新鲜的唾液
加入碘液观察颜色变化
C
探究酶的最适温度
过氧化氢、过氧化氢酶
气泡产生速率
D
探究酶具有专一性
蔗糖、淀粉、淀粉酶
斐林试剂检测观察砖红色沉淀产生情况
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶
蛋白块
不同pH
适宜
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
试管编号
1
2
3
4
5
6
①加入5%的可溶性淀粉溶液(mL)
8
8
8
8
8
8
②恒温水浴5min
0℃
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
③加入处理后的酶液
1
1
1
1
1
1
④溶液混合，振荡后恒温水浴5min
0℃
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
⑤加入碘液，振荡后观察颜色变化
＋＋＋
＋＋
＋
—
＋＋
＋＋＋
实验目的
实验组
对照组
自变量
因变量
验证某种酶是蛋白质
待测酶液+双缩脲试剂
等量蛋白质溶液+等量双缩脲溶液
待测液与蛋白质溶液
反应的情况检测指标：有无紫色反应
验证酶具有催化作用
底物+相应酶液
等量底物+等量蒸馏水
是否有酶
酶的催化作用
验证酶的专一性
底物+相应酶液
另一等量底物+等量同酶液
底物的不同
化学反应的情况
验证酶具有高效性
底物+相应酶液
相同等量底物+等量无机催化剂
酶与无机催化剂
酶的催化效率
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP
ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋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)
储存在特殊化学键中的能量
能量去路
储存在特殊化学键中
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
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为________，是细胞生命活动的基础。
实验过程中的变化因素称为变量。其中________的对实验对象进行处理的因素叫作自变 量；因自变量改变而变化的变量 叫作________。除自变量外，实验过程中还存在一些对____造成影响的可变因素，叫作______变量。
除作为自变量的因素外，其余因素（_________）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
对照实验一般要设置______组和______组。实验的对照组未作任何处理，这样的对照组叫作______对照。
分子从____态转变为容易发生化学反应的______状态所需要的能量称为活化能。
Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子______能量，而是____过氧化氢分解反应的活化能。与__________相比，酶降低活化能的作用更______，催化效率更高。
关于酶本质的探索
①巴斯德:没有______的参与，糖类不可能变成酒精。
②李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但是这些物质只有在________________后才能发挥作用。
③毕希纳：不含酵母菌细胞的提取液中加入葡萄糖后，糖液变成了酒。这与糖液中含有活酵母菌细胞是一样的。
④萨姆纳：从刀豆种子中用丙酮作溶剂提取到脲酶并证明脲酶酶是________。
⑤20世纪80年代初又发现：切赫和奥特曼发现____________也具有生物催化功能
酶是活细胞产生的具有______作用的有机物，其中绝大多数酶是________。
酶的特性：
⑴酶具有高效性：酶的催化效率大约是______催化剂的 107-1013 倍。
⑵酶具有专一性：每一种酶只能催化____________化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
⑶__________________。
____________或温度过高，会使酶的__________遭到破坏, 使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的__________稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在______下保存。
酶催化特定化学反应的能力称为____________酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的________表示。
酶在实践中的应用
①溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁。
②果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶提高果汁产量，使果汁变得清亮。
③酶洗衣粉中的酶是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定强
④含酶牙膏可以分解细菌
⑤多酶片中含有多种消化酶
⑥胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，抑制感染
⑦脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油
⑧青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨节青霉素
_________是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成____________,其中A代表_________，P代表_________，〜代表一种特殊的化学键。
对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于____________之中的。
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的_________。
对于绿色植物来说，既可以来自______，也可以来自_________所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行_________时有机物分解所释放的能量。
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如大脑思考、电鳐发电和物质的____________都需要消耗ATP。
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子________，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，__________发生变化，______也被改变，因而可以参与各种化学反应。
细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质的合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与_________的反应相联系；许多放能反应与____________相联系，释放的能量储存在ATP中。
判断训练：
酶都是在核糖体上以氨基酸为原料合成的( )
在细胞质内合成的酶也可在细胞核内发挥作用( )
酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。( )
胃蛋白酶催化蛋白质水解时需要适宜的温度、pH和ATP供能( )
溶酶体中的水解酶属于胞内酶，因此在游离核糖体中合成( )
酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。( )
随着温度降低，酶促反应的活化能下降。( )
酶具有调节、催化等多种功能；蛋白酶可以使所有的肽键断裂( )
酶、载体蛋白发挥相应作用后，不能继续发挥作用的是酶（ ）
酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率( )
细胞核中的酶叫核酶，核酶的合成不需要经过翻译( )
能产生的激素细胞，一定能产生酶。( )
酶只能改变反应的速率，不能改变反应的方向与程度( )
同一个体的不同细胞,酶的种类相同,数量不同( )
酶具有高效性，因此酶的催化效率总是高于无机催化剂( )
不同酶的最适温度可能相同。( )
酶适宜于在最适温度下长期保存以保持最高活性( )
高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。( )
酶和载体蛋白都具有专一性 ( )
在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。( )
催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶，蛋白酶是蛋白质( )
淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化。( )
二肽酶可以水解任何由两种氨基酸组成的二肽，因此二肽酶不具专一性( )
在做温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。( )
以酶促反应速度为纵坐标，当以反应物浓度为横坐标时会出现饱和现象，当以酶浓度为横坐标时一般不需要考虑饱和现象。( )
酶和物质转运的载体均是蛋白质、均有饱和现象( )
在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。( )
ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。( )
ATP≠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。( )
ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。( )
ATP的合成总是与吸能反应相联系( )
有的激素只含3种元素，有的酶只含4种元素，而ATP含有5种元素 ( )
人体成熟的红细胞既能产生酶又能产生ATP（ ）
酶的形成不需要消耗ATP，ATP的形成需要酶的催化（ ）
酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性( )
细胞内的ATP都是在生物膜上合成（ ）
ATP合成酶和ATP水解酶的作用都与特殊化学键有关( )
钠钾泵工作时需要消耗ATP，此时ATP水解大部分释放的能量大部分转化成热能( )
几乎所有ATP中的能量最终都来自光能( )
根尖分生区细胞产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质( )
人体成熟的红细胞和HIV病毒中均能合成ATP ( )
人的饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡( )
三、边练边讲
练习1.回答下列有关酶的作用及特点的问题。
1、下列有关酶的说法,不正确的是( )
A.不是所有的酶都在核糖体上合成 B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变
C.酶都是由活细胞产生的 D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件
2、正常人体内的抗体、激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，它们（ ）
A．都是由活细胞产生的有机物B．都要在细胞内才能发挥作用
C．都要与特定分子结合后才能起作用D．在发挥作用后均被灭活
3、图中曲线代表物质A，在相关条件下生成相关条件下生成物质P所需的能量变化过程，下列相关叙述正确的是：（ ） A.ad段表示在无催化剂条件下,物质A生成物质P需要的活化能
B.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向下移动
C.若仅增加反应物A的量,则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,则b在纵轴上将向上移动
讲解1：
1．酶的作用及本质
(1)酶的本质
(2)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
③表示酶降低的活化能是AB段。
2．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
练习2.回答下列有关影响酶作用的因素及曲线的问题。
1、如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线；如图乙表示在最适温度下，pH=a时H2O2分解产生O2量随时间的变化曲线若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下叙述正确的是（ ）A．温度降低时，e点不移，d点右移
B．pH=b时，e点下降，d点左移
C．pH=c时，e点为0
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
2、下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度(或生成物)变化，有关叙述错误的是（ ）
A.图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系
B.图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系
C.图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速度与时间的关系
D.若图②中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线表示过氧化氢酶的催化效率
3、酶抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子，分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，其抑制作用原理如图B、C所示（图A所示为酶催化底物发生变化的作用原理）。下列有关叙述正确的是：（ ）
A．非竞争性抑制剂会使酶失活
B．两种抑制剂均只降低酶的催化效应
C．非竞争性抑制剂与该酶催化的底物化学结构相似
D．竞争性抑制剂与酶的活性位点具有互补结构，可被该酶催化分解
讲解2：
一、影响酶活性的因素和影响酶促反应速率的因素
1、酶的催化活性的强弱以单位时间内＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿来表示。
2、影响酶活性的因素常有：＿＿＿、＿＿＿、抑制剂、激活剂等。
3、影响酶促反应的因素常有：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、pH值、温度、抑制剂、激活剂等。
二、酶作用的曲线
1．酶高效性的曲线分析
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2．酶专一性的曲线分析
(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
3．影响酶活性因素的相关曲线分析
(1)甲曲线分析
在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。
(2)乙曲线分析
纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。
练习3.回答下列有关酶实验的问题。
1．下列有关酶的实验中，选材及检测指标能达到实验目的是（ ）
AB．BC．CD．D
2.若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
3．某研究性学习小组设计了如图 1 所示实验装置，测量了过氧 化氢酶催化 H2O2反应放出的 O2含量，在最适条件下将反应 室旋转 180°，使滤纸片与 H2O2溶液混合，每隔 30s 读取并记录量筒刻度，得到如图 2 所示曲 线①，下列说法正确的是（ ）
A．若提高实验环境温度，实验结果可用曲线②表示
B．若提高 H2O2溶液pH，实验结果可用曲线③表示
C．若改变滤纸片的数量，可以探究底物浓度对酶促反应速率的影响
D．若改变滤纸片的数量，实验结果均如曲线①所示，说明酶具有专一性
4．为探究影响酶活性的因素，验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是( )
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量pH可设置为3、7、9
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
5．某兴趣小组的同学想要探究α－淀粉酶的最适pH，设计了相关实验(所有溶液均用蒸馏水配制，实验已证明25 ℃条件下，短时间内H＋、OH－对淀粉的水解基本没有影响)，主要包含如下操作：①取12支试管，分别标为1～12号，各加入0.5 mL 0.1% α－淀粉酶溶液；②25 ℃条件下保温5分钟；③向各试管中分别加入1 mL 3%的可溶性淀粉溶液；④向1～6号试管中分别加入1 mL pH为1、2、3、4、5、6的HCl溶液，8～12号试管中分别加入1 mL pH为8、9、10、11、12的NaOH溶液；⑤从各试管中取出0.5 mL溶液，同时滴加碘液进行观察，对比颜色变化。下列叙述错误的是( )
A．7号试管应加入1 mL蒸馏水
B．上述实验操作的合理排序是①→④→③→②→⑤
C．保温时间、淀粉溶液浓度、酶浓度等都是实验中的无关变量
D．为了使结果更精准，每支试管中还应加入等量的同一种缓冲液
6.萌发的小麦种子中α淀粉酶和β淀粉酶的含量会显著增高。α淀粉酶不耐酸、较耐热，在pH为3.6、0℃下可迅速失活，而β淀粉酶耐酸、不耐热，在70℃条件下15min后失活。根据它们的这种特性，可分别测定一种酶的催化效率。某实验小组进行了“提取小麦种子中α淀粉酶并测定α淀粉酶催化淀粉水解的最适温度”的相关实验。
实验材料：萌发3天的小麦种子(芽长约1cm)。
主要试剂及仪器：5%的可溶性淀粉溶液、碘液、蒸馏水、石英砂、恒温水浴锅等。
实验步骤：
步骤一：制备酶溶液。
―→―→
步骤二：将酶液经一定方法处理，取出后冷却。
步骤三：取6支干净的、体积相同并具刻度的试管依次编号，按下表要求加入试剂，再观察各试管内的颜色变化。(注：＋表示溶液变蓝色，－表示溶液不变蓝色)
请回答下列问题：
(1)选用萌发的小麦种子提取酶液的主要理由是_________________________________。
(2)步骤二的处理方法是__________________________________________________。
(3)根据试管____ _中观察的实验结果，可推断α淀粉酶的最适温度为_____左右。
(4)该实验中能否选用斐林试剂检测实验结果？____ __。理由是___________________。
(5)若要进一步研究小麦种子中β淀粉酶的最适温度，则需获得β淀粉酶保持活性而α淀粉酶失活的酶溶液。则步骤二处理的方法是___________________________________________。
(6)步骤三的表格中，若②和③顺序颠倒，将_____(填“影响”或“不影响”)实验结果。
讲解3：
一、与酶有关的实验设计
若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
（2）若底物选择淀粉，用淀粉酶和蔗糖酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂可选用斐林试剂，也可选用碘液。
（3）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，
不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
（4）在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
（5）在探究PH对酶活性影响的实验中，宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料。
（6）在自变量处理前，酶和反应物不能接触。
练习4.回答下列有关ATP的问题。
在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的( )
A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④
2、下图表示的是ATP和ADP之间的转化图,可以确定( )
A.A为ADP,B为ATP B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶 D.X1和X2是同一种物质
3、细胞内不会使ADP增加的生理过程是( )
A.质壁分离及其复原B.蛋白质合成 C.肌肉细胞吸收K+D.大脑思考 E.蛋白质水解 F.红细胞吸收葡萄糖 G.抗体从浆细胞释放 H.在肺泡表面进行气体交换
4、双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料( )
①dGTP，dATP，dTTP，dCTP ②dGTP，dATP，dTTP ③α位32P标记的ddCTP ④γ位32P标记的ddCTP
A．①③ B．①④C．②③ D．②④
5、某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
讲解4：
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸基团，①代表腺苷，②代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表特殊化学键。
(2)特点
①1分子ATP中含有3个磷酸基团，2个特殊化学键，特殊化学键水解时释放的能量多达30.54 kJ/ml，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
②ATP分子中远离A的特殊化学键容易断裂和重新形成。
2．ATP与ADP的相互转化
3．ATP的功能与动物细胞、植物细胞的代谢
(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。
(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
(3)细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
磷酸化：图5--7.
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子________，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，__________发生变化，______也被改变，因而可以参与各种化学反应。选项
实验目的
选材
检测指标
A
探究酶具有高效性
蛋白质、蛋白酶
双缩脲试剂检测观察颜色变化
B
探究酶的最适pH
淀粉、新鲜的唾液
加入碘液观察颜色变化
C
探究酶的最适温度
过氧化氢、过氧化氢酶
气泡产生速率
D
探究酶具有专一性
蔗糖、淀粉、淀粉酶
斐林试剂检测观察砖红色沉淀产生情况
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶
蛋白块
不同pH
适宜
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
试管编号
1
2
3
4
5
6
①加入5%的可溶性淀粉溶液(mL)
8
8
8
8
8
8
②恒温水浴5min
0℃
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
③加入处理后的酶液
1
1
1
1
1
1
④溶液混合，振荡后恒温水浴5min
0℃
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
⑤加入碘液，振荡后观察颜色变化
＋＋＋
＋＋
＋
—
＋＋
＋＋＋
实验目的
实验组
对照组
自变量
因变量
验证某种酶是蛋白质
待测酶液+双缩脲试剂
等量蛋白质溶液+等量双缩脲溶液
待测液与蛋白质溶液
反应的情况检测指标：有无紫色反应
验证酶具有催化作用
底物+相应酶液
等量底物+等量蒸馏水
是否有酶
酶的催化作用
验证酶的专一性
底物+相应酶液
另一等量底物+等量同酶液
底物的不同
化学反应的情况
验证酶具有高效性
底物+相应酶液
相同等量底物+等量无机催化剂
酶与无机催化剂
酶的催化效率
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP
ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋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)
储存在特殊化学键中的能量
能量去路
储存在特殊化学键中
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
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
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