第10讲酶与ATP

第二单元生物的新陈代谢高考预览本单元在学习了关于生命的物质基础和生命活动的基本单位——细胞的基础上，比较详细的介绍了酶、ATP在新陈代谢中的作用，植物、动物和人体内新陈代谢的主要过程和特点，以及新陈代谢的基本类型等知识。本章内容的重点是植物的光合作用、生物固氮、人和动物体内的三大物质代谢、细胞呼吸。由于新陈代谢是生物最基本的特征，是生物一切生命活动的基础，因此本章内容是高中生物知识体系的核心，与其他章节的联系也非常密切。光合作用，细胞呼吸，水分代谢，矿质代谢等内容与农业生产实际密切相连，所以本章内容涉及知识面广，并且难度大，它是高中内容的重点和难点。在近几年高考中，无论是全国卷还是各省市的自主命题卷，本章题目都占有相当大的比例，大约在20%～30%之间。本章内容实验也较多，为高考命题也提供了丰富素材。高考命题趋向从考点内容来看，本单元的每个知识点均有考查的可能性。其中光合作用和呼吸作用则是考试命题的焦点（几乎每年都考），有着不容忽视的重要地位。从考查角度上看，多围绕光合作用和呼吸作用的过程展开，通过考查两项生理过程的产物，限制两种生理过程的条件，以及光合作用与呼吸作用的联系来进行全方位考查。从近年来的高考命题分析，还可以看出考查有关光合作用、呼吸作用（包括有氧、无氧呼吸）的题目设计多趋向于与其他知识的综合。有关本单元的考试题型既有选择题，又有简答题，其中包括填空、分析说明、识图作答和实验设计等，对本单元核心内容——光合作用和呼吸作用过程及其生理的考查题目，简答题占有相当的比重，其他内容如水分的吸收和利用、体内细胞的物质交换、动物的物质代谢和能量代谢以及新陈代谢的基本类型等方面知识的考查，大多以选择题的形式出现。纵观出自本章的考试题，除了大多数基础性的单项选择题以外，其余题目有两个特点：一是生物的新陈代谢主要发生在细胞内，许多考查新陈代谢过程中某些生理作用的题目，都与细胞的结构图联系在一起；二是绝大多数的简单题目，都要通过分析图表、图解作答。针对以上两个特点，在解答此类综合性题目时，一要按照细胞结构与其功能相适应的原则，不论是考查细胞结构还是考查生理功能，都要把两者有机结合起来全面分析；二要仔细审题，特别是要把题干中的文字与图表、图解结合起来、准确把握题意，在明确相关的背景知识、找准图表中隐含条件的基础上，再针对题目所设置的问题，充分利用题中给出的全部条件分析解答。备考方略复习本单元时，首先要归纳、总结，构建知识体系，以植物细胞、动物细胞为基础，重视其内部的生理、生化反应过程以及与外部的物质、能量交换过程。对于新陈代谢与酶、ATP，首先抓好基本知识，注重基本概念，注意区分易混淆知识，如：对新陈代谢概念的深刻理解，酶与普通化学催化剂的区别；ATP与ADP的关系等内容，要进行比较记忆。同时注意加强知识迁移能力，如：新陈代谢与物质、能量相伴而行，与ATP的形成、释放、转移、利用密切相关，与生物体结构的严整性、酶的催化特性分不开。关于植物水分的吸收和利用、矿质营养，光合作用和细胞呼吸，动物（人体）物质代谢和能量代谢的过程，强调对过程的理解和对比，找出其中的内在联系，注意与其他章节知识的联系，注意联系生产生活实际，关注热点问题；同时加强图文信息转换能力的培养，提高学生联系实际，解决问题的能力。新陈代谢的基本类型是对全章的总结与补充，我们要掌握其概念的内涵和外延，理解化能合成作用的过程，并了解硝化细菌在自然界中与N元素循环的关系。本单元虽然涉及生化知识较多，但大纲中要求并不高，在复习时不必加深拓展，只要求掌握书本中内容，知道大体过程即可，不然不但加重负担，而且还会造成知识混乱。由于当今高考，学科内知识综合比例较大，学科间综合比例极小，而且多为拼盘式，因此复习时要将重点放在学科内综合上。在学科内知识综合复习上应注意以下方法：（1）弄清概念、夯实基础。本单元主要概念有：新陈代谢，同化作用和异化作用，光合作用和化能合成作用、呼吸作用和发酵、蒸腾作用、渗透作用和吸胀作用、酶、ATP等。（2）构建知识体系，注重知识间内在联系。通过构建知识体系，在掌握基本概念、基本知识的基础之上，向知识的深度、广度发展，牢固掌握知识的核心内容，并使学生的分析、归纳、综合等能力得到培养和锻炼。第10讲酶与ATP走进高考第一关：教材关合作梳理知识体系酶和ATP酶的作用和本质细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多①，统称为细胞代谢活化能：分子从②转变为容易发生化学反应的③状态所需要的能量作用实质实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解结论：酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著酶的本质：酶是④产生的具有催化作用的⑤，其中绝大多数酶是⑥，少数为⑦酶的特性（与无机催化剂相比）⑧性⑨性作用比较温和、需要适宜的温度和pHATP生理功能：细胞生命活动所需能量的来源结构简式：A—P～P～PATP与ADP的相互转化：12iATPADPP酶酶能量ATP的形成途径：意义：能量通过ATP分子在反应和反应之间循环流通，保证了生命活动所需能量的持续供应自我校对：①化学反应②常态③活跃④活细胞⑤有机物⑥蛋白质⑦RNA⑧高效⑨专一直接吸能放能解读高考第二关：考点关考点1酶的本质及实验验证12（1）证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。（2）证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色。对照组：已知RNA溶液+吡罗红溶液→出现红色。特别提醒：（1）证明酶是蛋白质的其它证据。①酶经酸、碱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，凡是能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活。③酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性质。④酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。⑤与蛋白质的分子量相似，结构相似。⑥在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。⑦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。（2）证明酶是RNA的其他证据。将某种酶液用核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。3（1）分布：胞内酶（如呼吸氧化酶）、胞外酶（如各种消化酶）。（2）作用机理：①在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂一样，能显著降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数。②反应前后酶的性质和数量均没有变化。例析1下列有关酶的叙述，正确的是（）①是有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的从体内转化而来③凡是活细胞都能产生酶④绝大多数酶是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用⑨酶只在细胞内发挥作用ABCD解析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，即酶大多数是蛋白质类物质，少数为RNA，它只有催化作用，在个体发育中起调控作用的是激素。胞外酶常见的有消化道内的消化酶类。答案：C点评：利用酶的专一性可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA，将某种酶液用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。互动探究1-1当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率即刻慢了下来。由此可以说明（）ARNA是核酸的一种BRNA也可起生物催化剂的作用CRNA主要存在于细胞质中DRNA是该种生物的遗传物质解析：考查酶的本质和作用。根据题意，当这种RNA被酶水解后，化学反应的速率即刻慢下来，说明此种RNA对化学反应有强的催化作用，是一种酶。答案：B互动探究1-2下列关于酶的叙述中正确的是（）AB．活的生物体的任何一个细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用C．绝大多数酶是在核糖体上合成的，生物体缺乏某种酶就可能出现这种酶缺乏症D解析：酶都是由活细胞产生的，其中蛋白质酶的合成包括转录和翻译两个过程。酶在细胞外也可以起催化作用，例如消化酶。同一生物体内的各种酶要求的催化条件不一定相同，例如人体胃蛋白酶和唾液淀粉酶要求的条件就不相同。答案：C考点2酶催化作用的特点与曲线解读1解读：①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。③酶只能催化已存在的化学反应。2（1）图像解读：①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。②酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。（2）曲线解读：①在A反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A参加的反应。②在A反应物中加入酶B，反应速度和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加的反应。3解读：①在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，当温度升高时可恢复活性。③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。4解读：①在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。例析2（2009·宁夏、辽宁理综，2）右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（）At2调到最适温度时，酶活性下降Bt1调到最适温度时，酶活性上升Ct2时比t1高，故t2时更适合酶的保存Dt1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重解析：由图可知，在最适温度之前，随温度升高，酶活性逐渐增强，但在最适温度之后，随温度升高，酶活性逐渐降低甚至失活。A项中，反应温度由t2调到最适温度时，部分未失活酶的活性上升；B项中，t1温度时，酶活性低，当升高温度时活性会上升，所以B对；C项中t2时酶活性因温度高会变性，而t1时酶活性低，但不会变性，所以t1时更适合酶的保存；D项中，t1时酶活性低但不会破坏空间结构，而t2时已破坏了空间结构，所以t2比t1破坏得更严重。答案：B互动探究2下图分别表示温度、pH与酶活性的关系，叙述不正确的是（）AA上的b点所对应的温度表示该酶的最适温度BB相似CB、C说明不同的酶有不同的最适pHD解析：在一定温度范围内酶活性随温度的升高而增强。答案：D考点3关于酶催化作用特点的实验13222222FeHOHOO（速度缓慢）222222HOHOO肝脏中过氧化氢酶（速度较快）实验中可根据气泡产生的剧烈程度及能否使无火焰的卫生香复燃来判断催化效率的高低2(1)实验设计及现象分析(2)实验过程的理论分析深化拓展：“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验应注意的问题（1）实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少而活性降低。（2）实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。（3）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。（4）实验过程中要及时观察。过氧化氢经过氧化氢酶或Fe3+催化后分解成水和氧气。氧气的多少可通过两个途径观察：一是观察产生的气泡的数量的多少；二是用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰的卫生香复燃。注意卫生香不要插入气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。（5）过氧化氢有腐蚀性，不要使其接触皮肤。例析3取经过编号的5支试管分别加入2mL0.5mol/L的过氧化氢溶液，进行如下试验，根据实验内容，下列说法正确的是（）A3号和4号试管B1号和3号对照不能说明酶有专一性C3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响D解析：通过分析，2号和3号试管能说明酶具有高效性；1号和3号试管进行对照，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，而唾液淀粉酶不能催化该反应，说明了酶具有专一性；3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关。答案：C互动探究3下列对“比较过氧化氢在