专题3 酶与ATP

专题3酶与ATP高频考点酶在代谢中的作用理解酶的作用和机理，知道酶的本质和特性ATP在能量代谢中的作用结合具体的生命活动过程分析ATP的合成与水解探究影响酶活性的因素结合酶的特性设计一些验证或探究实验【高考突破1】酶的本质、作用及其机理1．酶本质的探索过程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德(法国)1857年提出：只有活酵母细胞参与才能进行发酵李比希(德国)认为：酵母细胞死亡并裂解后释放出某种物质，引起发酵毕希纳(德国)：获得含有酶的提取液，但提取液中还含有许多其他物质，无法直接对酶进行鉴定萨姆纳(美国)：1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是蛋白质(后来，科学家证明了绝大多数酶都是蛋白质)切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现少数RNA也具有生物催化功能2．酶的本质及生理功能化学本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)来源一般来说，活细胞都能产生酶生理功能生物催化剂作用机理降低化学反应的活化能作用特性高效性；专一性；作用条件温和【名师点睛】争论酶与无机催化剂的比较(1)相同点：①改变化学反应速率，本身不被消耗；②加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点；③降低活化能，使速率加快。(2)不同点：①高效性，指催化效率很高，使得反应速率加快；②专一性，每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这就是酶对底物的专一性；③多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；④易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；⑤反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行。【高考突破3】酶的作用特性及相关实验验证1．酶的本质和生理作用的实验验证(1)酶是蛋白质：对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲试剂出现紫色设计思路反应；实验组：待测酶溶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应。通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量是是否出现紫色反应。同理，也可用吡罗红(派洛宁)来鉴定酶是RNA。(2)酶的催化作用：对照组：反应物+清水反应物不被分解；设计思路实验组：反应物+等量的相应酶溶液反应物被分解。实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。2．有关酶特性的实验探究(1)酶的专一性：此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。设计思路一：换反应物不换酶实验组：反应物+相应酶溶液反应物被分解；对照组：另一反应物+等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二：换酶不换反应物实验组：反应物+相应酶溶液反应物被分解；对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液反应物不被分解。此实验过程中要注意：①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性、检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂(或班氏试剂或本尼迪特试剂)，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。②保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。(2)酶的高效性：①设计思路：检测检测检测检测检测检测检测检测对照组：反应物+无机催化剂底物分解速度；实验组：反应物+等量酶溶液底物分解速度。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度。②比较过氧化氢(H2O2)在不同条件下的分解：A.实验原理：a.每滴质量分数为3.5％的FeCl3溶液中的Fe3＋数，大约是每滴质量分数为20％的新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。b.H2O2在加热或催化剂的作用下，将产生水和氧气；c.氧气可以用点燃的卫生香插入反应试管内液面上方，观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈来检验。B.实验过程：试管编号实验设置(自变量)实验现象(因变量)结论1号(2mLH2O2)对照组无明显气泡放出，无助燃性H2O2的自然分解缓慢2号(2mLH2O2)实验组水浴加热(90℃)有明显气泡放出，有助燃性加热能促进H2O2的分解3号(2mLH2O2)加入质量分数为3.5％的FeCl3溶液2滴有较多气泡放出，助燃性强Fe3＋能催化H2O2的分解4号(2mLH2O2)加入质量分数为20％的肝脏研磨液(含H2O2酶)2滴有大量气泡放出，助燃性更强H2O2酶也具有催化过氧化氢分解的作用，且效率比Fe3＋高试管编号实验设置(自变量)实验现象(因变量)结论实验装置和操作【名师点睛】1.有关酶实验的注意事项(1)要求用新鲜肝脏，因其内过氧化氢酶的含量及活性较高。(除肝脏研磨液外，其他生物材料中也含过氧化氢酶)(2)实验使用肝脏的研磨液，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FeCl3溶液和肝脏研磨液不能用一支滴管。(4)注意安全，H2O2具有一定的腐蚀性，不要溅到皮肤上。如果不慎溅到皮肤上，要及时用清水冲洗。2.酶的最适温度酶的来源不同，其催化作用的最适温度也不同。(1)来源于恒温动物的酶，最适温度一般为其体温值，如从人体内提取的酶，一般在37℃左右时活性最高，其他恒温动物也比较接近检测检测这一数值。(2)植物的不同酶类，最适温度差别较大，如光合作用酶类，最适温度多为25℃～30℃，而呼吸作用酶的最适温度多为35℃～45℃。(3)从低等生物体内提取的酶，最适温度一般与其生活环境的温度相当，如从深海热泉口耐热菌体内分离的Taq酶，可以在90℃以上高温条件下继续行使功能。3.酶催化活性≠酶促反应速率(1)酶催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变所研究的因素。(2)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。(3)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。【高考突破3】与酶有关的曲线解读1.表示酶高效性的曲线(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。2.表示酶专一性的曲线(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。3.影响酶活性的曲线由甲、乙、丙三图可知：(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、高温都会使酶失活，而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。(3)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速率的影响由甲、乙两图可知：(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，受酶数量和酶最大活性限制，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。【名师点睛】有关酶的实验中的两个“不要”(1)在探究淀粉酶的最适温度的实验中，不要用斐林试剂，因为斐林试剂需要加热，这样在检测实验结果时，会改变实验的自变量。(2)在用淀粉酶、淀粉和蔗糖为原料来验证酶的专一性时，不要用碘液来检测实验结果，因为碘液不能检测蔗糖是否被淀粉酶水解。【高考突破4】ATP在代谢中的作用1.ATP的分子结构与功能2.ATP与ADP的相互转化过程分析3.ATP合成与水解的比较ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量ATPATPADP+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)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动酶酶反应场所细胞质基质(细胞溶胶)、线粒体、叶绿体生物体的需能部位【名师点睛】ATP的功能(1)供能——直接能源物质；(2)储能——一种高能磷酸化合物。【状元心得】ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析(1)生物细胞可通过无(厌)氧呼吸分解有机物，产生少量ATP，因此在O2供给量为零的情况下，ATP产生量仍然有一定数值。(2)随O2供给量增加，有(需)氧呼吸明显增强，ATP产生量随之增加；但当O2供给量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。(3)当横坐标表示呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。【高考突破5】易错辨析易错易混点1常见的有关酶的错误说法与正确说法温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成易错易混点2酶和动物激素的易混点比较项目酶动物激素来源所有活细胞产生专门的内分泌腺或内分泌细胞产生化学本质蛋白质或RNA多肽或蛋白质、固醇类、氨基酸衍生物生理功能催化作用调节代谢项目错误说法正确说法产生场所具有分泌功能的细胞才能产生活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)化学本质蛋白质绝大多数为蛋白质，少数为RNA作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用分布部位大部分在细胞内(胞内酶)，有些在细胞外(胞外酶)主要分布在内环境中易错易混点3生物体的能源物质辨析(1)细胞中的重要能源物质——葡萄糖；(2)植物细胞中储存能量的物质——脂肪、淀粉；(3)动物细胞中储存能量的物质——脂肪、糖原(元)；(4)生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类；(5)生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP；(6)生物体进行各项生命活动的最终能源物质——太阳能。