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必修①分子与细胞第三章细胞的能量供应和利用考纲要求第9讲►►降低化学反应活化能的酶细胞的能量“通货”——ATP回顾教材基础整合核心考点研析解题技法体验双基考题理教材巧思维夯基固本回顾•教材基础自主梳理一、酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的许多，是细胞生命活动的基础。思考1：细胞代谢的顺利进行离不开哪些物质？提示：水和酶。化学反应2．酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有□2作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有□3的特性。3．酶的作用机理：降低化学反应的□4。催化高效性活化能二、酶的特性1．下图中曲线表示某一反应生成物随时间的变化(1)加入酶与未加酶对照，说明酶□5。(2)加入酶与无机催化剂对照，说明酶具有高效性。具有催化作用思考2：同一生物不同细胞内酶的种类和数量相同吗？提示：不同，因发生了细胞分化，从而导致细胞代谢发生了差异。2．下图为酶促反应作用的模式图(1)图中甲表示□6，乙表示反应物，丙、丁表示生成物。(2)图示过程说明酶具有专一性。酶3．酶的作用条件较温和过酸、过碱或温度过高，都会使酶的□7遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性□8，但不会失活。空间结构降低三、细胞的能量“通货”——ATP1．如图是ATP的结构简式(1)ATP中的A表示□9，P表示磷酸基团。(2)图中[1]是□10，其中□11易形成和断裂，[2]表示□12，是构成□13的基本单位。腺苷高能磷酸键远离腺苷的那个高能磷酸键腺嘌呤核糖核苷酸RNA2．ATP与ADP相互转化的反应式：□14。思考3：植物细胞的线粒体和叶绿体，哪个产生的ATP多？提示：叶绿体产生的ATP更多。3．ATP形成的途径(1)对于人和动物来说，能量均来自于□15。(2)对于绿色植物来说，能量来自于□16。ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量细胞呼吸细胞呼吸和光合作用四、有关酶活性的几个实验1．验证酶的高效性变量分析2．验证酶的专一性(1)方案一：用同种酶催化两种不同物质。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＋□25→反应物不被分解。(2)方案二：用两种不同酶催化同一物质。实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：□26＋等量另一酶溶液→□27。等量相同酶溶液相同反应物反应物不被分解变量分析：方案一中的自变量为□28，方案二的自变量为□29，因变量均为□30。3．探究温度对酶活性的影响(1)原理①完善下面的反应原理反应物的不同酶溶液的不同反应物是否被分解②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响□33，滴加碘液，根据是否出现□34来判断酶的活性。(2)步骤淀粉的水解蓝色及蓝色的深浅变量分析：思考4：若要探究某种酶的最适温度，实验又该如何设计(请写出思路)?提示：检测反应物的分解速率或反应物的剩余量或生成物的生成速度或生成量4．探究pH对酶活性的影响(1)原理①反应原理：H2O2――→过氧化氢酶H2O＋O2。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响□46，可用□47来检验O2生成量的多少。O2的生成量点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况(2)步骤思考辨析1．判断下列说法是否正确(1)酶只能在细胞内发挥催化作用。(×)(2)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(×)(3)酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失，但引起失活的原因不包括低温。(√)(4)人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等。(×)(5)ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能。(√)(6)ATP的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示不同物质。(√)2．连一连答案①—f②—a③—c④de⑤—b知考点破疑难系统知识整合•核心考点考点一酶的概念拓展类别内容来源一般来说，活细胞都能产生酶功能降低化学反应的活化能，提高化学反应速率应用训练1下列有关酶的叙述正确的是()A．凡是活细胞都能产生酶，酶可以由具分泌功能的细胞产生，也可以从食物中获取B．酶只有在细胞内才起作用，既能催化细胞内化学反应，又能在新陈代谢中和生长发育中起调控作用C．将淀粉酶溶液中加入双缩脲试剂发现溶液出现紫色，说明酶的化学本质一定是蛋白质D．将H2O2酶和蒸馏水同时等量加入H2O2溶液中，发现在有酶的试管中迅速出现大量气泡，说明酶的确降低了反应的活化能，具有催化作用[解析]酶一般由活细胞产生，在适宜条件下可在细胞外发挥催化作用；酶作为催化剂只起催化作用，降低反应的活化能；可以通过化学试剂来验证酶的本质，酶的化学本质绝大部分是蛋白质，极少部分是RNA。[答案]D考点二影响酶促反应的图象分析1.表示酶高效性的曲线解读：(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．表示酶的专一性的图象和曲线(1)图象。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．影响酶活性的曲线解读：(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．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响解读：(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。【特别提醒】(1)温度和pH是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。应用训练2如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是()A．图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升B．图乙中，a点对应的温度称为最适温度C．图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活D．图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低[解析]由于酶数量的限制，当反应物达到一定的浓度后，反应速率不再随反应物浓度的增加而上升。酶活性最大时所对应的温度称为最适温度。一般情况下，高温、过酸和过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，因此，当pH从6上升到10的过程中，酶活性先上升后变为0。[答案]D应用训练3(2014·山东青岛一模)图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。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．H2O2量增加时，e点不移，d点左移C．pH＝c时，e点为0D．pH＝a时，e点下移，d点左移[解析]温度降低时，酶活性下降，反应变慢，生成的氧气量不变，e点不移，达到平衡的时间变长，d点右移；H2O2量增加时，生成的氧气量增多，e点上移，反应时间变长，d点右移；pH＝c时，酶失活，反应无酶催化仍能进行，e点不为0；pH＝a时酶活性下降，e点不移，d点右移。[答案]A考点三ATP的结构与功能1.ATP的结构简析(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)简称：三磷酸腺苷。(3)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。(4)结构简式：A—P～P～P(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。2．ATP的生成细胞呼吸所释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于ATP的合成(ADP＋Pi＋呼吸放能的少部分――→酶ATP)。3．ATP的去向应用训练4(2014·大纲全国理综)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是()A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATPD．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用[解析]本题主要考查ATP与其他生命活动关系的知识。细胞核中的许多生理活动(如DNA复制)都要消耗能量，这些能量主要来自线粒体产生的ATP，A项正确；机体在运动时消耗ATP，睡眠时也消耗ATP，因为睡眠时，也会有肌肉收缩、神经传导、物质合成等生命活动，这些生命活动都要消耗ATP，B项错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都发生在细胞质基质中，都会产生少量ATP，C项正确；植物根细胞吸收矿质元素是主动运输，需要的ATP来源于呼吸作用，D项正确。[答案]B应用训练5下列有关ATP的叙述，正确的是()A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B．光合作用产物中的化学能全部来自ATPC．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D．细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化[解析]A项，蓝藻细胞是原核细胞，无线粒体；B项，光合作用产物中的化学能一部分来自ATP，还有一部分来自NADPH；C项，ATP分子是由一个腺苷和三个磷酸基团构成，故A、B、C项都不正确。D项，细胞连续分裂时，虽然是一个不断消耗ATP的过程，但ATP的含量很少，需要不断由ADP转化形成。[答案]D考点四有关四个探究实验的注意事项1.在探究酶的专一性实验中的注意事项(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，则适宜选用斐林试剂检测反应物是否被分解，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。2．在探究酶的高效性实验中的注意事项(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且活性降低。(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时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中就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)H2O2分解过程有气泡冒出，若反应一段时间，不再有气泡冒出，说明反应结束；若在不增加H2O2量的前提下，使气泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2浓度。3．在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项(1)实验室使用的α淀粉酶最适温度为60℃。(2)由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物。(3)本实验不宜选用斐林试剂鉴定，水浴加热是干扰条件。(4)本实验中步骤2、步骤3一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。4．在探究pH对酶活性的影响实验中的注意事项(1)实验步骤中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。(2)本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。(3)本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。应用训练6(多选)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是()A.实验①B．实验②C．实验③D．实验④[解析]过氧化氢不稳定，在高温下会分解成水和氧气，不能用做“温度对酶活性的影响”的实验材料，A项不合理；淀粉酶能促进淀粉水解，从而反映酶的活性，淀粉酶的活性越高，淀粉水解越快，淀粉遇碘变蓝色，可根据蓝色褪去的时间来判断酶的活性，B项合理；酶具有专一性，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而对淀粉不起作用，C项不合理；溶液的酸