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1第1讲ATP和酶考纲要求核心素养1.酶在代谢中的作用Ⅱ2．ATP在能量代谢中的作用Ⅱ3．实验：探究影响酶活性的因素生命观念通过描述ATP的结构与功能，形成结构与功能相适应的观点。科学思维借助分析影响酶活性因素的相关曲线，形成建构模型的科学思维方法。科学探究通过影响酶活性因素的相关实验，培养设计实验、分析实验结果并得出实验结论的能力。ATP的结构、功能和利用授课提示：对应学生用书第34页[基础突破——抓基础，自主学习]1．ATP的结构与功能(1)结构：(2)功能：生命活动的直接能源物质。2．ATP与ADP的相互转化2(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)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。[重难突破——攻重难，名师点拨]1．ATP结构的相关分析：2．细胞内产生与消耗ATP的生理过程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[特别提醒](1)ATP与ADP的相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP的含量很少，只是ATP与ADP的转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP的含量都保持着动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。[题型突破——练题型，夯基提能]3题型1ATP结构与功能的分析1．如图为ATP的结构示意图，下列相关叙述中，正确的是()A.图中①是构成DNA和RNA的五碳糖B.图中②指的高能磷酸键，在ATP分子中共有3个C.图中③是mRNA与质粒共有碱基之一D.图中④是构成DNA的基本组成单位之一解析：图中①是核糖，是构成RNA的五碳糖，A错误。高能磷酸键在ATP分子中有两个，B错误。图中③是腺嘌呤，是构成核糖核苷酸和脱氧核苷酸的基本单位，C正确。图中④可表示核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，D错误。答案：C2．(2018·吉林延边一模)下列关于ATP的叙述，正确的是()A.葡萄糖的跨膜运输一定消耗ATPB.ATP组成成分中有糖类C.叶绿体内ATP的运输方向是基质→基粒D.线粒体基质和叶绿体基质内都可以产生ATP解析：葡萄糖的跨膜运输有主动运输也有协助扩散，其中协助扩散不消耗能量，A错误；ATP中的A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B正确；叶绿体内的ATP是在类囊体薄膜上生成的，需要在叶绿体基质中参与暗反应，叶绿体内ATP的运输方向是基粒→基质，C错误；线粒体基质可以产生ATP，而叶绿体基质消耗光反应产生的ATP，D错误。答案：B[技法提炼]比较法辨析ATP、DNA、RNA中“A”的含义ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。题型2ATP与ADP的相互转化43．如图为细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，下列相关叙述不正确的是()A.过程①所需能量来自有机物分解时释放或叶绿体利用光能时转换B.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应间循环流通C.活细胞中ATP与ADP相互转化速率会受到温度和pH的影响D.吸能反应一般与过程①相联系，放能反应一般与过程②相联系解析：吸能反应伴随着ATP的分解，即过程②，而放能反应伴随着ATP的合成，即过程①，D错误。答案：D4．如图是玉米叶肉细胞中ATP的合成与分解示意图，下列叙述正确的是()A.无氧条件下，光能是叶肉细胞内能量1的唯一来源B.有氧条件下，合成ATP的场所只有线粒体和叶绿体C.能量2可以用于叶绿体中H2O的光解D.能量2可以用于吸能反应解析：无氧条件下，玉米叶肉细胞合成ATP的能量可以来自光能，也可以来自有机物分解释放的化学能；有氧条件下，玉米叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；叶绿体中H2O的光解所需能量来自光能；吸能反应一般与ATP水解的反应相关联，由ATP水解提供能量。答案：D酶的本质、特性及相关实验探究授课提示：对应学生用书第35页[基础突破——抓基础，自主学习]1．酶的本质及作用52．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：高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温时，酶的活性减弱，但不会失活。[重难突破——攻重难，名师点拨]与酶相关的曲线解读(1)酶的高效性曲线①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)酶的专一性曲线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不能催化该反应。②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A能催化该反应。(3)影响酶促反应速率的因素①温度和pH6a.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，酶的催化作用逐渐减弱以至失活。b.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，温度升高可恢复活性。c.从图丙可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。②底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响：a.图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，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。b.图乙：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。[特别提醒](1)同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(2)酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。[题型突破——练题型，夯基提能]题型1酶的产生、本质、作用、特性的分析1．下列关于酶的叙述中，正确的是()A.能产生激素的细胞一定能产生酶B.能产生酶的细胞一定能产生激素C.人体中酶只在内环境中起作用D.酶都是由内分泌腺细胞合成的解析：所有活细胞都能产生酶，而激素仅由内分泌腺细胞产生，A正确，B、D错误；酶可在细胞内、细胞外发挥作用，在体外也能发挥作用，C错误。答案：A2．如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是()A.此反应为放能反应7B.曲线Ⅰ表示有酶参与C.E1为反应前后能量的变化D.酶参与反应时，所降低的活化能为E4解析：曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物的能量值比原料的高，此反应为吸能反应。答案：D3．(2018·新疆一模)下列关于酶的叙述，正确的是()A.随着温度降低，酶促反应的活化能下降B.酶活性最低时最适合该酶的保存C.细胞中所有酶的合成都受基因控制D.胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质的水解说明酶具有专一性解析：低温条件，酶的活性降低，其降低的活化能减少，则酶促反应的活化能升高，A错误；酶一般在低温条件下保存，而酶活性最低时其空间结构可能已被破坏，B错误；大多数酶是蛋白质，少数是RNA，蛋白质和RNA的合成都受到基因的控制，C正确；胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质的水解，因为小肠中的pH不适宜胃蛋白酶发挥作用，不能说明酶具有专一性，D错误。答案：C[练后反思]酶在代谢中的几点提醒1．在化学反应前后，酶的化学性质不变。2．酶的化学本质是蛋白质和RNA，具有催化的功能。3．酶是由活细胞产生的，可以在细胞内发挥作用，但酶并不只在细胞内发挥作用。在生物体外适宜的条件下也能发挥作用。如淀粉酶水解淀粉的实验。4．产生激素的细胞一定能产生酶，但产生酶的细胞不一定能产生激素。题型2影响酶促反应的曲线分析4．(2018·天津一模)如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，相关叙述正确的是()A.在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性高于酶2B.将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性上升C.在两种不同的pH条件下，酶1的活性可能相同D.酶1和酶2能够水解同一种底物是酶专一性的体现8解析：题图是在特定温度条件下绘制，高温可使酶变性失活，故在高温环境条件下，pH＝5时，酶1的活性等于酶2，A错误；过酸、过碱使酶变性失活，则pH＝9时，酶因空间结构被破坏而永久性失活，即使pH恢复到最适，酶的活性也不能恢复，B错误；据图可知，在最适pH的两侧，在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同，C正确；酶1和酶2能够水解同一种底物不是酶专一性的体现，D错误。答案：C5．研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶(POD)，分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应，结果如图所示。下列相关说法正确的是()A.图1所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对POD活性的影响B.当底物浓度为0.08mmol·L－1时，POD催化酚类2的反应速率一定大于酚类3C.由图2可知，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，降低浓度后POD活性一定会恢复D.H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响相同解析：如图1所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对POD活性的影响，不同酚类物质的浓度对POD活性的影响不同，A正确；过氧化物酶活性除了与底物浓度有关外，还与温度和pH有关，B错误；由图2可知，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，但没有实验说明降低浓度后POD活性就会恢复，C错误；本实验只探究了H2O2浓度对POD活性的影响，并没有探究温度和pH对POD活性的影响，无法判断H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响是否相同，D错误。答案：A[方法规律]“四看法”分析酶促反应曲线1．一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。2．二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到最大值时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到最大值后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。3．三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点，理解特殊点的意义。4．四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。题型3与酶的作用及特性相关的实验设计思路9[实验方法](1)鉴定酶本质(试剂检测法)的实验思路项目实验组对照组材料待测酶溶液等量已知蛋白质处理分别加入等量的双缩脲试剂现象是否呈现紫色呈现紫色结论呈现紫色说明该酶为蛋白质类，否则该酶的化学本质不是蛋白质(2)酶具有催化作用的实验设计思路实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：底物＋等量蒸馏水――→检测底物不被分解(3)酶的专一性实验设计思路实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：另一底物＋与实验组相同酶液――→检测底物不被分解或者实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：相同底物＋另一种酶液――→检测底物不被分解(4)酶的高效性实验设计思路对照组：反应物＋无机催化剂――→检测底物分解速率实验组：反应物＋等量酶溶液――→检测底物分解速率加快[易错警示]“实验设计思路”与“实验步骤”的区别“实验设计思路”字面