1、教 材 面 面 观一、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。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_作用。同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有_的特性。3酶的作用机理：降低化学反应的_。思考 1 在化学反应前后，酶的理化性质有无改变？二、酶的本质1酶的本质的探索过程(1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。(2)争论巴斯德法国1857年提出：只有 参与才能进行发酵李比希德国认为：酵母细胞死亡裂解后释放出 ，引起发酵(3)毕希纳(德国)：获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶。(4)萨姆纳(
2、美国)：1926 年用丙酮提取出了刀豆种子中的_，并证明了脲酶是_。(5)切赫和奥特曼(美国)：20 世纪 80 年代，发现少数_也具有催化功能。2酶的本质：酶是_产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是_，少数酶是_。三、酶的特性1_：酶的催化效率大约是无机催化剂的 1071013 倍。2专一性：一种酶只能催化_化学反应。思考2 能否用除去植物细胞壁的酶去除掉原核细胞的细胞壁？3酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在_的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的_遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性_，但不会失活。四、ATP 结构和特点结构特点：含有_个高能磷酸键，且
3、远离腺苷的那个高能磷酸键既容易_，又容易_。ATP 与 ADP 的相互转化：表达式是_。ATP 在生物体细胞内普遍存在，含量_，但在细胞内的转化是_ATP 的生理功能：ATP 水解时释放的能量是生物体进行_、_、_等生命活动所需能量的_。五、ATP 的形成途径ATP 的 形 成 途径动 物和人：能 量来自 _作 用分 解_释放的能量，形成场所是_和_。绿色植物：能量除来自_作用分解_释放的能量外，还来自_作用吸收的_能。因此，形成场所有_、_、_。答案：一、1.化学反应 2.催化 高效 3.活化能思考 1 酶是一种生物催化剂，在化学反应前后其理化性质都没有改变。二、1.(2)酵母细胞 某些物质
4、(4)酶 蛋白质(5)RNA 2.活细胞 蛋白质 RNA三、1.高效性 2.一种或一类思考 2 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，原核细胞壁的主要成分是肽聚糖，根据酶的专一性，不能用同一种酶除去。3较温和 空间结构 降低四、两 分解释放能量 形成而储存能量 ADPPi能量酶ATP 很少 十分迅速的 细胞分裂 肌肉收缩 主动运输 直接来源五、呼吸 有机物 细胞质基质 线粒体 呼吸 有机物 光合 光 细胞质基质 线粒体 叶绿体考 点 串 串 讲考点一 酶的本质及实验验证1.酶的本质及生理功能化学本质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)来源由活细胞
5、产生生理功能生物催化作用原理降低化学反应的活化能2.酶化学本质的实验验证(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溶液吡罗红染液出现红色。特别提示(1)证明酶是蛋白质的其他证据酶经酸、碱水解后的最终产物是氨基酸。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。酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性质。酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。与蛋白质的分子量相似，结构相似。在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。做元素分析，
6、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处理，根据酶液是否被水解予以判断3分布与作用机理(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：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反应前后酶的性质和数量均没有变化即时应用酶是一类生物催化剂，生物的生命活动离不开酶的催化。下面是对酶的叙述，其中正确的是()A因为酶的催化效率高，故酶促反应速度与酶的浓度无关B有些酶由蛋白质构成，有些酶则是由脂质或核酸构成C酶促反应能释放出更多
7、的能量DRNA 聚合酶的最终水解产物是氨基酸答案：D解析：酶的浓度越大，参与反应的物质越多，酶促反应速度越快；多数酶是由蛋白质构成的，少部分酶是由 RNA 构成的；酶只是改变了反应的速度，不能使反应释放更多的能量；RNA 聚合酶属于蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。考点二 酶催化作用的特点与曲线解读1.表示酶高效性的曲线解读：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。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。酶只能催化已存在的化学反应。2表示酶的专一性的图像和曲线(1)图像解读：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
8、不能被该酶催化的物质。酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。(2)曲线解读：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 参加反应。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 参加反应。3影响酶活性的曲线解读：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。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。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：在其他条件适宜、酶量一定的条件下
9、，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。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。即时应用下图中，(甲)表示植物的淀粉酶和人的淀粉酶的活性与 pH 的关系，(乙)表示三种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的状况。下列说法正确的是()pH 为 5 时，植物淀粉酶的活性最高 若细胞质由中性变成酸性，人的淀粉酶的活性渐渐升高(乙)图中，适宜温度范围最广的酶是 B 酶(乙)图中，无法确定 C 酶作用的最适温度A BC D答案：C解析：由图(甲)可知，pH 为 5 时，植物的淀粉酶的活性最高；pH 为 7 时，人的淀粉
10、酶的活性最高，若细胞质中由中性变成酸性，人的淀粉酶的活性将逐渐降低，直至变性失活；由图(乙)可知，B 酶的适宜温度的范围最窄；由于 C 酶的活性仍在随温度的升高而升高，因此无法确定 C 酶作用的最适温度。考点三 ATP 的结构和功能1.ATP 的结构简式ATP 的结构简式可写成：APPP。其中 A 代表腺苷(即腺嘌呤核苷)，T 表示 3 个，P 表示磷酸基，所以 ATP 称为三磷酸腺苷。“”表示高能磷酸键，即“PP”键，“”表示普通磷酸键。2ATP 的分子式ATP 的分子式为 C10H16O13N5P3。3ATP 的分子结构式4ATP 的功能ATP 是一种高能磷酸化合物，一分子 ATP 中含有
11、两个高能磷酸键，每个高能磷酸键中贮存了大量的自由能。所谓自由能是指能直接用于做功的能量。ATP 中高能磷酸键贮存的自由能在键断裂时释放出来，能直接用于各项生命活动，而普通共价键断裂释放的能量不能直接用于各项生命活动。所以 ATP 被称为生命活动的直接能源物质。即时应用1.下列有关 ATP 的叙述中，正确的是()AATP 由 1 分子腺嘌呤和 3 分子磷酸组成BATP 中第三个高能磷酸键容易断裂和再结合CATP 分子中所有的化学键中都储存着大量的化学能，因此称之为高能化合物DATP 由 C、H、O、N、P 五种元素组成答案：D解析：ATP 由 C、H、O、N、P 五种元素组成；其分子组成包括 1
12、 分子核糖、1 分子腺嘌呤、3 分子磷酸；其分子中只有两个高能磷酸键，含有大量的化学能，其他化学键所含能量很少。2以下关于 ATP 的叙述中，正确的是()A组成 ATP 的矿质元素为 C、H、O、N、PBATP 水解后的产物不含有高能磷酸键C细胞质的基质、线粒体、叶绿体中既能消耗 ATP 又能生成ATPD成年人由静止状态进入剧烈运动状态后，细胞内 ATP 会大量增加答案：C解析：组成 ATP 的元素有 C、H、O、N、P，但 C、H、O 不属于矿质元素；ATP 水解成的 ADP 中也含有一个高能磷酸键；线粒体中呼吸作用产生 ATP，同时线粒体内 DNA 的复制等生命活动也会消耗 ATP；ATP
13、 在细胞中含量并不多，代谢旺盛的细胞中 ATP和 ADP 转化迅速，但 ATP 含量不会大量增加。考点四 ATP 和 ADP 可以相互转化1.ATP 与 ADP 的相互转化科学实践证明，ATP 在一定酶的催化作用下很容易水解，分子中远离 A 的那个高能磷酸键断裂，远离 A 的那个磷酸基团脱离，形成 Pi，同时储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷就转化成二磷酸腺苷，即 ADP。而在另一种酶的催化下，ADP 可以接受能量，同时结合一个磷酸，从而转化为三磷酸腺苷(ATP)。此过程可用下式表达：ATP 酶1酶2 ADPPi(磷酸)能量(1)反应式从左到右，表示能量的利用，释放的能量用于一切
14、生命活动；(2)反应式从右到左，表示能量的转移，转移的能量，动物来自细胞呼吸与磷酸肌酸的水解，植物来自光合作用和细胞呼吸。2ATP 与 ADP 的相互转变仅仅只是物质上的可逆，并不表示化学上的可逆反应。这是因为：(1)从反应条件上看，ATP 的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而 ATP 的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。(2)从能量上看，ATP 水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能；而合成 ATP 的能量主要有化学能和太阳光能。因此能量的来源是不同的。(3)从 ATP 合成与分解的场所上看，ATP 合成的场所是细胞质基质、线粒体
15、和叶绿体；而 ATP 分解的场所较多，如细胞膜(主动运输消耗 ATP)、细胞核(DNA 的复制和 RNA 的合成耗能)等。因此其合成与分解的场所不尽相同。综上所述，ATP 与 ADP 相互转变的反应并不是简单的可逆反应。3ATP 与 ADP 之间相互转化的生理意义(1)ATP 在细胞内的含量很少，且转化十分迅速，使得细胞内ATP 的含量总是处在动态平衡之中，这对于生物体内部稳定的供能环境极其重要。从而确保生物体的各项生命活动能及时得到能量的供应，以及新陈代谢的顺利进行。(2)ATP 水解释放的能量是生物体维持的各项生命活动所需能量的直接来源。如细胞分裂、根对矿质元素的吸收、物质的合成、肌肉收缩
16、、腺体分泌、神经传导和生物电等生命活动所需能量都来自 ATP 的水解。即时应用下面关于 ATP 的叙述，错误的是()A在 ATP 与 ADP 相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用B人成熟红细胞中的 ATP 来自无氧呼吸CATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸D主动运输的直接能源是 ATP答案：A解析：ATP 分子脱去了两个磷酸基以后成为 AMP，A 是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，P 是磷酸基团，所以 AMP 为腺嘌呤核糖核苷酸。在 ATP 与 ADP 相互转化的过程中，能量的来源可以是光合作用，也可来自呼吸作用。实 验 关 关 顺实验类型 实验设计中的变量分析1变量的种类变量是实验设计可
17、以变化的因素或条件，根据变量间的相互关系，可分为以下两类：(1)自变量与因变量：自变量是由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是由于变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。(2)无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。2自变量的确定和控制根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。例如：“探索淀粉酶的最适温度”的实验。(1)变量的确定：自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度，即要“探究什么”，则“什么
18、”就是自变量。(2)自变量的控制：在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25、26、27控制变量的方法，常用的有“施加”“改变”“去除”等。3无关变量的确定与控制例如：请指出探究 pH 对唾液淀粉酶活性影响实验中的无关变量是什么。应如何控制？分析：在做实验时，对照组和实验组的以上因素都要相同适宜。即时应用为验证 pH 对唾液淀粉酶活性的影响，实验操作步骤如下：在 15 号试管中分别加入 0.5%的唾液 1 mL。加完唾液后，向各试管均加入相应的缓冲液 3 mL。使各试管中的 pH 依次稳定在 5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。分别向 15 号试管中加入 0.
19、5%的淀粉液 2 mL，然后放入37温水中恒温水浴。反应过程，每隔 1 min 从第 3 号试管中取出一滴反应液滴在比色板上，加 1 滴碘液显色。待呈橙色时，立即取出 5 支试管，加碘液显色并比色，记录结果如下表：项目12345pH5.006.206.807.408.00颜色橙黄色注：“”表示蓝色程度。请回答(1)实验设计中，因变量是_。实验过程中选择 37恒温的理由是_。(2)3 号试管加碘液后出现橙黄色，说明_。(3)如果反应速度过快，应当对唾液进行怎样的处理？_。(4)该实验得出的结论是_。答案：(1)颜色变化 保证温度恒定，排除温度对实验过程的干扰；37是唾液淀粉酶的最适催化温度(2)
20、淀粉已经完全分解(3)适当稀释唾液(4)唾液淀粉酶催化的最适 pH 是 6.80，高于或低于此值，酶的活性都会降低解析：本实验的目的是验证 pH 对酶活性影响，所以在实验过程中，pH 是唯一的自变量，其他的条件都是无关变量，应保持一致；从实验结果分析，第三组是对照组，选择 37的原因有两个，一是保证温度恒定，排除温度对实验过程的干扰，二是 37是唾液淀粉酶的最适催化温度。颜色变化为因变量，通过观察颜色的变化来判断淀粉的分解情况。如果反应速率过快，应当适当地稀释酶溶液，降低反应速率；根据实验目的，从反应的结果分析，该实验的结论是唾液淀粉酶催化的最适 pH 是 6.80，高于或低于此值，酶的活性都
21、会降低。典 例 对 对 碰类型一 酶的化学本质例 1关于酶的叙述中，正确的是()A人体中酶的活性受温度、pH 的影响，其在人体的内外都能起作用B酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等阶段C酶是活细胞产生的，它的化学本质是蛋白质D酶是由腺体合成的物质答案：A解析：在细胞内发挥作用的酶不需要经过内质网和高尔基体的加工等阶段，如呼吸氧化酶。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，不仅仅是蛋白质，还有 RNA。酶是由核糖体合成的物质，或者是由 DNA 转录产生 RNA，不是由腺体合成的。特别提示(1)酶和动物激素的比较比较项目酶动物激素来源所有活细胞产生 动物专门的内分泌腺产生 化学本质
22、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 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(2)酶、激素、抗体、载体、维生素等与蛋白质的关系维生素均为有机物，有些是脂溶性的，如维生素 A、维生素 D，部分动物激素属于蛋白质。还有部分属于脂质，如性激素；而绝大多数种类的酶属于蛋白质，如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等。抗体、载体则全部属蛋白质。它们的关系可用下图表示：类型二 酶的催化特性例 2下图表示人体内某种酶促反应速率受温度和 pH 的影响情况，下列解释不正确的是()A在 a 点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大B在 b 点，将酶
23、的浓度增大一倍，反应速率不可能增大C在 c 点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大D该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征答案：B解析：此图可以反映温度和 pH 对酶促反应速率的影响。但是影响反应速率的因素，不仅包括温度和 pH，还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，可以提高反应速率，所以 A、C 正确，B 项错误。题图显示，该酶的最适 pH 为 2 左右，因此这种酶可能是胃蛋白酶，而不会是唾液淀粉酶，D 项正确。方法技巧：识坐标的曲线图关键是三看：第一看，理解坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标的关系，再结合教材，联系相应的知识点(即识标)；第二看，曲线中的特殊点(顶点、
24、始终点、转折点、交叉点)表示什么生物学意义(即明点)；第三看，各段曲线的变化趋势及其含义。根据纵、横坐标的含义可以得出：在一定范围内，随“横坐标的量”的增加，“纵坐标的量”逐渐增加或减少。超过一定范围后，随“横坐标的量”的增加，“纵坐标的量”减小或增加，或者达到某种平衡状态。若为多重变化曲线坐标图，要分别揭示其变化趋势，然后对比分析，找出符合题意的曲线或者结论，或者是教材中的结论性语言(即折线)。类型三 ATP 的生理功能例 3海洋中电鳗有放电现象，其电能是由()A有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来B由热能转变而来C由光能转变而来D由 ATP 转变成 ADP 时释放的化学能转变而来答案：D
25、解析：电鳗放电是电鳗的一种生命活动，其能量直接来自 ATP水解所释放的化学能，由化学能转变为电能。类型四 ATP 及其与 ADP 的相互转化例 4下面关于 ATP 的叙述，错误的是()A细胞质和细胞核中都有 ATP 的分布BATP 合成所需的能量由磷酸提供CATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸D正常细胞中 ATP 与 ADP 的比值在一定范围内变化答案：B解析：ATP 是细胞内的直接能源物质。细胞膜、细胞质和细胞核中都有 ATP 的分布。ATP 分子是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个磷酸基团组成的；一个分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸基团组成一个核苷酸，所以 ATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。正常的细胞中 ATP 和 ADP 时刻进行着相互转化，所以 ATP与 ADP 的比值在一定范围内变化。磷酸不含有能量，ATP 合成时所需要的能量，来自呼吸作用中分解有机物所释放的能量和光合作中光能转化成的电能。方法技巧：(1)ATP 的组成：1 分子核糖、1 分子腺嘌呤、3 分子磷酸基团。(2)细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界的共性(生物界具统一性)。(3)热能是有机物氧化分解时和 ATP 同时产生的，热能不能转化成 ATP 中的能量。THANKS
