1、高三生物组集体学习：酶与ATP考点解读 主讲人:张廷勇1 考纲内容（1）酶在代谢中的作用 （2）ATP在能量代谢中的作用 （3）探究影响酶活性的因素 实验与探究2 .考点内容全解考点1 ATP的结构构成 ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，它是细胞中普遍存在的一种高能磷酸化合物。在 ATP分子中的两个磷酸基团之间的高能磷酸键是一种特殊的化学键，当这种化学键水解时，放出的能量是一般化学键放出能量的2倍以上。例如，每摩尔的高能磷酸键放出的能量约是3054kJ，而一般的P一0键只放出能量8372092kJ。ATP分子简式可表示为A PPP(A：腺苷，P：磷酸，“”：高能磷酸键)。其结构式如图384所示。考
2、点2 ATP与ADP之间的联系 1ATP的生理功能以及发挥作用的方式：ATP分子中远离A(腺苷)的那个高能磷酸键，在一定条件下很容易断开，也很容易形成。高能磷酸键断开时，连接在ATP上的磷酸基团就离开ATP，形成磷酸(Pi)，同时，储存在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，这个过程通常称为ATP的水解。ATP水解时释放出的能量，可直接用于各项生命活动，如细胞分裂、根细胞通过主动运输从土壤中吸收矿质元素或肌肉收缩等。 ATP是新陈代谢所需能量的直接来源，也可以说，ATP是生物新陈代谢中的直接能源物质。当细胞中ATP的含量过分减少时，在一种酶的催化作用下，ADP可以接受能量，
3、同时与一个磷酸结合，形成一个高能磷酸键，从而转化成ATP。 应该注意以下几点：(1)ATP在生物体内含量少；(2)ATP与ADP之间的转化虽在物质上是可逆的，但这并不是可逆反应，因为这两个反应所在场所不同，所需酶的种类不同，所涉及能量方式不同；(3)生成ATP所需能量，动物体内可来自呼吸作用和磷酸肌酸的转化，植物体内可来自光合作用和呼吸作用；(4)当ATP过多时，部分能量可转移到磷酸肌酸中。2ATP与ADP之间的关系可总结为表38-1： 细胞结构ADPATPATPADP主要的生理功能举例细胞膜上的载体葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输细胞质基质呼吸作用的第一阶段；许多生化反应的进行叶绿
4、体光反应产生ATP，暗反应消耗ATP线粒体有氧呼吸第二、三阶段可产生ATP；自身DNA复制等核糖体氨基酸合成蛋白质时要消耗ATP高尔基体J植物细胞的细胞壁形成，动物细胞分泌物的分泌内质网有机物的合成、运输细胞核DNA的复制、转录考点3ATP在生物体内形成的场所 ATP的形成必需需要相应能量的产生，在动物体内可来自呼吸作用，呼吸作用的场所为细胞质基质和线粒体；植物体内除了通过呼吸作用获得之外，还可通过光合作用，光合作用的场所为叶绿体。考点4酶及酶的催化特性 酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。从本质上讲绝大多数的酶是蛋白质，如唾液淀粉酶、蛋白酶，但近十几年的研究成果表明，少数RNA也具
5、有生物催化功能，所以酶的化学本质是蛋白质或RNA。 酶是活体催化剂，所以除具备一般化学催化特性(反应前后物理、化学性质不变；只改变反应速度不改变化学反应平衡)之外，还具有三点特性： (1)高效性。酶的催化效率是无机催化剂的107101。倍。 (2)专一性。一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应，这与酶的空间结构有关，用图示可表示为如图3 8-1。 (3)酶需要适宜的温度和pH。这是因为温度、pH可以改变酶的空间结构，但应注意低温只是抑制酶的活性，并不能使酶失活，而高温、过酸、过碱、重金属盐可以使酶发生不可恢复的失活现象。温度和pH对酶活性的影响可表示为如图38-2。图中A、B分别代表酶的最适
6、宜温度、最适宜pH，不同酶的最适温度和最适pH是不相同的。考点5 关于酶曲线问题（识图，绘图）考点6与酶有关的实验(综合应用考点) 1比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 (1)实验原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+是一种无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢分解成水和氧气。Fe3+催化的速度缓慢，肝脏中过氧化氢酶的催化速度迅速。 (2)实验目的：初步学会探索酶的催化效率的方法；探索H202酶和Fe3+催化效率的高低。根据所给实验条件，学会设计实验，根据实验现象，能够分析酶的高效性，这也是高考命题的趋势。 (3)实验步骤(见表38-3)： 表3-8-3程序l号试管2号试管12mL体积分数为3
7、的过氧化氢溶液2mL体积分数为3的过氧化氢溶液22滴肝脏研磨液振荡均匀2滴FeCl3溶液振荡均匀3放入点燃但无火焰的卫生香现象燃烧猛烈燃烧不猛烈 (4)成功的关键：实验要用新鲜的肝脏研磨液；一定不要用同一吸管先后滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液，否则影响实验结果；本实验步骤简单、较易操作，只要实验规范，效果明显。实验材料可改用植物组织(如马铃薯块茎、萝卜等)代替肝脏，用锈铁钉替代FeCl3溶液重新设计实验；因为过氧化氢酶广泛存在于动植物组织中，但这种酶抗热性较低，遇高温易被破坏，故高温是实验失败的原因之一；另外，在向试管插人快要熄灭的卫生香时，动作要快，但不要插到气泡中，否则会使卫生香潮湿而熄灭
8、导致实验失败。 2探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用 (1)实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。 (2)实验目的：初步学会探索酶催化特定化学反应的方法；探索淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 (3)实验步骤(见表38-4)： 表3 8-4序号实验操作内容试管1试管21注入可溶性淀粉溶液2mL2注入蔗糖溶液2mL3注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL4将试管放入60热水中5min5
9、加人斐林试剂2mL2mL6放入盛有热水的大烧杯中加热煮沸lminlmin7观察实验现象砖红色沉淀无砖红色沉淀 (4)成功的关键：制备的可溶性淀粉溶液，必须完全冷却后才能使用，否则会因温度过高而破坏淀粉酶的活性；两只试管保温时，应控制在60左右，因a一淀粉酶的最适温度为5070；时间又须50ain以上，太短效果不明显。由此可以看出：每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。 (5)探究：在已知淀粉酶催化淀粉水解的情况下，设置1号试管，可以进一步确认淀粉酶能够催化淀粉水解成麦芽糖，并且对2号试管起到对照作用。这也是验证性实验的一般原则。若用唾液替代a淀粉酶，实验中的60就应改为37，因为本
10、实验是探索酶的专一性，凡是影响酶的活性因素都可能对实验结果造成影响，这也是设计实验时必须注意的问题。在以上问题都注意到的同时，若2号试管有砖红色沉淀生成，则应考虑：蔗糖溶液放置时间是否过长，被微生物分解成还原性糖；试管是否干净；蔗糖本身是否纯净等。 3探究影响淀粉酶活性的条件 (1)实验原理：淀粉遇碘后，形成蓝色的复合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后，不形成紫蓝色的复合物，但能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。 (2)实验目的：初步学会探索影响酶活性条件的方法；探索淀粉酶在不同温度和pH下催化淀粉水解的情况。这几年高考常以曲线分析的形式来
11、考查学生对影响酶活性条件的综合分析能力，有时设计不同的温度梯度考查学生的实验设计能力及操作能力。希望在复习过程中注意这方面的训练。 (3)实验步骤：温度对酶活性的影响(见表38-5)： 表3-8-5序号实验操作内容试管1试管2试管31加入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同的温度条件60热水(5min)沸水(5min)冰块(5min)3加等量的新鲜淀粉酶溶液lmL(5min)lmL(5min)lmL(5min)4加等量的碘液l滴l滴1滴5观察实验现象没变蓝色蓝色蓝色pH对酶活性的影响(见表38-6)： 表3-8-6序号实验操作内容试管l试管2试管31注入新鲜的淀粉酶溶液lmLlmLlmL
12、2注入等量不同pH的溶液lmI蒸馏水lmL NaOHlmLHCl3注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL4放入60热水中Dmm5加入等量斐林试剂并摇匀2mL2mL2mL6放入热水中用酒精灯加热煮沸lmlnlminlmin7观察实验现象砖红色沉淀无砖红色沉淀无红色沉淀 (4)成功的关键：在探索温度与酶活性实验中，操作2与操作3一定不能颠倒顺序。由以上实验现象可以看出，酶的催化活性需要适宜的温度和pH，高温、低温以及过酸、过碱都将影响酶的活性。在实验过程中，一是要对实验目的、材料用具、方法步骤、实验结果分析等全面掌握，二是根据实验内容对实验进行一些改进或设计一些实验，只存这样，才能适应高考的要求。根
13、据本实验，我们可设计出酶作用的最适温度或最适pH的实验，并能根据实验所规定的量，进行全面分析影响实验的其他因素，只有这样，实验效果才明显、可靠。3考情预测预测1：与酶有关的实验 预测根据：一切生物生命活动的基础为新陈代谢。新陈代谢是活细胞中全部有序化学反应的总称，化学中的化学反应在体外环境中反应时需高温、高压条件，在体内环境中是达不到的。故在体内环境中的化学反应一般需酶的参与，而与酶相关的实验有酶特性的证明实验、酶的发现、酶在其他生理过程中的作用等众多著名实验，这些在历年高考中是考查的重点。 命题角度预测：本知识属实验类试题，故命题多以实验说明、实验分析、实验设计以及综合性实验为命题的主要方式。预测2：有关酶曲线，图表分析的综合知识，考查学生对本专题知识的理解与应用。