1、第1讲 酶与ATP考试说明 酶在代谢中的作用()ATP在能量代谢中的作用()知识网络构建基础回顾考点一 与酶相关知识的整合1酶相关知识的理解(见下表)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的红细胞等)化学本质蛋白质_(大多为蛋白质，少数为RNA)作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、_、体外发挥作用有机物细胞外错误说法正确说法温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只_的活性，不会使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起_作用来源有的可来源于食物等生物体内合成抑制酶催化与酶有关的曲线分析(见下表)内 容曲 线分 析右图是表示酶的高效性的曲线与无机催化
2、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，_化学反应的平衡点不改变2.内 容曲 线分 析右图是表示酶专一性的曲线在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_催化该反应。在A反应物中加入酶B，反应速率与未加酶时相同，说明酶B_催化该反应能够不能续表影响酶促反应速率的因素右图三个曲线是表示影响酶活性的曲线酶的活性一般可用酶促反应的速率表示：在一定的温度(pH)范围内，随着温度(pH)升高，酶的催化作用_，在最适温度(pH)时，酶的活性最大，超过这一最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐_。过酸、过碱、高温都会使酶_，而低温只是_酶的活性，酶分子结构未被破坏，酶经低温处理后
3、再逐渐升高温度其活性可_。酶的活性亦可用反应物剩余量来表示。其他条件相同的情况下，酶的活性强，则反应后反应物剩余量_增强减弱失活抑制恢复少影响酶促反应速率的因素右图曲线表示底物浓度对酶促反应影响的曲线在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而_，此时限制因素是底物浓度；当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率不再增加，此时限制因素是_右图曲线表示酶浓度对酶促反应影响的曲线在底物充足，而其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是_加快酶浓度酶浓度与酶相关的实验设计分析(见下表)实验目的实验组对照组实验
4、组衡量标准自变量因变量无关变量验证某种酶是蛋白质待测酶液双缩脲试剂已知蛋白液双缩脲试剂是否出现_待测酶液和已知蛋白液 是否出现_验证酶具有催化作用底物相应酶液 底物等量_底物是否被分解相应酶液的有无 底物是否被分解 底物量、温度等验证酶的专一性底物相应酶液 另一底物相同酶液或同一底物另一酶液底物是否被分解不同底物或不同酶液底物是否被分解 酶的数量、温度等 紫色紫色蒸馏水3.实验目的实验组对照组实验组衡量标准自变量因变量无关变量验证酶的高效性底物相应酶液 底物无机催化剂底物分解速率无机催化剂和_底物分解速率底物的数量、温度等探究酶的适宜温度温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合底物的分解速率或
5、底物的剩余量_酶的活性底物和酶的量、溶液温度、反应时间等探究酶的最适pHpH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合_温度pH酶具有专一性的物质或结构酶 载体 激素 tRNA抗原(或抗体)限制性核酸内切酶高中阶段学过的酶(1)物质代谢中的酶淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和肠腺分泌的肠淀粉酶。可催化淀粉水解成麦芽糖。麦芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠腺分泌的肠麦芽糖酶。可催化麦芽糖水解成葡萄糖。脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和肠腺分泌的肠脂肪酶。可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油。需要指出的是，脂肪分解前往往需要经过肝脏分泌的胆汁的乳化作用形成脂肪微粒。废弃动植物油脂与甲
6、醇等反应生产生物柴油，需要先把植物油脂分解为甘油和脂肪酸，植物油脂的化学本质为脂肪，所以也需要脂肪酶水解。12知识整合蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶。可催化蛋白质水解成多肽链。肽酶：由肠腺分泌。可催化多肽链水解成氨基酸。光合作用酶：叶绿体中有参与光合反应形成ATP、NADPH有关的酶类和与暗反应有关的酶系。呼吸氧化酶：细胞质基质和线粒体中存在ATP合成酶等催化细胞呼吸进行的酶。ATP合成酶、ATP水解酶(2)遗传信息流动中的酶解旋酶：在DNA复制或者转录时，解旋酶可以使DNA分子的两条脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂，从而使两条螺旋的双链解开。DNA/RNA聚合酶：分
7、别催化脱氧核苷酸聚合成DNA链以及核糖核苷酸聚合成RNA链的反应。逆转录酶：催化以RNA为模板、以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程。(3)生物工程中的酶限制性内切酶：一种限制性内切酶只能识别双链DNA分子一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子，产生特定的黏性末端或平末端。DNA连接酶：将两条DNA黏性末端或平末端之间的缝隙“缝合”起来，连接的是磷酸二酯键，不是氢键。纤维素酶和果胶酶：在植物细胞工程中植物体细胞杂交时，需要事先用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁，从而获得有活力的原生质体，然后诱导不同植物的原生质体融合。胰蛋白酶或胶原蛋白酶：在动物细胞工程的动物细胞培养中，需
8、要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将取自动物胚胎或幼龄动物的器官和组织分散成单个的细胞，然后配制成细胞悬液进行培养。TaqDNA聚合酶：耐高温，用于PCR。(原创题)下列关于酶的叙述中，正确的是 ()。A所有酶用双缩脲试剂进行检测都可以呈现紫色反应B生长激素与呼吸酶不可能来自同一个细胞C消化酶要经过核糖体的合成，内质网和高尔基体的加工等阶段，分泌到细胞外才发挥作用D与蓝藻光合作用有关的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜上和基质中【例1】典例剖析审题关键“所有”“双缩脲试剂”“同一”“消化酶”“核糖体”“内质网”“高尔基体”“蓝藻”“光合作用”“叶绿体”。命题来源 酶的化学本质、蛋白质的鉴定、酶与激素的比较、消化
9、酶、原核生物与光合作用。思路分析 大多数酶为蛋白质，少数为RNA，只有蛋白质类酶用双缩脲试剂检验才呈现紫色反应，所以A错；合成、分泌生长激素的为垂体细胞，其可以合成呼吸酶，所以B错；消化酶属于分泌蛋白，其发挥作用在消化道中，所以C正确；蓝藻为原核生物，没有叶绿体，所以D错。答案C将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如下图所示)，以探究酶促反应的相关问题。根据实验现象和数据分析回答下面的问题。【例2】(1)若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数据绘制出如下曲线图。20分钟后，气体量不再增加的原因是_ _。(2)若土豆片为
10、8片时，和上述实验所得的曲线(实线)相比，实验结果的曲线可能是下列_图中的虚线。如果要获得更多的气体，在不改变溶液体积的条件下，可采取的方法是_，其结果可用_图中的虚线表示。审题关键“过氧化氢酶”“过氧化氢溶液”“一定体积和浓度”“产生气体”“气体量”“4片”“8片”“不改变溶液体积”。命题来源 影响酶促反应速率的因素。思路分析(1)土豆片中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢催化分解产生水和氧气而出现气泡。20分钟后气体不再增加，说明过氧化氢已经被完全分解，即所给的过氧化氢的量是有限的。(2)增加土豆片数量后，酶量增加，反应速率加快，但是酶只能改变反应的速率，不改变化学反应平衡点，因此会出现如图c所
11、示的结果；要获得更多的气体，则必须增加反应底物的量，不能改变溶液的体积，因此只能增加过氧化氢溶液的浓度，其结果是气体总量增加，即图a所示的结果。答案(1)过氧化氢的量有限(2)c 增加过氧化氢溶液浓度 a专家给你提个醒与酶有关的实验有哪些？实验中需要注意哪些原则？(探究最适宜条件，验证酶的专一性等；要遵循单一变量原则、对照原则等)ATP再生流程图答案光反应ATP叶绿体基质(CH2O)中稳定的化学能 细胞呼吸 细胞质基质、线粒体 热能ADPPi知识网络构建ATP的合成与ATP的水解不是可逆反应的原因分析(见下表)考点二 ATP与ADP的相互转化及其应用项 目ATP的合成ATP的水解反应条件不同是
12、一种_，催化该反应的酶属合成酶属_，催化该反应的酶属水解酶能量来源不同能量来源主要是_和有机物分解释放的化学能释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能反应场所不同细胞质基质、_和叶绿体生活细胞的需要能量的部位合成反应水解反应太阳光能线粒体1基础知识回顾ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程(见下表)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细胞呼吸的第一阶段；许多生化反应进行的场所叶绿体光反应产生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
13、体植物细胞壁的形成，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2.生物体内的能源物质归纳(见下表)物质的作用能源物质细胞中主要的能源物质葡萄糖植物细胞中储存能量的物质_动物细胞中储存能量的物质_生物体中储存能量的物质脂肪生命活动的主要能源物质_生命活动的直接能源物质_各项生命活动的最终能源太阳光能淀粉糖原糖类ATP3.生物学中常见英文缩写名称及作用(见下表)英文缩写具体内涵ATP三磷酸腺苷，新陈代谢所需能量的直接来源。ATP的结构简式：_，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键，代表普通化学键ADP_DNA脱氧核糖核酸，是主要的遗传物质RNA核糖核酸，分为_
14、、tRNA和rRNAHIV人类免疫缺陷病毒AIDS获得性免疫缺陷综合症(艾滋病)ES(EK)_cDNA互补DNAPCR多聚酶链式反应PEG聚乙二醇，诱导细胞融合的诱导剂HGP人类基因组计划IAA吲哚乙酸(生长素)APPP二磷酸腺苷mRNA胚胎干细胞4.ATP结构简式中的“A”ATP的结构简式可以写成APPP，“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“”表示普通磷酸键；“”表示高能磷酸键。可通过下面的结构简图来理解：知识整合要注意将ATP的结构简式中的“A”和DNA、RNA的结构简式中的不同部位的“A”进行区分，如下图中圆圈部分所代表的分别是：腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸。温馨提
15、示：ATP并非新陈代谢所需能量的唯一直接来源。ATP是生物体细胞内流通的“能量货币”，新陈代谢所需要的能量主要是由细胞内ATP直接提供的，但其他核苷酸的三磷酸酯也可以直接参与生命活动的供能，如GTP参与蛋白质的合成、UTP参与糖原的合成等。(2011临沂质检)在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明的是 ()。ATP中远离腺苷的磷酸基团容易脱离 32P标记的ATP是新合成的 ATP是细胞内的直接能源物质该过程中ATP既有合成又有分解ABCD【例3】典例剖析审题关键“32P”“变化不大”
16、“末端磷酸基团已带上放射性标记”。命题来源ATP的结构特点。思路分析 被标记的32P在ATP中出现，但ATP含量变化不大，说明ATP既有合成也有分解。因放射性出现在ATP的末端磷酸基团，说明该磷酸基团容易脱离，否则就不会有放射性出现。答案B(2011海南生物，14)关于酶的叙述，正确的是 ()。A酶提供了反应过程所必需的活化能B酶活性的变化与酶所处环境的改变无关C酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失D酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸一、理解能力1.能力提升解析 酶的催化作用是降低了反应的活化能；酶所处环境中温度和pH的改变会影响酶的活性；酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失；酶分子
17、完成催化作用后其数量和结构均不发生改变。故C正确。答案C(2008广东生物，4)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是()。A无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧D细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体2.解析 无氧条件下，通过无氧呼吸可以产生ATP。在有氧条件下，叶肉细胞进行有氧呼吸，细胞质基质、线粒体可以合成ATP。在有光的条件下，叶绿体内在光反应阶段可以合成ATP。叶绿体内合成ATP不需要氧。细胞质中消耗的ATP来源于细胞质基质、线粒体和叶绿体。答案B(2011上海理综，19)下
18、图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是()。二、获取信息的能力3.ABCD解析从图中可以看出图形参与反应，并在反应后能保持结构和性质不变，故图形应为酶。答案A(2011新课标理综，2)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是()。A甲酶能够抗该种蛋白酶降解B甲酶不可能是具有催化功能的RNAC乙酶的化学本质为蛋白质D乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变解析 分析曲线可知：甲酶在蛋白酶的作用下，酶活性不改变，说明甲酶能够抗该种蛋白酶降解，其化学本质不是蛋白质，应是RNA；乙酶在蛋白酶的作用下，
19、酶活性降低，说明该种蛋白酶能改变其分子结构，所以乙酶的化学本质是蛋白质。答案B4.(2011全国理综，31)某同学从温度为5565 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：(1)测定脂肪酶活性时，应选择_作为该酶作用的物质，反应液中应加入_溶液以维持其酸碱度稳定。(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为_。(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。解析(1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标，因酶需要适宜的pH，故应加入缓冲溶液。(2)该酶与双缩脲试剂呈紫色反应，说明该酶的化学
20、本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。三、实验与探究能力5.答案(1)脂肪 缓冲(2)蛋白质(3)在一定温度范围(包括5565)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。(其他合理答案也可)(2011天津理综，1)下列有关酶的叙述正确的是()。A酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸B酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C在动物细胞培养中，胰蛋白酶
21、可将组织分散成单个细胞DDNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸解析 大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA，故酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；酶不能为反应物供能，通过降低活化能来提高化学反应速率；DNA连接酶可催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而使双链DNA片段连接；在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞，故C正确。答案C四、综合运用能力6.(2008天津理综，6)下列有关ATP的叙述，正确的是()。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 若细胞内Na浓度偏高，为维持Na浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加 人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加 人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡ABCD解析 安静时肌细胞进行有氧呼吸，而剧烈运动时肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，所以消耗等摩尔的葡萄糖生成的ATP的量比安静时少。Na主要维持细胞外液的渗透压，主要存在于细胞外液，若细胞内Na浓度偏高，为维持Na浓度的稳定，需经主动运输运到细胞外，此过程消耗ATP。人是恒温动物，当人在寒冷环境中时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，代谢增强，细胞产生ATP增加。饥饿状态下，ATP和ADP相互转化缓慢，但细胞中ATP与ADP的含量仍处于动态平衡。答案B7.