必修1-3-1细胞代谢中的酶和ATP分解

高考目标导航高考目标导航4光合作用与光合作用与细胞呼吸胞呼吸过程中的物程中的物质转变及相互关系及相互关系5影响光合作用和影响光合作用和细胞呼吸的因素分析及相关胞呼吸的因素分析及相关实验设计6光合色素的种光合色素的种类、颜色、生理作用及色、生理作用及实验7细胞胞呼呼吸吸方方式式的的检验以以及及粮粮食食、果果蔬蔬贮存存的的原原理理与与应用用考情考点探究考情考点探究 项目目内容内容要求要求考点考点酶酶在代在代谢中的作用中的作用ATP在能量代在能量代谢中的作用中的作用重重难点点1.酶酶的的发现、概念及、概念及酶酶的特性和作用的特性和作用2.ATP的的结构、生理功能及构、生理功能及ATP与与ADP相互相互转化关系和化关系和ATP形成途径形成途径3(2011福福建建高高考考，3)正正常常人人体体内内的的激激素素、酶酶和和神神经递质均有特定的生物活性，均有特定的生物活性，这三三类物物质都是都是()A在在细胞内胞内发挥作用作用B由活由活细胞胞产生的蛋白生的蛋白质C与特定分子与特定分子结合后起作用合后起作用D在在发挥作用后作用后还能保持活性能保持活性答案答案C解析解析考查激素、酶和神经递质的化学本质和功能。考查激素、酶和神经递质的化学本质和功能。A激激素和酶，有的在细胞内起作用，有的在细胞外起作用，但素和酶，有的在细胞内起作用，有的在细胞外起作用，但神经递质是在细胞外起作用即在突触间隙中作用于突触后神经递质是在细胞外起作用即在突触间隙中作用于突触后膜。膜。B激素和酶中有些不是蛋白质，神经递质都不是蛋白激素和酶中有些不是蛋白质，神经递质都不是蛋白质。质。C都是与特定分子结合后起作用的，激素是与特定受都是与特定分子结合后起作用的，激素是与特定受体结合传递信息，酶是特定底物即反应物相结合催化反应体结合传递信息，酶是特定底物即反应物相结合催化反应的进行，神经递质是与突触后膜上的特定受体结合引起电的进行，神经递质是与突触后膜上的特定受体结合引起电位变化。位变化。D激素和神经递质发挥作用后就被分解了，只有激素和神经递质发挥作用后就被分解了，只有酶还能保持活性。酶还能保持活性。基础梳理探究基础梳理探究1.(1)酶酶在化学反在化学反应中，能不能增加生成物的量？中，能不能增加生成物的量？(2)酶酶的的组成成分中可能含有哪一种糖？成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存在于糖主要存在于细胞核中，胞核中，还是是细胞胞质中？中？2胃蛋白胃蛋白酶酶在在肠道内道内还会有作用会有作用吗？3(1)ATP分子中去掉两个磷酸基分子中去掉两个磷酸基团后形成的物后形成的物质是什么是什么？是？是组成哪种化合物的基本成哪种化合物的基本单位之一？位之一？(2)ATP与与ADP相互相互转化的反化的反应是可逆反是可逆反应吗？为什么？什么？核心考点突破核心考点突破化学本化学本质绝大多数是蛋白大多数是蛋白质合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成合成场所所核糖体核糖体细胞核胞核(真核生物真核生物)来源来源一般来一般来说，活，活细胞都能胞都能产生生酶酶作用作用场所所细胞内、外或生物体外均可胞内、外或生物体外均可生理功能生理功能生物催化作用生物催化作用作用原理作用原理降低化学反降低化学反应的活化能的活化能C绝大大多多数数酶酶是是在在核核糖糖体体上上合合成成的的，生生物物体体缺缺乏乏某某种种酶酶就可能出就可能出现这种种酶酶缺乏症缺乏症D同一生物体内的各种同一生物体内的各种酶酶要求的催化条件都相同要求的催化条件都相同解解析析酶酶都都是是由由活活细细胞胞产产生生的的，其其中中绝绝大大多多数数酶酶的的合合成成包包括括转转录录和和翻翻译译两两个个过过程程。酶酶在在细细胞胞外外也也可可以以起起催催化化作作用用，例例如如消消化化酶酶。同同一一生生物物体体内内的的各各种种酶酶要要求求的的催催化化条条件件不不一一定定相相同同，例例如如人人体体胃胃蛋蛋白白酶酶和和唾唾液液淀淀粉粉酶酶要要求求的的催催化化条条件件就不相同。就不相同。答案答案C对位位训练1 下列关于下列关于酶酶的叙述，正确的是的叙述，正确的是()酶酶是是活活细胞胞产生生的的酶酶都都有有消消化化功功能能蛋蛋白白质都都是是酶酶酶酶具具有有多多样性性酶酶可可促促进反反应，与与酸酸碱碱度度无无关关淀粉淀粉酶酶能促能促进淀粉水解淀粉水解A BC D答案答案D解解析析本本题题是是一一道道组组合合选选择择题题，考考查查同同学学们们分分析析、解解决决问问题题的的能能力力。酶酶是是由由活活细细胞胞产产生生的的，其其化化学学成成分分多多数数是是蛋蛋白白质质，少少数数是是RNA，但但不不是是所所有有酶酶都都有有消消化化功功能能；不不同同的的酶酶具具有有催催化化不不同同化化学学反反应应的的功功能能，如如淀淀粉粉酶酶只只能能促促进进淀淀粉粉水水解解，这这体体现现了了酶酶的的专专一一性性，同同时时也也说说明明酶酶具具有有多多样样性性；酶酶的活性与的活性与pH和温度等因素有关。故和温度等因素有关。故是错误的。是错误的。(1)甲甲图：在在其其他他条条件件适适宜宜，酶酶量量一一定定的的情情况况下下，酶酶促促反反应速速率率随随底底物物浓度度增增加加而而加加快快，但但当当底底物物达达到到一一定定浓度度后后，受受酶酶数量和数量和酶酶活性限制，活性限制，酶酶促反促反应速率不再增加。速率不再增加。(2)乙乙图：在在底底物物充充足足，其其他他条条件件适适宜宜的的情情况况下下，酶酶促促反反应速率与速率与酶酶浓度成正比。度成正比。ApH为6时植物淀粉植物淀粉酶酶的活性最高的活性最高BpH由低到高由低到高时淀粉淀粉酶酶活性逐活性逐渐升高升高C不同物种淀粉不同物种淀粉酶酶的最适的最适pH有差异有差异D人的淀粉人的淀粉酶酶活性比植物淀粉活性比植物淀粉酶酶活性高活性高解解析析由由图图示示可可知知，pH为为4时时植植物物淀淀粉粉酶酶的的活活性性最最高高；在在一一定定范范围围内内，随随着着pH增增大大，淀淀粉粉酶酶的的活活性性升升高高，当当达达到到最最适适pH后后，随随着着pH增增大大，淀淀粉粉酶酶的的活活性性降降低低；不不同同生生物物淀粉酶的最适淀粉酶的最适pH不同。不同。答案答案C对位位训练2 酶酶的的催催化化能能力力与与温温度度有有关关。下下列列曲曲线中中最最可可能能是是酶酶催化反催化反应的的图是是()答案答案B解析解析酶的化学本质是蛋白质，温度、酸碱度等因素都会酶的化学本质是蛋白质，温度、酸碱度等因素都会对酶的空间结构和化学结构产生影响，甚至是破坏性的影对酶的空间结构和化学结构产生影响，甚至是破坏性的影响。在一定温度范围内，酶的催化活性会随温度的升高而响。在一定温度范围内，酶的催化活性会随温度的升高而增强，某一温度是酶的最适温度时，酶的催化活性最强。增强，某一温度是酶的最适温度时，酶的催化活性最强。当温度超过最适温度以后，随着温度的升高，酶的催化活当温度超过最适温度以后，随着温度的升高，酶的催化活性将逐渐下降。性将逐渐下降。实验步步骤试管管号号3%过氧化氧化氢溶液溶液控制控制变量量点燃的点燃的卫生香生香检测结果分析果分析实验处理理H2O2分解速度分解速度(气泡多少气泡多少)12mL无助燃性无助燃性H2O2自然自然分解分解缓慢慢22mL90水水浴加浴加热很少很少有助燃性有助燃性加加热能促能促进H2O2分解分解32mL滴加滴加3.5%FeCl32滴滴较多多助燃性助燃性较强强Fe3能催能催进H2O2分解分解42mL滴加滴加20%肝肝脏研磨研磨液液2滴滴很多很多助燃性助燃性更更强强过氧化氧化氢酶酶有催化有催化H2O2分解的作用分解的作用且效率高且效率高实验结论(1)酶酶具有催化作用。具有催化作用。(2)酶酶具有高效性，同无机催化具有高效性，同无机催化剂相比，相比，酶酶的催化效率更高。的催化效率更高。2温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响(2)温度影响温度影响酶酶的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘液，的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘液，根据是否出根据是否出现蓝色及色及蓝色的深浅来判断色的深浅来判断酶酶的活性。的活性。实验流程流程(1)取淀粉、淀粉取淀粉、淀粉酶酶分分别放入放入试管管(2)各自在所控制的温度下各自在所控制的温度下处理一段理一段时间(3)淀粉与相淀粉与相应温度的淀粉温度的淀粉酶酶混合混合(4)在各自所控制的温度下保温一段在各自所控制的温度下保温一段时间(5)滴加碘液，滴加碘液，观察察颜色色变化化实验程度程度步步骤实验操作内容操作内容试管管1试管管2试管管31注入等量注入等量过氧氧化化氢酶酶溶液溶液2滴滴2滴滴2滴滴2注入不同注入不同pH的溶液的溶液1 mL蒸蒸馏水水1 mL盐酸酸1 mLNaOH3注入等量的注入等量的H2O2溶液溶液2 mL2 mL2 mL4观察察现象象有大量气有大量气泡泡产生生无气泡无气泡产生生无气泡无气泡产生生(2)滴滴加加FeCl3和和肝肝脏研研磨磨液液的的滴滴管管不不能能混混用用。否否则，由由于于酶酶的的高高效效性性，少少量量的的酶酶带入入FeCl3溶溶液液中中，从从而而使使对照照组也也有有较多多O2放放出出，会会影影响响实验结果果的的准准确确性性，甚甚至至使使人人产生生错觉，作出，作出错误判断。判断。(3)实验现象不明象不明显的原因的原因肝肝脏不不够新新鲜；H2O2溶液放置溶液放置时间过长。(4)H2O2具有一定腐具有一定腐蚀性，使用性，使用时不要不要让其接触皮肤。其接触皮肤。考点考点4 ATP的结构、功能及相互转化的结构、功能及相互转化 3ATP与与ADP的相互转化的相互转化能量能量去路去路储存于形成的高能磷酸存于形成的高能磷酸键中中用于各用于各项生命活生命活动反反应场所所细胞胞质基基质、线粒体、叶粒体、叶绿体体生物体的需能部位生物体的需能部位由上表可看出：由上表可看出：ATP和和ADP的相互的相互转化化过程中，反程中，反应类型、型、反反应所需所需酶酶以及能量的来源、去路和反以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相所都不完全相同，因此同，因此ATP和和ADP的相互的相互转化不是可逆反化不是可逆反应。但物。但物质是是可循可循环利用的。利用的。(2)不含叶不含叶绿体的体的细胞通胞通过细胞呼吸胞呼吸产生生ATP。在氧气充足。在氧气充足时通通过有氧呼吸；在氧气相有氧呼吸；在氧气相对不足不足时，有氧呼吸和无氧呼，有氧呼吸和无氧呼吸同吸同时进行；在无氧行；在无氧时，暂时通通过无氧呼吸无氧呼吸产生生ATP，长时间无氧呼吸，将无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死胞中毒死亡。亡。(3)从从ATP合成与分解的合成与分解的场所上看：所上看：ATP合成的合成的场所是所是细胞胞质基基质、线粒体和叶粒体和叶绿体；而体；而ATP分解的分解的场所所较多。因此多。因此其合成与分解的其合成与分解的场所不尽相同，很所不尽相同，很显然上述反然上述反应并不是同并不是同时进行的。行的。典典例例4 在在绿色色植植物物生生命命活活动中中关关于于ATP的的叙叙述述，错误的的是是()AATP中含有中含有C、H、O、N、P元素元素B活活细胞中胞中ATP与与ADP之之间的的转化化时刻刻发生生CATP是生物体是生物体进行所有生命活行所有生命活动的能源的能源D动物形成物形成ATP的途径主要是的途径主要是细胞呼吸胞呼吸解解析析并并非非所所有有生生命命活活动动都都消消耗耗能能量量，如如自自由由扩扩散散和和协协助助扩散以及扩散以及CO2的固定都不消耗能量，不需的固定都不消耗能量，不需ATP供能。供能。答案答案C对位位训练4 ATP转化化为ADP可可表表示示如如下下，式式中中X代代表表()AH2O BHCP DPi答案答案D解析解析ATP水解生成水解生成ADP和磷酸和磷酸(Pi)并释放能量。并释放能量。方法警示探究方法警示探究(1)验证或或探探究究酶酶具具有有高高效效性性：高高效效性性是是一一种种比比较性性概概念念，是是指指与与无无机机催催化化剂相相比比具具有有高高效效性性。因因此此应设置置酶酶与与无无机机催催化化剂对同同一一反反应的的催催化化效效率率的的对照照。不不能能用用酶酶和和蒸蒸馏水水做做对照，若照，若这样是是验证酶酶的催化功能。的催化功能。(2)验证或或探探究究酶酶具具有有专一一性性：专一一性性是是指指一一种种酶酶只只能能催催化化一一种种或或一一类化化合合物物的的反反应。因因此此验证酶酶具具有有专一一性性应设置置一一种种酶酶对不不同同化化合合物物反反应的的催催化化效效果果的的对照照。可可用用同同一一底底物、两种不同物、两种不同酶酶，也可用不同底物、同一种，也可用不同底物、同一种酶酶来来验证。(3)验证或或探探究究温温度度对酶酶活活性性的的影影响响：自自变量量是是温温度度，应设置置具具有有一一定定梯梯度度的的多多个个不不同同温温度度条条件件，比比较某某种种酶酶的的催催化化效效率率。一一般般至至少少应设置置“低低温温、适适温温、高高温温”三三个个指指标。注注意意淀粉淀粉酶酶最适温度是最适温度是65。(4)验证或或探探究究pH对酶酶活活性性的的影影响响：自自变量量是是pH、应设置置具具有有一一定定梯梯度度的的多多个个不不同同pH条条件件，比比较某某种种酶酶的的催催化化效效率率，一一般般至至少少应设置置“低低pH、最最适适pH、高高pH”三三个个指指标。注意胃蛋白注意胃蛋白酶酶最适最适pH在在1.5左右。左右。(5)验证某种某种酶酶的化学本的化学本质是蛋白是蛋白质：蛋白：蛋白质可与双可与双缩脲试剂发生紫色反生紫色反应，也可用水解的方法使，也可用水解的方法使酶酶失活来失活来证明。明。选项实验目的目的主要主要实验步步骤A酶酶催化具催化具有高效性有高效性实验组：2 mL 3%H2O21 mL过氧化氧化氢酶酶，保温，保温5 min对照照组：2mL 3%H2O21 mL蒸蒸馏水，水，保温保温5 minBpH影响影响酶酶的活性的活性向向A、B、C三支三支试管中分管中分别加入加入2 mL 3%可溶性淀粉可溶性淀粉向向A、B、C三支三支试管中依次加入管中依次加入1 mL不同不同pH的的缓冲液冲液向向A、B、C三支三支试管中分管中分别加入加入1 mL新新鲜唾液唾液A、B、C三支三支试管均在适宜温度下保持管均在适宜温度下保持5 min，再用斐，再用斐林林试剂检验C探究探究酶酶作用作用的适宜温度的适宜温度2 mL 3%可溶性淀粉可溶性淀粉2 mL新新鲜唾液碘液唾液碘液每隔每隔5 min将溶液温度升高将溶液温度升高10，观察溶液察溶液颜色色变化化D酶酶催化具有催化具有专一性一性实验组：2 mL 3%可溶性淀粉可溶性淀粉1 mL新新鲜唾液，保唾液，保温温5 min后，碘液后，碘液检验对照照组：2 mL 3%蔗糖溶液蔗糖溶液1 mL新新鲜唾液，保温唾液，保温5 min后，碘液后，碘液检验答案答案B解解析析A错错误误，酶酶催催化化具具有有高高效效性性是是指指酶酶与与无无机机催催化化剂剂相相比比较较而而言言的的，用用酶酶与与蒸蒸馏馏水水作作对对照照，只只能能证证明明酶酶具具有有催催化化作作用用，不不能能证证明明酶酶催催化化具具有有高高效效性性，C错错误误，应应设设置置多多支支试试管管，分分别别设设置置不不同同的的温温度度条条件件进进行行比比较较；D错错误误，蔗蔗糖糖不不与与碘碘液液反反应应，不不应应该该用用碘碘液液检检测测，应应用用斐斐林林试试剂剂检检测测是是否有还原糖产生。否有还原糖产生。绝大多数大多数酶酶是蛋白是蛋白质有的有的酶酶是蛋白是蛋白质有的是固醇有的是固醇酶酶在代在代谢中有多种功能中有多种功能在新在新陈代代谢和生殖和生殖发育中起育中起调控作用控作用酶酶只是起催化作用只是起催化作用只在只在细胞内胞内发挥作用作用A BC D答案答案C解解析析酶酶是是活活细细胞胞产产生生的的具具有有催催化化作作用用的的有有机机物物，即即酶酶大大多多数数是是蛋蛋白白质质类类物物质质，少少数数为为RNA，它它只只有有催催化化功功能能，在在个体发育中起调控作用的是激素。个体发育中起调控作用的是激素。错错因因分分析析对对酶酶的的产产生生场场所所、作作用用场场所所、来来源源、作作用用及及受受外界条件影响相关知识模糊不清，混淆了酶和激素的作用。外界条件影响相关知识模糊不清，混淆了酶和激素的作用。纠错笔记纠错笔记酶知识的正误辨析酶知识的正误辨析正确正确说法法错误说法法产生生场所所凡是活凡是活细胞都能胞都能产生生(不考不考虑人的成熟人的成熟红细胞胞)具有分泌功能的具有分泌功能的细胞才胞才能能产生生化学化学本本质有机物有机物(或多数是蛋白或多数是蛋白质，少数，少数为RNA)蛋白蛋白质基本基本单位位氨基酸或核糖核苷酸氨基酸或核糖核苷酸氨基酸氨基酸合成合成场所所核糖体或核糖体或细胞核胞核核糖体核糖体作用作用场所所既可在既可在细胞内，也可在胞内，也可在细胞外，体胞外，体外外发挥作用作用只在只在细胞内起催化作用胞内起催化作用温度温度影响影响低温影响低温影响酶酶的活性，不破坏的活性，不破坏酶酶的的结构，高温使构，高温使酶酶变性失活性失活低温引起低温引起酶酶变性失活性失活作用作用酶酶只起催化作用只起催化作用酶酶具有具有调节、催化等多、催化等多种功能种功能来源来源生物体内合成生物体内合成有的来源于食物有的来源于食物答案答案D解析解析蓝藻是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸是在细蓝藻是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸是在细胞膜内陷形成的一个特殊结构中进行的；光合作用的光反胞膜内陷形成的一个特殊结构中进行的；光合作用的光反应阶段将光能转换成活跃的化学能，储存于应阶段将光能转换成活跃的化学能，储存于ATP和和NADPH中，在暗反应阶段，中，在暗反应阶段，ATP和和NADPH中活跃的化学中活跃的化学能转移为储存在糖类等有机物中的稳定的化学能；能转移为储存在糖类等有机物中的稳定的化学能；ATP分分子由子由1个腺苷和个腺苷和3个磷酸基团组成，腺苷由腺嘌呤和核糖组个磷酸基团组成，腺苷由腺嘌呤和核糖组成；细胞分裂需消耗成；细胞分裂需消耗ATP，即发生，即发生ATP到到ADP的转换，而的转换，而细胞中细胞中ATP的含量总是处于动态平衡中，随的含量总是处于动态平衡中，随ATP的消耗，的消耗，又不断发生又不断发生ADP到到ATP的转换，从而保证稳定的供能环境。的转换，从而保证稳定的供能环境。错因分析错因分析本题考查了本题考查了ATP的结构、产生及利用。易错的的结构、产生及利用。易错的原因在于不能正确理解原因在于不能正确理解ATP的结构，没有掌握不同生物体的结构，没有掌握不同生物体产生产生ATP的场所以及不了解的场所以及不了解ATP的生理作用。的生理作用。纠错笔记纠错笔记(1)ATP可以简写为可以简写为APPP，其中，其中A代表腺代表腺苷苷(由腺嘌呤与核糖组成由腺嘌呤与核糖组成)，T表示表示“三个三个”P代表磷酸基因，代表磷酸基因，代表高能磷酸键。去掉代表高能磷酸键。去掉ATP中两个磷酸基团后形成的物中两个磷酸基团后形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成质是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位之一。的基本单位之一。(2)ATP的形成途径和场所形成途径：的形成途径和场所形成途径：在植物细胞内在植物细胞内ATP产产生的途径：光合作用的光反应阶段、有氧呼吸、无氧呼吸。生的途径：光合作用的光反应阶段、有氧呼吸、无氧呼吸。在动物细胞内在动物细胞内ATP产生的途径：有氧呼吸、无氧呼吸。形产生的途径：有氧呼吸、无氧呼吸。形成场所：成场所：绿色植物：叶绿体类囊体的薄膜、线粒体和细胞绿色植物：叶绿体类囊体的薄膜、线粒体和细胞质基质。质基质。人和动物：线粒体和细胞质基质。人和动物：线粒体和细胞质基质。原核生物：原核生物：细胞膜和细胞质基质。细胞膜和细胞质基质。