《ATP和酶》课件（1）

第一节 ATP和酶一、生命活动的能量一、生命活动的能量“通货通货”ATPATP1.1.写出写出ATPATP的结构简式和简式中的结构简式和简式中A A、P P所代表的含义所代表的含义(1)(1)结构简式：结构简式：_。(2)A(2)A：_；P P：_。2 2图中是图中是_，其中，其中_易形成易形成和断裂和断裂3.3.图中为图中为_的过程，其作用是的过程，其作用是_A-PA-PP PP P腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷磷酸基团磷酸基团高能磷酸键高能磷酸键远离远离A A的高能磷酸键的高能磷酸键高能磷酸键水解释放能量高能磷酸键水解释放能量为各项生命活动提供能量为各项生命活动提供能量4.4.写出写出ATPATP与与ADPADP相互转化的反应式相互转化的反应式_5.ATP5.ATP的来源的来源(1)(1)动物和人：动物和人：_。(2)(2)绿色植物：绿色植物：_。6.ATP6.ATP的作用的作用直接为生物体的各种直接为生物体的各种_提供能量。提供能量。ATP ATP ADP+PiADP+Pi+ +能量能量酶酶1 1酶酶2 2呼吸作用呼吸作用呼吸作用和光合作用呼吸作用和光合作用需能反应需能反应【点拨点拨】(1)ATP(1)ATP中含有两个高能磷酸键，若两个高能磷酸键都中含有两个高能磷酸键，若两个高能磷酸键都断裂，剩下的结构是腺嘌呤核糖核苷酸断裂，剩下的结构是腺嘌呤核糖核苷酸, ,是是RNARNA的基本组成单位的基本组成单位之一。之一。(2)(2)真核生物合成真核生物合成ATPATP的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质。的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质。二、酶的本质、作用及特性二、酶的本质、作用及特性 产生场所：产生场所：_1.1.酶的概念酶的概念 生理作用：具有生理作用：具有_ 化学本质：化学本质：_2.2.酶催化作用的实质：酶催化作用的实质：_3.3.酶的特性酶的特性(1) _(1) _：例如，：例如，1 1个过氧化氢酶分子在个过氧化氢酶分子在25 25 条件下条件下1 min1 min可催化可催化500500万个过氧化氢分子的分解反应。万个过氧化氢分子的分解反应。活细胞活细胞蛋白质蛋白质降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能高效性高效性催化活性催化活性(2) _(2) _：一种酶只能对：一种酶只能对_发生催化作发生催化作用。酶具有一定的空间结构，酶的用。酶具有一定的空间结构，酶的_往往与底物往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系。分子在空间结构上有特殊的匹配关系。(3)(3)作用条件较温和，需要作用条件较温和，需要_、_、_等。等。4.4.影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：_、_、_和和_等等特异性特异性一定的底物一定的底物活性中心活性中心常温常温常压常压适宜适宜pHpH温度温度pHpH酶浓度酶浓度底物浓度底物浓度【点拨点拨】酶与无机催化剂的相同之处酶与无机催化剂的相同之处(1)(1)化学反应前后数量和性质不变；化学反应前后数量和性质不变；(2)(2)加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不能改变加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不能改变平衡点；平衡点；(3)(3)都能降低化学反应的活化能。都能降低化学反应的活化能。三、探究影响酶活性的因素三、探究影响酶活性的因素PHPH1.1.实验原理实验原理(1)(1)反应原理：反应原理：2H2H2 2O O2 2 _ _(2)(2)鉴定原理：鉴定原理：pHpH影响酶的活性，从而影响影响酶的活性，从而影响_的生成量。的生成量。可通过气泡生成量的多少，及滤纸片可通过气泡生成量的多少，及滤纸片_直至直至_所需时间的长短来检验所需时间的长短来检验O O2 2生成量的多少。生成量的多少。过氧化氢酶过氧化氢酶氧气氧气向上运动向上运动浮出液面浮出液面2H2H2 2O+OO+O2 22.2.实验步骤实验步骤步骤步骤实验操作内容实验操作内容烧杯烧杯烧杯烧杯烧杯烧杯(1)(1)将若干小滤纸片浸入将若干小滤纸片浸入_中，然后取出晾干、备用中，然后取出晾干、备用(2)(2)取三个相同烧取三个相同烧杯，各注入等杯，各注入等量的量的2%2%不同不同pHpH的的H H2 2O O2 2溶液溶液_pH=7pH=7_(3)(3)将滤纸片逐片放入三个烧杯中将滤纸片逐片放入三个烧杯中(4)(4)观察并记录现观察并记录现象象有有_产生，并附产生，并附在滤纸片在滤纸片上，滤纸片上，滤纸片浮出液面的浮出液面的时间长时间长有有_产生，并附在产生，并附在滤纸片上，滤滤纸片上，滤纸片浮出液面纸片浮出液面的时间的时间_有有_产生，并附在产生，并附在滤纸片上，滤滤纸片上，滤纸片浮出液面纸片浮出液面的时间长的时间长酵母菌液酵母菌液pH=5pH=5少量气泡少量气泡大量气泡大量气泡少量气泡少量气泡pH=9pH=9短短3.3.实验结论：实验结论：pHpH对对_有影响有影响4.4.实验实质：实验实质：pHpH对酶活性的影响是通过改变对酶活性的影响是通过改变_等等发挥作用的发挥作用的酶的活性酶的活性酶的活性中心酶的活性中心【思维判断思维判断】1.ATP1.ATP中的中的A A和腺嘌呤脱氧核苷酸中的和腺嘌呤脱氧核苷酸中的A A所代表的含义不一样。所代表的含义不一样。( )( )【分析分析】ATPATP中的中的A A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，腺嘌呤表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，腺嘌呤脱氧核苷酸中的脱氧核苷酸中的A A只表示腺嘌呤。只表示腺嘌呤。2.2.糖类是细胞的主要能源物质，生命活动所需要的能量有糖类是细胞的主要能源物质，生命活动所需要的能量有70%70%是由是由其供给的，所以糖类是生物体生命活动的直接能源。其供给的，所以糖类是生物体生命活动的直接能源。( )( )【分析分析】糖类氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动，糖类氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动，必须转移到必须转移到ATPATP中才能被各项生命活动利用。因此中才能被各项生命活动利用。因此ATPATP是生物体各是生物体各项生命活动的直接能源。项生命活动的直接能源。3.3.酶的基本组成单位是氨基酸。酶的基本组成单位是氨基酸。( )( )【分析分析】绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是RNARNA，因此其基本组，因此其基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。成单位是氨基酸和核糖核苷酸。4.4.能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。能催化淀粉酶水解的酶是蛋白酶。( )( )【分析分析】淀粉酶的化学本质是蛋白质，根据酶的特异性，蛋白淀粉酶的化学本质是蛋白质，根据酶的特异性，蛋白质由蛋白酶来水解。质由蛋白酶来水解。 ATPATP的结构和转化的结构和转化1.ATP1.ATP的结构式的结构式“巧记一、二、三巧记一、二、三”由结构式可看出，由结构式可看出，ATPATP的结构特点可用的结构特点可用“一、二、三一、二、三”来总结，来总结，即一个腺嘌呤核苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。即一个腺嘌呤核苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。P PP PP P A A（腺嘌呤）（腺嘌呤）高能磷酸键高能磷酸键（磷酸基团）（磷酸基团）腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷（核糖）（核糖）2.ATP2.ATP形成的两大途径形成的两大途径3.ATP3.ATP合成与水解的五项比较合成与水解的五项比较ATPATP的合成的合成ATPATP的水解的水解反应式反应式所需酶所需酶能量能量来源来源能量能量去路去路反应反应场所场所酶酶ADP+PiADP+Pi+ +能量能量 ATPATP酶酶ATP ATP ADP+PiADP+Pi+ +能量能量ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶 光能（光合作用）光能（光合作用）化学能（细胞呼吸）化学能（细胞呼吸） 储存在高能磷储存在高能磷酸键中的化学能酸键中的化学能储存于形成的高能磷酸键中储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位生物体的需能部位4.ATP4.ATP产生量与产生量与O O2 2供给量关系模型分析供给量关系模型分析(1)(1)生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATPATP，因此在，因此在O O2 2为为0 0的时候，的时候，其产生量仍有一定数值，而非其产生量仍有一定数值，而非0 0。(2)(2)当当O O2 2供给量增多，有氧呼吸明显加强。供给量增多，有氧呼吸明显加强。ATPATP的产生随之增加，的产生随之增加，但当但当O O2 2供给量达到一定值后，其产生量不再增加，是由于酶、供给量达到一定值后，其产生量不再增加，是由于酶、有机物、有机物、ADPADP或磷酸的限制因素所致。或磷酸的限制因素所致。(3)(3)当横坐标表示呼吸强度时，当横坐标表示呼吸强度时，ATPATP的产生量曲线应该从原点开的产生量曲线应该从原点开始。始。【高考警示钟高考警示钟】 ATP ATP的合成与转化的合成与转化(1)(1)细胞中细胞中ATPATP含量很少，含量很少，ATPATP是生命活动的直接能源物质，但它是生命活动的直接能源物质，但它在细胞内的含量并不高，因此细胞内在细胞内的含量并不高，因此细胞内ATPATP的形成与分解相当频繁。的形成与分解相当频繁。(2)ATP(2)ATP和和ADPADP的相互转化不是可逆反应。的相互转化不是可逆反应。ATPATP和和ADPADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同。但物质是可循环利用的。来源、去路和反应场所都不相同。但物质是可循环利用的。【典例训练典例训练1 1】下列有关植物细胞中下列有关植物细胞中ATPATP的叙述，正确的是的叙述，正确的是( )( )A A能产生能产生ATPATP的细胞器只有线粒体的细胞器只有线粒体 B BATPATP在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行 C CATPATP与与ADPADP的相互转化是可逆反应的相互转化是可逆反应D D远离腺苷远离腺苷(A)(A)的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能【解题指南解题指南】1.1.题眼：植物细胞。题眼：植物细胞。2.2.解题关键：抓住解题关键：抓住ATPATP的结构特点、来源及与的结构特点、来源及与ADPADP之间的转化关系。之间的转化关系。【解析解析】选选D D。植物细胞中能产生。植物细胞中能产生ATPATP的细胞器有线粒体和叶绿的细胞器有线粒体和叶绿体；体；ATPATP在细胞中含量不多，但可以通过与在细胞中含量不多，但可以通过与ADPADP的快速转化而满的快速转化而满足生命活动的顺利进行；足生命活动的顺利进行；ATPATP与与ADPADP的相互转化在物质方面是可的相互转化在物质方面是可逆的，但在能量方面是不可逆的；远离腺嘌呤核苷逆的，但在能量方面是不可逆的；远离腺嘌呤核苷(A)(A)的高能磷的高能磷酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能，也可以酸键中的能量可以来自有机物氧化分解释放的化学能，也可以来自光能。来自光能。【变式备选变式备选】(2012(2012淮安模拟淮安模拟) )下列有关人体细胞内下列有关人体细胞内ATPATP的叙述，的叙述，错误的是错误的是( )( )A.A.一个一个ATPATP分子中含有两个高能磷酸键分子中含有两个高能磷酸键B.B.人体细胞合成人体细胞合成ATPATP时都需要氧气的参与时都需要氧气的参与C.C.内质网上的核糖体合成免疫球蛋白时需要消耗内质网上的核糖体合成免疫球蛋白时需要消耗ATPATPD.D.正常细胞中正常细胞中ATPATP与与ADPADP的比值在一定范围内变化的比值在一定范围内变化【解析解析】选选B B。一个。一个ATPATP分子中含有两个高能磷酸键，分子中含有两个高能磷酸键，A A正确；人正确；人体细胞产生体细胞产生ATPATP的过程有有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸不需要的过程有有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸不需要氧气的参与，氧气的参与，B B错误；内质网上的核糖体合成免疫球蛋白消耗的错误；内质网上的核糖体合成免疫球蛋白消耗的能量由能量由ATPATP提供，提供，C C正确；正常细胞为了保证细胞能量的正常需正确；正常细胞为了保证细胞能量的正常需求，求，ADPADP与与ATPATP可以相互转化，使可以相互转化，使ATPATP与与ADPADP的比值在一定范围内的比值在一定范围内变化，变化，D D正确。正确。 酶的概念拓展及其实验验证酶的概念拓展及其实验验证1.1.酶概念的拓展酶概念的拓展化学本质化学本质蛋白质蛋白质来源来源一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶作用场所作用场所细胞内、外或生物体外均可细胞内、外或生物体外均可生理功能生理功能生物催化活性生物催化活性作用原理作用原理降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能2.2.酶化学本质是蛋白质的实验设计酶化学本质是蛋白质的实验设计实验组实验组：待测酶液：待测酶液+ +双缩脲试剂双缩脲试剂 是否出现紫色反应是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液对照组：已知蛋白液+ +双缩脲试剂双缩脲试剂 紫色紫色实验结果分析：实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶液的化学本质是蛋通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶液的化学本质是蛋白质，否则，不是蛋白质。白质，否则，不是蛋白质。3.3.酶催化活性的实验验证酶催化活性的实验验证(1)(1)原理：原理：2H2H2 2O O2 2 2H2H2 2O+OO+O2 2。酵母菌液中含有过氧化氢酶。酵母菌液中含有过氧化氢酶。酶酶(2)(2)实验设计及现象：实验设计及现象：结论：酶具有催化活性。结论：酶具有催化活性。试管编号试管编号试剂试剂处理处理现象现象3%3%的的H H2 2O O2 2溶溶液液3 3 mLmL新鲜酵母菌液、并新鲜酵母菌液、并用棉花堵住管口用棉花堵住管口有大量气泡产生，有大量气泡产生，能使点燃但无火焰能使点燃但无火焰的卫生香复燃的卫生香复燃3%3%的的H H2 2O O2 2溶溶液液3 3 mLmL加等量蒸馏水，并加等量蒸馏水，并用棉花堵住管口用棉花堵住管口无气泡产生，不能无气泡产生，不能使点燃但无火焰的使点燃但无火焰的卫生香复燃卫生香复燃 【高考警示钟高考警示钟】对酶活性的理解误区对酶活性的理解误区(1)(1)酶可以在细胞内发挥作用，如细胞内的呼吸氧化酶；酶可以在细胞内发挥作用，如细胞内的呼吸氧化酶；(2)(2)酶可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶；酶可以分泌到细胞外发挥作用，如各种消化酶；(3)(3)酶在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如实验证明唾液酶在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如实验证明唾液淀粉酶水解淀粉的实验。淀粉酶水解淀粉的实验。【典例训练典例训练2 2】(2011(2011海南高考海南高考) )关于酶的叙述，正确的是关于酶的叙述，正确的是( )( )A A酶提供了反应过程所必需的活化能酶提供了反应过程所必需的活化能B B酶活性的变化与酶所处环境的改变无关酶活性的变化与酶所处环境的改变无关C C酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失D D酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸【解题指南解题指南】1.1.知识储备：知识储备：(1)(1)酶的活性受环境条件的影响；酶的活性受环境条件的影响；(2)(2)酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失；酶结构改变可导致其活性部分或全部丧失；(3)(3)酶在催化反应前后不会改变。酶在催化反应前后不会改变。2.2.解题关键：理解酶的作用原理和特点。解题关键：理解酶的作用原理和特点。【解析解析】选选C C。酶能降低化学反应的活化能，但不提供反应的活。酶能降低化学反应的活化能，但不提供反应的活化能化能; ;酶的活性受外界环境的影响，如温度、酶的活性受外界环境的影响，如温度、pHpH等；结构决定功等；结构决定功能，酶的结构改变，酶的活性就会部分或全部丧失；酶是一种能，酶的结构改变，酶的活性就会部分或全部丧失；酶是一种催化剂，催化反应前后不会改变。催化剂，催化反应前后不会改变。【变式备选变式备选】下面关于酶的叙述正确的是下面关于酶的叙述正确的是( )( )对底物有严格的选择性对底物有严格的选择性酶在体内不能更新酶在体内不能更新温度越高酶的活性越大温度越高酶的活性越大酶制剂通常在低温下保存酶制剂通常在低温下保存酶能降低化学反应的活化能酶能降低化学反应的活化能 酶只能在细胞内发挥催化作用酶只能在细胞内发挥催化作用酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质A A B BC C D D【解析解析】选选A A。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白。酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质；其作用原理是降低化学反应的活化能；其反应场所不仅是质；其作用原理是降低化学反应的活化能；其反应场所不仅是细胞内，还可以是细胞外和生物体外；其具有特异性，对底物细胞内，还可以是细胞外和生物体外；其具有特异性，对底物有严格的选择性；其作用受温度的影响，但有最适温度。有严格的选择性；其作用受温度的影响，但有最适温度。【变式备选变式备选】酶是生物催化剂。下列有关酶的叙述不正确的是酶是生物催化剂。下列有关酶的叙述不正确的是( )( )A.A.所有酶都含有所有酶都含有C C、H H、O O、N N四种元素四种元素B.B.酶不一定只在细胞内起催化作用酶不一定只在细胞内起催化作用C.C.高温、低温、过酸、过碱都会使酶永久失活高温、低温、过酸、过碱都会使酶永久失活D.D.一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶【解析解析】选选C C。酶是蛋白质，蛋白质含有。酶是蛋白质，蛋白质含有C C、H H、O O、N N四种元素。四种元素。酶在细胞内和细胞外都可起作用，酶是由活细胞产生的。低温酶在细胞内和细胞外都可起作用，酶是由活细胞产生的。低温并不会使酶永久失活。并不会使酶永久失活。 与酶有关的三类曲线分析与酶有关的三类曲线分析1.1.表示酶高效性的曲线表示酶高效性的曲线未加酶未加酶加入酶加入酶加入无机催化剂加入无机催化剂平平衡衡点点时间时间(1)(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。平衡点。(3)(3)酶只能催化已存在的化学反应。酶只能催化已存在的化学反应。2 2表示酶特异性的曲线表示酶特异性的曲线无酶条件无酶条件加酶加酶A A加酶加酶B B10101 12 23 34 45 5反应速率反应速率A A反应物浓度反应物浓度加入酶加入酶B B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B B对对此反应无催化作用，而加入酶此反应无催化作用，而加入酶A A的反应速率随反应物浓度的增大的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有特异性。明显加快，说明酶具有特异性。3.3.影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素(1)(1)温度和温度和pHpH：在一定温度在一定温度(pH)(pH)范围内，随温度范围内，随温度(pH)(pH)的升高，酶的催化作用的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。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。活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从丙图可以看出：反应溶液从丙图可以看出：反应溶液pHpH的变化不影响酶作用的最适温的变化不影响酶作用的最适温度。度。(2)(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响：甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率甲图：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。和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率乙图：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。与酶浓度成正比。【高考警示钟高考警示钟】有关影响酶活性的理解误区有关影响酶活性的理解误区(1)(1)底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性。底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性。pHpH、温度与底物浓度、酶浓度对酶促反应速率的影响方式不同。、温度与底物浓度、酶浓度对酶促反应速率的影响方式不同。pHpH和温度通过影响酶活性而影响酶促反应速率。底物浓度和酶和温度通过影响酶活性而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度不会影响酶的活性，只能通过改变底物与酶的接触面积而浓度不会影响酶的活性，只能通过改变底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率。影响酶促反应速率。(2)(2)低温对酶的影响不同于高温、过酸、过碱对酶的影响。低温对酶的影响不同于高温、过酸、过碱对酶的影响。低温下，酶活性只是受到抑制而下降，并未变性而失活，温度低温下，酶活性只是受到抑制而下降，并未变性而失活，温度升高时酶活性会逐渐恢复。高温、过酸、过碱则不同，它们改升高时酶活性会逐渐恢复。高温、过酸、过碱则不同，它们改变酶的结构，酶失去活性，直到丧失活性，即使恢复最适条件，变酶的结构，酶失去活性，直到丧失活性，即使恢复最适条件，酶也不会复活。酶也不会复活。【典例训练典例训练3 3】(2011(2011海南高考海南高考) )某一不可逆化学反应某一不可逆化学反应(SP(SPW)W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间到时间t t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是( )( )A.A.甲甲 B.B.乙乙 C.C.丙丙 D.D.丁丁【解题指南解题指南】1.1.考查实质：本题考查酶浓度对酶促反应的影响及曲线分析能考查实质：本题考查酶浓度对酶促反应的影响及曲线分析能力。力。2.2.解题关键：解题关键：题眼：题眼：“某一不可逆化学反应某一不可逆化学反应”；由此推出反应物浓度只会减；由此推出反应物浓度只会减少而不会增加。少而不会增加。【解析解析】选选D D。不可逆反应，反应物最终会全部消耗。当反应进。不可逆反应，反应物最终会全部消耗。当反应进行到行到t t时加入催化该反应的酶，由于酶的高效性，反应物浓度迅时加入催化该反应的酶，由于酶的高效性，反应物浓度迅速降低，最后反应物浓度降为速降低，最后反应物浓度降为0 0。【互动探究互动探究】(1)(1)若上题中加入的不是酶，而是催化该反应的无若上题中加入的不是酶，而是催化该反应的无机催化剂，则机催化剂，则A A点怎样移动？点怎样移动？提示：提示：右移。右移。分析：分析：无机催化剂与有机催化剂相比，催化作用较弱，反应时间无机催化剂与有机催化剂相比，催化作用较弱，反应时间较长，但反应物浓度最终也为较长，但反应物浓度最终也为0 0。(2)(2)上题曲线丁能说明酶具有高效性吗？上题曲线丁能说明酶具有高效性吗？提示：提示：不能。不能。分析：分析：酶具有高效性是与无机催化剂相对照而言的，只有曲线丁酶具有高效性是与无机催化剂相对照而言的，只有曲线丁缺乏对照。缺乏对照。【变式备选变式备选】某同学研究温度和某同学研究温度和pHpH对某酶促反应速率的影响，对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。下列分析正确的是得到如图的曲线。下列分析正确的是( )( )A A该酶催化反应的最适温度为该酶催化反应的最适温度为3535左右，最适左右，最适pHpH为为8 8B B当当pHpH为为8 8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度C C随随pHpH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高D D当当pHpH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响率的影响【解析解析】选选A A。分析曲线，无论在哪种温度条件下，当。分析曲线，无论在哪种温度条件下，当pH=8pH=8时，时，反应速率都最大，故该酶的最适反应速率都最大，故该酶的最适pHpH为为8 8；在一定；在一定pHpH范围内，随范围内，随pHpH升高，升高，3535时酶催化反应的速率都最大，故该酶的最适温度是时酶催化反应的速率都最大，故该酶的最适温度是3535。当。当pHpH为为8 8时，影响反应速率的主要因素是温度而不是底物时，影响反应速率的主要因素是温度而不是底物浓度和酶浓度；从四条曲线的两端可见，当浓度和酶浓度；从四条曲线的两端可见，当pHpH过高或过低时，四过高或过低时，四条曲线会重叠，不同温度反应速率却相同，此时无法证明温度对条曲线会重叠，不同温度反应速率却相同，此时无法证明温度对反应速率的影响。反应速率的影响。 探究实验的步骤及结果分析探究实验的步骤及结果分析 影响酶活性的因素影响酶活性的因素【案例案例】(2011(2011江苏高考江苏高考) )为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：如下：鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养饲养14 d14 d，用普通饲料投喂，备用。，用普通饲料投喂，备用。饲料的配制：在每千克普通饲料中添加饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg200 mg植酸酶，配制植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。粒，烘干后储存。鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为6060尾箱。给对尾箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。喂等量加酶饲料。称重并记录：投喂称重并记录：投喂8 8周后，从每个网箱中随机取周后，从每个网箱中随机取2020尾鲈鱼称重。尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%859.3%、947.2%947.2%。制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。果如下表。根据上述实验，回答下列问题：根据上述实验，回答下列问题：蛋白酶活性蛋白酶活性(U/mg)(U/mg)脂肪酶活性脂肪酶活性(U/mg)(U/mg)淀粉酶活性淀粉酶活性(U/mg)(U/mg)对照组对照组1.091.090.080.080.120.12实验组实验组1.711.710.100.100.130.13(1)(1)步骤中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是步骤中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是_；实验前的驯养是为了；实验前的驯养是为了_。(2)(2)步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意_，其原因是其原因是_。(3)(3)步骤中还应控制好的无关变量主要有步骤中还应控制好的无关变量主要有_。(4)(4)本实验得出的初步结论是本实验得出的初步结论是_。(5)(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：推测鲈鱼的食性并说明理由：_。【命题人透析命题人透析】(1)(1)鲈鱼的两个生理特性：鲈鱼的两个生理特性：鲈鱼鱼苗的生长特性。鲈鱼鱼苗生长较快，成体生长缓慢。鲈鱼鱼苗的生长特性。鲈鱼鱼苗生长较快，成体生长缓慢。因此在因此在“探究植酸酶对鲈鱼生长的影响探究植酸酶对鲈鱼生长的影响”时，选择鱼苗作为实时，选择鱼苗作为实验材料，便于在实验过程中能明显地观察其效果。另外，环境验材料，便于在实验过程中能明显地观察其效果。另外，环境的改变影响其生长。据题意，实验需要在网箱中进行较长的时的改变影响其生长。据题意，实验需要在网箱中进行较长的时间间(8(8周周) )，所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境，否则有可能，所以在实验前让鲈鱼适应实验养殖环境，否则有可能因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长，导致实验结果出现较大因为鲈鱼因不适应新环境而影响生长，导致实验结果出现较大误差。误差。鲈鱼的食性。鱼的食性有植食性、肉食性和杂食性。据题干鲈鱼的食性。鱼的食性有植食性、肉食性和杂食性。据题干表格给予的信息：鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀表格给予的信息：鲈鱼肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶，说明其食物中含有丰富的蛋白质，所以可判定为肉食性。粉酶，说明其食物中含有丰富的蛋白质，所以可判定为肉食性。(2)(2)分析影响实验结果的无关变量：分析影响实验结果的无关变量：酶受温度的影响。实验组的饲料中已添加了植酸酶，因此在酶受温度的影响。实验组的饲料中已添加了植酸酶，因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高，否则会因高温处理使植烘干过程中要特别注意温度不能过高，否则会因高温处理使植酸酶变性而失去活性。酸酶变性而失去活性。分析实验环境深挖无关变量。实验过程中除注意温度的影响分析实验环境深挖无关变量。实验过程中除注意温度的影响之外，还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控之外，还要将可能影响实验结果的其他无关变量进行严格的控制：制：“体格健壮、大小一致的鲈鱼体格健壮、大小一致的鲈鱼”、“ “ 随机分组随机分组”、“ “ 规规格相同的浮式海水网箱格相同的浮式海水网箱”、“ “ 放养密度为放养密度为6060尾箱尾箱”、“投喂投喂等量饲料等量饲料”等。除此之外，还要充分考虑生活环境的等。除此之外，还要充分考虑生活环境的“水温、水温、盐度和溶解氧盐度和溶解氧”等对实验结果的影响。等对实验结果的影响。(3)(3)提炼题中信息归纳实验结论：提炼题中信息归纳实验结论：题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据。题干实验过程中的结果和表中数据给出了分析归纳结论的依据。结果显示结果显示“对照组、实验组鱼体平均增重率分别为对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%859.3%、947.2%”947.2%”，由此可得出，由此可得出“添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长长”；表格显示；表格显示“实验组蛋白酶活性明显较对照组高，而脂肪实验组蛋白酶活性明显较对照组高，而脂肪酶和淀粉酶活性则相近酶和淀粉酶活性则相近”，可归纳得出：，可归纳得出：“植酸酶能提高肠道植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小小”。 【标准答案标准答案】(1)(1)成体生长缓慢，实验效果不明显成体生长缓慢，实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境让鲈鱼适应实验养殖环境(2)(2)温度不能过高温度不能过高 高温会使植酸酶变性而失去活性高温会使植酸酶变性而失去活性(3)(3)水温、盐度和溶解氧等水温、盐度和溶解氧等(4)(4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小(5)(5)肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶【阅卷人点评阅卷人点评】得分要点得分要点(1)(1)必须体现必须体现“成体生长缓慢成体生长缓慢”、 “ “适应环境适应环境”。(2)(2)必须体现必须体现“温度过高使植酸酶变性失活温度过高使植酸酶变性失活”。(3)(3)必须体现必须体现“水温水温”。(4)(4)必须体现必须体现“提高肠道中蛋白酶的活性，对脂肪酶和淀粉酶的提高肠道中蛋白酶的活性，对脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小活性影响较小”。(5)(5)必须是必须是“肉食性、蛋白酶活性高肉食性、蛋白酶活性高”。失分案例失分案例(1)(1)错答成错答成“成体消耗饲料多成体消耗饲料多”、“让鲈鱼生长加快让鲈鱼生长加快”等。等。(2)(2)错答成错答成“防止烫伤防止烫伤”或或“高温会使植酸酶变性而死亡高温会使植酸酶变性而死亡”。(3)(3)错答成错答成“消毒、灭菌消毒、灭菌”等。等。(4)(4)错答成错答成“植酸酶能促进鲈鱼的生长植酸酶能促进鲈鱼的生长”。(5)(5)错答成错答成“杂食性杂食性”。 1.1.下列关于酶的叙述正确的是下列关于酶的叙述正确的是( )( )A A具有多样性、特异性、高效性具有多样性、特异性、高效性B B其活性不受温度的影响其活性不受温度的影响C C酶只有在细胞内才具有催化功能酶只有在细胞内才具有催化功能D D只能由生物体腺细胞产生只能由生物体腺细胞产生【解析解析】选选A A。酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一。酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质，其活性受温度的影响。酶虽然是活细胞产生的，类特殊蛋白质，其活性受温度的影响。酶虽然是活细胞产生的，但酶不仅在细胞内具有催化活性，在细胞外的适宜环境中也同样但酶不仅在细胞内具有催化活性，在细胞外的适宜环境中也同样具有催化活性，典型的如消化道内消化酶的催化活性。具有催化活性，典型的如消化道内消化酶的催化活性。2 2(2012(2012沈阳模拟沈阳模拟)20)20世纪世纪8080年代科学家发现了一种年代科学家发现了一种RNasePRNaseP酶，酶，由由20%20%的蛋白质和的蛋白质和80%80%的的RNARNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高并提高MgMg2 2的浓度，留下来的的浓度，留下来的RNARNA仍然具有与这种酶相同的催化仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明活性，这一结果表明( )( )A ARNARNA具有生物催化活性具有生物催化活性B B酶是由酶是由RNARNA和蛋白质组成的和蛋白质组成的C C酶的化学本质是蛋白质酶的化学本质是蛋白质D D绝大多数的酶是蛋白质，少数是绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNARNA【解析解析】选选A A。由题可知，除去。由题可知，除去RNasePRNaseP酶中的蛋白质，在提高酶中的蛋白质，在提高MgMg2 2浓度的前提下，浓度的前提下，RNARNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明起催化作用的不仅是这种蛋白质，其中的明起催化作用的不仅是这种蛋白质，其中的RNARNA也有催化活性，也有催化活性，从而得出酶的成分是蛋白质或是从而得出酶的成分是蛋白质或是RNARNA。D D项由于本题只说明了这项由于本题只说明了这种酶的成分有种酶的成分有RNARNA，故不具有普遍性。，故不具有普遍性。3.3.如图所示，如图所示，a a曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系。在一定的温度和度的关系。在一定的温度和pHpH条件下，条件下，A A点以前和以后反应速率点以前和以后反应速率的限制因素是的限制因素是( )( )A.A.酶量和反应物浓度酶量和反应物浓度B.B.反应物浓度和酶量反应物浓度和酶量C.C.反应物浓度和反应物浓度反应物浓度和反应物浓度D.D.酶量和酶量酶量和酶量【解析解析】选选B B。在一定的温度和。在一定的温度和pHpH条件下，条件下，A A点以前随着反应物点以前随着反应物浓度增加，反应速率提高，故限制反应的因素为反应物浓度；浓度增加，反应速率提高，故限制反应的因素为反应物浓度；A A点以后随着反应物浓度增加，反应速率增加不明显，此时的限点以后随着反应物浓度增加，反应速率增加不明显，此时的限制因素为酶量。制因素为酶量。4.4.下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是是( )( )A.A.肝糖原肝糖原 B.B.肌糖原肌糖原C.C.葡萄糖葡萄糖 D.D.腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸【解析解析】选选D D。腺嘌呤核苷三磷酸即。腺嘌呤核苷三磷酸即ATPATP是直接的能源物质。肝是直接的能源物质。肝糖原、肌糖原和葡萄糖是主要的能源物质。糖原、肌糖原和葡萄糖是主要的能源物质。 5.(20125.(2012扬州模拟扬州模拟) )下列关于人体细胞内下列关于人体细胞内ATPATP的叙述，正确的是的叙述，正确的是( (多选多选)( )( )A AATPATP中含有中含有C C、H H、O O、N N、P P元素元素B B人体细胞内贮有大量人体细胞内贮有大量ATPATP，以备生命活动需要，以备生命活动需要C CATPATP在线粒体和细胞质基质中生成在线粒体和细胞质基质中生成D D动植物形成动植物形成ATPATP的途径分别是细胞呼吸和光合作用的途径分别是细胞呼吸和光合作用【解析解析】选选A A、C C。ATPATP中含有中含有C C、H H、O O、N N、P P元素；人体细胞内元素；人体细胞内ATPATP含量很少，但可以通过含量很少，但可以通过ATPATP和和ADPADP的快速转化满足生命活动的快速转化满足生命活动的需要；的需要；ATPATP在人体内能在细胞质基质和线粒体中生成，动物在人体内能在细胞质基质和线粒体中生成，动物形成形成ATPATP的途径是细胞呼吸，植物形成的途径是细胞呼吸，植物形成ATPATP的途径是细胞呼吸和的途径是细胞呼吸和光合作用。光合作用。6.6.如图表示生物体内发生的两个化学反应，请回答下列相关问如图表示生物体内发生的两个化学反应，请回答下列相关问题：题：(1)ATP(1)ATP分子水解时，图中所示的化学键分子水解时，图中所示的化学键_(_(填序号填序号) )最易断裂，产物最易断裂，产物ADPADP的分子结构简式是的分子结构简式是_。(2)(2)酶酶2 2在人体细胞内分布在在人体细胞内分布在_(_(细胞结构细胞结构) )。(3)(3)细胞中的吸能反应一般与细胞中的吸能反应一般与_的反应相联系，由的反应相联系，由_提供能量，放能反应一般与提供能量，放能反应一般与_相联系，相联系，释放的能量储存在释放的能量储存在_中。中。(4)(4)细胞内细胞内_的能量供应机制，是生物界的共性。的能量供应机制，是生物界的共性。 【解析解析】(1)ATP(1)ATP是生命活动的直接能源物质，是生命活动的直接能源物质，ATPATP水解时，远离水解时，远离A A的高能磷酸键最容易断裂，因此的高能磷酸键最容易断裂，因此ADPADP的分子结构简式是的分子结构简式是A-PA-PP P。(2)(2)在人体细胞内在人体细胞内ATPATP主要来自细胞呼吸，因此酶主要来自细胞呼吸，因此酶2 2分布在细胞质分布在细胞质基质和线粒体。基质和线粒体。(3)(3)细胞中需要吸收能量的吸能反应由细胞中需要吸收能量的吸能反应由ATPATP水解水解提供能量，而释放能量的反应提供能量，而释放能量的反应( (放能反应放能反应) )将能量储存在将能量储存在ATPATP中。中。(4)(4)生物界的共性之一：细胞内生物界的共性之一：细胞内ATPATP与与ADPADP相互转化的能量供应机相互转化的能量供应机制。制。答案：答案：(1)(1) A-P A-PP P(2)(2)细胞质基质和线粒体细胞质基质和线粒体(3)ATP(3)ATP水解水解 ATPATP水解水解 ATPATP合成合成 ATPATP(4)ATP(4)ATP与与ADPADP相互转化相互转化实验方法实验方法 实验变量的控制实验变量的控制 【理论指导】【理论指导】实验过程中可以变化的因素为变量，分为自变量、因变量和无实验过程中可以变化的因素为变量，分为自变量、因变量和无关变量。关变量。1.1.自变量自变量(1)(1)含义：实验要研究的引起实验结果改变的因素，即人为改变含义：实验要研究的引起实验结果改变的因素，即人为改变的因素。的因素。(2)(2)控制方法：设置几组自变量不同的实验。如控制方法：设置几组自变量不同的实验。如“探究温度影响探究温度影响酶活性酶活性”的实验中，其控制自变量的方法为设置几种不同的温度的实验中，其控制自变量的方法为设置几种不同的温度进行实验。进行实验。2.2.因变量因变量随着自变量的变化而变化的变量。如随着自变量的变化而变化的变量。如“验证淀粉酶能水解淀粉，验证淀粉酶能水解淀粉，而蔗糖酶不能水解淀粉而蔗糖酶不能水解淀粉”的实验中，淀粉水解与否就是因变量。的实验中，淀粉水解与否就是因变量。3.3.无关变量无关变量(1)(1)含义：可影响实验结果但不是实验要研究的因素。如含义：可影响实验结果但不是实验要研究的因素。如“探究探究温度影响酶活性温度影响酶活性”的实验中，的实验中，pHpH、试管的大小、实验试剂的量、试管的大小、实验试剂的量等都是无关变量。等都是无关变量。(2)(2)控制方法：控制方法：“等同法等同法”，即几组实验中除自变量不同外，其，即几组实验中除自变量不同外，其他条件均要相同。如他条件均要相同。如“探究不同探究不同pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响”实验中，实验中，不同组之间除不同组之间除pHpH不同外，其他条件如温度、实验器具、实验试不同外，其他条件如温度、实验器具、实验试剂的量等都要相同。剂的量等都要相同。【典例分析典例分析】“探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响”, ,实验设计如下：实验设计如下：取甲、乙、丙三支试管，分别加入取甲、乙、丙三支试管，分别加入1 1 mLmL质量分数为质量分数为2%2%的新鲜的新鲜淀粉酶溶液。淀粉酶溶液。将三支试管分别放在将三支试管分别放在0 0 、37 37 、100 100 条件下保温条件下保温5min5min。向三支试管中分别加入相应温度的等量的向三支试管中分别加入相应温度的等量的(2 (2 mLmL) )质量分数为质量分数为3%3%的可溶性淀粉溶液。的可溶性淀粉溶液。一段时间后，向试管中各加入一段时间后，向试管中各加入2 2滴碘液。滴碘液。观察三支试管中溶液的颜色变化。观察三支试管中溶液的颜色变化。【分析分析】实验设计的关键是实验变量的确定和控制，分析如下：实验设计的关键是实验变量的确定和控制，分析如下：(1)(1)自变量：温度。自变量：温度。控制方法：设置几种不同温度控制方法：设置几种不同温度(0 (0 、37 37 、100 )100 )，使淀粉，使淀粉酶在接触淀粉溶液前即处在这几种温度下。酶在接触淀粉溶液前即处在这几种温度下。(2)(2)因变量：淀粉酶的活性。因变量：淀粉酶的活性。检验方法：滴加碘液，观察颜色变化。检验方法：滴加碘液，观察颜色变化。(3)(3)无关变量的控制无关变量的控制步骤中各组加入可溶性淀粉溶液的量保证相同。步骤中各组加入可溶性淀粉溶液的量保证相同。步骤中各组加入碘液的量保证相同。步骤中各组加入碘液的量保证相同。【拓展拓展】(1)(1)步骤能否颠倒？步骤能否颠倒？提示：提示：不能，颠倒将导致实验结果不准确，因为在达到相应温度不能，颠倒将导致实验结果不准确，因为在达到相应温度之前酶已经对淀粉进行了水解。之前酶已经对淀粉进行了水解。(2)(2)步骤中可溶性淀粉溶液加入前在相应温度下保温有无必要？步骤中可溶性淀粉溶液加入前在相应温度下保温有无必要？提示：提示：有，若直接加入会对设置的酶温度造成影响。有，若直接加入会对设置的酶温度造成影响。(3)(3)在检验时能否用斐林试剂？在检验时能否用斐林试剂？提示：提示：不能，因为斐林试剂在检测淀粉的水解产物时需加热，加不能，因为斐林试剂在检测淀粉的水解产物时需加热，加热会影响设置的酶温度。热会影响设置的酶温度。