文档文本内容
专
题
四
酶
与
１７
ATP
ATP
专题四 酶与
基础篇
考点 一 酶
2.酶具有专一性
含义 每一种酶只能催化
一、酶的概念剖析与作用机理 １) :
一种或一类化学反应
1.酶的概念剖析与拓展
ꎮ
图中显示 酶 能催化反
化学本质 绝大多数是❶ 蛋白质 少数是 ２) ꎬ Ａ
ＲＮＡ 应物发生化学反应 而酶
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 ꎬ
不能 说明酶 具有❽ 专一性
合成场所 核糖体 主要是细胞核 Ｂ ꎬ Ａ ꎮ
除上述情况外 像 连接酶 聚合酶
来源 一般来说ꎬ活细胞都能产生酶 ３) ꎬ ＤＮＡ 、ＲＮＡ
等酶类分别可催化一类化学反应
生理功能 具有❷ 催化 作用 ꎮ
知识归纳
2.酶的作用机理
诱导契合学说
作用实质 ❸ 降低化学反应的活化能
１) : ꎮ
图解机理
２)
无催化剂的反应所
①
需 要 的 活 化 能 是 酶 与底物 结合ꎬ形成酶—底物复合物(如图中
Ａ Ｂ
❹ ａ ｃ 乙)ꎬ然后这个复合物会发生一定的形状变化ꎬ使底物
－ ꎻ Ｂ
有酶催化的反应所 变成生成物 、 ꎬ并从复合物上脱落ꎻ同时酶分子恢复
② Ｃ Ｄ
需 要 的 活 化 能 是 原状ꎬ又可以重新与底物结合ꎬ继续下一轮的反应ꎮ
❺ ｂ ｃ
－ ꎻ
3.酶的作用条件较温和
酶降低的活化能是❻ ａ ｂ
③ － ꎮ 特点 在最适宜的温度和 条件下 酶的活
１) : ｐＨ ꎬ
二、酶的特性
性最高
ꎮ
1.酶具有高效性
酶活性
２)
原因 与无机催化剂相
实质 酶催化特定化学反应的能力
１) :
① : ꎮ
比 酶降低活化能的作
表示方法 酶促反应速率 可用单位时间内
ꎬ
② : (
用更显著
产物的生成量或反应物的消耗量表示
ꎮ
)ꎮ
特点 酶能缩短达到化
三、影响酶促反应速率的因素
２) :
学平衡点的时间 但不改变平衡点 因而酶
1.温度和 pH
ꎬ ꎬ
不会改变最终❼ 生成物 的量 且反应前
ꎮ 分析酶促反应速率随温度或 变化曲线
１) ｐＨ
后酶的数量和性质不变
ꎮ
易混易错
( )加酶与不加催化剂相比ꎬ体现了酶具有催化作用ꎮ
１
( )加酶与加无机催化剂相比ꎬ体现了酶具有高效性ꎮ
２
在最适温度 即 ｔ 或最适 即 时 酶
① ꎬ ２( ｐＨꎬ ｐＨ２) ꎬ
活性最强 降低的活化能最大 化学反应所
ꎬ ꎬ
需的活化能最低 点时ꎬ升高温度ꎬ可能使酶活性升高(原温度低于最适温
ꎮ
低于最适温度 或最适 条件下 随温度 度时)或降低(原温度为最适温度或高于最适温度时)ꎮ
② ( ｐＨ) ꎬ
或 升高 酶促反应速率增大
( ｐＨ) ꎬ ꎮ 图乙表示在底物充足时 酶促反应速率与酶
超过最适温度 或最适 时 酶促反应速 ２) ꎬ
③ ( ｐＨ) ꎬ
浓度成正比
率逐渐降低 ꎮ
ꎮ
注意 底物浓度和酶浓度不影响酶活性ꎬ其通过影响
温度过高 ｔ 或 过低 过高 时
④ ( ３) ｐＨ (ｐＨ１)、 (ｐＨ３) ꎬ
酶与底物的接触影响酶促反应速率ꎮ
酶促反应速率为 其原因是高温 强酸 强碱
０ꎬ 、 、
知识拓展
条件破坏了酶的空间结构而使酶失去活性
ꎮ
抑制剂
易混易错
酶的抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂
( )低温条件下(ｔ 时)ꎬ酶的活性低的原因不是低温破
１ １
坏了酶的空间结构ꎬ而是低温抑制了酶的活性ꎬ当温度 竞争性抑制剂与底物具有类似的结构ꎬ能与底物竞
由ｔ 上升到ｔ 时ꎬ酶的活性可以恢复为最高活性ꎬ因此 争酶的活性部位ꎬ当抑制剂结合到酶活性部位后ꎬ底物
１ ２
酶需在低温( 最适)条件下保存ꎮ
被排斥在酶活性部位以外ꎬ导致酶促反应被抑制ꎻ非竞
ｐＨ
( )即使将导致酶失去活性的条件恢复至最适条件(如
２ 争性抑制剂与底物结构不同ꎬ与酶结合的位点也不同ꎬ
温度由ｔ 降低至ｔ )ꎬ酶活性也不能恢复ꎮ
３ ２ 非竞争性抑制剂与酶结合后ꎬ可引起酶构象改变并导致
分析温度和 共同影响下 酶促反应速率 酶无法与底物结合ꎬ或者虽然可以与底物结合但是无法
２) ｐＨ ꎬ
的相关变化曲线 得到产物等ꎬ这些都会导致酶活性降低或丧失ꎬ如图ꎮ
酶活性越强 酶促反应速率越高 一定时间
① ꎬ ꎬ
内反应物剩余量越少
竞争性抑制剂抑制酶与底物的结合ꎬ若增加底物浓
ꎮ
不同 或不同温度下 最适温度或最适
② ｐＨ ꎬ ｐＨ
度ꎬ抑制剂与酶活性部位结合的概率变小ꎬ抑制程度
保持不变 即 或温度的变化不影响酶作
ꎬ ｐＨ
减小ꎮ
用的最适温度或最适
ｐＨꎮ
2.底物浓度和酶浓度 考点训练(请判断下列说法是否正确)
酶是由活细胞产生的 一般在细胞内 外均具
１. ꎬ 、
有催化作用
ꎮ ( )
酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基
２.
酸或核糖核苷酸
ꎮ ( )
5 图甲中 Ｏ 段酶促反应速率的限制因素是底
年 １) Ｂ 萨姆纳从刀豆种子提取液中分离出的脲酶是
高 物浓度 点之后的限制因素可能为酶浓度 ３.
考 ꎬＢ 蛋白质
3 ꎮ ( )
或温度或 温度和 影响酶活性 等
年 ｐＨ( ｐＨ ) ꎮ 具有生物催化功能的 称为核酶 具有生
模 ４. ＲＮＡ ꎬ
拟 疑难突破
物催化功能的蛋白质称为蛋白酶
A 分析图甲ꎬ自变量是底物浓度ꎬ因变量是酶促反应速 ꎮ ( )
版 酶能为化学反应提供能量
率ꎮ 在 点时ꎬ增加底物浓度ꎬ酶促反应速率会升高ꎮ ５. ꎮ ( )
① Ａ
高
温度过高或过低都会破坏酶的空间结构 而
考 在 点时ꎬ增加底物浓度ꎬ酶促反应速率不变ꎮ 在
生 ② Ｂ ③ Ｂ ６. ꎬ
物 点及其之后增加酶浓度ꎬ酶促反应速率会加快ꎮ 在 使酶失去活性
④ Ｂ ꎮ ( )
１８
专
题
四
酶
与
１９
ATP
二、ATP 和 ADP 的相互转化
１ ２ 在反应前后 酶的数量和性质
.√ .✕ ꎬ
1.过程
都不变 ３ ４ 蛋白酶是催化蛋白质水解的
ꎮ .√ .✕
酶 而绝大多数酶都为蛋白质 因此蛋白质类的酶不
ꎬ ꎬ
能称为蛋白酶 ５ 酶能降低化学反应的活化
ꎮ .✕
能 但不能为化学反应提供能量 ６ 温度过低
ꎬ ꎮ .✕
会抑制酶的活性 但不会破坏酶的空间结构
ꎬ ꎮ
考点 二 ATP
一、ATP 的结构与功能
1.ATP 的全称：❶ 腺苷三磷酸
ꎮ
2.
易混易错
( ) 与 的相互转化不是可逆反应ꎬ因为转化过
１ ＡＴＰ ＡＤＰ
程中所需的酶及反应场所等不完全相同ꎮ
( )吸能反应如蛋白质的合成吸收能量ꎬ放能反应如葡
知识归纳 ２
萄糖的氧化分解释放能量ꎮ 的合成伴随着放能反
( )利用关系图理解腺苷、 、 、 之间的关系 ＡＴＰ
１ ＡＭＰ ＡＤＰ ＡＴＰ
应(即放能反应释放的能量可用于 的合成)ꎬ
ＡＴＰ ＡＴＰ
的水解伴随着吸能反应(即吸能反应所需的能量可来自
水解释放的能量)ꎮ
ＡＴＰ
( ) 与 相互转化时ꎬ物质(如 )可重复利用ꎬ
３ ＡＴＰ ＡＤＰ Ｐｉ
能量不可重复利用ꎮ
注意: 即腺嘌呤核糖核苷酸ꎬ为 的基本组成单 2.特点： 在细胞内含量很少 代谢旺盛的
ＡＭＰ ＲＮＡ ＡＴＰ ꎬ
位之一ꎮ 细胞内 含量也不会明显增加 但 与
ＡＴＰ ꎬ ＡＴＰ
( )辨析不同“ ”的含义
之间的转化速度会明显加快 以满足细
２ Ａ
ＡＤＰ ꎬ
胞对能量的需求
ꎮ
知识拓展
的产生量与 供给量的关系
上述结构中所圈的 的含义: 腺苷 腺嘌呤 腺
ＡＴＰ Ｏ２
Ａ ① ② ③
嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸
④
( ) 在酶的作用下水解使脱离下来的末端磷酸基
３ ＡＴＰ
团挟能量与其他分子结合ꎬ从而使后者发生变化ꎮ
水解释放的能量高达 ꎬ故 是一种
１ ｍｏｌ ＡＴＰ ３０.５４ ｋＪ ＡＴＰ
高能磷酸化合物ꎮ 甲图 乙图
( )甲图中 点表示细胞通过无氧呼吸产生少量 ꎮ
3.ATP 的功能：细胞生命活动的直接能源 １ Ａ ＡＴＰ
( )甲图中 段表示随 供给量增多ꎬ有氧呼吸加
物质
２ ＡＢ Ｏ２
ꎮ 强ꎬ 的产生量随之增加ꎮ
ＡＴＰ
注意 是提供能量的物质ꎬ不是能量ꎮ
ＡＴＰ ( )甲图中 段限制因素可能是酶、 、 等的量ꎮ
３ ＢＣ ＡＤＰ Ｐｉ
( )乙图中 产生量与 供给量无关ꎬ可发生在哺
４ ＡＴＰ Ｏ２
乳动物成熟红细胞中ꎮ 实例 ２＋经主动运输转运到细胞外的过程
３) :Ｃａ ꎮ
三、ATP 的利用 Ｃａ
２＋与载体蛋白结合
ꎬＡＴＰ
水解酶被激活
→
末端磷酸基团转移到载体蛋白上 载
1.ATP：绝大多数生命活动的直接能源物质
ＡＴＰ →
体蛋白空间结构发生变化 使 ２＋的结合位
ꎬ Ｃａ
点转向膜外侧 将 ２＋释放到膜外
ꎬ Ｃａ ꎮ
$B $B $B
疑难突破
思考 细胞中除 外ꎬ还有其他高能磷酸化合物ꎬ如
ＡＴＰ
ＣＴＰ 、 ＧＴＰ 、 ＵＴＰ 、 ｄＡＴＰ 、 ｄＴＴＰ 、 ｄＣＴＰ 、 ｄＧＴＰ 等ꎬ也可以为 "51 1J "%1 1J
"%1
细胞的生命活动提供能量ꎮ 结合图分析ꎬ说说它们与
考点训练(请判断下列说法是否正确)
在结构组成上有什么不同?
ＡＴＰ
组成 的元素相同 且都含有
１. ＡＴＰ、ＲＮＡ、ＤＮＡ ꎬ
腺苷
ꎮ ( )
细胞质基质 线粒体 叶绿体都是合成
２. 、 、 ＡＴＰ
的场所
ꎮ ( )
细胞中所有需能部位都有 的水解
３. ＡＴＰ ꎮ
( )
提示 分析图可发现ꎬ 与 中含有的碱基不 是驱动生命活动的直接能源物质 但它
① ＧＴＰ ＡＴＰ ４.ＡＴＰ ꎬ
同ꎬ它们分别是鸟嘌呤和腺嘌呤ꎬ其他结构都相同ꎮ 在细胞中含量很少
ꎮ ( )
与 中含有的五碳糖不同ꎬ它们分别是脱氧 人体内淀粉水解成葡萄糖时 伴随有 的
②ｄＡＴＰ ＡＴＰ ５. ꎬ ＡＴＰ
核糖和核糖ꎬ其他结构都相同ꎮ 综合分析ꎬ 、 、 生成
③ ＣＴＰ ＧＴＰ
ꎮ ( )
与 在结构组成上仅碱基不同ꎻ 、 、
ＵＴＰ ＡＴＰ ｄＴＴＰ ｄＣＴＰ 运动时 细胞内 含量会大大增加
６. ꎬ ＡＴＰ ꎮ ( )
与 在结构组成上不仅碱基不同ꎬ而且五碳糖
ｄＧＴＰ ＡＴＰ
也不同ꎮ １ 腺苷由腺嘌呤和核糖组成 而 中
.✕ ꎬ ＤＮＡ
不含核糖 ２ ３ 细胞中并非所有需能部位
ꎮ .√ .✕
2.ATP 与分子磷酸化
都利用 释放的能量 也可能利用其他高能磷酸
ＡＴＰ ꎬ
含义 水解释放的磷酸基团使蛋白质等
化合物 如 等 ４ ５ 淀粉的水解
１) :ＡＴＰ ꎬ ＧＴＰ、ＣＴＰ ꎮ .√ .✕
分子磷酸化 在消化道内进行 该过程会释放能量 但消化道内不
ꎮ ꎬ ꎬ
意义 蛋白质分子被磷酸化后 空间结构发 存在 合成酶 无法生成 ６ 运动时
２) : ꎬ ＡＴＰ ꎬ ＡＴＰꎮ .✕ ꎬ
生变化 活性也被改变 因而可以参与各种 细胞内 与 的转化速度会加快 但 含量
ＡＴＰ ＡＤＰ ꎬ ＡＴＰ
ꎬ ꎬ
保持相对稳定
化学反应
ꎮ
ꎮ
5
年
高
考
3
年
模
拟
A
版
高
考
生
物
２０
综合篇
提升 酶的特性相关实验设计 实验组 反应物 等量酶溶液 反应速率快
: ＋ → ꎮ
示例 与 溶液相比 过氧化氢酶催化
1.探究酶的高效性 ３) : ＦｅＣｌ３ ꎬ
分解产生 的效率高
实验变量 自变量 催化剂种类 酶和无 Ｈ２Ｏ２ Ｏ２ ꎮ
１) : ——— (
2.探究酶的专一性
机催化剂 因变量 酶促反应速率
)ꎻ ——— ꎮ
设计思路一 不同底物相同酶 换底物不换酶
实验思路 １) : ( )
２)
实验变量 自变量 不同底物 因 变
对照组 反应物 无机催化剂 反应速率慢 ① : ——— ꎻ
: ＋ → ꎻ
专
题
四
酶
与
２１
ATP
量 底物是否被分解 易混易错
——— ꎮ
实验思路 反应物与酶液应在相应温度下分别保存后再混
②
合ꎬ不能先混合再在相应温度下保存ꎬ原因是反应物
实验组 底物甲 酶 溶液 底物甲被分解
: ＋ Ａ → ꎻ
与酶液混合后可能会立刻发生反应ꎬ影响实验的观察
对照组 底物乙 酶 溶液 底物乙未分解
: ＋ Ａ → ꎮ
或检测ꎮ
示例
③
探究 对酶活性的影响 以 酶为例
３) ｐＨ ( Ｈ２Ｏ２ )
设计思路二 相同底物不同酶 换酶不换底物
２) : ( )
实验变量 自变量 不同酶 酶的种类
① : ——— ( )ꎻ
探究酶的最适 也可探究 对酶活性的
因变量 底物是否被分解 ４) ｐＨ( ｐＨ
——— ꎮ
影响
实验思路 )
②
实验组 底物甲 酶 溶液 底物甲被分解
: ＋ Ａ → ꎻ
对照组 底物甲 酶 溶液 底物甲未分解
: ＋ Ｂ → ꎮ
示例
③
易混易错
酶活性实验探究中的“五不宜”
( )试剂的选择
１
3.探究温度或 pH 对酶活性的影响实验 研究温度对酶活性影响的实验时ꎬ鉴定淀粉是否分解
①
探究温度对酶活性的影响 以淀粉酶为例
用碘液ꎬ不宜选用斐林试剂ꎬ因为斐林试剂需水浴加热ꎬ
１) ( )
而该实验中需严格控制温度ꎮ 若反应物与生成物均
②
能与试剂发生反应ꎬ如麦芽糖及其水解后形成的葡萄糖
均能与斐林试剂反应ꎬ再如蛋白质及其水解后形成的多
肽均能与双缩脲试剂反应ꎬ此类试剂不宜选用ꎮ 若反
③
应物与生成物均不能与试剂反应ꎬ如蔗糖及其水解后的
单糖均不能与碘液反应ꎬ此类试剂也不宜选用ꎮ
探究酶的最适温度 也可探究温度对酶活性 ( )反应物和酶的选择
２
２) (
的影响
研究酶的适宜温度实验时ꎬ不宜选用 酶催化
)
① Ｈ２Ｏ２
的分解ꎬ因为 在加热的条件下会分解ꎮ 研
Ｈ２Ｏ２ Ｈ２Ｏ２ ②
究酶的适宜 实验时ꎬ由于酸对淀粉有分解作用ꎬ因此
ｐＨ
不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料ꎬ常选用 和
Ｈ２Ｏ２
酶ꎮ
Ｈ２Ｏ２
应用篇
应用 自变量、因变量的判断及二者关系的 分析自变量与因变量的关系 自变量是 因 因变
“ ”ꎬ
探究 量是 果 二者有因果关系
“ ”ꎬ ꎮ
答题模式
解题思路
通过自变量变化推测因变量变化 实验结
确定自变量 人为控制的对实验对象进行处理 (
果 也可通过因变量的变化逆推自变量变化
的因素为自变量 其判断可依据如下方式 )ꎻ ꎮ
ꎮ :
例题讲解
可依据实验目的判断 如 探究温度对酶活
１) ꎬ “
例 已知酶 能催化二糖 (非还原糖)水解
性的影响 需要人为控制温度来探究对酶 Ｘ Ａ
”ꎬ
为单糖ꎬ请回答下列问题ꎮ
活性的影响 则温度是自变量
ꎬ ꎮ
该图是在最适温度和
可依据对照实验中的单一变量原则判断 如
２) ꎬ
下ꎬ探究二糖 的水解条
在室温条件下 分别向装有 相同浓度 ｐＨ Ａ
“ ꎬ ２ ｍＬ
件得出的结果ꎮ 该实验中ꎬ
的 溶液试管中分别加入 滴 酶
Ｈ２Ｏ２ ２ Ｈ２Ｏ２
自变量为 ꎬ根据图示结果可以得出
溶液和 溶液 观察气泡产生速率 则
ＦｅＣｌ３ ꎬ ”ꎬ
的实验结论是酶 的催化作用具有 ꎮ
温度 溶液量 催化剂滴数都相同 为 Ｘ
、Ｈ２Ｏ２ 、 (
解题思路
无关变量 一般需保持相同且适宜 催化剂
ꎬ )ꎬ
确定自变量 根据坐标图分析可知ꎬ实验中人为
种类不同 故自变量为催化剂种类
ꎬ ꎮ
可依据坐标图判断 通常横坐标可代表自变
加入不同的催化剂来探究单糖生成速率ꎬ则催
３) ꎬ
量 横坐标为时间时 一般不为自变量 需从
化剂的种类为自变量ꎮ 反应的时间也会对实
( ꎬ ꎬ
图中其他信息中来寻找
验结果造成影响ꎬ其为无关变量ꎮ
)ꎮ
确定因变量 因自变量改变而变化的变量为因 确定因变量 图中纵坐标可代表因变量ꎬ即随催化
变量 如 酶和 催化 分解实
剂的种类改变而变化的单糖生成量为因变量ꎮ
ꎬ “Ｈ２Ｏ２ ＦｅＣｌ３ Ｈ２Ｏ２
验 中 随催化剂种类 自变量 改变而变化的 分析自变量与因变量的关系 一定时间范围内ꎬ加
” ꎬ ( )
分解速率 或氧气产生速率 为因变量 酶组单糖生成量比加无机催化剂组高ꎬ说明酶
Ｈ２Ｏ２ ( ) ꎮ
因变量可以直接或间接观察 检测 通常 纵 具有高效性ꎮ
、 ꎮ ꎬ
坐标可代表因变量 答案 催化剂种类 高效性
ꎮ
5
年
高
考
3
年
模
拟
A
版
高
考
生
物
２２
