专题31酶和ATP在能量代谢中的作用（知识精讲）（解析版）.docx

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1、第三单元 生命系统的代谢基础专题3.1酶和ATP在能量代谢中的作用知识脑图目标导航1 . 了解酶的本质和作用;.理解酶发挥催化作用的特性；2 .理解ATP在细胞能量代谢中的作用。知识点贯通一、酶的本质与作用1 .酶的本质与作用.酶的作用机理化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核甘酸合成场所核糖体主要是细胞核（真核细胞）来源一般来说，活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能。（1）图中ac和be段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。（2）若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上

2、向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会 提供活化能。2 .酶的特性（1）高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1。71013倍。（2）专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。（3）作用条件较温和：高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；在 低温下，酶的活性降低，但不会失活。二、ATP的结构与功能.元素组成：C、H、0、N、Po1 .化学组成：1分子腺首和3分子磷酸基团。2 .结构式：由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺昔、二个高 能磷酸键。ATP的结构简式可表示为APPP。3 . ATP的合成和利用（1）合成：途径：光合作用、细胞呼吸。场

3、所：细胞质基质、线粒体、叶绿体。（2）反应式：（3）利用：主动运输、生物发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等生命活动。重难点突破（一）变量与对照实验分析.要点精析（1）控制变量：实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称作自变量, 上述实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液，都属于自变量，随着自变量的变化而变化的变量称作 因变量，上述实验中酶的活性（以过氧化氢分解速率来表示）就是因变量。除自变量外，实 验过程中可能还存在一些可变因素，会对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。（2）对照实验：除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验 中只有催化剂是改变的，其余因素（

4、如反应物的性质和浓度）都没有变化。对照实验一般要 设置对照组和实验组，上述实验中的1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。 在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。1 .考场突破如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，据图分析正确的是（）A.1号与2号对照，说明加热能提高酶的活性1.1 号与4号对照，可以验证酶具有高效性C. 3号和4号装置应置于90水浴中进行D.若只用3号和4号进行实验，则温度为无关变量答案：D解析：1号和2号试管中没有加酶，只能说明加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易 反应的活跃状态，A错误；1号没有催化剂，4号加过氧化氢能作为催化剂，

5、因此1号与4 号对照，可以验证酶具有催化性，B错误；3号和4号装置应在常温条件下进行，C错误；3 号与4号实验的自变量为催化剂的类型，因此温度属于无关变量，D正确。笔记：(-)与酶有关的曲线分析.要点精析(1)表示酶高效性的曲线催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。(2)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催化底物A参加反应。在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。(3)影响酶活性的曲线在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催

6、化作用增强，超过这一范围酶催 化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶失活，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。反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响在其他条件适宜、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。如图甲。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。如图乙。1 .考场突破解读下面与酶有关的曲线，回答下列问题：(1)如果将甲图中酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将(填“上 移”或“下移(2)乙图中16。mi

7、n时，生成物的量不再增加的原因是。(3)联系所学内容，分析丙图曲线：对于曲线abc,若x轴表示pH,则曲线上b点的生物学意义是 o对于曲线abd,若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示 o曲线bd不再增加的原因是 o答案：（1）上移（2）底物已被完全消耗掉（3）在最适pH下，酶的催化效率最高酶促反应速率酶浓度的限制解析：（1）酶促反应的原理是降低化学反应的活化能，甲图中可以用ab段来表示，酶的 催化效率比无机催化剂高，将酶换成无机催化剂以后，曲线应该向上移动。（2）乙图中160min时，生成物的量不再增加的原因是底物已经消耗完。（3）对于曲线ABC, X轴表示pH, Y轴可以表示酶的催化效率，表示

8、的是酶促反应 与pH之间的关系；B点表示该酶的最适pH值条件下，酶促反应速率最高。对于曲线ABD,若x轴表示反应物浓度，则y轴可表示酶促反应的速率，制约曲线 BD增加的原因是可能是酶浓度。笔记：易错辨析（-）与酶有关实验的易混易误点分析.易混点辨析（1）若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂 宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。（2）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜 选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。（3）在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O

9、2）和过氧化氢酶作实验 材料，因为过氧化氢（H2O2）在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响 实验结果。（4）在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液 的pH调至实验要求的pH后再让反应物与醐接触，不宜在未达.考场突破为了探究温度、pH对酶活性的影响，某同学进行了下列实验设计，其中最合理的是（）A.探究温度对酶活性的影响时，选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液，用气球收集B.探究温度对酶活性的影响时，选用淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，本尼迪特试剂鉴C.探究pH对酶活性的影响时，选用肝脏研磨液和过氧化氢溶液，观察气泡产生速度 D.探究pH对酶活性的影响

10、时，选用新制的蔗糖酶溶液和可溶性淀粉溶液，碘液鉴定 答案：C解析：过氧化氢在高温条件下易分解，因此不能选择过氧化氢为底物探究温度对酶活性 的影响，A错误；用本尼迪特试剂检测还原糖的产生，需要进行水浴加热，在加热过程中对 酶的活性会有影响，会影响实验结果，因此探究温度对酶活性的影响时，不能选择本尼迪特 试剂鉴定，B错误；探究pH对酶活性的影响时，可选用肝脏研磨液和过氧化氢溶液，过氧 化氢分解速度的不同可以通过观察气泡产生速度来判断，C正确；酶具有专一性，蔗糖酶只 能分解蔗糖而无法分解淀粉，D错误。笔记：(二)ATP与能量代谢关系的辨析.易混点辨析(1) ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从

11、而使细胞中的ATP总是处于一种动 态平衡中。(2) ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中所需的酶、能量的来源和 去路及反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。(3) ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP 的过程中有水生成。(4) ATP并不都是能用于各项生命活动，光合作用光反应产生的ATP只能用于暗反应, 转化成有机物中的能量。(5)生物体进行生命活动主要由ATP直接提供能量。但ATP并非新陈代谢所需能量的 唯一直接来源，其他核甘的三磷酸酯也可以直接为生命活动提供能量。1 .考场突破下列关于ATP的叙述，不正确的是()ATP是新

12、陈代谢所需能量的直接来源生物体内各种形式能量的转变，都是以ATP为中心进行的ATP在生物体细胞中的含量是很多的ATP是生物体内唯一储存能量的物质A.B.C.D.答案：B解析：ATP是新陈代谢所需能量的直接来源，可以用于肌肉收缩、细胞分裂等生命活动, 正确；生物体内各种形式能量的转变，都是以ATP为中心进行的，如光合作用过程中，光 能一ATP中活跃的化学能一有机物中稳定的化学能，正确；ATP在细胞中的含量很少， 错误；糖类、脂肪、ATP等均储存有能量，错误。综上所述，ACD不符合题意，B符合题 忌、o笔记：巩固练习.下列关于酶的叙述错误的是（）A.有些酶的化学本质是核酸B.酶的数量随反应的进行而

13、减少C.酶有高效性和专一性特点D.酶活性的高低与温度高低有关【答案】B【解析】酶是蛋白质或RNA,因此有些酶是核酸，A正确；酶是催化剂，催化剂的数量在反 应前后不会发生改变，B错误；酶是生物催化剂，一种酶只能催化一种或一类化学反应，所 以酶具有专一性，酶的催化效率比无机催化剂高，所以酶具有高效性，C正确；低温抑制酶 的活性，高温使酶空间结构改变而变性，D正确。1 .将刚采摘的有甜味的糯玉米立即放入85水中热烫处理2min,可较好地保持甜味。这是 因为加热会（）A.提高淀粉酶的活性而加速水解过程B.降低可溶性糖转化为淀粉所需酶的活性C.降低淀粉酶的活性增加淀粉的积累D.改变可溶性糖分子的结构和功

14、能【答案】B【解析】将刚采摘的甜玉米立即放入85水中热烫处理2min,将可溶性糖转化为淀粉的酶 的空间结构会被高温破坏而失活，从而较好地保持甜味。2 .下图是ATP合成与分解示意图，下列叙述错误的是（）A. “”表示高能磷酸键B.能量2可直接被细胞利用C.能量1可由有机物氧化分解提供D.能量2来自于的断裂【答案】D【解析】“”表示高能磷酸键，A正确；能量2为ATP水解释放的能量，可直接被细胞利 用，B正确；能量1可来自于呼吸作用，故可由有机物氧化分解提供，C正确；能量2为ATP 水解释放的能量，来自于的断裂，D错误。4.图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH=b时H2

15、O2分解产生 的02量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是（） A. pH=a时，e点下移，d点左移B. pH=c时，e点为0C.温度降低时，e点不移，d点右移D. H2O2量增加时，e点不移，d点左移【答案】c【解析】乙图表示pH = b时H2O2分解产生的02量随时间的变化。pH = a时酶的活性减弱， 酶促反应速减慢，但化学反应的平衡点不变，所以e点不变，d点右移，A错误；pH = c时, 酶变性失活，但H2O2在常温下也能缓慢分解，所以e点不变，d点右移，B错误；图乙表示 在最适温度下，H2O2分解产生的。2量随时间的变化。温度降低时，酶的活性下降，酶促反

16、 应速率减慢，但化学反应的平衡点不变，所以e点不变，d点右移，C正确；底物（H2O2量） 增加时，化学反应的平衡点升高，到达化学反应平衡点所需的时间延长，即e点上移，d点 右移，D错误。5. ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中不正确的是（）A. ATP水解供能，实际上是指ATP分子中远离腺昔的高能磷酸键的水解B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性ATP分子是由1个腺喋吟和3个磷酸基团组成C. ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质【答案】C【解析】ATP中远离A的高能磷酸键更易断裂，也很容易重新合成，ATP水解供能，实际上 是指ATP分子中远离腺首的高能磷酸键的水解，A正确；ATP是直接能源物质，细胞内ATP 与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，B正确；ATP分子由1个腺昔和3个磷酸 基团组成，C错误；ATP是细胞内的直接能源物质，可直接为主动运输、肌肉收缩、大脑思 考提供能量，D正确。