【备考2024】生物高考一轮复习：第7讲 酶和ATP

【备考2024】生物高考一轮复习

第7讲 酶和ATP

[课标要求] 1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响

2．解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

实验：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素

[核心素养]

(教师用书独具) 1.通过关于酶本质的探索的学习，认识酶的化学本质，并进行分析综合，总结出酶的作用，并能设计实验证明酶的作用及化学本质。(生命观念 科学思维 科学探究)

2．通过分析与综合，明确酶的高效性和专一性的含义，并学会设计实验，探究酶的专一性和温度、pH等对酶促反应的影响，进而明确酶在生产和生活中的应用。(科学探究 科学思维 社会责任)

3．基于对细胞生命活动实例的分析，理解ATP是生命活动的直接能源物质，并结合ATP的结构特点，认同结构和功能相适应的观点。(生命观念 科学思维)

考点1 酶的本质作用和特性

一、酶的作用和本质

1．酶本质的探索历程(连线)

提示：①—f ②—a ③—c ④—d、e ⑤—b

2．酶的本质和作用

化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料

氨基酸

核糖核苷酸

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 催化作用

3.酶作用机理

(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

(2)作用机理：降低化学反应的活化能。

(3)如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

①无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。

②ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。

③若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。

4．比较过氧化氢在不同条件下的分解

(1)实验过程

(2)变量分析 3/27

二、酶的特性

1．酶的催化特性

(1)高效性：催化效率是无机催化剂的107～1013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：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。

2．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

试管编号 1 2

注入可溶性淀粉溶液 2 mL －

注入蔗糖溶液 － 2 mL

注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL

60 ℃水浴保温5 min

新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL

沸水浴煮沸1 min

实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀

(1)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。

(2)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。

1．酶提供了反应过程所必需的活化能。 (×)

提示：酶的作用是降低活化能。

2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。 (√)

3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。 (×) 提示：低温不破坏酶的结构。

4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。 (×)

提示：酶适合保存在低温条件下。

5．酶在催化反应完成后立即被分解。 (×)

提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。

6．酶只能在细胞内发挥作用。 (×)

提示：酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。

1．已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？(必修1 P82“背景知识”)

提示：不能，因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶的活性大大降低甚至失活。

2．临床上溶菌酶与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效，溶菌酶的作用是什么？(必修1 P85“科学·技术·社会”)

提示：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁。

1．低温与高温、过酸、过碱对酶活性影响的不同之处是__________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

提示：低温抑制酶的活性不破坏酶的结构，高温、过酸、过碱破坏酶的结构

2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质不同是___________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

提示：温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率，底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率

1．酶高效性的曲线分析

(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

(2)酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。

2．酶专一性的曲线分析

(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。

(2)加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。

3．影响酶活性因素的相关曲线分析

甲 乙

(1)甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用逐渐增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱。

(2)乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量(相对量)，反应物剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，该pH下的酶活性相对较高；反应溶液pH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曲线分析

甲(在酶量一定的情况下) 乙(在底物足量的情况下) 6/27

丙

(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。

(2)乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。

1．如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。

(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化？

(2)分析T2后B增加缓慢的原因。

(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？

提示：(1)该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。

(2)T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。

(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。

2．小麦种子中含有α、β两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤如下： ①将等量的α­淀粉酶(70 ℃活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β­淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组；②甲组25 ℃下处理，乙组70 ℃水浴处理15 min后取出，丙组100 ℃下处理15 min后取出；③甲、乙、丙三组分别在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c。请思考回答：

(1)三组淀粉剩余量最多的是哪一组？原因是什么？

(2)利用上述实验结果，如何大致比较25 ℃条件下α­淀粉酶和β­淀粉酶活性的大小？

提示：(1)丙组；两种淀粉酶在100 ℃条件下均失去活性，且降到25 ℃活性不能恢复。

(2)比较b－a(β­淀粉酶的活性)与c－b(α­淀粉酶的活性)数值的大小。

考查酶的本质、作用和特性

1．生物体的正常生命活动离不开酶的作用。下列叙述中错误的是( )

A．酶是活细胞合成的有机物，大多数为蛋白质，可在细胞内外发挥作用

B．酶在代谢中起催化作用，能有效降低反应活化能，反应前后数量不变

C．酶受温度、酸碱度、重金属影响易变性，保存时要在低温的缓冲液中

D．在酶促反应中，随着酶浓度或底物浓度的增加，酶活性先升高后降低

D [酶在细胞中合成，绝大多数酶是蛋白质，胞内酶在细胞内起作用，胞外酶在细胞外起作用，A正确；酶是催化剂，反应前后数量不变，催化反应的原理是有效降低反应的活化能，B正确；酶易变性，受温度、酸碱度和重金属等因素影响，应保存在低温的缓冲液中，C正确；酶浓度或底物浓度都会影响反应速率，但不会影响酶的活性，D错误。]

2．(2021·赣州联考)下图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确的是( ) 8/27

A．ad段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能

B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动

C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生改变

D．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，b在纵轴上将向上移动

D [ac段表示在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能，A错误；与酶相比，无机催化剂降低化学反应活化能的效果不显著，因此若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动，B错误；若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不变，C错误；若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b在纵轴上将向上移动，D正确。]

与酶相关的常见误区明示

项目 正确说法 错误说法

化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 酶的本质是蛋白质

产生部位 一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞) 具有分泌功能的细胞才能产生酶

合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸

合成场所 核糖体或细胞核 核糖体

生理功能 生物催化剂，只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能

来源 在生物体内合成 有的来源于食物

作用场所 既可在细胞内，也可在细胞只在细胞内起催化作用