课件58张PPT。ATP化学消化酵母菌代谢活动化学反应某种物质(2)发现过程酶蛋白质RNA酶－ 麦芽糖 红黄色 答案：D
第二单元 细胞的代谢
第1讲酶和ATP
[知考纲·明考情]
知识内容
必考要求
备考指南
1.细胞内的吸能反应和放能反应
2.ATP的化学组成和特点
3.ATP在能量代谢中的作用
4.酶的发现过程
5.酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用
6.影响酶作用的因素
7.活动：探究酶的专一性
a
a
b
a
b
c
c
命题特点
均以选择题形式出现。
考情分析
吸能反应和放能反应的概念及实例分析，影响酶作用因素的典型曲线和对酶专一性的实验探究是学考考查的重点。
备考策略
②针对ATP部分，在对吸能反应、放能反应概念理解的基础上，能进行一定的实例分析；重点解读ATP的结构模型，如ATP中的磷酸键与高能磷酸键的差异、腺苷和腺嘌呤的差异等。同时也要关注ATP－ADP转化过程，将其与吸能反应和放能反应进行有效的关联。
③具备初步的实验变量思维，如自变量如何设置、因变量如何分析、无关变量如何排除等。
1．(2018·浙江6月学考)ATP－ADP循环的示意图如下。下列叙述正确的是( )
A．能量①只能来自化学能
B．蛋白质的合成过程需要反应①供能
C．反应②中ATP中的高能磷酸键都断裂
D．能量②可用于乳酸在人体肝脏再生成葡萄糖
解析：选D 能量①来自光能、化学能，A错误；蛋白质的合成需要ATP提供能量，需要反应②供能，B错误；ATP的结构简式为A－P～P～P，含有2个高能磷酸键，反应②中有一个高能磷酸键断裂，C错误；乳酸在人体肝脏中再生成葡萄糖消耗能量，需要反应②提供能量，D正确。
2．(2018·浙江4月学考)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是( )
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
解析：选C ATP中的能量可以来自太阳能或有机物中的化学能，A错误；ATP在细胞内的含量较少，B错误；ATP水解时形成ADP，释放一个磷酸基团，同时释放能量，C正确；ATP分子中的2个高能磷酸键比较不稳定，易水解释放能量，D错误。
3．(2017·浙江11月学考)为验证酶的特性，进行了实验，基本过程如表所示(单位：mL)。据表分析，下列叙述正确的是( )
试管号
1
2
3
4
5
6
本尼迪特试剂
2
2
2
2
2
2
1%淀粉溶液
3
－
3
－
3
－
2%蔗糖溶液
－
3
－
3
－
3
稀释的人新鲜唾液
－
－
1
1
－
－
蔗糖酶溶液
－
－
－
－
1
1
A.试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖
B．试管3～6需在沸水浴中保温2～3 min以利于酶的催化作用
C．试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性
D．若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉
解析：选A 试管1和试管2只作为对照组，其作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖，A正确；沸水浴中保温会导致酶失活，B错误；试管3和6存在底物种类和酶的种类两个自变量，无法得出酶具有专一性，C错误；若试管5中出现阳性反应，可能是由于淀粉溶液不纯，其中混有还原糖，D错误。
4．(2017·浙江4月学考)下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述，错误的是( )
A．糖的氧化反应是放能反应
B．光合作用的碳反应是吸能反应
C．ATP是吸能反应和放能反应的纽带
D．氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应
解析：选D 糖的氧化分解是细胞中最重要的放能反应，A正确；碳反应消耗ATP和NADPH中的能量合成有机物，属于吸能反应，B正确；吸能反应和放能反应的联系纽带是ATP，C正确；氨基酸合成蛋白质属于吸能反应，D错误。
5．(2016·浙江10月学考)某同学进行有关酶的实验：
组1：1%淀粉溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→红黄色沉淀
组2：2%蔗糖溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→无红黄色沉淀
组3：2%蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋本尼迪特试剂→？
下列叙述错误的是( )
A．自变量是底物和酶
B．组3的结果是红黄色沉淀
C．指示剂可用碘－碘化钾溶液替代
D．实验结果证明酶具有专一性
解析：选C 分析题干可知，本实验中存在底物种类和酶种类两个自变量，A正确；组3中，蔗糖被蔗糖酶分解产生还原糖与本尼迪特试剂水浴加热后呈红黄色沉淀，B正确；组3中，蔗糖能否被蔗糖酶分解，碘－碘化钾溶液均无法检测，因此不能用碘－碘化钾溶液替代本尼迪特试剂，C错误；组1、组2及组3相互对照，说明酶具有专一性，D正确。
6．(2016·浙江4月学考)为研究酶的特性，进行了实验，基本过程及结果如表所示。据此分析，下列叙述错误的是( )
步骤
基本过程
试管A
试管B
1
加入淀粉溶液
3 mL
－
2
加入蔗糖溶液
－
3 mL
3
加入新鲜唾液
1 mL
1 mL
4
37 ℃保温15 min，加本尼迪特试剂
2 mL
2 mL
5
沸水浴2～3 min，观察
红黄色沉淀
无红黄色沉淀
A.实验的自变量是底物
B．检测指标是颜色的变化
C．酶的作用具有高效性
D．37 ℃是该酶作用的最适温度
解析：选C 分析表中数据可知，实验的自变量是底物种类，因变量是颜色变化，该实验反映了酶催化作用的专一性，A、B正确，C错误；实验中唾液淀粉酶的最适温度为37 ℃，D正确。
7.(2015·浙江10月学考)温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示。下列叙述正确的是( )
A．甲酶保持活性的温度范围大于乙酶
B．甲酶的活性始终高于乙酶
C．乙酶在55 ℃后完全失去活性
D．乙酶的最适温度高于甲酶
解析：选D 据图可知，乙酶保持活性的温度范围大于甲酶，A错误。甲酶的活性在两条曲线交点之前高于乙酶；交点之后，乙酶的活性高于甲酶，B错误。乙酶在55 ℃时并没有失去活性，C错误。乙酶的最适温度在60 ℃左右，甲酶的最适温度在35 ℃左右，D正确。
一、细胞与能量
1．吸能反应与放能反应
吸能反应
放能反应
概念
产物分子中的势能比反应物分子中的势能高
产物分子中的势能比反应物分子中的势能低
实例
光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应，该反应所需的能量来自太阳光
所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化
联系
吸能反应和放能反应的纽带是ATP
2．ATP的化学组成和特点
(1)ATP的结构分析
(2)ATP的合成与水解
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量
ATP
ATPADP＋Pi
＋能量
酶
ATP合成酶
ATP水解酶
反应类型
吸能反应
放能反应
场所
细胞溶胶、线粒体、叶绿体
需能部位
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
ATP中高能磷酸键内的化学能
能量去路
用于ATP的合成
用于吸能反应或各项生命活动
ATP－ADP转化过程中三个认知误区
(1)ATP合成是本身属于吸能反应，但所需的能量来自放能反应，如细胞呼吸。
(2)ATP水解是本身属于放能反应，但释放的能量用于其他吸能反应，如肌肉收缩、物质运输等一些耗能生理过程。
(3)并不是所有放能反应放出的能量都能用于ATP的再生，如二肽的分解等，该过程中有能量释放，但不会储存到ATP中，而是以热能的形式散失。
二、酶
1．酶的定义及发现过程
(1)定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。
(2)发现过程
时间
科学家
主要观点
18世纪末
斯帕兰扎尼
鹰的胃不仅具有物理消化而且还具有化学消化功能
19世纪
巴斯德
酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
19世纪
李比希
酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关，最多只需要酵母菌中某种物质的参与而已
19世纪末
毕希纳
促使酒精发酵的是酵母菌代谢过程产生的某种物质——酶，而不是酵母菌细胞本身
20世纪初
萨母纳尔
分离得到脲酶，其化学本质是蛋白质
20世纪
80年代
切赫等
发现极少数特殊的酶是RNA，称为核酶
[知识拓展]
酶的产生部位、本质、功能及种类
内容
解释
产生部位
活细胞
活细胞(除哺乳动物成熟红细胞)产生，在细胞内或细胞外发挥作用
本质
大多数是蛋白质，少数是RNA
原料：氨基酸或核糖核苷酸；
场所：核糖体或细胞核
功能
生物催化剂
反应前后其本身量和化学性质不变
种
类
按存在
部位分
胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶
按功能
分
胞内酶：合成后在细胞内起作用，如需氧呼吸酶
水解酶：在物质水解时起催化作用
聚合酶：在物质合成时起作用
2.酶的催化机理及特性
(1)催化机理
酶(图示中字母A)与底物结合(图示中字母B)，形成酶－底物复合物，然后复合物会发生一定的形状变化使底物发生化学变化，并从复合物上脱落，同时酶分子又恢复原状。
(2)酶的特性
[知识拓展]
与酶相关的曲线及解读
酶的特性
曲线
曲线解读
高效性
①酶的催化效率远高于无机催化剂；
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平衡点；
③酶只能催化已存在的化学反应
专一性
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，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性
反应物
浓度及
酶浓度
对酶促
反应的
影响
①甲：底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶浓度成正比；
②乙：其他条件适宜，酶浓度一定，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再加快
温度和
pH对酶
促反应
的影响
①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)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；
②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
活动——探究酶的专一性
1．实验原理
淀粉(非还原糖)麦芽糖(还原糖)；
蔗糖(非还原糖)葡萄糖(还原糖)＋果糖(还原糖)；
还原糖＋本尼迪特试剂红黄色沉淀。
2．实验步骤
(1)方案一：用同一种酶催化两种不同底物
①
②用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用本尼迪特试剂鉴定，根据是否有红黄色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。
(2)方案二：用两种不同的酶催化同一种底物
①
②分别用淀粉酶和蔗糖酶作用于淀粉后，再用本尼迪特试剂鉴定，根据是否有红黄色沉淀生成来判断哪一种酶能将淀粉催化水解为还原糖，从而探究酶的专一性。
3．实验记录
试管
1
2
3
4
5
6
1%淀粉
溶液
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
－
2%蔗糖
溶液
－
3 mL
－
3 mL
－
3 mL
新鲜唾液
－
－
1 mL
1 mL
－
－
蔗糖酶
溶液
－
－
－
－
1 mL
1 mL
温度处理
37 ℃恒温水浴保温15 min
本尼迪特
试剂
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
水浴加热
沸水浴2～3 min
实验结果
不出现
红黄色
沉淀
不出现
红黄色
沉淀
出现
红黄色
沉淀
不出现
红黄色
沉淀
不出现
红黄色
沉淀
出现
红黄色
沉淀
4.结果分析
(1)试管1、3、5相互对照，说明淀粉酶能将淀粉催化水解，而蔗糖酶不能；试管2、4、6相互对照，说明蔗糖酶能将蔗糖催化水解，而淀粉酶不能。从而说明一种底物的反应只能被一种酶来催化。
(2)试管1、3、4相互对照，说明淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解；试管2、5、6相互对照，说明蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化淀粉水解。从而说明一种酶只能催化一种底物。
5．注意事项
(1)进行酶的专一性实验验证时，若底物含有蔗糖，则该组实验不能采用碘－碘化钾进行，主要原因是蔗糖无论是否发生反应都无法通过碘－碘化钾进行鉴别。
(2)进行专一性实验探究，应严格按照单一变量思维进行实验设计与分析。
(3)若实验验证时，某一组出现假阳性反应，则需要分析待检测液、酶等是否纯净。
1．(2018·浙江名校联考)下列关于ATP和ADP的叙述，错误的是( )
A．ATP合成过程中会生成水
B．ATP分子中共有3个磷酸键
C．ATP水解所释放的能量可用于吸能反应
D．蛋白质的可逆性形变一定会改变细胞中ADP的含量
解析：选D ATP合成过程中发生脱水缩合，A正确；ATP分子中有3个磷酸键，其中2个为高能磷酸键，B正确；ATP水解属于放能反应，但释放的能量用于其他吸能反应，C正确；蛋白质可逆性形变不一定消耗ATP，如易化扩散，D错误。
2．(2018·浙江十校联盟3月联考)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．一种酶只能催化一种底物的反应，这体现了酶的专一性
B．蔗糖酶的活性大小可用该酶在1 min内使多少克蔗糖水解表示
C．酶促反应都有一个最适温度
D．酶催化的反应需要在水溶液中进行，所以酶均分布在细胞溶胶中
解析：选C 一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应，A错误；蔗糖酶的活性大小可以用1克该酶在1 min内使多少克蔗糖水解表示，B错误；酶促反应都有一个最适温度，在此温度以上或以下酶活性均要下降，C正确；酶可以在细胞内或细胞外发挥作用，D错误。
3．(2018·金华期末)下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述，错误的是( )
A．主动转运是吸能反应
B．核苷酸合成核酸是吸能反应
C．麦芽糖的水解属于吸能反应
D．蛋白质的合成属于吸能反应
解析：选C 主动转运、核苷酸合成核酸、蛋白质的合成都属于吸能反应；麦芽糖的水解属于放能反应。
4．如图为ATP－ADP循环示意图，有关叙述正确的是( )
A．葡萄糖分解产生的能量①可用于光反应
B．能量②可以使肌肉中的能量增加
C．该循环速度很快可以合成大量ATP
D．ATP的合成不会产生水分子
解析：选B 光反应需要的能量来源于色素吸收的光能，A错误；能量②来源于ATP水解过程，可用于各项生命活动，ATP水解可以使肌肉中的能量增加，B正确；ATP在生物体内可以迅速合成和分解，不会存在大量ATP，C错误；ATP的合成过程中产生水分子，D错误。
5．(2018·嘉兴3月学考模拟)为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件，某实验小组设计了如下实验方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而释放O2。下列叙述错误的是( )
试管编号
加入材料
气泡
1
5 mL 3%H2O2
0.5 mL蒸馏水
2
5 mL 3%H2O2
0.5 mL新鲜猪肝匀浆
3
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 3.5%FeCl3溶液
4
5 mL 3%H2O2
0.5 mL 100 ℃处理过的猪肝匀浆
A.新鲜猪肝匀浆含有H2O2酶是实验原理之一
B．2号与4号试管在相同的温度条件下进行实验
C．2号试管在初期产生气泡最多则实验目的达成
D．1、2和3号试管间的比较也可验证酶的专一性
解析：选D 新鲜猪肝中含有H2O2酶，因此加入猪肝匀浆后能够催化H2O2的分解，A正确；2号和4号试管研究温度对H2O2酶活性的影响，两者进行实验时温度应相同，B正确；分析表中信息，本实验研究酶具有高效性，因此2号试管在实验初期效果最明显，说明达成实验目的，C正确；1、2、3号试管未进行不同酶的催化比较，不能验证酶具有专一性，D错误。
6．(2018·学军中学学考3月模拟)探究某种酶特性的实验结果如图所示，下列分析正确的是( )
A．本实验探究的是蔗糖酶的特性
B．图1实验的自变量是温度，该实验证明了酶具有高效性
C．由图1和图2可知，该酶在20 ℃、pH＝7时活性最高
D．图3所示实验结果说明酶具有专一性
解析：选D 由图3可知，本实验探究麦芽糖酶的特性，说明酶具有专一性，A错误，D正确；图1的自变量是温度，该实验证明温度对酶活性的影响，B错误；由图1和图2可知，该酶在30 ℃、pH＝7时活性相对较高，C错误。
