第一节 ATP和酶
第1课时 生命活动的能量“通货”——ATP
学 习 目 标
核 心 素 养
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1.通过分析ATP的分子结构，认识ATP具有的与功能相适应的特点。
2.结合示意图分析ATP与ADP相互转化的过程中物质和能量的对应关系。
一、ATP的分子结构及特点
1．全称：腺嘌呤核苷三磷酸。
2．组成
3．结构简式：A—P～P～P
4．符号含义
5．特点：ATP末端的高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂。
二、ATP和ADP的相互转化和利用
1．ATP水解的本质：ATP末端的高能磷酸键断裂。
2．相互转化示意图
3．相互转化的意义
既为生命活动及时提供能量，又避免一时用不尽的能量白白流失掉。
4．ATP的利用
在生物体内，ATP直接为生物体的各种需能反应提供能量；在能量的转换中，它也起着关键作用。
1．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速。( )
2．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成。( )
3．ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质。( )
4．ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且是生物界的共性。( )
5．ATP可直接为生物体的各种需能反应提供能量。( )
[答案] 1.√
2．× 提示：ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。
3．× 提示：ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。
4．√ 5.√
ATP的分子结构和特点
[问题探究]
某病人脑溢血后导致右侧肢体瘫痪，为了使患者尽快恢复其右肢的功能，除正常治疗外，医生还增加了ATP辅助治疗。ATP可以用于辅助治疗的原因是什么？正常生物体内是否含有ATP，如何发挥作用？
提示：(1)ATP能提供能量，能起到改善患者新陈代谢状况，辅助治疗疾病的作用。
(2)正常生物体内含有ATP，其水解时可将其中储存的能量释放出来，供各种生命活动所需。
[讲解归纳]
1．ATP的分子组成示意图
(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。
(2)结构组成：可以用“1、2、3”来总结，1个腺嘌呤核苷通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。
2．ATP结构与功能的关系
ATP(A—P～P～P)中含有两个高能磷酸键(～)，其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量。这些能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。
特别提醒：ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
【知识总结】 生物体中与能量有关的物质
(1)直接能源物质——ATP。
(2)主要的能源物质——糖类。
(3)主要的储能物质——脂肪。
(4)植物特有的储能物质——淀粉。
(5)动物特有的储能物质——糖原。
(6)最终能量来源——太阳能。
1．ATP分子在细胞内能够储存能量和释放能量，从结构上看，其原因是( )
①腺嘌呤核苷很容易吸收和释放能量
②第三个高能磷酸键很容易断裂与再结合
③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化形成ADP
④ADP可以迅速与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转化形成ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
C [转化过程中，ATP分子的第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离或与ADP结合。]
2．在下列四种化合物的化学组成中，符号“○”内所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．②和③
C．③和④ D．①和④
D [本题综合考查高中生物课本中几种化合物的化学组成，①中“○”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸，②中“○”所对应的含义是腺嘌呤，③中“○”所对应的含义是腺嘌呤脱氧核苷酸，④中“○”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸。]
辨析比较：“A”的辨析
ATP中的“A”为腺嘌呤核苷，由腺嘌呤和核糖组成；DNA分子中的“A”为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的“A”为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；核苷酸中的“A”为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
ATP和ADP的相互转化
[问题探究]
有人说，如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP则相当于现金。你认为这种比喻有道理吗？
提示：有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只能转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。
[讲解归纳]
ATP与ADP相互转化的关系式及示意图(如下图)
(1)ATP与ADP相互转化的结构基础
科学研究表明，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键，在一定的条件下容易水解，也很容易重新形成。水解时伴随有能量的释放，重新形成时伴随有能量的储存。在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A的那个高能磷酸键水解，远离A的那个磷酸基团脱离开，形成磷酸(Pi)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷就转化为二磷酸腺苷。在另一种酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时可与一个磷酸结合，从而转化为ATP。
ATPADP＋Pi＋能量
(2)ATP与ADP相互转化的理解
①从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者的反应条件不同。
②从反应场所上看：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同，即二者并非总是同时进行。
③从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能，即二者的能量来源不同。列表如下：
反应式
ATP→ADP＋Pi＋能量
能量＋Pi＋ADP→ATP
类型
水解反应
合成反应
条件
水解酶
合成酶
场所
活细胞内多种场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化
放能
储能
能量来源
高能磷酸键
呼吸作用、光合作用
能量去向
用于各项生命活动
储存于ATP中
特别提醒：细胞中ATP的含量并不多
ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化，这是细胞的能量供应机制。
1．下列有关“①ATPADP＋Pi＋能量”“②ADP＋Pi＋能量ATP”反应的叙述中，正确的是( )
A．①②在活细胞中永无休止地进行，保证了生命活动的顺利进行
B．所有生物体内的②过程所需要的能量都来自细胞呼吸
C．当细胞吸收K＋时，ATP的消耗量不变
D．ATP与ADP相互转化的过程中，物质和能量的变化都是可逆的
A [②过程所需能量还可来自光合作用；K＋的吸收为主动运输，消耗ATP；ATP与ADP的相互转化中，物质可逆，能量不可逆。]
2．下列有关反应式“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自呼吸作用
D [肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和吸能反应②之间流通，保证了生命活动的顺利进行；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自呼吸作用，但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自呼吸作用外，还来自光合作用。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。
2．ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADP＋Pi＋能量。
3．合成ATP所需的能量可来源于光合作用和呼吸作用。
4．ATP是生命活动的直接能源物质，是一种高能磷酸化合物。
5．细胞内的吸能反应总是与ATP的水解相关联，细胞内的放能反应总是与ATP的合成相关联。
6．ATP的化学能可以转化成光能、电能、机械能等。
1．下列关于ATP分子的叙述，错误的是( )
A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基
B．ATP脱去所有高能磷酸键后就是ADP
C．ATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量
D．ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料
B [ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。]
2．细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法错误的是( )
A．图中X代表的是ATP
B．ATP与ADP之间可以相互转化
C．图中的酶是同一种酶
D．ATP是生命活动的直接能源物质
C [图为ATP与ADP相互转化的示意图，图中X表示ATP，A、B正确；图中的酶分别是ATP合成酶和ATP水解酶，C错误；ATP是生命活动的直接能源物质，D正确。]
3．海洋中的电鳗有放电现象，其电能是由( )
A．有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来的
B．热能转变而来的
C．光能转变而来的
D．ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来的
D [电鳗放电是一种生命活动，其电能也是由生命活动的直接能源物质ATP水解释放的能量转化来的。]
4．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题：
(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b分别代表________、________。
(3)在动物肌细胞中进行②反应时，能量来自_______________。
(4)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于_________。
[解析] 本题主要考查ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用。注意从条件、场所、能量来源和去路分析。
[答案] (1)2 (2)呼吸作用 光合作用
(3)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能
(4)合成ATP 各项生命活动
[教材课后习题答案](教师用书独具)
评价指南(P69)
一、单项选择题
1．A 2.D
课件46张PPT。第四章 光合作用和细胞呼吸第一节 ATP和酶
第1课时 生命活动的能量“通货”——ATP点击右图进入…Thank you for watching !第2课时 酶与酶促反应
学 习 目 标
核 心 素 养
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．探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
1.归纳总结酶的作用机理及特性，解释酶特性在生产实际中的应用。
2．依据教材方案完成“目标2”，记录实验数据，阐明实验结果，以口头或书面形式展开交流。
3．基于对相关资料的查阅，能对教材P67“探究其他因素对酶促反应速率的影响”，设计并实施恰当可行的方案。
一、酶的本质及作用实质
1．酶的概念
(1)产生场所：活细胞。
(2)作用：具有催化活性。
(3)化学本质：有机物(绝大多数酶是蛋白质)。
2．酶促反应：指由酶催化的化学反应。
3．酶催化作用实质：降低活化能，使化学反应在较低能量水平上进行，从而加快化学反应。
4．实验验证：酶具有催化性。
(1)实验步骤
试管号
步骤
1
2
相同处理
向2支试管中分别注入3 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液，并放在试管架上
不同处理
滴入等量蒸馏水
滴入等量新鲜的酵母菌溶液
观察
试管内产生的气泡数量
插入试管内的卫生香燃烧情况
(2)实验结果：2号试管产生的气泡多，卫生香燃烧猛烈。
(3)实验结论：酶具有催化性。
二、酶的特性
1．酶具有高效性
(1)含义：在常温、常压、适宜pH等温和的条件下，酶具有很高的催化效率。
(2)实例：在25 ℃条件下，一个过氧化氢酶分子，1 min内可催化500万个过氧化氢分子发生分解反应。
2．酶具有专一性
(1)含义：一种酶只能催化一定的反应物(底物)发生反应。
(2)实验验证：酶具有专一性
①对照实验
a．可溶性淀粉溶液＋淀粉酶溶液现象：出现砖红色沉淀。
b．蔗糖溶液＋淀粉酶溶液现象：没出现砖红色沉淀。
②结论：酶具有专一性。
(3)意义：保证了体内化学反应有序地进行。
三、影响酶促反应速率的因素
1．pH对酶促反应速率的影响
(1)在最适pH时酶活性最大，酶促反应速率最大。
(2)pH偏高或偏低，酶活性均降低。
(3)pH过高或过低，酶会失活。
(4)探究pH对酶活性的影响的实验：
项目
内容
实验原理
①2H2O22H2O＋O2↑
②滤纸片随附着氧气泡的增多，逐渐浮出液面
实验装置
示意图
2.温度对酶促反应速率的影响
(1)最适温度时酶活性最大，酶促反应速率最大。
(2)温度偏高或偏低，酶活性降低。
(3)温度过高，酶会变性。
3．酶浓度和反应物浓度对酶促反应速率的影响
(1)当反应物浓度大大超过酶浓度时，酶浓度和酶促反应速率成正比例关系。
(2)在一定的反应物浓度范围内，酶促反应速率与反应物浓度成正比例关系；当反应物浓度达到某一定值后，再增加反应物浓度，酶促反应速率不再上升。
1．酶在生物体内有催化和调节作用。( )
2．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。( )
3．酶催化作用的实质是提供化学反应所需的活化能，使化学反应顺利进行。( )
4．酶在生物体内属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少。( )
5．酶在化学反应前后数量改变，而性质不变。( )
6．温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，过高或过低都会使酶变性失活。( )
[答案] 1.× 提示：酶在生物体内有催化作用，无调节作用。
2．× 提示：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3．× 提示：酶的作用原理是降低化学反应的活化能，并不能直接提供能量。
4．√
5．× 提示：酶在化学反应前后数量和性质都不变。
6．× 提示：温度过低时酶不失活。
酶的化学本质、作用机理和特性
[问题探究]
20世纪80年代，科学家发现了一种RNaseP酶，由20%蛋白质和80%RNA组成，把这种酶中的蛋白质部分除去，留下来的RNA部分具有与全酶相同的催化活性。这说明什么？
提示：说明有的RNA也具有催化作用。
[讲解归纳]
1．酶的解读
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
细胞核(主要)
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
2.酶的作用机理
酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：
(1)图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有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在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
3．酶的特性分析
(1)表示酶高效性的曲线(图1)
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
(2)表示酶专一性的曲线(图2)
①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A反应物的反应。
②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A反应物的反应。
(3)易变性：由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
蛋白质的空间结构发生改变或破坏，使酶失去生物活性，这种现象称为变性。
(4)反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、适宜pH条件下进行。
1．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．酶的形成需经内质网、高尔基体加工
B．酶都含有C、H、O、N四种元素
C．催化过程中酶本身不变，故不必自我更新
D．酶可以给反应物供能而提高反应速率
B [酶的本质为RNA或蛋白质，RNA及胞内酶不需内质网、高尔基体加工。酶长久使用会钝化而失去作用，也需自我更新。酶通过降低活化能来提高反应速率。]
2．过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如表所示。下列相关叙述正确的是( )
管号
1%焦性没食子酸/mL
2%
H2O2/mL
缓冲
液/mL
过氧化物
酶溶液/mL
白菜梗提取液/mL
煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A.1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
A [由题干信息可知，该实验的自变量为是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的3号管为实验组，其他都为对照组，A正确、B错误；若3号管显橙红色，还需要与1、2、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；4号管不显橙红色是因为高温处理使白菜梗提取液中的过氧化物酶变性失活，D错误。]
影响酶促反应速率的因素
[问题探究]
1．当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振，如果持续高烧就会休克甚至有生命危险。人发烧时为何食欲不振？
提示：高温使体内酶(包括消化酶)的活性降低，人消化能力减弱，所以食欲不振。
2．根据pH对酶活性的影响，试分析：胃蛋白酶进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
提示：不能。 胃蛋白酶的最适pH大约是2.0，人体小肠内的pH约为7.8，胃蛋白酶进入小肠后，失去活性，不能发挥作用。
[讲解归纳]
1．酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)酶浓度对酶促反应速率的影响
由图说明在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。
(2)反应底物浓度对酶促反应速率的影响
通过图可以看出：
①加入酶B时，一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变，原因是酶B饱和了。
②酶B会促进酶促反应的进行，而酶A不会，说明酶具有特异性。
2．温度、pH对酶活性的影响
(1)图a说明：①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。
②过酸、过碱都会使酶失活。
③不同的酶最适pH不同。
(2)图b说明：①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。
②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。
(3)图c说明：反应溶液中酸、碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
方法规律：酶曲线的分析方法
(1)明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同。
(2)理解曲线所表示的意义。横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示因变量随自变量的变化而变化。
(3)图中出现多个自变量时，要分析图中某一自变量对因变量的影响，应首先确定其他自变量为一定值。
1．在生产中常用的普通淀粉酶最适温度在40～60 ℃之间，而极端耐热淀粉酶在100 ℃仍能保持较高的活性。某同学想设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响。判断下列与该同学实验设计的相关叙述，其中正确的是( )
A．设计实验时除自变量和因变量外，还应注意温度、pH等无关变量对实验的影响
B．极端耐热淀粉酶最适温度为100 ℃
C．高温不会使极端耐热淀粉酶失去活性
D．该实验的因变量可用碘液检测
D [温度是该实验的自变量。题干中只指出：“极端耐热淀粉酶在100 ℃仍能保持较高的活性”，据此并不能确定极端耐热淀粉酶最适温度为100 ℃。温度影响酶活性，同样会对极端耐热淀粉酶有影响。淀粉遇碘变蓝，而淀粉在该实验中作为反应底物，可用碘液检测底物的存在。]
2．下表是验证酶的催化特性的几组对比实验，1～4号试管内装有等量的H2O2溶液。各试管温度控制与投入物品如表所示，请回答下列问题：
试管
操作
1号
2号
3号
4号
H2O2溶液(mL)
2
2
2
2
FeCl3溶液(滴)
2
—
—
—
鲜肝研磨液(滴)
—
2
—
2
HCl溶液
—
—
—
—
NaOH溶液
—
—
—
—
蒸馏水(滴)
—
—
2
—
保持温度(℃)
37
37
37
0
(1)投入物品后，立即用带有余烬的火柴去试探1～4号试管口，出现复燃现象的是________号试管。1号和2号试管对比得出的结论是______________。
(2)4号和________号试管对比可以得出“温度影响酶活性”的结论。该组实验中各步操作的正确顺序应为：两试管分别加入2 mL H2O2溶液→________________→________________→观察现象。
(3)若要证明酶的活性受酸碱度的影响，应再增设5、6号试管：5号试管内应加入________________，6号试管内应加入________________，5、6号试管温度应控制在________℃。
(4)有同学将5、6号试管与2号试管作为完成上述(3)命题的一组对比实验，这样做仍存在的不足之处是__________________________，改进措施是____________________________。
[解析] 本题中用过氧化氢作实验材料验证酶的催化特性，特别注意对照组和实验组的设计，同时注意无关变量的控制。
[答案] (1)2 酶具有高效性
(2)2 在37 ℃和0 ℃环境中分别保温5 min 分别滴入2滴鲜肝研磨液
(3)2滴鲜肝研磨液、1 mL HCl溶液 2滴鲜肝研磨液、1 mL NaOH溶液 37
(4)2号试管中的溶液总量与5、6号试管不同 2号试管中再加入1 mL蒸馏水
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.酶是生物催化剂，其催化原理是降低化学反应的活化能。
2.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少部分是RNA。
3.一种酶只能催化一种或一类化学反应。
4.酶的特性是高效性、专一性和容易受外界环境的影响。
5.酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
6.过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构破坏而失活。
7.在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。
1．下列关于酶的叙述中，正确的是( )
A．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
D．酶只能由内分泌细胞合成
A [酶的化学本质是蛋白质或RNA。化学本质是RNA的酶的形成不需要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工。酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率的。能进行正常代谢的细胞都能合成酶。]
2．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入容器内，调整pH至2.0，保存于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是( )
A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
A [容器内的pH值为2.0，适于胃蛋白酶，不适于唾液淀粉酶。乳清蛋白和唾液淀粉酶均是蛋白质，被胃蛋白酶分解成多肽，导致容器内的剩余物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽和水。故选A。]
3．如下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是( )
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速度加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
C [有气体产生，可知H2O2被分解，可推测土豆片中有过氧化氢酶，A正确；增加酶的量，酶促反应加快，B正确；气体量不再增加的原因是H2O2已分解完，C错误；减少误差应控制无关变量，D正确。]
4．下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题：
(1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是___________________________________。
(2)图B中，a点所对应的温度称______________________。
(3)图B中，a点到b点的曲线急剧下降，其原因是_________________________________。
(4)将酶与反应物混合后，装入甲、乙两试管并分别放入12 ℃和75 ℃水浴锅中，20 min后取出转入37 ℃的水浴锅中保温，两试管内的反应分别为：甲．____________，乙．____________。
(5)图C表示了________催化反应的速率变化曲线。
A．唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶
C．胰蛋白酶 D．植物淀粉酶
[解析] (1)图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速率上升。当反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，这是因为虽然酶具有高效性，但它的催化能力也是有一定限度的，当所有的酶都发挥了最高催化效率后，反应物浓度增加，反应速率也不会再增加，其原因是受酶浓度的限制。(2)图B中，a点对应的酶的催化效率最高，说明它对应的温度就是酶促反应的最适温度。(3)从a点到b点，由于温度逐渐升高，酶的分子结构逐渐被破坏，从而使酶活性降低，反应速率下降。(4)由于甲试管的温度较低，所以酶的活性较低，反应速率很慢，当转入37 ℃的水浴锅中保温后，其反应速率会迅速增加。乙试管在75 ℃的高温下，酶的结构被破坏，酶丧失活性，即使再转入37 ℃的水浴锅中保温，酶的活性也不能恢复，不再具有催化作用。(5)图C中，酶的最适pH为弱碱性，唾液淀粉酶和植物淀粉酶的最适pH近于中性，胃蛋白酶的最适pH为强酸性，只有胰蛋白酶的最适pH为弱碱性。
[答案] (1)受反应液中的酶浓度限制
(2)酶促反应的最适温度
(3)温度升高使酶活性下降
(4)催化速度加快 无催化反应
(5)C
[教材课上思考答案](教师用书独具)
边做边学(P65)
讨论一：
新鲜酵母菌溶液中的过氧化氢酶活性较高，若用陈旧酵母菌溶液，过氧化氢酶可能发生变性，失去催化能力。新鲜的酵母菌溶液能加快过氧化氢的分解。
讨论二：
1．本实验说明酶具有特异性。
2．在这个实验中，淀粉酶只催化淀粉水解。该实验中不能将斐林试剂改为碘液，该实验是要检验淀粉是否发生了分解，加入斐林试剂并经水浴加热后只要能产生砖红色沉淀，就说明淀粉分解了。若用碘液代替斐林试剂，当淀粉没有完全分解时，溶液也变蓝，可能得出错误结论：淀粉未分解。因而不能将斐林试剂改为碘液。
[教材课后习题答案](教师用书独具)
评价指南
一、单项选择题
3．C 4.D
二、技能增进题
提示：低温、高温及pH的高低均会影响酶活性，且温度过高或pH过高及过低还会使酶失活。
课件62张PPT。第四章 光合作用和细胞呼吸第一节 ATP和酶
第2课时 酶与酶促反应点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十一)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．如图表示ATP的结构，下列说法正确的是( )
A．b键断裂后形成ADP和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动
D [a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；ATP中的字母A表示腺嘌呤核苷，图中的3表示腺嘌呤，B错误；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位之一，C错误；a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动，D正确。]
2．下列关于ATP和ADP相互转化的叙述，正确的是( )
A．ATP和ADP相互转化是一种可逆反应
B．细胞可以利用热能将ADP转化为ATP
C．ATP转化成ADP时，两个高能磷酸键都断裂
D．活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生
D [ATP和ADP的转化不是可逆反应，但时刻不停地进行；合成ATP所需能量是太阳光能或有机物中的化学能，而不能利用热能；ATP转化成ADP时，仅远离腺苷的高能磷酸键断裂。]
3．下列选项中不能使ADP含量增加的是( )
A．K＋进入肾小管壁的上皮细胞
B．甘油进入生物细胞
C．大脑思考
D．由氨基酸合成蛋白质
B [甘油进入生物细胞属于自由扩散，不消耗ATP，不会使ADP的含量增加，B正确。]
4．科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩现象。这种现象说明了( )
A．葡萄糖是生物体生命活动的能源物质
B．ATP是生物体生命活动的能源物质
C．葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质
D．ATP是生物体生命活动的直接能源物质
D [题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而ATP可以，说明ATP是生物体生命活动的直接能源物质。]
5．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大。但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明( )
A．ATP中远离A的P容易脱离
B．部分32P标记的ATP是重新合成的
C．ATP是细胞内的直接能源物质
D．该过程中ATP既有合成又有分解
C [依题干信息“ATP的含量变化不大”，说明该过程中ATP既有合成又有分解；依“部分ATP的末端P已带上放射性标记”，说明ATP中远离A的P容易脱离，且32P参与了ATP的重新合成，故选择C。]
6．在活细胞中，ATP和ADP的循环过程永不停息地进行着，分析下图，回答下列有关问题：
(1)图中Pi代表磷酸，则B为________，C为________。
(2)①过程中能量E1在人和动物体内来自 ________，在绿色植物体内则来自________和________。
(3)A1和A2相同吗？________，它们的作用分别是___________。
(4)②中能量E2的去向有哪些？________________________。
[解析] (1)由ATP和ADP的转化示意图看出①是合成ATP的反应，B代表ATP，②是ATP水解为ADP的反应，C为ADP。(2)ATP形成时需要能量，对于人和动物，能量来自细胞呼吸，对于绿色植物，能量来自细胞呼吸和光合作用。(3)A1为ATP合成酶，促进ATP的合成，A2为ATP水解酶，促进ATP的水解。(4)ATP水解释放的能量可以转化为其他各种形式的能量，主要有化学能、电能、光能和机械能等，用于生物的各项生命活动。
[答案] (1)ATP ADP
(2)细胞呼吸 细胞呼吸 光合作用
(3)不同 A1催化ATP的合成，A2催化ATP的水解
(4)转化为其他形式的能量，如化学能、机械能、光能、电能等，用于各项生命活动
[等级过关练]
7．下列有关细胞中能量代谢的某些过程的叙述，正确的是( )
A．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖、磷酸基团构成
B．吸能反应所需要的能量一般来源于①过程
C．腺苷二磷酸是细胞吸能反应和放能反应的纽带
D．ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成RNA的基本单位之一
D [ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成，A错误；吸能反应所需要的能量一般来源于②ATP的水解过程，B错误；腺苷三磷酸是细胞吸能反应和放能反应的纽带，C错误；ATP断裂了所有高能磷酸键后是腺嘌呤核糖核苷酸，腺嘌呤核糖核苷酸是构成RNA的基本单位之一，D正确。]
8．ATP是生命活动的直接能源物质，下列有关ATP的叙述，正确的是( )
A．绿色植物中ATP的来源包括光合作用和细胞呼吸
B．自然界中的光能、热能、机械能、电能和化学能都是合成ATP时的能量来源
C．细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
D．人的心肌细胞中，ATP的合成速率远远大于分解速率，从而保证心肌细胞有充足的能量供应
A [ATP分子中的能量，在ATP水解时可以被各种生命活动利用，转变成光能、热能、机械能等多种形式的能量，但ATP合成时能量来源只有光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸等)；细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的；心肌细胞需要的能量较一般细胞多，故心肌细胞中ATP与ADP的相互转化要比一般细胞中的更加迅速，其合成与分解的速率是相对平衡的。]
9．用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末状，做如图所示的实验。
(1)向A、B两试管中加水后，两试管均发荧光，这说明水对生物正常的生命活动有何重要意义？_______________。
这也说明了由发光器研磨成的粉末中含有哪种物质？________。
(2)上述对照实验结果说明：
①萤火虫发光是将________能转变成________能的过程。
②这一过程所需的能量由________直接提供。
③该实验通过对比说明________是直接能源物质，而________不是直接能源物质。
(3)若向刚切下的萤火虫的发光器滴加葡萄糖溶液，你认为发荧光的时间会比不加葡萄糖的时间长吗？_______________________。
为什么？__________________________。
[解析] 发光器之所以可以发光是因为其内有荧光素和荧光素酶，该过程需要ATP直接提供能量，而葡萄糖不是直接能源物质。刚切下的萤火虫发光器，构成它的细胞可利用葡萄糖氧化分解释放能量，合成ATP供发光利用。这一系列反应的发生需在水溶液中进行。
[答案] (1)生物体内许多重要的生物化学反应在水溶液中才能进行 ATP
(2)①化学 光 ②ATP ③ATP 葡萄糖
(3)会 因为葡萄糖进入组成发光器的细胞后可被氧化分解释放能量，形成ATP供发光利用
课时分层作业(十二)
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．酶彻底水解的产物都是氨基酸
B．酶只有在细胞内才能发挥作用
C．酶通过降低或提高化学反应的活化能来提高化学反应速率
D．所有的酶都含有C、H、O、N四种元素
D [酶彻底水解的产物是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶是由活细胞产生的，在细胞内、外及生物体外都可发挥其催化作用，B错误；酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，C错误。]
2．无机催化剂和酶都可以加快化学反应的速率，下列叙述正确的是( )
A．反应前后，无机催化剂和酶自身会发生变化
B．和无机催化剂作用原理不同，酶能够降低化学反应的活化能
C．与酶相比，无机催化剂降低活化能的效果更显著
D．通过加热也可以提高反应的速率，但原理与催化剂不同
D [无机催化剂和酶反应前后自身均不发生变化，两者催化化学反应的机理相同，都是降低化学反应的活化能，且酶降低活化能的效果更显著，但加热提高反应速率的原理是提高反应物中高能量分子的数目，D项正确。]
3．下列关于酶的专一性的叙述，不正确的是( )
A．过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解，不能催化其他化学反应
B．每一种酶只能催化一种化学反应的进行
C．催化唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶
D．二肽酶能催化由不同氨基酸脱水缩合成的二肽的水解
B [酶的专一性是指每一种酶都只能催化一种或一类的化学反应，B错误。]
4．下列关于酶的叙述中，正确的是( )
A．酶彻底水解的产物都是氨基酸
B．同一个体的各种体细胞中，酶的种类、数量都相同
C．酶通过为反应提供能量来提高化学反应速率
D．细胞代谢时代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速度
D [酶彻底水解的产物是氨基酸或核糖、磷酸、碱基，A错误；同一个体各种细胞中，酶的种类和数量可能不同，B错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，C错误；细胞代谢中，酶的活性受反应本身的影响，若生成物过多，酶的活性可能降低，D正确。]
5．如图表示在不同条件下，酶催化反应情况。以下有关叙述不正确的是( )
A．图①能用来表示反应物浓度与反应时间的关系
B．图①能用来表示酶活性与pH的关系
C．与实线相比，图②中的虚线能表示酶量增加，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋对H2O2分解的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
B [随着反应时间的延长，反应物剩余量降低，A正确。由pH对酶活性的影响可知，B项错。酶量增加后，反应达到平衡所需时间减少，C正确。与无机催化剂相比，酶具有高效性，D正确。]
6．在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如图所示，将上述实验装置放入37 ℃恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液滴在琼脂块上的四个位置，可见其上面呈蓝色的斑块个数是( )
A．1 B．2
C．3 D．4
C [①和②斑块处的唾液淀粉酶失活，③处无唾液淀粉酶，因此淀粉不能被水解，加碘后变蓝色。]
7．图甲是过氧化氢酶活性(V)受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件， 以下说法正确的是( )
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．适当降低温度，e点不移，d点右移
C．pH＝c时，e点为0
D．H2O2量增加，e点不移，d点左移
B [酶只能缩短达到化学反应平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。图乙中d点表示达到化学反应平衡所需时间，e点表示化学反应的平衡点。pH由b→a时或温度降低时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但不会改变化学反应的平衡点，所以d点右移，e点不移，A错误、B正确；pH＝c时，强碱条件会破坏酶的空间结构使酶失活，不能催化H2O2水解，但H2O2在常温下也能分解，所以e点不为0，C错误；H2O2量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，同时化学反应的平衡点升高，即e点上移，d点右移，D错误。]
8．如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现c所示变化
C．酶量增加后，图中所示反应速率可用曲线a表示
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D [酶发挥作用需要适宜的温度和pH，高于或低于最适值都会降低酶的活性，故增大pH，重复实验，A、B两点均向下移动，A错误；B点后升高温度，酶活性降低，反应速率降低，B错误；酶量增加后，酶促反应速率增加，可以用曲线c表示，C错误；曲线b处于最适温度和pH条件下，实验的自变量是反应物浓度，所以限制曲线AB段反应速率的因素是反应物浓度，D正确。]
9．下列关于酶的实验设计，正确的是( )
A．用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响
B．用淀粉、蔗糖、淀粉酶作材料，反应后滴加碘液验证酶的专一性
C．用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解
D．设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响
C [过氧化氢在高温下易分解，因此一般不用过氧化氢作材料探究温度对酶活性的影响，A错误；用淀粉、蔗糖、淀粉酶作材料，反应后滴加碘液，溶液均不会变蓝，因此不能用于验证酶的专一性，B错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料，可通过观察蛋白块体积的变化验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1.5，所以利用胃蛋白酶来探究pH对酶活性的影响时，pH不能设置成2、7、12，D错误。]
10．小麦有红粒小麦和白粒小麦，白粒小麦的穗发芽率高于红粒小麦。为探究淀粉酶活性与小麦穗发芽率的关系，取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表所示：
实验步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5 mL提取液
0.5 mL提取液
X
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
37℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋＋
注：“＋”数目越多表示蓝色越深。
(1)步骤①中加入的X是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。
(2)根据显色结果可以推测：淀粉酶活性越高，穗发芽率越________。
(3)若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(4)若要探究淀粉酶催化淀粉水解的最适温度，能否选用斐林试剂检测实验结果？请简要说明理由。_____________。
[解析] (1)实验应遵循对照原则，步骤①中加入的X应该是蒸馏水(不含酶)，步骤②中加入缓冲液可以控制pH，防止pH变化对酶活性造成影响。(2)根据显色结果可知，白粒管中蓝色较红粒管浅，说明白粒小麦淀粉酶活性较高，进一步说明其淀粉酶活性越高，穗发芽率越高。(3)若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应缩短。(4)不能用斐林试剂探究淀粉酶催化淀粉水解的最适温度，因为利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变该实验中的温度。
[答案] (1)0.5 mL蒸馏水 控制pH (2)高 (3)缩短 (4)不能 因为利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变该实验中的温度，影响实验最终结果
11．请你解读下列与酶有关的示意图和曲线图。
(1)图1和图2是与酶的特性相关的示意图。图1和图2分别表示了酶具有________、________的特性。
图1
图2
(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线。当pH从5上升到7时，酶活性的变化过程是________；从图中曲线我们还可以得出的结论是_____________。
图3
(3)图4和图5是反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响曲线，请分析回答：
图4 图5
图4中A点之前酶促反应速率逐渐增加，其限制因素是________。从图5可以得出的结论是在反应物足量的条件下，______________。
[解析] (1)图1中加酶组的生成物的量最先达到最大值，这体现了酶作用的高效性，图2中A与B特异性结合，将B分解为C和D，体现了酶的专一性。(2)从图3可以看出pH从5上升到7，酶活性先上升后下降，图中曲线说明pH的变化不影响酶的最适温度。(3)分析图4可知，在一定的反应物浓度范围内，随反应物浓度升高，酶促反应速率逐渐增大，A点之前限制酶促反应速率的因素是反应物浓度。
[答案] (1)高效 专一 (2)先上升后下降 pH的变化不影响酶作用的最适温度 (3)反应物浓度 酶促反应速率与酶浓度呈正相关(答案合理即可)
[等级过关练]
12．将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
C [加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，A正确；该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C错误；图示反应是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D正确。]
13．如表所示为某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。已知实验一中淀粉酶的最适温度为60 ℃，据此回答下列问题：
探究温度对酶活性影响的实验(实验一)
实验步骤
分组
甲组
乙组
丙组
①新鲜淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
②可溶性淀粉溶液
5 mL
5 mL
5 mL
③控制温度
0 ℃
60 ℃
90 ℃
④将新鲜淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别保持恒温
⑤比较淀粉的____________
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验(实验二)
组别
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2溶液完全分解所需时间(秒)
300
180
90
192
284
(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是_____________。实验一的第⑤步最好选用________(填试剂名称)比较淀粉的______________。
(3)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________。为什么？__________________________。
(4)分析实验二的结果，可得到的结论是____________________。
欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为_________________之间设置梯度。
[解析] (1)实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液比较淀粉的剩余量。不能用斐林试剂测定是因为斐林试剂需加热才能与还原性糖发生显色反应，而加热会影响自变量——温度，进而影响实验结果。(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由实验二的结果可知，该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高对酶活性均降低。欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
[答案] (1)无关 自 (2)使新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合 碘液 剩余量 (3)不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 (4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低 6～8
