2022版高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第7课酶和ATP学案新人教版

这是一份2022版高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第7课酶和ATP学案新人教版，共18页。学案主要包含了酶的化学本质和作用，酶的特性及影响因素，ATP的结构等内容，欢迎下载使用。

一、酶的化学本质和作用
1．酶的本质和作用
(1)酶本质的探索历程(连线)
eq \x(科学家) eq \x(主要观点或成就)
①巴斯德 EQ \a\al(a．引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，,细胞死亡并裂解后才能起作用)
②李比希 b．少数RNA也具有生物催化功能
③毕希纳 eq \a\al(c．将从酵母菌细胞中提取出的能引起发酵,的物质称为酿酶)
④萨姆纳 eq \a\al(d．从刀豆种子中提取出脲酶(第一个)，,证明脲酶是蛋白质)
eq \a\vs4\al(⑤切赫和,奥特曼) e．糖类变成酒精必须有酵母活细胞的参与
提示：①—e ②—a ③—c ④—d ⑤—b
(2)酶的本质和作用
(3)作用机理：降低化学反应的活化能
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下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：
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。
Ⅱ.ca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。
Ⅲ.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。
2．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)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。
二、酶的特性及影响因素
1．酶的高效性：催化效率是无机催化剂的107～1013倍。
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(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。
2．酶的专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(1)图像模型解读
图中A表示酶，B表示被酶催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
(2)曲线模型解读
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的反应速率明显大于加入酶B的反应速率，说明酶具有专一性。
3．作用条件较温和
(1)在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
(2)高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活。
(3)低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
4．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验原理
①淀粉和蔗糖都是非还原糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖。
②斐林试剂能鉴定溶液中有无还原糖。
③淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解。
(2)实验步骤
(3)实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。这说明酶具有专一性。
5．探究影响酶活性的条件
(1)实验原理
①酶活性：酶催化特定化学反应的能力，可用一定条件下酶所催化某一反应的速率表示。
②淀粉酶可催化淀粉水解，淀粉遇碘液变蓝色。
③H2O2可分解为H2O和O2，常温下H2O2易分解，高温可以使H2O2分解加快。在H2O2酶的催化作用下快速分解。
(2)实验方案设计与预期结果
三、ATP的结构、功能和作用
1．组成元素：C、H、O、N、P。
2．分子结构
(1)分子结构式：A—P～P～P(简写)。
(2)组成图解(填出各部分名称)
由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个特殊的化学键、三个磷酸基团。
3．ATP和ADP的相互转化
(1)转化基础：ATP的化学性质不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。
(2)ATP和ADP的相互转化过程比较
4.动植物细胞ATP来源与去向分析
(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸合成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸合成ATP。
(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP用于暗反应；植物或动物细胞呼吸产生的ATP能用于多种生命活动。
5．ATP为主动运输供能(以Ca2＋主动运输为例)
(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，酶活性被激活。
(2)在载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，即载体蛋白的磷酸化。
(3)载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。
1．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
(1)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同、代谢不同。(×)
(2)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率。(√)
(3)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用。(×)
2．酶具有高效性、专一性、作用条件较温和的特性
(1)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化。(×)
(2)高温和低温均能破坏酶的空间结构使其失去活性。(×)
(3)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。(√)
(4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降。(×)
3．ATP是一种高能磷酸化合物
(1)下列化学反应属于水解反应的是②③。
①核酸→核苷酸 ②葡萄糖→丙酮酸 ③ATP→ADP(×)
(2)DNA与ATP中所含元素的种类相同。(√)
(3)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生。(√)
(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量照样能达到动态平衡。(√)
酶的本质、作用及特性
1．高考常考的几种酶及其作用归纳
2.明辨酶在代谢中作用的四个易误点
(1)酶并不改变反应的平衡点，不能提供能量，只降低反应的活化能，从而缩短反应达到平衡的时间。
(2)酶在反应后并不失活，反应前后酶的化学性质和数量均保持不变。
(3)产生激素的细胞一定能产生酶，但是产生酶的细胞不一定能产生激素。
(4)酶是化合物，亦可以作为底物被其他酶催化分解。
考向1| 酶的化学本质和作用机理
1．(2020·山东潍坊模拟)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．酶的基本组成单位都是氨基酸
B．所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶
C．酶不参与构成细胞结构也不供能，但可调节细胞代谢
D．酶能加快反应速率是因为它能显著提高化学反应的活化能
B 解析：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A项错误；活细胞都要进行细胞呼吸，因此所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶，B项正确；酶不参与构成细胞结构也不供能，也不调节细胞代谢，只是起催化作用，C项错误；酶能加快反应速率是因为它能显著降低化学反应的活化能，D项错误。
【方法规律】巧记酶概念的1个“二”和3个“一”
考向2| 酶的特性
2．取5支试管，编号1、2、3、4、5，分别加入1.0 ml/L的过氧化氢溶液2 mL，进行下表实验。据表分析下列叙述错误的是( )
A.在1号、2号、3号组成的对照实验中，温度是重要的无关变量
B．2号和3号对照，说明酶有高效性
C．3号比1号反应速率快是因为酶为反应过程供能
D．3号和4号、5号对照，说明温度、pH会影响酶活性
C 解析：酶不能为化学反应提供能量，3号比1号反应速率快是因为酶降低了化学反应的活化能。
影响酶活性的因素
1．影响酶促反应速率的因素分析


(1)酶浓度的影响：在有足够反应物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
(2)反应物浓度的影响：其他条件一定且适宜，在反应物浓度较低时，反应速率随反应物浓度的增加而加快，当反应物浓度达到一定程度时，所有的酶都参与催化反应，反应速率达到最大，此时即使再增加反应物浓度，反应速率也不会加快。
(3)温度影响：每种酶的作用均有最适温度，此温度下，酶活性最高。低温会抑制酶活性，酶分子的空间结构不发生变化；高温会破坏酶分子的空间结构。
(4)pH的影响：不同酶的最适pH不同。动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0，但有例外，如胃蛋白酶最适pH为1.5，而植物体内的酶最适pH大多为4.6～6.5。过酸、过碱均会破坏酶分子的空间结构。
(5)综合影响
图中显示：不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度下，酶最适pH也不变。即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
2．影响因素制约酶活性的机理
(1)高温、过酸、过碱——可破坏酶分子的空间结构而导致酶永久性失活(不可逆转)。
(2)低温——仅抑制酶活性，并不破坏酶分子的空间结构，当温度适当升高时活性可恢复。
(3)酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响，前者可提升酶活性，后者则降低酶活性。
考向1| 温度对酶活性的影响
1．(多选)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(底物量一定，其他条件相同)，结果如图。以下几种对曲线图的分析和理解不符合实际的是( )
A．可以通过该实验结果得出该酶活性的最适温度
B．为保证实验的科学性，该酶一定不能选用过氧化氢酶
C．t2时，限制C组酶促反应速率的因素是酶的数量
D．t4时，将A组温度升高20 ℃，其反应速率不会加快
AC 解析：B组处理使反应更早到达平衡点，只能说明在这三种温度下，40 ℃更接近该酶活性的最适温度，因此不能通过该实验结果得出该酶活性的最适温度，A错误。若该酶为过氧化氢酶，则反应物为过氧化氢，由于过氧化氢在常温下能分解，且温度越高，过氧化氢越容易分解，则在高温下，酶已经失去活性，但依然会有过氧化氢的分解，因此选用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响不可取，B正确。t2前，C组产物浓度不变，说明酶在高温下变性失活，t2时，限制C组酶促反应速率的因素是酶的活性，C错误。t4时，反应物已经反应完，因此此时将A组温度升高20 ℃，其反应速率不会加快，D正确。
【方法规律】“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
考向2| 影响酶活性的其他因素
2．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。下列分析不正确的是( )
A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能
B．C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
A 解析：从题图中可以看出，Mn2＋只是提高了该水解酶的活性，并不能降低化学反应过程所必需的活化能，A项错误；C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低，B项正确；Mn2＋可以提高酶的活性，C2＋和Mg2＋可以降低酶的活性，C项正确；不同金属离子是实验的自变量，该水解酶的活性是实验的因变量，该水解酶的用量是实验的无关变量，D项正确。
有关酶活性的实验设计
1．“试剂检测法”鉴定酶的化学本质
(1)设计思路：在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其化学本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计鉴定方案即可。
(2)设计方案
2．“对比法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
①设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。对照组应用无机催化剂对照。
②设计方案
(2)验证酶的专一性
①设计思路：底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。
②设计方案
3.“梯度变量法”探究酶的最适温度或最适pH
(1)设计思路
(2)设计方案
(3)特殊情况分析
①探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)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，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
②若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，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在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成的，自变量控制不严格。
④探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸强碱能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
⑤在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
考向1| 酶化学本质的验证
1．猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示，在35 ℃水浴中保温一段时间后，甲、乙烧杯中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁烧杯中不加任何试剂。下列对实验现象的预测正确的是( )
A．甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失
B．甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失
C．甲和乙中溶液都呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失
D．甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失
C 解析：本实验属于验证性实验，因为分泌液中含有蛋白酶，蛋白酶和蛋白液的化学本质都是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂，与蛋白质发生紫色反应。实验①中的甲和乙中溶液都呈现紫色，不能形成对照；而实验②改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失)，形成鲜明的对照，说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。
考向2| 酶特性的验证
2．(多选)下表是过氧化氢分解实验的过程和结果，下列分析错误的是( )
注：“－”表示无气泡产生；“＋”的数量表示气泡产生的多少。
A．a和d对照说明酶具有高效性
B．c和d是对比实验，自变量是催化剂的种类
C．a、c对照说明FeCl3具有催化作用
D．a、c、d对照不能说明酶的催化具有高效性
AD 解析：a和d对照，只能说明酶能催化化学反应的进行，要证明酶具有高效性，需要将有酶和有无机催化剂参与的反应进行比较，即a、c、d对照能说明酶的催化具有高效性；c和d都是实验组，二者形成对比，自变量是催化剂的种类；a和c对照说明无机催化剂能促进化学反应的进行，即具有催化作用。
(1)酶的催化效率高的原因：同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
(2)关于酶全面而准确的表述：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
考向3| 探究酶的最适温度或最适pH
3．下面的表格分别是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。据此回答下列问题：
(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
(2)实验一中的对照组为________组。
(3)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________(试剂)测定单位时间内淀粉的________。
(4)如果将实验一的新鲜α­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？____________。
(5)分析实验二的结果，可得出的结论是__________________；
在该预实验的基础上要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，60 ℃是α­淀粉酶作用的最适温度，是实验前已知的，乙组的实验结果是另外两组的参照，故为对照组。(3)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和反应物分别达到预设温度，然后再将反应物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。因此，实验一的①②③步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝色，因此实验一的第⑤步最好选用碘液来测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。(4)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α­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。(5)由实验二的结果可知：在pH为5～7的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性降低。故该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。在该预实验的基础上要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)乙 (3)使新鲜α­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(其他合理答案也可) 碘液 剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 (5)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(或在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高，在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低) 6～8
ATP的结构与利用
智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克疾病的首选，其中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为“生物闸门”来实现药物的按需释放，近些年，一系列的材料已经被证明在细胞内高含量ATP条件下可以释放治疗药物。
(1)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管，可用来包裹、保护药物，根据ATP、蛋白质的结构和功能推测，ATP在药物释放中所起的作用。
答案：ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变，从而释放药物。
(2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输？
答案：没有。只是实现了药物的按需释放。
1．ATP的产生和利用图解
2．图解不同化合物中的“A”
3．细胞内常见产生与消耗ATP的生理过程
4.ATP产生量与O2供给量的关系分析
(1)A点为无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量逐渐增多。
(3)BC段O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
考向1| ATP的结构及其合成和利用
1．(2021·山东威海模拟)将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )
A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸
B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变
D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
A 解析：①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联，B正确；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
考向2| ATP的拓展考查
2．核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核苷三磷酸(dNTP，d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是( )
A．dNTP和NTP的区别只体现在五碳糖的种类不同
B．dNTP脱去2个磷酸基团才可参与DNA复制
C．DNA复制时需dATP、dTTP越多，则DNA结构越稳定
D．真核细胞分裂时，胞内dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制
B 解析：dNTP和NTP的区别在于五碳糖种类不同和碱基种类不同，A错误；dNTP含有3个磷酸基团，不能直接作为合成DNA的原料，需脱去2个磷酸基团才能参与DNA复制，B正确；DNA复制时需dCTP、dGTP越多，DNA结构越稳定，C错误；真核细胞进行分裂时，除核DNA进行复制外，细胞质DNA也会复制，胞内dNTP不可能全部进入细胞核中，D错误。
命题生长点1 影响酶活性的因素
(1)使用说明中为什么强调丝质及羊毛衣料不能用该洗衣粉洗涤？
答案：丝质、羊毛衣料中的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉含有生物催化剂，可以催化蛋白质的分解，容易毁坏衣物。
(2)加酶洗衣粉洗涤时宜用温水，热水或冷水是否可以？为什么？
答案：均不可以。低温会抑制酶的活性，使酶的催化效率降低，达不到理想的效果；高温会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，同样达不到理想的洗涤效果。
命题生长点2 酶的化学本质
下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(C)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
解析：DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存。
命题生长点3 酶的特性
现有胃蛋白酶、唾液淀粉酶和蛋白块，如何验证酶的专一性？请设计实验思路。
答案：将大小相等的蛋白块分别放入两支试管中，分别标号为甲和乙，甲试管加入适量胃蛋白酶溶液，乙试管加入等量唾液淀粉酶溶液，适宜温度下保温一段时间，比较两组蛋白块的大小。
酶在生活应用中的分析
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。
具有专一性或特异性的三类物质比较
(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(2)转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需转运蛋白不同，转运蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞的细胞膜或胞内存在能与该激素特异性结合的受体。
课程标准要求
学业质量水平
2.2.1 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
2.2.2 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
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)
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
生理功能
催化作用
步骤
相同处理
向4支试管中分别加入2 mL 过氧化氢溶液
不同处理
不处理
放在90 ℃左右的水浴中加热
滴入2滴FeCl3溶液
滴入2滴肝脏研磨液
现象
气泡
基本无
少
较多
很多
带火星
卫生香
无复燃
有复燃
复燃性较强
复燃性很强
序号
操作步骤
试管1
试管2
1
注入可溶性淀粉溶液
2 mL
—
2
注入蔗糖溶液
—
2 mL
3
注入新鲜的淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
4
振荡混匀，将试管的下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min
5
取出试管，各加入2 mL斐林试剂，振荡摇匀
6
将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，煮沸1 min，观察颜色变化
砖红色沉淀
淡蓝色
比较项目
探究温度对酶活性的影响
探究pH对酶活性的影响
实验材料
淀粉溶液、淀粉酶溶液
H2O2溶液、H2O2酶溶液
变量控制
无关变量
反应物与酶的量、溶液pH等应适宜且相同
反应物与酶的量、温度等应适宜且相同
自变量
先将反应物溶液与酶溶液在各梯度温度下分别保温，然后混合
先将反应物溶液与酶溶液分别调至各梯度pH，然后混合
因变量检测
滴加碘液，观察溶液颜色变化
观察气泡产生的快慢
预期结果
酶活性较低时，溶液变为蓝色
酶活性较低时，气泡产生较慢
比较内容
ATP水解
ATP合成
反应式
ATPeq \(――→,\s\up10(酶))ADP＋Pi＋能量
能量＋Pi＋ADPeq \(――→,\s\up10(酶))ATP
酶
ATP水解酶
ATP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
吸能
能量来源
ATP的水解
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
DNA聚合酶
将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链
DNA连接酶
将两个DNA片段连接起来
RNA聚合酶
将单个的核糖核苷酸连接成链，并能够在转录时打开DNA碱基对间的氢键
解旋酶
在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对之间的氢键
限制性内
切核酸酶
识别特定的核苷酸序列，从固定的切点切开磷酸二酯键
蛋白酶
将蛋白质的部分肽键切断，得到不同的肽链和氨基酸
纤维素酶、
果胶酶
水解纤维素、果胶，破坏植物细胞壁
胰蛋白酶
动物细胞培养中将组织细胞和贴壁生长的细胞分散成单个细胞
试管编号
1
2
3
4
5
加入物质
蒸馏水
锈铁钉
肝脏研磨液
煮沸冷却的肝脏研磨液
肝脏研磨液＋NaOH
实验结果
无气泡
少量气泡
大量气泡
无气泡
无气泡
项目
实验组
对照组
材料
等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的酶溶液
等量的无机催化剂
现象
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
项目
实验组
对照组
材料
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
试管
a
b
c
d
3%过氧化氢溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
处理
措施
不作任何处理
置于90 ℃水浴杯中
加2滴3.5%的FeCl3
加2滴20%的新鲜肝脏研磨液
实验
结果
－
＋
＋＋
＋＋＋＋
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
①α­淀粉酶溶液/mL
1
1
1
②可溶性淀粉溶液/mL
5
5
5
③控制温度/℃
0
60
90
④将新鲜α­淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的____________
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间/s
300
180
90
192
284
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
消耗ATP：一些吸能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
生活实践情境
下面请看某工厂生产的一种加酶洗衣粉包装袋的使用说明书：
××牌加酶洗衣粉
成分：碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于含适量洗衣粉的水内数小时。使用温水效果更佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后洗净双手。