2013優(yōu)化方案必修1第五章

第1、2節(jié) 降低化學反應活化能的酶細胞的能量“通貨”——ATP回歸教材?夯實雙基一、酶在代謝中的作用酶的作用：酶在細胞代謝中具有

催化

作用。酶的作用機理(1)活化能是分子從

常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的

活躍狀態(tài)所需要的能量。(2)酶的催化作用機理是

降低化學反應的活化能

。3．酶的本質產生：

活細胞

作用：

催化作用

成分：有機物，絕大多數(shù)是

蛋白質

，少數(shù)是

RNA

4．酶的特性

高效性

：酶的催化效率大約是無機催化劑的107～1013倍。專一性：一種酶只能催化

一種或一類

化學反應。(3)作用條件較溫和：在過酸、過堿或溫度過高的條件下，都會使酶的空間結構遭到破壞而失活，在

低溫

條件下，酶的活性降低，但不會失活。思考感悟1．酶作為生物催化劑，與無機催化劑的相同之處有哪些？【提示】

(1)化學反應前后數(shù)量和性質不變。加快化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但不改變平衡點。都降低化學反應的活化能。二、細胞的能量通貨——ATP1．生物體中的能源物質細胞中的糖類、脂肪等有機物都儲存著化學能，但

直接給細胞生命活動提供能量的卻是ATP。2．ATP分子的結構ATP的中文名稱是三磷酸腺苷，其分子結構簡式為 A—P～P～P

。其中“～”表示

高能磷酸鍵

。3．ATP和ADP可以相互轉化ATP放能時，能量來自ATP中

遠離A

的那個高能磷酸鍵水解釋放的能量。ADP轉化為ATP的過程中能量來自

細胞呼吸

和

光合作用

(植物特有)。思考感悟2．ATP分子中去掉兩個磷酸基團后形成的物質是什么？【提示】

腺嘌呤核糖核苷酸。4．ATP的作用細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由 直接提供能量的，能量通ATP過ATP分子在吸能反應和

放能反應

之間循環(huán)流通。高頻考點?深度剖析考點一 對酶概念的理解正確說法錯誤說法產生場所凡是活細胞都能產生(不考慮人的成熟紅細胞)具有分泌功能的細胞才能產生正確說法錯誤說法化學本質有機物(或多數(shù)是蛋白質，少數(shù)為

RNA)蛋白質基本單位氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成場所核糖體或細胞核核糖體正確說法錯誤說法作用場所既可在細胞內，也可在細胞外、體外發(fā)揮作用只在細胞內起催化作用溫度影響低溫影響酶的活性，不破壞酶的結構，高溫使酶變性失活低溫引起酶變性失活作用酶只起催化作用酶具有調節(jié)、催化等多種功能來源生物體內合成有的來源于食物即時應用1．(2011·福建理綜)正常人體內的激素、酶和神經遞質均有特定的生物活性，這三類物質都是(

)

A．在細胞內發(fā)揮作用

B．由活細胞產生的蛋白質

C．與特定分子結合后起作用

D．在發(fā)揮作用后還能保持活性解析：選C。酶可在細胞內和細胞外發(fā)揮作用，A項錯誤。激素、酶和神經遞質并非都是蛋白質。部分激素是蛋白質；絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)酶是RNA；神經遞質的化學本質有乙酰膽堿、多巴胺、腎上腺素、氨基酸類和一氧化氮等，這些物質不是蛋白質，故B項錯誤。激素與靶細胞細胞膜上的受體結合，神經遞質與突觸后膜上的受體結合，酶與相應的底物結合后起作用，C項正確。激素發(fā)揮作用后就被滅活，神經遞質發(fā)揮作用后可被降解，而酶發(fā)揮作用后仍具有活性，D項錯誤?？键c二 影響酶促反應的曲線分析1．表示酶高效性的曲線與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。酶只能催化已存在的化學反應。2．影響酶促反應的因素

(1)溫度和pH①在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范

圍，酶的催化作用逐漸減弱。②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。③從丙圖可以看出：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(2)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響①甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當?shù)孜镞_到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。②乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。特別提醒溫度和pH是通過影響酶活性而影響酶促反應速率的。底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸而影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。即時應用

2．如圖表示在不同處理條件(a、b、c)下，某酶促反應生成物的量和反應時間的關系，則處理條件不可能是(

)A．溫度不同

B．酶制劑的量不同

C．反應底物的量不同

D．pH不同解析：選C。影響酶活性的因素包括溫度、酸堿度、酶濃度、底物濃度等，由圖可知，a、b、c三種情況下生成物的量相同，只是達到平衡的時間不同，因此可以推知與反應底物的量不同無密切關系?？键c三

ATP和ADP的相互轉化1．ATP的分子結構2．ATP的形成途徑細胞呼吸所釋放的能量大部分以熱能形式散失，只有少部分用于ATP

的合成(ADP

＋Pi

＋呼吸放能的少部分酶――→ATP)。3．ATP的去向即時應用3．下列關于ATP的敘述中，正確的是(

)A．ATP分子由1個腺嘌呤脫氧核苷酸和2個磷酸基團組成

B．線粒體內大量合成ATP的部位是基質C．在劇烈運動時，肌細胞產生ATP的速率增加D．葉綠體內ATP的運輸方向是基質→類囊體薄膜解析：選C。ATP的組成中包括腺苷和3個磷酸，其中腺苷包括腺嘌呤和核糖，因此，可以說1個腺嘌呤核糖核苷酸和2個磷酸基團組成ATP分子；在劇烈運動時，由于消耗能量多，產生的能量多才能滿足生命活動的需要；葉綠體中通過光反應產生的ATP，在暗反應中用于還原三碳化合物，因此ATP的運輸方向是從類囊體薄膜到基質。實驗探究?專項突破探究影響酶活性的因素1．溫度對酶活性的影響

(1)原理解讀②溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。(2)實驗設計思路(3)實驗設計程序本實驗不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解，因為過氧化氫酶催化的底物過氧化氫在加熱的條件下分解也會加快。

2．pH對酶活性的影響(1)原理解讀過氧化氫酶①H2O2

――→

H2O＋O2②pH

影響酶的活性，從而影響O2

的生成量，可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗O2

生成量的多少。(2)實驗設計2

2

1H

O

溶液＋pH

酶液H2O2溶液＋pH2酶液?H2O2溶液＋pHn酶液產生速率檢測2――→O

的實戰(zhàn)演練(專項提能，小試牛刀)根據(jù)以下探究影響酶活性因素的實驗，回答問題。Ⅰ.為驗證pH對唾液淀粉酶活性的影響，實驗操作步驟如下：①在1～5號試管中分別加入0.5%的唾液1mL。②加完唾液后，向各試管中加入相應的緩沖液3mL。使各試管中的pH依次穩(wěn)定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。③分別向1～5號試管中加入0.5%的淀粉液2mL，然后放入37℃溫水中恒溫水浴。④反應過程中，每隔1min從第3號試管中取出一滴反應液滴在比色板上，加1滴碘液顯色。待呈橙黃色時，立即取出

5支試管，加碘液顯色并比色，記錄結果如下表：注：“＋”表示藍色程度。項目12345pH5.606.206.807.408.00顏色＋＋＋橙黃色＋＋＋實驗設計中，因變量是

。實驗過程中選擇37

℃恒溫的理由是

。3號試管加碘液后出現(xiàn)橙黃色，說明

。(3)如果反應速率過快，應當對唾液進行怎樣的處理？

。(4)該實驗得出的結論是

。Ⅱ.為探究高溫對酶活性的影響，某同學設計了如下實驗：實驗步驟與結果：(1)①取兩支潔凈試管，編號為1和2。②在1號試管中加入2mL

3%的新鮮過氧化氫溶液，2號試管中加入1mL

20%的新鮮肝臟研磨液，分別置于100℃恒溫水浴5分鐘。③將2號管中的肝臟研磨液加入1號管，振蕩搖勻，再置于100℃恒溫水浴5分鐘，結果未觀察到氣泡產生。(2)結果分析：推斷觀察不到氣泡產生的兩種可能原因：

?！窘馕觥?Ⅰ.本實驗的目的是驗證pH對酶活性的影響，所以在實驗過程中，pH是唯一的自變量，其他的條件都是無關變量，應保持一致；從實驗結果分析，第三組是對照組，選擇37℃的原因有兩個，一是保證溫度恒定，排除溫度對實驗過程的干擾，二是

37℃是唾液淀粉酶的最適催化溫度。顏色變化為因變量，通過觀察顏色的變化來判斷淀粉的分解情況。如果反應速率過快，應當適當?shù)叵♂屆溉芤?，降低反應速率；根?jù)實驗目的，從反應的結果分析，該實驗的結論是唾液淀粉酶催化的最適pH是6.80，高于或低于此值，酶的活性都會降低。Ⅱ.由于過氧化氫具有熱不穩(wěn)定性，實驗過程中高溫可使底物過氧化氫全部分解，從而觀察不到氣泡產生；也可能是因為高溫使過氧化氫酶變性失活，不能催化過氧化氫分解產生氣體?！敬鸢浮?Ⅰ.(1)顏色變化 保證溫度恒定，排除溫度對實驗過程的干擾；37℃是唾液淀粉酶的最適催化溫度

(2)淀粉已經完全分解

(3)適當稀釋唾液

(4)唾液淀粉酶催化的最適pH是6.80，高于或低于此值，酶的活性都會降低Ⅱ.(2)高溫使過氧化氫酶變性，失去活性 高溫使底物過氧化氫全部分解(或既有過氧化氫酶變性，又有底物被全部分解)命題視角?把脈高考洞察高考熱點從近幾年考情來看，本部分的命題特點是：(1)酶是生物新陳代謝中的重要物質，沒有酶新陳代謝就會停止，所以關于酶的本質、特性、作用及相關的實驗設計是歷年高考的重點。(2)常以圖表的形式聯(lián)系生產生活實際，綜合考查酶的特性和酶活性的影響因素。具有專一性的物質酶：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。載體：某些物質通過細胞膜時需要載體協(xié)助，不同物質所需載體不同，載體的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎。(3)激素：激素特異性地作用于靶細胞、靶器官，其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異性結合的受體。

(4)tRNA∶tRNA有61種，每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。(5)抗體：一種抗體只能與相應的抗原發(fā)生特異性結合。例1(2011·天津理綜)下列有關酶的敘述正確的是(

)

A．酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸

B．酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率C．在動物細胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細胞D．DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，使雙鏈延伸【標準解答】逐項分析如下：選項分析A項錯誤酶的化學本質是蛋白質或RNA，其基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸酶在酶促反應前后不發(fā)生變化，B項可通過降低化學反應的活化能來錯誤提高化學反應速率，但不能提供能量選項分析C項正確胰蛋白酶可分解動物組織細胞間的物質從而將組織分散成單個細胞D項錯誤DNA連接酶可連接兩個DNA片段形成磷酸二酯鍵互動探究

(1)上述C項中，一般不用胃蛋白酶，說明酶具有什么特性？(2)DNA連接酶在基因工程中具有特異性嗎？【提示】

(1)受pH影響。(2)不具有。關于酶的實驗設計(1)探究酶的專一性的實驗①同一種酶針對不同的底物。在探究酶的專一性實驗中，變量可以是酶作用的底物，如用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖的水解反應，再用斐林試劑檢體驗方法要點測溶液中有無還原糖，從而判斷淀粉酶是否只能催化特定的物質或化學反應，以證明酶的專一性。②同一底物用不同的酶來催化。用不同酶對同一底物催化作用的比較來驗證酶的專一性。此時實驗變量為不同的酶，如用淀粉酶和蛋白酶對淀粉(或蛋白質)進行催化。(2)在探究pH對酶活性影響的實驗中，利用“斐林試劑”來檢測實驗結果，不能用“碘液”。這是因為碘會與NaOH發(fā)生反應，從而影響實驗結果。雖然斐林試劑與HCl也能發(fā)生反應，但由于加入的斐林試劑量相對較多，弱化了HCl的影響。(3)在探究溫度對酶活性影響的實驗中，利用“碘液”檢測實驗結果，不能用“斐林試劑”。這是因為如果選用斐林試劑，反應時需要水浴加熱來驗證實驗結果，那么在冰塊中保存的一組在加熱過程中，會有部分淀粉被水解生成還原糖，結果和置于適宜溫度條件下的試管中一樣都會出現(xiàn)磚紅色沉淀的現(xiàn)象，從而不能達到檢測實驗結果的目的。例2

請用所給的實驗材料和用具，設計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，要求完成實驗設計、補充實驗步驟、預測實驗結果、得出結論，并回答問題：實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、37℃恒溫水浴鍋、沸水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－

”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標號，請用這些符號完成下表實驗設計。溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲＋—＋—實驗步驟：①按照上表中的設計，取試管、加溶液；②

；③

；④

。結果預測：

。(4)結論：

。

(5)在上述實驗中，如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調到20℃，而在其他條件不變的情況下重做上述實驗，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺，其原因是

?！窘馕觥?酶具有專一性，一種酶只能催化一種或一類化學反應。唾液淀粉酶可以將淀粉分解為可溶性的還原糖，但不能分解蔗糖；蔗糖酶可將蔗糖分解為可溶性還原糖，但不能分解淀粉。可溶性還原糖遇斐林試劑在50℃～65℃浴條件下出現(xiàn)磚紅色沉淀。要通過實驗驗證蔗糖酶和唾液淀粉酶的專一性，在實驗中要體現(xiàn)等量原則和對照原則。實驗時可設置四支試管，甲和丙試管中添加等量的蔗糖溶液，乙和丁試管中添加等量的淀粉溶液，然后再向甲和丁中加入等量的蔗糖酶溶液，向乙和丙中加入等量的唾液淀粉酶溶液?；旌暇鶆蚝蠓旁?7℃，恒溫水浴一段時間，然后用斐林試劑來鑒定是否出現(xiàn)可溶性還原糖。哺乳動物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的最適溫度為37℃，當將水浴鍋的溫度由37℃降至20℃時，酶的活性會降低，分解速率減慢，產生的還原糖少，從而使出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色變淺?！敬鸢浮?/p>

(1)溶液試管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲＋—＋—乙—＋—＋丙＋——＋丁—＋＋—(2)②混勻，37

℃恒溫水浴一段時間③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，50

℃～65

℃水浴一段時間④觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結果含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀酶的催化作用具有專一性20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解