第9讲：酶与ATP

【命题趋势】 从近几年各地区高考生物试题看，知识点主要分布及命题趋势表现以下
几个方面：
1．以图表的形式联系生产生活实际综合考查酶的特性实验分析和影响酶 的活性的曲线分析较多，更早些年考查实验设计较多，实验设计的重点 注意 2. ATP知识点命题角度始终和细胞内的能量供应系统结合，有关产生和 消耗ATP的生理过程总结是近几年的知识热点。 3．细胞呼吸和光合作用内容是综合性试题的命题材料，命题多以光合作
2．验证实验设计及现象分析
【必修充分领会自变量、因变量、无关变量、对 照组与实验组，在题目中会应用】
探究变量 试管号 3%过氧 化氢量 实验处理 H 2 O2 分 解速度( 气泡多 少) 点燃的卫 生香检测 结果分析
1
2 mL
无助燃性
H2O2自然分 解缓慢
2
3
2 mL
2 mL
90℃水浴加 热
滴加3.5% FeCl32滴
4（2013海南3．）关于温度对酶活性影响的叙述，错误 的是 A．不同酶的最适温度可能相同 B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降 C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存 D．高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果 5（2013海南4．）关于真核细胞中生命活动与能量关系 的叙述，错误的是 A．DNA复制需要消耗能量 B．光合作用的暗反应阶段需要消耗能量 C．物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP D．细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
例题 1、对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂，都能够促进 其分解，下列相关的叙述正确的是 A．二者的基本原理是不同的 B．前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧 化氢分子的能量 C．二者都可以降低过氧化氢分子的活化能 D．酶和Fe3＋的作用原理是不同的 2、向过氧化氢溶液中投入哪种猪肝能产生大量气泡 A．冰冻猪肝 B．煮熟猪肝 C．新鲜猪肝 D．醋渍猪肝
(1)催化剂可加快化学反应速率，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时间，不改变化学反应的平 衡点。 (3)酶只能催化已存在的化学反应。 【拓展】 1．酶仅能改变反应的速率，并不能改变化学反应的平衡点， 且性质在化学反应前后不变。凡是活细胞都能够产生酶，这 是细胞代谢所必需的。 2．实验的注意事项： ①点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的2～3 min， 这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。 ②本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行 研磨，使过氧化氢酶释放出来。 ③H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。 ④卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。
第3节细胞呼吸是高中生物的基础内容，在命题角度上常 常和光合作用结合考查。主要包括有氧呼吸和无氧呼吸的 异同，以及细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。“探究 酵母菌的呼吸方式”考点主要包括酵母菌的呼吸特点和酵 母菌呼吸方式探究实验中有氧与无氧条件的控制方法。 第4节光合作用是高考的重点、热点，也是教材中的难点 之一，是高考必考的内容之一。光合作用和细胞呼吸是最 基本的能量代谢，是生物体进行各项生命活动的能量基础， 该专题高考考点主要分布在光合作用细胞呼吸的过程以及 二者之间的联系、细胞呼吸和光合作用的影响因素的分析 及相关实验的分析与设计。
二、酶的本质
1．酶本质的探索过程 (1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 (2)争论 ①巴斯德(法国)1857年提出：只有 参与才能进行发酵。 ②李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后释放出 ，引起发酵。 (3)比希纳(德国)：获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶。 (4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的 ，并证明了 脲酶是 。 (5)酶的本质：酶是 产生的具有催化功能的有机物，其绝大多数 酶是 ，少数酶是 。
答案 C 解析 据题干信息，可以看出：若E1催化的反应被抑制， 则 A 转化为 B 的速度将会减慢，故 A 选项错误；虽 E5 催化 的反应被抑制，但由于B还能继续转化为C，故B的积累并 没有达到较高水平，所以B选项错误；若E3的催化速度比
E4快，则C更多地转化为D，D的产量比E多，故C选项正
确；若E1催化速度比E5快，则A更多转化为B，但又由于 B还会转化为 C，故 B的产量不一定比 A多，所以 D选项错 误。
【高考真题】 1、（2017海南5．）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是 A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成 B．人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化 C．叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程 D．硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量 2、（2015海南3．）ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有 机物。关于ATP的叙述，错误的是 A．酒精发酵过程中有ATP生成 B．ATP可为物质跨膜运输提供能量 C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量 D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成 3、（2011海南14.）关于酶的叙述，正确的是 A.酶提供了反应过程所必需的活化能 B.酶活性的变化与酶所处的环境的改变无关 C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失 D.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
【思考】1.酶在化学反应中，能不能增加生成物的量？ 【提示】不能。酶只是降低活化能，加快反应速度，缩短达 到平衡的时间，但不会使生成物的量增加。 【思考】2.酶的组成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存 在于细胞核中，还是细胞质中？ 【提示】 核糖。主要存在于细胞质中。
【要点归纳】 一、酶的本质及实验验证 【必须牢记酶的定义及本质】 酶的本质及作用 酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白 质，少数酶是RNA。在细胞代谢中具有催化作用，具体见下表：
有砖红色沉 无砖红色沉 淀 淀 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
3.表示酶专一性的曲线
(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催化底物A参加反应。 (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不催化底物A参加反应。
【要点归纳】 一、酶的专一性的验证实验分析 1．实验原理 酶 麦芽糖 淀粉非还原糖――→ 还原糖＋斐林 (1) 酶 葡萄糖＋果糖 蔗糖非还原糖――→
试剂→砖红色Cu2O↓
(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。 根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化 作用，从而探索酶的专一性。
注重实验过程中实验变量的确定与控制，以及实验预测、推 断及相关结论分析。
第9讲：细胞代谢中的酶与ATP
【考纲要求】
项目
内容 酶在代谢中的作用 ATP在能量代谢中的作用
要 求 Ⅱ Ⅱ
考点
1.酶的发现、概念及酶的特性和作用 重难点 2.ATP的结构、生理功能及ATP与ADP相 互转化关系和ATP形成途径
考点一：酶的作用和本质 自主梳理 一、酶在细胞代谢中的作用 1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多 ，是细胞 的基础。 2．酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解” 实验，可以说明酶在细胞代谢中具有 作用，同时证明， 与 相比，酶具有 的特性。 3．酶的作用机理 (1)活化能：分子从 转变为容易发生化学反应的 状态所需的能量。 (2)催化剂的作用：提高反应速率，促进 的进行。 (3)作用机理：降低化学反应的 。与无机催化剂相 比，酶降低 的作用更显著。
考点二：酶的特性 自主梳理 1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的 倍。 2．专一性：每一种酶只能催化 化学反应。 3．酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是 在 的条件下进行的，过酸、过碱或温度过 高，都会使酶的 遭到破坏，使酶永久失活； 而在低温下，酶的活性 ，但不会失活。 【思考】胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？ 【提示】不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右， 但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠道内的pH为 碱性。
用与细胞呼吸的关系为例，考查两项生理作用的过程、产物、影响因素
及彼此的制约关系，通过实验数据、图表及条件变化，考查分析现象抓 住本质的能力。从总体趋势上说，注重了实验推理能力的考查，以实验
数据、图表等形式综合考查辩证思维能力、分析说明能力以及图文转化
等多项能力。【海南近几年考查光和和呼吸的实验分析比较多，后边我 会以例题的形式呈现】
6(· 上海高考)下图表示生物体内的某化学反应，下列有 关该反应的叙述中错误的是 ( )
6A 7B
A．需要解旋酶 B．属于水解反应 C．会有能量变化 D．反应速度与温度有关 7．(2010· 上海高考)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的 是 A．酶和激素都是蛋白质 B．酶和激素都与物质和能量代谢有关 C．酶和激素都由内分泌细胞分泌 D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
2．实验程序
序号 1 2 3 4 5 6 7 结论 项目 注入可溶性淀粉 注入蔗糖溶液 注入新鲜淀粉酶溶液 50℃温水保温
试管 1
2 mL 无 2 mL振荡 3 min
2
无 2 mL 2 mL振荡 3 min 1 mL振荡 2 min
加斐林试剂 1 mL振荡 将试管下部放入60℃热 2 min 水中 观察实验结果
加入H2O2的量； 实验室的温度； H2O2分解速 FeCl3和肝脏研磨 率用产生气 液的新鲜程度 泡的数目多 少表示
1号试 管
2、 3、 4号试 管
【必修充分领会自变量、因变量、无关变量、对照组与实验组，在题目中会 应用】
4.实验结论 (1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反 应速率。 (2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更 高。酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。 5．表示酶高效性的曲线
【复习指导】 1．酶的特性及影响酶活性的因素 通过与无机催化剂对比，理解酶的特性。以曲线形式表示环 境因素对酶活性的影响。 2．光合作用与细胞呼吸 (1)运用图文结合法使光合作用与细胞呼吸的场所、物质变 化的关系形象化、直观化，便于理解和记忆。 (2)以图表、曲线形式表示环境因素对光合作用和细胞呼吸 的影响，强化坐标曲线的分析，关注曲线特殊点和线段的意 义，掌握分析曲线的规律方法。 (3) 归纳有关光合作用和细胞呼吸的实验设计的规律方法，
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料 合成场所 来源
生理功能
氨基酸 核糖体
核糖核苷酸 细胞核(真核生物)
一般来说，活细胞都产生酶
生物催化作用
作用原理
降低化学反应的活化能
二、酶的催化作用和高效性的验证实验分析 1．实验原理 过氧化氢酶 (1)2H2O2 ――→ 2H2O＋O2↑。 3＋ 或Fe (2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋等不 同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过 氧化氢酶的作用和意义。
很少
较多
有助燃性
助燃性较 强
加热能促进 H2O2分解
Fe3＋能催化 H2O2分解
4
2 mL
滴加20%肝 很多 脏研磨液2滴
助燃性更 强
过氧化氢酶有 催化 H2O2分解 的作用，且 效率高
3.实验过程的变量及对照分析 自变量 2号：90℃水浴 加热 3号：加入 3.5%FeCl3溶 液2滴 4号：加入20% 肝脏研磨液2滴 【简洁表达述 成：对过氧化 氢不同处理方 式】 因变量 无关变量 对照组 实验组
第5章：细胞的能量供应
【本章教材分析】 本章包括4节：第1节《降低化学反应活化能的酶》、 第2节《细胞的能量“通货”—ATP》、第3节《ATP 的主要来源——细胞呼吸》、第4节《能量之源——光 与光合作用》。 第1节内容不是很多，主要包括酶的本质、特性及作用 和酶特性实验分析、设计，但在高考试题中频繁出现。 第2节主要包括ATP的结构与转化以及在细胞内稳定能 量供应系统中的作用，经常与光合作用、细胞呼吸等 知识联系起来作为能量代谢的基础间接考查。
8．(2010· 上海高考 ) 下图表示细胞中某条生化反应链，
图中 E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。 据图判断下列叙述中正确的是
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速度加快 B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平 C．若E3的催化速度比E4快，则D的产量比E多 D．若E1的催化速度比E5快，则B的产量比A多