第3讲 代谢中的酶和ATP

专题二细胞的代谢第3讲代谢中的酶和ATP一、考纲点击（考什么）知识内容要求1.酶在代谢中的作用Ⅱ2.ATP在能量代谢中的作用Ⅱ3.探究影响酶活性的因素1.观察DNA、RNA在细胞中的分布实验2.检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质3.用显微镜观察多种多样的细胞4.观察线粒体和叶绿体5.通过模拟实验探究膜的透性6.观察植物细胞的质壁分离和复原真题回顾（2013全国Ⅱ卷．6）关于酶的叙述，错误的是()A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物B（2016全国Ⅰ卷29题）有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题；（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”）位上。（3）将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是。γα一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。二、命题趋势（怎样考）1．对酶的考查侧重于酶的本质特性、影响酶活性的因素及相关曲线模型分析，尤其注重相关实验探究，备考时应特别关注单一变量设置与自变量、因变量分析。2．高考对ATP知识点的考查侧重于ATP的结构简式，真核细胞中ATP的产生场所、过程及ATP的用途与转化，题型多为选择题，也可渗透于光合作用、细胞呼吸的非选择题中考查。三、备考策略（怎么办）1．运用比较法复习酶的特性及相关实验设计。通过与无机催化剂的特点进行对比来理解酶的特性；与酶特性相关的实验要对其原理、步骤、结果进行比较，掌握与酶相关的实验设计。酶的内容要理解酶的作用和特点，更重要的是要突破有关酶实验的复习。2．对ATP知识的复习，应注意与光合作用、细胞呼吸过程进行联系。在具体的细胞代谢活动，如光反应、暗反应、有氧呼吸的各个阶段中理解ATP与ADP的相互转化及意义，增强知识的综合运用能力。巧记酶的“二、一、一、一”考点突破—酶一、酶的来源、作用、本质和特性二、与酶有关的分析降低反应的活化能上1.酶的作用原理曲线：①由下图可知，酶的作用原理是_________________。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向____移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。2.酶特性的曲线①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较：酶具有高效性。②图2中两曲线比较表明酶具有专一性。3.影响酶促反应速率的因素曲线①分析图3和图4：温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。②分析图5：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。酶促反应速率不等同于酶活性(1)温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。(2)底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。4、底物浓度和酶浓度图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到平衡时，影响因素是横坐标所示的因子，曲线达到平衡状态后限制因素是除横坐标所示因子之外的其他因素。[典例]除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。下图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法错误的是()A．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同B．据图可推测，竞争性抑制剂与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点C．底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度D．曲线乙和曲线丙分别是在酶中添加了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的结果√明辨有关酶的8个误区(1)误认为“酶的本质是蛋白质”，实际上绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，进而引申为合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所有核糖体或细胞核。(2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”，实际上，凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶。(3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”，实际上酶是生物催化剂，只起催化作用。（催化(降低反应分子活化能)是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源(或组成)物质，切不可额外夸大其功能。）(4)误认为“酶只在细胞内起催化作用”，实际上酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。(5)误认为“低温引起酶变性失活”，实际上低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温能使酶失活。(6)误认为“过氧化氢酶和加热促使过氧化氢分解的机理相同”，实际上过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。(7)误认为“酶的催化作用能改变化学反应的方向和平衡点”，实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。(8)误认为“在化学反应前后，酶的性质、数量会发生改变”，实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。辨清与酶相关实验设计的5个易错点(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同pH条件下，然后再将同一pH条件下处理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。(5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。对比酶、激素、神经递质和抗体项目酶激素神经递质抗体来源活细胞专门的内分泌腺或特定部位的细胞神经细胞浆细胞作用场所细胞内或细胞外细胞内或细胞外细胞外细胞外作用对象反应底物细胞细胞抗原(细胞型抗原或非细胞型抗原)化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物等氨基酸类、肽类等蛋白质作用后的去向重复利用被水解被水解或重新回到突触小体与抗原形成抗体—抗原复合物，被吞噬细胞吞噬水解生物功能催化作用调节作用免疫作用常考必记的7类酶(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸间缩聚形成3,5磷酸二酯键，用于DNA复制及逆转录(2)RNA聚合酶——催化“核糖核苷酸”间缩聚形成3,5-磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制(4)DNA解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键打开(5)常考必记的7类酶(6)各种消化酶——可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等(7)细胞工程工具酶：纤维素酶和果胶酶(除去细胞壁)、胰蛋白酶(动物细胞培养)考点突破—ATP一、ATP的结构、功能、转化及形成途径↓二、DNA、RNA、ATP及核苷酸中“A”的含义：（1）误认为ATP与ADP的相互转化完全可逆：（2）误认为ATP等同于能量：ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。（3）误认为ATP转化为ADP不消耗水：大分子有机物(如蛋白质、淀粉等)的水解也需要消耗水。（4）误认为ATP水解与放能反应相联系，ATP合成和吸能反应相联系三、明辨对ATP认识的4个误区