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《酶与ATP》知识解读及实例分析
一、与酶相关知识归纳及精准解读
1、来源：由活细胞产生。
2、化学本质及合成场所：大多为蛋白质，少数为RNA；在核糖体中合成或细胞核中合成；基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
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
实验验证 与双缩脲试剂反应呈紫色 与吡罗红染液反应呈红色
来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 具有催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能
4、作用原理：降低化学反应的活化能（见下图1），且与无机催化剂相比，降低化学活化能更显著。
3、作用：仅具催化作用，不能调节生命活动，但与生命活动调节有关。
右图中，ac、bc分别表示无催化剂和有酶两种条件下发生的化学反应的所需活化能；ab表示酶降低的活化能，cd表示反应物生成产物过程中释放的自由能。
b加竞争性抑制剂
c加非竞争性抑制剂
6、影响酶活性的因素：T、PH值、激活剂、抑制剂（竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂，见下图，甲图中A、B表示竞争性抑制剂与酶活性部位结合；C图表示非竞争性抑制剂与酶活性部位之外的部位结合且导致酶的结构发生不可逆改变；乙是三种条件下酶催化反应的速度变化，a是只加酶，b加竞争性抑制剂，c加非竞争性抑制剂）。
5、酶活力：是指酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示（单位数量的酶在单位时间内底物的消耗量或产物的生成量表示）。
7、酶可以是一个反应的催化剂，也可以是另一个反应的底物，还可以是一个反应的产物。
8、酶反应序列
例析、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
C
意义：酶的负反馈调节既能保证细胞对物质的需要，同时又避免物质的浪费。
9、酶的负反馈调节：酶的催化产物反过来抑制酶的活性，如下图中L-赖氨酸、L-蛋氨酸增多抑制天冬氨酸激酶的活性，避免L-赖氨酸、L-蛋氨酸在细胞中积累。
（1）在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降，直至失活。不同温度下酶的活性可能相同，不同酶对温度的适应范围大小也不同。
（2）温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
ν/mmol·s-1
最适温度
t/℃
0
（3）不同生物体内同一功能的酶发挥催化作用所需的最适温度不一定相同，同一生物体内不同酶发挥催化作用所需的最适温度也不一定相同。
（4）低温适合酶长时间保存。
10、温度对酶活性影响的曲线解读
例析、为研究温度对酶活性的影响，实验小组用四种不同温度分别对等浓度的淀粉酶溶液、淀粉溶液进行预处理，将同温度下的淀粉酶溶液与淀粉溶液混合均匀，再在原温度下保温相同时间，测定生成物的量分别为a、b、c、d、，已知aA.td>tc>tb>ta B.tc>td>tb>ta
C.tb>tc>td>ta D.ta>tc>tb>td
D
点评：本题主要考查酶的相关知识等,考查学生的理解能力、获取信息的能力和实验与探究能力。本题最佳解法是结合自画曲线图作答。若td最高，则td>tc>tb>ta，A项正确，若tc最高，则tc>td>tb>ta ,B项正确;若tb最高，则tb>tc>td>ta或tb>td>tc>ta,C项正确；若ta最高，则tb最低或仅低于ta，D项错误。
（1）在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降，直至失活。在不同pH条件下酶的活性可能相同，不同酶对pH的适应范围也不同。
ν/mmol·s-1
最适pH
pH
0
（3）不同生物体内同一功能的酶发挥催化作用所需的最适pH不一定相同，同一生物体内不同酶发挥催化作用所需的最适pH也不一定相同，如胃蛋白酶和胰蛋白酶。
（2）过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
11、PH值对酶活性影响的曲线解读
例析、下图为酶催化反应效率关系图，A→B代表酶催化效率坐标：0到100%，A→C代表温度坐标：0到70℃，C→B代表溶液酸碱度坐标：PH=0.1到PH=14的范围，分析不合理的是（ ）
A、JH和HK可以用来体现胃蛋白酶和胰蛋白酶在不同酸碱溶液环境下的反应特点
B、EG、FG线段所代表某酶的催化效率一样，说明该酶的最适温度在EF范围内
C、GK和HK所代表的某酶的催化效率差异，其关键影响因素是温度
D、某酶因为温度改变从JH偏移为JG，那么在AE和EC之间各有一个温度取值
C
点评： G和H对应的温度都是在E点，所以两者差异是酶浓度。D选项中，温度改变导致酶活性降低，可能是温度降低（在AE范围），也可能是升高（在EC范围）。
12、影响酶活性的因素与影响酶促反应的因素对比
（1）影响酶活性的因素: T、PH值、激活剂、抑制剂等
（2）影响酶促反应速率的因素:T、PH值、激活剂、抑制剂、酶浓度、底物浓度等，能影响酶活性的因素一定会影响酶促反应速率，但影响酶促反应速率的因素不一定会影响酶活性。
反应速率随酶浓度的升高而加快
在一定浓度范围内,反应速率随浓度的升高而
加快;但达到一定浓度后，反应速率不再变化
例析1、下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是（ ）
A
B
C
D
B
点评：酶量增加一倍，酶促反应速率加快，且在底物浓度较低时就有差别，所以选B，不能误选A。
例析2、动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化谷氨酸分解成γ 氨基丁酸和CO2。某科研小组从小鼠的脑中提取到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmolL－1、最适温度、最适pH等条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见下图。下列叙述正确的是(　　)
图甲：产物CO2浓度随时间变化曲线图(注：酶浓度固定)
图乙：酶催化反应速率随酶浓度变化曲线(注：反应物过量)
A．CO2浓度增加到一定程度以后不再增加的原因是酶失去活性
B．图甲的自变量是催化速率
C．图乙催化反应速率增加的原因是随着酶浓度增大，酶与底物接触的机会变大
D．图乙中，随酶浓度增加，酶的活性不断增加
点评：图甲自变量是时间，图乙条件下，酶催化反应速率一直增大是由于反应物过量，酶与底物接触机会变大导致，但酶活性不受酶浓度及底物浓度的影响。
C
二、探究酶特性有关实验的解读
要达成实验目的必需做到四个合理：
1、合理选择探究对象（酶）：
①探究温度对酶活性的影响不能选H2O2酶，因为加热会促进H2O2分解；
②探究PH对酶活性的影响不能选淀粉酶，因为强酸会促进淀粉的水解。
2、合理选择检测因变量的方法：
①探究淀粉酶的专一性时，不能用碘液检测因变量，因为蔗糖是否水解都不能与碘液发生蓝色反应；
②探究温度对淀粉酶活性影响不能选择斐林试剂，因为检测还原糖时需要水浴加热。
3、合理设计对照组实验
4、合理安排实验步骤
例析、为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是（ ）
A. A B. B C. C D. D
B
点评：探究温度对酶活性的影响不能选H2O2酶，因为高温会加快H2O2分解速率；探究PH对酶活性的影响不能选淀粉酶，因为强酸会促进淀粉水解。
实例、合理选择探究对象---酶
实例、合理选择检测因变量的方法
例析1、生物实验室中有一瓶酶试剂，由于标签破损，无法确定其是淀粉酶还是蔗糖酶，为判断酶的种类并进行其它相关探究实验，生物兴趣小组的同学制定了以下计划，其中合理的是（ ）
A. 取部分酶与少量蔗糖溶液混合，一段时间后，用斐林试剂进行检测来判断酶的种类
B. 取部分酶与少量蔗糖和淀粉溶液分别混合，之后用碘液检测来验证酶的专一性
C. 若已确定是淀粉酶，可用淀粉溶液作为底物来探究pH对酶活性的影响
D. 若已确定是蔗糖酶，可用斐林试剂作为检测试剂来探究温度对酶活性的影响
点评：蔗糖酶能将蔗糖水解形成葡萄糖和果糖,葡萄糖和果糖也属于还原性糖,可用斐林试剂检测；淀粉酶能将淀粉分解形成麦芽糖,可用碘液检测是否变蓝，但蔗糖是否水解，无法用碘液检测；强酸会促进淀粉的水解，所以不可用淀粉溶液作为底物来探究pH对酶活性的影响；不可用斐林试剂作为检测试剂来探究温度对酶活性的影响，因为斐林试剂检测还原性糖需要水浴加热。
A
例析2、为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某同学设计了两组实验，如图所示。在37℃水浴中保温一段时间后，1、2号试管中加入适量双缩脲试剂，3、4号试管中不加入任何试剂。下列实验能达到目的的是（　　）
A. 实验②B. 实验①、实验②都能
C. 实验①D. 实验①、实验②都不能
点评：分析实验②可知，如果口腔的分泌液中有蛋白酶，试管3中的蛋白块的体积会减小，能达到实验目的，A正确；蛋白酶的本质是蛋白质，实验①不论分泌液中是否含有蛋白酶试管1和2均出现紫色反应，不能达到实验目的，B错误；蛋白酶的本质是蛋白质，实验①不论分泌液中是否含有蛋白酶试管1和2均出现紫色反应，不能达到实验目的，C错误；由B项分析可知，实验②能达到实验目的，D错误。
A
例析1、若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C
点评：考查实验步骤的合理性，尽可能在酶与底物接触之前把相关条件控制好。
实例、合理安排实验步骤
例析2、为研究酶作用的影响因素,进行了“探究 对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是( )
A.反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B.加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C.将 加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入 缓冲液
D.比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜 范围
点评：温度也会影响酶的活性,且该实验中温度为无关变量,应保持相同且适宜,则反应小室应保持在适宜水温的托盘中,A正确;各组的滤纸片大小和数量属于无关变量,应保持一致,B正确；应先加入 和 缓冲液，再将混合液与滤纸片接触，C错误;比较各组量筒中收集的气体量,可以反映不同 条件下过氧化氢酶的活性大小,从而判断过氧化氢酶作用的适宜 范围,D正确。
C
例析1、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，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)
A
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，无须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
点评：合理设计对照组实验探究酶的相关特点，1与2对照说明酶具有催化作用；2与3对照探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，3与4对照说明煮沸会导致酶失活，1、2、4均为对照组。过氧化氢酶是过氧化物酶的一种。
实例、合理设计对照组实验
例析2、甲、乙、丙三位同学，围绕酶的特性，设计了如下实验，请运用你所学的知识，指出三位同学实验设计中存在的问题并提出修正方案。
（示例：某同学做唾液淀粉酶水解淀粉的实验：取一支试管，先加入2mL淀粉糊，然后再加入1mL唾液，放在水温37℃的烧杯内，一段时间内，向试管内滴加2滴碘液，结果不变蓝，说明唾液淀粉酶能够水解淀粉。
修改方案：缺乏对照，应再取1支试管，加入1mL清水代替唾液，其余条件都相同，起对照作用）
（1）甲同学探究酶的高效性：取一支试管，加入2mLH2O2，再加2滴新鲜土豆研磨液，观察到产生大量气泡，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，说明酶的催化用具有高效性。
修改方案：缺乏对照。应再取一支试管，滴加2滴FeCl3溶液，其余条件都相同，观察到产生的气泡较少
（2）乙同学探究不同的酶其所需的pH条件不同：①取12支试管并编号1-12，各加入22mL蛋清液，调节各试管的pH，分别等于1-12；②同时向12支试管内各加入1滴胃蛋白酶和胰蛋白酶；③放在37℃左右的大烧杯内一段时间；④用双缩脲试剂检验试管中的蛋白质存在情况。
（3）丙同学探究温度影响酶的活性：①取6支试管编号，A，A1、B，B1、C，C1。在6支试管中都加入等量的淀粉溶液和等量淀粉酶溶液。②A，A1试管放入60℃水中，B，B1试管放入100℃水中，C，C1试管放入冰水中，维持5分钟。③取出后各加入等量的碘液，观察。
修改方案：①取6支试管编号，A，A1、B，B1、C，C1。在A、B、C试管中都加入等量的淀粉溶液，在A1、B1、C1试管中都加入等量淀粉酶溶液。②A，A1试管放入60℃水中，B，B1试管放入100℃水中，C，C1试管放入冰水中，维持5分钟。③分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自温度5分钟。
修改方案：存在两个变量；应在12支试管中，只加胃蛋白酶（胰蛋白酶），再取12支试管，只加胰蛋白酶（胃蛋酶）；不能用用双缩脲试剂检验试管中的蛋白质存在情况，因为蛋白质水解产物和双缩脲试剂发生紫色反应。
三、酶在生产、生活中的应用
1、溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用，与抗生素联合使用增强抗生素的疗效。
2、果胶酶分解果肉细胞中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。
3、加酶洗衣粉去污能力更强（通常加蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶），但佳美洗衣粉中的酶鄙视直接来自生物体，而是通过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。
4、含酶牙膏分解细菌，保持牙齿亮洁、口气清新。
5、多酶片含多种消化酶，促进消化。
6、胰蛋白酶可以用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可以用于去除坏死组织，抑制微生物的繁殖。
7、落叶脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境右使其得到合理利用。
8、青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素。
例析、为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（　　）
A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
点评：碱性纤维素酶对污布1的去污力为60%，对污布2的去污力为80%，但单位用量去污力1大于2；由于污布类型不同，不能探究不同类型的洗衣粉对碱性蛋白酶的去污力的影响；用量及洗衣粉类型相同，可推知洗衣粉对污布2的去污力更强。
C
例析2、下图是研究人员对黑曲霉A1果胶酶性质的研究结果，据图分析温度、pH和
Ca2+浓度等与酶活力的关系。
(1)从上图可以看出，对酶活力影响最小的是___________。
(2)这三个图的共同点说明 。
(3)若探究温度对黑曲霉A 1 果胶酶活力的影响，则在该实验中，实验组和对照组的pH及Ca2+浓度是否需要进行调节？______。若需要调节，则pH及Ca2+浓度分别调节到______和_____。其原因是 。
遵循单一变量原则，无关变量相同且适宜
Ca2+浓度
在最适条件下，酶的活力最高
需要
4
1
例析3、草莓中因含有果胶物质，制得的果汁易产生浑浊、沉淀等现象，影响产品的质量。某研究小组进行了果胶酶用量对草莓果汁澄清效果影响的研究，其操作流程如下。操作流程：草莓→清洗→破碎→过滤→离心分离→原汁→果胶酶处理→实验分析回答下列问题：
（1）果胶酶可以将果胶分解成可溶性的 ，使浑浊的果汁变得澄清。为探究45℃时果胶酶的活性，在混合前，需对装有果胶酶和草莓原汁的试管分别进行
处理。
（2）如图是利用配制好的固定浓度的果胶酶，以蒸馏水作为参照，测定不同酶液用量下草莓原汁的澄清度（精密仪器检测，用透光率衡量）。据图分析，在果汁生产中，果胶酶的使用剂量为0.015mL.kg-1比较适宜，判断的理由是
。
半乳糖醛酸
45℃恒温
此时透光率较大，果汁澄清度高，且果胶酶的用量少
实验思路：配制浓度范围为0-0.1mL.kg-1的果胶酶溶液分别测定每组的透光率。
预期结果：是随果胶酶浓度增加透光率下降。
（3）当果胶酶剂量由0.07mL.kg-1升至0.1mL.kg-1时，透光率反而从97%下降至87%。有研究表明：此时果汁明显变浑浊是加入的果胶酶所致。请设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。
四、ATP知识解读
1、对ATP认识的几个易错点归纳
原因是：能量通过ATP分子在吸能反应放能反应之间流通，细胞中的放能反应与ATP合成相联系，细胞中的吸能反应与ATP水解相联系，见下图。
呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）等释放能量
机械能
（如肌细胞收缩）
放能反应
吸能反应
渗透能
（如主动运输）
电能
（如电鳗放电）
光能
（如萤火虫发光）
化学能
（如蛋白质合成）
2、为什么ATP是细胞内能量流通的“货币”
3、ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义比较
例析、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ATP作为RNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的RNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。(3)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。
γ
α
α

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