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第8讲　酶和ATP
考点1　酶的作用、本质和特性
一、酶的作用和本质
1．酶的催化作用的实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解。
(1)方法步骤
(2)实验过程的变量及对照分析
(3)实验结论(必修1 P77探究·实践)
2．酶的催化作用机理
(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称为活化能。
(2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。
(3)意义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。
(4)酶作用原理曲线分析
①无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将向上移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供能量。
3．酶本质的探究历程(连线)
4．酶的作用和本质
哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶。
二、酶的特性
1．高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。
2．专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
3．作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下，酶的活性很低，但空间结构稳定。
温度、pH是通过影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率的；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积，进而影响酶促反应速率的。
考点2　(探究·实践)探究酶的专一性和影响酶活性的条件
一、酶促反应和酶活性
1．酶促反应：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
2．酶活性
(1)定义：酶催化特定化学反应的能力。
(2)表示方法：可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。
二、探究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。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。
(2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
2．实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
3．实验结论及分析
(1)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
(2)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
三、探究温度对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理
(2)鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
2．实验步骤与现象(如表)
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液
二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min
三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四 取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验现象 变蓝 不变蓝 变蓝
3．实验结论：在最适温度条件下，酶的活性最高，高温、低温都影响酶的活性。
四、探究pH对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理：2H2O22H2O＋O2。
(2)鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响单位时间内O2的生成量，可用带火星的卫生香燃烧情况来检验O2产生量的多少。
2．实验步骤与现象(如表)
试管 编号 试管1 试管2 试管3
实验步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液
二 1 mL 蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验 现象 卫生香燃 烧猛烈 卫生香燃烧不猛烈 卫生香燃烧不猛烈
3．实验结论：在最适pH条件下，酶的活性最高，过酸、过碱都影响酶的活性。
考点3　细胞的能量“货币”ATP
一、ATP的结构和功能
1．元素组成：C、H、O、N、P。ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。
2．化学组成：1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸基团。其结构简式为A—P～P～P。
3．结构
4．结构特点：ATP是一种高能磷酸化合物，含有2个特殊的化学键；ATP的化学性质不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
5．含量特点：在细胞中含量少，ATP与ADP之间的转化快。
6．功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质。
7．利用：物质合成、肌肉收缩、主动运输、电鳐发电、大脑思考等。
二、ATP和ADP的相互转化过程比较
无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
三、ATP供能的原理
1．ATP为主动运输供能示意图
2．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应。
3．ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系
①吸能反应：一般与ATP的水解相联系，如蛋白质合成等。
②放能反应：一般与ATP的合成相联系，如葡萄糖的氧化分解。
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

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