第5章細胞的能量**和利用
第1講酶和atp
要點一、酶的本質及實驗驗證
1.酶的本質及作用
酶是活細胞產生的具有催化功能的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少數酶是rna。在細胞代謝中具有催化作用，具體見下表：
[特別提醒]酶僅能改變反應的速度，並不能改變化學反應的平衡點，且性質在化學反應前後不變。幾是活細胞都能夠產生酶，這是細胞代謝所必須的。
二、酶的催化作用和高效性的驗證實驗分析
1.實驗原理
(1)2h2o22h2o+o2↑
(2)比較h2o2在常溫、高溫、過氧化氫酶、fe3+等不同條件下氣泡產生多少或衛生香燃燒劇烈程度，了解過氧化氫酶的作用和意義。
2.驗證實驗設計及現象分析：
3.實驗過程的變數及對照分析
4.實驗結論
(1)酶具有催化作用，同無機催化劑一樣都可加快化學反應速率。
(2)酶具有高效性，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率大約是無機催化劑的l07～1013倍。
5.表示酶高效性的曲線
(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。
(3)酶只能催化已存在的化學反應。
[特別提醒]實驗的注意事項:
①點燃衛生香的時間一般為實驗(加入試劑)後的2～3min，這一時間要因氣溫和試劑的新鮮程度而定，不可千篇一律。
②本實驗成功的關鍵是實驗用的肝臟要新鮮，肝臟必須進行研磨，使過氧化氫酶釋放出來。
③h2o2有腐蝕性，不要使其接觸**。
④衛生香不要插到氣泡中，以免衛生香因潮濕而熄滅。
三、酶的專一性的驗證實驗分析
1.實驗原理
林試劑→磚紅色cu2o↓
(2)用澱粉酶分別催化澱粉和蔗糖後，再用斐林試劑鑑定。根據是否有磚紅色沉澱來判定澱粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。
2.實驗程式
3.表示酶專一性的曲線
(1)在a反應物中加入酶a，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶a催化底物a參加反應。
(2)在a反應物中加入酶b，反應速率和未加酶時相同，說明酶b不催化底物a參加反應。
[特別提醒]
①證明酶的專一性實驗中，既可以用不同的底物作自變數，也可以用不同的酶作自變數(底物相同)。即：
②實驗所用澱粉酶的**不同，則所需控制的溫度也不同，若**於植物，其最適溫度為40℃～50℃；若來自人體，則景適溫度為37℃左右。
四、「影響酶活性的條件」的**分析
1.溫度對酶活性的影響
(1)原理解讀
②溫度影響酶的活性，從而影響澱粉的水解。滴加碘液，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
(2)實驗設計思路
(3)實驗設計程式
(4)實驗的變數分析
[特別提醒]
①本實驗不宜選用斐林試劑，因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉澱生成，而該實驗需嚴格控制不同的溫度。
②本實驗不宜選用過氧化氫酶催化h2o2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。
對酶活性的影響
(1)原理解讀
①h2o2h2o+02↑。
②ph影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點燃但無火焰的衛生香燃燒的情況來檢驗氧氣生成量的多少。
(2)實驗設計程式
取n支試管→分別加入等量的質量分數為3％的過氧化氫溶液→用鹽酸或naoh溶液調整出不同的ph(如5.5、6.0、6.
5、7.0、7.5、8.
0、8.5、9.0)→分別滴加等量的同種新鮮的質量分數為20％的肝臟研磨液→用點燃但無火焰的衛生香來檢驗氧氣的生成情況。
3.影響酶活性的曲線
(1)在一定溫度範圍內，隨溫度的公升高，酶的催化作用增強，超過這一範圍酶催化作用將減弱。
(2)在最適ph時，酶的催化作用最強，高於或低於最適ph，酶的催化作用都將減弱。
(3)過酸、過鹼、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度公升高可恢復活性。
(4)反應溶液ph的變化不影響酶作用的最適溫度。
[特別提醒]底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響
(1)在其他條件適宜、酶量一定的條件下.酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度後.受酶
數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。
(2)在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
五、atp的形成途徑及與adp的相互轉化
的形成途徑
與adp的相互轉化
由上表可看出.atp和adp的相互轉化過程中，反應型別、反應所需酶以及能量的**、去路和反應場所都不完全相同，因此atp和adp的相互轉化不是可逆反應。但物質是可迴圈利用的。
[特別提醒]高等植物不同部位的細胞基本結構，分析其產生atp過程的差異。
1.含有葉綠體的細胞可通過光合作用、細胞呼吸產生atp。但是，在無光的條件下，只能通過細胞呼吸產生atp。
2.不含葉綠體的細胞通過細胞呼吸產生atp。在氧氣充足時通過有氧呼吸；在氧氣相對不足時，有氧呼吸和無氧呼吸同時進行；在無氧時，暫時通過無氧呼吸產生atp，長時間無氧呼吸，將產生大量的酒精或乳酸，使細胞中毒死亡。
【精典考題例析】
【例１】（2008廣東6）關於蛋白酶的敘述，不正確的
a.蛋白酶是蛋白質b.蛋白酶可以作為藥品**某些疾病
c.蛋白酶可以水解所有的肽鍵d.利用酶工程可以提高蛋白酶的穩定性
【思路解析】酶是活細胞產生的，具有催化作用的有機物，絕大多數的酶是蛋白質，少數是rna。蛋白酶可以水解特定的肽鍵，將蛋白質水解為多肽，並不是可以水解所有的肽鍵；利用酶工程可以提高蛋白酶的穩定性，固定化酶比液體的穩定性高
【答案】c
[拓展鏈結]酶化學本質的實驗驗證：酶的化學本質還可利用酶的專一性原理進行證明，其方法是將某一待測酶分別用蛋白酶和核糖核酸酶進行處理，然後觀察該待測酶是否還具有催化作用。
(1)證明某種酶是蛋白質：
實驗組：待測酶液+雙縮脲試劑→是否出現紫色反應。
對照組：已知蛋白液+雙縮脲試劑→出現紫色反應。
(2)證明某種酶是rna：
實驗組：待測酶液+吡羅紅染液→是否呈現紅色。
對照組：已知rna溶液+吡羅紅染液→出現紅色。
【例2】（2008上海13）β－半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麥芽糖分解為葡萄糖。這表明β－半乳糖苷酶的催化作用具有
a.高效性b.專一性c.穩定性d.多樣性
【思路解析】酶是具有催化作用的有機物，具有高效性、專一性，並受溫度和ph的影響。一種酶只能催化一種或一類化學反應是酶的專一性的概念。
【答案】b
[拓展鏈結]具有專一性的物質小結
①酶 a.每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應，酶的專一性保證細胞代謝有條不紊地進行。
b.限制性核酸內切酶一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，並且只能在特定的切點上切割 dna分子。
②載體 物質以主動運輸方式通過細胞膜時需要載體，不同物質通過細胞膜時的載體不同，載體的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎。
③激素 激素具有選擇性地作用於器官、腺體和細胞的特異性。激素特異性的原因在於它的靶細胞的細胞膜或胞漿內存在著能夠與該激素發生特異性結合的受體。
④trna
trna的種類很多，但是，每種trna只能識別並轉運一種氨基酸，其原因在於trna上具有反密碼子，翻譯時能夠與mrna上的密碼子配對。
⑤抗原(抗體)
一種抗原只能與相應的抗體或效應t細胞發生特異性結合。同樣，一種抗體也只能與相應抗原發生特異性結合。
【例3】（2008天津6）下列有關atp的敘述，正確的是
①人長時間劇烈運動時，骨骼肌細胞中每摩爾葡萄糖生成atp的量與安靜時相等 ②若細胞內na＋濃度偏高，為維持na＋濃度的穩定，細胞消耗atp的量增加 ③人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細胞產生atp的量增加 ④人在飢餓時，細胞中atp與adp的含量難以達到動態平衡
a、①② b、②③ c、③④ d、①④
【思路解析】①人長時間劇烈運動時，骨骼肌相對缺氧,進行無氧呼吸,安靜時進行有氧呼吸,無氧呼吸與有氧呼吸每摩爾葡萄糖生成atp的量不同。②na＋運出細胞是主動運輸，主動運輸需要消耗能量，因而維持na＋濃度的穩定，細胞消耗atp的量增加。③腎上腺素和甲狀腺激素能加強物質的氧化分解，因而細胞產生atp的量增加。
④人在飢餓時，肝醣元轉化為血糖，血糖氧化分解釋放能量，使atp與adp的含量達到動態平衡。
【答案】b
第2講 atp的主要**—細胞呼吸
要點一、「**酵母菌細胞呼吸的方式」的實驗分析
1．實驗**過程
[特別提醒]實驗中的關鍵步驟
(1)將裝置(甲)連通橡皮球，讓空氣間斷而持續地依次通過3個錐形瓶，既保證o2的充分**，又使進入a瓶的空氣先經過naoh的錐形瓶，洗除空氣中的co2，保證第三個錐形瓶的澄清石灰水變渾濁是由酵母菌有氧呼吸產生的co2所致。
(2)b瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將b瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的co2通入澄清的石灰水。
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