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2024届高三生物复习课件第7讲 酶和ATP
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这是一份2024届高三生物复习课件第7讲 酶和ATP，共60页。PPT课件主要包含了第七讲酶和ATP，作用及特性，问题导入，ACGH，ATP的结构与功能，问题导引，ATP，A－P～P～P等内容，欢迎下载使用。
1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。2.活动：探究影响酶活性的因素。3．能够说出ATP的化学组成和特点。4．能正确写出ATP的分子简式，并能指出其中的符号代表的意义。5．能够说明ATP在能量代谢中的作用。
主要考点 必备知识
考点一 酶的本质、作用及特性
考点二 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
考点三 ATP的结构与功能
什么是酶，酶有什么特性？酶的活性受哪些条件影响？如何证明酶的高效性、专一性？探究影响酶活性的条件的实验有哪些注意事项？
1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
发现了起催化作用的物质 —— 酶
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。
教材隐性知识：源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示：将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
②正确理解有关酶的本质和作用
例：关于人体内酶和激素的叙述，错误的是( ) A．酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的 B．酶和激素都与物质和能量代谢有关 C．能产生激素的细胞不一定能产生酶 D．能产生酶的细胞不一定能产生激素 E．激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变 F．激素产生后一般作用于其他细胞 G．激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用 H．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞 I.某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的
A.设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。
甲酶：核酶，化学本质为RNA
乙酶：化学本质为蛋白质
酶本质的探究，采取减法原理
用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。
酶的作用机理：降低化学反应的活化能
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
提醒 ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
无催化剂时化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能。
无机催化剂降低的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
与无机催化剂相比: 不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间
与无机催化剂相比: 酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
A.消化酶：是一类水解酶。有的由消化腺分泌到下消化道中,属于胞外酶，有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。
淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、肽 酶、等。
可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。
【归纳概括】关注常考的酶及其作用
一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。如硅肺。
C.溶菌酶：破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。
参与非特异性免疫，噬菌体在侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶。
D.脲酶：分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。也存在于动物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。
E.过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。
F.酪氨酸酶：催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶
白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因
老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。
白癜风主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合 成障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现 白斑。
DNA复制：以DNA为模板的DNA聚合酶（催化单个脱氧核苷酸聚合到 DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
逆转录：以RNA为模板的DNA聚合酶(即逆转录酶)
转录：以DNA为模板的RNA聚合酶（催化单个核糖核苷酸聚合到RNA 片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
RNA复制：以RNA为模板的RNA聚合酶(即RNA复制酶)
端粒酶：一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA而缺 失的染色体末端的DNA，具有逆转录酶活性。端粒酶在干细胞 和生殖细胞中有活性，在体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新 激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。
H.纤维素酶、果胶酶：主要用于破坏植物细胞壁。
用于制备植物细胞的原生质体。
限制酶 DNA连接酶 耐高温DNA聚合酶
1.(2022·南京模拟)20世纪80年代，科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，则留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明( )A．该RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白质组成的C．酶的化学本质是蛋白质D．绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
2.(2021·湖北适应性测试)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是( )A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
3.端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是（ ）A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
高效性专一性作用条件较温和
酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
有适宜的温度、有适宜的pH。
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。
①保证了细胞代谢快速有效地进行。
②保证了细胞内能量供应的稳定。
1.酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。2.酶不能改变最终生成物的量。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
使细胞代谢能够有条不紊的进行
还有哪些物质具有特异性或专一性？
A.酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键B.载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。C.激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。D.抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。E.神经递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜，产生抑制或兴奋F.tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
扩展：具有“专一性”的物质
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。
①温度对酶活性的影响：
低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存）
高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(高温变性)
温度不同，酶活性可能相同，如a、c。
②pH对酶活性的影响：
强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)
☆酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
六、影响酶促反应速率的因素
温度、pH、底物浓度、酶浓度
①丙图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度 增加而 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制， 酶促反应速率 。
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度 成 。
七、酶促反应速率的影响曲线分析
1.用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，错误的是（ ）
A.该酶的最适催化温度不确定B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图4实验结果可知酶具有高效性D.由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂
4.下列关于酶的叙述正确的是 （ ）①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物A.③⑤⑥ B.②③⑥ C.③⑥ D.⑥
1.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )2.酶可降低过氧化氢分解反应的活化能而无机催化剂不能。( )3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( )4.产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。( )5.在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。( )6.酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解( )
填空默写：1.(必修1 P78)活化能：__________________________________________所需要的能量。2.(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶 的作用更显著，催化效率更高。3.(必修1 P81)酶是 产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。4.(必修1 P82)酶的专一性是指： 。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
填空默写：5.(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。6.(必修1 P84) ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构 ，因此，酶制剂适宜在_______下保存。
1.(科学思维)酶具有高效性的原理是 。2.生物体内酶的化学本质： 。酶的特性有____________________________________。3.(科学思维)过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因： 。
同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
高效性、专一性、酶的作用条件较温和
(教材必修1·P80“拓展应用”T3延伸思考)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
①A、B两种酶的化学本质是否相同？②B酶活性改变的原因是什么？③欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
答案：①不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。②B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。③应用RNA水解酶处理。
探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少观察带火星的卫生香的复燃情况
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
①新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液；
②新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
③质量分数为3.5%的FeCl3溶液；
④各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。
1.本实验为什么要用新鲜的肝脏？
如果不是新鲜的肝脏，肝脏中的过氧化氢会被腐生菌分解而减少。
制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。
2.实验为什么把肝脏制备成研磨液？
比较实验①③说明：比较实验②③说明：
同无机催化剂相比，催化效率更高。
质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
不选碘液鉴定的原因是什么？
实验二：验证酶的专一性实验
淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。
实验三：验证酶的作用条件较温和——温度
过氧化氢受热易分解，会对实验结果造成干扰
斐林试剂需水浴加热，干扰自变量
必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。
实验步骤和结果取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
思考：①为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
H2O2常温常压可分解，加热分解更快
②实验材料可不可以选H2O2?
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
如何找到酶的最适温度？
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。
过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。
实验三：验证酶的作用条件较温和——PH
试管各加入2mL过氧化氢溶液
各加入2滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性较高。
在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为 盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应， 因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与 淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下 淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
1．实验过程中的变化因素称为变量，其中人为控制的对实验现象进行处理的因素叫作自变量。(必修1 P78)( )2．过氧化氢酶促进过氧化氢分解，因为它给过氧化氢提供能量。(必修1 P78)( )3．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(必修1 P78)( )
1.取若干试管分为两组，A组加入2 mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，B组加入2 mL质量分数为3%的蔗糖溶液，然后同时向两组试管中加入等量的淀粉酶溶液。下列叙述中正确的是( )A．可利用斐林试剂检测两组试管底物是否发生分解，从而验证酶的专一性B．利用B组设置不同的温度梯度，可探究淀粉酶作用的最适温度C．利用A组设置不同的pH梯度，可探究淀粉酶作用的最适pHD．再取一组试管并只加入淀粉溶液，和A、B组比较以验证酶的高效性
2.真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如图。相关叙述错误的是( )A．植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用B．真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运到细胞外C．植酸酶A的最适pH为2或6，植酸酶B的最适pH为6D．两种酶相比，植酸酶A更适合添加在家畜饲料中
抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
3.下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是 （ ）A.适当升高温度，Vmax和Km均会增大B.加入非竞争性抑制剂，Vmax降低C.加入竞争性抑制剂，Km值降低D.Km值越大，酶与底物亲和力越高
4.竞争性抑制剂与被抑制活性的酶的底物通常有结构上的相似性，其能与底物竞争结合酶分子上的活性中心，从而对酶活性产生可逆的抑制作用。图1表示竞争性抑制剂直接阻碍底物与酶结合的机理；图2是有无竞争性抑制剂对酶促反应速率的影响曲线。下列相关判断正确的是（ ）A.酶的活性中心能和竞争性抑制剂、底物同时结合B.竞争性抑制剂或底物与酶结合，不会导致酶失活C.竞争性抑制剂会增加化学反应所需的活化能D.竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增加底物浓度来解除
溶解细菌的细胞壁：抗菌消炎
ATP的结构简式、元素组成、化学组成；阐述ATP的功能ATP和ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？为什么说ATP是细胞的能量“货币”
（3）被称为“生命的燃料”：
3.ATP的结构简式：
驱动细胞生命活动的直接能源物质。
4.ATP的组成元素：
~代表特殊的化学键。 两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能，容易断裂。 每1ml水解释放的能量多达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
一、ATP的结构和功能
ATP是细胞内生命活动的直接能源物质。
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P一89)，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多
(2)应用：ATP荧光检测仪
AMP是RNA组成单位之一
ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。
ATP的含量很少需要量却很多，生物体是如何解决这一矛盾？
ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP转化速率很快，从而保证细胞内能量的供应。
1、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
ATP是怎样来解决这一矛盾的？
ATP在细胞内是否大量存在？
2、研究表明：人体中ATP的总量只有大约2~10mg，剧烈运动时只能维持3s。
细胞质基质、线粒体、叶绿体
用于各项生命活动，如主动运输、肌肉收缩、发光、发电、物质合成等
对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并处于动态平衡之中。
二、ATP和ADP的相互转化
有机物中的化学能或光能
这不是可逆反应，而是一个循环式反应。
物质可循环，但能量不可循环。
所有细胞的能量供应机制，体现生物界的统一性。
1.ATP与ADP之间的相互转化的过程，反应类型、反应条件、 能量的来源、 能量的去路、反应场所不同，所以ATP与ADP 之间的相互转化不是可逆反应。物质是可逆(循环)的，但能量 不可逆（不循环）。
2.ATP的含量很少，是因为ATP与ADP之间可以发生快速的相互 转化，并且处于动态平衡之中。
3.细胞之中ATP与ADP之间的相互转化的能量供应机制普遍存在， 体现了生物界的统一性。
4.原核生物(蓝藻、光合细菌)光合作用也可以合成ATP，细胞呼吸 也能合成ATP。
二、ATP和ADP的相互转化——特点
教材隐性知识：源于必修1 P87“图5－4”：①ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：_______________________________________________________。②人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_________________________________________________。源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：_________________________。
从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
ATP与ADP时刻不停地发生快速相互
转化，并且处于动态平衡之中
生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源
ATP水解伴随细胞发生吸能反应
ATP合成伴随细胞发生放能反应
放能反应：
需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成等。
释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。
ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。
三、ATP——细胞的能量货币
④植物细胞可以通过 形成ATP，而动物细胞只能通过 形成ATP。⑤植物光合作用光反应阶段产生的ATP主要用于 ，一般不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
多角度理解ATP的合成与水解
①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，这就是载体蛋白磷酸化。
③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外侧。
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，发生活性变化，空间结构也被改变，因而可以参与各种化学反应。
1.甲图表示可进行有氧呼吸细胞中， ATP产生量与O2供给量的关系。
①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物， 产生少量ATP。
②AB段表示随着O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧 呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加， 此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
五、ATP产生量与O2供给量的关系分析
2.乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中 ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
教材隐性知识：源于必修1 P86“相关信息”：
ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
1.ATP水解掉两个磷酸基团后，形成AMP，作为合成RNA的原料。
ATP注射液是一种用于心功能不全、脑出血后遗症等疾病的辅助治疗药物，是作为细胞间传递信息的信号分子而起作用，并不是为细胞提供能量。
功能误解：作为细胞间传递信息的信号分子
例6.（2021衡水月考2）研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
(1)神经细胞中的ATP主要来自__________(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mml/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是___________________。
ATP与ADP相互迅速转化
（2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是______。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：用化学物质阻断神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现_______________________________，寻找到靶细胞膜上有________________。
受体细胞仍能接受到部分神经信号
1. 下图为dATP（d表示脱氧）的结构示意图，dATP水解后能参与DNA 的合成。想要让新合成的DNA分子被32P标记，下列相关说法正确的是（ ） A. 应用32P标记Ⅲ处的磷酸基团B. dATP在DNA合成时既能作为原料，也能提供能量C. dATP中的“T”指的是dATP含有3个特殊的化学键D. dATP中含有特殊的化学键，是主要的能源物质
2.(2021·湖南卷，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
3. 下列有关ATP的叙述，错误的是（ ）人体在剧烈运动时，细胞内产生ATP的速率加快， 吸能反应也增强B. 人体在紧张状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过 产生ADP的速率C. ATP中的能量可以来自光能或化学能，也可以转化为 光能或化学能D. ATP转化成ADP的过程消耗水
1.线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP( )2.无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( )3.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成( )4.人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP( )5.ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少( )6.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”( )7.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )
写出图中标出的“A”的含义：① ；② ；③ ；④ 。
1.源于必修1 P86“相关信息”：
2.(必修1 P86)ATP是细胞内的一种 化合物。3.(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化是 并且处于动态平衡之中的。4.(必修1 P89)许多吸能反应与 的反应相联系；许多放能反应与____________相联系。
5.源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：_______________________________________________________。
6.源于必修1 P87“图5－4”：①ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：___________________________________________________________________________。②人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_______________________________________________________________。
从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
1.说明酶催化代谢反应的实质及特征。2.活动：探究影响酶活性的因素。3．能够说出ATP的化学组成和特点。4．能正确写出ATP的分子简式，并能指出其中的符号代表的意义。5．能够说明ATP在能量代谢中的作用。
主要考点 必备知识
考点一 酶的本质、作用及特性
考点二 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
考点三 ATP的结构与功能
什么是酶，酶有什么特性？酶的活性受哪些条件影响？如何证明酶的高效性、专一性？探究影响酶活性的条件的实验有哪些注意事项？
1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质起作用。
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
发现了起催化作用的物质 —— 酶
萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。
教材隐性知识：源于必修1 P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。
提示：将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤，将提取液加入葡萄糖溶液中，也能产生酒精，说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。
②正确理解有关酶的本质和作用
例：关于人体内酶和激素的叙述，错误的是( ) A．酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的 B．酶和激素都与物质和能量代谢有关 C．能产生激素的细胞不一定能产生酶 D．能产生酶的细胞不一定能产生激素 E．激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，酶反应前后不改变 F．激素产生后一般作用于其他细胞 G．激素和酶都具有高效性，非细胞条件下也能发挥作用 H．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞 I.某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的
A.设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。
甲酶：核酶，化学本质为RNA
乙酶：化学本质为蛋白质
酶本质的探究，采取减法原理
用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。
酶的作用机理：降低化学反应的活化能
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
提醒 ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
无催化剂时化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能。
无机催化剂降低的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
与无机催化剂相比: 不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间
与无机催化剂相比: 酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
A.消化酶：是一类水解酶。有的由消化腺分泌到下消化道中,属于胞外酶，有的则参与细胞内消化，如溶酶体中的一些酶。
淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、蛋白酶、肽 酶、等。
可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。
【归纳概括】关注常考的酶及其作用
一类酸性水解酶，参与细胞内消化。溶酶体膜破坏，释放大量水解酶时，对细胞结构有破坏。如硅肺。
C.溶菌酶：破坏细菌细胞壁中的肽聚糖。
参与非特异性免疫，噬菌体在侵染大肠杆菌时会释放溶菌酶。
D.脲酶：分解尿素的酶，专一性强。是第一个被分离提纯的酶。广泛分布于植物的种子中，但以大豆、刀豆中含量丰富。也存在于动物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。
E.过氧化氢酶：过氧化氢酶存在于动植物细胞中，特别在动物肝脏浓度最高。将有毒的过氧化氢分解为水和氧气。
F.酪氨酸酶：催化酪氨酸转变为黑色素的关键酶
白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因
老年白发是由于细胞衰老，酪氨酸酶活性下降。
白癜风主要是由于血液中存在酪氨酸酶抗体或酪氨酸合 成障碍等，导致皮肤局部黑色素生成减少，出现 白斑。
DNA复制：以DNA为模板的DNA聚合酶（催化单个脱氧核苷酸聚合到 DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
逆转录：以RNA为模板的DNA聚合酶(即逆转录酶)
转录：以DNA为模板的RNA聚合酶（催化单个核糖核苷酸聚合到RNA 片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。）
RNA复制：以RNA为模板的RNA聚合酶(即RNA复制酶)
端粒酶：一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成由于DNA而缺 失的染色体末端的DNA，具有逆转录酶活性。端粒酶在干细胞 和生殖细胞中有活性，在体细胞中没有活性。在肿瘤中被重新 激活，从而使癌细胞具备无限增殖的条件。
H.纤维素酶、果胶酶：主要用于破坏植物细胞壁。
用于制备植物细胞的原生质体。
限制酶 DNA连接酶 耐高温DNA聚合酶
1.(2022·南京模拟)20世纪80年代，科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，则留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明( )A．该RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白质组成的C．酶的化学本质是蛋白质D．绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
2.(2021·湖北适应性测试)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是( )A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
3.端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是（ ）A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
高效性专一性作用条件较温和
酶的催化效率是无机催化剂的107 ～1013倍。
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
有适宜的温度、有适宜的pH。
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。
①保证了细胞代谢快速有效地进行。
②保证了细胞内能量供应的稳定。
1.酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。2.酶不能改变最终生成物的量。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
使细胞代谢能够有条不紊的进行
还有哪些物质具有特异性或专一性？
A.酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置切割两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键B.载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。C.激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。D.抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。E.神经递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜，产生抑制或兴奋F.tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
扩展：具有“专一性”的物质
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。
①温度对酶活性的影响：
低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。（低温保存）
高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(高温变性)
温度不同，酶活性可能相同，如a、c。
②pH对酶活性的影响：
强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性)
☆酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。
六、影响酶促反应速率的因素
温度、pH、底物浓度、酶浓度
①丙图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度 增加而 ，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制， 酶促反应速率 。
②乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度 成 。
七、酶促反应速率的影响曲线分析
1.用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，错误的是（ ）
A.该酶的最适催化温度不确定B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图4实验结果可知酶具有高效性D.由图3实验结果可知Cl－是酶的激活剂
4.下列关于酶的叙述正确的是 （ ）①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物A.③⑤⑥ B.②③⑥ C.③⑥ D.⑥
1.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )2.酶可降低过氧化氢分解反应的活化能而无机催化剂不能。( )3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( )4.产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。( )5.在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。( )6.酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解( )
填空默写：1.(必修1 P78)活化能：__________________________________________所需要的能量。2.(必修1 P78)与无机催化剂相比，酶 的作用更显著，催化效率更高。3.(必修1 P81)酶是 产生的具有 作用的有机物，其中绝大多数酶是 。4.(必修1 P82)酶的专一性是指： 。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
填空默写：5.(必修1 P84)酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。6.(必修1 P84) ，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构 ，因此，酶制剂适宜在_______下保存。
1.(科学思维)酶具有高效性的原理是 。2.生物体内酶的化学本质： 。酶的特性有____________________________________。3.(科学思维)过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因： 。
同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
高效性、专一性、酶的作用条件较温和
(教材必修1·P80“拓展应用”T3延伸思考)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
①A、B两种酶的化学本质是否相同？②B酶活性改变的原因是什么？③欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
答案：①不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。②B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。③应用RNA水解酶处理。
探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少观察带火星的卫生香的复燃情况
实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解（高效性）
①新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液；
②新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；
③质量分数为3.5%的FeCl3溶液；
④各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。
1.本实验为什么要用新鲜的肝脏？
如果不是新鲜的肝脏，肝脏中的过氧化氢会被腐生菌分解而减少。
制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。
2.实验为什么把肝脏制备成研磨液？
比较实验①③说明：比较实验②③说明：
同无机催化剂相比，催化效率更高。
质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
不选碘液鉴定的原因是什么？
实验二：验证酶的专一性实验
淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。
实验三：验证酶的作用条件较温和——温度
过氧化氢受热易分解，会对实验结果造成干扰
斐林试剂需水浴加热，干扰自变量
必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。
实验步骤和结果取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
思考：①为何不选斐林试剂鉴定？
实验要严格控制温度，斐林试剂需加热
H2O2常温常压可分解，加热分解更快
②实验材料可不可以选H2O2?
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
如何找到酶的最适温度？
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。
过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。
实验三：验证酶的作用条件较温和——PH
试管各加入2mL过氧化氢溶液
各加入2滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性较高。
在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。
①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为 盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应， 因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与 淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下 淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
1．实验过程中的变化因素称为变量，其中人为控制的对实验现象进行处理的因素叫作自变量。(必修1 P78)( )2．过氧化氢酶促进过氧化氢分解，因为它给过氧化氢提供能量。(必修1 P78)( )3．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(必修1 P78)( )
1.取若干试管分为两组，A组加入2 mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，B组加入2 mL质量分数为3%的蔗糖溶液，然后同时向两组试管中加入等量的淀粉酶溶液。下列叙述中正确的是( )A．可利用斐林试剂检测两组试管底物是否发生分解，从而验证酶的专一性B．利用B组设置不同的温度梯度，可探究淀粉酶作用的最适温度C．利用A组设置不同的pH梯度，可探究淀粉酶作用的最适pHD．再取一组试管并只加入淀粉溶液，和A、B组比较以验证酶的高效性
2.真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如图。相关叙述错误的是( )A．植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用B．真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运到细胞外C．植酸酶A的最适pH为2或6，植酸酶B的最适pH为6D．两种酶相比，植酸酶A更适合添加在家畜饲料中
抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
3.下图为最适温度下酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是 （ ）A.适当升高温度，Vmax和Km均会增大B.加入非竞争性抑制剂，Vmax降低C.加入竞争性抑制剂，Km值降低D.Km值越大，酶与底物亲和力越高
4.竞争性抑制剂与被抑制活性的酶的底物通常有结构上的相似性，其能与底物竞争结合酶分子上的活性中心，从而对酶活性产生可逆的抑制作用。图1表示竞争性抑制剂直接阻碍底物与酶结合的机理；图2是有无竞争性抑制剂对酶促反应速率的影响曲线。下列相关判断正确的是（ ）A.酶的活性中心能和竞争性抑制剂、底物同时结合B.竞争性抑制剂或底物与酶结合，不会导致酶失活C.竞争性抑制剂会增加化学反应所需的活化能D.竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增加底物浓度来解除
溶解细菌的细胞壁：抗菌消炎
ATP的结构简式、元素组成、化学组成；阐述ATP的功能ATP和ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？为什么说ATP是细胞的能量“货币”
（3）被称为“生命的燃料”：
3.ATP的结构简式：
驱动细胞生命活动的直接能源物质。
4.ATP的组成元素：
~代表特殊的化学键。 两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能，容易断裂。 每1ml水解释放的能量多达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
一、ATP的结构和功能
ATP是细胞内生命活动的直接能源物质。
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P一89)，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多
(2)应用：ATP荧光检测仪
AMP是RNA组成单位之一
ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。
ATP的含量很少需要量却很多，生物体是如何解决这一矛盾？
ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP转化速率很快，从而保证细胞内能量的供应。
1、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
ATP是怎样来解决这一矛盾的？
ATP在细胞内是否大量存在？
2、研究表明：人体中ATP的总量只有大约2~10mg，剧烈运动时只能维持3s。
细胞质基质、线粒体、叶绿体
用于各项生命活动，如主动运输、肌肉收缩、发光、发电、物质合成等
对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并处于动态平衡之中。
二、ATP和ADP的相互转化
有机物中的化学能或光能
这不是可逆反应，而是一个循环式反应。
物质可循环，但能量不可循环。
所有细胞的能量供应机制，体现生物界的统一性。
1.ATP与ADP之间的相互转化的过程，反应类型、反应条件、 能量的来源、 能量的去路、反应场所不同，所以ATP与ADP 之间的相互转化不是可逆反应。物质是可逆(循环)的，但能量 不可逆（不循环）。
2.ATP的含量很少，是因为ATP与ADP之间可以发生快速的相互 转化，并且处于动态平衡之中。
3.细胞之中ATP与ADP之间的相互转化的能量供应机制普遍存在， 体现了生物界的统一性。
4.原核生物(蓝藻、光合细菌)光合作用也可以合成ATP，细胞呼吸 也能合成ATP。
二、ATP和ADP的相互转化——特点
教材隐性知识：源于必修1 P87“图5－4”：①ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：_______________________________________________________。②人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_________________________________________________。源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：_________________________。
从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
ATP与ADP时刻不停地发生快速相互
转化，并且处于动态平衡之中
生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源
ATP水解伴随细胞发生吸能反应
ATP合成伴随细胞发生放能反应
放能反应：
需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成等。
释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。
ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。
三、ATP——细胞的能量货币
④植物细胞可以通过 形成ATP，而动物细胞只能通过 形成ATP。⑤植物光合作用光反应阶段产生的ATP主要用于 ，一般不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
多角度理解ATP的合成与水解
①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，这就是载体蛋白磷酸化。
③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外侧。
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，发生活性变化，空间结构也被改变，因而可以参与各种化学反应。
1.甲图表示可进行有氧呼吸细胞中， ATP产生量与O2供给量的关系。
①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物， 产生少量ATP。
②AB段表示随着O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧 呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加， 此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
五、ATP产生量与O2供给量的关系分析
2.乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中 ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
教材隐性知识：源于必修1 P86“相关信息”：
ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
1.ATP水解掉两个磷酸基团后，形成AMP，作为合成RNA的原料。
ATP注射液是一种用于心功能不全、脑出血后遗症等疾病的辅助治疗药物，是作为细胞间传递信息的信号分子而起作用，并不是为细胞提供能量。
功能误解：作为细胞间传递信息的信号分子
例6.（2021衡水月考2）研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
(1)神经细胞中的ATP主要来自__________(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mml/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是___________________。
ATP与ADP相互迅速转化
（2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是______。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：用化学物质阻断神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现_______________________________，寻找到靶细胞膜上有________________。
受体细胞仍能接受到部分神经信号
1. 下图为dATP（d表示脱氧）的结构示意图，dATP水解后能参与DNA 的合成。想要让新合成的DNA分子被32P标记，下列相关说法正确的是（ ） A. 应用32P标记Ⅲ处的磷酸基团B. dATP在DNA合成时既能作为原料，也能提供能量C. dATP中的“T”指的是dATP含有3个特殊的化学键D. dATP中含有特殊的化学键，是主要的能源物质
2.(2021·湖南卷，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
3. 下列有关ATP的叙述，错误的是（ ）人体在剧烈运动时，细胞内产生ATP的速率加快， 吸能反应也增强B. 人体在紧张状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过 产生ADP的速率C. ATP中的能量可以来自光能或化学能，也可以转化为 光能或化学能D. ATP转化成ADP的过程消耗水
1.线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP( )2.无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( )3.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成( )4.人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP( )5.ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少( )6.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”( )7.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )
写出图中标出的“A”的含义：① ；② ；③ ；④ 。
1.源于必修1 P86“相关信息”：
2.(必修1 P86)ATP是细胞内的一种 化合物。3.(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化是 并且处于动态平衡之中的。4.(必修1 P89)许多吸能反应与 的反应相联系；许多放能反应与____________相联系。
5.源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：_______________________________________________________。
6.源于必修1 P87“图5－4”：①ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：___________________________________________________________________________。②人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_______________________________________________________________。
从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
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