酶和ATP教案

第四讲 酶和ATP

课时安排：1课时

教学目标：

1．说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。

2．简述A TP 的化学组成和特点、写出ATP 的分子简式。

3．通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的。

4．进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组

和重复实验。

5．解释A TP 在能量代谢中的作用。

本讲重点：

1．酶的作用、本质和特性。

2．A TP 化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

3．A TP 与ADP 的相互转化。

本讲难点：

1．酶降低化学反应活化能的原理。

2．A TP 化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

3．A TP 与ADP 的相互转化。

4．控制变量的科学方法。

考点点拨：

一、相关知识

（一）基本概念

细胞代谢、活化能、酶、酶的高效性、酶的专一性；A TP 、ADP 、Pi 、高能磷酸键、高能磷酸化合物。

（二）知识网络 酶的本质 酶

酶的特性 酶的专一性

TP 是细胞内的一种高能磷酸化合物

ATP ATP 和ADP 可以相互转化

ATP 的利用

（三）疑难解析

1．酶催化作用的机理

一个化学反应的发生，其反应物分子首先要获得足够的能量变到激活状态，这样的分子叫做活化分子，其所需要的能量称为活化能。增加活化分子的数目就能加快反应的速度。酶的催化作用就是降低反应的活化能，从而提高了活化分子的数量，加快了反应速度。

现在认为，酶进、行催化作用时，首先要和底物结合，形成一中间络合物，它很容酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解 酶的作用条件较温和——影响酶活性的条件

40℃ 易转变为产物和酶。该过程可表示为：S （底物）＋E （酶）→SE （中间络合物）→E （酶）＋P （反应产物）

2．酶的特性：

3．ATP 是直接的供能物质，生物体内ATP 的再生途径如下图所示： ①在100米赛跑时，由ATP —Pi 肌酸供能系统供能，维持时间约为20—25秒；

②在400米—800米跑时，Pi 肌酸供能不够，但有氧呼吸尚未达到峰值，主要靠无氧呼吸供能；

③在马拉松长跑过程中，由无氧呼吸产生了大量乳酸，内环境pH 下降，无氧呼吸减弱，但

前两个供能系统供能时产生了大量的ADP 和消耗掉[H]后形成的NADP +，对有氧呼吸具有强

烈的促进作用，使得有氧呼吸速率提高，产生大量的ATP 。

三 考点例析

例1：（2004年高考江苏卷）A TP 转化为 ADP 可表示如下：式中 X 代表（ ）

A ．H 2O

B ．［H ］

C ．P

D ．Pi

[解析]本题考查了ADP 和ATP 的相互转化条件：ATP ＋H 2O ??

→?水解酶ADP ＋Pi ＋能量。答案D

例2：（05年上海卷）右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的

信息是（ ）

A．酶反应的最适温度

B．酶因热而失活

C．酶反应生成物量与时间的关系

D．酶反应速度和酶量的关系

[解析]本题考查酶的作用条件较温和，答案：D

四自我检测

1．能使唾液淀粉酶水解的酶是（）

A．淀粉酶B．脂肪酶C．蛋白酶D．肽酶

2．在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由10降至2的过程中，胃蛋白酶的活性将（）A．不断上升B．没有变化C．先升后降D．先降后升

3．下列对人体细胞内关于A TP的叙述中，正确的是（）

A．ATP主要在线粒体中生成B．它含有三个高能磷酸键

C．ATP转变为ADP的反应是不可逆的D．细胞内储有大量ATP，以供生理活动需要4．下列叙述中正确的是（）

A．ATP分子聚集能量和释放能量过程中都与磷酸分子有关

B．在生态系统中能量往往伴随着物质而循环利用

C．在光合作用中，光能以它原来的形式储存于糖类中

D．叶绿体既进行光合作用又进行呼吸作用

5．经测定，某人在某种状态中的ADP比A TP的含量显著增高，这时他体内发生的变化是（）

①磷酸肌酸数量减少②细胞内葡萄糖氧化分解将加快

③外呼吸和内呼吸将减弱④细胞中葡萄糖多数将合成糖元

A．①②B．③④C．①④D．②③

6.1分子ATP中，含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的数目依次是（）

A.1 2 3

B.1 3 2

C.2 2 2

D.2 3 3

7.在剧烈运动时，人体内骨骼肌所需要的能量直接来源于（）

A.肌糖元

B.磷酸肌酸

C.葡萄糖

D.三磷酸腺苷

8.生物体在新陈代谢过程中，最具有重要作用的两类物质是（）

A.有机酸和糖类

B.酶和ATP

C.核酸和ATP

D.三磷酸腺苷

9.高等植物体内产生ATP的生理过程有（）

A.呼吸作用、渗透作用

B.呼吸作用、蒸腾作用

C.光合作用、主动运输

D.光合作用、呼吸作用

10.生物体主要储能物质、最终能源、主要能源和直接能源依次是（）

A.淀粉、阳光、葡萄糖

B.脂肪、ATP、糖类、阳光

C.脂肪、阳光、糖类、ATP

D.蛋白质、阳光、葡萄糖、ATP

11．下列关于酶的叙述，不正确的是（）

A．酶的催化效率很高B．酶大多数是蛋白质，少量是RNA

C．酶只有在细胞内才具有催化功能D．淀粉酶不能催化麦芽糖分解成葡萄糖12．如果酶的数量一定，下列哪个图示最确切地反映了反应速率与底物数量之间的关系（）

13．请根据下列材料设计一个证明酶是蛋白质的实验。实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、脱脂棉。

实验原理：蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜反应产生紫色物质(蛋白质的双缩脲反应)，如能证明酶也能发生双缩反应，证明酶的本质是蛋白质。

实验步骤：(1)

(2)

(3)

(4)结果观察：

结论：。14．新采摘的玉米果穗具有甜味，但放置一段时间后甜味便降低，如果采摘后放在沸水里浸泡一段时间再存放，甜味要保留时间长一些。请回答：

⑴放一段时间后甜味降低的原因是____________________________________。

⑵沸水浸泡一段时间后再存放，甜味可保留较长时间的原因是_____________。

⑶通过上述实验可以证明____________________________________。

15．根据ATP与ADP相互转变的反应条件，能量来源和反应场所的不同回答下列问题：

⑴ADP转变成ATP时，属于合成反应，需要的酶属于_______酶，所需能量是___________

能或__________能，其合成场所是__________。

⑵ATP转变成ADP时，属于水解反应，需要的酶属于______酶，所释放的化学能来自________

键，其水解场所是_________。

⑶化学中可逆反应的特性是：正逆反应是在___________条件下同时发生的。因此ATP与ADP

可相互转变，而能量则不可逆。

16．工业上常用发酵罐生产淀粉酶，现用发酵罐研究碳水化合物的种类对于微生物产生淀粉酶的影响，将多种不同碳水化合物用于研究，实验中，pH值维持在7～8之间，其它

项假说。

(2)说明淀粉酶的一项商业用途。

(3)为什么说微生物能利用多种碳水化合物是其具有的生存优势?

(4)

②评价酸碱度是如何影响微生物产生淀粉酶的?

参考答案

1．解析：大多数酶是有催化能力的一类特殊蛋白质。水解蛋白质必须是蛋白酶，因为酶具有专一性的特性。答案：C

2．解析：酶是生物催化剂，它的活性受环境中温度和pH影响很大。每种酶的催化作用都有一个最适pH，此时酶的活性最大。酶所处的环境偏酸或偏碱都会明显地降低酶的活性。

并且，如果溶液过酸或过碱还会使酶的分子结构遭到破坏，即使酶失去活性。失去活性的酶即使再回到适宜的环境中，也无法再恢复活性。胃蛋白酶的最适pH是1.5～2.2，因此，在溶液的pH由10降至2的过程中，胃蛋白酶不再有活性，所以活性不发生变化。答案：B

3．解析：此题是对有关ATP知识的综合考查。我扣知道ATP含有两个高能磷酸键；ATP和ADP转化反应是可逆的；ATP在细胞内含量并不多。答案：A

4．解析：在生态系统中，能量是单向流动、逐级递减、不循环的。在光合作用过程中，是光能→电能→活跃的化学能（ATP）→稳定的化学能（贮存在有机物中），不可能以其原来的形式贮存在糖类中。叶绿体是进行光合作用的场所，呼吸作用的主要场所是线粒体。由于A TP是三磷酸腺苷的总称，其生成和释放能量可用下式表示：ADP＋Pi＋能量→ATP，可见ATP分子聚集能量和释放能量过程中都与磷酸分子有关。答案：A

5．解析：当ADP比ATP含量增高时，人体处于高耗能状态，这时机体呼吸作用加快，同时部分的磷酸肌酸分解释放能量供ATP形成时所需能量。答案：A

6．解析：解决本题要注意高能磷酸键与磷酸键的区别.答案：B

7．解析：生物体内各种生命活动所需能量的直接来源主要为ATP。答案：D

8．解析：生物体内的新陈代谢离不开能量的供应，而且都需要接受酶的催化。答案：B 9．解析：光合作用的光反应可以形成ATP，在呼吸作用的各个阶段皆有ATP 的产生，其中有氧呼吸的第三个阶段产生的最多。答案：D

10．解析：考察生物体内能量的名称，答案：C

11．解析：本题是对酶的基本性质的考查。酶是活细胞产生的具有催化能力的化学物质，具有三个特性。酶虽然是活细胞产生的，但酶不仅在细胞内具有催化作用，在细胞外的适宜环境中也同样具有催化作用，典型的如消化道内的消化酶作用。答案：C

12．解析：酶具有高效性的特点，但高效性也是有一定限度的，底物浓度过高对速度无太大影响。答案：B

13．解析：注意前后实验步骤不要有干扰。答案：实验步骤：(1)制备蛋清：取少量蛋清于小烧杯中，加水30mL调匀(2)取唾液：将口漱净，含一块脱脂棉，片刻后取出，将唾液挤入小烧杯中(3)对比实验：取两支试管，编上号，在1号试管中注入2mL蛋清液，2号中注入唾液，然后各加入2～3滴5%的氢氧化钠溶液，振荡，再向两支试管加入2～3滴3%的硫酸铜溶液，振荡均匀(4)结果观察：振荡均匀后，静置一会后，可看到两支试管中都出现了紫色。结论：该实验说明唾液中存在着与蛋清中同样的成分(蛋白质)，而唾液中除水外主要成分是酶，故唾液中的酶是蛋白质。

14．解析：甜味的存在说明玉米果穗中含有双糖，一段时间后甜味降低，原因是双糖在酶的催化作用下分解。如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间，甜味能保留较长一段时间，其原因是沸水使分解双糖的酶失去活性。答案：（1）双糖被分解（2）高温使水解双糖的酶失去活性（3）酶的催化作用受温度影响，温度过高可使酶失去活性

15．答案：（1）合成太阳化学细胞质基质，线粒体和叶绿体（2）水解高能磷酸每个活细胞内（3）同一种贮存在食物中的能量，正是由于A TP而成为可被人体利用的各种能量形式。

因此，在能量的转换中是以A TP为轴心的。

16．解析：该题材料比较新颖，通过本题要知道酶的专一性特点和影响酶活性的因素。答案：

(1)在以多糖为原料的情况下，产生的淀粉酶多，单糖和二糖都不理想。淀粉可诱导微生

物产生淀粉酶。(说明：假说本身内容是否科学并不重要，其它合理答案亦可) (2)淀粉

甜度小而麦芽糖甜度大，故食品工业上常用淀粉酶水解淀粉成为麦芽糖，以提高食品甜度

(3)能利用多种碳水化合物作为碳源，使微生物可以在多种环境中生存，适应能力强 (4)

①淀粉②在微碱性环境中(如表中pH=7.5时)产生淀粉酶最多；酸性环境下产生的淀粉酶相对较少；碱性环境下产生的淀粉酶相对较多。