高三生物041.doc

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期数： 0512 SWG3 041
学科：生物 年级：高三 编稿老师：郭彩凤
审稿老师：高毅

预　习 篇
[同步教学信息]

新陈代谢与酶、ATP

【教材阅读提示】（重要内容提示）
1．新陈代谢的概念（B识记）
2．酶的概念和特征（C理解）
3．验证酶特性的实验 (D应用)
4.ATP的结构和功能（C理解）
5.ATP与ADP的相互转化及ATP的形成途径（C理解）
【学习方法导航】
1．同化作用与异化作用的关系：二者是对立统一的关系，对立表现在同化作用是合成物质，储存能量的过程，而异化作用是分解物质，释放能量的过程；统一在于异化作用分解的物质正是同化作用合成的物质，同化作用合成物质所需能量正是异化作用分解物质释放的能量。二者同时进行，没有先后。
2．酶与化学催化剂比较：酶是生物催化剂，与化学催化剂相比共同点在于都能催化化学反应，加快反应速度，缩短达到反应平衡的时间，反应前后物质的量及性质都不改变。不同点在于酶具有高效性、专一性，催化反应需要温和的条件即适宜的温度、酸碱度等。
3．关于酶的实验，在探索酶的特性以及影响酶活性的条件时应注意实验的可行性和科学性，可行性关键在于材料的选择，科学性注意对照实验的设计。在实验过程中注意观察实验现象，分析现象产生的原因，理解酶的特性以及温度或pH值对酶活性的影响。
4．通过对比、归纳以及联系酶在生产、生活中的应用，认识代谢与酶的密切关系，体会生命科学在社会生产、生活中的作用。
5. ATP与ADP的相互转变表示细胞内ATP与ADP的循环过程，这一循环的意义在于保证生命活动所需的能量源源不断地供给，也正因为如此，尽管细胞中ATP含量并不多，但生命活动却能正常进行，不会因能量耗尽而停止。结合光合作用和呼吸作用对ATP在能量转化过程中的意义全面理解。
【基础知识构建】
(一)．新陈代谢的概念：
活细胞中全部有序的化学变化的总称。新陈代谢与酶、ATP有直接的关系。
(二)酶
1．酶的发现：
(1)1783年，意大利科学家斯巴兰让尼的实验，证明胃具有化学性消化的作用。
（2）1836年，德国科学家施旺提取到了消化蛋白质的物质（但不知是胃蛋白酶）
(3)1926年，美国科学家萨姆纳提取出脲酶的结晶，此后得到了多种酶的蛋白质结晶。
结论：酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
(4)20世纪80年代，美国科学家切赫发现少数RNA也有生物催化作用。
2．酶的概念：
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
3．酶是生物催化剂
(1) 产生：所有活细胞
(2) 功能：催化生物体内的各种生物化学反应，是生物催化剂。
(3) 化学本质：绝大多数酶是蛋白质，某些RNA也有催化活性。
4．酶的特性：
(1)催化效率高，如用无机催化剂和生物体内的过氧化氢酶（存在于动物的新鲜肝等处）都可使过氧化氢分解成水和氧，如用两者做对照实验，过氧化氢酶的催化效率比Fe3＋的催化效率高许多倍。一般的情况下，酶的催化效率通常是无机催化剂的107倍～1013倍。
（注意：
每滴氯化铁溶液中Fe3＋数是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶的24万倍。）
序号及条件
项目
试管
1
2
1
注入可溶性淀粉溶液
2ml
\
2
注入蔗糖溶液
\
2ml
3
注入稀释唾液
2ml
2ml
4
温度
37℃
37℃
5
时间
10min
10min
(2)酶的专一性，
证明酶具有专一性的小实验：（如右表）
非还原糖：淀粉、蔗糖
还原糖：麦芽糖、葡萄糖、果糖

取出试管，各加入2 ml斐林试剂振荡摇匀，并都在火焰上均匀加热，煮沸1分钟（在煮沸的条件下，斐林试剂能使麦芽糖氧化，自身则还原成砖红色的氧化亚铜沉淀）。其结果是1号试管内溶液变成红色，2号的对照试管则没有此变化。
此实验能证明唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖则不起作用。应该说明的是，生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的物质，例如，二肽酶可以水解由任何两种氨基酸组成的二肽。所以说，每一种酶只能催化一种和一类化合物的化学反应，这就是酶的专一性。
（3）影响酶作用的因素：
①温度
酶在适宜的温度条件下催化活性较大，在不适宜的条件下活性较低，酶对高温极为敏感，温度越过70℃时，酶就会失去催化活性。如人在发烧的情况下，就会影响人体的新陈代谢，高烧的时间过长就会有生命危险。酶在低温的条件下通常不破坏酶的结构，但对酶的活性有很大的影响。如低温贮存食物时间较长。（如图甲）
②Ph：
胰蛋白酶
0
t/℃
最适温度
0
6
最适pH
10
甲：酶的活性受温度影响的示意图
乙：酶的活性受pH影响的示意图
pH
v/mmol·s-1
v/mmol·s-1
每一种酶发挥其最大的催化功能，都要有适宜的酸碱度，每一种酶的酸碱度适宜条件有所不同。如人体内的唾液淀粉酶，其最适酸碱度约为PH＝6.8，人胃内的最适酸碱度约为PH＝1.5—2.2，而人的小肠内的最适酸碱度约为PH＝8.3。酶对酸碱度极为敏感，实际上，过酸、过碱和高温，都能使酶分子的结构遭到破坏而失去活性，多酶片的制作就属这一道理。（如图乙）
③酶浓度：
在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶浓度成正比，如图丙所示。
④底物浓度：
酶的浓度(E) 丙
反应速率υ
底物浓度(S) 丁
反应速率υ
在底物浓度较低时，反应速度与底物浓度增加而加快，反应速度与底物浓度近乎成正比，在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速度也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定限度时，反应速度就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应也几乎不再改变。如图丁所示。
6．酶、激素、维生素的比较
相同点：三者都能调节生物的新陈代谢，且其调节都具有高效性。
不同点：
(1) 产生部位：任何生物的活细胞都能产生酶；只有内分泌腺细胞才能产生相应的激素；维生素在动物体内一般不能合成或合成很少(如大肠)，主要从食物中获得。
(2) 化学本质：绝大多数酶是蛋白质；激素只有一部分是蛋白质；维生素是可溶于水或溶于脂类的小分子。
(3) 作用：有些酶在细胞内起作用(如呼吸酶)，有些酶则在细胞外起作用(如消化酶)；内分泌腺细胞产生的激素首先进入血液，由血液循环运至靶器官或靶细胞起调解作用；维生素多是酶的辅助因子的组成成分。
(三)三磷酸腺苷(ATP)
（1）新陈代谢与ATP的关系：在新陈代谢的过程中，有很多的生物化学反应是需要能量的，而这些能量的供给是由细胞内的ATP直接提供的，ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
（2）ATP的分子结构简式： A—P～P～P
其中A——腺苷，T——三个，P——磷酸基团，～——高能磷酸键，在高能磷酸键里储存有大量的能量。
ATP是三磷酸腺苷的英文简写符号，它的组成实质上是

一个腺嘌呤　＋　一个核糖　＋　三个磷酸

　　　　　　腺苷

　　　　　　　　　三磷酸腺苷（ATP）
ATP是腺嘌呤核苷酸的衍生物，可以看成是含有三个磷酸根的腺嘌呤核苷酸。
（3）ATP与ADP的相互转化
在ATP分子中远离A的那个高能磷酸键，在一定的条件下很容易水解，也很容易重新生成，水解时伴随有能量的释放，重新生成时伴随有能量的储存，这些过程都需要有相关的酶参加才能完成。在ATP水分时，远离腺苷的哪个高能磷酸键断裂，形成二磷酸腺苷（ADP），同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来。在另一种酶的催化作用下，ADP还可以接受能量，同时与一个磷酸结合，从而转化成ATP。这样的过程在活的细胞中永无止境地循环着。
这一转化过程可用下面的式子表达：
酶

ADP＋磷酸＋能量　　　　　ATP
＊在这里我们要说明，在此过程中，做为反应的物质是可逆的，但我们不能把这一过程看成是简单的可逆反应，我们可以从以下几个方面加以分析：
①反应条件不同：
ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶，酶具有专一性。因此反应的条件不同。
②能量来源不同：
从能量上看，ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键里的化学能，而合成ATP的能量主要是化学能和太阳能（动物来自呼吸作用和其它高能化合物的转移；植物来自光合作用和呼吸作用。），因此能量来源不同。
③场所不同：
从ATP合成与分解的场所来看，ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，各需能部位均可分解。
酶
＊ATP是一种高能化合物，细胞中还有其它的高能化合物（如：磷酸肌酸），但细胞的生命活动只能直接利用ATP中的能量，而其它的高能化合物中的能量只有转给ATP后，才能被生物体所利用。例如：
磷酸～肌酸＋ADP　　　　ATP＋肌酸
【应用举例】
　例1。将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH值至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是[　]
　　A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
　　B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
　　C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
　　D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
　　解析： 根据题干给出的条件，应首先想到胃蛋白酶与唾液淀粉酶消化相应物质的产物，胃蛋白酶可将蛋白质消化为多肽，唾液淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖；第二，考虑到两种酶在生物体内起催化作用的适宜条件：胃蛋白酶的最适pH=1.5～2.2，最适温度为37℃左右，唾液淀粉酶的最适pH=6.8，最适温度为37℃左右，本题所给的条件对胃蛋白酶适合，而对唾液淀粉酶来说则为不适合，甚至是强酸条件使唾液淀粉酶失去活性，不能分解淀粉；第三，唾液淀粉酶本身是一种蛋白质，与胃蛋白酶混合在一起，极有可能被分解为多肽，使混合液中不再存在唾液淀粉酶，而胃蛋白酶在起到催化作用后，本身不发生变化，依然存在于混合液中。
　　答案： A
例2．下列各项是关于酶的叙述，其中正确的一项是
　　①酶是活细胞产生的 　　②酶都有消化功能 　　③蛋白质都是酶
　　④酶具有多样性 　　⑤酶可促进反应与酸碱度无关
　　⑥淀粉酶能促进淀粉水解
　　A．①②③ 　　B．①②④⑤ 　　 C．①②④⑥ 　 　D．①④⑥
　解析：该题虽是单项选择，实际是另一种形式的多项选择。要解此题，首先要了解酶的概念和酶的特性等方面的知识，对照题目中给予的①—⑥项，确定正误，才能进一步确定A至D项那一项是正确的。
　　首先明确酶的本质是蛋白质，而且是活细胞产生的具有催化能力的蛋白质，蛋白质种类很多，这个概念不能扩大或缩小、即逆向概念不一定能成立，也就是不能倒推“蛋白质都是酶；蛋白质的种类很多，除酶蛋白质外，还有结构蛋白质。如组成细胞膜的镶嵌蛋白质和附着蛋白质；一部分激素也是蛋白质。
　　在酶的特性中，清楚地告诉我们：酶具有高效性、专一性、多样性以及受环境条件的影响，具不稳定性。如影响酶活性的温度和酸碱度。
　　在我们充分认识了上述知识后，就可以知道生物体内的各种各样的生化反应需要多种酶参加。不同的生化反应需要不同的酶，而不同的酶所催化的反应具有特殊的作用范围和相应的条件。因此从①—⑥项中确定正误后再来确定A～D中的正确选项。
　答案：D
例3．如果ATP脱去了两个磷酸基，该物质就是组成RNA的基本单位之一，称为
A．腺嘌呤 B．三磷酸腺苷
C．腺嘌呤核苷酸　 D．腺嘌呤脱氧核苷酸
解析：本题主要考查ATP的结构知识。应该是属于课本知识之外的扩充知识了。ATP就是三磷酸腺苷的简称，它是由一个含氮碱基腺嘌呤和核糖组成的腺苷和三个磷酸基组成的。也可以叫做是腺苷酸三磷酸。如果脱去一个磷酸基，可以叫做腺苷酸二磷酸（ADP）；脱去了两个磷酸基后的组成包括一个腺苷和一个磷酸基，是腺核苷酸一磷酸（即AMP），属于腺嘌呤核苷酸。分子中的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖，所以不能选D。
答案　 C
例4．下列关于新陈代谢的叙述中，正确的是
A．新陈代谢是指生物体内物质和能量的转变过程
B．同化作用过程中释放能量
C．异化作用过程就是分解有机物的过程
D．新陈代谢就是生物体的自我更新过程
解析：这类题往往不容易直接找到正确答案，而是要求对题干中的各项逐个进行判断和排除。先分析A，根据新陈代谢的概念，它是生物体与外界环境之间的物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转变过程。由于只包括“生物体内”这一项，所以是不完整的。其次来看B，恰恰将同化作用过程的有关能量变化说反了。再来分析C，对异化作用的理解也是很不完整的，异化作用应该包括自身组成物质的分解、排泄等物质变化过程，同时还应该包括与物质变化相伴随的释放能量的过程。D项虽然不是新陈代谢概念的详细表述，但它对新陈代谢的理解和表达都是正确的。
答案：D
例5．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列物质适用于除去其细胞壁的是
A．盐酸 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．蛋白酶
C．淀粉酶 　　　　　　　　　　　　　　　　　　D．纤维素酶
解析：此题考查酶的专一性和细胞壁的化学成分知识的综合应用能力。高等植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素和果胶，细胞内部则很少含有，根据酶的专一性特性，应选用纤维素酶。用盐酸能杀死细胞，用蛋白酶或淀粉酶则会损伤细胞内部。
答案：选D。
酶
例6．请根据ATP与ADP相互转化的反应式，回答以下问题：
ATP ADP+Pi+能量
（1）当反应式由左向右进行时， 能量；当我们进行剧烈运动时，细胞中上述反应式主要向 方向进行。
（2）当反应式由右向左进行时， 能量，人体中此过程能量来源主要靠 ，植物体还有 。
解析：由左向右进行时，是ATP的水解，此时释放能量，；当我们进行剧烈运动时，细胞需要消耗大量能量，这部分能量靠ATP提供，即ATP需要水解，因此反应应该由左向右进行。当反应式由右向左进行时，是形成ATP的过程，即形成远离A的高能磷酸键，此时应该储存能量的过程，人体中此过程能量来源主要靠呼吸作用，而不能来自光合作用，植物体除呼吸作用外，还有光合作用。
【强化训练】
同步落实(基础级)
1.一分子ATP中含有的高能磷酸键和磷酸基的数目分别是
A．3个，3个 　　　　　　　　　　　　　　　B．3个，2个
C．2个，3个 　　　　　　　　　　　　　　　D．2个，2个</PGN0058.TXT/PGN>
2.下列关于ATP的叙述，错误的是
A．是生物的直接能源物质 B．含有三个磷酸基
C．含三个高能磷酸键 D．水解时释放能量并生成ADP和磷酸
3.下列关于“ ATPADP＋Pi＋能量”的反应式的叙述，正确的是
A．反应式物质可逆，能量不可逆
B．反应式能量可逆，物质不可逆
C．两者均可逆
D．两者均不可逆
4．下列可使ADP含量增加的生理过程是
A．K+进入肾小管壁的上皮细胞
B．小肠上皮细胞吸收甘油
C．线粒体中氢与氧结合生成水时
D．光合作用的光反应阶段
5. 直接供给人体肌肉收缩所需要能量的物质是
A．葡萄糖 B．脂肪 C．蛋白质 D．ATP

同步检测（提高级）

6．ATP分子在细胞内能释放能量与贮存能量，从结构上看，其原因是
① 腺苷很容易吸收能量和释放能量
② 第二个高能磷酸根很容易从ATP上脱离和结合
③ 第三个磷酸根很容易从ATP上脱离，远离A的高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADP
④ ADP可以迅速地与磷酸根结合，吸收能量形成远离A的高能磷酸键，使ADP转变成ATP
A ①③ B ②④ C ③④ D ①④
7．在生物的生命活动过程中，细胞内产生ATP的场所有
A.细胞核、叶绿体 B.高尔基体、细胞质基质
C.线粒体、叶绿体 D.线粒体、核糖体
8．以下是三磷酸腺苷的分子结构：

请回答下列问题。
（1）ATP的结构简式为________，化学式为________，图中虚线部分的名称是________。
（2）在绿色植物体内的ATP合成所需能量的来源有________，产生ATP的细胞结构有________。
9.取1～5号试管，分别加入2ml0.5mol/L的过氧化氢溶液，进行如下实验：
试管编号
1
2
3
4
5
加入物质
1ml唾液
锈铁钉
生土豆碎片
熟土豆碎片

生土豆碎片
和稀盐酸
实验结果
几乎无气泡
少量气泡
大量气泡
几乎无气泡
少量气泡
根据上述实验请回答：
（1）1号和3号试管的对照实验能证明 。
（2）2号和3号试管的对照实验能证明 。
（3）3号和4号试管的对照实验能证明 。
（4）3号和5号试管的对照实验能证明 。
参考答案:
1.C 2.C 3.A 4．A 5. D 6.C 7.C
8.（1） A—P～P～P，C10H16O13N5P3，腺苷
（2）呼吸作用释放的化学能和光合作用利用的光能，细胞质基质、线粒体和叶绿体
9. （1）酶有专一性
（2）酶具有高效性
（3）酶的催化需要适宜的温度
（4）酶的催化需要适宜的pH值