1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。
2．酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有催化作用，同时证明，与无机催化剂相比，酶具有高效性的特性。
3．酶的作用机理
(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的能量。
(2)催化剂 的作用：提高反应速率，促进化学反应的进行。
(3)作用机理：降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
二、酶的本质
1．酶本质的探索过程
(1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
(2)争论
①巴斯德(法国)1857年提出：只有酵母细胞参与才能进行发酵。
②李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后释放出某些物质，引起发酵。
(3)比希纳(德国)：获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶。
(4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是蛋白质。21世纪教育网
(5)酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
[互动探究] 1.酶在化学反应中，能不能增加生成物的量？
[提示] 不能。酶只是降低活化能，加快反应速度，缩短达到平衡的时间，但不会使生成物的量增加。
2．酶的组成成分中可能含有哪一种糖？该糖主要存在于细胞核中，还是细胞质中？
[提示] 核糖。主要存在于细胞质中。
要点归纳
一、酶的本质及实验验证
酶的本质及作用
酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在细胞代谢中具有催化作用，具体见下表：
化学本质21世纪教育网绝大多数是蛋白质少数是RNA
合成原料氨基酸核糖核苷酸
合成场所核糖体细胞核(真核生物)
来源一般来说，活细胞都产生酶
生理功能生物催化作用
作用原理降低化学反应的活化能
二、酶的催化作用和高效性的验证实验分析
1．实验原理
(1)2H2O2过氧化氢酶2H2O＋O2↑。
(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶 的作用和意义。
2．验证实验设计及现象分析
试管号21世纪教育网3%过氧化氢量21世纪教育网21世纪教育网[来源:21世纪教育网]21世纪教育网21世纪教育网探究变量21世纪教育网点燃的卫生香检测结果分析
实验处理H2O2分解速度(气泡多少)
12 mL无助燃性H2O2自然分解缓慢
22 mL90℃水浴加热很少有助燃性加热能促进H2O2分解
32 mL滴加3.5% FeCl32滴较多助燃性较强Fe3＋能催化H2O2分解
42 mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多助燃性更强过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高
3.实验过程的变量及对照分析
自变量因变量无关变量对照组实验组
2号：90℃水浴加热
3号：加入3.5% FeCl3溶液2滴
4号：加入20%肝脏研磨液2滴H2O2分解速率用产生气泡的数目多少表示加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度1号试管2、3、4号试管
4.实验结论
(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。
(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
5．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
感悟拓展
1．酶仅能改变反应的速率，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不变。凡是活细胞都能够产生酶，这是细胞代谢所必需的。
2．实验的注意事项：
①点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的2～3 min，这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。
②本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行研磨，使过氧化氢酶释放出来。
③H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。
④卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。
典例导悟
1对盛有过氧化氢的试管加热和加入催 化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是( )
A．二者的基本原理是不同的
B．前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量
C．二者都可以降低过氧化氢分子的活化能
D．酶和Fe3＋的作用原 理是不同的
解析 加热主要是使过 氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3＋都是催化 剂，它们的作用原理是相同的，只是效率不同。
答案 A
向过氧化氢溶液中投入哪种猪肝能产生大量气泡 ( )
A．冰冻猪肝 B．煮熟猪肝 C．新鲜猪肝 D．醋渍猪肝
答案 C
解析 新鲜猪肝组织中酶数量多，且活性高。
自主梳理
1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的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．酶的作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性明显降低，但不会失活。
[互动探究] 胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？
[提示] 不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠道内的pH为碱性。
要点归纳
一、酶的专一性的验证实验分析
1．实验原理
酶 酶
(1) 淀粉?（非还原糖）→麦芽糖 蔗糖?（非还原糖）→葡萄糖＋果糖
还原糖＋斐林试剂→砖红色（Cu2O）
(2)用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专 一性。
2．实验程序
序号项目试管
12
1注入可溶性淀粉2 mL无
2注入蔗糖溶液无2 mL
3注入新鲜淀粉酶溶液2 mL振荡2 mL振荡
450℃温水保温3 min3 min
5加斐林试剂1 mL振荡1 mL振荡
6将试管下部放入60℃热水中2 min2 min
7观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀
结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
3.表示酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。
(4)实验的变量分析
自变量因变量无关变量
温度淀粉分解量的多少(用是否出现蓝色及蓝色深浅表示)淀粉和淀粉酶的量、溶液的pH、反应时间等
2.pH对酶活性的影响
(1)原理解读
①H2O2过氧化氢酶(????→)H2O＋O2↑
②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。
(2)实验设计程序
取n支试管→分别加入等量的质量分数为3%的过氧化 氢溶液→用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液→用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气的生成情况。
3．影响酶活性的曲线
(1)在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。
(2)在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱。
(3)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
(4)反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
感悟拓展
1．酶的专一性实验
①证明酶的专一性实验中，既可以用不同的底物作自变量，也可以用不同的酶作自变量(底物相同)。
②实验所用淀粉酶的来源不同，则所需控制的温度也不同，若来源于植物，其最适温度为40～50℃；若来自人体，则最适温度为37℃左右。
2．影响酶的活性的条件实验
①本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。
②本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢催化的底物过氧化氢在 加热的条件下分解也会加快。
3．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
(1)在其他条件适宜、酶量一定的条件下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后。受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
典例导悟
2取经过编号的5支试管分别加入2 mL0.5 mol/L的过氧化氢溶液进行如下试验，根据实验内容，下列说法正确的是( )
试管编号12345
加入物质适量唾液锈铁钉生土豆块熟土豆块生土豆块稀盐酸
实验结果几乎无气泡少量气泡大量气泡几乎无气泡几乎无气泡
A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管
B．1号和3号对照不能说明酶有专一性
C．3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响
D．实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系
解析 通过分析，2号和3号试管能说明酶有高效性；1号和3号试管进行对照，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，而唾液淀粉酶不能催化该反应，说明了酶具有专一性；3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关。
答案 C
酶的催化能力与温度有关。下列曲线中最可能是酶催化反应的图是( )
答案 B
解析 酶的化学本质是蛋白质，温度、酸碱度等因素都会对酶的空间结构和化学结构产生影响，甚至是破坏性的影响。在一定温度范围内，酶的催化 活性会随温度的升高而增强，某一温度是酶的最适温度时，酶的催化活性最强。当温度超过最适温度以后，随着温度的升高，酶的催化活性将逐渐下降。
自主梳理
一、ATP的结构和功能
1．结构：ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A—P～P～P，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个磷酸基团，两个高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。
2．功能：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
二、ATP与ADP的相互转化
1．ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离腺苷(A)的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。
2．ATP形成：在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的磷酸(Pi)结合，重新形成ATP。
3．ATP形成的能量来源
(1)对于动物、人、真菌和大多细菌来说，均来自于细胞呼吸，对于绿色细胞来说，则来自于细胞呼吸和光合作用。
(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
三、ATP的利用
1．ATP可用于细胞的主动运输、生物发电和发光、肌肉收缩、大脑思考等。
2．细胞内的吸能反应总是与ATP合成的反应相联系，放能反应总是与ATP的水解相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。
[互动探究] 1.ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？是组成哪种化合物的基本单位之一？
[提示] 腺嘌呤核糖核苷酸；RNA。
2．ATP与ADP相互转化的反应是可逆反应吗？为什么？
[提示] 不是可逆反应。可逆反应是指正逆反应都能在同一条件下进行。而ATP和ADP的相互转化反应进行的反应条件、场所、能量来源和用途不同。
要点归纳
1．ATP的形成途径
2．ATP与ADP的相互转化
ATP的合成ATP的水解
反应式ADP＋Pi＋能量→ATPATP→ADP＋Pi＋能量
所需酶ATP合成酶ATP水解酶
能量来源光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量
能量去路储存于形成的高能磷 酸键中用于各项生命活动
反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位
由上表可看出：ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。
感悟拓展
高等植物不同部位的细胞结构基本相同，分析其产生ATP过程的差异主要有以下几点：
(1)含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。
(2)不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。
典例导悟
3在绿色植物生命活动 中关于ATP的叙述，错误的是 ( )
A．ATP中含有C、H、O、N、P元素 B．活细胞中ATP与ADP之间的转化时刻发生
C．ATP是生物体进行所有生命活动的能源D．动物形成ATP的途径主要是细胞呼吸
解析 并非所有生命活动都消耗能量，如自由扩散和协助扩散以及CO2的固定都不消耗能量，不需ATP供能。
答案 C
ATP转化为ADP可表示如下，式中X代表( )
A．H2O B．[H] C．P D．Pi
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