2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第3單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第8講 酶和ATP學(xué)案 蘇教版

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1、 第8講　酶和ATP 考試說明 1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)。 2.ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)。 3.實驗:探究影響酶活性的因素。 􀎮考點一　酶的本質(zhì)、作用和特性 􀎯 1.酶的本質(zhì)及作用 (1)本質(zhì)與作用 化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)是　　　? 少數(shù)是　　　? 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成場所 核糖體 主要是細(xì)胞核 來源 一般來說,　　　　都能產(chǎn)生酶? 生理功能 具有　　　　作用? 作用場所 細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外均可 (2)作用機(jī)理:　　　　化學(xué)反應(yīng)的活化能。? 圖3-8-1 ①無酶催化的反應(yīng)曲

2、線是　　　　,有酶催化的反應(yīng)曲線是　　　　。? ②ca段的含義是在無催化劑的條件下,反應(yīng)所需要的活化能;ba段的含義是酶　　　　　　　。? ③若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b點在縱軸上將　　　　移動。? 2.酶本質(zhì)的探索(連一連) 17 科學(xué)家 ①巴斯德 ②李比希 ③畢希納 ④薩姆納 ⑤切赫和奧特曼　　　　　 　主要觀點或成就 a.糖類變酒精需要酵母細(xì)胞死亡并釋放 其中物質(zhì) b.少數(shù)RNA也具有生物催化功能 c.從酵母細(xì)胞中提取引起發(fā)酵的物質(zhì)釀酶 d.從刀豆種子中提取出脲酶(第一個), 證明脲酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其作 用是

3、分解尿素 e.糖類變酒精必須有酵母活細(xì)胞參與 3.酶的特性 (1)　　　　　:酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107~1013倍。? (2)專一性:每一種酶只能催化　　　　　化學(xué)反應(yīng)。? (3)作用條件較溫和:高溫、過酸、過堿都會使酶的　　　　　　遭到破壞,使酶永久失活;低溫時,酶的活性減弱,但不會失活。? 理性思維 [模型與建模] 甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關(guān)系如圖3-8-2所示,請思考: 圖3-8-2 (1)甲、乙兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同? ? ? ? (2)乙酶活性改變的機(jī)制是什么? ? ? ? 科學(xué)探究 下

4、列是與酶相關(guān)的實驗,請仔細(xì)分析并思考: 實驗?zāi)康募敖Y(jié)論①②分別是什么? ? ? 1.酶的高效性 圖3-8-3 (1)由曲線可知:酶比無機(jī)催化劑的催化效率更高。 (2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。因此,酶不能改變最終生成物的量。 2.酶的專一性 (1)物理模型 圖3-8-4 ①圖中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì),C、D表示不能被酶催化的物質(zhì)。 ②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。 (2)曲線模型 圖3-8-5 ①在A反應(yīng)物中加入酶A,反應(yīng)速率較未加酶時明顯加快,說明酶A能催化底物

5、A的反應(yīng)。 ②在A反應(yīng)物中加入酶B,反應(yīng)速率和未加酶時相同,說明酶B不能催化底物A的反應(yīng)。 3.影響酶促反應(yīng)速率的因素 (1)溫度和pH 圖3-8-6 ①在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強(qiáng),超過這一范圍,酶的催化作用逐漸減弱直至失活。 ②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞,溫度升高可恢復(fù)活性。 (2)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響 圖3-8-7 ①由甲圖可知,在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快,但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后,受酶數(shù)量和酶活性限制,酶促反應(yīng)速率不再

6、增加。 ②由乙圖可知,在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。 (3)綜合影響 圖3-8-8 據(jù)圖可知,不同pH條件下,酶最適溫度不變;不同溫度下,酶最適pH也不變。即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。 特別提醒 (1)同一個體不同細(xì)胞中,酶的種類和數(shù)量不完全相同,對于同一個細(xì)胞而言,在不同的時期或生理狀態(tài)下,細(xì)胞中酶的種類和數(shù)量也會發(fā)生改變。 (2)酶促反應(yīng)速率與酶活性不同。溫度和pH通過影響酶活性,進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率。底物濃度和酶濃度也能影響酶促反應(yīng)速率,但并未改變酶活性。 角度1　考查對酶的本質(zhì)及作用

7、和特性的理解 1.下列關(guān)于酶的敘述,正確的是 (　　) A. DNA連接酶的作用是將單個脫氧核苷酸連接在DNA片段上 B. RNA聚合酶能催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 C. DNA分子的復(fù)制需要DNA解旋酶 D. 過氧化氫酶催化過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量比Fe3+催化時要多 2.[2017·湖北黃岡三模] 為使反應(yīng)物 A反應(yīng)生成產(chǎn)物 P,采取了有酶催化(最適溫度和 pH)和有無機(jī)催化劑催化兩種催化方法,其能量變化過程用圖3-8-9甲中兩條曲線表示;圖乙表示某酶促反應(yīng)過程的示意圖。下列有關(guān)分析中不合理的是 (　　) 甲 乙 圖3-8-9 A.距離 b 可反映無機(jī)

8、催化劑催化效率比酶催化效率低的原因 B.適當(dāng)升高溫度,有酶催化時的Ⅱ曲線對應(yīng)的距離a將減小 C.圖乙中②可代表蔗糖,那么③④可代表果糖和葡萄糖 D.圖乙所示過程可以說明酶具有專一性 易錯提醒　高考常考的酶及其作用歸納 (1)DNA聚合酶:將單個的脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成鏈。 (2)DNA連接酶:將兩個DNA片段連接起來。 (3)RNA聚合酶:將單個的核糖核苷酸連接成鏈。 (4)解旋酶:在DNA分子復(fù)制過程中打開DNA堿基對中的氫鍵。 (5)ATP水解酶:能打開遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵。 (6)ATP合成酶:能催化遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵形成。 (7)限制性核酸內(nèi)切酶

9、:識別特定的核苷酸序列,從固定的切點切開磷酸二酯鍵。 (8)蛋白酶:將蛋白質(zhì)的部分肽鍵切斷,得到不同的肽鏈或氨基酸。 (9)纖維素酶、果膠酶:水解纖維素、果膠,破壞植物細(xì)胞壁。 角度2　影響酶促反應(yīng)的曲線分析 3.[2017·浙江寧波模擬] 圖3-8-10中曲線a表示在最適溫度、最適pH條件下,底物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析,下列敘述不正確的是 (　　) 圖3-8-10 A.在曲線的AB段限制反應(yīng)速率的主要因素是底物濃度 B.在曲線的B點時再加入一定量的酶,可以用曲線b表示 C.酶的數(shù)量減少后,圖示反應(yīng)速率可用曲線c表示 D.減小pH,重復(fù)該實驗,曲線中B點位

10、置不變 4.[2017·安徽合肥二檢] 為了研究溫度對某種酶活性的影響,設(shè)置甲、乙、丙三個實驗組,各組溫度條件不同,其他條件相同且適宜,測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度,結(jié)果如圖3-8-11所示。以下分析正確的是 (　　) 圖3-8-11 A.在t時刻之后,甲組曲線不再上升,是因為受到酶數(shù)量的限制 B.在t時刻降低丙組溫度,將使丙組酶的活性提高,曲線上升 C.若甲組溫度小于乙組溫度,則酶的最適溫度不可能大于乙組溫度 D.若甲組溫度大于乙組溫度,則酶的最適溫度不可能大于甲組溫度 歸納提煉　“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線 一看 二看 三看

11、 四看 􀎮考點二　探究影響酶活性的因素􀎯 1.探究溫度對酶活性的影響 (1)實驗原理 ①反應(yīng)原理:淀粉麥芽糖、葡萄糖 　　　　　　 藍(lán)色　　無藍(lán)色出現(xiàn) ②鑒定原理:溫度影響酶的活性,從而影響淀粉的水解,滴加碘液,根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。 (2)實驗步驟 序號 實驗操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 1 加入等量的可溶 性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 控制不同的 溫度條件 60 ℃熱水 (5分鐘) 沸水 (

12、5分鐘) 冰塊 (5分鐘) 3 加入等量的新鮮 淀粉酶溶液 1 mL (5分鐘) 1 mL (5分鐘) 1 mL (5分鐘) 4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴 5 觀察實驗現(xiàn)象 不出現(xiàn)藍(lán)色 (呈現(xiàn)碘液顏色) 藍(lán)色 藍(lán)色 2.探究pH對酶活性的影響 (1)實驗原理 ①反應(yīng)原理(用反應(yīng)式表示): 2H2O22H2O+O2。 ②鑒定原理:pH影響酶的活性,從而影響氧氣的生成速率,可用帶火星的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗O2的生成速率。 (2)實驗步驟 序號 實驗操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 1 注入等量的過氧化氫酶溶液

13、 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 觀察實驗現(xiàn)象 有大量氣泡產(chǎn)生 無氣泡產(chǎn)生 無氣泡產(chǎn)生 5 將帶火星的衛(wèi)生香插入試管內(nèi)液面的上方 燃燒劇烈 燃燒較弱 燃燒較弱 3.酶活性實驗探究中的“三宜”“四不宜” (1)若底物選擇淀粉和蔗糖,用淀粉酶來驗證酶的專一性,檢測底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑,不宜選用碘液,因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。 (2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度,檢測底物被

14、分解的試劑宜選用碘液,不宜選用斐林試劑,因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱,而該實驗中需嚴(yán)格控制溫度。 (3)在探究酶的適宜溫度的實驗中,不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料,因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解,加熱的條件下分解會加快,從而影響實驗結(jié)果。 (4)在探究pH對酶活性影響時,宜保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調(diào)至實驗要求的pH后再讓反應(yīng)物與酶接觸,不宜在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,讓反應(yīng)物與酶接觸。 角度1　考查有關(guān)酶實驗的分析 1.[2018·成都七中模擬] 下列關(guān)于酶的實驗的敘述,正確的是 (　　) A.驗證酶的高效性時,自變量是酶的種

15、類 B.“探究溫度對酶活性的影響”實驗中,可選用過氧化氫酶作為研究對象 C.用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時,可用碘液進(jìn)行鑒定 D.在探究影響淀粉酶活性的因素時,溫度、酸堿度、實驗的次數(shù)等都是自變量 2.[2017·廣東廣州二模] 下列關(guān)于酶的實驗的敘述,正確的是 (　　) A.利用唾液淀粉酶可以除去植物細(xì)胞壁 B.用丙酮能從刀豆種子中提取到純度較高的脲酶 C.H2O2分解實驗中,Fe3+、加熱與過氧化氫酶降低活化能的效果依次增強(qiáng) D.利用pH分別為7、8、9和10的緩沖液探究pH對胃蛋白酶活性的影響 實驗小錦囊　實驗設(shè)計遵循的原則 1.對照原則 對照實驗是

16、除了一個因素之外,其他因素都保持不變的實驗,通常分為實驗組和對照組,實驗組是接受實驗變量處理的對象組,對照組是不接受實驗變量處理的對象組。 2.單一變量原則 所謂單一變量原則,就是要盡可能控制無關(guān)變量,以確保實驗變量的唯一性。 (1)實驗變量與反應(yīng)變量 ①實驗變量也稱自變量,是研究者主動操縱的條件和因子,是作用于實驗對象的刺激變量。 ②反應(yīng)變量又稱因變量,是隨自變量變化而產(chǎn)生反應(yīng)或發(fā)生變化的變量,應(yīng)具可測性和客觀性。 (2)無關(guān)變量:無關(guān)變量又稱干擾變量、控制變量,是指與研究目標(biāo)無關(guān),但卻影響研究結(jié)果的變量。 3.等量原 實驗中除“單一變量”(即實驗變量)外,其他變

17、量需注意等量原則,即: (1)生物材料要相同:所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等方面要盡量相同或至少大致相同。 (2)實驗器具要相同。 (3)實驗試劑要相同。 (4)處理方法要相同。 角度2　考查有關(guān)酶的實驗設(shè)計 3.[2017·廣東六校聯(lián)考] 普通淀粉酶的最適溫度在40~60 ℃之間,而極端耐熱淀粉酶在100 ℃仍能保持較高的活性,因此在生產(chǎn)上具有更為廣泛的應(yīng)用前景。請回答有關(guān)問題: (1)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì),可將該酶液與　　　　　　混合,若反應(yīng)液呈　　　　色,則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。? (2)測定淀粉酶活性時,應(yīng)選擇　　　　作為該酶作用的底物,反

18、應(yīng)液中應(yīng)加入　　　　溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。? (3)設(shè)計實驗探究極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。 ①此實驗中除自變量和因變量外,還需要考慮　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(指出兩點即可)等因素。? ②結(jié)合題目信息,簡要寫出探究該酶催化作用最適溫度的實驗思路:? 　。? 技法提煉　梯度法探究酶的最適溫度或最適pH (1)實驗設(shè)計思路 底物t1溫度或pH1下+酶t1溫度或pH1下底物的分解 量或剩余量 或產(chǎn)物的生 成量 (2)實驗設(shè)計程序 圖3-8-12 􀎮考點三　ATP的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生和利用􀎯 1

19、.ATP的結(jié)構(gòu)與功能 (1)組成元素:　　　　　　　　　　　。? (2)分子結(jié)構(gòu): ①分子結(jié)構(gòu)式:　　　　　　　　　　(簡寫)。? a.1分子ATP=1分子　　　(A)+3分子　　　　　　(Pi)。? b.腺苷=　　　　+核糖。? c.含有　　　　個高能磷酸鍵。? d.ATP與RNA的關(guān)系:ATP去掉　　　　個磷酸基團(tuán)后的剩余部分是組成RNA的基本單位之一。? ②特點:遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵易水解,釋放出能量,也可以接受能量而重新形成。 (3)功能:生命活動的　　　　　　物質(zhì)。? 2.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化 ATP　　　　　　+能量? (1)下列需要A過程提供能量的是　

20、　　　　　。? ①主動運輸?、谏锇l(fā)光、發(fā)電?、奂∪馐湛s　④淀粉合成?、荽竽X思考?、拗参锔?xì)胞吸收水分 (2)進(jìn)行B過程的生命活動和場所 ①生命活動 ②場所:　　　　　　　　　　　　　　。? (3)進(jìn)行B過程的能量來源和去向 ①來源:　　　　和有機(jī)物氧化釋放的能量。? ②去向:用于形成ATP中的　　　　　　　。 ? 正誤辨析 1.ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)。 (　　) 2.在線粒體內(nèi)膜上不能合成ATP。 (　　) 3.在無氧條件下,光合作用是葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的唯一來源。 (　　) 4.人在饑餓時,細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡。 (　　

21、) 5.在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中,不會同時發(fā)生ATP的合成與分解。 (　　) 理性思維 1.[歸納與概括] ATP和酶在成分上有聯(lián)系嗎? ? ? 2.[歸納與概括] 酶與ATP在細(xì)胞代謝中有怎樣的聯(lián)系? ? ? 1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 圖3-8-13 (1)ATP在生物體內(nèi)含量少,但轉(zhuǎn)化十分迅速,從而使細(xì)胞中的ATP與ADP的轉(zhuǎn)化總是處于一種動態(tài)平衡中。 (2)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中,物質(zhì)可重復(fù)利用,但能量不可循環(huán)利用,它們不是可逆反應(yīng)。 (3)ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”,這一過程需要酶的催化,同時也消耗水。 (4

22、)ATP不等同于能量:ATP是一種高能磷酸化合物,是一種與能量有關(guān)的物質(zhì),不能將二者等同起來。 (5)生命活動需要消耗大量能量,但細(xì)胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復(fù)利用,只要提供能量(光能或化學(xué)能),生物體就可不斷合成ATP,滿足生物體的需要。 2.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系模型分析 圖3-8-14 角度1　考查ATP的來源、結(jié)構(gòu)及生理作用 1.ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)四種高能磷酸化合物,它們的結(jié)構(gòu)只是堿基不同,下列敘述錯誤的是 (　　) A.ATP的合成常伴隨著細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng) B.1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì) C.CT

23、P中“C”是由胞嘧啶和脫氧核糖構(gòu)成的 D.UTP斷裂兩個高能磷酸鍵后可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料 2.[2017·遼寧葫蘆島二模] 下列關(guān)于ATP的敘述,錯誤的是 (　　) A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布 B.神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)需要ATP供能 C.細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相關(guān)聯(lián) D.病毒的生命活動既不產(chǎn)生ATP也不消耗ATP 3.[2014·全國卷] ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述,錯誤的是 (　　) A.線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用 B.機(jī)體在運動時消耗ATP,睡眠時則不消耗ATP C.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成

24、ATP D.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用 易錯提醒　比較法辨析ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含義 圖3-8-15 ATP中的A為腺苷(由腺嘌呤和核糖組成),DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸,RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A為腺嘌呤?？梢?它們的共同點是都含有腺嘌呤。 角度2　ATP和酶的綜合考查 4.下列關(guān)于酶和ATP的敘述,正確的是 (　　) A.基因的表達(dá)需要酶和ATP,酶和ATP也是基因表達(dá)的產(chǎn)物 B.加酶和加熱促進(jìn)H2O2分解的機(jī)理相同 C.ATP的形成不一定伴隨著氧氣的消耗 D.ATP是RNA

25、水解的產(chǎn)物之一 5.[2017·河北衡水中學(xué)三調(diào)] 下列關(guān)于酶和ATP的敘述,正確的是 (　　) A.酶通過給反應(yīng)物提供能量來提高化學(xué)反應(yīng)速率 B.某種酶經(jīng)蛋白酶處理后活性不變,推斷其組成成分中含有核糖 C.人的成熟紅細(xì)胞產(chǎn)生ATP的速率隨氧氣濃度的增大而加快 D.合成酶時,在合成場所內(nèi)有一定水和ATP的合成 易錯提醒　關(guān)于ATP的5個易錯提醒 (1)ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”,這一過程需要酶的催化,同時也需要消耗水。凡是大分子有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、糖原、淀粉等)的水解都需要消耗水。 (2)ATP水解釋放的能量是儲存于高能磷酸鍵中的化學(xué)能,可直接用于各項生命

26、活動(光反應(yīng)階段合成的ATP只用于暗反應(yīng));而合成ATP所需能量則主要來自有機(jī)物氧化分解釋放的化學(xué)能或光合作用中吸收的光能。 (3)ATP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一的高能化合物,高能化合物在生物體內(nèi)有很多種,如存在于各種生物體細(xì)胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP及動物體內(nèi)的磷酸肌酸。 (4)ATP與ADP轉(zhuǎn)化總處于“動態(tài)平衡”中,切不可認(rèn)為ATP合成量大于分解量或ATP分解量大于合成量,如劇烈運動時ATP分解量增加,此時其合成量也增加。 (5)細(xì)胞放能反應(yīng)中可將ADP與Pi合成ATP,吸能反應(yīng)中可將ATP水解為ADP與Pi。 􀎮歷年真題明考向􀎯 1.[20

27、17·全國卷Ⅱ] 下列關(guān)于生物體中酶的敘述,正確的是 (　　) A.在細(xì)胞中,核外沒有參與DNA合成的酶 B.由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性 C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法 D.唾液淀粉酶催化反應(yīng)最適溫度和保存溫度是37 ℃ 2.[2017·天津卷] 將A、B兩種物質(zhì)混合,T1時加入酶C。圖3-8-16為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。 敘述錯誤的是 (　　) 圖3-8-16 A.酶C降低了A生成B這一反應(yīng)的活化能 B.該體系中酶促反應(yīng)速率先快后慢 C.T2后B增加緩慢是酶活性降低導(dǎo)致的 D.適當(dāng)降低反應(yīng)溫度,T2值增大 3.[2016·全國卷

28、Ⅰ] 若除酶外所有試劑已預(yù)保溫,則在測定酶活力的實驗中,下列操作順序合理的是 (　　) A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 B.加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 D.加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 4.[2016·全國卷Ⅱ] 為了研究溫度對某種酶活性的影響,設(shè)置三個實驗組:A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃),測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同),結(jié)果如圖3-8-17所示。回答下列問題:

29、 圖3-8-17 (1)三個溫度條件下,該酶活性最高的是　　　　組。? (2)在時間t1之前,如果A組溫度提高10 ℃,那么A組酶催化反應(yīng)的速度會　　　　。? (3)如果在時間t2時,向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物,其他條件保持不變,那么在t3時,C組產(chǎn)物總量　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)生物體內(nèi)酶的化學(xué)本質(zhì)是　　　　　　　　　　　,其特性有　　　　　　　　(答出兩點即可)。? 第三單元　細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第8

30、講　酶和ATP 考點一 【知識梳理】 1.(1)蛋白質(zhì)　RNA　活細(xì)胞　催化 (2)降低?、僖摇〖住、诮档偷幕罨堋、巯蛏? 2.①-e　②-a?、?c　④-d?、?b 3.(1)高效性　(2)一種或一類　(3)空間結(jié)構(gòu) 理性思維 (1)觀察曲線圖可知,甲酶的活性始終保持不變,表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解,則甲酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA,乙酶能被該蛋白酶破壞,活性降低,則乙酶為蛋白質(zhì)。 (2)乙酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變,從而使其活性降低。 科學(xué)探究 實驗?zāi)康?探究酶的化學(xué)本質(zhì)。結(jié)論①:該酶是蛋白質(zhì)。結(jié)論②:該酶是RNA。 【命題角度】 1.C　[解

31、析] DNA連接酶的作用是催化DNA片段之間磷酸二酯鍵的形成,A錯誤;RNA聚合酶能催化核糖核苷酸之間形成磷酸二酯鍵,B錯誤;DNA分子的復(fù)制需要DNA解旋酶,C正確;過氧化氫酶催化過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量與Fe3+催化時一樣多,只是速度不同,D錯誤。 2.B　[解析] 題圖甲中Ⅰ曲線表示有無機(jī)催化劑催化的反應(yīng)的能量變化過程,Ⅱ曲線表示有酶催化的反應(yīng)的能量變化過程,所以距離b代表酶降低的反應(yīng)活化能比無機(jī)催化劑降低的反應(yīng)活化能多的部分,所以可反映無機(jī)催化劑催化效率比酶催化效率低的原因,A正確;適當(dāng)升高溫度,酶的活性降低,有酶催化時的Ⅱ曲線中對應(yīng)的距離a將增大,B錯誤;圖乙是酶的專一性模型,②可

32、代表蔗糖,在蔗糖酶催化作用下,可得到果糖和葡萄糖,用③④代表,C、D正確。 3.D　[解析] 據(jù)題圖分析,在曲線的AB段,隨著底物濃度的增大,反應(yīng)速率增大,故AB段限制因素是底物濃度,A正確;底物充足時酶量的增加可以增大化學(xué)反應(yīng)速率,B正確;酶量減少可以降低化學(xué)反應(yīng)速率,C正確;pH影響酶活性,與最適pH相比,減小pH,酶活性降低,化學(xué)反應(yīng)速率降低,B點位置下降,D錯誤。 4.C　[解析] 在t時刻之后,甲組曲線不再上升,是因為受到底物量的限制,A錯誤;丙組產(chǎn)物濃度達(dá)不到平衡點,說明高溫使酶變性失活,在t時刻降低丙組溫度,不能使酶的活性提高,B錯誤;甲組比乙組提前達(dá)到平衡點,說明甲組更接近

33、最適溫度,若甲組溫度小于乙組溫度,則酶的最適溫度不可能大于乙組溫度,C正確;若甲組溫度大于乙組溫度,則酶的最適溫度可能大于甲組溫度,D錯誤。 考點二 【命題角度】 1.C　[解析] 酶的高效性是與無機(jī)催化劑相比較而言的,驗證酶的高效性時,自變量是催化劑的種類,A錯誤;由于過氧化氫的分解本身受溫度影響,故探究溫度對酶活性的影響實驗不能選用過氧化氫酶作為研究對象,B錯誤;用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時,可用碘液檢測反應(yīng)物是否被分解,C正確;在探究影響淀粉酶活性的因素時,實驗的次數(shù)是無關(guān)變量,D錯誤。 2.B　[解析] 植物細(xì)胞壁的主要成分為纖維素和果膠,根據(jù)酶的專一性,唾液淀粉酶不

34、能除去植物細(xì)胞壁,A錯誤;用丙酮能從刀豆種子中提取到純度較高的脲酶,B正確;H2O2分解實驗中,加熱不能降低活化能,而是提供化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,C錯誤;胃蛋白酶的最適pH為1.5,用pH分別為7、8、9和10的緩沖液處理時胃蛋白酶均失活,D錯誤。 3.(1)雙縮脲試劑　紫 (2)淀粉　(酸堿)緩沖 (3)①淀粉溶液的濃度和含量、pH及添加試劑的量、實驗操作順序等　②在40 ℃和100 ℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個實驗組,其他實驗條件適宜且保持一致。以反應(yīng)液和碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的程度為指標(biāo)確定最適溫度 [解析] (1)大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA,要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì),可將該酶液與雙縮

35、脲試劑混合,若反應(yīng)液呈紫色,則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(2)測定淀粉酶活性時,根據(jù)酶的專一性,應(yīng)選擇淀粉作為該酶作用的底物,反應(yīng)液中應(yīng)加入(酸堿)緩沖溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(3)①此實驗中除自變量和因變量外,無關(guān)變量需要保持相同且適宜,因此還需要考慮淀粉溶液的濃度和含量、pH及添加試劑的量、實驗操作順序等因素。②探究該酶催化作用最適溫度的實驗思路:在40 ℃和100 ℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個實驗組,其他實驗條件適宜且保持一致。以反應(yīng)液和碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的程度為指標(biāo)確定最適溫度。 考點三 【知識梳理】 1.(1)C、H、O、N、P (2)①A—P~P~P　a.腺苷　磷酸基團(tuán)　b.腺嘌

36、呤　c.2　d.兩 (3)直接能源 2.ADP+Pi　(1)①②③④⑤ (2)①光合作用、細(xì)胞呼吸　細(xì)胞呼吸?、诰€粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體 (3)①光能?、诟吣芰姿徭I 正誤辨析 1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　 [解析] 2.在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行有氧呼吸第三階段的化學(xué)反應(yīng),該反應(yīng)釋放能量,生成ATP。 3.無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成ATP。 4.人在饑餓時,細(xì)胞中ATP與ADP的含量仍處于動態(tài)平衡。 5.ATP的合成與分解時刻進(jìn)行,相互轉(zhuǎn)化。 理性思維 1.ATP水解掉兩個磷酸基團(tuán)后成為RNA的基本組成單位之一,某些RNA也具有催化作用,少數(shù)酶是RNA。 2.在

37、細(xì)胞合成代謝中需要與物質(zhì)合成有關(guān)的酶,常需要ATP提供能量;在細(xì)胞分解代謝中需要與分解有關(guān)的酶,常伴隨著ATP的合成;ATP自身的合成與分解必須有酶的催化。 【命題角度】 1.C　[解析] 細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)常伴隨著ATP的水解,放能反應(yīng)總是與ATP的合成相關(guān)聯(lián),A正確;ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)四種高能磷酸化合物,它們的結(jié)構(gòu)只是堿基不同,1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì)——磷酸、核糖和堿基,B正確;CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的,C錯誤;UTP斷裂兩個高能磷酸鍵后是尿嘧啶核糖核苷酸,是組成RNA的基本單位之一,可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料,D正確。 2.D　[解析] 細(xì)

38、胞質(zhì)和細(xì)胞核中的生命活動都需要ATP直接提供能量,A正確;神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)的方式是胞吐,需要ATP供能,B正確;細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相關(guān)聯(lián),放能反應(yīng)一般與ATP的合成相關(guān)聯(lián),C正確;病毒的生命活動離不開ATP,它需要的ATP由宿主細(xì)胞提供,D錯誤。 3.B　[解析] 本題考查ATP的有關(guān)知識。線粒體中合成的ATP可用于除光合作用以外的耗能反應(yīng),A項正確。機(jī)體無論是在運動還是睡眠時,都會消耗ATP,B項錯誤。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是有氧呼吸與無氧呼吸第一階段進(jìn)行的場所,這一過程有ATP產(chǎn)生,C項正確。植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子的方式是主動運輸,該過程所需ATP來自于細(xì)胞呼吸,D項正確。

39、4.C　[解析] ATP既不是蛋白質(zhì),也不是RNA,說明ATP不是基因表達(dá)的產(chǎn)物,而是基因通過控制相關(guān)酶的合成進(jìn)而控制相關(guān)代謝過程產(chǎn)生的產(chǎn)物,A錯誤;加酶是降低反應(yīng)所需的活化能,加熱是提供化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,所以二者的作用機(jī)理不同,B錯誤;有氧呼吸的三個階段都有ATP形成,但第一、二階段沒有氧氣的參與,只有第三階段有氧氣的參與,C正確;ATP水解掉兩個磷酸基團(tuán)后成為組成RNA的基本單位之一,D錯誤。 5.B　[解析] 酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率,酶不提供能量,A錯誤;多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA,若某種酶用蛋白酶水解后其活性不變,推斷該酶的本質(zhì)是RNA,RNA中含有核糖

40、,B正確;人的成熟紅細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)生ATP的速率與氧氣濃度無關(guān),C錯誤;酶是大分子物質(zhì),合成酶需要消耗ATP,D錯誤。 歷年真題明考向 1.C　[解析] 真核細(xì)胞的葉綠體、線粒體中也能進(jìn)行DNA的復(fù)制, A項錯誤。酶在生物體內(nèi)外都有催化活性,B項錯誤。胃蛋白酶屬于蛋白質(zhì),向蛋白質(zhì)溶液中加入無機(jī)鹽,可以通過降低溶解度使之析出,而不改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),因而沉淀胃蛋白酶可用鹽析的方法,C項正確。唾液淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度是37 ℃,酶適于在低溫下保存,D項錯誤。 2.C　[解析] 加入酶C后A濃度降低,B濃度升高,說明在酶C的催化下A能生成B,酶催化作用的實質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

41、,A項正確。加入酶后,酶促反應(yīng)速率開始時較快,由于底物A濃度一定,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,底物濃度由大變小,酶促反應(yīng)速率變慢,B項正確, C項錯誤。圖示的反應(yīng)在適宜溫度下進(jìn)行, 降低反應(yīng)溫度,酶促反應(yīng)速率將減慢,反應(yīng)時間將延長,T2值增大,D項正確。 3.C　[解析] 本題考查酶活力的測定實驗,主要考查溫度對酶活力的影響及考生的實驗設(shè)計與分析能力。酶活力受pH的影響,所以在酶與底物混合前應(yīng)先讓底物與緩沖液混合,然后再加入酶并保溫、計時,一段時間后檢測產(chǎn)物的量,故C項正確。 4.(1)B (2)加快 (3)不變　60 ℃條件下,t2時酶已失活,即使增加底物,反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會增加 (4)蛋白質(zhì)

42、或RNA　高效性和專一性 [解析] (1)酶可改變反應(yīng)速度,圖中A、B兩組的產(chǎn)物濃度最終相同,C組最終產(chǎn)物濃度明顯低于A、B兩組,說明C組酶活性最低;B組產(chǎn)物濃度達(dá)到最大值所需的時間比A組短,說明B組酶的活性最高。(2)A組處理溫度低于B組,酶活性比B組低,在時間t1之前,將A組溫度提高10 ℃,A組酶催化反應(yīng)的速度將加快。(3)時間t2后C組產(chǎn)物濃度不再增加,說明酶已經(jīng)失活,故在t2時,即使向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物,其他條件不變的情況下,t3時C組產(chǎn)物總量也不會增加。(4)生物體內(nèi)大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),極少數(shù)是RNA。酶是有機(jī)催化劑,高效性、專一性和作用條件溫和是其特性。

43、 1.如圖是生物體內(nèi)常見的一種生理作用示意圖,下列敘述不正確的是 (　　) A.②的成分有可能是蛋白質(zhì) B.圖中顯示①具有高效性,反應(yīng)完成后,①的性質(zhì)未發(fā)生改變 C.③或④的生成速率可以表示酶促反應(yīng)的速率 D.如果探究底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響,②的數(shù)量就是實驗的自變量 [解析] B?、偈敲?②是底物,底物可能是蛋白質(zhì);題圖中顯示①具有專一性,反應(yīng)完成后,①的性質(zhì)未發(fā)生改變;③或④的生成速率可以表示酶促反應(yīng)的速率;如果探究底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響,②的數(shù)量就是實驗的自變量。 2.ATP是細(xì)胞的能量“通貨”,下列有關(guān)ATP的說法中正確的是 (　　) A.ATP徹底水解可

44、產(chǎn)生3種有機(jī)物 B.人的成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器,但也能合成ATP C.雖然所有細(xì)胞合成ATP的途徑都相同,但它們消耗ATP的途徑是不同的 D.ATP含有大量能量,是細(xì)胞中良好的儲能物質(zhì) [解析] B　ATP徹底水解的產(chǎn)物有腺嘌呤、核糖、磷酸,磷酸不屬于有機(jī)物,A錯誤;人的成熟紅細(xì)胞雖無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器,但可通過無氧呼吸合成ATP,B正確;細(xì)胞合成ATP的途徑有光合作用和細(xì)胞呼吸,細(xì)胞合成ATP的途徑不一定相同,C錯誤;脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì),ATP不是,D錯誤。 3.如圖甲表示細(xì)胞中ATP反應(yīng)鏈,圖中a、b、c代表酶,A、B、C代表化合物;圖乙表示酶活性與溫度的關(guān)系

45、。下列敘述正確的是 (　　) A.圖甲中的B含有2個高能磷酸鍵,C為腺嘌呤核糖核苷酸 B.神經(jīng)細(xì)胞吸收K+時,a催化的反應(yīng)加速,c催化的反應(yīng)被抑制 C.研究酶活性與溫度的關(guān)系時,可以選擇H2O2和過氧化氫酶為實驗材料 D.圖乙中溫度為m時比為n時酶活性低,此時更有利于酶的保存 [解析] D　圖甲中的B是ADP,含有1個高能磷酸鍵,A錯誤;神經(jīng)細(xì)胞吸收K+的方式是主動運輸,需消耗能量,該過程中a催化的反應(yīng)加速,c催化的反應(yīng)也會加速,B錯誤;H2O2在不同溫度下,分解速率不同,研究酶活性與溫度的關(guān)系時,不能選擇H2O2和過氧化氫酶為實驗材料,C錯誤;低溫抑制酶的活性,溫度為m時比為n

46、時更有利于酶的保存,D正確。 4.除了溫度和pH對酶活性有影響外,一些抑制劑也會降低酶的催化效果。圖a為酶作用機(jī)理及兩種抑制劑影響酶活性的機(jī)理示意圖,圖b為相同酶溶液在無抑制劑、添加不同抑制劑的條件下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度變化的曲線。下列說法不正確的是 (　　) A.非競爭性抑制劑降低酶活性的機(jī)理與高溫、低溫對酶活性抑制的機(jī)理相同 B.據(jù)圖可推測,競爭性抑制劑與底物具有類似結(jié)構(gòu)而與底物競爭酶的活性位點 C.底物濃度相對值大于15時,限制曲線甲酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶濃度 D.曲線乙和曲線丙分別是在酶中添加了競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的結(jié)果 [解析] A　由圖a可以看出,非

47、競爭性抑制劑能改變酶的空間結(jié)構(gòu),導(dǎo)致底物不能與酶結(jié)合,從而抑制其活性,與高溫抑制酶活性的機(jī)理相同,低溫不會改變酶的空間結(jié)構(gòu);由圖a可知,競爭性抑制劑與底物具有類似結(jié)構(gòu)而與底物競爭酶的活性位點;圖b中底物濃度相對值大于15時,曲線甲隨著底物濃度的增大,酶促反應(yīng)速率不變,此時主要限制因素是酶濃度;競爭性抑制劑隨底物濃度升高,競爭力減弱,酶促反應(yīng)速率增大,對應(yīng)曲線乙,非競爭性抑制劑通過改變酶的結(jié)構(gòu)抑制酶的活性,使酶促反應(yīng)速率減小,對應(yīng)曲線丙。 5.磷酸肌酸主要儲存于動物和人的肌細(xì)胞中,是一種高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。下列相關(guān)敘述錯誤的是 (　　) 磷酸肌酸(C~P)

48、+ADPATP+肌酸(C) A.磷酸肌酸是能量的一種儲存形式,是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì) B.磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián) C.肌肉收縮時,在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對穩(wěn)定 D.據(jù)ATP的結(jié)構(gòu)推測生物體內(nèi)還存在著其他高能磷酸化合物,如GTP、CTP等 [解析] A　磷酸肌酸是能量的一種儲存形式,但不是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),A項錯誤;當(dāng)肌肉收縮大量消耗ATP而使其含量減少時,磷酸肌酸就釋放出所儲存的能量,使ADP合成為ATP,同時生成肌酸,這是動物體內(nèi)形成ATP的一個途徑,當(dāng)肌細(xì)胞中的ATP濃度過高時,肌細(xì)胞中的ATP可將其中的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給肌酸,

49、生成磷酸肌酸,因此磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián),肌肉收縮時,在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對穩(wěn)定,B、C項正確;GTP、CTP等也是生物體內(nèi)存在著的高能磷酸化合物,D項正確。 6.某研究小組為探究影響過氧化氫分解的因素,做了三個實驗。相應(yīng)的實驗結(jié)果如下圖所示,請分析回答下列問題: (1)實驗1、2、3中的自變量分別為　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)實驗1的目的是探究　　　　　　　　　　。? (3)實驗2探究了過氧化氫溶液的濃度對酶促反應(yīng)速率的影響,該實驗的結(jié)果顯示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

50、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,bc段O2產(chǎn)生速率不再增大的原因最可能是　　　　　　　　　　　。? (4)實驗3的結(jié)果顯示,過氧化氫酶的最適pH為　　　　。實驗還證實,當(dāng)pH小于d或大于f時,過氧化氫酶的活性將永久喪失,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? [答案] (1)催化劑種類和時間、過氧化氫溶液的濃度、pH (2)酶的高效性 (3)在過氧化氫酶量一定時,在一定濃度范圍內(nèi),過氧化氫溶液的濃度越高,O2產(chǎn)生速率越大,而當(dāng)過氧化氫溶液的濃度達(dá)到一定值后,O2產(chǎn)生速率不再隨過氧化氫溶液濃度的增大而增大　過氧化氫酶的量有限 (4

51、)e　過酸、過堿會導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞 [解析] (1)從三個實驗的結(jié)果可以看出,實驗1、2、3的自變量分別是催化劑種類和時間、過氧化氫溶液的濃度、pH。(2)實驗1過氧化氫酶和無機(jī)催化劑FeCl3的作用結(jié)果進(jìn)行對照,說明了過氧化氫酶具有高效性。(3)實驗2的結(jié)果顯示,在ab段對應(yīng)的濃度范圍內(nèi),O2產(chǎn)生速率隨著過氧化氫溶液濃度的增大而增大,而當(dāng)過氧化氫溶液達(dá)到b對應(yīng)的濃度以后,O2產(chǎn)生速率不再增加,bc段O2產(chǎn)生速率不再增加的原因最可能是過氧化氫酶的量有限。(4)在pH為e時,溶液中剩下的過氧化氫的量最少,說明在這一pH下過氧化氫酶的活性最高;過酸、過堿會導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞,使酶永久失活。