2022高考生物一輪復(fù)習(xí) 第08講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量“通貨”——ATP教案 新人教版必修1
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1、2022高考生物一輪復(fù)習(xí) 第08講 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量“通貨”——ATP教案 新人教版必修1 1.酶在代謝中的作用(Ⅱ) 2.實(shí)驗(yàn):探究影響酶活性的因素 3.ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ) 酶的本質(zhì)、作用和特性 1.酶的作用與本質(zhì) (1)酶催化作用的原理:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。 (2)酶的概念 (3)酶本質(zhì)的探索[連一連] 2.酶的特性 (1)高效性:催化效率約是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013倍。 (2)專(zhuān)一性:每一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。 (3)作用條件較溫和:在最適溫度和pH條件下,酶的活性最高。 1.(必修1 P80圖5-
2、2改編)如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)A在無(wú)催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過(guò)程。下列相關(guān)敘述不正確的是( ) A.a(chǎn)b段表示在無(wú)催化劑的條件下,物質(zhì)A生成物質(zhì)P需要的活化能 B.若將酶改為無(wú)機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則a的高度將升高 C.若曲線Ⅱ?yàn)樽钸m酶促條件下的曲線,改變酶促條件后,a的高度將降低 D.圖中b表示酶降低的活化能 解析:選C。若曲線Ⅱ?yàn)椤白钸m”酶促條件下的曲線,則改變酶促條件,將會(huì)使酶變得“不適”,其催化能力將減弱,此時(shí)a的高度將升高。 2.(深入追問(wèn))甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如圖所示,請(qǐng)思考: (1)甲、乙兩種
3、酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同? 提示:不相同。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,乙酶能被蛋白酶破壞,活性降低,則乙酶為蛋白質(zhì)。 (2)乙酶活性改變的機(jī)制是什么? 提示:乙酶被降解的過(guò)程中其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,從而使其活性喪失。 突破1 酶的高效性 ①與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高。 ②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間,不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 突破2 酶的專(zhuān)一性 (1)物理模型 ①圖中A表示酶,B表示被A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A催化的物質(zhì)。 ②酶和
4、被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。 (2)曲線模型 ①加入酶B的反應(yīng)速率和無(wú)酶條件下的反應(yīng)速率相同,說(shuō)明酶B對(duì)此反應(yīng)無(wú)催化作用。 ②而加入酶A的反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大明顯加快,說(shuō)明酶A可催化該反應(yīng),即酶具有專(zhuān)一性。 突破3 影響酶促反應(yīng)速率的因素分析 1.酶的產(chǎn)生部位、本質(zhì)、功能 內(nèi)容 解釋 產(chǎn)生部位 一般來(lái)說(shuō),活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外)一定能產(chǎn)生,可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外(或體外)發(fā)揮作用 酶的本質(zhì) 大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA 合成原料:氨基酸或核糖核苷酸 酶的功能 催化 反應(yīng)前后酶量和化學(xué)性質(zhì)不變 種類(lèi)
5、 按存在部位分 胞內(nèi)酶:合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用,如有氧呼吸酶 胞外酶:合成后分泌到細(xì)胞外起作用,如消化酶 按功 能分 水解酶:在物質(zhì)水解時(shí)起催化作用 合成酶:在物質(zhì)合成時(shí)起催化作用 2.與酶活性相關(guān)的問(wèn)題分析 (1)溫度和pH是通過(guò)影響酶活性而影響酶促反應(yīng)速率的。 (2)底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率的,并不影響酶的活性。 【感知考題】 (2016·高考全國(guó)卷甲,29)為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響,設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組:A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃),測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同),結(jié)果如圖。回答下
6、列問(wèn)題: (1)三個(gè)溫度條件下,該酶活性最高的是________組。 (2)在時(shí)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(huì)________。 (3)如果在時(shí)間t2時(shí),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(shí),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(diǎn)即可)。 [解析] (1)圖示信息顯示:40 ℃條件
7、下產(chǎn)物濃度達(dá)到最大值所需時(shí)間比20 ℃條件下短,且40 ℃條件下產(chǎn)物濃度最大值大于60 ℃條件下,故在三個(gè)溫度條件下,該酶活性最高的是B組。(2)由題圖信息可知,在20~40 ℃范圍內(nèi)的酶活性均大于20 ℃時(shí)的酶活性,故在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(huì)加快。(3)圖示信息顯示:在t2時(shí),60 ℃條件下的酶已失活,故此時(shí)增加底物,反應(yīng)產(chǎn)物總量不會(huì)增加。(4)絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA;酶的特性包括:高效性、專(zhuān)一性、作用條件較溫和。 [答案] (1)B (2)加快 (3)不變 60 ℃條件下,t2時(shí)酶已失活,即使增加底物,反應(yīng)產(chǎn)物總
8、量也不會(huì)增加 (4)蛋白質(zhì)或RNA 高效性和專(zhuān)一性(其他合理答案也可) 高分點(diǎn)撥——類(lèi)題通法 多種因素對(duì)酶促反應(yīng)的影響 (1)分析圖甲可知:反應(yīng)溶液中溫度變化不影響酶的最適pH。 (2)分析圖乙可知:反應(yīng)溶液中酸堿度的變化不影響酶的最適溫度。 【跟進(jìn)題組】 命題1 酶的本質(zhì)及作用 1.(高考真題重組)下列關(guān)于酶的敘述,正確的是( ) ①酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA ②隨著溫度降低,酶促反應(yīng)的活化能下降 ③酶活性最高時(shí)的溫度不適合該酶的保存 ④酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸 ⑤淀粉酶溶液中加入蛋白酶不會(huì)導(dǎo)致淀粉酶活性發(fā)生變化 ⑥不同酶的最適溫度可能
9、相同 A.①④⑤ B.①③⑥ C.②④⑥ D.①⑤⑥ 答案:B 2.(2017·河北石家莊二中高三聯(lián)考)在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中,肽酰轉(zhuǎn)移酶催化核糖體上一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基間形成肽鍵。該酶對(duì)核糖核酸酶敏感,但對(duì)蛋白酶不敏感。下列關(guān)于肽酰轉(zhuǎn)移酶的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體上合成 B.肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體中起作用 C.肽酰轉(zhuǎn)移酶催化氨基酸脫水縮合 D.肽酰轉(zhuǎn)移酶能降低反應(yīng)的活化能 解析:選A。由題意可知肽酰轉(zhuǎn)移酶對(duì)核糖核酸酶敏感,但對(duì)蛋白酶不敏感,所以其化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì),在核糖體上合成的是蛋白質(zhì),其本質(zhì)應(yīng)是RNA,A錯(cuò)誤。因?yàn)槭谴呋?/p>
10、氨基酸之間形成肽鍵的,所以是在核糖體中發(fā)揮作用,B正確。氨基酸之間是通過(guò)脫水縮合形成肽鍵的,C正確。酶能降低反應(yīng)所需要的活化能,D正確。 命題2 酶的特性 3.(2017·萊州檢測(cè))通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)a、b、c三種酶活性的影響,結(jié)果如圖。下列說(shuō)法正確的是( ) A.c酶的最適溫度為36 ℃左右 B.當(dāng)溫度為任一固定值時(shí),酶的用量都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 C.該實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)自變量,因變量只有一個(gè) D.若溶液的pH升高,則曲線b的頂點(diǎn)上移 解析:選C。圖中c酶隨著溫度的升高活性增加,c酶活性未出現(xiàn)最高點(diǎn),A錯(cuò)誤;當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),酶變性失活后酶的用量不再繼續(xù)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,B錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)的
11、自變量是溫度和酶的種類(lèi),因變量是酶的活性,C正確;此題中,溶液的pH升高,酶的活性變化未知,D錯(cuò)誤。 4.(2017·河北唐山模擬)酶抑制劑分競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑和非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,兩者作用特點(diǎn)如圖甲所示,圖乙表示相應(yīng)的反應(yīng)速率。下列有關(guān)敘述不正確的是( ) A.曲線a表示沒(méi)有酶抑制劑存在時(shí)的作用效果 B.曲線a、b反應(yīng)速率不再增加是受酶濃度的限制 C.曲線c表示在競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑作用下酶的活性降低 D.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與該酶結(jié)合后能改變其空間結(jié)構(gòu) 解析:選C。從圖乙可知,曲線a表示沒(méi)有酶抑制劑存在時(shí)的作用效果,A正確;曲線a、b反應(yīng)速率不再隨底物濃度的增加而增加,是受酶濃度的限制,B正
12、確;曲線c表示在非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑作用下酶的活性降低,C錯(cuò)誤;由圖甲可知,非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可以與游離酶結(jié)合,進(jìn)而改變酶的空間結(jié)構(gòu),D正確。 酶與相似特性物質(zhì)的比較考查 5.(2017·云南玉溪一中月考)在生命活動(dòng)中,酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體、tRNA等都有一定的專(zhuān)一性,下列敘述正確的是( ) A.RNA聚合酶能催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程,也能使DNA中的氫鍵斷裂 B.性激素的合成需要mRNA和核糖體的參與 C.淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物質(zhì),均在第二道防線中發(fā)揮作用 D.神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)載體進(jìn)入突觸后神經(jīng)元時(shí)發(fā)生了“化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)”的轉(zhuǎn)變 解析:選A。RNA聚合酶能催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程,也能使DNA中的
13、氫鍵斷裂,A正確;性激素的化學(xué)本質(zhì)是固醇,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成,B錯(cuò)誤;淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物質(zhì),溶菌酶在第一、二道防線中發(fā)揮作用,淋巴因子在第三道防線中發(fā)揮作用,C錯(cuò)誤;神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與突觸后膜的特異性受體結(jié)合,使突觸后神經(jīng)元發(fā)生“化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)”的轉(zhuǎn)變,D錯(cuò)誤。 “三法”實(shí)驗(yàn)探究酶的本質(zhì)及特性 1.用“試劑檢測(cè)法”鑒定酶的本質(zhì)的原理和方法 2.用“對(duì)比實(shí)驗(yàn)法”驗(yàn)證酶的高效性、專(zhuān)一性 (1)驗(yàn)證酶的高效性 ①設(shè)計(jì)思路 驗(yàn)證酶高效性的方法是“對(duì)比法”,實(shí)驗(yàn)變量為不同類(lèi)型的催化劑,因變量為底物的反應(yīng)速率。 ②設(shè)計(jì)方案 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照組 材料 等量的同一種底
14、物 試劑 與底物相對(duì)應(yīng)的“酶溶液”(如生物材料研磨液) 等量的“無(wú)機(jī)催化劑” 現(xiàn)象 反應(yīng)速率很快,或反應(yīng)用時(shí)短 反應(yīng)速率緩慢,或反應(yīng)用時(shí)長(zhǎng) 結(jié)論 酶具有高效性 (2)酶的專(zhuān)一性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法——對(duì)比法 ①設(shè)計(jì)思路:常見(jiàn)的方案有兩種,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通過(guò)觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。 ②設(shè)計(jì)方案 項(xiàng)目 方案一 方案二 實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照組 材料 同種底物(等量) 與酶相對(duì) 應(yīng)的底物 另外一 種底物 試劑 與底物相 對(duì)應(yīng)的酶 另外一種酶 同一種酶(等量) 現(xiàn)象 發(fā)生反應(yīng) 不發(fā)生反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng) 不
15、發(fā)生反應(yīng) 結(jié)論 酶具有專(zhuān)一性 3.用“梯度法”探究影響酶活性的因素(溫度或pH) (1)設(shè)計(jì)思路:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需設(shè)置一系列不同溫度(或pH)的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)照,最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。酶促反應(yīng)所需時(shí)間最短的一組對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小,測(cè)定的最適溫度(或pH)就越精確。 (2)設(shè)計(jì)方案 組別編號(hào) 1 2 … n 實(shí)驗(yàn)材料 等量的同種底物和酶 溫度(或pH) t1(或a1) t2(或a2) … tn(或an) 衡量指標(biāo) 相同時(shí)間內(nèi),各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少,或底物剩余量的多少 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 生成物量最
16、多的一組,或底物剩余量最少的一組對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH) 1.(必修1 P78、P83實(shí)驗(yàn)改編)下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí),一般不用淀粉作為底物 B.探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用時(shí),不能用碘液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 C.用H2O2作底物驗(yàn)證酶的高效性時(shí),通過(guò)測(cè)定氣泡或者氧氣釋放的多少可達(dá)到目的 D.探究淀粉酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先用設(shè)定的溫度分別處理底物和酶液后,再混合 解析:選C。用H2O2作底物驗(yàn)證酶的高效性時(shí),通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)氣泡或者氧氣釋放的多少可達(dá)到目的,即測(cè)定反應(yīng)速率。 2.(深入追問(wèn))探究溫度、pH對(duì)酶活
17、性的影響實(shí)驗(yàn)中,自變量和因變量分別是什么? 提示:探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,自變量是溫度,因變量是淀粉水解程度。探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,自變量是pH,因變量是過(guò)氧化氫的分解速率。 突破1 溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論 實(shí)驗(yàn)操作 試管編號(hào) 變量分析 1 2 3 加入α -淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 無(wú)關(guān)變量 控制溫度 60 ℃ 水浴 沸水浴 冰水浴 自變量 加入淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 無(wú)關(guān)變量 一段時(shí)間后 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 不變藍(lán) 變藍(lán) 變藍(lán) 因變量 實(shí)驗(yàn)結(jié)
18、論 高溫、低溫都影響酶的活性 突破2 pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論 實(shí)驗(yàn)操作 試管編號(hào) 變量分析 1 2 3 加入過(guò)氧化 氫酶溶液 2滴 2滴 2滴 無(wú)關(guān)變量 控制pH 1 mL 蒸餾水 1 mL 5%HCl 1 mL 5%NaOH 自變量 加入3%的 H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 無(wú)關(guān)變量 實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 氣泡量 多 少 少 因變量 衛(wèi)生香燃燒 猛烈 不燃燒 不燃燒 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 過(guò)酸、過(guò)堿都影響酶的活性 酶活性實(shí)驗(yàn)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(lái)驗(yàn)證酶的專(zhuān)
19、一性時(shí),檢測(cè)底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑,不宜選用碘液,因?yàn)榈庖簾o(wú)法檢測(cè)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(cè)底物被分解的試劑宜選用碘液,不宜選用斐林試劑,因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。 (3)在探究酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)中,不宜選擇過(guò)氧化氫(H2O2)和過(guò)氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)檫^(guò)氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解,加熱條件下分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (4)在探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí),需要保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸,不宜在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,讓反應(yīng)物與酶接觸。
20、 【感知考題】 為了探究溫度、pH 對(duì)酶活性的影響,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答: (1)(高考江蘇卷改編)下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的是__________。 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 探究課題 選用材料與試劑 ① 溫度對(duì)酶活性的影響 過(guò)氧化氫溶液 新鮮的肝臟研磨液 ② 溫度對(duì)酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液 ③ pH對(duì)酶活性的影響 新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液 ④ pH對(duì)酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林試劑 (2)(2016·高考全國(guó)卷乙,3改編)若除酶外所有試劑均已預(yù)保溫,則在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中,合理的操作順序是: 加入緩沖
21、液→____________→__________→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量。 (3)(高考全國(guó)卷改編)某同學(xué)從溫度為55~65 ℃的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細(xì)菌,根據(jù)該細(xì)菌的生活環(huán)境,簡(jiǎn)要寫(xiě)出測(cè)定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路。 [答案] (1)實(shí)驗(yàn)② (2)加入底物 加入酶(兩空可顛倒) (3)在一定溫度范圍內(nèi)(包括55~65 ℃)設(shè)置溫度梯度,分別測(cè)定酶活性,若所測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值,則峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則,擴(kuò)大溫度范圍,繼續(xù)實(shí)驗(yàn),直到出現(xiàn)峰值。 高分點(diǎn)撥——類(lèi)題通法 (1)在探究酶活性的最適溫度時(shí),需要先把酶和反應(yīng)物分別放在各自所需溫度
22、下保溫一段時(shí)間。 (2)在探究酶活性的最適pH時(shí),需先將酶置于不同pH條件下,然后再加入反應(yīng)物,如可溶性淀粉液,切記不能在加入酶后,先加入反應(yīng)物,再加入鹽酸或氫氧化鈉。 【跟進(jìn)題組】 命題1 酶特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1.(2017·北京海淀區(qū)第二次練習(xí))為了證明酶的作用具有專(zhuān)一性,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下5組實(shí)驗(yàn),分別選擇一定的試劑進(jìn)行檢測(cè),合理的實(shí)驗(yàn)方案是( ) 組別 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反應(yīng)物 蛋白質(zhì) 淀粉 蛋白質(zhì) 淀粉 麥芽糖 A.①和③對(duì)比,用雙縮脲試劑檢測(cè) B.②和④對(duì)比,用碘液檢測(cè) C.④和⑤對(duì)比,
23、用斐林試劑檢測(cè) D.③和④對(duì)比,用斐林試劑檢測(cè) 解析:選B。由于蛋白酶本身是蛋白質(zhì),遇雙縮脲試劑呈現(xiàn)紫色,不能斷定蛋白質(zhì)是否被分解,A錯(cuò)誤;淀粉酶能催化淀粉的水解,蛋白酶不能催化淀粉的水解,用碘液檢測(cè),顏色反應(yīng)不同,B正確;淀粉是非還原糖,在淀粉酶的作用下分解生成還原糖,麥芽糖是還原糖,用斐林試劑不能判斷麥芽糖是否分解,C錯(cuò)誤;斐林試劑不能判斷蛋白質(zhì)是否分解,D錯(cuò)誤。 2.(2017·福建仙游一中高三月考)如圖表示在25 ℃、pH=7條件下,向2 mL的H2O2溶液中加入兩滴肝臟研磨液,H2O2分解產(chǎn)生O2量隨時(shí)間的變化。若該酶促反應(yīng)過(guò)程中改變某一條件,以下分析正確的是( ) A
24、.以Fe3+替代肝臟研磨液,a值減小,b值增大 B.滴加4滴肝臟研磨液,a值不變,b值增大 C.溫度為37 ℃時(shí),a值不變,b值減小 D.H2O2量增加為4 mL時(shí),a值增大,b值減小 解析:選C。在生物化學(xué)反應(yīng)中,酶的催化作用比無(wú)機(jī)催化劑的作用要高,酶具有高效性,但是兩者的催化作用都不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn),所以a值不會(huì)減小,b值會(huì)增大,A錯(cuò)誤;用4滴肝臟研磨液,a值不變,b值減小,B錯(cuò)誤;37 ℃接近人體正常體溫,是酶的最適溫度,催化效率是最高的,所用時(shí)間會(huì)減少,故b值減小,C正確;底物的量增加時(shí),產(chǎn)物的量和時(shí)間都會(huì)有所增加,故a和b都增大,D錯(cuò)誤。 命題2 溫度、pH對(duì)酶活性
25、影響的實(shí)驗(yàn)探究 3.(2017·泰安高三模擬)將牛奶和姜汁混合,能使牛奶凝固。某同學(xué)用曾煮沸的姜汁重復(fù)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),牛奶在任何溫度下均不能凝固。將不同溫度的等量牛奶中混入一些新鮮姜汁。觀察結(jié)果如表: 溫度(℃) 20 40 60 80 100 結(jié)果 15 min 后仍未 凝固 14 min 內(nèi)完全 凝固 1 min 內(nèi)完全 凝固 1 min 內(nèi)完全 凝固 15 min 后仍未 凝固 根據(jù)以上結(jié)果,下列表述中錯(cuò)誤的是( ) A.新鮮姜汁中含有能使可溶狀態(tài)的牛奶凝固的酶 B.進(jìn)一步測(cè)定最適溫度,可設(shè)置60 ℃、65 ℃、75 ℃、80 ℃四個(gè)溫度梯
26、度 C.將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對(duì)應(yīng)溫度的牛奶混合,能夠提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度 D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明酶需要適宜的溫度,100 ℃時(shí)未凝固,是因?yàn)槊傅幕钚砸呀?jīng)喪失 解析:選B。據(jù)題意知,100 ℃時(shí)牛奶不能凝固,說(shuō)明酶變性,失去催化能力,新鮮姜汁含有酶,能催化牛奶凝固,A正確;根據(jù)表格分析知,最適溫度位于40~100 ℃之間,測(cè)定最適溫度時(shí)應(yīng)在40~100 ℃之間縮小溫度梯度,進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn),B錯(cuò)誤;將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對(duì)應(yīng)溫度的牛奶混合,能排除姜汁與牛奶混合時(shí),溫度變化,提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度,C正確;該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明酶需要適宜的溫度,100 ℃時(shí)不能使牛奶凝固,說(shuō)明酶變性失活,D正確。 4.
27、將新鮮馬鈴薯磨碎、過(guò)濾得到提取液。在溫度30 ℃的條件下,取等量提取液分別加到4支pH分別為3、5、7、9的各含有100 mL體積分?jǐn)?shù)為3%過(guò)氧化氫溶液的試管中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一支試管都產(chǎn)生氣體,然后將加入4個(gè)試管中的馬鈴薯提取液的量減半,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。在相同時(shí)間內(nèi),分別測(cè)得兩次實(shí)驗(yàn)中過(guò)氧化氫的含量變化并繪制成如圖1所示曲線,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是________,因變量是________。 (2)曲線B是第________次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,原因最可能是____________________。 (3)曲線A和B中,過(guò)氧化氫含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置的原因是 ____
28、____________________________________________________________________。 (4)圖2表示馬鈴薯中過(guò)氧化氫酶在體外的最適條件下,底物濃度對(duì)酶所催化的反應(yīng)速率的影響。請(qǐng)?jiān)趫D上畫(huà)出: ①如果在A點(diǎn)時(shí),將溫度提高5 ℃時(shí)的曲線變化; ②如果在B點(diǎn)時(shí),向反應(yīng)混合物中加入少量同種酶的曲線變化; ③如果在C點(diǎn)時(shí),加入大量pH為1.8的鹽酸的曲線變化。 解析:(1)圖1中,橫坐標(biāo)為自變量之一——pH;坐標(biāo)系中有兩條曲線,分別代表不同量的提取液。因此,該實(shí)驗(yàn)中的自變量是pH的大小和提取液的量。一般情況下,坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)代表的是因變量。
29、(2)因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)所用過(guò)氧化氫溶液的體積相同,但是所用提取液的量不同,提取液的體積多的溶液中酶的含量就多,相同時(shí)間分解的過(guò)氧化氫的量就多。(3)pH影響酶的活性,兩次實(shí)驗(yàn)僅僅是所用提取液(酶)的量不同,而酶的最適pH不因酶量的多少而改變。(4)本實(shí)驗(yàn)是在最適宜條件下進(jìn)行的,一旦提高溫度,酶活性會(huì)有所下降;在反應(yīng)物充足的情況下,酶濃度增加,反應(yīng)速率增大;通過(guò)圖1可以看出,馬鈴薯中過(guò)氧化氫酶的最適pH為7,加入大量pH為1.8的鹽酸會(huì)導(dǎo)致溶液pH降低,過(guò)氧化氫酶的活性會(huì)急劇下降,則化學(xué)反應(yīng)速率下降。 答案:(1)pH的大小和提取液的量 反應(yīng)相同時(shí)間后過(guò)氧化氫的剩余量 (2)一 第一次實(shí)驗(yàn)中提
30、取液的量較多,酶量較多,相同時(shí)間分解的過(guò)氧化氫量較多 (3)同一種酶的最適pH不變(答案合理即可) (4)如圖所示 其他因素對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)探究 5.(2017·河北衡水中學(xué)四調(diào))在研究不同金屬離子對(duì)某水解酶活性的影響時(shí),得到如表結(jié)果。下列分析不正確的是( ) 金屬離子(mmol/L) 相對(duì)活性(%) 對(duì)照組 100 Mn2+ 123 Co2+ 79 Mg2+ 74 A.Mn2+降低了反應(yīng)過(guò)程的活化能 B.Co2+或Mg2+可能導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)的改變使其活性降低 C.不同離子對(duì)酶的活性有提高或降低作用 D.該水解酶的用量是實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量 解析:選A。Mn2+提
31、高了酶的活性,從而使酶更有效地降低反應(yīng)的活化能,而Mn2+本身不能降低反應(yīng)過(guò)程的活化能,A錯(cuò)誤。 ATP的結(jié)構(gòu)和功能 1.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和簡(jiǎn)式中A、P所代表的含義 (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A—P~P~P。 (2)A:腺苷; P:磷酸基團(tuán)。 2.圖中①是高能磷酸鍵,其中遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵易形成和斷裂。 3.圖中②為高能磷酸鍵水解釋放能量的過(guò)程,其作用是為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。 ) 1.(必修1 P89圖5-5改編) 在活細(xì)胞中,下列循環(huán)過(guò)程永不停止地進(jìn)行著,如圖所示,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ) A.在②過(guò)程中,是由于遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵斷裂而釋放出能量 B.在綠色
32、植物體內(nèi)①的生理活動(dòng)有光合作用、細(xì)胞呼吸 C.A1和A2應(yīng)為不同種物質(zhì),其作用底物不同 D.呼吸作用中,主要進(jìn)行②過(guò)程,能量來(lái)自有機(jī)化合物的分解 解析:選D。呼吸作用中,主要進(jìn)行①過(guò)程,其能量來(lái)自有機(jī)物氧化分解所釋放的化學(xué)能。 2.(深入追問(wèn))細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的具體場(chǎng)所分別有哪些? 提示:產(chǎn)生場(chǎng)所有:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體; 消耗場(chǎng)所有:細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體、核糖體、細(xì)胞核等生物體的需能部位。 1.ATP與光合作用及細(xì)胞呼吸的關(guān)系 (1)與光合作用的關(guān)系 (2)與細(xì)胞呼吸的關(guān)系 2.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系 (1)在無(wú)氧條
33、件下,生物細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物,產(chǎn)生少量ATP。 (2)隨O2供應(yīng)量增多,有氧呼吸明顯加強(qiáng),ATP產(chǎn)生量隨之增加;但當(dāng)O2供應(yīng)量達(dá)到一定值后,ATP產(chǎn)生量不再增加,此時(shí)的限制因素可能是酶、有機(jī)物、ADP、磷酸等。 (3)當(dāng)橫坐標(biāo)表示呼吸強(qiáng)度時(shí),ATP產(chǎn)生量曲線應(yīng)從原點(diǎn)開(kāi)始。 【感知考題】 下列關(guān)于ATP的敘述,完全正確的選項(xiàng)是( ) ①葡萄酒釀制期間,酵母細(xì)胞內(nèi)由ADP轉(zhuǎn)化為ATP的過(guò)程需要酶的催化(2016·北京,2D改編) ②DNA與ATP中所含元素的種類(lèi)相同(2015·全國(guó)Ⅰ,1A) ③每個(gè)ADP分子中含有兩個(gè)高能磷酸鍵(2014·江蘇,1B) ④神經(jīng)遞質(zhì)在
34、突觸間隙中的移動(dòng)消耗ATP(2016·全國(guó)乙,4B) ⑤神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)消耗ATP(2016·全國(guó)乙,4D) ⑥人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量照樣達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(高考天津卷改編) A.①②③④ B.①④⑤⑥ C.①②⑤⑥ D.②③④⑥ [答案] C 高分點(diǎn)撥——類(lèi)題通法 細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過(guò)程 轉(zhuǎn)化 場(chǎng)所 生理過(guò)程 消耗ATP 產(chǎn)生ATP 細(xì)胞膜 主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐 細(xì)胞質(zhì) 基質(zhì) 細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng),如物質(zhì)運(yùn)輸 細(xì)胞呼吸第一階段 葉綠體 暗反應(yīng)、自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成 光反應(yīng) 線粒體 自身D
35、NA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成 有氧呼吸第二、三階段 核糖體 蛋白質(zhì)合成 細(xì)胞核 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄 【跟進(jìn)題組】 命題1 ATP的來(lái)源、結(jié)構(gòu)及生理作用 1.(2016·高考海南卷,11)下列有關(guān)植物細(xì)胞能量代謝的敘述,正確的是( ) A.含有兩個(gè)高能磷酸鍵的ATP是DNA的基本組成單位之一 B.加入呼吸抑制劑可使細(xì)胞中ADP生成減少,ATP生成增加 C.無(wú)氧條件下,丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^(guò)程中伴隨有ATP的合成 D.光下葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中都有ATP合成 答案:D 2.(2017·河北石家莊二中高三聯(lián)考)下列關(guān)于ATP、mRNA 和腺嘌呤核糖核
36、苷酸的敘述,正確的是( ) A.三者的元素組成不同,但都含有C、H、O、N、P B.三者既能同時(shí)參與轉(zhuǎn)錄過(guò)程,又能同時(shí)參與翻譯過(guò)程 C.ATP含有兩個(gè)高能磷酸鍵,腺嘌呤核糖核苷酸含有一個(gè)高能磷酸鍵,mRNA無(wú)高能磷酸鍵 D.腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的單體之一,ATP去掉遠(yuǎn)離腺苷的兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸 解析:選D。ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸都是含有C、H、O、N、P,A錯(cuò)誤;腺嘌呤核糖核苷酸不參與翻譯過(guò)程,B錯(cuò)誤;ATP中有兩個(gè)高能磷酸鍵,腺嘌呤核糖核苷酸和mRNA無(wú)高能磷酸鍵,C錯(cuò)誤;腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的單體之一,ATP去掉遠(yuǎn)離腺苷的兩個(gè)磷
37、酸基團(tuán)后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸,D正確。 ATP、DNA、RNA、核苷酸結(jié)構(gòu)中“A”的含義辨析 (1)ATP結(jié)構(gòu)中的A為腺苷,由腺嘌呤和核糖組成。 (2)DNA結(jié)構(gòu)中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成。 (3)RNA結(jié)構(gòu)中的A為腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成。 (4)核苷酸結(jié)構(gòu)中的A為腺嘌呤。 可見(jiàn),它們的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤。 命題2 ATP與ADP的轉(zhuǎn)化過(guò)程分析 3.(2017·天星教育大聯(lián)考)如圖是生物界中能量“通貨”——ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是( ) A.圖中的M
38、指的是腺苷,N指的是核糖 B.食物為ATP“充電”指的是呼吸作用分解有機(jī)物 C.圖中不同來(lái)源的ATP均可用于胞吞和胞吐 D.ATP的“充電”需要酶的催化,而“放能”不需要 解析:選B。題圖中M指的是腺嘌呤,A項(xiàng)錯(cuò)誤;食物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能,需通過(guò)呼吸作用來(lái)完成,B項(xiàng)正確;如果ATP來(lái)自光反應(yīng),則這部分ATP只能用于暗反應(yīng),不能用于胞吞和胞吐,C項(xiàng)錯(cuò)誤;ATP的合成和分解均需要酶的催化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.(2017·山東萊州一中第一次檢測(cè))下列有關(guān)ATP的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機(jī)體對(duì)能量的需求 B.圖中兩次ATP的水解,后
39、者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng) C.圖中兩次合成ATP,前者能量來(lái)源于光能且在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生 D.ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺嘌呤構(gòu)成 解析:選D。細(xì)胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中,保證了機(jī)體對(duì)能量的需求,A正確;圖中兩次ATP的水解,前者能量?jī)?chǔ)存在有機(jī)物中,后者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),B正確;圖中兩次合成ATP,前者ATP的合成是通過(guò)光合作用,所需能量來(lái)源于光能,在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生,C正確;ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺苷(由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成)構(gòu)成,D錯(cuò)誤。 誤區(qū)1 認(rèn)為ATP=能量 [點(diǎn)撥] ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì),不可將ATP與能量等
40、同起來(lái)。 誤區(qū)2 認(rèn)為ATP轉(zhuǎn)化為ADP不需要消耗水 [點(diǎn)撥] ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱(chēng)“ATP的水解反應(yīng)”,這一過(guò)程需酶的催化,同時(shí)也需要消耗水。 誤區(qū)3 認(rèn)為細(xì)胞中含有大量ATP [點(diǎn)撥] 生命活動(dòng)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,生物體就可不斷合成ATP,滿(mǎn)足生物體的需要。 ATP與其他高能化合物的考查 5.(2017·皖江名校聯(lián)考)生物體內(nèi)的高能磷酸化合物有多種,它們的用途有一定差異,如表所示。下列相關(guān)敘述,最為準(zhǔn)確的是( ) 高能磷酸 化合物 ATP GTP UTP CTP 主要用途 能量 “通貨”
41、 蛋白質(zhì) 合成 糖原合成 脂肪和磷 脂的合成 A.無(wú)光情況下,葉肉細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場(chǎng)所有線粒體和葉綠體 B.在糖原、脂肪和磷脂的合成過(guò)程中,消耗的能量均不能來(lái)自ATP C.UTP分子中所有高能磷酸鍵斷裂后,可得到尿嘧啶脫氧核苷酸 D.葡萄糖和果糖反應(yīng)生成蔗糖的過(guò)程中,可由ATP直接供能 解析:選D。葉綠體內(nèi)能產(chǎn)生ATP,但必須要有光照,無(wú)光情況下,葉肉細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場(chǎng)所有線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),A錯(cuò)誤;ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量“通貨”,蛋白質(zhì)、糖原、脂肪和磷脂合成過(guò)程中可由ATP直接供能,B錯(cuò)誤;UTP分子中所有高能磷酸鍵斷裂后,得到的是尿嘧啶核糖核苷酸,C錯(cuò)誤;蔗糖的合成過(guò)程
42、中可由ATP直接供能,D正確。 [核心體系構(gòu)建] [填空]?、貯—P~P~P?、贏TPADP+Pi+能量?、酃夂献饔谩、艿鞍踪|(zhì)?、軷NA ⑥高效性?、邔?zhuān)一性?、嘧饔脳l件較溫和?、峤档突罨? [規(guī)范答題必備] 1.一個(gè)本質(zhì) 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。 2.兩個(gè)必清 (1)ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。 (2)細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制,是生物界的共性。 3.三個(gè)特性 (1)專(zhuān)一性:一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。 (2)高效性:與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高。 (3)作用條件較溫和:酶能催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。 4.四個(gè)條件 (1)低溫抑制酶的活性,但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。 (2)高溫、過(guò)酸、過(guò)堿都會(huì)導(dǎo)致酶分子結(jié)構(gòu)破壞而永久失去活性。
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