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1、第8講PART 08酶和ATP考點(diǎn)互動探究教師備用習(xí)題考試說明1.酶在代謝中的作用()。2.ATP在能量代謝中的作用()。3.實(shí)驗(yàn):探究影響酶活性的因素。考點(diǎn)互動探究知識梳理考點(diǎn)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)、外或生物體外均可蛋白質(zhì)RNA活細(xì)胞催化(2)作用機(jī)理:化學(xué)反應(yīng)的活化能。無酶催化的反應(yīng)曲線是,有酶催化的反應(yīng)曲線是。ca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。若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化該反應(yīng),則b點(diǎn)在縱軸
2、上將移動。考點(diǎn)互動探究圖3-8-1降低乙甲降低的活化能向上2.酶本質(zhì)的探索(連一連)考點(diǎn)互動探究答案-e-a-c-d-b3.酶的特性(1):酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的1071013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(shí),酶的活性減弱,但不會失活?？键c(diǎn)互動探究高效性一種或一類空間結(jié)構(gòu)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(shí)間的關(guān)系如圖3-8-2所示,請思考:(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?考點(diǎn)互動探究答案 (1)觀察曲線圖可知,甲酶的活性始終保持不
3、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。圖3-8-2 科學(xué)探究下列是與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn),請仔細(xì)分析并思考:實(shí)驗(yàn)?zāi)康募敖Y(jié)論分別是什么?考點(diǎn)互動探究答案 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究酶的化學(xué)本質(zhì)。結(jié)論:該酶是蛋白質(zhì)。結(jié)論:該酶是RNA。1.酶的高效性 (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(shí)間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。因此,酶不能改變最終生成物的量?？键c(diǎn)互動探究核心講解圖3-8-3 2.酶的專一性 (1)物理模型圖中A表示酶,B
4、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)。酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)?？键c(diǎn)互動探究圖3-8-4(2)曲線模型在A反應(yīng)物中加入酶A,反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快,說明酶A能催化底物A的反應(yīng)。在A反應(yīng)物中加入酶B,反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同,說明酶B不能催化底物A的反應(yīng)?？键c(diǎn)互動探究圖3-8-53.影響酶促反應(yīng)速率的因素(1)溫度和pH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。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?？键c(diǎn)互動探究圖3
5、-8-6 (2)底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響由甲圖可知,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)速率不再增加。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?？键c(diǎn)互動探究圖3-8-7(3)綜合影響據(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)?？键c(diǎn)互動探究圖3-8-8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(shí)期或生理狀態(tài)下,細(xì)胞中酶的種類和數(shù)量也會發(fā)
6、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。考點(diǎn)互動探究角度1考查對酶的本質(zhì)及作用和特性的理解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(shí)要多考點(diǎn)互動探究命題角度答案 C考點(diǎn)互動探究解析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;D
7、NA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(shí)一樣多,只是速度不同,D錯誤。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()A.距離b可反映無機(jī)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(shí)的曲線對應(yīng)的距離a將減小C.圖乙中可代表蔗糖,那么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考點(diǎn)互動探究甲乙圖3-8-9 答案 B考點(diǎn)互動探究解析題圖甲中曲線表
8、示有無機(jī)催化劑催化的反應(yīng)的能量變化過程,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(shí)的曲線中對應(yīng)的距離a將增大,B錯誤;圖乙是酶的專一性模型,可代表蔗糖,在蔗糖酶催化作用下,可得到果糖和葡萄糖,用代表,C、D正確。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
9、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:識別特定的核苷酸序列,從固定的切點(diǎn)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?？键c(diǎn)互動探究角度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 ()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(diǎn)時(shí)再加入一定量的酶,可以用曲線b表
10、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(shí)驗(yàn),曲線中B點(diǎn)位置不變考點(diǎn)互動探究圖3-8-10答案 D考點(diǎn)互動探究解析據(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(shí)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(diǎn)位置下降,D錯誤。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(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度,結(jié)果如圖3-8-11所
11、示。以下分析正確的是()A.在t時(shí)刻之后,甲組曲線不再上升,是因?yàn)槭艿矫笖?shù)量的限制B.在t時(shí)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考點(diǎn)互動探究圖3-8-11 答案 C考點(diǎn)互動探究解析在t時(shí)刻之后,甲組曲線不再上升,是因?yàn)槭艿降孜锪康南拗?A錯誤;丙組產(chǎn)物濃度達(dá)不到平衡點(diǎn),說明高溫使酶變性失活,在t時(shí)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(diǎn),說明甲組更接近最適溫度,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
12、于乙組溫度,則酶的最適溫度可能大于甲組溫度,D錯誤。歸納提煉“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)互動探究實(shí)驗(yàn)梳理考點(diǎn)二探究影響酶活性的因素鑒定原理: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(shí)驗(yàn)步驟考點(diǎn)互動探究序號實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2控制不同的溫度條件60熱水(5分鐘)沸水(5分鐘)冰塊(5分鐘)3加入等量的新鮮淀粉酶溶液1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)1mL(5分鐘)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不出現(xiàn)藍(lán)色(呈現(xiàn)碘液顏色)藍(lán)色藍(lán)色考點(diǎn)互動探究(2)實(shí)驗(yàn)步驟考點(diǎn)互動
13、探究序號實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量的過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸餾水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的3%的H2O2溶液2mL2mL2mL4觀察實(shí)驗(yàn)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考點(diǎn)互動探究3.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,用淀粉酶來驗(yàn)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?yàn)榈庖簾o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,檢測底物被分解的試劑宜選用碘液,不宜選用斐林試劑,因?yàn)橛?/p>
14、斐林試劑鑒定時(shí)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。(3)在探究酶的適宜溫度的實(shí)驗(yàn)中,不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)檫^氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解,加熱的條件下分解會加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？键c(diǎn)互動探究(4)在探究pH對酶活性影響時(shí),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的分析1.2018成都七中模擬下列關(guān)于酶的實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是()A.驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是酶的種類B.“探究溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中,可選用過氧化氫酶作為研究對象C.用
15、淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時(shí),可用碘液進(jìn)行鑒定D.在探究影響淀粉酶活性的因素時(shí),溫度、酸堿度、實(shí)驗(yàn)的次數(shù)等都是自變量考點(diǎn)互動探究命題角度答案 C解析酶的高效性是與無機(jī)催化劑相比較而言的,驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是催化劑的種類,A錯誤;1.2018成都七中模擬下列關(guān)于酶的實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是()A.驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是酶的種類B.“探究溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)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(shí),可用碘液進(jìn)行鑒定D.在探究影響淀粉酶活性的因素時(shí),溫度、酸堿度、實(shí)驗(yàn)的次數(shù)等都是自變量考點(diǎn)互動探究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
16、的影響實(shí)驗(yàn)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(shí),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(shí),實(shí)驗(yàn)的次數(shù)是無關(guān)變量,D錯誤。2.2017廣東廣州二模下列關(guān)于酶的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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考點(diǎn)互動探究答案 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,唾液淀粉酶不能除去植物細(xì)胞壁,A錯誤;用丙酮能從刀豆
17、種子中提取到純度較高的脲酶,B正確;H2O2分解實(shí)驗(yàn)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(shí)胃蛋白酶均失活,D錯誤。實(shí)驗(yàn)小錦囊實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則1.對照原則對照實(shí)驗(yàn)是除了一個因素之外,其他因素都保持不變的實(shí)驗(yàn),通常分為實(shí)驗(yàn)組和對照組,實(shí)驗(yàn)組是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對象組,對照組是不接受實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)變量的唯一性。(1)實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對象的刺激變量。考點(diǎn)互動探究反應(yīng)變
18、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.等量原則實(shí)驗(yàn)中除“單一變量”(即實(shí)驗(yàn)變量)外,其他變量需注意等量原則,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(shí)驗(yàn)器具要相同。(3)實(shí)驗(yàn)試劑要相同。(4)處理方法要相同?？键c(diǎn)互動探究角度2考查有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3.2017廣東六校聯(lián)考普通淀粉酶的最適溫度在4060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
19、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(shí),應(yīng)選擇作為該酶作用的底物,反應(yīng)液中應(yīng)加入溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外,還需要考慮(指出兩點(diǎn)即可)等因素。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(shí)驗(yàn)思路:?？键c(diǎn)互動探究考點(diǎn)互動探究答案 (1)雙縮脲試劑紫(2)淀粉(酸堿)緩沖(3)淀粉溶液的濃度和含量、pH及添加試劑的量、實(shí)驗(yàn)操作順序等在40和100之間每隔一定溫度設(shè)置一個實(shí)驗(yàn)組,其他實(shí)驗(yàn)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
20、為指標(biāo)確定最適溫度考點(diǎn)互動探究解析(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(shí),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)此實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作順序等因素。探究該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路:在40和100之間每隔一定溫度設(shè)置一個實(shí)驗(yàn)組,其他實(shí)驗(yàn)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。技法提煉梯度法
21、探究酶的最適溫度或最適pH(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路考點(diǎn)互動探究(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序考點(diǎn)互動探究圖3-8-12考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)三 ATP的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生和利用1.ATP的結(jié)構(gòu)與功能(1)組成元素:。(2)分子結(jié)構(gòu):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。知識梳理C、H、O、N、PAPPP腺苷磷酸基團(tuán)腺嘌呤2d.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。特點(diǎn):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
22、需要A過程提供能量的是。主動運(yùn)輸生物發(fā)光、發(fā)電肌肉收縮淀粉合成大腦思考植物根細(xì)胞吸收水分考點(diǎn)互動探究兩直接能源ADP+Pi考點(diǎn)互動探究光合作用、細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體光能高能磷酸鍵正誤辨析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(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡。 ()5.在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中,不會同時(shí)發(fā)生ATP的合成與分解。()考點(diǎn)互動探究答案 1.2.3.4.5.考點(diǎn)互動探究解析 2.在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行有氧呼吸第三階段
23、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(shí),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(shí)刻進(jìn)行,相互轉(zhuǎn)化。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?考點(diǎn)互動探究答案 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。答案在細(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。1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化(1)ATP在生
24、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(shí)也消耗水?？键c(diǎn)互動探究核心講解圖3-8-13 (4)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?？键c(diǎn)互動探究考點(diǎn)互動探究角度1考查ATP
25、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.CTP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)錄的原料考點(diǎn)互動探究命題角度考點(diǎn)互動探究答案 C2.2017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考點(diǎn)互動探究答案 D解析細(xì)胞質(zhì)
26、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。3.2014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(yùn)動時(shí)消耗ATP,睡眠時(shí)則不消耗ATPC.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATPD.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用考點(diǎn)互動探究答案 B解析本題考查ATP的有關(guān)知識。線粒體
27、中合成的ATP可用于除光合作用以外的耗能反應(yīng),A項(xiàng)正確。機(jī)體無論是在運(yùn)動還是睡眠時(shí),都會消耗ATP,B項(xiàng)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(xiàng)正確。植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子的方式是主動運(yùn)輸,該過程所需ATP來自于細(xì)胞呼吸,D項(xiàng)正確。易錯提醒比較法辨析ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含義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(diǎn)是都含有腺嘌呤?？键c(diǎn)互動探究圖3-8-15角度2ATP和酶的綜合考查4.下列關(guān)于酶和ATP的敘述,正確的是
28、()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水解的產(chǎn)物之一考點(diǎn)互動探究答案 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。5.2017河北衡
29、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(shí),在合成場所內(nèi)有一定水和ATP的合成考點(diǎn)互動探究答案 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,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。易錯提醒關(guān)于ATP的5
30、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(shí)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(xiàng)生命活動(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?？键c(diǎn)互動探究(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
31、分解量大于合成量,如劇烈運(yùn)動時(shí)ATP分解量增加,此時(shí)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?？键c(diǎn)互動探究考點(diǎn)互動探究1.2017全國卷下列關(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歷年真題明考向解析真核細(xì)胞的葉綠體、線粒體中也能進(jìn)行DNA的復(fù)制,A項(xiàng)錯誤。酶在生物體內(nèi)外都有催化活性,B項(xiàng)錯誤。答案 C考點(diǎn)互動探究1.2017全國卷下列關(guān)于生物體中酶的敘述,正確的是()
32、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(xiàng)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(xiàng)錯誤?？键c(diǎn)互動探究2.2017天津卷將A、B兩種物質(zhì)混合,T1時(shí)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()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
33、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值增大圖3-8-16考點(diǎn)互動探究答案 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(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,A項(xiàng)正確。加入酶后,酶促反應(yīng)速率開始時(shí)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(xiàng)正確,C項(xiàng)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(shí)間將延長,T2值增大,D項(xiàng)正確。考點(diǎn)互動探究3.2016全國卷若除酶外所有試劑已預(yù)保溫,則在測定酶活力的實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量B
34、.加入底物加入酶計(jì)時(shí)加入緩沖液保溫一段時(shí)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(jì)時(shí)一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量D.加入底物計(jì)時(shí)加入酶加入緩沖液保溫一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量考點(diǎn)互動探究答案 C解析本題考查酶活力的測定實(shí)驗(yàn),主要考查溫度對酶活力的影響及考生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí),一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量,故C項(xiàng)正確?？键c(diǎn)互動探究4.2016全國卷為了研究溫度對某種酶活性的影響,設(shè)置三個實(shí)驗(yàn)組:A組(20)、B組(40)和C組(60),測定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同),結(jié)果如圖3-8-17所示
35、?；卮鹣铝袉栴}:(1)三個溫度條件下,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。圖3-8-17考點(diǎn)互動探究(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)。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)物總量也不會增加(4)蛋白質(zhì)或RNA高效性和專一性考點(diǎn)互動探究解析(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)
36、到最大值所需的時(shí)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(shí)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(shí)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(shí),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(shí)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?？键c(diǎn)互動探究知識小體系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.的成分有可能是蛋白質(zhì)B.圖中顯示具有高效性,反應(yīng)完成后,的性質(zhì)未發(fā)生改變C.或的生
37、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,的數(shù)量就是實(shí)驗(yàn)的自變量教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題答案 B解析 是酶,是底物,底物可能是蛋白質(zhì);題圖中顯示具有專一性,反應(yīng)完成后,的性質(zhì)未發(fā)生改變;或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,的數(shù)量就是實(shí)驗(yàn)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ATPC.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)教師備用習(xí)題解
38、析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。答案 B3.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。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(shí),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(shí),可以選擇H2O2和過氧化氫酶為實(shí)驗(yàn)材料D.圖乙
39、中溫度為m時(shí)比為n時(shí)酶活性低,此時(shí)更有利于酶的保存教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題答案D解析圖甲中的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(yùn)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(shí),不能選擇H2O2和過氧化氫酶為實(shí)驗(yàn)材料,C錯誤;低溫抑制酶的活性,溫度為m時(shí)比為n時(shí)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
40、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(diǎn)教師備用習(xí)題C.底物濃度相對值大于15時(shí),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)果教師備用習(xí)題解析由圖a可以看出,非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(diǎn);圖b中底物濃度相對值大于15時(shí),曲線甲隨著底物濃度
41、的增大,酶促反應(yīng)速率不變,此時(shí)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。答案 A5.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(CP)+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(shí),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
42、酸化合物,如GTP、CTP等教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題答案A解析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(xiàng)錯誤;當(dāng)肌肉收縮大量消耗ATP而使其含量減少時(shí),磷酸肌酸就釋放出所儲存的能量,使ADP合成為ATP,同時(shí)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(shí),肌細(xì)胞中的ATP可將其中的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給肌酸,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(shí),在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對穩(wěn)定,B、C項(xiàng)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(xiàng)正確。6.某研究小組為探究影響過氧化氫分解的因
43、素,做了三個實(shí)驗(yàn)。相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示,請分析回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)1、2、3中的自變量分別為。(2)實(shí)驗(yàn)1的目的是探究。(3)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示,bc段O2產(chǎn)生速率不再增大的原因最可能是。(4)實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果顯示,過氧化氫酶的最適pH為。實(shí)驗(yàn)還證實(shí),當(dāng)pH小于d或大于f時(shí),過氧化氫酶的活性將永久喪失,其原因是。教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題答案(1)催化劑種類和時(shí)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(shí),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
44、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)e過酸、過堿會導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞教師備用習(xí)題解析(1)從三個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出,實(shí)驗(yàn)1、2、3的自變量分別是催化劑種類和時(shí)間、過氧化氫溶液的濃度、pH。(2)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí),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。
生物第3單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第8講 酶和ATP
