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1、第第3 3讲讲 酶和酶和ATPATP1.(必修一P83学科交叉)酸既能催化蛋白质水解,也能催化脂肪和淀粉水解。2.(必修一P84设计实验1)建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响,而不用过氧化氢酶,原因是温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度。建议用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响,而不用淀粉酶,原因是盐酸可催化淀粉的水解。3.(必修一P85小字内容)过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。0左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此,酶制剂适于在低温(04)下保存。4.(必修一P85与社会的联系)20世纪60年代以前,医院里用的葡萄
2、糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的。5.(必修一P87科学技术社会)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用,能增强抗生素的疗效。6.(必修一P88左下角图)ATP的组成元素有C、H、O、N、P。细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。7.(必修一P89小字内容)萤火虫发光是因为其尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。8.(必修一P90图形下面小字)主动运输;肌细胞收缩;生物发光、发电;大脑思考;蔗糖等物质的合成都需要消耗ATP,都属于吸能反应。考点考点目录目录考点一 酶在代谢的作用考点二 细胞内的能量通货ATP考点一酶在代谢中的作用1.(
3、2017课标全国,3,6分)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是(C)A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37解析解析线粒体、叶绿体中也可进行DNA复制,也有参与DNA合成的酶,A错误;只要条件适宜,酶在生物体内、外都具有催化活性,B错误;胃蛋白酶为蛋白质,在氯化钠溶液中蛋白质的溶解度降低,所以可以通过盐析的方法提取胃蛋白酶,C正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37,此温度下酶活性高,不适于保存,D错误。2.(2016课标全国,3,6分)若除酶外所有试剂均已预保
4、温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是(C)A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量解析解析本题考查酶活力的测定实验,主要考查温度对酶活力的影响及考生的实验设计与分析能力。酶活力受到pH的影响,所以在酶与底物混合前应先让底物与缓冲液混合,然后加入酶并保温计时,一段时间后检测产物的量,故C正确。3.(2016课标全国,29,10分)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20)、
5、B组(40)和C组(60),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是组。(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10,那么A组酶催化反应的速度会。(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量,原因是。(4)生物体内酶的化学本质是,其特性有(答出两点即可)。答案答案(1)B(2)加快(3)不变60条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性解析解析本题主要考查温度对酶活性影响实验的相关知识。(1)由图可见,在Ot1范围
6、内,B组产物浓度最高,且曲线的切线斜率最大,可知B组酶活性最高。(2)由图可知,在时间t1之前,温度从20提高到40,酶促反应速度加快,所以,A组提高10后,酶催化反应的速度加快。(3)据图可知,C组在t2时,产物浓度远低于A、B两组,说明反应物并没完全反应完毕,而且t2前后产物浓度不变,说明酶已完全失活,因此,t2时增加底物量,产物不再增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶是RNA。酶的特性有:高效性、专一性、作用条件较温和等。1.有关酶的基础知识有关酶的基础知识化学本质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(真核细胞)来源一般来说,活细胞(哺乳动
7、物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、细胞外或生物体外均可生理功能具有催化作用作用原理降低化学反应的活化能与无机催化剂相同的性质a.提高反应速率,但不改变化学反应的方向和平衡点b.反应前后,酶的性质和数量不变2.汇总常考酶的作用汇总常考酶的作用(1)DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键,用于DNA复制。(2)RNA聚合酶用于转录时,DNA解旋及核糖核苷酸间的连接。(3)解旋酶用于DNA复制时双链间氢键的打开。(4)各种消化酶可对应催化相关大分子的水解,如淀粉酶、蛋白酶、磷脂酶等。(5)与有氧呼吸有关的酶存在于细胞质基质和线粒体中,用于有氧呼吸。(6)细胞工程工具酶纤维素酶、果
8、胶酶(除去细胞壁);胰蛋白酶(动物细胞培养)。(7)(8)3.酶的特性及酶相关的实验酶的特性及酶相关的实验1.酶具有专一性,某小组欲探究某种酶的专一性,请写出简要设计思路。提示探究酶的专一性常见的方案有两种,一是在相同底物的实验组中加入不同种类的酶,然后检测各组底物是否被分解;二是在不同种类的底物中加入等量且相同种类的酶,然后观察各组底物是否被分解,从而得出结论。2.酶都有适宜的温度和pH,如何设计实验探究某种酶的最适pH,请写出简要设计思路。提示设计实验时需设置一系列不同pH的实验组进行相互对照,最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的pH最接近最适pH。考向一围绕酶的本质
9、、功能与特性考向一围绕酶的本质、功能与特性,考查科学思维能力考查科学思维能力1.(2019广东惠州调研)下列有关酶的叙述,正确的是(A)A.同一个体的皮肤细胞和肌肉细胞中存在某些相同的酶B.酶具有高效性主要是因为酶一旦生成可以多次发挥作用C.温度不同,酶的活性就一定不同D.RNA聚合酶、DNA聚合酶和解旋酶都作用于碱基对之间的氢键解析解析同一个体的皮肤细胞和肌肉细胞中存在某些相同的酶,如ATP合成酶、RNA聚合酶等,A正确;酶具有高效性是因为与无机催化剂相比,酶更能显著降低化学反应的活化能,B错误;酶有最适温度,低于和高于最适温度时的两个温度下酶的活性可能相同,C错误;RNA聚合酶和DNA聚合
10、酶分别作用于转录时DNA解旋及核糖核苷酸间的连接和DNA复制中脱氧核苷酸缩聚成磷酸二酯键,解旋酶作用于氢键,催化氢键断裂,D错误。考向二借助坐标曲线考查对酶活性的理解和科学思维能力考向二借助坐标曲线考查对酶活性的理解和科学思维能力2.(2019陕西西安联考)某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系,绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是()A.图1中,A点与B点限制酶促反应速率的因素相同B.图2中,D点与F点酶的空间结构都被破坏且不能恢复C.图3中,G点时将对应相关因素调至最适,酶促反应速率不能同步升高D.图1、图2、图3中相关因素依次是底物浓度、pH、温度答案答案C在最适温度、pH条件
11、下酶活性最高,当高于或低于最适温度、pH时酶活性降低,甚至失去活性,但低温不会使酶的活性丧失,故图2、图3分别为温度、pH对酶促反应速率的影响,图1是底物浓度对酶促反应速率的影响,D错误;图1中,A点限制酶促反应速率的因素是底物浓度,B点已达到饱和,底物浓度不再是限制因素,A错误;图2中,D点低温,酶的空间结构未被破坏且能恢复,F点高温,酶的空间结构被破坏且不能恢复,B错误;图3中,G点偏酸,酶的空间结构被破坏且不能恢复,将对应相关因素调至最适,酶促反应速率不能同步升高,C正确。考向三围绕与酶有关的实验考向三围绕与酶有关的实验,考查科学探究能力考查科学探究能力3.(2019山东九校联考)植物细
12、胞受损后通常会释放出酚氧化酶,使无色的酚氧化生成褐色的物质。回答下列问题:(1)人们利用酚氧化酶的功能和特性,可以将含有酚类物质与酚氧化酶的茶叶制作成绿茶、红茶等。在制作绿茶的工艺中,有一道工序是迅速将温度提高到70左右,目的是,从而保持茶叶鲜绿的颜色。在制作红茶时,需将茶叶保持在3040范围内发酵一段时间,其原理是,从而使茶叶变为红褐色。步骤试管酚氧化酶提取液的处理加入缓冲液加入酚类物质观察实验后的颜色A不做处理2mL2Ml褐色B加入,10分钟2mL2mL无色C加入强碱物质,10分钟2mL2mL无色(2)研究人员把含有酚氧化酶的提取液按如表所示进行处理。试管A、C对照,可以得出的结论是。若试
13、管A、B、C之间只存在单一变量,则试管B中加入的物质最可能是。若试管A、B对照可以说明酚氧化酶的化学本质是蛋白质,则试管B中加入的物质最可能是。(3)现要求探究酚氧化酶的最适pH,请简要写出实验思路:。答案答案(1)利用高温使酚氧化酶变性失活酚氧化酶在此温度范围内活性较高,可催化酚类物质充分氧化(2)强碱使酶失去活性强酸物质蛋白酶(3)先用配制好的一系列等浓度梯度的pH缓冲液分别处理该酶,再分别加入等量的酚类物质,适宜时间后检测各组的酚类物质含量解析解析(1)根据酚氧化酶的功能和特性可判断,要保持茶叶鲜绿,意味着酚氧化酶需变性失活,通过高温处理可以达到该目的;要使茶叶变为红褐色,意味着酚类物质
14、需被酚氧化酶氧化,在3040范围内,该酶的活性较高,可催化酚类物质充分氧化。(2)试管C中加入强碱物质后,实验现象为无色,说明强碱会使酚氧化酶变性失活。若试管A、B、C之间只存在单一变量,由试管C中加入的物质可知单一变量是酸碱度,又知道试管B中实验现象为无色,故试管B中加入的物质最可能是强酸物质。试管B中的实验现象为无色,说明酚氧化酶不能发挥作用,若要确定酚氧化酶的化学本质是蛋白质,则试管B中加入的物质最可能是蛋白酶。(3)设计该实验的基本思路:先用配制好的一系列等浓度梯度的pH缓冲液分别处理该酶,再分别加入等量的酚类物质,适宜时间后检测各组的酚类物质含量。考点二细胞内的能量通货ATP1.(2
15、016课标全国,4,6分)下列与神经细胞有关的叙述,错误的是(B)A.ATP能在神经元线粒体的内膜上产生B.神经递质在突触间隙中的移动消耗ATPC.突触后膜上受体蛋白的合成需要消耗ATPD.神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP解析解析线粒体内膜上进行有氧呼吸的第三阶段,可产生ATP,A 正确;突触间隙中的组织液属于细胞外液,神经递质通过扩散的方式在突触间隙中移动,不需要消耗ATP,B 错误;蛋白质的合成需要消耗ATP,C 正确;神经细胞兴奋后恢复为静息状态的过程中有K+外流和排钠吸钾(钠钾泵)过程,其中后者为逆浓度梯度运输,需要消耗ATP,D 正确。2.(2016课标全国,29节选)在有关D
16、NA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。回答下列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的(填“”“”或“”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填“”“”或“”)位上。答案答案(1)(2)解析解析(1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键
17、,从而使ATP中位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物合成的原料,则dATP需脱去位和位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有位上的磷酸基团。1.明辨明辨ATP的结构的结构2.能量转换过程和能量转换过程和ATP的来源与去路的来源与去路3.对对ATP与能量的认识与能量的认识1.与葡萄糖相比,每分子ATP中蕴含的能量很少,但两者中只有ATP才能为细胞的生命活动直接提供能量,原因是什么?提示ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成。2.ATP
18、在生物体内含量很少,但生命活动过程中对ATP的需求量很大,生物体是如何解决这一矛盾的?提示细胞内ATP与ADP之间转化速率非常快。考向一围绕考向一围绕ATP的相关知识的相关知识,考查分析与判断能力考查分析与判断能力1.(2019重庆八中月考)下列关于ATP的结构与功能的叙述,不正确的是(B)A.在ATP中A代表腺苷,P代表磷酸基团,T是三的意思B.葡萄糖分子在线粒体中彻底被氧化分解,可产生大量ATPC.ATP水解失去两个磷酸基团后,可作为转录的原料D.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性解析解析在ATP中A代表腺苷,P代表磷酸基团,T代表三个,A正确;葡萄糖在线粒体内不反应,必须在细胞质基质中被分解成丙酮酸后,丙酮酸进入到线粒体继续被氧化分解,B错误;ATP水解,失去两个磷酸后变为腺嘌呤核糖核苷酸,可作为转录形成RNA的原料之一,C正确;生物体内都存在ATP与ADP的相互转化,实现能量的存储和释放,这种转化是生物界的共性,D正确。考向二围绕考向二围绕“能量能量”考查综合运用与科学思维能力考查综合运用与科学思维能力2.(2019安徽合肥质检)如图表示人体内进行的能量释放、转移和利用过程,下列有关叙述正确的是()A.a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成B.细胞中的吸能反应一般与b过程相联系C.细胞中完成c过程的场所主要是线粒体D.a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响