2019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.doc

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第8講　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP 　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：催化效率約是無機(jī)催化劑的107～1013倍。 (2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(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改編)如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)A在無催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過程。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)b段表示在無催化劑的條件下，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)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)速率和無酶條件下的反應(yīng)速率相同，說明酶B對(duì)此反應(yīng)無催化作用。 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，說明酶A可催化該反應(yīng)，即酶具有專一性。 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 一般來說，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 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)的問題分析 (1)溫度和pH是通過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?；卮鹣铝袉栴}： (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)物總量也不會(huì)增加 (4)蛋白質(zhì)或RNA　高效性和專一性(其他合理答案也可) 高分點(diǎn)撥——類題通法 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被嶂g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)的自變量是溫度和酶的種類，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等都有一定的專一性，下列敘述正確的是(　　) A．RNA聚合酶能催化轉(zhuǎn)錄過程，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)錄過程，也能使DNA中的氫鍵斷裂，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) 不發(fā)生反應(yīng) 結(jié)論 酶具有專一性 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)探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響實(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)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 加入過氧化 氫酶溶液 2滴 2滴 2滴 無關(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 過酸、過堿都影響酶的活性 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，用淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性時(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。 【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，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)過程中改變某一條件，以下分析正確的是(　　) A．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)說明酶需要適宜的溫度，100 ℃時(shí)不能使牛奶凝固，說明酶變性失活，D正確。 4．將新鮮馬鈴薯磨碎、過濾得到提取液。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，過氧化氫含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置的原因是 ________________________________________________________________________。 (4)圖2表示馬鈴薯中過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。(2)因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)所用過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；通過圖1可以看出，馬鈴薯中過氧化氫酶的最適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)間后過氧化氫的剩余量　(2)一　第一次實(shí)驗(yàn)中提取液的量較多，酶量較多，相同時(shí)間分解的過氧化氫量較多　(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)的無關(guān)變量 解析：選A。Mn2＋提高了酶的活性，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過程，能量來自有機(jī)化合物的分解 解析：選D。呼吸作用中，主要進(jìn)行①過程，其能量來自有機(jī)物氧化分解所釋放的化學(xué)能。 2．(深入追問)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)在無氧條件下，生物細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機(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的過程需要酶的催化(2016北京，2D改編) ②DNA與ATP中所含元素的種類相同(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——類題通法 細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程 轉(zhuǎn)化 場(chǎng)所 生理過程 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DNA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．無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^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)錄過程，又能同時(shí)參與翻譯過程 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，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，需通過呼吸作用來完成，B項(xiàng)正確；如果ATP來自光反應(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的合成是通過光合作用，所需能量來源于光能，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與能量等同起來。 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“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需酶的催化，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” 蛋白質(zhì) 合成 糖原合成 脂肪和磷 脂的合成 A．無光情況下，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程中，消耗的能量均不能來自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；蔗糖的合成過程中可由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?、薷咝浴、邔Ｒ恍浴、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)專一性：一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 (2)高效性：與無機(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、過酸、過堿都會(huì)導(dǎo)致酶分子結(jié)構(gòu)破壞而永久失去活性。