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第5章细胞的能量供应和利用,观考情考纲考频1.酶在代谢中的作用()3年15考2.ATP在能量代谢中的作用()3年4考3.探究影响酶活性的因素(实验)3年7考,第1讲酶和ATP,一、酶的本质和作用1酶的本质和来源,巧记助学巧记酶的“二、一、一、一”,2酶本质的探索(将正确对应组合顺序填入_上)组合顺序：_。,facd、eb,二、酶在细胞代谢中的作用1酶的作用机理(1)活化能：分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量。(2)作用机理：降低化学反应的。,常态,活跃,活化能,2酶的作用机理分析(1)没有酶催化的反应曲线是。(2)有酶催化的反应曲线是。(3)AC段的含义是。(4)BC段的含义是。(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点将。,在无催化剂催化条件下，反应所需活化能,酶降低的活化能,上移,三、酶的特性及影响酶活性的因素1酶的特性(1)高效性：催化效率约是无机催化剂的倍。(2)专一性：每一种酶只能催化化学反应。(3)作用条件较温和：在条件下，酶的活性最高。,1071013,一种或一类,最适温度和pH,2影响酶活性的因素(1)低温抑制酶活性，而则会使酶的空间_，从而发生不可逆转的变性失活。(2)一般来说，动物体内酶在3540之间，植物体内酶最适温度在4050之间。(3)动物体内的酶大多在6.58.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为。植物体内的酶最适pH大多在4.56.5之间。,高温、强酸、强碱,结构破坏,最适温度,最适pH,1.5,四、ATP的结构、功能和利用1ATP分子的化学组成和结构ATP的组成元素为C、H、O、N、P，ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其分子结构简式为。其中A代表，“”表示，P代表磷酸基团。巧记助学ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。,APPP,腺苷,高能磷酸键,2ATP分子的特点ATP分子中的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出_，也可以接受能量而重新形成。因此，ATP分子结构具有_。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种。,远离A,能量,不稳定性,高能磷酸化合物,3ATP与ADP的转化(1)构成生物体的活细胞，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随有能量的，故把ATP比喻成细胞内流通着的。(2)植物细胞可以通过和形成ATP，而动物细胞只能通过形成ATP。,释放和储存,能量通货,光合作用,细胞呼吸,细胞呼吸,1判断下列有关酶说法的正误。(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(2013年高考新课标全国卷)()(2)同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中(2013年高考新课标全国卷)()(3)激素都是通过影响细胞内酶活性来调节细胞代谢(2013年高考安徽卷)()(4)不同酶的最适温度可能相同(2013年高考海南卷)(),(5)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(2013年高考海南卷)()(6)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(2013年高考海南卷)()(7)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2012年高考海南卷)()(8)酶在催化反应前后，其分子结构不变(2012年高考海南卷)(),2判断下列有关ATP叙述的正误。(1)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生ATP的合成与分解(2013年高考四川卷)()(2)物质通过协助扩散进出细胞时需消耗ATP(2013年高考海南卷)()(3)线粒体内膜上不能合成ATP(2012年高考北京卷)()(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(),1实验验证(1)酶化学本质的实验验证实验变量：自变量为待测酶液和已知蛋白样液或RNA样液，因变量为是否有紫色反应或红色反应。,酶的本质和特性,(2)酶的催化作用实验验证对照组：反应物清水反应物不被分解。实验组：反应物等量的相应酶溶液反应物被分解。实验变量：自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解。,2酶的高效性比较过氧化氢在不同条件下的分解,(1)实验过程中的理论分析(2)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能，缩短反应达到平衡点的时间，并使细胞代谢在温和条件下快速进行。,1猪笼草以其分泌物消化所捕食的昆虫。为检测此分泌物的性质，有同学做了如下实验：取甲、乙两支洁净的试管，分别加入1cm3瘦肉块，向甲试管中注入2mL新鲜的分泌物，向乙试管中注入2mL清水。振荡两支试管，然后将两试管下半部浸入35左右的温水中，2小时后观察发现，甲试管内瘦肉块明显变小，乙试管内瘦肉块无明显变化。请回答下列问题：(1)该分泌物中可能含有_酶。(2)甲、乙两试管中，_为对照组。(3)若要验证温度对分泌物活性的影响，可再取丙、丁两支洁净的试管，两试管内均应加_，并将两试管分别放入_中，2小时后观察试管内瘦肉块的变化。,(4)若要验证pH对分泌物活性的影响，可再取戊、己两支洁净的试管，两试管所加入的成分与丙、丁试管相同，向戊、己两试管中分别加入_溶液，然后将两试管下半部放入_的温水中，2小时后观察两试管瘦肉块的变化。(5)该同学为鉴定该分泌物含蛋白质，向试管中加入1mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液，振荡均匀，然后加入2mL新鲜的分泌物，在水浴中加热一段时间后，观察溶液的颜色。请指出其中两处错误：_；_。,解析：(1)瘦肉的主要成分是蛋白质，瘦肉块变小说明瘦肉被蛋白酶分解了，因此该分泌物中可能含有蛋白酶。(2)实验目的是探究分泌物内所含的酶，故加分泌物的甲组是实验组，不加分泌物的乙组为对照组。(3)若要验证温度对分泌物活性的影响，自变量是温度，因此两支试管里加入的物质以及量应与甲试管中的相同，即都加入1cm3瘦肉块和2mL新鲜的分泌物。甲试管为适宜温度条件，因此另外两支试管放入沸水和冰水中，以探究温度对酶活性产生影响。(4)若要验证pH对分泌物活性的影响，则自变量是pH，因此戊、己试管内需分别加入适量且等量的NaOH和HCl，营造不同的pH环境，与甲、乙试管对比即可。为防止温度对酶活性的影响，需将试管都放入相同的温度(35左右)环境中进行实验。(5)使用双缩脲试剂时，需先加A液和新鲜分泌物，振荡后再滴加B液；双缩脲试剂在常温下就可使用，不需要加热。,答案：(1)蛋白(2)乙试管(3)1cm3瘦肉块2mL新鲜的分泌物沸水和冰水(4)适量且等量的NaOH和HCl35左右(5)不应把1mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液先混合不用加热,1酶的特性及曲线分析(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍，这说明酶具有高效性的特点。酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故右图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。,影响酶促反应的曲线分析,(2)专一性：每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点，酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。如图所示：,(3)作用条件较温和：绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏，从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活。但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。,2影响酶促反应的因素曲线分析(1)温度和pH对酶促反应的影响在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏。从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,2下图是在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。有关叙述正确的是()A如果温度上升5，b点向下方移动Ba点时，麦芽糖酶全部参与催化C可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况D因受酶活性的限制，bc段催化速率不再增加,解析：最适温度时酶的活性最高，升高或降低温度，酶活性都会降低；b点时麦芽糖酶全部参与催化；麦芽糖及其水解产物葡萄糖都具有还原性，因此不能用斐林试剂进行鉴定；受酶的数量的限制，bc段催化速率不再增加。答案：A,3解读与酶有关的图示、曲线，回答问题。(1)图1和图2是与酶的特性相关的图示，请回答下列问题：图1和图2分别表示酶具有_。洗衣粉中加入的A是指_，控制其合成的直接模板主要分布在细胞的_中。,(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线，在一定温度范围内，当pH从5上升到7，酶活性的变化是_；从图示曲线还可以得出的结论是_。,(3)图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线，请分析回答：图4中A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是_。从图5可以得出的结论是在底物足量条件下，_。,解析：(1)图1中酶与化学催化剂(无机催化剂)相比可得出酶具有高效性。图2表示酶具有专一性。洗衣粉中的A指酶，其本质是蛋白质，控制蛋白质合成的直接模板是mRNA，主要分布在细胞的细胞质中。(2)图3中底物剩余量越多表示酶活性越低，在一定温度范围内，pH7时酶的活性比pH6时低比pH5时高，所以当pH从5上升到7时，酶活性的变化是先上升后下降。题图中三条曲线的最低点对应的温度相同，说明不同pH条件下酶的最适温度并没有改变。(3)图4中的横坐标为底物浓度，A点为饱和点，达到饱和点后的限制因素为酶的浓度和活性。答案：(1)高效性、专一性(或特异性)酶细胞质(2)先上升后下降随着pH的变化酶的最适温度不变(3)酶的浓度(数量)和活性酶促反应速率与酶浓度呈正相关,1ATP分子的结构,ATP的结构功能及转化,易错易混化合物中“A”的辨析,2ATP和ADP相互转化不是可逆反应,由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面不相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应。,易错易混(1)误认为ATP等同于能量ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为APPP，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将ATP与能量等同起来。(2)ATP转化为ADP需要消耗水ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。,3细胞内产生与消耗ATP的生理过程,4.ATP产生量与O2供给量之间的关系(1)在无氧条件下，生物细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。(2)随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加；但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。(3)当横坐标表示呼吸强度时，ATP产生量曲线应从原点开始。,4在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是()A和B和C和D和,解析：根据题意知“”中所对应的含义分别为：一磷酸腺苷AMP，腺嘌呤，DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，腺苷，腺苷。答案：D,5下列有关ATP的叙述，不正确的是()AATP直接为生命活动供能的过程消耗水B人体在饥饿状态下，细胞中ATP的含量仍可保持动态平衡CATP脱去两个磷酸基团后可以参与合成RNADATP的合成与水解所需的酶相同解析：ATP通过水解反应供能，A正确；饥饿状态下人体内细胞中ATP的含量仍可保持动态平衡，B正确；ATP脱去两个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，C正确；酶具有专一性，ATP的合成与水解所需的酶不同，D错误。答案：D,实验八探究酶活性的影响因素1温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解；滴加碘液，根据是否出现及出现来判断酶的活性。,蓝色,蓝色的深浅,(2)实验流程,(3)实验结论：温度能影响酶的活性，酶的活性有一定的_范围。,最适温度,2pH对酶活性的影响(1)实验原理pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香来检验氧气生成的多少。,燃烧的情况,(2)实验流程(3)实验结论：pH影响酶的活性，酶活性有一定的范围。,最适pH,6下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是()A验证酶的专一性时，自变量一定是酶的种类B验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度C探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度D探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组解析：验证酶的专一性时，自变量是反应物的种类或酶的种类。验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类。探究酶催化作用的最适pH时，应设置酸性中性碱性多组。答案：C,7重金属离子会导致蛋白质分子变性，为验证铜离子对唾液淀粉酶的活性有抑制作用，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果没有影响)：请回答：(一)实验步骤,(二)讨论与分析(1)实验中设置试管乙的目的是_，“实验步骤”中A处应为_；B处为_。(2)两支试管最可能的实验结果是试管甲_色，试管乙_色。(3)实验中加入缓冲液的作用是_。(4)有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检测方法并预估实验结果。检测方法：_。预估结果：甲管_；乙管_。,解析：本实验的自变量是铜离子的有无，因此试管乙属于对照组，应在试管中加入蒸馏水和pH6.8的缓冲液各1mL。在试管中加入缓冲液的目的是维持反应液中pH的稳定，排除pH对实验结果的影响。酶催化反应要在一定温度下进行，因此，两支试管还需要在37恒温水浴中保温一段时间。为了排除CuSO4溶液本身颜色对结果的影响，本实验还可以检测还原糖的产生。检测还原糖时只需往试管中加入斐林试剂，恒温水浴加热观察颜色变化即可。试管甲中有铜离子，酶的活性受到抑制，因此加碘液检测时试管中溶液呈蓝色，加斐林试剂检测时试管中不会出现砖红色沉淀。而试管乙酶活性正常，淀粉反应完全，生成还原糖，因此，加碘液检测时，试管中溶液呈现碘液的颜色，加斐林试剂检测时试管中出现砖红色沉淀。,答案：(1)对照蒸馏水和pH6.8缓冲液各1mL放入37恒温水浴(或适宜温度下)保温一段(适宜)时间(2)(深)蓝色浅黄色(3)维持反应液中pH的稳定(4)取出试管，各加入斐林试剂1mL,60恒温水浴2分钟，观察颜色变化无砖红色(或蓝色)出现砖红色沉淀,例1图表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不正确的是(),酶的本质及影响因素,A图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变B图中甲酶可能是具有催化功能的RNAC图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶D图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活解析图中乙酶经蛋白酶处理，分子结构改变，活性下降，A正确；图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变，说明甲酶本质不是蛋白质而是RNA，B正确；图的酶活性不随外界温度变化而变化表明其可能是恒温动物体内的酶，C正确，D错误。答案D,例2ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断下列叙述正确的是()A在主动运输过程中，乙的含量会明显增加B丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一C丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D甲乙和乙丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同,ATP的结构和功能,解析图中甲为ATP，乙是ADP，生物体内的ATP和ADP含量非常少，但二者含量都处于动态平衡状态，所以主动运输过程中，乙的含量不会明显增加，A错误；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一个磷酸键，B错误；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成，C正确；催化甲乙和乙丙过程的酶不同，D错误。答案C,例3(2015年江西四市联考)酶具有催化性和专一性。请选用相应的实验材料和用具设计验证实验，并回答相关问题。实验材料与用具：鸡蛋清、牛胰蛋白酶、牛胰淀粉酶、蒸馏水、双缩脲试剂、试管、小烧杯、小刀、恒温水浴锅(温度可调)、时钟等。(1)该实验不能用双缩脲试剂鉴定，为什么？_。(2)实验步骤：将蛋清放入小烧杯中加热使其凝固；将凝固蛋白切成等体积小块，_；_；_；观察记录实验结果。,与酶相关的实验设计,(3)该实验的因变量是_。(4)该实验中说明酶具有催化性的实验组合是_。解析本实验所给鸡蛋清和酶的化学成分都是蛋白质，实验组和对照组在实验结束时都仍然存在蛋白质，遇到双缩脲试剂都能发生紫色反应。验证酶的催化特性的自变量为酶的有无，验证酶的专一性的自变量为酶的种类(底物相同的情况下)或底物的种类(所用酶相同的情况下)，两实验的因变量为蛋白块的消失情况；设计实验时，除保证对照组和实验组的自变量不一样外，其他影响结果的无关变量(如温度、底物和酶的浓度)应保持一致且适宜。,答案(1)实验组和对照组均呈紫色(只要答案合理即可)(2)均分为三份，分别放入编号为1、2、3的三支试管中分别向1、2、3号试管加入等量(2mL)蒸馏水、牛胰蛋白酶、牛胰淀粉酶将上述三支试管放入37(或适宜温度)的恒温水浴锅中保持一段时间(3)蛋白块的消失情况或单位时间内蛋白块体积大小的变化(4)1、2号试管(实验组合的答案只要与实验步骤中的试管编号相符即可),微讲座八酶与ATP的易错易混点1探究影响酶活性的条件(1)用淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验，来探究酶的专一性时，所选择的检测试剂宜选用斐林试剂，不能用碘液。因为：其一碘液无法检测蔗糖，其二碘液只能证明淀粉的存在，对淀粉没有被水解和淀粉未完全水解的检测结果是相同的。,(2)实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量叫自变量，随自变量的变化而变化的变量叫因变量。除自变量之外，实验过程中可能会存在一些可变因素，对实验结果造成影响成为无关变量。在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，自变量是催化剂的不同；在“探究温度对酶活性的影响”实验中，自变量是温度的不同；在“探究pH对酶活性的影响”中自变量是pH的不同。(3)在对照实验中，一般设置对照组和实验组，这两组的条件指除了自变量不同之外，其余因素都保持相同且适宜。,2ATP的产生与利用(1)真核细胞内合成ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质；原核生物细胞内合成ATP的场所只有细胞质基质。(2)植物细胞通过光合作用和细胞呼吸生成ATP；动物、微生物通过细胞呼吸生成ATP。(3)光合作用光反应阶段产生的ATP，用于暗反应中还原C3化合物；呼吸作用中产生的ATP，用于各种生命活动，如腺体的分泌、物质的合成、肌肉收缩、神经传导、细胞分裂等。,3有关酶的不正确说法,4.影响酶促反应速率的作用机理不清楚(1)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。,1(2015年北京东城检测)下列关于酶的叙述，正确的是()A酶是由具有分泌功能的细胞产生的B酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸C酶是通过降低化学反应的活化能发挥催化作用的D同一生物体内的各种酶催化反应的条件都相同解析：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，A项错误；酶能降低化学反应的活化能，酶分子在催化反应完成后性质和数量不变，B项错误；同一生物体内的各种酶催化反应的条件不相同，D项错误。答案：C,2酶和ATP是细胞中两种重要的化合物，绝大多数生命活动都与它们密切相关，但也有“例外”。下列人体生命活动中，属于这种“例外”的是()A肝细胞从组织液中吸收氧气B线粒体中的H与O2结合C吞噬细胞吞噬并水解衰老的细胞D体液免疫中浆细胞合成并分泌抗体解析：肝细胞吸收氧气的过程属于自由扩散，不需要消耗能量，也不需要酶的催化，A符合题意；B项发生在有氧呼吸第三阶段，该阶段需要在酶的催化下释放大量能量，并合成大量ATP，B项不符合题意；C、D项的生命活动都需要消耗能量，并都需要酶的参与，因此，C、D项也不符合题意。答案：A,3科学家研究镉、铜对河蚬过氧化氢酶活性的影响，用一定浓度的镉、铜处理河蚬一段时间后，测得河蚬过氧化氢酶活性如表所示。镉、铜对河蚬过氧化氢酶活性的影响,请回答下列问题：(1)表中a应是_，b为_。(2)列举本实验需要控制的两个无关变量：_。(3)过氧化氢酶活性测定可以过氧化氢为底物，用一定条件下单位时间的_来表示。(4)某学校兴趣小组的同学利用河蚬的新鲜的软体组织制成研磨液，比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率。研磨河蚬软体组织的目的是_。能否用河蚬过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响？_，为什么？_。,解析：(1)根据单一变量原则和质量浓度梯度不难看出，题表中a应是镉，b为100。(2)本实验的自变量是不同的处理方式和毒物的质量浓度，因变量是酶活性，无关变量是河蚬只数、河蚬生理状况、加入物质的量、培养时间等。(3)过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下会分解生成水和氧气，故过氧化氢酶活性测定可以过氧化氢为底物，用一定条件下单位时间的氧气生成量或过氧化氢减少量来表示。(4)研磨河蚬软体组织可以使过氧化氢酶从软体组织内释放出来，增大过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解；过氧化氢在高温条件下易分解，故不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。,答案：(1)镉100(2)河蚬只数、河蚬生理状况、加入物质的量、培养时间等(3)氧气生成量(过氧化氢减少量)(4)使酶从软体组织内释放出来，增大过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解不能高温会使过氧化氢自行分解,
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