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专题二 细胞的代谢,考情纵览,小专题4 酶与ATP,考情纵览,知识串联导思,重点提炼透析,知识串联导思,重点提炼透析,考点一 酶、影响酶促反应的因素及曲线整合分析,典例引领,如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时生成物的量与反应时间的关系。下列说法正确的是( ) A.酶提供了反应过程所必需的活化能 B.图中三组反应物起始量一样,造成差异的原因可能有温度、pH、酶浓 度等 C.若是温度不同造成反应速率不同,则a一定为该酶催化反应的最适温度 D.酶分子在催化反应完成后会立即被降解,【解题思路】 A选项可联想到酶催化作用的原理知识点,酶的作用原理只是降低了反应过程所必需的活化能,并不是为酶促反应提供能量,由此判断A错误。B选项可联想到温度、pH、酶浓度、底物浓度对酶促反应的影响知识点,反应物起始量都相同,造成酶促反应速率差异的原因可能是酶活性的差异,影响酶活性的因素是温度、pH、酶浓度等,B正确。温度对酶活性的影响曲线类似于抛物线形状,图给出的信息太少,无法判断a是否为最适温度,C错误。由该选项可联想到各种因素,如温度、pH对酶活性的影响曲线。作为催化剂的酶分子在催化反应前后,分子结构不发生改变,D错误,由该选项可联想到酶的概念。,答案:B,【思考】 1.分析该题的曲线图,反应到一定时间,生成物的量不再发生变化的原因是什么?,提示:反应底物已耗尽。,2.如何分析酶促反应曲线?,提示: “四看法”分析酶促反应曲线 一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。 二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物的量未达到饱和时,限制因素是横坐标所表示的因素,当达到饱和后,限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。 三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等,理解特殊点的意义。 四看不同曲线的变化:理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化的原因。,归纳拓展,1.明辨酶的“八大误区” (1)误认为“酶的本质是蛋白质”,实际上绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,由 此可联想酶合成的原料有氨基酸和核糖核苷酸,酶合成的场所有核糖体和细胞核。 (2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”,实际上,凡是活细胞都能产生酶。 (3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”,实际上绝大多数酶是生物催化剂, 只起催化作用。 (4)误认为“酶和激素一样,酶促反应完成后酶随即解体”,作为催化剂的酶分子 在催化反应前后分子结构不发生改变,仍具有催化作用。 (5)误认为“酶作为催化剂时参加了化学反应”,实际上酶作为催化剂时只是降 低化学反应的活化能,不参加化学反应。 (6)误认为“酶为化学反应提供了活化能”,实际上,酶并未给化学反应提供能量,只是降低了参加反应的物质从常态转变为活跃状态所需的能量。 (7)误认为“酶只在细胞内起催化作用”,实际上酶既可在细胞内也可在细胞外 发挥作用。 (8)误认为“低温引起酶的变性失活”,实际上低温只是影响酶的活性,不破坏酶 的结构,但高温能使酶失活。,2.影响酶促反应的因素及曲线整合分析 (1)单一因素对酶促反应的影响 在最适温度(pH)之前,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,酶促反应速率增强,超过这一范围酶促反应逐渐减弱。 过酸、过碱、高温都会使酶失活,酶促反应速率为0;而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性,故低温时酶促反应速率大于0。,(2)多种因素对酶促反应的影响 分析丙图可知:反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 分析丁图可知:反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。 (3)底物浓度、酶浓度对酶促反应速率的影响 戊图中,酶量一定时,在一定底物浓度范围内,酶促反应速率随底物浓度的增加而加快,当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性的限制,酶促反应速率不再增加。 己图中,在底物充足时,酶浓度越高,酶促反应速率越快。,热点考向,考向一,以基础判断的形式,考查酶的本质、作用及特性,1.(2013新课标全国理综)关于酶的叙述,错误的是( ) A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中 B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构 C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度 D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物,解析:同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中,无论细胞分化到何种程度,某些基本的代谢是细胞所共有的,如细胞呼吸、转录、翻译等,这些生命活动过程中的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶,如呼吸酶、RNA聚合酶等,故A项正确。酶的作用条件比较温和,在最适温度和pH下,酶的活性最强,低温使酶的活性降低,但不会破坏酶的空间结构,使酶失活,故B项错误。酶在生化反应中起着催化作用,其作用机理是降低了化学反应的活化能,提高了化学反应速度,故C项正确。绝大多数酶的化学本质是蛋白质,酶在一些化学反应中可作为催化剂,而在另一些化学反应中,则可作为底物被相关的蛋白酶水解,如唾液淀粉酶可催化淀粉水解,又可以被胃蛋白酶水解,故D项正确。,B,以曲线分析的形式,考查影响酶促反应的因素,2.(2015长春调研)如图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH =b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是( ) A.pH=a时,e点下移,d点左移 B.pH=c时,e点为0 C.温度降低时,e点不移,d点右移 D.H2O2量增加时,e点不移,d点左移,解析:pH=a时,由于酶活性减弱,达到平衡所需要的时间增加,而总的产物量不变,e点不变,d点右移,A错误。pH=c时,酶失去活性,而H2O2本身能自行分解,e点不变,B错误。温度降低时,酶的活性减弱,改变反应速率,不改变产物的量,e点不变,达到平衡所需要的时间增加,d点右移,C正确。H2O2量增加,分解生成的O2增多,达到平衡所需要的时间增加,e点上移,d点右移,D错误。,考向二,C,考点二 与酶相关的实验分析与设计,典例引领,回答下列题目。 ()某同学设计了如下实验来“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,实验处理及结果如表格所示(+的数目代表气泡的多少;-表示无):,请回答下列问题: (1)该实验中,14号试管中,1号和4号试管对比可以说明 ;3号和4号试管对比可以说明 。 (2)与1号试管相比,2、3、4号试管出现了较多的气泡,导致2号和3号试管反应速率都增加的原理 (填“相同”或“不相同”),导致3号和4号试管反应速率都增加的原理 (填“相同”或“不相同”)。 (3)3号与4号试管相比,4号试管产生的气泡多,从活化能的角度分析是由于 。 (4)该实验用的试剂(过氧化氢和新鲜肝脏研磨液)能否用来探究温度对酶活性的影响? 。,【解题思路】 ()做该类题目的关键主要是分析和比较题目的自变量和因变量,由此根据所学知识进行解答。 (1)1号和4号试管对比实验的自变量为是否使用酶,验证了酶的催化作用;3号和4号试管对比实验的自变量是催化剂的种类,验证了酶的催化作用具有高效性。(2)升高温度可以给予反应物活化所需的能量,使其从不易反应的稳定状态变成极易反应的显著活跃状态;催化剂不能直接给予反应物活化所需的能量,但可以降低它的活化能。(4)因为过氧化氢的分解受温度的影响较大,比如在高温环境中,酶的活性降低,但过氧化氢仍容易分解。,答案: ()(1)酶具有催化作用 酶具有高效性 (2)不相同 相同 (3)与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著 (4)不能,()某同学从温度为5565 的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌,并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题: (1)测定脂肪酶活性时,应选择 作为该酶作用的物质,反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为 。 (3)根据该细菌的生活环境,简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。,【解题思路】 ()(1)根据酶具有专一性的特点可知,脂肪酶只能催化脂肪的水解,因此测定脂肪酶活性时,应选择脂肪作为该酶作用的底物;为维持其酸碱度稳定,一般在反应液中加入缓冲溶液。(2)该问考查蛋白质的鉴定,能与双缩脲试剂反应呈紫色,说明该酶的化学本质为蛋白质。(3)该问考查测定酶最适温度的实验设计方法,要探究酶催化作用的最适温度,应设置一系列温度梯度,分别测定酶活性,催化活性最高时的温度即为最适温度,由于该细菌生活的温度范围为5565 ,因此设置温度范围时应将其包含在内。注意题中明确要求写出的是“实验思路”而不是实验步骤。,答案: ()(1)脂肪 缓冲 (2)蛋白质 (3)在一定温度范围内(包括5565 )设置温度梯度,分别测量酶活性,若所测数据内出现峰值,则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则,扩大温度范围继续实验,直到出现峰值。,归纳拓展,1.探究酶的化学本质,2.验证酶的专一性 (1)设计思路:酶相同,底物不同(或底物相同,酶不同)。,(2)设计方案示例:,(3)结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有专一性。 3.验证酶的高效性 (1)设计思路:将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照,即酶的催化效率比无机催化剂高。,(2)设计方案示例:,4.探究酶的最适温度或最适pH (1)实验设计思路,(2)操作步骤,易错提醒 (1)探究温度对酶活性的影响 不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响,因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。 必须在达到预设的温度条件后,再让反应物与酶接触,避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应,影响实验结果。 在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时,一般不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖,因为加入斐林试剂后需要加热才能出现砖红色沉淀,这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复,催化淀粉水解产生还原糖,导致形成错觉,从而得出错误的结论。 (2)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖两种底物,则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为 检测试剂,因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。,热点考向,考向一,以实验分析的形式,考查酶的本质、作用及特性,1.(2014福建理综)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( ) A.蛋白酶 B.RNA聚合酶 C.RNA D.逆转录酶,解析:核糖体由rRNA和蛋白质组成,用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体只剩rRNA,而催化氨基酸脱水缩合反应的物质是酶,由此可推测该酶的化学本质是RNA。C项正确。,C,考向二,以实验探究的形式,考查影响酶活性的因素,2.(2015深圳一模)石油降解酶去醛基后变为石化酶,这两种酶都能催化污泥中石油的分解。 (1)验证石化酶化学本质所用的试剂名称是 ,酶催化作用的机理是 。,解析: (1)蛋白质能与双缩脲试剂反应生成紫色物质;酶通过降低化学反应的活化能提高反应速率。,答案: (1)双缩脲试剂 降低化学反应的活化能,(2)下图为不同条件下,石油降解酶对某湖泊污泥中石油分解能力的测定结果。 本实验的自变量为 ,若要比较石油分解酶及石化酶 催化能力的大小可观测的指标是 。 湖泊中能合成石油分解酶的节细菌可消除轻微石油污染,这种途径属于 分解,这一实例说明生态系统具有一定的自我调节能力。,解析: (2)分析实验结果记录的曲线图可知,本实验的自变量是污泥含水量和pH,因变量是酶分解石油的能力,检测的指标是2天内1 kg污泥中剩余石油含量。利用节细菌可消除轻微石油污染,这种途径属于微生物分解。,答案: (2)污泥含水量和pH (相同样品中)2天内1 kg污泥中剩余石油含量 微生物,(3)通过预实验得知两种酶的适宜温度在2030 ,为进一步探究两种酶的最适温度及催化能力,某同学以2 为温度梯度设计了如下的实验记录表格。 探究石油降解酶及石化酶的最适温度和催化能力实验记录表,指出表中的三处错误: 。 。 。,解析：(3)实验结果记录要全面,根据题意能分解石油的酶是2种,表中缺少对石化酶的记录;以2 为温度梯度设计实验,则实验温度应该分为20、22、24、26、28、30共6组实验;且表中也没有具体的温度数值记录。,答案: (3)没有标明具体的温度 温度设置少一列 缺少对石化酶的记录(顺序可颠倒),考点三 透析ATP的结构及其功能,典例引领,以下关于ATP的叙述,正确的是( ) ATP由一个腺苷和三个磷酸基团组成 ATP中的高能磷酸键储存能量多且稳定 细胞中所有需要能量的生命活动都由ATP直接供能 剧烈运动时,肌细胞中的ATP/ADP的比值上升 在有光的条件下,叶绿体中才能合成ATP 萤火虫发光的能量是由ADP转换成ATP时提供的 ATP一定在细胞器中产生 ATP和ADP的相互转化是一种可逆反应 A. B. C. D.,【解题思路】 该题是对ATP相关知识点的综合归纳,做该类题的方法只能是逐项分析判断。ATP由一个腺苷和三个磷酸基团组成,正确;ATP中的高能磷酸键储存的能量较多,但是不稳定,远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂和形成,错误;细胞中的绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接供能,此外磷酸肌酸、NADPH等也可为某些生命活动直接供能,错误;剧烈运动时,肌细胞中ATP和ADP相互转化的速度加快,ATP和ADP仍处于动态平衡中,错误;光合作用的光反应阶段,在叶绿体中合成ATP,正确;萤火虫发光的能量是由ATP水解产生的能量转化而成的,错误;细胞质基质中也可产生ATP,错误;ATP和ADP的相互转化过程中的能量来源和去向不同、所需的酶不同,因此不是可逆反应,错误。,答案:A,【思考】,1.病毒繁殖也由ATP供能吗? 提示:病毒繁殖所需的能量也由ATP供能,这些ATP由宿主细胞合成。 2.叶绿体产生的ATP能供应根对矿质元素吸收所需的能量吗? 提示:叶绿体产生的ATP,只能用于暗反应,不能用于其他生命活动,细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。,归纳拓展,1.ATP分子的结构,2.ATP的形成途径,3.ATP的产生场所 植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体,而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。,热点考向,考向一,以基础判断的形式,考查ATP的结构、来源及生理作用,1.判断下列有关ATP的叙述 (1)DNA和ATP中所含元素的种类相同。(2015新课标全国理综,1A)( ) (2)白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗ATP。(2015江苏生物,16B)( ) (3)ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成。(2015海南生物,3D)( ) (4)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。(2014四川理综,1D)( ) (5)人在饥饿时,细胞中ATP和ADP的含量难以达到动态平衡。( ),解析: (1)DNA和ATP中所含元素均为C、H、O、N、P。 (2)白细胞在血管内黏着、迁移是耗能过程,需要消耗ATP。 (3)ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。 (4)ATP与ADP在活细胞中可相互转化,从而使活细胞中的ATP含量总是处于动态平衡之中。 (5)活细胞中的ATP和ADP的含量总是处于动态平衡之中。,考向二,结合细胞代谢,考查ATP的合成与分解,2.(2014全国大纲卷理综)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述,错误的是( ) A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用 B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP C.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用,B,解析:细胞核无法进行呼吸作用,它所需要的ATP主要由线粒体提供。机体在睡眠时生命活动仍然进行,如细胞分裂、神经传导等,仍需要消耗ATP。有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行,均能合成ATP。植物根以主动运输方式吸收矿质元素离子所需的ATP由呼吸作用产生。,
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