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第8講　降低化學反應活化能的酶 細胞的能量“通貨”——ATP 　1．酶在代謝中的作用(Ⅱ)　2．實驗：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：降低化學反應的活化能。 (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反應。 (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．若將酶改為無機催化劑催化該反應，則a的高度將升高 C．若曲線Ⅱ為最適酶促條件下的曲線，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為“最適”酶促條件下的曲線，則改變酶促條件，將會使酶變得“不適”，其催化能力將減弱，此時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，酶活性與處理時間的關系如圖所示，請思考： (1)甲、乙兩種酶的化學本質(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)乙酶活性改變的機制是什么？ 提示：乙酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，從而使其活性喪失。 突破1　酶的高效性 ①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 ②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不能改變化學反應的平衡點。 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的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用。 ②而加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶A可催化該反應，即酶具有專一性。 突破3　影響酶促反應速率的因素分析 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，活細胞都能產(chǎn)生酶 活細胞(哺乳動物成熟紅細胞除外)一定能產(chǎn)生，可在細胞內(nèi)、細胞外(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 反應前后酶量和化學性質(zhì)不變 種類 按存在部位分 胞內(nèi)酶：合成后在細胞內(nèi)起作用，如有氧呼吸酶 胞外酶：合成后分泌到細胞外起作用，如消化酶 按功 能分 水解酶：在物質(zhì)水解時起催化作用 合成酶：在物質(zhì)合成時起催化作用 2．與酶活性相關的問題分析 (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速率的，并不影響酶的活性。 【感知考題】 (2016高考全國卷甲，29)為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃)，測定各組在不同反應時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉栴}： (1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是________組。 (2)在時間t1之前，如果A組溫度提高10 ℃，那么A組酶催化反應的速度會________。 (3)如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量______，原因是 ________________________________________________________________________。 (4)生物體內(nèi)酶的化學本質(zhì)是________，其特性有________________(答出兩點即可)。 [解析]　(1)圖示信息顯示：40 ℃條件下產(chǎn)物濃度達到最大值所需時間比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組酶催化反應的速度會加快。(3)圖示信息顯示：在t2時，60 ℃條件下的酶已失活，故此時增加底物，反應產(chǎn)物總量不會增加。(4)絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學本質(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時酶已失活，即使增加底物，反應產(chǎn)物總量也不會增加 (4)蛋白質(zhì)或RNA　高效性和專一性(其他合理答案也可) 高分點撥——類題通法 多種因素對酶促反應的影響 (1)分析圖甲可知：反應溶液中溫度變化不影響酶的最適pH。 (2)分析圖乙可知：反應溶液中酸堿度的變化不影響酶的最適溫度。 【跟進題組】 命題1　酶的本質(zhì)及作用 1．(高考真題重組)下列關于酶的敘述，正確的是(　　) ①酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA ②隨著溫度降低，酶促反應的活化能下降 ③酶活性最高時的溫度不適合該酶的保存 ④酶分子在催化反應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導致淀粉酶活性發(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氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基間形成肽鍵。該酶對核糖核酸酶敏感，但對蛋白酶不敏感。下列關于肽酰轉(zhuǎn)移酶的敘述，錯誤的是(　　) 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)移酶能降低反應的活化能 解析：選A。由題意可知肽酰轉(zhuǎn)移酶對核糖核酸酶敏感，但對蛋白酶不敏感，所以其化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，在核糖體上合成的是蛋白質(zhì)，其本質(zhì)應是RNA，A錯誤。因為是催化氨基酸之間形成肽鍵的，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。酶能降低反應所需要的活化能，D正確。 命題2　酶的特性 3．(2017萊州檢測)通過實驗研究溫度對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．當溫度為任一固定值時，酶的用量都會影響實驗結(jié)果 C．該實驗中有兩個自變量，因變量只有一個 D．若溶液的pH升高，則曲線b的頂點上移 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，A錯誤；當溫度過高時，酶變性失活后酶的用量不再繼續(xù)影響實驗結(jié)果，B錯誤；該實驗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錯誤。 4．(2017河北唐山模擬)酶抑制劑分競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑，兩者作用特點如圖甲所示，圖乙表示相應的反應速率。下列有關敘述不正確的是(　　) A．曲線a表示沒有酶抑制劑存在時的作用效果 B．曲線a、b反應速率不再增加是受酶濃度的限制 C．曲線c表示在競爭性抑制劑作用下酶的活性降低 D．非競爭性抑制劑與該酶結(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的作用效果，A正確；曲線a、b反應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表示在非競爭性抑制劑作用下酶的活性降低，C錯誤；由圖甲可知，非競爭性抑制劑可以與游離酶結(jié)合，進而改變酶的空間結(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)通過載體進入突觸后神經(jīng)元時發(fā)生了“化學信號→電信號”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；性激素的化學本質(zhì)是固醇，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成，B錯誤；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“化學信號→電信號”的轉(zhuǎn)變，D錯誤。 　“三法”實驗探究酶的本質(zhì)及特性 1．用“試劑檢測法”鑒定酶的本質(zhì)的原理和方法 2．用“對比實驗法”驗證酶的高效性、專一性 (1)驗證酶的高效性 ①設計思路 驗證酶高效性的方法是“對比法”，實驗變量為不同類型的催化劑，因變量為底物的反應速率。 ②設計方案 項目 實驗組 對照組 材料 等量的同一種底物 試劑 與底物相對應的“酶溶液”(如生物材料研磨液) 等量的“無機催化劑” 現(xiàn)象 反應速率很快，或反應用時短 反應速率緩慢，或反應用時長 結(jié)論 酶具有高效性 (2)酶的專一性的實驗驗證方法——對比法 ①設計思路：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能否進行得出結(jié)論。 ②設計方案 項目 方案一 方案二 實驗組 對照組 實驗組 對照組 材料 同種底物(等量) 與酶相對 應的底物 另外一 種底物 試劑 與底物相 對應的酶 另外一種酶 同一種酶(等量) 現(xiàn)象 發(fā)生反應 不發(fā)生反應 發(fā)生反應 不發(fā)生反應 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)設計思路：設計實驗時需設置一系列不同溫度(或pH)的實驗組進行相互對照，最后根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論。酶促反應所需時間最短的一組對應的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小，測定的最適溫度(或pH)就越精確。 (2)設計方案 組別編號 1 2 … n 實驗材料 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 相同時間內(nèi)，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余量的多少 實驗結(jié)論 生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組對應的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH) 1．(必修1 P78、P83實驗改編)下列有關酶的實驗的敘述，錯誤的是(　　) A．探究pH對酶活性的影響時，一般不用淀粉作為底物 B．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用時，不能用碘液檢測實驗結(jié)果 C．用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定氣泡或者氧氣釋放的多少可達到目的 D．探究淀粉酶的最適溫度的實驗時，應先用設定的溫度分別處理底物和酶液后，再混合 解析：選C。用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定單位時間內(nèi)氣泡或者氧氣釋放的多少可達到目的，即測定反應速率。 2．(深入追問)探究溫度、pH對酶活性的影響實驗中，自變量和因變量分別是什么？ 提示：探究溫度對酶活性的影響實驗中，自變量是溫度，因變量是淀粉水解程度。探究pH對酶活性的影響實驗中，自變量是pH，因變量是過氧化氫的分解速率。 突破1　溫度對酶活性影響的實驗步驟及結(jié)論 實驗操作 試管編號 變量分析 1 2 3 加入α 淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 無關變量 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 無關變量 一段時間后 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 實驗現(xiàn)象 不變藍 變藍 變藍 因變量 實驗結(jié)論 高溫、低溫都影響酶的活性 突破2　pH對酶活性影響的實驗步驟及結(jié)論 實驗操作 試管編號 變量分析 1 2 3 加入過氧化 氫酶溶液 2滴 2滴 2滴 無關變量 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 無關變量 實驗 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 實驗結(jié)論 過酸、過堿都影響酶的活性 酶活性實驗探究中的“三宜”“四不宜” (1)若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，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，因為碘液無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，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。 (3)在探究酶的最適溫度的實驗中，不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱條件下分解會加快，從而影響實驗結(jié)果。 (4)在探究pH對酶活性的影響時，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)至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，不宜在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。 【感知考題】 為了探究溫度、pH 對酶活性的影響，設計了如下實驗，請回答： (1)(高考江蘇卷改編)下列實驗設計合理的是__________。 實驗 編號 探究課題 選用材料與試劑 ① 溫度對酶活性的影響 過氧化氫溶液　新鮮的肝臟研磨液 ② 溫度對酶活性的影響 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高考全國卷乙，3改編)若除酶外所有試劑均已預保溫，則在測定酶活力的實驗中，合理的操作順序是： 加入緩沖液→____________→__________→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量。 (3)(高考全國卷改編)某同學從溫度為55～65 ℃的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細菌，根據(jù)該細菌的生活環(huán)境，簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路。 [答案]　(1)實驗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 ℃)設置溫度梯度，分別測定酶活性，若所測數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值，則峰值所對應的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則，擴大溫度范圍，繼續(xù)實驗，直到出現(xiàn)峰值。 高分點撥——類題通法 (1)在探究酶活性的最適溫度時，需要先把酶和反應物分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。 (2)在探究酶活性的最適pH時，需先將酶置于不同pH條件下，然后再加入反應物，如可溶性淀粉液，切記不能在加入酶后，先加入反應物，再加入鹽酸或氫氧化鈉。 【跟進題組】 命題1　酶特性的實驗驗證 1．(2017北京海淀區(qū)第二次練習)為了證明酶的作用具有專一性，某同學設計了如下5組實驗，分別選擇一定的試劑進行檢測，合理的實驗方案是(　　) 組別 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反應物 蛋白質(zhì) 淀粉 蛋白質(zhì) 淀粉 麥芽糖 A．①和③對比，用雙縮脲試劑檢測 B．②和④對比，用碘液檢測 C．④和⑤對比，用斐林試劑檢測 D．③和④對比，用斐林試劑檢測 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，顏色反應不同，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錯誤；斐林試劑不能判斷蛋白質(zhì)是否分解，D錯誤。 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量隨時間的變化。若該酶促反應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，a值不變，b值減小 D．H2O2量增加為4 mL時，a值增大，b值減小 解析：選C。在生物化學反應中，酶的催化作用比無機催化劑的作用要高，酶具有高效性，但是兩者的催化作用都不會改變化學反應的平衡點，所以a值不會減小，b值會增大，A錯誤；用4滴肝臟研磨液，a值不變，b值減小，B錯誤；37 ℃接近人體正常體溫，是酶的最適溫度，催化效率是最高的，所用時間會減少，故b值減小，C正確；底物的量增加時，產(chǎn)物的量和時間都會有所增加，故a和b都增大，D錯誤。 命題2　溫度、pH對酶活性影響的實驗探究 3．(2017泰安高三模擬)將牛奶和姜汁混合，能使牛奶凝固。某同學用曾煮沸的姜汁重復這項實驗，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．進一步測定最適溫度，可設置60 ℃、65 ℃、75 ℃、80 ℃四個溫度梯度 C．將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對應溫度的牛奶混合，能夠提高實驗的準確度 D．該實驗說明酶需要適宜的溫度，100 ℃時未凝固，是因為酶的活性已經(jīng)喪失 解析：選B。據(jù)題意知，100 ℃時牛奶不能凝固，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，測定最適溫度時應在40～100 ℃之間縮小溫度梯度，進行多組實驗，B錯誤；將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對應溫度的牛奶混合，能排除姜汁與牛奶混合時，溫度變化，提高實驗準確度，C正確；該實驗說明酶需要適宜的溫度，100 ℃時不能使牛奶凝固，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體積分數(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個試管中的馬鈴薯提取液的量減半，重復上述實驗。在相同時間內(nèi)，分別測得兩次實驗中過氧化氫的含量變化并繪制成如圖1所示曲線，請回答下列問題： (1)該實驗的自變量是________，因變量是________。 (2)曲線B是第________次實驗的結(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位于橫坐標同一位置的原因是 ________________________________________________________________________。 (4)圖2表示馬鈴薯中過氧化氫酶在體外的最適條件下，底物濃度對酶所催化的反應速率的影響。請在圖上畫出： ①如果在A點時，將溫度提高5 ℃時的曲線變化； ②如果在B點時，向反應混合物中加入少量同種酶的曲線變化； ③如果在C點時，加入大量pH為1．8的鹽酸的曲線變化。 解析：(1)圖1中，橫坐標為自變量之一——pH；坐標系中有兩條曲線，分別代表不同量的提取液。因此，該實驗中的自變量是pH的大小和提取液的量。一般情況下，坐標系中的縱坐標代表的是因變量。(2)因為兩次實驗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，相同時間分解的過氧化氫的量就多。(3)pH影響酶的活性，兩次實驗僅僅是所用提取液(酶)的量不同，而酶的最適pH不因酶量的多少而改變。(4)本實驗是在最適宜條件下進行的，一旦提高溫度，酶活性會有所下降；在反應物充足的情況下，酶濃度增加，反應速率增大；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的鹽酸會導致溶液pH降低，過氧化氫酶的活性會急劇下降，則化學反應速率下降。 答案：(1)pH的大小和提取液的量　反應相同時間后過氧化氫的剩余量　(2)一　第一次實驗中提取液的量較多，酶量較多，相同時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 　其他因素對酶活性影響的實驗探究 5．(2017河北衡水中學四調(diào))在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時，得到如表結(jié)果。下列分析不正確的是(　　) 金屬離子(mmol/L) 相對活性(%) 對照組 100 Mn2＋ 123 Co2＋ 79 Mg2＋ 74 A．Mn2＋降低了反應過程的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能導致酶結(jié)構(gòu)的改變使其活性降低 C．不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D．該水解酶的用量是實驗的無關變量 解析：選A。Mn2＋提高了酶的活性，從而使酶更有效地降低反應的活化能，而Mn2＋本身不能降低反應過程的活化能，A錯誤。 　ATP的結(jié)構(gòu)和功能 1．ATP的結(jié)構(gòu)簡式和簡式中A、P所代表的含義 (1)結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P。 (2)A：腺苷； P：磷酸基團。 2．圖中①是高能磷酸鍵，其中遠離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，其作用是為各項生命活動提供能量。 ) 1．(必修1 P89圖5－5改編) 在活細胞中，下列循環(huán)過程永不停止地進行著，如圖所示，下列相關敘述錯誤的是(　　) A．在②過程中，是由于遠離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的生理活動有光合作用、細胞呼吸 C．A1和A2應為不同種物質(zhì)，其作用底物不同 D．呼吸作用中，主要進行②過程，能量來自有機化合物的分解 解析：選D。呼吸作用中，主要進行①過程，其能量來自有機物氧化分解所釋放的化學能。 2．(深入追問)細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的具體場所分別有哪些？ 提示：產(chǎn)生場所有：細胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體； 消耗場所有：細胞膜、細胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體、核糖體、細胞核等生物體的需能部位。 1．ATP與光合作用及細胞呼吸的關系 (1)與光合作用的關系 (2)與細胞呼吸的關系 2．ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關系 (1)在無氧條件下，生物細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP。 (2)隨O2供應量增多，有氧呼吸明顯加強，ATP產(chǎn)生量隨之增加；但當O2供應量達到一定值后，ATP產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、有機物、ADP、磷酸等。 (3)當橫坐標表示呼吸強度時，ATP產(chǎn)生量曲線應從原點開始。 【感知考題】 下列關于ATP的敘述，完全正確的選項是(　　) ①葡萄酒釀制期間，酵母細胞內(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Ⅰ，1A) ③每個ADP分子中含有兩個高能磷酸鍵(2014江蘇，1B) ④神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙中的移動消耗ATP(2016全國乙，4B) ⑤神經(jīng)細胞興奮后恢復為靜息狀態(tài)消耗ATP(2016全國乙，4D) ⑥人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量照樣達到動態(tài)平衡(高考天津卷改編) A．①②③④　　　　　　　 B．①④⑤⑥ C．①②⑤⑥ D．②③④⑥ [答案]　C 高分點撥——類題通法 細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程 轉(zhuǎn)化 場所 生理過程 消耗ATP 產(chǎn)生ATP 細胞膜 主動運輸、胞吞、胞吐 細胞質(zhì) 基質(zhì) 細胞內(nèi)生命活動，如物質(zhì)運輸 細胞呼吸第一階段 葉綠體 暗反應、自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成 光反應 線粒體 自身DNA復制、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 細胞核 DNA復制、轉(zhuǎn)錄 【跟進題組】 命題1　ATP的來源、結(jié)構(gòu)及生理作用 1．(2016高考海南卷，11)下列有關植物細胞能量代謝的敘述，正確的是(　　) A．含有兩個高能磷酸鍵的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．光下葉肉細胞的細胞質(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．三者既能同時參與轉(zhuǎn)錄過程，又能同時參與翻譯過程 C．ATP含有兩個高能磷酸鍵，腺嘌呤核糖核苷酸含有一個高能磷酸鍵，mRNA無高能磷酸鍵 D．腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的單體之一，ATP去掉遠離腺苷的兩個磷酸基團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錯誤；腺嘌呤核糖核苷酸不參與翻譯過程，B錯誤；ATP中有兩個高能磷酸鍵，腺嘌呤核糖核苷酸和mRNA無高能磷酸鍵，C錯誤；腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的單體之一，ATP去掉遠離腺苷的兩個磷酸基團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項錯誤；食物中穩(wěn)定的化學能轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學能，需通過呼吸作用來完成，B項正確；如果ATP來自光反應，則這部分ATP只能用于暗反應，不能用于胞吞和胞吐，C項錯誤；ATP的合成和分解均需要酶的催化，D項錯誤。 4．(2017山東萊州一中第一次檢測)下列有關ATP的敘述，錯誤的是(　　) A．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機體對能量的需求 B．圖中兩次ATP的水解，后者能量可用于各項生命活動 C．圖中兩次合成ATP，前者能量來源于光能且在人體細胞中不會發(fā)生 D．ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤構(gòu)成 解析：選D。細胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，保證了機體對能量的需求，A正確；圖中兩次ATP的水解，前者能量儲存在有機物中，后者能量可用于各項生命活動，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，在人體細胞中不會發(fā)生，C正確；ATP由3個磷酸基團和1個腺苷(由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成)構(gòu)成，D錯誤。 誤區(qū)1　認為ATP＝能量 [點撥]　ATP是與能量有關的一種物質(zhì)，不可將ATP與能量等同起來。 誤區(qū)2　認為ATP轉(zhuǎn)化為ADP不需要消耗水 [點撥]　ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應”，這一過程需酶的催化，同時也需要消耗水。 誤區(qū)3　認為細胞中含有大量ATP [點撥]　生命活動需要消耗大量能量，但細胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復利用，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。下列相關敘述，最為準確的是(　　) 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，葉肉細胞內(nèi)合成ATP的場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，葉肉細胞內(nèi)合成ATP的場所有線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)，A錯誤；ATP是細胞內(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　②ATPADP＋Pi＋能量?、酃夂献饔谩、艿鞍踪|(zhì)　⑤RNA?、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] 1．一個本質(zhì) 酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。 2．兩個必清 (1)ATP是細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。 (2)細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制，是生物界的共性。 3．三個特性 (1)專一性：一種酶只能催化一種或一類化學反應。 (2)高效性：與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 (3)作用條件較溫和：酶能催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的。 4．四個條件 (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、過堿都會導致酶分子結(jié)構(gòu)破壞而永久失去活性。