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1、專題4酶與ATP考點考點1酶酶一、酶的作用與本質(zhì)一、酶的作用與本質(zhì)1.酶的作用酶在細胞代謝中具有催化作用。2.酶的作用機理(1)活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。(2)酶的催化作用機理:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(3)意義:正是由于酶的催化作用,細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。知識清單3.酶的本質(zhì)(1)酶的本質(zhì)與概念(2)試劑檢測法鑒定酶的本質(zhì)二、酶的特性二、酶的特性1.高效性:與無機催化劑相比,酶降低反應(yīng)活化能的作用更顯著,催化效率更高。(1)與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。(2)a、b酶的催化具高效性;a、c酶具有催化作用。2.專一性:每一種酶只能催化一種化

2、合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。(1)物理模型“鎖和鑰匙學(xué)說”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)。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: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對此反應(yīng)無催化作用。而加入酶A的反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)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。3.作用條件較溫和:酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般在溫和的條件下進行。(1)在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低,酶活性都會受到影響。(2)過酸、過堿或溫度過高,會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久性失

3、活。0左右時,酶的活性很低,但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在適宜的溫度下酶的活性可以升高。三、影響酶促反應(yīng)的因素三、影響酶促反應(yīng)的因素1.溫度和pH對酶促反應(yīng)的影響(1)在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強,超過這一范圍,酶的催化作用逐漸減弱。(2)過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞。(3)從丙圖可以看出:反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。2.底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響(1)甲圖:在其他條件適宜、酶量一定的情況下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快,但當(dāng)?shù)孜镞_到一定濃度后,受酶數(shù)量的限制,酶促反應(yīng)速率不再增加。(2)乙圖:

4、在底物充足、其他條件適宜的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。名師點撥(1)同一個體不同細胞中,酶的種類和數(shù)量會不同。對于同一個細胞而言,在不同的時期或生理狀態(tài)下,細胞中酶的種類和數(shù)量也會發(fā)生改變。(2)酶促反應(yīng)速率與酶活性不同。溫度和pH通過影響酶活性,進而影響酶促反應(yīng)速率。底物濃度和酶濃度也能影響酶促反應(yīng)速率,但并未改變酶活性。例例1(2016廣西玉林高中期末,12)圖乙表示圖甲的反應(yīng)過程中有關(guān)物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線,下列敘述正確的是()A.圖甲中物質(zhì)a可以是麥芽糖也可以是乳糖,該過程為吸能反應(yīng)B.圖甲中物質(zhì)b能降低該化學(xué)反應(yīng)的活化能,其化學(xué)本質(zhì)與無機催化劑相同C.圖乙中若曲線表示不同溫

5、度下酶促反應(yīng)速率,則曲線溫度曲線溫度曲線溫度D.圖乙中若曲線表示不同酶濃度下酶促反應(yīng)速率,則曲線酶濃度曲線酶濃度曲線酶濃度解析解析據(jù)圖甲可知,該物質(zhì)由兩個相同的基本單位組成,乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖組成,A項錯誤;b是酶,其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA,B項錯誤;因為不確定該酶的最適溫度,故不能確定曲線的溫度的高低,C項錯誤。答案答案D考點考點2ATP一、一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能1.組成元素:C、H、O、N、P。2.分子結(jié)構(gòu)式(1)分子結(jié)構(gòu)式:APPP(簡寫)。1分子ATP=1分子腺苷(A)+3分子磷酸基團。腺苷=腺嘌呤+核糖。含有2個高能磷酸鍵。(2)特點:遠離腺苷的高能磷酸鍵

6、易水解,釋放出能量,也可以接受能量而重新形成。3.功能:生命活動的直接能源物質(zhì)。二、二、ATP與與ADP的相互轉(zhuǎn)化的相互轉(zhuǎn)化1.轉(zhuǎn)化過程(1)植物細胞可以通過光合作用和細胞呼吸形成ATP,而動物細胞只能通過細胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP專用于暗反應(yīng),不用于其他生命活動;植物或動物細胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動。2.細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP:主動運輸、胞吞、胞吐細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP:細胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP:光反應(yīng)消耗ATP:暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等線粒體產(chǎn)生ATP:有氧呼吸第二、三階

7、段消耗ATP:自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等核糖體消耗ATP:蛋白質(zhì)的合成細胞核消耗ATP:DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等名師點撥(1)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化不可逆:ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,從物質(zhì)方面來看是可逆的,從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。(2)ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì),不可等同于能量:ATP是一種高能磷酸化合物,高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54kJ/mol的能量。(3)不可誤認(rèn)為細胞中含有大量ATP,事實上,細胞中ATP含量很少,只是ATP與ADP轉(zhuǎn)化非常迅速及時。無論是飽食還是饑餓,ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡。(4)誤認(rèn)為ATP轉(zhuǎn)化為ADP不消耗水:ATP轉(zhuǎn)化為

8、ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”,這一過程需ATP水解酶的催化,同時也需要消耗水。蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。三、三、ATP產(chǎn)生量與產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系分析供給量的關(guān)系分析1.甲圖表示大部分細胞中ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系(1)A點表示在無氧條件下,細胞可通過無氧呼吸分解有機物,產(chǎn)生少量ATP。(2)AB(不含A、B點)段表示隨O2供給量增多,細胞有氧呼吸明顯加強,通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多,ATP的產(chǎn)生量隨之增加。(3)BC段表示O2供給量超過一定范圍后,ATP的產(chǎn)生量不再增加,此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。2.乙圖可表示哺乳動物成熟紅細胞中ATP產(chǎn)生

9、量與O2供給量的關(guān)系,其ATP來自無氧呼吸,與O2無關(guān)。例例2(2016廣西南寧高三摸底考試,3)下列關(guān)于ATP、ADP的說法中,錯誤的是()A.ATP由3個磷酸基團和1個腺苷構(gòu)成B.ATP在生物體內(nèi)含量很多,是生物體生命活動所需能量的直接來源C.動物細胞有氧呼吸過程中產(chǎn)生大量ATP的階段需要氧氣參與D.葉綠體中ADP由葉綠體基質(zhì)向類囊體薄膜運動,ATP則是向相反方向運動解析解析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,A正確;ATP在細胞內(nèi)的含量很少,但是,ATP在細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化十分迅速,ATP和ADP在細胞內(nèi)的含量總處于動態(tài)平衡之中,這對于構(gòu)成生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境具有

10、重要意義,B錯誤;動物細胞有氧呼吸的第三階段氫與氧結(jié)合生成水,產(chǎn)生大量的ATP,C正確;葉綠體中光反應(yīng)的場所為類囊體薄膜,暗反應(yīng)的場所為葉綠體基質(zhì),光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,D正確。答案答案B題型題型1曲線分析類曲線分析類辨析有關(guān)酶與辨析有關(guān)酶與ATP的曲線的曲線1.解答坐標(biāo)曲線題的“三步曲”2.“歸納法”總結(jié)具有專一性的物質(zhì)(1)酶:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。如限制性核酸內(nèi)切酶能識別特定的核苷酸序列,并在特定的切割位點上切割DNA分子。題型突破(2)載體:某些物質(zhì)通過細胞膜時需要載體協(xié)助,不同物質(zhì)所需載體不同,載體的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎(chǔ)。(

11、3)受體:激素特異性地作用于靶細胞、靶器官,其原因在于它的靶細胞膜或胞內(nèi)存在與該激素特異性結(jié)合的受體。(4)tRNA:tRNA有61種,每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸。(5)抗體:一種抗體只能與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合。1.解讀有關(guān)“酶”的“八個誤區(qū)”項目正確說法錯誤說法產(chǎn)生場所活細胞(哺乳動物成熟紅細胞除外)有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生化學(xué)本質(zhì)有機物(多為蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA)蛋白質(zhì)作用場所可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用只在細胞內(nèi)起催化作用溫度影響低溫只抑制酶的活性,不會使酶變性失活低溫和高溫均使酶變性失活作用酶只起催化作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等功能來源生物體內(nèi)合成可來源于食物等合成原料氨基

12、酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成場所核糖體、細胞核等只有核糖體2.“辨析法”區(qū)分不同化合物中的“A”ATP中的A為腺苷(由腺嘌呤和核糖組成),DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸,RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A為腺嘌呤。所有“A”的共同點是都含有腺嘌呤。例例1(2016遼寧沈陽東北育才中學(xué)二模,13)如圖表示的是在最適溫度下,反應(yīng)物濃度對胃蛋白酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。下列有關(guān)說法正確的是()A.若在A點時溫度升高10,則反應(yīng)速率加快B.若在A點時溫度升高10,則反應(yīng)速率不變C.若在B點時往混合物內(nèi)加入少量胃蛋白酶,則反應(yīng)速率會加快D.若在B點時往混合物內(nèi)加入少量胃蛋白酶,則反

13、應(yīng)速率不變思路導(dǎo)引思路導(dǎo)引解析解析圖示曲線是在最適溫度下所得的,若溫度升高10,酶促反應(yīng)速率會下降,A、B錯誤;B點時限制反應(yīng)速率的因素可能是酶的量,故往混合物內(nèi)加入少量胃蛋白酶,則反應(yīng)速率會加快,C正確、D錯誤。答案答案C1-1(2016山東萊州一中第一次檢測,19)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(dāng)溫度為某一任何固定值時,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1個D.若溶液的pH升高,則曲線b的頂點上移答案答案C解析解析隨著溫度的增加,圖中c曲線一直呈上升趨勢,據(jù)此不能得出“c酶的最適溫度為3

14、6左右”的結(jié)論,A錯誤;酶的活性與酶的用量無關(guān),B錯誤;該實驗中的溫度和酶的種類均屬于自變量,因變量是酶的活性,C正確;若溶液的pH升高,可能會導(dǎo)致酶的活性下降,曲線b的頂點可能下移,D錯誤。1-2(2016河北定州中學(xué)第一次月考,13)據(jù)圖判斷,有關(guān)敘述錯誤的是()A.酶1能催化ATP甲,但不能催化甲乙,表明酶1具有專一性B.圖中含有磷酸鍵的化合物有三種C.丙物質(zhì)為腺苷,丁可用于某些脂質(zhì)的合成D.ATP為生命活動提供能量需要經(jīng)過圖示的整個過程答案答案D解析解析根據(jù)磷酸基團數(shù)目的多少可判斷甲、乙、丙、丁分別為ADP、AMP、腺苷和Pi,酶13分別催化ATP、ADP和AMP的水解。不同種酶對應(yīng)不

15、同底物,可反映酶的專一性,A正確;圖中ATP、物質(zhì)甲、物質(zhì)乙均含有磷酸鍵,B正確;丙物質(zhì)為腺苷,丁物質(zhì)為磷酸,磷酸可用于磷脂的合成,C正確;ATP為生命活動提供能量需經(jīng)過圖示的ATP甲過程,D錯誤。題型題型2教材實驗類教材實驗類探究酶的特性及影響酶活性的因素探究酶的特性及影響酶活性的因素1.“梯度法”探究酶的最適溫度或最適pH(1)實驗設(shè)計思路(2)實驗設(shè)計程序2.“對比法”驗證酶的作用及高效性與專一性(1)酶的催化作用實驗探究對照組:反應(yīng)物+清水反應(yīng)物不被分解;實驗組:反應(yīng)物+等量的相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解。(2)酶的專一性實驗探究:此實驗中的自變量可以是不同反應(yīng)物,也可以是不同酶溶液,因變量

16、是反應(yīng)物是否被分解。設(shè)計思路一:換反應(yīng)物不換酶實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解;對照組:另一反應(yīng)物+等量相同酶溶液反應(yīng)物不被分解。設(shè)計思路二:換酶不換反應(yīng)物實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解;對照組:相同反應(yīng)物+等量另一種酶溶液反應(yīng)物不被分解。(3)酶的高效性實驗探究對照組:反應(yīng)物+無機催化劑底物分解速率;實驗組:反應(yīng)物+等量酶溶液底物分解速率。實驗中自變量是無機催化劑和酶,因變量是底物分解速率。 1.走出酶實驗的四個“易錯區(qū)”(1)探究酶的高效性時,對照組應(yīng)用無機催化劑。(2)用不同底物、同種酶來探究酶的專一性時,若用淀粉酶和淀粉、蔗糖(兩種底物),則應(yīng)用斐林試劑作為檢測試劑,不能

17、選用碘液作為檢測試劑。(3)在酶的最適溫度探究實驗中,應(yīng)按一定的溫度梯度設(shè)置多個實驗組,通過對比實驗結(jié)果找出酶的最適溫度。材料不能用H2O2溶液,因為高溫下H2O2分解加快。若選取淀粉和淀粉酶,則不宜選用斐林試劑,因為斐林試劑需水浴加熱,而溫度是自變量。(4)在酶的最適pH探究實驗中,操作時必須先將酶置于不同pH條件(加清水、加氫氧化鈉、加鹽酸)下,然后再加入反應(yīng)物。不能把酶加入反應(yīng)物中后,再加入鹽酸或氫氧化鈉。2.規(guī)避ATP與能量的兩個“易錯點”(1)光能是生物體生命活動所需能量的根本來源,但不是直接能源物質(zhì)。(2)在ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中,物質(zhì)是可以循環(huán)利用的,而能量是不可循環(huán)的。

18、ATP的形成與水解伴隨著能量的儲存和釋放。例例2(2016山東萊州一中第一次質(zhì)檢,20)下列有關(guān)酶的實驗設(shè)計正確的是()A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性B.利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響C.利用過氧化氫、鮮肝勻漿和FeCl3研究酶的高效性D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為5、7、9的緩沖液驗證pH對酶活性的影響思路導(dǎo)引思路導(dǎo)引解析解析碘液不能用于檢測蔗糖是否水解,A錯誤;過氧化氫在高溫下分解加快,從而影響實驗結(jié)果,B錯誤;比較過氧化氫在過氧化氫酶(鮮肝中)和Fe3+(無機催化劑)作用下分解的快慢可證明酶的高效性,C正確;由于胃蛋白酶的最適pH為1.5,故該實驗設(shè)計

19、缺乏最適pH的組別及pH小于最適pH的組別,D錯誤。答案答案C2-1(2016河北衡水中學(xué)四調(diào),10)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()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(guān)變量答案答案A解析解析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錯誤。金屬離子(mmol/L)相對活性(%)對照組100Mn2+123Co2+79Mg2+74試管編號12345加入物質(zhì)適量唾液銹鐵釘生土豆塊

20、熟土豆塊生土豆塊+稀鹽酸實驗結(jié)果幾乎無氣泡少量氣泡大量氣泡幾乎無氣泡幾乎無氣泡2-2(2016河北冀州中學(xué)第二次月考,10)取經(jīng)過編號的5支試管分別加入2mL0.5mol/L的過氧化氫溶液,進行如下實驗,根據(jù)實驗內(nèi)容,下列說法正確的是 ()A.說明酶具有高效性的是3號和4號實驗B.1號和3號對照不能說明酶有專一性C.各組實驗都不能體現(xiàn)酶的活性與溫度之間的關(guān)系D.3號和5號對照可以說明酶的活性受pH的影響答案答案D解析解析證明酶具有高效性需對比無機催化劑的催化作用與酶的催化作用,即2號和3號實驗可證明酶具有高效性,A錯誤;1號和3號分別用唾液淀粉酶和過氧化氫酶與過氧化氫反應(yīng),兩組實驗結(jié)果對照可說明酶有專一性,B錯誤;3號和4號的實驗結(jié)果說明高溫會使酶的活性降低,C錯誤;3號和5號的實驗結(jié)果可以說明pH變化會影響酶的活性,D正確。