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◆專題二 細(xì)胞的代謝,考情縱覽,小專題4 酶與ATP,考情縱覽,知識串聯(lián)導(dǎo)思,重點提煉透析,知識串聯(lián)導(dǎo)思,重點提煉透析,考點一 酶、影響酶促反應(yīng)的因素及曲線整合分析,典例引領(lǐng),如圖表示某種酶在不同處理條件(a、b、c)下催化某反應(yīng)時生成物的量與反應(yīng)時間的關(guān)系。下列說法正確的是( ) A.酶提供了反應(yīng)過程所必需的活化能 B.圖中三組反應(yīng)物起始量一樣,造成差異的原因可能有溫度、pH、酶濃 度等 C.若是溫度不同造成反應(yīng)速率不同,則a一定為該酶催化反應(yīng)的最適溫度 D.酶分子在催化反應(yīng)完成后會立即被降解,【解題思路】 A選項可聯(lián)想到酶催化作用的原理知識點,酶的作用原理只是降低了反應(yīng)過程所必需的活化能,并不是為酶促反應(yīng)提供能量,由此判斷A錯誤。B選項可聯(lián)想到溫度、pH、酶濃度、底物濃度對酶促反應(yīng)的影響知識點,反應(yīng)物起始量都相同,造成酶促反應(yīng)速率差異的原因可能是酶活性的差異,影響酶活性的因素是溫度、pH、酶濃度等,B正確。溫度對酶活性的影響曲線類似于拋物線形狀,圖給出的信息太少,無法判斷a是否為最適溫度,C錯誤。由該選項可聯(lián)想到各種因素,如溫度、pH對酶活性的影響曲線。作為催化劑的酶分子在催化反應(yīng)前后,分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變,D錯誤,由該選項可聯(lián)想到酶的概念。,答案:B,【思考】 1.分析該題的曲線圖,反應(yīng)到一定時間,生成物的量不再發(fā)生變化的原因是什么?,提示:反應(yīng)底物已耗盡。,2.如何分析酶促反應(yīng)曲線?,提示: “四看法”分析酶促反應(yīng)曲線 一看兩坐標(biāo)軸的含義:分清自變量與因變量,了解兩個變量的關(guān)系。 二看曲線的變化:利用數(shù)學(xué)模型法觀察同一條曲線的升、降或平的變化,掌握變量變化的生物學(xué)意義。如在分析影響酶促反應(yīng)的因素時,一般情況下,生成物的量未達(dá)到飽和時,限制因素是橫坐標(biāo)所表示的因素,當(dāng)達(dá)到飽和后,限制因素是除橫坐標(biāo)所表示的因素之外的其他因素。 三看特殊點:即曲線的起點、終點、頂點、轉(zhuǎn)折點、交叉點等,理解特殊點的意義。 四看不同曲線的變化:理解曲線之間的內(nèi)在聯(lián)系,找出不同曲線的異同及變化的原因。,歸納拓展,1.明辨酶的“八大誤區(qū)” (1)誤認(rèn)為“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”,實際上絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA,由 此可聯(lián)想酶合成的原料有氨基酸和核糖核苷酸,酶合成的場所有核糖體和細(xì)胞核。 (2)誤認(rèn)為“具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶”,實際上,凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。 (3)誤認(rèn)為“酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能”,實際上絕大多數(shù)酶是生物催化劑, 只起催化作用。 (4)誤認(rèn)為“酶和激素一樣,酶促反應(yīng)完成后酶隨即解體”,作為催化劑的酶分子 在催化反應(yīng)前后分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變,仍具有催化作用。 (5)誤認(rèn)為“酶作為催化劑時參加了化學(xué)反應(yīng)”,實際上酶作為催化劑時只是降 低化學(xué)反應(yīng)的活化能,不參加化學(xué)反應(yīng)。 (6)誤認(rèn)為“酶為化學(xué)反應(yīng)提供了活化能”,實際上,酶并未給化學(xué)反應(yīng)提供能量,只是降低了參加反應(yīng)的物質(zhì)從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需的能量。 (7)誤認(rèn)為“酶只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用”,實際上酶既可在細(xì)胞內(nèi)也可在細(xì)胞外 發(fā)揮作用。 (8)誤認(rèn)為“低溫引起酶的變性失活”,實際上低溫只是影響酶的活性,不破壞酶 的結(jié)構(gòu),但高溫能使酶失活。,2.影響酶促反應(yīng)的因素及曲線整合分析 (1)單一因素對酶促反應(yīng)的影響 ①在最適溫度(pH)之前,隨溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強,酶促反應(yīng)速率增強,超過這一范圍酶促反應(yīng)逐漸減弱。 ②過酸、過堿、高溫都會使酶失活,酶促反應(yīng)速率為0;而低溫只是抑制酶的活性,酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞,溫度升高可恢復(fù)活性,故低溫時酶促反應(yīng)速率大于0。,(2)多種因素對酶促反應(yīng)的影響 ①分析丙圖可知:反應(yīng)溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。 ②分析丁圖可知:反應(yīng)溶液中酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。 (3)底物濃度、酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響 ①戊圖中,酶量一定時,在一定底物濃度范圍內(nèi),酶促反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而加快,當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后,受酶數(shù)量和酶活性的限制,酶促反應(yīng)速率不再增加。 ②己圖中,在底物充足時,酶濃度越高,酶促反應(yīng)速率越快。,熱點考向,考向一,以基礎(chǔ)判斷的形式,考查酶的本質(zhì)、作用及特性,1.(2013新課標(biāo)全國理綜Ⅱ)關(guān)于酶的敘述,錯誤的是( ) A.同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中 B.低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu) C.酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速度 D.酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個反應(yīng)的底物,解析:同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中,無論細(xì)胞分化到何種程度,某些基本的代謝是細(xì)胞所共有的,如細(xì)胞呼吸、轉(zhuǎn)錄、翻譯等,這些生命活動過程中的酶就是分化程度不同的細(xì)胞中所共有的酶,如呼吸酶、RNA聚合酶等,故A項正確。酶的作用條件比較溫和,在最適溫度和pH下,酶的活性最強,低溫使酶的活性降低,但不會破壞酶的空間結(jié)構(gòu),使酶失活,故B項錯誤。酶在生化反應(yīng)中起著催化作用,其作用機理是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能,提高了化學(xué)反應(yīng)速度,故C項正確。絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),酶在一些化學(xué)反應(yīng)中可作為催化劑,而在另一些化學(xué)反應(yīng)中,則可作為底物被相關(guān)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項正確。,B,以曲線分析的形式,考查影響酶促反應(yīng)的因素,2.(2015長春調(diào)研)如圖甲是H2O2酶活性受pH影響的曲線,圖乙表示在最適溫度下,pH =b時H2O2分解產(chǎn)生的O2量隨時間的變化。若該酶促反應(yīng)過程中改變某一初始條件,以下改變正確的是( ) A.pH=a時,e點下移,d點左移 B.pH=c時,e點為0 C.溫度降低時,e點不移,d點右移 D.H2O2量增加時,e點不移,d點左移,解析:pH=a時,由于酶活性減弱,達(dá)到平衡所需要的時間增加,而總的產(chǎn)物量不變,e點不變,d點右移,A錯誤。pH=c時,酶失去活性,而H2O2本身能自行分解,e點不變,B錯誤。溫度降低時,酶的活性減弱,改變反應(yīng)速率,不改變產(chǎn)物的量,e點不變,達(dá)到平衡所需要的時間增加,d點右移,C正確。H2O2量增加,分解生成的O2增多,達(dá)到平衡所需要的時間增加,e點上移,d點右移,D錯誤。,考向二,C,考點二 與酶相關(guān)的實驗分析與設(shè)計,典例引領(lǐng),回答下列題目。 (Ⅰ)某同學(xué)設(shè)計了如下實驗來“比較過氧化氫在不同條件下的分解”,實驗處理及結(jié)果如表格所示(+的數(shù)目代表氣泡的多少;-表示無):,請回答下列問題: (1)該實驗中,1～4號試管中,1號和4號試管對比可以說明 ;3號和4號試管對比可以說明 。 (2)與1號試管相比,2、3、4號試管出現(xiàn)了較多的氣泡,導(dǎo)致2號和3號試管反應(yīng)速率都增加的原理 (填“相同”或“不相同”),導(dǎo)致3號和4號試管反應(yīng)速率都增加的原理 (填“相同”或“不相同”)。 (3)3號與4號試管相比,4號試管產(chǎn)生的氣泡多,從活化能的角度分析是由于 。 (4)該實驗用的試劑(過氧化氫和新鮮肝臟研磨液)能否用來探究溫度對酶活性的影響? 。,【解題思路】 (Ⅰ)做該類題目的關(guān)鍵主要是分析和比較題目的自變量和因變量,由此根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行解答。 (1)1號和4號試管對比實驗的自變量為是否使用酶,驗證了酶的催化作用;3號和4號試管對比實驗的自變量是催化劑的種類,驗證了酶的催化作用具有高效性。(2)升高溫度可以給予反應(yīng)物活化所需的能量,使其從不易反應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)變成極易反應(yīng)的顯著活躍狀態(tài);催化劑不能直接給予反應(yīng)物活化所需的能量,但可以降低它的活化能。(4)因為過氧化氫的分解受溫度的影響較大,比如在高溫環(huán)境中,酶的活性降低,但過氧化氫仍容易分解。,答案: (Ⅰ)(1)酶具有催化作用 酶具有高效性 (2)不相同 相同 (3)與無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著 (4)不能,(Ⅱ)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,并從該細(xì)菌中提取了脂肪酶?；卮饐栴}: (1)測定脂肪酶活性時,應(yīng)選擇 作為該酶作用的物質(zhì),反應(yīng)液中應(yīng)加入 溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。 (2)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì),可將該酶液與雙縮脲試劑混合,若反應(yīng)液呈紫色,則該酶的化學(xué)本質(zhì)為 。 (3)根據(jù)該細(xì)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。,【解題思路】 (Ⅱ)(1)根據(jù)酶具有專一性的特點可知,脂肪酶只能催化脂肪的水解,因此測定脂肪酶活性時,應(yīng)選擇脂肪作為該酶作用的底物;為維持其酸堿度穩(wěn)定,一般在反應(yīng)液中加入緩沖溶液。(2)該問考查蛋白質(zhì)的鑒定,能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色,說明該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(3)該問考查測定酶最適溫度的實驗設(shè)計方法,要探究酶催化作用的最適溫度,應(yīng)設(shè)置一系列溫度梯度,分別測定酶活性,催化活性最高時的溫度即為最適溫度,由于該細(xì)菌生活的溫度范圍為55～65 ℃,因此設(shè)置溫度范圍時應(yīng)將其包含在內(nèi)。注意題中明確要求寫出的是“實驗思路”而不是實驗步驟。,答案: (Ⅱ)(1)脂肪 緩沖 (2)蛋白質(zhì) (3)在一定溫度范圍內(nèi)(包括55～65 ℃)設(shè)置溫度梯度,分別測量酶活性,若所測數(shù)據(jù)內(nèi)出現(xiàn)峰值,則峰值所對應(yīng)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。,歸納拓展,1.探究酶的化學(xué)本質(zhì),2.驗證酶的專一性 (1)設(shè)計思路:酶相同,底物不同(或底物相同,酶不同)。,(2)設(shè)計方案示例:,(3)結(jié)論:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有專一性。 3.驗證酶的高效性 (1)設(shè)計思路:將用酶催化的反應(yīng)與用無機催化劑催化的反應(yīng)進(jìn)行對照,即酶的催化效率比無機催化劑高。,(2)設(shè)計方案示例:,4.探究酶的最適溫度或最適pH (1)實驗設(shè)計思路,,(2)操作步驟,易錯提醒 (1)探究溫度對酶活性的影響 ①不能用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響,因為加熱本身也能使過氧化氫分解加快。 ②必須在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度條件后,再讓反應(yīng)物與酶接觸,避免在未達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時反應(yīng)物與酶接觸發(fā)生反應(yīng),影響實驗結(jié)果。 ③在探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗時,一般不用斐林試劑來檢測淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麥芽糖等還原糖,因為加入斐林試劑后需要加熱才能出現(xiàn)磚紅色沉淀,這樣原處于低溫條件下的淀粉酶的活性會慢慢恢復(fù),催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖,導(dǎo)致形成錯覺,從而得出錯誤的結(jié)論。 (2)用不同底物、同種酶來探究酶的專一性時,若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖兩種底物,則應(yīng)用斐林試劑作為檢測試劑,不能選用碘液作為 檢測試劑,因為碘液無法檢測蔗糖是否發(fā)生了水解。,熱點考向,考向一,以實驗分析的形式,考查酶的本質(zhì)、作用及特性,1.(2014福建理綜)用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì),處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)。由此可推測核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A.蛋白酶 B.RNA聚合酶 C.RNA D.逆轉(zhuǎn)錄酶,解析:核糖體由rRNA和蛋白質(zhì)組成,用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì),處理后的核糖體只剩rRNA,而催化氨基酸脫水縮合反應(yīng)的物質(zhì)是酶,由此可推測該酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA。C項正確。,C,考向二,以實驗探究的形式,考查影響酶活性的因素,2.(2015深圳一模)石油降解酶去醛基后變?yōu)槭?這兩種酶都能催化污泥中石油的分解。 (1)驗證石化酶化學(xué)本質(zhì)所用的試劑名稱是 ,酶催化作用的機理是 。,解析: (1)蛋白質(zhì)能與雙縮脲試劑反應(yīng)生成紫色物質(zhì);酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能提高反應(yīng)速率。,答案: (1)雙縮脲試劑 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,(2)下圖為不同條件下,石油降解酶對某湖泊污泥中石油分解能力的測定結(jié)果。 ①本實驗的自變量為 ,若要比較石油分解酶及石化酶 催化能力的大小可觀測的指標(biāo)是 。 ②湖泊中能合成石油分解酶的節(jié)細(xì)菌可消除輕微石油污染,這種途徑屬于 分解,這一實例說明生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。,解析: (2)①分析實驗結(jié)果記錄的曲線圖可知,本實驗的自變量是污泥含水量和pH,因變量是酶分解石油的能力,檢測的指標(biāo)是2天內(nèi)1 kg污泥中剩余石油含量。②利用節(jié)細(xì)菌可消除輕微石油污染,這種途徑屬于微生物分解。,答案: (2)①污泥含水量和pH (相同樣品中)2天內(nèi)1 kg污泥中剩余石油含量 ②微生物,(3)通過預(yù)實驗得知兩種酶的適宜溫度在20～30 ℃,為進(jìn)一步探究兩種酶的最適溫度及催化能力,某同學(xué)以2 ℃為溫度梯度設(shè)計了如下的實驗記錄表格。 探究石油降解酶及石化酶的最適溫度和催化能力實驗記錄表,指出表中的三處錯誤: ① 。 ② 。 ③ 。,,,解析：(3)實驗結(jié)果記錄要全面,根據(jù)題意能分解石油的酶是2種,表中缺少對石化酶的記錄;以2 ℃為溫度梯度設(shè)計實驗,則實驗溫度應(yīng)該分為20、22、24、26、28、30共6組實驗;且表中也沒有具體的溫度數(shù)值記錄。,答案: (3)①沒有標(biāo)明具體的溫度 ②溫度設(shè)置少一列 ③缺少對石化酶的記錄(順序可顛倒),考點三 透析ATP的結(jié)構(gòu)及其功能,典例引領(lǐng),以下關(guān)于ATP的敘述,正確的是( ) ①ATP由一個腺苷和三個磷酸基團組成 ②ATP中的高能磷酸鍵儲存能量多且穩(wěn)定 ③細(xì)胞中所有需要能量的生命活動都由ATP直接供能 ④劇烈運動時,肌細(xì)胞中的ATP/ADP的比值上升 ⑤在有光的條件下,葉綠體中才能合成ATP ⑥螢火蟲發(fā)光的能量是由ADP轉(zhuǎn)換成ATP時提供的 ⑦ATP一定在細(xì)胞器中產(chǎn)生 ⑧ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是一種可逆反應(yīng) A.①⑤ B.②⑥ C.③⑧ D.④⑦,【解題思路】 該題是對ATP相關(guān)知識點的綜合歸納,做該類題的方法只能是逐項分析判斷。ATP由一個腺苷和三個磷酸基團組成,①正確;ATP中的高能磷酸鍵儲存的能量較多,但是不穩(wěn)定,遠(yuǎn)離腺苷的那個高能磷酸鍵容易斷裂和形成,②錯誤;細(xì)胞中的絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是ATP直接供能,此外磷酸肌酸、NADPH等也可為某些生命活動直接供能,③錯誤;劇烈運動時,肌細(xì)胞中ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的速度加快,ATP和ADP仍處于動態(tài)平衡中,④錯誤;光合作用的光反應(yīng)階段,在葉綠體中合成ATP,⑤正確;螢火蟲發(fā)光的能量是由ATP水解產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化而成的,⑥錯誤;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中也可產(chǎn)生ATP,⑦錯誤;ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中的能量來源和去向不同、所需的酶不同,因此不是可逆反應(yīng),⑧錯誤。,答案:A,【思考】,,,1.病毒繁殖也由ATP供能嗎? 提示:病毒繁殖所需的能量也由ATP供能,這些ATP由宿主細(xì)胞合成。 2.葉綠體產(chǎn)生的ATP能供應(yīng)根對礦質(zhì)元素吸收所需的能量嗎? 提示:葉綠體產(chǎn)生的ATP,只能用于暗反應(yīng),不能用于其他生命活動,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動。,歸納拓展,1.ATP分子的結(jié)構(gòu),,2.ATP的形成途徑,3.ATP的產(chǎn)生場所 植物產(chǎn)生ATP的場所是葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,而動物產(chǎn)生ATP的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。,,熱點考向,考向一,以基礎(chǔ)判斷的形式,考查ATP的結(jié)構(gòu)、來源及生理作用,1.判斷下列有關(guān)ATP的敘述 (1)DNA和ATP中所含元素的種類相同。(2015新課標(biāo)全國理綜Ⅰ,1A)( ) (2)白細(xì)胞在血管內(nèi)黏著、遷移需要消耗ATP。(2015江蘇生物,16B)( ) (3)ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成。(2015海南生物,3D)( ) (4)活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行。(2014四川理綜,1D)( ) (5)人在饑餓時,細(xì)胞中ATP和ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡。( ),解析: (1)DNA和ATP中所含元素均為C、H、O、N、P。 (2)白細(xì)胞在血管內(nèi)黏著、遷移是耗能過程,需要消耗ATP。 (3)ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成。 (4)ATP與ADP在活細(xì)胞中可相互轉(zhuǎn)化,從而使活細(xì)胞中的ATP含量總是處于動態(tài)平衡之中。 (5)活細(xì)胞中的ATP和ADP的含量總是處于動態(tài)平衡之中。,√,√,,,,考向二,結(jié)合細(xì)胞代謝,考查ATP的合成與分解,2.(2014全國大綱卷理綜)ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述,錯誤的是( ) A.線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用 B.機體在運動時消耗ATP,睡眠時則不消耗ATP C.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATP D.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用,B,解析:細(xì)胞核無法進(jìn)行呼吸作用,它所需要的ATP主要由線粒體提供。機體在睡眠時生命活動仍然進(jìn)行,如細(xì)胞分裂、神經(jīng)傳導(dǎo)等,仍需要消耗ATP。有氧呼吸和無氧呼吸第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,均能合成ATP。植物根以主動運輸方式吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP由呼吸作用產(chǎn)生。,