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1、专题4酶与ATP考点考点1酶酶一、酶的作用与本质一、酶的作用与本质1.酶的作用酶在细胞代谢中具有催化作用。2.酶的作用机理(1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。(2)酶的催化作用机理:降低化学反应的活化能。(3)意义:正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。知识清单3.酶的本质(1)酶的本质与概念(2)试剂检测法鉴定酶的本质二、酶的特性二、酶的特性1.高效性:与无机催化剂相比,酶降低反应活化能的作用更显著,催化效率更高。(1)与无机催化剂相比,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.专一性:每一种酶只能催化一种化
2、合物或一类化合物的化学反应。(1)物理模型“锁和钥匙学说”图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被A催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)曲线模型:加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度的增大明显加快,说明酶A可催化该反应,即酶具有专一性。3.作用条件较温和:酶所催化的化学反应一般在温和的条件下进行。(1)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会受到影响。(2)过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久性失
3、活。0左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高。三、影响酶促反应的因素三、影响酶促反应的因素1.温度和pH对酶促反应的影响(1)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。(2)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。(3)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(1)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。(2)乙图:
4、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。名师点拨(1)同一个体不同细胞中,酶的种类和数量会不同。对于同一个细胞而言,在不同的时期或生理状态下,细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(2)酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。例例1(2016广西玉林高中期末,12)图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线,下列叙述正确的是()A.图甲中物质a可以是麦芽糖也可以是乳糖,该过程为吸能反应B.图甲中物质b能降低该化学反应的活化能,其化学本质与无机催化剂相同C.图乙中若曲线表示不同温
5、度下酶促反应速率,则曲线温度曲线温度曲线温度D.图乙中若曲线表示不同酶浓度下酶促反应速率,则曲线酶浓度曲线酶浓度曲线酶浓度解析解析据图甲可知,该物质由两个相同的基本单位组成,乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成,A项错误;b是酶,其化学本质是蛋白质或RNA,B项错误;因为不确定该酶的最适温度,故不能确定曲线的温度的高低,C项错误。答案答案D考点考点2ATP一、一、ATP的结构与功能的结构与功能1.组成元素:C、H、O、N、P。2.分子结构式(1)分子结构式:APPP(简写)。1分子ATP=1分子腺苷(A)+3分子磷酸基团。腺苷=腺嘌呤+核糖。含有2个高能磷酸键。(2)特点:远离腺苷的高能磷酸键
6、易水解,释放出能量,也可以接受能量而重新形成。3.功能:生命活动的直接能源物质。二、二、ATP与与ADP的相互转化的相互转化1.转化过程(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。2.细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP:细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP:光反应消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录,蛋白质合成等线粒体产生ATP:有氧呼吸第二、三阶
7、段消耗ATP:自身DNA复制、转录,蛋白质合成等核糖体消耗ATP:蛋白质的合成细胞核消耗ATP:DNA复制、转录等名师点拨(1)ATP与ADP相互转化不可逆:ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含量很少,只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水:ATP转化为
8、ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。三、三、ATP产生量与产生量与O2供给量的关系分析供给量的关系分析1.甲图表示大部分细胞中ATP产生量与O2供给量的关系(1)A点表示在无氧条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。(2)AB(不含A、B点)段表示随O2供给量增多,细胞有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生量随之增加。(3)BC段表示O2供给量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。2.乙图可表示哺乳动物成熟红细胞中ATP产生
9、量与O2供给量的关系,其ATP来自无氧呼吸,与O2无关。例例2( 2 0 1 6 广 西 南 宁 高 三 摸 底 考 试 , 3 ) 下 列 关 于 AT P 、 A D P 的 说 法 中 , 错 误 的 是()A.ATP由3个磷酸基团和1个腺苷构成B.ATP在生物体内含量很多,是生物体生命活动所需能量的直接来源C.动物细胞有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要氧气参与D.叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动,ATP则是向相反方向运动解析解析ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成,A正确;ATP在细胞内的含量很少,但是,ATP在细胞内的转化十分迅速,ATP和ADP
10、在细胞内的含量总处于动态平衡之中,这对于构成生物体内部稳定的供能环境具有重要意义,B错误;动物细胞有氧呼吸的第三阶段氢与氧结合生成水,产生大量的ATP,C正确;叶绿体中光反应的场所为类囊体薄膜,暗反应的场所为叶绿体基质,光反应为暗反应提供ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi,D正确。答案答案B题型题型1曲线分析类曲线分析类辨析有关酶与辨析有关酶与ATP的曲线的曲线1.解答坐标曲线题的“三步曲”2.“归纳法”总结具有专一性的物质(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点上切割DNA分子。题型突破(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要
11、载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)受体:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。1.解读有关“酶”的“八个误区”项目正确说法错误说法产生场所活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(多为蛋白质,少数为RNA)蛋白质作用场所可在细胞内、细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶只起
12、催化作用酶具有调节、催化等功能来源生物体内合成可来源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成场所核糖体、细胞核等只有核糖体2.“辨析法”区分不同化合物中的“A”ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成),DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A为腺嘌呤。所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤。例例1(2016辽宁沈阳东北育才中学二模,13)如图表示的是在最适温度下,反应物浓度对胃蛋白酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法正确的是()A.若在A点时温度升高10,则反应速率加快B.若在A点时温度升高10,则反应速率不变C.若在B点时往混合物内加入少量
13、胃蛋白酶,则反应速率会加快D.若在B点时往混合物内加入少量胃蛋白酶,则反应速率不变思路导引思路导引解析解析图示曲线是在最适温度下所得的,若温度升高10,酶促反应速率会下降,A、B错误;B点时限制反应速率的因素可能是酶的量,故往混合物内加入少量胃蛋白酶,则反应速率会加快,C正确、D错误。答案答案C1-1(2016山东莱州一中第一次检测,19)通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响,结果如图。下列说法正确的是()A.c酶的最适温度为36左右B.当温度为某一任何固定值时,酶的用量都会影响实验结果C.该实验中有两个自变量,因变量只有1个D.若溶液的pH升高,则曲线b的顶点上移答案答案C解析解析随
14、着温度的增加,图中c曲线一直呈上升趋势,据此不能得出“c酶的最适温度为36左右”的结论,A错误;酶的活性与酶的用量无关,B错误;该实验中的温度和酶的种类均属于自变量,因变量是酶的活性,C正确;若溶液的pH升高,可能会导致酶的活性下降,曲线b的顶点可能下移,D错误。1-2( 2 0 1 6 河 北 定 州 中 学 第 一 次 月 考 , 1 3 ) 据 图 判 断 , 有 关 叙 述 错 误 的 是()A.酶1能催化ATP甲,但不能催化甲乙,表明酶1具有专一性B.图中含有磷酸键的化合物有三种C.丙物质为腺苷,丁可用于某些脂质的合成D.ATP为生命活动提供能量需要经过图示的整个过程答案答案D解析解
15、析根据磷酸基团数目的多少可判断甲、乙、丙、丁分别为ADP、AMP、腺苷和Pi,酶13分别催化ATP、ADP和AMP的水解。不同种酶对应不同底物,可反映酶的专一性,A正确;图中ATP、物质甲、物质乙均含有磷酸键,B正确;丙物质为腺苷,丁物质为磷酸,磷酸可用于磷脂的合成,C正确;ATP为生命活动提供能量需经过图示的ATP甲过程,D错误。题型题型2教材实验类教材实验类探究酶的特性及影响酶活性的因素探究酶的特性及影响酶活性的因素1.“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH(1)实验设计思路(2)实验设计程序2.“对比法”验证酶的作用及高效性与专一性(1)酶的催化作用实验探究对照组:反应物+清水反应物不被分
16、解;实验组:反应物+等量的相应酶溶液反应物被分解。(2)酶的专一性实验探究:此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,因变量是反应物是否被分解。设计思路一:换反应物不换酶实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;对照组:另一反应物+等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二:换酶不换反应物实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;对照组:相同反应物+等量另一种酶溶液反应物不被分解。(3)酶的高效性实验探究对照组:反应物+无机催化剂底物分解速率;实验组:反应物+等量酶溶液底物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。1.走出酶实验的四个“易错区”(1)探究酶的高效性时,
17、对照组应用无机催化剂。(2)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若用淀粉酶和淀粉、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。(3)在酶的最适温度探究实验中,应按一定的温度梯度设置多个实验组,通过对比实验结果找出酶的最适温度。材料不能用H2O2溶液,因为高温下H2O2分解加快。若选取淀粉和淀粉酶,则不宜选用斐林试剂,因为斐林试剂需水浴加热,而温度是自变量。(4)在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同pH条件(加清水、加氢氧化钠、加盐酸)下,然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠。2.规避ATP与能量的两个“易错点”(1)光能是生
18、物体生命活动所需能量的根本来源,但不是直接能源物质。(2)在ATP与ADP的相互转化过程中,物质是可以循环利用的,而能量是不可循环的。ATP的形成与水解伴随着能量的储存和释放。例例2( 2 0 1 6 山 东 莱 州 一 中 第 一 次 质 检 , 2 0 ) 下 列 有 关 酶 的 实 验 设 计 正 确 的 是()A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性B.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响C.利用过氧化氢、鲜肝匀浆和FeCl3研究酶的高效性D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响思路导引思路导引解析解析碘液不能用于检测蔗糖是否水解,A错
19、误;过氧化氢在高温下分解加快,从而影响实验结果,B错误;比较过氧化氢在过氧化氢酶(鲜肝中)和Fe3+(无机催化剂)作用下分解的快慢可证明酶的高效性,C正确;由于胃蛋白酶的最适pH为1.5,故该实验设计缺乏最适pH的组别及pH小于最适pH的组别,D错误。答案答案C2-1(2016河北衡水中学四调,10)在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时,得到如表结果。下列分析不正确的是()A.Mn2+降低了反应过程的活化能B.Co2+或Mg2+可能导致酶结构的改变使其活性降低C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用D.该水解酶的用量是实验的无关变量答案答案A解析解析Mn2+提高了酶的活性,从而使酶更有效地降
20、低反应的活化能,而Mn2+本身不能降低反应过程的活化能,A错误。金属离子(mmol/L)相对活性(%)对照组100Mn2+123Co2+79Mg2+74试管编号12345加入物质适量唾液锈铁钉生土豆块熟土豆块生土豆块+稀盐酸实验结果几乎无气泡少量气泡大量气泡几乎无气泡几乎无气泡2-2(2016河北冀州中学第二次月考,10)取经过编号的5支试管分别加入2mL0.5mol/L的过氧化氢溶液,进行如下实验,根据实验内容, 下列说法正确的是()A.说明酶具有高效性的是3号和4号实验B.1号和3号对照不能说明酶有专一性C.各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系D.3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响答案答案D解析解析证明酶具有高效性需对比无机催化剂的催化作用与酶的催化作用,即2号和3号实验可证明酶具有高效性,A错误;1号和3号分别用唾液淀粉酶和过氧化氢酶与过氧化氢反应,两组实验结果对照可说明酶有专一性,B错误;3号和4号的实验结果说明高温会使酶的活性降低,C错误;3号和5号的实验结果可以说明pH变化会影响酶的活性,D正确。
