ATP1.ATP的結構與功能(1)ATP的結構a表示磷酸基團;b表示高能磷酸鍵;c表示核糖;d表示腺嘌呤;c與d組成的結構為腺苷。(2)ATP的功能ATP分子中,高能磷酸鍵水解會釋放大量能量,供生命活動所需,ATP是細胞生命活動的直接能源。
2.細胞內ATP與ADP保持動態(tài)平衡
ATP-ADP循環(huán)認識的易錯點(1)由ADP形成ATP時需消耗能量,合成ATP所需的能量可以來自細胞呼吸或光合作用,由ATP水解生成ADP時釋放能量,可以直接為絕大多數(shù)生命活動提供能量。(2)ATP在細胞內的含量很少,但ATP-ADP循環(huán)速度很快,保證了細胞各種活動正常進行所需能量的正常供應。
考向1ATP功能及利用
典例1-1(2022年浙江7月學考)細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質,其中驅動細胞生命活動的直接能源物質是(　　)A.H2O　　　　　　+D.Ca2+
典例1-2(2021浙江年7月學考)熒光素酶催化熒光素與氧發(fā)生反應形成氧化熒光素并發(fā)出熒光,該過程需ATP供能?；谏鲜鲈戆l(fā)明的手持ATP測定儀,可用于測定食品表面的細菌數(shù)。測定時,細菌被裂解,ATP釋放到胞外作用于測定儀中的“熒光素酶—熒光素體系”并發(fā)出熒光,依據(jù)熒光強度得出細菌數(shù)。下列敘述錯誤的是(　　)A.熒光素與氧發(fā)生反應的過程,需要吸收ATP釋放的能量B.熒光強度與ATP消耗量呈正相關,與細菌數(shù)呈負相關C.細菌體內的ATP含量基本恒定,是該測定方法的重要依據(jù)D.ATP是細菌生命活動的直接能源物質,也可在體外水解放能
答案 B解析 由題意可知,細菌裂解后,ATP釋放到胞外作用于測定儀中的“熒光素酶—熒光素體系”并發(fā)出熒光,因此,細菌越多,裂解后釋放的ATP越多,熒光強度越大,所以熒光強度與ATP消耗量、細菌數(shù)均呈正相關。
ATP與各物質或場所的關系描述
考向2細胞與能量典例2(2020年浙江7月學考)細胞有序狀態(tài)的維持需要能量。下列敘述正確的是(　　)A.葡萄糖是細胞內最重要的能源物質B.纖維素是細胞內最重要的儲能物質C.光合作用是植物細胞中最重要的放能反應D.糖的氧化是動物細胞中最重要的吸能反應
答案 A　解析 葡萄糖是細胞內最重要的能源物質,A項正確;纖維素是構成植物細胞壁的主要物質,不是細胞內最重要的儲能物質,B項錯誤;光合作用是綠色植物細胞中最重要的吸能反應,C項錯誤;糖的氧化是動物細胞中最重要的放能反應,D項錯誤。
考向3ATP-ADP循環(huán)典例3(2021年浙江1月學考)下圖是細胞中ATP-ADP循環(huán)示意圖。下列敘述錯誤的是(　　)A.ATP和ADP分子中都含有腺嘌呤和核糖B.原核細胞和真核細胞內都可以發(fā)生甲、乙過程C.能量①可來自放能反應,能量②可用于吸能反應D.肌肉收縮過程中發(fā)生過程甲,不發(fā)生過程乙
答案 D　解析 ATP和ADP分子中都含有腺嘌呤、核糖和磷酸,A項正確;原核細胞和真核細胞內都可以發(fā)生ATP的合成和水解過程,B項正確;合成ATP所需要的能量可來自放能反應,ATP水解釋放的能量可用于吸能反應,C項正確;肌肉收縮過程中,過程甲和乙都會發(fā)生,D項錯誤。
考向4吸能反應與放能反應典例4細胞內有些化學反應是需要吸收能量的,有些是釋放能量的,這些過程一般與ATP的水解和合成相聯(lián)系。下列說法正確的是(　　)A.植物體內的細胞呼吸是吸能反應B.由氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程是放能反應C.放能反應一般伴隨著ATP合成,釋放的能量儲存在ATP的三個特殊化學鍵中D.能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通
答案 D　解析 植物體內的細胞呼吸是放能反應,A項錯誤;由氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程是吸能反應,B項錯誤;放能反應一般伴隨著ATP合成,釋放的能量儲存在ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵中,C項錯誤;能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通,ATP是細胞的“能量通貨”,D項正確。
考向5不同化合物中“A”的含義典例5下列化合物中有關圓圈中“A”的描述,錯誤的是(　　)A.ATP中的“A”為腺苷,由腺嘌呤和脫氧核糖組成B.DNA分子中的“A”為腺嘌呤脫氧核苷酸C.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D.它們的共同點是都含有腺嘌呤
答案 A　解析 ATP中的“A”為腺苷,由腺嘌呤和核糖組成,A項錯誤;DNA分子中“A”為腺嘌呤脫氧核苷酸,B項正確;在RNA片段中,“A”代表腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中“A”代表含氮堿基腺嘌呤,C項正確;題圖中的“A”都含有腺嘌呤,D項正確。
2.酶的本質與酶活性(1)酶的本質:酶是由活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑,大多數(shù)酶是蛋白質,少數(shù)酶是RNA。(2)酶活性:一般指單位時間內底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。
3.酶的催化機理a(酶)與b和c(底物)結合,形成d(酶-底物復合物),然后這個復合物會發(fā)生一定的形狀變化,使底物變成f(產(chǎn)物),并從復合物上脫落,同時酶分子又恢復原狀。
4.酶的專一性和高效性(1)專一性:一種酶只能催化一種底物或者少數(shù)幾種相似底物的反應。(2)高效性:酶通過與底物分子結合,使化學反應極易進行,反應效率極高。5.酶的催化功能受多種條件的影響(1)影響酶作用的因素主要有溫度、pH和某些化合物等。溫度和pH偏高或偏低,酶活性都會明顯降低。在最適溫度和pH條件下,酶的活性最高。過酸、過堿或溫度過高,酶的空間結構遭到破壞,酶變性失活,低溫使酶活性降低,但酶的空間結構保持穩(wěn)定,在適宜的溫度條件下酶的活性可以恢復。(2)此外,有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、酶的激活劑和抑制劑等都會影響酶的活性。
考向1酶的本質典例1下列各項關于酶的敘述,正確的是(　　)①酶是活細胞產(chǎn)生的?、诿付加邢δ堋、勖傅谋举|是蛋白質,蛋白質都是酶　④酶具有專一性、高效性?、菝复俜磻c外界條件無關?、薜矸勖改艽呋矸鬯釧.①②③　　　B.①②③④ C.①②④⑥D.①④⑥
答案 D　解析 酶是活細胞產(chǎn)生的,①正確;酶具有催化功能,②錯誤;大多數(shù)酶是蛋白質,少數(shù)酶是RNA,不是所有的蛋白質都是酶,③錯誤;酶具有專一性和高效性,④正確;酶促反應受外界條件影響,⑤錯誤;酶具有專一性,淀粉酶能催化淀粉水解,⑥正確。
考向2酶的催化機理典例2下圖為酶與底物結合示意圖,下列相關敘述錯誤的是(　　)A.d表示酶-底物復合物B.酶在反應過程中會發(fā)生形變C.圖示過程可能發(fā)生在核糖體中D.圖中a酶也可以催化f的水解
答案 D　解析 d表示酶-底物復合物,A項正確;酶在反應過程中會發(fā)生形變,但反應前后結構不變,B項正確;圖示過程可表示氨基酸的脫水縮合,所以可能發(fā)生在核糖體中,C項正確;酶具有專一性,圖中a酶能催化b與c合成f,因而不能催化f的水解,D項錯誤。
典例3(2021年浙江7月學考)閱讀下列材料,回答問題。某小組進行“探究酶催化的專一性”活動,實驗思路如下表所示。注:①“+”表示加入,“—”表示不加入;②檢測試劑可選擇本尼迪特試劑和斐林試劑中的一種。
(1)丙和丁可構成一組對照實驗,其自變量是(　　)A.酶的種類B.底物種類C.反應溫度D.顏色變化(2)下列關于該實驗的分析,正確的是(　　)A.設置甲、乙兩組是為了證明淀粉和蔗糖都是還原糖B.熱水浴加熱2 min的作用是讓酶促反應充分進行C.若選用碘液作為檢測試劑,則無法檢測蔗糖是否水解D.若用蔗糖酶替換唾液淀粉酶,則不能探究酶催化的專一性
答案 (1)B　(2)C解析 (1)丙、丁兩組實驗中加入的酶相同,不同的是丙中加入了淀粉溶液,丁中加入了蔗糖溶液,作為一組對照實驗,其自變量是底物種類。(2)淀粉和蔗糖都是非還原糖,A項錯誤;熱水浴加熱2 min是利用檢測試劑檢測是否有還原糖產(chǎn)生,B項錯誤;碘液可以檢測淀粉是否完全水解,無法檢測蔗糖是否水解,C項正確;若用蔗糖酶替換唾液淀粉酶,結果是蔗糖能水解,淀粉不能水解,仍然可以探究酶催化的專一性,D項錯誤。
對比法探究酶的專一性(1)設計思路: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論。(2)設計方案
考向4探究酶催化的高效性典例4(2021年浙江1月學考)MnO2和細胞內合成的過氧化氫酶均可催化H2O2分解成為H2O和O2。下列敘述錯誤的是(　　)A.過氧化氫酶具有專一性B.過氧化氫酶在體外不具有催化作用C.過氧化氫酶的活性受溫度和pH的影響D.與MnO2相比,過氧化氫酶的催化效率更高
答案 B　解析 酶具有專一性,A項正確;酶可以在體內發(fā)揮作用,也可以在體外發(fā)揮催化作用,B項錯誤;酶的活性受溫度和pH的影響,C項正確;酶具有高效性,與MnO2相比,過氧化氫酶的催化效率更高,D項正確。
探究酶催化的高效性實驗中的注意事項(1)為保證過氧化氫酶的活性,不能采用腐敗的肝臟,而應選擇新鮮的肝臟。(2)馬鈴薯勻漿和肝臟勻漿中均含有過氧化氫酶,且動物組織中過氧化氫酶的含量相對更多。(3)勻漿比塊狀組織效果好,原因是勻漿增大了酶與底物的接觸面積,利于催化反應的進行。(4)若證明酶具有高效性,實驗自變量應為催化劑的種類,而不是加酶組與未加酶組比較。
考向5影響酶活性的因素典例5用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗,兩組實驗結果如圖。第1組曲線是在pH=7.0、20 ℃條件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶懸液的結果。與第1組相比,第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了(　　)
A.懸液中酶的濃度B.H2O2溶液的濃度C.反應體系的溫度D.反應體系的pH
答案 B　解析 提高懸液中酶的濃度,只是加速化學反應的進程,不改變最終產(chǎn)物的量,A項錯誤;提高H2O2溶液的濃度,提高了底物濃度,最終的產(chǎn)物量增加,B項正確;提高反應體系的溫度或pH,只是改變酶的活性,改變到達化學平衡點所用的時間,但不改變最終產(chǎn)物的量,C、D兩項錯誤。
考向6酶促反應的影響因素典例6(2022年浙江7月學考)閱讀下列材料,回答問題。乳糖酶可催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖。為研究某因素對酶促反應速率的影響,研究小組利用乳糖酶和乳糖進行實驗,結果如下表。
(1)下列關于該實驗的敘述,正確的是(　　)A.實驗目的是驗證乳糖酶具有專一性B.組③反應速率大于組②,是因為組③溫度更適宜C.組④反應速率低于組⑤,是因為組④部分酶失活D.實驗結果表明反應速率與乳糖酶濃度有關(2)若要提高實驗中組④的反應速率,下列方法中有效的是(　　)A.添加乳糖酶B.延長反應時間C.添加麥芽糖D.添加葡萄糖
答案 (1)D　(2)A解析 (1)分析題表可知,實驗中乳糖濃度不變,實驗的自變量是乳糖酶濃度,因變量是反應速率,本實驗驗證的是乳糖酶濃度對反應速率的影響,A項錯誤;組③反應速率大于組②,是因為組③的乳糖酶濃度比組②的乳糖酶濃度高,使組③反應速率大于組②,B項錯誤;組⑤反應速率大于組④,是因為組⑤的乳糖酶濃度比組④的乳糖酶濃度高,使組⑤反應速率大于組④,C項錯誤;由表格數(shù)據(jù)可知,隨著乳糖酶濃度升高,反應速率不斷增加,實驗結果表明反應速率與乳糖酶濃度有關,D項正確。(2)實驗結果表明反應速率與乳糖酶濃度有關,所以若要提高實驗中組④的反應速率,應增加組④乳糖酶的濃度。

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