知識(shí)點(diǎn)一 酶的作用和本質(zhì)1.比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實(shí)驗(yàn)過程
無機(jī)催化劑(FeCl3)和過氧化氫酶
2.酶的本質(zhì)和作用(1)本質(zhì)與作用
(2)作用機(jī)理:________化學(xué)反應(yīng)的活化能。①無酶催化的反應(yīng)曲線是____,有酶催化的反應(yīng)曲線是____。②ca段的含義是在無催化劑的條件下,反應(yīng)所需要的活化能;ba段的含義是酶_____________。③該反應(yīng)中,若將酶催化改為無機(jī)催化劑催化,則b點(diǎn)在縱軸上將____移動(dòng)。
[巧學(xué)助記] 巧記酶的“二、一、一、一”
知識(shí)點(diǎn)三 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP1.ATP的結(jié)構(gòu)概念圖
2.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化(1)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)ATP中兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷相互排斥,使末端磷酸基團(tuán)具有較高的________。
(2)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程比較
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
基能過關(guān)——問題化一、判一判(判斷正誤并找到課本原話)1.細(xì)胞代謝發(fā)生在細(xì)胞中,是每時(shí)每刻進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。(必修1 P76正文)(  )2.酶提供了反應(yīng)過程中所必需的活化能。(必修1 P78正文)(  )3.薩姆納從刀豆種子中提取到了脲酶,并證明脲酶是蛋白質(zhì)。(必修1 P79思考·討論)(  )4.酶都是活細(xì)胞產(chǎn)生的,具有催化和調(diào)節(jié)生命活動(dòng)的作用。(必修1 P81正文)(  )5.每種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)。(必修1 P82正文)(  )6.高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)使其失去活性。(必修1 P84正文)(  )
7.細(xì)胞中的各類化學(xué)反應(yīng)之所以能有序進(jìn)行,還與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)。(必修1 P84正文)(  )8.溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,具有抗菌消炎的作用。(必修1 P85科學(xué)·技術(shù)·社會(huì))(  )9.ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的唯一的直接能源物質(zhì)。(必修1 P86正文)(  )10.ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸組成。(必修1 P86相關(guān)信息)(  )11.ATP含有3個(gè)特殊化學(xué)鍵,但是只有一個(gè)特殊化學(xué)鍵會(huì)發(fā)生斷裂。(必修1 P86正文)(  )
12.人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。(必修1 P87正文)(  )13.人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),骨骼肌細(xì)胞ATP的合成遠(yuǎn)多于ATP的水解。(必修1 P87正文)(  )14.植物細(xì)胞可以通過光合作用和細(xì)胞呼吸形成ATP,而動(dòng)物細(xì)胞只能通過細(xì)胞呼吸形成ATP。(必修1 P87圖5-5)(  )15.ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)。(必修1 P89正文)(  )
二、連一連1.酶化學(xué)本質(zhì)的探索歷程
三、議一議【教材易漏拾遺】1.[必修1 P77“探究·實(shí)踐”拓展]在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中,有同學(xué)在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了5號(hào)和6號(hào)試管,向其中分別加入2 mL過氧化氫溶液后,再向5號(hào)試管內(nèi)加入2滴煮沸過的肝臟研磨液,向6號(hào)試管內(nèi)加入2滴蒸餾水。請(qǐng)說出這樣做的目的。
提示:可以作為3號(hào)試管和4號(hào)試管的對(duì)照組。
2.[必修1 P84圖5-2、5-3拓展]分析圖示甲、乙,完成填空。(1)甲、乙兩圖橫坐標(biāo)分別為溫度、pH,b點(diǎn)表示________,e點(diǎn)表示________。 (2)甲圖中,溫度由a變?yōu)閎時(shí),酶活性______;由c變?yōu)閎時(shí),酶活性________,原因是____________________________________。
高溫使酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞,使酶永久失活
(3)乙圖中,pH由d變?yōu)閑或由f變?yōu)閑時(shí),酶活性均不變,原因是_____________________________________________。 (4)結(jié)論:在適宜的溫度、pH條件下,酶的活性________。 (5)人發(fā)燒時(shí)不想吃東西,原因是_________________________________________________。 (6)唾液淀粉酶隨食物進(jìn)入胃內(nèi)就會(huì)失活,原因是_________________________________________。
過酸、過堿都會(huì)導(dǎo)致酶空間結(jié)構(gòu)被破壞,使酶永久失活
唾液淀粉酶的最適pH為6.8,而胃液的最適pH為1.5
3.[必修1 P84]舉例說明細(xì)胞中的各類化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行,與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)。?
提示:拿植物葉肉細(xì)胞來說,與光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體內(nèi),與呼吸作用有關(guān)的酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi),這樣,光合作用與呼吸作用在細(xì)胞內(nèi)不同的區(qū)室同時(shí)進(jìn)行,就可以互不干擾了。
4.[必修1 P86問題探討拓展]螢火蟲尾部發(fā)光的原理是_________________________________________________。
提示:螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶,在ATP提供能量的前提下,熒光素酶可催化熒光素轉(zhuǎn)化為能發(fā)出熒光的氧化熒光素
5.[必修1 P86相關(guān)信息拓展]據(jù)圖分析ATP的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。(1)圖示a處為______(填“—H”或“—OH”),因?yàn)樵撐逄继菫開_______。 (2)圖示b、c、d所示化學(xué)鍵中最易斷裂和重建的是____。 (3)圖示框e中結(jié)構(gòu)的名稱是_______________,它與RNA的關(guān)系是__________________________。
它是構(gòu)成RNA的基本單位之一
6.[必修1 P87正文拓展]人體內(nèi)ATP的含量很少,但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),每分鐘約有0.5 kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP,以供運(yùn)動(dòng)之需,但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化,其原因是____________________________。
ATP與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生相互轉(zhuǎn)化
7.[必修1 P86]ATP中含有3個(gè)磷酸基團(tuán),磷酸基團(tuán)帶有負(fù)電荷。請(qǐng)從電荷間的相互作用角度解釋ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)特殊化學(xué)鍵容易水解的原因。
提示:由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等原因,使得磷酸鍵這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定,末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì),因而遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)特殊化學(xué)鍵容易水解。
8.[必修1 P88圖5-7改編]如圖表示ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的過程。參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí),其酶活性就被激活。相關(guān)敘述正確的是______(填選項(xiàng))。A.載體蛋白的基本組成元素為C、H、O、NB.載體蛋白運(yùn)輸Ca2+的過程與磷酸基團(tuán)密切相關(guān)C.載體蛋白運(yùn)輸Ca2+時(shí)其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變D.加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)提高Ca2+跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾?br/>考點(diǎn)一 酶的本質(zhì)、作用、特性及相關(guān)模型,任務(wù)1 正確辨析有關(guān)酶的八種說法
任務(wù)2 對(duì)比分析酶與動(dòng)物激素的“一同三不同”
任務(wù)3 酶的作用原理和特性曲線解讀(1)酶的作用機(jī)理分析(曲線圖見圖文智連)①表示無酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是____段。②表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是____段。③酶降低的活化能是____段。④若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑,則B點(diǎn)在縱軸上應(yīng)向____移動(dòng)。
(2)表示酶專一性的圖像和曲線解讀①圖像圖中____表示酶,____表示被催化的底物。②曲線(見圖文智連)a.在A反應(yīng)物中加入酶A,反應(yīng)速率較未加酶時(shí)的變化是________,說明酶A能催化該反應(yīng)。b.在A反應(yīng)物中加入酶B,反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同,說明______________。
(3)表示酶高效性的曲線解讀①曲線(見圖文智連)②解讀:由曲線可知,酶比__________的催化效率更高;酶只能__________________________,不改變化學(xué)反應(yīng)的________。因此,酶________(填“能”或“不能”)改變最終生成物的量。
縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間
(4)酶促反應(yīng)的影響因素①溫度(見圖文智連A圖)解讀:a.每種酶的作用均有最適溫度,此溫度下,酶活性____。b.低溫會(huì)抑制酶活性,但酶分子空間結(jié)構(gòu)______改變——溫度恢復(fù)時(shí)酶活性可恢復(fù)。c.高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu),酶活性永久喪失。
②pH(見圖文智連B圖)解讀:a.不同酶的最適pH______,如胃蛋白酶最適pH為1.5,而胰蛋白酶的最適pH則接近8。b.過酸、過堿均________破壞酶分子的空間結(jié)構(gòu),使其活性永久喪失。
③酶濃度(見圖文智連C圖)解讀:在有足夠底物而又不受其他因素影響的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度________。
④反應(yīng)物濃度(見圖文智連D圖)解讀:其他條件一定且適宜,在反應(yīng)物濃度較低時(shí),反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增加而_____,當(dāng)反應(yīng)物濃度達(dá)到一定程度時(shí),所有的酶都參與催化反應(yīng),反應(yīng)速率達(dá)到____,此時(shí)即使再增加反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率也不會(huì)加快。
⑤綜合影響(見圖文智連E圖)解讀:圖中顯示不同pH條件下,酶最適溫度不變;不同溫度條件下,酶____________。即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化________酶作用的最適溫度(pH)。
任務(wù)4 研析深化教材,析因推理歸納,提升學(xué)科素養(yǎng)(必修1 P80“拓展應(yīng)用”T3延伸思考)如圖表示A、B兩種酶用同一種蛋白酶處理后酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系,據(jù)圖分析:(1)A、B兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同?(2)B酶活性改變的原因是什么?(3)欲讓A、B兩種酶的變化趨勢(shì)換位,應(yīng)用哪種酶處理?
不相同。A酶活性未改變,其化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA;B酶活性降低,化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。
B酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,從而使其活性喪失。
應(yīng)用RNA水解酶處理。
1.易錯(cuò)提醒(1)酶并不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn),不能提供能量,只降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,從而縮短化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。(2)酶化學(xué)反應(yīng)后并不失活,反應(yīng)前后酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量均保持不變。(3)能產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能產(chǎn)生酶,但是能產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定能產(chǎn)生激素。(4)酶是化合物,亦可以作為底物被其他酶催化分解。(5)酶并不只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用,酶可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用。(6)酶不具有調(diào)節(jié)作用,酶只起催化作用。(7)酶不能從食物中獲得,是在活細(xì)胞中合成的。(8)酶的結(jié)構(gòu)并不是始終不變的,酶在催化過程中會(huì)發(fā)生可逆性的結(jié)構(gòu)變化。
2.重點(diǎn)關(guān)注(1)低溫降低酶活性,但不會(huì)破壞酶分子結(jié)構(gòu),溫度適宜時(shí),酶的催化作用可以恢復(fù)。(2)低溫下酶空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,所以酶一般在低溫0~4℃條件下保存。(3)強(qiáng)酸強(qiáng)堿,都會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)。
3.難點(diǎn)闡釋(1)酶促反應(yīng)速率與酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反應(yīng)速率表示。(2)溫度和pH通過影響酶活性,進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率。底物濃度和酶濃度是通過影響底物和酶的接觸,進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率,但并未改變酶活性。(3)同一個(gè)體不同細(xì)胞中,酶的種類和數(shù)量不完全相同。對(duì)于同一個(gè)細(xì)胞而言,在不同的時(shí)期或生理狀態(tài)下,細(xì)胞中酶的種類和數(shù)量也會(huì)發(fā)生改變。
考向一 酶的本質(zhì)和作用的綜合考查1.[2023·黃岡模擬]在蛋白質(zhì)合成過程中,肽酰轉(zhuǎn)移酶催化核糖體上一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基間形成肽鍵。該酶對(duì)核糖核酸酶敏感,但對(duì)蛋白酶不敏感。下列關(guān)于肽酰轉(zhuǎn)移酶的敘述錯(cuò)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(yīng)的活化能
解析:肽酰轉(zhuǎn)移酶對(duì)核糖核酸酶敏感,但對(duì)蛋白酶不敏感,說明該酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA,不是在核糖體上合成的,A錯(cuò)誤;肽酰轉(zhuǎn)移酶催化核糖體上一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基間形成肽鍵,而肽鍵的合成場(chǎng)所是核糖體,由此可見肽酰轉(zhuǎn)移酶在核糖體中起作用,并能催化氨基酸脫水縮合,B、C正確;酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,D正確。
2.為使反應(yīng)物A→產(chǎn)物P,采取了酶催化(最適溫度和pH)和無機(jī)催化劑催化兩種催化方法,其能量變化過程用圖甲中兩條曲線表示;圖乙表示某酶促反應(yīng)過程的示意圖,下列有關(guān)分析不合理的是(  )A.距離b可反映無機(jī)催化劑催化效率比酶催化效率低的原因B.適當(dāng)升高溫度,酶催化的曲線Ⅱ?qū)?yīng)的距離a將下降C.圖乙中②可代表蔗糖,那么③④可代表葡萄糖和果糖D.圖乙中若①代表胰蛋白酶,當(dāng)pH稍低于最適值時(shí),③④的生成速率會(huì)下降
解析:曲線Ⅰ可代表無機(jī)催化劑催化的反應(yīng),曲線Ⅱ可代表酶催化的反應(yīng),距離b表示酶催化時(shí)降低的活化能(與無機(jī)催化劑催化的反應(yīng)相比),故距離b可反映無機(jī)催化劑催化效率比酶催化效率低的原因,A正確;圖甲中該酶所處的環(huán)境條件為最適條件,故將酶催化的反應(yīng)溫度升高,酶活性下降,導(dǎo)致其降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力下降,a將上升,B錯(cuò)誤;蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖組成,C正確;pH會(huì)影響酶活性,pH低于最適值時(shí),酶活性降低,③④的生成速率也會(huì)下降,D正確。
考向二 以模型形式考查酶的知識(shí)3.[2023·濟(jì)南模擬]溫度會(huì)影響酶促反應(yīng)速率,其作用機(jī)理可用坐標(biāo)曲線表示(如圖)。其中a表示底物分子具有的能量,b表示溫度對(duì)酶空間結(jié)構(gòu)的影響,c表示酶促反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系。下列說法正確的是(  )A.隨著溫度的升高,底物分子具有的活化能增加B.處于曲線c中1、2位點(diǎn)酶分子活性是相同的C.酶促反應(yīng)速率是底物分子的能量與酶空間結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果D.酶適于低溫保存,原因是底物分子的能量低
解析:由圖可知,隨著溫度的升高,底物分子具有的能量增加,A錯(cuò)誤;處于曲線c中1、2位點(diǎn)酶促反應(yīng)速率相等,但酶分子活性不一定相同,B錯(cuò)誤;由圖可知,底物分子的能量與酶空間結(jié)構(gòu)都會(huì)影響酶促反應(yīng)速率,C正確;由圖可知,酶適于低溫保存,原因是低溫只是抑制酶活性,不會(huì)使酶變性失活,D錯(cuò)誤。
4.下圖表示某酶的作用模式圖,有關(guān)敘述正確的是(  )A.該酶的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸B.酶提供底物RNA活化所需的能量C.pH影響酶的空間結(jié)構(gòu)從而影響催化效率D.酶與底物結(jié)合后會(huì)失去催化活性
解析:根據(jù)題圖分析,該酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA,RNA的基本組成單位是核糖核苷酸,A錯(cuò)誤;酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,不能為化學(xué)反應(yīng)提供能量,B錯(cuò)誤;pH(過酸或者過堿)影響酶的空間結(jié)構(gòu)從而影響催化效率,C正確;由圖示可知酶與底物結(jié)合后沒有失去催化活性,故可循環(huán)使用,D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二 “三法”探究酶的本質(zhì)、特性及影響酶活性的因素任務(wù)1 用“試劑檢測(cè)法”鑒定酶的本質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理和方法
任務(wù)2 用“對(duì)比實(shí)驗(yàn)法”探究或驗(yàn)證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素(1)驗(yàn)證酶的高效性①設(shè)計(jì)思路驗(yàn)證酶高效性的方法是“對(duì)比法”,自變量為_______________,因變量為底物的反應(yīng)速率。
(2)驗(yàn)證酶的專一性①設(shè)計(jì)思路:常見的思路有兩種,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(yīng)能否進(jìn)行得出相應(yīng)結(jié)論。②設(shè)計(jì)方案
任務(wù)3 用“梯度法”探究影響酶活性的因素(溫度或pH)(1)設(shè)計(jì)思路:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需設(shè)置____________________梯度的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行________對(duì)照,最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。酶促反應(yīng)所需時(shí)間最短的一組對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近_____________。相鄰組間的差值(即梯度值)越____,測(cè)定的最適溫度(或pH)就越精確。(2)設(shè)計(jì)方案
一系列不同溫度(或pH)
1.有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)操作的“四宜”和“四不宜”(1)若底物選擇淀粉和蔗糖,用淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性時(shí),檢測(cè)底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑,不宜選用碘液,因?yàn)榈庖簾o法檢測(cè)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(cè)底物被分解的試劑“宜”選用碘液,“不宜”選用斐林試劑,因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。(3)在探究pH對(duì)酶活性影響時(shí),“宜”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(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸,“不宜”在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,讓反應(yīng)物與酶接觸。(4)在探究酶的適宜溫度的實(shí)驗(yàn)中,“宜”選用淀粉和淀粉酶,“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)檫^氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解,加熱的條件下分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2.設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以排除無關(guān)變量的干擾,增加實(shí)驗(yàn)的可信度。要想正確設(shè)置對(duì)照,自變量的確定是關(guān)鍵。常見的與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路總結(jié)如下表:?
注:根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?,有些?shí)驗(yàn)需設(shè)置相互對(duì)照,即設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)驗(yàn)組,如探究酶作用的最適溫度(或pH)時(shí),應(yīng)按一定的自變量梯度設(shè)置多個(gè)實(shí)驗(yàn)組,通過相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)找出酶的最適溫度(或pH)。
考向一 酶活力及存在實(shí)驗(yàn)測(cè)定1.[2023·魯南十校聯(lián)考]下列關(guān)于酶特性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的敘述,正確的是(  )A.驗(yàn)證酶的專一性時(shí),自變量一定是酶的種類B.驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是酶的濃度C.探究溫度對(duì)酶活性影響時(shí),自變量是溫度D.探究酶催化作用的最適pH時(shí),應(yīng)設(shè)置過酸、過堿、中性三組
解析:驗(yàn)證酶的專一性時(shí),自變量可以是酶的種類,也可以是底物的種類,A錯(cuò)誤;驗(yàn)證酶的高效性時(shí),自變量是催化劑的種類,B錯(cuò)誤;探究溫度對(duì)酶活性影響時(shí),自變量是溫度,C正確;探究酶催化最適pH時(shí),過酸、過堿會(huì)使酶變性,使結(jié)果不精確,應(yīng)設(shè)置酸性、中性、堿性多組不同pH的實(shí)驗(yàn)組,使實(shí)驗(yàn)盡可能精確,D錯(cuò)誤。
2.某些蛋白酶在生產(chǎn)和使用前需要測(cè)定酶活性。下圖表示科研人員選用酪蛋白對(duì)多種蛋白酶的活性進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(注:實(shí)驗(yàn)在30 ℃、pH=9.0的條件下進(jìn)行)。下列分析,錯(cuò)誤的是(  )A.在上述實(shí)驗(yàn)條件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高B.在實(shí)驗(yàn)過程中,部分菠蘿蛋白酶和胰蛋白酶可能失活C.這幾種蛋白酶均能分解酪蛋白,說明這些酶不具有專一性D.可用鹽析的方法從各種蛋白酶的提取液中沉淀出蛋白酶
解析:由圖可知,在上述實(shí)驗(yàn)條件下,蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高,A正確;該實(shí)驗(yàn)是在pH=9.0的條件下進(jìn)行的,pH較高,木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和胰蛋白酶的活性較低,部分酶可能失活,B正確;酶的專一性是指一種酶能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),酪蛋白的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),因此不同蛋白酶都能分解酪蛋白,這能體現(xiàn)酶的專一性,C錯(cuò)誤;題中幾種酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì),可用鹽析的方法把這幾種酶從各自的提取液中沉淀出來,D正確。
考向二響酶活性的因素探究3.甲同學(xué)從某哺乳動(dòng)物的胃液中分離到了一種酶。為探討該酶的最適pH,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案,其中最合理的是(  )
解析:哺乳動(dòng)物的胃中存在胃酸,胃液呈酸性,故選取的pH范圍應(yīng)該是1~6。哺乳動(dòng)物的體溫一般和人類的體溫差不多,作為本實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量,應(yīng)選擇較適宜的溫度37 ℃。
4.某興趣小組探究乙醇的濃度和鐵離子對(duì)纖維素酶活性的影響時(shí)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述,正確的是(  )A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是乙醇濃度,有無鐵離子是無關(guān)變量B.鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時(shí)的活化能升高C.乙醇和鐵離子對(duì)纖維素酶活力有相互促進(jìn)作用D.若要驗(yàn)證該酶的專一性,則實(shí)驗(yàn)的自變量是底物種類
解析:根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的目的可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是乙醇濃度和有無鐵離子,A錯(cuò)誤;乙醇濃度為零時(shí),有鐵離子組酶的活性較高,說明鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時(shí)的活化能降低,B錯(cuò)誤;從圖中信息可知,隨著乙醇濃度的增大,纖維素酶的活性逐漸降低,可見乙醇對(duì)纖維素酶的活性有抑制作用,而鐵離子對(duì)纖維素酶的活性有促進(jìn)作用,C錯(cuò)誤;驗(yàn)證特定酶的專一性,實(shí)驗(yàn)的自變量是底物的種類,D正確。
考向三 與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的綜合考查5.酶抑制劑能降低酶的活性,不同的抑制劑對(duì)酶活性的影響不同。某科研小組通過實(shí)驗(yàn)研究了兩種抑制劑對(duì)某消化酶酶促反應(yīng)速率的影響,對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析并繪圖。請(qǐng)回答下列問題:(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________,實(shí)驗(yàn)中對(duì)無關(guān)變量應(yīng)進(jìn)行控制,該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有_____________________________(至少答出兩項(xiàng))。
溫度、pH、酶濃度、抑制劑的使用量等
(2)據(jù)圖分析,隨著底物濃度的升高,抑制劑________(填類型)的作用逐漸減小甚至消失。從活化能的角度分析,推測(cè)抑制劑降低酶促反應(yīng)速率的原理是_____________________________________。(3)某同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)是:a.將某消化酶溶液等分為①②③三組,將每組等分為若干份;b.在一定條件下將三組消化酶溶液均與等量的不同濃度的底物混合;c.在①中加入一定量的蒸餾水,②中加入等量的抑制劑Ⅰ,③中加入等量的抑制劑Ⅱ;d.定時(shí)取樣檢測(cè)各反應(yīng)中底物的量或產(chǎn)物的量,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪圖。你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)操作是否正確?________。如果不正確,請(qǐng)進(jìn)行改正,____________________________________________________。
在抑制劑的作用下,酶的活性(催化效率)降低,其降低化學(xué)反應(yīng)活化能的能力下降
步驟c應(yīng)與步驟b互換,即先對(duì)酶溶液進(jìn)行處理再加入底物
考點(diǎn)三 ATP的結(jié)構(gòu)、功能和利用
任務(wù)1 完善ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化(1)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,________的特殊化學(xué)鍵容易斷裂和重建。
(2)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見生理過程?
任務(wù)2 ATP的功能與動(dòng)、植物細(xì)胞代謝(1)植物細(xì)胞可以通過__________________形成ATP,而動(dòng)物細(xì)胞只能通過_______形成ATP。(2)ATP水解釋放的能量可用于主動(dòng)運(yùn)輸、________、肌肉收縮、________、大腦思考等。
(3)在下面坐標(biāo)系中畫出ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系曲線,以及ATP的產(chǎn)生量與呼吸強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線。
任務(wù)3 類比助記不同化合物中的“A”
1.關(guān)于ATP的2個(gè)易錯(cuò)提醒(1)ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”,這一過程需要酶的催化,同時(shí)也需要消耗水。凡是有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、糖原、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)ATP水解釋放的能量可直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng)(光反應(yīng)階段合成的ATP只用于暗反應(yīng));而合成ATP所需能量則主要來自有機(jī)物氧化分解釋放的化學(xué)能或光合作用中吸收的光能。
2.歸納概括ATP與核苷酸的關(guān)系(1)ATP的結(jié)構(gòu)(如下圖所示)
3.歸納記憶能源與能源物質(zhì)
考向一 ATP相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)考查1.dATP是脫氧腺苷三磷酸的英文名稱縮寫,其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)寫成dA—P~P~P(該結(jié)構(gòu)式中的dA表示脫氧腺苷)。下列分析正確的是(  )A.與ATP相比,dATP分子結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是含氮堿基不同B.在DNA復(fù)制過程中,dATP可直接參與DNA子鏈的合成C.若dATP中的特殊化學(xué)鍵水解,也可為某些吸能反應(yīng)供能D.細(xì)胞內(nèi)生成dATP時(shí)有能量的儲(chǔ)存,常與吸能反應(yīng)相聯(lián)系
2.[2023·云南曲靖模擬]在下列四種化合物的化學(xué)組成中,“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是(  )??A.①和② B.②和③C.③和④ D.①和④
解析:①表示ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,A代表的是腺苷(一個(gè)腺嘌呤和一個(gè)核糖),其中“ ”表示腺嘌呤核糖核苷酸;②中五碳糖屬于核糖,②為腺嘌呤核糖核苷酸,其中“ ”表示腺嘌呤;③中含有堿基T,表示一段DNA片段,其中“ ”表示腺嘌呤脫氧核糖核苷酸;④中含堿基U表示RNA,其中“ ”表示腺嘌呤核糖核苷酸。因此,“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是①④。
考向二 ATP前后關(guān)聯(lián)知識(shí)的綜合考查3.下列有關(guān)植物細(xì)胞能量代謝的敘述,正確的是(  )A.含有兩個(gè)特殊化學(xué)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(xì)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(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中都有ATP的合成
解析:ATP中含有核糖,DNA中含有脫氧核糖,A錯(cuò)誤;呼吸抑制劑抑制呼吸作用,會(huì)使ADP生成增加,ATP生成減少,B錯(cuò)誤;無氧呼吸的第二階段不產(chǎn)生ATP,C錯(cuò)誤;光下葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體可以進(jìn)行有氧呼吸,葉綠體進(jìn)行光合作用,均可產(chǎn)生ATP,D正確。
考向三 利用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)分析ATP的應(yīng)用4.當(dāng)你品嘗各種美味佳肴時(shí),你可能不得不感謝腺苷三磷酸(ATP)這種化學(xué)物質(zhì)。新的研究顯示,ATP這種傳統(tǒng)上與細(xì)胞能量供應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵作用。根據(jù)以上信息不能推出的結(jié)論是(  )A.ATP與能量供應(yīng)相關(guān)B.作為信息分子的ATP不能提供能量C.ATP也可作為信息傳遞分子D.神經(jīng)細(xì)胞膜外表面可能有ATP的受體
解析:根據(jù)題干“ATP這種傳統(tǒng)上與細(xì)胞能量供應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵作用”,既可推知ATP與能量供應(yīng)有關(guān),也可推出ATP是信號(hào)分子,作用于神經(jīng)細(xì)胞,不能推出作為信息分子的ATP不能提供能量,A正確、B錯(cuò)誤;ATP在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵作用,可推出ATP是信號(hào)分子,作用于神經(jīng)細(xì)胞,C正確;ATP是信號(hào)分子,作用于神經(jīng)細(xì)胞,所以神經(jīng)細(xì)胞膜外可能有其受體,D正確。
5.磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP 分子中來合成ATP( A—P~P~P)。研究者對(duì)蛙的肌肉組織進(jìn)行短暫電刺激,檢測(cè)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組(肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理)肌肉收縮前后ATP和ADP的含量,結(jié)果如下表所示,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,下列有關(guān)分析不正確的是(  )A.對(duì)照組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化B.實(shí)驗(yàn)組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP分解但無法判斷有無ATP合成C.對(duì)照組中的磷酸肌酸可以維持ATP含量的相對(duì)穩(wěn)定D.實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)表明部分生命活動(dòng)利用了靠近A的磷酸鍵
[長(zhǎng)句應(yīng)答必備]1.同無機(jī)催化劑相比,酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。2.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。3.在最適溫度和pH條件下,酶的活性最高;溫度和pH偏高或偏低,酶的活性都會(huì)明顯降低。4.過酸、過堿或溫度過高使酶永久失活的原因是酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞。5.ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)寫成:A—P~P~P,其功能是直接給細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量。
[等級(jí)選考研考向]1.[2022·浙江6月]下列關(guān)于研究淀粉酶的催化作用及特性實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(  )A.低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成,導(dǎo)致酶變性失活B.稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力,是因?yàn)槊傅淖饔镁吒咝訡.淀粉酶在一定pH范圍內(nèi)起作用,酶活性隨pH升高而不斷升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,會(huì)加快淀粉的水解速率
解析:低溫不會(huì)使酶失活,只是抑制酶的活性,A錯(cuò)誤;稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力,是因?yàn)槊傅淖饔镁吒咝裕珺正確;酶的活性在最適pH下最大,不是隨pH升高而不斷升高,C錯(cuò)誤;在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,蛋白酶會(huì)催化淀粉酶水解,使酶失活,D錯(cuò)誤。
2.[2022·廣東卷]某同學(xué)對(duì)蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究,結(jié)果見下表。下列分析錯(cuò)誤的是(  )注:+/-分別表示有/無添加,反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白A.該酶的催化活性依賴于CaCl2B.結(jié)合①、②組的相關(guān)變量分析,自變量為溫度C.該酶催化反應(yīng)的最適溫度70℃,最適pH9D.尚需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物
解析:分析②③組可知,沒有添加CaCl2,降解率為0,說明該酶的催化活性依賴于CaCl2,A正確;分析①②變量可知,pH均為9,都添加了CaCl2,溫度分別為90℃、70℃,故自變量為溫度,B正確;②組酶的活性最高,此時(shí)pH為9,溫度為70℃,但由于溫度梯度、pH梯度較大,不能說明最適溫度為70℃,最適pH為9,C錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白,要確定該酶能否水解其他反應(yīng)物還需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn),D正確。
3.[2022·湖南卷]洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象,部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解(自溶)失活。此外,加熱也能使堿性蛋白酶失活,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(  )A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C.添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,減少環(huán)境污染
解析:由題“部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解(自溶)失活”可知,堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活,A正確;由圖可知,加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶由天然狀態(tài)變?yōu)椴糠纸庹郫B,部分解折疊的堿性蛋白酶降溫后可恢復(fù)到天然狀態(tài),因此加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是可逆的,B錯(cuò)誤;堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象,而且加熱也能使堿性蛋白酶失活,會(huì)降低加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果,添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果,C正確;酶具有高效性,堿性蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解成多肽和氨基酸,具有很強(qiáng)的分解蛋白質(zhì)的能力,可有效地清除汗?jié)n、奶漬、醬油漬等污漬,添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,減少環(huán)境污染,D正確。
4.[2022·浙江1月]下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述,正確的是(  )A.由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成B.分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵稱為高能磷酸鍵C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解D.是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
解析:ATP中的五碳糖是核糖,A錯(cuò)誤;腺苷和磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵是普通的磷酸鍵,磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵是高能磷酸鍵,B錯(cuò)誤;ATP合成時(shí)不需要水解酶,C錯(cuò)誤;ATP是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶,D正確。
5.[2022·重慶卷]植物蛋白酶M和L能使肉類蛋白質(zhì)部分水解,可用于制作肉類嫩化劑。某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定并計(jì)算了兩種酶在37 ℃、不同pH下的相對(duì)活性,結(jié)果見表。下列敘述最合理的是(  )A.在37 ℃時(shí),兩種酶的最適pH均為3B.在37 ℃長(zhǎng)時(shí)間放置后,兩種酶的活性不變C.從37 ℃上升至95 ℃,兩種酶在pH為5時(shí)仍有較高活性D.在37 ℃、pH為3~11時(shí),M更適于制作肉類嫩化劑
解析:根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,在37 ℃時(shí),M的最適pH為5~9,L的最適pH為5左右,A不合理;一般在低溫條件下保存酶,在37 ℃長(zhǎng)時(shí)間放置后,兩種酶的活性會(huì)發(fā)生改變,B不合理;在95 ℃時(shí)酶可能變性失活,因此從37 ℃上升至95 ℃,兩種酶可能都已經(jīng)失活,C不合理;在37 ℃、pH為3~11時(shí),M的相對(duì)活性一般比L高(pH為5時(shí),兩種酶的活性相同),因此該條件下M更適于制作肉類嫩化劑,D合理。
6.[2021·海南卷]某種酶的催化反應(yīng)速率隨溫度和時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖所示。據(jù)圖分析,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(  )A.該酶可耐受一定的高溫B.在t1時(shí),該酶催化反應(yīng)速率隨溫度升高而增大C.不同溫度下,該酶達(dá)到最大催化反應(yīng)速率時(shí)所需時(shí)間不同D.相同溫度下,在不同反應(yīng)時(shí)間該酶的催化反應(yīng)速率不同
7.[2021·海南卷]研究發(fā)現(xiàn),人體內(nèi)某種酶的主要作用是切割、分解細(xì)胞膜上的“廢物蛋白”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(  )A.該酶的空間結(jié)構(gòu)由氨基酸的種類決定B.該酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA參與C.“廢物蛋白”被該酶切割過程中發(fā)生肽鍵斷裂D.“廢物蛋白”分解產(chǎn)生的氨基酸可被重新利用
8.[2021·海南卷]研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞,1~2 min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(  )A.該實(shí)驗(yàn)表明,細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C.32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快,且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)
解析:根據(jù)題意可知該實(shí)驗(yàn)不能說明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP,A錯(cuò)誤;根據(jù)題干信息“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致?!闭f明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性,B正確;根據(jù)題干信息可知放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團(tuán),32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率不同,C錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)不能說明轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi),D錯(cuò)誤。
[國(guó)考真題研規(guī)律]9.[2022·全國(guó)乙卷]某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成,可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件,某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實(shí)驗(yàn)(表中“+”表示有,“-”表示無)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是 (  )A.酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性B.蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高C.在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性D.在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性

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這是一份2024版新教材高考生物全程一輪總復(fù)習(xí)第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用課堂互動(dòng)探究案3光合作用課件,共60頁。PPT課件主要包含了課前自主預(yù)習(xí)案,課堂互動(dòng)探究案,素能目標(biāo)★考向?qū)Ш?,有機(jī)溶劑,層析液,2實(shí)驗(yàn)步驟,二氧化硅,防止色素被破壞,無水乙醇,使擴(kuò)散均勻等內(nèi)容,歡迎下載使用。

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