专题二 第1讲.docx
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专题二第1讲
第1讲 酶和ATP
考纲要求
5年考情
2009
2010
2011
2012
2013
1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）
广东，3
重庆，1
宁夏，2
江苏，31
上海，5
新课标全国，2海南，14
广东，3
福建，26Ⅰ
新课标全国Ⅱ，6、29
安徽，2
四川，4
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）
广东文基，69
上海，24
山东，24
—
—
—
海南，4、12
填充关键点
思考连接处
（1）酶与ATP有哪些共同特点？
提示 含量比较少，代谢离不了。
（2）酶与ATP在细胞内的合成场所有什么不同？
提示 酶的合成场所是核糖体、细胞核，ATP的合成场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。
考点1 酶在代谢中的作用
1．酶的模型1
（1）该模型表示酶作用特点的专一性。
（2）图中b表示酶，c表示被催化的反应物。
2．酶的模型2
（1）该模型表示酶具有催化作用和高效性。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。
3．酶的影响因素模型
（1）温度和pH
①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？
低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
（2）底物浓度和酶浓度
①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
【思维辨析】
（1）滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率不涉及“降低化学反应活化能”的原理
（2013·四川，4C改编）（×）
提示 能降低化学反应的活化能，只是不显著。
（2）线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同（2012·大纲全国，2D）（×）
提示 线粒体、叶绿体功能不同，化学反应过程不同，因酶具有专一性，故酶的种类不相同。
（3）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（2011·天津，1A）（×）
提示 少数酶是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸。
（4）水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基
（2009·广东，3D改编）（√）
提示 淀粉酶的化学本质是蛋白质。
（5）甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。
由图可知，甲酶可能是具有催化功能的RNA，而乙酶的化学本质为蛋白质
（2011·新课标全国，2改编）（√）
提示 甲酶在蛋白酶处理后活性不变，可推知不可能是蛋白质，可能是RNA。
（6）酶提供了反应过程所必需的活化能（2011·海南，14A）（×）
提示 是降低化学反应的活化能。
（7）细胞质中有作用于DNA的解旋酶（2009·重庆，1D）（√）
提示 细胞质的线粒体、叶绿体中有DNA。
【归纳提炼】
1．多种因素对酶促反应的影响
（1）分析甲图可知：
反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
（2）分析乙图可知：
反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
2．与酶活性相关的问题分析
（1）温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
（2）底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
（3）分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到饱和时，影响因素是横坐标的因素，达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其他因素。
例1
甲图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；乙图表示的是3种脱氢酶（a、b、c）的活性受温度影响的情况。
下列叙述正确的是（ ）
A．从甲图可以知道pH＝6时植物淀粉酶的活性最高
B．从乙图无法知道酶c的最适温度
C．从甲图可以知道若pH由酸性变成碱性时淀粉酶的活性逐渐升高
D．从乙图可以知道活性温度范围最广的酶是b
破题思路
（1）从甲图的自变量pH入手确定A、C选项。
（2）从乙图的自变量温度入手确定B、D选项。
个性分析 本题考查温度、pH对酶活性的影响。
温度过高、过酸、过碱都能使酶彻底失活，这种失活是不可逆转的，从甲图可以看出，植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。
在乙图中酶活性温度范围最窄的是酶b，酶c活性受温度影响的曲线不完整，因此从乙图中无法知道酶c的最适温度。
答案 B
思维延伸
（1）由甲图中两个曲线的差异可以得出什么结论？
提示 人的淀粉酶活性的最适pH比植物的高。
（2）由乙图分析a、b、c三种脱氢酶哪种最适温度最高？
提示 c
解题模板 “四看”法解决坐标曲线题
（1）看两坐标轴的含义，了解两个变量的关系；
（2）看曲线的变化，掌握变量的增减快慢的生物学意义；（3）看“五点”，即起点、终点、顶点、转折点、交叉点，理解特殊点的意义；（4）看不同曲线的变化，理解曲线之间的内在联系。
考点2 ATP在能量代谢中的作用
1．说出下列图示中“A”的含义
①中的A为腺苷（由腺嘌呤和核糖组成）；②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；④中的A为腺嘌呤。
2．判断并填充ATP与ADP相互转化的场所及对应的生理过程
（注：
在空格中，发生划“√”，不发生划“×”）
细胞结构
ADP→ATP
ATP→ADP
细胞膜上搬运无机盐的载体蛋白
×
√
细胞质基质
√
√
叶绿体
√
√
线粒体
√
√
核糖体
×
√
高尔基体
×
√
内质网
×
√
细胞核
×
√
【思维辨析】
（1）主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量（2010·天津，4A）（√）
提示 主动运输需载体蛋白和能量。
（2）ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供
（2007·海南，7BC改编）（×）
提示 ATP合成所需能量由细胞呼吸或光合作用提供。
（3）细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体（2008·广东，4D）（×）
提示 来自线粒体而不是叶绿体。
（4）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡（2008·天津，6④）（×）
提示 无论是饱食还是饥饿时，ATP与ADP都保持动态平衡。
（5）人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
（2008·天津，6①）（×）
提示 由于剧烈运动有两种呼吸方式并存，故不相等。
（6）适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2（2009·上海，24A）（×）
提示 叶绿体不需要O2。
【归纳提炼】
1．ATP的形成途径
2．对ATP认识的几个误区
（1）误认为ATP与ADP相互转化完全可逆：
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，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。
（2）误认为ATP等同于能量：
ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。
（3）误认为ATP转化为ADP不消耗水：
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。
凡是大分子有机物（如蛋白质、脂肪、淀粉等）的水解都需要消耗水。
例2
（2013·海南卷，12）甲（ATGG）是一段单链DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙（A－P～P～P）是转录过程中的一种底物。
下列叙述错误的是（ ）
A．甲、乙、丙的组分中均有糖
B．甲、乙共由6种核苷酸组成
C．丙可作为细胞内的直接能源物质
D．乙的水解产物中含有丙
破题思路 读题干→确认该题是对DNA、RNA、ATP成分的比较→知识联想回扣→对比选项作分析。
个性分析 甲是DNA，五碳糖是脱氧核糖，由3种脱氧核苷酸组成；乙是RNA，五碳糖是核糖，由3种核糖核苷酸组成；丙中的糖是核糖，丙是细胞内的直接能源物质；丙水解掉两个磷酸基团得AMP，可以是乙水解的产物之一。
答案 D
思维延伸
（1）由甲转录出乙的过程需要哪些条件？
提示 酶，ATP和核糖核苷酸。
（2）动物细胞代谢在哪里产生丙？
提示 细胞质基质、线粒体。
（3）甲、乙、丙共同具有的成分是什么？
答案 腺嘌呤、磷酸。
考点3 探究影响酶的活性
例3
为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表
试管
底物和试剂
实验条件
1
1cm3瘦肉块＋4mL蒸馏水
37℃水浴；pH＝1.5
2
1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶
37℃水浴；pH＝8
3
1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶
①
4
1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶
0℃水浴；pH＝1.5
（1）请完成实验设计：
①应为________________________。
（2）3、4号试管为一组对照实验，该组实验中要探究的自变量是________，请为该组实验拟定一个课题名称________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）本实验的因变量可以通过观察________________________________________来确定。
（4）在2、3号试管所研究的问题中，温度属于________变量。
（5）用双缩脲试剂检测2号试管的实验结果是溶液呈____色，原因是_________________
____________________。
破题思路 由表内容确定自变量→遵循单一变量原则和对照性原则确定相关问题。
个性分析 据表分析可知，本实验意在探究温度、pH对酶活性的影响，实验设计时应遵循对照原则和单因子变量原则，所以试管3的实验条件①应为37℃水浴，pH＝1.5。
实验过程中的自变量是指人为改变的变量，因变量是指随着自变量的变化而变化的变量，无关变量是指对实验结果能造成影响的一些可变因素，必须严格控制。
3、4号试管中的自变量为温度，该对照实验应为探究温度对胃蛋白酶活性的影响。
随着实验中温度或pH的变化，相同时间内瘦肉块的变化为因变量，2、3号试管可作为研究pH对胃蛋白酶活性的影响的一组对照，其中温度为无关变量。
溶液中能使双缩脲试剂显紫色的是胃蛋白酶，蛋白块为块状，并未溶解在溶液中。
答案
（1）37℃水浴；pH＝1.5
（2）温度 探究温度对胃蛋白酶活性的影响 （3）相同时间内瘦肉块的变化（或记录瘦肉块消失所用的时间） （4）无关 （5）紫 因为胃蛋白酶本身为蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色。
思维延伸
（1）3号试管用双缩脲试剂检测实验结果，溶液呈什么颜色？
提示 紫色。
（2）从该实验看出对无关变量有什么要求？
提示 等量、一致。
“因果法”分析实验变量
（1）自变量与因变量：
自变量是实验中由实验者控制的因素或条件。
因变量是实验中随实验变量变化而变化的量。
通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。
（2）无关变量与因变量：
无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用，但不呈因果关系，因此必须控制无关变量以减少实验误差。
1．（2013·新课标全国卷Ⅱ，6）关于酶的叙述，错误的是（ ）
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
答案 B
解析 低温只能降低酶的活性，并没有改变酶的空间结构，当温度回到最适温度时，酶的催化效率仍然可以达到最大；而高温、强酸和强碱会破坏酶的空间结构，从而导致酶活性的降低甚至丧失，所以B错。
2．下列与酶相关实验的叙述中，正确的是（ ）
A．探究酶的高效性时，自变量可以是酶的种类
B．探究酶的专一性时，自变量一定是酶的种类
C．探究pH对酶活性的影响时，自变量不止一种
D．探究温度对酶活性的影响时，因变量不止一种
答案 D
解析 A选项中，自变量应为酶与无机催化剂；B选项可以是酶相同，反应底物不同；C选项自变量就是不同的pH。
3．某同学用某种酶进行了以下三组实验，实验结果如图所示，下列相关说法正确的是（ ）
A．本实验研究的酶有麦芽糖酶和蔗糖酶
B．三组实验能够证明酶具有专一性、高效性和温和性
C．通过实验可以证明该种酶活性最大时的条件接近于温度为30℃、pH＝7
D．在pH＝5或温度为20℃的情况下酶活性下降的原因相同
答案 C
解析 图3中，麦芽糖的含量减少，蔗糖保持不变，说明该实验研究的酶是麦芽糖酶。
要证明酶具有高效性，往往用酶与无机催化剂进行对照实验，图示中并没有此实验。
图1中温度为30℃时，生成物生成的速度最快，这说明此温度接近最适温度；图2中pH＝7时，底物剩余量最少，说明此pH条件下，酶的活性最强，因此，该种酶活性最大时的条件接近于温度为30℃、pH＝7。
4．为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果如表所示。
试管编号
实验步骤
1
2
3
4
质量分数为1%的NaCl溶液（mL）
1
质量分数为1%的CuSO4溶液（mL）
1
质量分数为1%的Na2SO4溶液（mL）
1
蒸馏水（mL）
1
pH为6.8的缓冲液（mL）
1
1
1
1
质量分数为1%的淀粉溶液（mL）
1
1
1
唾液淀粉酶溶液（mL）
1
1
1
1
将各试管放入37℃的恒温水浴中保温适宜时间
取出试管，加入质量分数为1%的碘溶液0.1mL
观察结果
无色
深蓝色
浅蓝色
请回答下列问题：
（1）实验中加入缓冲液的作用是__________________________________________。
（2）分析实验结果可知，对酶活性有影响的离子是______________________，其中对酶活性有抑制作用的离子是____________，对酶活性有促进作用的离子是________________。
（3）该实验中设置的4号试管起____________作用；设置3号试管的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，加入斐林试剂后，如果要产生颜色变化，还需________________，1号试管中的颜色变化是____________________。
根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是____________
________________________________________________________________________。
答案
（1）维持实验过程中反应液pH的稳定
（2）Cl－和Cu2＋ Cu2＋ Cl－ （3）对照 探究Na＋和SO
对唾液淀粉酶的活性是否有影响 （4）水浴加热 由蓝色（或无色）变为砖红色 斐林试剂中有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性
解析
（1）实验中加入缓冲液的作用是维持反应液中pH的稳定。
（2）加入NaCl溶液为无色，而加入CuSO4溶液为深蓝色，说明Cl－和Cu2＋对酶活性有影响，其中Cu2＋对酶活性有抑制作用，使溶液颜色变深，而Cl－对酶活性有促进作用，使溶液变无色。
（3）4号试管加入的是蒸馏水，起对照作用，3号试管和4号试管对照，可确定Na＋和SO
对唾液淀粉酶催化活性是否有影响。
（4）由于Cl－对酶活性有促进作用，故加入斐林试剂后1号试管为深砖红色，而Cu2＋对酶活性有抑制作用，故加入斐林试剂后2号试管无砖红色生成，3号、4号试管的颜色一样，应为浅砖红色。
1．人体中某一过程如图所示，如果温度增加到42℃，引起酶的活性部位改变，会引起（ ）
A．蛋白质被消化得更快
B．蛋白质被消化得较慢或不能被消化
C．氨基酸缩合速率加快
D．氨基酸缩合速率减慢或不能发生缩合
答案 B
解析 人的体温是37℃左右，温度升高到42℃会使酶的活性降低，蛋白质的消化和分解速率下降；图中过程是蛋白质的分解，并非氨基酸的缩合，所以C和D项错误。
2．下列有关酶特性的相关实验设计中，最科学、严谨的一项是（ ）
选项
实验目的
实验设计
A
验证pH对酶催化速率的影响
向三支试管分别依次加入1mL新鲜唾液、2mL3%的可溶性淀粉溶液，再分别加入1mL不同pH的缓冲液，适宜温度保温5min后用斐林试剂检验
B
验证酶的高效性
A组：
2mL3%的H2O2溶液＋1mL过氧化氢酶，观察气泡冒出情况
B组：
2mL3%的H2O2溶液＋1mLFeCl3溶液，观察气泡冒出情况
C
探究酶作用的适宜温度
5mL3%的可溶性淀粉溶液＋2mL新鲜唾液＋碘液，每隔5min将溶液温度升高10℃，观察溶液颜色变化
D
验证酶的专一性
实验组：
2mL3%的可溶性淀粉溶液＋1mL新鲜唾液，保温5min后碘液检验
对照组：
2mL3%的蔗糖溶液＋1mL新鲜唾液，保温5min后碘液检验
答案 B
解析 探究酶的最适温度和最适pH时，注意要将酶在特定温度和pH条件下处理后，再和底物在特定温度和pH条件下反应，A、C项错误；检测淀粉和蔗糖是否分解，应用斐林试剂水浴加热看是否出现砖红色沉淀，D项错误。
3．（2013·海南卷，4）关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是（ ）
A．DNA复制需要消耗能量
B．光合作用的暗反应阶段需要消耗能量
C．物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
D．细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
答案 C
解析 DNA复制需要能量，光反应为暗反应提供ATP，故暗反应需要能量，细胞呼吸的第一阶段产生ATP，而第一阶段就发生在细胞质基质中，故A、B、D正确。
协助扩散为被动运输，不需要能量，所以C错误。
4．如图表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系，下列有关叙述错误的是（ ）
A．a点时，一部分麦芽糖酶没有参与催化
B．如果温度下降5℃，b点将下移
C．可用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解
D．bc段催化速率不再增加的限制因素是酶数量和酶活性
答案 C
解析 麦芽糖和麦芽糖分解产物都是还原糖，与斐林试剂反应现象一致。
5．下图曲线1为最适温度下反应物浓度对酶促反应速率的影响，如果将反应温度略微升高或向反应混合物中再加入少量同样的酶，变化后最可能的曲线分别是（ ）
A．4 2B．3 2C．2 4D．3 4
答案 A
解析 曲线1的反应温度为最适温度，升高温度后酶活性降低，达到的最大反应速率低于最适温度时的最大反应速率，因此曲线4符合要求；加入酶后反应速率增加，因此曲线2符合要求。
6．某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。
曲线Ⅰ为只在底物中加入淀粉酶，曲线Ⅱ为在底物中加入淀粉酶和化合物X。
下列分析不正确的是（ ）
A．化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度
B．曲线Ⅰ作为对照实验
C．化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活
D．若底物溶液的pH升高，则曲线Ⅱ的顶点上移
答案 D
解析 由两曲线的最适温度相同可知化合物X不影响酶活性的最适温度；曲线Ⅰ为对照实验；由图可知，化合物X对酶活性有抑制作用；若底物溶液的pH升高，曲线Ⅱ的顶点不一定上移。
7．如图表示在最适温度下，反应物浓度对酶促反应速率的影响，据图分析，错误的是（ ）
A．在A点时，随着反应底物浓度的增加，反应速率加快
B．在B点时，反应底物浓度限制了酶促反应速率的提高
C．如果在C点时加入少量的酶，会使反应速率加快
D．如果在A点时温度升高10℃，曲线上升的幅度会变小
答案 B
解析 在B点时，酶浓度及数量限制了酶促反应速率的提高；由题可知，图像是在最适温度下绘成的，酶促反应速率达到最大值，因此升高温度，酶的活性将降低，曲线上升的幅度会变小。
8．TBT的类似物三甲基锡可以抑制三磷酸腺苷（促进ATP的水解）的活性，从而影响细胞内能量的直接供应。
一般情况下，植物细胞内受此影响的场所是（ ）
A．所有发生放能反应的部位
B．仅在叶绿体基质和细胞质基质
C．仅在线粒体基质和叶绿体基质及细胞质基质
D．所有发生吸能反应的部位
答案 D
解析 TBT的类似物三甲基锡可以抑制三磷酸腺苷的活性，从而影响消耗ATP的反应，因此受影响的场所是所有发生吸能反应的部位。
9．图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。
若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是
（ ）
A．pH＝a时，e点下降，d点左移
B．pH＝c时，e点为0
C．温度降低时，e点不移动，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移动，d点左移
答案 C
解析 pH＝a时，酶活性降低，e点不移动，d点右移；H2O2在自然条件下也会分解产生O2，pH＝c时，e点不为0；温度降低时，酶活性降低，e点不移动，d点右移；H2O2量增加时，e点上移动，d点右移。
10．取经过编号的5支试管分别加入2mL0.5mol/L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（ ）
试管编号
1
2
3
4
5
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
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 D
解析 说明酶具有高效性的是3号和2号实验；1号和3号实验的底物相同、酶不同，两组对照能说明酶有专一性；3号与4号对照体现酶的活性与温度之间的关系；3号与5号对照说明酶的活性受pH的影响。
11．下图曲线b表示在最适温度和最适pH条件下，反应物浓度等与酶促反应速率的关系。
据图
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