高届高中生物一轮复习资料第三单元第八课第四单元第十二课.docx

1、高届高中生物一轮复习资料第三单元第八课第四单元第十二课第8讲酶与ATP【考纲解读】最新考纲细解考点核心素养1.酶在代谢中的作用()2.ATP在能量代谢中的作用()3.实验:探究影响酶活性的因素1.说出酶的作用、本质和特性2.根据酶的实验归纳酶的作用和特性3.分析和解释酶的相关坐标曲线4.根据一定的实验要求设计酶的相关实验5.了解酶在生活和生产上的应用6.写出ATP的结构简式和ATP与ADP相互转化式7.说出细胞中ATP的合成和利用的过程1.生命观念物质与能量观:ATP是生命活动的直接能源物质2.科学思维归纳与演绎:根据实验总结酶的化学本质与特性3.科学探究实验设计与实验分析:探究温度、pH对酶

2、促反应的影响4.社会责任社会应用:酶在生产和生活中的应用考点一酶的作用、本质及特性1.酶的本质及作用(1)本质与作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说,活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能催化作用(2)作用机理活化能: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。作用机理:降低化学反应的活化能。如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是、。.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能

3、、酶降低的活化能。.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将向上移动。2.酶的特性(1)高效性:催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和:在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。【深挖教材】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,一段时间后发现甲酶的活性基本不变,而乙酶丧失活性,推测甲、乙两种酶的化学本质是什么?判断的依据是什么?提示:甲酶是RNA,乙酶是蛋白质;用蛋白酶处理一段时间后甲酶的活性基本不变,表明甲酶的化学本质是RN

4、A,乙酶能被蛋白酶破坏,其活性丧失,表明乙酶是蛋白质。1.结合图示理解酶的特性(1)高效性曲线分析:酶对应曲线A,无机催化剂对应曲线B,未加催化剂对应曲线C。(填字母)结论:与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。(2)专一性图形分析a.写出图中所示的化学反应:BE+F。b.图中C、D表示不能(填“能”或“不能”)被该酶催化的物质。结论:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件温和曲线分析:如图为温度、pH对酶活性的影响。.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH,b点表示最适温度,e点表示最适pH。.甲图中,温度由a变为b时,酶活性升高;由c变为b时,酶活性不变,原因是高温时酶的空间结构被破

5、坏,且不可恢复。.乙图中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是过酸、过碱都会导致酶空间结构被破坏,且不可恢复。结论:在适宜的温度、pH条件下,酶的活性最高。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: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。【深度思考】温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同?提示:温度和pH影响酶促反应速率的原因是影响了酶的活性;底物浓度和酶浓度影响酶促反

6、应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合,酶的活性并没有改变。题型一酶的本质、作用和特性1.(2017全国卷)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是(C)A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 解析:线粒体和叶绿体含有少量DNA,也能进行复制,因此细胞质中含有参与DNA合成的酶;酶可在细胞内、细胞外和生物体外发挥作用,因此酶在生物体外可以有催化活性;盐析的方法会让胃蛋白酶析出,且不会破坏该酶的结构;唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ,但保存酶一般在04 的低温

7、条件下。2.(2018北京平谷区模拟)下列关于酶的叙述,正确的是(A)A.酶的合成都受基因控制B.酶与双缩脲试剂一定会发生反应C.细胞质中没有DNA解旋酶D.酶能调节细胞的生命活动解析:酶的化学本质是蛋白质或RNA,都是由DNA(基因)控制合成的;绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA;细胞质的线粒体或叶绿体中也有少量的DNA,且复制时也需要DNA解旋酶的催化,因此细胞质中也含有DNA解旋酶;酶是具有生物催化作用的有机物,而激素的作用是调节细胞的生命活动。 提后提升 与酶相关的常见误区项目正确说法错误说法化学本质绝大多数是蛋白质,少数是RNA酶的本质是蛋白质产生部位一般来说,凡是活细胞都能产生酶(不

8、考虑哺乳动物的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生酶合成原料氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成场所核糖体或细胞核核糖体生理功能生物催化剂,只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的来源于食物作用场所既可在细胞内,也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性,不破坏酶的结构,但高温易使酶失活低温会引起酶变性失活作用前后催化反应前后的数量和性质没有变化发生催化作用后被分解题型二影响酶促反应的坐标曲线分析3.(2018河北邯郸高三质检)图中甲曲线表示在最适温度下-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,乙、丙两曲线表示-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率随温

9、度或pH的变化,下列相关分析正确的是(A)A.乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pHB.分析曲线可知,e、g两点所示条件是短期内保存该酶的最适条件C.d、f两点所示的-淀粉酶活性一致,该酶的空间结构都遭到破坏D.若在a点升温或在bc段增加淀粉的浓度,都将使反应速率增大解析:高温、过酸、过碱都会使酶失活,据此可推知:乙曲线表示该酶促反应速率随温度的变化趋势,丙曲线表示该酶促反应速率随pH的变化,因此乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pH;e点对应的横轴数值表示该酶的最适温度,g点对应的横轴pH数值对该酶而言属于过酸,酶应在最适pH、低温下保存;d点酶活性很低,但酶的空间结构没有遭

10、到破坏;图中甲曲线上a点的温度为最适温度,若在a点升温,酶的活性减弱,反应速率将减小,bc段限制酶促反应速率的因素是-淀粉酶的浓度,增加淀粉的浓度,不会使反应速率增大。4.(2016全国卷)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 )、B组(40 )和C组(60 ),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是组。(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ,那么A组酶催化反应的速度会。(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量,原因是 。(4)生

11、物体内酶的化学本质是,其特性有(答出两点即可)。解析:(1)在60 条件下,反应的最终产物浓度比20 和40 条件下小很多,说明酶在60 条件下最终失活。20 与40 条件下相比,40 时酶促反应到达反应平衡的时间短,说明40 条件下酶活性较高。(2)在时间t1前,如果A组温度提高10 变成30 ,由该酶活性随温度的变化规律可知,30 条件下的该酶活性大于20 条件下的,那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加,但由A和B组t2时的产物浓度可知,t2时C组底物并未全部被分解,C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时,向C组增

12、加2倍量的底物,在其他 条件不变的情况下,t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性,并且需要适宜的温度和pH等。答案:(1)B(2)加快(3)不变60 条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性提后提升“四步法”分析酶促反应曲线(1)识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。(2)析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。(3)明点(

13、特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。(4)判断:“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图,根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条曲线单独分析,进行比较,判断曲线间有无联系或找出相互关系,然后综合分析。考点二实验:探究影响酶活性的条件1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理反应原理淀粉麦芽糖蓝色不出现蓝色鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)实验设计程序淀粉溶液淀粉酶溶液各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉溶液与相应温

14、度处理的淀粉酶溶液混合在各自所控制的温度下保温一段时间滴加碘液,观察颜色变化2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理反应原理:2H2O22H2O+O2(反应式)。鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用带火星的卫生香燃烧情况来检验O2产生量的多少。(2)实验流程序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的H2O2酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL 5%的HCl1 mL 5%的NaOH3注入等量的3%的过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL4观察实验现象有大量气泡产生几乎无气泡产生几乎无气泡产生5将点燃的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧

15、较弱1.实验变量控制的三个原则实验变量控制原则实例自变量单一变量原则探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量无关变量等量适宜原则探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量,不但相同,还要适宜因变量可观测性原则探究温度对酶活性的影响实验中,根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来,便于实验结果的观测2.酶相关实验探究的“宜”与“不宜”(1)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液,“不宜”选用斐林试剂检测产物,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶的适宜温度的实验中,“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶

16、作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。(3)在探究pH对酶活性影响时,“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触,“不宜”在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。题型一相关实验设计1.(2016全国卷)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是(C)A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲

17、液保温一段时间后检测产物的量解析:测定酶活力时,在除酶外所有试剂均已预保温的情况下,应先加入缓冲液,其可以为酶提供一个相对稳定的环境,再依次加入底物和酶,保温并计时,一段时间后检测产物的量。相同时间内产物的量越多,酶活力越强。2.下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是(B)实验编号探究课题选用材料与试剂温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液pH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂A.实验 B.实验 C.实验 D.实验解析:过氧化氢受热会加快

18、分解,不宜用于探究温度对酶活性的影响;酶具有专一性,淀粉在蔗糖酶的作用下不会分解;溶液的pH会影响淀粉的水解,并且碘液可与碱反应,斐林试剂可与酸反应,不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。题型二相关实验分析与评价3.(2019福建龙岩高三质检)某研究小组利用3%鸡肝匀浆、3% H2O2溶液、pH缓冲液等,在适宜温度下探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验结果如下表。该实验能得出的结论是(D)pH3.05.07.09.011.0酶活性(产生的气泡个数/30 s)48252010A.过氧化氢酶具有高效性B.鸡肝匀浆中过氧化氢酶最适pH一定为7.0C.pH为7

19、.0时提高温度,酶活性会提高D.过氧化氢酶对酸性环境的耐受性低解析:此实验不涉及无机催化剂催化过氧化氢,无法说明过氧化氢酶具有高效性;表中设置的pH梯度不是足够小,因此过氧化氢酶的最适pH不一定是7;题目给定的是适宜温度,因此当温度提高时,酶的活性会降低。4.(2018福建模拟)某兴趣小组为了探究pH对某种酶活性的影响,做了如下实验。实验步骤:一、取3支洁净的试管,编号为A、B、C,分别加入等量的酶溶液;二、在每支试管中加入等量的底物溶液;三、在A、B、C试管中加入等量的缓冲液,使pH分别稳定在5.0、7.0、9.0;四、将3支试管置于不同的温度下,定时检测产物浓度。请回答下列问题:(1)上述

20、实验步骤中存在两处明显错误,请更正。 。(2)在实验操作正确的情况下,实验结果如图。该实验中酶促反应速率用表示。实验开始1 min后A组产物浓 度不 再增加 的原因是。为进一步探究该酶作用的最适pH,应在pH为范围开展实验。用缓冲液解析:(1)实验步骤中酶溶液和底物溶液混合后,再调pH,这样在达到设定的pH前酶就发挥了作用,实验结果不准确。实验研究的是pH对酶活性的影响,温度是无关变量应相同且适宜。(2)该酶促反应速率是用单位时间内产物的生成量来表示的。1 min后A组产物不再增加的原因是底物完全分解。由于pH为5.0时酶的活性高于pH为7.0时酶 的活性,故推测该酶的最适pH应在07.0之间

21、。答案:(1)应将步骤二、三顺序调换;步骤四更正为将3支试管置于最适温度(或相同且适宜温度)下,定时检测产物浓度(2)单位时间内产物的生成量(或单位时间内产物浓度的变化量)底物的量有限(或底物浓度是一定的)07.0(或大于0小于7.0)考点三ATP在能量代谢中的作用 1.ATP的结构与功能C、H、O、N、P 腺苷 高能磷酸键2.ATP与ADP的相互转化及利用ATPADP+Pi+能量(1)过程用到的酶分别为ATP水解酶、ATP合成酶。(2)过程能量来源为呼吸作用 光合作用 呼吸作用(3)过程进行的场所是生物体的需能部位,过程进行的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。(4)过程产生的能量用于各项生命

22、活动,如细胞的主动运输、肌肉收缩、大脑思考等。(5)吸能反应一般与(填“”或“”)过程相联系,放能反应一般与(填“”或“”)过程相联系。【深挖教材】为什么不能认为ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应?提示:ATP与ADP的相互转化过程中,物质可重复利用,但所需的酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同,故不可以将其看作可逆反应。1.填写ATP的再生和利用图解色素吸收 叶绿体 类囊体膜上 呼吸作用 细胞质 基质 线粒体2.细胞内常见产生与消耗ATP生理过程的归纳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:细胞呼吸第一阶段消耗ATP:一些吸能反应叶绿体产生

23、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、转录等题型一ATP的结构及其合成和利用1.(2018浙江卷)ATP是细胞中的能量通货,下列叙述正确的是(C)A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量B.ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATPC.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解解析:光反应和细胞呼吸可以产生ATP。ATP在细胞内含量少,易再生,ATP-ADP循环不会使细胞储存大

24、量的ATP。ATP水解形成ADP和磷酸基团,同时释放能量。ATP中有两个高能磷酸键,其中远离腺苷的高能磷酸键易水解,另一个高能磷酸键不易水解。2.(2018天津联考)下列关于叶肉细胞内ATP描述正确的是(A)A.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性B.光合作用产生的ATP可以为Mg2+进入叶肉细胞直接提供能量C.ATP水解失掉两个磷酸基团后,可以作为逆转录的原料D.葡萄糖分子在线粒体内彻底氧化分解,可以产生大量ATP解析:细胞中的生命活动所需的能量主要靠ATP提供,故细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性;光合作用产生的ATP只能供给暗反应,不能为Mg2+进入叶肉细胞直接提供能量

25、;ATP水解失掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为转录的原料;线粒体不能利用葡萄糖,葡萄糖需在细胞质基质分解为丙酮酸,丙酮酸再进入线粒体进一步氧化分解。题后提升正确区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义ATP结构中的A为腺苷,DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。题型二ATP和酶的综合考查3.(2018吉林长春高三质检)下列有关酶和ATP的叙述中,正确的是(D)A.催化ATP合成和水解的酶相同B.酶合成过程伴随ATP的合成C.酶催化的化学反应都消耗ATPD.ATP和某些酶都含有腺

26、嘌呤解析:酶具有专一性,催化ATP合成和水解的酶是不同的;酶合成过程伴随ATP的水解;酶催化的吸能反应需要消耗ATP,酶催化放能反应合成ATP;ATP和某些酶都含有腺嘌呤(A)。4.(2018湖北天门联考)以下是有关生物体内ATP的叙述,其中错误的一项是(D)A.洋葱鳞片叶表皮细胞产生ATP的途径是细胞呼吸B.人体成熟的红细胞不能产生酶,但能产生ATPC.虽然生物体内ATP的含量不高,但能保证生命活动所需能量的持续供应D.ATP与ADP的相互转化,使生物体内各项化学反应能在常温、常压下快速顺利地进行解析:洋葱鳞片叶表皮细胞只能通过细胞呼吸产生ATP;人体成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器,不

27、能产生酶,但能通过无氧呼吸产生ATP;生物体内ATP的含量不高,但ATP和ADP的转化迅速,因此能保证生命活动所需能量的持续供应;使生物体内各项化学反应能在常温、常压下快速顺利地进行的是酶,不是ATP。5.(2016全国卷,节选)在有关DNA分子的研究中,常用32P 来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。回答下列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把 32P 标记到DNA末端上,那么带有 32P的磷酸基团应在ATP的(填“”“”或“”)位上。(2)若用带有 32P的dA

28、TP作为DNA生物合成的原料,将 32P 标记到新合成的DNA分子上,则带有 32P的磷酸基团应在dATP的(填“”“”或“”)位上。解析:(1)ATP水解形成ADP时远离腺苷的高能磷酸键断裂,因此,ATP转移到DNA末端上的磷酸基团位于ATP的位上。(2)dATP断裂两个高能磷酸键后形成的dAP为组成DNA分子的成分之一,因此,若将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的位上。答案:(1)(2)【构建知识网络】【记忆核心要点】1.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。2.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数是

29、RNA。3.酶具有专一性和高效性,作用条件较温和。4.低温抑制酶的活性,但不破坏酶的空间结构。5.高温、过酸、过碱都会导致酶分子空间结构破坏而永久失去活性。6.ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。7.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。素养提升课1酶的相关实验设计(重点变量控制、检测)突破点一酶相关实验设计中的“酶解法”某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中,能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用,请利用这一原理设计实验,探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路,并预期实验结果及结论(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。【审题指导】(1)据题干可知,X酶的功能是能将糖原分解为还原糖。(2)联想到蛋白酶可以改变蛋白质的空间结构从而使其失去功能。(3)RNA酶可以催化RNA发生水解而失去功能。(4)若X酶的化学本质是蛋白质,被蛋白酶处理后,则不能将糖原