第7讲 酶和ATP 版高考生物山东一轮复习.docx

1、第7讲 酶和ATP 版高考生物山东一轮复习第7讲酶和ATP单科命题备考导航核心素养解读命题趋势(1)说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶的活性受环境因素的影响(2)实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素(3)解释ATP是驱动生命活动的直接能源物质(1)从结构与功能视角,通过分析酶的探究历程,构建酶的概念模型(2)通过实验与探究,学会控制变量,说明酶的作用和特性(3)从物质与能量的视角,建构ATP的结构,阐明ATP和ADP的相互转化机制题型内容:酶的特性及影响因素、ATP结构考查形式:常以图表曲线形式或实验分析形式考查考点一酶的本质、作用和特性1.酶的本质与作用(1)本质与

2、作用(2)作用机理:降低化学反应的活化能。 无酶催化的反应曲线是乙,有酶催化的反应曲线是甲。 ca段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能;ba段的含义是酶降低的活化能。 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.酶本质的探索历程(连一连)3.酶的特性(1)高效性:酶的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:高温、过酸、过碱都会使酶的 空间结构 遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。 1.酶的基本组成单位是氨基酸。()2.酶在催化反应前后,其分子结构不变。(

3、)3.一个细胞中酶的种类和数量是一定的,不会发生变化。()4.酶可降低过氧化氢分解反应的活化能而无机催化剂不能。()5.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物。()6.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。()7.产生激素的细胞一定产生酶,但是产生酶的细胞不一定产生激素。()8.在稀蛋清液中加入蛋白酶后,再加入双缩脲试剂,由于蛋清液中的蛋白质被分解,因此不再发生紫色反应。()图1表示A、B两种酶用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,图2是与酶相关的实验,据图分析下列问题:图1实验图2(1)A、B两种酶的化学本质(填“相同”或“不相同”),判断依据是 。(2)B酶活性改变的原因是 ,

4、其活性(填“能”或“不能”)恢复。(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位,应加入酶。(4)图2实验的目的是,结论分别是、。答案(1)不相同A酶能抵抗蛋白酶的降解,化学本质不是蛋白质而是RNA;B酶能被蛋白酶破坏,活性降低,化学本质为蛋白质(2)B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性改变不能(3)RNA水解(4)探究酶的化学本质该酶是蛋白质该酶是RNA1.酶的高效性 (1)由曲线可知:酶比无机催化剂的催化效率更高。(2)酶只能提高反应的速率,不改变化学反应的方向和平衡点。因此,酶不能改变最终生成物的量。2.酶的专一性(1)物理模型图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后

5、产生的物质,C、D表示不能被酶催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)曲线模型a.加入酶A的反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A对此反应有催化作用。b.加入酶B的反应速率和未加酶时相同,说明酶B对此反应无催化作用。3.影响酶促反应速率的因素酶浓度的影响:在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。反应物浓度的影响:其他条件一定且适宜,在反应物浓度较低时,反应速率随反应物浓度的增加而加快,当反应物浓度达到一定程度时,所有的酶都参与催化反应,反应速率达到最大,此时即使再增加反应物浓度,反应速率也不会加快。温度影响:每种酶其作用均有最适温度,此温度下,酶活性

6、最强;低温会抑制酶活性,酶分子空间结构不发生变化;高温会破坏酶分子空间结构,使酶变性失活。pH的影响:不同酶,其最适pH不同,如胃蛋白酶最适pH为1.5,而胰蛋白酶的最适pH则接近8。过酸、过碱均会破坏酶分子空间结构,使酶变性失活。综合影响:图中显示:不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度下,酶最适pH也不变。即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。考向一考查对酶的本质及作用和特性的理解1.(2019山东日照高三3月模拟)下列有关酶的叙述,正确的是()A.在不同温度条件下,酶促反应速率一定不同B.在高温环境中酶失活的主要原因是肽键断裂C.ATP水解酶的合成和发挥作用都伴随

7、ADP的生成D.Fe3+和过氧化氢酶催化H2O2分解的作用原理不同1.答案C酶的活性受温度的影响,在最适温度前,随着温度的升高酶活性增强,超过最适温度后,随着温度升高酶活性降低,所以可能存在不同温度条件下,酶促反应速率相同的情况,A错误;酶在高温环境中失活的主要原因是空间结构遭到破坏,而高温环境中肽键并没有断裂,B错误;ATP水解酶的合成过程和ATP水解酶发挥作用都伴随ADP的生成,C正确;Fe3+和过氧化氢酶催化H2O2分解的作用原理相同,均是通过降低化学反应的活化能实现其催化作用,D错误。2.(2019甘肃武威十八中高三第二次诊断)为使反应物 A反应生成产物 P,采取了有酶催化(最适温度和

8、 pH)和有无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是()A.距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离a将减小C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性2.答案B题图甲中曲线表示有无机催化剂催化的反应的能量变化过程,曲线表示有酶催化的反应的能量变化过程,所以距离b代表酶降低的反应活化能比无机催化剂降低的反应活化能多的部分,所以可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因,A正确;题述中酶催化时为最适温度,适当升高温度,酶的活性

9、降低,有酶催化时的曲线中对应的距离a将增大,B错误;题图乙是酶的专一性模型,可代表蔗糖,在蔗糖酶催化作用下,可得到果糖和葡萄糖,用代表,C、D正确。题后悟道归纳对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)酶只提高化学反应速率,缩短反应时间,不会改变化学平衡的位置。(4)在反应前后,酶的化学性质和数量均保持不变。(5)用加热的方法不能降低活化能,但会提供能量。考向二考查酶促反应的曲线分析3.(2019河南六市高三第二次联考)“验证酶的催化效率”的实验结果如图。实线表示在最适温度下过氧化氢酶催化效率,虚线表示相同温度下二氧化锰催化

10、效率。下列有关叙述错误的是()A.过氧化氢酶提高了过氧化氢分子活化所需的能量B.在酶催化下,过氧化氢分解速率是逐渐减小的C.若降低温度,M点右移D.该实验可以说明酶具有高效性3.答案A过氧化氢酶是生物催化剂,其催化原理是降低化学反应所需要的活化能,A错误;根据题中曲线,过氧化氢酶催化曲线下降幅度越来越慢,说明在酶催化下过氧化氢分解速率是逐渐减小的,B正确;题中曲线是在最适温度下测定的,若降低温度则酶活性降低,反应时间变长,故M点右移,C正确;该实验说明过氧化氢酶催化效率高于二氧化锰催化效率,即酶具有高效性,D正确。4.(2019广东汕头模拟)如图1曲线a表示在最适温度和pH条件下,反应时间与生

11、成物的量的关系,图2曲线b表示在最适温度和pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A.图1曲线a中,M点后,限制生成物量增加的因素是酶的数量B.图2曲线,酶减少后,图示反应速率可用曲线f表示C.分别在图2中取N、P点的速率值,对应图1中的曲线c和dD.减小pH,重复该实验,图2曲线b应变为曲线f;增大pH,应变为曲线e4.答案B图1曲线a中,M点后,限制生成物量增加的因素为反应物的浓度;图2曲线中当反应物浓度一定时,减少酶量,反应速率降低;图2 N、P点的速率值是一个定值,无法用曲线c和d表示;图2曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系,因此无论pH增

12、大还是减小,曲线b都应变成曲线f。题后悟道方法“四看法”分析酶促反应曲线实验比较不同条件下H2O2的分解1.比较过氧化氢在不同条件下的分解变量分析:2.实验成功的3个关键点(1)肝脏倘若不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解,使组织中酶分子的数量减少且活性降低,故宜用新鲜肝脏。(2)实验中使用肝脏的“研磨”液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。(3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管,因为酶的催化效率具有高效性,少量酶带入FeCl3溶液后就会影响实验结果的准确性,使人作出错误的判断。1.(2019内蒙古赤峰二中高三月

13、考)某兴趣小组利用图中的装置探究过氧化氢在不同条件下的分解,实验中所用各种溶液的量相同。下列有关叙述正确的是()A.可以用装置乙来做“探究温度对酶活性的影响”实验B.量筒、收集到的水的体积代表了O2的产生量C.锥形瓶中的反应结束后,量筒中收集的水多于量筒D.将装置甲中的FeCl3溶液换为酵母菌溶液可验证酶具有专一性1.答案B温度会影响H2O2的分解,因此不适宜用H2O2研究温度对酶活性的影响,A错误;该实验的因变量是H2O2分解产生的O2的量,故实验中两个量筒收集到的水的体积代表了产生的O2量,B正确;由于两个装置的反应物是相等的,因此,最终量筒中收集的水和量筒收集的水是一样多的,C错误;将装

14、置甲中的FeCl3溶液换为酵母菌溶液,那么甲乙两组的变量为酵母菌和H2O2酶,而酵母菌能产生多种酶,不符合单一变量原则,D错误。2.二氧化锰和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解成水和氧气。如表为某兴趣小组进行的实验及相应结果。下列叙述错误的是()试管反应物加入物质反应条件实验现象12%过氧化氢溶液二氧化锰室温少量气泡22%过氧化氢溶液土豆浸出液室温大量气泡32%过氧化氢溶液人新鲜唾液室温没有气泡A.本实验说明酶的催化作用具有高效性和专一性B.本实验还能证明酶在细胞外也具有催化作用C.若将产生的气体全部收集起来,则从1号和2号试管收集到的气体体积基本相同D.若将反应条件改为沸水浴,则2号试管也不会产生气泡2.答案D本实验的自变量有无机催化剂和生物催化剂酶,说明酶具有高效性,自变量含有酶的种类,说明酶具有专一性,A正确;本实验是在细胞外的试管中进行的,说明酶在细胞外也具有催化作用,B正确;由于反应物的量是相等的,无机催化剂和生物催化剂催化下的反应只是反应速率不同,所以不同的试管中最终收集到的气体体积基本相同,C正确;过氧化氢在高温下分解速度也会加快,所以若将反应条件改为沸水浴,则2号试管也会产生气泡,D错误。考点二ATP的结构、产生和利用1.ATP的