1、第第4 4讲讲 酶与酶与ATPATP 专题二专题二 2021 内 容 索 引 01 02 03 重做真题重做真题 感悟考情感悟考情 梳理网络梳理网络 强基固本强基固本 核心考点核心考点 能力突破能力突破 重做真题重做真题 感悟考情感悟考情 1.(2017全国理综,3)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是( ) 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 答案 C 解析 由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA 合成的酶,A项错误。如果
2、有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化 活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,胃蛋白酶的本质为 蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确。唾液淀 粉酶催化反应的最适温度为37 ,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存该酶, 酶适于在低温下保存,D项错误。 2.(2016全国理综,3)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( ) 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
3、底物计时加入酶加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量 答案 C 解析 在该实验中,pH等为无关变量,为防止无关变量对实验结果的干扰,要 控制好无关变量。缓冲物质能使pH保持相对稳定,所以酶和底物混合之前 应该加缓冲物质。 解读 本题以酶活性测定实验为背景,通过考查考生对实验步骤设计合理 性的判断,以及对酶特性相关知识的掌握和对实验步骤设计与这些相关知 识联系的理解。实验步骤是根据实验目的、原材料的特性等基本因素进 行设计的,实验的各步骤之间涵盖着诸多要素,在学习过程中要充分理解这 些机理和要点。 3.(2016全国理综,29)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
4、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)生物体内酶的化学本质是 ,其特 性有 (答出两点即可)。 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 解析 (1)产物浓度最先达到最大
5、值的B组对应的酶活性最高。(2)酶活性与 温度的关系:在一定温度范围内(低于最适温度),随温度升高,酶活性增强。 据图可知,三组实验中B组(40 )酶活性最高,如果A组温度提高10 ,达到 30 ,那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)据图可知,60 条件下, t2时 酶已失活,即使增加底物,产物总量也不会增加。(4)大多酶的化学本质是 蛋白质,少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性和专一性。 梳理网络梳理网络 强基固本强基固本 【构建网络构建网络填一填填一填】 A.蛋白质.细胞呼吸 B.RNA吸 C.催化 J.直接 D.活化能 E.温和 F.pH G.温度 H.APPP I.细胞呼吸 【应知
6、应会应知应会记一记记一记】 1.酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能。 2.酶的催化作用具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点。 3.酶的催化作用需要适宜的pH和温度等条件。高温、过酸、过碱会使酶 的空间结构遭到破坏而变性失活;低温只是降低酶的活性,但酶的空间结构 不变。 4.ATP是新陈代谢所需要能量的直接来源。一般来说,细胞内ATP和ADP相 互转化的能量供应机制是生物界的共性。 【概念辨析概念辨析判一判判一判】 1.水稻细胞内合成的某物质,能够在常温下高效催化淀粉的分解,该物质含 有羧基。( ) 2.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活 性将逐渐增强。
7、( ) 3.过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。 ( ) 4.探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温 度下保温。( ) 5.发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。( ) 6.1个ATP分子由一个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。( ) 7.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。 ( ) 8.细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。( ) 9.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( ) 10.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。( ) 核心考点核心考点 能力突
8、破能力突破 考点考点1 酶与酶与ATP 【热考内容练析热考内容练析】 考向一考向一 ATP的结构、合成与利用的结构、合成与利用 1.酶是细胞代谢不可缺少的催化 剂,ATP是生命活动的直接能源物质。 ATP逐级水解的过程如下图。下列 叙述错误的是( ) A.和含有的化学元素不完全相同 B.是组成RNA的基本单位之一 C.底物的量相同时,图中释放能量最少的过程是 D.酶的催化作用需要ATP提供能量 答案 D 解析 是腺苷,含C、H、O、N,为ADP,含C、H、O、N、P,含有的化学 元素不完全相同,A项正确;是一分子腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单 位之一,B项正确;是ADP,是AMP,是腺苷,
9、和断裂的都是特殊化 学键(高能磷酸键),断裂的是普通化学键,和两个过程产生的能量相 等,过程产生的能量最少,C项正确;酶的催化作用不需要能量,D项错误。 2.(2020山东济南6月三模)在人体肌肉细胞中会发生下图所示的反应,当磷 酸肌酸含量高、ATP含量低时,反应向右进行,当ATP含量高、磷酸肌酸含 量低时,反应向左进行。通常肌肉细胞中磷酸肌酸的含量约为ATP含量的 三至四倍,下列叙述错误的是( ) A.磷酸肌酸和ATP都是高能磷酸化合物 B.磷酸肌酸不能为肌肉收缩直接提供能量 C.磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,维持机体正常的能量代谢 D.人体肌肉细胞中ADP和ATP相互转化的反应均不是可逆反
10、应 磷酸肌酸+ADPATP+肌酸 答案 D 解析 磷酸肌酸和ATP都是动物和人细胞中的高能磷酸化合物,A项正确;根 据题意可知,磷酸肌酸中的能量可以转移到ATP中,并不能为肌肉收缩直接 提供能量,B项正确;磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,以保证细胞中ATP含 量的稳定,从而维持机体正常的能量供应,C项正确;人体肌肉细胞中ADP和 ATP相互转化的反应在物质上可以看成可逆反应,而在能量的角度不能看 成可逆反应,因此不能简单地定性为不可逆反应,D项错误。 规律总结 考查ATP的结构与功能的试题的解题策略 解答考查ATP的结构与功能的试题要注意6点。 (1)ATP、磷脂及核酸的组成元素相同。ATP中含
11、有的五碳糖为核糖。(2)一个 ATP分子中含有两个高能磷酸键,ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键容易形成和 水解。(3)吸能反应往往需要消耗ATP,放能反应往往产生ATP,人在运动状态下 ATP和ADP的相互转化速率大于安静状态下的转化速率。(4)物质出入细胞时, 协助扩散不消耗ATP,主动运输、胞吞和胞吐消耗ATP。(5)生命活动所需要的 ATP主要来自有氧呼吸。(6)无氧呼吸产生的ATP少,是因为大部分能量储存在不 彻底的氧化产物(乳酸或酒精)中,没有释放出来。 考向二考向二 酶的本质、作用和特性酶的本质、作用和特性 3.(2020山东枣庄、临沂6月模拟)温度会影响酶促反应速 率,其作用机理
12、可用坐标曲线表示(如下图)。其中a表示 底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结构的影响,c 表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是 ( ) A.随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加 B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的 C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果 D.酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低 答案 C 解析 随着温度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A项 错误;曲线c中1、2点酶促反应的速率是一样的,但温度升高酶的结构发生 改变,因此酶的活性不同,B项错误;由曲线a、b可知,酶促反应的速率是底 物分子的能量和酶的结构共同决定的
13、,C项正确;酶适于低温保存的原因是 酶分子在低温条件下其结构相对稳定,适于保存,D项错误。 题图分析 曲线a表示底物分子具有的能量,随着温度升高,底物分子具有的 能量直线上升;曲线b表示温度对酶空间结构的影响,随着温度升高,酶空间 结构由稳定变为空间结构解体(数值为0);曲线c表示酶促反应速率与温度 的关系,随着温度升高,酶促反应速率先升高后降低,直到高温使酶变性失 活,酶促反应速率为0。 规律总结 有关酶的概念、本质特性的分析策略 解答酶的本质特性试题时,应关注以下几个方面。 (1)绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,可用双缩脲试剂进行鉴 定,甚至用蛋白酶处理来确定某种酶的本质。 (
14、2)酶既可在细胞内发挥作用,也可在细胞外发挥催化作用。酶的催化作用 是指能降低化学反应的活化能,提高反应速率,但不改变化学反应的方向和 平衡点。 (3)在化学反应前后,酶的性质、数量并不发生改变。 4.(2020山东泰安6月三模)某小组为了解某种加酶洗 衣粉对蛋白质的水解作用,将相同大小的蛋白块置于 等量相同适宜浓度的洗衣粉溶液中,蛋白块消失所需 的时间与温度的关系如下图所示。下列有关叙述正 确的是( ) A.该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 B.B和C两点催化效率相同的原因是酶的空间结构相同 C.若改变洗衣粉溶液的pH,则A点会向左或向右移动 D.若减小洗衣粉的浓度,A、B、C点均向上移动
15、 答案 D 解析 酶具有专一性,分析题图可知该洗衣粉中具有蛋白质水解酶,蛋白质水解酶 的最适温度为45 ,但无法判断是否含有脂肪水解酶,A项错误;酶在C点温度下 催化效率下降是由于高温破坏了酶的空间结构导致酶的失活,B、C两点的酶的 空间结构不相同,B项错误;若改变洗衣粉溶液的pH,不会使酶的最适温度发生改 变,只会改变酶的催化效率,故会使A点向上或向下移动,C项错误;若减小洗衣粉 的浓度,即降低酶的量,会延长蛋白块消失所需的时间,则A、B、C三点均向上移 动,D项正确。 题图分析 分析题图,随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐缩短,在45 时蛋 白块消失所需时间最短,而后随着温度升高,蛋白块
16、消失所需时间逐渐延长。结 合题意可知该实验探究洗衣粉中蛋白质水解酶的活性与温度的关系,可知该酶 的活性随温度上升先增加后减少,该酶的最适温度为45 。 规律总结 酶促反应曲线的分析技巧 解答此类试题应用“四看法”。 (1)一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。 (2)二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握 变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物 的量未达到饱和时,限制因素是横坐标所表示的因素,达到饱和后,限制因素是除 横坐标所表示的因素之外的其他因素。 (3)三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点
17、等五点,理解特殊 点的意义。 (4)四看不同曲线的变化:理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化 的原因。 【辨清易错易混辨清易错易混】 1.有关酶的本质、特性及影响因素的7个易错易混点 (1)误认为“酶的本质是蛋白质”,实际上绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA,由此酶合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸,酶合成的场所是核糖体或 细胞核。 (2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”,实际上,活细胞都能产生酶。 (3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”,酶是生物催化剂,只起催化作用。 (4)误认为“酶和激素一样,酶促反应完成后酶随即解体”,酶作为催化剂在催 化反应前后分子结构不发生改变,
18、仍具有催化作用。 (5)误认为“酶为化学反应提供了活化能”,实际上,酶并未给化学反应提供能 量,只是降低了参加反应的物质从常态转变为活跃状态所需的能量。 (6)误认为“酶只在细胞内起催化作用”,实际上酶既可在细胞内发挥作用,也 可在细胞外发挥作用。 (7)误认为“低温引起酶的变性失活”,实际上低温只是影响酶的活性,不破坏 酶的结构,但高温能使酶失活。 2.与ATP有关的5个易错易混点 (1)ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中ATP的含量总是 处于一种动态平衡之中。ATP含有两个高能磷酸键,且远离腺苷的高能磷 酸键容易断开。 (2)动物和植物体内ATP的来源不同,前者通过细胞呼
19、吸产生,场所是细胞质 基质和线粒体;后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段,场 所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体的类囊体膜,光反应阶段产生的ATP 仅用于光合作用的暗反应,其他生命活动所需ATP由细胞呼吸来提供。 (3)并非只有O2存在时才能合成ATP,无氧呼吸同样可以为ATP的合成提供 能量。 (4)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。ATP与 ADP的相互转化,保证生命活动所需能量的持续供应。 (5)ATP是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量,
20、所以ATP是与能量有关的一种物质,但不可将ATP与能量等 同起来。 考点考点2 与酶相关的实验探究与酶相关的实验探究 【热考内容练析热考内容练析】 考向一考向一 探究酶的专一性、高效性探究酶的专一性、高效性 1.(2020山东济南5月二模)下列叙述正确的是( ) A.在稀释的唾液中加入双缩脲试剂后出现紫色反应说明唾液中含有唾液 淀粉酶 B.利用淀粉酶、淀粉、蔗糖探究酶的专一性时,可用碘液检测反应结果 C.观察植物细胞的质壁分离和复原实验中,蔗糖分子可以穿过植物细胞原 生质层中的细胞壁,但不能穿过细胞膜 D.探究酵母菌呼吸方式的实验中所使用的溴麝香草酚蓝水溶液是一种指 示剂,随着实验过程的进行,
21、二氧化碳可以使其由蓝变绿再变为黄色 答案 D 解析 在稀释的唾液中加入双缩脲试剂后出现紫色反应说明唾液中含有蛋 白质,但不能证明是唾液淀粉酶,A项错误;无论蔗糖是否被分解,都不能与 碘液发生反应,所以利用淀粉酶、淀粉、蔗糖探究酶的专一性时,不能用碘 液检测反应结果,可用斐林试剂检测,B项错误;原生质层是由细胞膜、液泡 膜和两层膜之间的细胞质构成的,不包括细胞壁,C项错误;酵母菌呼吸产生 的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,D项正确。 2.下列有关酶的实验叙述,正确的是( ) A.在探究pH对酶活性的影响时,不宜选用过氧化氢酶,宜选用淀粉酶 B.若用淀粉和蔗糖来验证淀粉酶的专一性,可用
22、碘液来检测底物是否被分 解 C.若用淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,可用斐林试剂来检测底物是否 被分解 D.验证过氧化氢酶的高效性时,可在过氧化氢溶液中加入FeCl3溶液作为对 照组 答案 D 解析 在探究pH对酶活性的影响时,选用的试剂为过氧化氢与过氧化氢酶, 因为淀粉在酸性条件下也会水解,A项错误;若用淀粉和蔗糖来验证淀粉酶 的专一性,淀粉酶可以催化淀粉水解为麦芽糖,加碘液后不变蓝,蔗糖无论 水解与否都不与碘液发生颜色反应,B项错误;若用淀粉和淀粉酶来探究酶 的最适温度,自变量是不同的温度条件,不能用斐林试剂来检测,斐林试剂 的使用需要水浴加热,会改变实验温度,对实验有影响,C项错误;酶具
23、有催 化作用,无机催化剂也具有催化作用,酶的催化效率高,验证酶的高效性时 应与无机催化剂比较,D项正确。 考向二考向二 探究影响酶活性的因素探究影响酶活性的因素 3.为研究Cu2+和Cl-对唾液淀粉酶活性的影响,某小组设计了如下操作顺序 的实验方案: 甲组:CuSO4溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测 乙组:NaCl溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测 丙组:蒸馏水缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测 各组试剂量均适宜,下列对该实验方案的评价,不合理的是( ) A.缓冲液的pH应控制为最适pH B.保温的温度应控制在37 左右 C.宜选用碘液来检测淀粉的剩余量 D.设置的对照实验能达成实验目的
24、答案 D 解析 缓冲液的作用是调节pH,维持pH稳定,本实验pH以及温度都是无关 变量,为了避免温度和pH对实验的干扰,因此温度和pH都应该设置到最 适,A、B两项正确;本实验的因变量可以是淀粉的剩余量,根据碘遇淀粉变 蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余,与对照组相比较说明Cu2+和Cl-对唾液 淀粉酶活性的影响,C项正确;甲、乙两组实验中除了有Cu2+和Cl-,还有 和Na+,需要排除 和Na+对实验的干扰,因此对照组还需要再设置一组排 除 和Na+干扰的对照实验,因此设置的对照实验只有一组不能达成实 验目的,D项不正确。 SO4 2- SO4 2- SO4 2- 名师点睛 本实验的目的是研究C
25、u2+和Cl-对唾液淀粉酶活性的影响,自变 量是有无Cu2+和Cl-,其余均为无关变量,无关变量应相同且适宜。据此可知 甲、乙是实验组,丙是对照组。实验过程要遵循对照原则,自变量要遵循单 一变量原则,因此本实验的对照组不能只是丙这一组,这是本题的一个难点。 4.在探究温度对酶活性影响的实验设计中,下列操作及材料的选取合理的是 ( ) A.选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液 B.选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和斐林试剂 C.选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液 D.将酶和底物在室温下混合后置于不同温度下保温 答案 A 解析 碘液可以使淀粉变蓝色,经淀粉酶处理过的淀粉溶液遇碘液后蓝色变
26、浅,实 验结果明显,因此可以用碘液进行检验,A项正确;斐林试剂在检验还原糖时需要 水浴加热,温度会影响淀粉酶的活性,B项错误;温度会影响过氧化氢的分解,影响 实验结果,C项错误;探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在不同温度下 分别保温后在相同温度下混合,D项错误。 【辨清易错易混辨清易错易混】 探究影响酶活性的因素的实验中的4个易错易混点 (1)不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响,因为加热本身也能使过氧化氢分 解加快。 (2)必须在达到预设的温度条件后,再让反应物与酶接触,避免在未达到预设的温度 时反应物与酶接触发生反应,影响实验结果。 (3)在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时,最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀 粉酶的催化下水解生成麦芽糖(还原糖),因为加入斐林试剂后需要水浴加热才能出 现砖红色沉淀,这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复,催化淀粉水解 产生还原糖,改变实验结果,从而得出错误的结论。 (4)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖两种 底物,则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为检测试剂,因为碘液无法检 测蔗糖是否发生了水解。
