2020高考生物_第7讲-酶和ATP(1)课件

1、第7讲 酶和ATP考纲导学考纲内容要求三年考情命题趋势备考指南(1)酶在代谢中的作用2017课标T32017课标T292016课标T29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(1)通过构建酶促反应速率影响因素数学模型加深对酶特性的理解(2)联系能量供应系统复习ATP知识(2)ATP在能量代谢中的作用2016课标T42016课标T29(3)探究影响酶活性的因素实验与探究2016课标T32016课标T29考点一 酶的本质、作用和特性考点二 探究影响酶活性的因素（实验）总纲目录考点三 ATP的结构、产生和利用高考再现 模拟预测考点一酶的本质、作用和特性1

2、.酶的本质与作用(1)本质与作用无酶催化的反应曲线是乙,有酶催化的反应曲线是甲。 (2)作用机理:降低化学反应的活化能。 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

3、化反应前后,其分子结构不变( )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两种酶用同一种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两种酶的化学本质不相同(相同/不相同),判断依据是

4、A酶能抵抗该种蛋白酶的降解,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酶活性改变的原因是B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失,其活性不能(能/不能)恢复。(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位,应加入RNA水解酶。(4)图2实验的目的是探究酶的化学本质,结论分别是该酶是蛋白质、该酶是RNA。1.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)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。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被分解后产生

5、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,反应速率将不会加快。温度影响:每种酶其作用均有最适温度,此温度下,酶活性最强

6、;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,其最适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)。考向一酶的本质及作用和特性1.(2018山东济宁一模)下列关于酶的叙述,正确的是(D)A.酶的合成一定需要核糖体B.同一种酶不可能存在于不同种类的细胞中C.DNA聚合酶参与DNA复制及DNA的转录D.所有活细胞都具有与细胞呼吸有

7、关的酶解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA,蛋白质的合成场所是核糖体,RNA的合成场所主要是细胞核,A错误;同一种酶可能存在于不同种类的细胞中,如呼吸酶,B错误;DNA聚合酶只参与DNA复制,转录需要RNA聚合酶,C错误;所有活细胞都需要细胞呼吸产生的能量,D正确。2.(2018湖北黄冈联考)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 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

8、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答案 B解析 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;适当升高温度,酶的活性降低,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。归纳拓展具有专一性的五类物质(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定

9、的切割位点上切割DNA分子。(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。考向二酶促反应的曲线分析3.(2019山西大同检测)图甲是过氧化氢酶活性受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量随时间的变化曲线。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

10、点下移,d点左移B.pH=c时,e点为0C.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 由于乙图为最适pH下酶的作用曲线,故当pH=a时,酶的活性下降,反应速率降低,到达化学反应平衡所需的时间延长,但不会改变化学反应的平衡点,故e点不移,d点右移,A错误;pH=c时,酶失去活性,过氧化氢没有催化剂也能分解,e点不是0,B错误;当温度降低,酶活性下降,e点不移,d点右移,C正确;当H2O2量增加时,达到化学反应所需时间延长,且化学反应的平衡点升高,e点上移,d点右移,D错误。4.(2018江苏扬州段检)下图为用同一种酶进行的不同实验结果,下列有关叙述

11、正确的是()A.本实验研究的酶是淀粉酶B.图1曲线是研究该酶具有高效性的结果C.实验结果表明,该酶的最适温度是30 、最适pH是7D.pH=2与温度为20 条件下酶活性减弱的原因不同答案 D解析 由题图3可知,本实验研究的酶是麦芽糖酶,A错误;分析图1可知,题图1曲线是研究温度对该酶催化效率的影响,B错误;题图1曲线只能说明30 条件下,该酶催化效率高于20 和40 条件下的催化效率,但不能就此证明该酶的最适温度是30 ,C错误;pH=2时该酶因空间结构被破坏而失活,20 条件下该酶只是活性下降,但空间结构没有被破坏,D正确。类题通法“四看法”分析酶促反应曲线 考点二探究影响酶活性的因素(实验

12、)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无蓝色出现鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,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。序号实验操作内容试管1试管2试管31加入 等量 的可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2控制不同的温度条件60 热水(5分钟)沸水(5分钟)冰块(5分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)1 mL(5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色) 蓝色 蓝色(2)实验步骤2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理反应原理(用反应式表示)2H2O22H2O+O2鉴

13、定原理:pH影响酶的活性,从而影响 氧气 的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL5%的HCl溶液1 mL5%的NaOH溶液3注入等量的3%的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察实验现象有 大量 气泡产生无气泡产生无气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧 剧烈 燃烧较弱燃烧较弱(2)实验步骤3.实验设计应遵循的原则(1)对照原则对照原则是除了一个因素之外,其他因素都保持不变的实验,通常分为实验组和对照组,实验组是接受实验变量处理的对象组

14、,对照组是不接受实验变量处理的对象组。(2)单一变量原则所谓单一变量原则,就是要尽可能控制无关变量,以确保实验变量的唯一性。实验变量也称自变量,是研究者主动操纵的条件和因子,是作用于实验对象的刺激变量。反应变量又称因变量,是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量,应具可测性和客观性。无关变量又称干扰变量、控制变量,是指与研究目标无关,但却影响研究结果的变量。(3)等量原则实验中除“单一变量”(即实验变量)外,其他变量需注意等量原则,即:生物材料要相同:所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。实验器具要相同。实验试剂要相同。处理方法要相同。酶活性实验探

15、究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)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,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。(3)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。(4)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

16、物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。1.下表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了13组,乙做了46组。单位:mL组别1234561%淀粉溶液333 2%蔗糖溶液 333新鲜唾液 1 1 蔗糖酶溶液 1 1本尼迪特试剂222222注:本尼迪试剂是斐林试剂的改良试剂下列叙述错误的是(B)A.甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性C.若组4出现阳性反应,则乙同学的实验无法证明酶的专一性D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰解析 分析两位同学设计的实验过程,甲同学是用相同底物(淀粉)和

17、不同的酶(唾液淀粉酶和蔗糖酶)探究酶的专一性,乙同学是相同酶(蔗糖酶)和不同的底物(蔗糖和淀粉)探究酶的专一性,都通过加入本尼迪特试剂检测是否有还原糖产生达到实验目的。甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液检测底物淀粉是否被全部水解,A正确;结合前面的分析,两位同学都能达到实验目的,B错误;组1和组4本身为对照组,若出现阳性反应,说明底物中混有还原糖,则无法证明酶的专一性,C正确;甲、乙同学的实验组合在一起,能同时排除两种底物是否分别混有还原糖,同时排除两种酶的催化活性等无关变量,D正确。归纳拓展验证酶的专一性的实验设计模型(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相

18、同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性(2)设计方案2.普通淀粉酶的最适温度在4060 之间,而极端耐热淀粉酶在100 仍能保持较高的活性,因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题:(1)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为蛋白质。 (2)测定淀粉酶活性时,应选择淀粉作为该酶作用的底物,反应液中应加入 (酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳

19、定。 此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑 淀粉溶液的浓度和含量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等 (指出两点即可)等因素。 结合题目信息,简要写出探究该酶催化作用最适温度的实验思路: 在40 和100 之间每隔一定温度设置一个实验组,其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。 (3)设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。解析大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为蛋白质。题后悟道梯度法探究酶的最适温度或最适pH(1)实验设计思路(2)实验设计程序 考点三ATP的结

20、构、产生和利用1.ATP的结构与功能(1)ATP的元素组成: C、H、O、N、P 。(2)ATP的结构简式:APPP。(3)ATP的化学组成:一分子腺苷和三分子 磷酸基团 。(腺苷=腺嘌呤+核糖)(4)ATP中的能量:主要储存在 高能磷酸键 中。(5)ATP是生命活动的直接能源物质。2.ATP和ADP的相互转化(1)转化基础ATP的化学性质不稳定, 远离腺苷(A) 的高能磷酸键容易断裂和重建。(2)ATP和ADP的相互转化过程比较 3.ATP的利用 易错辨析1.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成( )2.人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,所以不能合成ATP( )3.ATP分子脱去2个磷酸基

21、团,称为腺嘌呤核糖核苷酸,它是RNA分子的基本单位之一( )4.从ATP获得合成RNA的原料需要破坏远离腺苷的高能磷酸键( )5.真核细胞内发生ATP与ADP的相互转化,原核细胞内不发生( )6.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡( )7.无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( )8.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系,放能反应一般与ATP的水解相联系( )据图分析ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义:(1)ATP结构中的A为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(

22、3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。1.ATP与ADP的相互转化(1)ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中的ATP与ADP的转化总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与ADP的相互转化过程中,物质可重复利用,但能量不可循环利用,它们不是可逆反应。(3)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也消耗水。(4)ATP不等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,是一种与能量有关的物质,不能将二者等同起来。(5)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可

23、重复利用,只要提供能量(光能或化学能),生物体就可不断合成ATP,满足生物体的需要。2.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 考向一ATP的来源、结构及生理作用1.(2018河北石家庄联考)下列关于ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述,正确的是(D)A.三者的元素组成不同,但都含有C、H、O、N、PB.三者既能同时参与转录过程,又能同时参与翻译过程C.ATP含有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键,mRNA无高能磷酸键D.腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一,ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸解析 ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸都是含有

24、C、H、O、N、P,A错误;腺嘌呤核糖核苷酸不参与翻译过程,B错误;ATP中有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸和mRNA无高能磷酸键,C错误。2.(2018山西长治联考)ATP是细胞内的能量“通货”,下列有关叙述中不正确的是(C)A.ATP水解供能,实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性C.ATP分子是由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D.ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质解析 ATP中远离A的高能磷酸键更易断裂,也很容易重新合成,ATP水解供能,实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解,A正确;ATP是

25、直接能源物质,细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性,B正确;ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成,C错误;ATP是细胞内的直接能源物质,可直接为主动运输、肌肉收缩、大脑思考提供能量,D正确。归纳拓展规避ATP认识的4个误区(1)ATP与ADP相互转化不可逆: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。(2)ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量: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。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含量很少,只是ATP与ADP

26、转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水:ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。考向二ATP和ADP的转化过程及利用3.下列生理过程伴随着形状改变,其中不一定需要ATP供能的是(C)A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变B.在篮球比赛等运动过程中骨骼肌发生收缩C.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原解析 胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐,需要ATP供能,A项不符合题意;在

27、篮球比赛等运动过程中,骨骼肌的收缩需要消耗ATP,B项不符合题意;载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP,如葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞;但也可能需要ATP,如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞,C项符合题意;植物细胞在KNO3溶液中,会通过主动运输吸收K+,细胞液浓度增大后,会吸水而自动复原,主动运输需要消耗ATP供能,D项不符合题意。4.(2018湖南永州一模)如图是生物界中能量“通货”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是()A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“

28、放能”不需要答案 B解析 题图中M指的是腺嘌呤,A项错误;食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过呼吸作用来完成,B项正确;如果ATP来自光反应,则这部分ATP只能用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C项错误;ATP的合成和分解均需要酶的催化,D项错误。归纳拓展多角度理解ATP的合成与水解 1.(2017课标全国,3,6分)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 高考再现 模拟预测解析 本题考查酶的相关知识。细胞

29、质中线粒体和叶绿体内也有参与DNA合成的酶,A错误;在适宜环境下,酶在生物体内外都有催化活性,B错误;在胃蛋白酶的提取液中加入某些无机盐溶液后,可以使胃蛋白酶凝聚而从溶液中析出,C正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度不适合该酶的保存,应该在低温下保存,D错误。2.(2017天津卷理综,3,6分)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(C)A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能B.该体系中酶促反应速率先快后慢C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D.适当降低反应温度,T2值增大解析 本题考查酶促反应过程中酶的作用。由题图示中A、B物质变化曲线知,A、B分别为反应物和生成物,酶C的作用是降低A 生成B这一反应的活化能,A 正确;随反应物浓度降低,该体系中酶促反应速率先快后慢,B正确;T2后因A浓度降低导致了反应速率下降,从而导致B浓度增加