专题07酶和ATP（串讲）（原卷版）

专题07酶和ATP考点分布重点难点备考指南1．酶的作用和本质2．酶的特性3．ATP的结构5.ATP的功能与动、植物细胞代谢3.实验：探究影响酶活性的因素。掌握酶的作用和本质，理解酶的基本单位和合成场所。理解并掌握酶的专一性、高效性、酶的作用条件温和等特性，会设计实验证明酶的特性。明确ATP和ADP的相互转化的条件和过程。明确动植物产生ATP的反应场所及过程。考点一酶的本质、作用及特性1．酶的作用和本质（1）酶的本质是________________________；合成酶的原料是_________________；合成酶的场所是核糖体或细胞核。（2）酶的作用：具有______作用。（3）作用场所及条件：在细胞内、外及离开生物体都可以发挥作用，但需要相对温和的条件。（4）来源：一般______细胞都能产生。（5）催化机理：______反应活化能，提高反应______，但不改变反应的方向和平衡点。2．酶的特性(1)高效性：酶的催化效率大约是_________________的107～1013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化_________________化学反应。酶专一性的理论模型图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。(3)作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高；_________________等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；______条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。3.酶的作用原理①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是______段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是______段。③表示酶降低的活化能是______段。1、比较过氧化氢在不同条件下的分解（1）实验过程（2）变量分析2、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线分析(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，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：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。(3)丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。1、酶本质的探索历程科学家主要观点或成就巴斯德糖类变成酒精必须有酵母活细胞的参与李比希引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，细胞死亡并裂解后才能起作用毕希纳把从酵母细胞中提取出的能引起发酵的物质叫做酿酶萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质和作用切赫和奥特曼少数RNA也具有生物催化功能2、归纳概括具有“专一性（特异性）”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，并在特定的切点上切割DNA分子。（2）转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白协助，不同物质所需转运蛋白不同，转运蛋白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：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。（1）DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。（2）RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。（3）解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。（5）各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解，蛋白酶催化蛋白质水解等。(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8左右，而胃液的pH为0.9～1.5。(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。典例1.科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是()A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关B．这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能C．用强酸、强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性典例2.在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。该反应在加酶前后反应物浓度随时间的变化如图所示。下列有关分析错误的是()A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率D．受反应物浓度的限制，tl～t2酶促反应速率逐渐减慢考点二ATP的结构与功能1．ATP的结构（1）ATP的元素组成：_________________。（2）ATP的化学组成：一分子______，一分子______和三分子______基团。上图①代表______，②代表AMP，即_________________，③代表______，④代表ATP，⑤代表_________________。（3）ATP的结构特点：ATP是一种高能磷酸化合物，含有______个高能磷酸键，ATP的化学性质______稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是有较高的转移势能。（4）ATP的含量特点：在细胞中含量______，ATP和ADP的相互转化______。项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up8(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up8(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶________能量来源________（光合作用）、________（细胞呼吸）储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于________反应场所________、________、________生物体的需能部位ATP与ADP的相互转化不可逆，从物质方面看虽然是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面看是不可逆的。ATP转化为ADP消耗水，该反应属于水解反应。典例1.下列有关细胞内ATP的叙述中，正确的是()A．在寒冷的环境中，人体细胞产生ATP的速率会下降B．ATP中的“A”在DNA分子中通过氢键与“T”相连C．细胞中ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能D．每个ATP分子中只含有一个高能磷酸键典例2.ATP合酶是合成ATP所需的催化剂，分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶，使ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合酶的分析，错误的是()A．可推测原核生物的细胞内没有ATP合酶B．线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上有ATP合酶C．ATP合酶既具有催化作用，也具有运输作用D．ATP合酶催化ADP和Pi形成ATP需要温和的条件典例3.研究证实ATP既是能量“通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题：(1)ATP的结构简式是______________，神经细胞中的ATP主要来自________(细胞结构)。研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是____________________________________________________________________________________________________。(2)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是____________。(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的________________属于无关变量，应予以排除。1．酶的相关实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温下就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。2．酶的特性相关实验步骤和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。1.(2020·海南，8)下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是()A．都可通过体液运输到全身B．都在细胞内发挥作用C．发挥作用后都立即被灭活D．都能在常温下与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应2.(2020·北京，4)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20℃条件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了()A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度C．反应体系的温度 D．反应体系的pH3.(2022·山东潍坊高三月考)ATP是细胞的能量“货币”，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是()A．酶催化作用的高效性保证了ATP和ADP快速转化B．图2中反应向右进行时，释放能量，图1中的c键断裂C．图1中的“A”代表腺苷，方框中的部分是构成DNA的基本单位之一D．细胞中图2反应处于“动态平衡”，剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加4.(2022·江苏省阜宁中学高三月考)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述错误的是()A．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATPB．ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少5.(2022·重庆高三月考)GTP(三磷酸鸟苷)与ATP结构相似，结构简式为G—P～P～P，可与Ras蛋白结合为Ras蛋白—GTP。在一定条件下，Ras蛋白具有弱的GTP酶活性，可将与之结合的GTP水解成GDP，成为失活型的Ras蛋白—GDP。下图表示当细胞外存在信号分子时，细胞膜上的Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，实现由失活态向活化态的转变，将胞外信号向胞内传递的过程。下列相关说法不正确的是()A．G—P～P～P中的G表示鸟苷B．Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态C．细胞膜上的Ras蛋白与细胞内外的信号传递有关D．Ras蛋白可将与之结合的GTP水解成GDP，说明酶在反应前后化学结构可以发生变化6.(2020·山东，1)经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是()A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内7.（2019·绍兴模拟）如图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线，下列叙述错误的是（）A．该酶的最适pH范围比较宽B．过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性C．该酶的活性可达到100%，可以说明酶具有高效性D．若升高温度，该酶的最高活性会降低8.（2018·杭州一模）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是（）A．物质①表示鸟嘌呤B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应C．在ATP­ADP循环中③可重复利用D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP9.（2019·齐齐哈尔三模）如图是某种淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线，回答下列问题：（1）图中b、c两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是________，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验：操作步骤操作方法试管A试管B试管C1淀粉溶液2mL2mL2mL2温度处理（℃）3710003淀粉酶溶液1mL1mL1mL4碘液2滴2滴2滴5现象X变蓝变蓝①该实验的自变量是________。若反应时间相对充分，请写出表格中X表示的内容：________。操作步骤4______（填“可以”或“不可以”）用斐林试剂代替碘液，原因是______________________________________________________________________________。②能不能利用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响原因？________。原因是______________________________________________。③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，从实验的科学角度分析，最好检测：________。10.（2019·青岛检测）小麦种子中含有α、β两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤如下：①将等量的α­淀粉酶（70℃活性不受影响，100℃高温下失活）与β­淀粉酶（70℃处理15min即失活）加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组；②甲组25℃下处理，乙组70℃水浴处理15min后取出，丙组100℃下处理15min后取出；③甲、乙、丙三组分别在25℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c。请回答下列相关问题：（1）上述两种酶存在差异的直接原因是_________________________________________