专题1-第2讲-酶和ATP

第2讲酶和ATP正误速判·必备知识清障1.根据酶的相关知识,判断下列叙述的正误:【易错点点通】(1)蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开。(2019·天津卷,T3) (

)分析:蛋白水解酶能使蛋白质的肽键断开,生成氨基酸,但不能断开磷酸二酯键。(2)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。 (

)分析:有的酶在生物体外具有催化活性,比如胃蛋白酶。(3)呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上。 (

)分析:呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上。×××(4)在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶。 (

)分析:在细胞核外,叶绿体和线粒体中也含有参与DNA合成的酶。(5)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37℃。 (

)分析:低温下适合保存酶。(6)同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中。 (

)(7)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。 (

)分析:低温只是抑制酶的活性,酶的空间结构未被破坏。(8)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化。 (

)分析:淀粉酶的化学本质是蛋白质,加入蛋白酶能将其水解丧失活性。××√××(9)酶活性受温度、pH、底物浓度及酶量的影响。 (

)分析:底物浓度、酶量不影响酶的活性。(10)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时,既可用碘液也可用斐林试剂作为检测试剂。 (

)分析:探究温度对酶活性的影响时选用斐林试剂作为检测试剂需要水浴加热,会改变实验温度。(11)探究胃蛋白酶的最适pH时,将其加入蛋清中再加入缓冲液。 (

)分析:应先加入缓冲液再加入蛋清。×××【易混对对碰】易混1A:酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 ()B:组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。 ()易混2A:酶能显著地为化学反应提供活化能,所以具有高效性。 ()B:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。 ()易混3A:温度偏高或偏低,酶活性都会降低,但在适宜温度下,酶的活性会升高。 ()B:过酸、过碱或温度过高,都会使酶的空间结构遭到破坏,永久失活。 ()×√×√×√2.根据ATP的相关知识,判断下列叙述的正误:【易错点点通】(1)高尔基体、线粒体和叶绿体都含有DNA,都是ATP的合成场所。(2019·全国卷Ⅲ,T1) (

)分析:高尔基体不含有DNA,也不是ATP的合成场所。(2)植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。(2018·全国卷Ⅲ,T5) (

)(3)叶绿体的类囊体薄膜上存在催化ATP合成的酶。(2018·全国卷Ⅰ,T1) (

)×√√(5)ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解。(2018·浙江卷,T10)(

)分析:ATP分子中含有2个高能磷酸键,远离腺苷的高能磷酸键很容易水解。(6)生长素的极性运输过程需ATP水解提供能量。(2019·天津卷,T2)(

)(7)酶催化的化学反应都需要消耗ATP。 (

)分析:酶催化的化学反应不一定需要消耗ATP,如放能反应。(8)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 (

)分析:人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量能够达到动态平衡。×√××(4)ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP。(2018·浙江卷,T10) (

)分析:ATP-ADP循环,使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。×(9)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。 (

)分析:细胞质中消耗的ATP可来源于线粒体,也可来源于细胞质基质,叶绿体中产生的ATP只用于暗反应。(10)生物体进行生命活动只能由ATP直接供能。 (

)分析:直接能源物质除ATP外,还有GTP、CTP、UTP等。(11)DNA与ATP中所含元素的种类相同。(

)(12)含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一。 (

)分析:ATP水解掉两个高能磷酸键形成的AMP是RNA的基本组成单位之一。××√×(13)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 (

)分析:消化道中淀粉水解成葡萄糖时不伴随有ATP的生成,也不伴随ATP的水解,因为ATP存在于细胞内,消化道中无ATP。(14)水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量。 (

)分析:水在叶绿体中分解产生氧气需要叶绿体中色素吸收光能完成,不需要ATP提供能量。××【易混对对碰】易混1A:ATP在细胞中的含量高,以满足生命活动的需要。 ()B:ATP在细胞中含量很少,但转化非常迅速。 ()易混2A:植物根尖细胞能够合成ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质。 ()B:叶肉细胞中能够合成ATP的细胞器是线粒体和叶绿体。 ()易混3A:ATP水解往往伴随着放能反应。 ()B:ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ()×√×√×√高频考点一酶活性的影响因素和酶特性的实验探究【核心精讲】1.影响酶促反应速率因素的曲线分析:(1)低温降低酶的活性,但不会使酶失活,即酶的空间结构不被破坏,条件适宜时_______可恢复(如图2,低温时反应速率不为零)。主干突破·关键能力提升酶活性(2)高温、强酸、强碱、重金属、紫外线、酒精等有机溶剂会破坏酶的空间结构,使酶失活,条件适宜时_______________(如图1,图2,pH过高、过低、温度过高时,反应速率为零)。(3)当底物达到一定浓度后,受_______(酶浓度)的限制,酶促反应速率不再增加(如图3)。(4)底物充足,其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度呈正相关(如图4)。酶活性不能恢复酶数量2.酶特性的实验探究:(1)高效性:过氧化氢分别在过氧化氢酶和Fe3+的催化作用下,观察气泡产生的快慢或多少。(2)专一性:淀粉、蔗糖分别在唾液淀粉酶的催化作用下,用_________检测。(3)条件温和:①温度对酶活性的影响:淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应,用_____检测而不能用斐林试剂。②pH对酶活性的影响:过氧化氢与过氧化氢酶反应,检测O2产生的快慢或多少,不能选用淀粉和淀粉酶。斐林试剂碘液【典例精研】【典例】(2021·八省联考江苏卷)真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂,可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究,结果如图。下列相关叙述错误的是 (

)A.植酸酶只能在活细胞中产生,可在细胞外发挥作用B.真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与,才能转运到细胞外C.植酸酶A的最适pH为2或6,植酸酶B的最适pH为6D.两种酶相比,植酸酶A更适合添加在家畜饲料中

【情境信息提取与转化】关键信息转化成已有知识真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂真菌是活细胞,作为畜禽饲料添加剂说明可在细胞外发挥作用曲线图中的最高点对应的pH酶相对活性最高点对应的pH为最适pH可提高饲料利用率饲料在畜禽胃中消化,胃液呈酸性【解析】选C。植酸酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,可在细胞内或细胞外发挥作用,A正确;植酸酶为分泌蛋白,真菌合成的植酸酶需要经高尔基体对其进行加工和转运,才能分泌到细胞外,B正确;在pH为2时,植酸酶A的相对活性较高,但不是其最适pH,植酸酶A和B在pH为6时,酶的活性均最高,故植酸酶A和植酸酶B的最适pH均为6,C错误;因为胃液的pH较低,在此条件下植酸酶A的相对活性较高,故更适合添加在家畜饲料中,D正确。【母题变式与长句特训】把植酸酶B在pH为1的条件下放置一段时间,再转移到pH为6的条件下,该酶会恢复较强的活性吗?为什么?_______________________________________________________________。过酸或过碱都会使酶空间结构被破坏,变性失活,pH恢复,酶活性不会恢复【题组精练】1.(2021·衡水模拟)如图表示某种酶催化作用的图解。下列相关叙述错误的是 (

)A.该酶的基本组成单位是核苷酸B.底物活化所需的能量由酶提供C.高温通过影响酶的空间结构从而影响催化效率D.酶与底物间碱基配对方式无法体现酶的专一性【解析】选B。该酶的化学本质是RNA,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,是核苷酸的一种,A正确;酶能降低化学反应的活化能,不能为化学反应提供能量,B错误;高温、过酸、过碱都会影响酶的空间结构从而影响催化效率,C正确;酶的专一性指一种酶只能催化一种或者一类化学反应,酶与底物间碱基配对不体现酶的专一性,D正确。

【知识拓展】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。2.(2021·八省联考湖北卷)甲同学从某哺乳动物的胃液中分离到了一种酶。为探讨该酶的最适pH,设计了如下实验方案,其中最合理的是 (

)A.① B.② C.③ D.④方案pH范围温度酶活性测定最适pH①1～625℃每间隔一个pH梯度进行酶活性测定以pH对酶活性作图,酶活性最高时对应的pH为最适pH②1～1425℃③1～637℃④1～1437℃【解析】选C。哺乳动物的胃中存在胃酸,pH都是呈酸性,故选取的pH范围应该是1～6。哺乳动物的体温一般为40℃左右和人类的体温差不多,作为本实验无关变量中的温度应选择较适宜的温度37℃。3.某科研小组从田间一处土壤中筛选出能合成淀粉酶的细菌,并从该细菌中提取了淀粉酶。下列有关叙述错误的是 (

)A.该酶合成后不需要经内质网、高尔基体加工B.鉴定该酶的化学本质时可将该酶液与碘液混合,观察混合液是否呈现蓝色C.测定淀粉酶活性时,应选择淀粉作为该酶作用的底物D.测定淀粉酶活性时,反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定【解析】选B。淀粉酶是从细菌中提取出来的,细菌不含内质网、高尔基体,A正确;将该酶液与碘液混合,观察混合液是否呈现蓝色,只能证明淀粉酶能否将淀粉分解,不能证明淀粉酶的本质,B错误;酶具有专一性,测定淀粉酶活性时,应选择淀粉作为该酶作用的底物,C正确;测定淀粉酶活性时,反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定,D正确。4.(2021·黄山模拟)如图abc与abd为不同类型的酶促反应实验曲线,下列有关曲线的判断错误的是 (

)A.若曲线abc为温度影响酶活性的曲线,c点时酶变性失活,则c点时酶所含有的肽键数比b点时少B.若曲线abc为pH影响酶活性的曲线,则b点时酶的最适温度和a点时的最适温度相同C.曲线abd,若x为底物浓度,y可表示反应速率,bd不再增加可能是酶浓度的限制D.若曲线abd为某一化学反应产物的产量随时间的变化曲线,bd不再增加可能是底物已消耗完【解析】选A。若曲线abc为温度影响酶活性的曲线,c点时酶变性失活是因为高温破坏了酶的空间结构,但是高温不会破坏肽键,A错误;pH不影响酶的最适温度,若曲线abc为pH影响酶活性的曲线,则b点时酶的最适温度和a点时的最适温度相同,B正确;曲线abd,若x为底物浓度,y可表示反应速率,bd不再增加可能是酶浓度的限制,C正确;若曲线abd为某一化学反应产物的产量随时间的变化曲线,bd段产物不再增加,可能是底物已消耗完,D正确。高频考点二ATP的结构、产生和消耗【核心精讲】1.图解ATP的结构与能量转换:【特别提醒】(1)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。从整体上来看,二者的转化并不可逆。(2)ATP不等同于能量:ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放能量,所以ATP是与能量有关的一种物质,不可将两者等同起来。2.图解能量转换过程和ATP的产生与消耗:(1)ATP中能量的来源和去向:(2)产生和消耗ATP的场所及生理过程:①细胞膜。消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐。②细胞质基质。产生ATP:细胞呼吸第一阶段。③叶绿体。产生ATP:光反应;消耗ATP:暗反应和自身DNA复制等。④线粒体。产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段;消耗ATP:自身DNA复制等。⑤核糖体。消耗ATP:蛋白质的合成。⑥细胞核。消耗ATP:DNA复制、转录等。3.ATP产生速率与O2供给量的关系分析:(1)图甲表示ATP产生速率与O2供给量的关系:①A点表示在_____条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多,有氧呼吸明显_____,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生速率随之增加。无氧加强③BC段表示O2供给量超过一定值后,ATP的产生速率不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)图乙可表示哺乳动物___________、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系,其ATP来自无氧呼吸,与O2无关。成熟红细胞【典例精研】【典例】(2021·黄冈一模)如图表示ATP与ADP的相互转化过程,下列相关叙述错误的是 (

)A.图中的M指的是腺嘌呤,N指的是核糖B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解来自食物中的有机物产能C.运动时肌肉细胞中ATP的“充电”速率远高于其“放能”速率D.ATP的“充电”和“放能”所需要的酶不同

【情境信息提取与转化】关键信息转化成已有知识M和N分别是组成ATP和ADP的含氮碱基和五碳糖组成ATP和ADP的含氮碱基是腺嘌呤,五碳糖是核糖为ATP“充电”为ATP“充电”即为将食物中有机物的能量或者是太阳光转化为ATP中活跃的化学能ATP的“放能”ATP水解时产生的能量会释放出来,ATP的合成速率与水解速率处于动态平衡中【解析】选C。根据图示判断:M指的是腺嘌呤,N指的是核糖,A正确;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正确;ATP的合成和分解速率始终处于一种动态平衡状态,C错误;酶具有专一性,故ATP的“充电”和“放能”所需要的酶不同,D正确。【母题变式与长句特训】

(1)在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记,分析该现象,能得到哪些结论?提示:①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;②该过程中ATP既有合成又有水解;③部分32P标记的ATP是重新合成的。(2)实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液,请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。实验步骤:①_________________________________________;将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液②___________________________________________________;③向甲试管中加入两滴ATP溶液,向乙试管中加入_______________,在黑暗环境中观察两试管。实验结果:_______________________________________。取两支试管编号为甲、乙,分别加入等量的已配制的悬浊液两滴葡萄糖溶液观察到甲试管发出荧光,乙试管没有发出荧光【题组精练】1.(2021·皖南六校联考)下列有关ATP结构与功能的叙述,正确的是 (

)A.ATP的高能磷酸键全部断裂后生成磷酸和腺苷B.ATP的两个磷酸基团容易脱离并释放大量能量C.ATP中的能量可以来源于光源,也可转化为光能D.生物体内所有反应消耗的能量都是由ATP水解提供的【解析】选C。ATP的高能磷酸键全部断裂后,生成磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸,A项错误;ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解,B项错误;光合作用过程中ATP中的能量来源于光源,萤火虫发光过程中ATP中的能量转化为光能,C项正确;细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的,D项错误。2.用玻璃分针挑取新鲜蛙腓肠肌(长约1cm、宽约0.5cm)3个,分别放在预先滴了两滴生理盐水的载玻片上,编号为A、B、C,测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉,使得3组肌肉疲劳不能收缩。对刚丧失收缩功能的A组肌肉不做处理,B组滴加质量分数为5%的葡萄糖溶液1滴,C组滴加ATP溶液1滴,再分别用铜锌叉刺激肌肉3～4次,测量并记录肌肉长度。A组和B组无明显变化,C组变短。通过上述实验分析不能得出的结论是 (

)A.ATP是肌肉收缩的直接能源物质B.ATP是一种高能磷酸化合物C.第一次使用铜锌叉间歇刺激肌肉是为了消耗掉肌肉细胞中的ATPD.葡萄糖不能引起肌肉收缩,因此葡萄糖不是生命活动的直接能源物质【解析】选B。由分组对照实验现象可知,滴加ATP溶液肌肉收缩,滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩,可见ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,A正确;本实验能够证明ATP是直接供能物质,但不能证明ATP是一种高能磷酸化合物,B错误;第一次使用铜锌叉间歇刺激肌肉,直至肌肉不能收缩为止,是为了耗尽肌肉细胞中的ATP,为接下来的实验做准备,C正确;第二次实验中滴加ATP溶液肌肉收缩,滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩,可见ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源,因此葡萄糖不是生命活动的直接能源物质,D正确。3.(2021·永州模拟)ATP是生命活动直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧核苷的英文名称缩写,其结构式可简写成dA—P～P～P。下列叙述错误的是 (

)A.一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成B.细胞内生成dATP时有能量的储存,常与放能反应相联系C.在DNA合成过程中,dATP是构成DNA的基本单位之一D.dATP具有高能磷酸键,可能为细胞中某些反应提供能量【解析】选C。依题文可知,dATP和ATP的结构相似,从其结构简式可知,一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成,A正确;细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键,有能量的储存,常与放能反应相联系,B正确;构成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸,而dATP是三磷酸脱氧核苷,有三分子磷酸,所以dATP不是构成DNA的基本单位,C错误。4.(新情境挑战题)三磷酸鸟苷(GTP)、三磷酸尿苷(UTP)和三磷酸胞苷(CTP),它们与三磷酸腺苷(ATP)一起构成了NTP家族,它们的结构只是碱基不同。下列叙述错误的是 (

)A.ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系B.GTP彻底水解可得到5种小分子有机物C.CTP断裂两个高能磷酸键后可作为转录的原料D.UTP可为细胞中某些生命活动提供能量【解析】选B。ATP水解释放能量,常与细胞内吸能反应相联系,A正确;GTP彻底水解可得到磷酸、鸟嘌呤和核糖3种小分子有机物,B错误;CTP断裂两个高能磷酸键后,形成胞嘧啶核糖核苷酸,是转录的原料,C正确;CTP断裂高能磷酸键释放能量,可被细胞中某些生命活动利用,D正确。

【知识拓展】几种高能磷酸化合物的关系热考题型酶的相关实验设计、分析与评价【核心精讲】1.四步法分析酶的实验题:2.三步法完成实验设计题:【题组精练】1.(2021·郑州一模)如图表示以H2O2溶液为实验材料在不同条件下测定的反应速率,下列相关叙述错误的是 (

)A.在适宜条件下,酶的催化效率往往大于无机催化剂的催化效率B.b温度不一定是该酶的最适温度C.相对于a温度,对照组在b温度条件下降低化学反应的活化能更显著D.该实验能证明酶具有催化作用和高效性【解析】选C。酶的催化需要适宜的温度和pH,酶具有高效性,在适宜条件下,酶的催化效率往往大于无机催化剂的催化效率,A正确;分析加入过氧化氢酶溶液的曲线可知,与a相比,b温度高,H2O2分解速率大,说明b温度条件下的过氧化氢酶的活性比a温度条件下的强,但是因为本实验设置的组别较少,不能说明b温度是该酶的最适温度,B正确;升高温度,H2O2分解的反应速率加快,是因为加热为H2O2分解提供了能量,C错误;加入过氧化氢酶的曲线和加入FeCl3溶液的曲线对比,可以证明酶具有高效性,与对照组相比,可证明酶具有催化作用,D正确。2.(2021·永州一模)如图为某同学在其他条件最适宜的情况下,研究pH对两种不同酶的活性的影响,下列叙述正确的是 (

)A.根据图可知,不同酶的适宜pH范围不同且互不交叉B.曲线①②可分别表示胰蛋白酶和胃蛋白酶C.导致A1、A6酶活性变化的原因不同D.适当升高温度,B1和B2点的值一定变小,但对应的pH一定不变【解析】选D。根据题图只能得知这两种不同酶的适宜pH范围不同且互不交叉,A错误;由题图可知,酶①最适pH<酶②,胃蛋白酶的最适pH约为1.5,胰蛋白酶的最适pH约为7.6,故酶①应该是胃蛋白酶,酶②是胰蛋白酶,B错误;导致A1、A3、A4、A6四点酶活性变化的原因相同,均是酶的空间结构被破坏,C错误;由题