全国版2019版高考生物一轮复习第8讲酶与ATP 培优学案
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1、第8讲酶与ATP考纲明细1.酶在代谢中的作用()2.ATP在能量代谢中的作用()3.实验:探究影响酶活性的因素板块一知识自主梳理一、酶的化学本质和作用1酶的作用及原理(1)酶的作用酶在细胞代谢中具有催化作用。(2)酶的作用机理活化能是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。酶的催化作用机理是降低化学反应的活化能。酶与无机催化剂作用的比较酶与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,两者的比较如图所示。图中各字母代表的含义:aE1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能。bE代表使用酶后降低的活化能。c若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则C点在纵轴上将向上移动。用
2、加热的方法不能降低反应所需活化能,但会提供活化能。2酶的发现(1)巴斯德之前:发酵是纯化学反应,与生命活动无关。(2)酶本质的探究历程(连线)答案eacdb3酶的化学本质4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。催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。图形a图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后的物质,C、D表示不能被该酶催化的物质。b酶和被催化的物质都有特定的空间结构。曲线加入酶B的
3、反应速率与空白对照条件下的反应速率相同,而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快,说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。(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。5影响酶促反应速率的因素(1)温度和pH对酶促反应速率的影响甲、乙曲线表明:a在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。b过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(2)底物浓度和
4、酶浓度对酶促反应的影响甲图,在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加。乙图,在底物充足,其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。二、细胞的能量“通货”ATP1ATP的结构2ATP的结构及其与RNA的关系(1)图中A表示腺嘌呤,是腺苷,是腺嘌呤核糖核苷酸,是ADP,是ATP,是普通化学键,是高能磷酸键。(2)据图确定ATP与RNA的关系是ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。3ATP与ADP的相互转化4ATP的主要功能ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,是细胞生命活动所
5、需能量的直接来源。5吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系。深入思考对于酶、激素、神经递质而言,哪些物质在发挥作用后立即被降解或转移?为什么?提示激素、神经递质。防止长时间的调控或兴奋(抑制)。自查诊断1高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。()答案2酶提供了反应过程所必需的活化能。()答案3酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。()答案4ATP脱去两个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一。()答案5无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。()答案板块二考点题型突破考点1酶的本质、作用2017全国卷下列关于生物体中酶的叙述
6、,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 解析在细胞核外,叶绿体和线粒体中也含有参与DNA合成的酶,A错误;由活细胞产生的酶,在生物体外适宜的条件下也有催化活性,如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解,B错误;盐析可使蛋白质沉淀,但不会破坏蛋白质的空间结构,析出的蛋白质仍可以溶解在水中,其化学性质不会发生改变,C正确;唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ,但保存时应在低温条件下,D错误。答案C题型一酶的概念及本质12017甘肃白银月考下列关于酶的叙
7、述中,正确的是()A人体中酶只能在人体的内环境中起作用B酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段C基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的D酶均是由内分泌腺或外分泌腺的细胞合成的,具有高效性、专一性答案C解析人体中的酶可以在人体的内环境(细胞外液)中起作用,如乙酰胆碱酶,也可以在细胞内(细胞内液)起作用,如呼吸酶,也可以在体外发挥作用,A错误;少数酶是RNA,RNA的形成不需要核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段,B错误;基因控制生物体的性状有两条途径,其中一条是通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状,C正确;酶都是由活细胞产
8、生的具有催化作用的有机物,具有高效性和专一性,D错误。2.用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶,甲、乙两种酶的活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是()A甲酶能够抗该种蛋白酶降解B甲酶是不可能具有催化功能的RNAC乙酶的化学本质为蛋白质D乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变答案B解析大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶是RNA,用蛋白酶处理后,乙酶活性降低,说明乙酶是蛋白质,其被蛋白酶处理后分解,而甲酶活性不变,则说明甲酶可能是RNA或能够抗这种蛋白酶降解的蛋白质,A、C正确,B错误;乙酶的本质是蛋白质,分子结构改变,蛋白质活性改变,D正确。题型二酶的作用及原理3如图表示某反应进行时,有酶参与
9、和无酶参与的能量变化,下列叙述正确的是()A甲物质为产物,乙物质为反应物B曲线表示有酶参与CE1为反应前后能量变化D酶参与反应时,所降低的活化能为E1E2答案D解析甲为反应物,乙为产物,A错误;曲线表示无酶参与,曲线表示有酶参与,B错误;E1为无酶参与时反应所需活化能,C错误;酶参与反应时,降低的活化能为E1E2,D正确。考点2酶的特性及实验2016全国卷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
10、的量D加入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解析依题意可知,该实验的pH为无关变量,为了排除无关变量的干扰,应控制相同且适宜,而缓冲液能够起到维持反应液的pH恒定的作用,因此需最先加入;酶具有高效性,所以在控制pH恒定的条件下,应先加底物后加酶,让酶促反应在适宜的温度条件下进行,一定时间后检测产物的量。综上所述,A、B、D错误,C正确。答案C题型一酶的高效性和专一性实验12017郑州预测下表是过氧化氢分解实验的过程和结果,下列分析错误的是()注:“”表示无气泡产生;“”的数量表示气泡产生的多少。Aa和d对照说明酶具有高效性Bc和d是对比实验,自变量是催化剂类型Ca、c对照说明F
11、eCl3具有催化作用Da、c、d不能说明酶的催化具有专一性答案A解析a和d对照,只能说明酶能促进化学反应的进行,要证明酶具有高效性,需要将有酶和无机催化剂参与的反应进行比较,A错误;c和d都是实验组,二者形成对比,自变量是催化剂的种类,B正确;a和c对照说明无机催化剂能促进化学反应的进行,即具有催化作用,C正确;实验中只有过氧化氢一种底物和过氧化氢酶一种酶,因而a、c、d不能说明酶的催化具有专一性,D正确。2已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖等物质,蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质,下列分析错误的是()A该实验的目的之一是研究酶
12、之间的相互影响B该实验有多组对照,如1号和3号试管,2号和4号试管C为了遵循等量原则,实验过程中,1号、2号试管加入的蒸馏水的体积相同D处预期的颜色变化为蓝色,处不会发生颜色变化答案D解析由表格实验处理可以看出:该实验把淀粉酶和蛋白酶混合,则实验的目的之一是研究酶之间的相互影响,A正确;根据实验设计要遵循单一变量原则,可推出1号和3号试管间形成对照,2号和4号试管间形成对照,B正确;根据等量原则,实验过程中,1号、2号试管各加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同,防止液体体积的差异影响颜色的变化,C正确;3号试管中淀粉酶被蛋白酶分解,淀粉没有被水解,遇碘液变蓝,蛋白酶的化学本质是
13、蛋白质,与双缩脲试剂反应呈紫色,D错误。技法提升对比法验证酶的作用及高效性与专一性1酶的催化作用实验探究对照组:反应物清水反应物不被分解;实验组:反应物等量的相应酶溶液反应物被分解。2酶的专一性实验探究此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,因变量是反应物是否被分解。设计思路一:用一种酶催化不同反应物实验组:反应物相应酶溶液反应物被分解;对照组:另一反应物等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二:用不同酶催化同一种反应物实验组:反应物相应酶溶液反应物被分解;对照组:相同反应物等量另一种酶溶液反应物不被分解。3酶的高效性实验探究对照组:反应物无机催化剂底物分解速率;实验组:反应物等
14、量相应酶溶液底物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。注意事项:若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,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。题型二温度和pH对酶活性影响实验3下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题:(1)pH在实验一中属于_变量,而在实验二中属于_变量。(2)实验一的步骤为错误操作,正确的操作应该是_。实验一的第步最好选用_(试剂)测定单位时间内_。(3)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨
15、液和H2O2溶液,你认为是否科学?_。为什么?_。(4)分析实验二的结果,可得到的结论是:_;在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为_之间设置梯度。答案(1)无关自(2)使新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可)碘液淀粉的剩余量(3)不科学因为温度会直接影响H2O2的分解(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7,pH降低或升高酶活性均降低(或在pH为57的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高,在pH为79的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低)68解析(1)实验一探究的是温度对酶活性的影响,因此自变量是温度,因变量是酶活性,pH属于无关
16、变量;而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH,自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中,应该先使酶和底物分别达到预设温度,然后再将底物和酶混合进行反应,否则会影响实验结果的准确性。因此,实验一的步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝,因此实验一的第步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量,单位时间内淀粉的剩余量越多,说明酶活性越低。(3)温度会直接影响H2O2的分解,因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由实验二的结果可知:在pH为57的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高,在pH为79的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低;该过氧化氢酶作用
17、的最适pH约为7,pH降低或升高酶活性均降低。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为68之间设置梯度。技法提升“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH1设计思路以温度或pH为自变量,检验反应彻底完成所需时间或相同时间内底物剩余量或相同时间内产物生成量。2设计方案注意事项1温度对酶活性的影响的注意事项(1)探究温度对酶活性的影响时,一定要让底物和酶在各自所需的温度下保温一段时间,再进行混合,并且按一定的温度梯度多设几个实验组。(2)若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应,而该实验中需严格控
18、制温度。(3)探究温度对酶活性的影响时,不适宜用H2O2作底物,因为H2O2遇热会分解。2pH对酶活性的影响的注意事项(1)探究pH对酶活性的影响实验时,必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸),然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验准确性。(2)探究pH对酶活性的影响时,不能用斐林试剂作指示剂,因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应,使斐林试剂失去作用。(3)探究pH对酶活性的影响时,不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应,因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应,使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少,而且在酸性
19、条件下淀粉也会水解,从而影响实验的观察效果。考点3酶的曲线分析2016全国卷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)。解析(1)曲线图显示:在反应开始的一段时间内,40 时产
20、物浓度增加最快,说明酶的活性最高,而B组控制的温度是40 。(2)A组控制的温度是20 。在时间t1之前,如果A组温度提高10 ,因酶的活性增强,则A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知,在时间t2时,C组的酶在60 条件下已经失活,所以如果在时间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,在t3时,C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性,酶的作用条件较温和。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(其他合理答案也可)题
21、型一温度和pH对酶活性影响曲线的应用12017湖南六校联考如图为某酶在不同温度下反应曲线随时间变化的关系,从图中不能获得的信息是()A酶促反应最适温度范围B高温使酶活性下降C酶促反应生成物量与时间的关系D酶促反应速率与酶浓度的关系答案D解析2040 时,生成物量一直增加,50 时酶促反应进行的时间较短,从而可推测酶促反应的最适温度范围,A正确;比较50 、60 、70 下的三条曲线,可知高温使酶的活性下降,B正确;图中横坐标为时间,纵坐标为生成物量,因而题图能反映不同温度下酶促反应中生成物量与时间的关系,C正确;图中没有设置该酶的浓度梯度,因此不能说明酶促反应速率与酶浓度的关系,D错误。220
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