2024高考生物一轮复习学案第2单元第7讲酶和atp(人教版新教材).docx
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1、第二单元 细胞的能量供应和利用第7讲酶和ATP课标内容(1)说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。(2)解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。(3)实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。考点一酶的本质、作用及特性1.酶的作用及本质(1)酶本质的探索历程(连线)(2)酶的本质和功能(3)酶的作用机理分析 降低化学反应的活化能加热不能降低化学反应的活化能,但是可以为反应提供能量。酶可以重复多次利用,不会立即被降解。检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,因蛋白酶本身也是蛋白质,不能用双缩脲试剂鉴定。酶
2、既可以作为催化剂,又可以作为另一个化学反应的底物。2.酶的特性(1)高效性酶与无机催化剂的相同点:都能降低化学反应的活化能;可加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点;化学反应前后酶的数量和性质不变。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高;高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。【考点速览诊断】(1)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021湖北卷,2D)()提示一般来说,动物体内酶的最适温度比植物低。(2)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键
3、连接而成的。(2021全国甲卷,1A)()提示大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;只有部分激素是蛋白质类。(3)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020海南卷,8C)()提示酶可以重复多次利用,不会立即被降解。(4)细胞中生物大分子的合成需要酶来催化。(2020江苏卷,T2D)()(5)饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性。(2018全国卷,T3B)()提示激素具有调节作用。(6)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。(2017全国卷,T3B)()提示酶在生物体内、体外均可发挥催化作用。(7)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法。(2017全国卷,
4、3C)()【情境推理探究】 1.唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是_。提示唾液的pH为6.27.4而胃液的pH为0.91.5,唾液淀粉酶没有了适宜的pH条件,酶活性大大下降甚至失活,不再发挥作用2.高温、过酸、过碱等条件下,酶失活后即使给予适宜的条件,活性仍不能够恢复正常,原因是_;人发烧时不想吃东西,原因是_。提示高温、过酸、过碱等条件都会导致酶空间结构被破坏,使酶永久失活体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢3.利用加酶洗衣粉洗涤衣服时:丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤,因为_;加酶洗衣粉使用的水温一般在50 以下,切记不能用沸水,否则_。提示加酶洗衣粉中含有蛋白酶
5、,可能会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质酶会失去活性4.巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致,没有活细胞就不能产生酒精;李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质,不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。提示将酵母菌细胞研磨粉碎、加水搅拌后过滤,将提取液加入葡萄糖溶液中,也能产生酒精,说明引起发酵的是一种化学物质(模拟毕希纳的实验)。【重点难点透析】1.酶促反应速率的影响曲线分析(1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响(2)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线(3)温度和pH对酶促反应速率的影响2.教材中具有“专一性”或
6、“特异性”的物质归纳考向1结合酶的本质及作用,考查科学思维1.(2023山西太原调研)在生物体内,酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述,错误的是()A.过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B.DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C.胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D.淀粉酶和盐酸通过升高化学反应的活化能催化淀粉水解答案D解析淀粉酶是生物催化剂,盐酸是无机催化剂,都可以降低化学反应的活化能来催化淀粉水解,D错误。2.(2023广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味,那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法,错误的是()A.升高温度和加酶
7、都能加快H2O2分解的速率,二者作用机理相同B.高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活C.唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物D.唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色答案A解析升高温度的原理是提供能量,加酶的原理是降低化学反应所需的活化能,作用机理不同,A错误;高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活,唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,B正确;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂,又可作为蛋白酶催化的反应底物,C正确;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色,D正确。3.(2022全国乙
8、卷,4)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“”表示有,“”表示无)。实验组底物RNA组分蛋白质组分低浓度Mg2高浓度Mg2产物根据实验结果可以得出的结论是()A.酶P必须在高浓度Mg2条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2浓度升高而升高C.在高浓度Mg2条件下RNA组分具有催化活性D.在高浓度Mg2条件下蛋白质组分具有催化活性答案C解析由组可知酶P在低浓度Mg2条件下也有产物的生成,说明并非一定要在高浓度Mg2条件下酶P才具有催化活性,A错误;由第组和第组对比可知,只有蛋白质组分存在时,在
9、低浓度Mg2和高浓度Mg2的条件下,均无产物的生成,说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性,B错误;由第组和第组对比可知,在高浓度Mg2条件下,第组有产物的生成,第组没有产物的生成,说明RNA组分在高浓度Mg2条件下具有催化活性,蛋白质组分没有催化活性,C正确,D错误。考向2结合酶促反应速率的影响因素,考查科学思维4.(2023重庆市抽测)某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系,绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是()A.图1中AB段与BC段酶促反应速率的限制因素相同B.图2中D点与F点酶的空间结构都被部分破坏且不能恢复C.图3中把G点时对应的相关因素调至最适,酶促反应速率不能同步
10、升高D.图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、pH、温度答案C解析分析题图可知,图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、温度、pH,D错误;图1中限制AB段酶促反应速率的因素是底物浓度,限制BC段酶促反应速率的因素是酶的量等其他因素,A错误;图2中D点时酶活性受抑制,但其空间结构未被破坏,B错误。考点二探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素1.比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理2H2O22H2OO2,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。(2)实验设计与现象分析(3)实验变量与对照分析(4)实验结论对照,说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率;对照,说明
11、酶具有催化作用,同无机催化剂一样可加快化学反应速率;对照,说明酶具有高效性,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用试管编号12注入可溶性淀粉溶液2 mL注入蔗糖溶液2 mL注入新鲜的淀粉酶溶液2 mL2 mL60 水浴保温5 min新配制的斐林试剂2 mL2 mL沸水浴煮沸1 min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀(1)该实验的自变量是底物的种类;因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。(2)上述实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂,因为碘液只能检测淀粉是否被水解,而蔗糖分子无论是否被水解都不会遇碘液变色。3.探
12、究温度对酶活性的影响(2)实验步骤、现象及结论取6支试管,分别编号为1与1、2与2、3与3,并分别进行以下操作。试管编号112233实验步骤一2 mL淀粉酶溶液2 mL可溶性淀粉溶液2 mL淀粉酶溶液2 mL可溶性淀粉溶液2 mL淀粉酶溶液2 mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5 min在60 温水中水浴5 min在沸水中水浴5 min三1与1试管内液体混合,摇匀2与2试管内液体混合,摇匀3与3试管内液体混合,摇匀四在冰水中水浴数分钟在60 温水中水浴相同时间在沸水中水浴相同时间五取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象实验现象呈蓝色无蓝色出现呈蓝色结论酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过
13、高和过低都将影响酶的活性探究温度对酶活性的影响时,一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间,再进行混合。选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时,检测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制温度。探究温度对酶活性的影响时,不宜用H2O2作反应物,因为H2O2易分解,加热条件下其分解会加快,氧气的产生速率增加,并不能准确反映酶活性的变化。4.探究pH对酶活性的影响(2)步骤及现象实验步骤实验操作内容试管1试管2试管3一注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴二注入不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL盐酸1 mL NaOH溶液三注入等量的
14、过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL四观察现象有大量气泡产生基本无气泡产生基本无气泡产生(3)结论酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏低或偏高都会影响酶的活性。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发生反应,使斐林试剂失去作用。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,而且在酸性条件下淀粉也会被水解,从而影响实验的观察效果。考向探究酶的特性及影响因素1.(2022浙江6月选考,10)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是()A.低温主要通过改变淀粉
15、酶的氨基酸组成,导致酶变性失活B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率答案B解析低温不会改变淀粉酶的氨基酸组成,也不会导致酶变性失活,A错误;稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性,B正确;pH过高会导致酶变性失活,C错误;淀粉酶的化学本质为蛋白质,会被蛋白酶水解而无法催化淀粉水解,D错误。2.(2023广东湛江模拟)已知淀粉在酸性条件下能被水解,如图表示pH对淀粉酶活性的影响结果。下列有关叙述正确的是()A.分析实验结果可知,该淀粉
16、酶的最适pH为7B.若在强酸条件下淀粉的剩余量较少,则淀粉酶具有活性C.当pH3时,淀粉酶的活性比pH9时的活性高D.分离在pH13时的淀粉酶,其能与双缩脲试剂产生紫色反应答案D解析分析柱形图可知,1 h后,这几组实验中pH为7的条件下淀粉的剩余量最少,淀粉酶的最适pH在7左右,但最适pH并不一定是7,A错误;在强酸条件下,酶的空间结构发生改变,淀粉酶失活无法发挥作用,且因淀粉在酸性条件下能被水解,因此在强酸条件下淀粉的剩余量较少,并不是淀粉酶催化(淀粉酶没有活性)的结果,B错误;分析柱形图可知,pH为3的条件下和pH为9的条件下淀粉剩余量基本相等,由于淀粉在酸性条件下能被水解,因此pH为3的
17、条件下的酶活性低于pH为9的条件的酶活性,C错误;淀粉酶的化学本质为蛋白质,pH为13条件下,淀粉酶的空间结构会发生改变,但肽键没有断裂,故仍然能与双缩脲试剂产生紫色反应,D正确。3.(2023华师附中调研)已知淀粉在酸性条件下自身会发生水解,唾液淀粉酶的最适pH为6.6。欲探究在pH5的条件下唾液淀粉酶的催化效率,某同学设置了如下四组实验:在pH5的溶液中加入一定量的可溶性淀粉和唾液淀粉酶溶液,一定时间后检测淀粉剩余量在pH6.6的溶液中加入一定量的可溶性淀粉和唾液淀粉酶溶液,一定时间后检测淀粉剩余量在pH5的溶液中加入一定量的可溶性淀粉,一定时间后检测淀粉剩余量在pH6.6的溶液中加入一定
18、量的可溶性淀粉,一定时间后检测淀粉剩余量可用来进行对照得出实验结论的两组是()A.和 B.和 C.和 D.和答案B解析本实验的目的是探究唾液淀粉酶在pH5的条件下的催化效率,由于在酸性条件下淀粉会水解,因此该实验的自变量是唾液淀粉酶的有无,实验条件为pH5,因此选择和两组进行对照,B项符合题意。考点三ATP的结构与功能(1)ATP的供能原理(2)ATP是一种高能磷酸化合物ATP水解的过程就是释放能量的过程,1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ,所以说ATP是一种高能磷酸化合物。2.ATP和ADP的相互转化3.ATP的利用(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2释放为例)(2)
19、ATP细胞内流通的能量“货币”吸能反应:一般与ATP的水解反应相联系,由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。放能反应:一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。4.ATP产生量与O2供给量的关系分析【考点速览诊断】(1)ATP必须在有氧条件下合成。(2021北京卷,1B)()提示无氧呼吸也可产生ATP。(2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019全国卷,1C)()提示高尔基体不能合成ATP。(3)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(2019天津卷,2A)()提示淀粉水解不需要消耗ATP。(4)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP
20、合成的酶(2018全国卷,1A)()(5)水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量。(2017海南卷,10D)()提示水在叶绿体中分解产生氧气依靠光能提供能量。(6)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生;神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP。(2016全国卷,4A,D)()【情境推理探究】 1.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”诗中描述的萤火虫发光的原理是_。提示萤火虫尾部的发光细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素而发光2.科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸
21、)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因:_。提示含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂,释放能量。3.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,分析该现象得到的结论是:_。提示ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;该过程中ATP既有合成又有水解;部分32P标记的ATP是重新合成的【重点难点透析】1.不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”的含义共同点ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸
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