1、1降低化学反应活化能的酶、ATP【考点定位】考纲内容 考纲解读1酶在代谢中的作用() ;2ATP 在能量代谢中的作用() 。1能说出酶的发现历程,体验科学方法对科学研究的重要性;能概述酶的概念及酶促反应的原理;能举例说明酶的特性。2能描述 ATP 的化学组成和特点;能 ATP 与 ADP 相互转化的过程;能概述 ATP 在生命活动中的作用和意义。【命题预测】纵观近三年高考题,本专题主要考查酶的化学组成、作用原理及特性、温度、pH 对酶活性的影响曲线分析与实验设计;ATP 的结构、合成及利用。预测 2018 年高考仍将注重考查温度、pH 对酶活性的影响曲线分析与实验设计能力。【要点讲解】一、酶的
2、本质、作用和特性1酶的概念剖析(1)本质与作用2化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是 RNA合成原料 氨基酸 核糖核苷酸合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说,活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所 细胞内、外或生物体外均可生理功能 生物催化作用(2)作用机理降低化学反应的活化能(分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量) ,曲线分析如下:ac 和 bc 段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。若将酶变为无机催化剂,则 b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能。2酶的特性(1)高效性:催化效率大约是无机催化剂的 10
3、710 13倍。曲线分析如下:3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(“能”或“不能” )改变最终生成物的量。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。图像分析如下: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。(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、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。曲线分析如下:分析图 A、B 可知,在最适宜的温度和 pH 条件下,酶的活性最高。温度和
4、 pH 偏高或偏低,酶活性都会明显降低。分析图 A、B 中曲线的起点和终点可知:过酸、过碱、高温都会使酶失去活性,而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏,而后者并未破坏酶的分子结构。4二、探究影响酶活性的因素1实验原理(1)探究温度对酶活性的影响反应原理:淀粉 麦芽糖 淀 粉 酶 碘液 碘液蓝色 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。(2)探究 pH 对酶活性的影响反应原理(用反应式表示):2H 2O2 2H2OO 2。 过 氧 化 氢 酶 鉴定原理:pH 影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用带火星
5、的卫生香燃烧的情况来检验 O2产生量的多少。2实验步骤(1)温度对酶活性的影响实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3底物控制 2 mL 3%的可溶性淀粉溶液温度控制 60 热水 沸水 冰块酶控制 1 mL 相同温度的 2%新鲜淀粉酶溶液试剂控制 等量的碘液观察指标 检测是否出现蓝色及蓝色的深浅(2)pH 对酶活性的影响实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 35底物控制 2 mL 3%的过氧化氢溶液pH 控制 1 mL 蒸馏水 1 mL 5%的 HCl 1 mL 5%的 NaOH酶控制 2 滴过氧化氢酶溶液观察指标 气泡的产生量三、ATP 的结构和功能1ATP 的结构(1)元素组成:C、H
6、、O、N、P。(2)化学组成:1 分子腺苷和 3 分子磷酸基团。(3)结构式:由结构式可看出,ATP 的结构特点可用“一、二、三”来总结,即一个腺苷 、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。 2ATP 在细胞代谢中的作用(1)ATP 与 ADP 的相互转化ATP 的合成 ATP 的水解反应式 ADPPi能量ATP ATPADPPi能量所需酶 ATP 合成酶 ATP 水解酶能量来源 光能(光合作用) ,化学能(细胞呼吸) 储存于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 用于各项生命活动6反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位(2)ATP 的形成途径(3)ATP 产生量与 O2
7、供给量、呼吸强度的关 系【考点透析】考点 1 酶的特性与影响因素【典型例题】下列有关酶的叙述,正确的是( )A具有分泌功能的活细胞才能产生酶B酶可被水解为氨基酸或脱氧核苷酸C一种酶只能催化一定的反应物发生反应D酶通过为化学反应供能来提高反应速率【答案】C【变式训练】研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶(POD) ,分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应,结果如图所示。下列相关说法正确的是( )7A图 1 所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对 POD 活性的影响B当底物浓度为 0.08 mmolL1 时,POD 催化酚类 2 的反应速率一定大于酚类 3C由图 2 可知,H 2O2浓度过高会
8、抑制 POD 的活性,降低浓度后 POD 的活性一定会恢复DH 2O2对 POD 活性的影响与温度和 pH 对 POD 活性的影响相同【答案】A考点 2 与酶有关的实验设计【典型例题】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( )试管加入的物质1 2 3 4质量分数为 1%的淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL淀粉酶溶液 2 mL 2 mL淀粉酶蛋白酶(等量混合) 4 mL 4 mL蒸馏水 2 mL 2 mL碘液 2 滴 2 滴双缩脲试剂 2 mL 2 mL预期颜色
9、变化 不变蓝 紫色 8A该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响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【变式训练】猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在 35 水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是( )A甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失B甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失C甲和乙中溶
10、液呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失D甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失【答案】C考点 3 ATP 的结构及与能量代谢的关系【典型例题】ATP 是细胞内直接的能源物质,可通过多种途径产生,如图所示。以下说法正确的是( )9AO 2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体,使肝脏细胞内的 ADP 含量迅速下降Ba 过程和 b 过程都在细胞器中进行C绿色植物通过 b 过程形成的 ATP 不能用于吸收矿质元素D、在物质和能量上都可成为互逆反应【答案】C【变式训练】酶是细胞代谢不可缺少的催化剂,细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由 ATP 直接提供能量的。下图是 ATP 中磷酸键逐级水解的过程图,以下说法不正确的是( )A代表的物质是 ADP;代表的物质是腺嘌呤核糖核苷酸B酶 ac 催化的反应(底物的量相同) ,产生最少的是过程C大肠杆菌细胞产生 ATP 的主要场所是线粒体D若要探究酶 b 的最适宜 pH,实验的自变量范围应偏酸性【答案】C