1、专题二 细胞的代谢,第3讲 酶和ATP,-3-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.酶的相关模型构建及解读分析 (1)酶的专一性甲(物理模型)乙(数学模型),-4-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)酶的高效性该模型表示酶具有催化作用和高效性。 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。,-5-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.影响酶活性的因素 (1)温度和pH对酶促反应的影响,-6-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,图甲
2、、图乙曲线表明: 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,超过这一范围酶催化作用逐渐减弱; b.过酸、过碱、高温都会使酶因分子结构被破坏而失活,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。 从图丙和图丁中可以看出: a.pH和温度是影响酶活性的两个因素; b.反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度,温度的变化也不影响酶作用的最适pH。,-7-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响图甲: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增大,但当底物达到一定浓度后,受酶
3、数量限制,酶促反应速率不再增大。 图乙:在底物充足,其他条件适宜的条件下,酶促反应速率与酶浓度成正比。 底物浓度、酶浓度都影响底物与酶的接触面积,进而影响酶促反应速率。,-8-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 具有专一性的物质 (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的细胞膜或细胞内存在与该激素特异性
4、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。,-9-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,借助“四看法”突破有关酶促反应曲线的题 用某种酶进行有关实验的结果如下图所示,下列说法错误的是( ),-10-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,A.由图1可知该酶的最适催化温度为30 B.图2能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C.由图4实验结果可知酶具有专一性 D.由图3可知Cl-和Cu2+对该酶的影响不同,答案,解析,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提
5、升,题型突破,题组训练,解题模板 用“四看法”分析坐标曲线题 (1)一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。 (2)二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物的量未达到饱和时,限制因素是横坐标所表示的因素,当达到饱和后,限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。 (3)三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点,理解特殊点的意义。 (4)四看不同曲线的变化:理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化的原因。,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提
6、升,题型突破,题组训练,答案,解析,1.下列关于生物体产生的酶的叙述,错误的是( ) A.酶的化学本质是蛋白质或RNA B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2 C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类 D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.细胞代谢中某种酶1与其底物、产物的关系如下图所示,下列叙述不正确的是( )A.酶1与产物B结合后失活,说明酶的功能可由其空间结构决定 B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列等 C.酶1有两种底物且能与产物B结合,因此酶1不具有专一性 D.酶1与产物B的相互作用可以防止细胞产
7、生过多的产物A,答案,解析,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2017河北邢台模拟)下图表示在温度和pH最适条件下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系,结合影响酶催化反应速率的因素分析,下列有关叙述正确的是 ( ) A.若在A点提高反应温度,反应速率会加快 B.若在B点增加酶的浓度,反应速率会加快 C.若在C点增加反应物浓度,反应速率将加快 D.若减小pH重复该实验,A、B点位置都不变,答案,解析,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点二与酶相关的实验设计与酶相关的探究实验的注意事项 (1)探究酶的高效性:
8、应合理设计对照实验,严格控制实验变量。 (2)探究酶的专一性:设计实验时要确认好变量。探究酶的专一性,即研究某一种酶对不同底物的专一性,故要固定一种酶(如淀粉酶),以相同浓度的不同底物(如淀粉、蔗糖)为自变量,以同种酶对不同底物的催化速率为因变量来研究。淀粉、蔗糖的浓度、用量,淀粉酶的浓度、用量,水解过程的温度等都为无关变量,需遵循等量原则加以控制,以排除其对实验结果的影响。 (3)探究温度对酶活性的影响:研究某一因素,如温度(自变量)对某一特定反应的影响时,要在其他因素(无关变量)相同的条件下进行。观察不同的自变量(如不同的温度)对特定反应的影响结果(因变量),以便对实验结果进行科学的分析。
9、,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,明晰实验原理,突破与酶相关的实验设计题 小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系,进行了如下实验。 (1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子,分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉),并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下:,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,步骤中加入的C是 ,步骤中加缓冲液的目的是 。显色结果表明:淀粉酶活性较
10、低的品种是 。据此推测:淀粉酶活性越低,穗发芽率越 。若步骤中的淀粉溶液浓度适当减小,为保持显色结果不变,则保温时间应 。 (2)小麦淀粉酶包括-淀粉酶和-淀粉酶,为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用,设计了如下实验方案:,X处理的作用是使 。若中两管显色结果无明显差异,且中的显色结果为红粒管颜色显著 (填“深于”或“浅于”)白粒管,则表明-淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,答案: (1)0.5 mL蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短 (2)-淀粉酶失活 深于 解析: 本题以淀粉酶活性的探究为材料,考
11、查对照实验的设计和分析能力。设计和分析对照实验的关键是确定实验变量(即自变量)和无关变量,实验变量(即自变量)在各实验组别中有差异,而无关变量在各实验组别中没有差异。确定实验变量(即自变量)和无关变量的途径可以是对探究目的的分析,也可以是对实验步骤的分析。(1)分析实验步骤可以确定实验变量为种子类型,结果说明白粒种子淀粉酶的活性比较高,结合题干“红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦”类比推理,淀粉酶的活性与种子的穗发芽率呈正相关关系。本实验的温度、pH、实验材料的用量等皆为无关变量,不同组别的无关变量应相同且适宜。步骤加缓冲液的目的是维持pH的相对稳定。对照管应体现出没有种子时的变化(可加蒸
12、馏水),根据无关变量相同的原则,蒸馏水的添加量应和其他两组种子的提取液量相同。,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)根据实验目的和实验步骤判断,实验变量为活性酶种类,既然组使-淀粉酶失活,组应为使-淀粉酶失活。可逆向分析该实验的结果,即假设-淀粉酶是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因,那么使-淀粉酶失活后(组),红粒管和白粒管的显色结果应无明显差异;而使-淀粉酶失活后(组),其结果应是红粒管显色比白粒管深。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,解题模板 解答验证、探究或评价性实验题时,可依照下列模板进行。第一步,分析实
13、验目的,确定自变量与因变量(检测指标)。第二步,明确实验原理(新情境题的题干中会有提示,要注意提炼)。第三步,准确书写实验步骤,注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。与酶相关的实验常常是用表格形式呈现实验步骤。第四步,如果是选择题,要依据实验原理、实验原则、所学的生物知识进行综合分析,然后作出判断;如果是非选择题则应注意联系教科书知识综合分析,以确定所填答案。,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.下列有关酶的实验中自变量的叙述,错误的是( ) A.鉴定酶的化学本质是蛋白质的实验中的自变量是待测酶溶液和已知蛋白液 B.验证酶的高效性的实验中的自变
14、量是与底物相对应的酶溶液 C.验证酶的专一性的实验中的自变量是不同种类的酶或不同的底物 D.探究酶的最适温度的实验中的自变量是不同温度,答案,解析,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2017河南安阳一模)下表是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录。该同学进行实验时,正确的操作步骤应是( ),-24-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,答案,解析,A. B. C. D.,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时,得到如右图所示的实验结果。下
15、列有关叙述错误的是( )A.在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率 B.曲线作为对照实验 C.化合物P对该酶的活性有抑制作用 D.若反应温度不断升高,则A点持续上移,答案,解析,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三ATP的结构、合成与利用 1.“ATP的结构、功能、转化及形成途径”图解,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.生物与能量归纳小结 (1)物质合成(如蛋白质、DNA、糖原、脂肪等的合成)需要消耗ATP,但蛋白质在消化道内被水解为氨基酸不消耗ATP。 (2)“神经传导”在神经纤维上表现为动作电位的传导,需要
16、消耗ATP;在突触处,进行神经递质的合成与释放,需要消耗ATP。 (3)病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力,其增殖或复制过程也要消耗ATP,但这些ATP是由宿主细胞代谢产生的。ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性。 (4)植物光合作用光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP用于多种生命活动。,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(5)ATP产生量与O2供应量、呼吸强度的关系图甲表示ATP产生量与O2供应量的关系。 a.A点表示在无氧条件下,细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。
17、 b.AB段表示随O2供应量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生量随之增加。 c.BC段表示O2供应量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,图乙表示ATP产生量与呼吸强度的关系。 (6)光能进入生物群落后,以化学能的形式储存于有机物中,以有机物为载体通过食物链流动。 (7)能量在生物群落中单向流动,不能重复利用。,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 不同化合物中“A”的区别和联系ATP中的A为腺苷(由
18、腺嘌呤和核糖组成),DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,联系细胞代谢,解答与ATP有关的题 ATP是细胞的能量“通货”,是生命活动的直接能源物质,下图为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.图1中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键 B.图2中进行过程时,图1中的c键断裂并释放能量 C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性 D.夜间有O2存在时,图2中过程主要发生在线粒体,答案,解析,-32
19、-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,解题模板 解答有关ATP的试题时应注意的问题 (1)应注意ATP的结构特点,即含有两个高能磷酸键,且远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂。 (2)应注意动物和植物体内ATP的来源不同,前者主要通过细胞呼吸产生,场所是细胞质基质和线粒体;后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段,场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体,光反应阶段产生的ATP仅用于光合作用的暗反应,其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.从萤火虫中分离得到的荧光素和荧光素酶可用于ATP 的定量检
20、测,其原理是ATP提供的能量使荧光素酶催化荧光素氧化而发光,光的强弱反映了ATP含量的多少。下列关于人体内ATP的叙述,不正确的是( ) A.供能时,ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂 B.在线粒体中生成大量 ATP 时,伴随着氧气的消耗 C.在生命活动旺盛的细胞中,线粒体和 ATP 的含量很高 D.人体内 ATP 的高能磷酸键中的能量最终来自植物吸收的光能,答案,解析,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.下图为细胞内ATP与ADP相互转化的示意图,下列相关叙述不正确的是( )A.过程所需能量来自有机物氧化分解或叶绿体利用的光能 B.细胞中ATP与ADP
21、相互转化的速率受温度影响 C.细胞中ATP与ADP相互转化的速率会受pH的影响 D.吸能反应一般与过程相联系,放能反应一般与过程相联系,答案,解析,-35-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2017湖北黄冈质检)下列有关ATP的叙述,正确的是( ) 人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等 若细胞内Na+ 浓度偏高,为维持Na+浓度的稳定,细胞消耗ATP的量增加 人在寒冷时,产生更多的热能维持体温恒定,此时细胞产生ATP的量增加 人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡 A. B. C. D.,答案,解析,-36-,
22、失分误区1,失分误区2,失分误区3,对酶的化学本质、酶活性的影响因素等把握不准 防范策略 (1)并非所有酶的化学本质都是蛋白质,某些RNA也具有催化作用,因此酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。 (2)酶促反应速率不等同于酶活性 温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。 底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。 (3)分析与酶有关曲线时首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义,再分析影响该曲线的因素有几个,一般情况下,曲线未达到饱和时,影响因素是横坐标的因素,达到饱和稳定状态后影响因素是除横坐标因素之外的其他因素。,-37-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练1
23、下列关于酶的叙述,正确的是( ) A.同一种酶可能存在于分化程度不同的活细胞中 B.酶通过提供反应所需的活化能来提高化学反应速率 C.酶是由内分泌腺细胞合成的,具有高效性和专一性 D.底物浓度通过影响酶的活性来影响酶促反应速率,答案,解析,-38-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,不能准确选择有关酶实验的实验试剂或材料 防范策略 (1)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,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加
24、热,而该实验需严格控制温度。 (3)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。,-39-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练2 (2017湖南岳阳一模)下列关于酶的相关实验的叙述,正确的是( ) A.探究pH对酶活性的影响实验建议用淀粉酶 B.探究温度对酶活性的影响实验建议用过氧化氢酶 C.淀粉酶的活性随淀粉溶液浓度的变化而变化 D.验证酶的专一性时,自变量可以是酶的种类,也可以是底物的种类,答案,解析,-40-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对ATP的
25、相关知识把握不准 防范策略 (1)ATP是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量,所以ATP是与能量有关的一种物质,不可将两者等同起来。 (2)ATP转化为ADP需ATP酶的催化,同时也需要消耗水。 (3)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。,-41-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练3 下列有关ATP的叙述,不正确的是( ) A.ATP直接为生命活动供能的过程消耗水 B.人体在饥饿状态下,细胞中ATP的含量仍可保持动态平衡 C.ATP脱去两个磷酸基团后可以参与合成RNA D.ATP的合成与水解所需的酶相同,答案,解析,
