2019版高考生物二轮增分策略 专题二 细胞代谢 考点4 聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP学案.doc
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1、1考点考点 4 4 聚焦细胞代谢的基础条件聚焦细胞代谢的基础条件酶和酶和 ATPATP1辨析酶的概念关系图(1)本质绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA,合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸,合成的场所主要是核糖体或细胞核。(2)来源凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶,不能来自食物。(3)作用催化是其唯一功能,不具有调节作用,也不作为能源和组成物质。(4)场所酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用。(5)活性低温只抑制酶的活性,不破坏酶的结构,但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。(6)过氧化氢分解机理的区别过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能,而加热是使过氧化氢分子获得能量,从常态
2、转变为容易分解的活跃态。(7)化学反应的平衡点实际上酶只是降低了化学反应的活化能,所能催化的是本来就能发生的反应,提高了反应速率,缩短了到达平衡点的时间,而平衡点的大小只能由底物的量来决定。2(8)化学反应前后的性质和数量实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。(9)酶促反应速率和酶活性实际上二者不完全等同,因为温度和 pH 是通过影响酶的空间结构改变酶的活性,进而影响酶促反应速率;而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。(10)催化作用和高效性的机理实际上前者是与没有催化剂对照,酶能够降低活化能;而后者是与无机催化剂对照,能够显著降低活化能。2辨析酶、激素、神经递质
3、、抗体(1)四者均具特异性(专一性)、高效性等特性。(2)激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后即被灭活、分解或回收,而酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。(3)活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞除外),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。3读懂酶的 3 类曲线(1)酶的作用原理酶能降低化学反应的活化能(如下图所示)。(2)酶的作用特性图 1 中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,说明酶具有高效性,而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。图 2 中两曲线比较表明酶具有专一性。(3)酶的影响因素温度和 pH3图甲和图乙
4、显示: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。从图丙和图丁可以看出:反应溶液 pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。底物浓度和酶浓度图甲中OP段的限制因素是底物浓度,而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性;图乙对反应底物的要求是底物足量。4辨清与酶相关实验设计的 5 个易错点(1)若底物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀粉酶,验证酶的专一性,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水解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因斐林试剂需水浴加热,而该实验中
5、需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前,需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化 H2O2分解,因为底物 H2O2在加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。(4)在酶的最适 pH 探究实验中,操作时必须先将酶和底物分别置于不同 pH 条件下,然后再将同一 pH 条件下处理的底物和酶液混合,而不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠。(5)探究酶的高效性时,对照组应为无机催化剂;探究酶的催化作用时,对照组应为不加催化剂;探究酶的专一性时,既可用同一种酶作用于不同底物,也可用不同酶作用于同一底物。5明辨 ATP 的结构4(1)A
6、TP 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 是一种高能磷酸化合物,其分子式可以简写为 APPP,高能磷酸键水解时能够释放出多达 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。(3)细胞内 ATP 含量很少,只是转化非常迅速及时,ATP 与 ADP 的转化总处于动态平衡中。6能量转换过程和 ATP 的产生与消耗转化场所产生或消耗 ATP 的生理过程细胞膜消耗 ATP:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生 ATP:细胞呼吸第一阶段叶绿
7、体产生 ATP:光反应消耗 ATP:暗反应和自身 DNA 复制线粒体产生 ATP:有氧呼吸第二、三阶段消耗 ATP:自身 DNA 复制核糖体消耗 ATP:蛋白质的合成细胞核消耗 ATP:DNA 复制、转录等7ATP 产生速率与 O2供给量的关系分析(1)甲图表示 ATP 产生速率与 O2供给量的关系A 点表示在无氧条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量 ATP。AB 段表示随 O2供给量增多,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 的产生速率随之增加。BC 段表示 O2供给量超过一定范围后,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
8、)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞 ATP 产生速率与 O2供给量关系,其 ATP 来5自无氧呼吸,与 O2无关。题组一 酶的本质及作用1.如图表示酶降低化学反应活化能的图解。表示没有酶催化,表示有酶催化。相关叙述正确的是( )A如果用无机催化剂在其他条件相同的情况下进行该实验,则其曲线在上方BE2代表有酶催化时所降低的活化能C其他条件不变,E1越大,则酶的催化效率越高D条件不变的情况下,E2是不变的,所以增加反应体系中的酶量,反应速率也是不变的答案 C解析 如果用无机催化剂在其他条件相同的情况下进行该实验,则其曲线在的下方,曲线的上方,A 错误;E1表示有酶参与的情况下降低的活化能,B
9、 错误;其他条件不变,E1越大,说明降低的化学反应的活化能越高,则酶的催化效率越高,C 正确;温度、pH 等不变的情况下,化学反应的活化能(E2)是不变的,增加反应体系中的酶量,反应速率加快,D 错误。2图表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系,图表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述正确的是(多选)( )A图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变B图中甲酶可能是具有催化功能的 RNAC图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶D图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化,说明酶已经失活答案 ABC解析 大部分酶的化学本质是蛋白质,少数酶是 RNA,图中的乙酶用蛋
10、白酶处理后,酶活性降低,说明乙酶的化学本质是蛋白质,被蛋白酶处理后分解(分子结构改变),图中的甲酶用蛋白酶处理后,活性不变,则说明甲酶的化学本质是具有催化作用的 RNA,如核6酶等,A、B 正确;人体能维持体温的相对稳定,所以在一定范围内,人体内酶的活性不会随外界环境温度的升高而升高,所以图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶,C 正确;图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化,说明该酶是恒温动物体内的酶,D 错误。归纳总结 强记 7 类常见酶(1)DNA 聚合酶催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键,用于 DNA 复制。(2)RNA 聚合酶用于转录时解旋及核糖核苷酸间的连接。(3)解旋酶用于 DNA
11、复制时双链间氢键打开。(4)各种消化酶可对应催化相关大分子的水解,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。(5)细胞工程工具酶:纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁)、胰蛋白酶(动物细胞培养)。(6)(7)题组二 酶的影响因素辨析3下图 1 中甲曲线表示在最适温度下,某种淀粉酶酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。其余两条曲线分别表示该酶促反应速率随 pH 或温度的变化趋势。图 2 表示该淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解时,淀粉的剩余量和反应时间之间的关系。下列相关叙述正确的是( )A图 1 中 E 点代表该酶的最适 pH,H 点代表该酶的最适温度B图 2 所示实验条件可能是不同的底物浓度,并且浓度大小关系为 a
12、bcC若图 2 所示实验条件为不同温度,则 b 曲线对应的温度和图 1 曲线乙中 E 点所对应的温度相同D若图 2 所示实验条件为不同 pH,则 a 曲线对应的 pH 和图 1 中曲线丙中 H 点所对应的 pH不一定相同答案 D4为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:甲组(20 )、乙组(40 )和丙组 (60 ),测定各组在不同反应时间内的反应物浓度(其他条件相同),结果如图。回答7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,如果甲组温度升高 10 ,那么甲组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间t2时,丙组温度降低 20 ,其他条件保持不变,那么在
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