細胞的代謝細胞的代謝專題二專題二第第1講酶和講酶和ATP專題二專題二考綱解讀考綱解讀考點預(yù)測考點預(yù)測1.酶在代謝中的酶在代謝中的作用作用1.酶的本質(zhì)與作用特性及酶的本質(zhì)與作用特性及相關(guān)曲線分析相關(guān)曲線分析2有關(guān)酶特性的實驗設(shè)計有關(guān)酶特性的實驗設(shè)計與分析與分析3ATP的分子結(jié)構(gòu)、功能的分子結(jié)構(gòu)、功能及轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化2.ATP在能量代在能量代謝中的作用謝中的作用3.探究影響酶活探究影響酶活性的因素性的因素實驗實驗 復(fù)習(xí)指導(dǎo)：從來源、作用機理、場所、本質(zhì)等不同角度來理解酶的概念；設(shè)計實驗探究或驗證酶的催化作用及其特性；利用列表比較或結(jié)合生理過程理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程。高頻熱點精析高頻熱點精析2真題模擬強化真題模擬強化3課后強化作業(yè)課后強化作業(yè)4體系整合拓展體系整合拓展1體系整合拓展體系整合拓展 答案：RNA催化作用專一性顯著降低活化能溫度、pH、底物濃度、酶濃度等C、H、O、N、P APPPADPPi能量細胞呼吸直接能源物質(zhì) 1ATP和酶在成分上有聯(lián)系嗎？ _ _ 2酶與ATP在細胞代謝中有怎樣的聯(lián)系？ _ _ 答案：1.ATP水解掉兩個磷酸基團后成為RNA的組成單位之一，具有催化作用的RNA就是酶。 2在細胞合成代謝中需要與物質(zhì)合成代謝有關(guān)的酶類，常需要ATP提供能量；在細胞分解代謝中需要與物質(zhì)分解代謝有關(guān)的酶類，常伴隨著ATP的合成；另外，ATP自身的合成與分解必須有酶的催化。 1圖乙表示圖甲的反應(yīng)過程中有關(guān)物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線，下列敘述正確的是() A圖甲中物質(zhì)a可以是麥芽糖也可以是乳糖 C圖甲中物質(zhì)b能降低該化學(xué)反應(yīng)的活化能，其化學(xué)本質(zhì)與無機催化劑相同 B圖乙中若曲線表示不同溫度下酶促反應(yīng)速率，則溫度曲線曲線曲線 D圖乙中若曲線表示不同酶濃度下酶促反應(yīng)速率，則酶濃度曲線曲線曲線 答案D 解析乳糖分解產(chǎn)生一分子葡萄糖和一分子半乳糖，圖中a分解產(chǎn)生的物質(zhì)相同，物質(zhì)a不可能為乳糖；b為酶，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)或RNA；酶在曲線對應(yīng)的溫度時活性較其他兩個溫度時強，根據(jù)溫度對酶活性的影響曲線圖分析，曲線溫度不一定高于其他兩個溫度；曲線對應(yīng)的酶促反應(yīng)速率高于其他兩條曲線，因此對應(yīng)酶濃度也高于其他兩條曲線。 2當你品嘗各種美味佳肴時，你可能不得不感謝三磷酸腺苷(ATP)這種化學(xué)物質(zhì)。新的研究顯示，ATP這種傳統(tǒng)上與細胞能量供應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵的作用。據(jù)以上信息我們不能推出的結(jié)論是() AATP與能量供應(yīng)相關(guān) B作為信息分子的ATP不能提供能量 CATP也可作為信息傳遞分子 D神經(jīng)細胞膜外表面可能有ATP的受體 答案B 解析根據(jù)題意，ATP與能量供應(yīng)相關(guān)，A不符合題意；題中作為信息分子的ATP并沒有說不能提供能量，B正確；把食物的味道信息傳遞給大腦，說明ATP也可作為信息傳遞分子，C不符合題意；ATP如果作為信息傳遞分子，神經(jīng)細胞膜外表面可能有ATP的受體，D不符合題意。 3酶和ATP是細胞生命活動中兩種重要的化合物，絕大多數(shù)生命活動都與它們密切相關(guān)，但也有“例外”。下列人體生命活動中，屬于這種“例外”的是() A肝臟細胞吸收組織液中的氧氣 B線粒體中的H與O2結(jié)合 C吞噬細胞吞噬并水解衰老的細胞 D體液免疫中漿細胞合成并分泌抗體 答案A 解析肝臟細胞吸收組織中的氧氣的過程是自由擴散，不需蛋白質(zhì)或酶的參與，也不需消耗能量，A符合題意；線粒體中的H與O2結(jié)合需要酶的催化，同時生成ATP，B不符合題意；吞噬細胞吞噬并水解衰老的細胞需要水解酶并需消耗ATP，C不符合題意；體液免疫中漿細胞合成并分泌抗體需要多種酶的參與并消耗ATP，D不符合題意。高頻熱點精析高頻熱點精析 模型1 (1)該模型表示酶具有催化作用和高效性。 (2)酶只能縮短達到化學(xué)平衡所需時間，而不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。解讀酶的有關(guān)模型解讀酶的有關(guān)模型 模型2 (1)該模型表示酶作用特點的專一性。 (2)圖中A表示酶，B表示被催化的反應(yīng)物。 (3)酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。 模型3：影響因素模型 (1)溫度和pH 溫度或pH是通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)速率的。 溫度和pH對酶的影響機理完全一樣嗎？ 低溫時，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢復(fù)最適溫度，酶的活性也升至最高；高溫、過酸、過堿都會導(dǎo)致酶分子結(jié)構(gòu)被破壞而使酶永久失活。 (2)底物濃度和酶濃度 圖甲中OP段的限制因素是底物濃度，而P點之后的主要限制因素是酶濃度。 圖乙對反應(yīng)底物的要求是底物足量。 底物濃度、酶濃度與溫度、pH對酶促反應(yīng)速率的影響一樣嗎？ 不一樣，底物濃度和酶濃度不改變酶分子的活性，溫度和pH通過影響酶分子的活性來影響酶促反應(yīng)速率。下列曲線能正確表示人體消化酶作用規(guī)律的是() A和B和 C和D和 解析人體消化酶發(fā)揮作用的最適溫度是37左右，隨酶含量的增多酶促反應(yīng)速率加快。 答案D 如圖表示不同溫度下酵母菌發(fā)酵時氣體產(chǎn)生速率與反應(yīng)時間的關(guān)系。據(jù)圖可知有多種酶參與；最適pH是7；最適溫度是40；50時酶逐漸失活；0時酶逐漸失活，正確的是() AB CD 答案C 解析溫度通過影響酶的活性而影響氣體產(chǎn)生量。從圖中可以看出，40時氣體產(chǎn)生速率最大，為最適溫度；高溫會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)而使酶失去活性；50時氣體產(chǎn)生速率逐漸降低，說明酶逐漸失活。 與酶相關(guān)的實驗設(shè)計思路酶的本質(zhì)、作用及特性的實驗探究酶的本質(zhì)、作用及特性的實驗探究實驗名稱實驗名稱實驗組實驗組對照組對照組實驗組實驗組衡量標準衡量標準驗證某酶驗證某酶是是RNA待測酶液待測酶液吡羅紅染液吡羅紅染液待測待測RNA液液吡羅紅染吡羅紅染液液是否出現(xiàn)是否出現(xiàn)紅色紅色驗證酶具驗證酶具有催化作有催化作用用底物相應(yīng)底物相應(yīng)酶液酶液底物等量底物等量蒸餾水蒸餾水底物是否底物是否被分解被分解實驗名稱實驗名稱實驗組實驗組對照組對照組實驗組實驗組衡量標準衡量標準驗證酶的驗證酶的專一性專一性底物相應(yīng)酶底物相應(yīng)酶液液另一底物相另一底物相同酶液或同一同酶液或同一底物不同酶底物不同酶液液底物是否被底物是否被分解分解驗證酶具驗證酶具有高效性有高效性底物相應(yīng)酶底物相應(yīng)酶液液底物等量無底物等量無機催化劑機催化劑 底物分解速底物分解速率率探究酶的探究酶的最適溫度最適溫度一系列溫度梯底下的底物和經(jīng)同一系列溫度梯底下的底物和經(jīng)同一溫度處理后的酶混合一溫度處理后的酶混合底物的分解底物的分解速率或底物速率或底物的剩余量的剩余量探究酶的探究酶的最適最適pH一系列一系列pH梯度下的底物和經(jīng)同一梯度下的底物和經(jīng)同一pH處理后的酶混合處理后的酶混合底物的分解底物的分解速率或底物速率或底物的剩余量的剩余量 溫馨提示 (1)驗證酶活性受溫度和酸堿度影響時，要先達到相應(yīng)的條件后，再讓酶與反應(yīng)物相遇。 (2)酶促反應(yīng)速率不等同于酶活性。 溫度和pH通過影響酶活性，進而影響酶促反應(yīng)速率。 底物濃度和酶濃度也能影響酶促反應(yīng)速率，但并未改變酶活性。 (3)在探究酶的最適溫度(最適pH)時，底物和酶應(yīng)達到相同溫度(pH)后才混合，以使反應(yīng)一開始便達到預(yù)設(shè)溫度(pH)。 (4)設(shè)計與酶相關(guān)的實驗時要特別注意實驗設(shè)計的幾大原則(對照、單一變量等)，取材、試劑、控制條件的可行性和科學(xué)性，步驟的合理性，組織答案要準確、簡潔。(2014湖南六校聯(lián)考)利用麥芽釀造啤酒時，麥芽中多酚氧化酶(PPO)的作用會降低啤酒質(zhì)量。下圖為不同pH和溫度對PPO活性影響的曲線，有關(guān)敘述錯誤的是() APPO催化多酚類物質(zhì)的生化反應(yīng) B相同溫度時，pH 7.8的酶促反應(yīng)產(chǎn)物比pH 8.4的少 C在制備麥芽過程中應(yīng)將反應(yīng)條件控制在溫度80、pH 8.4 D高于90，若PPO發(fā)生熱變性，一定溫度范圍內(nèi)溫度越高變性越快 解析PPO是多酚氧化酶，催化多酚類物質(zhì)的生化反應(yīng)，A正確；由圖可知，pH為8.4時酶活性最強，催化效率最高，B正確；在溫度為80、pH為8.4的條件下，PPO的活性高，會降低啤酒質(zhì)量，C錯誤；高溫會使蛋白質(zhì)變性，一定溫度范圍內(nèi)溫度越高變性越快，D正確。 答案C 大菱鲆是我國重要的海水經(jīng)濟魚類。研究性學(xué)習(xí)小組嘗試對大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性進行研究。 (1)查詢資料得知，18時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖1。由圖可知，在各自最適pH下，三種蛋白酶催化效率最高的是_。 (2)資料表明大菱鲆人工養(yǎng)殖溫度常年在1518之間，學(xué)習(xí)小組假設(shè)：大菱鲆蛋白酶的最適溫度在1518之間。他們設(shè)置15、16、17、18的實驗溫度，探究三種酶的最適溫度。 探究實驗中以干酪素為底物。干酪素的化學(xué)本質(zhì)是_，可用_試劑鑒定。 胃蛋白酶實驗組和幽門盲囊蛋白酶實驗組的pH應(yīng)分別控制在_。 為了控制實驗溫度，裝有酶和底物的試管應(yīng)置于_中以保持恒溫。單位時間內(nèi)_可以表示蛋白酶催化效率的高低。 實驗結(jié)果如圖2，據(jù)此能否確認該假設(shè)成立？_。理由是：_ _ _。 (3)研究還發(fā)現(xiàn)大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工養(yǎng)殖投放的成分中要注意降低_的比例，以減少對海洋的污染。 答案(1)幽門盲囊蛋白酶 (2)蛋白質(zhì)雙縮脲 2和8 水浴底物消耗量(或產(chǎn)物生成量) 不能在1518范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶活性一直在增強，沒有出現(xiàn)下降的拐點，所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最適溫度 (3)淀粉和脂肪 解析(1)由坐標圖中三種酶的活性可知，在最適pH時幽門盲囊蛋白酶的活性最高，因此幽門盲囊蛋白酶的催化效率最高。 (2)本實驗探究蛋白酶的最適溫度，因此實驗需要的底物為蛋白質(zhì)，鑒定蛋白質(zhì)可用雙縮脲試劑，該試劑可與蛋白質(zhì)發(fā)生紫色反應(yīng)。 測定酶的最適溫度時，應(yīng)提供最適的外界環(huán)境，即給各種酶提供最適的pH，由圖1可知，胃蛋白酶和幽門盲囊蛋白酶的最適pH分別是2和8。 本實驗的自變量是溫度，因此各組實驗的溫度應(yīng)在預(yù)設(shè)的溫度下保持恒定。保持恒溫的主要方法是通過水浴加熱；通過產(chǎn)物的生成量或底物的消耗量可測定蛋白酶的催化效率的高低。 由圖2可以看出，當溫度從1518梯度變化過程中，隨著溫度的升高，蛋白酶的活性一直在增強，沒有出現(xiàn)下降的拐點，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最適溫度在1518； (3)大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少，活性低，說明大菱鲆?guī)缀醪环纸獾矸酆椭?，因此飼料中不要添加過多的淀粉和脂肪。 1ATP分子的結(jié)構(gòu)ATP的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能 2ATP的來源和去路 (1)來源 (2)去路 光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP專用于暗反應(yīng)中C3的還原，從而實現(xiàn)了ATP中活躍化學(xué)能向有機物中穩(wěn)定化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。 細胞呼吸三個階段所產(chǎn)生的ATP均可作為細胞的能量通貨，直接用于各項生命活動。 3ATP與光合作用及細胞呼吸的關(guān)系 (1)與光合作用的關(guān)系 (2)與細胞呼吸的關(guān)系 4細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉(zhuǎn)化場所轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程常見的生理過程細胞膜細胞膜消耗消耗ATP；主動運輸、胞吞、胞吐；主動運輸、胞吞、胞吐細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生產(chǎn)生ATP；細胞呼吸第一階段；細胞呼吸第一階段葉綠體葉綠體產(chǎn)生產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)：光反應(yīng)消耗消耗ATP：暗反應(yīng)和自身：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成等轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成等線粒體線粒體產(chǎn)生產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段：有氧呼吸第二、三階段消耗消耗ATP：自身：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等白質(zhì)合成等核糖體核糖體消耗消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成：蛋白質(zhì)的合成細胞核細胞核消耗消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等 5.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系 (1)在無氧條件下，生物細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP。 (2)隨O2供應(yīng)量增多。有氧呼吸明顯加強。ATP產(chǎn)生量隨之增加；但當O2供應(yīng)量達到一定值后。ATP產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、有機物、ADP、磷酸等。 (3)當橫坐標表示呼吸強度時，ATP產(chǎn)生量曲線應(yīng)從原點開始。(2014全國)ATP是細胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述，錯誤的是() A線粒體合成的ATP可在細胞核中發(fā)揮作用 B機體在運動時消耗ATP，睡眠時則不消耗ATP C在有氧與缺氧的條件下細胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATP D植物根細胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于細胞呼吸作用 解析細胞核中進行遺傳物質(zhì)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等，都需要消耗能量，細胞核本身不能產(chǎn)生能量，這些能量來自線粒體合成的ATP；機體睡眠時也進行著復(fù)雜的生理活動，如呼吸、物質(zhì)的分解和合成等都消耗能量；有氧呼吸和無氧呼吸第一步相同，都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，都能合成ATP；植物根細胞吸收礦質(zhì)元素離子的方式為主動運輸，這一過程需要消耗呼吸作用產(chǎn)生的ATP。 答案B (2014寧波高三期末)下列過程能使細胞中ADP含量增加的是() A甘油通過細胞膜進入細胞 B胃蛋白酶對蛋白質(zhì)的分解 C葉綠體基質(zhì)中3磷酸甘油酸被還原成三碳糖磷酸 D細胞溶膠中的葡萄糖分解成丙酮酸 答案C 解析能使細胞中ADP含量增加的過程是消耗ATP產(chǎn)生ADP的過程，說明細胞正在耗能。甘油通過細胞膜進入細胞是自由擴散的方式，不消耗能量，故A錯誤；胃蛋白酶對蛋白質(zhì)的分解，釋放能量，故B錯誤；葉綠體基質(zhì)中3磷酸甘油酸被還原成三碳糖磷酸，需要光反應(yīng)提供的H和ATP，故C正確；細胞溶膠中的葡萄糖分解成丙酮酸的過程釋放能量，故D錯誤。真題模擬強化真題模擬強化 答案C 解析細胞中的生命活動大都需要消耗能量，A、B、D均是細胞內(nèi)的耗能過程；淀粉在淀粉酶催化水解為葡萄糖是放能反應(yīng)，不消耗ATP的能量。 2(2014海南，10)下列物質(zhì)中，能夠直接給細胞生命活動提供能量的是() A脂肪 B鈣離子 C糖 DATP 答案D 解析ATP是細胞內(nèi)的能量“通貨”，細胞生命活動所需能量直接來源于ATP水解釋放的能量。 3(2014濰坊高三期末)下圖甲表示細胞中ATP反應(yīng)鏈，圖中a、b、c代表酶，A、B、C代表化合物；圖乙表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是() A圖甲中的B含有2個高能磷酸鍵，C為腺嘌呤核糖核苷酸 B神經(jīng)細胞吸收K時，a催化的反應(yīng)加速，c催化的反應(yīng)被抑制 C研究酶活性與溫度關(guān)系時，可以選擇H2O2和H2O2酶為實驗材料 D圖乙中溫度為m時比n時酶活性低，此時更有利于酶的保存 答案D 解析圖甲中的B是ADP，含有1個高能磷酸鍵，A錯誤；神經(jīng)細胞吸收K是主動運輸，消耗能量，a催化的反應(yīng)加速，但c催化的反應(yīng)也會加速，B錯誤；H2O2在不同溫度下，分解速率不同，研究酶活性與溫度關(guān)系時，不能用H2O2和H2O2酶為實驗材料，C錯誤；低溫抑制酶的活性，溫度為m時比n時，更有利于酶的保存，D正確。 4(2014安慶六校聯(lián)考)ATP是細胞內(nèi)流通的能量“通貨”。下列關(guān)于ATP的說法中，正確的是() A只要提供O2，線粒體就能為葉綠體提供CO2和ATP B洋蔥表皮細胞中能形成ATP的細胞器只有線粒體 C細胞吸收鉀離子的過程中，ATP中高能磷酸鍵的能量都會釋放出來 D有氧呼吸和無氧呼吸的全過程都有ATP的合成 答案B 解析葉綠體在光反應(yīng)階段能產(chǎn)生ATP，不需要線粒體為其提供ATP，故A錯誤；洋蔥表皮細胞中沒有葉綠體，故形成ATP的細胞器只有線粒體，故B正確；ATP中含有兩個高能磷酸鍵，而在生物體內(nèi)只有遠離腺苷的高能磷酸鍵水解，故C錯誤；無氧呼吸只有第一階段有ATP形成，故D錯誤。