1、第三单元 细胞的能量供应和利用 第8讲 酶与ATP考情分析 备考导航考纲解读全国卷五年考题统计最新考纲核心内容酶在代谢中的作用()1.酶的本质及作用2.酶的特性ATP 在能量代谢中的作用()1.ATP 的结构和功能2.ATP 与 ADP 的相互转化2016 全国卷 T29；2015 全国卷 T1；2015 全国卷 T1；2014 全国卷 T1、T4返回导航实验：探究影响酶活性的因素1.影响酶活性的因素2.实验变量(自变量、因变量、无关变量)的控制2017 全国卷 T3；2016 全国卷 T3；2016 全国卷 T29返回导航考点一 酶的本质、作用和特性 1酶的概念及作用返回导航活细胞催化蛋白质
2、RNA核糖核苷酸细胞核活化能2酶的特性返回导航高效性一种或一类高温、过酸、过碱低温【深挖教材】同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。下图为酶降低化学反应活化能图解，AC 和 BC 段的含义是什么？若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则 B 点在纵轴上如何移动？返回导航提示：AC 段表示在无催化剂条件下，反应所需的活化能；BC 段表示酶降低的活化能。B 点将向上移动。返回导航1酶的特性及曲线分析(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的 1071013 倍，这说明酶具有高效性的特点。酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故下图曲线中只有曲线 a、b 相比较才可说明酶催化的高效性，a、c 曲线
3、的对比只可说明酶具有催化作用。返回导航返回导航(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点，酶专一性的曲线返回导航加入酶 B 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶 B 不能催化该反应。而加入酶 A 的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶 A 能催化该反应。(3)作用条件较温和：绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏，从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活；但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。返回导航2影响酶促反应的因素曲线分析(1)温度和 pH 对酶促反应的影响返回导航在一定温度(pH)范围内，随
4、温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏。从丙图可以看出：反应溶液 pH 的变化不影响酶作用的最适温度。返回导航(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。返回导航乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。3与酶的作用及特性相关的实验设计思路(1)酶具有催化作用的实验设计思路实验组：底物相应酶液检测 底物被分解对照组：底物等量蒸馏水
5、检测 底物不被分解返回导航(2)酶的专一性实验设计思路实验组：底物相应酶液检测 底物被分解对照组：另一底物与实验组相同酶液检测 底物不被分解或者实验组：底物相应酶液检测 底物被分解对照组：相同底物另一种酶液检测 底物不被分解返回导航(3)酶的高效性实验设计思路实验组：反应物等量酶溶液检测 底物分解速率对照组：反应物无机催化剂检测 底物分解速率返回导航【深化拓展】“实验设计思路”与“实验步骤”的区别实验设计思路字面上理解就是做实验的大致想法。其与传统的实验步骤的主要区别是实验设计思路不需要写出细致而具体的可供直接实验操作的步骤，而只要有一个大致的实验过程的设计。实验设计思路的要点是答出自变量、因
6、变量及实验对象，而不是具体可操作性的设计。并且不同的人也许实验思路大致相同，但是实验步骤可能是不相同的。返回导航题组一 酶本质与作用的判定1下列关于酶的叙述中，正确的是()A能产生激素的细胞一定能产生酶B能产生酶的细胞一定能产生激素C人体中酶只在内环境中起作用D酶都是由内分泌腺细胞合成的返回导航A 解析：所有活细胞都能产生酶，而激素仅由内分泌腺细胞产生，A 正确，B、D 错误；酶可在细胞内、细胞外发挥作用，在体外也能发挥作用，C 错误。返回导航2酶作为一种生命活动的催化剂，在生物的新陈代谢、物质合成、能量转化以及降解等各种反应中都起着重要作用，以下 4种酶的作用对象或物质分别是()蛋白酶 RN
7、A 聚合酶 肽酶 解旋酶A脂肪酶、磷酸二酯键、肽键、氢键B淀粉酶、氢键、肽键、氢键C蛋白质、磷酸二酯键、氢键、氢键D蛋白质、磷酸二酯键、肽键、磷酸基团返回导航A 解析：蛋白酶能催化蛋白质分解。RNA 聚合酶用于 DNA转录生成 RNA 的过程中，形成磷酸二酯键。肽酶催化多肽中肽键的断裂。解旋酶用于 DNA 分子复制过程中氢键的断裂。返回导航题组二 酶作用原理的考查及作用特性的实验分析3如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是()返回导航A此反应为放能反应B曲线表示有酶参与CE1 为反应前后能量的变化D酶参与反应时，所降低的活化能为 E4返回导航D 解析：曲线是有酶
8、催化条件下的能量变化，其降低的活化能为 E4，反应前后能量的变化应为 E3，反应产物的能量值比原料的高，反应应为吸能反应。4(2017 全国卷)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是()A在细胞中，核外没有参与 DNA 合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是 37 返回导航C 解析：线粒体和叶绿体中也有合成 DNA 的酶，A 错误；只要给予适宜的温度和 pH，活细胞产生的酶在生物体外酶仍然有催化活性，B 错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种
9、作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4 使蛋白质凝聚沉淀，C 正确；酶在低温环境中保存，D 错误。返回导航题组三 影响酶促反应因素的曲线分析5为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20)、B 组(40)和 C 组(60)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(底物量一定，其他条件相同)，结果如图。以下几种对曲线图的分析和理解不符实际的是()返回导航A不能通过该实验结果得出该酶活性的最适温度B为保证实验的科学性，该酶一定不能选用 H2O2 酶Ct2 时，限制 C 组酶促反应速率的因素是酶的数量Dt4 时，将 A 组温度升高 20，其反应速率不会加快返回导航C 解
10、析：B 组处理使反应更早到达平衡点，只能说明在这三种温度下，40更接近该酶活性的最适温度，因此不能通过该实验结果得出该酶活性的最适温度，A 正确。如该酶用过氧化氢酶，则反应物为过氧化氢，但由于过氧化氢在常温下能分解，且温度越高，过氧化氢越容易分解，则在高温下，酶已经失去活性，但依然会有过氧化氢的分解，因此选用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响实验不可取，B 正确。t2 时，限制 C 组酶促反应速率的因素是酶的活性，C 错误。t4 时，反应物已经反应完，因此将 A组温度升高 20，其反应速率不会加快，D 正确。返回导航6(2019 四川邻水检测)图 1 曲线 a 表示在最适温度、最适pH 条件下
11、，时间与生成物量的关系，图 2 曲线 b 表示在最适温度、最适 pH 条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()返回导航A图 1 曲线 a 中，A 点后，限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足B图 2 曲线，酶减少后，图示反应速率可用曲线 f 表示C分别在图 2 中取 B、C 点的速率值，对应图 1 中的曲线 c和 dD减小 pH，重复该实验，图 2 曲线 b 应变为曲线 f；增大pH，应变为曲线 e返回导航B 解析：图 1 曲线 a 中，A 点后，限制因素为底物的浓度，A 错误；图 2 曲线中当底物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低，B 正确；图 2 B、C 点的速率值是
12、一个定值，无法用曲线 c 和d 表示，C 错误；图 2 曲线 b 是在最适 pH 下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论 pH 增大还是减小，曲线 b 都应变成曲线 f，D 错误。返回导航【方法突破】“四看法”分析酶促反应曲线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，生成物的量未达到最大值时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到最大值后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。返回导航3三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点
13、、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。返回导航考点二 ATP 的结构、功能和利用 1ATP 分子的结构和功能返回导航C、H、O、N、P 腺苷高能磷酸键2ATP 与 ADP 的相互转化(1)进行 ATP 合成的生理过程和场所生理过程 植物：_、_动物：_场所：线粒体、_、叶绿体。(2)进行 ATP 合成的能量来源和去向来源：_。去向：用于形成 ATP 中的_。3ATP 的利用主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。返回导航光合作用细胞呼吸细胞呼吸细胞质基质光能、有机物中的化学能高能磷酸键1多角度理解 ATP 的
14、合成与水解返回导航2ATP 产生速率与 O2 供给量之间的关系分析(1)甲图表示 ATP 产生量与 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。返回导航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 的产生量随之增加。BC 段表示 O2 供给量超过一定范围后，ATP 的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞，其 ATP 来自无氧呼吸，与 O2 无关。返回导航【清错破疑】(1)ATP 转化为 ADP 也需要消耗水ATP 转化为 ADP 又称“ATP
15、的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)ATP能量ATP 是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。(3)细胞中并非含有大量 ATP生命活动需要消耗大量能量，但细胞中 ATP 含量很少且含量较稳定。细胞可以通过 ATP 与 ADP 的相互转化不断合成 ATP，满足生物体的需要。返回导航(4)正确区分 ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义返回导航ATP 结构中的 A 为腺苷，DNA 结构中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA 结构中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸结构中的 A为腺嘌呤。
16、可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。返回导航题组一 以图例为载体考查 ATP 分子的结构和相互转化1(2018 龙岩市期末)用、表示 ATP 上三个磷酸基团所处的位置(APPP)，下列相关叙述正确的是()A、位磷酸基团脱离，剩余部分可用于基因的转录B、位高能磷酸键形成时所需能量都来自呼吸作用C 位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的分解DATP 含有的三个高能磷酸键都能为生命活动提供能量返回导航A 解析：、位磷酸基团脱离后，剩余部分由腺苷和一个磷酸基团组成，是构成 RNA 的原料之一，因此可用于基因的转录，A 正确；、位高能磷酸键形成时所需能量可以来自呼吸作用，也可以来自于光合作用，B 错
17、误；叶绿体中水的分解所需要的能量来自于光能，C 错误；ATP 分子中只含有 2 个高能磷酸键，D错误。返回导航2如图为细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的示意图，下列相关叙述不正确的是()返回导航A过程所需能量来自有机物分解时释放或叶绿体利用光能时转换B能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应间循环流通C活细胞中 ATP 与 ADP 相互转化速率会受到温度和 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返回导航D 解析：吸能反应伴随着 ATP 的分解，即过程，而放能反应伴随着 ATP 的合成，即过程，D 错误。题组二 结合代谢实例对 ATP 分子的来源和利用进行判定3A
18、TP 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()返回导航AO2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返回导航C 解析：A、细胞内 ADP 和 ATP 含量不多，它们之间相互转化并保持动态平衡，ADP 含量不会迅速下降，A 错误；B、a为呼吸作用，且有氧呼吸的第一步发生在细胞质基质，B 错误；C、b 过程为光合作用，其形成的 ATP 只能用于暗反应，不能用于其他生命活动，C 正确；D、为 ATP 的合成和水解
19、过程，其中物质是可逆的，能量是不可逆的，D 错误。返回导航4(2019 山师大附中模拟)下列叙述正确的是()AADP 由磷酸、腺嘌呤和脱氧核糖组成，其中含有一个高能磷酸键B线粒体是胰岛 B 细胞中唯一产生 ATP 的细胞器，抑制其功能会影响胰岛素的分泌CATP 的合成与细胞的吸能反应有关D维持人体体温的热能主要来自细胞内 ATP 的水解返回导航B 解析：ADP 的结构简式：APP，A 代表腺苷，是由核糖和腺嘌呤组成，P 代表磷酸基团，代表高能磷酸键，可见，ADP 由磷酸、腺嘌呤和核糖组成，其中含有一个高能磷酸键，A错误；ATP 的形成途径是光合作用和细胞呼吸，与之相关的细胞器分别是叶绿体和线粒
20、体，胰岛 B 细胞分泌胰岛素所需能量直接来自 ATP，但胰岛 B 细胞没有叶绿体，因此线粒体是胰岛 B 细胞中唯一产生 ATP 的细胞器，抑制其功能会影响胰岛素的分泌，B正确；ATP 的合成与细胞的放能反应有关，ATP 的水解与细胞的吸能反应有关，C 错误；维持人体体温的热能主要来自细胞内有机物的氧化放能，D 错误。返回导航考点三 实验：探究影响酶活性的条件 1实验原理(1)探究温度对酶活性的影响反应原理：淀粉淀粉酶麦芽糖碘液 碘液_ _返回导航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
21、应原理(用反应式表示)：_ 过氧化氢酶_。鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响_，可根据试管内是否产生气泡或气泡的多少来判断有无反应进行或反应的快慢，也可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验 O2 产生量的多少。返回导航2H2O22H2OO2氧气的生成量2实验步骤(1)温度对酶活性的影响步骤实验操作内容试管 1试管 2试管 31加入等量可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2控制不同温度条件_(5 分钟)沸水(5 分钟)冰块(5 分钟)3加等量新鲜淀粉酶溶液1 mL(5 分钟)1 mL(5 分钟)1 mL(5 分钟)返回导航37温水4加等量碘液2 滴2 滴2 滴5观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液
22、颜色)蓝色蓝色结论温度能影响酶的活性返回导航(2)pH 对酶活性的影响步骤实验操作内容试管 1试管 2试管 31注入等量过氧化氢酶溶液2 滴_2 滴2注入不同 pH 的溶液1 mL 蒸馏水1 mL 盐酸_溶液3注入等量的H2O2 溶液2 mL2 mL2 mL4观察现象_返回导航2滴1 mL5%的NaOH有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生1梯度法探究酶的最适温度或最适 pH(1)实验设计思路底物 t1 温度(或 pH1)下酶 t1 温度(或 pH1)下 底物的分解底物 t2 温度(或 pH2)下酶 t2 温度(或 pH2)下检测量或剩余量或产物的生成量底物 tn 温度(或 pHn)下酶 tn 温
23、度(或 pHn)下 返回导航(2)实验设计程序返回导航2实验注意事项(1)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，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该淀粉在酸性条件下加热可以水解。(2)在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶做实验材料，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。返回导航某小组在探究“影响酶活性的条件”的实验时，提出“过氧化氢酶的活性是否受 pH 影响”的问题，并设计实验的操作步骤如下：向甲、乙试管内各加入 2 mL 新配制的体积分数为 3%的过氧化氢溶液；向
24、甲、乙试管内各加入 2 滴新鲜的质量分数为 20%的猪肝研磨液；返回导航向甲试管内加入 1 mL 质量分数为 5%的盐酸，向乙试管内加入 1 mL 质量分数为 5%的氢氧化钠溶液；观察试管中发生的变化。请依据该小组设计的实验操作步骤，回答下列问题：(1)过氧化氢分解速率是本实验的因变量，可观测的指标是_。(2)找出上述操作步骤中存在的缺陷，并写出改进方案：_。返回导航在完成改进方案后，预期可能的实验结果及结论：若_，则_。若_，则_。(3)在与其他小组进行交流时，有同学建议进行定量实验，以不同 pH 下出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，并根据实验数据绘制不同条件下酶活性的曲线图。该建议中
25、，所需的时间越长，酶的活性越_。返回导航(4)能否用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？如能，请写出实验思路，如不能，请写出理由。_返回导航解析：(1)判断过氧化氢的分解速率可用生成物的产生量来表示，即单位时间内产生气泡的数量。(2)由于酶具有高效性，过氧化氢溶液和猪肝研磨液混合时反应已经开始，则变量的处理就失去了意义，应先调节 pH 后将底物和酶混合；在设计实验时要遵循单一变量原则和对照原则，设置空白对照，即增加丙试管，加入 1 mL 蒸馏水作为对照。(3)所需时间越长，说明酶的活性越低。(4)过氧化氢受热易分解，会影响实验结果。返回导航答案：(1)单位时间内试管中产生的气泡数量(2)实验步骤
26、、互换(应该分别调整猪肝研磨液和过氧化氢的 pH 后，再将两者混合；或应先调 pH 再加猪肝研磨液)；再增加丙试管，在修正后的第二步中加入 1 mL 蒸馏水，其他步骤与题述步骤同甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡 过氧化氢酶的活性受 pH 影响甲、乙、丙三支试管中产生气泡的情况基本一样 过氧化氢酶的活性不受 pH 影响(3)低(或弱)(4)不能 温度能影响过氧化氢的分解速率返回导航构建知识网络 强化答题语句【建网络图】返回导航填充：_ _ _ _ _ _ _返回导航APPPATP ADPPi能量光合作用蛋白质RNA高效性专一性作用条件较温和降低活化能【要语强记】1一个本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA。2两个必清(1)ATP 是细胞生命活动的直接能源物质。(2)细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。返回导航3三个特性(1)专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)高效性：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(3)作用条件较温和：酶能催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。4四个条件(1)低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。返回导航返回导航课时作业 点击进入word.返回导航谢谢观看！
