科学·技术·社会　酶为生活添姿彩名师教学设计2

专题4

酶与ATP

【2018年高考考纲解读】

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1.酶的本质及在代谢中的作用(五年八考) 2.温度、pH对酶活性的影响2.影响酶活性的因素与探究(五年八考) 3.影响酶促反应的因素及曲3.ATP在细胞代谢中的作用(五年三考) 4.ATP的结构、合成及利用。

和利用。

【重点、难点剖析】

一、酶相关曲线模型解读

解读曲线模型

1．酶的功能与特性(模型1) 线分析。

3.联系光合作用和细胞呼吸，系统复习细胞内的能量供应曲线分析与实验设计。

2.通过变量分析、归纳总结与酶有关实验的规律和方法。

命题规律

1.酶的化学组成、作用原理及特性。

备考指南

1.通过图表、曲线等形式理解酶的作用原理、影响因素。

(1)该模型表示酶具有催化作用和高效性。

(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。

2．影响酶促反应速率的因素

(1)温度和pH(模型2)

①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。

②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？

低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、

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过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。

(2)多种因素对酶促反应的影响(模型3)

①分析丙图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。

②分析丁图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。

(3)底物浓度和酶浓度

①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。

②图乙对反应底物的要求是底物足量。

③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗？

不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。

二、ATP的来源、去路及能量代谢过程

1．来源和去路

(1)正常状态下，细胞中的ATP和ADP含量总是处于动态平衡，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随着能量的贮存和释放。

(2)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。

(3)整个生物界，光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物

2

界中最基本的物质代谢和能量代谢。

2．明确下列图示中“A”的含义

①中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；

②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；

③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；

④中的A为腺嘌呤。

三、与酶相关的实验探究

1．酶的专一性的实验探究方法——对比法

(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。

(2)设计方案

方案一项目

实验组

材料

试剂

现象

结论

同种底物(等量) 应的底物

与底物相对应的酶

发生反应

酶具有专一性

另外一种酶

不发生反应

同一种酶(等量) 发生反应

酶具有专一性

不发生反应

种底物

对照组

实验组

与酶相对

对照组

另外一

来源学科网ZXXK]

方案二来源:Z.xx.k.Com][来源:Zxxk.Com]

(3)实例：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用

实验原理：

3

2．酶的高效性实验探究

错误!

实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物分解速率。

3．影响酶活性的外界因素的实验探究

实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应速率，可用生成物的量或反应物的剩余量表示。

实验的注意事项

①研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2的分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。鉴定淀粉是否分解用碘液，不应选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。

②研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘—碘化钾可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用H2O2和过氧化氢酶。

【题型示例】

题型一

酶的本质及在代谢中的作用

例1. （2017年新课标Ⅱ卷，3）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 ℃

【答案】C

【变式探究】（2016·全国课标卷Ⅰ，3）若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（

）

A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量

B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量

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D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

【解析】测定酶活力影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。

【答案】C

【变式探究】(2015·海南卷，4)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

【答案】D 【变式探究】(2014·福建卷，1)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(

) A.蛋白酶

B.RNA聚合酶

C.RNA

D.逆转录酶

【解析】核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA和蛋白质构成，其功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链；当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，余下的物质主要是RNA，据此可推测催化该反应的应是RNA。

【答案】C 【举一反三】关于酶的叙述，错误的是(

) A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中

B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构

C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率

D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物

【解析】本题考查酶的结构、功能、分布和作用原理等内容，意在考查考生的理解能力和应用能力。同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如催化有氧呼吸的酶，A正确；低温

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未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构，B错误；酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速率，C正确；酶可以催化化学反应，也可以作为另一个反应的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的分解，又可以被胃蛋白酶水解，D正确。

【答案】B 题型二

影响酶活性的因素与探究

例2. （2017年江苏卷，17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（

）

A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强

B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力

C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同

D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力

【答案】C

【举一反三】（2017年天津卷，3）将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是（

）

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A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能

B．该体系中酶促反应速率先快后慢

C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的

D．适当降低反应温度，T2值增大

【答案】C

【变式探究】

(2015·海南卷，3)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(

) A.酒精发酵过程中有ATP生成

B.ATP可为物质跨膜运输提供能量

C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量

D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成

【解析】本题考查细胞的能量“通货”——ATP、无氧呼吸的相关知识，考查知识的识记，难度小。酒精发酵是微生物的无氧呼吸，无氧呼吸在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，A正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如：Ca2、Mg2通过主动运输进入番茄细胞＋＋时要消耗能量，直接由ATP提供，B正确；A－P～P～P中的“～”高能磷酸键中储存着大量能量，ATP水解时，高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C正确；ATP的结构简式由腺嘌呤、核糖、三个磷酸组成，所以D错误。

【答案】D 【变式探究】(2014·重庆卷，5)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是(

)

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A.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化

B.体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快

C.乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量

D.正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关

【答案】C 【举一反三】

(2015·重庆卷，10)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：

分组

红粒管

步骤

①

②

③

④

加样

加缓冲液/mL 加淀粉溶液/mL 0.5 mL提取液

1 1 0.5 mL提取液

1 1 C 1 1 白粒管

对照管

37 ℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色

＋＋＋

＋

＋＋＋＋＋

显色结果

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注：“＋”数目越多表示蓝色越深

步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是________；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③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α­淀粉酶和β­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Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α­淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。

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【答案】(1)0.5 mL蒸馏水

控制pH

红粒小麦

低

缩短

(2)β­淀粉酶失活

深于

【举一反三】(2015·浙江卷，31)现有一种细菌M，能够合成某种酶，并能分泌到细胞外。为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，请根据以下提供的实验材料写出实验思路，并预测实验结果。

实验材料：若干个培养瓶、培养液、细菌M (要求与说明：实验仅设一组；实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求；实验条件适宜。) 请回答：

(1)实验思路：

①

⋮

(2)预测实验结果(设计一个坐标系，并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线)：

(3)测定总酶浓度时，应对细胞做________处理。

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【答案】(1)①取细菌M，稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中

②取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录

③在培养过程中，每隔一段时间，重复②

④对所得实验数据进行分析和处理

(2)

(3)破碎

题型三

ATP在细胞代谢中的作用

例3.(2014·江苏卷，14)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是(

) A.叶肉细胞合成的糖运输到果实

B.吞噬细胞吞噬病原体的过程

C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D.细胞中由氨基酸合成新的肽链

【解析】本题考查细胞的能量代谢。叶肉细胞中糖类运输到果实属于主动运输需要能量，A不选；吞噬细胞吞噬病原体属于胞吞需要ATP提供能量，B不选；淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量，C选；氨基酸脱水缩合合成蛋白质需要消耗ATP提供的能量，D不选。

【答案】C 11

【变式探究】(2014·四川卷，1)在生物体内，下列生理活动只能单向进行的是(

) A.质壁分离过程中水分子的扩散

B.生长素在胚芽鞘中的极性运输

C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化

D.活细胞内ATP与ADP的转化

【答案】B 【变式探究】(2013·海南卷，4)关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是(

) A.DNA复制需要消耗能量

B.光合作用的暗反应阶段需要消耗能量

C.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP D.细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生

【解析】本题考查细胞的能量代谢，意在考查考生的分析问题的能力。物质通过协助扩散进出细胞不消耗能量。

【答案】C

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