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专题07酶和ATP考纲内容考纲解读1．酶在代谢中的作用（Ⅱ）；2．ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。1．能说出酶的发现历程，体验科学方法对科学研究的重要性；能概述酶的概念及酶促反应的原理；能举例说明酶的特性。2．能描述ATP的化学组成和特点；能描述ATP与ADP相互转化的过程；能概述ATP在生命活动中的作用和意义。【基础梳理】一、酶的本质、作用和特性1．酶的概念剖析（1）本质与作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核（真核细胞）来源一般来说，活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能生物催化作用（2）作用机理降低化学反应的活化能（分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量），曲线分析如下：①ac和bc段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。2．酶的特性（1）高效性：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。曲线分析如下：酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能（“能”或“不能”）改变最终生成物的量。（2）专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。图像分析如下：①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被酶催化的物质。②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。（3）作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。曲线分析如下：①分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。②分析图A、B中曲线的起点和终点可知：过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构。二、探究影响酶活性的因素1．实验原理（1）探究温度对酶活性的影响①反应原理：淀粉――→淀粉酶麦芽糖碘↓液碘↓液蓝色无蓝色出现②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①反应原理（用反应式表示）：2H2O2―――――→过氧化氢酶2H2O＋O2。②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。2．实验步骤（1）温度对酶活性的影响实验操作内容试管1试管2试管3底物控制2mL3%的可溶性淀粉溶液温度控制60℃热水沸水冰块酶控制1mL相同温度的2%新鲜淀粉酶溶液试剂控制等量的碘液观察指标检测是否出现蓝色及蓝色的深浅（2）pH对酶活性的影响实验操作内容试管1试管2试管3底物控制2mL3%的过氧化氢溶液pH控制1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH酶控制2滴过氧化氢酶溶液观察指标气泡的产生量三、ATP的结构和功能1．ATP的结构（1）元素组成：C、H、O、N、P。（2）化学组成：1分子腺苷和3分子磷酸基团。（3）结构式：由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。2．ATP在细胞代谢中的作用（1）ATP与ADP的相互转化ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量→ATPATP→ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）储存于高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位（2）ATP的形成途径（3）ATP产生量与O2供给量、呼吸强度的关系【要点解读】1．正确理解有关酶的本质和作用项目错误说法正确理解产生场所具有分泌功能的细胞才能产生活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等）化学本质蛋白质有机物（大多数为蛋白质，少数为RNA）作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成2．对比法探究酶的高效性和专一性（1）高效性①设计思路：通过将不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率进行比较，得出结论。②设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性（2）专一性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设计方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物（等量）与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶（等量）现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性酶具有专一性3．联想法记忆具有“专一性（特异性）”的五类物质（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，并在特定的切点上切割DNA分子。（2）载体蛋白：某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白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膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。（4）tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。（5）抗体：抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。4．ATP与ADP的相互转化（1）ATP转化为ADP又称“ATP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、糖原、淀粉等）的水解都需要消耗水。（2）ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的ATP只用于暗反应）；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能。5．规避对ATP认识上的四个误区（1）误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应：ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，且所需的酶也不同。（2）误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。（3）误认为ATP就是能量：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。（4）误认为细胞中含有大量ATP：生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量（光能或化学能），生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。1.（2019天津卷·3）植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭。激活蛋白水解酶有两条途径：①由钙离子进入细胞后启动；②由位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的细胞色素c含量增加启动。下列叙述正确的是（）A．蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开B．钙离子通过自由扩散进入植物细胞C．细胞色素c与有氧呼吸第一阶段有关D．细胞编程性死亡避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染2.（2019浙江4月选考·10）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：据此分析，下列叙述错误的是A．实验的可变因素是催化剂的种类B．可用产生气泡的速率作检测指标C．该实验能说明酶的作用具有高效性D．不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验3.（2019天津卷·2）下列过程需ATP水解提供能量的是（）A．唾液淀粉酶水解淀粉B．生长素的极性运输C．光反应阶段中水在光下分解D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段4.（2019浙江4月选考·15）将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，测得有关数据如下表：下列叙述正确的是（）A．溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关B．若不断提高温度，根细胞吸收H2PO4-的量会不断增加C．若溶液缺氧，根细胞厌氧呼吸产生乳酸会抑制NO3-的吸收D．细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能5.（2018浙江卷，10）ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是（）A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量B．ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATPC．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解6.(2017·全国Ⅱ，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℃7.(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是（）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8．（2019北京卷·31）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________，在碳（暗）反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_________________________（写出两个）；内部因素包括_____________（写出两个）。（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？请说明理由。②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括____________。a．蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b．蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定c．蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同1．（湖南省怀化市2019届高三第三次模拟）核酶是具有催化功能的单链RNA分子，可降解特异的mRNA序列。下列关于核酶的叙述正确的是（）A．ATP和核酶的元素组成相同，ATP中的“A”不能作为核酶的基本组成单位B．与无机催化剂不同的是核酶能够降低所催化反应的活化能C．核酶降解特异的mRNA序列时，破坏的是相邻碱基之间的氢键D．验证核酶的专一性时，可以用能够鉴定RNA的试剂来检测实验结果2．（山东省青岛市2019年高三模拟）科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶（牛细胞中的一种蛋白质），可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是（）A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关B．这个实验说明环境因素能影响蛋白质的空间结构而影响其功能C．用强酸强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性3．（江西省临川一中、南昌二中2019届高三联考）“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的结构会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，促使ATP转化成ADP，同时引起自身或与其结合的分子产生运动。下列相