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第三单元细胞的能量供应和利用第8讲酶与ATP【考纲解读】最新考纲细解考点核心素养1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)3.实验:探究影响酶活性的因素1.说出酶的作用、本质和特性2.根据酶的实验归纳酶的作用和特性3.分析和解释酶的相关坐标曲线4.根据一定的实验要求设计酶的相关实验5.了解酶在生活和生产上的应用6.写出ATP的结构简式和ATP与ADP相互转化式7.说出细胞中ATP的合成和利用的过程1.生命观念——物质与能量观:ATP是生命活动的直接能源物质2.科学思维——归纳与演绎:根据实验总结酶的化学本质与特性3.科学探究——实验设计与实验分析:探究温度、pH对酶促反应的影响4.社会责任——社会应用:酶在生产和生活中的应用考点一酶的作用、本质及特性研析教材内化基本概念1.酶的本质及作用(1)本质与作用蛋白质化学本质绝大多数是__________少数是_________合成原料________________________合成场所_____________主要是细胞核(真核细胞)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体催化作用来源一般来说,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_____________常态(2)作用机理①活化能:分子从转变为容易发生化学反应的状态所需要的能量。②作用机理:。③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。活跃降低化学反应的活化能Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是。Ⅱ.ca段与ba_____________________________________________________________________________。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将移动。②、①段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能向上2.酶的特性(1):催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。(2):每一种酶只能催化化学反应。(3)作用条件较温和:在条件下,酶的活性最高。会使酶的空间结构遭到破坏而失活;条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。高效性专一性一种或一类最适宜的温度和pH高温、过酸、过碱低温【深挖教材】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,一段时间后发现甲酶的活性基本不变,而乙酶丧失活性,推测甲、乙两种酶的化学本质是什么?判断的依据是什么?提示:甲酶是RNA,乙酶是蛋白质;用蛋白酶处理一段时间后甲酶的活性基本不变,表明甲酶的化学本质是RNA,乙酶能被蛋白酶破坏,其活性丧失,表明乙酶是蛋白质。1.结合图示理解酶的特性(1)高效性①曲线分析:酶对应曲线,无机催化剂对应曲线,未加催化剂对应曲线。(填字母)②结论:与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。ABC思考探究培养科学思维(2)专一性BE+F①图形分析a.写出图中所示的化学反应:。b.图中C、D表示(填“能”或“不能”)被该酶催化的物质。②结论:每一种酶只能催化化学反应。不能一种或一类(3)作用条件温和①曲线分析:如图为温度、pH对酶活性的影响。最适温度Ⅰ.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH,b点表示,e点表示。Ⅱ.甲图中,温度由a变为b时,酶活性;由c变为b时,酶活性,原因是。Ⅲ.乙图中,pH由d变为e或由f变为e时,酶活性均不变,原因是_____________。②结论:在适宜的温度、pH条件下,酶的活性。最适pH升高不变高温时酶的空间结构被破坏,且不可恢复过酸、过碱都会导致酶空间结构被破坏,且不可恢复最高2.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)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,受的限制,酶促反应速率不再增加。(2)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。酶数量正比【深度思考】温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同?提示:温度和pH影响酶促反应速率的原因是影响了酶的活性;底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合,酶的活性并没有改变。剖析题型提升核心素养题型一酶的本质、作用和特性1.(2017·全国Ⅱ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℃C解析:线粒体和叶绿体含有少量DNA,也能进行复制,因此细胞质中含有参与DNA合成的酶;酶可在细胞内、细胞外和生物体外发挥作用,因此酶在生物体外可以有催化活性;盐析的方法会让胃蛋白酶析出,且不会破坏该酶的结构;唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37℃,但保存酶一般在0～4℃的低温条件下。2.(2018·北京平谷区模拟)下列关于酶的叙述,正确的是()A.酶的合成都受基因控制B.酶与双缩脲试剂一定会发生反应C.细胞质中没有DNA解旋酶D.酶能调节细胞的生命活动解析:酶的化学本质是蛋白质或RNA,都是由DNA(基因)控制合成的;绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA;细胞质的线粒体或叶绿体中也有少量的DNA,且复制时也需要DNA解旋酶的催化,因此细胞质中也含有DNA解旋酶;酶是具有生物催化作用的有机物,而激素的作用是调节细胞的生命活动。A提后提升与酶相关的常见误区项目正确说法错误说法化学本质绝大多数是蛋白质,少数是RNA酶的本质是蛋白质产生部位一般来说,凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生酶合成原料氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成场所核糖体或细胞核核糖体生理功能生物催化剂,只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源生物体内合成有的来源于食物作用场所既可在细胞内,也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性,不破坏酶的结构,但高温易使酶失活低温会引起酶变性失活作用前后催化反应前后的数量和性质没有变化发生催化作用后被分解3.(2018·河北邯郸高三质检)图中甲曲线表示在最适温度下α-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,乙、丙两曲线表示α-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率随温度或pH的变化,下列相关分析正确的是()A.乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pHB.分析曲线可知,e、g两点所示条件是短期内保存该酶的最适条件C.d、f两点所示的α-淀粉酶活性一致,该酶的空间结构都遭到破坏D.若在a点升温或在bc段增加淀粉的浓度,都将使反应速率增大A题型二影响酶促反应的坐标曲线分析解析:高温、过酸、过碱都会使酶失活,据此可推知:乙曲线表示该酶促反应速率随温度的变化趋势,丙曲线表示该酶促反应速率随pH的变化,因此乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pH;e点对应的横轴数值表示该酶的最适温度,g点对应的横轴pH数值对该酶而言属于过酸,酶应在最适pH、低温下保存;d点酶活性很低,但酶的空间结构没有遭到破坏;图中甲曲线上a点的温度为最适温度,若在a点升温,酶的活性减弱,反应速率将减小,bc段限制酶促反应速率的因素是α-淀粉酶的浓度,增加淀粉的浓度,不会使反应速率增大。4.(2016·全国Ⅱ卷)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(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:(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A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会。解析:(1)在60℃条件下,反应的最终产物浓度比20℃和40℃条件下小很多,说明酶在60℃条件下最终失活。20℃与40℃条件下相比,40℃时酶促反应到达反应平衡的时间短,说明40℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前,如果A组温度提高10℃变成30℃,由该酶活性随温度的变化规律可知,30℃条件下的该酶活性大于20℃条件下的,那么A组酶催化反应的速度会加快。答案:(1)B(2)加快(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量,原因是。(4)生物体内酶的化学本质是,其特性有(答出两点即可)。解析:(3)t2时C组的产物浓度已不再增加,但由A和B组t2时的产物浓度可知,t2时C组底物并未全部被分解,C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时,向C组增加2倍量的底物,在其他条件不变的情况下,t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。酶具有高效性、专一性答案:(3)不变60℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性题后提升“四步法”分析酶促反应曲线(1)识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。(2)析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。(3)明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。(4)判断:“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图,根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条曲线单独分析,进行比较,判断曲线间有无联系或找出相互关系,然后综合分析。考点二实验:探究影响酶活性的条件实验基础1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理淀粉麦芽糖蓝色不出现蓝色②鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉水解,滴加碘液,根据______及来判断酶的活性。是否出现蓝色蓝色的深浅淀粉溶液(2)实验设计程序淀粉溶液淀粉酶溶液↓↓各自在所控制的温度下处理一段时间↓_______________与相应温度处理的混合↓在各自所控制的温度下保温一段时间↓滴加碘液,观察颜色变化淀粉酶溶液2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理:2H2O22H2O+O2(反应式)②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用_______________来检验O2产生量的多少。带火星的卫生香燃烧情况(2)实验流程序号实验操作内容试管1试管2试管31注入等量的______溶液2滴滴2滴2注入等量的不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH3注入等量的3%的过氧化氢溶液mL2mLmL4观察实验现象有大量气泡产生___________________________________5将点燃的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈___________________H2O2酶222几乎无气泡产生几乎无气泡产生燃烧较弱燃烧较弱重点透析1.实验变量控制的三个原则实验变量控制原则实例自变量单一变量原则探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量无关变量等量适宜原则探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量,不但相同,还要适宜因变量可观测性原则探究温度对酶活性的影响实验中,根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来,便于实验结果的观测2.酶相关实验探究的“宜”与“不宜”(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”选用斐林试剂检测产物,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶的适宜温度的实验中,“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,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。(3)在探究pH对酶活性影响时,“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触,“不宜”在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。题型演练题型一相关实验设计1.(2016·全国Ⅰ卷)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理