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专题４酶与ＡＴＰ真题多维细目表真题涉分考点酶ＡＴＰ题型难度设题情境试题结构素养要素２０１８课标全国Ⅰꎬ２ＣＤ３酶的作用选择中ＤＮＡ－蛋白质复合物的有关分析问题并列演绎与推理２０１６课标全国Ⅰꎬ３６与酶相关的实验选择易酶活力的测定实验步骤问题并列实验方案的实施２０１４山东理综ꎬ４Ｄ１与酶相关的实验选择中有关实验操作的分析问题并列实验方案的实施２０１３山东理综ꎬ２４(３)１ＡＴＰ的功能非选择易骨骼肌细胞的直接供能物质问题并列归纳与概括总计卷均分２.８３题/１１卷１题/１１卷常见考法(根据课程标准分析)命题规律与趋势０１考查内容１.本专题为低频考点ꎬ已出现的高考试题考查了酶的作用与特性、影响酶活性的因素分析等知识点ꎮ２.“酶的作用与特性”常结合酶的特性的实验进行考查ꎻ“影响酶活性的因素”常常结合曲线分析进行考查ꎮ０２题型难度１.题型多为选择题和非选择题ꎬ非选择题多考查影响酶活性的因素方面ꎮ２.试题难度不大ꎬ大多为中等ꎬ学生较易得分ꎮ０３命题规律１.命题时或联系生产生活实际ꎬ或结合图表曲线ꎬ或通过实验分析进行考查ꎮ２.对能力的考查多集中在模型分析、实验探究、基础判断等方面ꎮ０４核心素养１.本专题试题主要体现了对科学思维、科学探究等素养的考查ꎮ２.考生需具备的素养要素有分析与推断、模型与建模、方案探讨和结果分析等ꎮ０５解题方法１.认真阅读所给的文字信息或模型信息ꎬ联系教材所学知识ꎬ作出合理的分析与判断ꎮ２.注意利用比较筛选、淘汰排除等方法ꎬ能够收到意想不到的效果ꎮ０６备考建议１.通过构建酶促反应速率影响因素的数学模型ꎬ加深对酶特性的理解ꎮ２.联系能量供应系统复习ＡＴＰ相关知识ꎮ典例分析解读专题４ 酶与ＡＴＰ２１ 对应学生用书起始页码Ｐ３６考点１酶 一、酶的作用与本质１.酶的作用酶在细胞代谢中具有催化作用ꎮ２.酶的作用机理(１)活化能是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ꎮ(２)酶的催化作用机理是降低化学反应的活化能ꎮ３.酶的本质与概念酶本质大多数是蛋白质ꎬ少数是ＲＮＡ功能具有催化作用来源一般由活细胞产生合成原料氨基酸或核糖核苷酸合成场所核糖体、细胞核等 酶能为化学反应提供能量吗?提示:酶只起催化作用ꎬ降低反应的活化能ꎬ而不能为反应提供能量ꎮ 二、酶的特性１.高效性:与无机催化剂相比ꎬ酶降低化学反应活化能的作用更显著ꎬ催化效率更高ꎮ(１)与无机催化剂相比ꎬ酶的催化效率更高ꎮ(２)ａ、ｂ→酶具有高效性ꎻａ、ｃ→酶具有催化作用ꎮ(３)实验验证对照组:反应物＋无机催化剂检测→底物分解速率ꎻ实验组:反应物＋等量酶溶液检测→底物分解速率ꎮ实验中自变量是无机催化剂和酶ꎬ因变量是底物分解速率ꎮ２.专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应ꎮ(１)物理模型———“锁—钥学说”①图中Ａ表示酶ꎬＢ表示被Ａ催化的底物ꎬＥ、Ｆ表示Ｂ分解后产生的物质ꎬＣ、Ｄ表示不能被Ａ催化的物质ꎮ②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构ꎮ(２)曲线模型:①加入酶Ｂ的反应速率和无酶条件下的反应速率相同ꎬ说明酶Ｂ对此反应无催化作用ꎮ②而加入酶Ａ的反应速率在一定范围内随反应物浓度的增大明显加快ꎬ说明酶Ａ可催化该反应ꎬ即酶具有专一性ꎮ(３)实验验证此实验中的自变量可以是不同反应物ꎬ也可以是不同酶溶液ꎬ因变量是反应物是否被分解ꎮ①设计思路一:换反应物不换酶实验组:反应物＋相应酶溶液检测→反应物被分解ꎻ对照组:另一种反应物＋等量相同酶溶液检测→反应物不被分解ꎮ②设计思路二:换酶不换反应物实验组:反应物＋相应酶溶液检测→反应物被分解ꎻ对照组:相同反应物＋等量另一种酶溶液检测→反应物不被分解ꎮ３.作用条件较温和:酶所催化的化学反应一般在较温和的条件下进行ꎮ(１)在最适宜的温度和ｐＨ条件下ꎬ酶的活性最高ꎮ温度和ｐＨ偏高或偏低ꎬ酶活性都会降低ꎮ(２)过酸、过碱或温度过高ꎬ会使酶的空间结构遭到破坏ꎬ使酶永久失活ꎮ０℃左右时ꎬ酶的活性很低ꎬ但酶的空间结构稳定ꎬ在适宜的温度下酶的活性可以升高ꎮ 酶促反应速率与酶活性相同吗?提示:不相同ꎮ酶促反应速率是指单位时间内生成的产物的量ꎬ也可以用单位时间内底物消耗的量来表示(但一般不用ꎬ因不易测得)ꎮ酶活性也称为酶活力ꎬ是指酶催化一定化学反应的能力ꎮ酶活性的大小可用在一定条件下ꎬ酶催化某一化学反应的速度来表示ꎬ酶催化反应速度愈大ꎬ酶活性愈高ꎬ反之活性愈低ꎮ考点２ＡＴＰ 一、ＡＴＰ的结构与功能１.组成元素:Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐꎮ２.分子结构(１)分子结构式:Ａ—Ｐ~Ｐ~Ｐ(简写)ꎮ结构１分子ＡＴＰ＝１分子腺苷＋３分子磷酸基团腺苷＝腺嘌呤＋核糖含有２个高能磷酸键(２)特点:远离腺苷的高能磷酸键易水解ꎬ释放出能量ꎬ也可以接受能量而重新形成ꎮ３.功能:生命活动的直接能源物质ꎮ２２ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书) (１)ＡＴＰ等同于能量吗?提示:不等同ꎮＡＴＰ是一种高能磷酸化合物ꎬ是一种贮能物质ꎬ不是能量ꎮ(２)ＡＴＰ在生物体内含量多吗?提示:ＡＴＰ在生物体内含量少ꎬ但转化十分迅速ꎬ从而使细胞中的ＡＴＰ总是处于一种动态平衡中ꎮ 二、ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化１.转化过程光能光合作用叶绿体→ＡＴＰＡＤＰ＋Ｐｉ↑酶(ＣＨ２Ｏ)中的化学能→有机物呼吸作用细胞质基质、线粒体→能量热能(散失)→化学能→酶ＡＴＰ→ＡＤＰ＋Ｐｉ↑酶能量(用于各项生命活动)→ＡＤＰ＋Ｐｉ植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ＡＴＰꎬ而动物细胞相对来说只能通过细胞呼吸形成ＡＴＰꎮ ２.细胞内产生与消耗ＡＴＰ的常见生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ＡＴＰ:主动运输、胞吞、胞吐等细胞质基质产生ＡＴＰ:细胞呼吸的第一阶段叶绿体产生ＡＴＰ:光反应消耗ＡＴＰ:暗反应和自身ＤＮＡ复制、转录、蛋白质合成等线粒体产生ＡＴＰ:有氧呼吸的第二、三阶段消耗ＡＴＰ:自身ＤＮＡ复制、转录、蛋白质合成等核糖体消耗ＡＴＰ:蛋白质(多肽)的合成细胞核消耗ＡＴＰ:ＤＮＡ复制、转录等 (１)ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化是可逆反应吗?提示:ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化不是可逆反应ꎮ因为转化过程中所需的酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同ꎮ(２)ＡＴＰ的形成和水解与水有什么关系?提示:ＡＴＰ的形成过程中有水生成ꎬ而ＡＴＰ转化为ＡＤＰ需要消耗水ꎮ对应学生用书起始页码Ｐ３８一 有关酶与ＡＴＰ的曲线辨析(科学思维)１.与酶有关的曲线(１)表示酶作用机理的曲线①ｃａ段的含义是在无催化剂的条件下ꎬ反应所需要的活化能ꎮ②ｂａ段的含义是酶降低的活化能ꎮ③若将酶催化改为无机催化剂催化该反应ꎬ则ｂ在纵轴上将向上移动ꎮ(２)酶的特性①图１中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较ꎬ说明酶具有高效性ꎬ而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用ꎮ②图２中两曲线比较表明酶具有专一性ꎮ(３)酶促反应的影响因素①温度和ｐＨ图甲和图乙显示:过酸、过碱、高温都会使酶失活ꎬ而低温只是抑制酶的活性ꎬ酶分子空间结构未被破坏ꎬ温度适当升高酶可恢复活性ꎮ从图丙和图丁可以看出:ｐＨ或温度的变化不影响酶作用的最适温度或ｐＨꎮ②底物浓度和酶浓度图甲中ＯＰ段酶促反应速率的限制因素是底物浓度ꎬ而Ｐ点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性ꎻ图乙对反应底物的要求是底物足量ꎮ专题４ 酶与ＡＴＰ２３ ２.易混淆的２个与ＡＴＰ产生量有关的曲线辨析 甲 乙(１)甲图表示ＡＴＰ产生量与Ｏ２供给量的关系①Ａ点表示在无氧条件下ꎬ细胞可通过无氧呼吸分解有机物ꎬ产生少量ＡＴＰꎮ②ＡＢ段表示随Ｏ２供给量增多ꎬ有氧呼吸明显加强ꎬ通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多ꎬＡＴＰ的产生量随之增加ꎮ③ＢＣ段表示Ｏ２供给量超过一定范围后ꎬＡＴＰ的产生量不再增加ꎬ此时的限制因素可能是酶、ＡＤＰ、磷酸等ꎮ(２)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞中ＡＴＰ来自无氧呼吸ꎬ与Ｏ２供给量无关ꎮ(２０１９吉林长春实验中学上学期考试ꎬ１１)如图表示在最适温度和ｐＨ条件下ꎬ某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系ꎮ结合影响酶催化反应速率的因素分析ꎬ下列有关说法正确的是( )Ａ.若在Ａ点提高反应温度ꎬ反应速率会加快Ｂ.若在Ｂ点增加酶的浓度ꎬ反应速率不会加快Ｃ.若在Ｃ点增加反应物浓度ꎬ反应速率将加快Ｄ.反应物浓度是限制曲线ＡＢ段反应速率的主要因素思路导引 解析 由于该图是在最适温度下绘制ꎬ因此改变温度会使酶活性降低ꎬ反应速率变慢ꎬＡ错误ꎻＢ点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快ꎬ说明反应物浓度不是限制因素ꎬ可能受到酶浓度的限制ꎬ因此当在Ｂ点及Ｃ点增加酶的浓度ꎬ反应速率加快ꎬ增加反应物浓度ꎬ反应速率不会变化ꎬＢ、Ｃ错误ꎻ从曲线图可知ꎬＡＢ段随着反应物浓度的增加ꎬ反应速率加快ꎬ说明此时的主要限制因素是反应物浓度ꎬＤ正确ꎮ答案 Ｄ错因分析 本题容易错选Ａꎮ错选原因是忽略了题干中的关键信息“如图表示在最适温度和ｐＨ条件下”ꎬ错误认为适当提高温度ꎬ可以加快反应速率ꎮ１－１ (２０１８湖南永州一模ꎬ７)如图是酶促反应过程中有关物质的含量的变化曲线ꎬ对图中曲线的判断正确的是( )Ａ.①底物 ②酶 ③产物Ｂ.①底物 ②酶—底物复合物 ③产物Ｃ.①酶—底物复合物 ②酶 ③底物Ｄ.①产物 ②底物 ③酶１－１答案 Ｂ 酶促反应过程中ꎬ底物逐渐减少ꎬ最终消失ꎬ产物逐渐增多ꎬ故曲线①③分别表示底物和产物ꎻ酶促反应过程中ꎬ酶—底物复合物的量先逐渐增多ꎬ之后保持相对稳定ꎬ当底物都消耗完时ꎬ酶—底物复合物的量逐渐减少至消失ꎬ即曲线②表示酶—底物复合物ꎻ酶的含量在反应前后基本不变ꎬＢ正确ꎮ １－２ (２０１８四川成都摸底考试ꎬ１４)图甲是Ｈ２Ｏ２酶活性受ｐＨ影响的曲线ꎬ图乙表示在最适温度下ꎬｐＨ＝ｂ时Ｈ２Ｏ２分解产生的Ｏ２量随时间的变化ꎮ下列叙述正确的是( )Ａ.温度降低时ꎬ乙图中的ｅ点不变ꎬｄ点右移Ｂ.Ｈ２Ｏ２量增加时ꎬ乙图中的ｅ点上升ꎬｄ点左移Ｃ.最适温度下ꎬｐＨ＝ｃ时ꎬ乙图中ｅ点的值为０Ｄ.最适温度下ꎬｐＨ＝ａ时ꎬ乙图中ｅ点下移ꎬｄ点左移１－２答案 Ａ 温度降低时ꎬ酶的活性降低ꎬ导致乙图中的ｄ点右移ꎬ但是ｅ点不变ꎬＡ正确ꎻＨ２Ｏ２量增加时ꎬ乙图中的ｅ点上升ꎬｄ点右移ꎬＢ错误ꎻｐＨ＝ｃ时ꎬ过碱条件破坏酶的空间结构ꎬ使酶失活ꎬ不能催化Ｈ２Ｏ２水解ꎬ但Ｈ２Ｏ２在Ｈ２Ｏ２酶的最适温度下也能缓慢分解ꎬ所以ｅ点的值不为０ꎬＣ错误ꎻ最适温度下ꎬｐＨ＝ａ时ꎬ酶的活性降低ꎬ导致乙图中ｄ点右移ꎬ而ｅ点不变ꎬＤ错误ꎮ二 实验:探究影响酶活性的因素(科学探究)１.探究酶的最适温度(１)实验原理(以淀粉酶为例)①淀粉淀粉酶→麦芽糖碘液↓ 碘液↓ 蓝色 无蓝色出现②温度影响淀粉酶活性ꎬ从而影响淀粉的分解ꎬ滴加碘液后ꎬ根据蓝色深浅来判断淀粉分解情况ꎬ进而推测酶活性变化ꎮ(２)实验步骤２４ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书) ２.探究酶的最适ｐＨ(１)实验原理(以过氧化氢酶为例)①２Ｈ２Ｏ２过氧化氢酶→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑②ｐＨ影响酶的活性ꎬ从而影响氧气的生成速率ꎬ可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速率ꎮ(２)实验步骤３.探究影响酶活性的因素实验中的“五不宜”(１)反应物和酶的选择①探究酶的最适温度实验时ꎬ不宜选用过氧化氢酶催化Ｈ２Ｏ２的分解ꎬ因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快ꎮ②探究酶的最适ｐＨ实验时ꎬ由于酸对淀粉有分解作用ꎬ并且碘—碘化钾可与碱反应ꎬ所以一般不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料ꎬ常选用Ｈ２Ｏ