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专题４酶与ＡＴＰ真题多维细目表真题涉分考点降低化学反应活化能的酶细胞的能量“通货”———ＡＴＰ题型难度设题情境试题结构素养要素２０１８北京ꎬ２/５６/６呼吸作用与ＡＴＰ/限制性核酸内切酶的作用特点选择易原型情境的基础判断问题并列分子水平的结构与功能观、物质与能量观、科学思维、科学探究２０１７北京ꎬ４/５/２９(２)６/６/２呼吸作用与ＡＴＰ/限制性核酸内切酶/酶的结构与功能选择/选择/非选择易/易/中原型情境的基础判断、相似情境的基础判断、陌生情境的实验探究问题并列、逐级深入分子水平的结构与功能观、科学思维、科学探究２０１６北京ꎬ２/３０６/２ＡＤＰ与ＡＴＰ的相互转化/酶的结构与功能选择/非选择易/中原型情境的基础判断、陌生情境的实验探究问题并列、逐级深入结构与功能观、科学思维、科学探究２０１５北京ꎬ１/２９(２)/３１(１)６/２/２酶的催化功能/酶的结构与功能/呼吸作用与ＡＴＰ选择/非选择/非选择易/中/中原型情境的基础判断、陌生情境的实验探究问题并列、从个体水平到分子水平逐级入分子水平的结构与功能观、物质与能量观、科学思维、科学探究２０１２北京ꎬ１６ＡＴＰ的合成选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１１北京ꎬ４/３１(６)６/２酶的催化功能/基因工程的工具酶选择/非选择易/中原型情境的基础判断、陌生情境的实验探究问题并列、逐级深入结构与功能观、科学思维、科学探究十年均分５.８考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容１.本专题为高频考点ꎬ高考试题中多考查酶的作用与特性、影响酶活性的因素分析等知识点ꎮ２.“酶的作用与特性”的考查常结合酶的特性的实验ꎻ“影响酶活性的因素”的考查常常结合曲线分析进行ꎮ０２题型难度题型多为选择题ꎬ试题难度多为中等ꎬ学生较易得分ꎮ０３命题规律命题时尽管此考点常常涉及ꎬ但几乎没有独立命题ꎬ都是与其他相关知识点进行综合命题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、淘汰排除等方法解题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加深对酶特性的理解ꎮ２.联系能量供应系统复习ＡＴＰ知识ꎮ专题４ 酶与ＡＴＰ１９ 对应学生用书起始页码Ｐ３５考点１降低化学反应活化能的酶 一、关于酶本质的探索过程１.在巴斯德之前的观点:发酵是纯化学反应ꎬ与生命活动无关ꎮ２.争论科学家主要观点或成就巴斯德糖类变酒精必须有酵母活细胞参与李比希糖类变酒精必须使酵母细胞死亡并释放其中物质毕希纳从酵母细胞中提取出引起发酵的物质———酿酶萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶ꎬ证明脲酶的化学本质为蛋白质、作用为催化尿素分解切赫和奥特曼少数ＲＮＡ也具有生物催化功能 二、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(１)产生部位:活细胞ꎮ(２)作用:催化ꎮ(３)成分:有机物ꎬ绝大多数是蛋白质ꎬ少数是ＲＮＡꎮ三、酶的特性１.高效性:酶的催化效率大约是无机催化剂的１０７~１０１３倍ꎮ酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的ꎬ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ꎬ曲线ａ、ｃ的对比只可说明酶具有催化作用ꎮ２.专一性:一种酶只能催化一种或一类化学反应ꎮ酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”ꎮ如图所示:３.作用条件较温和:低温抑制酶活性ꎬ但不破坏酶分子结构ꎮ高温、强酸、强碱则破坏酶的空间结构ꎬ从而使酶发生不可逆转的变性或失活ꎮ四、影响酶活性的因素１.低温抑制酶活性ꎬ而高温、强酸、强碱和重金属盐等则会使酶的空间结构被破坏ꎬ从而发生不可逆转的变性或失活ꎮ２.一般来说ꎬ动物体内酶的最适温度在３５~４０℃之间ꎻ植物体内酶的最适温度在４０~５０℃之间ꎮ３.动物体内的酶的最适ｐＨ大多在６.５~８.０之间ꎬ但也有例外ꎬ如胃蛋白酶的最适ｐＨ为１.５ꎻ植物体内的酶的最适ｐＨ大多在４.５~６.５之间ꎮ４.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 甲 乙 丙①在一定温度(ｐＨ)范围内ꎬ随温度(ｐＨ)的升高ꎬ酶的催化作用增强ꎬ超过这一范围ꎬ酶的催化作用逐渐减弱ꎮ②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活ꎬ而低温只是抑制酶的活性ꎬ酶分子结构未被破坏ꎮ③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ꎮ(２)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲(在酶量一定的情况下) 乙(在底物足量的情况下)①甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下ꎬ酶促反应速率随底物浓度的增加而加快ꎬ但当底物达到一定浓度后ꎬ受酶量的限制ꎬ酶促反应速率不再增加ꎮ②乙图:在底物充足、其他条件适宜的情况下ꎬ酶促反应速率与酶浓度成正比ꎮ (１)什么是活化能?提示: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称为活化能ꎮ(２)酶为什么这么“娇气”?提示:绝大多数酶是蛋白质ꎮ强酸、强碱、高温等条件都会影响到蛋白质的结构ꎬ所以酶比较“娇气”ꎮ(３)溶菌酶有什么作用?提示:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁ꎬ具有抗菌消炎的作用ꎬ在临床上与抗生素复合使用ꎬ能增强抗生素的疗效ꎮ考点２细胞的能量“通货”———ＡＴＰ 一、ＡＴＰ的结构与功能１.生物体中的能源物质细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能ꎬ但是直接给细胞的生命活动提供能量的却是ＡＴＰꎮ２.ＡＴＰ分子的化学组成和结构ＡＴＰ是三磷酸腺苷的英文名称缩写ꎬ其分子结构简式为Ａ—Ｐ~Ｐ~Ｐꎮ其中Ａ代表腺苷ꎬ“~”表示高能磷酸键ꎬＰ代表磷２０ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)酸基团ꎮ３.ＡＴＰ分子的特点ＡＴＰ分子中远离Ａ的那个高能磷酸键容易水解断裂ꎬ释放出能量ꎬ也可以接受能量而重新形成ꎮ因此ꎬＡＴＰ分子结构具有不稳定性ꎮ高能磷酸键水解时释放的能量多达３０.５４ｋＪ/ｍｏｌꎬ所以说ＡＴＰ是细胞内的一种高能磷酸化合物ꎮ二、ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化１.构成生物体的活细胞内部时刻进行着ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化ꎬ同时也就伴随有能量的释放和储存ꎬ故把ＡＴＰ比喻成细胞内流通的能量“通货”ꎮ２.植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ＡＴＰꎬ而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ＡＴＰꎮ (１)“银烛秋光冷画屏ꎬ轻罗小扇扑流萤ꎮ天阶夜色凉如水ꎬ卧看牵牛织女星ꎮ”想象夜空中与星光媲美的点点流萤ꎬ思考有关的生物学问题ꎮ①萤火虫发光的生物学意义是什么?提示:主要是相互传递求偶信号ꎬ以便交尾ꎬ繁衍后代ꎮ②萤火虫体内有特殊的发光物质吗?提示:萤火虫腹部后端细胞内的荧光素ꎬ是其特有的发光物质ꎮ③萤火虫发光的过程有能量的转换吗?提示:有ꎮ萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能ꎬ只有在转变成光能时ꎬ萤火虫才能发光ꎮ(２)如果把糖类和脂肪比作大额支票ꎬＡＴＰ则相当于现金ꎮ你认为这种比喻有道理吗?提示:有道理ꎮ糖类和脂肪分子中的能量很多ꎬ而且很稳定ꎬ不能被细胞直接利用ꎮ这些稳定的化学能只有转化成ＡＴＰ中活跃的化学能ꎬ才能被细胞直接利用ꎮ专题４ 酶与ＡＴＰ２１ 对应学生用书起始页码Ｐ３６一 辨认、比较酶与ＡＴＰ(结构与功能观、物质与能量观)１.比较、归纳常考的７类酶(１)ＤＮＡ聚合酶:催化单个脱氧核苷酸聚合到ＤＮＡ片段上形成脱氧核苷酸链ꎬ作用部位:磷酸二酯键ꎮ(２)ＲＮＡ聚合酶:催化单个核糖核苷酸聚合到ＲＮＡ片段上形成核糖核苷酸链ꎬ作用部位:磷酸二酯键ꎮ(３)基因工程有关的酶限制酶 →识别特定核苷酸序列ꎬ在特定部位断开磷酸二酯键ＤＮＡ连接酶 →缝合两个ＤＮＡ片段ＴａｑＤＮＡ聚合酶 →耐高温ꎬ用于目的基因的ＰＣＲ扩增(４)解旋酶:用于ＤＮＡ复制时双链间氢键的打开ꎮ(５)核酸水解酶ＤＮＡ酶 →水解ＤＮＡ可用于遗传物质化学本质的探究(如艾弗里实验曾用ＤＮＡ酶)→ＲＮＡ酶 →水解ＲＮＡ(６)各种消化酶:可对应催化相关大分子的水解ꎬ如淀粉酶催化淀粉水解、蛋白酶催化蛋白质水解等ꎮ(７)细胞工程有关的酶:纤维素酶、果胶酶(除去植物细胞壁)ꎬ胰蛋白酶(动物细胞培养)ꎮ２.比较、辨认酶、激素、神经递质和抗体项目酶激素神经递质抗体来源活细胞专门的内分泌腺或特定部位的细胞神经细胞浆细胞作用场所细胞内、细胞外或体外细胞内或细胞外细胞外细胞外作用对象反应底物靶细胞或靶器官突触后膜抗原(细胞型抗原或非细胞型抗原)化学本质绝大多数是蛋白质ꎬ少数是ＲＮＡ固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物等氨基酸类、肽类等蛋白质作用后的去向重复利用被水解被水解或重新回到突触小体与抗原形成抗原—抗体复合物ꎬ被吞噬细胞吞噬水解生物功能催化作用调节作用免疫作用 ３.辨认、解读不同物质中的“Ａ”４.领会能源物质的“一、一、一、二”５.辨认、比较细胞内产生与消耗ＡＴＰ的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ꎬ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ꎬ蛋白质合成等核糖体消耗ＡＴＰ:蛋白质的合成细胞核消耗ＡＴＰ:ＤＮＡ复制、转录等１.走出酶的８个误区项目正确说法错误说法产生场所活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)具有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(大多数为蛋白质ꎬ少数为ＲＮＡ)蛋白质作用场所可在细胞内、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只抑制酶的活性ꎬ不会使酶变性失活低温和高温均使酶变性失活作用酶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可来源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成场所核糖体、细胞核等只有核糖体 ２.规避ＡＴＰ的４个误区(１)ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化不可逆:ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化ꎬ从物质方面来看是可逆的ꎬ从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的ꎮ(２)ＡＴＰ是与能量有关的一种物质ꎬ不可等同于能量:ＡＴＰ是一种高能磷酸化合物ꎬ高能磷酸键水解时能够释放出高达３０.５４ｋＪ/ｍｏｌ的能量ꎮ(３)不可误认为细胞中含有大量ＡＴＰꎬ事实上ꎬ细胞中ＡＴＰ含量很少ꎬ只是ＡＴＰ与ＡＤＰ的相互转化非常迅速及时ꎮ无论是饱食还是饥饿ꎬＡＴＰ与ＡＤＰ含量都保持动态平衡ꎮ(４)误认为ＡＴＰ转化为ＡＤＰ不消耗水:ＡＴＰ转化为ＡＤＰ又称为“ＡＴＰ的水解反应”ꎬ这一过程需ＡＴＰ水解酶的催化ꎬ同时也需要消耗水ꎮ蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水ꎮ２２ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)下列有关ＡＴＰ的叙述ꎬ正确的是( )Ａ.ＡＴＰ中的Ａ代表腺嘌呤ꎬＴ代表３个ꎬＰ代表磷酸基团Ｂ.人体内成熟的红细胞没有线粒体ꎬ不能产生ＡＴＰＣ.ＡＴＰ和ＡＤＰ的相互转化是一种可逆反应ꎬ保证了生命活动所需的能量Ｄ.ＡＴＰ中的能量可来源于光能和化学能ꎬ也可转化为光能和化学能思路导引 思路ＡＴＰ中三个字母的含义ꎬ其中Ａ代表腺苷人体成熟的红细胞可进行无氧呼吸ＡＴＰ和ＡＤＰ的相互转化不是一种可逆反应合成ＡＴＰ的能量主要来自光合作用和细胞呼吸ＡＴＰ是生物体生命活动的直接供能物质解析 ＡＴＰ中的Ａ代表腺苷ꎬＴ代表３个ꎬＰ代表磷酸基团ꎬＡ错误ꎻ人体内成熟的红细胞虽然没有线粒体ꎬ但可在细胞质基质中通过无氧呼吸产生ＡＴＰꎬＢ错误ꎻＡＴＰ和ＡＤＰ的相互转化过程中物质可以