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1、第 5 章,细胞的能量供应和利用,考纲导读,思维网络,第 1、2 节,降低化学反应活化能的酶、,细胞的能量“通货”ATP,考点一 1.酶的本质与作用,酶的本质、作用及实验验证 考点梳理 ,蛋白质,(续表),活化能,化学性质和质量,2.酶的特性,高效性,专一性,高,(1)_：催化效率是无机催化剂的 1071013 倍。 (2)_：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (3)作用条件较温和：在温和条件下，酶的活性最_。 3.酶的催化作用的实验验证,(1)原理：2H2O2,2H2OO2；肝细胞中含有过氧化氢酶。,(2)实验设计及现象,(3)实验结论,酶具有催化作用，和无机催化剂一样，都可以加快化学,
2、反应速率。,酶具有高效性，和无机催化剂相比，酶的催化效率更高。,酶发挥作用的场所,(1)酶由活细胞产生，可以在细胞内发挥作用，如细胞内的 呼吸酶、RNA 聚合酶等；也可以分泌到细胞外发挥作用，如各 种消化酶。,(2)在生物体外适宜的条件下也能发挥作用，如证明唾液淀,粉酶水解淀粉的实验。, 基础测评 ,1.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度 D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物 答案：B,2.下列关于酶的叙述，正确的是(,),A.酶具有催化作用并
3、都能与双缩脲试剂反应呈紫色 B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关 C.酶可以在最适温度及最适 pH 条件下长期保存 D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响 答案：B,考点二,与酶有关的曲线分析, 考点梳理 1.表示酶高效性的曲线 (1)与无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能的作用更 显著，因而催化效率更高。 (2)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,(3)酶只能催化已存在的化学反应。,2.表示酶专一性的曲线,在 b 反应中，加入酶 A 后的反应速率和无酶条件下的反应 速率相同，说明酶 A 不能催化 b 反应；在 a 反应中，加入酶 A 后，在一
4、定的反应物浓度范围内，随反应物浓度增大，反应速 率明显加快；综上说明酶 A 只能催化 a 反应，不能催化 b 反应， 即酶具有专一性。,3.影响酶促反应的因素,(1)温度和 pH,抑制,最适温度,在一定温度和 pH 范围内，随温度和 pH 的升高，酶的催 化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。 过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是_ 酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 从图丙可以看出：反应溶液 pH 的变化不影响酶作用的 _。,(2)底物浓度和酶浓度 图甲：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，受酶 数量
5、和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 图乙：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_。,正比, 基础测评 ,1.下列描述酶的特性和作用机理的曲线，正确的是(,),A C,B D,答案：D,2.下图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变,化，则下列叙述正确的是(,),A.此反应为放能反应 B.曲线表示有酶参与 C.E1 为反应前后能量的变化 D.酶参与反应时，所降低的活化能为 E4 答案：D,考点三 ATP 来源与去路 考点梳理 1.ATP 的结构及特点 (1)结构简式：_。其中“A”代表_，,“”代表_。,腺苷,高能磷酸键,(2)特点：远离 A 的那个高能磷酸键容易断
6、裂和重新生成。 (3)主要功能：细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命 活动所需能量的_。,APPP,直接来源,2.ATP 的合成与水解的区别,(1)ATP 在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞,中的 ATP 供应稳定。,(2)ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应，因为转化过程 中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完 全相同，但是物质是可循环利用的。,(3)ATP 的形成需要 2 种原料(ADP 和 Pi)、能量和酶。另外,合成 ATP 的过程中有水生成。,(4)ATP 初步水解只能断裂远离腺苷(A)的高能磷酸键；若进,一步水解则两个高能磷酸键全断裂。,水解,合成
7、,ATP,3.吸能反应和放能反应与 ATP 的关系：吸能反应一般与 ATP 的_反应相联系，由 ATP 水解提供能量；放能反 应一般与 ATP 的_相联系，释放的能量储存在_ 中。, 基础测评 1.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 答案：D,2.ATP 是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中，错误,的是(,),A.ATP 水解供能，实际上是指 ATP 分子中远离腺苷的高能 磷酸键的水解 B.
8、细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界 的共性 C.ATP 分子由 1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成 D.ATP 是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质 答案：C,考向 1,酶的概述,),典例 1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 ,解析线粒体和叶绿体中也有合成 DNA 的酶，A 错误；只 要给予适宜的温度和 pH，活细胞产生的酶在生物体外酶仍然有 催化活性，B 错误；向某些蛋白
9、质溶液中加入某些无机盐溶液 后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出， 这种作用叫做盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4 使蛋白质凝聚沉淀，C 正确；酶需在低温环境中保存，D 错误。,答案C,考向预测,1.下列关于酶与 ATP 的叙述，正确的是(,),A.噬菌体、硝化细菌和哺乳动物成熟的红细胞内都可以合 成酶 B.用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，一般用斐林试剂 进行检测 C.酶的合成需要消耗 ATP，ATP 的合成需要酶的催化 D.吸能反应一般与 ATP 的合成相联系,解析：噬菌体没有细胞结构，哺乳动物成熟的红细胞没有 细胞核和众多的细胞器，因此噬菌体和哺乳动物成
10、熟的红细胞 内均不能合成酶，只有硝化细菌的细胞内可以合成酶，A 错误； 用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，而用斐 林试剂检测淀粉的水解产物还原糖时需水浴加热(5065 )， 对实验结果有干扰，因此一般用碘液进行检测，B 错误；绝大 多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，蛋白质和 RNA 的合成均需 要消耗 ATP，ATP 的合成需要酶的催化，C 正确；吸能反应一 般与 ATP 的水解相联系，D 错误。,答案：C,2.下图是生物体内常见的一种生理作用图示，下列叙述不,正确的是(,),A.的成分有可能是蛋白质 B.图中显示具有高效性，反应完成后，的性质未发生 改变 C.和的生成速率可以表
11、示酶促反应的速率 D.如果探究底物浓度对酶促反应速度的影响，的数量就 是实验的自变量,解析：是酶，是底物，底物可能是蛋白质；图中显示 具有专一性，反应完成后，的性质未发生改变；生成物的 生成速率可以表示酶促反应的速率；如果探究底物浓度对酶促 反应速率的影响，的数量就是实验的自变量。,答案：B,3.(2018 年湖南怀化期中)下列有关酶的实验设计思路正确,的是(,),A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶 的高效性 D.利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 3、7、11 的缓冲液验 证
12、 pH 对酶活性的影响,解析：过氧化氢在没有酶的情况下也能分解，而且温度不 同，分解速率不同，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究 温度对酶活性的影响，A 错误；淀粉酶能催化淀粉的分解，但 不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的 专一性，结果加碘液都不会变蓝色，无法验证蔗糖是否被水解， B 错误；鲜肝匀浆含过氧化氢酶，可催化过氧化氢的分解，氯 化铁作为无机催化剂也能催化过氧化氢的分解，但过氧化氢酶 具有高效性，因此可以利用过氧化氢、鲜肝匀浆和氯化铁研究 酶的高效性，C 正确；胃蛋白酶的最适 pH 在 2.0 左右，因此不 能利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 3、7、11 的缓
13、冲液验证 pH 对酶活性的影响，D 错误。,答案：C,4.(2018 年湖南岳阳联考)我市某校生物兴趣小组的同学在 探究唾液对淀粉的消化作用时，设计了如下实验方案，请分析 回答下列问题：,(1)如果把试管和试管作为一组对照实验，该对照实验,的变量是 _ 。,(2)预测试管中溶液颜色的变化：试管变蓝；试管 _，原因是_。 (3)兴趣小组的同学想进一步探究“其他因素对唾液淀粉 酶消化作用的影响”，补加了号试管。要证明温度对唾液淀 粉酶有影响作用，应选用 _(填序号)两支试管进行对照 实验。,(4)从实验可知淀粉的消化是从口腔开始的，最终还要在小,肠内被彻底消化，经 _ 吸收进入血液。,解析：(1)
14、如果把试管和试管作为一组对照实验，从表 格中看出，唯一不同的条件是唾液，因此该对照实验的变量是 唾液(或唾液淀粉酶)。(2)号试管中清水对淀粉没有分解作用， 因此滴加碘液变蓝；号试管中唾液淀粉酶将馒头中的淀粉全 部分解成麦芽糖，因此滴加碘液不变蓝。(3)要证明温度对唾液 淀粉酶有影响作用，实验唯一变量就是温度，除温度不同外其 他条件均相同，所以应选用两支试管进行对照实验。(4)从 实验可知淀粉的消化是从口腔开始，最终还要在小肠内被彻底 消化，经小肠绒毛内的毛细血管吸收进入血液。,答案：(1)唾液(或唾液淀粉酶),(2)不变蓝,淀粉被唾液淀,粉酶分解成了麦芽糖，所以遇碘不变蓝 (3) (4)小肠
15、内的毛细血管,考向 2,影响酶促反应的相关曲线,典例 2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)，结果如下图。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_。,(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(
16、1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 时 产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而 B 组控制的温度是 40 。(2)A 组控制的温度是 20 ，在时间 t1 之前，如果 A 组 温度提高 10 ，则酶的活性增强，故 A 组酶催化反应速度会 加快。(3)对比分析图示中的 3 条曲线可推知，在时间 t2 时，C 组的酶在 60 条件下已经失活，所以如果在时间 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，在 t3 时， C 组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。 酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性。,答案(1)B,(2)加快,(3)不
17、变,60 条件下，t2 时酶已失,活，即使增加底物，产物总量也不会增加,(4)蛋白质或 RNA,高效性、专一性,（续表）,考向预测 5.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(,),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,解析：T1 时加入酶 C，A 物质减少，B 物质增加，可推测 酶 C 催化 A 物质生成 B 物质，酶通过降低化学反应的活化能加 快反应速率，A 正确；由曲线可知，T1T2 间，酶促反
18、应速率 加快，T2 后，酶促反应速率减慢，B 正确；T2 后 B 增加缓慢是 底物 A 含量过少所致，C 错误；曲线是在最适温度下绘制的， 若降低反应温度，则反应速率减慢，T2 值增大，D 正确。,答案：C,6.酵母菌 M 能分泌 A 酶和 B 酶，如图表示在不同温度下测,得两种酶活性的曲线图，以下分析不合理的是(,),A.A 酶和 B 酶在 50 时酶活性均最大 B.80 时，A 酶仍未完全失活 C.当温度为 20 ，酶的空间结构很不稳定 D.温度从 80 降至 50 时，酶的活性可能无法恢复到最 大值,解析：由图可知，A 酶和 B 酶在 50 时酶活性均最大， A 正确；80 时，A 酶仍
19、未完全失活，B 正确；当温度为 20 ， 两种酶的活性都较低，但酶的空间结构稳定，C 错误；高温会 使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。由图可知，温度为 80 时 B 酶已经失活，A 酶的活性也很低，说明此时两种酶的 空间结构有可能被破坏，所以此时温度再降至 50 ，酶的活 性也可能无法恢复到最大值，D 正确。,答案：C,7.(2018 年四川峨眉山联考)科学家研究了温度对家蚕表皮 细胞中酪氨酸酶和漆酶活性的影响，部分结果如下表。下列分,析错误的是(,),(注：最适温度时的酶活性为 100%),A.温度 X 可能高于 60 ,B.漆酶和酪氨酸酶的最适温度可能相同,C.60 时酪氨酸酶仍能降低
20、化学反应的活化能,D.随环境温度的改变家蚕表皮细胞中的代谢活动可能会发,生改变,解析：酶在最适温度下活性最高，温度过高、过低时，酶 活性均会降低，温度 X 可能高于 60 ，A 正确；根据表格信 息，漆酶的最适温度为 60 左右，酪氨酸酶的最适温度为 28 左右，二者的最适温度不同，B 错误；60 时酪氨酸酶仍 具有活性，仍能降低化学反应的活化能，C 正确；随环境温度改 变，家蚕表皮细胞中不同酶的活性发生不同的变化，代谢活动 可能会发生改变，D 正确。,答案：B,考向 3,ATP 的概述,典例 3(2018 年浙江卷)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
21、来自细胞呼吸释放的能量 B.ATPADP 循环使得细胞储存了大量的 ATP C.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,解析光反应和细胞呼吸可以产生 ATP ，A 错误；ATP 在 细胞内含量少，水解及合成速度快，ATPADP 循环不会使细 胞储存大量的 ATP，B 错误；ATP 水解形成 ADP 和磷酸基团， 同时释放能量，C 正确；ATP 中 2 个高能磷酸键比较不稳定， 容易水解断裂，D 错误。,答案C,产生与消耗 ATP 生理过程的归纳,考向预测 8.(2018 年江西新余二模)ATP 在生物体的生命活动中发挥,着重要作用，下
22、列有关 ATP 的叙述，不正确的有几项(,),人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合,成 ATP,若细胞内 Na浓度偏高，为维持 Na浓度的稳定，,细胞消耗 ATP 的量增加,ATP 中的“A”与构成 DNA、RNA,中的碱基“A”不是同一物质,ATP 是生物体生命活动的直接,供能物质，但在细胞内含量很少,植物细胞质壁分离和复原,实验过程中不消耗 ATP,ATP 中的能量可以来源于光能、化,学能，也可以转化为光能和化学能,A.0 项,B.1 项,C.2 项,D.3 项,解析：所有活细胞均能产生 ATP，正确；一般来讲，细 胞外 Na浓度高于细胞内，若细胞内 Na浓度偏高，Na从细胞
23、内运输到细胞外的运输方式为主动运输，需 ATP 供能，正确； ATP 中的“A”是腺苷，构成 DNA、RNA 中的碱基“A”是腺嘌 呤，正确；ATP 是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞 内含量很少，转化速率很高，正确；质壁分离和复原实验过程 中水分子的跨膜运输方式是自由扩散，不消耗 ATP，正确； ATP 中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和 化学能，正确，A 正确。,答案：A,梯度法探究酶的最适温度和最适 pH,1.设计思路,2.实验操作,(1)探究酶的最适温度,(2)探究酶的最适 pH,(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选用过氧化 氢酶催化 H2O2 分解，因
24、为 H2O2 在加热的条件下分解会加快。 (2)在探究酶的最适温度的实验中，不宜选用斐林试剂检 测，因为斐林试剂与还原糖需要在水浴加热到 5065 的条件 下才能生成砖红色沉淀，但该实验需要控制的变量是温度。 (3)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同。若淀粉 酶为市售的-淀粉酶，其最适温度为 5075 ；若淀粉酶来自 人体或生物组织，则最适温度为 37 左右。,典例重金属离子会导致蛋白质分子变性，某小组进行实 验探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，步骤如下。请回答相 关问题。,(1)实验原理：,唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为还原性糖。 _。 (2)实验步骤：,取两支洁净的试管，编号 A、B，
25、A 试管加入 1% CuSO4 溶液和 pH 6.8 缓冲液各 1 mL，B 试管中加入_。,向两支试管分别加入相同浓度的唾液淀粉酶溶液 1 mL。 向两支试管分别加入_1 mL。 放置适宜温度下保温一段时间。,取出试管，各加入斐林试剂 1 mL,50 65 水浴加热,2 分钟，观察颜色变化。,(3)预估结果：A 试管：_，B 试管：_。 (4)实验结论：_。,解析(1)淀粉可被唾液淀粉酶水解为还原糖，还原糖可以 与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀。(2)实验设计要遵循对 照原则，所以实验中设置 B 组的目的是起对照作用；另外，实 验还要遵循单一变量原则，该实验的单一变量是有无 CuSO4 溶
26、液，其他变量都要相同且适宜，所以“实验步骤”中 B 处应为 蒸馏水和 pH 6.8 缓冲液。因为向两支试管各加入等量相同浓 度的唾液淀粉酶溶液 1 mL，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，故 往两支试管各加入等量相同浓度的底物淀粉溶液 1 mL。(3) 因为重金属离子会导致蛋白质分子变性，所以 A 组淀粉不能被 分解，无砖红色沉淀；B 组淀粉酶将淀粉水解，产生了葡萄糖， 与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀。(4)根据(3)的实验结果， 可以说明铜离子使唾液淀粉酶发生了变性，其活性丧失。,答案(1)还原性糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀,(2)蒸馏水和 pH 6.8 缓冲液各 1 mL,相同浓度的淀粉
27、溶液,(3)无砖红色沉淀(或蓝色),出现砖红色沉淀,(4)铜离子使唾液,淀粉酶发生了变性，其活性丧失,与酶有关的实验分析,(续表),(续表),举一反三(2016 年湖北黄冈模拟)学校生物实验室有一批 存量淀粉酶制剂，因保存时间较长，可能失去活性。下面是这 种淀粉酶制剂的使用说明书的部分内容。,某生物兴趣小组想通过比较该存量淀粉酶制剂和唾液淀粉,酶的催化效率，鉴定这批存量淀粉酶制剂的活性。,实验目的、实验原理：略。,实验材料与试剂：存量淀粉酶制剂、大小烧杯若干、试管 若干、淀粉糊、斐林试剂、碘液、量筒、酒精灯等。,实验步骤：,(1)取唾液：将口漱净，含一块脱脂棉，片刻后取出，将唾,液挤入小烧杯中
28、，重复几次。,(2)取 两 个 烧 杯 ， 分 别 编 号 为 A 、 B ， 各 加 入 适 量 的 _。再往 A 烧杯中加入适量唾液， B 烧杯中加入_ _，在相同条件下，催化适当的时间。 (3)取两支试管分别编号为 A1、A2，各加入 A 烧杯中的溶 液 2 mL。另取两支试管分别编号为 B1、B2，各加入 B 烧杯中 的溶液 2 mL。,(4)向试管 A1、B1 中加入等量碘液，观察试管中的颜色变化。 (5)_。,预测结果，得出结论：试管 A1 中溶液为褐色，试管 A2 中,出现砖红色沉淀；,若试管 B1 中溶液呈蓝色，试管 B2 中无砖红色沉淀，说,明_。,若试管 B1 中溶液呈蓝色
29、，试管 B2 中有砖红色沉淀，说,明该存量淀粉酶制剂有部分活性。,若_ _，说明该存量淀粉酶制剂活性正常。,解析：(2)本实验的自变量是存量淀粉酶制剂和唾液淀粉 酶，实验应遵循单一变量原则，故两组实验除自变量不同外， 无关变量需适宜且相同。在两个烧杯中加入适量且相同的淀粉 糊，向 A 烧杯中加入适量的唾液，向 B 烧杯中加入等量的存量 淀粉酶制剂。(5)实验测量催化效率是通过观察“加碘液和加斐 林试剂的颜色反应”来实现的，实验步骤(4)已加入碘液，观察 颜色反应，步骤(5)中可向试管 A2、B2 中加入等量的新配制的斐 林试剂，并进行水浴加热，观察试管中的颜色变化。预测结果， 得出结论：若该存量淀粉酶制剂完全失活，则试管 B1 中溶液颜 色呈蓝色，试管 B2 中无砖红色沉淀；若该存量淀粉酶制剂活性 正常，则试管 B1 中溶液为褐色，试管 B2 中出现砖红色沉淀。,答案：(2)淀粉糊,等量的存量淀粉酶制剂,(5)分别向试管 A2、B2 中加入等量的新配制的斐林试剂，并 进行水浴加热，观察试管中的颜色变化 该存量淀粉酶制剂完全失活 试管 B1 中溶液呈褐色，试管 B2 中有砖红色沉淀,