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生物:4.1《ATP和酶》学案04(苏教版必修1)


第 1 节 酶与 ATP
一、考点内容全解 (一)本讲考什么 1.酶的发现与特性 (1)酶的发现:按时间顺序了解酶本质的研究历程及研究方法的精妙 (2)酶的特性:

2.ATP 与能量 (1)ATP 是生命活动的直接能量来源,但它在细胞内的含量并不高,因此细胞内 ATP 的形 成与分解相当频繁。 (2)在 ATP 的形成与分解时都涉及到能量,但两者能量的性质有差异。

(二)考点例析 [例 1] 下列关于酶的叙述,不正确的是 A.酶的催化效率很高 B.酶大多数是蛋白质,少量是 RNA C.酶只有在细胞内才具有催化功能 D.淀粉酶不能催化麦芽糖分解成葡萄糖 [解析] 本题是对酶的基本性质的考查。酶是活细胞产生的具有催化能力的化学物质,具有三个 特性。酶虽然是活细胞产生的,但酶不仅在细胞内具有催化作用,在细胞外的适宜环境中也

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同样具有催化作用,典型的如消化道内的消化酶作用。 [答案] C [特别提示] 对概念的理解一定要准确,虽然酶是活细胞产生的,但作用的部位却可以是多样的,联 系实际分析可起到事半功倍的效果,消化道内的消化就是大家所熟悉的一个例子。 [同类变式一] 下表是为了认识酶作用的特性,以 20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结 果,通过分析实验不能得出的结论是 A.酶的催化效率有高效性 B.酶的催化条件有温和性 C.酶的催化对象有专一性 D.高温会使酶失去活性 [解析] 本题是以实验现象来分析酶的特征,在考试中比较常见。实验 1 是其它实验的对照,实 验 3 与 1 比较可得出酶具有高效性的特点,实验 4 分析可得出酶发挥作用需要一定的条件, 即必须是在常温下有效。实验 3 与实验 2 比较说明酶的催化效率比普通的化学催化剂要强。 但整个实验不能得出酶有专一性的特点。 [答案] C [特别提示] 实验结果的分析一定要实事求是,不能以主观判断代替实验分析,否则实验本身就失去 了意义,实验就成为一种形式。科学的价值在于通过具体的分析找到解决问题的途径或发现 事实的真相。 [同类变式二] 下图所示中的 A、B、C 三图依次表示酶的浓度一定时,反应速度和反应物浓度、温度、 pH 的关系.请根据图回答下列问题:

(1)图 A 中.反应物达到某一浓度时,反应速度不再上升,其原因是:__________ (2)图 B 中,a 点所对应的温度称___________ (3)图 B 中。a 点到 b 点曲线急剧下降,其原因是____________ (4)将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入 12℃和 75℃水浴锅中,20 分钟后取出转 入 37℃的水浴锅中保温, 两试管内反应分别为: 甲______________; 乙____________. (5)图 C 表示了______________催化反应的速率变化曲线。 A.唾液淀粉酶 B.胃蛋白酶 C.胰蛋白酶 D.植物淀粉酶 [解析] 本题要根据曲线对酶的性质作出判断,考查图文转化能力。(1)由于酶的浓度是一定的, 酶的催化作用具有高效性,因此,在 A 图中,当反应物在低浓度范围内增加时,反应速度迅 速上升。当反应物达到一定程度时,随着反应物浓度的增加,反应速度几乎不再增加。这是 因为:酶虽然具有高效性,但它的催化能力也是有一定限度的.当所有的酶都发挥了最高效 能后,反应物浓度再增加,反应速度也不再增加,这是受酶的浓度的影响(2)温度影响酶的 催化效率:在一定范围内,酶的催化效率与温度成正相关,超过这个温度(最适温度)呈负相 关。B 图中,a 点酶的催化效率最高,因此,它所对应的温度就是酶反应的最适温度。(3)从 a

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点到 b 点曲线急剧下降,这是因为温度升高,酶的活性下降。(4)由于甲试管的温度较低,抑 制了酶的活性,反应速度很慢,当转入 37℃(酶反应的最适温度)的水浴锅中保温后,其反应 速度会迅速增加。乙试管在75℃高温下,酶变性失活,当转入 37℃的水浴锅中保温时,酶的 活性不能再恢复,仍无催化反应。 (5)酸碱度对酶活性的影响同温度对酶活性的影响基本一 样,见图 C。不同的酶其催化作用的最适 PH 是不同的。如胃蛋白酶是2左右;唾液淀粉酶是 7,而胰蛋白酶是 8-9。 [答案] (1)受反应液中酶浓度的限制 (2)酶反应的最适温度 (3)温度升高使酶活性下降 (4)速度加快 无催化反应 (5)C [例 2] 下列关于“ATP ADP+Pi +能量”反应式的叙述.正确的是 A.反应式物质可逆,能量不可逆 B.反应式能量可逆,物质不可逆 C.两者均可逆 D.生物体内,ADP 转变成 ATP 所需能量都来自呼吸作用 [解析] ATP 与 ADP 的转变仅仅只是物质上的可逆,并不表示化学上的可逆反应.这是因为: (1) 从反应条件上看:ATP 的分解是一种水解反应。催化该反应的酶属于水解酶;而 ATP 的生成是 一种合成反应,催化该反应的酶属合成酶,而酶具有专一性,因此反应条件不同。(2)从能 量上看:ATP 水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能、而合成 ATP 的能量主要有化学 能和太阳光能。因此能量来源不同。 (3)从 ATP 的合成与分解的场所上看:ATP 合成的场所 是细胞质基质、线粒体和叶绿体,而 ATP 分解的场所较多。如细胞膜(主动运输消耗 ATP)、 叶绿体基质(暗反应中 ATP 放能、贮存在合成的有机物中),细胞核(DNA 的复制和 RNA 的合成 耗能)等. 因此其合成与分解的场所不完全相同.综上所述, ATP 与 ADP 相互转变的反应并不 . 是简单的可逆反应. [答案]A [同类变式] 下图示意生命活动有关能源物质之间的联系,请分析回答

(1)生物细胞内主要的储能物质是图中的_________。 (2)当动物体内 ATP 不足时,会发生 C 的变化补充 ATP(丙) ,请写出生成 ATP 需要的条 件____________。 (3)生物体内最终的能源物质是图中的___________,它表示_____________。 (4)图中三项生理活动的名称分别是:A__________,B_________D________. [解析] 本题的解答需要明确生物体内能量物质的转变过程与条件。核心是葡萄糖的形成与分解。 由图分析,形成葡萄糖的途径为甲→丙→葡萄糖或乙→丙→葡萄糖,而题干已经提示 C 过程 是补充形成 ATP 的途径,则乙应当是 ADP 和 Pi,甲应为太阳能,通过光合作用将光能转变为 化学能,它也是能量的最终来源。 [答案]

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(1)多糖、脂肪 (2)ADP、Pi、酶、能量 (3)甲 太阳光 (4)光合作用光反应 光合作用暗反应 呼吸作用 [延伸拓展] 图象分析的关键之一是要明确关键点,这是解题的题眼,另外要正确应用已知条件,如 本题中丙为 ATP,可大大减少解题的障碍。 二、能力提升技巧 (一)考试技巧在哪里 本讲内容比较基础,但实验问题很多,要求能通过实验现象分析实验或利用实验原理设 计实验。 1.实验现象的分析一定要实事求是,尽可能联系已经学过的知识解释相关现象。 2.实验是生物学研究的最主要手段之一,对于实验设计现已纳入高考的考试要求中,如何进 行实验:一定要了解实验的基本要求,如对变量的控制、对照实验的设置等。证明酶特 性的实验可举例如[例 4]。 [例 3] 在煮过的和没煮过的土豆片上分别滴几滴过氧化氢。在土豆片 X 上出现泡沫,在土豆片 Y 上没有泡沫,以下哪一项是正确的解释 A.土豆片 X 是煮过的,因为过氧化氢只影响碳水化合物分解成单糖 B.土豆片 X 是煮过的,因为在没煮过的土豆片中的酶使过氧化氢不起作用 C.土豆片 X 是没煮过的,因为细胞中含有酶,促使 H2O2 的分解,但酶会在高温中失效 D.土豆片 X 是没煮过的,因为过氧化氢分解土豆片中的酶 [解析] 本实验中实验现象明确,分析问题时可思考为什么在滴过氧化氢溶液时会冒泡:细胞内 有过氧化氢酶,酶的特性是发挥作用需要常温条件,加热后使酶蛋白变性而失去活力,本例 中过氧化氢酶将 H2O2 分解而出现气泡。 [答案] C [例 4] 实验研究 pH 对酶活性的影响,准备 5 支含有等量酶溶液但 pH 各不相同的试管,每支试 3 管加 1 块 1 cm 的正方体凝固蛋白块,试管均置于 25 ℃室温条件下,将各试管蛋白块消失的 时间记录于下表: 酶溶液的 pH 蛋白块消失的时间(min) 1 13 2 9 3 11 4 45 5 >60

(1)酶活性最强时的 pH 是_________。 (2)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是_________。 (3)请以 2 种方法改进实验,使实验在更短的时间内完成。 (4)在人体消化道中,能分泌本实验中酶的部位是_________。 (5)为确认蛋白块的消失是由于酶的作用,还应对实验进行什么设计? [解析] 本题不同于上例的是除对实验结果进行分析外,还需要对实验进一步完善,即需要实验 设计。通过对实验数据分析可知道,蛋白块消失越快,酶的活性应当越强。为了加快实验进 程,可对实验进行改进:酶的特性有高效性,在反应物浓度一定的条件下,酶量的增加对速 度无大的影响,但若增大反应物与酶的接触面积,则相当于增加了反应物浓度,将加快反应 速度;酶发挥催化效能需要一定的温度,有一个最适温度,模拟人体内的温度应为 37℃,此 时反应速度也会加快。所有实验要取得令人信服的结论,必须要有对照,这也是在实验设计 过程中所必须考虑的。

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[答案] (1)2 (2)酶活性越大,蛋白质分解越快,蛋白块消失的时间越短 (3)方法Ⅰ:将温度由 25℃提高至大约 37℃。方法Ⅱ:将原题中正方体蛋白块处理得更小 3 (如切成 0.5×0.5×0.5=0.125 cm ) ,这相当于消化道内进行的物理性消化 (4)胃(小肠不可,因 pH 与题意不符) (5)另增加一个试管,放入等量的蛋白块并将 pH 调得适当,但不加酶溶液 [延伸拓展] 实验设计要遵循单因子变量原则,否则实验结果的解释缺乏科学性,逻辑上也是有漏洞 的。

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