專題05酶和ATP講（原卷版）

專題05酶和ATP（講）講考綱考情講考綱考情1.最新考綱（（1）酶在代謝中的作用（Ⅱ）（2）ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)（3）實驗：探究影響酶活性的因素2.最近考情2020全國卷Ⅲ(29)、2019全國卷Ⅱ(2)2018全國卷Ⅰ(1、6)、2018全國卷Ⅲ(5、30)2017全國卷Ⅱ(3)講核心素養(yǎng)講核心素養(yǎng)1.生命觀念——物質與能量觀：ATP是生命活動的能源物質2.科學思維——歸納與演繹：根據(jù)實驗總結酶的化學本質與特性；比較酶、激素等物質的異同，以及ATP的合成、利用過程模型與建模：構建酶的特性的物理模型和數(shù)學模型3.科學探究——實驗設計與結果分析：探究酶的高效性、專一性及溫度、PH對酶促反應的影響4.社會責任——社會應用：酶在生產(chǎn)和生活中的應用構思維導圖構思維導圖考點一：探究實驗核心突破例題精講核心突破例題精講【例題】（2021·湖北襄陽四中高三模擬）對照原則是設計生物學實驗的重要原則之一，以下有關對照實驗的分析正確的是（）A.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實驗時，需要設置空白對照組B.觀察植物細胞質壁分離及復原時，只需觀察蔗糖溶液處理前后的細胞即可C.比較H2O2在不同條件下的分解的實驗中，需設置對H2O2不作任何處理的對照組D.研究溫度對酶活性的影響時，分別在酸性和堿性條件下進行知識總結知識總結（一）基本原則【科學探究】1.對照原則：有組和組實驗組：探究對象，接受實驗的組，結果；對照組：下或影響因素所造成的結果的一組，包括空白、標準、相互（）、自身、條件對照等。（目的：）2.單一變量原則：只能有實驗變量（自變量）（若實驗中設置了多個變量，則需）3.平行重復原則：為排除實驗的性，應多次重復實驗，并。（二）實驗變量【科學探究】自變量：人為的條件和因子。（探究的對象）因變量：隨著的變化而變化的變量。（常表現(xiàn)為結果，需要透過現(xiàn)象看本質）無關變量：研究結果，但各組中設置的變量。（三）實驗步驟【科學探究】分組并編號設置自變量（要求：）實驗并觀察（無關變量要：）要領：控制，形成對照，觀察分析，得出結果和結論，無關變量要?！咀兪接柧殹浚?021·重慶八中高三三模）通過設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關系，這樣的實驗叫做對比實驗。對比實驗和對照實驗都是科學探究中常用的方法。下列關于生物科學實驗的敘述，正確的是（）A.對比實驗的各個組都是實驗組，需要再設置一組空白對照組B.比較過氧化氫在不同條件下分解的實驗中加酶的組為實驗組，其余均為對照組C.魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水D.探究紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的吸水和失水實驗屬于對比實驗考點二：酶的本質和作用機理核心突破例題精講核心突破例題精講【例題】（2021·安徽省渦陽第一中學月考）20世紀80年代科學家發(fā)現(xiàn)了一種RNaseP酶，是由20%的蛋白質和80%的RNA組成的，如果將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2+的濃度，則留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結果表明（）A.該RNA具有生物催化作用 B.酶是由RNA和蛋白質組成的C.酶的化學本質是蛋白質 D.絕大多數(shù)的酶是蛋白質，少數(shù)是RNA知識總結知識總結（一）酶的本質【科學思維】1.概念：酶是產(chǎn)生的具有作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是，少數(shù)是。酶的本質絕大多數(shù)是蛋白質少數(shù)是RNA試劑檢測合成原料合成場所作用作用作用特性高效性、性、作用機理降低化學反應的作用場所均可發(fā)揮作用產(chǎn)生場所細胞（除）2.酶本質的探索【知識拓展】課本聚焦1.試劑檢測法鑒定酶的本質（P82）2.失活時蛋白質類酶的遭到破壞，會改變其，但不會破壞。因此失活后的酶依舊能與試劑反應，產(chǎn)生紫色?！咀兪接柧殹浚?021·衡水第一中學高三三模）下列關于生物體內的酶的敘述，錯誤的是（）A.過氧化氫酶、脲酶的化學本質都是蛋白質，都可以與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應B.RNA聚合酶、DNA連接酶和DNA聚合酶都能與核酸結合形成蛋白質核酸復合體C.用胰蛋白酶處理生物膜，生物膜的組成成分及通透性都會發(fā)生改變D.淀粉酶和鹽酸都能催化淀粉水解；淀粉分支酶缺乏會導致細胞內淀粉含量降低（二）作用機理【科學思維】1.作用機理：顯著降低化學反應的。（活化能：分子從轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的狀態(tài)所需要的能量。）2.曲線（1）AC表示的條件下，反應所需的活化能。（2）AB表示的條件下，反應所需的活化能。（3）BC表示?！咀兪接柧殹浚?021·浙江溫州市高三三模）如圖為蔗糖酶作用機理示意圖，甲表示蔗糖，乙表示麥芽糖。下列敘述正確的是（）A.丙是果糖，丁是葡萄糖B.圖示過程能說明酶具有專一性和高效性C.與甲結合的酶形狀發(fā)生改變形成酶底物復合物D.1g蔗糖酶使多少克蔗糖水解代表該酶活性的多少【知識拓展】（一）課本聚焦1.酶在細胞代謝中的意義？（P80）正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在下快速進行。2.若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則曲線中的B點在縱軸上應向移動。（二）酶與激素的比較酶激素產(chǎn)生部位活細胞作用部位細胞內外化學本質蛋白質（或少數(shù)RNA）生物功能催化作用作用后性質和數(shù)量均不改變共性①在生物體內均屬高效能物質，即含量、作用、生物代謝不可缺少；②都具有性，作用于特定的物質、結構或細胞，且與相應物質后才能發(fā)揮效效應。提醒：能產(chǎn)生激素的細胞能產(chǎn)生酶；但能產(chǎn)生酶的細胞能產(chǎn)生激素。（三）混淆的酶名稱作用部位作用底物形成產(chǎn)物限制酶DNA分子末端或平末端DNA連接酶磷酸二酯鍵重組DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸解旋酶單鏈DNA分子RNA聚合酶磷酸二酯鍵rRNA【變式訓練】（2020·海南高考真題）下列關于胰蛋白酶和胰島素的敘述，正確的是（）A.都可通過體液運輸?shù)饺鞡.都在細胞內發(fā)揮作用C.發(fā)揮作用后都立即被滅活D.都能在常溫下與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應考點三：酶的特性核心突破例題精講核心突破例題精講【例題】（2021·湖北武漢市高三模擬）相較于無機催化劑，酶具有很多特性。下列關于酶的特性的實驗設計方案，合理的是（）A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液，驗證酶的專一性B.利用過氧化氫、過氧化氫酶和蒸餾水，驗證酶的高效性C.利用淀粉、淀粉酶、斐林試劑，探究溫度對酶活性的影響D.利用過氧化氫、過氧化氫酶，探究PH對酶活性的影響知識總結知識總結酶的特性【科學探究、科學思維】高效性：降低活化能的作用更，是無機催化劑的107~1013倍；專一性：每一種酶只能催化化學反應；①過酸、過堿、高溫會使酶的遭到破壞，使作用條件較溫和酶；（不可逆）②低溫、溫度和PH偏高、偏低會酶的活性，但不會破壞它的空間結構，（可逆）（一）高效性【科學探究、科學思維】1.實驗（原理：2H2O2→2H2O+O2↑）2.分析1號：2mlH2O2→氣泡，衛(wèi)生香2號：2mlH2O2氣泡，衛(wèi)生香3號：2mlH2O2+2滴FeCl3→氣泡，衛(wèi)生香4號：2mlH2O2+2滴肝臟研磨液→氣泡，衛(wèi)生香自變量：（1、2號）、（1、3、4號）因變量：3.結論1號與2號比較：加熱可以；1號與3、4號比較：酶具有作用，催化劑可在常溫下加快反應速率，且酶的催化效率。4.曲線a與c比較：酶具有催化作用，但酶只能縮短達到化學平衡所需的，不能改變化學反應的；a與b比較：與無機催化劑相比，酶的?！咀兪接柧殹浚?021·河北保定市高三二模）酶是細胞代謝不可缺少的催化劑，下列有關酶的敘述正確的是（）A.H2O2受熱分解加快和加入肝臟研磨液H2O2分解反應原理相同B.兩種酶催化的反應速率不同，反應速率高的酶有高效性C.酶促反應過程中不一定需要ATP，但ATP合成一定需要酶D.酶的高效性保證了細胞內各種代謝有條不紊的進行（二）專一性【科學探究、科學思維】1.實驗（原理：淀粉）（1）方案一：不同底物，相同酶步

驟1號（實驗組）2號（對照組）一底物2ml可溶性淀粉溶液2ml蔗糖溶液二淀粉酶溶液1ml三60℃水浴加熱5min四斐林試劑2ml五50℃—65℃水浴加熱2min現(xiàn)

象磚紅色沉淀磚紅色沉淀自變量：因變量：（觀察是否產(chǎn)生磚紅色沉淀）提醒：此實驗一般不用碘液檢驗。因為：。（2）方案二：相同底物，不同酶步

驟1號（實驗組）2號（對照組）一底物2ml二淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml蔗糖酶溶液三60℃水浴加熱5min四斐林試劑2ml五50℃—65℃水浴加熱2min現(xiàn)

象磚紅色沉淀磚紅色沉淀自變量：因變量：（觀察是否產(chǎn)生磚紅色沉淀）提醒：此實驗可用碘液檢驗。若淀粉水解，則；若淀粉沒有水解，則。2.結論：每一種酶只能催化化學反應，這就是酶的專一性。3.物理模型——“鎖和鑰匙學說”BE+F（其中A代表酶）4.曲線加入酶A后反應速率，而酶B與無酶的現(xiàn)象相同，說明酶B對此反應，進一步說明酶具有專一性?！局R拓展】課本聚焦1.具有專一性的物質有：2.酶與無機催化劑在催化范圍上的比較（P83、85）酶：，只催化一種或一類化學反應無機催化劑：（例如：酸既能催化蛋白質水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解制備葡萄糖）【變式訓練】（2021·遼寧鐵嶺市高三一模）為探究影響酶活性的因素，驗證酶的專一性和高效性等，某同學設計了4套方案，如表所示。下列相關敘述正確的是（）方案催化劑底物pH溫度①胃蛋白酶蛋白塊不同pH值適宜②淀粉酶淀粉、蔗糖適宜適宜③蛋白酶蛋白質適宜不同溫度④過氧化氫酶、氯化鐵溶液過氧化氫強酸性室溫A.方案①的目的是探究pH對酶活性的影響，自變量pH可設置為3、7、9B.方案②的目的是驗證淀粉酶的專一性，可用斐林試劑檢測C.方案③的目的是驗證溫度對酶活性的影響，可用雙縮脲試劑檢測D.方案④的目的是驗證酶的高效性，加酶的一組產(chǎn)生氣泡數(shù)較多（三）作用條件較溫和【科學探究】1.溫度對酶活性的影響步

驟11’22’33’一可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml二淀粉酶溶液1ml1ml1ml三分別在不同條件下放置5min60℃水浴加熱（對照組）煮沸（實驗組）加冰塊（實驗組）四混合1與1’混合2與2’混合3與3’混合五原處理溫度條件下恒溫5min六加碘液2滴現(xiàn)

象自變量：因變量：（用單位時間內表示）結論：酶所催化的化學反應需要在條件下進行。提醒：①檢測試劑不能用斐林試劑；（）②底物不宜選用H2O2；（）③實驗時，應先，再讓。（所以實驗中步驟三和四不能顛倒。）【變式訓練】（2021·福建省連城縣第一中學高三模擬）如圖表示酶的濃度一定時某酶促反應速率和溫度的關系。某興趣小組據(jù)圖探究經(jīng)過t4條件處理的該酶，當溫度降低到t3時，其活性是否可以恢復到較高水平。下列錯誤的是（）A.圖中酶促反應速率可以用產(chǎn)物的生成速率或反應物的消耗速率表示B.圖中t1和t5對應的酶促反應速率都為0的原因相同C.該探究實驗應該設置分別在t3和t4溫度下進行保溫處理的兩對照組D.該探究實驗實驗組的處理應該先在t4溫度下保溫處理，再在t3溫度下保溫處理2.PH對酶活性的影響步

驟123一將3滴新鮮肝臟研磨液（H2O2酶）放入不同PH條件處理備用2mlNaOH溶液（組）2mlHCl溶液（組）2ml蒸餾水（組）二加入H2O22ml三反應時間5min四衛(wèi)生香點燃現(xiàn)象氣泡燃燒氣泡燃燒氣泡燃燒自變量：因變量：（用單位時間內產(chǎn)物的生成量或底物的消耗量表示）結論：酶所催化的化學反應需要在條件下進行。提醒：①底物不宜選用淀粉；（）②實驗時，應先控制好變量，再讓底物與酶混合反應?！咀兪接柧殹浚?020·浙江高考真題）為研究酶作用的影響因素，進行了“探究PH對過氧化氫酶的影響”的活動。下列敘述錯誤的是（）A.反應小室應保持在適宜水溫的托盤中B.加入各組反應小室中含有酶的濾紙片的大小和數(shù)量應一致C.將H2O2加到反應小室中的濾紙片上后需迅速加入PH緩沖液D.比較各組量筒中收集的氣體量可判斷過氧化氫酶作用的適宜PH范圍3.探究酶的最適溫度或PH若要研究最適溫度和最適PH，我們可以通過，先在一定范圍內設置，然后以效果最佳的一組為中心，前推一組后推一組，縮小，并減小，重做實驗。【知識拓展】（一）酶相關的知識網(wǎng)絡圖【變式訓練】（2021·山東泰安市高三其他模擬）從某種微生物細胞中分離得到了一種酶Q，為了探究該酶的最適溫度進行了相關實驗，實驗結果如圖甲所示；圖乙為酶Q在60℃下催化一定量的底物時，生成物的量隨時變化的曲線。下列分析不正確的是（）A.由圖甲可知，該種微生物適合在較高的溫度環(huán)境中生存B.增加每組實驗的組數(shù)，可使得到的最適溫度范圍更精準C.圖乙實驗中若升高溫度，酶Q的活性不一定升高D.圖乙中，在t2時增加底物的量，酶Q的活性不變（二）酶的抑制劑1.競爭性抑制劑抑制劑與底物競爭酶分子的同一結合位點，當抑制劑與酶結合后，就阻止了底物與酶的結合。所以競爭性抑制可以隨著逐漸恢復最大反應速率。（見曲線）2.非競爭性抑制劑抑制劑與酶分子上另外一些位點結合，導致從而不能與底物結合。所以，非競爭性抑制不可以通過增加底物濃度使反應速率恢復到最大速率，因為一部分酶已經(jīng)被破壞了。參看上圖中的曲線3，由曲線3與曲線1的關系可知，加入非競爭性抑制劑相當于。（見曲線c）（三）酶在生活中的實例1.人發(fā)燒時不想吃東西，原因是體溫升高導致，食物在消化道中消化緩慢。2.唾液淀粉酶隨食物進入胃內就會，原因是唾液淀粉酶的最適pH為6.8，而胃液的pH為0.9～1.5。3.胰島素等蛋白質類或多肽類激素只能注射，不能口服，原因是口服會導致該類激素被蛋白酶和肽酶分解成而失效。固醇類激素(如性激素)和氨基酸衍生物類激素(如甲狀腺激素)不會被消化酶分解，?！咀兪接柧殹浚?021·山東淄博市·高三二模）抑制劑與酶結合引起酶活性降低或喪失的過程稱為失活作用。根據(jù)抑制劑與底物的關系可分為競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑，下圖為兩種抑制劑的作用機理模型。相關敘述錯誤的是（）A.由模型A可知，酶與底物的結構特異性契合是酶具有專一性的結構基礎B.由模型B可知，競爭性抑制劑通過競爭酶與底物的結合位點而影響酶活性C.由模型C推測，可通過增加底物濃度來降低非競爭性抑制劑對酶活性的抑制D.非競爭性抑制劑與底物結合位點以外的位點結合，通過改變酶構象影響酶活性考點四：影響酶促反應的因素核心突破例題精講核心突破例題精講【例題】（2020·北京高考真題）用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，兩組實驗結果如圖。第1組曲線是在pH=7.0、20℃條件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了（）A．懸液中酶的濃度 B．H2O2溶液的濃度C．反應體系的溫度 D．反應體系的pH知識總結知識總結（一）溫度和PH【科學思維】1.單因子因素的影響（影響酶活性）（1）在一定范圍內，隨溫度（PH）的升高，酶的催化作用，超過這一范圍，催化作用逐漸；（2）低溫只會酶的活性，不改變酶的空間結構；高溫、強酸、強堿會使酶，改變其空間結構。2.多因子因素的影響（影響酶活性）（1）自變量是，因變量是；（2）A圖中PH的變化影響酶作用的最適溫度；B圖中溫度的變化影響酶作用的最適溫度；（3）此圖得出PH=7為最適PH，也得出溫度=30℃為最適溫度，只能說酶活性在此條件下，PH=7，溫度=30℃時。（二）底物濃度和酶濃度【科學思維】1.甲圖表示：在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應速率隨底物濃度增加而；但當?shù)孜镞_到一定濃度后，受限制，酶促反應速率不再增加。2.乙圖表示：在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度成?！咀兪接柧殹浚?021·浙江金華市高三一模）下圖曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據(jù)圖分析錯誤的是（）A.增大pH后重復該實驗，A、B點位置均會降低B.降低酶濃度后重復該實驗，反應速率可用曲線a表示C.反應物濃度是限制曲線AB段反應速率的主要因素D.若B點后升高溫度，將呈現(xiàn)曲線c所示變化考點五：ATP核心突破例題精講核心突破例題精講【例題】（2021·浙江寧波市鎮(zhèn)海中學高三模擬）下圖是ATP的結構示意圖，其中①、②、③表示化學鍵。下列敘述正確的是（）A.ATP使肌肉中的能量增加，改變形狀，這是放能反應B.根尖細胞形成③所需的能量來源于光能也可來源于化學能C.細胞內的吸能反應所需能量都是由③斷裂后直接提供D.②和③都斷裂后所形成的產(chǎn)物中有RNA的基本組成單位知識總結知識總結（一）基礎概念【生命觀念】1.概述：ATP的中文名稱是；結構簡式為；1個ATP分子中含1個，2個，3個。2.物理特性：白色粉末，溶于水，可口服3.功能：化合物，是細胞生命活動所需能量的來源。（直接能源物質）4.結構簡式與結構簡圖【知識拓展】（一）課本聚焦1.ATP是能量嗎？（P88）ATP不是能量，而是與能量有關的一種物質，不可等同于能量。它是一種高能磷酸化合物，需要水解才能釋放能量。2.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？（P88）因為ATP的一個高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達30.54kJ/mol，所以說它是細胞內的一種高能磷酸化合物。3.細胞中含有大量ATP嗎？新陳代謝旺盛的細胞中是否ATP含量較多？（P89）不可誤認為細胞中含有大量ATP。事實上，細胞中ATP含量很少,但ATP與ADP轉化非常迅速、及時。無論飽食還是饑餓，ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡。新陳代謝旺盛的細胞中，ATP含量并沒有增加，只是ATP與ADP的相互轉化更迅速。4.ATP中的化學能可以轉化成熱能嗎？（ P94計算）人、鳥類和哺乳類維持體溫的能量來源都是細胞呼吸釋放的能量。該過程中葡萄糖等分子中穩(wěn)定的化學能釋放出來，大都轉化為熱能，可以直接用于維持體溫；少數(shù)合成ATP，ATP水解釋放的能量，也能轉化成熱能，用于維持體溫恒定。5.ATP是唯一的直接能源物質嗎？ATP不是唯一的高能磷酸化合物，也不是唯一的直接能源物質，例如：GTP、CTP、UTP等，它只是最主要的。（二）易混結構（下圖中的A代表的含義）【變式訓練】（2021·普寧市第二中學高三三模）dATP是三磷酸脫氧腺苷的英文名稱縮寫，其結構式可簡寫成dAP～P～P（該結構式中的dA表示脫氧腺苷）。下列分析正確的是（）A.dATP與ATP