2023届高考生物二轮复习酶和ATP学案

第3讲　酶和ATP

1. 下图中为什么低温时曲线和横轴不相交？(必修1 P84图52、图53)

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提示：因为低温时酶的结构未改变，只是活性降低而已。

2．过酸、过碱或温度过高、过低，对酶的结构影响一样吗？(必修1 P84“文字信息”)

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提示：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。

3．溶菌酶为什么具有抗菌消炎作用？(必修1 P85“科学·技术·社会”)

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提示：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁。

1．在0 ℃和80 ℃条件下，淀粉酶的活性都极低甚至接近于0，其原理____________ (填“相同”或“不同”)，判断理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：不同　在0 ℃条件下，淀粉酶的活性极低是因为低温抑制酶的活性，其空间结构并没有发生变化；在80 ℃条件下，淀粉酶的空间结构被破坏，导致淀粉酶的活性极低

2.

真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。把植酸酶B在pH为1的条件下放置一段时间，再转移到pH为6的条件下，该酶会恢复较强的活性吗？为什么？

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答案：不会。过酸会使酶空间结构遭到破坏，变性失活；pH恢复，酶活性不会恢复。

考点一　酶在细胞代谢中的作用

　(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　)

注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白

A．该酶的催化活性依赖于CaCl2

B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度

C．该酶催化反应的最适温度70 ℃，最适pH为9

D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物

解析：分析表格信息可知，降解率越高说明酶活性越高，故②组酶的活性最高，此时pH为9，需要添加CaCl2，温度为70 ℃。分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。故选C。

答案：C

1．比较酶与激素的异同

(1)相同点：都具有微量、高效的特点，也都具有一定的特异性。

(2)区别

2.辨析酶的作用原理、特性及反应速率的影响因素曲线

(1)酶的作用原理曲线

①由图可知，酶的作用原理是降低反应的活化能。

②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

(2)酶的特性曲线

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。

②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性。

(3)影响酶促反应速率的因素曲线

①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图3：OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。

3．探究酶的特性及相关实验分析

题点一：借助坐标曲线考查理解能力和信息获取能力

1．(2022·石家庄模拟预测)谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)是蛋白质代谢过程中最重要的转氨酶(可催化氨基酸与酮酸之间氨基转移，使酮酸转化为氨基酸)，其活性的高低可以反映蛋白质代谢强度的大小。某农科院通过研究饲料中大豆抗原蛋白(Glycinin)的添加量对黄金鲫幼鱼GOT和GPT活性的影响，从而为优化黄金鲫饲料配方提供基础数据。实验结果如图所示，下列叙述错误的是(　　)

注：Glycinin的添加量依次为：0(C)，30 g/kg饲料(D－3)，60 g/kg饲料(D－6)，90 g/kg饲料(D－9)，120 g/kg饲料(D－12)；两图的纵坐标均代表酶活性。

A．该实验的自变量为Glycinin在黄金鲫饲料中的添加量，饲料中其它种类的营养物质为无关变量

B．GOT和GPT均可以降低氨基酸转换过程中的活化能，其催化结果并不会改变氨基酸总数

C．实验结果表明Glycinin量过高会明显降低幼鱼蛋白质代谢，故饲料中仅可少量添加

D．对刚购买到的黄金鲫可立即分组开展实验，无需饲喂正常饲料和适应新的培养环境

答案：D

题点二：借助与酶相关实验设计与分析，考查实验探究能力

2．(2022·广东茂名二模)牛奶中富含蛋白质，新鲜生姜根茎中的凝乳酶能够水解牛奶中的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些离子相互作用，形成凝胶体，待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品——姜汁撞奶。为探索制作姜汁撞奶的条件，某生物兴趣小组通过实验探究温度对凝乳酶活性的影响，结果如下图所示。据此分析，下列说法正确的是(　　)

A．凝乳酶能为蛋白质的水解提供活化能

B．85 ℃的牛奶与姜汁混合可能不会凝固

C．不同温度下凝乳酶的活性不同

D．保存凝乳酶的适宜温度约为60 ℃

答案：B

3．(2022·广东模拟预测)燕麦麸中富含的β葡聚糖是人体所需的一种重要膳食纤维，具有降低胆固醇、降低血糖，调节免疫、降低肠癌风险等多种功能。为实现燕麦资源的高值化利用，研究人员采用耐热α淀粉酶处理燕麦麸来提取β葡聚糖，现欲探究β葡聚糖提取的最适条件，测定了在不同条件下的β葡聚糖的提取率(如图所示)。回答下列问题：

(1)据图分析，影响燕麦麸中β葡聚糖提取的因素有料液比、____________、水溶加热时间和水溶温度等，结合上述信息，推测温度影响β葡聚糖提取率的原因最可能是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)据图分析，水溶加热时间在1～5小时内，β葡聚糖提取率的变化为________，在________小时水溶加热下提取率最高。

(3)综合上述信息，若采用耐热α淀粉酶从燕麦麸中提取β葡聚糖，所需的最优化条件组合为________________________________________________________________________。

(4)研究人员欲在上述实验基础上，设计实验探究耐热α淀粉酶的最适pH，请写出实验思路及最适pH确定方法实验思路：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

最适pH确定方法：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：酶是由生物活细胞产生的、对作用底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或者核糖核酸(RNA)。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，酶促反应需要最适的温度和最适的pH值条件。温度过高或过低，pH值过高或过低都会影响酶的活性，高温、过酸和过碱的条件会使酶永久失活。

(1)图中显示，4个曲线图的横坐标依次为料液比、水溶温度、水溶加热时间和淀粉酶添加量，则该4项因素对燕麦麸中β葡聚糖的提取率都有影响；其中温度会影响淀粉酶活性，从而影响燕麦麸中的淀粉水解速率，进而影响β葡聚糖的提取率。(2)据提取率随水溶时间的变化曲线图分析，水溶加热时间在1～5小时内，β葡聚糖提取率的变化先增加后下降，在4小时水溶加热下提取率最高。(3)从4个曲线图变化来看，每条曲线都有峰值，峰值所对应的条件即为最优化条件，则在料液比1∶10、水溶温度为75 ℃、水溶加热4 h和淀粉酶添加量为1.5%条件下的β葡聚糖提取率最高。(4)研究人员要在上述实验基础上，探究耐热α淀粉酶的最适pH值范围，需要设置一系列pH梯度的缓冲(溶)液，在料液比1∶10、水溶温度为75 ℃和淀粉酶添加量为1.5%的条件下，水溶加热4 h，检测各组的β葡聚糖的提取率。以测得的β葡聚糖提取率最大值所对应的pH值为中心，上下各延伸一个pH梯度，即为最适pH值范围。

答案：(1)淀粉酶添加量　温度会影响淀粉酚活性，从而影响燕麦麸中的淀粉水解速率，进而影响β葡聚糖的提取率

(2)先增加后下降　4

(3)料液比1∶10、水溶温度为75 ℃、水溶加热4 h和淀粉酶添加量为1.5%

(4)设置一系列pH梯度的缓冲(溶)液，在料液比1∶10、水溶温度为75 ℃、淀粉酶添加量为1.5%的条件下，水溶加热4 h，检测各组β葡聚糖的提取率　以测得的β葡聚糖提取率最大值所对应的pH值为基准，在其附近缩小浓度梯度再进行实验，直至出现提取率最大峰值，即为最适pH考点二　ATP在细胞代谢中的作用

　(2022·浙江卷)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　)

A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成

B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键

C．在水解酶的作用下不断地合成和水解

D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带

解析：ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，ATP分子中大量的能量就储存在特殊的化学键中。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中特殊的化学键水解。1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。故选D。

答案：D

1．熟记ATP的组成和特点

(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。

(2)ATP中含有两个特殊的化学键，其中远离腺苷的特殊的化学键容易水解与合成。

2．理清ATP与核酸和细胞代谢的关系

3．明确ATP的产生与O2间的关系

(1)A点时ATP产自无氧呼吸。

(2)B点后ATP产生量不再随O2供给量增加而增加，其限制因子可能为酶、ADP、磷酸等。

题点一：围绕ATP的结构和功能，考查理解能力

1．(2022·广东模拟预测)某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等原料制备了DNA片段。下列叙述错误的是(　　)

A．dATP含有三个磷酸基团和两个特殊化学键

B．dATP与ATP相比，含氮碱基和含氧量均相同

C．以dATP为原料制备DNA片段，需脱去β和γ位磷酸基团

D．以dATP为原料制备32P标记的DNA片段，标记部位应在α位磷酸基团

答案：B

2．(2022·广东模拟预测改编)睡眠是机体复原整合和巩固记忆的重要环节，对促进中小学生大脑发育、骨骼生长、视力保护、身心健康和提高学习能力与效率至关重要。腺苷是一种重要的促眠物质。下图为腺苷合成及转运示意图。ATP运到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1 受体结合，可促进K＋ 通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。下列说法正确的是(　　)

A．ATP可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺嘌呤

B．储存在囊泡中的ATP以主动运输方式转运至胞外

C．腺苷通过促进 K＋ 通道开放而促进觉醒神经元的兴奋

D．利用AK活性抑制剂或利用 A2 激动剂可改善失眠症患者睡眠

答案：D

题点二：围绕ATP与能量流动和能量代谢，考查综合运用能力

3．(2022·广东模拟预测)线粒体作为细胞氧化供能的中心，所需的ADP和Pi是由细胞质基质输入到线粒体基质中的，而合成的ATP则要输出到线粒体外。位于线粒体内膜上的某大分子物质能利用膜内外H＋浓度梯度差将ADP和Pi运进线粒体基质，同时将ATP输出到线粒体外。下列叙述错误的是(　　)

A．线粒体的形态结构和功能发生异常时，代谢反应可能出现紊乱，导致疾病发生

B．线粒体内膜上分布着转运蛋白参与ADP、Pi和ATP的运输

C．若利用H＋浓度梯度差增加进入线粒体的ADP的数量，则可能会促进ATP的合成

D．线粒体作为细胞氧化供能的中心，会发生C6H12O6→C3→CO2的转化过程

答案：D