内容正文:
酶与ATP
湖南省耒阳市第一中学 周伟
◆考纲要求与素养定位
考纲要求
素养定位
1.酶在代谢中的作用(II)。
2.ATP在能量代谢中的作用(II)。
3.探究影响酶活性的因素(实验)。
1.认识到生命活动不仅具有物质基础,还需要能量驱动,而能量的供应和利用,都离不开物质的变化。(生命观念)
2.通过关于探究酶的本质的科学史中众多的事实证据,以及科学家所采用的科学方法,以证据、逻辑为基础来建构概念,从而帮助学生在概念学习过程中,训练、提升科学思维品质。(科学思维)
3.体验科学探究的过程,学习控制变量、观察和检测因变量,能设置对照实验、认识对比实验,并能运用所掌握的科学方法和探究技能,开展全过程、开放性的探究。(科学探究)
4.关注酶的有关原理在生产、生活中的应用,尝试应用所学生物学知识解决生产、生活中的实际问题,关注生物科学技术与社会的关系。(社会责任)
◆知识网络与基础填空
【知识网络】
【基础填空】
1.酶是__________产生的具有__________作用的有机物,其中绝大多数是__________。每一种酶只能催化一种或一类化学反应,这是酶的__________。酶具有高效性原因是__________。影响酶活性的主要因素有__________等。
1.活细胞 催化 蛋白质 专一性 能显著降低化学反应的活化能 温度、pH
2.ATP分子的结构式可以简写成__________,其中的A代表__________。在动物体内,形成ATP的生理过程是__________,场所是__________;在植物体内,形成ATP的生理过程是__________。
2.A-P~P~P 腺苷 细胞呼吸 细胞质基质和线粒体 细胞呼吸和光合作用
◆考点突破与例题精讲
考点一、酶的概念、本质和作用机理
例1(2013·全国新课标卷Ⅱ)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
【解析】有些酶是生命活动所必须,比如呼吸作用有关的酶,那么在分化程度不同的细胞中都存在,A项正确;导致酶空间结构发生破坏变形的因素有:过酸、过碱、高温等,低温只能抑制酶的活性,不会破坏结构,B项错误;酶的作用实质即为降低反应所需活化能从而提高反应速率,C项正确;酶是蛋白质或者RNA,本身是催化剂,也可作为底物被蛋白酶或者RNA酶降解,D项正确。
【技法点拨】酶的概念、功能及特性,归纳如下表:
项目
内容
解读
产生部位
活细胞
酶是活细胞产生的,发挥作用可以在细胞内或细胞外
化学本质
绝大多数是蛋白质,少数是RNA
合成原料为氨基酸或核糖核苷酸
生理功能
催化作用
反应前后其本身的量和化学性质不变
酶的特性
高效性
催化效率是无机催化剂的107~1013倍
专一性
每种酶只催化一种或一类化学反应
温和性
强酸、强碱和高温能使酶永久失活,其原因是能破坏蛋白质的空间结构,引起蛋白质变性
【特别提醒】①一般来说,活细胞都能产生酶,但也有例外,如哺乳动物成熟红细胞没有细胞核,也没有众多细胞器,红细胞一旦成熟,将不再合成酶。
②酶专一性可以用“锁钥”模型解释,如下图所示。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构,图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被A催化的物质。可见,酶在反应前后物质的量和结构均不发生改变。
考点二、影响酶促反应速率的因素
例2(2016·全国卷Ⅱ)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)。
【答案】(1)B (2)加快 (3)不变 60℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
【解析】(1)通过曲线分析可知在相同温度条件下,B组产物浓度高,即反映了酶的活性强。
(2)A组为20℃,低温抑制酶