考向二 酶的本质、作用和特性 3.(2020山东枣庄、临沂6月模拟)温度会影响酶促反应速 率,其作用机理可用坐标曲线表示(如下图)。其中a表示 底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结构的影响,c 表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是
()
A.随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加 B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的 C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果 D.酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低
解读 本题以酶活性测定实验为背景,通过考查考生对实验步骤设计合理性 的判断,以及对酶特性相关知识的掌握和对实验步骤设计与这些相关知识 联系的理解。实验步骤是根据实验目的、原材料的特性等基本因素进行 设计的,实验的各步骤之间涵盖着诸多要素,在学习过程中要充分理解这些 机理和要点。
3.(2016全国Ⅱ理综,29)为了研究温度
【概念辨析——判一判】
1.水稻细胞内合成的某物质,能够在常温下高效催化淀粉的分解,该物质含 有羧基。( √ ) 2.在测定胃蛋白酶活性时,将溶液的pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活 性将逐渐增强。( × ) 3.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。 (√ ) 4.探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温 度下保温。( × )
(5)误认为“酶为化学反应提供了活化能”,实际上,酶并未给化学反应提供能 量,只是降低了参加反应的物质从常态转变为活跃状态所需的能量。 (6)误认为“酶只在细胞内起催化作用”,实际上酶既可在细胞内发挥作用,也 可在细胞外发挥作用。 (7)误认为“低温引起酶的变性失活”,实际上低温只是影响酶的活性,不破坏 酶的结构,但高温能使酶失活。
题图分析 分析题图,随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐缩短,在45 ℃时蛋 白块消失所需时间最短,而后随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐延长。结 合题意可知该实验探究洗衣粉中蛋白质水解酶的活性与温度的关系,可知该酶 的活性随温度上升先增加后减少,该酶的最适温度为45 ℃。
酶促反应曲线的分析技巧
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)产物浓度最先达到最大值的B组对应的酶活性最高。(2)酶活性与 温度的关系:在一定温度范围内(低于最适温度),随温度升高,酶活性增强。 据图可知,三组实验中B组(40 ℃)酶活性最高,如果A组温度提高10 ℃,达到 30 ℃,那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)据图可知,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)大多酶的化学本质是 蛋白质,少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性和专一性。
梳理网络 强基固本
【构建网络——填一填】
A.蛋白质.细胞呼吸 B.RNA吸 C.催化 D.活化能 E.温和 F.pH G.温度 H.A—P~P~P I.细胞呼吸 J.直接
【应知应会——记一记】
1.酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能。 2.酶的催化作用具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点。 3.酶的催化作用需要适宜的pH和温度等条件。高温、过酸、过碱会使酶 的空间结构遭到破坏而变性失活;低温只是降低酶的活性,但酶的空间结构 不变。 4.ATP是新陈代谢所需要能量的直接来源。一般来说,细胞内ATP和ADP相 互转化的能量供应机制是生物界的共性。
答案 C 解析 随着温度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A项 错误;曲线c中1、2点酶促反应的速率是一样的,但温度升高酶的结构发生 改变,因此酶的活性不同,B项错误;由曲线a、b可知,酶促反应的速率是底 物分子的能量和酶的结构共同决定的,C项正确;酶适于低温保存的原因是 酶分子在低温条件下其结构相对稳定,适于保存,D项错误。
2.与ATP有关的5个易错易混点 (1)ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中ATP的含量总是 处于一种动态平衡之中。ATP含有两个高能磷酸键,且远离腺苷的高能磷 酸键容易断开。 (2)动物和植物体内ATP的来源不同,前者通过细胞呼吸产生,场所是细胞质 基质和线粒体;后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段,场 所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体的类囊体膜,光反应阶段产生的ATP 仅用于光合作用的暗反应,其他生命活动所需ATP由细胞呼吸来提供。
4.(2020山东泰安6月三模)某小组为了解某种加酶洗 衣粉对蛋白质的水解作用,将相同大小的蛋白块置于 等量相同适宜浓度的洗衣粉溶液中,蛋白块消失所需 的时间与温度的关系如下图所示。下列有关叙述正 确的是( )
A.该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃ B.B和C两点催化效率相同的原因是酶的空间结构相同 C.若改变洗衣粉溶液的pH,则A点会向左或向右移动 D.若减小洗衣粉的浓度,A、B、C点均向上移动
答案 D 解析 酶具有专一性,分析题图可知该洗衣粉中具有蛋白质水解酶,蛋白质水解酶 的最适温度为45 ℃,但无法判断是否含有脂肪水解酶,A项错误;酶在C点温度下 催化效率下降是由于高温破坏了酶的空间结构导致酶的失活,B、C两点的酶的 空间结构不相同,B项错误;若改变洗衣粉溶液的pH,不会使酶的最适温度发生改 变,只会改变酶的催化效率,故会使A点向上或向下移动,C项错误;若减小洗衣粉 的浓度,即降低酶的量,会延长蛋白块消失所需的时间,则A、B、C三点均向上移 动,D项正确。
答案 D 解析 磷酸肌酸和ATP都是动物和人细胞中的高能磷酸化合物,A项正确;根 据题意可知,磷酸肌酸中的能量可以转移到ATP中,并不能为肌肉收缩直接 提供能量,B项正确;磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,以保证细胞中ATP含 量的稳定,从而维持机体正常的能量供应,C项正确;人体肌肉细胞中ADP和 ATP相互转化的反应在物质上可以看成可逆反应,而在能量的角度不能看 成可逆反应,因此不能简单地定性为不可逆反应,D项错误。
01 重做真题 感悟考情
内
容
索
02 梳理网络 强基固本
引
03 核心考点 能力突破
重做真题 感悟考情
1.(2017全国Ⅱ理综,3)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 ℃
横坐标所表示的因素之外的其他因素。
(3)三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点,理解特殊
点的意义。
(4)四看不同曲线的变化:理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化
的原因。
【辨清易错易混】
1.有关酶的本质、特性及影响因素的7个易错易混点 (1)误认为“酶的本质是蛋白质”,实际上绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA,由此酶合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸,酶合成的场所是核糖体或 细胞核。 (2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”,实际上,活细胞都能产生酶。 (3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”,酶是生物催化剂,只起催化作用。 (4)误认为“酶和激素一样,酶促反应完成后酶随即解体”,酶作为催化剂在催 化反应前后分子结构不发生改变,仍具有催化作用。
核心考点 能力突破
考点1 酶与ATP
【热考内容练析】
考向一 ATP的结构、合成与利用 1.酶是细胞代谢不可缺少的催化 剂,ATP是生命活动的直接能源物质。 ATP逐级水解的过程如下图。下列 叙述错误的是( ) A.①和③含有的化学元素不完全相同 B.②是组成RNA的基本单位之一 C.底物的量相同时,图中释放能量最少的过程是Ⅲ D.酶的催化作用需要ATP提供能量
2.(2020山东济南6月三模)在人体肌肉细胞中会发生下图所示的反应,当磷 酸肌酸含量高、ATP含量低时,反应向右进行,当ATP含量高、磷酸肌酸含 量低时,反应向左进行。通常肌肉细胞中磷酸肌酸的含量约为ATP含量的 三至四倍,下列叙述错误的是( )
磷酸肌酸+ADP
ATP化合物 B.磷酸肌酸不能为肌肉收缩直接提供能量 C.磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,维持机体正常的能量代谢 D.人体肌肉细胞中ADP和ATP相互转化的反应均不是可逆反应
规律总结
解答此类试题应用“四看法”。
(1)一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。
(2)二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握
变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物
的量未达到饱和时,限制因素是横坐标所表示的因素,达到饱和后,限制因素是除
答案 D 解析 ③是腺苷,含C、H、O、N,①为ADP,含C、H、O、N、P,含有的化学 元素不完全相同,A项正确;②是一分子腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单 位之一,B项正确;①是ADP,②是AMP,③是腺苷,Ⅰ和Ⅱ断裂的都是特殊化 学键(高能磷酸键),Ⅲ断裂的是普通化学键,Ⅰ和Ⅱ两个过程产生的能量相 等,Ⅲ过程产生的能量最少,C项正确;酶的催化作用不需要能量,D项错误。
题图分析 曲线a表示底物分子具有的能量,随着温度升高,底物分子具有的 能量直线上升;曲线b表示温度对酶空间结构的影响,随着温度升高,酶空间 结构由稳定变为空间结构解体(数值为0);曲线c表示酶促反应速率与温度 的关系,随着温度升高,酶促反应速率先升高后降低,直到高温使酶变性失 活,酶促反应速率为0。