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高考生物二輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)保分專題03《酶與ATP》學(xué)案(含詳解)
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這是一份高考生物二輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)保分專題03《酶與ATP》學(xué)案(含詳解),共20頁(yè)。
?基礎(chǔ)保分專題三 酶與ATP
NO.1 學(xué)前自主測(cè)評(píng)
[選擇題—練明高頻考點(diǎn)]
考點(diǎn)一 ATP在細(xì)胞代謝中的作用
1.ATP是直接為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量的有機(jī)物。關(guān)于ATP的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.酒精發(fā)酵過(guò)程中有ATP生成
B.ATP可為物質(zhì)跨膜運(yùn)輸提供能量
C.ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量
D.ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成
解析:選D ATP是由腺嘌呤、核糖和磷酸組成的。
2.(洛陽(yáng)模擬)如圖為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式,下列敘述正確的是( )
A.ATP經(jīng)DNA酶水解后的產(chǎn)物是合成RNA的原料之一
B.細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)過(guò)程伴隨著ATP的水解
C.酶1和酶2的功能不同的根本原因是組成二者基本單位的種類、數(shù)量和排列順序不同
D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制發(fā)生在所有生物體內(nèi),體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性
解析:選B DNA酶可將DNA分子水解為脫氧核苷酸,但不能水解ATP。細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)過(guò)程中需要ATP提供能量。酶1和酶2的本質(zhì)是蛋白質(zhì),二者功能不同的根本原因是控制這兩種酶合成的基因不同。病毒是專營(yíng)寄生性生物,沒(méi)有獨(dú)立的能量代謝體系,其體內(nèi)不能發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。
3.(屆高三·濟(jì)寧摸底)ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)四種高能磷酸化合物,它們的結(jié)構(gòu)只是堿基的不同,下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.ATP的合成常伴隨著細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)
B.1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì)
C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脫氧核糖構(gòu)成的
D.UTP斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵后可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料
解析:選C 細(xì)胞的吸能反應(yīng)常伴隨著ATP的水解,放能反應(yīng)總是與ATP的合成相關(guān)聯(lián);根據(jù)題干可知,1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì),即磷酸、核糖和堿基;CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的;UTP斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵后是尿嘧啶核糖核苷酸,是RNA的基本單位之一,可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料。
4.(三門峽二模)磷酸肌酸主要儲(chǔ)存于動(dòng)物和人的肌細(xì)胞中,是一種高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化,圖示如下:
磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C)
下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.磷酸肌酸是能量的一種儲(chǔ)存形式,是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)
B.磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián)
C.肌肉收縮時(shí),在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定
D.可推測(cè)生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等
解析:選A ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì);由題圖可知,磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián);肌肉收縮時(shí),磷酸肌酸可轉(zhuǎn)化為ATP,故可使ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定;生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等。
5.(長(zhǎng)沙二模)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些蚜蟲(chóng)能合成類胡蘿卜素,其體內(nèi)的類胡蘿卜素不僅能吸收光能,傳遞給負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)的組織細(xì)胞,而且還決定蚜蟲(chóng)的體色。陽(yáng)光下蚜蟲(chóng)的ATP生成量將會(huì)增加,黑暗時(shí)蚜蟲(chóng)的ATP含量會(huì)下降。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.正常情況下蚜蟲(chóng)在黑暗中合成ATP時(shí)會(huì)伴隨著O2的消耗
B.蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需能量?jī)H僅來(lái)自呼吸作用
C.蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí),陽(yáng)光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣
D.蚜蟲(chóng)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多,說(shuō)明其體內(nèi)的ATP含量不穩(wěn)定
解析:選A 在黑暗中,蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需的能量來(lái)源于呼吸作用,因此正常情況下會(huì)伴隨著O2的消耗;根據(jù)題意可知,蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需能量不僅來(lái)自呼吸作用,還可來(lái)自類胡蘿卜素吸收的光能;蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí),無(wú)論在陽(yáng)光下還是在黑暗中,ATP的消耗量是一樣的;雖然蚜蟲(chóng)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多,但是兩種環(huán)境中都會(huì)發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化并且處于動(dòng)態(tài)平衡中,故其體內(nèi)的ATP含量相對(duì)穩(wěn)定。
考點(diǎn)二 酶在細(xì)胞代謝中的作用
6.(贛州一模)下列關(guān)于酶的敘述,正確的是( )
A.酶的合成一定需要核糖體,但不一定需要高爾基體
B.pH較低時(shí)一定會(huì)降低酶的活性,但溫度較低時(shí)則不一定會(huì)降低酶的活性
C.在任何條件下,酶降低活化能的效果一定比無(wú)機(jī)催化劑顯著
D.所有活細(xì)胞都具有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶,但不一定都分布在線粒體中
解析:選D 對(duì)于化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)類的酶需要在核糖體上合成,而化學(xué)本質(zhì)為RNA的酶則不需要核糖體,有些酶是分泌蛋白,有些酶是胞內(nèi)蛋白,其中胞內(nèi)蛋白不需要高爾基體的加工;不同酶的最適pH不同,因此pH較低時(shí)不一定會(huì)降低酶的活性,反而可能升高酶的活性,如胃蛋白酶;酶降低化學(xué)反應(yīng)的活化能較無(wú)機(jī)催化劑顯著,體現(xiàn)出酶的高效性,但酶的催化作用需要適宜的條件,因此并不是在任何條件下酶降低活化能的效果一定比無(wú)機(jī)催化劑顯著;細(xì)胞呼吸是生命的特征之一,所有活細(xì)胞都具有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶,但這些酶不一定都分布在線粒體中,如原核細(xì)胞沒(méi)有線粒體。
7.(屆高三·廣東五校協(xié)作體聯(lián)考)核酶是具有催化功能的RNA分子,在特異地結(jié)合并切斷特定的mRNA后,核酶可從雜交鏈上解脫下來(lái),重新結(jié)合和切割其他的mRNA分子。下列關(guān)于核酶的敘述,正確的是( )
A.向核酶中滴加雙縮脲試劑,水浴加熱可發(fā)生紫色反應(yīng)
B.與不加核酶組相比,加核酶組mRNA降解較快,由此可反映核酶的高效性
C.核酸具有熱穩(wěn)定性,故核酶的活性不受溫度的影響
D.核酶與催化底物特異性結(jié)合時(shí),有氫鍵形成,也有磷酸二酯鍵的斷裂
解析:選D 根據(jù)題意可知,核酶是具有催化功能的RNA分子,因此不會(huì)和雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng);與不加核酶組相比,加核酶組mRNA降解較快,由此可反映核酶具有催化作用,但不能反映其高效性;核酸具有熱穩(wěn)定性,但是在高溫條件下結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變,因此核酶的活性受溫度的影響;核酶與催化底物特異性結(jié)合時(shí),核酶和mRNA之間有氫鍵形成,而切割mRNA分子時(shí)也有磷酸二酯鍵的斷裂。
8.(合肥一模)為研究溫度對(duì)酶活性的影響,在40 ℃(a組)和20 ℃(b組)條件下測(cè)定不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度,結(jié)果如圖,以下敘述正確的是( )
A.b組t2后由于酶達(dá)到飽和點(diǎn),反應(yīng)速率達(dá)最大值
B.a(chǎn)組O~t1時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率始終保持不變
C.a(chǎn)組和b組的pH、酶濃度、反應(yīng)物總量都應(yīng)相同
D.30 ℃條件下達(dá)到反應(yīng)平衡點(diǎn)的時(shí)間介于t1和t2之間
解析:選C b組t2后產(chǎn)物濃度不再升高,其酶促反應(yīng)的速率為零;a組O~t1時(shí)間內(nèi)隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)其產(chǎn)物濃度的增加速率減慢,說(shuō)明其反應(yīng)速率逐漸降低;題圖是為研究溫度對(duì)酶活性的影響,在40 ℃(a組)和20 ℃(b組)條件下測(cè)定不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度隨時(shí)間變化的曲線圖,該實(shí)驗(yàn)中的pH、酶濃度、反應(yīng)物總量均屬于無(wú)關(guān)變量,無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜;該酶在40 ℃時(shí)的活性較20 ℃時(shí)的活性高,但無(wú)法判斷該酶催化反應(yīng)的最適溫度,因此無(wú)法確定30 ℃條件下達(dá)到反應(yīng)平衡點(diǎn)的時(shí)間是否介于t1和t2之間。
考點(diǎn)三 與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
9.(贛州模擬)在三支試管中加入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的過(guò)氧化氫溶液,再分別加入適量的二氧化錳、新鮮豬肝研磨液、唾液,一段時(shí)間后測(cè)得底物含量變化如圖所示。則下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.曲線乙表示二氧化錳的催化作用,曲線甲與曲線乙對(duì)照反映了無(wú)機(jī)催化劑具有專一性
B.曲線丙表示豬肝中過(guò)氧化氫酶的催化作用,曲線甲與曲線丙對(duì)照反映酶具有專一性
C.曲線丙與曲線乙對(duì)照可以說(shuō)明酶具有高效性
D.曲線甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶與該底物不能形成酶—底物復(fù)合物
解析:選A 酶的高效性是指同無(wú)機(jī)催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高,由圖分析,催化效率丙>乙>甲,則甲、乙、丙三條曲線分別對(duì)應(yīng)唾液、二氧化錳、新鮮豬肝研磨液作用曲線。專一性是指每一種酶只能催化一種或者一類化學(xué)反應(yīng),曲線甲、乙對(duì)照不能得出無(wú)機(jī)催化劑具有專一性。曲線甲表示唾液淀粉酶不能催化過(guò)氧化氫的分解,曲線丙表示過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)氧化氫的分解,二者對(duì)照能說(shuō)明酶具有專一性。與乙相比,丙催化的時(shí)間短,效率高,因此可以說(shuō)明酶具有高效性。曲線甲不下降的原因是酶具有專一性,唾液淀粉酶不能催化過(guò)氧化氫的分解。
10.(屆高三·石家莊評(píng)估)如圖是某課外活動(dòng)小組在探究酶活性的影響因素時(shí)繪制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)的自變量是H2O2的分解速率,因變量是溫度
B.100 ℃時(shí)H2O2剩余量最少,說(shuō)明高溫條件下酶沒(méi)有失活
C.0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒(méi)有分解,說(shuō)明此溫度下酶的活性受到抑制
D.75 ℃時(shí)H2O2酶的活性高于50 ℃時(shí)H2O2酶的活性
解析:選C 本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度,因變量是H2O2的分解速率;H2O2在受熱條件下,分解速率加快,100 ℃時(shí)H2O2剩余量最少,是因?yàn)楦邷卮偈笻2O2分解速率加快,不能說(shuō)明高溫條件下酶沒(méi)有失活;0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒(méi)有分解,說(shuō)明此溫度下酶的活性受到抑制;75 ℃時(shí)H2O2的剩余量低于50 ℃時(shí)H2O2的剩余量,是因?yàn)闇囟容^高時(shí),H2O2自身分解速率較快,而不是酶活性較強(qiáng)。
[非選擇題—練通綜合交匯]
11.圖1和圖2是某生物興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究H2O2分解的條件而繪制的曲線圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)圖1和圖2所代表的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)的自變量依次為_(kāi)___________________、__________。
(2)由圖1可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是過(guò)氧化氫酶具有__________。
(3)圖2中限制AB段和BC段O2產(chǎn)生速率的主要因素分別是________________、__________________。
(4)該興趣小組還根據(jù)圖3做了關(guān)于溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn),探究經(jīng)過(guò)t4溫度處理的酶,當(dāng)溫度降低到t3時(shí),其活性是否可以恢復(fù)到較高水平。關(guān)于變量的設(shè)置:取3支試管,編號(hào)為甲、乙、丙,各加入適宜濃度的該酶溶液1 mL;甲和乙作為對(duì)照組應(yīng)分別在溫度為_(kāi)____和_____水浴裝置中保溫適宜時(shí)間,丙作為實(shí)驗(yàn)組的處理為_(kāi)___________________________________________________________。
解析:(1)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是探究H2O2在不同條件下的分解情況,所以對(duì)應(yīng)的變化條件即為自變量。(2)分析圖1可得出過(guò)氧化氫酶具有高效性的特點(diǎn)。(3)圖2中AB段,隨著H2O2濃度的增大,O2產(chǎn)生速率也不斷增大,說(shuō)明H2O2濃度是限制AB段O2產(chǎn)生速率的主要因素;BC段,O2產(chǎn)生速率不再隨H2O2濃度的增大而增大,此時(shí)的主要限制因素為過(guò)氧化氫酶數(shù)量(濃度)。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)需分為三組,一組溫度設(shè)定在t3,一組溫度設(shè)定在t4,一組溫度應(yīng)從t4降到t3。
答案:(1)催化劑種類 H2O2濃度 (2)高效性
(3)H2O2濃度 過(guò)氧化氫酶數(shù)量(濃度) (4)t3 t4 先在溫度為t4水浴裝置中保溫適宜時(shí)間,后在溫度為t3水浴裝置中保溫適宜時(shí)間
12.(南昌模擬)酶是具有生物催化功能的高分子物質(zhì)。在酶的催化反應(yīng)體系中,反應(yīng)物分子被稱為底物,底物通過(guò)酶的催化轉(zhuǎn)化為其他分子。幾乎所有的細(xì)胞活動(dòng)進(jìn)程都需要酶的參與,以提高效率。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)酚氧化酶與酚類底物在細(xì)胞中能實(shí)現(xiàn)分類存放,是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)具有________系統(tǒng),組成該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有的功能特性是________________。茶葉細(xì)胞中也存在眾多種類的酚類物質(zhì)與酚氧化酶。綠茶制取過(guò)程中必須先進(jìn)行熱鍋高溫炒制,這一過(guò)程的目的是________________________________________________________。
(2)茶樹(shù)的Rubicon酶在CO2濃度較高時(shí),該酶催化C5與CO2反應(yīng),Rubicon酶的存在場(chǎng)所為_(kāi)___________;該酶具有“兩面性”,在O2濃度較高時(shí),該酶催化C5與O2反應(yīng),產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中會(huì)產(chǎn)生CO2,其“兩面性”與酶的________(特性)相矛盾。
(3)如圖中曲線表示將酶在不同溫度下保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間,再在酶活性最高的溫度下測(cè)其殘余酶活性,由圖可得出:__________________________________________。
為了驗(yàn)證這一結(jié)論,請(qǐng)以耐高溫的纖維素分解酶為實(shí)驗(yàn)材料,比較在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存對(duì)酶活性的影響,寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路: _________________________________________。
解析:(1)酚氧化酶與酚類底物在細(xì)胞中能實(shí)現(xiàn)分類存放,是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)具有生物膜系統(tǒng),生物膜結(jié)構(gòu)的功能特性是選擇透過(guò)性。綠茶制取過(guò)程中必須先進(jìn)行熱鍋高溫炒制,這一過(guò)程的目的是高溫使酚氧化酶失活。(2)茶樹(shù)的Rubicon酶在CO2濃度較高時(shí),該酶催化C5與CO2反應(yīng),該反應(yīng)屬于暗反應(yīng)中的物質(zhì)變化,因此Rubicon酶的存在場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì);該酶具有“兩面性”,其“兩面性”與酶的專一性相矛盾。(3)由圖可得出酶在較低溫度下儲(chǔ)存活性受影響小,在較高溫度下儲(chǔ)存活性受影響大。為了驗(yàn)證這一結(jié)論,可以將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存足夠長(zhǎng)時(shí)間后,再在最適溫度下測(cè)量其活性。
答案:(1)生物膜 選擇透過(guò)性 高溫使酚氧化酶失活 (2)葉綠體基質(zhì) 專一性 (3)酶在較低溫度下儲(chǔ)存活性受影響小,在較高溫度下儲(chǔ)存活性受影響大 將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存足夠長(zhǎng)時(shí)間后,再在最適溫度下測(cè)量其活性
13.為了探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響,某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料:直徑4 cm、厚度0.5 cm的馬鈴薯塊莖圓片若干,隨機(jī)平均分為三組。實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象(表中“—”表示不做處理)如表:
步驟
第1組
第2組
第3組
1 mol/L的鹽酸溶液
浸泡5 min
—
—
1 mol/L的NaOH溶液
—
①
—
蒸餾水
—
—
浸泡5 min
將馬鈴薯塊莖圓片取出后,用吸水紙吸去其表面多余的液體
體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液
5滴
5滴
5滴
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
無(wú)氣泡產(chǎn)生
②
請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題:
(1)表格中的①是______________,②是____________。
(2)該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有_______________________________(至少寫出兩種)。
(3)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上均無(wú)氣泡產(chǎn)生,原因是________________________________________________________________________。
(4)放置幾分鐘后,該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)第3組馬鈴薯塊莖圓片上基本無(wú)氣泡產(chǎn)生,第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上竟然有少量氣泡產(chǎn)生。請(qǐng)分析:第3組基本無(wú)氣泡產(chǎn)生的原因是_________________;第1、2組有少量氣泡產(chǎn)生的原因可能是_____________(寫出一點(diǎn)即可)。
解析:(1)對(duì)第1、2、3組馬鈴薯塊莖圓片的處理分別是用鹽酸溶液、NaOH溶液、蒸餾水浸泡,且浸泡時(shí)間均為5 min。第1、2組結(jié)果說(shuō)明強(qiáng)酸和強(qiáng)堿影響了過(guò)氧化氫酶的活性,第3組沒(méi)有用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿處理,過(guò)氧化氫酶的活性較強(qiáng),會(huì)催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氧氣。(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量是pH,無(wú)關(guān)變量有多種,如馬鈴薯塊莖圓片的大小、浸泡時(shí)間、過(guò)氧化氫溶液的濃度和用量、觀察時(shí)間等。(3)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿會(huì)使過(guò)氧化氫酶變性失活,因此,在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上無(wú)氣泡產(chǎn)生。(4)第3組馬鈴薯塊莖圓片上起初有大量氣泡產(chǎn)生是過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解的結(jié)果,當(dāng)過(guò)氧化氫全部被分解后,不再產(chǎn)生氣泡。一段時(shí)間后,第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上有少量氣泡產(chǎn)生,可能是過(guò)氧化氫自然分解,產(chǎn)生的氧氣積累,也可能是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿浸泡時(shí)間短,只使馬鈴薯塊莖圓片中部分酶失活,使過(guò)氧化氫分解速度減慢,放置幾分鐘后氣體逐漸積累并形成氣泡。
答案:(1)浸泡5 min 有大量氣泡產(chǎn)生 (2)馬鈴薯塊莖圓片的大小、浸泡時(shí)間、過(guò)氧化氫溶液的濃度和用量、觀察時(shí)間等 (3)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿使馬鈴薯塊莖圓片中的過(guò)氧化氫酶失活 (4)過(guò)氧化氫分解完畢 過(guò)氧化氫自然分解產(chǎn)生的氣體得到積累,形成少量氣泡(合理即可)
NO.2 練后循圖憶知
[查清易錯(cuò)小點(diǎn)](判斷正誤)
1.ATP能在神經(jīng)元線粒體的內(nèi)膜上產(chǎn)生, 神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)消耗ATP (√)
(全國(guó)卷Ⅰ,T1AD)
2.DNA與ATP中所含元素的種類相同(√)
(全國(guó)卷Ⅰ,T1A)
3.ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)(√)
(2014·全國(guó)卷Ⅱ,T1C)
4.在生物體的活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行 (2014·四川卷,T1D)(×)
5.ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸,其合成所需的能量由磷酸提供(×)
6.ATP、DNA、RNA中的“A”表示的含義相同(×)
7.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性(√)
8.淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成(×)
(海南卷,T3A)
[理清知識(shí)主干]
1.記牢ATP的結(jié)構(gòu)和組成
(1)1分子ATP=1分子腺苷+3分子磷酸基團(tuán)。
(2)ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵,其中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵容易水解與合成。
2.理清ATP的合成、利用與細(xì)胞代謝的關(guān)系(填圖)
3.明確ATP產(chǎn)生與O2間的關(guān)系
(1)A點(diǎn)時(shí)ATP產(chǎn)自無(wú)氧呼吸。
(2)B點(diǎn)后ATP產(chǎn)生量不再隨供氧量增加而增加,其限制因子可能為、ADP、磷酸等。
[練通高考能力]
1.下列關(guān)于肌細(xì)胞中ATP的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.ATP與ATP酶中含有C、H、O元素
B.ATP與RNA分子中都含有核糖殘基
C.CO2分子的產(chǎn)生過(guò)程會(huì)合成少量ATP
D.ATP可為O2的吸收和利用過(guò)程提供能量
解析:選D ATP 由C、H、O、N、P五種元素組成,ATP酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),含有C、H、O、N等元素;ATP分子中含有腺苷和磷酸基團(tuán),腺苷由核糖和腺嘌呤組成,RNA分子含有磷酸、核糖和堿基;肌細(xì)胞合成CO2分子的過(guò)程為有氧呼吸第二階段,該過(guò)程產(chǎn)生少量的ATP;O2的吸收屬于自由擴(kuò)散,不消耗能量。
2.在有關(guān)DNA分子的研究中,常用32P來(lái)標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.已知某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端,若要使已有DNA末端被32P標(biāo)記上,則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的“γ”位上
B.若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上,則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的“γ”位上
C.ATP中兩個(gè)磷酸基團(tuán)被水解掉后所得的物質(zhì)是合成RNA分子的單體之一
D.dATP中的兩個(gè)高能磷酸鍵儲(chǔ)存的能量基本相同,但穩(wěn)定性不同
解析:選B 若用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上,則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的γ位上;dA—Pα~Pβ~Pγ脫去Pβ和Pγ這兩個(gè)磷酸基團(tuán)后,余下的結(jié)構(gòu)為腺嘌呤脫氧核苷酸,是DNA的基本組成單位之一,若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上,則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的α位上;ATP中兩個(gè)磷酸基團(tuán)被水解后所得的物質(zhì)是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA分子的單體之一;dATP中的兩個(gè)高能磷酸鍵儲(chǔ)存的能量基本相同,但穩(wěn)定性不同,遠(yuǎn)離“dA”的高能磷酸鍵更易水解。
3.在細(xì)胞內(nèi)普遍存在以下化學(xué)反應(yīng):蛋白質(zhì)E+ATP→蛋白質(zhì)E-ATP復(fù)合物→蛋白質(zhì)E+ADP+Pi+能量。下列分析錯(cuò)誤的是( )
A.一般來(lái)說(shuō),細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)吸能反應(yīng)由該反應(yīng)提供能量
B.該反應(yīng)主要發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上[H]和氧氣結(jié)合的階段
C.用32P標(biāo)記ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán),則釋放的Pi含32P
D.控制蛋白質(zhì)E合成的基因在細(xì)胞分化過(guò)程中不存在選擇性表達(dá)
解析:選B 題干中的反應(yīng)過(guò)程為ATP的水解,蛋白質(zhì)E為ATP水解酶,一般來(lái)說(shuō),大多數(shù)吸能反應(yīng)與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系。ATP的水解常常發(fā)生在細(xì)胞的耗能部位,而線粒體內(nèi)膜上[H]和氧氣結(jié)合的階段所產(chǎn)生的能量用于ATP的合成。ATP水解會(huì)斷裂遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵,因此釋放的Pi含32P??刂频鞍踪|(zhì)E合成的基因?yàn)楣芗一?,任何?xì)胞中都需要表達(dá),不存在選擇性表達(dá)。
[知識(shí)深化拓展]
1.熟知酶的“一來(lái)源、一作用、二本質(zhì)和三特性”(填圖)
2.把握與酶有關(guān)的三類曲線(據(jù)圖填空)
(1)酶的作用原理曲線:
①由圖可知,酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能
②若將酶變?yōu)闊o(wú)機(jī)催化劑,則b在縱軸上向移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能,但會(huì)提供活化能
(2)酶的特性曲線:
①圖1中加酶的曲線和加無(wú)機(jī)催化劑的曲線比較,表明酶具有高效性
②圖2中兩曲線比較,表明酶具有專一性
(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素曲線:
①分析圖1和圖2:溫度和pH通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響酶促反應(yīng)速率
②分析圖3:OP段的限制因素是底物濃度,P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度
[??碱}點(diǎn)練通]
直接考查酶的本質(zhì)、作用及特性
1.(全國(guó)卷Ⅱ)下列關(guān)于生物體中酶的敘述,正確的是( )
A.在細(xì)胞中,核外沒(méi)有參與DNA合成的酶
B.由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒(méi)有催化活性
C.從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法
D.唾液淀粉酶催化反應(yīng)最適溫度和保存溫度是37 ℃
解析:選C 鹽析法主要用于蛋白質(zhì)的分離、純化,胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),因而可用鹽析法進(jìn)行沉淀;真核細(xì)胞中DNA主要分布于細(xì)胞核中,細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布,所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中;酶作為生物催化劑可以在生物體內(nèi)發(fā)揮作用,也可以在生物體外發(fā)揮作用;唾液淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度為37 ℃左右,而該酶通常在低溫下保存。
2.(煙臺(tái)檢測(cè))下列對(duì)動(dòng)物體內(nèi)酶、激素和ATP這三類有機(jī)物的相關(guān)敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.這三類有機(jī)物一定都含有C、H、O
B.成年男性體內(nèi),精原細(xì)胞形成精子的過(guò)程中有酶、激素和ATP的參與
C.能合成酶的細(xì)胞一定都能合成ATP
D.酶和ATP均可以在細(xì)胞內(nèi)外發(fā)揮作用,而激素只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用
解析:選D 酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì)或RNA,激素為固醇類或含氮類物質(zhì),它們和ATP都含有C、H、O;精原細(xì)胞形成精子的過(guò)程中需酶的催化,需要性激素的調(diào)節(jié),需要消耗ATP;活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外)均能合成酶和ATP,能合成酶的細(xì)胞一定都能合成ATP;激素大多數(shù)由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌進(jìn)入細(xì)胞外液中發(fā)揮作用。
[歸納拓展] 辨析酶、激素、抗體、神經(jīng)遞質(zhì)
比較項(xiàng)目
酶
激素
抗體
神經(jīng)遞質(zhì)
化學(xué)本質(zhì)
多為蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA
蛋白質(zhì)、多肽、固醇、氨基酸衍生物等
球蛋白
乙酰膽堿、多巴胺、氨基酸類、NO等
產(chǎn)生細(xì)胞
活細(xì)胞
內(nèi)分泌腺細(xì)胞或下丘腦細(xì)胞
漿細(xì)胞
神經(jīng)細(xì)胞
作用部位
細(xì)胞內(nèi)外
靶細(xì)胞或靶器官
內(nèi)環(huán)境
突觸后膜作用后
變化
不發(fā)生改變
被滅活
被降解
被降解或移走
以曲線為載體,考查酶的特性及影響因素
3.為了研究外界因素對(duì)某種酶活性的影響,設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組:①組(20 ℃)、②組(40 ℃)和③組(60 ℃),測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同),結(jié)果如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.三個(gè)溫度條件下,該酶活性最高的是②組
B.在t1之前,如果①組溫度提高 10 ℃,則反應(yīng)速率會(huì)加快
C.在t2時(shí),向③組增加2倍量的底物,則t3時(shí)產(chǎn)物總量增加
D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明溫度可以影響酶的催化效率
解析:選C 分析曲線圖可知:在②組(40 ℃),反應(yīng)到達(dá)化學(xué)平衡所需的時(shí)間最短,故三個(gè)溫度條件下,該酶活性最高的是②組;從曲線圖來(lái)看,三個(gè)溫度條件較適宜的是40 ℃,而①組是20 ℃條件下溫度對(duì)某種酶活性的影響曲線,故在t1反應(yīng)尚未達(dá)到化學(xué)平衡之前,如果①組溫度提高10 ℃,那么①組酶促反應(yīng)的速率會(huì)加快;③組為60 ℃條件下溫度對(duì)某種酶活性的影響曲線,由圖可知,在t2時(shí),產(chǎn)物濃度不再改變,說(shuō)明高溫使酶變性失活,此時(shí)向反應(yīng)體系中增加2倍量的底物,其他條件保持不變,產(chǎn)物總量不變;該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明溫度可以影響酶的催化效率。
4.(南京模擬)研究人員從胡蘿卜中提取過(guò)氧化物酶(POD)所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示,有關(guān)分析正確的是( )
A.處理時(shí)間從15 min增加到80 min,40 ℃下POD活性減小最顯著
B.處理時(shí)間60 min內(nèi),在所有的溫度下POD活性都顯著下降
C.該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性,自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度
D.H2O2濃度過(guò)高會(huì)抑制POD的活性,與溫度對(duì)POD活性的影響完全相同
解析:選C 據(jù)圖甲分析,處理時(shí)間從15 min增加到80 min,45 ℃下POD活性減小最顯著;處理時(shí)間60 min內(nèi),25 ℃下POD活性下降不顯著;據(jù)圖分析可知,該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性,自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度;從圖乙看出,H2O2濃度過(guò)高會(huì)抑制POD的活性,與溫度對(duì)POD活性的影響不完全相同。
[技法點(diǎn)撥] “四看法”分析酶促反應(yīng)曲線
[知識(shí)深化拓展]
1.掌握有關(guān)酶的兩類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
(1)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:
實(shí)驗(yàn)名稱
對(duì)照組
實(shí)驗(yàn)組
衡量標(biāo)準(zhǔn)
驗(yàn)證某種酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA
已知蛋白液+雙縮脲試劑
待測(cè)酶液+雙縮脲試劑
是否出現(xiàn)紫色
已知RNA+吡羅紅試劑
待測(cè)酶液+吡羅紅試劑
是否出現(xiàn)紅色
驗(yàn)證酶具有催化作用
底物+適量蒸餾水
底物+等量的相應(yīng)酶溶液
底物分解速率
驗(yàn)證酶具有專一性
底物+相應(yīng)酶液
不同底物+相同酶液
底物是否分解
驗(yàn)證酶具有高效性
底物+無(wú)機(jī)催化劑
底物+等量的相應(yīng)酶溶液
底物分解速率
(2)探究類——探究酶的最適溫度或最適pH:
①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:
②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序:
2.有關(guān)酶的驗(yàn)證、探究或評(píng)價(jià)性實(shí)驗(yàn)題解題策略
第一步
?
分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模_定自變量與因變量(檢測(cè)指標(biāo))
第二步
?
明確實(shí)驗(yàn)原理(新情景題的題干中會(huì)有提示,要注意提煉)
第三步
?
準(zhǔn)確書寫實(shí)驗(yàn)步驟,注意遵循實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則、單一變量原則及科學(xué)性原則。酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)常常是用表格形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟
第四步
如果是選擇題,要依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原則,利用所學(xué)的生物知識(shí)進(jìn)行綜合分析,然后作出判斷;如果是非選擇題則應(yīng)注意聯(lián)系教材知識(shí)綜合分析,以確定所填答案
[??碱}點(diǎn)練通]
考查實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)試劑的選取
1.(淄博模擬)為了探究溫度、pH 對(duì)酶活性的影響,下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最合理的是( )
實(shí)驗(yàn)編號(hào)
探究課題
選用材料與試劑
①
溫度對(duì)酶活性的影響
過(guò)氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液
②
溫度對(duì)酶活性的影響
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH對(duì)酶活性的影響
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH對(duì)酶活性的影響
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑
A.實(shí)驗(yàn)① B.實(shí)驗(yàn)②
C.實(shí)驗(yàn)③ D.實(shí)驗(yàn)④
解析:選B 過(guò)氧化氫受熱易分解,不宜用過(guò)氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響,實(shí)驗(yàn)①不合理;蔗糖酶不能催化淀粉水解,故實(shí)驗(yàn)③不合理;斐林試劑呈堿性,能與酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),不適合用于探究pH對(duì)酶活性的影響,故實(shí)驗(yàn)④不合理。
2.為了證明酶的作用具有專一性,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下5組實(shí)驗(yàn),分別選擇一定的試劑進(jìn)行檢測(cè),下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案和檢測(cè)結(jié)果的敘述,正確的是( )
組別
①
②
③
④
⑤
酶
淀粉酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反應(yīng)物
蔗糖
淀粉
蛋白質(zhì)
淀粉
麥芽糖
A.②和③對(duì)比,用雙縮脲試劑檢測(cè);②中不變紫色,③中呈現(xiàn)紫色
B.③和④對(duì)比,用斐林試劑檢測(cè);水浴加熱下③中不出現(xiàn)磚紅色沉淀,④中出現(xiàn)磚紅色沉淀
C.①和④對(duì)比,用斐林試劑檢測(cè);水浴加熱下①中不出現(xiàn)磚紅色沉淀,④中出現(xiàn)磚紅色沉淀
D.④和⑤對(duì)比,用斐林試劑檢測(cè);水浴加熱下④和⑤中均出現(xiàn)磚紅色沉淀
解析:選C 蛋白酶和淀粉酶都是蛋白質(zhì),都能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色;斐林試劑可以用來(lái)判斷淀粉是否水解,但不能用來(lái)判斷蛋白質(zhì)是否水解;淀粉和蔗糖都是非還原糖,它們的水解產(chǎn)物都是還原糖,淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解,用斐林試劑可以判斷淀粉和蔗糖是否水解;麥芽糖是還原糖,麥芽糖的水解產(chǎn)物也是還原糖,用斐林試劑不能判斷麥芽糖是否水解。
[歸納拓展]
酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)試劑的選取原則
反應(yīng)物和酶的選擇
①研究酶的適宜溫度實(shí)驗(yàn)時(shí),不宜選用過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫的分解,因?yàn)檫^(guò)氧化氫在加熱的條件下分解會(huì)加快
②研究酶的適宜pH實(shí)驗(yàn)時(shí),由于酸對(duì)淀粉有分解作用,并且碘液可與堿反應(yīng),所以一般不選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料,常選用過(guò)氧化氫和過(guò)氧化氫酶
檢測(cè)時(shí)試劑的選擇
①研究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí),檢測(cè)淀粉是否分解用碘液,一般不選用斐林試劑,因?yàn)橛渺沉衷噭z測(cè)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度
②若物質(zhì)反應(yīng)前后均能與試劑發(fā)生反應(yīng),例如麥芽糖和水解后形成的葡萄糖均能與斐林試劑反應(yīng),再如蛋白質(zhì)和水解后形成的多肽均能與雙縮脲試劑反應(yīng),此類試劑不能選用
③若物質(zhì)反應(yīng)前后均不能與試劑反應(yīng),例如蔗糖和水解后的單糖均不能與碘液反應(yīng),此類試劑也不能選用
考查實(shí)驗(yàn)的變量控制與步驟設(shè)計(jì)及分析
3.在甲、乙、丙三支試管中加入下列物質(zhì)并保溫一段時(shí)間后,有關(guān)分析錯(cuò)誤的是( )
編號(hào)
甲
乙
丙
步驟1
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
步驟2
1 mL淀粉酶溶液
1 mL麥芽糖酶制劑
0.5 mL淀粉酶溶液
0.5 mL麥芽糖酶制劑
步驟3
適宜溫度下保溫至反應(yīng)完成
A.溫度、pH在本實(shí)驗(yàn)中均屬于無(wú)關(guān)變量
B.加入碘液后,溶液變藍(lán)的只有乙試管
C.加入斐林試劑后水浴加熱,溶液呈現(xiàn)磚紅色的有甲試管和丙試管
D.加入雙縮脲試劑后,三支試管中的溶液均變藍(lán)色
解析:選D 本實(shí)驗(yàn)的自變量是酶的種類,可驗(yàn)證酶的專一性,溫度、pH在本實(shí)驗(yàn)中均屬于無(wú)關(guān)變量;甲試管中淀粉在淀粉酶的作用下水解產(chǎn)生還原糖,加入斐林試劑后水浴加熱,會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀,乙試管加入的麥芽糖酶不能水解淀粉,不能產(chǎn)生磚紅色沉淀,丙試管中淀粉酶先催化淀粉水解成麥芽糖,麥芽糖再在麥芽糖酶的作用下水解成葡萄糖,加入斐林試劑后水浴加熱,產(chǎn)生磚紅色沉淀;三支試管中都加入了酶,因此加入雙縮脲試劑后,三支試管中的溶液均出現(xiàn)紫色現(xiàn)象。
4.請(qǐng)回答下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題:
(1)為證明過(guò)氧化氫酶的活性受pH的影響,同學(xué)甲做了如下實(shí)驗(yàn):
試管編號(hào)
A
B
實(shí)驗(yàn)步驟
1
加入2 mL 5% H2O2溶液
加入2 mL 5% H2O2溶液
2
5滴2%過(guò)氧化氫酶溶液
5滴2%過(guò)氧化氫酶溶液
3
0.5 mL 5% NaOH溶液
0.5 mL 5% HCl溶液
4
觀察氣泡的產(chǎn)生速率
觀察氣泡的產(chǎn)生速率
上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有兩處不妥,請(qǐng)指出:
①________________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________。
(2)一般情況下,不能用過(guò)氧化氫酶為材料探究溫度對(duì)酶活性的影響,若要設(shè)置實(shí)驗(yàn)來(lái)證明溫度能影響過(guò)氧化氫酶的活性,你認(rèn)為應(yīng)該怎樣設(shè)置?_____________________________
________________________________________________________________________
(寫出設(shè)計(jì)思路即可)。查閱資料發(fā)現(xiàn):H2O2在受熱和日光照射時(shí)分解速率加快,在溫度為30 ℃以下時(shí)比較穩(wěn)定,在70 ℃以上時(shí),分解速率加快。你認(rèn)為設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)特別注意的事項(xiàng)是_____________________________________________________________。
解析:(1)①驗(yàn)證酶的活性受pH影響時(shí),除了設(shè)置酸性條件、堿性條件的實(shí)驗(yàn)組外,還需要設(shè)置pH=7的對(duì)照組。②探究pH、溫度對(duì)酶活性的影響時(shí),應(yīng)先將酶和底物置于相應(yīng)的條件(pH、溫度)下處理一段時(shí)間,然后再將酶與底物混合。(2)若要設(shè)置實(shí)驗(yàn)來(lái)證明溫度能影響過(guò)氧化氫酶的活性,可采取每一溫度下設(shè)置兩支試管,一支試管中加入過(guò)氧化氫酶,另一支不加,比較同一溫度下這兩支試管中氣泡的產(chǎn)生速率。但是要注意溫度不宜太高,因?yàn)樵谳^高溫度下保溫時(shí),H2O2分解速率較快,可能會(huì)出現(xiàn)未加酶而H2O2已全部分解的情況。
答案:(1)①缺少pH=7的對(duì)照組?、诩尤隢aOH溶液和HCl溶液的時(shí)間順序不合理,應(yīng)在加入過(guò)氧化氫酶前將其加入,用于改變?nèi)芤旱膒H (2)將盛有過(guò)氧化氫酶的試管保溫于一系列不同溫度下一段時(shí)間,然后與同溫度的H2O2溶液混合,觀察同溫度下加過(guò)氧化氫酶和不加過(guò)氧化氫酶的兩組試管中氣泡的產(chǎn)生速率 將溫度控制在70 ℃以下
嚴(yán)格控制變量是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵
實(shí)驗(yàn)變量包括自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。
(1)自變量和因變量的判斷:自變量是指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件,通常所說(shuō)的“單一變量原則”中的“單一變量”就是指自變量。因變量是指實(shí)驗(yàn)中由自變量引起的變化和結(jié)果。通常自變量是原因,因變量是結(jié)果,二者具有因果關(guān)系。可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕驅(qū)嶒?yàn)步驟對(duì)這兩個(gè)變量進(jìn)行判斷,實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹谐C枋鰹椤疤骄?驗(yàn)證)自變量對(duì)因變量的影響”或者“因變量與自變量之間關(guān)系的研究”。實(shí)驗(yàn)步驟中進(jìn)行不同處理的條件即自變量,最終結(jié)果的差異為因變量。如探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,自變量為不同的pH,因變量為過(guò)氧化氫的分解速率。
(2)無(wú)關(guān)變量:也稱控制變量,指實(shí)驗(yàn)中除自變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件,但并非是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中所要研究的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)無(wú)關(guān)變量進(jìn)行嚴(yán)格控制,使其在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組保持一致且適宜,從而排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,溫度相同且適宜?! ?br />
一、形成生命觀念
1.下列關(guān)于酶和ATP的敘述正確的是( )
A.酶使細(xì)胞代謝高效而有序的進(jìn)行,對(duì)生命活動(dòng)具有重要的調(diào)節(jié)作用
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液可以驗(yàn)證酶的專一性
C.酶和ATP均具有高效性和專一性
D.將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸上產(chǎn)物是ADP
解析:選D 酶在細(xì)胞代謝中起催化作用,不起調(diào)節(jié)作用;蔗糖及其分解產(chǎn)物都不能與碘液發(fā)生反應(yīng),不能用碘液作為檢測(cè)試劑;腺嘌呤核糖核苷酸由一分子磷酸基團(tuán)、一分子腺嘌呤和一分子核糖組成,ADP由兩分子磷酸基團(tuán)、一分子腺嘌呤和一分子核糖組成,因此將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸上可產(chǎn)生ADP。
2.酶和ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)中兩種重要的化合物,絕大多數(shù)生命活動(dòng)都與它們密切相關(guān),但也有“例外”。下列人體生命活動(dòng)中,屬于這種“例外”的是( )
A.肝臟細(xì)胞吸收組織液中的氧氣
B.線粒體中的[H]與O2結(jié)合
C.吞噬細(xì)胞吞噬并水解衰老的細(xì)胞
D.體液免疫中漿細(xì)胞合成并分泌抗體
解析:選A 氧氣進(jìn)入細(xì)胞是通過(guò)自由擴(kuò)散,不需要酶和ATP參與。
二、運(yùn)用科學(xué)思維
3.H+-ATP合成酶是線粒體內(nèi)重要的酶,若使用H+-ATP合成酶抑制劑可選擇性誘發(fā)癌細(xì)胞的凋亡。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.H+-ATP合成酶在葉綠體內(nèi)也有,在細(xì)菌體內(nèi)沒(méi)有
B.H+-ATP合成酶的合成需要ATP供能,ATP的合成需要H+-ATP合成酶的催化
C.ATP可以口服,也可以注射
D.H+-ATP合成酶抑制劑可能是一種較好的抗腫瘤藥
解析:選A 根據(jù)題意,H+-ATP合成酶參與合成ATP,存在于線粒體、葉綠體、細(xì)菌內(nèi)。酶的合成需要ATP供能,線粒體H+-ATP合成酶的功能主要是合成ATP和轉(zhuǎn)運(yùn)H+,因此ATP的合成需要H+-ATP合成酶的催化。ATP溶于水,既可注射也可口服。H+-ATP合成酶抑制劑可選擇性誘發(fā)癌細(xì)胞的凋亡,因此其可能是一種較好的抗腫瘤藥。
4.(南通模擬)如圖是研究淀粉酶濃度與其催化效率關(guān)系的曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.本研究的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間
B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持各組反應(yīng)在相同且適宜溫度下進(jìn)行
C.曲線c對(duì)應(yīng)酶濃度比曲線a對(duì)應(yīng)酶濃度低
D.引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的淀粉總量不同
解析:選D 依題意和圖示分析可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間;反應(yīng)溫度為無(wú)關(guān)變量,應(yīng)控制相同且適宜;生成物的量在達(dá)到最大值之前,在相同時(shí)間內(nèi),曲線c對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)速率比曲線a對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)速率慢,說(shuō)明曲線c對(duì)應(yīng)酶濃度比曲線a對(duì)應(yīng)酶濃度低;引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的酶的總量不同,但加入的淀粉總量相同。
三、注重科學(xué)探究
5.過(guò)氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性沒(méi)食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過(guò)氧化物酶,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表。下列相關(guān)敘述正確的是( )
管號(hào)
1%焦性沒(méi)食子酸(mL)
2%H2O2
(mL)
緩沖液(mL)
過(guò)氧化物酶溶液(mL)
白菜梗提取液(mL)
煮沸冷卻后的白菜梗提取液
(mL)
1
2
2
2
-
-
-
2
2
2
-
2
-
-
3
2
2
-
-
2
-
4
2
2
-
-
-
2
A.1號(hào)管為對(duì)照組,其余不都是實(shí)驗(yàn)組
B.2號(hào)管為對(duì)照組,其余都為實(shí)驗(yàn)組
C.若3號(hào)管顯橙紅色,無(wú)需對(duì)照就能證明白菜梗中存在過(guò)氧化物酶
D.若4號(hào)管不顯橙紅色,可證明白菜梗中無(wú)過(guò)氧化物酶
解析:選A 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹疤骄堪撞斯V惺欠翊嬖谶^(guò)氧化物酶”,可確定加入白菜梗提取液的3號(hào)管為實(shí)驗(yàn)組,1號(hào)、2號(hào)和4號(hào)管都為對(duì)照組;若3號(hào)管顯橙紅色,還需要與2號(hào)、4號(hào)管對(duì)照才能證明白菜梗中存在過(guò)氧化物酶;若4號(hào)管不顯橙紅色,可能是因?yàn)楦邷厥惯^(guò)氧化物酶失活,而不能證明白菜梗中不存在過(guò)氧化物酶。
6.絲狀溫度敏感蛋白(FtsZ)是細(xì)菌中一種含量豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白質(zhì),幾乎存在于包括結(jié)核桿菌的所有病原細(xì)菌中。FtsZ也是一種 GTP 酶,有一個(gè)GTP(三磷酸鳥(niǎo)苷)的結(jié)合位點(diǎn),在GTP存在的條件下,可以在分裂細(xì)菌中間部位聚集成Z環(huán),Z環(huán)不斷收縮,引導(dǎo)細(xì)菌的細(xì)胞分裂。尋找靶向FtsZ的抑制劑,可有效抑制細(xì)菌的細(xì)胞分裂。為建立靶向FtsZ的新型抗菌藥篩選模型,科研人員對(duì)大腸桿菌表達(dá)的FtsZ蛋白進(jìn)行了相關(guān)研究。
(1)人類病原微生物耐藥性的提高,嚴(yán)重影響傳染性疾病治療的成功概率。FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性,原因是FtsZ蛋白______________________。
(2)圖1表示利用熒光散射法測(cè)定FtsZ蛋白在體外的聚集程度。當(dāng)加入__________時(shí),F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集,由此可見(jiàn),F(xiàn)tsZ在體外依然具備____________功能。實(shí)驗(yàn)選取BSA作為對(duì)照,原因是_________________________。
(3)下面兩組實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)FtsZ酶活性的影響。
實(shí)驗(yàn)一:將FtsZ蛋白分別置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃條件下,同時(shí)加入等量GTP混勻反應(yīng)30 min,測(cè)定酶的活性,結(jié)果見(jiàn)圖2。
實(shí)驗(yàn)二:將FtsZ蛋白分別置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃條件下保溫2 h,然后加入等量GTP混勻,置于37 ℃反應(yīng)30 min,測(cè)定酶的活性,結(jié)果見(jiàn)圖3。
①37 ℃不一定是FtsZ酶的最適溫度,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定其最適溫度,實(shí)驗(yàn)思路是__________________________________________________________________________。
②實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是__________________________________________。
③實(shí)驗(yàn)二的目的是_______________________________。
④當(dāng)溫度高于45 ℃時(shí),酶的活性迅速喪失,原因是________________________。
解析:(1)據(jù)題意可知, FtsZ結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性。(2)據(jù)圖1可知,在4 min后加入了GTP,F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集,說(shuō)明FtsZ在體外依然具備催化功能。加入GTP后,BSA聚集程度與加入前相比,都是50左右,說(shuō)明BSA不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng),因此選取BSA作為對(duì)照。(3)①據(jù)圖2可知,37 ℃時(shí)FtsZ酶活性最高,但此溫度不一定是FtsZ酶的最適溫度,其最適溫度在37 ℃左右,因此設(shè)計(jì)FtsZ酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路是在30~45 ℃溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度;重復(fù)實(shí)驗(yàn)一;酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度。②據(jù)題干可知,實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是實(shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng);實(shí)驗(yàn)二是先在不同溫度下保溫再加GTP在同一溫度下反應(yīng)。③實(shí)驗(yàn)二的目的是測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍。④酶的活性受到溫度的影響,高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致酶失去活性,因此當(dāng)溫度高于45 ℃時(shí),酶的活性迅速喪失。
答案:(1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 (2)GTP 催化 不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng) (3)①在30~45 ℃溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度;重復(fù)實(shí)驗(yàn)一;酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度?、趯?shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng);實(shí)驗(yàn)二是先在不同溫度下保溫再加GTP在同一溫度下反應(yīng) ③測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍?、軠囟冗^(guò)高使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,導(dǎo)致酶失活
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