专题2 生命系统的代谢基础

03

1.ATP与能量转换

酶与ATP

2.ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系

ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”,但在不同物质中“A”的含义不同,如图所示:

3.读懂关于酶的三类曲线

(1)酶的作用原理曲线

曲线

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;

③用加热的方法不能降低活化能,但会

解读

①由图可知,酶的作用原理是降低化学

提供活化能

(2)酶的特性曲线

曲线

解读

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线相比较,表明酶具有高效性; ②图2中两曲线相比较,表明酶具有专一性

(3)影响酶促反应速率的因素曲线

曲线

解读

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段的限制因素是底物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度

4.归纳几种重要的酶及其作用

DNA聚合酶 催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键,用于DNA复制等 RNA聚合酶 催化核糖核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键,用于RNA合成(转录)等

①限制酶:特异性识别和切割DNA分子(断开磷酸二酯键);

基因工程工具酶 ②DNA连接酶:连接两个具有黏性末端或平末端的DNA片段;

③TaqDNA聚合酶:用于PCR中扩增目的基因

DNA解旋酶 用于DNA复制时打开双链间的氢键 核酸水解酶 包括DNA酶(破坏DNA)、RNA酶(破坏RNA),可用于遗传物质化学本质的探究 各种消化酶 可催化相关大分子的水解,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 细胞工程工具酶 纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁);胰蛋白酶或胶原蛋白酶(用于动物细胞培养)

5.酶促反应实验的注意事项

(1)反应物和酶的选择

①在研究温度对酶活性影响的实验中,不宜选用过氧化氢酶催化H2O2的分解,因为H2O2在加热的条件下易分解。

②在研究pH对酶活性影响的实验中,由于酸对淀粉有分解作用,并且碘可与碱反应,所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料,常选用H2O2和过氧化氢酶。

(2)检测试剂的选择

①在研究温度对酶活性影响的实验中,鉴定淀粉是否分解用碘液,一般不选用斐林试剂,因为用斐林试剂时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。

②若物质反应前后均能与试剂发生反应,例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应,再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应,则此类试剂不能选用。

③若物质反应前后均不能与试剂反应,例如蔗糖和水解后形成的单糖均不能与碘液反应,此类试剂也不能选用。

考能

1 ? 围绕ATP的结构与功能考查理解能力

1.(2019年厦门月考)下图为ATP的结构示意图。下列相关叙述正确的是( )。

A.细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的 B.图中②的断裂一般与放能反应联系在一起 C.图中③是mRNA、质粒及某些酶共有的碱基之一 D.图中④是DNA的基本组成单位之一

解析? 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的,A错误;图中②(高能磷酸键)的断裂一般与吸能反应联系在一起,B错误;图中③是腺嘌呤,是mRNA、质粒及某些酶(绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA)共有的碱基之一,C正确;图中④是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,D错误。

答案? C

2.下列是生物界中的能量“通货”——ATP的相关代谢示意图,相关叙述正确的是( )。

A.组成图中M和N的元素与动植物体内重要的储能物质的组成元素相同 B.图中①过程消耗的能量1可来自光能,②过程释放的能量2可转化成光能 C.图中能量2可以为葡萄糖进入人成熟的红细胞直接提供能量 D.代谢旺盛的细胞内ATP含量较多,代谢缓慢的细胞内ADP含量较多

解析? 图中M表示腺嘌呤,腺嘌呤含有氮元素;N表示核糖,核糖不含氮元素;动植物体内重要的储能物质是脂肪,脂肪不含氮元素,A错误。光合作用的光反应过程中,合成ATP所需的能量来自光能;萤火虫夜间发光消耗的能量可由ATP直接提供,B正确。葡萄糖进入人成熟红细胞的运输方式为协助扩散,需要载体,不消耗能量,C错误。ATP在细胞内的含量不多,代谢旺盛的细胞内ATP和ADP的相互转化更为迅速,D错误。

答案? B

明辨与ATP相关的五个易错点 (1)ATP不等同于能量,ATP是一种高能磷酸化合物,是一种直接能源物质,不能将ATP与能量等同起来。 (2)ATP在细胞中的含量很少,由于ATP与ADP间的快速转化,因此能保证生命活动的需要。 (3)ATP与水的关系:ATP合成时可产生水、ATP水解时需消耗水。 (4)ATP并非唯一的直接能源物质:直接能源物质除ATP外,还有GTP、CTP、UTP等。 (5)除光能、有机物中的化学能外,硝化细菌等化能合成细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。 考能

2 ? 考查对酶的本质、作用和特性的理解

3.(2019年皖中联考)在大肠杆菌中发现的RNaseP(一种酶)是一种由蛋白质和RNA组成的复合体,某实验小组提取核心组件M1(可在一定盐离子环境下体外单独催化tRNA加工过程),经蛋白酶处理后的M1仍然具有催化功能,而经RNA水解酶处理后的M1不再具备催化功能。下列说法中正确的是( )。 A.可用双缩脲试剂检测核心组件M1的成分 B.M1能为tRNA的体外加工过程提供活化能 C.M1功能的丧失主要影响基因表达中的转录过程

D.核心组件M1也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点

解析? 核心组件M1经蛋白酶处理后仍然具有催化功能,而经RNA水解酶处理后不再具备催化功能,表明M1是具有催化功能的RNA。核心组件M1的成分是RNA,而双缩脲试剂是用于检测蛋白质的,A错误;M1具有催化功能,原理是降低化学反应所需的活化能,而不是提供活化能,B错误;M1功能的丧失即催化功能的丧失,主要影响化学反应的速率,C错误;核心组件M1具有催化功能,也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点,D正确。

答案? D

4.为使反应物A→产物P,采取了酶催化(最适温度和pH)和无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中两条曲线表示,图乙是某酶促反应过程的示意图。下列有关分析不合理的是( )。 ．．．

A.距离b可反映无机催化剂比酶催化效率低的原因 B.适当升高温度,曲线Ⅱ对应的距离a将下降 C.若图乙中②代表蔗糖,那么③④代表果糖和葡萄糖 D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性

解析? 图甲所示为最适温度和pH下的酶促反应,适当升高温度,酶降低活化能的作用减弱,即a将上升。 答案? B

考能

3 ? 结合坐标曲线考查影响酶促反应速率的因素

5.(2019年宜春月考)下图甲表示pH对某酶活性的影响,乙表示在最适温度下,pH=b时,反应物浓度对该酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关叙述正确的是( )。

A.初始pH改为a时,e点下移,d点右移