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文檔簡(jiǎn)介

專題3細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

第1講酶和ATP

課程標(biāo)準(zhǔn)要求|核心素養(yǎng)解讀

1.說明絕大多數(shù)酶是一類能催生命運(yùn)用物質(zhì)與能量觀,分析ATP的合

化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì),酶活性受觀念成、利用

到環(huán)境因素(如pH和溫度等)

科學(xué)運(yùn)用演繹與推理的方法探究酶的本

的影響

思維質(zhì)

2.解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活

科學(xué)通過對(duì)酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析,

動(dòng)的直接能源物質(zhì)

探究掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

3.探究酶催化的專一性、高效性

社會(huì)關(guān)注酶為生活添姿彩,解決生產(chǎn)生

及影響酶活性的因素

責(zé)任活實(shí)際問題

夯實(shí)必備知識(shí)

一、降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1,酶的作用和本質(zhì)

(1)酶的本質(zhì)

N本質(zhì)1絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNN

T合成原料I氨基酸或核糖核昔酸|

--1合成場(chǎng)所H核糖體、細(xì)胞核孥I

T來源T大多數(shù)活細(xì)胞|

T功能1具有催化作用

(2)酶的作用原理

①表示無酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是」^段。

②表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能是」^段。

③表示酶降低的活化能是AB段。

④若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑,則B在縱軸上向上移動(dòng)。

(3)對(duì)酶本質(zhì)的探索歷程

:神孽蒙?。喝奢录铀骰虺勺C]

i;

ge-匚懦,a.糖類變酒精必須要酵母菌細(xì)胞死亡并

①巴斯德\釋放其中的物質(zhì)

②李比希/b.少數(shù)RNA也有生物催化功能

\一/c.從酵母細(xì)胞中提取發(fā)酵物質(zhì)釀酶

③畢希納---\/

從刀豆種子中提取出胭酶

④薩姆納—已證明喔酶的化學(xué)本質(zhì)(蛋白質(zhì))和

/\作用(分解尿素)

⑤切赫和奧爾特曼/\f.糖類變酒精必須有酵母菌活細(xì)胞參與

2.酶的特性

(1)高效性:酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107?1013倍。

(2)專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。

(3)作用條件較溫和:在最適宜的溫度和pH條件下,酶的活性最高;高溫、過酸、過

磁—等條件會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活;低溫條件下酶的活性很低,但空間

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

【易錯(cuò)易混自糾】

(1)酶能提高化學(xué)反應(yīng)的活化能,使化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行。(x)

提示:酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。

(2)酶既可以作為催化劑,也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物。(Y)

(3)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核甘酸。(x)

(4)酶在細(xì)胞內(nèi)、內(nèi)環(huán)境和體外都能發(fā)揮催化作用。(Y)

(5)酶活性受溫度、pH、底物濃度及酶量的影響。(x)

提示:底物濃度、酶量不影響酶的活性。

(6)高溫和低溫均能破壞酶的空間結(jié)構(gòu)使其失去活性。(x)

提示:高溫能破壞酶的空間結(jié)構(gòu);低溫不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu),只是抑制酶的活性。

(7)探究溫度對(duì)酶活性的影響,將酶與底物在室溫下混合后于不同溫度下保溫。(x)

提示:探究溫度對(duì)酶活性的影響,將酶與底物分別在相同溫度下保溫后再混合。

二、細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

1ATP的結(jié)構(gòu)

(1)組成元素:C、H、O、N、P。

(2)結(jié)構(gòu)式:A—P?P?P(簡(jiǎn)寫)。

(3)組成圖解(填出各部分名稱)

2ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

(1)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ):ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。ATP

在酶的作用下水解時(shí),脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合,從而使后

者發(fā)生變化。

(2)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程比較

過程ATP水解ATP合成

反應(yīng)式ATP~-一>ADP+Pi+能量能量+Pi+ADP~~'—ATP

酶ATP水解酶ATP合成酶

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、_立

場(chǎng)所活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所

綠體

能量呼吸作用(化學(xué)能)、光合作

ATP的水解釋放的能量

來源用(光能)

能量

用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中

去向

3.ATP的利用

(l)AMP(腺昔一磷酸)可為人體細(xì)胞RNA的自我復(fù)制提供原料。(x)

提示:AMP是RNA合成的原料,正常的人體細(xì)胞內(nèi)不能進(jìn)行RNA的自我復(fù)制。

(2)細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體。(x)

提示:細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP可來源于線粒體,也可來源于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

(3)有氧條件下,植物根尖細(xì)胞的線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)都能產(chǎn)生ATP。(x)

提示:植物根尖細(xì)胞沒有葉綠體。

(4)ATP是生命活動(dòng)的唯一直接能源物質(zhì)。(x)

提示:UTP、GTP、CTP等也能作為直接能源物質(zhì)。

(5)人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。(x)

提示:人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量處于動(dòng)態(tài)平衡,保證能量供應(yīng)。

(6)ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)。(4)

(7)人成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器,所以不能合成ATP。(x)

提示:人成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器,但細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)可以合成ATP。

1.(必修1P80拓展應(yīng)用)如圖表示A、B兩種酶用同一種蛋白酶處理后酶活性與處理時(shí)

間的關(guān)系,據(jù)圖分析:

(1)A、B兩種酶的化學(xué)本質(zhì)是否相同?為什么?

不相同。A酶能抵抗該種蛋白酶的降解,其化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA;B酶能

被蛋白酶破壞,活性降低,化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)

(2)B酶活性改變的原因是什么?

B酶被降解的過程中其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,從而使其活性喪失。

(3)欲讓A、B兩種酶的變化趨勢(shì)換位,應(yīng)用哪種酶處理?

應(yīng)用RNA酶處理。

2.(必修1P79思考?討論)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證從刀豆種子中提取的胭酶是蛋白質(zhì),實(shí)

驗(yàn)思路是向腺■酶溶液和蛋白質(zhì)溶液中分別加入雙縮腺■試劑,若都出現(xiàn)紫色反應(yīng),則說明腺

酶是蛋白質(zhì)。

3.(必修1P84正文)舉例說明細(xì)胞中的各類化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行,與酶在細(xì)胞中的分布

有關(guān):在植物葉肉細(xì)胞中,與光合作用有關(guān)的

酶分布在葉綠體內(nèi),與呼吸作用有關(guān)的酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi),這樣,光合作

用與呼吸作用可以在細(xì)胞內(nèi)不同的區(qū)室同時(shí)進(jìn)行,互不干擾。

教材拾遺

1.(必修1P81)無機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣。例如,酸既能催化蛋

白質(zhì)水解,也能催化脂肪和淀粉水解。

2.(必修1P83)建議用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響,用過氧化氫酶探究

pH對(duì)酶活性的影響,原因是溫度(高溫)本身會(huì)影響過氧化氫自然分解的速度;酸本身也

可以作為無機(jī)催化劑催化淀粉的水解。

3.(必修1P85科學(xué)?技術(shù)?社會(huì))溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,具有抗菌消炎的作

用。在臨床上與抗生素混合使用,能增強(qiáng)抗生素的療效。加酶洗衣粉中的酶不是直接來

自生物體的,而是經(jīng)過酶工程改造的產(chǎn)品,比一般的酶穩(wěn)定性強(qiáng)。

4.(必修1P86相關(guān)信息)ATP的組成元素有C、H、0、N、P。

5.(必修1PGR)細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的(只

是絕大多數(shù),不是所有)。

6.(必修1P89)螢火蟲發(fā)光是因?yàn)槲灮鹣x尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶。

7.(必修1P88)主動(dòng)運(yùn)輸,肌細(xì)胞收縮,生物發(fā)光、發(fā)電,大腦思考,蔗糖等物質(zhì)的合

成都需要消耗ATP,都屬于吸能反應(yīng)。

核心素養(yǎng)進(jìn)階———

考點(diǎn)1有關(guān)酶的曲線解讀

素養(yǎng)全面提升

1.酶與激素的比較

名稱酶激素

產(chǎn)生部位活細(xì)胞內(nèi)分泌器官或細(xì)胞

作用部位細(xì)胞內(nèi)外靶器官、靶細(xì)胞

多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸類衍生物、固醇

化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)(少數(shù)為RNA)

類等

生物功能催化作用調(diào)節(jié)作用(傳遞信息)

作用后性質(zhì)和數(shù)量均不改變被相關(guān)酶水解滅活

①在生物體內(nèi)均屬高效能物質(zhì),即含量少、作用大、生物代謝不可

共性缺少;②都具有特異性,作用于特定的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)或細(xì)胞,且與相

應(yīng)物質(zhì)結(jié)合后才能發(fā)揮效應(yīng)

2.酶的特性

(1)高效性

,,加入酶加入無機(jī)催化劑

平衡點(diǎn)…

加催化劑

o時(shí)間

①與無機(jī)催化劑對(duì)比,說明酶具有高效性。

②與未加催化劑對(duì)比,說明酶具有催化作用。

③酶和無機(jī)催化劑一樣,只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間,不能改變化學(xué)反應(yīng)的平

衡點(diǎn)。

(2)專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。

①物理模型一“鎖和鑰匙學(xué)說”

圖中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì),C、D表

示不能被A催化的物質(zhì)。

②曲線分析

團(tuán)O

應(yīng)_______?加酶A

速5

無酶A條件(加酶B)

1234?

A反應(yīng)物濃度

a.在A反應(yīng)物中加入酶A,反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快,說明酶A能催化該反應(yīng)。

b.在A反應(yīng)物中加入酶B,反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同,說明酶B不能催化該反應(yīng)。

(3)酶的作用條件“較溫和”

應(yīng)

應(yīng)

。最適溫度溫度°最適pHPH

3.影響酶促反應(yīng)速率的因素

⑴酶促反應(yīng)產(chǎn)物濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線

o時(shí)間

(2)溫度和pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

反應(yīng)物剩余量/相對(duì)量反應(yīng)物剩余量/相對(duì)量

據(jù)圖可知,不同pH條件下,酶的最適溫度不變;不同溫度條件下,酶的最適pH也不

變,即反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。

(3)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

①底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

0底物濃度

②酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

在底物充足.其他

條件適宜的情況下

反應(yīng)速率與酶濃度

成正比

酶濃度

4.“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線

利用數(shù)學(xué)模型法觀察同一條曲線的升、降或平的變化,掌握

變量變化的生物學(xué)意義,如在分析影響酶促反應(yīng)的因素時(shí),

一般情況下,生成物的量未達(dá)到飽和時(shí),限制因素是橫坐標(biāo)

所表示的因素,當(dāng)達(dá)到飽和時(shí),限制因素是除橫坐標(biāo)所表示

的因素之外的其他因素

熱點(diǎn)考向點(diǎn)撥

擊同□_結(jié)合酶的本質(zhì)、作用與特性的綜合分析,考查生命觀念

1.(2024?山東模擬)外植體及愈傷組織褐變是指在獲取外植體時(shí),由于部分組織細(xì)胞

結(jié)構(gòu)被破壞而出現(xiàn)的植物組織褐色化現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),褐變過程主要原理是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)的

多酚氧化酶(PPO)會(huì)催化無色的單酚氧化成醍,醍與氨基酸、脂肪等物質(zhì)結(jié)合形成穩(wěn)定的有

色物質(zhì),進(jìn)而形成褐變。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.醛類化合物的產(chǎn)生與聚集會(huì)進(jìn)一步加劇植物組織褐變

B.單酚物質(zhì)和PPO分布場(chǎng)所不同可避免植物組織褐變

C.連續(xù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)可減輕醍類化合物對(duì)外植體的毒害作用

D.將蘋果用沸水處理后,高溫會(huì)破壞膜系統(tǒng)加速褐變

【解析】D將蘋果用沸水處理后,高溫除了會(huì)破壞膜系統(tǒng)還會(huì)使多酚氧化酶(PPO)失

活,不會(huì)產(chǎn)生褐變,D錯(cuò)誤。

2.(2023?山東高三模擬)細(xì)胞代謝中某種酶(本質(zhì)為蛋白質(zhì))與其底物、產(chǎn)物的關(guān)系

如下圖所示,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.酶1與產(chǎn)物b結(jié)合后失活,說明酶的功能由其空間結(jié)構(gòu)決定

B.酶1的變構(gòu)位點(diǎn)和活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)取決于特定的氨基酸序列

C.酶1有兩種底物且能與產(chǎn)物b結(jié)合,因此酶1不具有專一性

D.酶1與產(chǎn)物b的相互作用可以防止細(xì)胞生產(chǎn)過多的產(chǎn)物a

【解析】C從圖中可知,酶1只催化兩種底物合成產(chǎn)物a的反應(yīng),具有專一性,C錯(cuò)

、口

沃。

專同a結(jié)合酶活化能圖像分析,考查科學(xué)思維

3.如圖表示酶的作用機(jī)理,相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.E1表示酶所降低的化學(xué)反應(yīng)的活化能

B.E2表示酶促反應(yīng)過程中所需的活化能

C.若將酶換為無機(jī)催化劑,則及數(shù)值將增大

D.利用加熱的方法能使E數(shù)值減小

【解析】DE表示無酶條件下反應(yīng)需要的活化能,及表示有酶條件下反應(yīng)需要的活化

能,Ei表示酶降低的化學(xué)反應(yīng)的活化能,A正確;酶可以降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能,

因此氏表示酶促反應(yīng)過程中所需的活化能,B正確;相對(duì)于無機(jī)催化劑,酶催化反應(yīng)具有

高效性,若將酶換為無機(jī)催化劑,則及數(shù)值將增大,C正確;加熱可為化學(xué)反應(yīng)提供能量,

不能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,因此利用加熱的方法不能使E數(shù)值減小,D錯(cuò)誤。

專同*L結(jié)合酶的特性以及酶促反應(yīng)相關(guān)曲線,考查科學(xué)思維

4.(2024?雅禮中學(xué)月考)圖1、圖2、圖3是某生物學(xué)習(xí)小組通過具體酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)總

結(jié)出的酶部分特性的曲線圖,下列分析正確的是()

A.探究圖1所示實(shí)驗(yàn)時(shí)若用淀粉作底物,自變量為淀粉酶和蔗糖酶,檢測(cè)試劑可用碘液

B.探究圖2所示實(shí)驗(yàn)時(shí)若用淀粉作底物,自變量為溫度,檢測(cè)試劑可用斐林試劑

C.探究圖3所示實(shí)驗(yàn)時(shí)若用壓。2作底物,自變量只有pH,不需要檢測(cè)試劑

D.探究溫度對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)時(shí),需先將H2O2溶液在相應(yīng)溫度下放置5min再與H2O2

酶混合

【解析】A圖1曲線表示酶的專一性曲線,用淀粉作底物,自變量為淀粉酶和蔗糖酶,

檢測(cè)試劑用碘液或斐林試劑均可得出圖1曲線,A正確;圖2曲線表示酶作用需要適宜的溫

度(作用條件較溫和),用淀粉作底物,自變量為溫度,檢測(cè)試劑不能用斐林試劑,只能用

碘液,因?yàn)槭褂渺沉衷噭r(shí)需要加熱,而加熱過程中低溫組的酶會(huì)恢復(fù)活性,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)

生較大的誤差,難以得出圖2曲線,B錯(cuò)誤;圖3曲線對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)自變量為pH和溫度,不

能用H2O2作底物,因?yàn)镠2O2在不同的溫度下分解速率不同,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響,C錯(cuò)誤;

探究溫度對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)不宜用H2O2作底物,因其高溫時(shí)易分解,同時(shí)底物和酶要分開

裝在試管中同時(shí)放在設(shè)置的溫度下5min,D錯(cuò)誤。

5.(2024?安徽適應(yīng)性聯(lián)考)某研究小組為探究影響H2O2分解的因素,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了兩

個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程中無關(guān)變量均保持相同且適宜,結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2

A.實(shí)驗(yàn)1、2的自變量分別為催化劑的種類和時(shí)間、pH

B.實(shí)驗(yàn)1中H2O2酶和FeCb發(fā)揮作用的原理不同

C.實(shí)驗(yàn)2表明H2O2酶適宜在pH為c的條件下保存

D.當(dāng)pH小于6或大于d時(shí),H2O2酶會(huì)永久失活

【解析】B實(shí)驗(yàn)1中H2O2酶和FeCb的作用原理相同,都是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,

B錯(cuò)誤。

考點(diǎn)2酶的本質(zhì)和特性的實(shí)驗(yàn)探究

素養(yǎng)全面提升

1.酶的本質(zhì)探究

(1)“試劑檢測(cè)法”鑒定酶的化學(xué)本質(zhì)

|標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)樣液||待測(cè)酶液|

2.酶的高效性實(shí)驗(yàn)探究

對(duì)照組:反應(yīng)物+無機(jī)催化劑上二反應(yīng)物分解速率。

實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+等量酶溶液上二反應(yīng)物分解速率。

實(shí)驗(yàn)中自變量是無機(jī)催化劑和酶,因變量是反應(yīng)物的分解速率。

3.酶的專一性實(shí)驗(yàn)探究

(1)設(shè)計(jì)思路一:自變量為底物種類。

①實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液檢測(cè)〉反應(yīng)物被分解。

②對(duì)照組:另一反應(yīng)物+等量相同酶溶液上^反應(yīng)物不被分解。

(2)設(shè)計(jì)思路二:自變量為酶。

①實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液上二反應(yīng)物被分解。

②對(duì)照組:相同反應(yīng)物+等量另一種酶溶液一當(dāng)一反應(yīng)物不被分解。

(3)①在“探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用”實(shí)驗(yàn)中,為什么要將試管的下半部浸到

60℃左右的熱水中保溫5min?

提示:a-淀粉酶的最適溫度為60。(2左右,在此溫度下酶的活性最高。

②本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼玫庖簷z測(cè)?原因是什么?

提示:不能選用碘液,因?yàn)榈庖簾o法檢測(cè)蔗糖是否被分解。

③換個(gè)思路,上述實(shí)驗(yàn)采用的是底物不同、酶相同的方法,如果采用底物相同、酶不同

的方法,如何設(shè)計(jì)?

提示:思路一:等量的淀粉分別加入等量的淀粉酶和蔗糖酶,試劑可用碘液或者斐林試

劑。

思路二:等量的蔗糖分別加入等量的淀粉酶和蔗糖酶,試劑只能用斐林試劑。

4"梯度變量法”探究酶的最適溫度或最適pH

(1)設(shè)計(jì)思路

底物/溫度(或pH)下+酶/溫度(或pHJ下

底物心溫度(或PHJ下+酶為溫度(或pHJ下檢測(cè).颶氏胃

:::-----*(或剩余量)或

:::產(chǎn)物的生成量

底物7“溫度(或pH,)下+酶7;溫度(或pH,,)下

(2)設(shè)計(jì)方案

(3)特殊情況分析

①探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)?/p>

過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解,加熱條件下分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

②若選擇淀粉和淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響,檢測(cè)底物被分解的試劑宜選用碘液,

不宜選用斐林試劑,因?yàn)橛渺沉衷噭╄b定時(shí)需水浴加熱,而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。

③在探究溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)將淀粉溶液和淀粉酶溶液在設(shè)定的溫度下先保溫

一段時(shí)間后再混合,而不能先混合再保溫,因?yàn)槊妇哂懈咝?,酶和底物混合后,立即發(fā)揮

催化作用,這樣反應(yīng)不是在設(shè)定的溫度下完成的,自變量控制不嚴(yán)格。

④探究pH影響酶活性的實(shí)驗(yàn)不宜選擇淀粉和淀粉酶作實(shí)驗(yàn)材料,因?yàn)閺?qiáng)酸能催化淀粉

水解,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

⑤在探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí),需要保證酶的最適溫度(排除溫度干擾),且將酶溶

液的pH調(diào)至實(shí)驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與酶接觸,不宜在達(dá)到預(yù)設(shè)pH前,讓反應(yīng)物與

酶接觸。

熱點(diǎn)考向點(diǎn)撥

套同41_圍繞酶的教材實(shí)驗(yàn),考查科學(xué)探究

1.下列實(shí)驗(yàn)中,溫度屬于無關(guān)變量的是()

①證明酶具有專一性的實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為酶的最適溫度

②比較過氧化氫在不同條件下分解的實(shí)驗(yàn),其中一支試管的溫度設(shè)置為90℃

③探究溫度對(duì)唾液淀粉酶活性影響的實(shí)驗(yàn),設(shè)置0。<2、37。(2、100。€:三種溫度

④用過氧化氫作為底物驗(yàn)證酶具有催化作用時(shí),兩組實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行

A.①②B.①②③

C.①④D.①③④

【答案】C

2.(2024?雅禮中學(xué)月考)(不定項(xiàng))肌昔酸又名次黃喋吟核昔酸,簡(jiǎn)稱IMP,在酶的作

用下,IMP會(huì)分解產(chǎn)生次黃喋吟,研究證實(shí)IMP具有鮮味特性而次黃喋吟無鮮味,如何解

決人類在汲取豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí),又能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)口感和食欲的問題,一直是畜牧業(yè)、漁

業(yè)生產(chǎn)肩負(fù)的歷史重任。魚宰殺后魚肉中的ATP分步(ATPTADP—AMP-IMP)降解成IMP,

IMP在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解為次黃喋吟。研究者在探究魚肉鮮味下降原因時(shí)的某些

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

S24

S20鮑

B魚

16

OS.

12

S

08

6

。4

3.03.43.84.24.65.05.45.86.26.6

圖apH對(duì)ACP活性的影響PH

30354045505560657075

溫度/工

圖b溫度對(duì)ACP活性的影響

A.圖中3種魚宰殺后的肉放置在室溫(25。0條件下,鮮味均不會(huì)下降

B.在pH=6.0、溫度為40。(3條件下放置,鮑魚比草魚、鰭魚更有利于保持鮮味

C.若要魚味道好,還需探究魚宰殺后生成IMP最多時(shí)的時(shí)間及外界環(huán)境條件等

D.由圖可知,要使鰭魚肉保持鮮味,放置時(shí)對(duì)溫度和pH的要求更高

【解析】ABD在室溫(25。0條件下放置,酸性磷酸酶(ACP)可能仍有活性,且室溫條

件下微生物易生長(zhǎng)繁殖,導(dǎo)致鮮味下降,A錯(cuò)誤;在pH=6.0、溫度為40。(3條件下放置,州

魚的ACP活性均最高,鮮味物質(zhì)IMP更易被分解,故此條件下鮑魚比草魚、鯉■魚更不利于

保持鮮味,B錯(cuò)誤;ATP—ADP—AMP—IMP是系列酶促反應(yīng),在考慮IMP不被分解的同

時(shí),還需考慮魚宰殺后生成IMP最多的時(shí)間及外界環(huán)境條件等,C正確;由圖可知,草魚

和鮑魚在不同溫度和pH條件下,酸性磷酸酶(ACP)的活性波動(dòng)較大,而鮮魚的ACP活性變

化不大,因此放置時(shí)草魚和鮑魚對(duì)溫度和pH的要求更高,D錯(cuò)誤。

專同公_結(jié)合酶相關(guān)的拓展實(shí)驗(yàn),考查科學(xué)探究

3.某課外興趣小組用圖示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證酶的高效性。下列有關(guān)敘述不正確的是()

溶液

過氧

化氫

溶液

A.兩個(gè)裝置中的過氧化氫溶液要等量且不宜過多

B.需同時(shí)擠捏兩支滴管的膠頭,讓肝臟液和FeCb溶液同時(shí)注入試管中

C.肝臟液中的過氧化氫酶、FeCb都可以降低該反應(yīng)的活化能

D.左邊移液管內(nèi)紅色液體上升的速度比右邊慢,最終液面比右邊低

【解析】D由于過氧化氫酶的催化效率高于FeCb溶液,所以左邊移液管內(nèi)紅色液體

上升的速度比右邊快,由于過氧化氫的量相等,產(chǎn)生的氧氣一樣多,最終兩側(cè)移液管中的液

面等高,D錯(cuò)誤。

4.在其他條件相同且適宜的情況下,某酶的3個(gè)實(shí)驗(yàn)組:第1組(20。0、第2組(40℃)

和第3組(60。0在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度如圖所示。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A.3個(gè)溫度中,該酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是40℃

B/2時(shí),第3組中反應(yīng)物未全部發(fā)生反應(yīng)

C.若將第2組溫度提高5。(2,其催化速率會(huì)下降

DA時(shí),給第1組增加2倍量的底物,其產(chǎn)物濃度會(huì)升高

【解析】C3個(gè)溫度下,第2組的產(chǎn)物濃度單位時(shí)間內(nèi)上升最快,所以3組實(shí)驗(yàn)中,

40。(2時(shí)該酶活性最高,A正確;由于其他條件相同且適宜,底物的量應(yīng)該一樣,所以3組

實(shí)驗(yàn)完全反應(yīng)產(chǎn)物濃度應(yīng)該一樣,第3組的產(chǎn)物濃度明顯比其他兩組的低,說明第3組的反

應(yīng)物未全部發(fā)生反應(yīng),B正確;3個(gè)溫度中,40。(3時(shí)該酶活性最高,但是該酶的最適溫度可

能低于或高于40。。將第2組溫度提高5。。其催化速率不一定下降,C錯(cuò)誤;行時(shí),第1

組產(chǎn)物濃度不再增加,說明底物已經(jīng)完全反應(yīng)了,但是酶還在,再增加底物,其產(chǎn)物濃度會(huì)

升高,D正確。

考點(diǎn)3ATP的結(jié)構(gòu)與功能

素養(yǎng)全面提升

1.能源與能源物質(zhì)

二軍分—根本能源:太陽(yáng)光能或化學(xué)能

主要能源物質(zhì):糖類

直接能源物質(zhì):ATP

植物:脂肪、淀粉

儲(chǔ)備能

—源物質(zhì)一L動(dòng)物:脂肪、糖原

2.ATP不等于能量,它是攜帶能量的化合物,需要通過水解才能釋放能量

葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)

人.一人

*'中臺(tái)1'ADP+Pi

,福光合作用.「光能[酶.ATpXr(照0)中穩(wěn)

匕葉綠體LADP+PiJ一酶定的化學(xué)能

植物V

有細(xì)胞呼吸熱能(散失)

細(xì)胞質(zhì)基’

化學(xué)能一|

粵ATP

物質(zhì)、線粒體ADP+Pi

ADP+Pi―?酶|用于各

圾J項(xiàng)生命

W細(xì)胞呼吸r熱能(散失)

動(dòng)物:S細(xì)胞質(zhì)基活動(dòng)

化學(xué)能

物質(zhì)、線粒體ATP

ADP+Pi

(1)細(xì)胞中ATP含量很少,ATP與ADP轉(zhuǎn)化非常迅速及時(shí)。無論是飽食還是饑餓,ATP

與ADP含量都保持動(dòng)態(tài)平衡。

(2)吸能反應(yīng)一般與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系,需要ATP水解提供能量;放能反應(yīng)一般與

ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量?jī)?chǔ)存于ATP中。

3.細(xì)胞內(nèi)ATP合成與水解的生理過程及場(chǎng)所

轉(zhuǎn)化場(chǎng)所常見的生理過程

細(xì)胞膜消耗ATP:主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP:細(xì)胞呼吸第一階段

核糖體消耗ATP:蛋白質(zhì)合成

細(xì)胞核消耗ATP:DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等

產(chǎn)生ATP:光反應(yīng)

葉綠體

消耗ATP:暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯

產(chǎn)生ATP:有氧呼吸第二、三階段

線粒體

消耗ATP:自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯

熱點(diǎn)考向點(diǎn)撥

專同,1_結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和功能,考查生命觀念

1.ATP可為代謝提供能量,也參與RNA的合成,ATP結(jié)構(gòu)如圖所示,圖中?表示特殊

的化學(xué)鍵,下列敘述錯(cuò)誤的是()

A.ATP轉(zhuǎn)化為ADP可為離子的主動(dòng)運(yùn)輸提供能量

B.用a位含32P標(biāo)記的ATP可以合成帶有32P的RNA

C0位和丫位磷酸基團(tuán)之間的特殊的化學(xué)鍵不能在細(xì)胞核中斷裂

D.光合作用可將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存于0位和丫位磷酸基團(tuán)之間的特殊的化學(xué)鍵中

【解析】CATP為直接能源物質(zhì),丫位磷酸基團(tuán)脫離ATP形成ADP的過程釋放能量,

可為離子主動(dòng)運(yùn)輸提供能量,A正確;ATP分子水解兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵后,得到RNA的基

本單位之一——腺噂吟核糖核甘酸,故用a位含32P標(biāo)記的ATP可以合成帶有32P的RNA,

B正確;ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用,如為rRNA的合成提供能量,故0位和丫位磷酸基團(tuán)之

間的特殊的化學(xué)鍵能在細(xì)胞核中斷裂,C錯(cuò)誤;光合作用的光反應(yīng)可將光能轉(zhuǎn)化為活躍的化

學(xué)能儲(chǔ)存于ATP的特殊的化學(xué)鍵中,D正確。

2.(2024?雅禮中學(xué)月考)高能磷酸化合物是指水解自由能在20.92kJ/mol以上的磷酸化

合物,生物體內(nèi)最常見、最重要的高能磷酸化合物是ATP。下列相關(guān)敘述不正確的是()

A.ATP水解為ADP時(shí),既可為生命活動(dòng)供能,也可使蛋白質(zhì)等分子磷酸化

B.若將32P標(biāo)記的磷酸注入活細(xì)胞,放射性最先出現(xiàn)在ATP中遠(yuǎn)離腺甘的磷酸基團(tuán)中

C.體育運(yùn)動(dòng)員經(jīng)常需要大量能量供應(yīng),因此細(xì)胞中的ATP含量非常高

D.與ATP相比,dATP所含的五碳糖為脫氧核糖

【解析】C細(xì)胞中ATP含量非常少,C錯(cuò)誤。

專吻—圍繞ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,考查科學(xué)思維

3.(2024?安徽期中)細(xì)胞可以通過底物水平磷酸化途徑生成ATP,如:葡萄糖在細(xì)胞

質(zhì)基質(zhì)形成丙酮酸的過程中,甘油醛-3-磷酸脫氫并磷酸化生成甘油酸-1,3-二磷酸,在甘油

酸-1,3二磷酸中形成一個(gè)高能磷酸基團(tuán),在磷酸甘油酸激酶的催化下,甘油酸-1,3-二磷

酸可將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)給ADP,生成甘油酸-3-磷酸與ATP。下列相關(guān)敘述正確的是()

A.甘油酸-1,3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸是吸能反應(yīng)

B.酶、能量等決定著ATP的合成和水解不是可逆反應(yīng)

C.酶促反應(yīng)中因存在ATP供能機(jī)制而使酶具有高效性

D.真核細(xì)胞中合成的ATP均可用于各種吸能反應(yīng)過程

【解析】B甘油酸-1,3-二磷酸可將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)給ADP,生成甘油酸-3-磷酸與

ATP,該過程是放能反應(yīng),A錯(cuò)誤;ATP合成和水解中所需的酶不同,能量的來源和去路也

不同,因此不是可逆反應(yīng),B正確;酶具有高效性是因?yàn)榕c無機(jī)催化劑相比,酶降低化學(xué)反

應(yīng)的活化能的作用更為顯著,C錯(cuò)誤;葉綠體中光反應(yīng)階段合成的ATP只能用于暗反應(yīng)階

段,D錯(cuò)誤。

擊同日_結(jié)合ATP與物質(zhì)運(yùn)輸,考查科學(xué)思維

4.具膜小泡的H+-ATPase的活性將建立起一個(gè)內(nèi)部的pmf(質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)),這個(gè)質(zhì)子動(dòng)

力勢(shì)將會(huì)驅(qū)動(dòng)放射性底物的吸收(如圖甲45Ca2+的吸收),圖乙表示具膜小泡中45Ca2+含量的

影響因素。據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是()

注:“一ATP”表示缺乏ATP;"+ATP”表示含有ATP。

A.加入Ca2+通道,Ca2+將順濃度從小泡中漏出

B.降低細(xì)胞內(nèi)Ch濃度,會(huì)直接抑制具膜小泡對(duì)45Ca2+的吸收

C.具膜小泡上運(yùn)輸H+的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不相同

D.FCCP可能是消除質(zhì)子梯度的化合物

【解析】B小泡對(duì)Ca2+的吸收利用的是H+建立的勢(shì)能,因此降低細(xì)胞內(nèi)。2濃度,不

會(huì)直接抑制小泡對(duì)Ca2+的吸收,B錯(cuò)誤。

5.(2024?雅禮中學(xué)月考)下圖為小腸上皮細(xì)胞吸收、輸出葡萄糖及維持細(xì)胞內(nèi)外鈉、

鉀平衡的示意圖,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)可能不直接利用ATP水解所釋放的能量

B.Na+-K+泵能主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)Na+、K+與其具有催化功能密切相關(guān)

C.小腸上皮細(xì)胞對(duì)葡萄糖分子既可以主動(dòng)運(yùn)輸也可以協(xié)助擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)運(yùn)

D.Na\葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、Na+-K+泵在轉(zhuǎn)運(yùn)Na+的同時(shí)還可轉(zhuǎn)運(yùn)其他物質(zhì),該事實(shí)

說明蛋白質(zhì)分子不具有特異性

【解析】DNa+、葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將低濃度的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)是直接利用了

Na卡的濃度差產(chǎn)生的勢(shì)能而非ATP水解所釋放的能量,A正確;Na+-K+泵主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)Na卡、

K+時(shí)要消耗能量,依靠自身催化ATP水解獲得能量,B正確;小腸上皮細(xì)胞從腸腔吸收葡

萄糖是主動(dòng)運(yùn)輸,將葡萄糖排出是協(xié)助擴(kuò)散,C正確;Na+、葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、Na+-K+

泵在轉(zhuǎn)運(yùn)Na+的同時(shí)還可轉(zhuǎn)運(yùn)其他物質(zhì),該事實(shí)不能說明蛋白質(zhì)分子不具有特異性,因?yàn)樵?/p>

同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白依靠Na+的勢(shì)能只能同向轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖而不能轉(zhuǎn)運(yùn)其他物質(zhì),恰好說明該轉(zhuǎn)運(yùn)蛋

白有特異性,Na+-K+泵也是同一個(gè)道理,D錯(cuò)誤。

真題引領(lǐng)知新

高考真題俾驗(yàn)

1.(2024?浙江卷1月)紅豆杉細(xì)胞內(nèi)的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮

酸,進(jìn)而促進(jìn)紫杉醇的合成。低溫條件下提取PAL酶液,測(cè)定PAL的活性,測(cè)定過程如

下表。

步驟處理試管1試管2

①苯丙氨酸1.0mL1.0mL

②HC1溶液(6mol/L)一0.2mL

③PAL酶液1.0mL1.0mL

試管1加0.2mLH2OO2支試管置于30。(3水浴1小時(shí)

⑤HC1溶液(6mol/L)0.2mL一

⑥試管2力口OZmLHzO。測(cè)定2支試管中的產(chǎn)物量

下列敘述錯(cuò)誤的是()

A.低溫提取以避免PAL失活

B.30OC水浴1小時(shí)使苯丙氨酸完全消耗

C.④加H20補(bǔ)齊反應(yīng)體系體積

D.⑤加入HC1溶液是為了終止酶促反應(yīng)

【解析】B溫度過高,酶失活,因此本實(shí)驗(yàn)采用低溫提取,以避免PAL失活,A正確;

因?yàn)樵嚬?在②中加入了HC1,酶已經(jīng)變性失活,故不會(huì)消耗底物苯丙氨酸,B錯(cuò)誤;④加

H20,補(bǔ)齊了②試管1沒有加入的液體的體積,即補(bǔ)齊反應(yīng)體系體積,保證無關(guān)變量相同,

C正確;pH過低或過高酶均會(huì)失活,⑤加入HC1溶液是為了終止酶促反應(yīng),D正確。

2.(2024?安徽卷)在多細(xì)胞生物體的發(fā)育過程中,細(xì)胞的分化及其方向是由細(xì)胞內(nèi)外

信號(hào)分子共同決定的。某信號(hào)分子誘導(dǎo)細(xì)胞分化的部分應(yīng)答通路如圖。下列敘述正確的是

A.細(xì)胞對(duì)該信號(hào)分子的特異應(yīng)答,依賴于細(xì)胞內(nèi)的相應(yīng)受體

B.酶聯(lián)受體是質(zhì)膜上的蛋白質(zhì),具有識(shí)別、運(yùn)輸和催化作用

C.ATP水解釋放的磷酸分子與靶蛋白結(jié)合,使其磷酸化而有活性

D.活化的應(yīng)答蛋白通過影響基因的表達(dá),最終引起細(xì)胞定向分化

【解析】D由題圖可知,細(xì)胞對(duì)該信號(hào)分子的特異應(yīng)答,依賴于細(xì)胞外側(cè)的酶聯(lián)受體,

A錯(cuò)誤;酶聯(lián)受體位于質(zhì)膜上,化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),能識(shí)別相應(yīng)的信號(hào)分子,磷酸化的酶聯(lián)

受體具有催化作用,但不具有運(yùn)輸作用,B錯(cuò)誤;ATP水解產(chǎn)生ADP和磷酸基團(tuán),磷酸基

團(tuán)與其他物質(zhì)如靶蛋白結(jié)合,使其磷酸化而有活性,C錯(cuò)誤;細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇

性表達(dá),故信號(hào)分子調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì),活化的應(yīng)答蛋白通過影響基因的表達(dá),最終引起細(xì)胞

定向分化,D正確。

3.(2024?廣東卷)現(xiàn)有一種天然多糖降解酶,其肽鏈由4段序列以Ce5—Ay3—Bi—CB

方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構(gòu)建新肽鏈,并評(píng)價(jià)其催化活性,部分結(jié)果見

表。關(guān)于各段序列的生物學(xué)功能,下列分析錯(cuò)誤的是()

纖維素類底物褐藻酸類底物

肽鏈

W1w2S1s2

Ce5-Ay3-Bi-CB+++++++++

Ce5+++——

Ay3-Bi-CB——+++++

Ay3——+++++

Bi————

CB————

注:一表示無活性,+表示有活性,+越多表示活性越強(qiáng)。

A.Ay3與Ce5催化功能不同,但可能存在相互影響

B.Bi無催化活性,但可判斷與Ay3的催化專一性有關(guān)

C.該酶對(duì)褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關(guān)

D.無法判斷該酶對(duì)纖維素類底物的催化活性是否與CB相關(guān)

【解析】B由表可知,Ce5具有催化纖維素類底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸類底

物的活性,Ay3與Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比,當(dāng)缺少Ce5后,

就不能催化纖維素類底物,當(dāng)Ay3與Ce5同時(shí)存在時(shí)催化纖維素類底物的活性增強(qiáng),所以

Ay3與Ce5可能存在相互影響,A正確;由表可知,不論是否與Bi結(jié)合,Ay3均可以催化

Si與S2,說明Bi與Ay3的催化專一性無關(guān),B錯(cuò)誤;由表可知,Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB

相比,去除Ce5后,催化褐藻酸類底物的活性不變,說明該酶對(duì)褐藻酸類底物的催化活性

與Ce5無關(guān),C正確;需要檢測(cè)Ce5-Ay3-Bi肽鏈的活性,才能判斷該酶對(duì)纖維素類底物的

催化活性是否與CB相關(guān),D正確。

4.(2021?湖北卷)使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有

兩種類型:一類是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合,酶的活性能恢復(fù));另一類是不可逆抑制劑

(與酶不可逆結(jié)合,酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過透析袋)對(duì)酶A的

活性有抑制作用。

實(shí)驗(yàn)材料和用具:蒸儲(chǔ)水,酶A溶液,甲物質(zhì)溶液,乙物質(zhì)溶液,透析袋(人工合成

半透膜),試管,燒杯等。

為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對(duì)酶A的抑制作用類型,提出以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。請(qǐng)完善該

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,并寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

取______支試管(每支試管代表一個(gè)組),各加入等量的酶A溶液,再分別加等

量_________________________________,一段時(shí)間后,測(cè)定各試管中酶的活性。然后將各試

管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸儲(chǔ)水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液,再

測(cè)定各自的酶活性。

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