高考生物提分秘籍专题04酶与ATP教学案含答案解析Word下载.docx
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高考生物提分秘籍专题04酶与ATP教学案含答案解析Word下载.docx
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(1)温度和pH(模型2)
①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗?
低温时,酶分子活性受到抑制,但并未失活,若恢复最适温度,酶的活性也升至最高;
高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
(2)多种因素对酶促反应的影响(模型3)
①分析丙图可知:
反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
②分析丁图可知:
反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
(3)底物浓度和酶浓度
①图甲中OP段的限制因素是底物浓度,而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗?
不一样,底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性,温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。
二、ATP的来源、去路及能量代谢过程
1.来源和去路
(1)正常状态下,细胞中的ATP和ADP含量总是处于动态平衡,细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化,同时也就伴随着能量的贮存和释放。
(2)生物不能直接利用有机物中的化学能,只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中,才能被利用。
(3)整个生物界,光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源,植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。
(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。
【举一反三】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率
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
题型二 影响酶活性的因素与探究
例2.(2017年江苏卷,17)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能,研究性学习小组进行了相关实验,结果如下图。
由图中实验结果能直接得出的结论是( )
A.碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B.不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C.碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D.加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
【答案】C
【方法技巧】酶的验证、探究或评价性实验解题策略
第一步,分析实验目的,确定自变量与因变量,如酶的种类或影响酶的因素(检测指标)。
第二步,明确实验原理(新情境题的题干中会有提示,要注意提炼)。
第三步,准确书写实验步骤,注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。
酶相关实验常常是用表格形式呈现实验步骤。
第四步,如果是选择题,要依据实验原理、实验原则、所学的生物知识进行综合分析,然后作出判断;
如果是非选择题则应注意联系教材知识综合分析,以确定所填答案。
【举一反三】
(2017年天津卷,3)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。
下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。
叙述错误的是( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,T2值增大
【解析】T1时加入酶C,A物质减少,B物质增加,可推测酶C催化A物质生成B物质,酶通过降低化学反应的活化能加快反应速率,A正确;
由曲线可知,T1~T2间,酶促反应速率加快,超过T2后,酶促反应速率减慢,B正确;
T2后B增加缓慢是底物A含量过少所致,C错误;
曲线是在最适温度下绘制的,若降低反应温度,则反应速率减慢,T2值增大,D正确。
【变式探究】(2015·
海南卷,3)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。
关于ATP的叙述,错误的是( )
A.酒精发酵过程中有ATP生成
B.ATP可为物质跨膜运输提供能量
C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
答案 D
【变式探究】
(2014·
重庆卷,5)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。
下列相关叙述,正确的是( )
A.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应,均由同一种氧化酶催化
B.体内乙醇浓度越高,与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C.乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水,同时释放能量
D.正常生理情况下,人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
解析 酶具有专一性,在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤,需要不同的酶催化,A错误。
当底物浓度较低时,酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快,当达到一定值后,由于酶量限制,反应速率不再随底物浓度增加而加快,B错误。
乙醇经代谢后可参与有氧呼吸,在有氧呼吸第三阶段产生的[H]与氧气结合后生成水释放大量能量,C正确。
人是恒温动物,环境温度不影响体内温度,乙醇的分解是在人体内进行的,不会受外界温度的影响,D错误。
答案 C
【举一反三】(2015·
重庆卷,10)小麦的穗发芽影响其产量和品质。
某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。
为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系,进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子,分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉),并在适宜条件下进行实验。
实验分组、步骤及结果如下:
分组
步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5mL提取液
C
②
加缓冲液/mL
1
③
加淀粉溶液/mL
④
37℃保温适当时间,终止酶促反应,冷却至常温,加适量碘液显色
显色结果
+++
+
+++++
注:
“+”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是________,步骤②中加缓冲液的目的是________。
显色结果表明:
淀粉酶活性较低的品种是________;
据此推测:
淀粉酶活性越低,穗发芽率越________。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小,为保持显色结果不变,则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶,为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用,设计了如下实验方案:
X处理的作用是使________。
若Ⅰ中两管显色结果无明显差异,且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”),则表明α淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
解析 本题考查酶活性的相关知识,考查实验分析的能力,运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
难度适中。
(1)该实验的目的是探究淀粉酶活性与小麦穗的发芽率的关系,则自变量是不同穗发芽率的红粒、白粒小麦种子的提取液,因变量是淀粉酶的活性,可通过淀粉的水解量来检测。
所以对照组C应加入等量的0.5mL蒸馏水,缓冲液具有维持pH相对稳定的作用,所以步骤②中加入缓冲液的目的是控制pH,保证无关变量相同且适宜。
根据显色效果,红粒管中显色结果深于白粒管,说明红粒小麦的淀粉酶活性低于白粒小麦,可推测淀粉酶活性越低,穗发芽率越低。
若淀粉溶液浓度适当减小,而酶的量不变,为保持结果不变,则保温时间应缩短。
(2)小麦淀粉酶有两种:
α-淀粉酶和β-淀粉酶,为研究其中一种酶的活性,则在实验不同组别中应使另一种酶失活,则X处理的作用是使β-淀粉酶失活。
由于红粒小麦种子的穗发芽率低于白粒种子,若α-淀粉酶活性是引起红粒和白粒小麦穗发芽率差异的主要原因,则Ⅰ中两管显色结果无明显差异,Ⅱ中红粒管颜色明显深于白粒管。
答案
(1)0.5mL蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短
(2)β淀粉酶失活 深于
【方法技巧】酶相关实验设计必记关键点
(1)探究酶的高效性时,对照组应用无机催化剂对照。
(2)验证酶的专一性,既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖),也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。
(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时,要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇。
(4)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖两种底物,则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为检测试剂。
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(2015·
浙江卷,31)现有一种细菌M,能够合成某种酶,并能分泌到细胞外。
为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系,请根据以下提供的实验材料写出实验思路,并预测实验结果。
实验材料:
若干个培养瓶、培养液、细菌M
(要求与说明:
实验仅设一组;
实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求;
实验条件适宜。
)
请回答:
(1)实验思路:
⋮
(2)预测实验结果(设计一个坐标系,并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线):
(3)测定总酶浓度时,应对细胞做________处理。
解析 本题主要考查实验设计等知识点,意在考查实验分析、设计等能力。
具有开放性,难度较大。
(1)本实验的实验目的是研究某细菌培养时间和细菌的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系,因为酶是由细菌在细胞内产生并分泌到细胞外,所以总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和。
根据实验目的、题干中提供的实验材料和题干信息可设计实验如下:
在无菌条件下,利用无菌操作将细菌接种到培养液中,每隔一定时间取等量的少部分培养液进行细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的测定。
(2)细菌可利用培养液进行大量繁殖,所以随着时间的延长细菌细胞数量在不断增加,曲线呈S形,因为细菌数量的不断增加,所以细胞外酶浓度和总酶浓度也不断增加,但总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和,所以在相同时间内总酶浓度要大于细胞外酶浓度,绘制的曲线横坐标为时间,纵坐标为数值,且要有图注,曲线见答案。
(3)总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和,所以在测定总酶浓度时应对细胞做破碎处理,让细胞内酶释放出来。
答案
(1)①取细菌M,稀释后,分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中
②取其中的培养瓶,分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度,并记录
③在培养过程中,每隔一段时间,重复②
④对所得实验数据进行分析和处理
(2)
(3)破碎
题型三 ATP的结构、合成与利用
例3.(2018浙江卷,10)ATP是细胞中的能量通货,下列叙述正确的是( )
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
【方法技巧】有关ATP的结构与功能的试题的解题策略
解答ATP结构与功能相关的试题要注意6点:
(1)ATP、磷脂及核酸的组成元素相同。
ATP中含有的五碳糖为核糖;
(2)一个ATP中含有两个高能磷酸键,ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键容易形成和水解;
(3)吸能反应往往需要消耗ATP,放能反应往往产生ATP,人在运动状态下ATP和ADP的相互转化速率大于安静状态下的转化速率;
(4)物质出入细胞时,协助扩散不消耗ATP,主动运输、胞吞和胞吐消耗ATP;
(5)生命活动所需要的ATP主要来自有氧呼吸;
(6)无氧呼吸产生的ATP少,是因为大部分能量储存在不彻底的氧化产物(乳酸或酒精)中,没有释放出来。
【变式探究】(2016·
北京理综)葡萄酒酿制期间,酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程( )
A.在无氧条件下不能进行 B.只能在线粒体中进行
C.不需要能量的输入 D.需要酶的催化
【答案】D
(2016·
海南理综)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )
A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP生成
【解析】ATP中含有核糖,DNA中含有脱氧核糖,A项错误;
呼吸抑制呼吸作用,会使ADP生成增加,ATP生成减少,B项错误;
无氧呼吸的第二阶段不产生ATP,C项错误;
光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行有氧呼吸,叶绿体进行光合作用,均可产生ATP,D项正确。
【变式探究】下列生命活动中不需要ATP提供能量的是( )
A.叶肉细胞合成的糖运输到果实
B.吞噬细胞吞噬病原体的过程
C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D.细胞中由氨基酸合成新的肽链
解析 本题考查细胞的能量代谢。
叶肉细胞中糖类运输到果实属于主动运输需要能量,A不选;
吞噬细胞吞噬病原体属于胞吞需要ATP提供能量,B不选;
淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量,C选;
氨基酸脱水缩合合成蛋白质需要消耗ATP提供的能量,D不选。
【变式探究】在生物体内,下列生理活动只能单向进行的是( )
A.质壁分离过程中水分子的扩散
B.生长素在胚芽鞘中的极性运输
C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化
D.活细胞内ATP与ADP的转化
【变式探究】关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述,错误的是( )
A.DNA复制需要消耗能量
B.光合作用的暗反应阶段需要消耗能量
C.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
D.细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
解析 本题考查细胞的能量代谢,意在考查考生的分析问题的能力。
物质通过协助扩散进出细胞不消耗能量。
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