人教通用版高考生物大一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第7讲ATP和酶讲义0320Word格式.docx
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(2)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP( ×
(3)ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少,ATP与ADP时刻不停地进行相互转化( √ )
(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( √ )
(5)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( ×
(6)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生ATP的合成与水解( ×
(7)“能量”就是指ATP,ATP就是“能量”( ×
据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”?
提示 图示a处应为“—OH”,因为该五碳糖为核糖。
(2)图示b、c、d所示化学键是否相同?
其中最易断裂和重建的是哪一个?
提示 图示b为普通磷酸键,c、d则为高能磷酸键,其中d处的化学键最易断裂和重建。
(3)图示框e中结构的名称是什么?
它与DNA、RNA有何关系?
提示 图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的基本单位之一,当发生逆转录时,它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。
命题点一 ATP的结构和特点分析
1.(2018·
广西北海高三一模)ATP是细胞直接的能源物质。
dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写,其结构式可简写成dA—P~P~P。
下列有关分析错误的是( )
A.一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B.细胞内生成dATP时有能量的储存,常与放能反应相联系
C.在DNA合成过程中,dATP是构成DNA的基本单位之一
D.dATP具有高能磷酸键,可能为细胞的某些反应提供能量
答案 C
解析 根据题意,dATP与ATP结构类似,从其结构简式可知,一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成,A正确;
细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键,有能量的储存,常与放能反应相联系,B正确;
DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸,而dATP是三磷酸脱氧腺苷,在DNA合成过程中,dATP不是构成DNA的基本单位,C错误;
dATP含有2个高能磷酸键,可能为细胞的某些反应提供能量,D正确。
2.(2019·
成都七中高三诊断)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物,它们的结构只是碱基的不同,下列叙述错误的是( )
A.ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D.UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
解析 细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解,放能反应总是与ATP的合成相关联,A正确;
1分子GTP彻底水解可得到磷酸、核糖和碱基3种小分子物质,B正确;
CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的,C错误;
UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,可作为基因转录的原料,D正确。
命题点二 ATP与ADP的相互转化和ATP的利用
3.科学家从线粒体中分离出一种可溶性蛋白质,并且发现该物质(简称F)不仅在能量储存过程中起着重要作用,而且还是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体。
生化实验还证实,当某些物质存在时,F还可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸。
下列相关叙述错误的是( )
A.物质F水解ATP的过程可能需要其他物质共同参与
B.物质F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性
C.线粒体中若缺少物质F,ADP可能无法与磷酸结合形成ATP
D.线粒体中形成ATP所需要的能量直接来源于葡萄糖的分解
答案 D
解析 某些物质存在时,F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸,A正确;
F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体,当某些物质存在时,F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸,故F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性,B正确;
F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体,线粒体中若缺少它,ADP可能无法与磷酸结合形成ATP,C正确;
线粒体中形成ATP所需要的能量来自丙酮酸的分解、[H]和氧气结合,D错误。
4.下列有关ATP的叙述错误的是( )
A.ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
B.图中两次ATP的水解,后者能量可用于各项生命活动
C.图中两次合成ATP,前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D.ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
解析 细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,保证了机体对能量的需求,A项正确;
图中两次ATP的水解,前者能量储存在有机物中,后者能量可用于各项生命活动,B项正确;
图中两次合成ATP,前者ATP的合成是通过光合作用,所需能量来源于光能,在人体细胞中不会发生,C项正确;
一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成,D项错误。
生命观念
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP:
主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP:
细胞呼吸第一阶段
叶绿体
光反应
暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
有氧呼吸第二、三阶段
自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
蛋白质的合成
细胞核
DNA复制、转录等
考点二 酶的本质、作用及特性
1.酶的本质与作用
(1)酶本质的探索历程(连线)
(2)酶的本质和功能
(3)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。
③酶降低的活化能是AB段。
④若将酶变为无机催化剂,则B在纵轴上向上移动。
2.酶的特性(连线)
归纳总结
关于酶的8个易错点
正确说法
错误说法
产生场所
活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)
具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质
有机物(绝大多数为蛋白质,少数为RNA)
蛋白质
作用场所
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活
低温和高温均使酶变性失活
作用
酶只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
生物体内合成
有的可来源于食物等
合成原料
氨基酸、核糖核苷酸
只有氨基酸
合成场所
核糖体、细胞核等
只有核糖体
(1)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物( √ )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( ×
(3)酶提供了反应过程所必需的活化能( ×
(4)随着温度降低,酶促反应的活化能下降( ×
(5)酶是由活细胞产生的,因此酶只能在细胞内发挥作用( ×
(6)酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类( √ )
(8)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( ×
)
(9)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同( ×
如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,据图分析:
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同?
提示 不相同。
A酶能抵抗该种蛋白酶的降解,化学本质不是蛋白质而是RNA;
B酶能被蛋白酶破坏,活性降低,化学本质为蛋白质。
(2)B酶活性改变的原因是什么?
提示 B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失。
(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位,应用哪种酶处理?
提示 应选用RNA水解酶处理。
1.与酶有关的曲线分析
(1)酶高效性的曲线
①与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
②酶和无机催化剂一样,只能缩短达到化学平衡所需要的时间,不能改变化学反应的平衡点。
(2)酶专一性的曲线
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快,说明酶A对此反应有催化作用。
(3)影响酶活性因素的相关曲线
甲曲线分析:
①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复活性。
乙曲线分析:
纵坐标为反应物剩余量,剩余量越多,生成物越少,反应速率越慢;
图示pH=7时,反应物剩余量最少,应为最适pH;
反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
①甲图:
在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率先随底物浓度增加而加快,当底物达到一定浓度后,受酶数量的限制,酶促反应速率不再增加。
②乙图:
在底物足量、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。
2.酶专一性的理论模型
(1)图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被A催化的物质。
(2)酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。
命题点一 酶的本质与特性的综合分析
1.(2017·
全国Ⅱ,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℃
解析 DNA主要在细胞核中合成,此外在线粒体和叶绿体中也能合成,因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶,A项错误;
只要给予适宜的温度、pH等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性,B项错误;
盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低,但不影响蛋白质的活性,胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确;
唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37℃,但是37℃不是保存该酶的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D项错误。
2.核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子,可降解特定的mRNA序列。
下列关于核酶的叙述,正确的是( )
A.核酶能将所有RNA单链降解,与脂肪酶有3种元素相同
B.核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
C.因核酶为单链RNA分子,所以核酶分子中一定不存在氢键
D.核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同
解析 核酶只能降解特异的mRNA序列,其化学本质为RNA,脂肪酶的化学本质为蛋白质,二者共有的元素有C、H、O、N4种;
脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应,核酶不能发生该反应;
核酶为单链RNA,但单链RNA折叠也可能形成氢键;
温度过高或过低对核酶的影响不同,因此导致核酶降低活化能的效果不同。
社会责任
酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西,原因是体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8,而胃液的pH为0.9~1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射,不能口服,原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。
固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解,既可以注射,也可以口服。
命题点二 酶的相关曲线分析
3.(2018·
菏泽高三一模)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时,根据实验结果绘制如下曲线图。
下列相关叙述正确的是( )
A.降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B.在30℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C.对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D.若将温度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果相同
4.用某种酶进行有关实验的结果如下图所示,下列有关说法错误的是( )
A.该酶的最适催化温度不确定
B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C.由图4实验结果可知酶具有高效性
D.由图3实验结果可知Cl-是该酶的激活剂
解析 图1显示温度对酶活性的影响,图中结果只能显示30℃比较适宜,但温度梯度太大,不能确定该酶的最适催化温度,A项正确;
图2显示该酶的最适pH为7,而胃蛋白酶的最适pH为1.5,由图4可知该酶为麦芽糖酶,B项正确;
图3能说明Cl-是该酶的激活剂,Cu2+是该酶的抑制剂,D项正确;
图4可说明酶具有专一性,C项错误。
科学思维
解答坐标曲线题的“三步曲”
考点三 探究影响酶活性的因素
1.实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
①反应原理
②鉴定原理:
温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)探究pH对酶活性的影响
①反应原理(用反应式表示):
2H2O2
2H2O+O2。
pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
2.实验步骤和结果
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
加入等量的可溶性淀粉溶液
2mL
2
控制不同的温度条件
60℃热水(5分钟)
沸水(5分钟)
冰块(5分钟)
3
加入等量的新鲜淀粉酶溶液
1mL(5分钟)
4
加入等量的碘液
1滴
5
观察实验现象
不出现蓝色
(呈现碘液颜色)
蓝色
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
注入等量的不同pH的溶液
1mL蒸馏水
1mL5%的HCl
1mL5%的NaOH
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
有大量气泡产生
无气泡产生
将带火星的卫生香插入试管内液面的上方
燃烧剧烈
燃烧较弱
1.实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料,因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快,从而影响实验结果。
2.实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中,底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合,保证反应从一开始就是预设的温度。
(2)在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶接触。
(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
命题点一 影响酶活性的因素的基础实验分析
1.探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管,编号,各注入2mL淀粉溶液;
另取3支试管,编号,各自注入1mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中,维持各自的温度5min
③向各试管中滴一滴碘液 ④将6支试管分成三组,每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液,分别放在60℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A.①②④③⑤B.①③②④⑤
C.①③④②⑤D.①④②③⑤
解析 探究温度对酶活性影响的实验步骤为:
分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合,保温一段时间→检测→观察实验现象。
2.(2018·
太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路,最适宜的是( )
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
C.利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响
D.利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响
答案 B
解析 温度影响过氧化氢的分解,从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰,A项错误;
利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响,B项正确;
斐林试剂使用时需要水浴加热,温度会对实验结果造成干扰,C项错误;
酸性条件下淀粉会水解,会对实验结果造成干扰,D项错误。
命题点二 实验的拓展和应用
3.下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。
先将酶和乳汁分别放在2支试管中,然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间,结果如下表:
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度/℃
10
20
30
40
50
60
凝乳时间/min
不凝固
7.0
4.0
1.5
据此实验,请判断下列叙述中正确的是( )
A.凝乳时间越长,凝乳酶的活性越高
B.如果将A组的水温逐渐提高,乳汁可以凝固
C.低温破坏了酶的分子结构,所以10℃温度下乳汁不凝固
D.凝乳酶的最适温度一定为40℃
解析 A组不凝固的原因是温度太低,酶的活性受到抑制,当温度逐渐升高时,会提高酶的活性,使乳汁凝固。
4.某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时,得到下图结果。
下列分析不正确的是( )
A.Mn2+降低了相应化学反应过程所必需的活化能
B.Co2+或Mg2+可能导致酶结构改变使其活性降低
C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D.该水解酶的用量是实验的无关变量
答案 A
解析 从图中可以看出,Mn2+只是提高了该水解酶的活性,并不能降低反应过程所必需的活化能,A项错误;
Co2+或Mg2+可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低,B项正确;
从图中可以看出,有的离子可以提高酶的活性,有的离子可以降低酶的活性,C项正确;
不同金属离子是实验的自变量,该水解酶的活性是实验的因变量,该水解酶的用量是实验的无关变量,D项正确。
矫正易错 强记长句
1.ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量。
2.ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的,因此不是可逆反应。
3.细胞中ATP含量很少,但是ATP与ADP的相互转化非常迅速,能为生命活动提供大量能量。
无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡,不会剧烈变化。
4.吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,需要ATP水解酶的催化,同时也消耗水;
放能反应一般与ATP的合成相联系。
5.酶促反应速率与酶活性不同。
温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。
底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。
如图为不同条件下,某酶促反应生成物的浓度随时间的变化曲线,请分析:
1.若表示的是不同催化剂条件下的反应,③是不加催化剂,②是加无机催化剂,①是加酶,这体现了酶的高效性,酶具有该特性的原理是同无机催化剂相比,酶能显著降低化学反应的活化能。
2.若表示不同温度条件下的反应,能否确定三种温度的高低,为什么?
不能,因为在最适温度下,酶的活性最高,但是温度偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。
3.生物体内酶的化学本质:
绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
酶的特性有高效性、专一性、酶的作用条件较温和。
4.过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因:
酶的空间结构遭到破坏。
重温高考 演练模拟
1.(2017·
天津,3)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。
如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。
下列叙述错误的是( )
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后,A浓度逐渐降低,B浓度逐渐升高,说明酶C催化物质A生成了物质B。
由于酶能降低化学反应的活化能,因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能,A项正确;
由图可知,该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少),B项正确;
T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的,C项错误;
图示是在最适温度条件下进行的,若适当降低反应温度,则酶活性降低,酶促反应速率减慢,T2值增大,D项正确。
2.(2016·
全国Ⅰ,3)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
解析 测定酶活力的影响因素时,在改变被探究因素之前,务必防止酶与底物混合,故只有C选项所述操作顺序正确。
3.(2016·
海南,11)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合成
答
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