届高考生物二轮复习细胞内的酶与ATP学案全国通用.docx
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届高考生物二轮复习细胞内的酶与ATP学案全国通用
2019届二轮复习细胞内的酶与ATP学案
专题四 细胞内的酶与ATP
[最新考纲] 1.酶在代谢中的作用（Ⅱ） 2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）
1．有关酶的正误判断
（1）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（×）
（2）水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基（√）
（3）滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率不涉及“降低化学反应活化能”的原理（×）
（4）过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活（√）
（5）酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的（√）
（6）酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行（√）
（7）探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温（×）
（8）发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性（×）
2．有关ATP的正误判断
（1）1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成（×）
（2）在生物体的活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行（×）
（3）ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，其合成所需能量由磷酸提供（×）
（4）ATP中磷酸基团与核糖之间的化学键称为高能磷酸键（×）
（5）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡（×）
（6）人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等（×）
酶及其相关曲线分析与实验探究
1．（2017·高考全国卷Ⅱ）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：
选C。
真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中，A项错误。
酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用，B项错误。
盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因而可用盐析法进行沉淀，C项正确。
唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37℃左右，而该酶通常在低温下保存，D项错误。
2．（高考全国卷Ⅰ）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：
选C。
测定酶活力影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C项所述操作顺序正确。
3．（高考全国卷Ⅱ）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：
A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。
回答下列问题：
（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是______________________________________________。
（4）生物体内酶的化学本质是________，其特性有____________________（答出两点即可）。
解析：
（1）在60℃条件下，反应的最终产物浓度比20℃和40℃条件下小很多，说明酶在60℃条件下最终失活。
20℃与40℃条件下相比，40℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40℃条件下酶活性较高。
（2）在时间t1前，如果A组温度提高10℃变成30℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30℃条件下的该酶活性大于20℃条件下的，因此A组酶催化反应的速度会加快。
（3）t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度过高导致t2时酶已经变性失活。
因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。
（4）生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。
酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
答案：
（1）B
（2）加快 （3）不变 60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 （4）蛋白质或RNA 高效性、专一性
生物体内酶的化学本质：
绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能。
酶的催化作用具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点。
酶的催化作用需要适宜的pH和温度等条件。
高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而变性失活；低温只是降低酶的活性，但酶的空间结构不变。
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。
1．酶的概念及特性
2．理清酶的作用原理、特性及影响因素的3类曲线
（1）酶的作用原理
①由图可知，酶的作用原理是降低化学反应的活化能。
②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。
用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
（2）酶的特性曲线
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较表明：
酶具有高效性。
②图2中两曲线比较表明：
酶具有专一性。
（3）各因素对酶促反应速率影响曲线
①分析图1和图2：
温度或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点以后的限制因素可能是酶浓度。
3．探究酶的最适温度或最适pH
（1）实验设计思路
（2）实验设计程序
考向一酶的本质、作用、特性及拓展考查
1．（2018·四川南充高级中学检测）下列关于酶的叙述，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．随着温度降低，酶促反应的活化能下降
C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D．所有活细胞都有与细胞呼吸有关的酶
解析：
选B。
同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如呼吸氧化酶，A正确；酶促反应的活化能与降低温度没有关系，B错误；低温条件下酶的分子结构稳定，酶适于保存在低温条件下，C正确；活细胞都能进行呼吸作用，所有活细胞都有与细胞呼吸有关的酶，D正确。
2．下列有关酶的说法，正确的是（ ）
A．酶能改变化学反应速率是因为其能提高反应物的活化能
B．验证酶的专一性时，自变量可以是酶的种类；验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度
C．人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，都在起作用后被灭活
D．形成酶需要消耗ATP，形成ATP需要酶的催化
解析：
选D。
酶能改变化学反应速率是因为其能降低化学反应的活化能。
验证酶的专一性时，自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类；验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类。
人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，激素和神经递质在起作用后被灭活，酶不被灭活。
无论是蛋白质还是RNA，形成过程都需要消耗ATP，而形成ATP需要酶的催化。
对酶的概念、本质和特性的分析
解答酶的本质、特性试题时，应关注以下几个方面：
（1）绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，可用双缩脲试剂鉴定，甚至用蛋白酶处理来确定某种酶的本质。
（2）酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥催化作用。
酶的催化作用是指能降低化学反应的活化能，提高反应速率，但不改变化学反应的方向和平衡点。
（3）在化学反应前后，酶的性质、数量并不发生改变。
考向二结合坐标曲线考查影响酶促反应速率的因素
3．（2017·高考天津卷）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。
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：
选C。
加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，A项正确；随着反应的进行，底物A浓度由大变小，酶促反应速率先快后慢，B项正确，C项错误；图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大，D项正确。
“四看法”达成酶促反应曲线类试题解题策略
（1）一看两坐标轴的含义：
分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。
（2）二看曲线的变化：
利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。
如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
（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。
考向三与酶相关的实验设计与分析
4．（高考江苏卷）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。
为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。
下列相关叙述正确的是（ ）
管号
1%焦性没食子酸/mL
2%H2O2/mL
缓冲液/mL
过氧化物酶溶液/mL
白菜梗提取液/mL
煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A．1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
解析：
选A。
由题干信息可知，该实验的自变量是是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的3号管为实验组，其他都为对照组，A项正确；由题干信息可知2号管是对照组，只有3号管是实验组，B项错误；若3号管显橙红色，还需要与1、2、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶，C项错误；4号管不显橙红色是因为高温处理使过氧化物酶变性失活，D项错误。
5．下表是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录。
请回答下列问题：
实验操作分组
甲组
乙组
丙组
①向试管中加入唾液淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
②向试管中加入可溶性的淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
③维持温度（5min）
0℃
37℃
60℃
④将唾液淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合振荡后分别保温5min
⑤向试管中滴加碘液
1滴
1滴
1滴
⑥观察实验现象
变蓝
不变蓝
变蓝
（1）为保证实验的科学性和严谨性，该同学在此实验操作过程中至少需要________支试管。
（2）若实验结束后，将甲组的温度调节到37℃，保温一段时间后，甲组的实验现象是________，原因是_________________________________________________。
（3）在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度，实验设计思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）若将实验中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？
________，为什么？
_______________________________。
解析：
（1）分析实验可知，每组实验的唾液淀粉酶溶液和可溶性的淀粉溶液在混合前应分别加入两支不同的试管中，加热到指定温度后才能混合，以保证酶促反应在设定的温度下进行，该实验共分三组，所以至少需要6支试管。
（2）甲组本来的实验温度为0℃，酶在低温时活性低；将甲组的温度调节到37℃，酶的活性升高，保温一段时间后，蓝色褪去。
（3）在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度，应在37℃左右设置一定的温度梯度实验，其他条件不变。
（4）若将实验中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，由于高温也能促进H2O2的分解，无法确定反应速率是仅受酶活性的影响还是温度直接影响了H2O2的分解速率。
答案：
（1）6
（2）蓝色褪去 酶在低温时活性低，在适宜温度下活性升高（低温抑制酶的活性/由0℃→37℃，酶的活性升高） （3）在37℃左右设置一定的温度梯度实验，其他条件不变 （4）不科学/否 高温促进H2O2的分解
酶的验证、探究或评价性实验题解题步骤
此类试题应依照下列模板进行：
第一步，分析实验目的，确定自变量与因变量（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。
ATP在能量代谢中的作用
1．（高考海南卷）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
解析：
选D。
酒精发酵即无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，同时释放少量能量，该过程中有ATP生成，A项正确；物质跨膜运输的方式如果是主动运输，需要消耗能量，这部分能量可由ATP提供，B项正确；ATP中高能磷酸键水解可释放能量，C项正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D项错误。
2．（高考全国卷Ⅰ节选）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。
用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。
回答下列问题：
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。
若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
解析：
（1）ATP水解成ADP时，远离A的高能磷酸键断裂，在γ位上的磷酸基团从ATP上脱离下来，再结合题干信息可知，要将32P标记的磷酸基团转移到DNA末端上，需标记ATPγ位上的磷酸基团。
（2）dATP与ATP结构相似，不同之处是dATP中的五碳糖是脱氧核糖，而ATP中的五碳糖是核糖，合成DNA的原料是脱氧核苷酸，含有一个磷酸基团，而dATP含有三个磷酸基团，因此，以dATP为原料合成DNA时，若要将32P标记到DNA分子上，32P标记的磷酸基团应在dATP的α位上。
答案：
（1）γ
（2）α
ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
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。
细胞中ATP含量很少，但是ATP与ADP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。
ATP是新陈代谢所需要能量的直接来源。
一般来说，细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
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。
1．ATP的结构与能量转换
2．细胞内产生与消耗ATP的生理过程
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
产生ATP：
光反应
消耗ATP：
暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：
有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：
自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：
蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：
DNA复制、转录等
3.ATP与DNA、RNA的联系
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图所示：
考向一ATP在能量代谢中的作用
1．（2018·河北唐山质检）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．物质①表示鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP—ADP循环中③可重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP
解析：
选C。
①为腺嘌呤，A错误；②为高能磷酸键，其水解断裂会释放能量，属于放能反应，B错误；在ATP与ADP的循环中，物质都是可逆的，只是能量不可逆，所以③是可以重复利用的，C正确；若④高能磷酸键断裂，ATP水解后只剩下腺嘌呤、核糖和1分子磷酸基团组成，该化合物称为腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），D错误。
2．下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）
A．叶肉细胞细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
C．细胞内贮存有大量的ATP，保证生命活动的能量需要
D．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示同一物质
解析：
选B。
细胞质中消耗的ATP可来源于细胞质基质，叶绿体产生的ATP只用于暗反应，A错误；ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能，B正确；细胞内并没有贮存大量的ATP，细胞内可以实现ATP与ADP的迅速转化，保证生命活动的能量需要，C错误；ATP中的“A”表示腺苷，DNA、RNA中的“A”分别表示腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸，D错误。
考向二ATP与ADP相互转化过程的特点
3．（2018·四川眉山中学高三月考）反应式ADP＋Pi＋能量ATP是在所有生活细胞中均发生的反应，下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是（ ）
A．向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程
B．向右反应需要的能量可以来自葡萄糖的氧化分解
C．向左反应产生的能量可以用于叶绿体中色素对光能的吸收
D．向左反应产生的能量可以用于人体肺泡内的气体交换过程
解析：
选B。
蛋白质水解为氨基酸的过程消耗ATP，A错误；向右反应代表ATP的合成，动物中此能量来自呼吸作用，植物中来自光合作用和呼吸作用，故需要的能量可以来自葡萄糖的氧化分解，B正确；叶绿体中色素对光能的吸收不消耗能量，C错误；氧气、二氧化碳进出细胞的方式为自由扩散，不消耗能量，D错误。
4．（2018·湖北新化一中月考）酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。
如图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图，以下说法正确的是（ ）
A．①代表的物质是ADP，③是腺嘌呤核糖核苷酸
B．若要探究酶b的最适pH，应在中性左右设置实验自变量
C．释放能量最少的过程是Ⅲ
D．大肠杆菌细胞产生ATP的主要场所是线粒体
解析：
选C。
分析图示可知：
①为ADP、②为腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）、③是腺苷、④是磷酸、⑤为能量，A错误；酶b的适宜pH的变量范围应呈偏酸性，B错误；Ⅰ和Ⅱ过程断裂的都是高能磷酸键，Ⅲ过程断裂的是普通化学键，所以释放能量最少的过程是Ⅲ，C正确；大肠杆菌细胞属于原核细胞，原核细胞中没有线粒体，D错误。
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