届高三生物浙江选考一轮复习文档 必修1 第3章 第6讲 细胞与能量及酶 教师用书 Word版含答案.docx
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第三章 细胞的代谢
第6讲 细胞与能量及酶
浙江[学考＋选考]考纲确认
考点
知识内容
必考
加试
9.细胞与能量
（1）细胞内的吸能反应和放能反应
a
a
（2）ATP的化学组成和特点
a
a
（3）ATP在能量代谢中的作用
b
b
10．酶
（1）酶的发现过程
a
a
（2）酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用
b
b
（3）影响酶作用的因素
c
c
（4）活动：
探究酶的专一性
c
c
（5）活动：
探究pH对过氧化氢酶的影响
c
考点一|ATP在能量代谢中的作用
1．吸能反应和放能反应
（1）吸能反应
①细胞中的许多反应是吸能反应，因为其产物分子中的势能比反应物分子中的势能高，如由氨基酸合成蛋白质的反应就是吸能反应。
②吸能反应所需要的能量一般来自于放能反应。
光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应，这个吸能反应所需的能量来自太阳光。
（2）放能反应
①所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化，人们通常把这个过程称为细胞呼吸。
②ATP不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带，更是细胞中的能量通货。
2．ATP是细胞中的能量通货
（1）ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。
（2）核糖与腺嘌呤结合成的基团叫腺苷，3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。
连接两个磷酸基团之间的化学键称为高能磷酸键，在酶的作用下，容易断裂。
（3）ATP在细胞中易于再生，是细胞中普遍使用的能量载体。
通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为ATP－ADP循环。
1．（2016·浙江1月学考）一分子ATP（A－P～P～P）中含有高能磷酸键的个数是（ ）
A．4B．2 C．1 D．0
B [一个ATP分子中含有2个高能磷酸键，B正确。
]
2．（2015·浙江1月学考）细胞中的“能量通货”是（ ）
A．无机盐B．甘油
C．水D．ATP
D [ATP是细胞中普遍使用的能量载体，被称为细胞中的“能量通货”，D正确。
]
1．ATP分子结构特点
（1）组成元素：
C、H、O、N、P。
（2）简称：
腺苷三磷酸。
（3）各字母代表的含义：
A——腺苷（腺嘌呤＋核糖）；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。
一个ATP分子中含有一个普通磷酸键，两个高能磷酸键，三个磷酸基。
（4）结构简式：
A－P～P～P（远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成）。
2．ATP与ADP的相互转化及生理意义
（1）在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。
细胞内的绝大多数生命活动都以ATP作为直接能源物质，但ATP不是唯一的直接能源物质，其他物质如CTP、TTP等都可作为直接能源物质。
（2）在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与磷酸结合，重新形成ATP。
细胞内的放能反应主要是细胞呼吸。
（3）ATP形成的能量来源：
对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自于细胞呼吸，对于绿色植物来说，则来自于光合作用和细胞呼吸。
3．细胞内消耗或产生ATP的各生理过程的分析方法
场所
生理过程
细胞膜
主动转运、胞吐、胞吞等消耗ATP
细胞溶胶
需氧呼吸第一阶段或厌氧呼吸第一阶段产生ATP
叶绿体
光反应过程产生ATP。
碳反应、叶绿体内DNA复制、转录和翻译等过程消耗ATP
线粒体
需氧呼吸第二、三阶段产生ATP。
线粒体内DNA复制、转录和翻译等过程消耗ATP
核糖体
蛋白质的合成消耗ATP
细胞核
DNA复制、转录、通过核膜和核孔的物质的运输等消耗ATP
1．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
D [酒精发酵即厌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转运，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．如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，相关叙述正确的是（ ）
A．过程①不需要酶的催化
B．过程②发生高能磷酸键的断裂
C．过程①不能发生在线粒体中
D．过程②不能发生在叶绿体中
B [过程①ATP合成，需要ATP合成酶的催化，A错误；过程②ATP水解发生高能磷酸键的断裂，释放出能量，B正确；过程①ATP合成在线粒体中可以发生，C错误；叶绿体基质中碳反应过程需要过程②ATP水解释放的能量，D错误。
]
3．（2016·浙江温州选考模拟）细胞内ATP—ADP循环可用下面的反应式表示，①②表示两个不同的化学反应，有关叙述正确的是（ ）
A．ATP分子中有3个高能磷酸键
B．ADP分子中戊糖是脱氧核糖
C．①反应释放能量可以用于吸能反应
D．②反应所需能量只能来自细胞呼吸
C [ATP分子中有2个高能磷酸键，A错误；ADP分子中戊糖是核糖，B错误；①反应释放能量可以用于吸能反应，C正确；对于绿色植物来说，②反应所需能量来自细胞呼吸和光合作用，D错误。
]
考点二|酶在代谢中的作用
1．发现过程
2．本质
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3．特性
4．影响酶活性的因素
（1）pH对酶活性的影响
①不同的酶最适pH不同，在最适pH下，酶的活性最高；高于或低于最适pH，酶的活性都会降低，甚至失活。
②过酸、过碱的条件下，都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
（2）温度对酶活性的影响
①不同种酶的最适温度不同，高于或低于最适温度，酶的活性都会降低。
②高温使酶空间结构遭到破坏而失去活性；低温使酶的活性降低，在适宜温度下，酶的活性可以恢复。
1．（2015·10月浙江选考）温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．甲酶保持活性的温度范围大于乙酶
B．甲酶的活性始终高于乙酶
C．乙酶在55℃后完全失去活性
D．乙酶的最适温度高于甲酶
D [由题图可知，甲酶保持活性的温度范围小于乙酶，A错误；45℃之后，甲酶的活性小于乙酶，B错误；55℃小于乙酶的最适宜温度，因此没有失去活性，C错误；由分析可知，乙酶的最适温度高于甲酶，D正确。
]
2．（2015·9月浙江测试）pH对胃蛋白酶和胰蛋白酶作用的影响如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．两种酶的最适pH相同
B．两种酶的活性随pH不断升高而增大
C．两种酶在pH为5时均失活
D．两种酶在各自最适pH时的活性相同
C [分析题图可知，胃蛋白酶的最适pH为2，胰蛋白酶的最适pH为8，两种酶的最适pH不同，A项错误；在最适pH条件下，两种酶的活性最高，高于或低于最适pH，两种酶的活性都减弱，B项错误；在pH为5时，两种酶均失活，C项正确；两种酶在各自最适pH时的活性都最高，但其活性不一定相同，D项错误。
]
1．有关酶的正确理解
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（大多为蛋白质，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
2.酶的特性及曲线分析
（1）高效性：
酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，这说明酶具有高效性的特点。
图1
[特别提醒]
酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故图1中只有a、b曲线相比较才可说明酶催化作用的高效性，a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。
（2）专一性：
每一种酶只能催化一种底物或少数几种底物的化学反应，这说明酶具有专一性，酶的专一性解释常用“锁和钥匙学说”，如图2，图中A表示酶，B表示被催化的反应物。
酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
图2
（3）酶作用需适宜的条件：
绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都会使蛋白质分子空间结构遭到破坏，从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活，但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复（如图3所示）。
图3
（4）反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响（如图4所示）
甲（酶量一定情况下） 乙（在底物足量情况下）
图4
①如图甲，在其他条件适宜，酶浓度一定的条件下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快；但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②如图乙，在反应物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应的反应速率与酶浓度成正比。
[特别提醒]
酶促反应速率不同于酶活性：
①温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
1．（2017·浙江宁波选考模拟）下图为酶催化反应过程的示意图，其中表示酶的图形编号是（ ）
A．①B．② C．③ D．④
C [酶在完成催化反应后，形状恢复到最初的状态，因此图中③为酶，C正确。
]
2．（2015·浙江1月学考）下列各图中，能正确表示温度对酶活性影响的是（ ）
C [在最适温度下，酶活性最高；在最适温度以下或以上酶活性均要下降。
图中C能正确表示温度对酶活性的影响。
]
3．生产啤酒时，麦芽中多酚氧化酶（PPO）的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽过程中需降低其活性。
下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。
下列叙述错误的是（ ）
A．PPO催化多酚类物质的生化反应
B．相同温度时，pH7.8的酶促反应产物比pH8.4的少
C．在制备麦芽过程中应将反应条件控制在温度80℃、pH8.4
D．高于90℃，若PPO发生热变性，一定温度范围内温度越高变性越快
C [酶具有专一性，PPO（多酚氧化酶）能催化多酚类物质的生化反应，A项正确；根据图解，在不同的温度条件下pH为8.4时PPO活性最高，故此条件下酶促反应产物最多，B项正确；因为PPO的作用会降低啤酒的质量，故制备麦芽过程中需降低其活性，而温度80℃、pH8.4时PPO活性最高，C项错误；高温可以使酶变性失活，一定温度范围内温度越高，变性越快，D正确。
]
4．（2016·浙江余、慈期中联考）下图中曲线a表示在最适温度、最适pH条件下，底物与酶促反应速率的关系。
下列叙述不正确的是（ ）
A．限制曲线AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B．在曲线的B点时再加入一定量的酶，反应速率可以用曲线b表示
C．酶的数量减少后，反应速率可用曲线c表示
D．降低pH，重复该实验，曲线中B点位置不变
D [曲线AB段，随着底物浓度的升高，反应速率逐渐加快，说明限制曲线AB段反应速率的主要因素是底物浓度，A项正确；B点后反应速率不再随底物浓度的增加而加快，说明底物浓度不是限制反应速率的因素，可能受到酶浓度的限制，因此在B点提高酶的浓度后，反应速率加快，B项正确；酶量减少后，酶促反应速率降低，其反应速率可用曲线c表示，C项正确；曲线a表示在最适pH条件下，底物浓度与酶促反应速率的关系。
减小pH会导致酶活性降低，使酶促反应速率减慢，因此A、B点位置都将下移，D项错误。
]
考点三|酶特性的实验探究
1．酶的专一性的实验探究方法——对比法
（1）设计思路：
常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
（2）设计方案
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同一种底物（等量）
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶（等量）
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
酶具有专一性
2.温度对酶活性的影响
（1）实验原理
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）实验设计思路
3．pH对酶活性的影响
（1）实验原理
①2H2O2
2H2O＋O2。
②pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
（2）实验设计思路
1．（2016·10月浙江选考）某同学进行有关酶的实验：
组1 1%淀粉溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→红黄色沉淀
组2 2%蔗糖溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→无红黄色沉淀
组3 2%蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋本尼迪特试剂→
下列叙述错误的是（ ）
A．自变量是底物和酶
B．组3的结果是红黄色沉淀
C．指示剂可用碘－碘化钾溶液替代
D．实验结果证明酶有专一性
C [碘－碘化钾溶液无法鉴别组1与组2的差异。
]
2．（2016·4月浙江选考）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程及结果如下表所示。
步骤
基本过程
试管A
试管B
1
加入淀粉溶液
3mL
—
2
加入蔗糖溶液
—
3mL
3
加入新鲜唾液
1mL
1mL
4
37℃保温15min，加本尼迪特试剂
2mL
2mL
5
沸水浴2 3min，观察
红黄色沉淀
无红黄色沉淀
据此分析，下列叙述错误的是（ ）
A．实验的自变量是底物
B．检测指标是颜色的变化
C．酶的作用具有高效性
D．37℃是该酶作用的最适温度
C [对试管A、B唯一的不同操作即加入的底物不同，故自变量是底物，A正确；实验根据溶液是否产生红黄色沉淀作为检测指标，来反映唾液是否将底物水解产生还原糖，B正确；酶的作用的确具有高效性，但据本实验无法得出这一结论，C错误；唾液中的酶发挥作用的适宜温度是37℃，实验设置在此温度下进行有利于发挥酶的活性，使反应更加顺利地进行，D正确。
]
1．探究酶作用特性实验中自变量的处理
（1）在探究酶作用的最适温度实验中，酶溶液和反应物混合之前，要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。
若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜选用碘液，不应该选用本尼迪特试剂。
因选用本尼迪特试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
（2）在探究酶作用的最适pH时，实验操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。
不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠，以防止反应物在酶的作用下先发生水解。
2．酶的实验探究中的“变量分析”
项目
实验变量分析
酶的专一性
①自变量：
不同底物或不同酶液；②因变量：
底物是否被分解或有无产物生成；③无关变量：
试剂量、反应温度、pH等
酶的温和性
温度
①自变量：
一系列温度梯度（至少三组）；②因变量：
底物的分解速度或剩余量（产物的生成速度或产生量）；③无关变量：
底物浓度、试剂量、酶浓度、pH等
pH
①自变量：
一系列pH梯度（至少三组）；②因变量：
底物的分解速度或剩余量（产物的生成速度或产生量）；③无关变量：
底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等
1．下表所示为某人探究酶的专一性的实验，据表判断下列叙述正确的是（ ）
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
1
加淀粉溶液
2mL
2
加蔗糖溶液
2mL
3
加本尼迪特试剂
2mL
2mL
4
加淀粉酶溶液
1mL
1mL
A.蔗糖溶液可用蛋白质溶液代替
B．实验步骤有科学性错误
C．能用碘液代替本尼迪特试剂
D．不能用蔗糖酶溶液替代淀粉酶溶液
B [本尼迪特试剂可用来鉴定还原糖，若用蛋白质溶液代替蔗糖溶液，则无论蛋白质分解与否都不能与本尼迪特试剂反应，A项错误；实验步骤中应先加淀粉酶溶液，再加本尼迪特试剂，B项正确；本实验中淀粉在淀粉酶作用下分解了，而蔗糖分解与否，碘液检测不出，C项错误；实验中可用蔗糖酶溶液代替淀粉酶溶液，D项错误。
]
2．（2017·杭州五校联考）下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。
根据实验结果判断，下列结论正确的是（ ）
试管编号
①
②
③
④
⑤
⑥
2mL3%淀粉溶液
＋
＋
＋
－
－
－
2mL3%蔗糖溶液
－
－
－
＋
＋
＋
1mL2%淀粉酶溶液
＋
＋
＋
＋
＋
＋
反应温度（℃）
40
60
80
40
60
80
2mL本尼迪特试剂
＋
＋
＋
＋
＋
＋
红黄色深浅*
＋＋＋
＋＋
＋
－
－
－
注：
“＋”表示有；“－”表示无；*此行“＋”的多少表示颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．上述①②③反应的自变量为温度
C．40℃为淀粉酶的最适温度
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
B [由于酶具有专一性，蔗糖不能被淀粉酶催化水解成还原糖，A项错误；上述①②③反应中其他条件相同，但温度不同，故其自变量为温度，B项正确；由表中数据可知，40℃时淀粉酶活性最强，但并不能说明40℃即为淀粉酶的最适温度，C项错误；淀粉酶不能催化蔗糖水解，D项错误。
]
3．（2017·宁波期末测试）下列探究酶特性的相关实验设计中，最合理的是（ ）
实验组别
探究实验
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的鸡肝匀浆
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、本尼迪特试剂
C
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘—碘化钾溶液
D
pH对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的鸡肝匀浆
D [在较高温度下，过氧化氢自行分解产生氧气，因此过氧化氢通常不用于探究温度对酶活性的影响，A项错误；本尼迪特试剂在使用过程中需要水浴加热，不能用于探究温度对酶活性的影响，B项错误；淀粉在酸性条件下可发生水解，因此淀粉通常不用于探究pH对酶活性的影响，C项错误。
]
4．关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是（ ）
A．若探究pH对淀粉酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物
B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可以选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测
D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
B [若探究pH对酶活性的影响，不宜选用淀粉溶液作为底物，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应，A错误；酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，所以探究过氧化氢酶的高效性时，可选无机催化剂作对照，B正确；本尼迪特试剂鉴定还原糖时需要水浴加热，所以探究温度对淀粉酶活性的影响时，不宜选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测，C错误；用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性时，不宜用碘液对实验结果进行检测，因为用碘液检测蔗糖时，实验前后现象相同，不能说明蔗糖是否被水解，D错误。
]
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