1718版 必修1 第3单元 第1讲 酶和ATP.docx
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1718版必修1第3单元第1讲酶和ATP
第三单元 细胞的能量供应和利用
全国卷5年考情导向
考点
考题
考频
1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）
2016·乙卷T3，2015·Ⅱ卷T2，2013·Ⅱ卷T6，2013·Ⅱ卷T29
5年4考
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）
2016·乙卷T29，2015·Ⅰ卷T1，2014·Ⅱ卷T1，2014·Ⅱ卷T6
5年4考
3.探究影响酶活性的因素
2016·甲卷T29
5年1考
4.光合作用的基本过程（Ⅱ）
2016·丙卷T2，2016·甲卷T4，2015·Ⅰ卷T29，2014·Ⅰ卷T2
2014·Ⅱ卷T6，2013·Ⅱ卷T2
5年6考
5.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）
2016·乙卷T30，2016·甲卷T31，2016·丙卷T29，2014·Ⅱ卷T29
2012·大纲卷T31
5年5考
6.细胞呼吸（Ⅱ）
2016·甲卷T29，2014·Ⅱ卷T29，2014·Ⅱ卷T6
2013·Ⅱ卷T3，2012·新课标T29
5年5考
7.色素的提取和分离实验
2016·甲卷T4
5年1考
第1讲 酶和ATP
考点一|酶的本质、作用和特性
1．酶的本质及作用
（1）本质与作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核（真核细胞）
来源
一般来说，活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
（2）作用机理
①活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
②作用机理：
降低化学反应的活化能。
2．酶的特性
（1）高效性：
催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
（2）专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（3）作用条件较温和：
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
1．判断下列有关酶本质和作用叙述的正误。
（1）酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸。
（×）
【提示】 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
（2）酶提供了反应过程所必需的活化能。
（×）
【提示】 酶的作用是降低活化能。
（3）酶在催化反应前后，其分子结构不变。
（√）
（4）酶活性的发挥离不开其特定的结构。
（√）
2．判断下列有关酶特性叙述的正误。
（1）高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。
（×）
【提示】 低温不破坏酶的结构。
（2）酶活性最高时的温度不适合酶的保存。
（√）
（3）人体在发热感冒时，常出现厌食现象，这与人体内酶的活性有关，说明酶活性的发挥离不开适宜的温度等。
（√）
（4）在稀蛋清液中加入蛋白酶后，再加入双缩脲试剂，由于蛋清液中的蛋白质被分解，因此不再发生紫色反应。
（×）
【提示】 蛋白酶本身也是蛋白质。
（5）酶活性的变化与酶所处环境的改变无关。
（×）
【提示】 环境条件的改变会影响酶的活性。
3．填图。
下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
（1）无酶催化的反应曲线是__②__。
（2）有酶催化的反应曲线是____①____。
（3）ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
（4）ba段的含义是酶降低的活化能。
（5）若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。
1．如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。
【提示】
2．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：
（1）甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
【提示】 观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。
（2）乙酶活性改变的机制是什么？
【提示】 乙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．下列图示为影响酶促反应因素的四种曲线，据图思考：
（1）甲、丙的曲线变化分别表明了什么？
【提示】 甲图表明在一定温度范围内，随着温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
丙图表明在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随着底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
（2）过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗？
【提示】 不一样，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，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
（3）甲、乙、丙、丁四图所示的因素均对酶活性造成影响吗？
【提示】 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。
视角1考查对酶的本质、作用和特性的理解
1．（2017·山东潍坊统考）下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关
B．酶为化学反应提供活化能
C．细胞中所有酶的合成都受基因控制
D．胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶具有专一性
C [人是恒温动物，正常情况下人体内酶的活性不受环境温度影响，A错误；酶通过降低化学反应活化能促进化学反应的进行，而不是为化学反应提供活化能，B错误；绝大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是RNA，它们的合成都受基因控制，C正确；胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶的活性受环境pH的影响，D错误。
]
2．（2017·成都一模）下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶只能催化在细胞中进行的化学反应
B．酶对化学反应的催化效率称为酶活性
C．同一生物体内各种酶催化反应的条件都相同
D．酶能够为化学反应提供活化能而加快反应速率
B [有的酶可在细胞内发挥作用、如呼吸酶，有的酶可在细胞外发挥作用、如消化酶，A错误；酶对化学反应的催化效率称为酶活性，酶活性的大小通常用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活性愈高，反之活力愈低，B正确；酶的活性受温度、酸碱度的影响，不同的酶有自身的最适宜温度或pH，如胃蛋白酶的最适宜pH是1.5～2左右，而胰蛋白酶的最适宜pH是7左右，所以同一生物体内各种酶催化反应的条件不相同，C错误；酶通过降低化学反应的活化能实现其催化作用而加快反应速率，酶不能够为化学反应提供活化能，D错误。
]
与酶相关的常见误区明示
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶（不考虑哺乳动物的成熟红细胞）
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，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
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
视角2通过坐标曲线考查酶的作用和特性
3．（2017·郑州检测）下图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。
据图分析正确的是（ ）
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．B点后，适当升高温度，曲线将出现c所示变化
C．酶量增加一倍，酶促反应速率可用曲线a表示
D．反应物浓度是限制曲线AB段酶促反应速率的主要因素
D [曲线b表示在最适温度、最适pH条件下测定的酶促反应速率与反应物浓度的关系，若温度、pH发生变化，酶促反应速率降低，A、B项错误；酶量增加一倍，酶促反应速率上升，C项错误；AB段反应物浓度低，限制了酶促反应速率，D项正确。
]
4．（2017·武汉模拟）某科研小组对萝卜中过氧化氢酶的活性进行研究，研究者将新鲜的萝卜磨碎，过滤制得提取液后，做了两组实验，实验结果如图所示，请分析回答：
实验1（图甲）
实验2（图乙）
（1）实验1分两组进行，其主要目的是探究________________________；本实验中，除了图甲所示溶液外，还需加入________________。
（2）若实验2的两次实验温度均保持在30℃，只是第二次实验时萝卜提取液的使用量减半，其余实验操作都相同。
则引起A、B曲线出现差异的原因最可能是________________________。
（3）实验2的结果显示，过氧化氢酶失活的pH范围是____________。
（4）由上图可知，在进行酶活性的测定时，可根据一定条件下单位时间内________________或________________来表示酶活性。
【解析】
（1）从实验1结果的两条曲线分别表示的是H2O2酶和Fe3＋的催化效率的高低。
H2O2酶和Fe3＋催化的底物是H2O2。
（2）萝卜提取液中含有H2O2酶，提取液的量不同，H2O2酶的含量不同。
（3）过氧化氢的剩余量越少，说明酶的活性越高。
过氧化氢没有分解，说明酶已失活。
（4）在酶促反应中，单位时间内产物的生成量和单位时间内底物的消耗量都能表示酶的活性。
【答案】
（1）酶的高效性（过氧化氢酶与Fe3＋催化效率的高低，合理即可给分） 过氧化氢溶液
（2）酶含量的不同 （3）≤2，≥11（0～2，11～14）
（4）产物的生成量 底物（反应物）的消耗量
“四步法”分析酶促反应曲线
1．识标：
“识标明变量”。
明确酶促反应曲线坐标图中横坐标（自变量）和纵坐标（因变量）的含义。
2．析线：
“析线理关系”。
分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。
“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
3．明点（特殊点）：
“抓点求突破”。
明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
4．判断：
“先分后合巧辨析”。
对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义（有的曲线直接标出），首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
考点二（实验）|探究影响酶活性的因素
1．探究温度对酶活性的影响
（1）实验原理
①反应原理
②鉴定原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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）实验设计程序
淀粉 淀粉酶
↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
2．探究pH对酶活性的影响
（1）实验原理
①反应原理：
H2O2
2H2O＋O2（反应式）
②鉴定原理：
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
（2）实验流程
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不同pH的溶液
1mL蒸馏水
1mL5%的HCl
1mL5%的NaOH
3
注入等量的3%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
5
将点燃的卫生香插入试管内液面的上方
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
1．可否用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？
用淀粉酶探究pH对酶活性的影响？
为什么？
【提示】 过氧化氢酶催化的底物是H2O2，H2O2在高温时分解。
强酸强碱能催化淀粉水解。
这样实验中就存在两个变量，使实验结果受到干扰。
2．在探究温度对酶活性的影响实验中，能否用斐林试剂来检测实验产物？
【提示】 不能。
斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。
3．试分析在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，能否先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理？
【提示】 不能。
因为酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。
4．如果某同学从55～65℃的温泉中筛选出能合成脂肪酶的细菌，请写出测定该酶催化作用最适温度的实验设计思路。
【提示】 在一定温度范围（包括55～65℃）内设置温度梯度，分别测定酶活性。
若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度可视为该酶催化作用的最适温度。
否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。
视角考查对实验的设计和分析
1．将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。
取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示。
然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：
甲组（20℃） 乙组（40℃） 丙组（100℃）
（1）若向A、C、E三支试管中分别加入适量的斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是__________；砖红色较深的试管是________，颜色较深的原因是_________________________________
_____________________________________________________________；
不变色的试管是__________，不变色的原因是______________。
（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是________________________。
（3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。
你怎样设计实验才能确定最适温度？
（只要求写出设计思路）
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
【解析】 本题考查温度对酶活性的影响。
玉米种子萌发时，要将胚乳中的淀粉转化成小分子可溶性糖类（如麦芽糖），发芽的玉米子粒提取液中含有大量淀粉酶。
（1）如图，A、C、E三支试管，其中E试管因温度过高，其中的酶失活不会产生还原糖，A、C试管中的淀粉酶可以催化淀粉水解生成还原糖，因此这两支试管有砖红色沉淀，C试管比A试管更接近最适温度，其中的酶活性较高，产生的还原糖较多，即砖红色沉淀更多。
（2）若B、D、F三支试管加入碘液后均出现蓝色，说明三支试管中均有淀粉剩余。
（3）题中实验温度是20℃、40℃、100℃，20℃比40℃时的颜色要浅，说明酶活性的最适温度一定高于20℃，100℃时酶活性已经丧失，所以可以就在二者之间设置一系列温度梯度进行实验，实验要注意单一变量原则、对照原则等，并以与上述试剂发生颜色反应的程度为指标确定酶的最适温度。
【答案】
（1）A和C C 淀粉酶在40℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多 E 酶失活
（2）剩余的淀粉遇碘变蓝
（3）在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致。
以反应液和上述试剂（或答碘液或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标确定最适温度
2．（2017·云南检测）某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到下图所示的实验结果。
请回答相关问题：
（1）酶活性是指__________________，该实验的自变量是______________，以______________作为检测因变量的指标。
（2）上图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行________（“对照”“对比”或“重复”）实验，得到与上图无显著差异的结果。
查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。
因此推测，该实验中淀粉可能是在________和________的作用下分解的。
pH为3条件下的酶活性________（填“小于”“等于”或“大于”）pH为9条件下的酶活性，原因是_________________________。
（3）在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是______________________________________________________。
【解析】
（1）酶活性是指酶对化学反应的催化效率，据图示可知，横坐标为不同的pH，纵坐标为淀粉剩余量，故该实验的自变量是pH的不同，因变量是1h后淀粉剩余量。
（2）当实验结果与预期不符，需进行重复实验，观察结果。
由于盐酸能催化淀粉水解。
因此推测，该实验中淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解的。
据图示可知pH为3和pH为9条件下淀粉剩余量相等，但pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性，原因是因为pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果。
（3）比较pH为1和pH为7的实验结果可知，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量。
故说明与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。
【答案】
（1）酶对化学反应的催化效率 pH 1h后淀粉剩余量
（2）重复 淀粉酶 盐酸 小于 因为pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果
（3）1h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量
考点三|ATP的结构和功能
1．填写ATP的结构概念图
2．ATP和ADP的相互转化
ATP
ADP＋Pi＋能量
（1）下列需要A过程提供能量的是①②③④⑤。
①主动运输 ②生物发光、发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考 ⑥植物根细胞吸收水分
（2）进行B过程的生命活动和场所
①生命活动
②场所：
线粒体、细胞质基质、叶绿体。
（3）进行B过程的能量来源和去向
①来源：
光能和细胞呼吸时有机物分解释放的能量。
②去向：
用于形成ATP中的高能磷酸键。
1．判断下列有关ATP结构和功能说法的正误。
（1）ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。
（√）
（2）线粒体内膜上不能合成ATP。
（×）
【提示】 线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所。
（3）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。
（×）
【提示】 细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态。
（4）无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。
（×）
【提示】 无氧呼吸也能产生ATP。
（5）活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。
（×）
【提示】 ATP与ADP的转化是双向进行的。
2．完成ATP水解的过程图解。
（1）图中A、P所代表的含义分别是腺苷和磷酸基团。
（2）图中①是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。
（3）图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
1．填写ATP的再生和利用图解
2．填写表格探究ATP的产生和消耗
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
视角1考查ATP的结构及其合成和利用
1．（2017·福建质检）下列有关细胞中ATP的叙述，正确的是（ ）
A．ATP含有三个高能磷酸键
B．细胞质基质在缺氧条件下才能产生ATP
C．细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系
D．ATP中的能量可能来源于光能，但不可能转化为光能
C [ATP可简写为A－P～P～P，含有两个高能磷酸键，A项错误；细胞质基质可以进行有氧呼吸的第一阶段，也可以进行无氧呼吸，故在有氧和缺氧条件下都能产生ATP，B项错误；细胞内的吸能反应所需要的能量来自ATP的水解，C项正确；光合作用的光反应阶段可以将光能转化为ATP中的能量，ATP也能转化为光能，如萤火虫发光，D项错误。
]
2．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．ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成
B．可为淀粉水解成葡萄糖提供能量
C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D．酒精发酵过程中有ATP生成
B [ATP中A代表腺苷（腺嘌呤和核糖），P代表磷酸基团，T代表三个，因此ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，A正确；淀粉水解成葡萄糖不需要消耗能量，B错误；ATP水解就是高能磷酸键断裂并释放能量，C正确；酒精发酵的第一阶段有能量释放，一部分转移至ATP，其余以热能形式散失，D正确。
]
1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应
ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。
2．误认为细胞中含有大量ATP
生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。
由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量（光能或化学能），生物体就可不断合成ATP，满足生命活动的需要。
视角2ATP和酶的综合考查
3．（2017·云南师大附中月考）下列关于酶和ATP的叙述，正确的是（ ）
A．同种酶在不同温度时活性可能相同
B．同一个体不同细胞中不可能存在相同的酶
C．植物细胞都可利用光能合成ATP
D．哺乳动物成熟的红细胞可利用有氧呼吸释放的能量合成ATP
A [同一个体不同细胞中可能存在相同的酶。
不具有叶绿体的植物细胞不能利用光能合成ATP。
哺乳动物成熟的红细胞中不具有线粒体，所以不能进行有氧呼吸。
]
4．（2017·汕头质检）下列有关酶和ATP说法正确的是（ ）
A．酶通过提供能量和降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
B．ATP合成酶只存在于细胞质基质、线粒体基质和叶绿体中
C．无光条件下，线粒体是植物叶肉细胞中能产生ATP的唯一场所
D．在代谢旺盛的细胞中ATP与ADP相互转化的速度快
D [酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，A错误；细胞内合成ATP的部位都有ATP合成酶，线粒体内膜也是合成ATP的部位，B错误；无光，不能进行光合作用，故只能进行呼吸作用，呼吸作用的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；在代谢旺盛的细胞中ATP与ADP相互转化的速度快，D正确。
]
真题验收|感悟高考 淬炼考能
1．（2016·全国乙卷）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
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