高考生物二轮专题复习专题二第1讲酶和ATP.docx
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高考生物二轮专题复习专题二第1讲酶和ATP
专题二 细胞代谢
第1讲 酶和ATP
直击考纲1.酶在代谢中的作用（B）。
2.ATP在能量代谢中的作用（B）。
1．判断下列有关酶的叙述
（1）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（2011·天津，1A）（ × ）
（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
（2009·广东，3D）（ √ ）
（3）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右图所示。
由图可知，甲酶不可能是具有催化功能的RNA，而乙酶的化学本质为蛋白质
（2011·新课标全国，2改编）（ × ）
（4）高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性，如图表示酶活性与温度的关系，当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降（2009·宁夏，2D）（ × ）
（5）用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉（2010·江苏，3D）（ × ）
（6）酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率；滴加肝脏研磨液可降低过氧化氢的分解反应的活化能而滴加FeCl3溶液不能
（2011·天津，1B和2013·四川，4BC）（ × ）
（7）线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同（2012·大纲全国，2D）（ × ）
（8）同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同；同一个细胞中，酶的种类和数量不会发生变化；同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
（2013·新课标全国Ⅱ，6A和2013·安徽，2CD）（ × ）
（9）酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
（2013·新课标全国Ⅱ，6D）（ √ ）
（10）激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢（2013·安徽，2A）（ × ）
2．判断下列有关ATP的叙述
（1）ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供
（2007·海南，7BC）（ × ）
（2）细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体（2008·广东，4D）（ × ）
（3）叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应（2009·上海，24D）（ √ ）
（4）只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP（2009·上海，24B）（ × ）
（5）无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源（2008·广东，4A）（ × ）
（6）主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量（2010·天津，4A）（ √ ）
（7）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡（2008·天津，6④）（ × ）
（8）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
（2008·天津，6①）（ × ）
（9）人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
（2008·天津，6③）（ √ ）
（10）线粒体内膜、内质网的膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP
（2012·北京，1改编）（ × ）
重点一 模型解读——酶的本质、特性及影响因素
典例剖析1 图1是对酶的某种特性的解释模型，图2、3、4、5、6、7是用某种酶进行有关实验的结果，据图判断下列说法的对错。
（1）图1和图7都说明酶作用的专一性，其中b为麦芽糖（ ）
（2）图5说明该酶的化学本质为蛋白质，其基本单位为氨基酸（ ）
（3）图2说明酶具有高效性，能改变化学反应的平衡点（ ）
（4）图3（图4）说明了反应溶液中温度（pH）的变化不影响酶作用的最适pH（温度），其中A点的pH为7，B点的温度为35℃（ ）
（5）图3和图4中温度和pH对酶的影响机理是完全一样的（ ）
（6）图6能说明Cl－是该酶的激活剂，而Cu2＋是该酶的抑制剂（ ）
（7）若在图6中的D点时增加酶的浓度，则反应速率不变（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）× （4）× （5）× （6）√（7）×
审答思考
1．完善下面有关酶的概念关系图。
2．图1中反应前后没有变化的物质是什么呢？
由图7可知该酶是什么酶呢？
答案 b；麦芽糖酶。
3．酶具有高效性的原因是什么？
答案 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
4．绘出酶活性与温度和pH的变化曲线示意图？
在图3和图4中多条曲线的最低点对应的横坐标是否会发生变化呢？
答案 如图；不会。
5．在图6所示实验中自变量是什么？
D点的限制因素是什么？
答案 自变量为离子的不同；酶浓度。
变式拓展
1．根据图2绘出使用无机催化剂的曲线。
答案
2．在下面坐标系中绘出在适宜pH,33℃、35℃、37℃条件下的曲线。
答案
3．若在图3的基础上进一步探究该酶的最适温度，实验又该如何设计？
（写出大致思路即可）
答案 在33℃至37℃，缩小温度梯度，设置多个实验观察反应物剩余量的变化。
4．在图7所示实验中能否使用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解呢？
答案 不能，因为麦芽糖和其水解产物葡萄糖均为还原糖。
对位训练
1．图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（ ）
A．图甲中物质a可以是麦芽糖也可以是乳糖
B．图甲中物质b能降低该化学反应的活化能，其化学本质与无机催化剂相同
C．图乙中若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度＞曲线②＞曲线③
D．图乙中若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度＞曲线②＞曲线③
答案 D
解析 乳糖分解产生一分子葡萄糖和一分子半乳糖，图中a分解产生的物质相同，物质a不可能为乳糖；b为酶，其化学本质为蛋白质或RNA；酶在曲线①对应的温度时活性较其他两个温度时强，根据温度对酶活性的影响曲线图分析，曲线①温度不一定高于其他两个温度；曲线①对应的酶促反应速率高于其他两条曲线，因此对应酶浓度也高于其他两条曲线。
技能点拨
1．坐标曲线题——要注意“四看”：
（1）看两坐标轴的含义，了解变量的关系；
（2）看曲线的变化，掌握变量的增减快慢的生物学意义；（3）看“五点”，即起点、终点、顶点、转折点、交叉点，理解特殊点的意义；（4）看不同曲线的变化，理解曲线之间的内在联系。
2．酶相关知识的理解误区
项目
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
重点二 与酶相关的实验设计
典例剖析2 （2013·成都模拟）为了验证pH对过氧化氢酶活性的影响，请根据提供的材料用具，完成下面的实验，并回答有关问题。
材料用具：
试管，量筒，滴管，试管架，pH试纸，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为5%的盐酸溶液，质量分数为5%的氢氧化钠溶液，蒸馏水等。
（1）实验原理：
过氧化氢酶可以使过氧化氢分解成水和氧气。
（2）实验步骤：
①如图所示，先在1号、2号、3号试管中各加入2mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，再向1号试管内加入1mL蒸馏水，向2号试管内加入________________，向3号试管内加入________________，并振荡试管。
②向1号、2号、3号试管内各滴入2滴________________。
③仔细观察各试管内________________，并记录。
（3）实验结果：
________________________________________________________________________
________________________________________。
（4）通过上述实验，得出的结论是：
过氧化氢酶的活性需要适宜的________。
（5）将某一溶液pH直接由1升到10的过程中，过氧化氢酶的活性________，原因是
____________________________。
（6）在坐标图中画出过氧化氢酶的活性与pH的关系曲线（画出大致趋势即可）。
（7）要鉴定过氧化氢酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________________。
答案
（2）①1mL（等量的）氢氧化钠溶液（试剂量和试剂名缺一不可） 1mL（等量的）盐酸溶液（试剂量和试剂名缺一不可） ②肝脏研磨液 ③产生气泡的多少
（3）1号试管内产生的气泡较多，2号和3号试管内产生的气泡较少
（4）pH
（5）不变 过氧化氢酶已经失去活性
（6）如图所示
（7）蛋白质
审答思考
1．自变量、因变量和无关变量的内涵分别是什么？
在该实验中三种变量分别是哪些？
答案 自变量是实验过程中人为改变的变量，在该实验则指实验中pH的变化；因变量是指随着自变量的变化而变化的变量，在本实验中是指过氧化氢酶的活性（直观体现在所产生气泡数目的多少变化方面）；而无关变量是指实验过程中除自变量外，其他一些可变因素，如本实验中所使用的各种溶液的量要相同、温度要适宜等等。
2．实验中设计对照的目的是什么？
答案 排除无关变量对自变量的干扰。
3．实验中所使用的液体量要遵循什么原则？
过氧化氢、肝脏研磨液和盐酸、氢氧化钠使用的先后顺序如何？
答案 等量原则；可以过氧化氢→盐酸、氢氧化钠→肝脏研磨液，也可肝脏研磨液→盐酸、氢氧化钠→过氧化氢。
4．强酸、强碱和高温对酶的活性有何影响？
答案 失去活性。
5．双缩脲试剂和斐林试剂的实质分别是什么？
答案 前者为碱性条件下的Cu2＋，后者为新配制的氢氧化铜。
变式拓展
1．假设上述实验的温度环境为25℃，现若将温度降低至5℃，1号试管的气泡产生量会如何变化？
为什么？
答案 减少。
低温抑制过氧化氢酶的活性。
2．过氧化氢酶的最适pH在6～9之间，为测定其最适pH，请简要写出实验设计思路。
答案 在pH为6～9之间设置一系列的pH梯度进行实验，通过比较单位时间内气泡产生的数量来探究最适pH。
3．过氧化氢酶能用来探究温度对酶活性的影响吗？
答案 不能，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。
4．加热和加催化剂条件下，使过氧化氢分解加快的原理一样吗？
答案 不一样，前者是使过氧化氢分子得到能量，由常态转变为容易分解的活跃态；而后者是降低了过氧化氢分解反应的活化能。
对位训练
2．为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了一系列实验，实验步骤和结果见下表。
下列相关叙述不正确的是（ ）
试管编号
实验步骤
1
2
3
4
1%NaCl溶液（mL）
1
1%CuSO4溶液（mL）
1
1%Na2SO4溶液（mL）
1
蒸馏水（mL）
1
pH6.8缓冲液（mL）
1
1
1
1
1%淀粉溶液（mL）
1
1
1
1
唾液淀粉酶溶液（mL）
1
1
1
1
各试管放入37℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管，加入1%碘溶液0.1mL
观察结果
无色
深蓝色
浅蓝色
浅蓝色
A.实验中加入缓冲液的作用是维持反应液中pH的稳定
B．设置3号试管以确定Na＋和SO
对唾液淀粉酶活性的影响
C．实验结果表明对唾液淀粉酶活性有影响的是Cl－和Cu2＋
D．若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，则1号试管呈蓝色
答案 D
解析 A正确，加入的缓冲液是防止加入的物质及反应前后的物质对反应液pH的影响，以维持pH的稳定；B正确，4号试管加入蒸馏水可作为空白对照，加入Na2SO4的实验结果与4号试管相同，可确定Na＋和SO
对唾液淀粉酶活性的影响不大；C正确，1号试管无色说明淀粉被全部分解，与4号及3号试管对照可知，Cl－对酶活性有促进作用；2号试管呈深蓝色，与4号及3号试管对照可知，Cu2＋对酶活性有抑制作用；D错误，1号试管加入的Cl－促进唾液淀粉酶的活性，淀粉被分解为还原糖，加入斐林试剂经水浴加热后会生成砖红色沉淀，故用斐林试剂代替碘溶液进行检测，1号试管应呈砖红色。
技能点拨
1．探究温度对酶活性的影响
（1）不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。
（2）必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。
（3）在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖，因为加入斐林试剂后需要加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错觉，从而得出错误的结论。
2．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，因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。
3．有关酶的本质和生理特性等实验的设计思路总结
实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质是蛋白质
已知蛋白液＋双缩脲试剂
待测酶液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
验证酶具有催化作用
底物＋适量蒸馏水
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率或底物剩余量
验证酶具有专一性
底物＋相应酶液
同一底物＋另一酶液或另一底物＋相同酶液
底物是否被分解
验证酶具有高效性
底物＋无机催化剂
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率或底物剩余量
探究酶的最适温度
温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶液混合
底物的分解速率或底物的剩余量
探究酶的最适pH
pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶液混合
重点三 ATP的结构与功能
典例剖析3 研究证实ATP既是细胞内流通的“能量货币”，也可作为神经细胞间信息传递的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答：
（1）神经细胞中的ATP主要来自____________（生理过程），其结构简式是____________________。
正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是________________________。
（2）由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是__________________。
（3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。
据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：
①科学家用化学物质阻断______________________________________________后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的________________。
（4）为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24h。
然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示：
实验编号
X物质浓度
（ng·mL－1）
细胞内ATP浓度
（nmol·mL－1）
细胞死亡百分率
A
0
80
1
B
2
70
3
C
4
50
10
D
8
20
25
E
16
5
70
该实验的因变量是
________________________________________________________________________
__________________________________________________。
实验数据表明，该实验因变量之间的联系是
____________________________________________________________。
③若用混有浓度为2ng·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻碍消化酶的______________，影响消化；妨碍______________，影响营养物质的吸收。
答案
（1）呼吸作用 A－P～P～P ATP和ADP相互迅速转化
（2）腺苷 （3）①典型神经递质在神经细胞间的信息传递 ②受体 （4）①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率 ②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加 ③合成和分泌 主动运输
审答思考
1．完善“ATP的结构、功能、转化及形成途径”图解。
2．绘出突触的结构示意图并标明相关结构名称。
答案
3．据题分析因变量的变化有何特点？
答案 随着X物质浓度的增加，ATP的浓度下降，细胞死亡率增加。
4．小肠吸收氨基酸、葡萄糖、无机盐、水、甘油和脂肪酸等物质的方式一样吗？
答案 不一样。
有两种方式：
主动运输——小肠吸收氨基酸、葡萄糖、无机盐，自由扩散——水、甘油和脂肪酸。
变式拓展
1．研究发现，剧烈运动时肌细胞缺氧，葡萄糖消耗增加，但ATP的生成量没有明显增多，原因是什么？
答案 肌肉细胞进行厌氧呼吸，合成的ATP少。
2．消化酶的合成与分泌过程中物质穿过了几层生物膜？
答案 0
3．原题干图中的AMP是指什么物质？
答案 腺嘌呤核糖核苷酸（一磷酸腺苷）。
4．图示中“ATP→ADP→AMP”转化发生场所在哪里？
答案 组织液。
5．总结动物细胞间信息传递的典型例子有哪些？
（用图示表示）
答案
6．说出下列图示中“A”的含义。
①中的A为腺苷（由腺嘌呤和核糖组成）；②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；④中的A为腺嘌呤。
7．绘出生物细胞ATP产生量与氧气供给量之间的关系曲线图。
答案
对位训练
3．下列有关人体细胞内ATP的叙述，正确的是（多选）（ ）
A．一个ATP分子中含有两个高能磷酸键
B．人体细胞合成ATP时都需要氧气的参与
C．内质网上的核糖体合成免疫球蛋白时需要消耗ATP
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
答案 ACD
解析 本题考查ATP的结构和功能。
1个ATP中含3个磷酸基团、2个高能磷酸键，远离A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易生成，实现ATP与ADP的相互转化，使细胞中ATP与ADP的含量维持动态平衡。
人体细胞能进行无氧呼吸，不需要氧气的参与，产物是乳酸，但产生的能量较少。
核糖体上蛋白质的合成是需要消耗ATP的。
技能点拨
关于ATP与能量误区分析
（1）光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，但不是直接能源物质。
（2）能量不能循环。
例如：
ATP与ADP的相互转化属于可逆反应的说法是错误的，因为在ATP与ADP的相互转化过程中，物质是可循环利用的，而能量是不可循环的。
（3）病毒等少数种类的微生物不能独立进行代谢活动，其生命活动所消耗能量来自宿主细胞的代谢。
若认为病毒不能进行代谢活动是不正确的。
网络小结
随堂演练
1．（2013·新课标全国卷Ⅱ，6）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度
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
解析 低温只能降低酶的活性，并没有改变酶的空间结构，当温度回到最适温度时，酶的催化效率仍然可以达到最大；而高温、强酸和强碱会破坏酶的空间结构，从而导致酶活性的降低甚至丧失，所以B错。
2．（2013·安徽卷，2）细胞代谢受酶的调节和控制。
下列叙述正确的是（ ）
A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢
B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率
C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同
D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化
答案 B
解析 激素也可以通过影响靶细胞内酶的合成和数量来调节细胞代谢，A项错误；代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率，B项正确；同一个体的各种体细胞由于基因的选择性表达，酶的种类、数量均不同，代谢也不同，C项错误；每一个细胞都经历产生、生长、衰老、凋亡的过程，不同时期酶的种类和数量也会发生变化，D项错误。
3．以下关于酶和ATP相互关系的叙述，正确的是（多选）（ ）
A．ATP的合成与分解需要的酶不同
B．少数酶的元素组成与ATP相同
C．酶的催化作用需要ATP提供能量
D．酶的合成过程不消耗ATP
答案 AB
解析 ATP的合成与分解需要的酶不同；极少数的酶为RNA，其组成元素与ATP相同，都含有C、H、O、N、P；放能反应不需要ATP提供能量；酶的合成过程需要ATP提供能量。
4．ATP是细胞的能量“通货”，下列说法正确的是（ ）
A．ATP脱去2个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D．黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP
答案 B
解析 ATP脱去2个磷酸基团后，剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一；ATP是细胞的能量“通货”，生物需要的能量都可以由ATP提供；光合作用光反应阶段合成ATP的能量来自光能的转化，并没有有机物的氧化分解；有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸均发生在细胞质基质中，葡萄糖分解生成丙酮酸释放少量能量，生成ATP。
5．某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究温度对酶活性的影响”后，想进一步探究在一个小区间内的两个温度t1、t2（t1＜Tm＜t2）条件下的酶的活性，他们进行了如下实验：
取四支试管，编号A、B、C、D，向A、B试管中各加5mL5%的淀粉溶液，向C、D试管中各加入2mL淀粉酶溶液，将试管A、C和试管B、D分别置于温度为t1、t2的恒温水浴中保温10min，然后将C、D试管中的溶液分别加入到A、B试管中，摇匀后继续在各自恒温水浴中保温10min。
请分析回答：
（1）图示中Tm为酶的______________。
（2）该实验的自变量是________，实验中需控制的无关变量主要有________________________。
（3）利用提供的U形管（已知溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜）继续完成探究实验：
实验步骤：
①从试管A、B中取________的溶液，分别倒入U形管的A、B两侧并标记液面高度；
②一段时间后观察________的变化。
实验结果预测和结论：
①如果____________________________________________，则温度为t1时淀粉酶的活性强；
②如果____________________________________________，则温度为t2时淀粉酶的活性强；
③______________________________
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