高考生物总复习精品学案集 必修1酶和ATP3.docx
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高考生物总复习精品学案集必修1酶和ATP3
考纲要求
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢：
细胞中每时每刻进行着的许多①________
_____，是细胞生命活动的基础。
2.酶的作用：
通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有②__________作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有③__________的特性。
3.酶的作用机理：
降低化学反应的④__________。
二、酶的本质
三、酶的特性
1.①__________：
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
2.专一性：
一种酶只能催化②__________化学反应。
3.酶的作用条件较温和：
酶所催化的化学反应一般是在③__________的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的④__________遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性⑤__________，但⑥__________稳定。
四、ATP的结构和功能
1.结构：
ATP是①__________的英文名称缩写，其结构简式是②__________，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个③__________，两个④__________，ATP分子中大量的化学能储存在⑤__________中。
2.功能：
ATP是细胞内的一种⑥__________化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
五、ATP和ADP的相互转化
1.在有关酶的催化下，ATP分子中远离①__________的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。
2.在有关酶的催化下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的②__________结合，重新形成ATP。
3.ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的
③__________，ADP转化为ATP时所需能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于④__________，对于绿色植物来说，还可以来自于⑤__________。
六、ATP的利用
1.ATP可用于细胞的①__________、各种②__________反应，还可用于生物发光、发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动。
2.细胞内的化学反应吸收和释放的能量通过③________
_______分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
自我校对
一、①化学反应②催化③催化效率高④活化能
二、①活细胞②蛋白质③RNA
三、①高效性②一种或一类③比较温和④空间结构⑤降低⑥空间结构
四、①三磷酸腺苷②A—P～P～P③磷酸基团④高能磷酸键⑤高能磷酸键⑥高能
五、①A②Pi③共性④呼吸作用⑤光合作用
六、①主动运输②吸能③ATP
化学本质
特别提醒
与无机催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不发生改变。
走进高考1（2010·上海，2分）下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是（）
A.酶和激素都是蛋白质
B.酶和激素都与物质和能量代谢有关
C.酶和激素都由内分泌细胞分泌
D.酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
【解析】本题考查酶与激素的异同，意在考查考生的辨别比较能力。
A项中少数酶是RNA，只有部分激素如胰岛素、生长激素等是蛋白质；B项中酶能催化物质和能量代谢，而激素对物质和能量代谢的相关反应起调节作用；C项中人体的酶并非仅由内分泌细胞分泌；D项中酶不一定要释放到血液中，有的酶在细胞内发挥作用。
【答案】B
解读：
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
③酶只能催化已存在的化学反应。
解读：
①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的产物，C、D表示不能被该酶催化的物质。
②酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。
解读：
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，酶分子结构未被破坏，当温度升高时可恢复活性。
③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
走进高考2（2009·宁夏理综、辽宁理综，6分）如图表示酶活性与温度的关系。
下列叙述正确的是（）
A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解析】本题考查温度对酶活性的影响，考查考生对不同温度对酶活性影响的分析能力，同时还考查考生的识图能力。
从图中可看出，当反应温度t1调到最适温度时，酶活性逐渐上升，所以B正确。
当反应温度t2调到最适温度时，酶活性不变，因此A错误。
当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，故酶适合在低温下保存，A、D两项均错误。
【答案】B
三、ATP
1.ATP结构式及各组分的含义
（1）结构：
ATP是一种核苷酸衍生物，由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成。
其中腺苷一磷酸与RNA中腺嘌呤核苷酸组成相同。
ATP的两个高能磷酸键全部水解后所剩的部分为AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是RNA的基本组成成分之一，可作为RNA的合成原料。
可见细胞中物质间可相互转化。
酶
3.ATP的再生与利用
【归纳总结】能源之间的关系
走进高考3（2008·天津理综，6分）下列有关ATP的叙述，正确的是（）
①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
②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A.①②B.②③
C.③④D.①④
【解析】本题考查ATP的相关知识。
人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成ATP的量较多。
细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。
Na+进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。
人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，使细胞中的ATP的量增加，以维持体温的恒定。
【答案】B
试管内液面上方
（3）实验结论
酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
序号
【特别关注】
（1）选择好检测反应物的试剂。
如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
（2）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。
碘液
碘液
（3）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
检测O2的生成情况
【特别关注】操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物（如可溶性淀粉液）。
不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下水解，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。
命题设计
例（2009·全国卷Ⅱ）请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：
适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液
试管
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶溶液
唾液淀粉酶溶液
甲
+
-
+
-
2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
________________________________________________。
（3）结果预测：
_________________________________
（4）结论：
________________________________________。
（5）在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是___________
___________________________________________________。
【解析】
（1）要验证酶的专一性，可根据底物相同酶不同或底物不同酶相同时，还原糖是否产生来确定酶是否发挥催化作用。
由于要求验证两种酶的专一性，故实验分为4组。
（2）补充实验步骤，一般要根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤，并预期结果，分析原因。
根据步骤①的提示和题干所给的材料及用具，可以推出，接下来要做的是“恒温反应”、通过斐林试剂检测实验结果、观察实验现象和记录实验结果。
（3）根据实验设计，试管甲和试管乙中的反应能够进行，会出现砖红色沉淀；其他实验处理反应不能进行，不会出现砖红色沉淀。
（4）由（3）易得出“酶的催化作用具有专一性”的结论。
（5）因为酶的活性受温度影响，20℃低于酶的最适温度，酶的活性较弱，产生的还原糖较少，因此，试管中的颜色比37℃时浅。
【答案】
（1）如表：
溶液
试管
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶溶液
唾液淀粉酶溶液
甲
+
-
+
-
乙
-
+
-
+
丙
+
-
-
+
丁
-
+
+
-
（2）②混匀，37℃恒温水浴一段时间。
③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间。
④观察实验现象并记录实验结果。
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用具有专一性
（5）20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
类型一酶的催化作用
例1（2011·茂名模拟）下图1表示某酶促反应过程，图2表示图1的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线（物质a的起始浓度为10mmol／L）。
下列叙述不正确的是（）
A.物质a可以是麦芽糖但不可以是乳糖
B.曲线④表示在某实验条件下物质a在2分钟时间内完全分解
C.若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度一定低于曲线②和③
D.若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度高于曲线②和③
【解析】图1中酶促反应后的两种产物是相同的，因此可以是麦芽糖但不可以是乳糖，因为乳糖水解后的产物为葡萄糖和半乳糖，因此A项正确。
曲线④中物质a在2分钟时间内物质浓度降为0，意味着被酶完全分解，因此B项正确。
若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①代表的温度为最适温度，曲线②③代表的温度可以在最适温度的同一侧或两侧，因此C项错误。
在底物一定的前提下，酶浓度越高，分解底物所用的时间越短，因此D项正确。
【答案】C
类型二酶催化特性辨析
例2（2011·杭州质检）如下左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线。
下列与此图相关叙述中正确的是（）
A.从左图中可以知道pH=7时植物淀粉酶的活性最高
B.从左图中可以知道若使人淀粉酶的pH由2升到7时该酶活性逐渐升高
C.右图影响AB、BC段反应速率的主要原因不同
D.右图曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃
【解析】从左图知，pH=7时，人的淀粉酶活性最高，pH=5.5左右，植物淀粉酶的活性最高，所以A、B两项错误。
右图中影响AB段反应速率的主要原因是底物的浓度，而BC段反应达到平衡，因此主要限制因子是酶量，C项正确。
右图曲线只设置了两个温度梯度，没有高于37℃的实验数据，因此不能说明37℃是该酶促反应的最适温度，D项错误。
【答案】C
【规律总结】识图应注意以下几点：
（1）明确横、纵坐标表示的变量。
横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同。
（2）理解曲线所表示的意义。
曲线中横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示纵坐标随横坐标的变化而变化。
A.①过程表示将光能转换为活跃的化学能，发生在叶绿体的基质中
B.若⑤过程发生在缺氧状态下，则发生的场所是细胞质基质
C.通常在动植物细胞中都能发生的过程是③④⑤
D.动植物细胞中都可以含有物质A，但具体结构不同
【解析】此题考查细胞中能量转换的相关知识。
光能转换为活跃的化学能，发生在类囊体薄膜上。
无氧呼吸的场所发生在细胞质基质中。
物质A表示多糖，在动植物细胞中都能合成和分解多糖，但物质A在植物中主要是淀粉和纤维素，而在动物中主要是糖原。
⑤过程表示葡萄糖的氧化供能，在任何活细胞中都能发生。
【答案】A
基础达标
1.（2011·广州调研）2010年6月，北京师范大学贾宗超教授、郑积敏博士，在研究中发现了在同一蛋白的同一活性中心上行使相反功能的新机制，其研究成果首先公布在顶级专业期刊《Nature》上。
下列有关说法错误的是（）
A.“活性中心”指的是酶的识别位点
B.“同一蛋白”指的是酶
C.每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，所以活性中心与反应物是一一对应关系
D.要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下
答案C
解析由题干信息可知，新的科技发现证明同一种酶也可以起相反的两种作用，所以C项是错误的；低温有利于酶的保存。
本题主要考查考生获取信息的能力。
2.（2010·南宁模拟）如图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。
其中能说明酶具有高效性的是（）
答案A
解析B、C两项分别说明酶需要适宜的温度和pH；D选项曲线描述错误，催化剂不改变达到平衡时的浓度；A选项,加入过氧化氢酶后，达到平衡点所需时间明显缩短，说明酶具有高效性。
3.（2010·山东淄博高三模拟）某同学进行以下实验：
在2支试管中分别加入等量2%可溶性淀粉溶液，再分别加入等量稀释10倍的唾液和未稀释的唾液，然后分别滴入1滴碘液，37℃水浴恒温条件下，观察蓝色消失所需时间，结果所需时间几乎相等。
这项实验的目的是验证（）
A.唾液含有淀粉酶B.淀粉遇碘变蓝
C.酶具有高效性D.酶具有专一性
答案C
解析据题意知，稀释10倍的唾液和未稀释的唾液催化淀粉水解的时间相同，这说明了酶具有高效性。
方法
A.①②B.②③
C.②④D.②③④
答案C
解析该实验底物只有H2O2不能说明酶具有专一性，若证明酶是蛋白质或RNA，需要用物质鉴定的相关实验；表中方法③与④的实验结果说明酶在高温环境中变性而失去活性；方法①②③对照说明，酶催化反应具有高效性。
5.（2010·安徽安庆质检）下列关于ATP的合成和作用的描述中，错误的是（）
A.在叶肉细胞中，能产生ATP的部位有细胞质基质、叶绿体和线粒体
B.在无氧条件下，酵母菌产生ATP的部位只有细胞质基质
C.人体在运动过程中，氧化分解有机物释放的能量大部分转移到ATP中
D.ATP与ADP之间不断相互转化是细胞供能的机制
答案C
解析本题考查ATP的合成和利用。
ATP是生命活动的直接能源物质，在叶肉细胞中，光合作用的光反应阶段可以产生ATP，发生在叶绿体基粒片层薄膜上。
细胞质基质是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的场所，也可以合成ATP。
线粒体是有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第二、三阶段分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，所以也可以合成ATP。
酵母菌是兼性厌氧生物，在无氧条件下可以在细胞质基质中进行无氧呼吸，合成ATP。
因为ATP中远离腺苷的高能磷酸键既容易分解也容易合成，所以ATP与ADP之间可以相互转化，这是细胞供能机制。
无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，氧化分解有机物释放的能量大部分转变成热能，一小部分转移到ATP中，所以C项错。
组别
（2）乙兴趣小组的同学为了探究蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶成分是蛋白质，用以下所给的条件进行了探究,请你帮他们完成下列实验。
实验原理：
蛋白质能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
实验材料：
0.1g／mL的NaOH溶液（双缩脲试剂A）、0.01g／mL的CuSO4溶液（双缩脲试剂B）、蛋白酶洗衣粉、普通洗衣粉、滴管、试管、蒸馏水。
实验步骤：
①取两支试管编号1、2；
②_________________________________________________;
③_________________________________________________;
④观察两支试管中的颜色变化。
可能的现象及结论：
_________________________________。
答案
（1）酶的专一性洗衣粉的用量、污染程度、水质、pHA与B、A与C
（2）②分别向1、2号试管中加入2mL蛋白酶洗衣粉溶液和普通洗衣粉溶液
③然后向两支试管中各加入0.1g／mL的NaOH溶液，振荡；再向两支试管中加入3～4滴0.01g／mL的CuSO4溶液，振荡
可能的现象及结论；1号试管中出现紫色，2号试管中未出现紫色，说明该蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶成分是蛋白质；1、2号试管中均未出现紫色，说明该生物活性洗衣粉中的蛋白酶成分不是蛋白质
解析
（1）该题考查实验探究中自变量与研究目的之间的关系、无关变量的控制、因变量的观测等知识点。
该实验自变量是洗衣粉所含有的酶与污染物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专一性。
洗衣粉的用量、污染物的含量以及水质、pH等都有可能构成无关变量。
（2）本实验的目的是探究蛋白酶的成分是否为蛋白质，加酶洗衣粉和普通洗衣粉的差异在于有没有蛋白酶，所以用双缩脲试剂对两种洗衣粉进行检测，如果含加酶洗衣粉的试管出现紫色，说明蛋白酶的成分为蛋白质，反之则不是。
检验能力的超越·见证水平的攀升
完成课时作业（九）
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