课堂新坐标通用版届高考生物二轮复习第1部分板块1代谢专题3酶和ATP.docx
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课堂新坐标通用版届高考生物二轮复习第1部分板块1代谢专题3酶和ATP
专题三 酶和ATP
全国卷5年考情导向
考点
考题
考情
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)
2016·乙卷T3:
测定酶活力的实验步骤
2016·甲卷T29:
酶的本质、特点及影响酶活力的因素
2015·卷ⅡT2:
端粒酶
2013·卷ⅡT6:
酶的特性和作用机理
2013·卷ⅡT29:
酶的验证性实验的过程及结果分析
2012·T33:
探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响实验分析
1.由五年的考频可以看出本专题在全国卷高考中考查的重点是酶,特别是有关酶的实验。
2.从命题形式上看,对ATP的考查主要以选择题的形式综合考查ATP的合成和利用;对酶的考查既有选择题也有非选择题,有关酶的实验设计和分析是难度大的试题。
3.备考时ATP的内容要结合代谢过程进行综合复习;酶的内容要理解酶的作用和特点,更重要的是要突破有关酶实验的复习。
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)
2015·卷ⅠT1:
ATP的组成元素
2014·卷ⅡT1:
ATP的利用
2014·卷ⅡT6:
ATP的合成
考点串讲1|酶的作用、特点及影响酶促反应的曲线分析
1.(2013·全国卷Ⅱ)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
B [无论细胞分化到什么程度,某些基本的物质和能量代谢是所有细胞共有的,如DNA的转录和翻译、细胞呼吸等,这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶,如RNA聚合酶、呼吸酶等,故A项正确。
酶的催化作用需要一个适宜的温度,如果低于这个温度,酶的活性降低,但并没有改变酶的空间结构,故B项错误。
酶在生化反应中起着催化剂的作用,其作用机理是降低化学反应的活化能,提高了反应速度,故C项正确。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质,酶在一些化学反应中可作为催化剂,而在另一些化学反应中,则可能作为底物被相关蛋白酶分解,故D项正确。
]
2.(2016·全国甲卷)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:
【导学号:
15482012】
(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,那么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组温度条件下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 高效性和专一性(其他合理答案可酌情给分)
1.注意酶的五个理解误区
(1)误认为“酶的本质是蛋白质”,实际上绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA,进而引申为合成的原料有氨基酸、核糖核苷酸,合成的场所有核糖体、细胞核。
(2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”,实际上,活细胞都能产生酶。
(3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能”,实际上酶是生物催化剂,只起催化作用。
(4)误认为“只在细胞内起催化作用”,实际上酶既可在细胞内发挥作用,也可在细胞外发挥作用。
(5)误认为“低温引起酶的变性失活”,实际上低温抑制酶的活性,不破坏酶的结构,但高温能使酶失活。
2.分析酶的有关曲线模型
(1)图1中不同曲线比较说明:
①加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较:
酶具有高效性。
②加酶的曲线和不加酶的曲线比较:
酶具有催化作用。
(2)图2中两曲线比较:
酶具有专一性。
(3)分析图3和图4:
温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
(4)分析图5:
OP段的限制因素是底物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度。
(5)分析图6:
A表示酶,B表示被催化的反应物。
[辨析5个易错点]
1.酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。
(×)
【提示】 酶的基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。
2.发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。
(×)
【提示】 高烧使体温升高,降低体内酶的活性,使消化功能减退,导致食欲减退。
3.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。
(√)
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。
(×)
【提示】 高温可破坏酶分子空间结构,活性不能恢复。
5.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解及滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率均涉及“降低化学反应活化能”原理。
(√)
考向1考查酶的本质、作用和特点
1.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.关于生物体产生的酶的叙述,错误的是( )
A.酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.酶可以在细胞外发挥作用
C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
D [绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,A正确;在适宜条件下,酶可以在细胞外发挥作用,催化化学反应,B正确;蛋白酶催化蛋白质水解成短肽和氨基酸,淀粉酶催化淀粉水解,二者都属于水解酶类,C正确;酶的活性受温度影响,高温和低温的作用不同,高温能破坏酶的结构使其变性失活,而低温使酶的活性降低,但其结构并未发生改变,D错误。
]
常考必记的7类酶
(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸间缩聚形成3,5磷酸二酯键,用于DNA复制及逆转录
(2)RNA聚合酶——催化“核糖核苷酸”间缩聚形成3,5磷酸二酯键,用于RNA合成(转录)及RNA复制
(4)DNA解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键打开
(5)
(6)各种消化酶——可对应催化相关大分子的水解,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等
(7)细胞工程工具酶:
纤维素酶和果胶酶(除去细胞壁)、胰蛋白酶(动物细胞培养)
考向2考查酶作用特点的相关曲线分析
3.如图分别表示温度、pH与酶活性的关系,下列叙述不正确的是( )
【导学号:
15482013】
A.曲线a上的B点对应的温度表示该酶的最适温度
B.人体内胃蛋白酶的活性与曲线b相似
C.曲线b、c说明不同的酶有不同的最适pH
D.酶活性随温度的升高而增强
D [当温度达到最适温度前,酶的活性随温度的升高而增强;当温度超过最适温度后,酶的活性随温度的升高而减弱。
]
4.某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液,以等体积等浓度的H2O2作为底物,对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究,得到如下图所示的实验结果。
回答下列问题:
实验一 实验二
(1)实验一的主要目的是________________;与加Fe3+相比,单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多,其原因是酶降低______________________。
(2)实验二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量,引起A、B曲线出现差异的原因最可能是________。
实验二的结果表明,使过氧化氢酶失活的pH范围是__________________。
(3)过氧化氢酶制剂的保存,一般应选择________(填“低温”“高温”或“最适温度”)、pH为________的条件。
【解析】
(1)实验一的两条曲线是比较萝卜提取液和Fe3+催化H2O2产生O2的量,主要目的是研究提取液中的H2O2酶和Fe3+的催化效率。
H2O2酶的催化效率高是因为酶降低活化能更显著。
(2)实验二中相同时间内过氧化氢的剩余的不同最可能是酶的量不同。
过氧化氢没有分解说明酶已失活。
(3)低温和中性环境不会破坏酶分子的结构,有利于酶制剂的保存。
【答案】
(1)验证酶具有高效性(比较过氧化氢酶与Fe3+催化效率的高低) 反应的活化能更显著
(2)酶的含量不同 小于2和大于11 (3)低温 7
“四看法”分析酶促反应曲线
(1)看两坐标轴的含义:
分清自变量与因变量,了解两个变量之间的关系。
(2)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)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)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。
考点串讲2|酶的相关实验
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
C [在测定酶活力的实验中,需要保证pH和温度均相同且适宜,故缓冲液应在加入底物和酶之前加入,只有C项符合要求。
]
2.(2013·全国卷Ⅱ)已知大麦在萌发过程中可以产生α淀粉酶,用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α淀粉酶。
为验证这一结论,某同学做了如下实验:
试管号
GA溶液
缓冲液
水
半粒种子10个
实验步骤
实验
结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25℃保
温24h
后去除
种子,
在各试
管中分
别加入
1mL淀
粉液
25℃保
温10min
后各试
管中分
别加入
1mL碘
液,混匀
后观察
溶液颜
色深浅
++
2
0
1
1
去胚
++++
3
0.2
1
0.8
去胚
++
4
0.4
1
0.6
去胚
+
5
0.4
1
0.6
不加
种子
++++
注:
实验结果中“+”越多表示颜色越深。
表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题:
【导学号:
15482014】
(1)α淀粉酶催化________水解可生成二糖,该二糖是________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果,可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的________,这两支试管中淀粉量不同的原因是____________________________________________________________________________________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果,说明在该实验中GA的作用是___________________________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果,说明_______________________________________________________________________________________________。
【解析】 该实验的目的是验证GA可诱导种子产生α淀粉酶。
通过对表格中的实验分组和操作加以对比、分析得知,实验的变量是GA的浓度变化、是否加种子、种子是否带胚,试管中添加水量不同的目的是保证试管中液体总体积不变。
实验过程中,一定要遵循单一变量原则,选好对照组和实验组,如1和2、2和3、3和4、4和5等。
在无关变量保持一致的条件下,根据因变量,即淀粉加碘液变蓝后颜色的深浅,确定淀粉剩余量的多少,从而推出含有α淀粉酶量的多少,进而推出种子产生α淀粉酶的场所和GA浓度对α淀粉酶产生量的影响。
(1)酶具有专一性,α淀粉酶催化淀粉水解生成的二糖是麦芽糖。
(2)试管1和试管2的实验中,单一变量为种子是否有胚,根据实验结果,试管1颜色比试管2浅,则试管1含有的淀粉少于试管2含有的淀粉,从而说明试管1产生了α淀粉酶,可得出结论:
有胚的种子能产生α淀粉酶,并使淀粉水解。
(3)没有GA溶液且种子去胚的试管2,其实验结果和不含种子的试管5相同,说明没有α淀粉酶的产生,含GA溶液且种子去胚的试管3的实验结果比试管2颜色浅,说明有α淀粉酶产生,进而推出GA能诱导种子产生α淀粉酶。
(4)试管2、3、4里的种子都是去胚的,单一变量是GA的浓度,根据实验结果,发现随GA浓度升高,试管中含有的淀粉逐渐减少,说明试管中产生的α淀粉酶逐渐增多。
【答案】
(1)淀粉 麦芽糖
(2)少 带胚的种子保温后能够产生α淀粉酶,使淀粉水解 (3)诱导种子生成α淀粉酶 (4)GA浓度高对α淀粉酶的诱导效果好
3.(2012·全国卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响,设计了如下实验步骤:
①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL,再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL;
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL,摇匀;
③将5支试管放入70℃恒温水浴中,保温时间相同且合适;
④取出各试管,分别加入斐林试剂2mL,摇匀;
⑤观察各试管溶液的颜色,通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误,请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数),以便实验能得到正确的预期结果。
(1)___________________________________________________________。
(2)___________________________________________________________。
【解析】 解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。
(1)唾液淀粉酶的最适温度是37℃左右,70℃时酶会变性失活。
(2)加入斐林试剂后,需要沸水浴加热才能看到砖红色沉淀。
【答案】
(1)③中70℃应改为37℃。
因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃
(2)④在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在50~60℃水浴中一段时间。
因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色
1.酶的催化作用实验探究
对照组:
反应物+清水―→反应物不被分解;
实验组:
反应物+等量的相应酶溶液―→反应物被分解。
2.酶的高效性实验探究
对照组:
反应物+无机催化剂―→反应物分解速率;
实验组:
反应物+等量酶溶液―→反应物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是反应物分解速率。
3.酶的专一性探究
(1)设计思路一:
换反应物不换酶
实验组:
反应物+相应酶溶液―→反应物被分解;
对照组:
另一反应物+等量相同酶溶液―→反应物不被分解。
(2)设计思路二:
换酶不换反应物
实验组:
反应物+相应酶溶液―→反应物被分解;
对照组:
相同反应物+等量另一种酶溶液―→反应物不被分解。
4.影响酶活性的外界因素的实验探究
实验的自变量(即单一变量)为温度或pH,因变量是反应速率,可用生成物的量或反应物的剩余量表示。
(1)探究温度对酶活性影响的实验设计思路
方案一:
(以α淀粉酶为例)
溶液颜色变化
方案二:
(此方案可探究酶的适宜温度)
反应速率(生成物的量或反应物的剩余量)
(2)探究pH对酶活性影响的实验设计思路
方案一:
(以H2O2酶为例)
气泡产生量
方案二:
(此方案可探究酶适宜的pH)
反应速率(生成物的量或反应物的剩余量)
考向1考查酶的相关实验设计
1.为了证明酶的作用具有专一性,某同学设计了如下5组实验,分别选择一定的试剂进行检测,合理的实验方案是( )
组别
①
②
③
④
⑤
酶
蛋白酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反应物
蛋白质
淀粉
蛋白质
淀粉
麦芽糖
A.①和③对比,用双缩脲试剂检测
B.②和④对比,用碘液检测
C.④和⑤对比,用斐林试剂检测
D.③和④对比,用斐林试剂检测
B [①和③中蛋白酶和淀粉酶均是蛋白质,不能用双缩脲试剂检测,A错;蛋白酶不能催化淀粉水解,淀粉酶可以催化淀粉水解,所以②和④对比,可用碘液检测,B正确;淀粉酶能催化淀粉水解,产生还原性糖,淀粉酶虽不能催化麦芽糖水解,但麦芽糖为还原性糖,所以④和⑤均能与斐林试剂反应,形成砖红色沉淀,C错;蛋白质及其水解产物均不能与斐林试剂反应,D错。
]
2.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
A [根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”,可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组,1号、2号和4号管都为对照组,A选项正确、B选项错误;若3号管显橙红色,还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶,C选项错误;若4号管不显橙红色,可能是因为高温使过氧化物酶失活,而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶,D选项错误。
]
酶促反应实验的注意事项
(1)反应物和酶的选择
①研究酶的适宜温度实验时,不宜选用过氧化氢酶催化H2O2的分解,因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。
②研究酶的适宜pH实验时,由于酸对淀粉有分解作用,并且碘碘化钾可与碱反应,所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料,常选用H2O2和过氧化氢酶。
(2)检测时试剂的选择
①研究温度对酶活性影响的实验时,鉴定淀粉是否分解用碘液,一般不选用斐林试剂,因为斐林试剂需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
②若物质反应前后均能与试剂发生反应,例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应,再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应,此类试剂不能选用。
③若物质反应前后均不能与试剂反应,例如蔗糖和水解后的单糖均不能与碘液反应,此类试剂也不能选用。
考向2考查酶的相关实验分析
3.某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,得到如图所示的实验结果。
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__________(填“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
考点串讲3|ATP在代谢中的作用
1.(2016·全国乙卷)下列与神经细胞有关的叙述,错误的是( )
【导学号:
15482015】
A.ATP能在神经元线粒体的内膜上产生
B.神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP
C.突触后膜上受体蛋白的合成需要消耗ATP
D.神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP
B [