高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第1课时ATP和酶练习苏教版必修.docx

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高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第1课时ATP和酶练习苏教版必修.docx

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高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第1课时ATP和酶练习苏教版必修

2019-2020年高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第1课时ATP和酶练习苏教版必修

目标导航 1.结合教材P63第一自然段,说出ATP的结构简式及其特点。

2.结合教材P63图4-1,阐明ATP和ADP的相互转化。

3.结合教材P64,举例说明ATP的利用,解释ATP是能量“通货”的含义。

一、ATP的结构及特点(阅读P63)

1.中文名称:

腺嘌呤核苷三磷酸。

2.结构简式:

A—P~P~P,其中A代表腺嘌呤核苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键。

3.特点

(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,含有两个高能磷酸键,其中储存大量能量。

(2)ATP的化学性质不稳定,在有关酶的催化作用下,末端的高能磷酸键易水解断裂,生成腺嘌呤核苷二磷酸(ADP)和无机磷酸(Pi),同时释放出能量。

二、ATP和ADP的相互转化(阅读P63~64)

1.示意图

2.意义:

在生物体的能量转换和利用中,ATP起着关键的作用,它直接为生物体的各种需能反应提供能量。

可把ATP比作为生物体细胞中的能量“通货”。

三、ATP的利用(阅读P64图4—2)

1.机械能,如肌细胞的收缩等。

2.电能,如神经传导冲动、电鳗放电等生物电现象。

3.光能,某些细菌、真菌、原生生物和昆虫具有发光能力。

4.化学能,如用于细胞的分裂、生长、主动运输、恒温动物维持体温等。

一、ATP的结构和功能

1.ATP的分子组成图示

(1)元素组成:

ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的,这与核酸的元素组成是相同的。

(2)结构组成:

可以用“1、2、3”来总结,1个腺嘌呤核苷通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。

2.ATP结构与功能的关系

ATP(A—P~P~P)中含有两个高能磷酸键(~),其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂,释放出大量能量可被直接用于各项生命活动,即ATP是生命活动的直接能源物质。

1.请分析下列化合物中“A”的含义,这些化合物中“A”是否代表同一物质?

答案 

(1)中A为腺嘌呤核苷即“腺嘌呤+核糖”,

(2)、(3)中的A均代表“腺嘌呤”。

2.ATP中含有的五碳糖是哪种?

答案 核糖。

3.ATP彻底水解会得到哪些成分?

答案 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。

1.关于ATP的化学组成的说法中,正确的是(  )

A.ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、P

B.ATP中的A表示腺嘌呤

C.含有三个高能磷酸键

D.含有腺嘌呤和脱氧核糖

问题导析 

(1)组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。

(2)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子的磷酸组成ATP,其中含有两个高能磷酸键,A代表腺嘌呤核苷,由腺嘌呤和核糖组成。

答案 A

一题多变

判断正误:

(1)ATP中含有C、H、O、N、P五种元素。

(  )

(2)动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的,说明了生物界具有统一性。

(  )

(3)ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。

(  )

(4)ATP是生命活动的直接能源物质。

(  )

答案 

(1)√ 

(2)√ (3)× (4)√

二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用

1.ATP、ADP的相互转化

比较项目

ATP合成

ATP水解

反应式

ADP+Pi+能量

ATP 

ATP

ADP+Pi+能量

场所

线粒体、叶绿体、细胞质基质

细胞内所有需要能量的结构

条件

由ATP合成酶催化

由ATP水解酶催化

能量

来源

合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸)

ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量

能量去路

储存在ATP中

用于各项生命活动

从上表比较内容分析ATP、ADP的相互转化不是可逆反应。

可以概括为“物质是可逆的,能量是不可逆的,酶也是不相同的”。

2.ATP中能量的来源和去向

1.ATP在细胞的含量很少,如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2~10mg,而一个正常成年人在静止状态下24h消耗40kgATP。

ATP在细胞中的含量并不多,为什么能为生命活动提供大量的能量?

答案 ATP在细胞内的含量很少,但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速,所以可以为生命活动提供直接能源,也使细胞内ATP的含量总处在动态平衡之中。

2.ATP和ADP相互转化反应式中的酶一样吗?

答案 不一样。

ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶,而ATP的合成是一种合成反应,催化该反应的酶属于合成酶。

3.为什么说ATP是细胞内流通的能量“通货”?

答案 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接提供的。

ATP在能量转换中起着关键作用。

因此,可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。

2.关于“ATPADP+Pi+能量”的叙述中,正确的是(  )

A.ATP与ADP是同一种物质的两种形态

B.①过程和②过程发生的场所是一样的

C.细胞内ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应

D.ADP、ATP的相互转化,使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中

问题导析 ATP、ADP是两种不同的物质;①过程发生在细胞内需能部位,而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位;ATP含量很少但在细胞内转化迅速。

答案 D

一题多变

判断正误:

(1)ATP脱去2分子磷酸的剩余部分是构成DNA分子的基本单位之一。

(  )

(2)绿色植物只在叶绿体中产生ATP。

(  )

(3)大脑在思考问题时,伴随着ATP与ADP的相互转化。

(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)√

1.腺嘌呤核苷三磷酸的分子结构简式为(  )

A.A—P—P—PB.A—P—P~P

C.A—P~P~PD.A~P~P~P

答案 C

解析 要记住ATP的分子结构简式中高能磷酸键的表示方法。

2.一分子ADP中,含有的腺嘌呤核苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是(  )

A.1、2、2B.1、2、1

C.2、1、2D.2、1、1

答案 B

解析 从ADP的分子结构简式中去分析。

3.ATP转化为ADP可表示为下图,式中a和b分别代表(  )

A.H2O、[H]B.Pi、H2O

C.H2O、PiD.能量、Pi

答案 C

解析 ATP在水解时,远离A的那个磷酸基团就脱离下来,形成Pi,同时释放能量。

4.下列关于细胞的能量“通货”——ATP的叙述,正确的是(  )

A.ATP中的“T”代表胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸

B.ATP中远离“A”的高能磷酸键易水解

C.ATP的结构简式可表示为A—P—P—P

D.细胞中ATP的含量少、化学性质十分稳定

答案 B

解析 ATP中的“T”代表3;ATP的结构简式是A—P~P~P;细胞中ATP的含量少、化学性质不稳定;ATP末端的高能磷酸键,水解时容易断裂。

5.如图是腺嘌呤核苷三磷酸的分子结构,请回答下列问题。

(1)ATP的结构简式为________________,图中虚线部分的名称是________。

(2)一分子ATP可以看作是由________个磷酸分子、________个核糖分子和________个腺嘌呤缩合而成的。

(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的____________水解,水解时释放的能量是生物体进行________、__________和________________等生命活动所需能量的直接来源。

答案 

(1)A—P~P~P 腺嘌呤核苷

(2)3 1 1

(3)高能磷酸键 肌肉收缩 大脑思考 离子的主动运输

基础巩固

1.在ATP分子中很容易断裂又很容易重新生成的化学键是(如右

图)(  )

A.②B.③

C.②③D.①

答案 B

解析 ATP的化学性质不稳定。

在有关酶的催化作用下,ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解,生成ADP和磷酸,并且释放能量;反过来,在有关酶的催化作用下,ADP又可以接受能量,同时与一个游离的磷酸结合,重新生成ATP。

2.下列关于ATP的表述,正确的是(  )

A.ATP包括一分子的腺嘌呤和三个磷酸基团

B.ATP和葡萄糖都是生命活动的直接能源

C.因为生命不能缺少能量,所以ATP可以在细胞内大量储存

D.某些疾病可以利用ATP药物进行辅助治疗

答案 D

解析 ATP可以作为药物辅助治疗某些疾病,如心肌炎。

3.下列有关ATP的叙述,正确的是(  )

A.线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所

B.人体内成熟的红细胞中没有线粒体,不能产生ATP

C.剧烈运动后,体内ATP的含量不会明显下降

D.小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用产生ATP 

答案 C

解析 蓝藻细胞中无线粒体;ATP分子由一分子腺嘌呤核苷和三分子磷酸基团组成;人体内成熟红细胞进行无氧呼吸产生ATP,小麦根尖细胞不能进行光合作用。

4.ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为(  )

A.很多、很快B.很少、很慢

C.很多、很慢D.很少、很快

答案 D

解析 细胞内的ATP含量很少,但转化迅速,一直保持动态平衡。

5.海洋中的电鳗有放电现象,其电能是(  )

A.由有机物氧化分解释放的化学能转变而来的

B.由热能转变而来的

C.由光能转变而来的

D.由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来的

答案 D

解析 电鳗等动物体内可产生生物电,它们所做的电功消耗的就是电能,电能是由ATP提供的化学能转化而来的。

6.下列有关“①ATP

ADP+Pi+能量”、“②ADP+Pi+能量

ATP”反应的叙述中,正确的是(  )

A.①②在活细胞中永无休止地进行,保证了生命活动的顺利进行

B.所有生物体内的②过程所需要的能量都来自于呼吸作用

C.当细胞吸收钾离子时,ATP的消耗量不变

D.ATP与ADP相互转化的过程中,物质和能量的变化都是可逆的

答案 A

解析 ②过程所需能量还可来自光合作用;K+的吸收为主动运输,消耗ATP;ATP与ADP的相互转化中,物质可逆,能量不可逆。

7.新陈代谢的进行不仅需要酶,而且需要能量。

下列关于ATP的描述正确的是(  )

A.ATP分子中含有3个高能磷酸键

B.动物体内主要的储能物质是ATP

C.ATP是生命活动的直接能源物质

D.ATP的合成与分解都需要同一种酶的催化

答案 C

解析 ATP分子中有2个高能磷酸键,是生物的直接能源物质,其合成与分解分别需要合成酶和分解酶。

巩固提升

8.下图为细胞中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

答案 B

解析 分析题图,过程①为ATP形成过程,需要酶的催化;过程②为ATP水解过程,远离A的高能磷酸键断裂,释放能量;线粒体是形成ATP的主要场所;叶绿体自身产生的ATP,供自身利用。

9.ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量,从结构上看(以腺嘌呤核苷为基点),其原因是(  )

①腺嘌呤核苷很容易吸收和释放能量

②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成

③第三个磷酸很容易从ATP上脱离,第二个高能磷酸键断裂,使ATP转化为ADP

④ADP可以迅速与磷酸结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使ADP转变为ATP

A.①③B.②④

C.③④D.①④

答案 C

解析 从ATP的分子结构简式可知,ATP分子中含有2个高能磷酸键。

当在酶作用下水解时,远离腺嘌呤核苷A的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂,形成ADP和Pi(磷酸),并将储存的能量释放出来;当细胞内ATP含量过少时,ADP在另一种酶的作用下,接受能量,与一个磷酸结合,从而转化成ATP,此时接受的那部分能量则储存在远离腺嘌呤核苷A的那个高能磷酸键中。

该键在一定条件下很容易断裂或重新生成,从而保证了细胞能量的持续供应。

10.在下列四种化合物的化学组成中,大圆圈中所对应的含义最接近的是(  )

A.①和②B.①和④

C.③和④D.②和④

答案 B

解析 ①与④中大圆圈是指腺嘌呤核糖核苷酸,②中大圆圈是指腺嘌呤,③中大圆圈是腺嘌呤脱氧核苷酸。

11.如图所示ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图,据图完成下列问题。

(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。

(2)图中的a、b分别代表________、________。

(3)c指________________________。

(4)在动物肌细胞中,进行②反应时,能量来自______________________________。

(5)①②反应进行时所需要的酶一样吗?

为什么?

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(6)进行①反应时能量用于________,进行②反应时能量用于____________,由此可见能量是________,物质是________。

答案 

(1)2

(2)呼吸作用 光合作用

(3)各项生命活动

(4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能

(5)不一样,因为①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性

(6)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的

解析 

(1)ATP的结构简式为A—P~P~P,故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。

(2)合成ATP时的能量来源,绿色植物来自于光合作用和呼吸作用的生理过程中,动物和人则来自于进行呼吸作用时有机物的氧化分解。

(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。

(4)②反应为ATP的水解反应,释放的能量来自于储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能。

(5)由于酶具有专一性,对于不同的反应,所需酶的种类也不同。

(6)①反应为ATP的合成反应,其能量储存在ATP中。

②反应为ATP的水解反应,释放的能量用于生物体的各项生命活动。

在ATP与ADP的相互转化中,物质是可逆的,但能量不可逆。

12.ATP是与能量代谢关系最为密切的化合物,请回答下列有关ATP的问题。

(1)写出在能量代谢过程中,ATP释放和储存能量的反应式____________________。

(2)在动物细胞内形成ATP所需要的能量主要来自________作用,在动物细胞的________________________________________________(结构)中能合成ATP。

(3)如果ATP分子去掉两个磷酸基团,则成为腺嘌呤核苷一磷酸,它是构成________的基本组成单位之一。

(4)用、、三种符号分别表示磷酸、核糖与腺嘌呤,试写出这三种分子在ATP中的连接方式______________________________。

答案 

(1)ATP

ADP+Pi+能量

(2)呼吸 线粒体和细胞质基质 (3)RNA

(4)

解析 本题考查ATP的结构和形成途径。

ATP的结构简式为A—P~P~P,水解去掉两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本组成单位之一。

动物细胞生命活动所需的能量绝大多数来自线粒体。

走进高考

13.(xx·江苏卷,14)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是(  )

A.叶肉细胞合成的糖运输到果实

B.吞噬细胞吞噬病原体的过程

C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D.细胞中由氨基酸合成新的肽链

答案 C

解析 A项,叶肉细胞合成的糖(如葡萄糖)通过主动运输进入果实细胞需要消耗ATP。

B项,吞噬细胞吞噬病原体依赖膜的流动性,需要消耗ATP提供的能量。

C项,在适宜的温度、pH条件下,淀粉酶催化淀粉水解,此过程不需要消耗ATP提供能量。

D项,氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要消耗ATP提供的能量。

14.(xx·海南卷,10)下列物质中,能够直接给细胞生命活动提供能量的是(  )

A.脂肪B.钙离子

C.糖D.ATP

答案 D

解析 ATP是细胞生命活动的直接供能物质,故选D。

15.判断下列说法的正误:

(1)膜载体蛋白的合成不需要ATP。

(xx·广东卷,1A)(  )

(2)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。

(xx·天津卷,6①)(  )

(3)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。

(xx·天津卷,6②)(  )

(4)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。

(xx·天津卷,6④)(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)√ (4)×

16.(xx·海南卷,7)下面关于ATP的叙述,错误的是(  )

A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布

B.ATP合成所需的能量由磷酸提供

C.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸

D.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化

答案 B

解析 ATP合成需要磷酸,但磷酸不提供能量。

 

2019-2020年高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第一节光合作用和细胞呼吸第2课时酶与酶促反应练习苏教版必修

目标导航 1.结合教材P64~65,归纳酶的概念。

2.结合教材P65~66,分析酶催化作用的高效性和专一性。

一、酶的本质(阅读P64)

1.生物体内不停地进行着许多复杂的化学反应,这些化学反应称为细胞代谢。

2.酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,极少数是RNA。

二、酶的特性及作用过程(阅读P65~66)

1.酶促反应是指由酶催化的化学反应。

2.在酶促反应中,酶的催化效率称为酶活性。

3.酶的特性包括高效性和专一性。

(1)高效性

(2)专一性

4.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称为活化能。

5.酶催化作用的实质就是降低化学反应的活化能。

一、酶的本质及作用

1.对酶概念的理解

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

细胞核(主要)

来源

一般活细胞中均能产生

生理功能

具有生物催化功能

作用场所

细胞内或细胞外

酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能,使反应在较低能量水平上进行,从而使化学反应加速。

3.酶的唯一作用是作为催化化学反应的催化剂(即降低反应分子的活化能),它既不属于细胞的结构物质,也不属于调节物质(不是激素),更不作为能源物质。

1.绝大多数酶是蛋白质,这类酶水解后最终产物是什么?

这类酶与双缩脲试剂反应呈什么颜色?

答案 氨基酸;紫色。

2.20世纪80年代,科学家发现了一种RNaseP酶,由20%蛋白质和80%RNA组成,把这种酶中的蛋白质部分除去,留下来的RNA部分具有与全酶相同的催化活性。

这说明什么?

答案 说明有的RNA也具有催化作用。

3.唾液中含有唾液淀粉酶,要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,请根据下列给出的实验材料完成实验的设计:

刚取的唾液,已知蛋白液,双缩脲试剂及试管等用具。

组别

待测液

检验试剂

预期现象

结论

实验组

唾液

双缩脲试剂

出现紫色

唾液淀粉酶

是蛋白质

对照组

已知蛋白液

双缩脲试剂

出现紫色

1.下列有关酶的正确叙述是(  )

①酶是具有分泌功能的细胞产生的

②有的从食物中获得,有的是体内转化而来

③酶是活细胞产生的

④绝大多数酶的化学本质是蛋白质 

⑤有的酶是蛋白质,有的是固醇

⑥酶在代谢中有多种功能

⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用

⑧酶只是起催化作用

⑨酶只在细胞内发挥作用

A.①②⑤B.③⑦⑨

C.③④⑧D.④⑤⑥

问题导析 

(1)酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物,绝大多数酶是蛋白质类物质,少数酶为RNA。

(2)酶只有催化功能,在个体发育中起调控作用的是激素。

答案 C

一题多变

判断正误:

(1)酶在生物体内有催化和调节作用。

(  )

(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。

(  )

(3)酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。

(  )

(4)酶只有在活细胞内才能发挥作用。

(  )

(5)酶可以从食物中直接获取。

(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)× (4)× (5)×

二、酶的特性

1.与无机催化剂相比,酶既有一般催化剂的“共性”,更有生物催化剂的“个性”

(1)共性:

二者均只催化自然界可发生的化学反应,并只可降低分子活化能、加快反应速率、尽快达到化学平衡点。

二者在反应前后,性质与数量均不发生变化。

(2)酶的特性:

与无机催化剂相比,酶存在如下特性:

①高效性:

酶的催化效率一般为无机催化剂的107~1013倍,如过氧化氢酶与Fe3+相比,催化过氧化氢分解效率高得多。

②专一性:

每一种酶只能对一定的底物发生催化作用,如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解,而对蛋白质的分解无效,而Fe3+则是多种化学反应的催化剂。

2.探究酶的特性的实验

实践:

实验一 酶具有催化性

(1)实验原理

过氧化氢(H2O2)在一定催化剂的作用下,可以分解为水和氧气。

如图示:

2H2O2

2H2O+O2↑

新鲜酵母菌溶液中的过氧化氢酶能催化上述化学反应的进行,而蒸馏水中不含此酶,不能催化此反应。

(2)实验过程及现象记录如下表:

操作序号

项目

1号试管

2号试管

1

3%的H2O2溶液

3mL

3mL

2

催化剂

2滴新鲜酵母菌溶液

2滴蒸馏水

3

振荡试管

振荡

振荡

4

现象记录

产生气泡快且多

无明显变化

气泡使卫生香燃烧猛烈

无明显变化

(3)实验小结

从以上实验可以看出,1号试管迅速产生大量气泡,由于放出的气泡是过氧化氢分解产生的氧气,所以1号试管中的卫生香猛烈燃烧。

由此可以证明,生物催化剂具有催化作用且效率较高。

注意:

在实验中使用的酵母菌溶液必须是新鲜的,这是因为新鲜酵母菌液中的酶能保持其原有的活性。

实践:

实验二 酶具有特异性

(1)实验原理

①酶的催化作用具有特异性的特点,即每种酶只能对一定的反应物(底物)发生催化作用。

如淀粉酶只能催化淀粉水解成麦芽糖,对蔗糖则不起催化作用。

②淀粉在淀粉酶的催化作用下,能够水解成麦芽糖。

在水浴加热的条件下,斐林试剂能使麦芽糖氧化,自身则还原成砖红色的氧化亚铜沉淀。

因此,斐林试剂可以用来鉴定溶液中是否有麦芽糖,进而看出淀粉酶是否只能催化淀粉水解,不能催化其他糖类的水解。

(2)实验过程与现象:

操作

顺序

项目

试管号

注意事项

1

2

1

可溶性

淀粉溶液

2mL

蔗糖溶液

2mL

淀粉酶溶液

2mL

2mL

轻轻振荡试管

保温时间

5min

5min

试管下部入水

加入斐林试剂

2mL

2mL

水浴加

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