2020届高三生物二轮复习第3讲代谢中的酶与atp课件.pdf

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1、第第3 3讲讲 代谢中的酶与代谢中的酶与ATPATP 知识联网知识联网 参考答案 RNA 高效 降低活化能 温度 A-PPP 细 胞呼吸 光合作用 记一记记一记 1.适当加热可提高酶的活性,加快酶促反应速率。 2.酶具有催化作用,其作用原理是降低化学反应的活化能。 3.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。 4.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质, 少数是RNA。 5.酶具有专一性和高效性,作用条件较温和。 6.低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构。 7.影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂。高温、过酸、过碱都 会导致酶分子结构破坏而永久

2、失去活性。 8.三磷酸腺苷(ATP)是一种高能磷酸化合物,分子简式为A-PPP,它是 生物体新陈代谢的直接能源物质。 9.ATP在细胞中含量很少,但转化非常快,ADP+Pi+能量 ATP是不可 逆的,两个反应的反应场所、参与的酶、能量的来源、ATP的去向都不 同。 10.细胞中产生ATP的生理过程是呼吸作用和光合作用,产生ATP的场所 有细胞质基质、线粒体、叶绿体。 辨一辨辨一辨 ( )1.唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度是37 。(2017课标 ,3D) ( )2.酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能,使化学反应顺利进 行。 ( )3.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶。(2017

3、课标,3A) ( )4.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加。(2016 海南单科,11B) ( )5.酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。 ( )6.细胞内蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与。(2016 江苏单科,4C) ( )7.ATP能在神经元线粒体的内膜上产生。(2016课标,4A) ( )8.ATP的组成元素为C、H、O、N、P,其中A指腺嘌呤,P代表磷酸 基团。 ( )9.ATP中高能磷酸键水解可释放能量。 ( )10.ATP可为物质跨膜运输提供能量。 答案 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 总纲目录总纲目录

4、高频命题点1 酶的作用和特性 高频命题点2 与酶相关的实验设计与分析 高频命题点3 ATP在能量代谢中的作用 高频命题点1 酶的作用和特性 新题速递新题速递 1.(2017湖北黄冈三联,3)为使反应物A产物P,采取了有酶催化(最适温 度和pH)和有无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图甲中 两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不 合理的是 ( ) A.距离b可反映无机催化剂催化效率比有酶催化时效率低的原因 B.适当升高温度,有酶催化时的曲线对应的距离a将下降 C.图乙中可代表蔗糖,那么可代表果糖和葡萄糖 D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性 答案 B 图甲中曲线

5、表示无机催化剂催化反应的能量变化过程, 曲线表示酶催化反应的能量变化过程,所以距离b代表酶降低反应活化 能比无机催化剂多,所以可反映无机催化剂催化效率比有酶催化时效率 低,A正确;适当升高温度,酶的活性降低,有酶催化时的曲线中对应的 距离a将上升,B错误;图乙是酶的专一性模型,若代表蔗糖,在蔗糖酶作 用下,可得到果糖和葡萄糖,用代表,C、D正确。 2.(2017浙江绍兴3月测试,23)pH对两种酶作用的影响如图所示。下列 叙述错误的是 ( ) A.酶通常在一定pH范围内起作用,在某一pH下作用最强 B.不同酶的pH范围宽度相同 C.在各自的最适pH下,不同酶的催化效率不同 D.在一种酶的最适p

6、H范围内,另一种酶可能失活 答案 B 过酸、过碱会导致酶失去活性,酶有最适pH,A正确;如图所 示,胃蛋白酶的pH范围宽度约为3.8,而胰蛋白酶的pH范围宽度约为4.0, B错误;在各自最适pH下,胃蛋白酶和胰蛋白酶催化的反应速率不同,C 正确;如图所示,当pH为8时,胰蛋白酶处于最适pH,而胃蛋白酶已经失去 活性,D正确。 整合突破 1.与酶有关的曲线分析与酶有关的曲线分析 (1)酶的作用原理: 由下图可知,酶的作用原理是降低反应的活化能。 若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能 降低活化能,但会提供活化能。 (2)酶的特性: 图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,

7、表明酶具有高效性。 图2中两曲线比较,表明酶具有专一性。 (3)影响酶促反应速率的因素: 分析图3和图4:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。 分析图5:OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度,P点以后的限制 因素则是酶浓度。 2.酶的作用和特性相关试题的解题策略酶的作用和特性相关试题的解题策略 (1)对酶的概念、本质和特性的分析 解答酶的本质、特性试题时,应关注以下几个方面: 绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,可用双缩脲试剂或吡 罗红试剂进行鉴定,甚至用蛋白酶处理来确定某种酶的本质。 酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥催化作用。酶的催化作用是指能 降低化学反应的活化能,提高

8、反应速率,但不改变化学反应的方向和平 衡点。 在化学反应前后,酶的性质、数量并不发生改变。 (2)酶促反应曲线类试题解题思路 解答此类试题应用“四看法”: 一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。 二看曲线的变化: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, 当生成物的量达到饱和后,限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其 他因素。 三看特殊点: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。 四看不同曲线的变化:理解曲线之间的

9、内在联系,找出不同曲线的异 同及变化的原因。 经典再练 1.(2017江苏镇江一模,21)图甲是在最适温度下,H2O2酶促反应速率受pH 影响的曲线;图乙表示在相同温度下pH=b时,H2O2分解产生的O2量随时 间变化的曲线。下列叙述正确的是 ( ) A.温度降低时,d点左移 B.H2O2量增加时,d点不移 C.pH=a时,e点不移 D.pH=c时,e点为0 答案 C 图乙表示在最适温度下,H2O2分解产生的O2量随时间的变 化。温度降低时,酶的活性下降,酶促反应速率减慢,但化学反应的平衡 点不变,所以e点不变,d点右移,A错误;底物(H2O2)量增加时,化学反应的 平衡点升高,到达化学反应平

10、衡点所需的时间延长,即e点上移,d点右移, B错误;pH=a时,酶的活性较小,酶促反应速率较慢,但化学反应的平衡点 不变,所以e点不变,d点右移,C正确;pH=c时,酶变性失活,但H2O2在常温 下也能缓慢分解,所以e点不变,d点右移,D错误。 2.(2017安徽安庆一中三模,2)萌发的种子中酶有两个来源,一是由干燥 种子中的酶活化而来,二是萌发时重新合成。研究发现,种子萌发时新 的RNA在吸水后12 h开始合成,而蛋白质合成在种子吸水后1520 min 便可开始。下列有关叙述错误的是 ( ) A.有些酶、RNA可以在干种子中长期保存 B.种子吸水后12 h内新蛋白的合成不需要RNA参与 C.

11、干燥种子中自由水与结合水的比例低于萌发种子 D.种子萌发时消耗的有机物根本上来源于母体的光合作用 答案 B 根据题干信息“一是由干燥种子中的酶活化而来”“新的 RNA在吸水后12 h开始合成”可知,有些酶、RNA可以在干种子中长期 保存,A正确;翻译过程需要mRNA为模板,需要tRNA转运氨基酸,B错误; 自由水与结合水的比值越高,细胞新陈代谢越旺盛,干燥种子中自由水 与结合水的比例低于萌发种子,C正确;种子萌发时自身不能合成有机 物,其消耗的有机物根本上来源于母体的光合作用,D正确。 高频命题点2 与酶相关的实验设计与分析 新题速递新题速递 1.(2017浙江新高考研究联盟联考,13)二氧化

12、锰和过氧化氢酶都能催化 过氧化氢分解成水和氧气。下表为某兴趣小组进行的实验及相应结 果。下列叙述错误的是 ( ) 试管反应物加入物质反应条件实验现象 12%过氧化氢溶液二氧化锰室温少量气泡 22%过氧化氢溶液土豆浸出液室温大量气泡 32%过氧化氢溶液人新鲜唾液室温没有气泡 A.本实验说明酶的催化作用具有高效性和专一性 B.本实验还能证明酶在细胞外也具有催化作用 C.若将产生的气体全部收集起来,则从1号和2号试管收集到的气体体积 基本相同 D.若将反应条件改为沸水浴,则2号试管也不会产生气泡 答案 D 本实验的自变量是无机催化剂和生物催化剂酶,说明酶具有 高效性,自变量还有酶的种类,说明酶具有专

13、一性,A正确;本实验是在细 胞外的试管中进行的,说明酶在细胞外也具有催化作用,B正确;由于反 应物的量是相等的,在无机催化剂和生物催化剂作用下的反应只是速度 不同,所以不同的试管中最终收集到的气体体积基本相同,C正确;过氧 化氢在高温下分解速度也会加快,所以若将反应条件改为沸水浴,则2号 试管也会产生气泡,D错误。 2.(2017河北衡水中学三模,2)如图是某课外活动小组探究酶活性影响因 素时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创设酸性条件,盐酸能催化淀粉 水解)。下列有关叙述正确的是 ( ) A.实验的自变量是1h后淀粉 剩余量,因变量是pH B.pH为1时有淀粉水解,则过 酸条件下酶没有失活 C

14、.pH为3时酶的活性小于pH为 9时酶的活性 D.与盐酸相比,淀粉酶降低反应活化能的作用要弱 答案 C 据图分析,横坐标为不同的pH,纵坐标为1 h后淀粉剩余量,所 以实验的自变量是pH,因变量是1 h后淀粉剩余量,A错误;根据题干信息 已知盐酸能催化淀粉水解,所以pH为1时有淀粉水解,可以是盐酸的作 用,并不能说明酶没有失活,B错误;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pH为3的条件下,有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果,C正确;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

15、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,D错误。 整合突破整合突破 1.与酶相关的两类实验设计与酶相关的两类实验设计 (1)验证酶的本质、作用特性的实验设计 实验目的实验组对照组实验组衡量标准 验证某种酶是蛋白质 待测酶液+双缩脲 试剂 已知蛋白液+双缩脲试剂是否出现紫色 验证酶具有催化作用 底物+相应酶液底物+等量蒸馏水底物是否被分解 验证酶的专一性底物+相应酶液另一底物+相同酶液或同一 底物+另一酶液 底物是否被分解 验证酶具有高效性底物+相应酶液底物+等量无机催化剂底物分解速率或 产物生成速率 (2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序 2.酶的验证、探究或评

16、价性实验题解题步骤酶的验证、探究或评价性实验题解题步骤 此类试题应依照下列模板进行:第一步,分析实验目的,确定自变量与因 变量(检测指标)。第二步,明确实验原理(新情境题的题干中会有提示, 要注意提炼)。第三步,准确书写实验步骤,注意遵循实验的对照原则、 单一变量原则及科学性原则。酶相关实验常常是用表格形式呈现实验 步骤。第四步,如果是选择题,要依据实验原理、实验原则、所学的生 物知识进行综合分析,然后作出判断;如果是非选择题则应注意联系教 材知识综合分析,以确定所填答案。 经典再练经典再练 1.(2017山西考前质检二,2)取3支试管分别加入等量唾液淀粉酶溶液,标 注为A、B、C三组,并分别

17、调整到0 、37 、100 ,然后在每支试 管中加入温度分别为0 、37 、100 的等量淀粉,保持各组温度10 分钟后,继续进行检测实验。下列关于该实验的说法,合理的是 ( ) A.若向三支试管中各加入等量的碘液,试管内液体颜色都可能出现蓝色 B.若向三支试管中各加入等量的斐林试剂,水浴加热一段时间,试管都 不出现砖红色沉淀 C.该实验的对照组是A组,实验组是B、C组 D.只要在0 和100 之间每隔10 设置一个实验组,就可确定该反应 的最适温度 答案 A 若向三支试管中加入碘液,A试管由于酶活性降低、C试管 由于酶活性丧失,均有淀粉存在会出现蓝色,B试管也有可能因淀粉没有 完全分解而出现

18、蓝色,A正确;由于用斐林试剂需水浴加热至50 65 才会产生颜色变化,而温度改变了,A试管酶活性升高,有还原糖产生, 试管中出现砖红色沉淀,B试管本来就有还原糖存在,试管中出现砖红色 沉淀,但C试管酶空间结构已经被破坏不能恢复,故C试管不会出现砖红 色沉淀,B错误;实验的对照组应该是在适宜温度条件下的实验装置,所 以对照组是B组,实验组是A、C组,C错误;每隔10 设置一个实验组,只 能确定该反应的最适温度范围,而不能确定最适温度,D错误。 2.(2017江西景德镇一中期末,19)某实验小组利用过氧化氢做了如下实 验。则相关说法正确的是 ( ) A.a组和c组对照,说明酶具有催化作用 B.b组

19、和c组对照,说明酶具有高效性和专一性 C.c组和d组对照,说明高温会破坏酶的结构使酶失活 D.c组和e组对照,可排除肝脏研磨液中其他物质的影响 步骤试管编号及组别 abcde 加入试剂2 mL3%H2O22 mL3%H2O22 mL3%H2O22 mL3%H2O22 mLH2O 试剂、剂量 以及处理措施 90 水浴加 热 2滴FeCl3溶液2滴肝脏研磨液2滴煮熟的 肝脏研磨液 2滴 肝脏研磨液 温度 常温常温常温常温 气泡多少多较多最多无无 答案 D a组高温也会加快过氧化氢的分解,不能与c组对照说明酶具 有催化作用,A错误;由分析可知,b、c组对照,说明酶具有高效性,但不能 说明酶具有专一性

20、,B错误;c、d组对照,说明酶的活性受温度影响,高温 会使酶失去活性,不能确定酶失活是否是由空间结构改变引起的,C错 误;c、e组的自变量为是否含有过氧化氢,该对照实验说明气泡来自于 过氧化氢分解,可排除肝脏研磨液中其他物质的影响,D正确。 高频命题点3 ATP在能量代谢中的作用 新题速递新题速递 1.(2017河南洛阳二模,2)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中,是 一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下 列相关叙述错误的是 ( ) 磷酸肌酸(CP)+ADP ATP+肌酸(C) A.磷酸肌酸是能量的一种储存形式,是细胞内的直接能源物质 B.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与

21、ATP和ADP的相互转化相偶联 C.肌肉收缩时,在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定 D.可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等 答案 A 磷酸肌酸是能量的一种储存形式,但不是细胞内的直接能源 物质,A错误。 2.(2017江西景德镇一中期中,11)科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂 养小白鼠,一段时间后,测量小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓 度,分别获得细胞内的ATP浓度数据和产热量曲线。下列分析错误的是 ( ) NaF浓度(10-6g /mL) ATP浓度(10-4mol/L ) A组02.97 B组502.73 C组1501.40 A.该实验的测量指

22、标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度 B.高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组 C.NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用 D.该实验采用了空白对照和相互对照 答案 B 结合题意分析可知,该实验的测量指标有两个:细胞产热量和 细胞内ATP的浓度,A正确;分析题图题表可知,高浓度NaF组(即C组)的 细胞产热量峰值高于对照组(即A组),而细胞内ATP浓度低于对照组,B 错误;从表格中数据分析可知,NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用,C正 确;该实验有空白对照组(A组)和不同浓度的NaF实验组(B组和C组)相 互对照,D正确。 整合突破整合突破 1.ATP的结构与能量转换的结构与能量转

23、换 2.细胞内产生与消耗细胞内产生与消耗ATP的结构的结构 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 3.ATP的结构与功能解题策略的结构与功能解题策略 解答ATP的结构与功能试题要注意两点:一是应注意其结构特点,即含 有两个高能磷酸键,且远离腺苷的那个容易断开。二是应注意动物和植 物体内ATP的

24、来源不同,前者主要通过细胞呼吸产生,场所是细胞质基 质和线粒体;后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段, 场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体,光反应阶段产生的ATP仅用于 光合作用的暗反应,其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。 经典再练 1.(2017河北唐山一模,1)下列关于ATP的叙述,错误的是 ( ) A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B.原核细胞合成ATP时能量只能来自细胞呼吸释放的化学能 C.放能反应一般与ATP的合成相联系 D.神经元释放神经递质需要ATP供能 答案 B 细胞质和细胞核中的生命活动都需要ATP直接提供能量,都 有ATP的分布,A正确;原核细胞合成AT

25、P时能量可来自细胞呼吸释放的 化学能,有些生物也可来自于光合作用,如蓝藻,B错误;吸能反应一般与 ATP水解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系,C正确;神经元通过 胞吐释放神经递质,需要的能量由ATP提供,D正确。 2.(2017山东德州二模,5)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂,ATP是生命 活动的直接能源物质。如图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图,以下说 法正确的是 ( ) A.代表的物质是ADP,是腺嘌呤核糖核苷酸 B.若要探究酶b的最适pH,应在中性左右设置实验自变量 C.释放能量最少的过程是 D.大肠杆菌细胞产生ATP的主要场所是线粒体 答案 C 分析图示可知:为ADP、为腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)、 是腺苷、是磷酸、是能量,A项错误;酶b的适宜pH的变量范围应 偏酸性,B项错误;和过程断裂的都是高能磷酸键,过程断裂的是 普通化学键,所以释放能量最少的过程是,C项正确;大肠杆菌细胞属 于原核细胞,原核细胞中没有线粒体,D项错误。