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1、第1讲 酶、ATP、呼吸作用,三年高考试题统计与命题预测,易错易混排查 (1)对于一个细胞来说,酶的种类和数量不会发生变化。( ) (2)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溶液则不能。( ) 提示酶的作用机理是降低化学反应的活化能,并不为反应物提供能量;酶和无机催化剂都可以降低化学反应的活化能,只是酶降低活化能的效果更显著。 (3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( ) 提示酶作为催化剂,和无机催化剂一样,反应前后质量和性质都保持不变。,(4)探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度
2、下保温。( ) 提示酶与底物溶液应分别保温达到相应温度后再混合,以免达到设定的温度前发生化学反应,影响实验结果。 (5)ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸,而其合成所需的能量由磷酸提供。( ) 提示绿色植物细胞中合成ATP的能量可来自光反应中的光能和呼吸作用中有机物分解产生的化学能;动物细胞中合成ATP的能量可来自呼吸作用中有机物分解产生的化学能。 (6)线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用。( ) 提示线粒体合成的ATP可以为细胞的生命活动直接提供能量,包括细胞核中的生命活动需要的能量。,(7)人体细胞内O2/CO2的比值,线粒体内比细胞质基质高。( ) 提示由于线粒体吸收氧气放出二氧化
3、碳,所以细胞质基质中氧气浓度高、二氧化碳浓度低,线粒体中氧气浓度低、二氧化碳浓度高,因此细胞内O2/CO2的比值,线粒体内比细胞质基质低。 (8)无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有H的积累。( ) 提示无氧呼吸不需要O2的参与,第一阶段产生的H与丙酮酸在第二阶段中由不同酶催化产生酒精和二氧化碳或乳酸,故该过程最终没有H的积累。,(9)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。( ) 提示人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞除进行有氧呼吸外还进行无氧呼吸,每摩尔葡萄糖生成ATP的量比安静时少。 (10)加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加。( ) 提
4、示呼吸抑制剂能抑制细胞呼吸,从而减少ATP的生成,ATP生成减少,而ADP生成增加。,考点一,考点二,考点三,酶在代谢中的作用 真题诊断 1.(2017全国卷,3)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是( ) A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶 B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性 C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法 D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 答案C,考点一,考点二,考点三,解析由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA合成的酶,A项错误。如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的
5、一种常用方法,胃蛋白酶的本质为蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存该酶,酶适于在低温下保存,D项错误。,考点一,考点二,考点三,2.(2016全国卷,3)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 答案C 解析本题考查对
6、无关变量的控制。在该实验中,pH等为无关变量,为防止无关变量对实验结果的干扰,要控制好无关变量。缓冲物质能使pH保持相对稳定,所以酶和底物混合之前应该加缓冲物质。,考点一,考点二,考点三,核心知识 1.酶的本质、作用及特性,考点一,考点二,考点三,特别提醒(1)酶的来源凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶。 (2)酶的作用催化是其唯一功能,不具有调节作用,也不作为能源物质和组成物质。 (3)作用场所酶既可在细胞内发挥作用,也可在细胞外发挥作用。 (4)化学反应的平衡点酶只是降低了化学反应的活化能,提高了反应速率,缩短了到达平衡点的时间,并不改变化学反应的平衡点。化学反应的平衡点只能
7、由底物的量来决定。,考点一,考点二,考点三,(5)酶促反应速率和酶活性实际上二者不完全等同,因为温度和pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性,进而影响酶促反应速率;而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。 (6)催化作用和高效性的机理实际上前者是与没有催化剂对照,酶能够降低活化能;而后者是与无机催化剂对照,能够显著降低活化能。,考点一,考点二,考点三,2.理解与酶相关的曲线 (1)酶的作用原理 由下图可知,酶的作用原理是降低化学反应的活化能。 若将酶改为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供能量。,考点一,考点二,考点三,(2)酶的特性 比
8、较图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线,说明酶具有高效性,而与不加无机催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。 比较图2中两曲线,说明酶具有专一性。,考点一,考点二,考点三,(3)影响酶促反应速率的因素 温度和pH,考点一,考点二,考点三,图甲和图乙:过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。 图丙和图丁:反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 底物浓度和酶浓度 图甲中OP段的限制因素是底物浓度,而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性等;图乙对反应底物的要求是底物足量。,考点一,
9、考点二,考点三,3.“两类实验设计”需掌握 (1)验证酶的本质、作用特性的实验设计,考点一,考点二,考点三,(2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计,考点一,考点二,考点三,特别提醒(1)验证酶的专一性,若底物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀粉酶,检测底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)探究酶的最适温度,若选择淀粉和淀粉酶,检测试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因斐林试剂需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前,需要把两者先分别放在所需温度下保温一段时间。 (3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分
10、解,因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。,考点一,考点二,考点三,(4)探究酶的最适pH实验,操作时必须先将酶和底物分别置于不同pH条件下,然后再将同一pH条件下处理的底物和酶液混合,而不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠调定pH。 (5)探究酶的高效性时,对照组应为无机催化剂;探究酶的催化作用时,对照组应为不加催化剂;探究酶的专一性时,既可用同一种酶作用于不同底物,也可用不同酶作用于同一底物。,考点一,考点二,考点三,对点训练 1.(2017天津卷,3)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是 ( ) A.酶C降
11、低了A生成B这一反应的活化能 B.该体系中酶促反应速率先快后慢 C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的 D.适当降低反应温度,T2值增大 答案C 解析根据曲线图可知B是产物,A是反应物,酶C可催化A生成B的反应,即酶C可降低A生成B的活化能,A项正确;T2后反应速率降低直至反应停止的原因是反应物减少直至消耗完,酶的活性不变,B项正确,C项错误;题干信息提示是最适温度下,故降低反应温度,反应减慢,到达反应完成的时间会延长,D项正确。,考点一,考点二,考点三,2.(2016全国卷,29)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
12、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。,考点一,考点二,考点三,(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)。,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,考点一,考点二,考点三,解析本题考查温度对酶活性的影响。 (1)产
13、物浓度最先达到最大值的B组对应的酶活性最高。 (2)酶活性与温度的关系:在一定温度范围内(低于最适温度),随温度升高,酶活性增强。据图可知,三组实验中B组(40 )酶活性最高,如果A组温度提高10 ,达到30 ,那么A组酶催化反应的速度会加快。 (3)据图可知,60 条件下, t2时酶已失活,即使增加底物,产物总量也不会增加。 (4)大多酶的化学本质是蛋白质,少数酶的化学本质是RNA。酶具有高效性和专一性。,考点一,考点二,考点三,细胞的能量“通货”ATP 真题诊断 (2018浙江卷,10)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是( ) A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量 B.ATP
14、ADP循环使得细胞储存了大量的ATP C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团 D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解 答案C 解析光反应和细胞呼吸均可以产生ATP,A项错误;ATP在细胞内含量少,在生命活动消耗ATP的同时,细胞也在迅速地生成ATP,B项错误;ATP水解形成ADP和磷酸基团,同时释放能量,C项正确;ATP分子不稳定,远离A的高能磷酸键容易断裂,D项错误。,考点一,考点二,考点三,核心知识 1.明辨ATP的结构及易混易错点,考点一,考点二,考点三,特别提醒(1)ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的;从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看,二
15、者的转化并不可逆。 (2)ATP不等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,其分子式可以简写为APPP,高能磷酸键水解时能够释放出多达30.54 kJ/mol的能量,所以ATP是与能量有关的一种物质,不可将两者等同起来。 (3)细胞内ATP含量很少,但转化非常迅速及时,ATP与ADP的转化总处于动态平衡中。,考点一,考点二,考点三,2.细胞内产生与消耗ATP的生理过程,考点一,考点二,考点三,对点训练 1.(2016全国卷,4)下列与神经细胞有关的叙述,错误的是( ) 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
16、.神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP 答案B 解析本题解题的切入点是神经细胞间兴奋的传递。神经元线粒体的内膜是有氧呼吸第三阶段进行的场所,所以ATP能在此产生,A项正确。神经递质在突触间隙中的移动为扩散,不消耗ATP,B项错误。突触后膜上受体蛋白的合成要消耗ATP,C项正确。神经细胞兴奋后恢复为静息状态主要是Na+和K+运动的结果,Na+由细胞内进入细胞外要消耗ATP,D项正确。,考点一,考点二,考点三,2.(2016海南卷,11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( ) A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一 B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成
17、增加 C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成 D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成 答案D 解析ATP中含有核糖,DNA中含有脱氧核糖,A项错误;呼吸抑制剂抑制呼吸作用,会使ADP生成增加,ATP生成减少,B项错误;无氧呼吸的第二阶段不产生ATP,C项错误;光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行呼吸作用,叶绿体进行光合作用,均可产生ATP,D项正确。,考点一,考点二,考点三,细胞呼吸 真题诊断 1.(2019全国卷,2)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是( ) A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳
18、酸和葡萄糖 B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来 C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生 答案B,考点一,考点二,考点三,解析本题以马铃薯块茎细胞的无氧呼吸为背景考查产生乳酸的无氧呼吸的过程及物质和能量的变化。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,底物一般是葡萄糖,A项错误。马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸还原而来的,B项正确。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段,即葡萄糖分解成丙酮酸的过程,可产生ATP,C项错误。马铃薯块茎储藏库中酸味的产生是由于无氧呼吸产生乳酸,氧气浓度升高会抑制无氧呼吸产生乳酸
19、,D项错误。,考点一,考点二,考点三,2.(2019全国卷,4)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( ) A.有机物总量减少,呼吸强度增强 B.有机物总量增加,呼吸强度增强 C.有机物总量减少,呼吸强度减弱 D.有机物总量增加,呼吸强度减弱 答案A 解析此题的切入点是种子萌发过程中物质和能量的变化。在黑暗中萌发的种子,进行细胞呼吸,消耗有机物,种子中的有机物总量减少;种子在萌发时吸收水分,细胞中的自由水增多,呼吸强度增强,A项正确。,考点一,考点二,考点三,核心知识 1.有氧呼吸过程,考点一,考点二,考点
20、三,2.无氧呼吸产物、释放能量多少及产物对植物生长的影响 (1)无氧呼吸产生乳酸或酒精和CO2。 直接原因是参与催化的酶不同。 根本原因是控制酶合成的基因不同。 (2)只释放少量能量,其余能量储存在分解不彻底的产物酒精或乳酸中。 (3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。,考点一,考点二,考点三,3.把握影响细胞呼吸的“四类”曲线,考点一,考点二,考点三,(1)图甲:温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。 (2)图乙:O2浓度=0时,只进行无氧呼吸。 0O2浓度10%时,同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。随O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强
21、。 O2浓度10%时,只进行有氧呼吸。 O2浓度=5%时,有机物消耗最少。 (3)图丙:自由水含量较高时呼吸作用旺盛,水淹时呼吸作用受到抑制。 (4)图丁:CO2是细胞呼吸的产物,对细胞呼吸具有抑制作用。 4.牢记探究酵母菌细胞呼吸方式的原理 (1)CO2+澄清石灰水混浊。 (2)CO2+溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。,考点一,考点二,考点三,5.判断细胞呼吸方式的3大依据,考点一,考点二,考点三,对点训练 1.(2018全国卷,5)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是( ) A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸 B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失 C.有氧呼吸和
22、无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸 D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP 答案C 解析本题以呼吸作用和光合作用考查细胞的代谢过程。呼吸作用与光照无关,故A项正确。每一营养级生物获得的总能量都有一部分用于呼吸作用,B项正确。有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2、H2O和乳酸或CO2、酒精,C项错误。植物光合作用的光反应阶段合成ATP,呼吸作用过程中也合成ATP,D项正确。,考点一,考点二,考点三,2.(2018天津卷,5)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO
23、2相对含量变化见下图。有关分析错误的是( ) A.t1t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 C.若降低10 培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,考点一,考点二,考点三,答案C 解析本题以O2和CO2的相对含量为指标,探究酵母菌的呼吸方式。由曲线看出,t1t2过程中,O2的相对含量下降,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降,A项正确。t3时CO2的相对含量大于t1时刻,t3时酵母菌只进行无氧呼吸,t1时酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,B项正确。温度若降低10 ,则不再是酵母菌呼吸的最适温
24、度,呼吸速率会减慢,O2消耗速率慢,到达相对稳定时所需时间会延长,C项错误。酵母菌无氧呼吸会有酒精产生,可以用酸性重铬酸钾溶液进行检测,溶液变为灰绿色,D项正确。,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,微专题3 酵母菌 1.酵母菌的细胞结构 酵母菌属于单细胞的微生物,一个细胞就是一个个体,从细胞结构上属于真核生物,包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。见下图。,2.酵母菌的新陈代谢类型 按照同化作用分,酵母菌属于异养型生物,必须在培养液中才能生存和繁殖;按照异化作用类型分,酵母菌属于兼性厌氧型生物,在有氧条件下进行有氧呼吸产生二氧化碳和水,在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
25、3.酵母菌的应用 酵母菌主要应用在酿酒工业中,在酿酒时要通过控制通气情况来实现酒的最大产量,即先通气使酵母菌进行有氧呼吸,在有氧条件下进行出芽生殖,短时间内可繁殖出大量的个体;然后隔绝空气,在无氧条件下进行无氧呼吸,分解葡萄糖产生酒精。 4.在高考中对酵母菌的考查 在高考题中多以“探究酵母菌细胞呼吸的方式”及“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”这两个实验作为出题对象或题干背景,全面考查学生有关酵母菌的多方面知识和实验技能。,典例(2018浙江卷,12)以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”,装置图如下图。下列关于该实验过程与结果的叙述,错误的是( ),A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄
26、糖液的甲试管后需振荡混匀 B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境 C.乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2 D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味,答案B 解析将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀,可以使酵母菌与底物充分接触,有利于反应发生,A项正确;在甲试管内的混合液表面滴加一薄层石蜡可以制造无氧环境使酵母菌进行无氧呼吸,B项错误;CO2可以使澄清的石灰水变浑浊,乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2,C项正确;酵母菌厌氧呼吸的产物是酒精和CO2,酒精具有挥发性,可以闻到气味,D项正
27、确。,对点训练 (2019上海静安二模)某同学利用如图所示的装置探究温度对酵母菌代谢活动的影响,测定溴麝香草酚蓝溶液的变色情况,实验记录见表,下列相关叙述正确的是( ),A.实验中的酵母菌主要进行有氧呼吸 B.25 时,酵母细胞内的酶活性最高 C.酵母菌在37 时,新陈代谢较活跃 D.溴麝香草酚蓝溶液由黄色逐渐变为蓝色,答案C 解析由图可知:盛有酵母菌培养液的试管是密封的,可见实验中的酵母菌首先进行有氧呼吸,一段时间后,培养液中的含氧量下降,酵母菌进行无氧呼吸,A项错误;细胞呼吸产生的二氧化碳,能够使溴麝香草酚蓝溶液变色,变色时间越短,说明酵母菌呼吸酶的活性越高,分析图表可知:37 时,酵母细胞内的酶活性较高,新陈代谢较活跃,B项错误,C项正确;细胞呼吸产生的二氧化碳能够使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为绿色再变为黄色,D项错误。,