1、专题三 酶与ATP,最新考纲1.酶在代谢中的作用()2.ATP在能量代谢中的作用(),知识串联回顾,核心考点突破,知识串联回顾 思维串联纵横联系,答案:RNA 高效 降低化学反应的活化能 温度 APPP 细胞呼吸 光合作用,体验真题明考向,核心考点突破 核心考点高效突破,核心考点一 ATP在能量代谢中的作用,1.(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
2、和叶绿体中都有ATP合成,D,解析:组成DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸;由ADP生成ATP,需要细胞呼吸释放的能量,因此,加入细胞呼吸抑制剂,细胞呼吸释放的能量减少,ATP生成会减少;无氧条件下,植物细胞会通过无氧呼吸供能,无氧呼吸过程中,只有葡萄糖分解成丙酮酸过程中释放能量。,2.(2015海南卷,3)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是( ) A.酒精发酵过程中有ATP生成 B.ATP可为物质跨膜运输提供能量 C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量 D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成,D,解析:酒精发酵即无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,同时释放少量能量,该
3、过程中有ATP生成;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。,3.(2016全国卷,29,节选)在有关DNA分子的研究中,常用32P 来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。回答下列问题: (1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把 32P 标记到DNA末端上,那么带有 32P的磷酸基团应在ATP的(填“”“”或“”)位上。,解析:(1)ATP水解形成ADP时远离腺苷的高能磷酸键断裂,因此,ATP转移到DNA末端上的磷酸基团位于ATP的位上。 答案:(1),(2)若用带有 32P的dATP
4、作为DNA生物合成的原料,将 32P 标记到新合成的DNA分子上,则带有 32P的磷酸基团应在dATP的 (填“”“”或“”)位上。,解析:(2)dATP断裂两个高能磷酸键后形成的dAP为组成DNA分子的成分之一,因此,若将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的位上。 答案:(2),命题感悟:本部分常以选择题形式考查,一般与需能、耗能的具体生理过程相结合,考查ATP的来源、功能及ATP与ADP之间的转化过程,也可从ATP的组成成分与其他有机分子的关系进行命题。一般难度不大。,1.理清ATP分子的结构,要点整合提素养,C、H、O、N、P,腺苷,2.明辨与ATP相关
5、的6个易错点 (1)ATP不等同于能量 ATP是一种 化合物,是一种储能物质,不能将两者等同起来。 (2)细胞中ATP含量:很少,由于ATP与ADP间的快速 ,因此能保证生命活动的需要。 (3)ATP与水:ATP合成时可产生水、ATP水解时需消耗水。 (4)ATP并非“唯一”的直接能源物质:直接能源物质除ATP外,还有GTP、CTP、UTP等。 (5)除光能、有机物中化学能之外,硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。 (6)ATP产生与O2间的关系,高能磷酸,转化,酶,无氧呼吸,素养培优,细胞代谢过程中的“物质与能量观”ATP形成,1.(201
6、8浙江杭州一模)ATP的结构示意图如下,表示组成ATP的物质或基团,表示化学键。下列有关叙述正确的是( ) A.物质表示鸟嘌呤 B.化学键断裂的化学反应属于吸能反应 C.在ATPADP循环中可重复利用 D.若化学键断裂,则左边的化合物是ADP,考向一,围绕ATP的结构与功能考查理解能力,C,考向设计通技法,解析:图中表示腺嘌呤;表示高能磷酸键,化学键断裂的化学反应属于放能反应;表示磷酸,在ATPADP循环中可重复利用;若化学键断裂,则左边的化合物是AMP即腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单位之一。,2.(2018河南洛阳高三统考)下列有关ATP的叙述,不正确的是( ) A.线粒体中大量产生AT
7、P时,一定伴随着氧气的消耗 B.病毒增殖所需的能量,一定来自宿主细胞产生的ATP C.酵母菌只有在缺氧的条件下,其细胞质基质中才能形成ATP D.ATP中的能量可以来自光能和化学能,也可以转化为光能和化学能,C,解析:线粒体中大量产生ATP的过程是有氧呼吸第三阶段,该阶段是氧气与H反应产生水;病毒不能独立代谢生存,其增殖过程中需要的能量来自宿主细胞产生的ATP;无论有氧还是无氧条件,酵母菌进行细胞呼吸的第一阶段相同,都是由葡萄糖在细胞质基质中生成丙酮酸,同时形成ATP;ATP中的能量可以来自光能(光合作用)和化学能(呼吸作用),也可以转化为光能和化学能、机械能等能量。,方法技巧,ATP的组成,
8、3.(2018四川眉山模拟)下列有关细胞的能量“通货”ATP的叙述错误的是( ) A.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性 B.细胞内放能反应一般与ATP的合成相联系 C.ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能 D.人体在剧烈运动中,细胞ATP的合成速率大于其分解速率,考向二,围绕ATP与ADP的相互转化考查综合分析能力,D,解析:物的生命活动离不开ATP,生物体中ATP含量少,但转化速度快,不停地进行着ATP与ADP相互转化,ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性;ATP的合成需要能量,细胞内放能反应一般与ATP的合成相联系;ATP中的能量可
9、以来源于光能(如光合作用的光反应)或化学能(如有机物氧化分解释放),也可以转化为光能和化学能,如萤火虫发光等;人体在剧烈运动中,细胞内产生ATP的速率和产生ADP的速率相当,但速率加快。,4.(2018江苏模拟)ATP是生物体内重要的能源物质,如图是ATP和ADP、AMP之间的转化关系,下列有关叙述错误的是( )A.ATP、ADP、AMP和核糖体中都含有核糖 B.甲过程中释放的能量可用于C3还原或细胞分裂 C.催化乙和丙过程的酶应该是同一种酶 D.部分酶的组成元素与ATP的组成元素相同,C,解析:ATP中的A代表腺苷,腺苷包括腺嘌呤和核糖,ATP、ADP、AMP都含有核糖,核糖体由rRNA和蛋
10、白质组成,而RNA中也含有核糖;甲过程为ATP的水解,释放的能量可用于C3还原或细胞分裂;酶具有专一性,催化乙和丙过程的酶应该是不同种酶;ATP的组成元素为C、H、O、N、P,部分酶的成分是RNA,RNA的组成元素也是C、H、O、N、P。,体验真题明考向,核心考点二 酶的本质、特性及影响因素,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 ,C,解析:线粒体和叶绿体含有少量DNA,也能进行复制,
11、因此细胞质中含有参与DNA合成的酶;酶可在细胞内、细胞外和生物体外发挥作用,因此酶在生物体外可以有催化活性;盐析的方法会让胃蛋白酶析出,且不会破坏该酶的结构;唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ,但保存酶一般在04 的低温条件。,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,C,解析:测定酶活力时
12、,在除酶外所有试剂均已预保温的情况下,应先加入缓冲液,其可以为酶提供一个相对稳定的环境,再依次加入底物和酶,保温并计时,一段时间后检测产物的量。相同时间内产物的量越多,酶活力越强。,3.(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:,(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 。,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
13、件下最终失活。20 与40 条件下相比,40 时酶促反应达到反应平衡的时间短,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。 答案:(1)B (2)加快,(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:(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
14、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:(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,命题感悟:本部分常以选择题形式考查,考点主要集中在酶的本质、作用、特性及影响酶活性的因素等,同时酶相关曲线的模型分析及相关实验探究属于重点,备考时应特别关注实验操作步骤、单一变量设置与自变量、因变量分析。,
15、要点整合提素养,1.明辨对酶理解的“八大误区” (1)误认为“酶的本质是蛋白质”,实际上绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,由此可联想酶合成的原料有 和 ,酶合成的场所有 和 。 (2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶”,实际上,凡是 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。 (4)误认为“酶和激素一样,酶促反应完成后酶随即解体”,作为催化剂的酶分子在催化反应前后分子结构不发生改变,仍具有催化作用。 (5)误认为“酶作为催化剂时参加了化学反应”,实际上酶作为催化剂时只是降低,不参加化学反应。,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,细胞核,活细胞,催化作用
16、,化学反应的活化能,(6)误认为“酶为化学反应提供了活化能”,实际上,酶并未给化学反应提供能量,只是降低了参加反应的物质从常态转变为活跃状态所需的能量。 (7)误认为“酶只在细胞内起催化作用”,实际上酶既可在细胞内也可在细胞外发挥作用。 (8)误认为“低温引起酶的变性失活”,实际上低温只是 酶的活性,不破坏酶的 ,但高温能使酶失活。 2.记牢常考的“7种酶” (1) 催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键,用于DNA复制。 (2) 用于转录时DNA解旋及核糖核苷酸间的连接。,抑制,结构,DNA聚合酶,RNA聚合酶,(3),限制酶,DNA连接酶,(4)DNA解旋酶用于DNA复制时双链间 打开。,氢键
17、,(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)。,素养培优,酶相关曲线的“模型与建构”,解读: (1)图1中不同曲线比较说明: 加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较:酶具有高效性。 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。,1.(2018河南新乡三模)血栓主要由不溶性的纤维蛋白等物质组成,而纳
18、豆激酶能溶解血栓。下列关于纳豆激酶的分析,错误的是( ) A.纳豆激酶能降低化学反应的活化能 B.高温能破坏纳豆激酶的空间结构 C.同无机催化剂相比,纳豆激酶只有专一性 D.用双缩脲试剂可鉴定纳豆激酶的化学本质,考向一,围绕酶的本质、作用和特性考查理解能力,C,考向设计通技法,解析:酶通过降低化学反应的活化能发挥催化作用;高温能破坏纳豆激酶的空间结构,使酶失活;同无机催化剂相比,酶具有高效性、专一性;纳豆激酶的化学本质是蛋白质,用双缩脲试剂可鉴定蛋白质。,2.某同学为了验证酶的相关特性及其作用底物情况进行了三组实验:实验一,某大分子物质甲与酶1混合,可得到中间产物乙;实验二,某大分子物质甲与酶
19、1和酶2混合,可得到小分子物质丙;实验三,某大分子物质甲与酶2混合,不能得到中间产物乙及小分子物质丙。下列相关推理,错误的是( ) A.酶2的作用底物很可能是中间产物乙 B.小分子丙可能是大分子物质甲的基本组成单位 C.由实验一和实验三可得出酶1具有专一性 D.由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性,C,解析:由实验一和实验二对比可知,加了酶2,中间产物乙被分解了,得到产物丙,说明酶2的作用底物很可能是中间产物乙;如果大分子物质甲是蛋白质,中间产物乙为多肽,则小分子物质丙为氨基酸,氨基酸是蛋白质的基本单位;由实验一、实验二和实验三可得出酶2具有专一性,但是不能得到酶1是否具有专一
20、性;由于缺乏和无机催化剂的对比,并且题干没有设计温度和pH的控制,因此由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性的结论。,3.(2018云南曲靖第一中学质检)如图是某生物兴趣小组用淀粉和淀粉酶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)。下列有关叙述错误的是( )A.实验中温度、淀粉用量、淀粉酶的浓度等为无关变量 B.pH为1时淀粉酶可能已经失活,淀粉发生分解是盐酸起催化作用 C.pH为3和9时淀粉剩余量相同,说明两种条件下淀粉酶活性相同 D.实验中用适量的H2O2和H2O2酶代替淀粉和淀粉酶做实验材料更为科学,考向二,围绕影响酶活性的因素考查
21、综合分析能力,C,解析:由图可知,该实验的自变量为pH,无关变量指除自变量以外能够影响实验结果的其他变量,该实验中无关变量可为温度、淀粉用量及淀粉酶浓度等;盐酸也可导致淀粉分解,pH为1呈现强酸性,此时酶已失活,但盐酸可使淀粉分解;pH为3条件下和pH为9条件下淀粉剩余量基本相等,而由于淀粉在酸性条件下易分解,因此pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件;H2O2酶催化H2O2分解不受盐酸的影响,用其做实验材料更科学。,4.(2018广东深圳二模)图示最适温度和pH条件下,反应物浓度对某种酶所催化的化学反应速率的影响,有关分析正确的是( )A.A点时,适当提高温度可以提高反应速率 B.B点时,酶
22、的数量限制了反应速率的提高 C.B点时,影响反应速率的条件主要是pH D.C点时,酶活性和化学反应速率升至最大值,B,解析: 图中曲线表示最适温度下的反应曲线,提高温度,酶的活性降低,反应速率减慢;B点以后,反应速率不再随着反应物浓度的增加而加快,此时的限制因素是酶的数量;图示曲线是在最适温度和pH条件下的反应速率曲线,整个过程中,酶的活性都是最高的。,方法技巧,“四看法”分析酶促反应曲线,热点聚焦,热点解读,酶相关实验的探究属于近年高考中的高频考点,其可体现对科学探究核心素养的考查,符合课程改革的要求。下面对相关的知识进行归纳和分析: 1.实验思路 (1)探究酶的化学本质,与酶相关的实验探究
23、,(2)验证酶的专一性 设计思路:酶相同,底物不同(或底物相同,酶不同)。 设计方案示例结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有专一性。,(3)验证酶的高效性 设计思路:将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照,即酶的催化效率比无机催化剂高。 设计方案示例。,(4)探究酶的最适条件,2.注意问题 (1)探究酶的高效性时,应设置“无机催化剂”作对照组。 (2)验证酶的专一性,既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖),也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。 (3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时,要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者
24、相遇,且不宜用H2O2探究酶活性受温度影响。 (4)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶,底物为淀粉、蔗糖两种,则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为检测试剂。,1.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理的是( )A.本实验的因变量是不同的催化剂 B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C.1号与3号,1号与4号可分别构成对照实验 D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能,命题设计,C,解析:由实验目的可知,本实验的因变量是过氧化氢分解产生气体的量;由图可知,实验中温度是自变量,不是无关变量;1号与3号构成对照实验,可证明Fe3+能催化
25、过氧化氢分解,1号与4号构成对照实验证明过氧化氢酶可催化过氧化氢分解;加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态,不是降低反应的活化能。,2.为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等,某同学设计了4套方案,如表所示。下列相关叙述,正确的是( ),B,A.方案的目的是探究pH对酶活性的影响,自变量是酶的种类 B.方案的目的是验证淀粉酶的专一性,可用斐林试剂检测 C.方案的目的是验证温度对酶活性的影响,可用双缩脲试剂检测 D.方案的目的是验证酶的高效性,加酶的一组产生气泡数较多,解析:在探究pH对酶活性的影响实验中,自变量是pH;淀粉酶能将淀粉分解,不能将蔗糖分解,利用斐林试剂检测
26、生成物可以达到目的;根据酶的专一性,蛋白酶可以将蛋白块分解,但蛋白酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂发生紫色反应;在过酸的条件下,酶的空间结构遭到破坏,导致酶失活,不能验证酶的高效性。,3.将牛奶和姜汁混合,待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品姜撞奶。某同学用曾煮沸的姜汁重复这项实验,牛奶在任何温度下均不能凝固。将不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁,观察结果如下表:,根据以上结果,下列表述中不正确的是( ) A.20 和100 时未凝固,是因为酶被分解成了氨基酸 B.新鲜姜汁可能含有一种酶,该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态 C.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,能够提高实验的准确度 D.60 和80 不一定是酶的最适温度,可设置更多、更小的温度梯度测得最适温度,A,解析:在20 时,15 min后牛奶仍未凝固,因为低温酶活性低;100 时,15 min后牛奶仍未凝固,因为高温使酶失活;由题干信息可知,新鲜姜汁可能含有一种酶,该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态;将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,对自变量的控制更准确,能够提高实验的准确度;60 和80 不一定是酶的最适温度,缩小温度范围,增加温度梯度才可得到最适温度。,
