(浙江选考)2020版高考生物一轮复习第4讲ATP与酶学案.doc
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1、1第 4 讲 ATP 与酶知识内容展示 核心素养对接生命观念通过酶和 ATP 的学习,建立起结构与功能的观念理性思维通过分析与酶有关的曲线,ATP 的生理作用,培养分析与综合、归纳与总结的能力科学探究通过与酶有关的实验设计与分析,培养处理实验变量的能力,分析和解释实验现象和结果、及对实验方案的评价能力(1)细胞内的吸能反应和放能反应(2)ATP 的化学组成和特点(3)ATP 在能量代谢中的作用(4)酶的发现过程(5)酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用(6)影响酶作用的因素(7)活动:探究酶的专一性(8)活动:探究 pH 对过氧化氢酶的影响 社会责任通过分析酶在生产、生活中的应用实例,让学生关
2、注科学、技术和社会发展考点一 细胞与能量1.(2018浙江 4 月选考)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.ATPADP 循环使得细胞储存了大量的 ATPC.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解析 光合作用的光反应阶段和细胞呼吸均可以产生 ATP,A 错误;ATP 在细胞中易于再生,ATPADP 循环不会使得细胞储存大量的 ATP,B 错误;ATP 水解形成 ADP 和磷酸基团,同时释放能量,C 正确;ATP 中的 2 个高能磷酸键比较不稳定,易断裂水解,D 错误。答案
3、C2.(2017浙江 4 月选考)下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述,错误的是( )A.糖的氧化反应是放能反应2B.光合作用的碳反应是吸能反应C.ATP 是吸能反应和放能反应的纽带D.氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应解析 氨基酸合成蛋白质的过程是小分子变为大分子,所以是吸能反应,故选 D。答案 D本题组对应必修一 P4851 细胞和能量,主要考查吸能反应和放能反应的实例、ATP 的结构和功能。1.吸能反应和放能反应(3)吸能反应和放能反应的纽带是 ATP。2.ATP 的结构与水解3.ATP 是能量通货3ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A” ,在不同物质中表示的含义差别较大
4、,结合下图作简要分析:(1)ATP 中的 A 为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA 中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA 中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸中的 A 为腺嘌呤。角度 1 结合吸能反应与放能反应考查物质和能量观1.(2018温州市六校协作体联考)下列关于吸能反应和放能反应的叙述,正确的是( )A.吸能反应所需的能量都来自放能反应B.细胞内的吸能反应一般和 ATP 的合成有关C.放能反应释放的能量少部分转移到储能物质 ATP 中D.在肌肉收缩过程中,ATP 先使肌肉中的能量
5、增加,改变形状,这是吸能反应4解析 光合作用过程吸收光能,属于吸能反应,该反应需要的能量不是来自放能反应,而是来自光能,A 错误;吸能反应一般与 ATP 的水解相联系,由 ATP 水解提供能量,B 错误; 放能反应不一定合成 ATP,如肌肉收缩过程中,ATP 先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应.然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,这个放能反应中没有ATP 的产生,C 错误。答案 D2.(2018名校高考联盟联考)下列关于吸能反应和放能反应的叙述,正确的是( )A.所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化B.吸能反应所需要的能量全部来自于放能反应C.在肌肉收缩过程中,肌肉做功,
6、失去能量,恢复原状,是吸能反应D.因为 ATP 所含能量较多,所以能作为细胞中普遍使用的能量载体解析 最重要的放能反应是细胞呼吸,糖的氧化分解,A 正确;吸能反应所需要的能量一般来自放能反应,B 错误;肌肉收缩过程中需消耗能量,属于吸能反应,肌肉做功,失去能量,恢复原状,属于放能反应,C 错误;ATP 在细胞中易于再生,ATP 所含能量较少,D错误。答案 A角度 2 ATP 的结构、功能及与 ADP 的相互转化3.(2016全国卷,29)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(AP P P
7、或 dAP P P ) 。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。(2)若用带有 32P 的 dATP 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 (1)ATP 水解生成 ADP 的过程中,断裂的是远离腺苷 A 的那个高能磷酸键即 位和 位之间的高能磷酸键,即 位磷酸基团转移到 DNA 末端。要将 3
8、2P 标记到 DNA 上,带有 32P 的磷酸基团应在 位上。 (2)dATP 脱去 位和 位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸,即 DNA 的基本组成单位之一,用 dATP 为原料合成 DNA 时,要将 32P 标记到新合成的 DNA 上,则 32P 应在 位。5答案 (1) (2)4.(2018浙江杭州质量检测)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解析 分析 ATP 的结构示意图,其中为腺嘌呤,为远
9、离腺苷的高能磷酸键,为磷酸基团,也为高能磷酸键。根据前面的分析可知,为腺嘌呤,A 错误;为高能磷酸键,其水解断裂会释放能量,属于放能反应,B 错误;在 ATP 与 ADP 的循环中,物质都是可逆的,只是能量不可逆且酶不同,所以是可以重复利用的,C 正确;若高能磷酸键断裂,ATP 水解后只剩下腺嘌呤、核糖和 1 分子磷酸基团组成,该化合物称为腺嘌呤核糖核苷酸(AMP) ,D 错误。答案 C5.如图为 ATP 的结构和 ATP 与 ADP 相互转化的关系式。有关说法错误的是( )A.图甲中的 A 代表腺苷,c 为高能磷酸键B.图乙中进行过程时,图甲中的 c 键断裂C.ATP 与 ADP 快速转化依
10、赖于酶催化作用具有高效性D.绿色植物夜间有 O2存在时,图乙中过程主要发生在线粒体解析 图甲为 ATP 的结构简式,其中 A 代表腺嘌呤,A 与核糖组成腺苷,A 错误;图乙中反应向右进行时为 ATP 的水解,远离腺苷的高能磷酸键断裂并释放能量,B 正确;ATP 与 ADP的快速转化依赖于酶催化作用的高效性,C 正确;绿色植物夜间有 O2存在时,进行需氧呼吸,故在有氧的条件下,形成 ATP 主要发生在线粒体中,D 正确。6答案 A规避 ATP 认识的 4 个误区(1)ATP 与 ADP 相互转化不可逆: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
11、的。(2)ATP 是与能量有关的一种物质,不可等同于能量:ATP 是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达 30.54 kJ/mol 的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量 ATP,事实上,细胞中 ATP 含量很少,只是 ATP 与 ADP 转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿,ATP 与 ADP 含量都保持动态平衡。(4)误认为 ATP 转化为 ADP 不消耗水:ATP 转化为 ADP 又称为“ATP 的水解反应” ,这一过程需 ATP 水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。 7考点二 酶的本质、作用和特性1.(2017浙江 11 月选考)为验
12、证酶的特性,进行了实验,基本过程如下表所示。单位:mL试管号 1 2 3 4 5 6本尼迪特试剂 2 2 2 2 2 21%淀粉溶液 3 3 32%蔗糖溶液 3 3 3稀释的人新鲜唾液 1 1蔗糖酶溶液 1 1据此分析,下列叙述正确的是( )A.试管 1 和试管 2 的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖B.试管 36 需在沸水浴中保温 23 min 以利于酶的催化作用C.试管 3 和 6 的实验结果说明酶的作用具有专一性D.若试管 5 中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉解析 试管 1 和 2 作为对照组,其作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有能与本尼迪特试剂反应的还原糖,A 正确;沸水浴时酶已失
13、活不利于酶的催化作用,B 错误;试管 3 和 4 对比或试管 5 和 6 对比说明酶具有专一性,C 错误;试管 5 中出现阳性反应还需与对照组 1 进行对照,若 1 也出现阳性反应,可能是实验误差导致,D 错误。答案 A2.(2016浙江 10 月选考)某同学进行有关酶的实验:组 1:1%淀粉溶液新鲜唾液本尼迪特试剂红黄色沉淀组 2:2%蔗糖溶液新鲜唾液本尼迪特试剂无红黄色沉淀组 3:2%蔗糖溶液蔗糖酶溶液本尼迪特试剂下列叙述错误的是( )A.自变量是底物和酶B.组 3 的结果是红黄色沉淀C.指示剂可用碘碘化钾溶液替代8D.实验结果证明酶有专一性解析 三组实验中,不同之处是酶的底物或酶的种类,
14、所以该实验的自变量是底物种类和酶种类,A 正确;由于蔗糖酶可以将蔗糖水解成还原糖,所以第三组的结果是产生红黄色沉淀,B 正确;碘碘化钾溶液无法检测蔗糖是否分解,所以本实验不能用碘碘化钾溶液替代本尼迪特试剂,C 错误;本实验组 1、组 2 和组 2、组 3 对照可以说明酶具有专一性,D 正确。答案 C本题组对应必修一 P6065 酶的本质,以及酶的特性,主要考查“探究酶的专一性”实验。1.活动:探究酶的专一性实验(1)实验原理1%淀 粉 溶 液2%蔗 糖 溶 液 新 鲜 唾 液 本 尼 迪 特 试 剂 红 黄 色 沉 淀无 红 黄 色 沉 淀(2)实验成功关键点:若选择淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的专
15、一性实验,最好选用本尼迪特试剂检测底物是否被分解,一般不选用碘 碘化钾溶液,因为碘 碘化钾溶液无法检测蔗糖是否被分解。(3) “变量分析”自变量:不同底物;因变量:底物是否被分解或有无产物生成;无关变量:试剂量、反应温度、pH 等。(4)酶的专一性的实验设计思路设计思路:方案一 实 验 组 : 底 物 相 应 酶 液 检 测 底 物 被 分 解对 照 组 : 另 一 底 物 相 同 酶 液 检 测 底 物 不 被 分 解 )方案二 实 验 组 : 底 物 相 应 酶 液 检 测 底 物 被 分 解对 照 组 : 相 同 底 物 另 一 种 酶 液 检 测 底 物 不 被 分 解 )结果分析:根
16、据底物性质选用相应试剂检测,若实验组底物被分解,对照组底物不被分解,则证明酶具专一性。2.活动:酶的高效性实验9(1)酶与无机催化剂相比,说明酶具有高效性。(2)本实验用新鲜的肝脏或生马铃薯块匀浆,因为所含的酶活性高。(3)实验材料制成匀浆的目的是增加酶与底物的接触面积。1.酶的作用与本质2.酶是生物催化剂(1)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA。(2)酶的催化机理酶之所以能在常温下催化底物分子发生反应,是因为酶分子有一定的形状,恰好能和底物分子结合。酶与底物结合,形成酶底物复合物,然后这个复合物发生一定的形状变化,使底物变成产物,并从复合物上脱落,同时酶又恢复原状。角度 1 结合酶的本质考
17、查科学思维的能力1.(2018浙江 11 月选考)酶是生物催化剂,其作用受 pH 等因素的影响。下列叙述错误的是( )A.酶分子有一定的形状,其形状与底物的结合无关B.绝大多数酶是蛋白质,其作用的强弱可用酶活性表示C.麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解D.将胃蛋白酶加入到 pH10 的溶液中,其空间结构会改变解析 酶之所以能在室温下催化底物分子发生反应,是因为酶分子具有一定的形状,恰好能和底物分子结合,A 错误;绝大多数酶是蛋白质,少数是 RNA,其作用的强弱可用酶活性10表示,B 正确;酶具有专一性,因此麦芽糖酶能催化麦芽糖水解,却不能催化蔗糖水解,C正确;过酸过碱会导致酶分子因
18、空间结构的改变而失活,D 正确。答案 A2.(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 解析 DNA 的合成主要发生在细胞核中,此外在线粒体和叶绿体中也能合成,因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与 DNA 合成的酶,A 错误;只要给予适宜的温度、pH 等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性,B 错误;盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低,但不影响蛋白质的活性。而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质
19、,因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C 正确;唾液淀粉酶催化反应最适温度是 37 ,但是37 不是保存该酶的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D 错误。答案 C角度 2 结合酶的高效性、专一性实验考查科学探究能力3.(2016浙江 4 月选考)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程及结果如下表所示。步骤 基本过程 试管 A 试管 B1 加入淀粉溶液 3 mL 2 加入蔗糖溶液 3 mL3 加入新鲜唾液 1 mL 1 mL437 保温 15 min,加本尼迪特试剂2 mL 2 mL5 沸水浴 23 min,观察 红黄色沉淀 无红黄色沉淀据此分析,下列叙述错误的是( )A.实验的自变量
20、是底物B.检测指标是颜色的变化C.酶的作用具有高效性D.37 是该酶作用的最适温度11解析 实验结果说明唾液淀粉酶可以催化淀粉水解,而不能催化蔗糖水解,所以可以得出酶具有专一性的结论。而要证明酶具有高效性,应该与无机催化剂做对照,C 错误。答案 C4.(2018嘉兴 3 月选考)为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件,某实验小组设计了如下的实验方案,其中 FeCl3溶液能催化 H2O2分解而释放 O2。下列叙述错误的是( )试管编号 加入材料 气泡1 5mL 3%H2O2 0.5mL 蒸馏水2 5mL 3%H2O2 0.5mL 新鲜猪肝匀浆3 5mL 3%H2O2 0.5mL 3.5%Fe
21、Cl3溶液4 5mL 3%H2O2 0.5mL 100 处理过的猪肝匀浆A.新鲜猪肝匀浆含有过氧化氢酶是实验原理之一B.2 号与 4 号试管在相同的温度条件下进行实验C.2 号试管在初期产生气泡最多则实验目的达成D.1、2 和 3 号试管间的比较也可验证酶的专一性答案 D5.如图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图,下列叙述错误的是( )A.图示反应过程还有水的产生B.该图能体现酶催化作用的专一性C.底物与酶能否结合与酶的结构有关D.酶在催化过程中的形状改变是不可逆的解析 氨基酸需要脱水缩合形成二肽,因此该过程中会产生水,A 正确;图中酶和底物特异性结合,能体现酶催化作用的专一性,B 正确;图
22、中底物与酶能否结合与酶的结构有关,C 正确;图中看出,酶在催化过程中的形状改变是可逆的,D 错误。答案 D1.探究酶作用特性实验中自变量的处理12(1)在探究酶作用的最适温度实验中,酶溶液和反应物混合之前,要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜选用碘碘化钾溶液,不应该选用本尼迪特试剂。因选用本尼迪特试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。(2)在探究酶作用的最适 pH 时,实验操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸) ,然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠,以防止反应物在酶的作用下先
23、发生水解。2.酶的实验探究中的“变量分析”项目 实验变量分析酶的专一性自变量:不同底物或不同酶液;因变量:底物是否被分解或有无产物生成;无关变量:试剂量、反应温度、pH 等温度自变量:一系列温度梯度(至少三组) ;因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量) ;无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、pH 等酶的温和性pH自变量:一系列 pH 梯度(至少三组) ;因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量) ;无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等13考点三 影响酶作用的因素及相关曲线分析(2015浙江 10 月选考)温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示。下列叙述正确的
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