(江苏专用)2020版高考生物新导学大一轮复习第三单元光合作用和细胞呼吸第8讲ATP和酶讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 8讲 ATP 和酶考纲要求 1.ATP 在能量代谢中的作用(B)。2.酶在代谢中的作用(B)。3.实验:探究影响酶活性的因素(c)。考点一 ATP 的结构与功能1ATP 的结构一分子 ATP含有 3个磷酸基团,2 个高能磷酸键,其中远离腺嘌呤核苷的那个高能磷酸键易水解,释放能量。2ATP 与 ADP的相互转化项目 ATP的合成 ATP的水解反应式 ADP Pi能量 ATPH2O 酶 ATPH2O ADPPi能量 酶 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量能量去路 储存于高能磷酸键中 用于各项生命活动反应场所 细胞质基质、
2、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位3.ATP的功能与动、植物细胞代谢(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成 ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成2ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的 ATP专用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的 ATP才能用于多种生命活动。(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。(1)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( )(2)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成 ATP( )(3)ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少,A
3、TP 与 ADP时刻不停地进行相互转化( )(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )(5)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生 ATP的唯一来源( )(6)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生 ATP的合成与水解( )(7)“能量”就是指 ATP,ATP 就是“能量”( )(8)活细胞内 ATP与 ADP的转化只能单向进行( )据图分析 ATP的结构和特点(1)图示 a处应为“H”还是“OH”?提示 图示 a处应为“OH” ,因为该五碳糖为核糖。(2)图示 b、c、d 所示化学键是否相同?其中最易断裂和重建的是哪一个?提示 图示 b为普通磷酸键,c、d 则为高能磷酸键,
4、其中 d处的化学键最易断裂和重建。(3)图示框 e中结构的名称是什么?它与 DNA、RNA 有何关系?提示 图示框 e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成 RNA的基本单位之一,当发生逆转录时,它可与 DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。3命题点一 ATP 的结构和特点分析1(2018广西北海高三一模)ATP 是细胞直接的能源物质。dATP(d 表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写,其结构式可简写成 dAPPP。下列有关分析错误的是( )A一分子 dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成B细胞内生成 dATP时有能量的储存,常与放能反应相联系C在 DNA合成过程中,dATP 是
5、构成 DNA的基本单位之一DdATP 具有高能磷酸键,可能为细胞的某些反应提供能量答案 C解析 根据题意,dATP 与 ATP结构类似,从其结构简式可知,一分子 dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成,A 正确;细胞内生成 dATP时要形成高能磷酸键,有能量的储存,常与放能反应相联系,B 正确;DNA 的基本组成单位是四种脱氧核苷酸,而dATP是三磷酸脱氧腺苷,在 DNA合成过程中,dATP 不是构成 DNA的基本单位,C 错误;dATP含有 2个高能磷酸键,可能为细胞的某些反应提供能量,D 正确。2(2018江苏金陵中学期中)ATP 是生物体内最直接的能量来源,下图是 ATP
6、的分子结构简式,相关叙述正确的是( )AATP 水解供能时,之间的高能磷酸键都将断裂B水解和之间的高能磷酸键后的产物之一可作为 RNA分子的合成原料C和之间的高能磷酸键断裂后所释放的能量主要以热能形式散失DATP 在细胞中能与 ADP相互转化实现储能和放能,从而实现能量的循环利用答案 B解析 一般情况下,ATP 水解供能时远离 A的高能磷酸键(之间)断裂,A 错误;和之间的高能磷酸键水解后的产物是 1分子腺嘌呤核糖核苷酸和 2分子磷酸,腺嘌呤核糖核苷酸是 RNA分子的合成原料,B 正确;和之间的高能磷酸键断裂后所释放的能量可以用于生物体的各项生命活动,C 错误;细胞中通过 ATP与 ADP相互
7、转化实现储能和放能,能量不可以循环,D 错误。4命题点二 ATP 与 ADP的相互转化和 ATP的利用3(2018江苏高三诊断)科学家从线粒体中分离出一种可溶性蛋白质,并且发现该物质(简称 F)不仅在能量储存过程中起着重要作用,而且还是形成 ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体。生化实验还证实,当某些物质存在时,F 还可以把 ATP缓慢水解为 ADP和磷酸。下列相关叙述错误的是( )A物质 F水解 ATP的过程可能需要其他物质共同参与B物质 F同时具有类似于 ATP水解酶及 ATP合成酶的活性C线粒体中若缺少物质 F,ADP 可能无法与磷酸结合形成 ATPD线粒体中形成 ATP所需要的能量直接
8、来源于葡萄糖的分解答案 D解析 某些物质存在时,F 可以把 ATP缓慢水解为 ADP和磷酸,A 正确;F 是形成 ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体,当某些物质存在时,F 可以把 ATP缓慢水解为 ADP和磷酸,故 F同时具有类似于 ATP水解酶及 ATP合成酶的活性,B 正确;F 是形成 ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体,线粒体中若缺少它,ADP 可能无法与磷酸结合形成 ATP,C 正确;线粒体中形成 ATP所需要的能量来自丙酮酸的分解、H和氧气结合,D 错误。4下列有关 ATP的叙述错误的是( )AATP 和 ADP的相互转化保证了机体对能量的需求B图中两次 ATP的水解,后者能量可
9、用于各项生命活动C图中两次合成 ATP,前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生DATP 由 3个磷酸基团和 1个腺嘌呤组成答案 D解析 细胞中 ATP和 ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,保证了机体对能量的需求,A 项正确;图中两次 ATP的水解,前者能量储存在有机物中,后者能量可用于各项生命活动,B 项正确;图中两次合成 ATP,前者 ATP的合成是通过光合作用,所需能量来源于光能,在人体细胞中不会发生,C 项正确;一分子 ATP由 3个磷酸基团和 1个腺嘌呤核苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)组成,D 项错误。生命观念 细胞内产生与消耗 ATP的常见生理过程转化场所 常见的生
10、理过程细胞膜 消耗 ATP:主动运输、胞吞、胞吐5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、翻译等线粒体产生 ATP:有氧呼吸第二、三阶段消耗 ATP:自身 DNA复制、转录、翻译等核糖体 消耗 ATP:蛋白质的合成细胞核 消耗 ATP:DNA 复制、转录等考点二 酶的本质、作用及特性1酶的本质与作用(1)酶的本质和功能(2)酶的作用原理表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是 AC段。表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是 BC段。酶降低的活化能是 AB段。若将酶变为无机催化剂,则 B在纵轴上向上移动。2酶的特性(连线)
11、6归纳总结 关于酶的 8个易错点项目 正确说法 错误说法产生场所 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等) 具有分泌功能的细胞才能产生化学本质 有机物(大多数为蛋白质,少数为 RNA) 蛋白质作用场所 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用温度影响 低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活 低温和高温均使酶变性失活作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能来源 生物体内合成 有的可来源于食物等合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体(1)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物( )(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( )
12、(3)酶提供了反应过程所必需的活化能( )(4)随着温度降低,酶促反应的活化能下降( )(5)酶是由活细胞产生的,因此酶只能在细胞内发挥作用( )(6)酶活性的发挥离不开其特定的结构( )(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类( ) (8)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( ) (9)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同( ) 如图表示 A、B 两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,据图分析:(1)A、B 两种酶的化学本质是否相同?提示 不相同。A 酶能抵抗该种蛋白酶的降解,化学本质不是蛋白质而是 RNA;B 酶能被蛋白酶破坏,活性降低,化学本质为蛋白质。7(2)B
13、酶活性改变的原因是什么?提示 B 酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失。(3)欲让 A、B 两种酶的变化趋势换位,应用哪种酶处理?提示 应选用 RNA水解酶处理。1与酶有关的曲线分析(1)酶高效性的曲线与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。酶和无机催化剂一样,只能缩短达到化学平衡所需要的时间,不能改变化学反应的平衡点。(2)酶专一性的曲线加入酶 B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶 B对此反应无催化作用。加入酶 A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶 A对此反应有催化作用。(3)影响酶活性因素的相关曲线甲图曲线分析:在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升
14、高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子的结构未被破坏,温度升高可恢复活性。乙图曲线分析:纵坐标为反应物剩余量,剩余量越多,生成物越少,反应速率越慢;图示 pH7 时,反应物剩余量最少,应为最适 pH;反应溶液 pH的变化不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线8甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率先随底物浓度增加而加快,当底物达到一定浓度后,受酶数量的限制,酶促反应速率不再增加。乙图:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。2酶专一性的理论模型(1
15、)图中 A表示酶,B 表示被 A催化的底物,E、F 表示 B被分解后产生的物质,C、D 表示不能被 A催化的物质。(2)酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。命题点一 酶的本质与特性的综合分析1(2017全国,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 项错误;只要给予适宜的温度、pH 等条
16、件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性,B 项错误;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,胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,因此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 项错误。2核酶是一类具有催化功能的单链 RNA分子,可降解特定的 mRNA序列。下列关于核酶的叙述,错误的是(多选)( )A核酶能将所有 RNA单链降解,与脂肪酶有 3种元素相同B核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应C因核酶为单链 RNA分子,所以核酶分子中一定不存在氢键D核酶在
17、温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同9答案 ABC解析 核酶只能降解特异的 mRNA序列,其化学本质为 RNA,脂肪酶的化学本质为蛋白质,二者共有的元素有 C、H、O、N4 种;脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应,核酶不能发生该反应;核酶为单链 RNA,但单链 RNA折叠也可能形成氢键;温度过高或过低对核酶的影响不同,因此导致核酶降低活化能的效果不同。社会责任 酶在生活中的实例(1)人发烧时不想吃东西,原因是体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是唾液淀粉酶的最适 pH为 6.8,而胃液的 pH为 0.91.5。(3)胰岛素等蛋
18、白质类或多肽类激素只能注射,不能口服,原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解,既可以注射,也可以口服。命题点二 酶的相关曲线分析3(2018无锡高三一模)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时,根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )A降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶B在 30条件下竞争能力最强的一定是微生物丙C对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶D若将温度改为 pH,则所得实验结果曲线与图示结果相同答案 C4(2019徐州模拟)用某种酶
19、进行有关实验的结果如下图所示,下列有关说法错误的是( )A该酶的最适催化温度不确定10B图 2和图 4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C由图 4实验结果可知酶具有高效性D由图 3实验结果可知 Cl 是该酶的激活剂答案 C解析 图 1显示温度对酶活性的影响,图中结果只能显示 30比较适宜,但温度梯度太大,不能确定该酶的最适催化温度,A 项正确;图 2显示该酶的最适 pH为 7,而胃蛋白酶的最适pH为 1.5左右,由图 4可知该酶为麦芽糖酶,B 项正确;图 3能说明 Cl 是该酶的激活剂,Cu2 是该酶的抑制剂,D 项正确;图 4可说明酶具有专一性,C 项错误。科学思维 解答坐标曲线题的“三步曲”考点三
20、 探究影响酶活性的因素1实验原理(1)探究温度对酶活性的影响反应原理鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)探究 pH对酶活性的影响反应原理(用反应式表示):2H 2O2过氧化氢酶,2H 2OO 2。鉴定原理:pH 影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,记录滤纸片从进入各烧杯液面到浮出液面这一过程所用的时间( t),再转化为 1/t作为酶促反应速率。2实验步骤(1)探究温度对酶活性的影响序号 实验操作内容 试管 1 试管 2 试管 3111加入等量的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL2 控制不同的温度条件 60热水(5 分钟
21、) 沸水(5 分钟) 冰块 (5分钟)3加入等量的新鲜淀粉酶溶液1mL(5分钟)1mL(5分钟 )1mL(5分钟)4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴5 观察实验现象不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色 蓝色(2)pH对酶活性的影响实验 烧杯 1 烧杯 2 烧杯 3 烧杯 4附有过氧化氢酶的滤纸片 一片 一片 一片 一片烧杯中过氧化氢酶溶液的 pH 5 7 9 11计量滤纸片从各烧杯液面到再浮出液面的时间( t)1/t转化特别提醒 (1)探究温度对酶促反应速率影响实验中应注意:不宜选用过氧化氢(H 2O2)和过氧化氢酶作为实验材料,因为过氧化氢(H 2O2)在常温、常压时就能分解,加热的条件下分解会
22、加快,从而影响实验结果。检测底物被分解的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中应严格控制温度。底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合,保证反应从一开始就是预设的温度。(2)探究 pH对酶促反应速率影响实验中应注意:滤纸片大小要相同(1cm 2),浸入酵母菌溶液后要晾干至相同程度。过氧化氢溶液的 pH不同,但温度要保持相同且适宜。计时是从滤纸片接触液面后开始,因为此时反应已经进行。命题点一 影响酶活性的因素的基础实验分析1探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )取 3支试管,编号,各注入 2mL淀粉溶液;另取 3支试管,编号,各自注入 1
23、mL新鲜的淀粉酶溶液 将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中,维持各自的温度 5min 12向各试管中滴一滴碘液 将 6支试管分成三组,每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液,分别放在 60的热水、沸水和冰水中 观察实验现象A BC D答案 D解析 探究温度对酶活性影响的实验步骤为:分组酶与底物在各自温度下处理一段时间酶与底物混合,保温一段时间检测观察实验现象。2(2018太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路,最适宜的是( )A利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响B利用过氧化氢和过氧化氢酶探究 pH对酶活性的影响C利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响D利用淀粉
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