《（江蘇專版）2019版高考生物二輪增分策略 專題二 細胞代謝 考點4 聚焦細胞代謝的基礎(chǔ)條件——酶和ATP學(xué)案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2019版高考生物二輪增分策略 專題二 細胞代謝 考點4 聚焦細胞代謝的基礎(chǔ)條件——酶和ATP學(xué)案.doc（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

考點4　聚焦細胞代謝的基礎(chǔ)條件——酶和ATP 1．辨析酶的概念關(guān)系圖 (1)本質(zhì)——絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的場所主要是核糖體或細胞核。 (2)來源——凡是活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞除外)都能產(chǎn)生酶，不能來自食物。 (3)作用——催化是其唯一功能，不具有調(diào)節(jié)作用，也不作為能源和組成物質(zhì)。 (4)場所——酶既可在細胞內(nèi)，也可在細胞外發(fā)揮作用。 (5)活性——低溫只抑制酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，但高溫、強酸和強堿都能使酶變性失活。 (6)過氧化氫分解機理的區(qū)別——過氧化氫酶是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能，而加熱是使過氧化氫分子獲得能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S態(tài)。 (7)化學(xué)反應(yīng)的平衡點——實際上酶只是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，所能催化的是本來就能發(fā)生的反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率，縮短了到達平衡點的時間，而平衡點的大小只能由底物的量來決定。 (8)化學(xué)反應(yīng)前后的性質(zhì)和數(shù)量——實際上反應(yīng)前后酶的性質(zhì)、數(shù)量都沒有發(fā)生改變。 (9)酶促反應(yīng)速率和酶活性——實際上二者不完全等同，因為溫度和pH是通過影響酶的空間結(jié)構(gòu)改變酶的活性，進而影響酶促反應(yīng)速率；而底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積而影響反應(yīng)速率。 (10)催化作用和高效性的機理——實際上前者是與沒有催化劑對照，酶能夠降低活化能；而后者是與無機催化劑對照，能夠顯著降低活化能。 2．辨析酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體 (1)四者均具特異性(專一性)、高效性等特性。 (2)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體都是由細胞分泌到內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮作用，發(fā)揮作用后即被滅活、分解或回收，而酶既可在細胞內(nèi)，也可在細胞外發(fā)揮作用，且可以多次發(fā)揮作用。 (3)活細胞都能產(chǎn)生酶(哺乳動物成熟的紅細胞除外)，但只有少數(shù)特異性細胞能合成并分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體。 3．讀懂酶的3類曲線 (1)酶的作用原理 酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能(如下圖所示)。 (2)酶的作用特性 ①圖1中加酶的曲線和加無機催化劑的曲線比較，說明酶具有高效性，而與不加催化劑的曲線比較只能說明酶具有催化作用。 ②圖2中兩曲線比較表明酶具有專一性。 (3)酶的影響因素 ①溫度和pH 圖甲和圖乙顯示：過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。從圖丙和圖丁可以看出：反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。 ②底物濃度和酶濃度 圖甲中OP段的限制因素是底物濃度，而P點之后的限制因素有酶濃度和酶活性；圖乙對反應(yīng)底物的要求是底物足量。 4．辨清與酶相關(guān)實驗設(shè)計的5個易錯點 (1)若底物選擇淀粉和蔗糖，酶溶液為淀粉酶，驗證酶的專一性，檢測底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑，不能選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被水解。 (2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測試劑宜選用碘液，不應(yīng)該選用斐林試劑，因斐林試劑需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。另外在酶溶液和反應(yīng)物混合前，需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。 (3)探究酶的適宜溫度的實驗中不宜選擇過氧化氫酶催化H2O2分解，因為底物H2O2在加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結(jié)果。 (4)在酶的最適pH探究實驗中，操作時必須先將酶和底物分別置于不同pH條件下，然后再將同一pH條件下處理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反應(yīng)物中后，再加入鹽酸或氫氧化鈉。 (5)探究酶的高效性時，對照組應(yīng)為無機催化劑；探究酶的催化作用時，對照組應(yīng)為不加催化劑；探究酶的專一性時，既可用同一種酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。 5．明辨ATP的結(jié)構(gòu) (1)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面來看是可逆的；從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。從整體上來看，二者的轉(zhuǎn)化并不可逆。 (2)ATP不等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，其分子式可以簡寫為A—P～P～P，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出多達30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可將兩者等同起來。 (3)細胞內(nèi)ATP含量很少，只是轉(zhuǎn)化非常迅速及時，ATP與ADP的轉(zhuǎn)化總處于動態(tài)平衡中。 6．能量轉(zhuǎn)換過程和ATP的產(chǎn)生與消耗 轉(zhuǎn)化場所 產(chǎn)生或消耗ATP的生理過程 細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐 細胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細胞呼吸第一階段 葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應(yīng) 消耗ATP：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制 線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP：自身DNA復(fù)制 核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成 細胞核 消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等 7．ATP產(chǎn)生速率與O2供給量的關(guān)系分析 (1)甲圖表示ATP產(chǎn)生速率與O2供給量的關(guān)系 ①A點表示在無氧條件下，細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP。 ②AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強，通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生速率隨之增加。 ③BC段表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生速率不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。 (2)乙圖可表示哺乳動物成熟紅細胞、蛔蟲細胞ATP產(chǎn)生速率與O2供給量關(guān)系，其ATP來自無氧呼吸，與O2無關(guān)。 題組一　酶的本質(zhì)及作用 1.如圖表示酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解。①表示沒有酶催化，②表示有酶催化。相關(guān)敘述正確的是(　　) A．如果用無機催化劑在其他條件相同的情況下進行該實驗，則其曲線在①上方 B．E2代表有酶催化時所降低的活化能 C．其他條件不變，E1越大，則酶的催化效率越高 D．條件不變的情況下，E2是不變的，所以增加反應(yīng)體系中的酶量，反應(yīng)速率也是不變的 答案　C 解析　如果用無機催化劑在其他條件相同的情況下進行該實驗，則其曲線在①的下方，曲線②的上方，A錯誤；E1表示有酶參與的情況下降低的活化能，B錯誤；其他條件不變，E1越大，說明降低的化學(xué)反應(yīng)的活化能越高，則酶的催化效率越高，C正確；溫度、pH等不變的情況下，化學(xué)反應(yīng)的活化能(E2)是不變的，增加反應(yīng)體系中的酶量，反應(yīng)速率加快，D錯誤。 2．圖①表示甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系，圖②表示外界環(huán)境溫度與某一哺乳動物體內(nèi)酶活性的關(guān)系。下列敘述正確的是(多選)(　　) A．圖①中乙酶活性的改變可能是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變 B．圖①中甲酶可能是具有催化功能的RNA C．圖②表示的酶可以是人體細胞內(nèi)的呼吸酶 D．圖②表示酶的活性不隨環(huán)境溫度的變化而變化，說明酶已經(jīng)失活 答案　ABC 解析　大部分酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，圖①中的乙酶用蛋白酶處理后，酶活性降低，說明乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，被蛋白酶處理后分解(分子結(jié)構(gòu)改變)，圖①中的甲酶用蛋白酶處理后，活性不變，則說明甲酶的化學(xué)本質(zhì)是具有催化作用的RNA，如核酶等，A、B正確；人體能維持體溫的相對穩(wěn)定，所以在一定范圍內(nèi)，人體內(nèi)酶的活性不會隨外界環(huán)境溫度的升高而升高，所以圖②表示的酶可以是人體細胞內(nèi)的呼吸酶，C正確；圖②表示酶的活性不隨環(huán)境溫度的變化而變化，說明該酶是恒溫動物體內(nèi)的酶，D錯誤。 歸納總結(jié)　強記7類常見酶 (1)DNA聚合酶——催化脫氧核苷酸間縮聚形成磷酸二酯鍵，用于DNA復(fù)制。 (2)RNA聚合酶——用于轉(zhuǎn)錄時解旋及核糖核苷酸間的連接。 (3)解旋酶——用于DNA復(fù)制時雙鏈間氫鍵打開。 (4)各種消化酶——可對應(yīng)催化相關(guān)大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。 (5)細胞工程工具酶：纖維素酶、果膠酶(除去細胞壁)、胰蛋白酶(動物細胞培養(yǎng))。 (6) (7) 題組二　酶的影響因素辨析 3．下圖1中甲曲線表示在最適溫度下，某種淀粉酶酶促反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間的關(guān)系。其余兩條曲線分別表示該酶促反應(yīng)速率隨pH或溫度的變化趨勢。圖2表示該淀粉酶在不同實驗條件下催化淀粉水解時，淀粉的剩余量和反應(yīng)時間之間的關(guān)系。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) 　 A．圖1中E點代表該酶的最適pH，H點代表該酶的最適溫度 B．圖2所示實驗條件可能是不同的底物濃度，并且濃度大小關(guān)系為a＞b＞c C．若圖2所示實驗條件為不同溫度，則b曲線對應(yīng)的溫度和圖1曲線乙中E點所對應(yīng)的溫度相同 D．若圖2所示實驗條件為不同pH，則a曲線對應(yīng)的pH和圖1中曲線丙中H點所對應(yīng)的pH不一定相同 答案　D 4．為了研究溫度對某種酶活性的影響，設(shè)置三個實驗組：甲組(20 ℃)、乙組(40 ℃)和丙組 (60 ℃)，測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的反應(yīng)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉栴}： (1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是________組。 (2)在時間t1之前，如果甲組溫度升高10 ℃，那么甲組酶催化反應(yīng)的速度會____________。 (3)如果在時間t2時，丙組溫度降低20 ℃，其他條件保持不變，那么在t3時，該組反應(yīng)物總量____________，原因是______________________________________。 答案　(1)乙　(2)升高(“變大”“增加”等同義表述亦可) (3)不變　t2時丙組酶已經(jīng)變性失活，降低溫度酶活性無法恢復(fù) 解析　(1)分析曲線圖可知：乙組(40 ℃)反應(yīng)達到化學(xué)平衡所需要的時間最短，故三個溫度條件下，該酶活性最高的是乙組。 (2)從曲線圖來看，三個溫度條件較適合的是40 ℃，而甲組是20 ℃條件下溫度對某種酶活性的影響曲線，故在時間t1之前，反應(yīng)尚未達到化學(xué)平衡之前，如果甲組溫度提高10 ℃，那么甲組酶催化反應(yīng)的速度會加快。 (3)丙組為60 ℃條件下溫度對某種酶活性的影響曲線，由圖可知，在時間t2時，產(chǎn)物濃度不再改變，高溫時酶已經(jīng)失活。此時丙組溫度降低20 ℃，酶活性也不會恢復(fù)，其他條件保持不變，那么在t3時，丙組產(chǎn)物總量不變。 題組三　酶的相關(guān)實驗辨析與設(shè)計 5．取3支試管分別加入等量唾液淀粉酶溶液，標注為A、B、C三組，并分別調(diào)整到0 ℃、37 ℃、100 ℃，然后在每支試管中加入溫度分別為0 ℃、37 ℃、100 ℃的等量淀粉，保持各組溫度10分鐘后，繼續(xù)進行檢測實驗。下列關(guān)于該實驗的說法，合理的是(　　) A．若向三支試管中各加入等量的斐林試劑，水浴加熱一段時間，試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀 B．該實驗的對照組是A組，實驗組是B、C組 C．只要在0 ℃和100 ℃之間每隔10 ℃設(shè)置一個實驗組，就可確定該反應(yīng)的最適溫度 D．若向三支試管中各加入等量的碘液，試管內(nèi)液體顏色都可能出現(xiàn)藍色 答案　D 解析　37 ℃屬于適宜溫度條件，淀粉會有一定程度的水解，因此B試管會產(chǎn)生磚紅色沉淀，而在高溫條件下酶的活性喪失，0 ℃時酶活性受到抑制，因此A、C試管不出現(xiàn)磚紅色沉淀，A錯誤；實驗的對照組應(yīng)該是在適宜溫度條件下的實驗裝置，B組是對照組，A、C組是實驗組，B錯誤；在0 ℃和100 ℃之間每隔10 ℃設(shè)置一個實驗組，就可確定該反應(yīng)的最適溫度范圍，但不能確定最適溫度，C錯誤；三種溫度條件下，10分鐘后，A、C組淀粉不水解，B組淀粉可能不完全水解，因此試管內(nèi)液體顏色都可能出現(xiàn)藍色，D正確。 6．(2018江蘇蘇、錫、常、鎮(zhèn)調(diào)研)天然漆酶在造紙業(yè)中常作為漂白助劑使用，但天然漆酶的穩(wěn)定性較差，在應(yīng)用環(huán)境條件下易失活，某研究小組采用PA、SA、MA三種化學(xué)試劑對天然漆酶進行修飾，研究酶熱穩(wěn)定性的變化情況。請分析回答下列問題： (1)漆酶可以催化木質(zhì)素的降解，不能催化纖維素的降解，這表明酶具有________。 (2)圖1表示不同溫度下漆酶對紙漿中兩種染料的漂白效果的差異，漂白效果最適的溫度是________，60 ℃時兩條曲線重合的原因是____________________________。 (3)采用PA、SA、MA三種化學(xué)試劑對天然漆酶進行修飾，實驗如下： 分組 步驟　　 A B C D 天然漆酶 PA修飾酶 SA修飾酶 MA修飾酶 1 加酶液 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 2 加緩沖液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 3 加底物 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 4 條件控制 分別置于50 ℃的水浴中，每隔1 h取樣，冰浴冷卻至0 ℃后，測定酶活力(天然漆酶活力記為100%)。 步驟2中加緩沖液的目的是__________，步驟4中冰浴的目的是____________________。 實驗結(jié)果如圖2所示，可以看出：50 ℃條件下，三種化學(xué)修飾____________(填“都能提高”“都不能提高”或“部分提高”)酶的穩(wěn)定性。 (4)根據(jù)上述實驗分析，酶制劑________(填“能”或“不能”)在最適溫度下長期保存，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)專一性　(2)50 ℃(左右)　過高的溫度影響酶分子結(jié)構(gòu)，酶活性下降　(3)控制pH　使反應(yīng)停止，以準確測定酶的活力　都能提高　(4)不能　在最適溫度下反應(yīng)一段時間后，酶的活力會下降(在最適溫度下酶的空間結(jié)構(gòu)不一定是最穩(wěn)定的) 解析　(1)根據(jù)題中表述的信息“漆酶可以催化木質(zhì)素的降解，不能催化纖維素的降解”可直接判斷這體現(xiàn)了酶催化作用的專一性特點。(2)分析圖1，可以看出50 ℃左右時漆酶對兩種染料的脫色率最高，由此判斷該溫度為漆酶的最適溫度。60 ℃時兩條曲線重合的原因是溫度過高，部分酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，使酶活性下降。(3)由于pH在本實驗中屬于無關(guān)變量，因此步驟2中加緩沖液的目的是調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH至最適。步驟4中冰浴的目的是終止反應(yīng)，以準確測定酶的活力。分析圖2可知，與天然漆酶組對照，其他三組酶活力均較高，說明三種化學(xué)修飾都能提高酶的熱穩(wěn)定性。(4)由圖2可知，隨著保存時間的延長，酶的活力下降，由此判斷在最適溫度下，酶制劑不能長期保存。 7．(經(jīng)典高考題)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度(即氣泡從溶液中釋放的速度)來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。請用所給的實驗材料和用具設(shè)計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，得出結(jié)論，并回答問題： 實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。 (1)實驗步驟：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論： 整個實驗中不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是_______________。由此可得出的結(jié)論是________________________。 (3)如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80 ℃，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是________________________________________________________________________， 原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37 ℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間； ②分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液； ③觀察各試管中釋放氣泡的快慢 (2)加入過氧化氫酶的試管＞加入3.5%FeCl3溶液的試管＞加入蒸餾水的試管　過氧化氫酶具有催化作用和高效性 (3)加入3.5%FeCl3溶液的試管　酶的活性受溫度的影響，高溫使過氧化氫酶失去活性，而無機催化劑對溫度不敏感，對其催化作用的影響小 解析　(1)由題意可知，實驗分三組：空白對照組、無機催化劑的對照組、有機催化劑的實驗組，實驗設(shè)計中應(yīng)遵循對照原則和單一變量原則，注意無關(guān)變量應(yīng)保持一致且適宜，利用題干中的實驗材料與試劑設(shè)計實驗步驟如下： ①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37 ℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間； ②分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液； ③觀察各試管中釋放氣泡的快慢。 (2)實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：由于過氧化氫酶具有高效性，因此加入過氧化氫酶的反應(yīng)速率最快，3.5%FeCl3溶液能催化過氧化氫分解，但不具有高效性，反應(yīng)速率比加入過氧化氫酶的反應(yīng)速率慢，比不加任何催化劑的反應(yīng)速率快，因此整個實驗中不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是加入過氧化氫酶的試管＞加入3.5%FeCl3溶液的試管＞加入蒸餾水的試管。 結(jié)論是：過氧化氫酶具有催化作用和高效性。 (3)酶的活性受溫度的影響，高溫使過氧化氫酶失去活性，而無機催化劑對溫度不敏感，因此將實驗中的恒溫水浴改為80 ℃，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是加入3.5%FeCl3溶液的試管。 題組四　ATP的結(jié)構(gòu)與功能辨析 8．(2018揚州一模)ATP合成酶是亞基F1和F0的復(fù)合體，其中F1位于某些細胞器的膜外基質(zhì)中，具有酶活性；F0嵌在膜的磷脂雙分子層中，為H＋通道，當膜外的高濃度的H＋沖入膜內(nèi)時能為ATP的合成提供能量。下列敘述錯誤的是(　　) A．F0為ATP合成酶的疏水部位，能催化ATP的合成 B．ATP合成酶可存在于線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體的薄膜上 C．ATP合成酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在生物體能量代謝中起重要作用 D．高溫使F1和F0分離后，F(xiàn)1不能催化ATP的合成 答案　A 解析　F1能催化ATP的合成，F(xiàn)0不能催化ATP合成，A錯誤；線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場所，光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)生ATP的場所是類囊體薄膜，ATP合成酶存在于線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體薄膜上，B正確；ATP合成酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有催化合成ATP的作用，在生物體能量代謝中起重要作用，C正確；高溫使F1和F0分離后，破壞了ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，ATP合成酶失活，D正確。 9．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蚜蟲體內(nèi)的類胡蘿卜素能吸收光能，并把它傳送給負責能量生產(chǎn)的組織細胞。陽光下，蚜蟲的ATP生成將會增加，黑暗時，其ATP含量便會下降。下列關(guān)于蚜蟲產(chǎn)生ATP的說法正確的是(　　) A．ADP合成ATP時，需要的能量只能來自光能 B．黑暗中大量產(chǎn)生ATP時一定伴隨著O2的消耗 C．類胡蘿卜素吸收光能發(fā)生在類囊體薄膜上 D．相同情況下黃光照射比藍紫光照射時ATP含量上升快 答案　B 解析　ADP合成ATP所需要的能量既可以來自光能，也可以來自細胞呼吸釋放的化學(xué)能，故A錯誤；黑暗條件下，ATP的產(chǎn)生主要來自有氧呼吸，伴隨著O2的消耗，故B正確；蚜蟲體內(nèi)沒有葉綠體，故C錯誤；由于類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，故黃光照射時產(chǎn)生的ATP較少，故D錯誤。