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2019-2020年高考生物一輪復習 專題2 細胞代謝1酶和ATP教案 新人教版 知識框架 核心考點整合 考點整合一：物質(zhì)跨膜運輸 1．物質(zhì)運輸方式的比較 離子和 物質(zhì) 大分子和 物質(zhì) 自由 擴散 協(xié)助 擴散 主動 運輸 胞吞 （內(nèi)吞） 胞吐 （外排） 運輸 方向 高濃度→ 低濃度 高濃度→ 低濃度 低濃度→ 高濃度 細胞外 →內(nèi) 細胞內(nèi) →外 運輸 動力 濃度差 濃度差 能量 （ATP） 載體 不需要 不需要 不需要 實例 紅細胞吸收葡萄糖 K＋、Ca2＋、Mg2＋，小腸吸收氨基酸、葡萄糖 白細胞吞噬病菌、變形蟲吞食食物顆粒 胰腺細胞分泌胰島素 圖例 坐標圖 特別提示： （1）跨膜運輸三種方式的判別 是否消耗能量：只要運輸耗能則為 。 是否順濃度梯度：只要是 ，就是主動運輸。 是否需要載體：不需要載體就是 。需要載體則通過濃度、能量進一步判斷。 （2）非跨膜運輸?shù)姆绞? 細胞攝取和外排大分子物質(zhì)時以囊泡的形式運輸物質(zhì)的方式，這兩個過程都需要消耗新陳代謝過程產(chǎn)生的 。胞吞和胞吐體現(xiàn)了生物膜具有 的 特點。 2.影響物質(zhì)運輸速率的因素 （1）物質(zhì)濃度（在一定濃度范圍內(nèi)） （2）O2濃度 特別提示：①乙圖中，當物質(zhì)濃度達到一定程度時，受 的限制，細胞運輸物質(zhì)的速率不再增加。 ②丁圖中，當O2濃度為0時，運輸速率并不為0，原因是細胞通過 供能，細胞也可吸收物質(zhì)。 （3）溫度 溫度可影響生物膜 和 以及細胞內(nèi)的 （某種生理活動），因而影響物質(zhì)運輸速率。低溫會使物質(zhì)跨膜運輸速率下降。 考點整合二：酶 1．酶催化活性的表示方法：單位時間內(nèi) 或 。 2．影響酶催化效率的因素的研究方法 （1）自變量：要研究的因素。（一般在 中體現(xiàn)） （2）因變量： 。 （3）無關(guān)變量：除 外其他影響酶催化活性的因素都為無關(guān)變量，在實驗設計過程中，除自變量外應嚴格控制無關(guān)變量。 3．影響酶催化活性的因素 （1）酶濃度 在有足夠多的底物而又不受其他因素的影響下，酶促反應速率與酶的濃度成 ，如圖所示。 （2）底物濃度 當酶濃度、溫度、pH等恒定時，在底物濃度很低的范圍內(nèi)，反應速率與底物濃度成正比；當?shù)孜餄舛冗_到一定限度時，所有的酶全部參與催化，反應速率達到最大，此時即使再增加底物濃度，反應速率也不會增加了，如圖所示。 （3）pH 每種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，其中酶的活性最強時的pH即為該酶的最適pH。過酸、過堿都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失活，且該種變性是不可逆的，如圖所示。 （4）溫度 在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應速率隨溫度的升高而加快，其中反應速率最快時的溫度即為該種酶的 溫度。溫度偏高或偏低，都會使酶的活性降低，溫度過高甚至會使酶失去活性（即破壞了酶的 結(jié)構(gòu)），如圖所示。 特別提示：高溫使酶失活是由于破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)，即使恢復到最適溫度，該酶的活性 ，而低溫條件不會破壞酶空間結(jié)構(gòu)，在恢復至適宜溫度時，酶的活性可以恢復。(失活一般為空間結(jié)構(gòu)破壞。分子結(jié)構(gòu)指肽鍵，高溫無法使肽鍵斷裂) 4．教材中常見的酶及其作用 酶的名稱 酶的作用 唾液淀粉酶、胰淀粉酶、腸淀粉酶 催化淀粉水解為 胃蛋白酶、胰蛋白酶 催化蛋白質(zhì)水解為 DNA酶 催化DNA水解為 纖維素酶 催化分解纖維素 果膠酶 催化分解果膠 酪氨酸酶 催化利用酪氨酸轉(zhuǎn)化為 解旋酶 催化DNA雙鏈之間的 斷開 逆轉(zhuǎn)錄酶 催化以 為模板合成 RNA聚合酶 催化DNA分子（模板）轉(zhuǎn)錄合成RNA 限制性核酸內(nèi)切酶 切割DNA形成黏性末端或者 末端 DNA連接酶 將DNA分子末端連接（形成 鍵） 5．與酶相關(guān)的常見誤區(qū) 項目 正確說法 錯誤說法 化學本質(zhì) 絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA 酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì) 產(chǎn)生細胞 一般來說，凡是活細胞都能產(chǎn)生酶（不考慮成熟紅細胞） 具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生 （與激素混淆） 合成原料 氨基酸，核糖核苷酸 氨基酸 （忽略了RNA） 合成場所 核糖體，細胞核 核糖體 （忽略了細胞核轉(zhuǎn)錄） 來源 生物體內(nèi)合成 有的來源于食物 （食物中酶經(jīng)消化分解為氨基酸等小分子） 作用場所 既可在細胞內(nèi)，也可在細胞外發(fā)揮作用 只在細胞內(nèi)起催化作用 （酶的活性只受溫度、PH影響） 溫度影響 低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，但高溫使酶失活 低溫引起酶的變性失活 （低溫對活性影響是可逆的，不能視為失活） 6．相關(guān)實驗設計思路分析 實驗名稱 實驗組 對照組 實驗組衡量標準 驗證酶是蛋白質(zhì) 待測酶液+ 試劑 已知蛋白液+ 試劑 是否出現(xiàn) 色 驗證酶具有催化作用 底物+相應酶液 底物+等量 底物是否被分解 驗證酶具有專一性 底物+相應酶液 另一底物+ 或同一底物+ 底物是否被分解 驗證酶具有高效性 底物+相應酶液 底物+ 底物分解速率 探究酶的適宜溫度 不同溫度梯度處理后的底物和酶混合 底物的分解速率或底物的剩余量 探究酶的最適pH 不同pH梯度處理后的底物和酶混合 底物的 速率或 的剩余量 考點整合三：ATP的結(jié)構(gòu)及其在能量代謝中的作用 1．ATP的結(jié)構(gòu)簡式 結(jié)構(gòu)簡式可以寫為A—P～P～P，其中A代表的是 與 結(jié)合形成的腺苷，～代表 鍵。 另外，要注意將ATP的結(jié)構(gòu)簡式和與遺傳相關(guān)的DNA．RNA的結(jié)構(gòu)簡式中的不同部位的“A”進行區(qū)分，如下圖中圓圈部分所代表的分別是： ① ② ③ ④ 2．ATP在能量代謝中的作用圖解分析 3．生物與能量歸納 （1） 是生物體生命活動所需能量的根本來源， 是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。 （2）光能通過植物的光合作用轉(zhuǎn)化成 能儲存在 中，以有機物為載體通過 而流動。 （3）生物不能直接利用有機物中化學能，只有當有機物分解后將能量轉(zhuǎn)移到 中，才可用于生命活動。 （4）能量一經(jīng)利用，即可視為從生物界中消失（轉(zhuǎn)化為不可利用的能量）。 （5）能量流動是物質(zhì)循環(huán)的 ，物質(zhì)是能量的 。（兩者不可分割） （6）ATP的分解是一種水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶；生成ATP的反應是一種合成反應，催化該反應的酶屬于合成酶。 （7）ATP水解釋放的能量是儲存于 中的化學能，可直接用于各項生命活動（例外：光反應階段合成的ATP只用于暗反應合成有機物）；而合成ATP所需的能量則主要來自有機物氧化分解釋放的 或光合作用所固定的 。 （8）病毒等少數(shù)種類的微生物不能獨立進行代謝活動，其生命活動所消耗的能量來自 的代謝。 （9）ATP和ADP在生物體內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化使兩者的相對含量處于 平衡，即生物在不同的狀態(tài)下，不會因為能量的消耗增加或者減少而導致ATP含量的顯著變化。 [知識總結(jié)] ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化過程并不是可逆反應，兩過程反應的場所、條件、反應式中的“能量”均不同，具體如下： 項目 ATP合成 ATP水解 反應式 場所 線粒體、 、 條件 由ATP合成酶催化 由ATP水解酶催化 能量來源 合成ATP的能量主要來自 （光合作用）和 （細胞呼吸） ATP水解釋放的能量是儲存在 中的能量 能量去路 儲存在 中 訓練熱身 1. 下圖是植物根從土壤中吸收某礦質(zhì)離子示意圖。據(jù)圖判斷，該離子跨膜進入根毛細胞的方式為 A．自由擴散 B．協(xié)助擴散 C．主動運輸 D．被動運輸 2.在水池中沉水生活的麗藻，其細胞里的K＋濃度比池水里的K＋濃度高1065倍。據(jù)此判斷下列說法正確的是 A．隨著池水中富營養(yǎng)化（植物必需離子增多）程度的提高，判斷K＋進入麗藻細胞加快 B．池水中好氧細菌大量繁殖時，判斷K＋難以進入麗藻 C．池水中厭氧細菌大量繁殖時，判斷K＋難以進入麗藻 D．池水中魚蝦較多時，判斷K＋難以進入麗藻 3. 如圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是 A．當反應溫度由t2調(diào)到最適溫度時，酶活性下降 B．當反應溫度由t1調(diào)到最適溫度時，酶活性上升 C．酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存 D．酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴重 4.下圖1表示溫度對酶促反應速率的影響示意圖，圖2的實線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關(guān)系圖，則當溫度增加一倍時生成物量與時間的關(guān)系是 A．曲線1 B．曲線2 C．曲線3 D．曲線4 5. 如圖為ATP的結(jié)構(gòu)和ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式。下列說法不正確的是 A．圖1中的A代表的是腺嘌呤，b、c為高能磷酸鍵 B．ATP生成ADP時圖1中的c鍵斷裂并釋放能量 C．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)是可逆的，能量不可逆 D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影響 6. 下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是 A．主動運輸過程中，需要載體蛋白協(xié)助和ATP提供能量 B．在靜息狀態(tài)下，神經(jīng)細胞不再進行葡萄糖的跨膜運輸 C．質(zhì)壁分離過程中，水分子外流導致細胞內(nèi)滲透壓升高 D．抗體分泌過程中，囊泡膜經(jīng)融合成為細胞膜的一部分 7. 下圖中曲線a、b表示物質(zhì)跨（穿）膜運輸?shù)膬煞N方式，下列表述正確的是 A．脂溶性小分子物質(zhì)不能通過方式a運輸 B．與方式a有關(guān)的載體蛋白覆蓋于細胞膜表面 C．方式b的最大轉(zhuǎn)運速率與載體蛋白數(shù)量有關(guān) D．抑制細胞呼吸對方式a和b的轉(zhuǎn)運速率均有影響 8. 溶酶體具有細胞內(nèi)消化功能，其內(nèi)部水解酶的最適pH在5.0左右。下列敘述錯誤的是 A．溶酶體內(nèi)的水解酶是由核糖體合成的 B．溶酶體執(zhí)行功能時伴隨其膜組分的更新 C．細胞質(zhì)基質(zhì)中的H＋被轉(zhuǎn)運到溶酶體內(nèi)需消耗能量 D．正常生理狀態(tài)下溶酶體對自身機體的細胞結(jié)構(gòu)無分解作用 9. 下圖表示生物體內(nèi)的某化學反應，下列有關(guān)該反應的敘述中錯誤的是 A．需要解旋酶 B．屬于水解反應 C．會有能量變化 D．反應速度與溫度有關(guān) 10.下列有關(guān)人體中酶和激素的敘述正確的是 A．酶和激素都是蛋白質(zhì) B．酶和激素都與物質(zhì)和能量代謝有關(guān) C．酶和激素都由內(nèi)分泌細胞分泌 D．酶和激素都要釋放到血液中才能發(fā)揮作用 11. 右圖為顯微鏡下某植物細胞在30%蔗糖溶液中的示意圖。下列敘述中錯誤的是 A．若將細胞置于清水中，A仍可保持不變 B．若該細胞處于40%蔗糖溶液中，B/A值將變小 C．B/A值能表示細胞失水的程度 D．A．B分別表示細胞和液泡的長度 12. 如圖表示細胞中某條生化反應鏈，圖中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。據(jù)圖判斷下列敘述中正確的是 A．若E1催化的反應被抑制，則A的消耗速度加快 B．若E5催化的反應被抑制，則B積累到較高水平 C．若E3的催化速度比E4快，則D的產(chǎn)量比E多 D．若E1的催化速度比E5快，則B的產(chǎn)量比A多 13.撕去洋蔥外表皮，分為兩份，假定兩份外表皮細胞的大小、數(shù)目和生理狀態(tài)一致，一份在完全營養(yǎng)液中浸泡一段時間，浸泡后的外表皮稱為甲組；另一份在蒸餾水中浸泡相同的時間，浸泡后的外表皮稱為乙組。然后，兩組外表皮都用濃度為的蔗糖溶液里處理，一段時間后外表皮細胞中的水分不再減少。此時甲、乙兩組細胞水分滲出量的大小，以及水分運出細胞的方式是 A.甲組細胞的水分滲出兩與乙組細胞的相等，主動運輸 B.甲組細胞的水分滲出兩比乙組細胞的高，主動運輸 C.甲組細胞的水分滲出兩比乙組細胞的低，被動運輸 D.甲組細胞的水分滲出兩與乙組細胞的相等，被動運輸 14.將紫色洋蔥在完全營養(yǎng)液中浸泡一段時間，撕取外表皮，先用濃度為0.3g／mL的蔗糖溶液處理，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，立即將外表皮放入蒸餾水中，直到細胞中的水分不再增加。若在該實驗過程中，蔗糖溶液處理前外表皮細胞液的濃度為甲，細胞中的水分不再增加時外表皮細胞液的濃度為乙，則甲、乙的關(guān)系，以及實驗過程中水分進出細胞的方式為 A．甲<乙，被動運輸 B.甲>乙，被動運輸 C. 甲>乙，主動運輸 D.甲=乙，主動運輸 15.（xx天津卷）下列有關(guān)酶的敘述正確的是 A．酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸 B．酶通過為反應物功能和降低活化能來提高化學反應速率 C．在動物細胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細胞 D．DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，是雙鏈延伸 16.（xx浙江卷）1．人體肝細胞內(nèi)CO2分壓和K+濃度高于細胞外，而O2分壓和Na+濃度低于細胞外，上述四種物質(zhì)中通過主動轉(zhuǎn)運進入該細胞的是 A．CO2 B．O2 C．K+ D．Na+ 17.(xx北京卷) 1.細胞中不能合成ATP的部位是 A.線粒體的內(nèi)膜 B.葉綠體中進行光反應的膜結(jié)構(gòu) C. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜 D.籃藻(藍細菌)中進行光反應的膜結(jié)構(gòu) 18.（xx全國卷大綱版）33.某同學為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設計了如下實驗步驟： 在A、B、C、D、E5支使觀眾分別加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5ml，再分別加入質(zhì)量分數(shù)為1%的淀粉液1ml。 各試管中分別加入適當濃度的唾液稀釋液1ml，搖勻。 將5支試管放入70℃恒溫水浴中，保溫時間相同且合適。 取出各試管，分別加入斐林試劑2ml，搖勻。 觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。 上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由（不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實驗重復次數(shù)），以便實驗能得到正確的預期結(jié)果。 （1） 。 （2） 。 19.（xx廣東卷）29.（16分）食品種類多，酸堿度范圍廣。生物興趣小組擬探究在食品生產(chǎn)應用范圍較廣的蛋白酶，查閱相關(guān)文獻，得知： pH對不同蛋白酶的活力影響有差異。據(jù)圖12可知，_________更適宜作為食品添加劑，理由是________。蛋白酶的活力可用________的量來表示。 （2）該蛋白酶的提取工藝流程如下： 興趣小組分別對酶保護劑濃度、提取液pH進行了探究實驗。結(jié)果顯示，酶保護劑濃度在0.02-0.06mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.0-8.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認為，要進一步提高粗酶制劑的酶活力，以達到最佳提取效果，還需對酶保護劑濃度和提取液pH進行優(yōu)化，并確定以此為探究課題。請擬定該課題名稱，設計實驗結(jié)果記錄表。 20.研究證實ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細胞間信息傳遞中的一種信號分子，其作為信號分子的作用機理如圖所示。請分析回答： （1）神經(jīng)細胞中的ATP主要來自 （生理過程），其結(jié)構(gòu)簡式是 。研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀態(tài)下24小時有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10 mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是 。 （2）由圖可知，細胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來。最后剩下的是 。 （3）一些神經(jīng)細胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，科學家當初推測ATP可作為神經(jīng)細胞間傳遞信息的信號分子的實驗思路是 。 （4）為了研究X物質(zhì)對動物細胞的影響，某研究小組用不同濃度的X物質(zhì)將細胞處理24小時。然后測量各組細胞內(nèi)ATP的濃度和細胞死亡的百分率，經(jīng)過多次試驗后：所得數(shù)據(jù)如下圖所示： ①該實驗的因變量是 。 ②實驗數(shù)據(jù)表明，該實驗的因變量之間有何聯(lián)系？ 。 ③若用混有濃度為2ng ml-1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是 。 21.(xx北京卷) 31.（16分）科學家為了研究蛋白A的功能，選用細胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母細胞進行實驗，處理及結(jié)果見下表。 實驗組號 在等滲溶液中進行的處理 在低滲溶液中測定卵細胞的水通透速率（cm/s10-4） I 向卵母細胞注入微量水（對照） 27.9 II 向卵母細胞注入蛋白A的mRNA 210.0 III 將部分II細胞放入含HgCl2的等滲溶液中 80.7 IV 將部分III組細胞放入含試劑M的等滲溶液中 188.0 （1）將I組卵母細胞放入低滲溶液后，水分子經(jīng)自由擴散(滲透)穿過膜的____________進入卵母細胞。 （2）將蛋白A的mRNA注入卵母細胞一定時間后，該mRNA____________的蛋白質(zhì)進入細胞膜，使細胞在低滲溶液中體積____________。 （3）與II組細胞相比，III組細胞對水的通透性____________，說明HgC12對蛋白A的功能有____________作用。比較III、IV組的結(jié)果，表明試劑M能夠使蛋白A的功能____________。推測HgC12沒有改變蛋白A的氨基酸序列，而是破壞了蛋白A的____________。 （4）已知抗利尿激素通過與細胞膜上的____________結(jié)合，可促進蛋白A插入腎小管上皮細胞膜中，從而加快腎小管上皮細胞對原尿中水分子的____________。 （5）綜合上述結(jié)果，可以得出____________的推論。 22.（xx福建卷）26.（28分）回答下列問題 Ⅰ. 大菱鲆是我國重要的海水經(jīng)濟魚類。研究性學習小組嘗試對大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性進行研究。 （1）查詢資料得知，18℃時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖1。由圖可知，在各自最適pH下，三種蛋白酶催化效率最高的是_________________。 （2）資料表明大菱鲆人工養(yǎng)殖溫度常年在15—18℃之間，學習小組假設：大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15—18℃間。他們設置15℃、16℃、17℃、18℃的實驗溫度，探究三種酶的最適溫度。 ①探究試驗中以干酪素為底物。干酪素的化學本質(zhì)是__________,可用______________試劑鑒定。 ②胃蛋白酶實驗組合幽門盲囊蛋白酶實驗組的pH應分別控制在_________________。 ③為了控制試驗溫度，裝有酶和底物的試管應置于_____________中以保持恒溫。單位時間內(nèi) 可以表示蛋白酶催化效率高低。 ④實驗結(jié)果如圖2，據(jù)此能否確認該假設成立？____________。理由是：________________________________________________________。