高考生物一轮第7讲 ATP和酶学生版.docx

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高考生物一轮第7讲ATP和酶学生版

第7讲　ATP和酶

[考纲要求]　1.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。

2.酶在代谢中的作用（Ⅱ）。

3.实验：

探究影响酶活性的因素。

考点一　ATP的结构与功能

1．ATP的结构

（1）图中各部分名称：

A，①，②，③，

④，⑤，⑥。

（2）ATP与RNA的关系：

ATP去掉后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。

（3）结构特点

①ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。

②高能磷酸键水解时释放的能量多达kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种。

2．ATP与ADP的相互转化

项目

ATP的合成

ATP的水解

反应式

ADP＋Pi＋能量

ATP＋H2O

ADP＋Pi＋能量

所需酶

能量来源

（光合作用）、（细胞呼吸）

储存在中的能量

能量去路

储存于中

用于

反应场所

生物体的需能部位

3.ATP的功能与动、植物细胞代谢

（1）植物细胞可以通过形成ATP，而动物细胞只能通过形成ATP。

（2）植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于，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，ATP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（　　）

据图分析ATP的结构和特点

（1）图示a处应为“—H”还是“—OH”？

（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？

（3）图示框e的名称是什么？

它与DNA、RNA有何关系？

命题点一　ATP的结构和特点分析

1．下列关于生物体中ATP的叙述，其中正确的一项是（　　）

A．蓝藻细胞中的线粒体、叶绿体分别通过有氧呼吸、光合作用产生ATP

B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态

C．ATP中存在2个高能磷酸键，在一定条件下均可释放其中的能量

D．生物体内ATP的含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应

2．如图是人体细胞代谢部分简图。

图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是（　　）

A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同

B．丙是RNA的基本组成单位之一

C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成

D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加

命题点二　ATP与ADP的相互转化和ATP的利用

3．下列有关ATP的叙述错误的是（　　）

A．ATP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

D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成

4．ATP是细胞内的直接能源物质，可通过多种途径产生，如图所示。

以下说法正确的是（　　）

A．O2由红细胞进入肝脏细胞，使ATP含量迅速下降

B．a过程和b过程都在细胞器中进行

C．绿色植物通过b过程形成的ATP不能用于吸收矿质元素

D．①、②在物质和能量上都可成为互逆反应

细胞内产生与消耗ATP的生理过程

转化场所

常见的生理过程

细胞膜

消耗ATP：

主动运输、胞吞、胞吐

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）酶本质的探索历程

（2）酶的本质和功能

（3）酶的作用原理

①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是段。

②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是段。

③酶降低的活化能是段。

④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向移动。

2．酶的特性（连线）

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（　　）

（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？

（2）B酶活性改变的原因是什么？

（3）欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？

1．与酶有关的曲线分析

（1）酶高效性的曲线

①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

②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

①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。

②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

甲曲线分析：

①在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。

②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pH＝7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

①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。

②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）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．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℃

2．下列关于酶的叙述正确的是（　　）

A．酶适于低温下保存，因为低温时虽然酶的活性很低，但酶的空间结构稳定

B．Fe3＋和酶促使过氧化氢分解，是因为它们降低了化学反应的活化能，同时给过氧化氢提供能量

C．酶是由内分泌腺细胞合成的、具有催化作用的有机物

D．酶与激素一样使用后立即被灭活，所以活细胞中需要源源不断地合成酶

具有专一性或特异性的五类物质

（1）酶：

每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

如限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

（2）载体：

某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。

（3）激素：

激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。

（4）tRNA：

tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

（5）抗体：

一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

命题点二　酶的相关曲线分析

3．用某种酶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

B．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

4.向装有5mL体积分数为3%的H2O2溶液的密闭容器中，加入2滴新鲜的肝脏研磨液，每隔一段时间测定容器中O2的浓度，得到如图中曲线a（实线）所示结果。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．曲线a表明，随着时间的推移，H2O2分解速率呈现由快转慢直到停止的特点

B．在t1时，向容器内再加入2滴新鲜肝脏研磨液，可以得到曲线b所示结果

C．在t1时，向容器内再加入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液，可以得到曲线c所示结果

D．在t2时，向容器内再加入5mL体积分数为3%的H2O2溶液，可以得到曲线d所示结果

解答坐标曲线题的“三步曲”

考点三　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

①反应原理

②鉴定原理：

温度影响酶的活性，从而影响，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

①反应原理（用反应式表示）：

②鉴定原理：

pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用的情况来检验O2的生成速率。

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3

加入等量的可溶性淀粉溶液

2mL

控制不同的温度条件

60℃热水（5分钟）

沸水（5分钟）

冰块（5分钟）

加入等量的新鲜淀粉酶溶液

1mL（5分钟）

加入等量的碘液

1滴

观察实验现象

（呈现碘液颜色）

（2）探究pH对酶活性的影响

序号

实验操作内容

试管1

试管2

试管3

注入等量的3%的H2O2溶液

2mL

注入等量的不同pH的溶液

1mL蒸馏水

1mL5%的HCl

1mL5%的NaOH

注入等量的过氧化氢酶溶液

2滴

观察实验现象

将带火星的卫生香插入试管内液面的上方

燃烧剧烈

燃烧较弱

归纳总结　

（1）若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，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，而该实验中需严格控制温度。

（2）在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢（H2O2）在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。

（3）在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。

（4）在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。

命题点一　实验基础

1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是（　　）

①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1mL新鲜的淀粉酶溶液　②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　③向各试管中滴一滴碘液　④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60℃的热水、沸水和冰水中　⑤观察实验现象

A．①②④③⑤B．①③②④⑤

C．①③④②⑤D．①④②③⑤

2．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、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响

命题点二　实验拓展

3．下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果，据表分析，以下说法不正确的是（　　）

试管

①

②

③

纤维素悬液（mL）

纤维素酶液（mL）

反应温度（℃）

斐林试剂（mL）

砖红色深浅

＋＋

＋＋＋

＋

注：

“＋”的多少代表颜色深浅。

A．该实验的自变量为温度

B．该实验的因变量是还原糖的生成量

C．纤维素被水解成了还原糖

D．该纤维素酶的最适温度为40℃

4．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。

下列分析不正确的是（　　）

A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能

B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低

C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用

D．该水解酶的用量是实验的无关变量

矫正易错　强记长句

1．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。

2．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的，因此不是可逆反应。

3．细胞中ATP含量很少，但是ATP与ADP转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。

无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。

4．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。

5．酶促反应速率与酶活性不同。

温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。

底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。

右图为不同条件下，某酶促反应生成物随时间的变化曲线，请分析：

1．若表示的是不同催化剂条件下的反应，③是不加催化剂，②是加无机催化剂，①是加酶，这体现了酶的高效性，酶具有该特性的原理是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。

2．若表示不同温度条件下的反应，能否确定三种温度的高低，为什么？

不能，因为在最适温度下，酶的活性最高，但是温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。

3．生物体内酶的化学本质是绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

其特性有高效性、专一性，酶的作用条件较温和（答出两点即可）。

4．过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因：

酶的空间结构遭到破坏。

重温高考　演练模拟

1.将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。

如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。

下列叙述错误的是（　　）

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能

B．该体系中酶促反应速率先快后慢

C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的

D．适当降低反应温度，T2值增大

2．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

3．关于酶的叙述，错误的是（　　）

A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中

B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构

C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度

D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物

4．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

5．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________。

（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）。

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