高考生物大一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第810讲练习解析版.docx
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高考生物大一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第810讲练习解析版
细胞的能量供应和利用
第8讲 酶和ATP
考试说明1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）。
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。
3.实验:
探究影响酶活性的因素。
考点一 酶的本质、作用和特性
1.酶本质的探索历程（连一连）
2.酶的本质及生理功能
（1）本质与作用
化学本质
绝大多数是
少数是
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核
来源
一般来说, 都能产生酶
生理功能
具有 作用
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
（2）作用机理:
化学反应的活化能。
图3-8-1
①无酶催化的反应曲线是 ,有酶催化的反应曲线是 。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能;ba段的含义是酶 。
③若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将 移动。
3.酶的特性
（1） :
酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。
（2）专一性:
每一种酶只能催化 化学反应。
（3）作用条件较温和:
高温、过酸、过碱都会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。
正误辨析
（1）酶在催化反应前后,其分子结构不变。
（ ）
（2）一个细胞中酶的种类和数量是一定的,不会发生变化。
（ ）
（3）酶可降低过氧化氢分解反应所需的活化能而无机催化剂不能。
（ ）
（4）酶发挥作用后就会被降解。
（ ）
（5）产生激素的细胞一定产生酶,但是产生酶的细胞不一定产生激素。
（ ）
（6）在稀蛋清液中加入蛋白酶后,再加入双缩脲试剂,由于蛋清液中的蛋白质被分解,因此不再发生紫色反应。
（ ）
1.酶的高效性
图3-8-2
（1）由曲线可知:
酶比无机催化剂的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。
因此,酶不能改变最终生成物的量。
2.酶的专一性
（1）物理模型
图3-8-3
①图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被酶催化的物质。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
（2）曲线模型
图3-8-4
①在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A能催化底物A的反应。
②在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不能催化底物A的反应。
3.影响酶促反应速率的因素
（1）温度和pH
图3-8-5
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直至失活。
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,酶分子结构未被破坏,温度升高酶的活性可恢复。
（2）底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
图3-8-6
①由甲图可知,在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加。
②由乙图可知,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。
（3）综合影响
图3-8-7
据图可知,不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度下,酶最适pH也不变。
即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）。
命题角度1 考查对酶的本质及作用和特性的理解
1.下列关于酶的叙述,正确的是（ ）
A.RNA聚合酶能催化转录过程
B.酶都在细胞中发挥作用
C.DNA聚合酶参与DNA复制及转录过程
D.酶能调节细胞的生命活动
2.为使反应物A反应生成产物P,采取了用酶催化（最适温度和pH）和用无机催化剂催化两种催化方法,其能量变化过程用图3-8-8甲中两条曲线表示;图乙表示某酶促反应过程的示意图。
下列有关分析中不合理的是（ ）
甲
乙
图3-8-8
A.距离b可反映无机催化剂催化效率比酶催化效率低的原因
B.适当升高温度,有酶催化时的Ⅱ曲线对应的距离a将减小
C.图乙中②可代表蔗糖,那么③④可代表果糖和葡萄糖
D.图乙所示过程可以说明酶具有专一性
题后归纳 高考常考的酶及其作用归纳
（1）DNA聚合酶:
将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成链。
（2）DNA连接酶:
将两个DNA片段连接起来。
（3）RNA聚合酶:
将单个的核糖核苷酸连接成链。
（4）解旋酶:
在DNA分子复制过程中打开DNA碱基对中的氢键。
（5）ATP水解酶:
能打开远离腺苷的高能磷酸键。
（6）ATP合成酶:
能催化远离腺苷的高能磷酸键形成。
（7）限制性核酸内切酶:
识别特定的核苷酸序列,从固定的切点切开磷酸二酯键。
（8）蛋白酶:
将蛋白质的部分肽键切断,得到不同的肽链或氨基酸。
（9）纤维素酶、果胶酶:
水解纤维素、果胶,破坏植物细胞壁。
命题角度2 考查酶促反应的曲线分析
3.[2019·山西大同一中模拟]图3-8-9中甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。
若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是（ ）
图3-8-9
A.pH=a时,e点下移,d点左移
B.pH=c时,e点为0
C.温度降低时,e点不移动,d点右移
D.H2O2量增加时,e点不移动,d点左移
4.图3-8-10为用同一种酶进行的不同实验结果,下列有关叙述正确的是（ ）
A.本实验研究的酶是蔗糖酶
B.图甲曲线是研究该酶具有高效性的结果
C.实验结果表明,该酶活性的最适温度是30℃、最适pH是7
甲 乙 丙
图3-8-10
D.pH=2与温度为20℃条件下酶活性减弱的原因不同
题后归纳 “四看法”分析酶促反应曲线
图3-8-11
考点二 实验:
探究影响酶活性的因素
1.探究温度对酶活性的影响
（1）实验原理
①反应原理:
淀粉
麦芽糖、葡萄糖
蓝色 无蓝色出现
②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）实验步骤
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
加入等量的可溶
性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
2
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）
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.探究pH对酶活性的影响
（1）实验原理
①反应原理（用反应式表示）:
2H2O2
2H2O+O2。
②鉴定原理:
pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速率,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
（2）实验步骤
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧
化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不
同pH的溶液
1mL
蒸馏水
1mL5%
的HCl
1mL5%
的NaOH
3
注入等量的3%的
H2O2溶液
2mL
2mL
2mL
4
观察实验现象
有大量气
泡产生
无气
泡产生
无气
泡产生
5
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
燃烧较弱
3.酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”
（1）若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
（2）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,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。
（3）在探究酶的适宜温度的实验中,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。
（4）在探究pH对酶活性影响时,宜保证酶的最适温度（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。
命题角度1 考查有关酶实验的分析
1.[2018·河北保定高三摸底]关于酶的相关实验的叙述,正确的是（ ）
A.验证酶的高效性时,自变量是酶的种类
B.探究温度对酶活性的影响实验中,可选用过氧化氢酶为研究对象
C.用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时,可用碘液进行鉴定
D.在探究影响淀粉酶活性的因素时,温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量
2.[2018·浙江杭州质检]下表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。
甲做了1~3组,乙做了4~6组。
单位:
mL
组别
1
2
3
4
5
6
1%淀粉溶液
3
3
3
2%蔗糖溶液
3
3
3
新鲜唾液
1
1
蔗糖酶溶液
1
1
蒸馏水
1
1
斐林试剂
2
2
2
2
2
2
下列叙述错误的是（ ）
A.甲同学实验的检测试剂可换成碘—碘化钾溶液
B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性
C.若组4出现阳性反应,则乙同学的实验无法证明酶的专一性
D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰
命题角度2 考查有关酶的实验设计
3.普通淀粉酶的最适温度在40~60℃之间,而极端耐热淀粉酶在100℃仍能保持较高的活性,因此在生产上具有更为广泛的应用前景。
请回答有关问题:
（1）要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与 混合,若反应液呈 色,则该酶的化学本质为蛋白质。
（2）测定淀粉酶活性时,应选择 作为该酶作用的底物,反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定。
（3）设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。
①此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑 （指出两点即可）等因素。
②结合题目信息,简要写出探究该酶催化作用最适温度的实验思路:
。
题后归纳 梯度法探究酶的最适温度或最适pH
（1）实验设计思路
底物t1温度或pH1下+酶,t1温度或pH1下
底物的分解量或剩余量或产物的生成量。
（2）实验设计程序
图3-8-12
考点三 ATP的结构、产生和利用
1.ATP的结构
图3-8-13
（1）ATP的元素组成:
。
（2）ATP的化学组成:
一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团。
（3）ATP的结构简式:
。
（4）ATP中的能量:
主要储存在 中。
2.ATP和ADP的相互转化
（1）转化基础
ATP的化学性质不稳定, 的高能磷酸键容易断裂和重建。
（2）ATP和ADP的相互转化过程比较
①ATP的合成
图3-8-14
②ATP的水解
图3-8-15
3.ATP的作用
图3-8-16
正误辨析
（1）ATP分子脱去2个磷酸基团,称为腺嘌呤核糖核苷酸,它是RNA分子的基本单位之一。
（ ）
（2）淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。
（ ）
（3）人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,所以不能合成ATP。
（ ）
（4）从ATP获得合成RNA的原料需要破坏远离腺苷的高能磷酸键。
（ ）
（5）真核细胞内发生ATP与ADP的相互转化,原核细胞内不发生。
（ ）
（6）人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。
（ ）
（7）无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。
（ ）
（8）细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系,放能反应一般与ATP的水解相联系。
（ ）
教材拓展
1.[必修1 P88]ATP由哪几个小分子组成?
2.[必修1 P90]如果把糖类和脂肪比作大额支票,ATP则相当于现金,这种比喻 （填“有”或“无”）道理,原因是
。
1.ATP与ADP的相互转化
图3-8-17
（1）ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中的ATP与ADP的转化总是处于一种动态平衡中。
（2）ATP与ADP的相互转化过程中,物质可重复利用,但能量不可循环利用,它们不是可逆反应。
（3）ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也消耗水。
（4）ATP不等同于能量:
ATP是一种高能磷酸化合物,是一种与能量有关的物质,不能将二者等同起来。
（5）生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少。
由于ADP、Pi等可重复利用,只要提供能量（光能或化学能）,生物体就可不断合成ATP,满足生物体的需要。
2.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析
图3-8-18
命题角度1 考查ATP的来源、结构及生理作用
1.[2018·山西五校联考]ATP是细胞内的能量“通货”,下列有关叙述不正确的是（ ）
A.ATP水解供能,实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解释放能量
B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D.ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质
2.下列关于ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述,正确的是（ ）
A.三者的元素组成不同,但都含有C、H、O、N、P、S
B.三者既能同时参与转录过程,又能同时参与翻译过程
C.ATP含有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键,mRNA无高能磷酸键
D.腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一,ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸
易错提醒 辨析ATP、DNA、RNA、核苷酸中“A”的含义
物质名称
物质结构
A的含义
ATP
腺苷（由腺嘌呤和核糖组成）
核苷酸
腺嘌呤
DNA
腺嘌呤脱氧核苷酸
RNA
腺嘌呤核糖核苷酸
命题角度2 ATP和ADP的转化过程及应用
3.[2018·湖南永州一模]如图3-8-19是生物界中能量“通货”——ATP的循环示意图。
下列相关叙述正确的是（ ）
图3-8-19
A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖
B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要
4.“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质,其结构会随着与ATP和ADP的交替结合而改变,从而使自身或与其结合的分子产生运动。
下列相关分析不正确的是（ ）
A.线粒体和叶绿体中都有“分子马达”
B.RNA聚合酶是沿RNA移动的“分子马达”
C.“分子马达”运动所需的能量由ATP水解提供
D.细胞膜上的部分载体蛋白是“分子马达”
题后归纳 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
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
真题·预测
1.[2017·全国卷Ⅱ]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.[2016·全国卷Ⅰ]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.[2016·全国卷Ⅱ]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3-8-20所示。
回答下列问题:
图3-8-20
（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）。
1.下列关于酶和ATP的叙述正确的是（ ）
A.酶使细胞代谢高效而有序地进行,对生命活动具有重要的调节作用
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液可以验证酶的专一性
C.酶和ATP均具有高效性和专一性
D.将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸上,产物是ADP
2.多酶片中含有多种消化酶,一般由内外两层组成,在消化不良时可以服用。
现有四种蛋白酶甲、乙、丙和丁,四者的活性随pH的变化如图3-8-21所示,上述四种蛋白酶中最适合分布在多酶片外层的是（ ）
图3-8-21
A.蛋白酶甲B.蛋白酶乙
C.蛋白酶丙D.蛋白酶丁
1.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。
2.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。
3.酶具有专一性和高效性,作用条件较温和。
4.低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构。
5.高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使其永久失去活性。
6.ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
7.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
1.对照原则
对照实验是除了一个因素之外,其他因素都保持不变的实验,通常分为实验组和对照组,实验组是接受实验变量处理的对象组,对照组是不接受实验变量处理的对象组。
按对照的内容和形式上的不同,通常有以下几种对照类型:
类型
设置对照实验
实例
空白对照
指不做任何实验处理的对象组
“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”实验中,向甲试管溶液加入斐林试剂,而乙试管中不加斐林试剂
自身对照
实验组与对照组在同一对象上进行
“植物细胞质壁分离和复原”实验就是典型的自身对照。
实验处理前的对象状况可视为对照组,实验处理后的对象变化则视为实验组
（续表）
类型
设置对照实验
实例
条件对照
指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义上的
例如“动物激素饲喂小动物”实验的设计方案:
甲组:
饲喂甲状腺激素（实验组）
乙组:
饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）
丙组:
不饲喂药剂（空白对照组）
相互对照
指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照
如“温度对酶活性的影响”的实验中,几个实验组所采用的就是相互对照
2.单一变量原则
（1）生物实验变量的辨析
实验中的变量有自变量、因变量和无关变量。
①自变量:
人为改变的变量。
②因变量:
随着自变量的变化而变化的变量。
③无关变量:
除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。
通常,自变量是原因,因变量是结果,二者具有因果关系。
图3-8-22
（2）变量的控制
控制变量是指控制其他因素不变,集中研究其中一个因素的变化,保证实验不受干扰或将干扰因素降到最低程度。
通过变量控制,尽量减小实验误差,以取得较为精确的实验结果。
①操纵自变量的方法:
设法给研究对象施加干扰,造成研究对象的变化,从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
②检测因变量的方法:
因变量有时不能直接检测,实际操作中根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标称为观察指标。
具体包括观察特异性的颜色变化、沉淀反应;观察形态结构、生理变化;测量生长发育速度;测量生化反应速度。
③控制无关变量的方法（平衡控制）:
排除因实验对象的个体差异带来的影响;设法创造稳定的相同的条件进行对照,以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰;设法提供适宜条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响;重复实验,排除偶然因素的干扰,减小实验误差。
3.等量原则
实验中除“单一变量”（即实验变量）外,其他变量需注意等量原则,即:
（1）生物材料要相同:
所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。
（2）实验器具要相同。
（3）实验试剂要相同。
（4）处理方法要相同。
针对训练
1.生物实验中常用到对照,以下对照设置正确的是（ ）
A.研究温度对酶活性的影响时,实验要分别在酸性和碱性条件下进行
B.研究蝾螈细胞核的功能实验中,将其受精卵横缢成有核和无核两部分
C.验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中,甲组用锡箔帽罩住尖端,乙组去掉尖端
D.在观察DNA和RNA在细胞中的分布时,分别使用甲基绿和吡罗红两种染色剂染色
2.下列有关实验中变量的叙述,正确的是（ ）
A.探究温度对酶活性的影响实验中,酶催化的反应速率是自变量
B.模拟探究细胞大小与物质运输关系实验中,琼脂块的体积大小是无关变量
C.观察洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中,原生质层位置的变化是无关变量
D.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用实验中,插条生根数是因变量
3.[2018·湖北孝感一中模拟]实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。
下列哪一项不属于控制无关变量的操作（ ）
A.验证光合作用能产生淀粉的实验中,首先将实验植物进行“饥饿”处理
B.探究唾液淀粉酶最适pH的实验中,先将每一组温度控制在37℃
C.验证光合作用需要光照的实验中,将叶片的一半用黑纸包住
D.探究唾液淀粉酶最适温度的实验中,每一组都加入等量的淀粉
4.[2018·宁夏石嘴山一模]如图3-8-23是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。
有关分析合理的是（ ）
图3-8-23
A.本实验的因变量是不同的催化剂
B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知
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