人教版生物高考一轮复习必修1 第3单元 第1讲 酶和ATP.docx
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人教版生物高考一轮复习必修1第3单元第1讲酶和ATP
第
单元 细胞的能量供应和利用
第1讲 酶和ATP
考纲要求
全国卷五年考情
1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）
2017·卷ⅡT3,2016·卷ⅠT3,2015·卷ⅡT2,2013·卷ⅡT6,2013·卷ⅡT29
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）
2016·卷ⅠT29,2015·卷ⅠT1,2014·卷ⅡT1,2014·卷ⅡT6
3.实验：
探究影响酶活性的因素
2016·卷ⅡT29
考点一|酶的本质、作用和特性
（对应学生用书第39页）
[识记—基础梳理]
1．酶的本质及作用
（1）本质与作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
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（真核细胞）
来源
一般来说，活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
（2）作用机理
①活化能：
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
②作用机理：
降低化学反应的活化能。
2．酶的特性
（1）高效性：
催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
（2）专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（3）作用条件较温和：
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
1．判断正误
（1）酶的基本组成单位是氨基酸。
（×）
【提示】 酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
（2）酶提供了反应过程所必需的活化能。
（×）
【提示】 酶的作用是降低活化能。
（3）酶在催化反应前后，其分子结构不变。
（√）
（4）酶活性的发挥离不开其特定的结构。
（√）
（5）高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。
（×）
【提示】 低温不破坏酶的结构。
（6）酶活性最高时的温度不适合酶的保存。
（√）
（7）人体在发热感冒时，常出现厌食现象，这与人体内酶的活性有关，说明酶活性的发挥离不开适宜的温度。
（√）
（8）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。
（×）
【提示】 蛋白酶本身也是蛋白质。
2．据图思考
下图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
（1）无酶催化的反应曲线是__②__。
（2）有酶催化的反应曲线是__①__。
（3）ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
（4）ba段的含义是酶降低的活化能。
（5）若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。
[理解—深化探究]
1．如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。
【提示】
2．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：
（1）甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
【提示】 观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。
（2）乙酶活性改变的机制是什么？
【提示】 乙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．下列图示为影响酶促反应因素的四种曲线，据图回答：
（1）分别表述甲、丙两图表示的含义。
【提示】 甲图表明在一定温度范围内，随着温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
丙图表明在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随着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）过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗？
【提示】 不一样，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，温度升高可恢复活性。
（3）甲、乙、丙、丁四图所示的因素均对酶活性造成影响吗？
【提示】 温度和pH影响酶的活性，进一步影响酶促反应速率；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
[运用—考向对练]
考向1 考查对酶的本质、作用和特性的理解
1．（2018·新课程仿真卷）下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
B．酶适宜在最适温度下长期保存以保持其最高活性
C．细胞代谢能够有条不紊地进行主要由酶的高效性决定
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
D [大部分酶是蛋白质，能和双缩脲试剂反应呈紫色，少数酶是RNA，不能和双缩脲试剂反应，A错误；酶应该保存在低温下，B错误；细胞代谢能够有条不紊地进行主要由酶的专一性决定，C错误；酶既可以作为催化剂，也可以作为另一反应的底物，D正确。
]
2．（2018·东城区期末）下列有关酶的叙述，不正确的是（ ）
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．酶促反应一般是在比较温和的条件下进行
C．温度能改变酶的活性，也能改变酶的结构
D．酶可为化学反应提供能量来加快反应速率
D [分化程度不同的细胞也有相同的酶，是细胞生命活动必需的酶，如细胞呼吸的酶，ATP合成酶等，A正确；酶的催化需要适宜的温度和pH值，酶促反应一般是在比较温和的条件下进行，B正确；高温和低温都能改变酶的活性，其中高温还能改变酶的空间结构，C正确；酶的催化作用机理是降低化学反应的活化能，D错误。
]
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶（不考虑哺乳动物的成熟红细胞）
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，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
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
（2018·潍坊市期中联考）下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．在人体的生命活动中，酶可起到催化和调节作用
B．与无机催化剂不同，酶能降低化学反应的活化能
C．酶都是由内分泌细胞合成的，具有高效性
D．酶的作用条件比较温和，高温可使酶失活
D [在人体的生命活动中，酶起催化作用，不起调节作用，A项错误；与无机催化剂相比，酶降低活化能更显著，B项错误；一般来说，活细胞都能产生酶，具有高效性，C项错误；酶的作用条件比较温和，高温破坏酶分子的结构，使酶失活，D项正确。
]
考向2 结合坐标曲线考查酶的作用和特性
3．（2018·云南一中月考）如图表示某条件下酶促反应速率的曲线，相关分析错误的是（ ）
A．若X为pH，则A点时酶永久失活
B．若X为温度，则A点时酶的空间结构稳定
C．在B点条件下，同种酶催化的酶促反应最大速率可能不同
D．若不同种酶催化的酶促反应最大速率相同，则B点一定相同
D [若X为pH，则A点对应的pH过低酶促反应的速率为零，说明A点对应的pH过低使酶永久失活，A正确；若X为温度，则A点对应的温度过低酶促反应的速率为零，说明A点对应的温度过低抑制了酶的活性，但此时酶的空间结构稳定，B正确；影响酶促反应速率的因素有pH、温度、底物浓度、酶浓度等，在B点条件下，同种酶催化的酶促反应最大速率可能因其他因素的限制而使酶促反应最大速率不同，C正确；不同种酶的酶活性最高、酶促反应速率最大时，所需的最适宜温度或pH条件（即B点）可能不同，D错误。
]
4．（2018·郑州检测）下图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。
据图分析正确的是（ ）【导学号：
67110028】
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．B点后，适当升高温度，曲线将出现c所示变化
C．酶量增加一倍，酶促反应速率可用曲线a表示
D．反应物浓度是限制曲线AB段酶促反应速率的主要因素
D [曲线b表示在最适温度、最适pH条件下测定的酶促反应速率与反应物浓度的关系，若温度、pH发生变化，酶促反应速率降低，A、B项错误；酶量增加一倍，酶促反应速率上升，C项错误；AB段反应物浓度低，限制了酶促反应速率，D项正确。
]
1．识标：
“识标明变量”。
明确酶促反应曲线坐标图中横坐标（自变量）和纵坐标（因变量）的含义。
2．析线：
“析线理关系”。
分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。
“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
3．明点（特殊点）：
“抓点求突破”。
明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
4．判断：
“先分后合巧辨析”。
对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义（有的曲线直接标出），首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
（2018·合肥市二模）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置甲、乙、丙三个实验组，各组温度条件不同，其他条件相同且适宜，测定各组在不同反应时间内的产物浓度，结果如图。
以下分析正确的是（ ）
A．在t时刻之后，甲组曲线不再上升，是由于受到酶数量的限制
B．在t时刻降低丙组温度，将使丙组酶的活性提高，曲线上升
C．若甲组温度小于乙组温度，则酶的最适温度不可能大于乙组温度
D．若甲组温度大于乙组温度，则酶的最适温度不可能大于甲组温度
C [在t时刻后，甲组曲线不再上升，是由于底物被彻底分解，A项错误；丙组温度过高，酶失活，降低温度，酶的活性不能提高，B项错误；若甲组温度小于乙组温度，说明乙组已超过适宜温度，酶的最适宜温度不可能大于乙组温度，C项正确；若甲组温度大于乙组温度，酶的最适温度可能大于甲组温度，也可能小于甲组温度，D项错误。
]
考点二|探究影响酶活性的因素（实验）
（对应学生用书第41页）
[原理流程]
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
蓝色 不出现蓝色
②鉴定原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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）实验设计程序
淀粉 淀粉酶
↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
2．探究pH对酶活性的影响
（1）实验原理
①反应原理：
2H2O2
2H2O＋O2（反应式）
②鉴定原理：
pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
（2）实验流程
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%的过氧化氢溶液
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
将点燃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
[实验关键]
1．实验变量控制的三个原则
实验变量
控制原则
实 例
自变量
单一变
量原则
探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量
无关变量
等量适
宜原则
探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量，不但相同，还要适宜
因变量
可观测
性原则
探究温度对酶活性的影响实验中，根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测地反应直观地显现出来，便于实验结果的观测
2．在探究温度或pH对酶活性影响的实验中，应先分别控制酶和底物的温度或pH，再将酶与底物混合，而不能颠倒，否则酶会在调节温度或pH的过程中，先将底物分解，导致实验失败。
3．实验用的淀粉酶最适温度不同，若用唾液淀粉酶进行实验，则应将60℃水浴改为37℃水浴。
4．由于过氧化氢在加热的条件下自身会加快分解，因此在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解。
5．探究温度对酶活性的影响实验中不能用斐林试剂鉴定，因为使用斐林试剂时要水浴加热，会改变实验的自变量。
[对点练习]
1．（2018·青州质检）为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是
（ ）
实验
编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂
A．实验① B．实验②
C．实验③D．实验④
B [过氧化氢在高温下易分解，因此不能用过氧化氢作为底物来探究温度对酶活性的影响，A错误；可以利用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响，B正确；根据酶的专一性，蔗糖酶不能使淀粉水解，C错误；淀粉在酸性条件下易分解，因此不能用淀粉作为底物探究pH对酶活性的影响，D错误。
]
2．（2018·齐鲁名校三模）如图中实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，
先将酶和乳汁分别加入2个试管，然后将两个试管放入同一水浴环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验，记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如表：
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度（℃）
10
20
30
40
50
60
凝乳时间（min）
很长
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
（1）解释以下两种处理对实验结果的影响。
①将装置A中的混合物加温至40℃，乳汁凝固时间如何变化？
________，原因是_________________________________________________________。
②将装置F中的混合物冷却至40℃，乳汁凝固时间________，原因是_______________________________________________________________。
（2）若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，实验结果会不准确，原因是_______________________________________________________________。
（3）根据表格简要写出探究该酶催化作用的最适温度的实验思路。
________
_______________________________________________________________。
[解析]
（1）①低温不破坏酶的空间结构，在一定范围内升高温度酶的活性可以发挥出来，由表格可知，该酶的最适温度在40℃左右，因此如果将A组的水温逐渐提高至40℃，酶活性提高，乳汁凝固时间明显缩短。
②高温破坏酶的空间结构使酶永久失活，温度即使降低，酶的活性也不能恢复，装置F组中的酶已经失活，将F组混合物冷却至40℃，乳汁凝固时间不变（不能凝固）。
（2）酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，会因为发生凝固反应而使实验结果不准确。
（3）分析表格数据可知，该酶催化作用的最适温度在30℃～50℃之间，若探究该酶催化作用的最适温度，在30℃～50℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度。
[答案]
（1）①明显缩短 40℃时凝乳酶活性较高，乳汁凝固时间较短
②乳汁没有凝固 60℃时凝乳酶已失活，将温度降至40℃时不会恢复活性
（2）酶具有高效性，酶与乳汁一旦混合就可能发生凝乳反应
（3）在30℃～50℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度
3．（2018·云南检测）某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到下图所示的实验结果。
请回答相关问题：
（1）酶活性是指__________________，该实验的自变量是______________，以______________作为检测因变量的指标。
（2）上图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行________（填“对照”“对比”或“重复”）实验，得到与上图无显著差异的结果。
查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。
因此推测，该实验中淀粉可能是在________和________的作用下分解的。
pH为3条件下的酶活性________（填“小于”“等于”或“大于”）pH为9条件下的酶活性，原因是____________________。
（3）在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是______________________________________________________。
[解析]
（1）酶活性是指酶对化学反应的催化效率，据图示可知，横坐标为不同的pH，纵坐标为淀粉剩余量，故该实验的自变量是pH的不同，因变量是1h后淀粉剩余量。
（2）当实验结果与预期不符，需进行重复实验，观察结果。
由于盐酸能催化淀粉水解。
因此推测，该实验中淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解的。
据图示可知pH为3和pH为9条件下淀粉剩余量相等，但pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性，原因是因为pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果。
（3）比较pH为1和pH为7的实验结果可知，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量。
故说明与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。
[答案]
（1）酶对化学反应的催化效率 pH 1h后淀粉剩余量
（2）重复 淀粉酶 盐酸 小于 pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果
（3）1h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量
考点三|ATP的结构和功能
（对应学生用书第42页）
[识记—基础梳理]
1．填写ATP的结构概念图
2．ATP和ADP的相互转化
ATP
ADP＋Pi＋能量
（1）下列需要A过程提供能量的是①②③④⑤。
①主动运输 ②生物发光、发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考 ⑥植物根细胞吸收水分
（2）进行B过程的生命活动和场所
①生命活动
②场所：
线粒体、细胞质基质、叶绿体。
（3）进行B过程的能量来源和去向
①来源：
光能和细胞呼吸时有机物分解释放的能量。
②去向：
用于形成ATP中的高能磷酸键。
[教材边角知识] 必修1 P88“相关信息”,ATP由哪几个小分子组成？
【提示】 由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸组成。
1．判断正误
（1）1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。
（×）
【提示】 1个ATP分子中含有1个腺嘌呤，1个核糖和3个磷酸基团。
（2）ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。
（√）
（3）淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。
（×）
【提示】 淀粉水解成葡萄糖时不释放能量，也不合成ATP。
（4）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。
（×）
【提示】 细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态。
（5）无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。
（×）
【提示】 无氧呼吸也能产生ATP。
（6）活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。
（×）
【提示】 ATP与ADP的转化是双向进行的。
（7）能量就是ATP，ATP就是能量。
（×）
【提示】 ATP是能源物质。
2．据图思考
下图为ATP水解的过程图解。
（1）图中A、P所代表的含义分别是腺苷和磷酸基团。
（2）图中①是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。
（3）图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
[理解—深化探究]
1．填写ATP的再生和利用图解
2．填写表格探究ATP的产生和消耗
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，蛋白质合成等
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，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：
蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：
DNA复制、转录等
[运用—考向对练]
考向1 考查ATP的结构及其合成和利用
1．（2018·石景山区期末）ATP是细胞的能量“通货”，下列说法正确的是（ ）
A．ATP脱去2个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B．ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
C．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D．黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP
B [ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一，A错误；ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中，B正确；ATP的合成不一定伴随有机物的氧化分解，如光合作用光反应形成ATP，C错误；黑暗条件下，植物细胞产生ATP的场所，除线粒体外，还有细胞质基质，D错误。
]
2．（2018·湖北重点中学联考）下列有关ATP的叙述中，不正确的是（ ）
A．ATP的合成一般与放能反应相联系
B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能
C．细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP
D．ATP是由三个磷酸基团和一个腺嘌呤构成的
D [ATP的合成一般与放能反应相联系，A项正确；ATP的形成途径是光合作用与细胞呼吸，因此ATP中的能量可以来源于光能、化学能，B项正确；细胞内各种吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量，C项正确；ATP是由三个磷酸基团和一个腺苷构成，D项错误。
]
1．ATP在细胞内含量很少，但是转化速度极快，可以满足细胞对能量的需要。
2．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。
3．ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性。
（2018·东城区期末）下列关于ATP的叙述，不正确的是（ ）
A．ATP是细胞生命活动的直接能源物质
B．细胞质基质中也能合成少量的ATP
C．ATP中的高能磷酸键结构稳定且储存的能量多
D．细胞代谢加快时ATP与ADP之间的转化加快
C [ATP是细胞生命活动的直接能源物质，A正确；细胞质基质是细胞呼吸第一阶段的场所，其中也能合成少量的ATP，B正确；ATP中的高能磷酸键结构不稳定，容易断裂和合
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