专题04 酶与ATP教学案高考生物考纲解读与热点难点突破Word格式文档下载.docx
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命题规律
备考指南
1.酶的本质及在代谢中的作用（五年八考）
2.影响酶活性的因素与探究（五年八考）
3.ATP在细胞代谢中的作用（五年三考）
1.酶的化学组成、作用原理及特性。
2.温度、pH对酶活性的影响曲线分析与实验设计。
3.影响酶促反应的因素及曲线分析。
4.ATP的结构、合成及利用。
1.通过图表、曲线等形式理解酶的作用原理、影响因素。
2.通过变量分析、归纳总结与酶有关实验的规律和方法。
3.联系光合作用和细胞呼吸，系统复习细胞内的能量供应和利用。
【网络构建】
【重点、难点剖析】
一、酶相关曲线模型解读
解读曲线模型
1．酶的功能与特性（模型1）
（1）该模型表示酶具有催化作用和高效性。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。
2．影响酶促反应速率的因素
（1）温度和pH（模型2）
①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？
低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；
高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
（2）多种因素对酶促反应的影响（模型3）
①分析丙图可知：
反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
②分析丁图可知：
反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
（3）底物浓度和酶浓度
①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗？
不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。
二、ATP的来源、去路及能量代谢过程
1．来源和去路
（1）正常状态下，细胞中的ATP和ADP含量总是处于动态平衡，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随着能量的贮存和释放。
（2）生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。
（3）整个生物界，光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。
（3）三看特殊点：
即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
（4）四看不同曲线的变化：
理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
【举一反三】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率
D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
答案 B
题型二 影响酶活性的因素与探究
例2.（2017年江苏卷，17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。
由图中实验结果能直接得出的结论是（ ）
A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
【答案】C
【方法技巧】酶的验证、探究或评价性实验解题策略
第一步，分析实验目的，确定自变量与因变量，如酶的种类或影响酶的因素（检测指标）。
第二步，明确实验原理（新情境题的题干中会有提示，要注意提炼）。
第三步，准确书写实验步骤，注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。
酶相关实验常常是用表格形式呈现实验步骤。
第四步，如果是选择题，要依据实验原理、实验原则、所学的生物知识进行综合分析，然后作出判断；
如果是非选择题则应注意联系教材知识综合分析，以确定所填答案。
【举一反三】
（2017年天津卷，3）将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。
下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。
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
【解析】T1时加入酶C，A物质减少，B物质增加，可推测酶C催化A物质生成B物质，酶通过降低化学反应的活化能加快反应速率，A正确；
由曲线可知，T1~T2间，酶促反应速率加快，超过T2后，酶促反应速率减慢，B正确；
T2后B增加缓慢是底物A含量过少所致，C错误；
曲线是在最适温度下绘制的，若降低反应温度，则反应速率减慢，T2值增大，D正确。
【变式探究】（2015·
海南卷，3）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
答案 D
【变式探究】
（2014·
重庆卷，5）下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。
下列相关叙述，正确的是（ ）
A.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B.体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C.乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D.正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
解析 酶具有专一性，在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤，需要不同的酶催化，A错误。
当底物浓度较低时，酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快，当达到一定值后，由于酶量限制，反应速率不再随底物浓度增加而加快，B错误。
乙醇经代谢后可参与有氧呼吸，在有氧呼吸第三阶段产生的[H]与氧气结合后生成水释放大量能量，C正确。
人是恒温动物，环境温度不影响体内温度，乙醇的分解是在人体内进行的，不会受外界温度的影响，D错误。
答案 C
【举一反三】（2015·
重庆卷，10）小麦的穗发芽影响其产量和品质。
某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。
为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
（1）取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液（去淀粉），并在适宜条件下进行实验。
实验分组、步骤及结果如下：
分组
步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5mL提取液
C
②
加缓冲液/mL
1
③
加淀粉溶液/mL
④
37℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋＋＋
注：
“＋”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。
显色结果表明：
淀粉酶活性较低的品种是________；
据此推测：
淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
（2）小麦淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________。
若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管（填“深于”或“浅于”），则表明α淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
解析 本题考查酶活性的相关知识，考查实验分析的能力，运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
难度适中。
（1）该实验的目的是探究淀粉酶活性与小麦穗的发芽率的关系，则自变量是不同穗发芽率的红粒、白粒小麦种子的提取液，因变量是淀粉酶的活性，可通过淀粉的水解量来检测。
所以对照组C应加入等量的0.5mL蒸馏水，缓冲液具有维持pH相对稳定的作用，所以步骤②中加入缓冲液的目的是控制pH，保证无关变量相同且适宜。
根据显色效果，红粒管中显色结果深于白粒管，说明红粒小麦的淀粉酶活性低于白粒小麦，可推测淀粉酶活性越低，穗发芽率越低。
若淀粉溶液浓度适当减小，而酶的量不变，为保持结果不变，则保温时间应缩短。
（2）小麦淀粉酶有两种：
α－淀粉酶和β－淀粉酶，为研究其中一种酶的活性，则在实验不同组别中应使另一种酶失活，则X处理的作用是使β－淀粉酶失活。
由于红粒小麦种子的穗发芽率低于白粒种子，若α－淀粉酶活性是引起红粒和白粒小麦穗发芽率差异的主要原因，则Ⅰ中两管显色结果无明显差异，Ⅱ中红粒管颜色明显深于白粒管。
答案
（1）0.5mL蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短
（2）β淀粉酶失活 深于
【方法技巧】酶相关实验设计必记关键点
（1）探究酶的高效性时，对照组应用无机催化剂对照。
（2）验证酶的专一性，既可用同一种酶（如淀粉酶）作用于不同的底物（如淀粉和蔗糖），也可以用不同的酶（如淀粉酶和蛋白酶）作用于同一底物（如淀粉）。
（3）验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇。
（4）用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖两种底物，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。
学@科网
（2015·
浙江卷，31）现有一种细菌M，能够合成某种酶，并能分泌到细胞外。
为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，请根据以下提供的实验材料写出实验思路，并预测实验结果。
实验材料：
若干个培养瓶、培养液、细菌M
（要求与说明：
实验仅设一组；
实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求；
实验条件适宜。
）
请回答：
（1）实验思路：
⋮
（2）预测实验结果（设计一个坐标系，并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线）：
（3）测定总酶浓度时，应对细胞做________处理。
解析 本题主要考查实验设计等知识点，意在考查实验分析、设计等能力。
具有开放性，难度较大。
（1）本实验的实验目的是研究某细菌培养时间和细菌的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，因为酶是由细菌在细胞内产生并分泌到细胞外，所以总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和。
根据实验目的、题干中提供的实验材料和题干信息可设计实验如下：
在无菌条件下，利用无菌操作将细菌接种到培养液中，每隔一定时间取等量的少部分培养液进行细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的测定。
（2）细菌可利用培养液进行大量繁殖，所以随着时间的延长细菌细胞数量在不断增加，曲线呈S形，因为细菌数量的不断增加，所以细胞外酶浓度和总酶浓度也不断增加，但总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和，所以在相同时间内总酶浓度要大于细胞外酶浓度，绘制的曲线横坐标为时间，纵坐标为数值，且要有图注，曲线见答案。
（3）总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和，所以在测定总酶浓度时应对细胞做破碎处理，让细胞内酶释放出来。
答案
（1）①取细菌M，稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中
②取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录
③在培养过程中，每隔一段时间，重复②
④对所得实验数据进行分析和处理
（2）
（3）破碎
题型三 ATP的结构、合成与利用
例3.（2018浙江卷，10）ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是（ ）
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
【方法技巧】有关ATP的结构与功能的试题的解题策略
解答ATP结构与功能相关的试题要注意6点：
（1）ATP、磷脂及核酸的组成元素相同。
ATP中含有的五碳糖为核糖；
（2）一个ATP中含有两个高能磷酸键，ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键容易形成和水解；
（3）吸能反应往往需要消耗ATP，放能反应往往产生ATP，人在运动状态下ATP和ADP的相互转化速率大于安静状态下的转化速率；
（4）物质出入细胞时，协助扩散不消耗ATP，主动运输、胞吞和胞吐消耗ATP；
（5）生命活动所需要的ATP主要来自有氧呼吸；
（6）无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量储存在不彻底的氧化产物（乳酸或酒精）中，没有释放出来。
【变式探究】（2016·
北京理综）葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程（ ）
A．在无氧条件下不能进行 B．只能在线粒体中进行
C．不需要能量的输入 D．需要酶的催化
【答案】D
（2016·
海南理综）下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是（ ）
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP生成
【解析】ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖，A项错误；
呼吸抑制呼吸作用，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误；
无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误；
光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。
【变式探究】下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）
A.叶肉细胞合成的糖运输到果实
B.吞噬细胞吞噬病原体的过程
C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D.细胞中由氨基酸合成新的肽链
解析 本题考查细胞的能量代谢。
叶肉细胞中糖类运输到果实属于主动运输需要能量，A不选；
吞噬细胞吞噬病原体属于胞吞需要ATP提供能量，B不选；
淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量，C选；
氨基酸脱水缩合合成蛋白质需要消耗ATP提供的能量，D不选。
【变式探究】在生物体内，下列生理活动只能单向进行的是（ ）
A.质壁分离过程中水分子的扩散
B.生长素在胚芽鞘中的极性运输
C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化
D.活细胞内ATP与ADP的转化
【变式探究】关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是（ ）
A.DNA复制需要消耗能量
B.光合作用的暗反应阶段需要消耗能量
C.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
D.细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
解析 本题考查细胞的能量代谢，意在考查考生的分析问题的能力。
物质通过协助扩散进出细胞不消耗能量。
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