生物第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎(chǔ) 一 酶與ATP

第二單元第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎(chǔ)生命系統(tǒng)的代謝基礎(chǔ)專(zhuān)題一專(zhuān)題一 酶與酶與ATPu知識(shí)主線自主檢索u再悟高考重點(diǎn)提煉考點(diǎn)一考點(diǎn)一 酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用要點(diǎn)再回扣 1.完善酶的概念關(guān)系圖 【易錯(cuò)提醒】 明辨有關(guān)酶的“5個(gè)誤區(qū)” (1)誤認(rèn)為“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”，實(shí)際上絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，進(jìn)而引申為合成的原料有氨基酸、核糖核苷酸，合成的場(chǎng)所有核糖體、細(xì)胞核。 (2)誤認(rèn)為“具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶”，實(shí)際上，凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。 (3)誤認(rèn)為“酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能”，實(shí)際上酶是生物催化劑，只起催化作用。 (4)誤認(rèn)為“只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用”，實(shí)際上酶既可在細(xì)胞內(nèi)，也可在細(xì)胞外發(fā)揮作用。 (5)誤認(rèn)為“低溫引起酶的變性失活”，實(shí)際上低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，但高溫能使酶失活。2.高中生物常見(jiàn)酶整合將雙鏈DNA解旋為兩單鏈；作用于氫鍵；用于DNA復(fù)制DNA解旋酶把單個(gè)的脫氧核苷酸聚合成單鏈DNA；催化形成磷酸二酯鍵；用于DNA復(fù)制及逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶連接DNA末端；催化形成磷酸二酯鍵；用于基因工程拼接目的基因和運(yùn)載體(連接不具特異性)DNA連接酶作用種類(lèi)RNA聚合酶把單個(gè)的核糖核苷酸聚合成RNA；催化形成磷酸二酯鍵；用于轉(zhuǎn)錄限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別特定的堿基序列并切割出末端；作用于磷酸二酯鍵；用于基因工程(切割具有特異性)DNA酶水解DNA(如艾弗里實(shí)驗(yàn)中“DNADNA酶”組)Taq聚合酶一般適用于DNA片段的PCR擴(kuò)增(耐90 以上高溫)唾液淀粉酶促進(jìn)淀粉的水解過(guò)氧化氫酶催化H2O2分解為H2O與O2，可與Fe3+對(duì)比驗(yàn)證酶高效性3.讀懂酶的三類(lèi)曲線(1)酶的作用原理：由圖可知，酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能。若將酶變?yōu)闊o(wú)機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能。(2)酶的特性： 圖1中加酶的曲線和加無(wú)機(jī)催化劑的曲線比較：酶具有高效性。 圖2中兩曲線比較表明酶具有專(zhuān)一性。(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素：分析圖3和圖4：溫度或pH通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響酶 促反應(yīng)速率。分析圖5：OP段的限制因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度?？记榭枷驋呙?考向1 酶的本質(zhì)及作用 【典例1】 關(guān)于生物體產(chǎn)生的酶的敘述，錯(cuò)誤的是 ( ) A.酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA B.脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬砂焙虲O2 C.蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類(lèi) D.纖維素酶能夠降解植物細(xì)胞壁和細(xì)菌細(xì)胞壁 【解析】 酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，A項(xiàng)正確；脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬砂焙虲O2，B項(xiàng)正確；蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類(lèi)，C項(xiàng)正確；纖維素酶能夠降解植物細(xì)胞壁，細(xì)菌細(xì)胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】 D 考向2 酶的有關(guān)曲線考查 【典例2】 (2017湖南六校聯(lián)考)利用麥芽釀造啤酒時(shí)，麥芽中多酚氧化酶(PPO)的作用會(huì)降低啤酒質(zhì)量。圖為不同pH和溫度對(duì)PPO活性影響的曲線，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( )A.PPO催化多酚類(lèi)物質(zhì)的生化反應(yīng)B.相同溫度時(shí)，pH 7.8的酶促反應(yīng)產(chǎn)物比pH 8.4的少C.在制備麥芽過(guò)程中應(yīng)將反應(yīng)條件控制在溫度80 、pH 8.4D.高于90 ，若PPO發(fā)生熱變性，一定溫度范圍內(nèi)溫度越高變性越快【解析】 在溫度80 、pH 8.4的條件下，多酚氧化酶(PPO)的活性高，降低啤酒質(zhì)量，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮?C考點(diǎn)題組集訓(xùn)1.用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì)，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)，由此可推測(cè)核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是 ( )A.蛋白酶 B.RNA聚合酶C.RNA D.逆轉(zhuǎn)錄酶答案 C解析 A項(xiàng)，蛋白酶在蛋白質(zhì)水解成多肽的過(guò)程中起催化作用。B項(xiàng)，RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中起催化作用。C項(xiàng)，自然界中的酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。核糖體是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，用蛋白酶將其蛋白質(zhì)除去后，處理后的核糖體仍可催化氨基酸發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，說(shuō)明起催化作用的成分是RNA。D項(xiàng)，逆轉(zhuǎn)錄酶在逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)過(guò)程中起催化作用。2.(2017安徽黃山高三第一次質(zhì)檢)圖中，甲圖表示某植物淀粉酶與人的腸淀粉酶活性受pH影響的情況，乙圖表示3種脫氫酶(A、B、C)的活性受溫度影響的情況。下面分析正確的是 ( )兩淀粉酶的活性相同時(shí)pH可以不同若pH由中性變?yōu)樗嵝?，淀粉酶的活性漸漸升高A、B酶活性相同時(shí)，溫度對(duì)酶的影響相同C酶活性的最適溫度等于或大于40 A. B.C. D.答案 D解析 由圖甲可知，植物在達(dá)到最適pH之前，動(dòng)物在達(dá)到最適pH之后，兩淀粉酶的pH不同但活性可相同，正確；pH由中性變?yōu)樗嵝?，人淀粉酶的活性漸漸降低，錯(cuò)；由圖乙可知，最適溫度時(shí)酶的活性最高，高于或低于最適溫度酶的活性有所降低，A、B酶活性相同時(shí)，溫度對(duì)酶的影響可能不同，一個(gè)為高溫，一個(gè)為低溫，錯(cuò)；由于圖中C酶的活性一直在上升，所以C酶活性的最適溫度等于或大于40 ，正確?？键c(diǎn)二考點(diǎn)二 有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)探究有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)探究要點(diǎn)再回扣 1.探究酶促反應(yīng)影響因素應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (1)必須遵循的兩大原則： 對(duì)照原則；單一變量原則。 (2)驗(yàn)證或探究酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)： 應(yīng)設(shè)置酶與無(wú)機(jī)催化劑的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(3)驗(yàn)證酶具有催化作用的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)：應(yīng)設(shè)置等量酶液與蒸餾水的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(4)?？简?yàn)證或探究酶具有專(zhuān)一性的兩大方法：方法一：使用同種酶，不同反應(yīng)底物作對(duì)照。方法二：使用相同反應(yīng)底物，不同酶作對(duì)照。2.探究影響酶活性因素的4個(gè)注意點(diǎn)(1)不能用過(guò)氧化氫酶來(lái)探究溫度對(duì)酶活性的影響，因?yàn)榧訜釙?huì)使過(guò)氧化氫分解。(2)必須在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度條件后，再讓反應(yīng)物與酶接觸，避免在未達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時(shí)反應(yīng)物與酶接觸發(fā)生反應(yīng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (3)在探究溫度對(duì)淀粉酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好不用斐林試劑來(lái)檢測(cè)淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麥芽糖等還原糖。 (4)用不同底物、同種酶來(lái)探究酶的專(zhuān)一性時(shí)，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖兩種底物，則應(yīng)用斐林試劑作為檢測(cè)試劑，不能選用碘液作為檢測(cè)試劑?？记榭枷驋呙?考向1 有關(guān)酶活性的實(shí)驗(yàn)分析 【典例1】 (2017江蘇南京三模)下表是其他條件均為最適情況下探究乳糖酶催化乳糖水解的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下分析正確的是 ( )6530%2005%6520%1004%5010%502%255%251%0000相對(duì)反應(yīng)速率乳糖濃度相對(duì)反應(yīng)速率酶濃度實(shí)驗(yàn)二(酶濃度為2%)實(shí)驗(yàn)一(乳糖濃度為10%)A.實(shí)驗(yàn)一若繼續(xù)增加酶濃度，相對(duì)反應(yīng)速率不再增大B.實(shí)驗(yàn)二若繼續(xù)增加乳糖濃度，相對(duì)反應(yīng)速率會(huì)增大C.實(shí)驗(yàn)二若將反應(yīng)溫度提高5 ，相對(duì)反應(yīng)速率將增大D.實(shí)驗(yàn)一的自變量是酶濃度，實(shí)驗(yàn)二的自變量是乳糖濃度 【解析】 在底物足夠多的情況下，酶促反應(yīng)速率會(huì)隨酶濃度增加而加快；當(dāng)所有的酶都參與反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)速率將達(dá)到最大；本實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在其他條件均為最適情況下獲得的，故再提高溫度，反應(yīng)速率會(huì)下降。 【答案】 D 考向2 有關(guān)酶活性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 【典例2】 小麥的穗發(fā)芽影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。某地引種的紅粒小麥的穗發(fā)芽率明顯低于當(dāng)?shù)匕琢Ｐ←湣樘骄康矸勖富钚耘c穗發(fā)芽率的關(guān)系，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。 (1)取穗發(fā)芽時(shí)間相同、質(zhì)量相等的紅、白粒小麥種子，分別加蒸餾水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在適宜條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分組、步驟及結(jié)果如下：37 保溫適當(dāng)時(shí)間，終止酶促反應(yīng)，冷卻至常溫，加適量碘液顯色111加淀粉溶液(mL)111加緩沖液(mL)C0.5 mL提取液0.5 mL提取液加樣+顯色結(jié)果對(duì)照管白粒管紅粒管 分組步驟注：“+”數(shù)目越多表示藍(lán)色越深步驟中加入的C是_，步驟中加緩沖液的目的是_。顯色結(jié)果表明：淀粉酶活性較低的品種是_；據(jù)此推測(cè)：淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率越_。若步驟中的淀粉溶液濃度適當(dāng)減小，為保持顯色結(jié)果不變，則保溫時(shí)間應(yīng)_。 (2)小麥淀粉酶包括淀粉酶和淀粉酶，為進(jìn)一步探究其活性在穗發(fā)芽率差異中的作用，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： X處理的作用是使_。若中兩管顯色結(jié)果無(wú)明顯差異，且中的顯色結(jié)果為紅粒管顏色顯著_白粒管(填“深于”或“淺于”)，則表明淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 【解析】 (1)步驟中加入的C是0.5mL蒸餾水，以形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)；步驟中加緩沖液的目的是維持培養(yǎng)液中pH的相對(duì)穩(wěn)定。顯色結(jié)果表明，紅粒管中藍(lán)色較深，說(shuō)明此時(shí)淀粉酶活性較低。據(jù)此推測(cè)，淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率也越低。若步驟中的淀粉溶液濃度適當(dāng)減小，為達(dá)到相同顯色效果的時(shí)間應(yīng)當(dāng)縮短。 (2)圖中X處理的作用是使淀粉酶失活，若中兩管顯色結(jié)果無(wú)明顯差異，且中的顯色結(jié)果為紅粒管顏色明顯較深，表明淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 【答案】 (1)0.5 mL蒸餾水 控制pH 紅粒小麥 低 縮短(2)淀粉酶失活 深于考點(diǎn)題組集訓(xùn)1.關(guān)于人體內(nèi)激素和酶的敘述，錯(cuò)誤的是 ( )A.激素的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B.高效性是酶的重要特性之一C.酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能D.激素與靶細(xì)胞結(jié)合可影響細(xì)胞的代謝答案 A解析 一些激素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，一些激素的化學(xué)成分不是蛋白質(zhì)，如性激素的成分是固醇，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酶具有高效性、專(zhuān)一性和多樣性的特點(diǎn)，B項(xiàng)正確；酶通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能提高反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；激素通過(guò)與靶細(xì)胞結(jié)合傳遞信息，影響靶細(xì)胞的代謝活動(dòng)，D項(xiàng)正確。2.某同學(xué)為了探究pH對(duì)人唾液淀粉酶活性的影響，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：在A、B、C、D、E 5支試管中分別加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5 mL，再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉液1 mL。各試管中分別加入適當(dāng)濃度的唾液稀釋液1 mL，搖勻。將5支試管放入70 恒溫水浴中，保溫時(shí)間相同且合適。取出各試管，分別加入斐林試劑2 mL，搖勻。觀察各試管溶液的顏色，通過(guò)顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。上述實(shí)驗(yàn)步驟中有2處錯(cuò)誤，請(qǐng)更正并說(shuō)明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù))，以便實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。(1)_。(2)_。答案 (1)中70 應(yīng)改為37 。因?yàn)槿送僖旱矸勖缸饔玫淖钸m溫度為37 (其他合理答案也可)(2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應(yīng)將各試管進(jìn)行水浴加熱一段時(shí)間。因?yàn)橹挥性?065 水浴加熱條件下斐林試劑才可與還原糖反應(yīng)顯色(其他合理答案也可)解析 因?yàn)轭}中已經(jīng)提示不考慮試劑的濃度、劑量等，因此就不用去分析這些數(shù)據(jù)是否錯(cuò)誤，找主要的錯(cuò)誤即可。(1)酶的活性受溫度的影響，本題探究的是pH對(duì)酶活性的影響，因此，溫度應(yīng)為無(wú)關(guān)變量，必須適宜，而70 恒溫水浴的溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致5組試管中的酶因高溫而失活，最終不同pH下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣。(2)本題選擇的是斐林試劑，通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)物的生成量來(lái)確定酶的活性高低，斐林試劑鑒定還原糖必須要經(jīng)過(guò)水浴加熱，如果不加熱，則任何一組都不會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀?？键c(diǎn)三考點(diǎn)三 ATP的合成、利用及能量代謝的合成、利用及能量代謝要點(diǎn)再回扣 1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化圖解2.ATP產(chǎn)生量與O2供給量、呼吸強(qiáng)度的關(guān)系甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系，乙圖表示ATP產(chǎn)生量與呼吸強(qiáng)度的關(guān)系。(1)A點(diǎn)表示在無(wú)氧條件下，細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。(2)AB段表示隨O2供應(yīng)量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過(guò)有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。(3)BC段表示O2供應(yīng)量超過(guò)一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。3.必須關(guān)注的幾個(gè)關(guān)鍵句(1)主要能源物質(zhì)是糖類(lèi)；主要儲(chǔ)能物質(zhì)是脂肪；直接能源物質(zhì)是ATP。(2)植物光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP專(zhuān)用于暗反應(yīng)階段C3的還原，不用于其他生命活動(dòng)；植物或動(dòng)物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動(dòng)?！疽族e(cuò)提醒】 明辨ATP的4個(gè)誤區(qū)(1)不同化合物中“A”的辨析：(2)ATP轉(zhuǎn)化為ADP也需要消耗水：ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱(chēng)“ATP的水解反應(yīng)”，這一過(guò)程需酶的催化，同時(shí)也需要消耗水。凡是大分子有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。(3)ATP能量：ATP是一種高能磷酸化合物，是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同起來(lái)。(4)誤認(rèn)為細(xì)胞中含有大量ATP：生命活動(dòng)需要消耗大量能量，但細(xì)胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復(fù)利用，只要提供能量(光能或化學(xué)能)，生物體就可不斷合成ATP，滿足生物體的需要?？记榭枷驋呙?考向 從ATP的來(lái)源、去向及在生命活動(dòng)中的作用進(jìn)行考查 【典例】 ATP是直接為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量的有機(jī)物。關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是 ( ) A.酒精發(fā)酵過(guò)程中有ATP生成 B.ATP可為物質(zhì)跨膜運(yùn)輸提供能量 C.ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量 D.ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成 【解析】 酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵過(guò)程中有ATP生成，A項(xiàng)正確；ATP可為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量，B項(xiàng)正確；ATP中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵水解可釋放能量，為生命活動(dòng)供能，C項(xiàng)正確；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】 D考點(diǎn)題組集訓(xùn)1.ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述，錯(cuò)誤的是 ( )A.線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用B.機(jī)體在運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗ATP，睡眠時(shí)則不消耗ATPC.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATPD.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來(lái)源于呼吸作用答案 B解析 A項(xiàng)，細(xì)胞核中無(wú)法進(jìn)行呼吸作用，它所需要的ATP主要由細(xì)胞質(zhì)中的線粒體提供。B項(xiàng)，ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，機(jī)體時(shí)刻都在消耗ATP。C項(xiàng)，有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，均有ATP形成。D項(xiàng)，植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子主要是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行的，其消耗的能量來(lái)源于呼吸作用產(chǎn)生的ATP。2.(2017山東滕州高三期末考)下列有關(guān)ATP的敘述中，正確的是 ( )A.ATP釋放能量往往與某些放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)B.能為碳反應(yīng)提供能量的光反應(yīng)產(chǎn)物不只有ATPC.ATP分子由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成D.植物根尖細(xì)胞生成ATP的細(xì)胞器是線粒體、細(xì)胞溶膠答案 B解析 ATP釋放能量用于需要消耗能量的生命活動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；能為碳反應(yīng)提供能量的光反應(yīng)產(chǎn)物主要是ATP，同時(shí)伴有H、O2的產(chǎn)生，B項(xiàng)正確；ATP分子由1個(gè)腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成，C項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)胞溶膠不是細(xì)胞器，植物根尖細(xì)胞生成ATP的細(xì)胞器是線粒體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。