浙江版2022版高考生物总复习第三单元细胞的代谢第5讲细胞与能量酶教案

这是一份浙江版2022版高考生物总复习第三单元细胞的代谢第5讲细胞与能量酶教案，共26页。教案主要包含了吸能反应和放能反应，ATP是细胞中的能量通货等内容，欢迎下载使用。


知识1 ATP在细胞代谢中的作用
一、吸能反应和放能反应
1.吸能反应
(1)细胞中的许多反应是吸能反应,因为其产物分子中的势能比反应物分子中的势能① 高 ,例如,由氨基酸合成蛋白质的反应就是吸能反应。
(2)吸能反应所需要的能量一般来自② 放 能反应。③ 光合作用 是植物绿色细胞中最重要的吸能反应,这个吸能反应所需的能量来自④ 太阳光 。
2.放能反应
(1)所有细胞中最重要的放能反应是⑤ 糖的氧化 ,人们通常把这个过程称为⑥ 细胞呼吸 。
(2)⑦ ATP 不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带,更是⑧ 细胞 中的能量通货。
二、ATP是细胞中的能量通货
1.ATP是由1个① 核糖 、1个② 腺嘌呤 和3个磷酸基团组成的。
2.核糖与腺嘌呤结合成的基团叫③ 腺苷 ,3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在④ 糖 分子上,其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。连接两个磷酸基团之间的化学键称为⑤ 高能磷酸键 ,在酶的作用下,该键容易断裂,也容易生成。
3.ATP在细胞中易于⑥ 再生 ,是细胞中普遍使用的⑦ 能量载体 。通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为⑧ ATP—ADP循环 。
知识2 酶的本质、特性和作用
1.发现过程
2.作用与本质
酶在细胞代谢中具有催化作用,绝大多数酶是⑨ 蛋白质 ,少数酶是⑩ RNA 。
3.特性
(1)高效性:酶的催化活性 极高
(2)专一性:一种酶只能催化 一种底物或少数几种相似底物 的反应
(3)酶作用需适宜的条件:酶的作用受许多因素的影响,如 pH 、 温度 等。
1.判断下列说法对错。
(1)ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”是同一物质。(✕)
(2)人体成熟的红细胞和HIV中均能合成ATP。(✕)
(3)酶在合成时需要ATP,ATP在水解和合成时也需要酶。(√)
(4)ATP合成酶和ATP水解酶的作用都与高能磷酸键有关。(√)
(5)ATP水解释放的能量大部分转化成热能。(✕)
(6)淀粉酶在低温、常温、高温条件下对淀粉的水解情况适宜用本尼迪特试剂检验。(✕)
(7)酶和物质转运的载体均是蛋白质,且均有饱和现象。(✕)
(8)酶、载体蛋白、抗体、激素、转运RNA在发挥作用后均即被分解失活。(✕)
(9)胰蛋白酶可以使所有的肽键断裂。(✕)
(10)RNA聚合酶在细胞核内合成并发挥作用,属于核酶。(✕)
(11)酶适宜在最适温度下长期保存以保持最高活性。(✕)
2.下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述,错误的是( )
A.糖的氧化反应是放能反应
B.光合作用的碳反应是吸能反应
C.ATP是吸能反应和放能反应的纽带
D.氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应
答案 D 糖的氧化反应是放能反应,A正确;光合作用的碳反应是吸能反应,B正确;ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带,C正确;在氨基酸合成蛋白质的过程中利用了ATP所提供的能量,属于吸能反应,D错误。
3.(2020浙江临海、乐清、新昌高三模拟)下列关于教材中酶的相关活动的叙述,正确的是( )
A.“酶的催化效率”活动中,用点燃后带明火的卫生香放在试管口,观察燃烧程度
B.“探究酶的专一性”活动中,要配制溶于质量分数为0.3%氯化钠溶液的淀粉溶液
C.“探究pH对H2O2酶的影响”活动中,收集气体从H2O2溶液加入反应小室时开始计时
D.“果汁中的果胶和果胶酶”活动中,果胶酶的作用效果可用70%乙醇进行检验
答案 B “酶的催化效率”活动中,用点燃后无明火的卫生香放在试管口,观察现象,A错误;“探究酶的专一性”活动中,要配制溶于质量分数为0.3%氯化钠溶液的淀粉溶液(其中淀粉含量为1%),B正确;“探究pH对H2O2酶的影响”活动中,收集气体从含酶滤纸片与H2O2溶液接触时开始计时,C错误;果胶不溶于乙醇而形成沉淀,果胶酶在果汁制作中可以将果胶分解而使其在乙醇中的沉淀量减少,因此果胶酶的作用效果可用95%乙醇进行检验,D错误。
4.(2020浙江教育绿色评价联盟适应考)如图表示反应物在无酶和有酶条件下发生的反应过程。下列叙述正确的是( )
A.若反应一为吸能反应,则反应二也为吸能反应,且二者吸收的能量相等
B.过程②、③中,分子不需要活化就可以顺利进行反应
C.反应一和反应二比较,说明酶具有高效性
D.图示过程不能说明酶具有专一性
答案 A 酶只能改变化学反应的速率,所以反应一为吸能反应,则反应二也为吸能反应,且二者吸收的能量相等,A正确;过程②、③中,分子如果要进行反应,分子也需要活化,B错误;反应一和反应二比较,底物必须和酶结合后才能开始反应,体现了酶具有专一性,但不能体现酶具有高效性,C、D错误。
考点一 ATP在细胞代谢中的作用
1.ATP分子结构特点
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)简称:腺苷三磷酸。
(3)结构式简写:A—P~P~P(含义:A——腺苷(腺嘌呤+核糖);P——磷酸基团;~——高能磷酸键。一个ATP分子中含有一个普通磷酸键,两个高能磷酸键,三个磷酸基团,远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂,也容易形成)。
2.ATP与ADP的相互转化及其生理意义
(1)在有关酶的催化作用下,ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解,并释放能量。细胞内的绝大多数生命活动都以ATP为直接能源物质,但ATP不是唯一的直接能源物质,其他物质如NADPH、CTP、UTP等都可作为直接能源物质。
(2)在有关酶的催化作用下,ADP可以接受能量,同时与磷酸结合,重新形成ATP。细胞内最主要的放能反应是细胞呼吸。
(3)形成ATP的能量来源:对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,这种能量均来自细胞呼吸;对于绿色植物来说,这种能量则来自光合作用和细胞呼吸。
细胞内产生ATP与消耗ATP的生理过程对比
知能拓展 ATP产生量与O2供给量之间的关系
(1)在无氧条件下,生物细胞可通过厌氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。
(2)随O2供给量增多,需氧呼吸明显加强,ATP产生量随之增加;但当O2供给量达到一定值后,ATP产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
(3)当横坐标表示呼吸强度时,ATP产生量曲线应从原点开始。
典例1 (2020浙江十校联盟高三开学考)下列关于ATP的叙述,正确的是( )
A.一个ATP含一个腺苷、三个磷酸基团和两个磷酸键
B.肌肉细胞需消耗较多ATP,故细胞内贮存了大量ATP
C.ATP是细胞中能量的唯一载体,也是能量的直接来源
D.绿色植物根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体
解题关键 ATP由C、H、O、N、P五种元素组成;ATP中文名称叫腺苷三磷酸,结构式简写为A—P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键;水解时远离A的磷酸键断裂产生的能量是新陈代谢所需能量的直接来源。
答案 D 一个ATP含一个腺苷、三个磷酸基团和两个高能磷酸键,一个普通磷酸键,A错误;ATP在细胞内不能大量储存,肌肉细胞需消耗较多ATP,故该细胞内ATP和ADP相互转化迅速,B错误;细胞中能量的载体有油脂、多糖等,不止ATP一种,C错误;合成ATP的生理过程有细胞呼吸和光合作用,绿色植物根尖细胞中没有叶绿体,其能合成ATP的细胞器只有线粒体,D正确。
1-1 如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是( )
A.图1中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
B.图2中反应向右进行时,图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性
D.图1方框部分是RNA组成单位之一
答案 A 图1中的A代表腺嘌呤,b、c为高能磷酸键,A错误;图2中反应向右进行时,图1中的远离腺苷的c键断裂并释放能量,B正确;ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性,C正确;图1方框部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位之一,D正确。
考点二 酶的功能与特性
1.酶的本质及生理功能
2.酶与无机催化剂的比较
3.有关酶的正确理解
知能拓展 高中生物涉及的部分酶及其作用
与酶有关的曲线分析方法
分析酶促反应曲线时主要注意以下两点:
(1)首先要弄清横坐标和纵坐标表示的意义,相同的曲线在不同的坐标系中表示的含义不同。其次明确曲线中的几个关键点,如起点、与纵横轴的交点、拐点、最低点、最高点等。
(2)在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,生成物的量未达到饱和时,影响因素主要是横坐标所表示的因素;在生成物达到饱和后,限制因素是横坐标所表示的因素之外的其他因素。
典例2 (2020浙江义乌高三适应考)下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.酶水解得到的有机小分子都是氨基酸
B.蔗糖酶的活性大小可用该酶在1min内使多少克蔗糖水解来表示
C.探究淀粉酶和蔗糖酶对淀粉的水解作用的实验中可用碘液代替本尼迪特试剂
D.与RNA聚合酶的合成与加工直接有关的膜结构有内质网、高尔基体、质膜
解题关键 酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,所以酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。酶具有高效性、专一性和作用条件温和等特性,酶具有高效性的原因是酶能显著降低化学反应的活化能。
答案 C 绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,故酶水解产物是氨基酸或核糖核苷酸,A错误;蔗糖酶的活性大小可用1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解来表示,B错误;碘液和本尼迪特试剂都能检测淀粉能被淀粉酶水解,而不能被蔗糖酶水解,C正确;RNA聚合酶是胞内酶,在细胞内游离的核糖体中合成,不需要内质网和高尔基体的加工,也无需经质膜分泌到细胞外,D错误。
2-1 (2020浙江山水联盟高考模拟)图一表示pH对不同生物淀粉酶酶活性的影响,图二表示温度对三种不同酶酶活性的影响,下列叙述正确的是( )
A.图一细胞pH从7下降到6,植物和人的淀粉酶活性相同
B.图二中酶C的最适温度比酶A和酶B的高
C.图一中植物和人的淀粉酶最适pH不同的根本原因是酶的空间结构不同
D.图二中随着环境温度逐渐上升,酶B和酶C的活性可能逐渐升高直至相同
答案 B 图一细胞pH从7下降到6,植物的淀粉酶活性不会恢复,表现为不变,人的淀粉酶活性会下降,所以植物和人的淀粉酶活性不相同,A错误;从图二中可以看出,酶A的最适温度在32℃附近,酶B的最适温度在26℃附近,酶C的活性一直上升,最适温度会更高,B正确;图一中植物和人的淀粉酶最适pH不同的根本原因是两种生物控制淀粉酶合成的基因不同,直接原因是酶的空间结构不同,C错误;图二中随环境温度逐渐上升,酶B的活性先升高后下降,最适温度在26℃附近,酶C的活性同样会先升高后下降,不会一直升高,最适温度比酶B的高,D错误。
2-2 (2020浙江名校协作体开学考)下列关于酶活性的叙述,正确的是( )
A.酶试剂应保存在最佳活性条件下
B.反应体系中某些化合物能影响酶活性
C.酶的活性可用1min内底物的水解量表示
D.pH、温度、底物的量等都能影响酶的活性
答案 B 酶通常在低温下保存,A错误;强酸、强碱等反应体系中某些化合物可使酶丧失催化能力,B正确;酶的活性可用一定量的该酶在单位时间内对底物的分解量表示,C错误;底物的量不影响酶的活性,D错误。
考点三 酶的特性实验探究
1.酶的专一性的实验探究方法——对比法
(1)设计思路:常见的方案有两种,底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
2.温度对酶活性的影响
(1)实验原理
温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘—碘化钾溶液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)实验设计思路
3.pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①2H2O22H2O+O2
②pH影响酶的活性,从而影响O2单位时间的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香的燃烧情况来检验O2生成量的多少。
(2)实验设计思路
H2O2溶液+pH1酶液H2O2溶液+pH2酶液 ︙H2O2溶液+pHn酶液O2的产生速率
1.探究酶作用特性实验中自变量的处理
(1)在探究酶作用的最适温度实验时,酶溶液和反应物混合之前,要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜选用碘—碘化钾溶液,而不选用本尼迪特试剂。因本尼迪特试剂需热水浴加热才能检测还原糖,而该实验需严格控制温度。
(2)在探究酶作用的最适pH时,实验操作前必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠,以防止反应物在酶的作用下先发生反应。
(3)酶促反应速率不同于酶活性
①温度、pH都能影响酶的空间结构,改变酶的活性,进而影响酶促反应速率。
②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。
2.与酶相关的实验设计与分析方法
3.酶的实验探究中的“变量分析”
典例3 (2020浙江宁波五校适应考)某学生兴趣小组进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验,实验结果如表所示,下列相关叙述错误的是( )
A.过氧化氢酶活性可通过单位时间收集到的气体体积反映
B.每一个实验组中含有酶的滤纸片数量要相等
C.表中数据可说明过氧化氢酶的最适pH接近7.0
D.过氧化氢酶在动物肝脏细胞和血细胞中浓度很高
解题关键 本题考查探究影响酶活性的因素相关知识,意在考查考生具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。熟悉书本中实验设计的思路,明确实验设计的对照原则、等量原则、单一变量原则等。
答案 D 过氧化氢酶活性可通过单位时间内收集到的气体体积来反映,A正确;本实验的目的是探究pH对过氧化氢酶的影响,因此自变量是pH,其他无关变量如含有酶的滤纸片数量等要相同,B正确;根据表中数据可知,在0.5min内,pH在7.0附近收集到的气体最多,可说明过氧化氢酶的最适pH为7.0左右,C正确;酶具有微量、高效的特性,因此过氧化氢酶在动物肝脏细胞和血细胞中浓度不高,D错误。
3-1 (2020浙江绍兴柯桥适应考)如表是某研究性学习小组利用猪肝研磨液设计的“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验思路,下列有关该实验思路的叙述错误的是( )
A.将操作步骤1、4互换,可使实验思路更科学合理
B.应增设丙组对照,其处理是2mL3%H2O2+1mLH2O+2滴20%猪肝研磨液
C.步骤5的操作方法可改为“记录试管内停止产生气泡所需的时间”
D.将实验自变量替换成“温度”可用来探究温度对过氧化氢酶的影响
答案 D 本实验是探究pH对过氧化氢酶的影响,将操作步骤1、4互换,先将酶所处条件调整到所设置的相应pH,再加入底物开始反应,这样更科学合理,A正确;题述实验中仅设置了酸性和碱性条件的实验组,还应设置丙组空白对照,其底物和酶量与其他组相同,另加入1mLH2O,B正确;相同时间内的产物量和等量底物的完全反应时间均可以反映酶的催化速率,因此步骤5的操作方法也可改为“记录试管内停止产生气泡所需的时间”,时间越短,酶活性越强,C正确;H2O2在加热的条件下易分解,因此不能用于探究温度对过氧化氢酶的影响,D错误。
1.(2020浙江7月选考,10,2分)为研究酶作用的影响因素,进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是( )
A.反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B.加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C.将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D.比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
答案 C 在“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验中,单一变量为pH,无关变量应相同且适宜,所以反应小室应保持在适宜水温的托盘中,且各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致,A、B正确;实验操作时,不能把酶和反应物混合后再加入pH缓冲液,应将H2O2和含有酶的滤纸片分别放入相同的pH缓冲液中处理一段时间后,再将H2O2迅速加入反应小室中的含酶的滤纸片上,C错误;H2O2可在过氧化氢酶的作用下,生成H2O和O2,且酶的活性越强,O2的生成量越多,故可通过比较相同时间内各组量筒中收集的O2量来判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围,D正确。
2.(2020浙江1月选考,8,2分)细菌内某种物质在酶的作用下转变为另一种物质的过程如图所示,其中甲~戊代表生长必需的不同物质,①~⑤代表不同的酶。野生型细菌只要在培养基中添加甲就能生长,而突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长。下列叙述正确的是( )
A.突变型细菌缺乏酶①、②、③
B.酶④与乙结合后不会改变酶④的形状
C.酶②能催化乙转变为丙,也能催化丙转变为丁
D.若丙→戊的反应受阻,突变型细菌也能生长
答案 D 据题意,甲~戊代表细菌生长必需的不同物质,①~⑤代表不同的酶。野生型细菌只要在培养基中添加甲就能生长,而突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长,根据该过程图可知,突变型细菌缺乏酶①、③,A错误;酶④与底物乙结合形成酶—底物复合物,这个复合物会发生一定的形状改变,使底物乙变成戊,酶④从复合物上脱落,同时酶④又恢复原状,B错误;酶的催化作用具有专一性,据图可知,酶②能催化乙转变为丙,酶③能催化丙转变为丁,C错误;若丙→戊的反应受阻,可以通过乙到戊,使突变型细菌获得戊,因此突变型细菌也能生长,D正确。
解题关键 分析题意可知,野生型细菌体内含有这5种酶,所以只要在培养基中添加甲就能合成生长需要的乙、丙、丁、戊这四种物质;而突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长,说明缺乏合成相应物质所必需的酶。
3.(2019浙江4月选考,10,2分)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如表所示:
据此分析,下列叙述错误的是( )
A.实验的可变因素是催化剂的种类
B.可用产生气泡的速率作检测指标
C.该实验能说明酶的作用具有高效性
D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
答案 D 由题意可知,该实验的可变因素是催化剂的种类,A正确;可用产生气泡的速率作检测指标,B正确;该实验通过过氧化氢酶与无机催化剂催化过氧化氢分解速率的比较,能说明酶的作用具有高效性,C正确;该实验能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验,两者都含有过氧化氢酶,D错误。
4.(2018浙江11月选考,7,2分)酶是生物催化剂,其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是( )
A.酶分子有一定的形状,其形状与底物的结合无关
B.绝大多数酶是蛋白质,其作用的强弱可用酶活性表示
C.麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解,不能催化蔗糖的水解
D.将胃蛋白酶加入pH10的溶液中,其空间结构会改变
答案 A 酶分子有一定的形状,恰好能和底物分子结合,酶的活性部位与底物结合,形状发生改变进行催化作用,作用完成后恢复原状,A错误;绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶的化学本质是RNA,酶作用的强弱可用酶活性表示,B正确;酶具有专一性,麦芽糖酶能催化麦芽糖水解,不能催化蔗糖水解,C正确;酶的催化作用需要适宜的pH,胃蛋白酶的最适pH为1.5,当加入pH10的溶液时,其空间结构会改变,且变性失活,D正确。
5.(2018浙江4月选考,10,2分)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
答案 C 细胞中ATP中的能量可来自细胞呼吸释放的能量,也可来自光能,A错误;ATP—ADP循环使得细胞中ATP量相对稳定,B错误;ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团,C正确;ATP分子中有2个高能磷酸键,但是远离A的高能磷酸键易断裂水解,也容易生成,D错误。
1.(2020浙江湖丽衢教学质量检测)下列关于ATP的叙述,正确的是( )
A.高能磷酸键的断裂需要消耗水和能量
B.吸能反应所需要的能量都由ATP直接提供
C.ATP中的“A”与ATP彻底水解后产物中的“A”不同
D.ATP中的五碳糖也是参与DNA组成的重要成分
答案 C 高能磷酸键的水解断裂需要消耗水,但释放能量,A错误;吸能反应所需要的能量主要由ATP直接提供,B错误;ATP中的“A”是腺苷,ATP彻底水解后,产物中的“A”是腺嘌呤,二者不同,C正确;ATP中的五碳糖是核糖,而DNA中的五碳糖是脱氧核糖,D错误。
易错提醒 ATP中的A代表腺苷。ATP为直接能源物质,在体内含量不高,可与ADP在体内迅速转化,ATP与ADP的相互转化的反应式为:ATP⇌ADP+Pi+能量,反应从左到右时,反应式中的能量代表释放能量,用于各种生命活动。
2.(2019浙江绍兴期末)下列关于细胞中ATP的叙述,正确的是( )
A.ATP中的“A”指的是腺嘌呤
B.无线粒体的细胞产生ATP均不消耗氧气
C.细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系
D.绿色植物合成ATP所需能量均直接来自光合作用
答案 C ATP是腺苷三磷酸的简称,A代表腺苷,T代表三,P代表磷酸基团,A错误;无线粒体的细胞也可以进行需氧呼吸(如蓝细菌、好氧细菌等),产生ATP时消耗氧气,B错误;细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系,C正确;绿色植物合成ATP所需能量可来自光合作用或呼吸作用,D错误。
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
答案 D 细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,保证了机体对能量的需求,A正确;图中两次ATP的水解,前者能量储存在有机物中,后者能量可用于各项生命活动,B正确;图中两次合成ATP,前者是通过光合作用,所需能量来源于光能,在人体细胞中不会发生,C正确;ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成,D错误。
4.(2020浙江十校联盟适应考)温度是影响酶促反应速率的重要因素。下列有关叙述错误的是( )
A.不同pH条件、不同反应物浓度时,某种酶的最适温度不会改变
B.超过一定温度,酶本身会随温度升高而发生热变性,温度越高酶变性速率越快
C.温度升高,酶促反应加快的原因有酶的活性升高、温度直接提高反应速率
D.最适温度下酶的活性最高,因此该温度有利于酶的长期保存
答案 D 一种酶的最适温度和最适pH是不变的,所以不同pH条件、不同反应物浓度时,某种酶的最适温度不会改变,A正确;一定范围内酶的活性随温度的升高而升高,超过一定温度,酶本身会随温度升高而发生热变性,温度越高酶变性速率越快,直到失去活性,B正确;在一定范围内,温度升高不仅能直接提高反应速率,也能使酶的活性升高,所以一定范围内温度升高,酶促反应加快,C正确;低温时,酶的活性很低,但酶的空间结构比较稳定,在需要时可以升高到最适温度,使酶的活性升高,因此酶适于在低温下长期保存,D错误。
5.(2020浙江山水联盟返校考)酶是生物体内的催化剂,使体内的代谢快速进行,下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.酶的专一性是指一种酶只能催化一种底物
B.温度对酶促反应的影响仅是通过影响酶的活性来影响反应速率
C.pH可以影响酶的活性,有的酶的最适pH范围较宽,有的较窄,这取决于底物的类型
D.酶的活性可用单位质量的酶在单位时间催化底物反应的量来表示
答案 D 酶的专一性指的是一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应,A错误;酶促反应本身也受温度的影响,温度不仅仅是通过影响酶的活性来影响反应速率,B错误;酶的最适pH一般只有一个,也可能较宽,这取决于不同酶的特性,C错误;酶的活性可用单位质量的酶在单位时间催化底物反应的量来表示,D正确。
6.如图表示ATP—ADP循环。下列叙述正确的是( )
A.①属于放能反应,在细胞内与其他吸能反应联系密切
B.溶酶体中蛋白质水解为氨基酸需要②过程提供能量
C.人在饥饿时,细胞内的过程①和②也能达到平衡
D.各种生物均能独立完成ATP—ADP循环
答案 C ①属于吸能反应,在细胞内与其他放能反应联系密切,A错误;溶酶体中蛋白质水解为氨基酸不需要②过程提供能量,B错误;人在饥饿时,细胞内的过程①和②也能达到平衡,C正确;有些生物如病毒不能独立完成ATP—ADP循环,D错误。
7.(2020浙江金华十校4月模拟)实验材料与实验目的相匹配是实验能否成功的关键。下列关于酶实验的选材与实验目的相匹配的是( )
A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘—碘化钾溶液验证酶的专一性
B.利用胃蛋白酶、牛奶和双缩脲试剂探究温度对酶活性的影响
C.利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性
D.利用胰蛋白酶、蛋清和pH分别为4、5、6的缓冲液探究pH对酶活性的影响
答案 C 淀粉酶能催化淀粉的水解,但不能催化蔗糖的水解,若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶、碘—碘化钾溶液来验证酶的专一性,实验结果是无论检测哪种底物,加碘—碘化钾溶液后溶液都不会变蓝色,A错误;蛋白酶本身也是蛋白质,也可和双缩脲试剂呈现紫色反应,不能用双缩脲试剂检测,B错误;验证酶的高效性,需要和无机催化剂进行对比,因此可以利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性,C正确;胰蛋白酶的最适pH约为7.6,在酸性条件下会变性,D错误。
8.图甲表示某反应过程,图乙表示不同条件下图甲相关物质随时间变化的曲线,下列叙述正确的是( )
甲
乙
A.图甲中物质a可以表示蔗糖,c表示葡萄糖
B.图乙中④曲线表示的是物质a随时间的变化
C.若图乙中曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率,则酶活性大小为:①>②>③
D.若图乙中曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率,则温度大小为:①>②>③
答案 B 蔗糖水解后的产物是葡萄糖和果糖,产物是两种不同的糖,图甲的产物是同一种,该图中a可以表示麦芽糖,c表示葡萄糖,A错误;图乙中④曲线可以表示物质a随时间的变化,B正确;若图乙中曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率,则酶浓度大小应是①>②>③,酶的浓度不影响酶活性,无法得知酶活性大小,C错误;若图乙中曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率,由于酶存在最适温度,低于或高于最适温度都会使酶活性降低,且温度低于或高于最适温度时,可能会产生相同效果,故温度大小无法确定,D错误。
9.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组酶催化反应的速率会 。
(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)。
答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
解析 (1)由图可见,在O~t1范围内,B组产物浓度最高,且曲线的切线斜率最大,可知B组酶活性最高。(2)由图可知,在时间t1之前,温度从20℃提高到40℃,酶促反应速率加快,所以,A组提高10℃后,酶催化反应的速度加快。(3)据图可知,C组在t2时,产物浓度远低于A、B两组,说明反应物并没完全反应完毕,而且t2前后产物浓度不变,说明酶已完全失活,因此,t2时增加底物量,产物不再增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶是RNA。酶的特性有高效性、专一性、作用条件较温和等。
B组 综合提升
1.(2020浙江十校联盟适应考)下列有关ATP的叙述,错误的是 ( )
A.①为腺嘌呤,①+②为腺苷
B.①+②+③构成的物质是转录和逆转录的原料之一
C.肌细胞形状改变过程中有④的断裂发生
D.剧烈运动时细胞的ATP含量保持动态平衡
答案 B ①为腺嘌呤,②表示核糖,①+②为腺苷,A正确;①腺嘌呤+②核糖+③磷酸基团组成的是腺嘌呤核糖核苷酸,是转录形成RNA的原料之一,不是逆转录形成DNA的原料之一,B错误;肌细胞形状改变过程中需要ATP水解供能,故该过程有④高能磷酸键的断裂发生,C正确;剧烈运动时细胞的ATP与ADP相互转化,使其含量保持动态平衡,D正确。
2.(2020浙江诸暨适应考)荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的作用下激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。研究人员用不同条件处理荧光素酶后,在添加足量的荧光素条件下测定酶浓度与发光强度间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.高温、重金属都可能破坏了酶的空间结构
B.荧光素和荧光素酶可用于ATP的定量检测
C.A点后发光强度不再增大,可能受荧光素量的限制
D.在生产实践中应用荧光素酶,为节约用量,可用Mg2+处理
答案 C 由图可知,用高温、重金属处理荧光素酶后,发光强度很低,说明荧光素酶的活性很低,即高温和重金属都可能破坏了酶的空间结构,A正确;荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光,ATP是生命活动能量的直接来源,发光强度与ATP的含量成正比,所以可根据发光强度计算出生物组织中ATP的含量,B正确;A点后发光强度不再增大,由于荧光素是足量的,所以不会是荧光素量的限制,可能是受ATP含量等条件的限制,C错误;Mg2+处理荧光素酶后,在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度,在生产实践中若要节省荧光素酶的用量,可以使用Mg2+处理,D正确。
3.(2020浙江北斗星盟适应考)某同学探究酶的专一性的实验设计如表所示:
相关叙述错误的是( )
A.1%淀粉溶液中常加入一定量的氯化钠
B.指示剂可以用碘—碘化钾溶液代替
C.利用本尼迪特试剂能检测出试管3有还原糖生成
D.淀粉溶液中有杂质可能会导致试管5出现轻度阳性反应
答案 B 氯离子为唾液淀粉酶的激活剂,所以为保障酶的活性,1%淀粉溶液中常含有一定量的氯化钠,A正确;指示剂不能用碘—碘化钾溶液代替,因为碘只能证明淀粉是否被水解,不能证明蔗糖是否被水解,B错误;利用本尼迪特试剂能检测出试管3有还原糖生成,C正确;若淀粉溶液中有杂质,如还原糖,可能会导致试管5出现轻微阳性反应,D正确。
解题关键 考点是酶的专一性实验。用蔗糖酶分别催化蔗糖和淀粉来探究酶的专一性,指示剂不能用碘—碘化钾溶液代替,因为碘只能证明淀粉是否被水解,不能证明蔗糖是否被水解。
4.(2020浙江稽阳5月联考)将鸡蛋的蛋清灌入一根普通塑料吸管中,放到热水中加热使其凝固,将凝固的蛋白分成等长的4段,分别放入如表4种溶液中,在相同且适宜的条件下作用6小时后,用刻度尺测量凝固蛋白的长度,则蛋白长度由短至长的排列顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丁、乙、丙
C.丁、乙、甲、丙 D.丁、甲、乙、丙
答案 B 温度和pH会影响酶的活性,胃蛋白酶的最适pH在1.8左右,甲溶液加HCl呈酸性,故甲组酶活性最强,蛋白长度最短;其次是加蒸馏水的丁组;乙组10毫升胃蛋白酶液加10滴稀NaOH,由于加入的NaOH量少,酶并没有完全失活,蛋白长度相对较长;剩余丙组煮沸使胃蛋白酶完全失活,剩余长度最长。故蛋白长度由短至长的排列顺序是:甲、丁、乙、丙,B正确。
5.图中甲曲线表示在最适温度下α-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,乙、丙两曲线表示α-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率随温度或pH的变化关系,下列相关分析正确的是( )
A.乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pH
B.分析曲线可知,e、g两点所示条件是短期内保存该酶的最适条件
C.d、f两点所示的α-淀粉酶活性一致,该酶的空间结构都遭到破坏
D.若在a点升温或在bc段增加淀粉的浓度,都将使反应速率增大
答案 A 高温、过酸、过碱都会使酶失活,据此可推知:乙曲线表示该酶促反应速率随温度的变化趋势,丙曲线表示该酶促反应速率随pH的变化趋势,因此乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pH,A正确;e点对应的横轴数值表示该酶的最适温度,g点对应的横轴pH对该酶而言属于过酸,该酶的空间结构在一定程度上被破坏,因此e、g两点所示条件不是短期内保存该酶的最适条件,B错误;d、f两点所示的α-淀粉酶活性一致,但d点(低温)时该酶的空间结构没有遭到破坏,C错误;图中甲曲线表示在最适温度下α-淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系,若在a点升温,酶的活性减弱,反应速率将减小,bc段限制酶促反应速率的因素是α-淀粉酶的浓度,增加淀粉的浓度,不会使反应速率增大,D错误。
6.(2020浙江绍兴上虞质量调测)如图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与的能量变化。下列叙述错误的是( )
A.此反应为吸能反应
B.曲线I表示无酶参与时的反应
C.E2代表有酶催化时所降低的活化能
D.其他条件相同,E4越大,则酶的催化效率越高
答案 C 反应产物的能量值比反应物的高,因此该反应为吸能反应,A正确;曲线I是没有酶催化的条件下的能量变化,B正确;酶降低的活化能为E4,C错误;酶降低的活化能E4越大,酶的催化效率越高,D正确。
解题关键 酶可以有效降低化学反应所需的活化能,以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行,酶降低的活化能(E4)=没有酶催化时化学反应所需的能量(E1)-有酶催化时化学反应所需的能量(E2)。曲线Ⅰ是没有酶催化条件下的能量变化,曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化。
7.大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知,18℃时,在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知,在各自最适pH下,三种蛋白酶催化效率最高的是 。
图1
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15~18℃之间。学习小组假设:大菱鲆蛋白酶的最适温度在15~18℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度,探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是 ,可用 试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在 。
③为了控制实验温度,装有酶和底物的试管应置于 中以保持恒温。单位酶在单位时间内催化的 可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2,据此能否确认该假设成立? 。理由是: 。
图2
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低,所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低 的比例,以减少对海洋的污染。
答案 (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)①蛋白质 双缩脲 ②2和8 ③水浴 底物消耗量(或产物生成量) ④不能 据图2可知随着温度提高酶活性逐步升高,酶活性峰值未出现 (3)淀粉和脂肪
解析 (1)分析图1可知,在各自最适pH下,幽门盲囊蛋白酶活性最高。(2)酶具有专一性,蛋白酶的作用底物只能是蛋白质。由图1可知胃蛋白酶最适pH为2,幽门盲囊蛋白酶最适pH为8。实验中为了控制温度,常用水浴保持恒温。酶催化效率的高低常用单位酶在单位时间内催化的底物消耗量(或产物生成量)来表示。图2显示随着温度的提高,酶的活性逐渐升高,酶活性峰值并未出现,故学习小组作出的“大菱鲆蛋白酶的最适温度在15~18℃之间”的假设不成立。(3)大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少,活性低,故应减少饲料中淀粉和脂肪的比例。
考点
知识内容
要求
命题趋势
8.细胞与能量
(1)细胞内的吸能反应和放能反应
a
以选择题考查为主,关注ATP的结构、功能,酶的特点,重视对教材实验的考查。
(2)ATP的化学组成和特点
a
(3)ATP在能量代谢中的作用
b
10.酶
(1)酶的发现过程
a
(2)酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用
b
(3)影响酶作用的因素
c
(4)活动:探究酶的专一性
c
(5)活动:探究pH对过氧化氢酶的影响
c
转化场所
生理过程
消耗ATP
产生ATP
质膜
主动转运、胞吞、胞吐等
好氧细菌的细胞呼吸
细胞溶胶
原核细胞的转录过程、所有细胞胞内物质的运输等
细胞厌氧呼吸的第一阶段和需氧呼吸的第一阶段
叶绿体
碳反应、自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
光反应
线粒体
自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
需氧呼吸第二、第三阶段
核糖体
蛋白质合成
细胞核
DNA复制、转录等
类别
知识要点
来源
活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
化学本质
绝大多数酶是蛋白质
少数酶是RNA
合成场所
核糖体
细胞核(真核生物)
生理功能
起催化作用(生物催化剂)
作用原理
降低化学反应的活化能
正确说法
错误说法
产生场所
所有活细胞(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
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
分类
酶的名称
酶的作用
消化酶
唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶
将淀粉分解为麦芽糖
胰麦芽糖酶、肠麦芽糖酶
将麦芽糖分解为葡萄糖
胃蛋白酶、胰蛋白酶
将蛋白质分解为多肽
肠肽酶
将多肽分解为氨基酸
胰脂肪酶、肠脂肪酶
将油脂分解为脂肪酸和甘油
DNA酶
分解DNA
纤维素酶
分解纤维素
果胶酶
分解果胶
谷丙转氨酶
将谷氨酸转化成丙氨酸
酪氨酸酶
利用酪氨酸合成黑色素,衰老的细胞中酪氨酸酶活性降低,白化病人体内不能合成酪氨酸酶
与转录、
逆转录、
翻译等有
关的酶
逆转录酶
催化RNA形成DNA分子
RNA聚合酶
催化DNA分子转录形成RNA
与基因
工程有
关的酶
DNA连接酶
将DNA片段连接起来
限制性核酸内切酶
切割DNA形成粘性末端或平末端
与DNA
复制有
关的酶
解旋酶
断开DNA碱基对间的氢键
DNA聚合酶
以DNA的一条链为模板,催化单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
其他
溶酶体酶
水解细胞中的代谢废物、衰老的细胞组织以及外源杂质
项目
曲线
分析
酶的高效
性
与无机催化剂相比,酶的催化效率更高;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,酶降低了化学反应的活化能
酶的专一性
(特异性)
在A反应物中加入酶A,与未加酶时相比,反应速率明显加快,说明酶A能够催化该反应;在A反应物中加入酶B,反应速率与未加酶时相同,说明酶B不能催化该反应
影响酶活
性的因素
甲
乙
丙
①在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱
②在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用都将减弱
③过酸、过碱、高温都会使酶失活,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
④反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度
影响酶
促反应
速率的
因素
在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,此时限制因素是底物浓度;当底物浓度达到一定限度时,所有的酶均与底物结合,反应速率达到最大,再增加底物浓度,反应速率不再增加,此时限制因素是酶的浓度
在底物充足,而其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。整个过程中限制因素是酶的浓度
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同一种底物(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
酶具有专一性
实验名称
实验组
对照组
实验组衡量标准
验证酶是
蛋白质
待测酶液+
双缩脲试剂
已知蛋白液+
双缩脲试剂
是否出现紫色
验证酶具有
催化作用
底物+相应酶液
底物+等
量蒸馏水
底物是否被分解
验证酶的专一性
底物+相应酶液
另一底物+相同酶液
底物是否被分解
验证酶具有高效性
底物+相应酶液
底物+无机催化剂
底物分解速度
探索酶的最适
温度(或pH)
温度(或pH)梯度下的同一温度(或pH)处理后的底物和酶混合
底物的分解速度
或底物的剩余量
项目
实验变量分析
酶的专一性
①自变量:不同底物或不同酶液;②因变量:底物是否被分解或有无产物生成;③无关变量:试剂量、反应温度、pH等
酶的温和性
温度
①自变量:一系列温度梯度(至少三组);②因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);③无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、pH等
pH
①自变量:一系列pH梯度(至少三组);②因变量:底物的分解速度或剩余量(产物的生成速度或产生量);③无关变量:底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等
缓冲液
pH=5.0
pH=6.0
pH=7.0
pH=8.0
收集到
气体体积(mL)
0.5min
6.5
7.6
8.3
8.0
1min
9.5
11.3
12.3
11.6
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的H2O2溶液
2mL
2mL
2
加质量分数为5%的盐酸溶液
1mL
—
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
—
1mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察相同时间内试管中产生的气泡数量
步骤
基本过程
试管A
试管B
1
加入2%过氧化氢溶液
3mL
3mL
2
加入马铃薯匀浆
少许
—
3
加入二氧化锰
—
少许
4
检测
试管
1
2
3
4
5
6
本尼迪特试剂(mL)
2
2
2
2
2
2
1%淀粉溶液(mL)
3
—
3
—
3
—
2%蔗糖溶液(mL)
—
3
—
3
—
3
新鲜唾液(mL)
—
—
1
1
—
—
蔗糖酶溶液(mL)
—
—
—
—
1
1
实验结果
甲溶液
10毫升胃蛋白酶液加10滴稀HCl
乙溶液
10毫升胃蛋白酶液加10滴稀NaOH
丙溶液
10毫升经煮沸的胃蛋白酶液加10滴冷却的蒸馏水
丁溶液
10毫升胃蛋白酶液加10滴冷却的蒸馏水