还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：新教材高考生物二轮复习专题成套教学PPT课件
成套系列资料，整套一键下载
新教材高考生物二轮复习专题二第1讲酶和ATP课件
展开
这是一份新教材高考生物二轮复习专题二第1讲酶和ATP课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，网络构建知识串联，长句表达思维训练，酶的归纳，氨基酸，2四不同，蛋白质，活细胞，对点训练等内容，欢迎下载使用。
降低化学反应的活化能
1.探究温度对酶活性影响的实验时,鉴定淀粉是否分解一般使用碘液,不宜选用斐林试剂的原因是什么?
提示 斐林试剂鉴定还原糖时需水浴加热,而该实验过程中需严格控制温度。
2.探究温度对酶活性影响的实验中,使用过氧化氢酶往往不能达到预期实验效果,其原因是什么?
提示 过氧化氢的分解本身受温度影响。
3.酶制剂适于在低温(0 ℃左右)下保存的原因是什么?
提示 在0 ℃左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性会恢复,因此酶制剂适于在低温(0 ℃左右)下保存。
4.溶菌酶具有抗菌消炎作用,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染的原因是什么?
提示 溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌细胞壁的成分不同以及酶具有专一性等原因,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染。
5.小麦种子中含有α、β两种淀粉酶,α-淀粉酶在70 ℃时活性不受影响,在100 ℃高温下失活,β-淀粉酶70 ℃处理15 min即失活,两种酶存在差异的直接原因是什么?
提示 氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同。
6.如果溶酶体中的水解酶溢出,会破坏细胞自身结构,为避免这一情况发生,从影响酶活性的因素分析,溶酶体内、外液体的理化性质具有怎样的差异?
提示 二者pH差别较大(细胞质基质的pH与溶酶体水解酶的最适pH差别较大)。
7.ATP结构中的A是由腺嘌呤和核糖组成的,ATP与腺嘌呤核糖核苷酸的关系是什么?
提示 ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分即为腺嘌呤核糖核苷酸。
8.与葡萄糖相比,一分子ATP中蕴含的能量较少,但两者中只有ATP能为细胞的生命活动直接提供能量,原因是什么?
提示 ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的特殊的化学键易水解使ATP转化成ADP并释放大量能量。
9.ATP在生物体内含量较少,但生物体对ATP的需求量很大,生物体解决这一矛盾的方式是什么?
提示 细胞内ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
10.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”诗中描述的萤火虫发光的原理是什么?
提示 萤火虫尾部细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素而发光。
11.科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因。
提示 含有两个特殊的化学键,远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂,释放能量。
12.植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“货币”的,这是否也说明生物界的统一性?这对你理解生命的起源和生物的进化有什么启示?
提示 植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”——ATP,这可以从一个侧面说明生物界具有统一性,也反映出种类繁多的生物有着共同的起源。
2.酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”(1)一同:均需要与特定物质结合后才能发挥作用,如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
3.影响酶促反应速率的因素及其机理
4.常考酶的种类及应用
5.探究酶的相关实验
提醒检验蛋白酶对蛋白质的分解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,不能用双缩脲试剂鉴定。
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合酶的化学本质及作用,考查科学思维1.(2021山东章丘模拟)下图为某种酶催化作用图解。下列相关说法正确的是( )
A.该酶可在RNA酶的催化作用下水解B.该酶能为底物RNA的分解反应提供所需的能量C.该酶的单体是核苷酸或氨基酸D.该酶与底物间的碱基配对方式与转录过程中的完全相同
答案 A 解析 该酶是一种RNA,可在RNA酶的催化作用下水解,A项正确。酶的作用是降低活化能,该酶不能为底物RNA的分解反应提供所需的能量,B项错误。该酶是一种RNA,它的单体是核糖核苷酸,C项错误。该酶与底物间的碱基配对方式中有U与A配对,转录过程中没有U与A配对,D项错误。
2.(2021山东济南一模)蛋白质合成时,在氨酰tRNA合成酶的催化下,氨基酸首先与ATP结合,然后再与tRNA结合形成氨酰tRNA。该类酶有高度的专一性,不同的氨基酸与相应的tRNA结合是不同的酶来催化完成的。下列叙述正确的是( )A.氨酰tRNA合成酶能催化氨基酸结合到tRNA分子带有游离磷酸基团的一端B.氨酰tRNA合成酶的专一性决定了一种氨基酸只能与一种tRNA结合C.氨酰tRNA是在核糖体中形成的D.氨酰tRNA合成酶为遗传信息准确地由mRNA传递到蛋白质提供了保证
答案 D 解析 氨酰tRNA合成酶能催化氨基酸结合到tRNA分子带有羟基(—OH)基团的一端(见人教版教科书必修2P67“tRNA的结构示意图”),A项错误。氨酰tRNA合成酶是催化一个特定的氨基酸结合到相应的tRNA分子上的酶,而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运,由此可见每种氨酰tRNA合成酶都对应一种氨基酸,但不一定对应一种tRNA,B项错误。氨酰tRNA是在细胞质中形成的,C项错误。氨酰tRNA合成酶具有高度的专一性,为遗传信息准确地由mRNA传递到蛋白质提供了保证,D项正确。
题后归纳具有“专一性(特异性)”的五类物质
▶题型二 借助与酶有关的坐标曲线,考查科学思维3.(2021山东日照三模)研究人员测定了不同pH下甲、乙两种生物消化道内的蛋白酶a、b的活性,其他条件保持最适,其实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.两种蛋白酶活性之间的差异是由pH不同造成的B.催化蛋白质水解时,蛋白酶a提供的活化能比蛋白酶b提供的多C.若实验时的温度降低10 ℃,两种蛋白酶的最适pH会下降D.pH过高或过低会使酶的空间结构改变导致活性降低
答案 D 解析 本实验存在两个自变量,由题图可知,当pH相同时,两种生物体内蛋白酶活性不同,说明不同生物体内蛋白酶本身的催化能力就不同;当pH不同时,两种酶活性不同,说明是pH及其自身催化能力不同共同导致的,A项错误。酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能,而不能提供活化能,B项错误。温度变化不影响酶的最适pH,C项错误。pH过高或过低会使酶的空间结构改变,导致酶活性降低甚至失活,D项正确。
4.(2021山东临沂二模)某实验小组以干酪素(蛋白质)为底物探究不同pH对大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影响,其他条件相同且适宜,实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.本实验可采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况B.在pH=8的条件下,胃蛋白酶的活性会比肠蛋白酶的高C.适当升高温度,3种蛋白酶水解干酪素的速率均将降低D.相同pH条件下,幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶提供活化能的作用更显著
答案 C 解析 由于蛋白酶自身也是蛋白质,故不能采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况,A项错误。胃蛋白酶的最适pH为2,在pH=8的条件下,胃蛋白酶失活,B项错误。除pH外,“其他条件相同且适宜”,故适当升高温度,3种蛋白酶水解干酪素的速率均会降低,C项正确。在相同pH条件下,幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶的活性更高,降低活化能的作用更显著,但不能提供活化能,D项错误。
题后点拨科学思维之模型与建模——通过“四看法”分析酶促反应曲线
▶题型三 借助酶的特性和影响酶活性的因素,考查科学探究5.(2021山东烟台一模)某生物实验小组欲探究温度对淀粉酶活性的影响,已知淀粉酶催化淀粉水解是一个多步反应,会依次形成较大分子糊精、小分子糊精、麦芽糖,加入碘液后的溶液颜色分别是蓝紫色、橙红色、黄褐色(碘液颜色)。下列操作错误的是( )A.设置一系列温度梯度,确定淀粉酶活性较强的温度范围B.实验过程中需将酶和淀粉分别保温,达到一定温度后再混合保温处理C.混合保温一段时间后,在保温装置中直接加碘液即可检测淀粉水解情况D.通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱
答案 C 解析 探究温度对淀粉酶活性的影响,自变量是温度,因此设置一系列温度梯度进行实验,最终得到酶活性较高的温度范围,A项正确。将淀粉酶溶液、淀粉溶液分别保温处理一段时间后再进行混合,以保证反应是在特定温度下进行,避免混合后反应温度发生改变,B项正确。为防止在保温装置中酶继续催化淀粉水解,混合保温相同时间后应加入强碱终止反应,再加碘液检测淀粉水解情况,C项错误。由题干可知,通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱,D项正确。
6.(2021山东滨州二模)丝瓜果肉中邻苯二酚等酚类物质在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物质,褐色物质在410 nm可见光下有较高的吸光值(OD值),且褐色物质越多,OD值越高。经测定 PPO的最适pH为5.5。科学家利用丝瓜果肉的PPO粗提液、邻苯二酚、必需的仪器等探究温度对PPO活性的影响,实验结果见下图。下列说法正确的是( )
A.实验过程中应将酶和底物混合后在相应温度下保温B.应使用pH为5.5的缓冲液配制PPO提取液和邻苯二酚溶液C.丝瓜果肉PPO粗提液的制备和保存应在35 ℃条件下进行D.可在35 ℃和40 ℃之间设置温度梯度实验,以更精确地测定PPO的最适温度
答案 B 解析 该实验应该将酶和底物先放在不同的温度条件下一段时间,再将相同温度下的酶和底物混合,因为酶具有高效性,若先将酶和底物混合(反应已经进行),再放于相应温度下保温,得不到相应的实验效果,A项错误。因为该多酚氧化酶(PPO)的最适pH为5.5,pH是无关变量,在实验时,应该保持酶在最适pH下反应,因此该实验应使用pH为5.5的缓冲液(维持pH为5.5)配制PPO提取液和邻苯二酚溶液,B项正确。酶在高温下会失活,要保证多酚氧化酶(PPO)的结构不受破坏,需要在低温下保存,C项错误。35 ℃时多酚氧化酶(PPO)活性为各组中最高,为了更精确地测定PPO的最适温度,应在30 ℃和40 ℃之间设置温度梯度,因为该酶最适温度可能在30 ℃和35 ℃之间,D项错误。
题组二 易错防范——不失分1.细胞代谢是细胞进行正常生命活动的基础,而构成细胞代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化,都是在酶的催化下进行的。生物的生长发育、繁殖、遗传、运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程密切相关。判断下列关于酶的叙述是否正确。(1)细胞中生物大分子的合成需要酶来催化[2020江苏卷,T2D]。( )(2)分解淀粉与纤维素所需的酶不同[2019海南卷,T2C]。( )(3)饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性[2018全国Ⅱ卷,T3B]。( )
(4)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性[2017全国Ⅱ卷,T3B]。( )(5)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法[2017全国Ⅱ卷,T3C]。( )(6)已知溶液的pH可以影响酶的活性,推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中羧基和氨基的解离状态[2016海南卷,T30改编]。( )(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类;纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁[2015海南卷,T4C、D]。( )
2.(2021山东泰安模拟)酶是由活细胞产生的,下列关于酶的论述,正确的是( )①酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 ②酶的活性与pH有关 ③酶的催化效率很高 ④酶的数量因参与化学反应而减少 ⑤只要条件适宜,酶在生物体外也可催化相应的化学反应 ⑥温度过高和过低对酶活性影响的原理相同A.②③⑤ B.①④⑥ C.①②③D.②③⑥
答案 A 解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA,①错误。酶的活性受温度、pH等的影响,②正确。酶具有高效性,③正确。酶是生物催化剂,酶的数量在化学反应前后不变,④错误。只要条件适宜,酶在生物体内和生物体外都可催化相应的化学反应,⑤正确。温度过高和过低对酶活性影响的原理不同,高温会破坏酶的空间结构,使酶失活,而低温不会破坏酶的空间结构,只是降低酶的活性,不能使酶失活,⑥错误。
3.(2021山东菏泽高三期中)下图是酶X的活性与温度的关系示意图。下列有关分析正确的是( )A.酶X的最适温度范围是20~30 ℃B.50~70 ℃高温对酶X的空间结构影响不大C.酶X的化学本质是蛋白质,具有高效性和专一性的特点D.在不同温度下测定酶X的活性时,pH等无关变量对实验结果无影响
答案 B 解析 随着温度的增加,酶的活性先增加后降低,酶X的最适温度范围是20~40 ℃,A项错误。50~70 ℃高温时,酶活性依然较高,因此50~70 ℃高温对酶X的空间结构影响不大,B项正确。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,大部分是蛋白质,少部分是RNA,C项错误。无关变量是指与自变量同时影响因变量的变化,但是与研究目的无关的变量,D项错误。
易错点拨不同条件对酶活性的影响
(1)低温或盐析能降低酶的活性,但不会使酶失活,即酶的空间结构不被破坏,条件适宜时酶活性可恢复。(2)高温、强酸、强碱、重金属、紫外线、酒精等有机溶剂会破坏酶的空间结构,使酶失活,酶活性不能恢复。
1.ATP的结构、功能和利用
2.以ATP为核心,构建能量转化模型
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 借助ATP与能量代谢,考查生命观念1.下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )A.含有两个特殊化学键的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生成量减少,ATP生成量增加C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随着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合成
答案 D 解析 ATP去掉两个特殊化学键后为腺嘌呤核糖核苷酸,其是构成RNA的基本单位之一,A项错误。呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸,使ATP生成减少,B项错误。无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP,第二阶段不产生ATP,C项错误。光下叶肉细胞既可以进行光合作用,也可进行有氧呼吸,细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成,D项正确。
2.(2021山东枣庄模拟)在细胞内普遍存在以下化学反应:蛋白质E+ATP→蛋白质E-ATP复合物→蛋白质E+ADP+Pi+能量。下列分析错误的是( )A.一般来说,细胞内大多数吸能反应由该反应提供能量B.该反应主要发生在线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段C.用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团,则释放的Pi含32PD.控制蛋白质E的基因在细胞分化过程中不存在选择性表达
答案 B 解析 题干中的反应过程为ATP的水解,蛋白质E为ATP水解酶,一般来说,细胞内大多数吸能反应与ATP的水解反应相联系,A项正确。ATP的水解常常发生在细胞的耗能部位,而线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段会产生大量的ATP,B项错误。ATP水解会断裂远离A的特殊的化学键,因此用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团,ATP水解时释放的Pi含32P,C项正确。ATP水解酶存在于所有细胞中,控制其合成的基因在所有细胞中都表达,不存在选择性表达,D项正确。
▶题型二 依托情境信息,考查科学思维3.(2021湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞间信息传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞间信息传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B 解析 通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而实现细胞间信息的传递,体现出蛋白质结构与功能相适应的观点,A项正确。如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,将会使该位点无法发生磷酸化,进而影响细胞间信息的传递,B项错误。进行细胞间信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用,而ATP为其提供了磷酸基团和能量,从而参与细胞间信息传递,C项正确。温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应,D项正确。
4.(2021湖南四校调研)在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关推测不合理的是( )A.腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着1分子ADP的形成B.腺苷酸激酶的数量多少可能影响细胞呼吸强度C.腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关D.ADP转化成ATP时所需的能量可来自乳酸发酵
答案 A 解析 腺苷酸激酶将1分子ATP末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上形成1分子ADP,同时1分子ATP失去1个磷酸基团形成1分子ADP,总共形成2分子ADP,A项错误。细胞呼吸过程伴随着ATP的合成,而腺苷酸激酶催化的题干所述反应中ATP是反应物,故腺苷酸激酶的数量多少可能影响细胞呼吸强度,B项正确。腺苷酸激酶能促进ATP的水解,故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关,C项正确。乳酸发酵产生的能量一部分可用于形成ATP,D项正确。
5.(2021山东泰安高三月考)磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物,是能量的暂时储存形式。它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP(A—P~P~P),如果把ATP称为能量“货币”,磷酸肌酸就相当于能量的“黄金储备”。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激,检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量,结果如下表所示。根据实验结果判断,下列有关分析错误的是( )
A.蛙的肌肉在收缩时以ATP为直接能源物质B.对照组的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化C.对照组中的磷酸肌酸可以维持ATP含量的相对稳定D.1 g肌肉收缩所使用的ATP的量大约为0.60×10-6 ml
题组二 易错防范——不失分1.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。从生物能量学角度来看,ATP是生化系统的核心,即ATP-ADP与各种代谢(合成与分解)相耦联。判断下列有关ATP的叙述是否正确。(1)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量[2019天津卷,T2A改编]。( )(2)叶绿体的类囊体薄膜上存在催化ATP合成的酶[2018全国Ⅰ卷,T1A]。( )(3)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量[2018全国Ⅲ卷,T2A]。( )(4)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生[2016·全国Ⅰ卷,T4A、D]。( )(5)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行[2014四川卷,T1D]。( )
2.(2021山东中学联盟大联考)ATP酶复合体存在于生物膜上,其主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成,如下图所示。下列关于ATP酶复合体的结构和主要功能的叙述,正确的是( )
A.叶绿体基粒上存在ATP酶复合体,在光下,叶肉细胞不需要呼吸作用提供能量B.原核细胞无叶绿体和线粒体,因此,原核细胞中无ATP酶复合体C.ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用D.ATP酶复合体在线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段和第三阶段
答案 C 解析 由于叶绿体中的ATP是在类囊体薄膜上形成的,所以叶绿体中的ATP酶复合体可以分布在类囊体薄膜上(基粒),但光下植物的叶肉细胞也会进行呼吸作用为植物提供能量,A项错误。原核细胞中无叶绿体和线粒体,但有ATP的产生,故原核生物中ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜上,B项错误。ATP酶复合体能将H+搬运到膜的另一侧,并催化ATP的形成,说明其有运输和催化作用,C项正确。ATP酶复合体存在于生物膜上,有氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行,而第二阶段不在生物膜上进行,所以ATP酶复合体只参与有氧呼吸的第三阶段,D项错误。
3.ATP 是一种非常重要的化合物,它是细胞的能量“货币”,其结构简式为 A—P~P~P。 ATP的水解可以为物质的主动运输供能,下图是 ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.ATP中离 A较远的两个磷酸基团被水解后,剩余部分是组成RNA的一种基本单位B.参与 Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP水解的酶C.在运输Ca2+的载体蛋白的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随能量的转移D.由图可知,细胞中Ca2+的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输,而ATP水解总是跟放能反应相联系
降低化学反应的活化能
1.探究温度对酶活性影响的实验时,鉴定淀粉是否分解一般使用碘液,不宜选用斐林试剂的原因是什么?
提示 斐林试剂鉴定还原糖时需水浴加热,而该实验过程中需严格控制温度。
2.探究温度对酶活性影响的实验中,使用过氧化氢酶往往不能达到预期实验效果,其原因是什么?
提示 过氧化氢的分解本身受温度影响。
3.酶制剂适于在低温(0 ℃左右)下保存的原因是什么?
提示 在0 ℃左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性会恢复,因此酶制剂适于在低温(0 ℃左右)下保存。
4.溶菌酶具有抗菌消炎作用,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染的原因是什么?
提示 溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌细胞壁的成分不同以及酶具有专一性等原因,细菌性溶菌酶不能用于治疗真菌感染。
5.小麦种子中含有α、β两种淀粉酶,α-淀粉酶在70 ℃时活性不受影响,在100 ℃高温下失活,β-淀粉酶70 ℃处理15 min即失活,两种酶存在差异的直接原因是什么?
提示 氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同。
6.如果溶酶体中的水解酶溢出,会破坏细胞自身结构,为避免这一情况发生,从影响酶活性的因素分析,溶酶体内、外液体的理化性质具有怎样的差异?
提示 二者pH差别较大(细胞质基质的pH与溶酶体水解酶的最适pH差别较大)。
7.ATP结构中的A是由腺嘌呤和核糖组成的,ATP与腺嘌呤核糖核苷酸的关系是什么?
提示 ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分即为腺嘌呤核糖核苷酸。
8.与葡萄糖相比,一分子ATP中蕴含的能量较少,但两者中只有ATP能为细胞的生命活动直接提供能量,原因是什么?
提示 ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的特殊的化学键易水解使ATP转化成ADP并释放大量能量。
9.ATP在生物体内含量较少,但生物体对ATP的需求量很大,生物体解决这一矛盾的方式是什么?
提示 细胞内ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
10.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”诗中描述的萤火虫发光的原理是什么?
提示 萤火虫尾部细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素而发光。
11.科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因。
提示 含有两个特殊的化学键,远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂,释放能量。
12.植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“货币”的,这是否也说明生物界的统一性?这对你理解生命的起源和生物的进化有什么启示?
提示 植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”——ATP,这可以从一个侧面说明生物界具有统一性,也反映出种类繁多的生物有着共同的起源。
2.酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”(1)一同:均需要与特定物质结合后才能发挥作用,如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
3.影响酶促反应速率的因素及其机理
4.常考酶的种类及应用
5.探究酶的相关实验
提醒检验蛋白酶对蛋白质的分解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,不能用双缩脲试剂鉴定。
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 结合酶的化学本质及作用,考查科学思维1.(2021山东章丘模拟)下图为某种酶催化作用图解。下列相关说法正确的是( )
A.该酶可在RNA酶的催化作用下水解B.该酶能为底物RNA的分解反应提供所需的能量C.该酶的单体是核苷酸或氨基酸D.该酶与底物间的碱基配对方式与转录过程中的完全相同
答案 A 解析 该酶是一种RNA,可在RNA酶的催化作用下水解,A项正确。酶的作用是降低活化能,该酶不能为底物RNA的分解反应提供所需的能量,B项错误。该酶是一种RNA,它的单体是核糖核苷酸,C项错误。该酶与底物间的碱基配对方式中有U与A配对,转录过程中没有U与A配对,D项错误。
2.(2021山东济南一模)蛋白质合成时,在氨酰tRNA合成酶的催化下,氨基酸首先与ATP结合,然后再与tRNA结合形成氨酰tRNA。该类酶有高度的专一性,不同的氨基酸与相应的tRNA结合是不同的酶来催化完成的。下列叙述正确的是( )A.氨酰tRNA合成酶能催化氨基酸结合到tRNA分子带有游离磷酸基团的一端B.氨酰tRNA合成酶的专一性决定了一种氨基酸只能与一种tRNA结合C.氨酰tRNA是在核糖体中形成的D.氨酰tRNA合成酶为遗传信息准确地由mRNA传递到蛋白质提供了保证
答案 D 解析 氨酰tRNA合成酶能催化氨基酸结合到tRNA分子带有羟基(—OH)基团的一端(见人教版教科书必修2P67“tRNA的结构示意图”),A项错误。氨酰tRNA合成酶是催化一个特定的氨基酸结合到相应的tRNA分子上的酶,而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运,由此可见每种氨酰tRNA合成酶都对应一种氨基酸,但不一定对应一种tRNA,B项错误。氨酰tRNA是在细胞质中形成的,C项错误。氨酰tRNA合成酶具有高度的专一性,为遗传信息准确地由mRNA传递到蛋白质提供了保证,D项正确。
题后归纳具有“专一性(特异性)”的五类物质
▶题型二 借助与酶有关的坐标曲线,考查科学思维3.(2021山东日照三模)研究人员测定了不同pH下甲、乙两种生物消化道内的蛋白酶a、b的活性,其他条件保持最适,其实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.两种蛋白酶活性之间的差异是由pH不同造成的B.催化蛋白质水解时,蛋白酶a提供的活化能比蛋白酶b提供的多C.若实验时的温度降低10 ℃,两种蛋白酶的最适pH会下降D.pH过高或过低会使酶的空间结构改变导致活性降低
答案 D 解析 本实验存在两个自变量,由题图可知,当pH相同时,两种生物体内蛋白酶活性不同,说明不同生物体内蛋白酶本身的催化能力就不同;当pH不同时,两种酶活性不同,说明是pH及其自身催化能力不同共同导致的,A项错误。酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能,而不能提供活化能,B项错误。温度变化不影响酶的最适pH,C项错误。pH过高或过低会使酶的空间结构改变,导致酶活性降低甚至失活,D项正确。
4.(2021山东临沂二模)某实验小组以干酪素(蛋白质)为底物探究不同pH对大菱鲆消化道中蛋白酶活性的影响,其他条件相同且适宜,实验结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.本实验可采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况B.在pH=8的条件下,胃蛋白酶的活性会比肠蛋白酶的高C.适当升高温度,3种蛋白酶水解干酪素的速率均将降低D.相同pH条件下,幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶提供活化能的作用更显著
答案 C 解析 由于蛋白酶自身也是蛋白质,故不能采用双缩脲试剂来检测干酪素的水解情况,A项错误。胃蛋白酶的最适pH为2,在pH=8的条件下,胃蛋白酶失活,B项错误。除pH外,“其他条件相同且适宜”,故适当升高温度,3种蛋白酶水解干酪素的速率均会降低,C项正确。在相同pH条件下,幽门盲囊蛋白酶比肠蛋白酶的活性更高,降低活化能的作用更显著,但不能提供活化能,D项错误。
题后点拨科学思维之模型与建模——通过“四看法”分析酶促反应曲线
▶题型三 借助酶的特性和影响酶活性的因素,考查科学探究5.(2021山东烟台一模)某生物实验小组欲探究温度对淀粉酶活性的影响,已知淀粉酶催化淀粉水解是一个多步反应,会依次形成较大分子糊精、小分子糊精、麦芽糖,加入碘液后的溶液颜色分别是蓝紫色、橙红色、黄褐色(碘液颜色)。下列操作错误的是( )A.设置一系列温度梯度,确定淀粉酶活性较强的温度范围B.实验过程中需将酶和淀粉分别保温,达到一定温度后再混合保温处理C.混合保温一段时间后,在保温装置中直接加碘液即可检测淀粉水解情况D.通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱
答案 C 解析 探究温度对淀粉酶活性的影响,自变量是温度,因此设置一系列温度梯度进行实验,最终得到酶活性较高的温度范围,A项正确。将淀粉酶溶液、淀粉溶液分别保温处理一段时间后再进行混合,以保证反应是在特定温度下进行,避免混合后反应温度发生改变,B项正确。为防止在保温装置中酶继续催化淀粉水解,混合保温相同时间后应加入强碱终止反应,再加碘液检测淀粉水解情况,C项错误。由题干可知,通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱,D项正确。
6.(2021山东滨州二模)丝瓜果肉中邻苯二酚等酚类物质在多酚氧化酶(PPO)的催化下形成褐色物质,褐色物质在410 nm可见光下有较高的吸光值(OD值),且褐色物质越多,OD值越高。经测定 PPO的最适pH为5.5。科学家利用丝瓜果肉的PPO粗提液、邻苯二酚、必需的仪器等探究温度对PPO活性的影响,实验结果见下图。下列说法正确的是( )
A.实验过程中应将酶和底物混合后在相应温度下保温B.应使用pH为5.5的缓冲液配制PPO提取液和邻苯二酚溶液C.丝瓜果肉PPO粗提液的制备和保存应在35 ℃条件下进行D.可在35 ℃和40 ℃之间设置温度梯度实验,以更精确地测定PPO的最适温度
答案 B 解析 该实验应该将酶和底物先放在不同的温度条件下一段时间,再将相同温度下的酶和底物混合,因为酶具有高效性,若先将酶和底物混合(反应已经进行),再放于相应温度下保温,得不到相应的实验效果,A项错误。因为该多酚氧化酶(PPO)的最适pH为5.5,pH是无关变量,在实验时,应该保持酶在最适pH下反应,因此该实验应使用pH为5.5的缓冲液(维持pH为5.5)配制PPO提取液和邻苯二酚溶液,B项正确。酶在高温下会失活,要保证多酚氧化酶(PPO)的结构不受破坏,需要在低温下保存,C项错误。35 ℃时多酚氧化酶(PPO)活性为各组中最高,为了更精确地测定PPO的最适温度,应在30 ℃和40 ℃之间设置温度梯度,因为该酶最适温度可能在30 ℃和35 ℃之间,D项错误。
题组二 易错防范——不失分1.细胞代谢是细胞进行正常生命活动的基础,而构成细胞代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化,都是在酶的催化下进行的。生物的生长发育、繁殖、遗传、运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程密切相关。判断下列关于酶的叙述是否正确。(1)细胞中生物大分子的合成需要酶来催化[2020江苏卷,T2D]。( )(2)分解淀粉与纤维素所需的酶不同[2019海南卷,T2C]。( )(3)饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性[2018全国Ⅱ卷,T3B]。( )
(4)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性[2017全国Ⅱ卷,T3B]。( )(5)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法[2017全国Ⅱ卷,T3C]。( )(6)已知溶液的pH可以影响酶的活性,推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中羧基和氨基的解离状态[2016海南卷,T30改编]。( )(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类;纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁[2015海南卷,T4C、D]。( )
2.(2021山东泰安模拟)酶是由活细胞产生的,下列关于酶的论述,正确的是( )①酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 ②酶的活性与pH有关 ③酶的催化效率很高 ④酶的数量因参与化学反应而减少 ⑤只要条件适宜,酶在生物体外也可催化相应的化学反应 ⑥温度过高和过低对酶活性影响的原理相同A.②③⑤ B.①④⑥ C.①②③D.②③⑥
答案 A 解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA,①错误。酶的活性受温度、pH等的影响,②正确。酶具有高效性,③正确。酶是生物催化剂,酶的数量在化学反应前后不变,④错误。只要条件适宜,酶在生物体内和生物体外都可催化相应的化学反应,⑤正确。温度过高和过低对酶活性影响的原理不同,高温会破坏酶的空间结构,使酶失活,而低温不会破坏酶的空间结构,只是降低酶的活性,不能使酶失活,⑥错误。
3.(2021山东菏泽高三期中)下图是酶X的活性与温度的关系示意图。下列有关分析正确的是( )A.酶X的最适温度范围是20~30 ℃B.50~70 ℃高温对酶X的空间结构影响不大C.酶X的化学本质是蛋白质,具有高效性和专一性的特点D.在不同温度下测定酶X的活性时,pH等无关变量对实验结果无影响
答案 B 解析 随着温度的增加,酶的活性先增加后降低,酶X的最适温度范围是20~40 ℃,A项错误。50~70 ℃高温时,酶活性依然较高,因此50~70 ℃高温对酶X的空间结构影响不大,B项正确。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,大部分是蛋白质,少部分是RNA,C项错误。无关变量是指与自变量同时影响因变量的变化,但是与研究目的无关的变量,D项错误。
易错点拨不同条件对酶活性的影响
(1)低温或盐析能降低酶的活性,但不会使酶失活,即酶的空间结构不被破坏,条件适宜时酶活性可恢复。(2)高温、强酸、强碱、重金属、紫外线、酒精等有机溶剂会破坏酶的空间结构,使酶失活,酶活性不能恢复。
1.ATP的结构、功能和利用
2.以ATP为核心,构建能量转化模型
题组一 精典对练——拿高分▶题型一 借助ATP与能量代谢,考查生命观念1.下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )A.含有两个特殊化学键的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生成量减少,ATP生成量增加C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随着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合成
答案 D 解析 ATP去掉两个特殊化学键后为腺嘌呤核糖核苷酸,其是构成RNA的基本单位之一,A项错误。呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸,使ATP生成减少,B项错误。无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP,第二阶段不产生ATP,C项错误。光下叶肉细胞既可以进行光合作用,也可进行有氧呼吸,细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成,D项正确。
2.(2021山东枣庄模拟)在细胞内普遍存在以下化学反应:蛋白质E+ATP→蛋白质E-ATP复合物→蛋白质E+ADP+Pi+能量。下列分析错误的是( )A.一般来说,细胞内大多数吸能反应由该反应提供能量B.该反应主要发生在线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段C.用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团,则释放的Pi含32PD.控制蛋白质E的基因在细胞分化过程中不存在选择性表达
答案 B 解析 题干中的反应过程为ATP的水解,蛋白质E为ATP水解酶,一般来说,细胞内大多数吸能反应与ATP的水解反应相联系,A项正确。ATP的水解常常发生在细胞的耗能部位,而线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段会产生大量的ATP,B项错误。ATP水解会断裂远离A的特殊的化学键,因此用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团,ATP水解时释放的Pi含32P,C项正确。ATP水解酶存在于所有细胞中,控制其合成的基因在所有细胞中都表达,不存在选择性表达,D项正确。
▶题型二 依托情境信息,考查科学思维3.(2021湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞间信息传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞间信息传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B 解析 通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而实现细胞间信息的传递,体现出蛋白质结构与功能相适应的观点,A项正确。如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,将会使该位点无法发生磷酸化,进而影响细胞间信息的传递,B项错误。进行细胞间信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用,而ATP为其提供了磷酸基团和能量,从而参与细胞间信息传递,C项正确。温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应,D项正确。
4.(2021湖南四校调研)在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关推测不合理的是( )A.腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着1分子ADP的形成B.腺苷酸激酶的数量多少可能影响细胞呼吸强度C.腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关D.ADP转化成ATP时所需的能量可来自乳酸发酵
答案 A 解析 腺苷酸激酶将1分子ATP末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上形成1分子ADP,同时1分子ATP失去1个磷酸基团形成1分子ADP,总共形成2分子ADP,A项错误。细胞呼吸过程伴随着ATP的合成,而腺苷酸激酶催化的题干所述反应中ATP是反应物,故腺苷酸激酶的数量多少可能影响细胞呼吸强度,B项正确。腺苷酸激酶能促进ATP的水解,故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关,C项正确。乳酸发酵产生的能量一部分可用于形成ATP,D项正确。
5.(2021山东泰安高三月考)磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物,是能量的暂时储存形式。它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP(A—P~P~P),如果把ATP称为能量“货币”,磷酸肌酸就相当于能量的“黄金储备”。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激,检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量,结果如下表所示。根据实验结果判断,下列有关分析错误的是( )
A.蛙的肌肉在收缩时以ATP为直接能源物质B.对照组的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化C.对照组中的磷酸肌酸可以维持ATP含量的相对稳定D.1 g肌肉收缩所使用的ATP的量大约为0.60×10-6 ml
题组二 易错防范——不失分1.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。从生物能量学角度来看,ATP是生化系统的核心,即ATP-ADP与各种代谢(合成与分解)相耦联。判断下列有关ATP的叙述是否正确。(1)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量[2019天津卷,T2A改编]。( )(2)叶绿体的类囊体薄膜上存在催化ATP合成的酶[2018全国Ⅰ卷,T1A]。( )(3)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量[2018全国Ⅲ卷,T2A]。( )(4)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生[2016·全国Ⅰ卷,T4A、D]。( )(5)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行[2014四川卷,T1D]。( )
2.(2021山东中学联盟大联考)ATP酶复合体存在于生物膜上,其主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成,如下图所示。下列关于ATP酶复合体的结构和主要功能的叙述,正确的是( )
A.叶绿体基粒上存在ATP酶复合体,在光下,叶肉细胞不需要呼吸作用提供能量B.原核细胞无叶绿体和线粒体,因此,原核细胞中无ATP酶复合体C.ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用D.ATP酶复合体在线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段和第三阶段
答案 C 解析 由于叶绿体中的ATP是在类囊体薄膜上形成的,所以叶绿体中的ATP酶复合体可以分布在类囊体薄膜上(基粒),但光下植物的叶肉细胞也会进行呼吸作用为植物提供能量,A项错误。原核细胞中无叶绿体和线粒体,但有ATP的产生,故原核生物中ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜上,B项错误。ATP酶复合体能将H+搬运到膜的另一侧,并催化ATP的形成,说明其有运输和催化作用,C项正确。ATP酶复合体存在于生物膜上,有氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行,而第二阶段不在生物膜上进行,所以ATP酶复合体只参与有氧呼吸的第三阶段,D项错误。
3.ATP 是一种非常重要的化合物,它是细胞的能量“货币”,其结构简式为 A—P~P~P。 ATP的水解可以为物质的主动运输供能,下图是 ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.ATP中离 A较远的两个磷酸基团被水解后,剩余部分是组成RNA的一种基本单位B.参与 Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP水解的酶C.在运输Ca2+的载体蛋白的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随能量的转移D.由图可知,细胞中Ca2+的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输,而ATP水解总是跟放能反应相联系
相关课件
新教材2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件： 这是一份新教材2024高考生物二轮专题复习专题二生命系统的代谢第1讲细胞内的酶和ATP课件，共56页。PPT课件主要包含了基础自查·明晰考位，考点梳理·整合突破，模拟预测·题组集训，考题拓展·素养落地，2四不同，活细胞，浆细胞，突触后膜，唾液淀粉酶，不同温度条件下等内容，欢迎下载使用。
2023届高考生物二轮复习第3讲酶和ATP课件： 这是一份2023届高考生物二轮复习第3讲酶和ATP课件，共32页。PPT课件主要包含了专题二细胞代谢，思维导图体系构建，第3讲酶和ATP，教材剖析扩展提升，答案C，答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。
2023高考生物二轮专题复习与测试专题二第3讲酶和ATP课件： 这是一份2023高考生物二轮专题复习与测试专题二第3讲酶和ATP课件，共32页。PPT课件主要包含了专题二细胞代谢，思维导图体系构建，第3讲酶和ATP，教材剖析扩展提升，答案C，答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。
