适用于老高考旧教材广西专版2023届高考生物二轮总复习第二部分专题2细胞的代谢第3讲酶和ATP课件

第3讲酶和ATP专题二内容索引0102命题直击•题型突破失分误区•轻松防范命题直击•题型突破命题点一酶的本质、特性及影响因素整合提升1.酶相关曲线的模型与构建(1)图1中不同曲线比较。①加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较:酶具有高效性。②加酶的曲线和不加酶的曲线比较:酶具有催化作用。(2)图2中两曲线比较:酶具有专一性。(3)图3、图4表明:温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。(4)图5表明:OP段的限制因素是底物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度。2.常考酶的种类及应用

思维拓展具有专一性的物质(1)酶:一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点上切割DNA分子。(2)载体蛋白:某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助,不同物质所需载体蛋白不同,载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞的细胞膜或细胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。题型突破题型

1借助“四看法”突破有关酶促反应曲线的题已知施加药物A能使蔗糖酶的活性丧失;施加药物B后蔗糖酶的活性不变,但蔗糖和蔗糖酶结合的机会减少。下图表示蔗糖酶在不同处理条件下(温度、pH均适宜)产物浓度与时间的关系,其中乙组使用少量药物B处理。据图分析,下列叙述合理的是(

)A.甲组先使用药物B处理,在t1时可能适当提高了温度B.丙组先使用药物B处理,在t1时可能使用药物A处理C.在t1之后甲组蔗糖酶的活性高于乙组和丙组D.在t1之后丙组中蔗糖酶和蔗糖结合的机会不变B解析:图中曲线是在最适温度下的反应曲线,提高温度,酶的活性会下降;丙组t1后产物浓度不再增加,说明反应受到抑制,所以在t1时可能使用药物A处理;在t1之后甲组蔗糖酶的活性等于乙组,高于丙组;在t1之后丙组中蔗糖酶和蔗糖结合的机会减少。解题模板用“四看法”分析坐标曲线题(1)一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。(2)二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握变量变化的生物学意义。如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,限制因素是横坐标所表示的因素,当达到饱和后,限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。(3)三看特殊点:即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点,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。题组训练1.下列关于生物体中酶的叙述,正确的是(

)A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D.唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度是37℃C解析:由于真核细胞的细胞质中也含有部分DNA,所以细胞核外也有参与DNA合成的酶,A项错误。如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有催化活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,胃蛋白酶的本质为蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37

℃,此温度下该酶的活性最高,但不适于保存,酶适于在低温下保存,D项错误。2.为了研究温度对某种酶活性的影响,有人设置了三个实验组:甲组(20℃)、乙组(40℃)和丙组(60℃)。测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如下图所示。下列叙述错误的是(

)A.三个实验组中,酶活性最高的是乙组B.在t1前,如果甲组温度提高10℃,那么甲组酶催化反应的速率会加快C.若上述反应的底物是淀粉,则检测试剂宜用斐林试剂而不用碘液D.如果在t2时,向丙组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,丙组产物浓度不变C解析:由题图可知,在反应开始的一段时间内,乙组(40

℃)产物浓度增加最快,说明该组酶的活性最高,A项正确。在t1前,如果甲组温度提高10

℃,因酶的活性增强,则甲组酶催化反应的速率会加快,B项正确。由于使用斐林试剂需要水浴加热,改变了实验设定的温度,所以不能用斐林试剂检测,需要用碘液检测,C项错误。由题图中的3条曲线可知,在t2时,丙组(60

℃)反应体系中酶已经失活,所以向其中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,在t3时,丙组产物浓度仍不变,D项正确。3.右图表示在最适温度和pH条件下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析,下列有关叙述正确的是(

)A.若在A点提高反应温度,反应速率会加快B.若在B点增加酶的浓度,反应速率会加快C.若在C点增加反应物浓度,反应速率将加快D.若减小pH重复该实验,A、B点位置都不变B解析:题图表示在最适温度下某种酶的催化反应速率,如果在A点提高反应温度,将不利于反应的进行,反应速率会减慢,A项错误。B点时反应物达到饱和,此时限制酶促反应速率的是酶的数量,如果在B点增加酶的浓度,则反应速率会加快,B项正确。C点时反应物达到饱和,如果在C点增加反应物浓度,反应速率不会加快,C项错误。题图表示在最适pH下某种酶的催化反应速率,如果减小pH重复该实验,A、B点位置都将下移,D项错误。命题点二与酶相关的实验设计整合提升1.探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序2.实验设计中的四个易错点(1)探究酶的高效性时,应设置“无机催化剂”作为对照组。(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(如淀粉酶和蔗糖酶)作用于同一底物(如淀粉)。(3)验证酶活性受温度和pH影响时,要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者混合,且不宜用H2O2作为底物来探究温度对酶活性的影响。(4)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而得出结论,不能用双缩脲试剂进行鉴定。题型突破题型

2明晰实验原理,突破与酶相关的实验设计题现有2种淀粉酶A与B,某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这2种淀粉酶的活性,设计实验如下。实验原理:温度等条件可以影响酶的活性;淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖;用分光光度计测量溶液的吸光度时,淀粉含量越多,其吸光度越大,因此可测出物质的相对含量。实验材料:一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。实验过程如下表所示。

步骤组别12345678Ⅰ.设置水浴缸温度/℃2030405020304050Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液/mL(保温5min)1010101010101010Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液(保温5min)酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶BⅣ.将同组2支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5min实验结果:用分光光度计对各组淀粉含量进行检测,结果如下图所示。(1)该实验的自变量是

,无关变量有

(至少答出两种)。

(2)根据实验结果分析,下列叙述正确的是

。

A.酶A在20℃时活性较高B.酶A的活性小于酶B的活性C.酶B在40℃时活性较高D.大于50℃时,酶A部分失活(3)此实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性,能不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示?

,原因是

。

(4)若要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是

。答案:(1)温度、酶的种类溶液的量、反应时间、pH等(2)C(3)不能斐林试剂检测时需水浴加热,会导致反应体系温度发生改变,影响实验结果(4)在30~50℃设置较小温度梯度的分组,按题述步骤进行实验,分析结果得出结论解析:(1)自变量是在实验过程中可以变化的量,根据表格可以看出本实验有2个自变量,即酶的种类和温度。因变量是在实验过程中随自变量变化而变化的量,其他为无关变量。(2)用分光光度计测量溶液的吸光度时,淀粉含量越多,其吸光度越大。酶A在20

℃时淀粉含量较多,酶活性相对其他温度时较低,A项错误。由题图可知,20~50

℃,酶A活性在增强,酶B活性先增强后减弱,B项错误。酶B在40

℃时的测量相对值最低,活性较高,C项正确。20~50

℃,酶A活性在增强,但不能判断50

℃以后的趋势,D项错误。(3)用斐林试剂检测还原糖时需水浴加热,高温会对酶的活性产生影响,使实验结果不可靠。(4)由题图的结果可知,30~40

℃,随温度的升高,酶B活性升高,50

℃时,酶B活性降低。在预实验的基础上要进一步探究酶B的最适温度,可在30~50

℃设置较小的温度梯度。解题模板解答验证、探究或评价性实验题时,可依照下列模板进行。第一步,分析实验目的,确定自变量与因变量(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。与酶相关的实验常常用表格的形式呈现实验步骤。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,则应注意联系教科书综合分析,以确定答案。题组训练1.(2022广西模拟)酶是细胞代谢中的催化剂,其活性对于细胞完成正常的代谢至关重要。下列关于酶的实验的说法,正确的是(

)A.选择淀粉酶探究pH对酶活性的影响时,H+可以促进淀粉水解,不会影响实验结果B.若用淀粉、蔗糖以及淀粉酶来探究酶的专一性,用碘液无法检验蔗糖是否被分解C.若用蛋白质、淀粉以及蛋白酶探究酶的专一性,可用双缩脲试剂检验淀粉是否被分解D.探究温度对过氧化氢酶的影响时,温度升高会促进过氧化氢分解,不会影响实验结果B解析:H+可以促进淀粉水解,所以选择淀粉酶探究pH对酶活性的影响时,会影响实验结果,A项错误。碘液可以检测是否含有淀粉,但不能检测蔗糖,所以用淀粉、蔗糖以及淀粉酶来探究酶的专一性时,不宜用碘液作为检测试剂,B项正确。双缩脲试剂可以用来检测蛋白质,不能检测淀粉,C项错误。过氧化氢在高温条件下会加速分解,会影响酶促反应的结果,D项错误。2.下列实验设计最合理的是(

)实验研究课题选用材料与试剂1验证蛋白酶的催化作用稀释蛋清液、新鲜蛋白酶溶液、双缩脲试剂2探究温度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3验证酶具有催化作用新制的蔗糖酶溶液、新鲜的蔗糖溶液、斐林试剂4验证酶的专一性淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、碘液A.实验1

B.实验2C.实验3 D.实验4C解析:蛋白酶也是蛋白质,因此实验1中不能用双缩脲试剂。斐林试剂与还原糖的反应需要水浴加热,因此实验2中不能用斐林试剂检测还原糖的产生。实验4中淀粉酶能催化淀粉分解为麦芽糖(还原糖),但不能催化蔗糖的分解,碘液可以检测淀粉是否被水解,但不能检测蔗糖是否被水解,可用斐林试剂代替碘液来验证酶的专一性。因此实验3设计最合理。3.(2022全国乙理综)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++-+-蛋白质组分+-+-+低浓度Mg2++++--高浓度Mg2+---++产物+--+-根据实验结果可以得出的结论是(

)A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性C解析:根据实验组①在没有高浓度Mg2+条件下仍能获得产物可知,酶P在低浓度Mg2+条件下也具有催化活性,A项不符合题意。③和⑤组实验在低浓度和高浓度Mg2+条件下均未获得产物,说明单独的蛋白质组分没有催化活性,B、D两项不符合题意。②和④组实验对比,④组实验获得了产物,②组实验未获得产物,说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性,C项符合题意。命题点三ATP的结构、合成与利用整合提升1.“ATP的结构、功能、转化及形成途径”图解2.生物与能量归纳小结(1)物质合成(如蛋白质、DNA、糖原、脂肪等的合成)需要消耗ATP。(2)“神经传导”在神经纤维上表现为动作电位的传导,需要消耗ATP;在突触处,进行神经递质的合成与释放,需要消耗ATP。(3)病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力,其增殖或复制过程也要消耗ATP,但这些ATP是由宿主细胞代谢产生的。ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性。(4)植物光合作用光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP用于多种生命活动。(5)ATP产生量与O2供应量、呼吸强度的关系①图甲表示ATP产生量与O2供应量的关系。a.A点表示在无氧条件下,细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。b.AB段表示随O2供应量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生量随之增加。c.BC段表示O2供应量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。②图乙表示ATP产生量与呼吸强度的关系。(6)光能进入生物群落后,以化学能的形式储存于有机物中,以有机物为载体通过食物链流动。(7)能量在生物群落中单向流动,不能重复利用。思维拓展不同化合物中“A”的区别和联系ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成),DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,核苷酸中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。题型突破题型

3联系细胞代谢,解答与ATP有关的题下图是人体成熟红细胞中ATP与ADP转换的示意图。下列叙述正确的是(

)A.合成ATP的能量1可以来自细胞质基质、线粒体B.细胞中消耗氧气的过程会产生大量ATPC.ATP中两个高能磷酸键水解后的某种产物可以作为RNA的基本单位之一D.能量2可用于人成熟红细胞中DNA复制、主动运输等吸能过程C解析:人成熟红细胞中没有线粒体,产生ATP的场所只有细胞质基质,A项错误。人成熟红细胞只能进行无氧呼吸产生乳酸,不消耗氧气,B项错误。ATP中两个高能磷酸键水解后形成一磷酸腺苷即腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单位之一,C项正确。人成熟红细胞中无DNA复制过程,D项错误。解题模板解答有关ATP的试题时应注意的问题(1)应注意ATP的结构特点,即含有两个高能磷酸键,且远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂。(2)应注意动物和植物体内ATP的来源不同,前者主要通过细胞呼吸产生,场所是细胞质基质和线粒体;后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段,场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体,光反应阶段产生的ATP仅用于光合作用的暗反应,其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。题组训练1.(2022广西昭平检测)下图是ATP和ADP相互转化的示意图,①②表示相关反应。下列有关叙述正确的是(

)A.ATP分子中的五碳糖是脱氧核糖B.①和②需要的酶是同一种酶C.①②过程在活细胞内时刻不停地发生D.人体肌细胞中储存着大量的ATPC解析:ATP分子中的五碳糖是核糖,A项错误。①需要的酶是ATP水解酶,②需要的酶是ATP合成酶,B项错误。ATP和ADP时刻不停地发生相互转化,从而保证细胞对ATP的大量需求,C项正确。人体肌细胞中储存着少量的ATP,D项错误。2.(2022广西钦州期末)下图表示ATP逐级水解的过程。下列叙述错误的是(

)A.ATP中的A代表腺苷,P代表磷酸基团B.ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能C.1molATP逐级水解时,过程Ⅱ、Ⅲ释放的能量一样多D.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化C解析:由题图可知,①是ADP,②是AMP,③是腺苷。ATP中的A代表腺苷,P代表磷酸基团,A项正确。ATP末端的特殊化学键中含有较高的能量,易断裂,因此ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能,B项正确。图示1

mol

ATP逐级水解时,过程Ⅱ是ADP水解产生磷酸和AMP的过程,该过程断裂的是ADP中特殊的化学键,含有的能量多,而过程Ⅲ是AMP继续水解产生磷酸和腺苷的过程,该过程中断裂的是普通的化学键,其中含有的能量少,因而过程Ⅱ比过程Ⅲ释放的能量多,C项错误。ATP水解释放的磷酸基团在消耗能量的情况下,可使蛋白质等分子磷酸化,D项正确。3.将标记的32P注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性,下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是(

)A.①代表ATP中的“A”,ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之间化学键的形成总是与放能反应相关联C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记,但是ATP的含量基本不变D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快A解析:①代表腺嘌呤,ATP中的“A”代表腺苷,A项错误。④和⑤之间高能磷酸键的形成与放能反应相关联,B项正确。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂和生成,故磷酸基团⑤很快就会被32P标记,但是ATP的含量基本不变,C项正确。

细胞癌变后细胞代谢增强,ATP和ADP之间的转化加快,D项正确。失分误区•轻松防范失分误区1对酶的化学本质、影响酶活性的因素等把握不准防范策略(1)并非所有酶的化学本质都是蛋白质,某些RNA也具有催化作用,因此酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。(2)酶促反应速率不等同于酶活性①温度和pH会影响酶活性,进而影响酶促反应速率。②底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。(3)分析与酶有关的曲线时,首先要弄清横坐标、纵坐标表示的意义,再分析影响该曲线的因素有几个。一般情况下,曲线未达到饱和时,影响因素是横坐标表示的因素,达到饱和稳定状态后影响因素是除横坐标所示因素之外的其他因素。防范演练1(2022黑龙江大庆期末)下列有关酶的特性及相关实验的叙述,正确的是(

)A.pH过高或过低以及温度过高或过低都能使酶变性失活B.在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选择过氧化氢酶作为研究对象C.与无机催化剂相比,酶提高化学反应活化能的作用更明显,因而酶催化效率更高D.在探究温度影响淀粉酶活性的实验中,可以用斐林试剂检测实验结果B解析:高温、过酸或过碱会使酶的空间结构发生变化而失活,低温可以降低酶的活性,但酶的空间结构不变,不会失活,A项错误。过氧化氢在高温条件下会分解,在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选择过氧化氢酶作为研究对象,B项正确。与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更明显,因而酶催化效率更高,C项错误。用斐林试剂鉴定时需要水浴加热,会使实验温度发生改变,影响实验结果,故不能用来探究温度对淀粉酶活性的影响,D项错误。失分误区2不能准确选择有关酶实验的实验试剂或材料防范策略(1)底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验需严格控制温度。(3)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。(4)在探究pH对酶活性的影响时,