高考二轮复习系统大概念(三)细胞代谢需要酶和ATP教案

系统大概念(三)细胞代谢需要酶和ATP思维脑图——串一串知识体系主干精要——熟一熟核心知识盘查点(一)酶在细胞代谢中的作用1.比较酶与激素的异同(1)相同点：都具有微量、高效的特点，也都具有一定的特异性。(2)区别产生化学本质作用机制激素内分泌细胞蛋白质、多肽、固醇等作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用后被灭活酶所有的活细胞绝大多数为蛋白质，少数为RNA作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前后，其质量与化学性质均不发生改变2．辨析酶的作用原理、特性及反应速率的影响因素曲线(1)酶的作用原理曲线①由图可知，酶的作用原理是降低反应的活化能。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向eq\a\vs4\al(上)移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。(2)酶的特性曲线①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性。(3)影响酶促反应速率的因素曲线①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。②分析图3：OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。3．探究酶的特性及相关实验分析[澄清概念]1．判断有关酶的化学本质和作用原理叙述的正误(1)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，T1A改编)(×)(2)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。(×)(2017·全国卷Ⅱ，T3B)(3)在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶。(×)(2017·全国卷Ⅱ，T3A)(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(×)(5)酶能为反应提供能量。(×)(6)酶是在活细胞的核糖体中合成的。(×)2．判断有关酶的特性叙述的正误(1)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(×)(2020·海南卷，T8C)(2)分解淀粉与纤维素所需的酶不同。(√)(2019·海南卷，T2C)(3)温度和pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性。(√)(4)不同酶的最适温度可能相同。(√)(5)低温只是抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，温度升高后酶可恢复活性。(√)盘查点(二)ATP在细胞代谢中的作用1.熟记ATP的组成和特点(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。(2)ATP中含有两个特殊的化学键，其中远离腺苷的特殊的化学键容易水解与合成。2．理清ATP与核酸和细胞代谢的关系3．明确ATP的产生与O2间的关系(1)A点时ATP产自无氧呼吸。(2)B点后ATP产生量不再随O2供给量增加而增加，其限制因子可能为酶、ADP、磷酸等。[澄清概念]判断有关ATP的叙述的正误(1)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，T1C改编)(×)(2)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。(√)(2018·全国卷Ⅰ，T1A)(3)植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。(2018·全国卷Ⅲ，T5D)(√)(4)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)(2017·海南卷，T5A)(5)水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量。(2017·海南卷，T10D)(×)自主评价——查一查欠缺疏漏一、基本概念检测1．(2021·德州模拟)氨基酸本身的化学性质十分稳定，无催化活性。但当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能。中科院院士、清华大学赵玉芬教授已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸，并将其称为“微型酶”，为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域。下列有关叙述正确的是()A．“微型酶”只含有C、H、O、N四种元素B．“微型酶”的合成场所为核糖体C．“微型酶”可与双缩脲试剂反应呈紫色D．“微型酶”能降低化学反应的活化能解析：选D根据题干信息“但当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能”可知，“微型酶”中还含有P元素，A错误；“微型酶”的组成成分是氨基酸和磷酸，是在细胞外人工合成的，不是在细胞内合成的，B错误；“微型酶”的化学本质是氨基酸的衍生物，不含有肽键，所以不会与双缩脲试剂发生反应，C错误；“微型酶”可以催化化学反应，所以可以降低化学反应的活化能，D正确。2．(2021·沈阳模拟)在适宜的条件下，某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶，酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列相关叙述错误的是()A．ab段内，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量B．bc段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低C．若在d点时加入适量的淀粉酶，则曲线的走势不会发生改变D．若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，则b点会向右上方移动解析：选Dab段内，底物充足，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，A正确；bc段内，酶促反应速率下降的原因是随反应进行，底物浓度逐渐降低，B正确；d点限制反应速率的因素是底物浓度，若在d点时加入适量的淀粉酶，底物浓度不变，则曲线的走势不会发生改变，C正确；若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，反应速率在起始阶段会增大，反应速率加快，b点会向左上方移动，D错误。3．小麦种子中含有α淀粉酶(70℃活性不受影响，100℃高温下失活)和β淀粉酶(70℃处理15min失活)，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤见表，下列选项正确的是()组别甲乙丙第一步三组均加入等量α淀粉酶与β淀粉酶，加适量蒸馏水混合第二步25-℃处理15-min70-℃水浴处理15-min100-℃处理15-min第三步三组均在25-℃条件下加入等量且适量的淀粉溶液，一段时间后，测量三组淀粉剩余量实验结果xyzA．上述两种酶存在差异的直接原因就是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同B．本实验的自变量是温度和酶的种类，酶量和淀粉剩余量为无关变量C．比较三组实验结果可知：x＞y＞zD．可通过比较z－y和y－x的大小来大致比较α淀粉酶和β淀粉酶活性大小解析：选Dα淀粉酶和β淀粉酶的化学本质均是蛋白质，两种酶存在差异的原因有氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同，A错误；本实验的自变量是温度和酶的种类，酶量属于无关变量，淀粉剩余量为因变量，B错误；x为α淀粉酶和β淀粉酶共同水解淀粉的剩余量，y为α淀粉酶水解淀粉的剩余量，z为加入的淀粉总量，比较三组实验结果可知：x＜y＜z，C错误；由表格分析可知，z－y为α淀粉酶水解淀粉的量，y－x为β淀粉酶水解淀粉的量，比较二者大小可大致判断α淀粉酶和β淀粉酶活性的大小，D正确。4．(2021·北京高考)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是()A．含有C、H、O、N、PB．必须在有氧条件下合成C．胞内合成需要酶的催化D．可直接为细胞提供能量解析：选BATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸第一阶段也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。5．ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为α、β、γ磷酸基团。下列关于ATP的叙述正确的是()A．光合作用光反应产生的ATP，将断裂β、γ之间的磷酸键为C3合成供能B．若ATP中α与β之间的磷酸键断裂，则含有β磷酸基团的那一部分可参与组成RNAC．细胞膜、细胞核等多种细胞结构中，ATP的β、γ之间的磷酸键可发生断裂D．ATP各磷酸基团之间化学键的键能大小均不同解析：选C光合作用光反应产生的ATP断裂γ磷酸基团释放能量为C3的还原供能，A错误；若ATP中α与β之间的磷酸键断裂，含有α磷酸基团的一部分可参与组成RNA，B错误；ATP水解断裂β、γ之间的磷酸键，释放能量为细胞的多种生命活动供能，可发生于细胞膜、细胞核等结构中，C正确；ATP两个特殊的化学键的键能都是30.54kJ/mol，D错误。6．(多选)尿苷酸激酶(AK)是生物体内普遍存在的一种单体酶，广泛存在于微生物、植物和动物体内，在维持细胞能量平衡中起重要作用。AK存在于线粒体内外膜间隙，可耐100℃高温而不失活，其催化的反应如下：MgATP2－＋AMP2－→MgADP－＋ADP3－。下列叙述正确的是()A．AK能专一性地将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上形成ADPB．AK经胰蛋白酶处理会失活，它能直接为ADP的合成提供能量C．AK的热稳定性与其分子的特定空间结构有关D．AMP转化为ADP破坏了ATP与ADP相互转化的能量供应机制解析：选AC由题干信息可知，AK能催化ATP和AMP反应生成ADP，A正确；酶不能直接为细胞内的化学反应提供能量，只能降低化学反应所需的活化能，B错误；蛋白质的性质是否稳定与蛋白质的空间结构有密切关系，C正确；AMP转化为ADP只是使ADP的数量有所增加，并未破坏ATP与ADP之间相互转化的能量供应机制，D错误。二、科学思维训练7．测定蛋白酶活性时不能用双缩脲试剂检验蛋白质是否被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：蛋白酶也是蛋白质，可以与双缩脲试剂发生显色反应8．在0℃和80℃条件下，淀粉酶的活性都极低甚至接近于0，其原理____________(填“相同”或“不同”)，判断理由是________________________________________________________________________________________________________________________。答案：不同在0℃条件下，淀粉酶的活性极低是因为低温抑制酶的活性，其空间结构并没有发生变化；在80℃条件下，淀粉酶的空间结构被破坏，导致淀粉酶的活性极低9．已知2H2O2=2H2O＋O2↑，催化剂能促使过氧化氢分解，我们可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。回答下列问题：(1)同无机催化剂相比，酶的催化效率更高的原因是______________________________________________。(2)若要利用适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液等材料用品，设计实验同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，请简要写出实验思路及预期的实验结果。①实验思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________。②预期的实验结果：_________________________________________________________________________________________________________________________________。③结论：酶具有催化作用和高效性。解析：(1)酶和无机催化剂催化作用的实质都是降低化学反应的活化能，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高是因为酶降低活化能的作用更显著。(2)验证过氧化氢酶具有催化作用，需要设置加入过氧化氢酶的实验组和不加过氧化氢酶(蒸馏水)的对照组形成对照；验证