艺考生高考生物复习专题二细胞代谢第1讲代谢中的酶与ATP课件

艺考生生物专题二细胞代谢

专题突破第1讲代谢中的酶与ATP【思维导图】【考点梳理】考点1酶(1)酶的化学本质:绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA

作用:催化作用。

作用机理:降低活化能。

活化能:分子从常态到易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

酶降低活化能的效果比无机催化剂的效果更显著。(2)酶的特点①高效性:酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。②专一性:每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。③作用条件温和性:在适宜的温度和pH下,酶的活性高。(3)影响酶活性的条件(温度和pH)

酶活性最大时的温度为最适温度,酶活性最大时的pH为最适pH。

高温、过酸、过碱、重金属会使酶的空间结构遭到破坏,使酶失活。

低温酶不失活,空间结构没有被破坏,在适宜的温度下酶的活性可恢复。

酶制剂一般适合在低温(0~4℃)下保存。甲

乙(4)酶浓度和底物浓度对酶促反应速率的影响

在底物足够多的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。

在酶有限的情况下,底物浓度较低时,反应速率与底物浓度成正比;当所有的酶与底物结合时,反应速率达到最大值,再增加底物,反应速率不再增加。考点2

ATP(腺苷三磷酸)(1)功能:ATP是生命活动的直接能源物质。糖类是主要能源物质;ATP是直接能源物质;脂肪是良好的储能物质。(2)ATP的结构简式:A—P~P~P:A代表腺苷(腺嘌呤+核糖),P代表磷酸基团,~代表特殊化学键。(3)ATP与ADP的转化:

能合成ATP的过程有:光合作用和呼吸作用。能合成ATP的场所有:细胞质基质、线粒体和叶绿体。

细胞内ATP的含量很少,但ATP与ADP转化迅速,能持续地为生命活动提供能量。(4)ATP的利用:

细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量,如大脑思考、电鳐发电、主动运输、物质合成、肌肉收缩等都需要消耗ATP。ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,蛋白质等分子磷酸化后空间结构发生变化,活性被改变。

细胞内的化学反应分为吸能反应和放能反应。吸能反应是需要吸收能量的,如蛋白质的合成,吸能反应总是与ATP的水解相联系,ATP水解的反应式为:ATPADP+Pi+能量;放能反应是释放能量的,如葡萄糖的氧化分解,放能反应总是与ATP的合成相联系,ATP合成的反应式为:ADP+Pi+能量

ATP。

能量通过吸能反应和放能反应在ADP和ATP之间流通。酶酶典例示范一(2021·广州一模)酶对细胞代谢起着非常重要的作用。下列有关酶的叙述,正确的是 (

) A.细胞核和细胞质中都可能有DNA聚合酶 B.光合作用的光反应阶段不需要酶的参与 C.人体细胞产生的蛋白酶的最适pH均相同 D.过氧化氢酶为H2O2的快速分解提供活化能【答案】A【重点归纳】酶的化学本质、作用、作用机理、特点和酶活性的影响因素是重点考查的知识点。【详解】DNA主要在细胞核,少量在细胞质(线粒体和叶绿体),哪里有DNA哪里就会进行DNA的复制和转录,DNA复制需要DNA聚合酶,故细胞核和细胞质中都可能有DNA聚合酶,A正确;光反应阶段,ADP+Pi+光能ATP这个反应需要酶的参与,B错误;不同酶的最适pH不一样,比如胃蛋白酶的最适pH是1.5~2.0,而胰蛋白酶最适pH是7.8~8.5之间,C错误;酶的作用是降低化学反应所需的活化能,不能提供活化能,D错误。酶变式训练一(2022·深圳二模)“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”是唐代诗人杜牧的诗句。萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。在荧光素酶的作用下,荧光素接受ATP提供的能量后被激活,激活的荧光素与氧结合形成氧化荧光素,同时发出荧光。下列叙述正确的是 (

) A.萤火虫发光细胞中的荧光素酶主要起到调节作用 B.萤火虫可以通过调节荧光素酶的合成来控制发光 C.荧光素被激活过程发生的化学反应属于放能反应 D.荧光素与氧气结合放出的能量全部转移到ATP中【答案】B【详解】萤火虫发光细胞中的荧光素酶主要起到催化作用,A错误;基因可以通过控制酶的合成来控制细胞代谢进而间接控制生物的性状,所以萤火虫可以通过调节荧光素酶的合成来控制发光,B正确;荧光素被激活过程发生的化学反应属于吸能反应,C错误;荧光素与氧气结合放出的能量少部分转移到ATP中,大部分以热能的形式散失,D错误。典例示范二ATP是细胞的能量“通货”,是生命活动的直接能源物质,下图为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为特殊化学键 B.图2中进行①过程时,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具有高效性 D.夜间有O2存在时,图2中过程②主要发生在线粒体图1

图2【答案】A【重点归纳】ATP的结构、ATP与ADP相互转化是重点考查的知识点。【详解】A项中A代表的是腺嘌呤,A错误;图2中①过程进行的是ATP水解,ATP水解时远离A的特殊化学键易断裂,也就是图1中c键,B正确;ATP水解和ATP合成需要酶催化,酶的催化作用具有高效性,C正确;夜间有O2存在时,主要进行有氧呼吸,有氧呼吸发生的主要场所是线粒体,D正确。变式训练二(2022·广州一模)ATP是细胞生命活动的直接能源物质,下列叙述错误的是 (

) A.人成熟红细胞可通过无氧呼吸产生ATP B.人体细胞ATP合成所需的能量由磷酸提供 C.ATP可用于物质逆浓度梯度跨膜运输 D.ATP释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合【答案】B【详解】人体成熟的红细胞无线粒体,进行无氧呼吸产生ATP,A正确;人体细胞ATP合成所需的能量是由有机物在氧化分解过程中释放的能量提供的,B错误;物质逆浓度梯度跨膜运输的方式属于主动运输,需要消耗ATP释放的能量,C正确;ATP释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合,例如在主动运输过程中,磷酸基团可以和Ca2+载体蛋白结合,这是载体蛋白的磷酸化,D正确。真题回顾1.(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(

)

A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件

C.Rubisco催化CO2固定需要ATP

D.Rubisco催化C5和CO2结合【答案】

D【解析】

Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,暗反应场所在叶绿体基质,故Rubisco存在于叶绿体基质中,A错误;暗反应在有光和无光条件下都可以进行,故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误;Rubisco催化二氧化碳的固定,即C5和CO2结合生成C3的过程,D正确。2.(2021·全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是 (

) A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的 B.③④⑤都是生物大分子,都以碳链为骨架 C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体 D.④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质【答案】

C【解析】

大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;激素是有机物,可能是蛋白质、固醇、氨基酸衍生物等,A错误;生物大分子有蛋白质、核酸和多糖,激素是有机物,可能是蛋白质、固醇、氨基酸衍生物等;脂肪不是生物大分子,B错误;①大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质的单体是氨基酸,RNA的单体是核糖核苷酸,都含氮;②抗体是蛋白质,单体是氨基酸,含氮;⑥核酸的单体是核苷酸,含氮,C正确;糖类是主要能源物质;ATP是直接能源物质;脂肪是良好的储能物质,D错误。3.(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。下列分析错误的是 (

)组别pHCaCl2温度(℃)降解率(%)①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030注:

+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白【答案】

C【解析】

分析②③组可知,没有添加CaCl2,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖CaCl2,A正确;分析①②变量可知,pH均为9,都添加了CaCl2,温度分别为90℃、70℃,故自变量为温度,B正确;②组酶的活性最高,此时pH为9,温度为70℃,但由于温度梯度、pH梯度较大,不能说明最适温度为70℃,最适pH为9,C错误;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验,D正确。

A.该酶的催化活性依赖于CaCl2 B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度 C.该酶催化反应的最适温度为70℃,最适pH为9 D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物4.(2022·全国乙卷)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【答案】

C【解析】

第①组中,酶P在低浓度Mg2+条件,有产物生成,说明酶P在该条件下具有催化活性,A错误