2025届高考生物二轮复习【第1部分】大概念整合2专题4酶和atp教案(新教材)

基于大概念下的专题突破微专题1降低化学反应活化能的酶1．(2023·浙江6月选考)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如表所示。组别甲中溶液(0.2mL)乙中溶液(2mL)不同时间测定的相对压强(kPa)0s50s100s150s200s250sⅠ肝脏提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸馏水H2O2溶液00000.10.1下列叙述错误的是()A．H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性解析：CH2O2分解生成O2导致压强增加，A正确；从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；250s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200～250s之间压强才没有变化，C错误；组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。2．(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。A．该酶的催化活性依赖于CaCl2B．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9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物解析：C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于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。(1)(2021·河北卷)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(×)(2)(2021·浙江6月选考)设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择斐林试剂检测反应产物。(×)(3)(2021·浙江1月选考)1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵。①制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是________________________，以确保酶的活性。②如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：①保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH②染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖1．理清酶的原理、特性及影响酶促反应的三类曲线(1)酶的作用原理酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。①表示无酶催化时反应进行需要的活化能是ac段。②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是bc段。③酶降低的活化能是ab段。(2)酶的特性曲线图1图2①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图1图2图3①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反应物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。提醒：①反应速率≠化学平衡酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。②酶促反应速率≠酶活性温度和pH是通过影响酶的空间结构来改变酶活性的，进而影响酶促反应速率的；而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反应速率的。2．酶的特性相关探究实验提醒：检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂检测。命题点围绕酶的本质、作用和特性考查生命观念及科学思维1．(2023·辽宁盘锦二模)H2O2溶液常用于伤口及环境消毒，会引起细菌等微生物细胞内蛋白质结构发生改变。CAT是一种过氧化氢酶，可用于去除消毒后残余的H2O2。关于CAT的叙述正确的是()A．基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸B．能提供分解H2O2所需的活化能C．去除残余H2O2的效果与反应温度、pH有关D．只能催化H2O2分解体现出CAT的专一性和高效性解析：CCAT是一种过氧化氢酶，其本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，B错误；CAT是一种过氧化氢酶，可用于去除消毒后残余的H2O2，但其功能的发挥与温度和pH等有关，C正确；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，只能催化H2O2分解体现出CAT的专一性，但不能说明高效性(需要与无机催化剂相比)，D错误。2．(2023·广东深圳二模)PET是一种造成“白色污染”的塑料。自然界中的L酶能破坏PET中的化学键，有利于PET的降解、回收和再利用。研究人员尝试对L酶进行改造，获得了一种催化活性更高的突变酶。如图表示突变酶对PET的降解率随时间变化的曲线。下列相关说法正确的是()A．随着温度升高，突变酶和L酶对PET的降解率都会不断上升B．突变酶和L酶都可以为PET中化学键的破坏提供活化能C．PET浓度增大，突变酶的活性会增加，导致其对PET的降解率上升D．反应9小时以内，突变酶的活性和浓度会影响其对PET的降解率解析：D温度太高会使酶变性，导致突变酶和L酶对PET的降解率下降，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，B错误；提高反应物浓度不会改变酶的活性，C错误；反应9小时以内，突变酶对PET的降解率逐渐上升，PET的降解受到酶的催化，其降解率受到突变酶的活性和浓度的影响，D正确。命题点围绕酶的影响因素及相关实验分析考查科学探究3．(2023·山东济南二模)鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。在探究鱼类鲜味下降外因的系列实验中，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是()图apH对ACP活性的影响图b温度对ACP活性的影响A．本实验的自变量为pH和温度，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，直接原因在于不同鱼体内的ACP基因不同C．由图可知，放置相同的时间，草鱼在pH约5.0、温度60℃条件下，鱼肉鲜味下降最快D．pH低于4.2、温度超过55℃，对鳝鱼肌肉酸性磷酸酶(ACP)活性影响的机理不同解析：C由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，直接原因在于不同鱼体内的ACP结构不同，B错误；分析题意可知，肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降，由图示曲线可知，草鱼在pH5.0、温度60℃条件下酸性磷酸酶相对活性最高，导致鱼肉鲜味下降最快，C正确；反应温度超过55℃与pH低于4.2，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变失去活性，影响机理是相同的，D错误。4．(2023·河南洛阳二模)氧自由基会破坏细胞膜和细胞器的结构与功能，危害机体健康。过氧化氢酶(CAT)可催化过氧化氢分解，减少低氧胁迫下产生的多余氧自由基。为探究低氧胁迫对鲢鱼血清中CAT活性的影响，某生物兴趣小组进行了如下实验。第一步：选择形态相似、生理状态相同的鲢鱼120尾，均分为4组，每组3个平行实验，分别置于透明水箱中。第二步：实验组用保鲜膜和塑料盖密封水箱，分别在鲢鱼全部存活(T1组)、半数窒息(T2组)、全部窒息(T3组)时检测水中的溶解氧(DO)含量，并用一次性灭菌注射器在尾椎处静脉采血。对照组(T0)为在低氧胁迫前测定DO值并进行尾椎静脉采血。第三步：各组血样经离心后吸取上清液制备血清，测定血清CAT活性，结果如图所示。回答下列问题：(1)第一步中每组设置3个平行实验的目的是_______________________。(2)测定血清CAT活性时，需避免__________________________(答出2点)等无关变量对结果的影响。若采集血样后不能及时测定CAT活性，需将血清置于________________条件下临时保存。(3)与T0组相比，T1、T2组CAT催化过氧化氢分解的效率较高，从酶的作用机理角度分析其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)请评价该实验方案的设置是否合理，并说明合理的理由或不合理的优化思路。解析：(1)平行重复实验的目的是获得更多相同条件下的实验数据，通过统计平均值提高实验结果的准确性，排除实验结果的偶然性。(2)由题图可知，该实验的自变量为鲢鱼窒息数量，为了保证实验的准确性，实验过程中应严格控制温度、pH、反应时间等无关变量。低温时酶的结构没有被破坏，活性可恢复，有利于酶的保存，故保存血清需置于低温条件下临时保存。(3)酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能，与T0组相比，T1、T2组CAT催化过氧化氢分解的效率较高，说明T1、T2组条件下CAT降低化学反应活化能的效果更显著。(4)实验目的“为探究低氧胁迫对鲢鱼血清中CAT活性的影响”，实验的自变量应该为DO含量，但在实验操作中，是以鱼的窒息情况为参考标准，对自变量水中的DO含量进行检测，无法准确控制自变量，所以该实验方案设置不合理。可改为精确设置一定梯度的DO含量并测定不同DO含量下鲢鱼血清的CAT活性。答案：(1)排除实验结果的偶然性(2)温度、pH低温(3)T1、T2组条件下CAT降低化学反应所需活化能的效果更显著(4)不合理。该实验中以鱼的窒息情况为参考标准，对自变量水中的DO含量进行检测，无法准确控制自变量，可改为精确设置一定梯度的DO含量并测定不同DO含量下鲢鱼血清的CAT活性。[技法提炼]“四步法”分析评价实验题1．(原因分析类)研究发现，溶酶体内pH为5.0左右，含有多种酸性水解酶，这些酶合成的场所为________，若这些水解酶少量进入细胞质基质不会引起细胞损伤，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________。提示：核糖体细胞质基质与溶酶体内的pH不同，导致酶活性降低或失活2．(批判性思维类)过酸、过碱、温度过高、温度过低对酶的结构影响一样吗？说明理由。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：不一样，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。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可以升高3．(科学探究类)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。提示：①实验思路：实验分三支试管(组)，分别为加过氧化氢和过氧化氢酶溶液，过氧化氢和FeCl3溶液，过氧化氢和蒸馏水。或取3支试管，先各加适量H2O2溶液，再分别向上述3支试管中加适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察各试管(组)中释放气泡(氧气)的快慢。②预期的实验结果：O2的释放速度从快到慢依次是加酶溶液的试管(组)、加FeCl3溶液的试管(组)、加蒸馏水的试管(组)。微专题2细胞的能量“通货”ATP1．(2022·浙江1月选考)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是()A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键C．在ATP酶的作用下不断地合成和水解D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带解析：D1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，分子中含一个普通磷酸键和两个特殊的化学键，B错误；ATP在ATP酶的作用下水解，在ATP合酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。2．(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，不影响细胞信号传递C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响解析：B通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞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，从而参与细胞信号传递，C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正确。(1)(2021·北京卷)ATP必须在有氧条件下合成。(×)(2)(经典高考题)唾液淀粉酶水解淀粉需ATP水解提供能量。(×)(3)(2022·海南卷)细胞膜上的H＋－ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH________；此过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是_______________。提示：降低载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变1．ATP的结构与延伸2．以ATP为核心，构建能量转化模型载体蛋白的磷酸化与去磷酸化ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。去磷酸化是上一个反应的逆反应。蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系可用如图所示：磷酸化和去磷酸化可给予或去除某种酶或蛋白质的某种功能，在生物代谢调控过程中有重要作用。命题点围绕ATP的结构与功能考查生命观念及科学思维1．(2023·安徽六安二模)除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是()A．生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能B．有氧呼吸也能产生其他核苷三磷酸C．作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在磷酸基团中D．各种物质的吸收均依靠ATP供能解析：A分析题意可知，除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，故生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能，A正确；据题可知，UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的，故有氧呼吸不能直接产生其他核苷三磷酸，B错误；作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在特殊的化学键中，不是在磷酸基团中，C错误；除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，因此各种物质的吸收并非都依靠ATP供能，且有些物质的吸收是被动运输，不消耗能量，D错误。2．(2023·河北衡水二模)细胞内有种马达蛋白能够与“货物”(囊泡或细胞器)结合，沿细胞骨架定向“行走”，将“货物”转运到指定位置，其机理如图所示。下列叙述错误的是()A．马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质B．浆细胞中马达蛋白功能异常可能会影响抗体分泌C．细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料不相同D．图示转运“货物”的途径广泛存在于真核细胞中解析：C细胞质基质中可以完成有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，且产生少量ATP，因此马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质，A正确；抗体属于分泌蛋白，其分泌过程中，以囊泡的形式与马达蛋白结合，转运到细胞膜，该过程中需要马达蛋白催化ATP水解供能，所以在浆细胞中马达蛋白功能异常会影响抗体的分泌，B正确；细胞骨架的成分是蛋白质，合成蛋白质的原料是氨基酸，因此细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料都是氨基酸，C错误；马达蛋白是通过与细胞骨架结合后，沿细胞骨架定向“行走”来转运“货物”的，在真核细胞中广泛存在，D正确。命题点关注载体蛋白的磷酸化3．(2023·云南模拟)当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化。磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变，将Ca2＋释放到膜外。下列有关叙述正确的是()A．使用呼吸抑制剂不会影响Ca2＋的跨膜运输B．Ca2＋载体蛋白磷酸化后空间结构发生变化，但活性未改变C．Ca2＋载体蛋白磷酸化时，伴随放能反应的发生D．可将该Ca2＋载体蛋白视为一种能催化ATP水解的酶解析：DCa2＋的跨膜运输为主动运输，使用呼吸抑制剂会影响Ca2＋的跨膜运输，A错误；被活化的Ca2＋载体蛋白水解ATP，ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白磷酸化，后者的空间结构发生变化，活性也被改变，B错误；Ca2＋载体蛋白磷酸化时，ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白，说明伴随ATP的水解，有吸能反应的发生，C错误；该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移