2019版高考生物创新一轮复习备考苏教版讲义:第三单元 光合作用与细胞呼吸 第8讲 Word版含答案.doc
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1、第8讲ATP和酶最新考纲1.ATP在能量代谢中的作用()。2.酶在代谢中的作用()。3.实验:探究影响酶活性的因素。考点一ATP的结构、功能和作用(5年7考)1.ATP的结构归纳如下:2.ATP和ADP的相互转化(1)转化基础ATP的化学性质不稳定,远离腺苷(A)的高能磷酸键容易断裂和重建。(2)ATP和ADP的相互转化过程比较 3.ATP产生量与O2供给量的关系分析1.若用上图模式表示哺乳动物成熟红细胞中ATP产生量与O2供给量关系,应如何绘制?提示如图所示2.ATP是细胞中“唯一”的直接能源物质,对吗?提示不对,除ATP外细胞中直接能源物质还有GTP、CTP、UTP等。下列几种常见化合物的
2、化学组成中,请写出“”中所对应的含义。提示一磷酸腺苷AMP,也表示腺嘌呤核糖核苷酸,腺嘌呤,DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸,腺苷,腺苷,DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,转运RNA中的腺嘌呤。教材高考真题重组判断正误(1)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生(2016全国卷,4A)()(2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子(2016全国卷,2)()(3)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015全国卷,1A)()(4)水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量(2017海南卷,10D)()(5)含有两个高能磷酸键的
3、ATP是DNA的基本组成单位之一(2016海南卷,11A)()以上内容源自苏教版必修一教材P63P64,侧重考查ATP的化学组成、结构及ATP与ADP的相互转化。ATP的结构和功能1.(2016全国卷,29)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。回答下列问题;(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的(填“”“”或“”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将
4、32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填“”、“”或“”)位上。解析(1)ATP水解生成ADP的过程中,断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即位和位之间的高能磷酸键,即位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上,带有32P的磷酸基团应在位上。(2)dATP脱去位和位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸,即DNA的基本组成单位之一,用dATP为原料合成DNA时,要将32P标记到新合成的DNA上,则32P应在位。答案(1)(2)2.(2017陕西八校联考)下列有关ATP的叙述正确的是()A.叶肉细胞内形成ATP的场所只有叶绿体和线粒体B.细胞内的吸能反应一般
5、与ATP的合成有关,放能反应一般与ATP的水解有关C.对细胞的正常生活来说,ATP与ADP时刻不停地发生转化,且处于动态平衡中D.1分子ATP彻底水解后得到3分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子腺嘌呤解析叶肉细胞内形成ATP的生理活动有光合作用和细胞呼吸,光合作用中形成ATP的场所为叶绿体中的类囊体薄膜,细胞呼吸中形成ATP的场所有线粒体、细胞质基质,A错误;细胞内的吸能反应一般与ATP的水解有关,放能反应与ATP的合成有关,B错误;在细胞内ATP与ADP在不停地发生相互转化,并且处于动态平衡中,保证细胞内有一定含量的ATP存在,以维持细胞正常生命活动对ATP的需要,C正确;1分子ATP彻底水解后
6、形成3分子磷酸、1分子核糖和1分子腺嘌呤,D错误。答案CATP与ADP的相互转化1.(2016海南卷,11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是()A.含有两个高能磷酸键的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生成减少,ATP生成增加C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有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合成解析含两个高能磷酸键的ATP,由一个腺苷和三个磷酸基团组成,并非DNA的基本组成单位;加入呼吸抑制剂可导致ATP生成减少,一些生命活动仍消耗ATP,ADP生成相对增加;无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不产生ATP。
7、答案D2.(2017山西康杰中学联考,8)ATP是细胞内的能量“通货”,下列有关叙述中,错误的是()A.ATP水解供能,实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D.ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质解析ATP中远离A的高能磷酸键更易断裂,也很容易重新合成,ATP水解供能,实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解,A正确;ATP是直接能源物质,细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性,B正确;ATP分子由1个腺苷和 3个磷酸基团组成,C错误;AT
8、P是细胞内的直接能源物质,可直接为主动运输、肌肉收缩、大脑思考提供能量,D正确。答案C1.规避ATP认识的4个误区(1)ATP与ADP相互转化不可逆:ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含量很少,只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水:ATP转化为ADP
9、又称为“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。2.细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP:细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP:光反应消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等线粒体产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等核糖体消耗ATP:蛋白质的合成细胞核消耗ATP:DNA复制、转录等考点二酶的本质和作用(5年5考)1.酶的作用与本质2.酶的作用机理分析(1)ca段的含义是在无催化剂的条件下,反应所需要的活化能。(
10、2)ba段的含义是酶降低的活化能。(3)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b点在纵轴上将向上移动。3.比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验流程(2)变量分析:4.酶本质的探索历程(连一连)1.酶作为生物催化剂,与无机催化剂相比,在发挥作用过程中有哪些共同特点?提示化学反应前后其数量和性质不变;加快化学反应的速率,缩短达到化学平衡的时间,但不能改变平衡点;二者都能降低化学反应的活化能。2.酶除了具有催化功能外,可以调节生命活动吗?提示催化(降低化学反应的活化能)是酶唯一的功能,它不具调节功能,也不作为能源(或组成)物质。酶的化学本质及分布(2017全国卷,3)下列关于生物体中酶的叙述,正
11、确的是()A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶B.由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最适温度和保存温度是37 解析DNA的合成主要发生在细胞核中,此外在线粒体和叶绿体中也能合成,因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶,A错误;只要给予适宜的温度、pH等条件,由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性,B错误;盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低,但不影响蛋白质的活性。而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C正确;唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ,但是37 不是保存该酶
12、的最适温度,酶应该在低温条件下保存,D错误。答案C(1)从酶的化学本质上讲,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶(如淀粉酶、蛋白酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等),若无特别说明,其本质都是蛋白质。(2)若题目信息中告知某催化功能的物质经蛋白酶处理后“丧失活性”,则该酶为蛋白质,仍具活性,则该酶为RNA。【即学即练】(2017广东五校一诊)核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子,在特异地结合并切断特定的mRNA后,核酶可从杂交链上解脱下来,重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于核酶的叙述,正确的是()A.向核酶中滴加双缩脲试剂,水浴加热可发生紫色反应B.与
13、不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,由此可反映核酶的高效性C.核酸具有热稳定性,故核酶的活性不受温度的影响D.核酶与催化底物特异性结合时,有氢键形成,也有磷酸二酯键的断裂解析核酶的化学本质是RNA,滴加双缩脲试剂可发生紫色反应的是蛋白质,且不需加热,A错误;与不加核酶组相比,加核酶组mRNA降解较快,表明核酶具有催化作用,要证明酶具有高效性,应该与无机催化剂做对比,B错误;与蛋白质相比,核酸虽然具有热稳定性,但温度过高或过低也能影响其性质或结构,因此核酶的活性也受温度的影响,C错误;核酶特异地结合mRNA是通过碱基互补配对实现的,因此有氢键的形成,核酶能切断特定的mRNA,在该过程中有磷
14、酸二酯键的断裂,D正确。答案D酶的作用1.(2013全国卷,6)关于酶的叙述,错误的是()A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物解析低温只能降低酶的活性,并没有改变酶的空间结构,当温度回到最适温度时,酶的催化效率仍然可以达到最大;而高温、强酸和强碱会破坏酶的空间结构,从而导致酶活性的降低甚至丧失,B错误。答案B2.(2017江西赣州一模,2)下列关于酶的说法中,正确的是()A.酶的合成一定需要核糖体,但不一定需要高尔基体B.pH较低时一定会降低酶
15、的活性,但温度较低时则不一定会降低酶的活性C.在任何条件下,酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著D.所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶,但不一定都分布在线粒体中解析大多数酶是蛋白质,在核糖体合成,少数酶是RNA,主要在细胞核合成,A错误;温度较低时会降低酶的活性,但不会使酶失去活性,B错误;酶的催化作用需要适宜的条件,故并非所有条件下,酶降低活化能的效果都比无机催化剂显著,C错误;真核细胞的呼吸酶分布在细胞质基质和线粒体中,原核细胞的呼吸酶分布于细胞质和细胞膜上,D正确。答案D对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)酶只
16、提高化学反应速率,缩短反应时间,不会改变化学平衡的位置。(4)在反应前后,酶的化学性质和数量将保持不变。(5)用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能。考点三酶的作用特性及影响因素(5年8考)1.酶的特性(1)高效性:与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,催化效率更高。与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。a、b酶的催化具有高效性;a、c酶具有催化作用。(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。物理模型“锁和钥匙学说”a.图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被A催化的物质。b.酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。曲线模型:a
17、.加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。b.加入酶A的反应速率一定范围内随反应物浓度的增大明显加快,说明酶A可催化该反应,即酶具有专一性。2.影响酶促反应速率的因素分析特别提醒(1)同一个体不同细胞中,酶的种类和数量不同。对于同一个细胞而言,在不同的时期或生理状态下,细胞中酶的种类和数量也会发生改变。(2)酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性进而影响酶促反应速率;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。教材高考1.真题重组判断正误(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 (2017全国卷,3D)()(2)酶的化学本质是蛋
18、白质或RNA(2015海南卷,4A)()(3)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁(2015海南卷,4D)()(4)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构(2013全国卷,6B)()(5)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2013海南卷,4B)()以上内容侧重于酶的本质、酶的催化特性及酶活性的影响因素的考查;相关内容对应教材P6470,把握酶作用的三大特性及相关内涵是解题的关键。2.(教材P68放眼社会栏目发散思维)酶在生活中的应用实例(1)人发烧时不想吃东西,是因为体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,是因为唾液淀
19、粉酶的最适pH为6.8,而胃液的pH为0.91.5。此外,胃蛋白酶的最适pH为1.5,小肠中的消化酶的最适pH为8.09.0。(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射,不能口服,是因为口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)因不会被消化酶分解,既可以注射,也可以口服。酶的作用特性(2017湖北荆州摸底考)下列关于酶的叙述,正确的是()A.酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关C.酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响解析大多数酶是蛋白
20、质,蛋白质能与双缩脲试剂反应呈紫色,而少数酶是RNA,RNA不能与双缩脲试剂反应呈现紫色,A错误;每一种酶只能催化一种或者一类化学反应,这是细胞代谢能够有条不紊地进行的重要原因,B正确;在最适温度和pH条件下,酶的活性最强,不适合长期保存,C错误;过氧化氢高温易分解,所以一般不选择过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响,D错误。答案B影响因素制约酶活性的机理(1)高温、过酸、过碱可破坏酶分子空间结构而导致酶永久性失活(不可逆转)。(2)低温仅抑制酶活性,并不破坏酶分子空间结构,当温度适当升高时活性尚可恢复。(3)酶活性还受某些激活剂或抑制剂的影响,前者可提升酶活性,后者则降低酶活性。【即
21、学即练】(2017河北石家庄二模,2)细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行,其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是()A.酶是所有活细胞都含有的具有催化作用的有机物B.H2O2分解实验中,加热、Fe3、酶降低活化能的效果依次增强C.有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输D.人体的各种酶发挥作用所需的最适条件是不完全相同的解析活细胞的代谢离不开酶的催化作用,酶是有机物,A正确;H2O2分解实验中,加热能够为反应提供能量,而不是降低活化能,B错误;有些酶的化学成分为分泌蛋白,需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输,C正确;人体的各种酶发挥作用所需的最适条件不完全相同,D正确。答案B酶的活性影响
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