第二單元第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎(chǔ)生命系統(tǒng)的代謝基礎(chǔ)專題一專題一 酶與酶與ATPu知識主線自主檢索u再悟高考重點提煉考點一考點一 酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用要點再回扣 1.完善酶的概念關(guān)系圖 【易錯提醒】 明辨有關(guān)酶的“5個誤區(qū)” (1)誤認(rèn)為“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”，實際上絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，進(jìn)而引申為合成的原料有氨基酸、核糖核苷酸，合成的場所有核糖體、細(xì)胞核。 (2)誤認(rèn)為“具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶”，實際上，凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。 (3)誤認(rèn)為“酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能”，實際上酶是生物催化劑，只起催化作用。 (4)誤認(rèn)為“只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用”，實際上酶既可在細(xì)胞內(nèi)，也可在細(xì)胞外發(fā)揮作用。 (5)誤認(rèn)為“低溫引起酶的變性失活”，實際上低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，但高溫能使酶失活。2.高中生物常見酶整合將雙鏈DNA解旋為兩單鏈；作用于氫鍵；用于DNA復(fù)制DNA解旋酶把單個的脫氧核苷酸聚合成單鏈DNA；催化形成磷酸二酯鍵；用于DNA復(fù)制及逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶連接DNA末端；催化形成磷酸二酯鍵；用于基因工程拼接目的基因和運載體(連接不具特異性)DNA連接酶作用種類RNA聚合酶把單個的核糖核苷酸聚合成RNA；催化形成磷酸二酯鍵；用于轉(zhuǎn)錄限制性內(nèi)切酶識別特定的堿基序列并切割出末端；作用于磷酸二酯鍵；用于基因工程(切割具有特異性)DNA酶水解DNA(如艾弗里實驗中“DNADNA酶”組)Taq聚合酶一般適用于DNA片段的PCR擴增(耐90 以上高溫)唾液淀粉酶促進(jìn)淀粉的水解過氧化氫酶催化H2O2分解為H2O與O2，可與Fe3+對比驗證酶高效性3.讀懂酶的三類曲線(1)酶的作用原理：由圖可知，酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能。若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會提供活化能。(2)酶的特性： 圖1中加酶的曲線和加無機催化劑的曲線比較：酶具有高效性。 圖2中兩曲線比較表明酶具有專一性。(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素：分析圖3和圖4：溫度或pH通過影響酶的活性來影響酶 促反應(yīng)速率。分析圖5：OP段的限制因素是底物濃度，P點以后的限制因素則是酶濃度?？记榭枷驋呙?考向1 酶的本質(zhì)及作用 【典例1】 關(guān)于生物體產(chǎn)生的酶的敘述，錯誤的是 ( ) A.酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA B.脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬砂焙虲O2 C.蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類 D.纖維素酶能夠降解植物細(xì)胞壁和細(xì)菌細(xì)胞壁 【解析】 酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，A項正確；脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬砂焙虲O2，B項正確；蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類，C項正確；纖維素酶能夠降解植物細(xì)胞壁，細(xì)菌細(xì)胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解，D項錯誤。 【答案】 D 考向2 酶的有關(guān)曲線考查 【典例2】 (2017湖南六校聯(lián)考)利用麥芽釀造啤酒時，麥芽中多酚氧化酶(PPO)的作用會降低啤酒質(zhì)量。圖為不同pH和溫度對PPO活性影響的曲線，有關(guān)敘述錯誤的是 ( )A.PPO催化多酚類物質(zhì)的生化反應(yīng)B.相同溫度時，pH 7.8的酶促反應(yīng)產(chǎn)物比pH 8.4的少C.在制備麥芽過程中應(yīng)將反應(yīng)條件控制在溫度80 、pH 8.4D.高于90 ，若PPO發(fā)生熱變性，一定溫度范圍內(nèi)溫度越高變性越快【解析】 在溫度80 、pH 8.4的條件下，多酚氧化酶(PPO)的活性高，降低啤酒質(zhì)量，C項錯誤?！敬鸢浮?C考點題組集訓(xùn)1.用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì)，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)，由此可推測核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是 ( )A.蛋白酶 B.RNA聚合酶C.RNA D.逆轉(zhuǎn)錄酶答案 C解析 A項，蛋白酶在蛋白質(zhì)水解成多肽的過程中起催化作用。B項，RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄的過程中起催化作用。C項，自然界中的酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。核糖體是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，用蛋白酶將其蛋白質(zhì)除去后，處理后的核糖體仍可催化氨基酸發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，說明起催化作用的成分是RNA。D項，逆轉(zhuǎn)錄酶在逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)過程中起催化作用。2.(2017安徽黃山高三第一次質(zhì)檢)圖中，甲圖表示某植物淀粉酶與人的腸淀粉酶活性受pH影響的情況，乙圖表示3種脫氫酶(A、B、C)的活性受溫度影響的情況。下面分析正確的是 ( )兩淀粉酶的活性相同時pH可以不同若pH由中性變?yōu)樗嵝?，淀粉酶的活性漸漸升高A、B酶活性相同時，溫度對酶的影響相同C酶活性的最適溫度等于或大于40 A. B.C. D.答案 D解析 由圖甲可知，植物在達(dá)到最適pH之前，動物在達(dá)到最適pH之后，兩淀粉酶的pH不同但活性可相同，正確；pH由中性變?yōu)樗嵝?，人淀粉酶的活性漸漸降低，錯；由圖乙可知，最適溫度時酶的活性最高，高于或低于最適溫度酶的活性有所降低，A、B酶活性相同時，溫度對酶的影響可能不同，一個為高溫，一個為低溫，錯；由于圖中C酶的活性一直在上升，所以C酶活性的最適溫度等于或大于40 ，正確?？键c二考點二 有關(guān)酶的實驗探究有關(guān)酶的實驗探究要點再回扣 1.探究酶促反應(yīng)影響因素應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵點 (1)必須遵循的兩大原則： 對照原則；單一變量原則。 (2)驗證或探究酶具有高效性的實驗關(guān)鍵點： 應(yīng)設(shè)置酶與無機催化劑的對照實驗。(3)驗證酶具有催化作用的實驗關(guān)鍵點：應(yīng)設(shè)置等量酶液與蒸餾水的對照實驗。(4)?？简炞C或探究酶具有專一性的兩大方法：方法一：使用同種酶，不同反應(yīng)底物作對照。方法二：使用相同反應(yīng)底物，不同酶作對照。2.探究影響酶活性因素的4個注意點(1)不能用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響，因為加熱會使過氧化氫分解。(2)必須在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度條件后，再讓反應(yīng)物與酶接觸，避免在未達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時反應(yīng)物與酶接觸發(fā)生反應(yīng)，影響實驗結(jié)果。 (3)在探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗時，最好不用斐林試劑來檢測淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麥芽糖等還原糖。 (4)用不同底物、同種酶來探究酶的專一性時，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖兩種底物，則應(yīng)用斐林試劑作為檢測試劑，不能選用碘液作為檢測試劑?？记榭枷驋呙?考向1 有關(guān)酶活性的實驗分析 【典例1】 (2017江蘇南京三模)下表是其他條件均為最適情況下探究乳糖酶催化乳糖水解的相關(guān)實驗結(jié)果，以下分析正確的是 ( )6530%2005%6520%1004%5010%502%255%251%0000相對反應(yīng)速率乳糖濃度相對反應(yīng)速率酶濃度實驗二(酶濃度為2%)實驗一(乳糖濃度為10%)A.實驗一若繼續(xù)增加酶濃度，相對反應(yīng)速率不再增大B.實驗二若繼續(xù)增加乳糖濃度，相對反應(yīng)速率會增大C.實驗二若將反應(yīng)溫度提高5 ，相對反應(yīng)速率將增大D.實驗一的自變量是酶濃度，實驗二的自變量是乳糖濃度 【解析】 在底物足夠多的情況下，酶促反應(yīng)速率會隨酶濃度增加而加快；當(dāng)所有的酶都參與反應(yīng)時，反應(yīng)速率將達(dá)到最大；本實驗結(jié)果是在其他條件均為最適情況下獲得的，故再提高溫度，反應(yīng)速率會下降。 【答案】 D 考向2 有關(guān)酶活性的實驗設(shè)計與評價 【典例2】 小麥的穗發(fā)芽影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。某地引種的紅粒小麥的穗發(fā)芽率明顯低于當(dāng)?shù)匕琢Ｐ←?。為探究淀粉酶活性與穗發(fā)芽率的關(guān)系，進(jìn)行了如下實驗。 (1)取穗發(fā)芽時間相同、質(zhì)量相等的紅、白粒小麥種子，分別加蒸餾水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在適宜條件下進(jìn)行實驗。實驗分組、步驟及結(jié)果如下：37 保溫適當(dāng)時間，終止酶促反應(yīng)，冷卻至常溫，加適量碘液顯色111加淀粉溶液(mL)111加緩沖液(mL)C0.5 mL提取液0.5 mL提取液加樣+顯色結(jié)果對照管白粒管紅粒管 分組步驟注：“+”數(shù)目越多表示藍(lán)色越深步驟中加入的C是_，步驟中加緩沖液的目的是_。顯色結(jié)果表明：淀粉酶活性較低的品種是_；據(jù)此推測：淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率越_。若步驟中的淀粉溶液濃度適當(dāng)減小，為保持顯色結(jié)果不變，則保溫時間應(yīng)_。 (2)小麥淀粉酶包括淀粉酶和淀粉酶，為進(jìn)一步探究其活性在穗發(fā)芽率差異中的作用，設(shè)計了如下實驗方案： X處理的作用是使_。若中兩管顯色結(jié)果無明顯差異，且中的顯色結(jié)果為紅粒管顏色顯著_白粒管(填“深于”或“淺于”)，則表明淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 【解析】 (1)步驟中加入的C是0.5mL蒸餾水，以形成對照實驗；步驟中加緩沖液的目的是維持培養(yǎng)液中pH的相對穩(wěn)定。顯色結(jié)果表明，紅粒管中藍(lán)色較深，說明此時淀粉酶活性較低。據(jù)此推測，淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率也越低。若步驟中的淀粉溶液濃度適當(dāng)減小，為達(dá)到相同顯色效果的時間應(yīng)當(dāng)縮短。 (2)圖中X處理的作用是使淀粉酶失活，若中兩管顯色結(jié)果無明顯差異，且中的顯色結(jié)果為紅粒管顏色明顯較深，表明淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 【答案】 (1)0.5 mL蒸餾水 控制pH 紅粒小麥 低 縮短(2)淀粉酶失活 深于考點題組集訓(xùn)1.關(guān)于人體內(nèi)激素和酶的敘述，錯誤的是 ( )A.激素的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B.高效性是酶的重要特性之一C.酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能D.激素與靶細(xì)胞結(jié)合可影響細(xì)胞的代謝答案 A解析 一些激素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，一些激素的化學(xué)成分不是蛋白質(zhì)，如性激素的成分是固醇，A項錯誤；酶具有高效性、專一性和多樣性的特點，B項正確；酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能提高反應(yīng)速率，C項正確；激素通過與靶細(xì)胞結(jié)合傳遞信息，影響靶細(xì)胞的代謝活動，D項正確。2.某同學(xué)為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設(shè)計了如下實驗步驟：在A、B、C、D、E 5支試管中分別加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5 mL，再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉液1 mL。各試管中分別加入適當(dāng)濃度的唾液稀釋液1 mL，搖勻。將5支試管放入70 恒溫水浴中，保溫時間相同且合適。取出各試管，分別加入斐林試劑2 mL，搖勻。觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實驗重復(fù)次數(shù))，以便實驗?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。(1)_。(2)_。答案 (1)中70 應(yīng)改為37 。因為人唾液淀粉酶作用的最適溫度為37 (其他合理答案也可)(2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應(yīng)將各試管進(jìn)行水浴加熱一段時間。因為只有在5065 水浴加熱條件下斐林試劑才可與還原糖反應(yīng)顯色(其他合理答案也可)解析 因為題中已經(jīng)提示不考慮試劑的濃度、劑量等，因此就不用去分析這些數(shù)據(jù)是否錯誤，找主要的錯誤即可。(1)酶的活性受溫度的影響，本題探究的是pH對酶活性的影響，因此，溫度應(yīng)為無關(guān)變量，必須適宜，而70 恒溫水浴的溫度過高，會導(dǎo)致5組試管中的酶因高溫而失活，最終不同pH下的實驗結(jié)果一樣。(2)本題選擇的是斐林試劑，通過檢測產(chǎn)物的生成量來確定酶的活性高低，斐林試劑鑒定還原糖必須要經(jīng)過水浴加熱，如果不加熱，則任何一組都不會出現(xiàn)磚紅色沉淀?？键c三考點三 ATP的合成、利用及能量代謝的合成、利用及能量代謝要點再回扣 1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化圖解2.ATP產(chǎn)生量與O2供給量、呼吸強度的關(guān)系甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系，乙圖表示ATP產(chǎn)生量與呼吸強度的關(guān)系。(1)A點表示在無氧條件下，細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP。(2)AB段表示隨O2供應(yīng)量增多，有氧呼吸明顯加強，通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。(3)BC段表示O2供應(yīng)量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。3.必須關(guān)注的幾個關(guān)鍵句(1)主要能源物質(zhì)是糖類；主要儲能物質(zhì)是脂肪；直接能源物質(zhì)是ATP。(2)植物光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP專用于暗反應(yīng)階段C3的還原，不用于其他生命活動；植物或動物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動?！疽族e提醒】 明辨ATP的4個誤區(qū)(1)不同化合物中“A”的辨析：(2)ATP轉(zhuǎn)化為ADP也需要消耗水：ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需酶的催化，同時也需要消耗水。凡是大分子有機物(如蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。(3)ATP能量：ATP是一種高能磷酸化合物，是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同起來。(4)誤認(rèn)為細(xì)胞中含有大量ATP：生命活動需要消耗大量能量，但細(xì)胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復(fù)利用，只要提供能量(光能或化學(xué)能)，生物體就可不斷合成ATP，滿足生物體的需要?？记榭枷驋呙?考向 從ATP的來源、去向及在生命活動中的作用進(jìn)行考查 【典例】 ATP是直接為細(xì)胞生命活動提供能量的有機物。關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是 ( ) A.酒精發(fā)酵過程中有ATP生成 B.ATP可為物質(zhì)跨膜運輸提供能量 C.ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量 D.ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成 【解析】 酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵過程中有ATP生成，A項正確；ATP可為主動運輸提供能量，B項正確；ATP中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵水解可釋放能量，為生命活動供能，C項正確；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，D項錯誤。 【答案】 D考點題組集訓(xùn)1.ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述，錯誤的是 ( )A.線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用B.機體在運動時消耗ATP，睡眠時則不消耗ATPC.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATPD.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用答案 B解析 A項，細(xì)胞核中無法進(jìn)行呼吸作用，它所需要的ATP主要由細(xì)胞質(zhì)中的線粒體提供。B項，ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)，機體時刻都在消耗ATP。C項，有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，均有ATP形成。D項，植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子主要是通過主動運輸?shù)姆绞竭M(jìn)行的，其消耗的能量來源于呼吸作用產(chǎn)生的ATP。2.(2017山東滕州高三期末考)下列有關(guān)ATP的敘述中，正確的是 ( )A.ATP釋放能量往往與某些放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)B.能為碳反應(yīng)提供能量的光反應(yīng)產(chǎn)物不只有ATPC.ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成D.植物根尖細(xì)胞生成ATP的細(xì)胞器是線粒體、細(xì)胞溶膠答案 B解析 ATP釋放能量用于需要消耗能量的生命活動，A項錯誤；能為碳反應(yīng)提供能量的光反應(yīng)產(chǎn)物主要是ATP，同時伴有H、O2的產(chǎn)生，B項正確；ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組成，C項錯誤；細(xì)胞溶膠不是細(xì)胞器，植物根尖細(xì)胞生成ATP的細(xì)胞器是線粒體，D項錯誤。