專題2 細(xì)胞的代謝2018年高考二輪復(fù)習(xí)第1講 酶和ATP考點(diǎn)透視考點(diǎn)1能量代謝中的ATP1理清ATP結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn)(1)1分子ATP1分子腺苷3分子磷酸基團(tuán)。(2)ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵容易水解與合成。2理解ATP與ADP的轉(zhuǎn)化(1)ATP的產(chǎn)生途徑光合作用：發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上的光反應(yīng)。光合色素吸收的光能ADPPiATP細(xì)胞呼吸：發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中。細(xì)胞呼吸釋放的化學(xué)能ADPPiATP(2)ATP的消耗途徑ATPADPPi能量ATP水解釋放的能量用于細(xì)胞中各種耗能反應(yīng)，如主動(dòng)運(yùn)輸、物質(zhì)合成、肌肉收縮等。(3)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。3ATP與DNA、RNA的聯(lián)系A(chǔ)TP與DNA、RNA、核苷酸的結(jié)構(gòu)中都有“A”，但在不同物質(zhì)中表示的含義不同，如圖所示：典例解析例1.下列生命活動(dòng)中不需要ATP 提供能量的是()A葉肉細(xì)胞合成的糖運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)B吞噬細(xì)胞吞噬病原體的過(guò)程C淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖D細(xì)胞中由氨基酸合成新的肽鏈C科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些蚜蟲(chóng)能合成類胡蘿卜素，其體內(nèi)的類胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)的組織細(xì)胞，而且還決定蚜蟲(chóng)的體色。陽(yáng)光下蚜蟲(chóng)的ATP生成量將會(huì)增加，黑暗時(shí)蚜蟲(chóng)的ATP含量會(huì)下降。下列有關(guān)敘述正確的是()A正常情況下蚜蟲(chóng)在黑暗中合成ATP時(shí)會(huì)伴隨著O2的消耗B蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需能量?jī)H僅來(lái)自細(xì)胞呼吸C蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，陽(yáng)光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣D蚜蟲(chóng)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多，說(shuō)明其體內(nèi)的ATP含量不穩(wěn)定A例2.解析由題干信息可知，蚜蟲(chóng)合成ATP所需能量還可來(lái)自于類胡蘿卜素吸收的光能；蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)消耗ATP的量是一樣的；ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化處于動(dòng)態(tài)平衡中。例3.在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來(lái)標(biāo)記DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(APPP或dAPPP)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的_(填“”“”或“”)位上。(2)若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的_(填“”“”或“”)位上。解析(1)ATP水解生成ADP的過(guò)程中，斷裂的是遠(yuǎn)離腺苷A的那個(gè)高能磷酸鍵即位和位之間的高能磷酸鍵，即位磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端。要將32P標(biāo)記到DNA上，帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的位上。(2)dATP脫去位和位的磷酸基團(tuán)后為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，即DNA的基本組成單位之一，用dATP為原料合成DNA時(shí)，要將32P標(biāo)記到新合成的DNA上，則32P應(yīng)在dATP的位上。技巧歸納(1)ATP能量ATP是一種高能磷酸化合物，是一種儲(chǔ)能物質(zhì)，不能將兩者等同起來(lái)。(2)生命活動(dòng)需要消耗大量能量，但細(xì)胞中ATP含量很少。其供應(yīng)依賴于ATP與ADP間快速轉(zhuǎn)化。(3)ATP合成時(shí)可產(chǎn)生水，ATP水解時(shí)需耗水。(4)除光能、有機(jī)物中化學(xué)能之外，硝化細(xì)菌等化能合成作用的細(xì)菌可利用體外無(wú)機(jī)物(如NH3)氧化時(shí)所釋放能量來(lái)合成ATP?？键c(diǎn)透視考點(diǎn)2酶在代謝中的作用1理清酶的作用機(jī)理、特性及影響因素的3類曲線(1)酶的作用原理由圖可知，酶的作用原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。若將酶變?yōu)闊o(wú)機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能。(2)酶的特性的曲線圖1中加酶的曲線和加無(wú)機(jī)催化劑的曲線比較表明：酶具有高效性。圖2中兩曲線比較表明：酶具有專一性。(3)各因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響曲線分析圖3和圖4：溫度或pH通過(guò)影響酶的活性來(lái)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(diǎn)以后的限制因素可能是酶濃度。下列關(guān)于生物體中酶的敘述，正確的是()A在細(xì)胞中，核外沒(méi)有參與DNA合成的酶B由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒(méi)有催化活性C從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D唾液淀粉酶催化反應(yīng)最適溫度和保存溫度是37 例1.典例解析C酶在酶促反應(yīng)中能催化特定的底物反應(yīng)，與酶的活性中心有關(guān)。酶的活性中心往往與底物分子在空間結(jié)構(gòu)上具有特殊的匹配關(guān)系，當(dāng)酶與底物結(jié)合時(shí)，啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。下列與圖示反應(yīng)類型相符的生理過(guò)程是()例2.DA核糖體上多肽鏈的合成B肌細(xì)胞中糖原的合成C線粒體內(nèi)H的還原D肝細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化氫的分解解析 圖示為酶催化的分解反應(yīng)。核糖體內(nèi)將氨基酸脫水縮合形成多肽鏈，屬于合成反應(yīng)；肌細(xì)胞中糖原的合成屬于合成反應(yīng)；線粒體內(nèi)H的還原，即24H6O212H2O能量，屬于合成反應(yīng)；肝細(xì)胞內(nèi)含有過(guò)氧化氫酶，將過(guò)氧化氫分解成氧氣和水，屬于分解反應(yīng)。把混有反應(yīng)物的液體，加到搗碎的土豆汁液中(酶液)，在37 下觀察到某些反應(yīng)現(xiàn)象。在這種情況下，學(xué)生甲設(shè)計(jì)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)是用蒸餾水代替反應(yīng)物，加入酶液中，也可以觀察到該反應(yīng)現(xiàn)象；學(xué)生乙設(shè)計(jì)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)是用蒸餾水代替酶液，加入反應(yīng)物中，則觀察不到該反應(yīng)現(xiàn)象。下面是對(duì)此問(wèn)題的解釋，其中可能性最大的是()A由于該酶液中混有與反應(yīng)物相同的物質(zhì)B由于該酶液中混有催化同一反應(yīng)的多種酶C酶由于被蒸餾水溶解，因而能進(jìn)行反應(yīng)D酶催化的反應(yīng)即使完全沒(méi)有反應(yīng)物，也可緩慢進(jìn)行例3.A技巧歸納1.(1)反應(yīng)速率化學(xué)平衡酶只是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，所能催化的是本來(lái)就能發(fā)生的反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率，縮短了到達(dá)平衡點(diǎn)的時(shí)間，而平衡點(diǎn)的大小只能由底物的量來(lái)決定。(2)酶促反應(yīng)速率酶活性溫度和pH是通過(guò)影響酶的空間結(jié)構(gòu)改變酶的活性，進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率；而底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響反應(yīng)速率。2.有關(guān)酶的6個(gè)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”，實(shí)際上絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，進(jìn)而引申為合成的原料是氨基酸或核糖核苷酸，合成的場(chǎng)所是核糖體或細(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(shí)際上，凡是活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外)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(shí)際上酶是生物催化劑，只起催化作用。(4)誤認(rèn)為“酶只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用”，實(shí)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“低溫引起酶變性失活”，實(shí)際上低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，且低溫處理后再回到最適溫度條件下，仍具有高效催化性。(6)誤認(rèn)為“過(guò)氧化氫酶和加熱促使過(guò)氧化氫分解的機(jī)理相同”，實(shí)際上過(guò)氧化氫酶是降低了過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的活化能，而加熱是使過(guò)氧化氫分子獲得能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S態(tài)?？键c(diǎn)3借助坐標(biāo)曲線考查對(duì)酶的理解能力考點(diǎn)透視一看二看三看四看兩坐標(biāo)軸的含義：分清自變量和因變量，了解兩個(gè)變量的關(guān)系曲線的變化：利用數(shù)學(xué)模型法觀察同一條曲線的升降或平的變化，掌握變量變化的生物學(xué)意義，如在分析影響酶促反應(yīng)的因素時(shí)，一般情況下，縱坐標(biāo)代表的量未達(dá)到飽和時(shí)，限制因素是橫坐標(biāo)的因素，當(dāng)縱坐標(biāo)達(dá)到飽和后，限制因素是除橫坐標(biāo)所表示的因素之外的其他因素。特殊點(diǎn)：如曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、頂點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交叉點(diǎn)等，理解特殊點(diǎn)的意義。不同曲線的變化：理解曲線之間的內(nèi)在聯(lián)系，找出不同曲線的異同及變化的原因。例1.典例解析如圖所示，abc與abd為不同類型的酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)曲線，有關(guān)曲線的判斷錯(cuò)誤的是()A曲線abd，若X為時(shí)間，Y可表示某一化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)量B若曲線abc為溫度影響酶活性的曲線，則c點(diǎn)時(shí)酶結(jié)構(gòu)中的肽鍵數(shù)與b點(diǎn)時(shí)相同C曲線abd，若X為底物濃度，Y可表示反應(yīng)速率，bd不再增加可能是酶濃度的限制D曲線abc，若X軸為pH，則b點(diǎn)時(shí)酶的最適溫度高于a點(diǎn)時(shí)的最適溫度D解析曲線abd可表示某一酶促反應(yīng)中產(chǎn)物的產(chǎn)量隨時(shí)間而變化的曲線，底物反應(yīng)完全后產(chǎn)物不再增加，A項(xiàng)正確；若曲線abc為溫度影響酶活性的曲線，則c點(diǎn)的高溫條件會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，但不會(huì)影晌肽鍵數(shù)目，與b點(diǎn)溫度條件下肽鍵數(shù)目相同，B項(xiàng)正確；曲線abd若表示酶促反應(yīng)速率隨底物濃度變化的曲線，bd不再增加可能是酶濃度的限制，C項(xiàng)正確；曲線abc若表示酶促反應(yīng)速率隨pH變化的曲線，則b點(diǎn)和a點(diǎn)相比酶的最適溫度并沒(méi)有變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。例2.某班研究“溫度對(duì)酶的活性影響”實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩個(gè)小組的同學(xué)選擇了不同的實(shí)驗(yàn)材料開(kāi)展探究，第一組選擇淀粉酶水解淀粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖甲、乙所示，第二組利用肝臟研磨液與Fe3催化過(guò)氧化氫開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如圖丙所示。下列相關(guān)分析不合理的是()A兩組同學(xué)都采用數(shù)學(xué)建模表示研究結(jié)果B酶的催化效率不一定比無(wú)機(jī)催化劑高C兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都反映了酶的最適宜溫度時(shí)產(chǎn)物積累量或生成量最多D兩組實(shí)驗(yàn)都反映了溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于酶的催化作用C解析兩組同學(xué)都采用數(shù)學(xué)建模表示研究結(jié)果，A正確；由圖丙中實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線可知，在50 時(shí)酶的催化效率低于無(wú)機(jī)催化劑的，B正確；最適溫度時(shí)酶的催化效率最高，但此時(shí)產(chǎn)物積累量不是最多的，反應(yīng)進(jìn)行仍可產(chǎn)生產(chǎn)物，C錯(cuò)誤；溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于酶的催化作用，D正確。例3.為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：A組(20 )、B組(40 )和C組(60 )，測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是_組。(2)在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10 ，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會(huì)_。(3)如果在時(shí)間t2時(shí)，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時(shí)，C組產(chǎn)物總量_，原因是_。(4)生物體內(nèi)酶的化學(xué)本質(zhì)是 _，其特性有_(答出兩點(diǎn)即可)。B加快不變60 條件下，t2時(shí)酶已失活，即使增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會(huì)增加蛋白質(zhì)或RNA高效性、專一性技巧歸納考點(diǎn)4有關(guān)酶特性的實(shí)驗(yàn)探究考點(diǎn)透視1依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏?zhǔn)確選取實(shí)驗(yàn)材料和檢測(cè)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)材料檢測(cè)指標(biāo)(試劑)備注高效性過(guò)氧化氫與過(guò)氧化氫酶、Fe3O2產(chǎn)生的快慢或多少與無(wú)機(jī)催化劑對(duì)比專一性淀粉、蔗糖與淀粉酶斐林試劑不能用碘液溫度對(duì)酶活性的影響淀粉和淀粉酶碘液不能用斐林試劑pH對(duì)酶活性的影響過(guò)氧化氫與過(guò)氧化氫酶O2產(chǎn)生的快慢或多少不選用淀粉和淀粉酶2.掌握探究酶的最適溫度或最適pH的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序底物酶各自在所控制的溫度下處理一段時(shí)間底物與相應(yīng)的溫度酶混合在各自控制的溫度下保溫一段時(shí)間檢測(cè)酶液酶液酶液PH1PH2PHn各自與等量底物混合檢測(cè)適宜條件下反應(yīng)一段時(shí)間例1.典例解析若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，下列操作順序合理的是()A加入酶加入底物加入緩沖液保溫并計(jì)時(shí)一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量B加入底物加入酶計(jì)時(shí)加入緩沖液保溫一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C加入緩沖液加入底物加入酶保溫并計(jì)時(shí)一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量D加入底物計(jì)時(shí)加入酶加入緩沖液保溫一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量C解析在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，需要保證pH和溫度均相同且適宜，故緩沖液應(yīng)在加入底物和酶之前加入。例2.下列關(guān)于“探究溫度影響淀粉酶活性”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是()A合理設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度屬于控制實(shí)驗(yàn)的自變量B淀粉與淀粉酶應(yīng)分別達(dá)到設(shè)定溫度后再混合C可選用碘液或斐林試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)D淀粉的用量和保溫時(shí)間均可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果C解析斐林試劑使用時(shí)需水浴加熱，會(huì)造成自變量變化，故不能用斐林試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。例3.為探究“影響酶活性的因素”，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，見(jiàn)下表：試管底物和試劑實(shí)驗(yàn)條件11 cm3瘦肉塊4 mL蒸餾水37 水??；pH1.521 cm3瘦肉塊4 mL胃蛋白酶37 水浴；pH831 cm3瘦肉塊4 mL胃蛋白酶41 cm3瘦肉塊4 mL胃蛋白酶0 水??；pH1.5(1)請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：應(yīng)為_(kāi)。(2)2、3號(hào)試管為一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)中要探究的自變量是_。請(qǐng)為該組實(shí)驗(yàn)擬定一個(gè)課題名稱_。(3)本實(shí)驗(yàn)的因變量可以通過(guò)觀察_來(lái)確定。(4)在1、2號(hào)試管所研究的問(wèn)題中，溫度屬于_變量。37 水??；pH1.5pH探究pH對(duì)胃蛋白酶活性的影響相同時(shí)間內(nèi)瘦肉塊的體積變化無(wú)關(guān)技巧歸納(1)探究酶的高效性時(shí)，應(yīng)設(shè)置“無(wú)機(jī)催化劑”作對(duì)照組。(2)驗(yàn)證酶的專一性，既可用同一種酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖)，也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。(3)驗(yàn)證酶活性受溫度和酸堿度影響時(shí)，要先讓酶和底物均達(dá)到相應(yīng)的條件后再讓二者相遇，且不宜用H2O2探究酶活性受溫度的影響。(4)檢驗(yàn)蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)的分解時(shí)應(yīng)選用蛋白塊，通過(guò)觀察其消失情況得出結(jié)論，不能用雙縮脲試劑鑒定。再見(jiàn)