專題二生命系統(tǒng)的代謝細(xì) 胞 的 能 量1.酶在代謝中的作用(5年4考)2ATP在能量代謝中的作用(5年1考)3細(xì)胞呼吸(5年9考)4光合作用的基本過(guò)程(5年8考)5影響光合作用速率的環(huán)境因素(5年9考)整合考點(diǎn)4“周而復(fù)始”的酶和ATP1區(qū)分酶的3個(gè)不同點(diǎn)、5個(gè)相同點(diǎn)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(真核生物)來(lái)源一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)外或生物體內(nèi)外均可生理功能催化作用作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能與無(wú)機(jī)催化劑相同的性質(zhì)提高反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡點(diǎn)；反應(yīng)前后，酶的性質(zhì)和數(shù)量不變2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5OP段的限制因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度。3關(guān)注“兩類”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)驗(yàn)證酶的專一性實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)淀粉或蔗糖淀粉酶應(yīng)用斐林試劑檢測(cè)反應(yīng)物，不能選用碘液，因?yàn)榈庖簾o(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被分解。(2)在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室使用的淀粉酶最適溫度為60。不宜選用斐林試劑鑒定，因?yàn)闇囟仁歉蓴_條件。實(shí)驗(yàn)步驟不能顛倒，否則會(huì)使實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)較大誤差。4記牢ATP的結(jié)構(gòu)與能量轉(zhuǎn)換5記清細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的六種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化場(chǎng)所常見(jiàn)的生理過(guò)程細(xì)胞膜消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)消耗ATP：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等6辨析“四種”化合物結(jié)構(gòu)中的“A”(1)ATP：“A”為腺苷。(2)DNA：“A”為腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)RNA：“A”為腺嘌呤核糖核苷酸。(4)核苷酸：“A”為腺嘌呤。理清酶的本質(zhì)、作用與特性1(2013·新課標(biāo)卷)關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是()A同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中B低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)C酶通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來(lái)提高化學(xué)反應(yīng)速率D酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物解析：有些酶是生命活動(dòng)所必需的，如與呼吸作用有關(guān)的酶，在分化程度不同的細(xì)胞中都存在，A正確；導(dǎo)致酶空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞而變性的因素有過(guò)酸、過(guò)堿、高溫等；低溫能降低酶的活性，但不會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；酶的作用實(shí)質(zhì)即為降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能從而提高反應(yīng)速率，C正確；酶是蛋白質(zhì)或者RNA，可作為催化劑，如淀粉酶；也可作為底物被蛋白酶或者RNA酶降解，D正確。答案：B2(福建卷)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(cè)核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是()A蛋白酶BRNA聚合酶CRNAD逆轉(zhuǎn)錄酶解析：A項(xiàng)，蛋白酶在蛋白質(zhì)水解成多肽的過(guò)程中起催化作用。B項(xiàng)，RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中起催化作用。C項(xiàng)，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(shuō)明起催化作用的成分是RNA。D項(xiàng)，逆轉(zhuǎn)錄酶在逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)過(guò)程中起催化作用。答案：C3下列都可用“酶的作用條件較溫和”進(jìn)行解釋的生物學(xué)現(xiàn)象是()A“高原反應(yīng)”和“不能用純氧搶救煤氣中毒的病人”B“唾液淀粉酶進(jìn)入胃后不再催化淀粉水解”和“胰島素不能口服”C“人發(fā)高燒時(shí)，渾身無(wú)力，食欲下降”和“人寒冷時(shí)，不由自主打寒戰(zhàn)”D“沸水浸泡過(guò)的加酶洗衣粉洗滌效果不佳”和“低溫保存的食物不易腐敗”解析：“高原反應(yīng)”是由于機(jī)體缺氧，“不能用純氧搶救煤氣中毒的病人”是由于血液中的二氧化碳可以作為化學(xué)物質(zhì)刺激呼吸中樞，A項(xiàng)錯(cuò)誤；“唾液淀粉酶進(jìn)入胃后不再催化淀粉水解”是由于胃中的pH過(guò)低，導(dǎo)致唾液淀粉酶變性失活，能體現(xiàn)“酶的作用條件較溫和”，但“胰島素不能口服”是因?yàn)橐葝u素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，口服能被消化道中的蛋白酶水解而失活，不能體現(xiàn)“酶的作用條件較溫和”，B項(xiàng)錯(cuò)誤；“人發(fā)高燒時(shí)，渾身無(wú)力，食欲下降”，是因?yàn)轶w溫升高導(dǎo)致酶的活性減弱，能體現(xiàn)酶的催化需要適宜的溫度，但“人寒冷時(shí)，不由自主打寒戰(zhàn)”，是神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)果，不能體現(xiàn)“酶的作用條件較溫和”，C項(xiàng)錯(cuò)誤；“沸水浸泡過(guò)的加酶洗衣粉洗滌效果不佳”，是由于高溫破壞了酶的結(jié)構(gòu)，“低溫保存的食物不易腐敗”是由于在低溫條件下，微生物細(xì)胞內(nèi)的酶的活性受到抑制，兩個(gè)實(shí)例均能體現(xiàn)出“酶的活性需要適宜的溫度”這一特征，D項(xiàng)正確。答案：D關(guān)注酶實(shí)驗(yàn)，玩轉(zhuǎn)坐標(biāo)線1(2017·福建高三)下圖所示為某種酶對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)相關(guān)曲線，下列敘述錯(cuò)誤的是()A只要條件適宜，酶在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都可發(fā)揮催化作用B圖甲中，a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線急劇下降，其原因是溫度升高使酶活性下降C圖乙中，曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH值會(huì)隨著溫度的變化而變化D溫度和pH均影響該酶的活性，該酶不存在人體內(nèi)環(huán)境中解析：酶活性的發(fā)揮需要適宜的條件，只要條件適宜，酶在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都可發(fā)揮催化作用，A正確；圖甲中，橫坐標(biāo)是溫度，縱坐標(biāo)是反應(yīng)速度，a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線急劇下降，表明溫度升高反應(yīng)速度下降，原因就是溫度升高使酶活性下降，B正確；圖乙中，酶活性發(fā)揮的最適pH值不會(huì)隨著溫度的變化而變化，C錯(cuò)誤；溫度和pH均影響該酶的活性，從圖乙可看出該酶的最適pH是10，則該酶不存在人體內(nèi)環(huán)境中，D正確。答案：C2(2017·江西師大附中)研究人員從木耳菜中提取過(guò)氧化物酶(POD)，分別與四種不同酚類物質(zhì)及H2O2進(jìn)行催化反應(yīng)，結(jié)果如下圖所示。相關(guān)說(shuō)法正確的是()A圖1所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎煌宇愇镔|(zhì)的濃度對(duì)POD活性的影響B(tài)當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.08 mmol·L1時(shí)，POD催化酚類2的反應(yīng)速率一定大于酚類3C由圖2可知，H2O2濃度過(guò)高會(huì)抑制POD的活性，降低濃度后POD活性一定會(huì)恢復(fù)DH2O2對(duì)POD活性的影響與溫度和pH對(duì)POD活性的影響相同解析：如圖1所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎煌宇愇镔|(zhì)的濃度對(duì)POD活性的影響，不同酚類物質(zhì)的濃度對(duì)POD活性的影響不同，A正確；過(guò)氧化物酶活性除了與底物濃度有關(guān)外，還與溫度和pH有關(guān)，所以只有在相同且適宜的條件下，當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.08 mmol·L1時(shí)，POD催化酚類2的反應(yīng)速率一定大于酚類3，B錯(cuò)誤；由圖2可知，H2O2濃度過(guò)高會(huì)抑制POD的活性，但沒(méi)有實(shí)驗(yàn)說(shuō)明降低濃度后POD活性就會(huì)恢復(fù)，C錯(cuò)誤；由于不知H2O2濃度大于1.2%以后的情況，因而無(wú)法判斷H2O2對(duì)POD活性的影響與溫度和pH對(duì)POD活性的影響是否相同，D錯(cuò)誤。答案：A“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線(1)看兩坐標(biāo)軸的含義：分清自變量與因變量，了解兩個(gè)變量之間的關(guān)系。(2)看曲線的變化：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，生成物的量未達(dá)到飽和時(shí)，限制因素是橫坐標(biāo)所表示的因素，當(dāng)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。(3)看特殊點(diǎn)：即曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、頂點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交叉點(diǎn)等五點(diǎn)，理解特殊點(diǎn)的意義。(4)看不同曲線的變化：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。要想考得好，實(shí)驗(yàn)要抓牢1下表是探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果。試管編號(hào)2mL 3%淀粉溶液2mL 3%蔗糖溶液1mL 2%淀粉酶溶液反應(yīng)溫度()4060804060802mL斐林試劑磚紅色深淺*注：“”表示有；“”表示無(wú)；*此行“”的多少表示顏色的深淺。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下結(jié)論正確的是( )A蔗糖被水解成非還原糖B上述反應(yīng)的自變量為溫度C40為淀粉酶的最適溫度D淀粉酶對(duì)蔗糖的水解具有專一性解析：加蔗糖的試管中加淀粉酶后用斐林試劑檢測(cè)無(wú)磚紅色沉淀，說(shuō)明蔗糖不能被水解成還原糖，但也不能說(shuō)明蔗糖被水解成非還原糖，A錯(cuò)誤；改變的是溫度，根據(jù)單一變量原則，B正確；由表中信息可知無(wú)低于40的對(duì)照，故不能確定最適溫度，C錯(cuò)誤；表格中不能看出淀粉酶對(duì)蔗糖的水解具有專一性，D錯(cuò)誤。答案：B2(2016·全國(guó)卷甲)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)。解析：(1)曲線圖顯示：在反應(yīng)開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，40 時(shí)產(chǎn)物濃度增加最快，說(shuō)明酶的活性最高，而B(niǎo)組控制的溫度是40 。(2)A組控制的溫度是20 。在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10 ，因酶的活性增強(qiáng)，則A組酶催化反應(yīng)速度會(huì)加快。(3)對(duì)比分析圖示中的3條曲線可推知，在時(shí)間t2時(shí)，C組的酶在60 條件下已經(jīng)失活，所以如果在時(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，在t3時(shí)，C組產(chǎn)物的總量不變。(4)絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶具有高效性、專一性，酶的作用條件較溫和。答案：(1)B(2)加快(3)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(4)蛋白質(zhì)或RNA高效性、專一性在科學(xué)研究中，需要探究最適值的實(shí)驗(yàn)很多，如探究某種酶的最適溫度、最適pH，探究某植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑促進(jìn)植物生長(zhǎng)的最適濃度等，這類實(shí)驗(yàn)都需要先在較大范圍內(nèi)設(shè)置梯度較大的系列溫度(或pH、濃度等)梯度值，然后在作用效果較好且相近的兩個(gè)溫度(或pH、濃度等)值之間，再設(shè)置梯度較小的系列溫度(或pH、濃度等)梯度值。ATP結(jié)構(gòu)與功能的理解1下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是()A同種酶在不同溫度時(shí)活性可能相同B同一個(gè)體不同細(xì)胞中不可能存在相同的酶C植物細(xì)胞都可利用光能合成ATPD哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞可利用有氧呼吸釋放的能量合成ATP解析：同種酶在不同溫度時(shí)活性可能相同，如在最適溫度兩側(cè)酶活性可能相同，A正確；同一個(gè)體不同細(xì)胞中可能存在相同的酶，如呼吸酶，B錯(cuò)誤；光合作用合成的ATP只能用于光合作用的暗反應(yīng)中三碳化合物的還原，C錯(cuò)誤；哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不含有線粒體，只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸，D錯(cuò)誤。答案：A2“鈉鉀泵”(鈉鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體)位于細(xì)胞膜上，每消耗一個(gè)ATP分子，可泵出3個(gè)Na和泵入2個(gè)K。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A鈉鉀泵的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B泵出Na和泵入K的過(guò)程為主動(dòng)運(yùn)輸C鈉鉀泵保持了膜內(nèi)高鉀、膜外高鈉的離子分布D泵出Na和泵入K使神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位解析：鈉鉀泵是運(yùn)輸鈉離子和鉀離子的載體，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，A項(xiàng)正確；每消耗一個(gè)ATP分子，可泵出3個(gè)Na和泵入2個(gè)K，由此可推知泵出Na和泵入K的過(guò)程為主動(dòng)運(yùn)輸，保持了膜內(nèi)高鉀、膜外高鈉的離子分布，B、C項(xiàng)正確；動(dòng)作電位的產(chǎn)生是由于神經(jīng)纖維某一部位受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na的通透性增加，Na內(nèi)流，使膜兩側(cè)產(chǎn)生外負(fù)內(nèi)正的暫時(shí)性的電位變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D3ACP是調(diào)節(jié)磷代謝的重要酶類，其最適pH為4.8。魚(yú)被宰殺后，魚(yú)體內(nèi)的ATP會(huì)生成具有鮮味的肌苷酸，ACP會(huì)催化肌苷酸分解導(dǎo)致魚(yú)肉鮮味下降。為了研究魚(yú)類的保鮮方法，從草魚(yú)、魚(yú)回魚(yú)和鱔魚(yú)中分離得到ACP，并對(duì)該酶活性進(jìn)行了系列研究，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表和圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()金屬離子對(duì)ACP活性的影響適宜濃度的金屬離子溶液ACP相對(duì)活性(%)草魚(yú)魚(yú)回魚(yú)鱔魚(yú)Na100.83101.4796.03Zn2112.38116.06158.13Ca265.2196.1888.18注：其余條件均適宜。A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，各反應(yīng)體系中均需加入等量的pH為4.8的緩沖液B由表可知，在魚(yú)肉中添加微量的Zn2可抑制魚(yú)肉鮮味的下降C隨著溫度升高，不同魚(yú)類的ACP相對(duì)活性逐漸升高D將宰殺后的魚(yú)回魚(yú)放到37 左右的環(huán)境中一段時(shí)間能保持其鮮味解析：解答本題的關(guān)鍵是信息的獲?。阂皇菑念}干中獲取魚(yú)肉保鮮的方法，即有效抑制ACP的活性；二是從表格中分析出從草魚(yú)、魚(yú)回魚(yú)和鱔魚(yú)中分離得到的ACP在不同種類的金屬離子溶液中的活性不同，三種魚(yú)的ACP活性在Ca2溶液中都最低，在Zn2溶液中都最高；三是從曲線圖中得出在最適溫度之前，不同魚(yú)類的ACP活性都會(huì)隨著溫度的上升而增強(qiáng)，但是超過(guò)最適溫度后，ACP活性都會(huì)隨著溫度的上升而減弱。由題干信息可知，ACP的最適pH為4.8，為遵循單一變量原則，各反應(yīng)體系中均需加入等量的pH為4.8的緩沖液，A正確；由表可知，從草魚(yú)中分離得到的ACP在適宜濃度的Zn2溶液中活性較高，若在魚(yú)肉中添加微量的Zn2，其鮮味保持的時(shí)間會(huì)變短，B錯(cuò)誤；由圖可知，隨著溫度升高，不同魚(yú)類的ACP相對(duì)活性先升高后降低，C錯(cuò)誤；由圖可知，魚(yú)回魚(yú)放到37 左右環(huán)境中ACP活性最大，鮮味最難保持，D錯(cuò)誤。答案：A4(2016·全國(guó)卷乙)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)在位。答案：(1)(2)