高考二輪復(fù)習(xí)系統(tǒng)大概念(三)細(xì)胞代謝需要酶和ATP教案

系統(tǒng)大概念(三)細(xì)胞代謝需要酶和ATP思維腦圖——串一串知識(shí)體系主干精要——熟一熟核心知識(shí)盤查點(diǎn)(一)酶在細(xì)胞代謝中的作用1.比較酶與激素的異同(1)相同點(diǎn)：都具有微量、高效的特點(diǎn)，也都具有一定的特異性。(2)區(qū)別產(chǎn)生化學(xué)本質(zhì)作用機(jī)制激素內(nèi)分泌細(xì)胞蛋白質(zhì)、多肽、固醇等作為信號(hào)分子作用于相應(yīng)的靶細(xì)胞，并在發(fā)揮作用后被滅活酶所有的活細(xì)胞絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA作為催化劑降低反應(yīng)的活化能，在化學(xué)反應(yīng)的前后，其質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)均不發(fā)生改變2．辨析酶的作用原理、特性及反應(yīng)速率的影響因素曲線(1)酶的作用原理曲線①由圖可知，酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能。②若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向eq\a\vs4\al(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)酶的特性曲線①圖1中加酶的曲線和加無機(jī)催化劑的曲線比較，表明酶具有高效性。②圖2中兩曲線比較，表明酶具有專一性。(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素曲線①分析圖1和圖2：溫度和pH通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)速率。②分析圖3：OP段限制酶促反應(yīng)速率的因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度。3．探究酶的特性及相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析[澄清概念]1．判斷有關(guān)酶的化學(xué)本質(zhì)和作用原理敘述的正誤(1)酶、抗體、激素都是由氨基酸通過肽鍵連接而成的。(2021·全國甲卷，T1A改編)(×)(2)由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性。(×)(2017·全國卷Ⅱ，T3B)(3)在細(xì)胞中，核外沒有參與DNA合成的酶。(×)(2017·全國卷Ⅱ，T3A)(4)酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸。(×)(5)酶能為反應(yīng)提供能量。(×)(6)酶是在活細(xì)胞的核糖體中合成的。(×)2．判斷有關(guān)酶的特性敘述的正誤(1)胰蛋白酶和胰島素發(fā)揮作用后都立即被滅活。(×)(2020·海南卷，T8C)(2)分解淀粉與纖維素所需的酶不同。(√)(2019·海南卷，T2C)(3)溫度和pH會(huì)影響酶的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響酶的活性。(√)(4)不同酶的最適溫度可能相同。(√)(5)低溫只是抑制酶的活性，不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，溫度升高后酶可恢復(fù)活性。(√)盤查點(diǎn)(二)ATP在細(xì)胞代謝中的作用1.熟記ATP的組成和特點(diǎn)(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基團(tuán)。(2)ATP中含有兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵，其中遠(yuǎn)離腺苷的特殊的化學(xué)鍵容易水解與合成。2．理清ATP與核酸和細(xì)胞代謝的關(guān)系3．明確ATP的產(chǎn)生與O2間的關(guān)系(1)A點(diǎn)時(shí)ATP產(chǎn)自無氧呼吸。(2)B點(diǎn)后ATP產(chǎn)生量不再隨O2供給量增加而增加，其限制因子可能為酶、ADP、磷酸等。[澄清概念]判斷有關(guān)ATP的敘述的正誤(1)線粒體、葉綠體和高爾基體都是合成ATP的場所。(2019·全國卷Ⅲ，T1C改編)(×)(2)葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶。(√)(2018·全國卷Ⅰ，T1A)(3)植物光合作用和呼吸作用過程中都可以合成ATP。(2018·全國卷Ⅲ，T5D)(√)(4)淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成。(×)(2017·海南卷，T5A)(5)水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量。(2017·海南卷，T10D)(×)自主評(píng)價(jià)——查一查欠缺疏漏一、基本概念檢測1．(2021·德州模擬)氨基酸本身的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，無催化活性。但當(dāng)它與磷酸作用合成磷酰氨基酸時(shí)就變得極其活潑，具有了催化劑的功能。中科院院士、清華大學(xué)趙玉芬教授已經(jīng)合成了幾十種具有催化功能的磷酰氨基酸，并將其稱為“微型酶”，為模擬酶的研究和合成開辟了一個(gè)嶄新的途徑和領(lǐng)域。下列有關(guān)敘述正確的是()A．“微型酶”只含有C、H、O、N四種元素B．“微型酶”的合成場所為核糖體C．“微型酶”可與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色D．“微型酶”能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能解析：選D根據(jù)題干信息“但當(dāng)它與磷酸作用合成磷酰氨基酸時(shí)就變得極其活潑，具有了催化劑的功能”可知，“微型酶”中還含有P元素，A錯(cuò)誤；“微型酶”的組成成分是氨基酸和磷酸，是在細(xì)胞外人工合成的，不是在細(xì)胞內(nèi)合成的，B錯(cuò)誤；“微型酶”的化學(xué)本質(zhì)是氨基酸的衍生物，不含有肽鍵，所以不會(huì)與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)，C錯(cuò)誤；“微型酶”可以催化化學(xué)反應(yīng)，所以可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，D正確。2．(2021·沈陽模擬)在適宜的條件下，某實(shí)驗(yàn)小組在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶，酶促反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)b段內(nèi)，限制酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶的數(shù)量B．bc段內(nèi)，酶促反應(yīng)速率下降的原因是底物濃度逐漸降低C．若在d點(diǎn)時(shí)加入適量的淀粉酶，則曲線的走勢(shì)不會(huì)發(fā)生改變D．若增加淀粉酶的用量并進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則b點(diǎn)會(huì)向右上方移動(dòng)解析：選Dab段內(nèi)，底物充足，限制酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶的數(shù)量，A正確；bc段內(nèi)，酶促反應(yīng)速率下降的原因是隨反應(yīng)進(jìn)行，底物濃度逐漸降低，B正確；d點(diǎn)限制反應(yīng)速率的因素是底物濃度，若在d點(diǎn)時(shí)加入適量的淀粉酶，底物濃度不變，則曲線的走勢(shì)不會(huì)發(fā)生改變，C正確；若增加淀粉酶的用量并進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)速率在起始階段會(huì)增大，反應(yīng)速率加快，b點(diǎn)會(huì)向左上方移動(dòng)，D錯(cuò)誤。3．小麥種子中含有α淀粉酶(70℃活性不受影響，100℃高溫下失活)和β淀粉酶(70℃處理15min失活)，某學(xué)習(xí)小組對(duì)這兩種淀粉酶活性進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，步驟見表，下列選項(xiàng)正確的是()組別甲乙丙第一步三組均加入等量α淀粉酶與β淀粉酶，加適量蒸餾水混合第二步25-℃處理15-min70-℃水浴處理15-min100-℃處理15-min第三步三組均在25-℃條件下加入等量且適量的淀粉溶液，一段時(shí)間后，測量三組淀粉剩余量實(shí)驗(yàn)結(jié)果xyzA．上述兩種酶存在差異的直接原因就是氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同B．本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度和酶的種類，酶量和淀粉剩余量為無關(guān)變量C．比較三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：x＞y＞zD．可通過比較z－y和y－x的大小來大致比較α淀粉酶和β淀粉酶活性大小解析：選Dα淀粉酶和β淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)均是蛋白質(zhì)，兩種酶存在差異的原因有氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，肽鏈的盤曲折疊方式及形成的空間結(jié)構(gòu)不同，A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度和酶的種類，酶量屬于無關(guān)變量，淀粉剩余量為因變量，B錯(cuò)誤；x為α淀粉酶和β淀粉酶共同水解淀粉的剩余量，y為α淀粉酶水解淀粉的剩余量，z為加入的淀粉總量，比較三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：x＜y＜z，C錯(cuò)誤；由表格分析可知，z－y為α淀粉酶水解淀粉的量，y－x為β淀粉酶水解淀粉的量，比較二者大小可大致判斷α淀粉酶和β淀粉酶活性的大小，D正確。4．(2021·北京高考)ATP是細(xì)胞的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯(cuò)誤的是()A．含有C、H、O、N、PB．必須在有氧條件下合成C．胞內(nèi)合成需要酶的催化D．可直接為細(xì)胞提供能量解析：選BATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團(tuán)，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸第一階段也能合成ATP，B錯(cuò)誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，可直接為細(xì)胞提供能量，D正確。5．ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個(gè)相連的磷酸基團(tuán)構(gòu)成的。這三個(gè)磷酸基團(tuán)從與分子中腺苷基團(tuán)連接處算起，依次分別稱為α、β、γ磷酸基團(tuán)。下列關(guān)于ATP的敘述正確的是()A．光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP，將斷裂β、γ之間的磷酸鍵為C3合成供能B．若ATP中α與β之間的磷酸鍵斷裂，則含有β磷酸基團(tuán)的那一部分可參與組成RNAC．細(xì)胞膜、細(xì)胞核等多種細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，ATP的β、γ之間的磷酸鍵可發(fā)生斷裂D．ATP各磷酸基團(tuán)之間化學(xué)鍵的鍵能大小均不同解析：選C光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP斷裂γ磷酸基團(tuán)釋放能量為C3的還原供能，A錯(cuò)誤；若ATP中α與β之間的磷酸鍵斷裂，含有α磷酸基團(tuán)的一部分可參與組成RNA，B錯(cuò)誤；ATP水解斷裂β、γ之間的磷酸鍵，釋放能量為細(xì)胞的多種生命活動(dòng)供能，可發(fā)生于細(xì)胞膜、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)中，C正確；ATP兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵的鍵能都是30.54kJ/mol，D錯(cuò)誤。6．(多選)尿苷酸激酶(AK)是生物體內(nèi)普遍存在的一種單體酶，廣泛存在于微生物、植物和動(dòng)物體內(nèi)，在維持細(xì)胞能量平衡中起重要作用。AK存在于線粒體內(nèi)外膜間隙，可耐100℃高溫而不失活，其催化的反應(yīng)如下：MgATP2－＋AMP2－→MgADP－＋ADP3－。下列敘述正確的是()A．AK能專一性地將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至AMP上形成ADPB．AK經(jīng)胰蛋白酶處理會(huì)失活，它能直接為ADP的合成提供能量C．AK的熱穩(wěn)定性與其分子的特定空間結(jié)構(gòu)有關(guān)D．AMP轉(zhuǎn)化為ADP破壞了ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制解析：選AC由題干信息可知，AK能催化ATP和AMP反應(yīng)生成ADP，A正確；酶不能直接為細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供能量，只能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，B錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)的性質(zhì)是否穩(wěn)定與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，C正確；AMP轉(zhuǎn)化為ADP只是使ADP的數(shù)量有所增加，并未破壞ATP與ADP之間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，D錯(cuò)誤。二、科學(xué)思維訓(xùn)練7．測定蛋白酶活性時(shí)不能用雙縮脲試劑檢驗(yàn)蛋白質(zhì)是否被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：蛋白酶也是蛋白質(zhì)，可以與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng)8．在0℃和80℃條件下，淀粉酶的活性都極低甚至接近于0，其原理____________(填“相同”或“不同”)，判斷理由是________________________________________________________________________________________________________________________。答案：不同在0℃條件下，淀粉酶的活性極低是因?yàn)榈蜏匾种泼傅幕钚?，其空間結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化；在80℃條件下，淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致淀粉酶的活性極低9．已知2H2O2=2H2O＋O2↑，催化劑能促使過氧化氫分解，我們可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度(即氣泡從溶液中釋放的速度)來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。回答下列問題：(1)同無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高的原因是______________________________________________。(2)若要利用適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%過氧化氫酶溶液等材料用品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用和高效性，請(qǐng)簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路及預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。①實(shí)驗(yàn)思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________。②預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：_________________________________________________________________________________________________________________________________。③結(jié)論：酶具有催化作用和高效性。解析：(1)酶和無機(jī)催化劑催化作用的實(shí)質(zhì)都是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，同無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高是因?yàn)槊附档突罨艿淖饔酶@著。(2)驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用，需要設(shè)置加入過氧化氫酶的實(shí)驗(yàn)組和不加過氧化氫酶(蒸餾水)的對(duì)照組形成對(duì)照；驗(yàn)證