2013年高考第二轮复习生物专题2第1讲酶与ATP

专题二细胞代谢第1讲酶与ATP考纲点击知识内容要求1．酶在代谢中的作用Ⅱ2．ATP在能量代谢中的作用Ⅱ考场传真1．（2012·北京理综，1）细胞中不能合成ATP的部位是（）A．线粒体的内膜B．叶绿体中进行光反应的膜结构C．内质网的膜D．蓝藻（蓝细菌）中进行光反应的膜结构2．（2012·浙江理综，1）人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是（）A．CO2B．O2C．K＋D3．（2012·福建理综，26）回答下列Ⅰ、Ⅱ题Ⅰ．大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。（1）查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，图1（2）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃间。他们设置15℃、16℃、17℃①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内______可以表示蛋白酶催化效率的高低。④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。理由是：_____________。图2（3）研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________的比例，以减少对海洋的污染。Ⅱ．双酚A是一种化工原料，对动物生殖机能有影响。研究人员进行“双酚A对中国林蛙精巢芳香化酶水平的影响”实验。主要过程是：将性成熟雄蛙分组，实验组置于含双酚A的水体饲养，同时作空白对照。一定时间后检测雄蛙精巢芳香化酶水平，并对精巢进行制片镜检。结果显示，实验组芳香化酶水平高于空白对照组，且精子发育异常。请回答：（1）已知芳香化酶能促进雄性激素转化为雌性激素。据此推测双酚A进入雄蛙体内后，使其体内雌性激素水平________，从而导致精子发育异常。为比较双酚A和雌性激素对精巢机能的影响，可另设置一水体中含________的实验组。（2）对精巢镜检时，用高倍镜观察细胞中________的形态和数目，以区分减数分裂过程不同时期的细胞，并统计精子发育异常比例。（3）林蛙体内雌性激素分泌后经________运输到靶细胞，与靶细胞的________结合产生调节作用。4．（2012·广东理综，29）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，____________更适宜作为食品添加剂，理由是________________________________。蛋白酶的活力可用__________________的量来表示。（2）该蛋白酶的提取工艺流程如下：兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。5．（2012·大纲全国理综，33）某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL。再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。③将5支试管放入70℃恒温水浴中，④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。（1）_____________________________________________________________________。（2）_____________________________________________________________________。考向分析酶的相关知识在每年高考中都会有所体现，因此复习本讲时应全面理解酶的概念并结合与酶的特性有关的实验，训练实验分析与探究能力，结合酶活性相关数学模型（曲线图）分析，增强识图能力。ATP的相关知识较简单，多与光合作用、呼吸作用相联系，复习时应注重ATP与新陈代谢的关系。知识网络（①RNA②降低反应所需的活化能③专一性④温度、pH、底物浓度、酶浓度⑤A—P～P～P⑥细胞呼吸⑦直接能源）热点例析热点一酶在代谢中的作用1．解读与酶有关的模型（1）模型1该模型表示酶的专一性。图中A表示酶，B表示被酶催化的反应物。（2）模型2该模型表示酶具有高效性。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。（3）与酶促反应相关的模型①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。低温仅是抑制了酶活性；高温、过酸、过碱情况下，酶分子的空间结构遭到破坏而使酶失活。反应溶液pH变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。②图甲中OP段的限制因素是底物浓度，P点之后限制酶促反应速率的因素是酶的数量和酶的活性。图乙表示在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。2．验证（探究）酶的本质和作用特性的实验设计实验名称对照组实验组衡量标准验证某种酶的本质是蛋白质已知蛋白液＋双缩脲试剂待测酶液＋双缩脲试剂是否出现紫色验证酶具有催化作用底物＋适量蒸馏水底物＋等量的相应酶溶液底物分解速率或底物剩余量验证酶具有专一性底物＋相应酶液同一底物＋另一酶液或另一底物＋相同酶液底物是否分解验证酶具有高效性底物＋无机催化剂底物＋等量的相应酶溶液底物分解速率或底物剩余量探究酶的适宜温度温度梯度下的不同温度分别处理的底物和酶液混合底物的分解速率或底物的剩余量探究酶的最适pHpH梯度下的不同pH分别处理的底物和酶液混合（2011·课标全国理综）甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。下列分析错误的是（）A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解B．甲酶不可能是具有催化功能的RNAC．乙酶的化学本质为蛋白质D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变解析：酶具有专一性，蛋白酶能催化蛋白质降解。在蛋白酶的作用下，甲酶活性无变化，说明甲酶抗该蛋白酶降解，其化学本质不是蛋白质，而是具有催化功能的RNA，因此A项正确，B项错误；图中曲线表明乙酶在此蛋白酶的作用下活性逐渐降低，可得出乙酶的化学本质为蛋白质，且蛋白酶能将蛋白质分解成多肽，破坏蛋白质分子的空间结构，所以C、D项正确。答案：B触类旁通1下列图表是有关某种酶的实验处理方法及实验结果，相关叙述正确的是（）试管Ⅰ试管Ⅱ试管Ⅲ某酶/mL222pH887温度/℃604040反应物/mL222A．甲物质可能抑制该酶的活性B．该酶比较适合在40C．该酶在中性环境下的催化效率比碱性环境中高D．该酶在作用35min后便失去活性误区警示1．若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，应选用碘液检测底物的分解情况，不应该选用斐林试剂检测产物生成的情况，因用斐林试剂检测还原糖需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。2．探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。热点二ATP在能量代谢中的作用1．明确以下化合物中“A”的含义2．ATP的形成、相互转化及利用图解下列有关ATP的叙述，正确的是（）A．一个ATP分子水解可以生成一个脱氧核苷酸分子和两个磷酸分子B．植物叶肉细胞的线粒体基质、叶绿体基质和细胞质基质中都能产生ATPC．长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中平均每摩尔葡萄糖生成的ATP量与安静时相等D．在耗氧量相同的情况下，植物叶肉细胞和根尖细胞产生的ATP量可能相等解析：ATP分子中含有的糖是核糖，水解时可生成核糖核苷酸和三个磷酸，A项错误；光合作用过程中产生ATP的场所是类囊体薄膜，B项错误；长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中存在无氧呼吸，与安静状况下肌细胞的有氧呼吸相比，每摩尔葡萄糖生成的ATP量减少，C项错误；若在黑暗条件下，耗氧量相同时，植物叶肉细胞和根尖细胞产生的ATP量可能相等，D项正确。答案：D触类旁通2下列有关ATP的叙述，正确的是（）A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B．在叶绿体中ATP的运动方向是由叶绿体基质到叶绿体的囊状结构C．ATP转化为ADP所释放的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2的固定D．细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化特别提示1．原核细胞中虽然没有线粒体，但有些原核生物可利用细胞膜进行有氧呼吸。2．光合作用光反应产生的ATP只能在叶绿体中用于暗反应还原CO2，不能用于其他生命活动。3．无氧供给时，也可产生少量ATP。因此不要把ATP产生速率与O2供给量之间的关系画成如图所示的曲线1，而应画成曲线2。1．下图表示酶促反应的过程，相关叙述错误的是（）A．从图示可以看出酶与底物的结合有选择性B．反应前后酶没有发生改变C．该图可以表示肝细胞内过氧化氢的分解D．该图也可表示氨基酸的脱水缩合2．（2012·湖南十二校3月联考）下列关于ATP、ADP的说法不正确的是（）A．动物有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要氧气参与B．ATP与ADP的组成元素相同，都只含有C、H、O、N、P五种元素C．ATP在生物体内含量很多，是生物体生命活动所需能量的直接来源D．叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体膜运动，ATP则是向相反方向运动3．（2012·河北邯郸3月模拟）下图表示某种酶在不同处理条件（a、b、c）下，催化某化学反应的反应物的量和反应时间的关系，分析此图可获得的信息是（）A．若a、b、c表示酶浓度，则a＞b＞cB．若a、b、c表示pH，则c＞b＞aC．若a、b、c表示温度，则一定是a＞b＞cD．若a、b、c表示温度，则不可能是c＞b＞a4．（2012·安徽马鞍山模拟）生命活动中，酶是不可缺少的生物催化剂，以下三种酶的作用部位分别是（）①解旋酶②肠肽酶③ATP水解酶A．氢键、肽键、高能磷酸键B．氢键、羧基、腺苷C．肽键、氨基酸、磷酸基团D．脱氧核苷酸、多肽、ADP5．（2012·安徽蚌埠模拟）占人类基因组中近一半的“垃圾”DNA之前一直被认为是没有意义的，然而现在的一项研究表明，科学家新发现一种酶，该酶能在基因组的任何位置中“剪切”和“黏贴”“垃圾”DNA，而“垃圾”DNA的移动对细胞会产生影响。下列关于该酶的叙述错误的是（）A．该酶的成分可以是蛋白质、RNA或脂质B．该酶作用于磷酸二酯键C．该酶是细胞产生的具有催化作用的有机物D．该酶的催化作用具有高效性和专一性6．（2012·安徽安庆一中模拟）以下是关于探究“不同植物体中过氧化氢酶催化过氧化氢分解的问题”的实验，现将四种不同的植物器官各称取3g，切成小薄片放入试管中，编号后进行实验序号植物材料名称3mL体积分数为13%H2O2反应现象反应速率产生气泡多少1—＋缓慢少量2马铃薯块茎＋迅速大量3白菜叶柄＋较快较多4胡萝卜直根＋快多5鸭梨果实＋慢不多以下分析错误的是（）A．试管1在本实验中起对照作用，属于空白对照B．若将实验材料研磨得到研磨液替代小薄片，实验组的反应速率都将加快C．4号试管说明胡萝卜直根中过氧化氢酶的活性最高D．过氧化氢酶的活性或含量在不同植物组织器官中可能不同7．（2012·安徽安庆太湖中学模拟）下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。试管编号①②③④⑤⑥2mL3%淀粉溶液＋＋＋－－－2mL3%蔗糖溶液－－－＋＋＋1mL2%淀粉酶溶液＋＋＋＋＋＋反应温度/℃4060804060802mL斐林试剂＋＋＋＋＋＋砖红色深浅*＋＋＋＋＋＋－－－注：“＋”表示有，“－”表示无；*此行“＋”的多少表示颜色的深浅。根据实验结果，以下结论正确的是（）A．蔗糖被水解成非还原糖B．上述①②③反应的自变量为温度C．淀粉酶活性在40℃比D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性8．ATP是细胞内直接的能源物质，细胞可通过多种途径产生（如下图所示）。以下说法正确的是（）A．a过程和b过程都有[H]的生成B．a过程和b过程都要在细胞器中进行C．O2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体使肝脏细胞内的ADP含量迅速下降D．①②在物质和能量上都可成为可逆反应9．据报道，美国塔夫茨大学的科学家日前制造出了世界上最小的电动分子马达。分子马达本质上是一类ATP酶，在生物体内参与了胞质运输、DNA复制、细胞分裂、肌肉收缩等一系列重要生命活动。据此回答下列问题。（1）哪种细胞器中分子马达数量较多？____________，写出分子马达参与的ATP生成的反应式：__________________________。（2）请写出你所知道的两类分子马达：__________________。（3）组成分子马达的基本单位是______________，检测分子马达化学成分所用的试剂是______________。（4）合成分子马达的场所是____________，其合成过程要经过________和________两个生理过程。10．某同学从温度为55～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。（1）测定脂肪酶活性时，应选择____________作为该酶作用的物质，反应液中应加入____________溶液以维持其酸碱度稳定。（2）要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。（3）根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________11．下图中，若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2（温度和pH等条件都保持最适宜），生成物量与反应时间的关系。（1）在dmin后曲线变成水平的主要原因是____________________________________。若其他条件不变，将该酶的浓度增加一倍，请在图上画出生成物量变化的曲线。（2）过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能____________________________。Fe3＋也能催化H2O2的分解，但与过氧化氢酶相比，要达到生成物量的最大值，反应时间一般________dmin。12．（2012·广东韶关调研）重金属离子会导致蛋白质分子变性，为探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤如下。请回答下列问题。（一）实验步骤①取两支洁净的试管，编号A、B，A管加入质量分数为1%的CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1mL，B加入C各1mL。②往两支试管中各加入质量分数为1%的淀粉溶液1mL。③往两支试管中各加入质量分数为1%的淀粉酶溶液1mL，D。④取出试管，各加入质量分数为1%的碘溶液3滴，观察颜色变化。（二）讨论与分析（1）实验中设置B管的目的是____________，“实验步骤”中C处应为__________________；D处为____________________________。（2）两支试管最可能的实验结果是A管________色，B管________色。（3）实验中加入缓冲液的作用是________________________。（4）有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外的一种检测方法并预测实验结果。①检测方法：_____________________________________________________________________________________________________________②预测实验结果：A管__________；B管：__________。参考答案命题调研·明晰考向考场传真1．C解析：光合作用和呼吸作用过程中都有ATP合成。线粒体的内膜是有氧呼吸第三阶段反应的场所，这个阶段会产生大量的ATP；叶绿体中进行光反应的膜结构即构成基粒的类囊体薄膜，能产生ATP；内质网是蛋白质加工和脂质合成的车间，只能消耗ATP，不能合成ATP。蓝藻的片层结构膜上进行光合作用的光反应，能产生ATP。2．C解析：氧气、二氧化碳等气体小分子进出细胞的方式是自由扩散，A、B项错误。细胞内的钾离子浓度高于细胞外，是逆浓度主动吸收，C项正确。钠离子浓度膜外高于膜内，进入细胞时是通过离子泵顺浓度梯度进行的，因此是被动运输，D项错误。3．解析：Ⅰ．（1）酶的活性越高，其催化效率就越高，由题图1中曲线可知三种蛋白酶中，幽门盲囊蛋白酶的活性最高。（2）①蛋白酶的分解底物是蛋白质，因此实验中干酪素的化学本质是蛋白质，鉴定蛋白质常用的试剂为双缩脲试剂。②根据题图1所示，胃蛋白酶的最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶的最适pH为8。③探究温度对酶活性影响的实验中一般用恒温水浴来控制不同的反应温度；酶促反应速率能体现酶催化效率的高低，酶促反应进行的快慢程度，用单位时间内底物浓度的减少或产物浓度的增加来表示。④图2的实验结果中，四个实验温度下酶活性随温度的升高而升高，但没有出现峰值，因此不能断定18（3）酶具专一性，由于大菱鲆淀粉酶与脂肪酶含量少，因此饵料中淀粉、脂肪的含量也应要少。Ⅱ．（1）由题中“芳香化酶能促进雄性激素转化为雌性激素”及实验组中国林蛙芳香化酶水平高于对照组可推出双酚A进入雄蛙体内后可使其体内雌性激素水平升高；由题中“比较双酚A和雌性激素对精巢机能的影响”可知实验中的自变量为双酚A和雌性激素，因此另一实验组为水体中加入雌性激素。（2）区分减数分裂不同时期细胞的依据是显微镜下观察到的染色体的形态及数目。（3）林蛙体内的激素经体液运输到靶细胞，并与靶细胞膜上的特异性受体结合来调节其正常的生命活动。答案：Ⅰ．（1）幽门盲囊蛋白酶（2）①蛋白质双缩脲②2和8③水浴底物消耗量（或产物生成量）④不能据图可知随着温度升高酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现（3）淀粉、脂肪Ⅱ．（1）升高雌性激素（2）染色体（3）体液（或血液）受体4．解析：（1）审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有广的酸碱适应范围，从图中，可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，一般用酶催化单位时间内底物消耗量或产物生成量来表示。（2）设计实验时应该明确实验目的，该实验的目的是探究酶保护剂的最适浓度和提取液的pH，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。答案：（1）木瓜蛋白酶在pH4～9范围内，木瓜蛋白酶的活力高、稳定单位时间内产物增加（单位时间内反应底物减少）（2）课题名称：探究酶保护剂浓度和提取液pH对木瓜蛋白酶提取效果的影响实验结果记录表酶活力（单位：U）酶保护剂/（mol·L－1）酶保护剂/（mol·L－1）0.020.040.06提取液pH6.07.08.05．解析：（1）人的唾液淀粉酶的最适温度为37℃，该实验要探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，所以实验中温度为无关变量，应保持适宜；在70℃恒温水浴中，人唾液淀粉酶可能会失活（2）加入斐林试剂后，应将试管放入盛有50～65℃温水的大烧杯中水浴加热，因为斐林试剂与还原糖只有在水浴加热条件下才会产生砖红色沉淀。答案：（1）③中70℃应改为37（2）④中在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在50～65℃水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂才与还原糖反应显色体系构建·聚焦热点知识网络答案：①RNA②降低反应所需的活化能③专一性④温度、pH、底物浓度、酶浓度⑤A—P～P～P⑥细胞呼吸⑦直接能源热点例析【触类旁通1】B解析：加入甲物质之前，3支试管中反应物含量不变，说明没有反应进行。加入甲物质后，Ⅱ、Ⅲ试管中反应物含量迅速下降，说明甲物质能促进反应的进行，A项错误。Ⅰ试管中反应物含量始终未变，说明60℃时酶已失活，Ⅱ、Ⅲ对比可知pH＝8时反应速率较快，因此B项正确，C项错误。Ⅱ试管35【触类旁通2】D解析：蓝藻是原核生物，没有线粒体；进行光合作用时，ATP在叶绿体的囊状结构上形成后进入叶绿体基质参与暗反应；叶绿体内H2O的分解所需能量来自色素分子吸收的光能，CO2的固定不需要消耗能量；细胞连续分裂时需要消耗能量，ATP分解为ADP直接给生命活动提供能量。创新模拟·预测演练1．D解析：此图是表示酶具专一性的物理模型。图中底物与酶的活性部位相结合后，被酶催化分解为两种产物，因此该图可表示过氧化氢的分解，但不能表示氨基酸脱水缩合生成多肽的过程。2．C解析：有氧呼吸过程中，[H]和O2结合生成水时产生大量的ATP，A项正确；ATP与ADP都是由核糖、含氮碱基、磷酸构成的，因此组成元素只含C、H、O、N、P五种，B项正确；ATP在生物体内含量少，但含量稳定，C项错误；光合作用过程中，光反应产生ATP，暗反应消耗ATP，因此ADP与ATP移动方向相反，D项正确。3．A解析：图中三条曲线表示的含义是a条件下酶促反应速度最快，b条件下较快，c条件下最慢。由于在底物一定的条件下，酶浓度越高，反应速率越快，A项正确；在一定温度或pH范围内，随着温度或pH的升高反应速率加快，当超过最适温度或pH时，随着温度或pH的升高反应速率降低，甚至引起酶失活，因此B、C、D项错误。4．A解析：解旋酶作用于氢键，氢键断裂使DNA分子解旋为单链；肠肽酶作用于肽键，肽键断开使多肽水解为氨基酸；ATP水解酶作用于高能磷酸键，使ATP水解为ADP。5．A解析：酶的化学本质是蛋白质或RNA，在切割DNA时作用于磷酸二酯键，具有高效性和专一性。6．C解析：试管1在实验中没有添加什么物质，属于空白对照；实验中若将小圆片研磨，过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积增大，反应速率将加快；4组实验现象产生的气泡多，反应速率快，可能的原因是过氧化氢酶的催化活性高，或者是过氧化氢酶的含量多；在不同的植物器官中过氧化氢酶的活性或含量有可能是不同的。7．B解析：分析本题的实验设计可知，本实验研究酶的专一性及温度对酶活性的影响。淀粉酶只能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解；通过①②③的结果说明，淀粉酶的活性在60℃比408．A解析：根据图示可知a为呼吸作用，b为光合作用。动物、植物和人细胞的有氧呼吸过程都