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专题二细胞代谢第一讲酶与ATP体验高考回归本源一、酶重温高考经典1．下列有关酶的叙述，正确的是()①酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸(2011·天津，1A)②水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基(2009·广东，3D)③如图所示，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，由图可知甲酶不可能是具有催化功能的RNA，而乙酶的化学本质为蛋白质(2011·新课标全国，2改编)④溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的(2010·山东，5A)⑤高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性(2009·重庆，1A)⑥用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好(2010·江苏，3D改编)⑦酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率(2011·天津，1B)答案②④1．酶是_________产生的一类具有________的_______，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是_________，合成场所为________，合成方式为_________；少数的酶是______，合成场所为细胞核，合成方式为______。2．蛋白质的基本组成单位是_______，RNA的基本组成单位是____________。3．酶的特性：________、_______、___________________。在过酸、过碱、高温下，酶的结构被破坏_____活性不可恢复，而在低温下酶的活性________。失去降低需要适宜的条件专一性高效性核糖核苷酸氨基酸转录RNA脱水缩合核糖体蛋白质有机物催化作用活细胞回归命题本源猛烈气泡时间活化能4．酶能显著降低反应所需的_______，提高反应速率，缩短达到平衡的______，但并不改变反应的方向和平衡常数。5．在做酶催化H2O2分解的实验时，通过观察火柴火焰燃烧________程度或单位时间内_______产生数量研究酶的高效性。二、ATP2．下列有关ATP的叙述，正确的是()①ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供(2007·海南，7BC改编)②细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体(2008·广东，4D)③叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应(2009·上海，24D)④只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP(2009·上海，24B)重温高考经典⑤无氧条件下，光合作用是细胞中ATP的唯一来源(2008·广东，4A)⑥主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量(2010·天津，4A)⑦人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(2008·天津，6④)⑧人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等(2008·天津，6①)⑨人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加(2008·天津，6③)答案③⑥⑨1．ATP的中文名称叫____________，在细胞内ATP含量很____，而且转化很____。2．细胞质中代谢消耗的_____均来源于呼吸作用(无氧呼吸和有氧呼吸)，光合作用的光反应阶段产生的ATP均用于____反应。3．___________、线粒体和叶绿体都有ATP合成酶，均能合成ATP，反应都属于氧化还原反应。细胞质基质暗ATP快少三磷酸腺苷回归命题本源4．正常状态下，人体细胞中的ATP和ADP含量总是处于________平衡，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随有能量的和。5．安静状态下，骨骼肌细胞只进行呼吸，而在剧烈运动、寒冷等条件下，机体和的分泌增多，细胞的代谢增强，产生ATP的量增加。有氧甲状腺激素肾上腺素储存释放动态专题导航自主填充蛋白质或RNA温和条件降低活化能A-P~P~P能量核心考点题点突破考点一影响酶促反应的因素典例1下图甲表示某酶促反应过程，图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线(物质a的起始浓度为10mmol/L)。下列叙述错误的是()A．物质a可能是麦芽糖但不可能是蔗糖B．在该实验条件下物质a在2min内可被完全分解C．若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度一定低于曲线②和③D．若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度高于曲线②和③答案C解析从图甲中可以看出该种反应物是由两个单体组成的，且水解后得到的两个单体是相同的，而蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖，故A正确；从图乙中的④可以看出2min时反应物的浓度为0，故B正确；从图乙中可以看出曲线①的反应速率最快，此反应所处的温度应该为最适温度，曲线②③所处的温度可能高于或低于此最适温度，故C错；曲线①所处的酶浓度应最大，故D正确。链接提升酶的特性与图像分析1．表示酶专一性的图解(1)图1为“锁和钥匙学说”，图中A表示酶，B表示被催化的反应物。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)图2中，在A反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A能够催化该反应；在A反应物中加入酶B，反应速度与未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。2．表示酶的高效性的曲线(1)图中只有a、b曲线相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线的对比只能说明酶具有催化作用。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。3．影响酶促反应的曲线(1)温度和pH①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。③由图丙可知，不同pH对酶促反应的影响不会影响最适温度。但由图并不能得到该酶促反应的最适pH是7的结论。(2)反应物浓度和酶浓度①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。②底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性。4．典图例析如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应反应物的量和反应时间的关系，由图可知：a、b、c反应速率依次减小，a与b、c相比，其可表示相对最适温度、相对最适pH或较大的酶浓度。技法点拨在认识和解答坐标曲线题型时，要注意以下“四看”：(1)看两坐标轴的含义，了解两个变量的关系；(2)看曲线的变化，掌握变量的增减快慢的生物学意义；(3)看“五点”，即起点、终点、顶点、转折点、交叉点，理解特殊点的意义；(4)看不同曲线的变化，理解曲线之间的内在联系。变式训练1某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。曲线Ⅰ为只在一定量的底物中加入淀粉酶，曲线Ⅱ为在一定量的底物中加入淀粉酶和化合物X。下列分析不正确的是()A．化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度B．曲线Ⅰ作为实验对照C．化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活D．若底物溶液的pH升高，则曲线Ⅱ的顶点上移解析题中没有说明曲线Ⅱ顶点的pH为最适pH，所以pH升高，酶促反应速率可能升高也可能降低，曲线Ⅱ的顶点可能上移也可能下移。答案D温馨提示酶的本质决定了酶必须是在基因控制之下合成，但不一定是在核糖体上合成；细胞内酶所处生理环境不同决定了影响其催化效率的因素有差异。考点二ATP的形成和利用典例2ATP是细胞内的能量“通货”。下列关于ATP的说法中，正确的有几项()①参与ATP形成的化学元素包括C、H、O、N、P②衣藻和黑藻细胞产生ATP的场所有细胞质基质、叶绿体和线粒体③小麦根尖分生区细胞产生ATP的细胞器有线粒体、细胞质基质④ATP在植物、动物和微生物体内的来源相同⑤ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成脱氧核糖核酸的基本单位之一⑥人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量仍能达到动态平衡A．2项B．3项C．4项D．5项解析本题正确的三个选项是①②⑥。③中小麦根尖分生区细胞产生ATP的细胞器只有线粒体，细胞质基质不属于细胞器；④ATP在植物、动物和微生物体内的来源不同，都有细胞呼吸过程，但植物细胞中还有光合作用过程；⑤ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本单位之一。答案B链接提升1．ATP与能量代谢生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。2．细胞中ATP与ADP的物质循环过程并非可逆反应(1)从反应条件上看：ATP的水解是一种分解反应；ATP的合成是一种合成反应。(2)从能量来源上看：ATP水解释放的能量与ATP合成所需的能量不同。(3)从发生场所上看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP水解的场所较多，故ATP合成和水解的场所不完全相同。变式训练2在生物体的下列生理活动过程中，没有ADP生成的是()A．浆细胞分泌抗体B．胃蛋白酶对蛋白质的分解C．叶绿体内C3→C5的过程D．番茄根细胞对Mg2＋的吸收温馨提示酶的作用机理是降低反应的活化能，使反应更容易进行。在光合作用暗反应阶段，要将ATP中的能量转变为有机物中稳定化学能，有ATP的水解。解析生成ADP的过程即ATP水解释放能量的过程。浆细胞分泌抗体的过程、光合作用暗反应阶段的C3还原过程、植物根细胞吸收矿质元素(主动运输)的过程都需要消耗ATP，产生ADP。胃蛋白酶对蛋白质的分解过程不需要消耗ATP。答案B考点三酶特性的实验设计典例3(2009·全国Ⅰ，32)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化的作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)实验步骤：①_____________________________________________________________________________________________________________。②____________________________________________________________________________________________________________。③____________________________________________________。(2)实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是__________________________________。由此可得出的结论是___________________________________。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是______________，原因是__________________。解析(1)要验证过氧化氢酶具有催化作用，需将有无过氧化氢酶设置为单一变量进行对照实验。而验证过氧化氢酶具有高效性，则需要将催化剂的种类(即：催化剂为过氧化氢酶或Fe3＋)设置为单一变量进行对照实验。(2)与Fe3＋相比，酶具有高效性，所以不同处理的试管中释放O2的速度从快到慢依次是：加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管。(3)在80℃的高温环境中，酶因高温变性失活，FeCl3催化活性受热增强。答案(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液③观察各试管中释放气泡的快慢(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性(3)加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性链接提升与酶相关的实验设计分析实验目的实验组对照组实验组衡量标准自变量因变量无关变量验证某种酶是蛋白质待测酶液＋双缩脲试剂已知蛋白液＋双缩脲试剂是否出现紫色待测酶液和已知蛋白液是否出现紫色验证酶具有催