專題二 細(xì)胞的代謝 第1講 酶與ATP

1、(2011，14)關(guān)于酶的敘述，正確的是 ()。A酶提供了反應(yīng)過程所必需的活化能B酶活性的變化與酶所處環(huán)境的改變無關(guān)C酶結(jié)構(gòu)的改變可導(dǎo)致其活性部分或全部喪失D酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸第1講酶與ATP一、理解能力1.解析酶的催化作用是降低了反應(yīng)的活化能；酶所處環(huán)境中溫度和pH的改變會影響酶的活性；酶結(jié)構(gòu)的改變可導(dǎo)致其活性部分或全部喪失；酶分子完成催化作用后其數(shù)量和結(jié)構(gòu)均不發(fā)生改變。故C正確。答案C(2008廣東生物，4)關(guān)于葉肉細(xì)胞在光照條件下產(chǎn)生ATP的描述，正確的是()。A無氧條件下，光合作用是細(xì)胞ATP的唯一來源B有氧條件下，線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)都能產(chǎn)生ATPC線粒體

2、和葉綠體合成ATP都依賴氧D細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體2.解析無氧條件下，通過無氧呼吸可以產(chǎn)生ATP。在有氧條件下，葉肉細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體可以合成ATP。在有光的條件下，葉綠體內(nèi)在光反應(yīng)階段可以合成ATP。葉綠體內(nèi)合成ATP不需要氧。細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP來源于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。答案B(2011上海理綜，19)下圖為酶催化反應(yīng)的過程示意圖，以數(shù)字編號的圖形分別表示反應(yīng)物、酶、生成物等反應(yīng)要素，其中表示酶的圖形編號是 ()。二、獲取信息的能力3.A B C D解析從圖中可以看出圖形參與反應(yīng)，并在反應(yīng)后能保持結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不變，故圖形應(yīng)為酶。答案A(2011新

3、課標(biāo)理綜，2)甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤的是()。A甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B甲酶不可能是具有催化功能的RNAC乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)D乙酶活性的改變是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的改變解析分析曲線可知：甲酶在蛋白酶的作用下，酶活性不改變，說明甲酶能夠抗該種蛋白酶降解，其化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，應(yīng)是RNA；乙酶在蛋白酶的作用下，酶活性降低，說明該種蛋白酶能改變其分子結(jié)構(gòu)，所以乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。答案B4.(2011全國理綜，31)某同學(xué)從溫度為5565 的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細(xì)菌，并從該細(xì)菌中提取了脂肪酶?；卮饐栴}：(1)測定脂肪酶活性時，應(yīng)選擇_作為

4、該酶作用的物質(zhì)，反應(yīng)液中應(yīng)加入_溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(2)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與雙縮脲試劑混合，若反應(yīng)液呈紫色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為_。(3)根據(jù)該細(xì)菌的生活環(huán)境，簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路。解析(1)脂肪酶的活性以其單位時間內(nèi)分解脂肪量為指標(biāo)，因酶需要適宜的pH，故應(yīng)加入緩沖溶液。(2)該酶與雙縮脲試劑呈紫色反應(yīng)，說明該酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。(3)要測定該酶催化作用的最適溫度，一般采用預(yù)實(shí)驗(yàn)，需在一定溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度，對比不同溫度下測得的酶活性，若不能測出峰值，則需擴(kuò)大溫度范圍，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)與探究能力5.答案(1)脂肪緩沖(2)蛋白質(zhì)(3)在一定溫度

5、范圍(包括5565 )內(nèi)設(shè)置溫度梯度，分別測定酶活性。若所測得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值，則峰值所對應(yīng)的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則，擴(kuò)大溫度范圍，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，直到出現(xiàn)峰值。(其他合理答案也可)(2011天津理綜，1)下列有關(guān)酶的敘述正確的是 ()。A酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸B酶通過為反應(yīng)物供能和降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率C在動物細(xì)胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細(xì)胞DDNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，使雙鏈延伸解析大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，故酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸；酶不能為反應(yīng)物供能，通過降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率；DNA連接酶可

6、催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，從而使雙鏈DNA片段連接；在動物細(xì)胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細(xì)胞，故C正確。答案C四、綜合運(yùn)用能力6.(2008天津理綜，6)下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是 ()。人長時間劇烈運(yùn)動時，骨骼肌細(xì)胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時相等若細(xì)胞內(nèi)Na濃度偏高，為維持Na濃度的穩(wěn)定，細(xì)胞消耗ATP的量增加人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加人在饑餓時，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡A B C D解析安靜時肌細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，而劇烈運(yùn)動時肌細(xì)胞既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸，所以消耗等摩爾的葡萄糖生成的ATP的量比安靜時

7、少。Na主要維持細(xì)胞外液的滲透壓，主要存在于細(xì)胞外液，若細(xì)胞內(nèi)Na濃度偏高，為維持Na濃度的穩(wěn)定，需經(jīng)主動運(yùn)輸運(yùn)到細(xì)胞外，此過程消耗ATP。人是恒溫動物，當(dāng)人在寒冷環(huán)境中時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，代謝增強(qiáng)，細(xì)胞產(chǎn)生ATP增加。饑餓狀態(tài)下，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化緩慢，但細(xì)胞中ATP與ADP的含量仍處于動態(tài)平衡。答案B7.對于本講內(nèi)容近幾年高考命題的規(guī)律有以下幾方面 以圖表的形式，聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際綜合考查酶的特性和酶活性的影響因素。 酶的其他實(shí)驗(yàn)探究。 結(jié)合圖解對ATP的來源和去路的分析。 ATP與能量的關(guān)系及與新陳代謝的關(guān)系。進(jìn)行本講復(fù)習(xí)應(yīng)從如下角度展開 全面理解酶的概念，結(jié)合與酶的特性

8、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分析與探究能力，結(jié)合酶活性相關(guān)曲線分析，培養(yǎng)識圖能力。 重視酶的發(fā)現(xiàn)過程的科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 運(yùn)用比較的方法復(fù)習(xí)ATP的產(chǎn)生途徑與去向。專家箴言通過以上高考體驗(yàn)，可以歸納總結(jié)：更清晰考點(diǎn)一與酶相關(guān)知識的整合考試說明酶在代謝中的作用()1酶相關(guān)知識的理解(見下表)有機(jī)物細(xì)胞外抑制酶催化與酶有關(guān)的曲線分析(見下表)不改變2.能夠不能續(xù)表增強(qiáng)減弱失活抑制恢復(fù)少少加快酶濃度酶濃度與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計分析(見下表)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)組對照組實(shí)驗(yàn)組衡量標(biāo)準(zhǔn)自變量因變量無關(guān)變量驗(yàn)證某種酶是蛋白質(zhì)待測酶液雙縮脲試劑已知蛋白液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)_待測酶液和已知蛋白液是否出現(xiàn)_驗(yàn)證酶

9、具有催化作用底物相應(yīng)酶液底物等量_底物是否被分解相應(yīng)酶液的有無底物是否被分解底物量、溫度等驗(yàn)證酶的專一性底物相應(yīng)酶液另一底物相同酶液或同一底物另一酶液底物是否被分解不同底物或不同酶液底物是否被分解酶的數(shù)量、溫度等紫色紫色蒸餾水3.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)組對照組實(shí)驗(yàn)組衡量標(biāo)準(zhǔn)自變量因變量無關(guān)變量驗(yàn)證酶的高效性底物相應(yīng)酶液底物無機(jī)催化劑底物分解速率無機(jī)催化劑和_底物分解速率底物的數(shù)量、溫度等探究酶的適宜溫度溫度梯度下的同一溫度處理后的底物和酶混合底物的分解速率或底物的剩余量_酶的活性底物和酶的量、溶液溫度、反應(yīng)時間等探究酶的最適pHpH梯度下的同一pH處理后的底物和酶混合_溫度pH酶更系統(tǒng)具有專一性的物質(zhì)或

10、結(jié)構(gòu)酶載體激素tRNA抗原(或抗體)限制性核酸內(nèi)切酶高中階段學(xué)過的酶(1)物質(zhì)代謝中的酶淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和腸腺分泌的腸淀粉酶。可催化淀粉水解成麥芽糖。麥芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麥芽糖酶和腸腺分泌的腸麥芽糖酶。可催化麥芽糖水解成葡萄糖。脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和腸腺分泌的腸脂肪酶。可催化脂肪分解為脂肪酸和甘油。需要指出的是，脂肪分解前往往需要經(jīng)過肝臟分泌的膽汁的乳化作用形成脂肪微粒。廢棄動植物油脂與甲醇等反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，需要先把植物油脂分解為甘油和脂肪酸，植物油脂的化學(xué)本質(zhì)為脂肪，所以也需要脂肪酶水解。 心堂亮 12蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋

11、白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶?？纱呋鞍踪|(zhì)水解成多肽鏈。肽酶：由腸腺分泌。可催化多肽鏈水解成氨基酸。光合作用酶：葉綠體中有參與光合反應(yīng)形成ATP、NADPH有關(guān)的酶類和與暗反應(yīng)有關(guān)的酶系。呼吸氧化酶：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中存在ATP合成酶等催化細(xì)胞呼吸進(jìn)行的酶。ATP合成酶、ATP水解酶(2)遺傳信息流動中的酶解旋酶：在DNA復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄時，解旋酶可以使DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈中配對的堿基從氫鍵處斷裂，從而使兩條螺旋的雙鏈解開。DNA/RNA聚合酶：分別催化脫氧核苷酸聚合成DNA鏈以及核糖核苷酸聚合成RNA鏈的反應(yīng)。逆轉(zhuǎn)錄酶：催化以RNA為模板、以脫氧核苷酸為原料合成DNA的過程。(3)生物工程

12、中的酶限制性內(nèi)切酶：一種限制性內(nèi)切酶只能識別雙鏈DNA分子一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子，產(chǎn)生特定的黏性末端或平末端。DNA連接酶：將兩條DNA黏性末端或平末端之間的縫隙“縫合”起來，連接的是磷酸二酯鍵，不是氫鍵。纖維素酶和果膠酶：在植物細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交時，需要事先用纖維素酶和果膠酶分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，從而獲得有活力的原生質(zhì)體，然后誘導(dǎo)不同植物的原生質(zhì)體融合。胰蛋白酶或膠原蛋白酶：在動物細(xì)胞工程的動物細(xì)胞培養(yǎng)中，需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將取自動物胚胎或幼齡動物的器官和組織分散成單個的細(xì)胞，然后配制成細(xì)胞懸液進(jìn)行培養(yǎng)。TaqDNA聚合酶：耐高溫，用于PCR。

13、 (原創(chuàng)題)下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是 ()。A所有酶用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測都可以呈現(xiàn)紫色反應(yīng)B生長激素與呼吸酶不可能來自同一個細(xì)胞C消化酶要經(jīng)過核糖體的合成，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等階段，分泌到 細(xì)胞外才發(fā)揮作用D與藍(lán)藻光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體的類囊體薄膜上和基質(zhì)中強(qiáng)信心 【例1】審題關(guān)鍵“所有”“雙縮脲試劑”“同一”“消化酶”“核糖體”“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)”“高爾基體”“藍(lán)藻”“光合作用”“葉綠體”。命題來源酶的化學(xué)本質(zhì)、蛋白質(zhì)的鑒定、酶與激素的比較、消化酶、原核生物與光合作用。思路分析大多數(shù)酶為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA，只有蛋白質(zhì)類酶用雙縮脲試劑檢驗(yàn)才呈現(xiàn)紫色反應(yīng)，所以A錯；合成、分泌生長激素的為垂

14、體細(xì)胞，其可以合成呼吸酶，所以B錯；消化酶屬于分泌蛋白，其發(fā)揮作用在消化道中，所以C正確；藍(lán)藻為原核生物，沒有葉綠體，所以D錯。答案C 將一個土豆(含有過氧化氫酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定體積和濃度的過氧化氫溶液的針筒中(如下圖所示)，以探究酶促反應(yīng)的相關(guān)問題。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析回答下面的問題。【例2】(1)若土豆片為4片時，每隔5分鐘收集一次數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制出如下曲線圖。20分鐘后，氣體量不再增加的原因是_ _。(2)若土豆片為8片時，和上述實(shí)驗(yàn)所得的曲線(實(shí)線)相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線可能是下列_圖中的虛線。如果要獲得更多的氣體，在不改變?nèi)芤后w積的條件下，可采取的方法是_

15、，其結(jié)果可用_圖中的虛線表示。審題關(guān)鍵“過氧化氫酶”“過氧化氫溶液”“一定體積和濃度”“產(chǎn)生氣體”“氣體量”“4片”“8片”“不改變?nèi)芤后w積”。命題來源影響酶促反應(yīng)速率的因素。思路分析(1)土豆片中含有過氧化氫酶，能將過氧化氫催化分解產(chǎn)生水和氧氣而出現(xiàn)氣泡。20分鐘后氣體不再增加，說明過氧化氫已經(jīng)被完全分解，即所給的過氧化氫的量是有限的。(2)增加土豆片數(shù)量后，酶量增加，反應(yīng)速率加快，但是酶只能改變反應(yīng)的速率，不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)，因此會出現(xiàn)如圖c所示的結(jié)果；要獲得更多的氣體，則必須增加反應(yīng)底物的量，不能改變?nèi)芤旱捏w積，因此只能增加過氧化氫溶液的濃度，其結(jié)果是氣體總量增加，即圖a所示的結(jié)果。答

16、案(1)過氧化氫的量有限(2)c增加過氧化氫溶液濃度a專家給你提個醒與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)有哪些？實(shí)驗(yàn)中需要注意哪些原則？(探究最適宜條件，驗(yàn)證酶的專一性等；要遵循單一變量原則、對照原則等)更清晰ATP的合成與ATP的水解不是可逆反應(yīng)的原因分析(見下表)考點(diǎn)二ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用考試說明ATP在能量代謝中的作用()項(xiàng) 目ATP的合成ATP的水解反應(yīng)條件不同是一種_，催化該反應(yīng)的酶屬合成酶屬_，催化該反應(yīng)的酶屬水解酶能量來源不同能量來源主要是_和有機(jī)物分解釋放的化學(xué)能釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵中的化學(xué)能反應(yīng)場所不同細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、_和葉綠體生活細(xì)胞的需要能量的部位合成反應(yīng)水解反應(yīng)太陽光能線粒體

17、1ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的場所及對應(yīng)的生理過程(見下表)2.生物體內(nèi)的能源物質(zhì)歸納(見下表)物質(zhì)的作用能源物質(zhì)細(xì)胞中主要的能源物質(zhì)葡萄糖植物細(xì)胞中儲存能量的物質(zhì)_動物細(xì)胞中儲存能量的物質(zhì)_生物體中儲存能量的物質(zhì)脂肪生命活動的主要能源物質(zhì)_生命活動的直接能源物質(zhì)_各項(xiàng)生命活動的最終能源太陽光能淀粉糖原糖類ATP3.生物學(xué)中常見英文縮寫名稱及作用(見下表)英文縮寫具體內(nèi)涵ATP三磷酸腺苷，新陳代謝所需能量的直接來源。ATP的結(jié)構(gòu)簡式：_，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，代表高能磷酸鍵，代表普通化學(xué)鍵ADP_DNA脫氧核糖核酸，是主要的遺傳物質(zhì)RNA核糖核酸，分為_、tRNA和rRNAHIV人類免

18、疫缺陷病毒AIDS獲得性免疫缺陷綜合癥(艾滋病)ES(EK)_cDNA互補(bǔ)DNAPCR多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PEG聚乙二醇，誘導(dǎo)細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑HGP人類基因組計劃IAA吲哚乙酸(生長素)APPP二磷酸腺苷mRNA胚胎干細(xì)胞4.ATP再生流程圖更系統(tǒng)答案光反應(yīng)ATP葉綠體基質(zhì)(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能細(xì)胞呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體熱能ADPPiATP結(jié)構(gòu)簡式中的“A”ATP的結(jié)構(gòu)簡式可以寫成APPP，“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基團(tuán)，“”表示普通磷酸鍵；“”表示高能磷酸鍵?？赏ㄟ^下面的結(jié)構(gòu)簡圖來理解： 心堂亮 要注意將ATP的結(jié)構(gòu)簡式中的“A”和DNA、RNA的結(jié)構(gòu)簡式中的不同部位的“A”進(jìn)行區(qū)分，如下圖中圓圈部分所代表的分別是：腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸。溫馨提示：ATP并非新陳代謝所需能量的唯一直接來源。ATP是生物體細(xì)胞內(nèi)流通的“能量貨幣”，新陳代謝所需要的能量主要是由細(xì)胞內(nèi)ATP直接提供的，但其他核苷酸的三磷酸酯也可以直接參與生命活動的供能，如GTP參與蛋白質(zhì)的合成、UTP參與糖原的合成等。 (2011臨沂質(zhì)檢)在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加