【课堂新坐标】2021版高三生物二轮复习 第1部分 专题2 第1讲 酶与ATP(含解析)新人教版.doc
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1、【课堂新坐标】2014版高三生物二轮复习 第1部分 专题2 第1讲 酶与ATP(含解析)新人教版第1讲酶与ATP(对应学生用书第13页)(对应学生用书第13页)维度1善归纳基础回扣酶的概念及作用特性1.酶与激素的异同酶激素合成活细胞植物激素:一定部位的细胞动物激素:内分泌腺的腺细胞作用生物催化调节作用特性催化效率高含量少,作用大化学本质蛋白质、RNA植物激素:有机小分子物质动物激素:氨基酸衍生物、蛋白质、固醇类等发挥作用反应前后理发挥作用后被分解后的去向化性质不变2.酶的作用特性下列图例分别体现出酶的何种作用特性?(1)酶的专一性;其中A表示酶。(2)下面的曲线体现了酶的高效性。(3)读下面的
2、曲线知,酶的活性受温度、pH影响,高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活,即酶的作用条件很温和。ATP的结构组成和功能1.ATP的结构明确以下化合物中“A”的含义2ATP与ADP转化发生变化的场所及相关生理过程(在ATP与ADP转化的相应栏中填是或否)转化场所ATPADPADPATP主要生理功能细胞膜是否葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输 细胞质基质是是细胞呼吸产生ATP,许多生化反应的进行消耗ATP 叶绿体是是光反应产生ATP,暗反应消耗ATP 线粒体是是细胞有氧呼吸第二、三阶段产生ATP,自身DNA复制等消耗ATP 核糖体是否氨基酸合成蛋白质等消耗ATP 高尔基体是否植
3、物细胞形成细胞壁,动物细胞形成分泌物等物质消耗ATP 内质网是否有机物的合成、运输等消耗ATP 细胞核是否DNA的复制、转录等消耗ATP 中心体是否形成纺锤体,牵引染色体移动等消耗ATP 3.肌细胞中ATP产生量与O2供给量之间的关系A点:无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。AB段:有氧呼吸释放能量增多,ATP产生量随之升高BC段:O2供给量超过一定范围,ATP产生量不再增加,此时限制因素有:酶、有机物、ADP、磷酸等。维度2巧深化疑难突破解读与酶促反应速率有关的模型1.单因子对酶促反应的影响(1)温度和pH甲乙低温时,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。(2)
4、反应物浓度和酶浓度丙(酶量一定的情况下) 丁(在底物足量的情况下)图丙中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。底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性。2多因子对酶促反应速率的影响图乙所示的变量有温度和pH;pH为7时,反应物的剩余量最少,说明反应速率最快,该pH为最适pH;在虚线对应的温度下,不同pH条件下的反应物的剩余量都最少,说明对应的温度为最适温度,且随着pH的变化,酶的最适温度不变。同样图甲酶的最适温度为35 ,最适pH为8。1(2013海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是()A不同酶的最适温度可能相同B随着温度降低,酶促反应的活化能下降C酶活性最高时的温
5、度不适合该酶的保存D高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果【解析】在某种恒温动物如人体内各种酶的最适温度应为37 左右,A项正确;随着温度降低,酶的活性下降,酶促反应的活化能不变,B项错误;低温有利于酶的保存,C项正确;高温下酶空间结构破坏导致酶失活,D项正确。【答案】B与酶有关的实验设计思路1.验证类实验名称实验组对照组实验组衡量标准验证酶是RNA待测酶液吡罗红染液待测RNA液吡罗红染液是否出现红色验证酶具有催化作用底物相应酶液底物等量蒸馏水底物是否被分解验证酶的专一性底物相应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验证酶具有高效性底物相应酶液底物等量无机催化剂底物分解速率2.探究类
6、实验设计思路探究结果探究温度对酶活性的影响底物分解的速度或存在的量在一定温度范围内,底物的分解速度随温度的升高而加快;超过一定温度,底物的分解速度随温度的升高而减慢,甚至不被分解探究pH对酶活性的影响底物分解速度或存在的量在一定pH范围内,底物的分解速度随pH的增加而加快;超过一定pH,底物的分解速度随pH的增大而减慢;一定pH范围之外,底物甚至不被分解【拓展延伸】具有专一性的物质归纳1酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的位点上切割DNA分子。2载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的
7、基础。3激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。4tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。5抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。【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。2(2013长安一中第二次质检)如图表示某有机物加入某种酶后在080 的环境中
8、,有机物的分解总量与温度的关系图,依图判断,在080 环境中,酶的活性变化(pH适宜)曲线正确的是()【解析】据题干图可知纵坐标是底物的消耗总量,酶活性的大小可以用曲线上各个温度点切线的斜率大小来表示,从图中可知,35 前底物的消耗越来越快,35 是该酶作用的最适温度,在50 时底物不再消耗,说明该温度时酶已经失活了。【答案】BATP在能量代谢中的作用1.ATP与能量代谢(1)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源,植物的光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。(2)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。(3)光能进入生物群落后,以化学
9、能的形式转移到有机物中,以有机物为载体通过食物链流动。2ATP转化为ADP也需要消耗水ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需ATP酶的催化,同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。【特别提醒】误认为ATP等同于能量ATP是一种高能磷酸化合物,其分子式可以简写为APPP,高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量,所以ATP是与能量有关的一种物质,不可将两者等同起来。3(2013菏泽高三质检)研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下面的问题。
10、(1)ATP结构简式是_,神经细胞中的ATP主要来自_(细胞结构)。研究发现,正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为210 mmol/L,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是_。(2)由图可知,ATP在传递信号过程中,在细胞间隙中有关酶的作用下,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是_。(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质,还能释放ATP,二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析,如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用,则图中的_属于无关变量,应予以排除。【解析】(1)神经细胞中的ATP主要来自线粒体,为了满足ATP的需
11、要,机体内ATP与ADP之间进行着相互迅速转化。(2)每个ATP分子中有一分子腺苷和三分子磷酸基团,因此磷酸基团逐渐脱离下来后,剩下的是腺苷。(3)要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用,则ATP是自变量,神经元的变化是因变量,则图中的典型神经递质属于无关变量,应予以排除。【答案】(1)APPP线粒体ATP与ADP相互转化迅速(2)腺苷(3)典型神经递质(对应学生用书第16页)1(2013海南高考T3B)随着温度降低,酶促反应的活化能下降。()【提示】温度降低时,酶的活性降低,活化能不变。2(2013四川高考T4D)利用水浴加热提高胡萝卜素的萃取效率不涉及降低化学反应活化能。()【提示
12、】水浴加热只是提高了分子的热运动。3(2013江苏高考T23D)探究pH对酶活性的影响时,选用的材料、试剂有新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂等。()【提示】溶液的pH会影响淀粉的水解,斐林试剂可与酸反应。4(2012北京高考T1C)内质网的膜不能合成ATP。()5(2012海南高考T4C)淀粉酶溶液中加入淀粉溶液,不可能导致淀粉酶活性发生变化。()6(2011天津高考T1B)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速度。()【提示】酶只能降低活化能,不能为反应物供能。【典例】荔枝果皮中存在多酚氧化酶,该酶在无氧时没有活性,有氧时能氧化果皮中的一些无色物质而形成褐色物质,这是引起采
13、后荔枝果皮褐变的原因之一。(优质荔枝果皮褐变面积的百分率应低于15%)下面为两位同学设计的研究多酚氧化酶的相关实验。实验一:验证无氧条件下荔枝果皮中多酚氧化酶无活性材料仪器:新鲜荔枝、2%次氯酸钠溶液、氮气、保鲜袋、充气装置等。实验步骤:(1)预处理:将新鲜荔枝去柄,用2%次氯酸钠溶液浸果、晾干。(2)将处理后的荔枝随机分成两等份装入保鲜袋中,并标为A、B。(3)_;向B中充入足量的空气。(4)将A、B均放置在常温下保存5天后,观察荔枝褐变情况。结果预测:_。实验二:探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响材料仪器:新鲜荔枝、2%次氯酸钠溶液、保鲜袋、恒温箱等。实验步骤:略。实验结果:组别温度
14、()褐变面积百分率(%)12一52.83.2二108.18.3三1510.313.7四2027.223.8五2568.772.3六309895(1)由表分析可知,该实验的测量指标是_,对荔枝具有较好保鲜效果所需的温度范围是_。(2)请根据表中数据,绘制坐标曲线并标明坐标含义。(3)根据以上两实验的研究结果,结合相关知识,荔枝储藏的适宜条件为_。【研析】本题通过无氧条件下多酚氧化酶无活性的验证实验及温度的高低对多酚氧化酶活性影响的探究实验的实验设计,考查对实验变量的分析、描述及绘图能力。解题过程如下:审题信息1:由“验证无氧条件下荔枝果皮中多酚氧化酶无活性”分析出A组应处理为充入足量的氮气信息2
15、:由题干“优质荔枝果皮褐变面积的百分率应低于15%”读表中数据知一、二、三组均符合标准即温度变化范围为515 信息3:由氧气及温度对多酚氧化酶的活性的影响推断出荔枝适宜储存条件为低氧、低温破题思考1:因变量与指示变量的区别与联系思考2:验证类实验与探究性实验的区别思考3:实验设计中的对照原则和等量原则思考4:环境因素如温度、pH、氧气等对酶活性的影响答题(1)验证实验的结论是唯一的即A组不变褐色,B组变褐色,而不能答为“A组变褐色,B组不变褐色;或A组与B组都变褐色或都不变褐色”(2)忽视实验二:设问(1)中“温度范围”和曲解题干的信息“优质荔枝果皮褐变面积的百分率应低于15%”,而将荔枝的保
16、鲜温度误答为15 左右(3)混淆测量指标和因变量,将该实验的测量指标“褐变面积的百分率(%)”错答为多酚氧化酶的活性【答案】实验一(3)向A中充入足量氮气结果预测:A中荔枝未褐变,B中荔枝褐变实验二(1)褐变面积百分率(%)515 (2)如下图(3)低温、低氧【方法总结】第一步:仔细审题,明确题目要求。第二步:分析实验变量,包括自变量、因变量及无关变量。第三步:根据实验目的,确定实验设计思路或分析方向。此步要注重借鉴教材中相关酶实验的方法步骤及注意事项。因为酶实验的相关试题都是根据教材实验改编或延伸而来的。第四步:根据实验设计原则及技巧,突破题设内容。第五步:明确结论,使用生物学术语答题。第六
17、步:反思确认。利用实验材料和用具确定实验组数或判断对实验组和对照组的处理是否正确,检查实验用具是否都已使用,以此来判断实验步骤设计是否正确。常考实验探究影响酶活性的因素【考情分析】近三年来,对于影响酶活性因素的探究实验的考查尤为突出,常以两种形式呈现。一是以图表分析题或坐标曲线题考查实验过程的合理性及实验结果的严谨性,如2013新课标全国卷T29;2012福建高考T26等;另一种形式为考查实验原理、方法思路分析及操作步骤的补充设计,如2013江苏高考T21;2012福建高考T26;2011大纲全国卷T31等。【真题例证】(2012广东高考)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
18、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:4 组织匀浆上清液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0.020.06 mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.08.0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。【解析】(1)题目中已经提供了信息“食品种类多,酸碱度范围广”
19、,所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围。由图可知,木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化,所以可以选作食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。(2)由题中信息已知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围,故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH,需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。【答案】(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加)(2)课题:探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合提
20、取液的pH底物的减少量(或产物的产生量)酶保护剂浓度(mol/L)6.06.57.07.58.00.020.030.040.050.06【方法总结】1探究酶作用特性的最适温度或最适pH的操作步骤2验证酶的专一性:(1)设计思路:酶相同,底物不同(或底物相同,酶不同)。(2)设计方案示例:(对应学生用书第18页)酶的本质和特性考点频度3年12考考查特点8选择题4非选择题(2012福建高考)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,三种蛋白酶催
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