2015届高考生物一轮复习考点解析学案:专题01降低化学反应活化能的酶(解析版).pdf
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1、【2015考纲解读】1.酶在代谢中的作用(II)2.ATP在能量代谢中的作用(II)3.实验:探究影响酶活性的因素【2014高考在线】1.(2014全国卷)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述,错误的是()A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗A T P,睡眠时则不消耗ATPC.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATPD.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用【答案】B【解析】本题考查A IP的有关知识,线粒体中合成的A IP可用于除光合作用以外的耗能反应,A 项正确。机体无论是在运动还是睡眠时,都会消耗AT?,B 项错误。细胞质
2、基质是有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段进行的场所,这一过程有ATP产生,C 项正确。植物根细胞吸收矿质元素离子的方式是主动运输,该过程所需A IP来自于细胞呼吸,D 项正确。2.(2014重庆卷)如图为乙醇在人体内主要的代谢过程。卜列相关叙述,正确的是()乙 醇 乙 馨 氧 化,F 乙酸一CO?、H2OA.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应,均山同一种氧化酶催化B.体内乙醉浓度越高,与乙醉分解相关的酶促反应速率越快C.乙醇经代谢产生的 H 可与氧结合生成水,同时释放能量D.正常生理情况下,人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关【答案】c【解析】图示信息显示:字在人体内的代谢王要靠体内的两种酶,一种是乙醇脱氢
3、酶,另一种是乙醛脱氯酶。前者使乙零转化为乙醛,后者使乙醛进一步转化为乙酸,最终分解为二氧化碳和水,A 项错误。一般情况下,底物浓度会对酶促反应速率产生影响,但在酶已达到饱和的情况下,即使增加底物浓度,反应速率也不会加快,目在体内乙醇对细胞有毒害作用,乙醇浓度不会越来越高,B 项错误。细胞有氧呼吸第三阶段 H 与氧结合生成水,同时磐放大量能量,C 项正确。温度能影响酶的活性,但人体体温调节使体温保持相对恒定,D 项错误。3.(2014四川卷)在生物体内,下列生理活动只能单向进行的是()A.质壁分离过程中水分子的扩散B.生长素在胚芽鞘中的极性运输C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化D.活细胞内ATP与
4、ADP的转化【答案】B【解析】本题综合考查了水的吸收、生长素的运输、糖类的转化、融 与 ADP的转化。细胞渗透吸水实际是水分子的自由扩散,是双向的;生长素极性运输只能由形态学的上端向下端运输,为单向的;在肝细胞中糖原与葡萄糖能相互转化,从而维持血糖的相对稳定;细胞通过A IP与 ADP的相互转化为生命活动提供能量,所以本题选B。4.(2014山东卷)下列有关实验操作的描述,正确的是()A.鉴定待测样液中的蛋白质时,先加NaOH溶液,振荡后再加CuSC4溶液B.制作细胞的有丝分裂装片时,洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色C.低温诱导染色体加倍实验中,将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理D.探究温度
5、对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温【答案】A【解析】鉴定蛋白质的试剂为双缩腺试剂,该试剂使用时应先加NaOH溶流,再 加 CuSOx溶渣,A 项正确。制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片的正确顺序是:解离一漂洗一染色一制片,B 项错误。低温诱导染色体加倍实睑中,应苜先对大蒜根尖低温处理,诱导分生区细胞染色体加倍,再制作装片,C 项错误。探究温度对酶活性的影响时,不同组的酶和底物混合前应先保温到实验温度,若在室温下混合再在不同温度下保温,则达到实脸温度时,反应可能已发生,D 项错误。5.(2014福建卷)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩
6、合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()A.蛋白酶 B.RNA聚合酶C.RNA D.逆转录酶【答案】C【解析】酶的化学本质绝大多数为蛋白质少数为RNAO核糖体主要由RNA和蛋白质构成,蛋白酶专一催化蛋白质水解。据题意分析,经蛋日酶处理后的核糖体成分主要是R N A,但其仍能催化氨基酸脱水缩合,可知起催化作用的为RNA;RN A聚合酶与遗传信息转录为RNA有关,所以也称转录酶;逆转录酶催化逆转录过程(以 RNA为模板合成DX A的过程),逆转录酶只存在于一些能进行逆转录的病毒内,故此题选C 项。6.(2014江苏卷)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是()A.叶肉细胞合成的糖运输到果
7、实B.吞噬细胞吞噬病原体的过程C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖D.细胞中由氨基酸合成新的肽链【答案】C【解析】叶肉细胞光合作用合成的木氤主要是葡萄糖)通过主动运输的方式运输到果实,需要消耗能蚩;吞噬细胞吞噬病原体过程依赖于细胞膜的变形,需要消耗能量;氨基酸脱水缩合合成蛋白质也需要消耗能量,故A、B、D项都需要消耗能蚩。只有C项淀粉的水解反应不需要消耗能量。7.(2014海南卷)下列物质中,能够直接给细胞生命活动提供能量的是()A.脂肪 B.钙离子 C.糖 D.ATP【答案】D【解析】脂肪是生物体内的储能物质;钙是生物体内的某些物质的组成成分;糖是生物体内的主要能源物质;级是细胞内 的 能 量 通
8、货”,细胞生命活动所需能量直接来源于ATP水解释放的能0里。【重点知识梳理】一、酶的本质、生理功能及其实验验证1.酶的本质及生理功能来源及化学本质活细胞产生的具有生物催化作用的有机物绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成场所核糖体细胞核(真核生物)生理功能催化作用(生物催化剂)作用原理降低化学反应的活化能2.醵是蛋白质的验证实验(利用双缩胭试剂)实验组:待测酶液+双缩服试剂一实验设J 是否出现紫色反应计思路对照组:已知蛋白液+双缩胭试剂一、紫色反应实验结果分析:通过对照,实验组若出现紫色,证明待测酶的化学本质是蛋白质;不出现紫色,则该酶液的化学本质不是蛋白质。3.醐具有催化作用的实验设计思路及结
9、果分析r检测实验设J 实验组:底物+相应酶液一底物是否被分解计思路 检测 对照组:底物+等量蒸储水一底物不被分解实验结果分析:根据底物性质利用相应试剂检测,若底物被分解,则证明酶具有催化作用,否则不具有催化作用。4.酶的高效性比较过氧化氢在不同条件下的分解(2)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能,缩短反应达到平衡点的时间,并使细胞代谢在温和条件下快速进行。【例 1】下列有关酶的叙述,正 确 的 是()。是有分泌功能的细胞产生的有的从食物中获得,有的从体内转化而来凡是活细胞都能产生前绝大多数酶是蛋白质有的酶是蛋白质,有的酶是固醇酶在代谢中有多种功能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只
10、是起催化作用 酶只在细胞内发挥作用酶在体内不能更新 酶制剂通常在低温下保存A.B.C.D.解析:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物;酶大多数是蛋白质,少数为R N A;酶只有催化功能,在个体发育中起调控作用的是激素。答案:C二、与酶相关的图像1 .表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。平衡点0加入酶加入无机催化剂未加催化剂时向2 .表示酶专一性的曲线加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件卜 的反应速率相同,而加入酶A的反应速率随反应物浓度
11、增大明显加快,说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。反应速率1。一一施 Ar.酶。吸0 1 2 3 4 空白对照反应物浓度3.影响能活性的曲线(1)甲、乙曲线表明:在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使能失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。(2)从丙图可以看出:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。4.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响乙(在底物足量情况下)(1)在其他条件适宜,酶量一定的条件下,能促反应速率随底物浓度增加而加快,但当底物达到定浓度后,受酶数量和
12、醐活性限制,酶促反应速率不再增加。(2)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。【例 2】如图甲是过氧化氢酶活性受p H 影响的示意图,图乙表示在最适温度下,pH=b时,比。2分解产生的量随时间的变化情况。若该酶促反应过程中某一个条件发生变化,下列说法正确的是D 时间乙A.pH=a 时,E 点下移,。点左移B.pH=c时,E 点为0C.温度降低时,E 点不变,D 点右移D.的量增加时,E 点下移,。点左移解析:o:的最大释放量只与H 9:的量有关,与酶的活性无关。与 pH=b时相比,pH=a时酶的活性下降,E 点不变,D 点右移,A 错误;H:O:不稳定,在过氧化氢酶失活
13、时,氐。:仍能分解,B 错误;温度降低时酶的活性降低,E 点不变,但 氐 0:完全分解所用的时间延长,D 点右移,C 正确;增 加 H:0;量,E 点上移,D 点右移,D 错误。答案:C三、A T P的结构与作用1.ATP的结构简析腺嗦吟I 000核糖|-0-P-0-P-0-P-O H、.,1 A OH OH OHAMP|ADPATP组成元素:C、H、0、N、P。(2)简称:三磷酸腺甘。(3)各字母代表的含义:A腺甘(腺噪聆+核糖);P磷酸基团;高能磷酸键。(4)结构简式:APPP(远离腺背A 的那个高能磷酸键容易断裂,也容易形成)。2.ATP的形成途径植 物 一 光 合 作 用(光 反 应)
14、光 能 翳 卷 嬲/&ATP细 菌 一真菌细 胞 呼 吸 有 机 物 襦 黯 能热能一散失动物化学能ADP+Pi3.ATP与 ADP的相互转化细胞质基质、线粒体二叶绿体生物体需能部位其他光合作用呼吸作用酶2能信 主动运输肌肉收缩生物发电 发光注意:酶 1、酶 2 不同:B 1-合成醐,酶 2-水解酶。M l转化式:A D P+Pi+能量晦2ATP。(l)ATP在生物体内含量少,但转化十分迅速,从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与 ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。(3)ATP的形成需要满足
15、4 个条件:2 种原料(ADP和 Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。例 3、ATP是细胞的能量“通货”,是生命活动的直接能源物质,下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是1X2-,ATP 善 ADP+Pi+能量a图1图2A.图 1 中的A 代表腺昔,b、c 为高能磷酸键B.图 2 中进行过程时,图 1 中的c 键断裂并释放能量C.ATP与 ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性D.夜间有。2存在时,图 2 中过程主要发生在线粒体解 析 A 项 中 A 代表的是腺噂吟,A 错误。AT?水解一般是远离A 的高能磷酸键断裂,也就是c 键,所以B 项正确
16、;ATP水解产生的能量来自ATP的高能磷酸键的水解,合成ATP的能量来自细胞呼吸和光合作用;酶的催化作用具有高效性。夜间有0:存在时,ATP合成的主要场所是线粒体。答 案 A四、探究影响酶活性的条件及酶的专一性(-)温度对酶活性的影响I.原理解读淀粉淀 粉 酸。麦芽糖碘液 碘液蓝色 无蓝色出现温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。2.实验设计思路淀粉/,温度下+淀粉酶。温度下1碘液淀粉r,温度下+淀粉施打温度下*检测是否出.现蓝色及蓝::色深浅淀粉/温度下+淀粉酶tn温度下3.实验设计程序本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解,因为过氧化
17、氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。()p H对酶活性的影响1.原理解读过氧化氢酶(1)2H2O2-2H2O+O2(2)pH影响酶的活性,从 而 影 响 的 生 成 量,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验。2生成量的多少。2.实验设计思路溶液+pH|酶液、田。2溶液+PH2酶液检测02的产生速率%。2溶液+pH“酶 液 一(三)酶的专一性该实验探究中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同醐溶液,因变量是反应物是否被分解。(1)方案一:用同一种酶催化两种不同物质氧化剂、被还原(还原反应)(非 还 原 糖)淀 粉 酶(还 原 糖)|5065七水吹 I-.麦 芽 糖+斐 林 试
18、剂-黑 芽 糖 酸+CU2。|(破 红 色)淀 粉 I A还原剂、被辄化(氧化反应)(非 还 原 糖)出 蔗糖,斐林试剂上坐一无砖红色沉淀蔗 糖解读用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后,再用斐林试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探究酶的专一性。(2)方案二:用两种不同酶催化同一种物质,淀粉酶淀 粉 非 还 原 糖 一 麦芽糖还原糖蔗糖酶、淀 粉 非 还 原 糖 一 淀粉再用斐林试剂鉴定,从而探究酶的专一性。【高频考点突破】考 点 一 酶 的 本 质 及 特 性例1.下列有关前的叙述正确的是()A.酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核甘酸B.酶通过为反应物供能和
19、降低活化能来提高化学反应速率C.在动物细胞培养中,胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞D.DNA连接醒可连接DNA双链的氢键,使双链延伸答 案C解 析 大 多数酶的化学本质是蛋白质,少 数 酶 的 化 学 本 质 是 故 酶 的 基 本 组 成 单 位 是 氨 基 酸 或 核 糖 核苜酸;酶不能为反应物供能,通过降低活化能来提高化字反应速率;DNA连接酶可催化脱氧核甘酸之间形成磷酸二酣键,从 而 使DNA片段连接:在动物细胞培养卬,胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞,故C正确。【变式探究】下图为酶作用的模式图。据图所示,下列叙述错误的是()A.甲多为蛋白质B.此反应为分解反应C.此反应中甲、乙为反应物,
20、丙、丁为产物D.甲与乙之间有专一性答 案 C解 析 图 中 甲 为 酶,其化学本质多为蛋白质,少数的酶是RNA;该反应是在酶的作用卜将乙分解成丙和丁,且酶与底物之间具有专一性。考 点 二 酶的曲线例 2.下图为不同条件下同种酶促反应速度的变化曲线,下列有关叙述错误的是反应速度B.影响BC段反应速度的主要限制因子是酶量C.温度导致醐促反应I 和 II的速度不同D.曲线I 显示,该酶促反应的最适温度为37 答 案 D解析 由图可以看出,在 AB段,随着底物浓度的升高,反应速度不断增加,限制反应速度的主要因素是底物的浓度;在 BC段,随着底物浓度的升高,反应速度不再增加,限制反应速度的主要因素不再是
21、底物的浓度,而是酶量;曲 线 I 和 H的反应温度不一样,曲线的差异是由温度的差异引起的。只根据37七、25七时酶促反应速度的比校无法确定酶作用的最适温度。【变式探究】大菱辞是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲫消化道中的蛋白醐的活性进行研究。(1)查询资料得知,18 C时,在不同pH 条件下大菱鳏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 化 效 率 最 高 的 是。(2)资料表明大菱鳏人工养殖温度常年在15 18 之间。学习小组假设:大菱鳏蛋白酶的最适温度在1518 之间。他们设置15 C、16 17 C、18 C的实验温度,探究三种酶的
22、最适温度。探究试验中以干酪素为底物。干 酪 素 的 化 学 本 质 是 可用 试剂鉴定。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。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高低。实验结果如图2,据此能否确认该假设成立?。理 由 是:二uisx)许荣-举(3)研究还发现大菱鳏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。答案(1)幽门盲囊蛋白酶(2)蛋白质 双缩麻 2 和 S恒温箱 底物消耗量(或产物生成蚩)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
23、淀粉、脂肪解析(D 从 图 1可知,三种蛋白活在各自最适pH 值下,幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性值最大,所以催化效率最高。(2)酶具有专一性,蛋白酶只能催化蛋白质的水解,干酪素为蛋白质类化合物,可用双缩腺试剂检测;由题目中的实险目的可知,此实验温度为自变量,p H 值等为无关变量,为了排除pH 值对实蛉结果的影响,pH 值应为对应蛋白酶的最适值,由 图 1可知,胃蛋白酶最适pH值为2,幽门盲囊蛋白酶最适pH值为8:为了控制温度保持不变,底物和酶都应放在恒温箱中保温,酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示;由图2 可以看出,当温度从15七 1$七梯度变化过程中,随着温度的升高
24、,蛋白酶的活性一直在增强,酶活性峰值未出现,不能确定大菱辞蛋白酶的最适温度在七 到 1S七之间;(3)大菱鳏消化道内淀粉前和脂肪酶少,对淀粉和脂肪的消化存在障碍,所以在人工投放饲料时要减少淀粉和脂肪的比例。考 点 三 ATP的结构与功能例 3.下列关于ATP的叙述,错误的是()A.ATP分子中的“A”指腺口票岭B.ATP分子中含有两个高能磷酸键C.有氧呼吸的三个阶段都能产生ATPD.ATP转化为ADP时要消耗水答 案 A解 析 ATP分子中的A 指腺音,ATP中含有两个高能磷酸键,三个磷酸基团。有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP。ATP转化成ADP是 ATP的水解过程,要消耗水。【变式探究】下列
25、ADP含量增加的过程是()A.K*进入肾小管壁的上皮细胞BQ2进入生物细胞C.线粒体中的氢与氧结合D.甘油被吸收进入小肠上皮细胞答 案 A解析 由 于 ATP水解才能产生A D P,所以如果细胞中A I*的含量增加,则说明发生了耗能反应,因为耗能反应过程中需要消耗力;K-的啜收方式为主动运输,需要消耗能量,而 0:、甘油进出细胞属于自由扩散,不消耗能量,线粒体中的氢与氧结合则属于放能反应,要合成M。考点四 ATP相关知识的考查例 4、关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述,正确的是()A.无氧条件下光合作用是细胞ATP的唯一来源B.有氧条件下线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC.线粒体
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