新高考生物一轮复习第二单元细胞的代谢第4讲细胞与能量、酶讲义浙科版.pdf
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1、 第 4 讲 细胞与能量、酶 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 细胞与能量(1)细胞内的吸能反应和放能反应(2)ATP 的化学组成和特点(3)ATP 在能量代谢中的作用 a a b a a b 酶(1)酶的发现过程(2)酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用(3)影响酶作用的因素(4)活动:探究酶的专一性(5)活动:探究 pH 对过氧化氢酶的影响 a b c c a b c c c 考点一 细胞与能量 1吸能反应与放能反应(1)吸能反应:产物分子中的势能比反应物分子中的势能高。(2)放能反应:产物分子中的势能比反应物分子中的势能低。(3)最重要的吸能反应是光合作用,最重要的放能反应是细胞呼
2、吸。(4)吸能反应和放能反应的纽带是 ATP。2填写 ATP 的结构概念图 3ATP 和 ADP 的相互转化 ATPABADPPi能量(1)下列需要 A 过程提供能量的是。主动转运 生物发光、发电 肌肉收缩 淀粉合成 大脑思考 植物根细胞吸收水分(2)进行 B 过程的生命活动和场所 生命活动 植物:光合作用、细胞呼吸动物:细胞呼吸 场所:线粒体、细胞溶胶、叶绿体。(3)进行 B 过程的能量来源和去向 来源:光能和细胞呼吸时有机物分解释放的能量。去向:用于形成 ATP 中的高能磷酸键。诊断与思考 1判断下列叙述的正误(1)白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗 ATP()(2)活细胞内 ATP 与 A
3、DP 的转化只能单向进行()(3)ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应()(4)人在饥饿时,细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡()(5)“能量”就是指 ATP,ATP 就是“能量”()2下图为 ATP 的结构简图,请思考:(1)图示 b、c、d 所示化学键是否相同?其中最易断裂和重建的是哪一个?提示 图示 b 为普通磷酸键,c、d 则为高能磷酸键,其中 d 处的键最易断裂和重建。(2)图示框 e 的名称是什么?它与 DNA、RNA 有何关系?提示 图示框 e 为腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成 RNA 的基本单位之一,当发生转录或逆转录时,它可与 DNA 链中的胸腺嘧啶脱氧核
4、苷酸配对。3细胞内产生与消耗 ATP 的具体场所分别有哪些?提示 产生场所有:细胞溶胶、叶绿体、线粒体;消耗场所有:细胞膜、细胞溶胶、叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核等生物体的需能部位。4请说出生物体内的主要能源物质、主要贮能物质、直接能源物质、最终能量来源。提示(1)主要能源物质:糖类;(2)主要贮能物质:油脂;(3)直接能源物质:ATP;(4)最终能量来源:太阳光能。题组一 ATP 结构与功能分析 1ATP 是细胞的能量“通货”,下列有关 ATP 的说法中正确的是()AATP 彻底水解可产生 3 种有机物 B人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器,但也能合成 ATP C虽然所有细胞合成 ATP
5、 的途径都相同,但它们消耗 ATP 的途径是不同的 D细胞内的吸能反应一般与 ATP 的合成相联系 答案 B 解析 ATP 彻底水解的产物有腺嘌呤、核糖、磷酸,磷酸不属于有机物,A 错误;人成熟的红细胞虽无细胞核和众多的细胞器,但可通过厌氧呼吸合成 ATP,B 正确;细胞合成 ATP 的途径有光合作用和细胞呼吸两种,所以细胞合成 ATP 的途径不一定相同,C 错误;细胞内的放能反应一般与 ATP 的合成相联系,D 错误。2ATP 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 ATP,睡眠时则不消耗 ATP
6、C在有氧与缺氧的条件下细胞溶胶中都能形成 ATP D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 A 项,细胞核中无法进行呼吸作用,它所需要的 ATP 主要由细胞质中的线粒体提供。B 项,ATP 是生命活动的直接能源物质,机体时刻都在消耗 ATP。C 项,需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段均在细胞溶胶中进行,均有 ATP 形成。D 项,植物根细胞吸收矿质元素离子主要是通过主动转运的方式进行的,其消耗的能量来源于呼吸作用产生的 ATP。题组二 ATP 与 DNA、RNA 在组成上的比较 3如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示 ATP,下列有关叙述错误的是()A甲乙丙丁过程
7、中,起催化作用的酶空间结构不同 B丙是 RNA 的基本组成单位之一 C丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成 D在红细胞吸收葡萄糖时,细胞中乙的含量会显著增加 答案 D 解析 甲乙丙丁表示 ATP 的逐步水解,每一次水解反应的酶都不同,故 A 正确;丙为 AP,A 是腺苷,由 1 分子核糖和 1 分子腺嘌呤构成,加上 1 分子磷酸,构成 1 分子腺嘌呤核糖核苷酸,故 B 正确;丁表示腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,戊表示磷酸,是 ATP 的组成成分,故 C 正确;红细胞吸收葡萄糖为易化扩散,不需要消耗 ATP,故乙(ADP)的含量不会显著增加,故 D 错。4在下列几种化合物的化学组成中,“”中所对
8、应的含义最接近的是()A和 B和 C和 D和 答案 D 解析 根据题意知,“”中所对应的含义分别为:腺苷一磷酸 AMP,腺嘌呤,DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,RNA 分子上的腺嘌呤核糖核苷酸,腺苷,腺苷。1ATP 的结构及组成成分的含义 2四种物质中的“A”辨析 考点二 细胞代谢与酶 1酶的发现 实验(年代)推论或结论 巴斯德实验 酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果 李比希实验 酒精发酵仅仅是一种化学反应,与酵母菌的活动无关,最多只需要酵母菌中某种物质的参与而已 毕希纳实验 促使酒精发酵的是酵母菌中的酶,而不是其本身 萨母纳尔实验 证实绝大多数酶的本质是蛋白质 20 世纪 80 年代初 发现极少
9、数酶的本质是 RNA 2.酶是生物催化剂 催化机理:酶与底物结合,形成酶底物复合物,然后复合物会发生一定的形状变化使底物发生化学变化,并从复合物上脱落,同时酶分子又恢复原状。3酶的特性(1)高效性:催化效率大约是无机催化剂的 1071013倍。(2)专一性:每一种酶只能催化一种底物或一类相似底物的反应。(3)作用条件较温和:在最适宜的温度和 pH 条件下,酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。诊断与思考 1判断下列叙述的正误(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸()(2)所有酶的合成都包括转录和翻译两个过程()(3)酶分子
10、在催化反应完成后立即被降解成氨基酸()(4)产生酶的细胞一定能产生激素()(5)高温、低温都使酶活性降低,二者的作用实质不同()2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,请思考:(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同?(2)乙酶活性改变的机制是什么?提示(1)观察曲线图可知,甲酶的活性始终保持不变,表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解,则甲酶的化学本质不是蛋白质而是 RNA,乙酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则乙酶为蛋白质。(2)乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而使其活性丧失。3如图表示未加催化剂时,生成物浓度随时间的变化曲线,请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变
11、化曲线。提示 如图所示 4观察下图回答相关问题:(1)加入酶 B 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶 B 对此反应无催化作用。(2)加入酶 A 的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶具有专一性。5下列图示为影响酶促反应因素的四种曲线,据图思考:(1)甲、丙的曲线变化分别表明了什么?提示 甲图表明在一定温度范围内,随着温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。丙图表明在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随着底物浓度增加而加快,但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增加。(2)过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗
12、?提示 不一样,过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,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。(3)甲、乙、丙、丁四图所示的因素均对酶活性造成影响吗?提示 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性。题组一 酶的本质与作用分析 120 世纪 80 年代科学家发现了一种 RNaseP 酶,它由 20%的蛋白质和 80%的 RNA 组成。如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高 Mg2的浓度,他们发现留下来的 RNA 仍然具有与这种酶相同的催化活性,这一结果表明()ARNA 具有生物催化作用 B酶是由 RNA 和蛋白质组成的 C酶的化学本质是蛋
13、白质 D绝大多数的酶是蛋白质,少数是 RNA 答案 A 解析 由题可知,除去 RNaseP 酶中的蛋白质,在提高 Mg2的浓度的前提下,RNA 仍然具有与这种酶相同的催化活性,说明起催化作用的不仅是这种蛋白质,其中的 RNA 也有催化作用。D 项由于本题只说明了这种酶的催化成分是 RNA,故不具有普遍性。2.如图为木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用过程,根据图示不能得出的结论是()A胃蛋白酶能使抗体失活 B抗体的化学本质是蛋白质 C木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质是蛋白质 D胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶 答案 C 解析 经木瓜蛋白酶或胃蛋白酶处理后,抗体中的部分化学键断裂,
14、进而导致抗体失活;根据酶的专一性可知,抗体的化学本质为蛋白质;本实验不能得出两种酶的化学本质是蛋白质的结论;从图中信息可知,胃蛋白酶催化抗体水解时断裂的肽键数目较多。3关于生物体产生的酶的叙述,错误的是()A酶的化学本质是蛋白质或 RNA B酶活性的变化与酶所处的环境改变有关 C蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类 D纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁 答案 D 解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数 RNA 也具有生物催化功能,A 正确;酶的活性受外界环境的影响,如温度、pH 等,B 正确;蛋白酶可以催化蛋白质水解,淀粉酶可以催化淀粉水解,它们都属于水解酶,C
15、正确;植物细胞的 细胞壁主要由纤维素和果胶组成,细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成,而酶具有专一性,纤维素酶只能催化纤维素水解,所以 D 错误。题组二 通过图、表及曲线分析酶的特性与影响因素 4取经过编号的 5 支试管,分别加入 2mL0.5molL 的过氧化氢溶液进行如下实验。根据实验内容,判断下列说法正确的是()试管编号 1 2 3 4 5 加入物质 适量唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块 生土豆块 和稀盐酸 实验结果 几乎无气泡 少量气泡 大量气泡 几乎无气泡 几乎无气泡 A.说明酶具有高效性的是 3 号和 4 号试管 B1 号和 3 号对照不能说明酶有专一性 C各组实验都不能体现酶的活性与温度
16、之间的关系 D3 号和 5 号对照可以说明酶的活性受 pH 影响 答案 D 解析 酶具有高效性是通过与无机催化剂相比较(即 2 号与 3 号实验)得出的;1 号和 3 号实验是两种酶催化一种底物,能说明酶具有专一性;3 号和 4 号实验对比能说明高温会降低酶的活性;3 号和 5 号实验的自变量是 pH,说明 pH 会影响酶的活性。5下图表示改变某一因素前后,淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果,请据此分析,改变下列哪种因素才能获得改变后的结果()A温度 BpH C淀粉溶液量 D唾液量 答案 C 解析 由图中信息可知,反应进行到 12min 后,还原糖的生成量不再增加,两组反应都不再
17、进行,改变某一条件后生成物总量降低,反应物淀粉溶液量减少会导致此结果。而改变温度、pH 和唾液量均会改变反应完成所需要的时间。6图甲中 A、B、C 分别表示正常酶的作用、竞争性抑制剂对酶的作用和非竞争性抑制剂对酶的作用,图乙表示相应的反应速率。下列有关叙述错误的是()A曲线 a 表示没有酶抑制剂存在时的作用效果 B非竞争性抑制剂通过改变酶的空间结构,从而影响酶的活性 C曲线 c 表示在非竞争性抑制剂作用下酶的活性降低 D通过增加底物浓度能够削弱非竞争性抑制剂的作用 答案 D 解析 从图甲可以看出,A 所示是正常情况下酶与底物的结合状态,符合曲线 a;B 所示是因为竞争性抑制剂与该酶催化的底物结
18、构相似,所以当竞争性抑制剂存在时,会影响酶与底物的结合,使反应速率有所降低,符合曲线 b;而 C 所示是非竞争性抑制剂的作用,它与酶结合后,改变了酶的空间结构,使酶不能与底物结合,影响反应速率,符合曲线 c。通过上述分析可知,增加底物浓度并不能削弱非竞争性抑制剂的作用,D 项错误。7.如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和 pH 的影响情况,下列解释不正确的是()A在 a 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 B在 b 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率不可能增大 C在 c 点时,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 D该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征 答案 B 解析 题图
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