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1、(通用版)2022年高考生物二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題二 細(xì)胞代謝 考點(diǎn)1 酶與ATP學(xué)案
1.常考必記的7類(lèi)酶
(1)DNA聚合酶——催化脫氧核苷酸間縮聚形成磷酸二酯鍵,用于DNA復(fù)制。
(2)RNA聚合酶——用于轉(zhuǎn)錄時(shí)DNA解旋及核糖核苷酸間的連接。
(4)DNA解旋酶——用于DNA復(fù)制時(shí)雙鏈間氫鍵打開(kāi)。
(6)各種消化酶——可對(duì)應(yīng)催化相關(guān)大分子的水解,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。
(7)細(xì)胞工程工具酶:纖維素酶和果膠酶(除去細(xì)胞壁)、胰蛋白酶(動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))。
2.有關(guān)酶的相關(guān)曲線
圖5和圖6顯示:過(guò)酸、過(guò)堿、高溫都會(huì)使酶失活,而低溫只是抑制酶的活性,酶分子
2、結(jié)構(gòu)未被破壞,溫度升高可恢復(fù)活性。
從圖7和圖8可以看出:反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。
圖9中OP段的限制因素是底物濃度,而P點(diǎn)之后的限制因素有酶濃度和酶活性;圖10對(duì)反應(yīng)底物的要求是底物足量。
3.能量“通貨”——ATP
(1)與ATP產(chǎn)生和消耗有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及常見(jiàn)生理過(guò)程
細(xì)胞結(jié)構(gòu)
常見(jiàn)的生理過(guò)程
細(xì)胞膜
消耗ATP:主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
產(chǎn)生ATP:細(xì)胞呼吸第一階段
葉綠體
產(chǎn)生ATP:光反應(yīng)
消耗ATP:暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等
線粒體
產(chǎn)生ATP:有氧呼吸的第二、三階段
消耗ATP:自
3、身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等
核糖體
消耗ATP:蛋白質(zhì)的合成
細(xì)胞核
消耗ATP:DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等
(2)多角度理解ATP的合成與水解
(3)生物體內(nèi)的能源物質(zhì)的相互關(guān)系(如下圖)
能源物質(zhì)是光合作用的直接或間接產(chǎn)物。能源物質(zhì)中儲(chǔ)存的化學(xué)能通過(guò)細(xì)胞呼吸釋放出來(lái),一部分用來(lái)合成ATP,一部分以熱能的形式散失。ATP水解釋放的能量用于肌肉收縮、大分子物質(zhì)的合成、興奮傳導(dǎo)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收等生命活動(dòng)。
題型一 酶促反應(yīng)的相關(guān)曲線分析
1.(2018·菏澤一模)某生物興趣小組研究甲、乙、丙三種微生物體內(nèi)同一種酶的活性與溫度的關(guān)系時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制如下曲線圖。下
4、列相關(guān)敘述正確的是( )
A.降低化學(xué)反應(yīng)活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B.在30 ℃條件下競(jìng)爭(zhēng)能力最強(qiáng)的一定是微生物丙
C.對(duì)溫度適應(yīng)范圍最廣的最可能是微生物乙中的酶
D.若將溫度改為pH,則所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線與圖示結(jié)果相同
答案 C
解析 由圖可知,甲、乙、丙三種微生物體內(nèi)的酶催化效率最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度分別為25 ℃、30 ℃、42 ℃,因此,不同溫度條件下,降低化學(xué)反應(yīng)活化能效率最高的酶的種類(lèi)不同,A錯(cuò)誤;在30 ℃條件下乙的反應(yīng)速率最快,酶活性最大,但僅根據(jù)一種酶的活性不能確定生物的競(jìng)爭(zhēng)能力,B錯(cuò)誤;由圖可知,對(duì)溫度適應(yīng)范圍最廣的是微生物乙中的酶,C正確;因不知道這些
5、微生物的適宜的pH范圍,故將實(shí)驗(yàn)溫度改為pH,無(wú)法確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果,D錯(cuò)誤。
2.圖一曲線a表示在最適溫度、最適pH條件下生成物的量與時(shí)間的關(guān)系,圖二曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下,酶促反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是( )
A.圖一曲線a中,A點(diǎn)后,限制生成物的量增加的因素是酶量不足
B.分別在圖二中取B、C點(diǎn)的反應(yīng)速率值,可用圖一中的曲線c和d表示
C.對(duì)于圖二中曲線b來(lái)說(shuō),若酶量減少,其走勢(shì)可用曲線f表示
D.減小pH,重復(fù)該實(shí)驗(yàn),圖二曲線b可能變?yōu)榍€f;增大pH,可能變?yōu)榍€e
答案 C
解析 根據(jù)題干信息可知,圖一中橫坐標(biāo)是時(shí)間,確定“時(shí)間”是該實(shí)
6、驗(yàn)中的自變量,酶量、溫度等因素均為無(wú)關(guān)變量。反應(yīng)過(guò)程中,反應(yīng)物濃度會(huì)隨時(shí)間推移越來(lái)越小,而酶量不變,由此推測(cè)曲線a中,A點(diǎn)后生成物的量不再隨時(shí)間的推移而增加,是因反應(yīng)物已耗盡,限制因素應(yīng)為反應(yīng)物濃度,A錯(cuò)誤;在圖二中,B、C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率值是一個(gè)定值,不能用圖一中曲線c和d表示,B錯(cuò)誤;圖二曲線中,當(dāng)反應(yīng)物濃度一定時(shí),減少酶量,反應(yīng)速率降低,可用曲線f表示,C正確;根據(jù)題干信息可知,圖二曲線b表示在最適pH下酶促反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系,因此無(wú)論pH是增大還是減小,酶的活性均降低,曲線b都可能變?yōu)榍€f,不可能變?yōu)榍€e,D錯(cuò)誤。
模型構(gòu)建 “四看法”分析酶促反應(yīng)曲線
題型二 AT
7、P的結(jié)構(gòu)與功能
3.(2018·上海青浦二模)圖1為ATP的結(jié)構(gòu),圖2為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式,以下說(shuō)法正確的是( )
A.圖1中的五碳糖為脫氧核糖
B.圖1中A代表腺苷,b、c為高能磷酸鍵
C.圖2中反應(yīng)向右進(jìn)行時(shí),圖1中c鍵斷裂并釋放能量
D.圖2中反應(yīng)向左進(jìn)行時(shí),能量只能來(lái)自細(xì)胞呼吸
答案 C
解析 圖1為ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,其中的A代表腺嘌呤,其中的五碳糖為核糖,A與核糖合成腺苷,b、c為高能磷酸鍵,A、B錯(cuò)誤;圖2中反應(yīng)向右進(jìn)行時(shí),表示ATP水解成ADP和Pi,遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵即圖1中的c鍵斷裂并釋放能量,C正確;圖2中ADP轉(zhuǎn)化為ATP所需的能量可來(lái)自
8、光合作用吸收的光能或細(xì)胞呼吸釋放的有機(jī)物中的化學(xué)能,D錯(cuò)誤。
4.(2018·南通一模)ATP是生物體內(nèi)最直接的能量來(lái)源,下圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,相關(guān)敘述正確的是( )
A.ATP水解供能時(shí),①②③之間的高能磷酸鍵都將斷裂
B.當(dāng)水解①和②之間的高能磷酸鍵后的產(chǎn)物之一可作為RNA分子的合成原料
C.②和③之間的高能磷酸鍵斷裂后所釋放的能量主要以熱能形式散失
D.ATP在細(xì)胞中能與ADP相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和放能,從而實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用
答案 B
解析 一般情況下,ATP水解供能時(shí)遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵(②③之間)斷裂,A錯(cuò)誤;①和②之間的高能磷酸鍵水解后的產(chǎn)物是1分子腺嘌呤核糖
9、核苷酸和2分子磷酸,腺嘌呤核糖核苷酸是RNA分子的合成原料,B正確;②和③之間的高能磷酸鍵斷裂后所釋放的能量可以用于生物體的生命活動(dòng),C錯(cuò)誤;細(xì)胞中通過(guò)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和放能,能量不可以循環(huán),D錯(cuò)誤。
解題模板 ATP結(jié)構(gòu)與功能的解題方法
(1)ATP、磷脂及核酸的組成元素相同。ATP中含有的五碳糖為核糖。
(2)一個(gè)ATP分子中含有兩個(gè)高能磷酸鍵,ATP中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵容易斷裂和形成。
(3)吸能反應(yīng)往往需要消耗ATP,放能反應(yīng)往往產(chǎn)生ATP,人體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化速率大于安靜狀態(tài)下的轉(zhuǎn)化速率。
(4)物質(zhì)出入細(xì)胞時(shí),自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散不消耗ATP,主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞和胞吐消耗ATP。
(5)生命活動(dòng)所需要的ATP主要來(lái)自有氧呼吸。
(6)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的ATP少,是因?yàn)榇蟛糠帜芰績(jī)?chǔ)存在不徹底的氧化產(chǎn)物(乳酸或酒精)中,沒(méi)有釋放出來(lái)。