主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(三) 命题点2 酶和ATP在代谢中的作用 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习
展开1.明辨ATP的结构及拓展
2.能量转换过程和ATP的产生与消耗
3.肌细胞中ATP产生速率与O2供给量关系的曲线解读
特别提醒 (1)当横坐标表示细胞呼吸强度时,ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。
(2)哺乳动物成熟的红细胞中,ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。
4.读懂酶的3类曲线
(1)酶的作用原理
酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能是ac段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是bc段。
③酶降低的活化能是ab段。
(2)酶的作用特性
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,说明酶具有高效性,而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
②图2中两曲线比较说明酶具有专一性。
(3)酶促反应速率的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示:高温、过酸、过碱都会使酶失活,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。从图丙和图丁可以看出:反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
②底物浓度和酶浓度
图甲中OP段的限制因素是底物浓度,而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性;图乙对反应底物的要求是底物足量。
5.酶的特性及相关探究实验
6.蛋白酶对蛋白质的水解实验
检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,因为蛋白酶本身也是蛋白质,所以不能选用双缩脲试剂鉴定。
1.(2022·江苏,8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是( )
A.光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
2.(江苏经典高考题)过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如表。下列相关叙述正确的是( )
A.1号管为对照组,其余不都是实验组
B.2号管为对照组,其余都为实验组
C.若3号管显橙红色,无须对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D.若4号管不显橙红色,可证明白菜梗中无过氧化物酶
思维延伸——判断与填充
(1)磷酸化酶a能为肝糖原水解提供活化能(2023·浙江1月选考,11)( )
(2)蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血(江苏经典高考题)( )
(3)洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性(江苏经典高考题)( )
(4)加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示,则加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的(2022·湖南,3)( )
(5)ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质,ATP的化学性质十分稳定(江苏经典高考题)( )
(6)ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一(江苏经典高考题)( )
(7)腺苷三磷酸分子在水解酶的作用下不断地合成和水解,从而成为细胞中吸能反应和放能反应的纽带(2022·浙江1月选考,3)( )
(8)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。则32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不相等(2021·海南,14)( )
(9)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C,如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。则T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的(经典高考题)( )
(10)(江苏经典高考题)将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片,放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中。土豆片为4片时,测得产生的气体量随时间的变化如图中的实线所示,若土豆片为8片时,实验结果的曲线最可能是下列______图中的虚线。如果要获得更多的气体,在不改变溶液体积的条件下,可采取的方法是__________________,其结果可用____图中的虚线表示。为保证上述实验的科学性,需要控制其他的外界环境因素,如________________。
题组一 ATP的结构与功能
1.dATP是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写,其结构式可简写成dA—P~P~P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列关于dATP和ATP的叙述正确的是( )
A.dATP与ATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同
B.dATP彻底水解后可形成3种有机物
C.ATP经过水解之后可以得到某种核酸的基本单位之一
D.一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在细胞质基质
2.(多选)(2023·南京高三模拟)味觉细胞感受甜味分子信息的过程如图所示。味传导蛋白由α、β和γ三个亚基构成,当α亚基与鸟苷二磷酸(GDP)结合时,该蛋白无活性,与鸟苷三磷酸(GTP)结合时被激活,裂解为Gα-GTP和GβGγ两部分,Gα-GTP能够使腺苷酸环化酶(AC)磷酸化而被激活。激活态的蛋白激酶A(PKA)可作用于K+通道蛋白,最终引起神经递质的释放。下列叙述正确的是( )
A.Gα-GTP改变了AC的空间结构,使其能催化cAMP合成
B.激活态PKA能降低K+通道蛋白磷酸化过程的活化能
C.K+通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位降低
D.该过程体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能
题组二 酶的本质、作用、特性和影响因素
3.(2023·泰州高三期末)豚鼠胰腺腺泡细胞可合成并分泌胰蛋白酶等多种消化酶,下列相关叙述正确的是( )
A.胰蛋白酶能为化学反应提供能量
B.胰腺腺泡细胞中有较多的胰岛素mRNA
C.直接研磨胰腺容易提取到胰岛素
D.核糖体和内质网参与胰蛋白酶的合成
4.除了温度和pH对酶活性有影响外,一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图甲为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图,图乙为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列叙述不正确的是( )
A.图甲中非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理不同
B.根据图甲可推知,竞争性抑制剂与底物具有类似结构,从而与底物竞争酶的活性位点
C.图乙中底物浓度相对值大于15时,限制曲线A酶促反应速率的主要因素是酶浓度
D.图乙中曲线B和曲线C分别是在酶溶液中添加了非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果
命题点2 真题研究
1.B [光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸,光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化,有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解,A错误;供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳,B正确;蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但可以进行有氧呼吸,C错误;供氧充足时,真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D错误。]
2.A [由表分析可知,1号管、2号管是对照组,3号管、4号管是实验组,A正确,B错误;实验设置必须遵循对照原则,3号与1、2号对照,3号管、2号管显橙红色,1号不变色,证明白菜梗中存在过氧化物酶,C错误;3号管和4号管的自变量是温度,若3号管显橙红色,4号管不显橙红色,说明高温使过氧化物酶变性失活,D错误。]
思维延伸
(1)× 磷酸化酶a不能为肝糖原水解提供活化能,酶的作用机理是降低化学反应所需活化能。
(2)× 蛇毒中的磷脂酶具有专一性,只能催化磷脂分子的水解,不能催化蛋白质水解。
(3)× 白醋呈酸性,使酶变性失活,所以洗衣时加少许白醋会导致加酶洗衣粉中酶的活性降低。
(4)× 由图示可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此适当加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的。
(5)× ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的特殊的化学键很容易发生断裂和重新形成。
(6)√
(7)× ATP在水解酶的作用下水解,在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP。
(8)√
(9)× T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的。
(10)c 增加过氧化氢浓度 a 温度(或气压等)
题组集训
1.C [ATP与dATP分子结构的主要区别是五碳糖不同,前者含有核糖,后者含有脱氧核糖,A错误;dATP彻底水解后可形成脱氧核糖和腺嘌呤2种有机物(磷酸不是有机物),B错误;ATP经过水解之后可以得到腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,C正确;ATP的合成可发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质,所以,动物细胞内生成ATP的场所主要在线粒体和细胞质基质,D错误。]
2.ABD [由题图可知,Gα-GTP能够使AC磷酸化而被激活,改变了AC的空间结构,使其能催化ATP形成cAMP,A正确;K+通道蛋白磷酸化后通道关闭,不能运输K+通过细胞膜,激活态PKA(激活态的蛋白激酶A)可作用于 K+ 通道蛋白,降低K+通道蛋白磷酸化过程的活化能,最终引起神经递质的释放,B正确;K+通道蛋白磷酸化后通道关闭,不能运输K+通过细胞膜,膜内的负电位被抵消一部分,故K+通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位上升,C错误;味传导蛋白与细胞膜上的受体结合,引起一系列的生理变化等,体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能,D正确。]
3.D [酶具有催化作用,作用机理是降低化学反应所需的活化能,不能为反应提供能量,A错误;胰岛素只在胰岛B细胞中表达,所以在胰腺腺泡细胞中不会出现胰岛素mRNA,B错误;胰腺中含有胰蛋白酶,而胰岛素的化学本质是蛋白质,直接提取,胰蛋白酶会水解胰岛素,导致提取失败,C错误。]
4.D [非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合,通过改变酶的空间结构使酶的活性受到抑制,高温会使酶的空间结构被破坏使酶的活性受到抑制,但低温只是抑制酶的活性,酶的空间结构没有被破坏,A正确;分析图甲可知,竞争性抑制剂和底物能够争夺酶的同一活性部位,说明竞争性抑制剂与底物可能具有类似结构,B正确;底物浓度相对值大于15时,曲线A中的酶促反应速率随着底物浓度的增加不再增加,表明此时底物浓度不再是限制酶促反应速率的因素,此后限制曲线A酶促反应速率的主要因素是酶浓度,C正确;曲线B表示加入竞争性抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线,曲线C表示加入非竞争性抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线,D错误。]
转化场所
产生或消耗ATP的生理过程
细胞膜
消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP:细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP:光反应
消耗ATP:暗反应和自身DNA复制等
线粒体
产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP:自身DNA复制等
核糖体
消耗ATP:蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP:DNA复制、转录等
管号
2%H2O2/mL
缓冲液/mL
过氧化物酶溶液/mL
白菜梗提取液/mL
煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL
1%焦性没食子酸/mL
1
2
2
-
-
-
2
2
2
-
2
-
-
2
3
2
-
-
2
-
2
4
2
-
-
-
2
2
主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(四) 命题点1 光合作用和细胞呼吸的原理 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习: 这是一份主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(四) 命题点1 光合作用和细胞呼吸的原理 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习,共8页。
主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(三) 命题点1 物质出入细胞的方式 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习: 这是一份主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(三) 命题点1 物质出入细胞的方式 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习,共7页。试卷主要包含了理清细胞的吸水和失水,物质进出细胞方式的判断等内容,欢迎下载使用。
主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(二) 命题点1 有丝分裂和减数分裂 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习: 这是一份主题一 细胞生物学 专题(一) 细胞的结构 专题(二) 命题点1 有丝分裂和减数分裂 学案 (含答案)2024年高考生物二轮复习,共10页。试卷主要包含了细胞周期中的关键点,有丝分裂和减数分裂等内容,欢迎下载使用。