1、,专题二 细胞的代谢,第1讲 酶和ATP,专题二 细胞的代谢,2015高考导航,专题二 细胞的代谢,RNA,催化作用,专一性,显著降低活化能,温度、pH,APPP,A,P,ADPPi能量,细胞呼吸,直接能源物质,链接思考 1酶与ATP在细胞内的合成场所有什么不同？ 提示：酶的合成场所是核糖体、细胞核，ATP的合成场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。 2酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系？ 提示：在细胞合成代谢中需要与物质合成代谢有关的酶类，常需要ATP提供能量；在细胞分解代谢中需要与物质分解代谢有关的酶类，常伴随着ATP的合成；另外，ATP自身的合成与分解必须有酶的催化。,真题自测 判一判 (1
2、)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖和细胞中由氨基酸合成新的肽链都不需要ATP提供能量(2014江苏，14CD)( ) (2)对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化(2013安徽，2D)( ) (3)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(2013全国，6D)( ) (4)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(2013四川，4D)( ),(5)细胞中的内质网的膜不能合成ATP(2012北京，1C)( ) (6)高温和 低温 均能破坏酶的结构使其失去活性(2009重庆，1A)( ) (7)适宜光照下，叶绿体和线粒体合成的ATP都需要O2(2009上海，24A)( )
3、 (8)人长时间剧烈运动时，骨骼 肌细胞 中 每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等(2008天津，6)( ),提示：(1) 在适宜的温度、pH条件下、淀粉酶 催化淀粉水解，此过程不需要消耗ATP提供的能量；氨基酸在 核糖体上脱水缩合形成肽链需要消耗ATP提供的能量。 (2)对于同一个细胞而言，在不同的时期或 生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。 (3)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶在 一些化学反应中可作为催化剂，而在另一些化学反应中，则可能 作为底物被相关蛋白酶分解。,(4)没发生化学反应，也无催化剂的使用。 (5)内质网膜上不能产生ATP。 (6)高温使酶的结构被破坏失去活性，
4、低温使酶活性降低。 (7)叶绿体合成ATP不需要O2，线粒体基质中进行的有氧呼吸第二阶段也不需要O2。 (8)人在安静时只进行有氧呼吸，在剧烈运动时骨骼肌细胞可进行无氧呼吸来获得部分能量，而有氧呼吸与无氧呼吸消耗相同葡萄糖时产生ATP的量不相等。,下列关于酶的叙述，正确的是(多选)( ),A用蛋白酶去 除大肠 杆菌核糖体的蛋白质，处理后 的核糖体催化氨基酸的脱水缩合反应，如图1甲由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是蛋白酶(2014福建，1A改编) B滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率，涉及降低化学反应活化能的原理(2013四川，4C改编) C激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢
5、(2013安徽，2A) D如图2表示酶活性与温度的关系，当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降(2009宁夏，2A改编) E查询资料得知，18 时，在不同pH条件下大菱鲆(我国重要的海水经济鱼类)消化道 各部位 蛋白酶 活性如图3。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是幽门盲囊蛋白酶(2012福建，28改编),解析 核糖体是由RNA和蛋白质组成的，用蛋白酶将 其蛋白质除去后，处理后的核糖体仍可催化氨基酸发生脱水 缩合反应，说明起催化作用的成分是RNA, A错误。FeCl3起 催化剂的作用，B正确。激素不全是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢的，有的激素可以直接调节某一代谢
6、过程，C错误。在没有使酶失活的范围内，酶活性可随温度的变化而变化,D错误。从图3可知，三种蛋白酶在各自最适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，E正确。 答案 BE,思维拓展 (1)加热和加催化剂都能使物质加快分解(如H2O2)，其原理一样吗？ 提示：不一样，前者是使H2O2分子得到能量，由常态变为容易分解的活跃态;而后者是降低了H2O2分解反应的活化能。 (2)下图表示酶的哪一作用特点？提示：专一性。,(3)在下面坐标图中绘出加入酶和加入无机催化剂的曲线。提示：,(4)分析图1，分别在图2、图3的坐标系中绘出在适宜pH, 33 、35 、37 条件下的相应曲线。图2
7、图3,提示：图2 图3,(5)能否使用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解？ 提示：不能。因为麦芽糖和其水解产物葡萄糖均为还原糖。 (6)与酶一样具有特异性的物质有哪些？ 提示：激素、抗体、tRNA、神经递质、淋巴因子等。,1多种因素对酶促反应的影响(1)分析甲图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 (2)分析乙图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。,2与酶活性相关的问题分析 (1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。 (2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。 (3)分析与酶有关曲线时首先要弄清横
8、坐标、纵坐标表示的意义，其次再分析影响该曲线的因素有几个，一般情况下，曲线未达到饱和时，影响因素是横坐标的因素，达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其他因素。,猜想1 啤酒生产时,麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用 会降低啤酒质量,因此,制备麦芽的过程中需降低其活性。如图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。下列叙述 错误的是( ),APPO能催化多酚类物质的生化反应 B相同温度时，pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少 C在制备麦芽的过程中应将反应条件控制在温度80 、pH 8.4 D高于90 ，若PPO发生热变性，一定温度范围内温度越高变性越快,解析：选C。本题 考
9、查与酶特性 有关的曲线分析。PPO为多酚氧化酶，根据酶的专一性，可推知PPO能催化多酚类物质的生化反应。根据图示，在相同 温度下，pH为8.4的 条件下PPO活性最高，故pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少。由于麦芽中PPO的催化作用 会降低啤酒质量，故制备麦芽的过程中PPO活性越低越好。若PPO发生 热变性，则在高于90 时，随着温度的升高PPO变性越来越快。,解题模板 解答坐标曲线题的“三步曲”,命题点2 结合曲线、图表和新情景材料考查与酶相关的实验设计某校生物兴趣小组通过完成“探究温度对酶活性的影响”这一实验获得如左下图所示的实验结果，图中显示，温度为T1和T2时，淀粉酶
10、的活性相同。为验证这一结论，他们又进一步设计了如下实验。请分析并回答相关问题。,(1)实验步骤： 取四支试管，编号为a、b、c、d，向a、b试管中各加入5 mL质量分数为5%的淀粉溶液；向c、d试管中各加入2 mL _溶液。 将a、c试管和b、d试管分别置于温度为T1、T2的恒温水浴箱中保温10分钟。 将c、d试管中的溶液分别加入a、b试管中，摇匀后继续在各自恒温水浴箱中保温10分钟。,淀粉酶,从a、b试管中取_溶液,分别倒入U形管(如图所示,已知溶液中的淀粉及其分解产物均不能通过U形管底部的半透膜)的A、B两侧，并标记液面的起始高度。 一段时间后观察_的变化。 (2)实验结果预测：_。 (3
11、)实验结论：_。,等量,两侧液面高度,A、B两侧液面高度无变化,温度为T1、T2时淀粉酶的活性相同,解析 本题主要考查设计实验要遵循的原则，如单 一变量原则、对照原则和等量原则等。因a、b试管中已加入淀粉溶液，故c、d试管中应加入淀粉酶溶液。根据等量原则，从a、b试管中取的溶液量一定要相等。该实验的因变量为淀粉分解的量，可通过观察U形管两侧液面高度的 变化来推出。因溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管 底部的半透膜，淀粉分解得越多，溶液的物质的量浓度越大，吸水能力就越强，液面也会越高。若实验 结果为A、B两侧 液面高度相同(或无变化)，则证明当 温度为T1、T2时，淀粉酶的活性相同。,思维拓
12、展 (1)本实验的自变量是什么？本实验需要控制的主要无关变量有哪些？ 提示：温度。pH、淀粉溶液的量、淀粉酶 溶液 的浓度(任写两项)。 (2)若进一步探究上题中该淀粉酶的最适温度Tm，实验又该如何设计？(写出大致思路) 提示：在T1至T2间缩小温度梯度，设置多个实验观察反应物剩余量的变化。 (3)在探究酶的最适温度(最适pH)时，底物和酶应做怎样的处理后才混合，以使反应一开始便达到预设温度(pH)? 提示：混合前，将底物与酶调到预设温度(pH)一段时间。,提示：低温时，酶的活性不为0，温度过高时，酶变性失活。,(5)分析下面的曲线，唾液淀粉酶最适温度是多少？提示：不低于35 。 (6)将某一
13、溶液pH直接由1升到8的过程中淀粉酶活性怎样变化？原因是什么？ 提示：不变。淀粉酶已经失去活性。,1验证类,待测酶液吡罗红染液,已知RNA液吡罗红染液,是否出现红色,底物相应酶液,底物等量蒸馏水,底物是否被分解,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,底物相应酶液,底物等量无机催化剂,底物分解速率,2.探究类探究酶的最适温度或最适pH (1)实验设计思路(2)实验设计程序,A应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合 BpH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性相同 C将pH为13的溶液调到pH为7后试管中淀粉含量基本不变 D淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著,
14、B,解析：探究不同pH条件对淀粉酶活性影响的实验操作中，应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值，再加入淀粉酶。根据图示，淀粉剩余量相对值越大，说明在此pH条件下酶活性越低。pH为3和9的两支试管中虽然淀粉剩余量相同，但由于酸也能促进淀粉的分解，故其淀粉酶的活性不相同。pH为13时淀粉基本没有被分解,且强碱能使酶变性失活,故调到pH为7后淀粉含量基本不变。由于pH为7时淀粉酶的活性最大，故说明淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著。,解题模板 实验分析类的一般解题思路方法 1从实验 目的 和 实验 材料 入手, 分析 实验 假设, 并做出预期。 2总结概括实验原理，研究分清自变量与因变量，
15、联系基本知识，在自变量与因变量之间建立关联。 3分析实验结果(现象)产生的原因，并由结果得出结论。,猜想3 下面是某同学所做的有关过氧化氢在不同条件下分解的验证性实验。 一、实验材料和用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、新鲜的马铃薯泥、蒸馏水、酒精灯、温度计等。,二、实验步骤,请根据该实验回答下列问题。 (1)在上述实验中，产生气泡最多的试管是_号，原 因是：_。 (2)如果仅将上述实验条件由常温改为90 水浴，重复实验，气泡产生最多的试管是_号。 (3)假如b、c两试管的实验现象均不明显，从所给的实验材料分析，原因可能是
16、：_。该同学设计e组的实验目的是： _。,c,酶在适宜条件下具有高效性,b,H2O2 溶液因放置时间过长而分解,排除肝脏研磨液中其他物质对实验结果的影响(合理即可),(4)假若ad号的实验都是为了验证酶的某项特性而设置的对照，那么，实验组设置的不科学的是_号，主要违背了_原则，应如何改进？_ (5)假若要证明马铃薯中也含有过氧化氢酶，你的实验设计思路是_ _。,再增设两组实验，分别编号为f、g，实验处理方法同c组，只是将滴加肝脏研磨液分别改为加入马铃薯泥和高温处理过的马铃薯泥(对g组设置可不作要求),d,单一变量,将0 改为常温,解析：(1)由于酶在适宜条件下具有高效性，因此滴加新鲜肝脏研磨液
17、的c试管产生气泡最多。(2)90 时酶活性 丧失，加FeCl3溶液的b试管在高温下产生气泡最多。(3)b、c两试管加了催化剂而实验现象却均不明显，从实验材料分析，可能是H2O2溶液放置时间过长而分解所致。(4)d试管的设计存在两个变量，即温度和酶的活性，将0 改成常温即可。(5)要证明马铃薯中也含有过氧化氢酶，需再增设两组实验，处理方法参考c试管。如果f试管(含马铃薯泥)产生 大量气泡 而经高温处理过的马铃薯泥产生的气泡很少，说明马铃薯中也含有过氧化氢酶。,解题模板 对于验证、探究或评价性实验题，依照 下列模板进行：第一步，分析实验目的，确定 自变量与 因变量(检测指标)。第二步，明确实验原理
18、(新情景题的题干 中会有提示，要注意提炼)。第三步，准确书写 实验步骤，注意 遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。酶相关实验常常是用表格形式呈现实验步骤。第四步，如果是选择题，要依据 实验原理、实验 原则、所学的 生物知识 进行综合分析,然后作出判断；如果是 非选择题 则应 注意联系教材知识综合分析，以确定所填答案。,命题点3 结合细胞代谢考查ATP的结构、转化与利用(2014高考全国大纲卷)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ATP，睡眠时则不消耗ATP C在有氧与缺氧的条件下细胞质基
19、质中都能形成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,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，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段均在细胞质基质中进行，均有ATP形成。D项，根细胞吸收矿质元素离子主要是通过主动运输的方式进行的，其消耗的能量来源于呼吸作用产生的ATP。,思维拓展 (1)ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是什么？ 提示：腺苷。 (2)写出下列不同物质中“A”代表的含义,提示：ATP中的“A”为腺苷，由 腺嘌呤和 核糖组成
20、；DNA分子中的“A”为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的“A”为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；核苷酸中的“A”为腺嘌呤。 (3)静息电位状态下K外流，动作电位状态下，Na内流需要消耗ATP吗？ 提示：不消耗。 (4)研究发现，剧烈运动时肌细胞缺氧，葡萄糖消耗增加，但ATP的生成量没有明显增多，原因是什么？ 提示：肌肉细胞进行厌氧呼吸，合成的ATP少。 (5)心肌细胞与口腔上皮细胞相比，哪一细胞内ATP含量多？ 提示：二者含量基本相同。,(6)绘出生物细胞ATP产生量与氧气供给量之间的曲线图。提示：,ATP与ADP转
21、化发生的场所及相关生理过程,葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输,否,许多生化反应的进行消耗ATP,细胞呼吸产生ATP,暗反应消耗光反应产生的ATP,光反应产生ATP,自身DNA复制等物质合成消耗ATP,有氧呼吸第二、三阶段产生ATP,氨基酸合成蛋白质消耗ATP,植物细胞形成细胞壁，动物细胞形成分泌物等消耗ATP,否,否,有机物的合成、运输等消耗ATP,否,DNA的复制、转录等消耗ATP,否,形成纺锤体，牵引染色体移动等消耗ATP,否,猜想4 (原创)ATP是生命活动的直接能源物质，据图判断有关叙述错误的是( )A黑藻细胞内甲ATP的过程不只发生在细胞质基质 B乙中不含高能磷酸键，是RN
22、A基本组成单位之一 C丙中包括腺嘌呤和核糖，丁可用于某些脂质的合成 D图2需ATP提供能量且需要经过图1所示的整个过程,D,解析：由题图可知，甲为 ADP，乙为 AMP(腺嘌呤 核糖核苷酸)，丙为腺苷，丁为磷酸。黑藻细胞内可以进行光合作用和呼吸作用，ADPATP的过程可能发生在细胞质基质(有氧呼吸第一阶段)、线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)和 叶绿体类囊体薄膜上(光合作用的光反应阶段)，A项正确。乙中无高能磷酸键，是RNA的 基本组成 单位之一，B项正确。腺苷由腺嘌呤和核糖组成，磷酸可用于 某些脂质的合成，如磷脂，C项正确。ATPADP的过程为生命活动提供能量，D项错误。,易错点拨 解答ATP的
23、结构与功能试题要注意的问题 (1)注意其结构特点，即含有两个高能磷酸键，且远离腺苷的那个容易断开。 (2)应注意动物和植物体内ATP的来源不同，前者主要通过细胞呼吸产生，场所是细胞质基质和线粒体；后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段，场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，光反应阶段产生的ATP仅用于光合作用的暗反应，其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。,(3)“物质合成”如细胞分裂间期蛋白质的合成和DNA的复制、葡萄糖合成糖原、甘油和 脂肪酸合成脂肪等，需要消耗ATP，但蛋白质在消化道内 被消化为 氨基酸的过程，不消耗ATP。 (4)“神经传导”在神经纤维上表现为动作电位，需要消耗
24、ATP；在突触上，进行 神经递质的合成与释放，需要消耗ATP。,C,解析：光合作用光反应阶段产生的ATP中的能量来源于光能，呼吸作用过程分解有机物释放出来的一部分能量储存于ATP中，A正确。人体 细胞呼吸的第一、二阶段或无氧呼吸产生ATP不需要氧气的参与,B正确。在任何状态下,机体ATP的合成和分解都处于动态平衡状态，C错误。剧烈运动时，机体通过神经和体液调节使有机物分解加快、ATP合成加快，D正确。,易错点拨 关于ATP与能量误区分析 (1)光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，但不是直接能源物质。 (2)能量不能循环。例如：ATP与ADP的相互转化属于可逆反应的说法是错误的，因为在ATP与ADP的相互转化过程中，物质是可循环利用的，而能量是不可循环的。 (3)病毒等少数种类的微生物不能独立进行代谢活动，其生命活动所消耗能量来自宿主细胞的代谢。若认为病毒不能进行代谢活动是不正确的。 (4)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链流动。 (5)能量在生物群落中是单向流动，不能重复利用。,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
