1、1专题 2 细胞的代谢直击考纲 1.酶在代谢中的作用()。2.ATP 在能量代谢中的作用()。3.光合作用的基本过程()。4.影响光合作用速率的环境因素()。5.细胞呼吸()。考点 5 聚焦细胞代谢的基础条件酶和 ATP题组一 酶的本质、作用1(2011新课标全国，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图所示。下列分析错误的是( )A甲酶能够抗该种蛋白酶降解B甲酶不可能是具有催化功能的 RNAC乙酶的化学本质为蛋白质D乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变答案 B解析 酶具有专一性，蛋白酶能催化蛋白质降解。在蛋白酶的作用下，甲酶没有变化，因此甲酶能够抗该种蛋白酶降解，故甲酶
2、的化学本质不是蛋白质，有可能是具有催化功能的RNA，故 A 项正确、B 项错误；因为用该种蛋白酶处理后，乙酶活性逐渐降低，所以乙酶的化学本质是蛋白质，C 项正确；在蛋白酶的作用下，蛋白质的空间结构受到破坏，进而使蛋白质的分子结构发生改变，D 项正确。2(地方卷重组)判断如下有关酶的叙述(1)如图在 t 时加酶后反应的曲线由变为(2015广东，6A)( )(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)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率；滴加肝脏研磨液可降低过氧化氢的分解反应的活化能而滴加 FeCl3溶液则不能(2011天津，1B 和 2013四
3、川，4BC 改编)( )2(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(2011海南，14D)( )题组二 酶的特性、影响因素及相关实验探究3(2016全国甲，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A 组(20 )、B 组(40 )和 C 组(60 )，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。(2)在时间 t1之前，如果 A 组温度提高 10 ，那么 A 组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间 t2时，向 C 组反应体系中增加 2 倍量的底物，其他条件保持不变，那么在 t3时，C 组产物总量_，
4、原因是_。(4)生物体内酶的化学本质是_，其特性有_(答出两点即可)。答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60 条件下， t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或 RNA 高效性、专一性解析 (1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而 B 组控制的温度是 40 。(2)A 组控制的温度是 20 。在时间 t1之前，如果 A组温度提高 10 ，因酶的活性增强，则 A 组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的 3 条曲线可推知，在时间 t2时，C 组的酶在 60 条件下已经失活，所以如果在时间 t2时，向 C 组反
5、应体系中增加 2 倍量的底物，其他条件保持不变，在 t3时，C 组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。4(2012福建，26 节选)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性进行研究。(1)查询资料得知，18 时，在不同 pH 条件下大菱鲆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_。3(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在 1518 之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在 1518 之间。他们设置 15 、16 、17 、18 的实验温
6、度，探究三种酶的最适温度。探究实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的高低。实验结果如图 2，据此能否确认该假设成立？_。理由是： _。答案 (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)蛋白质 双缩脲2 和 8 恒温箱 底物消耗量(或产物生成量)不能 据图可知，随着温度提高，酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现解析 (1)由图 1 可知，三种蛋白酶在各自最适 pH 下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。(2)酶具有专一性，
7、蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH 等为无关变量，为了得到准确的结果，pH 应为相对应蛋白酶的最适值，由图 1 可知，胃蛋白酶最适 pH 为 2，幽门盲囊蛋白酶最适 pH 为 8。为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。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，当温度在 1518 范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下4降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白
8、酶的最适温度在 1518 之间这一结论。题组三 ATP 的结构与作用5(2014大纲全国，2)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 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 A 项，细胞核中无法进行呼吸作用产生能量，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
9、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。6(2016全国乙，29 节选)在有关 DNA 分子的研究中，常用 32P 来标记 DNA 分子。用、 和 表示 ATP 或 dATP(d 表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(AP P P 或dAP P P )。回答下列问题：(1)某种酶可以催化 ATP 的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上，同时产生 ADP。若要用该酶把32P 标记到 DNA 末端上，那么带有 32P 的磷酸基团应在 ATP 的_(填“” “”或“”)位上。(2)若用带有 32P 标记的 dATP
10、 作为 DNA 生物合成的原料，将 32P 标记到新合成的 DNA 分子上，则带有 32P 的磷酸基团应在 dATP 的_(填“” “”或“”)位上。答案 (1) (2)解析 (1)ATP 水解生成 ADP 的过程中，断裂的是远离腺苷 A 的那个高能磷酸键即 位和 位之间的高能磷酸键，即 位磷酸基团转移到 DNA 末端。要将 32P 标记到 DNA 上，带有32P 的磷酸基团应在 位上。(2)dATP 脱去 位和 位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即 DNA 的基本组成单位之一，用 dATP 为原料合成 DNA 时，要将 32P 标记到新合成的DNA 上，则 32P 应在 位。依纲联想51
11、明辨有关酶的 10 个误区(1)误认为“酶的本质是蛋白质” ，实际上绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，进而引申为合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所有核糖体或细胞核。(2)误认为“具有分泌功能的细胞才能产生酶” ，实际上，凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶。(3)误认为“酶具有调节、催化等多种功能” ，实际上酶是生物催化剂，只起催化作用。(4)误认为“酶只在细胞内起催化作用” ，实际上酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。(5)误认为“低温引起酶变性失活” ，实际上低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温能使酶失活。(6)误认为“过氧化氢酶和加热促使过氧化氢分解的机理相
12、同” ，实际上过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。(7)误认为“酶的催化作用能改变化学反应的方向和平衡点” ，实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。(8)误认为“在化学反应前后，酶的性质、数量会发生改变” ，实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。(9)误认为“酶促反应速率等同于酶活性” ，实际上二者不完全等同，因为温度和 pH 是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底
13、物与酶的接触面积而影响反应速率。(10)误认为“酶的催化作用和高效性的机理相同” ，实际上前者是与没有催化剂对照，酶能够降低活化能；而后者是与无机催化剂对照，能够显著降低活化能。2读懂关于酶的 3 类曲线6(1)酶的作用原理：酶能降低化学反应的活化能，若将酶变为无机催化剂，则 b 在纵轴上向上移动。(2)酶的作用特性图 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，而与不加无机催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。图 2 中两曲线比较表明酶具有专一性。(3)酶的影响因素温度和 pH图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高
14、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)。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。73辨清与酶相关实验设计的 5 个易错点(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温度下
15、保温一段时间。(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化 H2O2分解，因为底物 H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)在酶的最适 pH 探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同 pH 条件下，然后再将同一 pH 条件下处理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。(5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。4明辨对 ATP 认识的 3 个误区(1)误认为 ATP 与 ADP 的相互转化完全可逆：ATP 与 ADP
16、的相互转化，从物质方面来看是可逆的；从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看，二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。(2)误认为 ATP 等同于能量：ATP 是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为 APPP，高能磷酸键水解时能够释放出多达 30.54 kJ/mol 的能量，所以 ATP 是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。(3)误认为 ATP 转化为 ADP 不消耗水：ATP 转化为 ADP 又称“ATP 的水解反应” ，这一过程需要 ATP 酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、淀粉等)的水解都需要消
17、耗水。5理清 ATP 与光合作用及细胞呼吸的关系(1)与光合作用的关系(2)与细胞呼吸的关系考向一 多角度综合考查酶和 ATP81下列关于酶与 ATP 的叙述，正确的是( )A酶的合成都要经过转录和翻译两个过程B骨骼肌收缩需要消耗大量的 ATP，所以 ATP 含量特别高CATP 合成酶通过为 ADP 供能和降低活化能来催化 ATP 的合成DATP 中的“A”与构成 RNA 中的碱基“A”不是同一物质答案 D解析 有的酶为 RNA，无需翻译过程，A 错误；骨骼肌细胞中 ATP 的含量很少，依赖于 ATP和 ADP 的快速转化满足 ATP 的大量消耗，B 错误；酶不能为反应物提供能量，只能降低化学
18、反应的活化能，C 错误。2酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP 是生命活动的直接能源物质。如图是 ATP 中磷酸键逐级水解的过程图，据下图判断，有关叙述错误的是( )A丙物质含有的元素为 C、H、O、NB甲ATP 的过程所需的酶与酶 1 不同C酶 1、酶 2 和酶 3 催化的反应均伴有大量的能量释放D细胞的无氧呼吸只有第一阶段产生了 ATP答案 C解析 具题意分析，丙为腺苷(核糖腺嘌呤)，丙含有元素为 C、H、O、N，A 正确；由甲ATP 的过程为 ADP 合成 ATP 的过程，此过程所需的酶是合成酶，而酶 1 为 ATP 水解酶，B正确；酶 1、酶 2 催化的是高能磷酸键断裂，释放大量能量，
19、酶 3 催化的是普通磷酸键断裂，断裂时不释放大量能量，C 错误。思维延伸(1)如图表示发生在细胞内的 tRNA 与氨基酸的结合过程，则该过程不能发生在细胞质基质中，但必须由线粒体供能和酶的催化( )(2)ATP 与 ADP 在生物体内的转化如图，请判断下列说法：a如果发生在绿色植物体内，代表光合作用，代表呼吸作用( )b如果在一个正常生长的绿色植物体内，过程总量一定大于过程总量( )9c如果发生在一个稳定生态系统中，则储存的能量就是生物细胞呼吸释放的部分能量( )考向二 借助坐标图考查酶的特性和影响因素辨析3如图所示为影响酶促反应的温度、pH 值和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述中
20、，错误的是( )A影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是 pH 值B甲曲线中，A 点与 B 点限制酶促反应速率的因素不同C乙曲线中，D 点与 F 点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D丙曲线中，G 点时对应因素升高，酶的活性不能到达 H 点答案 C解析 低温时酶的活性很低，但是酶并不失活，高温使酶的空间结构发生改变，酶失活，过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变，酶失活，从图中来看，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是 pH 值，A 正确；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，A 点与 B 点限制酶促反应速率的因素不同，A 点的限制因素是底物浓度，B 点曲线达到饱和，限制酶促反应速率的因素不
21、再是底物浓度，B 正确；根据试题分析，乙曲线是温度对酶活性的影响，D点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构并没有被破坏，温度恢复，酶的活性即可恢复，F 点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复，C 错误；根据试题分析，丙曲线是 pH 值对酶活性的影响，G 点对应的因素是 pH 过低，酶的空间结构被破坏，pH 值升高，酶的活性不能到达 H 点，D 正确。思维延伸判断下列叙述的正误：(1)在 A 点适当提高温度或在 B 点适当增加酶的浓度，反应速率都将增大( )(2)图中 E 点代表该酶的最适 pH，H 点代表该酶的最适温度( )(3)短期保存该酶，适宜
22、条件对应于图中的 D、H 两点( )(4)研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应，均可得到上图曲线( )(5)如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系，则：10若实验条件为不同温度，则 b 曲线对应的温度和题 3 中曲线乙中 E 点所对应的温度相同( )若实验条件为不同 pH，则 c 曲线对应的 pH 条件下，酶已失活，而 a 曲线对应的 pH 和题3 中曲线丙中 H 点所对应的 pH 不一定相同( )若实验条件为不同的酶浓度，则 a 曲线对应的酶浓度最大( )若 a、b、c 分别表示加入 K 、蒸馏水、Mg 2 ，则 c 曲线表明 Mg2 对淀粉酶的活
23、性有抑制作用( )考向三 引入新情景信息综合考查酶4ACP 是调节磷代谢的重要酶类，其最适 pH 为 4.8。鱼被宰杀后，鱼体内的 ATP 会生成具有鲜味的肌苷酸，ACP 会催化肌苷酸分解导致鱼肉鲜味下降。为了研究鱼类的保鲜方法，从草鱼、 鱼和鳝鱼中分离得到 ACP，并对该酶活性进行了系列研究，相关实验结果如表和图所示。下列相关叙述正确的是( )金属离子对 ACP 活性的影响ACP 相对活性(%)适宜浓度的金属离子溶液草鱼 鱼 鳝鱼Na 100.83 101.47 96.03Zn2 112.38 116.06 158.13Ca2 65.21 96.18 88.18注：其余条件均适宜。A进行实验研究时，各反应体系中均需加入等量的 pH 为 4.8 的缓冲液B由表可知，在鱼肉中添加微量的 Zn2 可抑制鱼肉鲜味的下降C随着温度升高，不同鱼类的 ACP 相对活性逐渐升高D将宰杀后的 鱼放到 37 左右的环境中一段时间能保持其鲜味
