高考二轮复习专题突破：3-1 ATP和酶(课件共37张PPT)

(共37张PPT)
3-1 ATP和酶
高考二轮复习专题突破
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
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
3.肌细胞中ATP产生速率与O2供给量之间关系的曲线解读
特别提醒
(1)当横坐标表示呼吸作用强度时，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，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能选用双缩脲试剂鉴定。
1.(经典高考题)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是
A.叶肉细胞合成的糖运输到果实
B.吞噬细胞吞噬病原体的过程
C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D.细胞中由氨基酸合成新的肽链
√
叶肉细胞合成的糖运输到果实是主动运输过程，需要消耗ATP提供的能量，故A不符合题意；
吞噬细胞吞噬病原体的过程是胞吞，需要消耗ATP提供的能量，故B不符合题意；
淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖，不需要消耗ATP提供的能量，故C符合题意；
细胞中由氨基酸合成新的肽链，需要消耗ATP提供的能量，故D不符合题意。
2.(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
根据实验结果可以得出的结论是
A.酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具
有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度
升高而升高
C.在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有
催化活性
D.在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具
有催化活性
√
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下酶P才具有催化活性，A错误；
由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分存在时，酶P在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B错误；
由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C正确，D错误。
(1)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，该酶可耐受一定的高温，在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大，不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同(2021·海南，11)(　　)
判断正误
√
(2)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)(　　)
判断正误
×
(3)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，3)(　　)
×
(4)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标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性(2021·海南，14)(　　)
判断正误
√
(5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示，因此作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递(2021·湖南，5)(　　)
判断正误
√
(6)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(2017·天津，3)
(　　)
判断正误
×
题组一　ATP的结构与功能
1.线粒体中的腺苷酸激酶(AK)可以将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺苷一磷酸(AMP)上，使AMP磷酸化生成ADP，该过程需要Mg2＋的参与。下列叙述错误的是
A.AK的作用结果是产生了1分子ADP
B.AMP除了可以合成ADP外，还能用于合成RNA
C.AK使AMP磷酸化的过程中伴随特殊化学键的断裂和形成
D.AK的作用过程说明了无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用
√
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AK可将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上而形成ADP，其结果是产生2分子ADP，A错误；
AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，B正确；
AK起作用时，ATP的1个特殊化学键断裂，AMP连接1个Pi形成1个特殊化学键，C正确；
AK作用过程离不开Mg2＋的参与，说明无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，D正确。
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2.(2022·全国高三专题练习)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.ATP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
√
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ATP与dATP分子结构的主要区别是五碳糖不同，前者含的是核糖，后者含的是脱氧核糖，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。
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题组二　酶的本质、作用和特性
3.(2022·北京房山区高三模拟)如图为蔗糖酶作用机理示意图，甲表示蔗糖，乙表示麦芽糖。下列叙述正确的是
A.丙是果糖，丁是葡萄糖
B.图示过程能说明酶具有专一性和高效性
C.与甲结合的酶形状发生改变形成酶－底物复合物
D.1 g蔗糖酶使多少克蔗糖水解代表该酶活性的多少
√
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蔗糖是二糖，在蔗糖酶作用下水解为葡
萄糖和果糖；麦芽糖是二糖，在麦芽糖
酶作用下水解为2分子葡萄糖。因此由图
可知，六边形即丙，代表葡萄糖；五边形即丁，代表果糖，A错误。
图中显示蔗糖在蔗糖酶作用下发生水解，而麦芽糖在蔗糖酶作用下无法水解，体现了酶的专一性，未体现高效性，B错误。
酶与底物结合时，结构会有所改变，形成酶－底物复合物，C正确。
酶活性可用在单位时间内产物生成量或底物消耗量表示，D错误。
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4.(2022·恩施第一中学高三模拟)美国科学家在对四膜虫编码rRNA前体的DNA序列的研究中发现，一段DNA转录产物可以将mRNA切断加工，也能够在特定位点切断RNA，使得它失去活性。科学家将其命名为核酶。真核生物的mRNA 3′末端都有由100～200个A组成的Poly(A)尾。Poly(A)尾不是由DNA编码的，而是转录后的前mRNA以ATP为前体，由RNA末端腺苷酸转移酶，即Poly(A)聚合酶催化聚合到3′末端，如果不能及时合成Poly(A)尾巴，mRNA则不能在细胞质中被检测到。下列说法错误的是
A.核酶的化学本质是具有催化作用的蛋白质
B.核酶能降低化学反应的活化能
C.核酶能识别特定的核苷酸序列并断开磷酸二酯键
D.Poly(A)尾很可能用于增强mRNA的稳定性，避免受到核酶降解
√
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由题意可知，核酶是基因转录的产物，化学本质是RNA，A错误；
核酶具有催化作用，能降低化学反应的活化能，B正确；
由题意可知，该酶能识别特定的核苷酸序列并断开磷酸二酯键，C正确；
Poly(A)尾可避免mRNA在细胞中受到核酶降解，增强mRNA的稳定性，D正确。
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题组三　酶的影响因素及相关实验分析
5.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。下列说法不正确的是
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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分别是在酶中添加了
非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果
√
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非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，通过改变酶的结构使酶的活性受到抑制，高温会使酶的空间结构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；
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；
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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。
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6.酶分子具有相应底物的活性中心，用于结合并催化底物反应。在37 ℃、适宜pH等条件下，用NaCl和CuSO4溶液，研究Cu2＋、Cl－对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，得到实验结果如图所示。已知Na＋和 几
乎不影响该反应，下列相关分析正确的是
A.实验中的无关变量是无机盐溶液的种类
B.Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P
点的长
C.实验说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心
D.若将温度提高至60 ℃，则三条曲线的最高点均上移
√
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根据图示分析可知，无机盐溶液的种
类是该实验的自变量，A错误；
根据图示分析可知，Q点和P点的淀粉
水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B正确；
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根据图示分析可知，淀粉水解速率保
持相对稳定时，也就是唾液淀粉酶全
部充分参与催化反应时，甲组>乙组>
丙组，说明Cu2＋会使唾液淀粉酶活性降低，是酶的抑制剂，但不一定能说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心，也有可能是Cu2＋改变了酶的空间结构，无法判断其抑制剂的类型，C错误；
唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，因此将温度提高至60 ℃，酶活性降低，则三条曲线的最高点均下移，D错误。
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