】专题04 酶与ATP（专题）2017年高考生物考纲解读与热点难点突破 Word版含解析

【2017年高考考纲解读】
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命题规律
备考指南
1.酶的本质及在代谢中的作用(五年八考)2.影响酶活性的因素与探究(五年八考)3.ATP在细胞代谢中的作用(五年三考)
1.酶的化学组成、作用原理及特性。2.温度、pH对酶活性的影响曲线分析与实验设计。3.影响酶促反应的因素及曲线分析。4.ATP的结构、合成及利用。
1.通过图表、曲线等形式理解酶的作用原理、影响因素。2.通过变量分析、归纳总结与酶有关实验的规律和方法。3.联系光合作用和细胞呼吸，系统复习细胞内的能量供应和利用。
【重点、难点剖析】
一、酶相关曲线模型解读
解读曲线模型
1．酶的功能与特性(模型1)
(1)该模型表示酶具有催化作用和高效性。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。
2．影响酶促反应速率的因素
(1)温度和pH(模型2)
①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？
低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
(2)多种因素对酶促反应的影响(模型3)
①分析丙图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
②分析丁图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
(3)底物浓度和酶浓度
①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗？
不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。
二、ATP的来源、去路及能量代谢过程
1．来源和去路
(1)正常状态下，细胞中的ATP和ADP含量总是处于动态平衡，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随着能量的贮存和释放。
(2)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。
(3)整个生物界，光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。
2．明确下列图示中“A”的含义
①中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；
②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；
③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；
④中的A为腺嘌呤。
三、与酶相关的实验探究
1．酶的专一性的实验探究方法——对比法
(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
项目
方案一
方案二
实验组
对照组
实验组
对照组
材料
同种底物(等量)
与酶相对应的底物
另外一种底物
试剂
与底物相对应的酶
另外一种酶
同一种酶(等量)
现象
发生反应
不发生反应
发生反应
不发生反应
结论
酶具有专一性
酶具有专一性
(3)实例：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
实验原理：
2．酶的高效性实验探究
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物分解速率。
3．影响酶活性的外界因素的实验探究
实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应速率，可用生成物的量或反应物的剩余量表示。
实验的注意事项
①研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2的分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。鉴定淀粉是否分解用碘液，不应选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
②研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘—碘化钾可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用H2O2和过氧化氢酶。
【题型示例】
考点一　酶的本质及在代谢中的作用
例1.（2016·全国课标卷Ⅰ，3）若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（　　）
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【答案】C
【变式探究】(2015·海南卷，4)关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(　　)
A.酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2
C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁
【解析】本题考查酶的本质和特性的相关知识，考查知识的识记，难度小。酶是由活细胞产生的具有催化的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数RNA也具有生物催化功能，A正确；脲酶溶于水后能够催化尿素分解成氨和二氧化碳，B正确；蛋白酶可以催化蛋白质水解，淀粉酶可以催化淀粉水解，他们都是属于水解酶，C正确；植物细胞细胞壁由纤维素和果胶组成，细菌细胞壁由肽聚糖等物质组成，而酶具有专一性，纤维素酶只能催化水解纤维素，所以D错误。
【答案】D
【变式探究】(2014·福建卷，1)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(　　)
A.蛋白酶　　　　　　
B.RNA聚合酶
C.RNA
D.逆转录酶
【解析】核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA和蛋白质构成，其功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链；当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，余下的物质主要是RNA，据此可推测催化该反应的应是RNA。
【答案】C
【举一反三】关于酶的叙述，错误的是(　　)
A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
【答案】B
题型二　影响酶活性的因素与探究
例2.(2015·海南卷，3)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A.酒精发酵过程中有ATP生成
B.ATP可为物质跨膜运输提供能量
C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
【解析】本题考查细胞的能量“通货”——ATP、无氧呼吸的相关知识，考查知识的识记，难度小。酒精发酵是微生物的无氧呼吸，无氧呼吸在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，A正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如：Ca2＋、Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量，直接由ATP提供，B正确；A－P～P～P中的“～”高能磷酸键中储存着大量能量，ATP水解时，高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C正确；ATP的结构简式由腺嘌呤、核糖、三个磷酸组成，所以D错误。
【答案】D
【变式探究】(2014·重庆卷，5)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是(　　)
A.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B.体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C.乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D.正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
【答案】C
【举一反三】
(2015·重庆卷，10)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：
分组步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5
mL提取液
0.5
mL提取液
C
②
加缓冲液/mL
1
1
1
③
加淀粉溶液/mL
1
1
1
④
37
℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
显色结果
＋＋＋
＋
＋＋＋＋＋
注：“＋”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是________；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。
(2)小麦淀粉酶包括α 淀粉酶和β 淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α 淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
【答案】(1)0.5
mL蒸馏水　控制pH　红粒小麦　低　缩短　(2)β 淀粉酶失活　深于
【举一反三】(2015·浙江卷，31)现有一种细菌M，能够合成某种酶，并能分泌到细胞外。为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，请根据以下提供的实验材料写出实验思路，并预测实验结果。
实验材料：若干个培养瓶、培养液、细菌M
(要求与说明：实验仅设一组；实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求；实验条件适宜。)
请回答：
(1)实验思路：
①

(2)预测实验结果(设计一个坐标系，并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线)：
(3)测定总酶浓度时，应对细胞做________处理。
【答案】(1)①取细菌M，稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中
②取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录
③在培养过程中，每隔一段时间，重复②
④对所得实验数据进行分析和处理
(2)
(3)破碎
题型三　ATP在细胞代谢中的作用
例3.(2014·江苏卷，14)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
【解析】本题考查细胞的能量代谢。叶肉细胞中糖类运输到果实属于主动运输需要能量，A不选；吞噬细胞吞噬病原体属于胞吞需要ATP提供能量，B不选；淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量，C选；氨基酸脱水缩合合成蛋白质需要消耗ATP提供的能量，D不选。
【答案】C
【变式探究】(2014·四川卷，1)在生物体内，下列生理活动只能单向进行的是(　　)
A.质壁分离过程中水分子的扩散
B.生长素在胚芽鞘中的极性运输
C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化
D.活细胞内ATP与ADP的转化
【答案】B
【变式探究】(2013·海南卷，4)关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是(　　)
A.DNA复制需要消耗能量
B.光合作用的暗反应阶段需要消耗能量
C.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
D.细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
【解析】本题考查细胞的能量代谢，意在考查考生的分析问题的能力。物质通过协助扩散进出细胞不消耗能量。
【答案】C