【生物】2020届一轮复习人教版第三单元第7讲ATP和酶学案

【生物】2020届一轮复习人教版第三单元第7讲ATP和酶学案

第7讲　ATP和酶 ‎[考纲要求]　1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。3.实验：探究影响酶活性的因素。‎ 考点一　ATP的结构与功能 ‎1．ATP的结构 ‎(1)图中各部分名称：A腺嘌呤，①腺苷，②一磷酸腺苷，③ADP，④ATP，⑤普通化学键，⑥高能磷酸键。‎ ‎(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。‎ ‎(3)结构特点 ‎①ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。‎ ‎②高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。‎ ‎2．ATP与ADP的相互转化 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP＋H2O ATP＋H2OADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)‎ 储存在高能磷酸键中的能量 能量去路 储存于高能磷酸键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 ‎3.ATP的功能与动、植物细胞代谢 ‎(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。‎ ‎(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。‎ ‎(1)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(　×　)‎ ‎(2)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP(　×　)‎ ‎(3)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化(　√　)‎ ‎(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应(　√　)‎ ‎(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源(　×　)‎ ‎(6)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生ATP的合成与水解(　×　)‎ ‎(7) “能量”就是指ATP，ATP就是“能量”(　×　)‎ 据图分析ATP的结构和特点 ‎(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？‎ 提示　图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。‎ ‎(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？‎ 提示　图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。‎ ‎(3)图示框e中结构的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？‎ 提示　图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。‎ 命题点一　ATP的结构和特点分析 ‎1．(2018·广西北海高三一模)ATP是细胞直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P。下列有关分析错误的是(　　)‎ A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成 B．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系 C．在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一 D．dATP具有高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量 答案　C 解析　根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，而dATP是三磷酸脱氧腺苷，在DNA合成过程中，dATP不是构成DNA的基本单位，C错误；dATP含有2个高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。‎ ‎2．(2019·成都七中高三诊断)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是(　　)‎ A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应 B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质 C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的 D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料 答案　C 解析　细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联，A正确；1分子GTP彻底水解可得到磷酸、核糖和碱基3种小分子物质，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。‎ 命题点二　ATP与ADP的相互转化和ATP的利用 ‎3．科学家从线粒体中分离出一种可溶性蛋白质，并且发现该物质(简称F)不仅在能量储存过程中起着重要作用，而且还是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体。生化实验还证实，当某些物质存在时，F还可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸。下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．物质F水解ATP的过程可能需要其他物质共同参与 B．物质F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性 C．线粒体中若缺少物质F，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP D．线粒体中形成ATP所需要的能量直接来源于葡萄糖的分解 答案　D 解析　某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，A正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，当某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，故F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性，B正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，线粒体中若缺少它，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP，C正确；线粒体中形成ATP所需要的能量来自丙酮酸的分解、[H]和氧气结合，D错误。‎ ‎4．下列有关ATP的叙述错误的是(　　)‎ A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求 B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动 C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生 D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成 答案　D 解析　细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A项正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B项正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C项正确；一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D项错误。‎ 生命观念　细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程 转化场所 常见的生理过程 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、转录、翻译等 线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 考点二　酶的本质、作用及特性 ‎1．酶的本质与作用 ‎(1)酶本质的探索历程(连线)‎ ‎(2)酶的本质和功能 ‎(3)酶的作用原理 ‎①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是AC段。‎ ‎②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。‎ ‎③酶降低的活化能是AB段。‎ ‎④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。‎ ‎2．酶的特性(连线)‎ 归纳总结　关于酶的8个易错点 项目 正确说法 错误说法 产生场所 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)‎ 具有分泌功能的细胞才能产生 化学本质 有机物(绝大多数为蛋白质，少数为RNA)‎ 蛋白质 作用场所 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用 温度影响 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活 低温和高温均使酶变性失活 作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能 来源 生物体内合成 有的可来源于食物等 合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸 合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体 ‎(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(　√　)‎ ‎(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(　×　)‎ ‎(3)酶提供了反应过程所必需的活化能(　×　)‎ ‎(4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(　×　)‎ ‎(5)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用(　×　)‎ ‎(6)酶活性的发挥离不开其特定的结构(　√　)‎ ‎(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类(　√　)‎ ‎(8)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁(　×　) ‎ ‎(9)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同(　×　) ‎ 如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：‎ ‎(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？‎ 提示　不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，化学本质不是蛋白质而是RNA；B 酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质。‎ ‎(2)B酶活性改变的原因是什么？‎ 提示　B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。‎ ‎(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？‎ 提示　应选用RNA水解酶处理。‎ ‎1．与酶有关的曲线分析 ‎(1)酶高效性的曲线 ‎①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。‎ ‎②酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。‎ ‎(2)酶专一性的曲线 ‎①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。‎ ‎②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。‎ ‎(3)影响酶活性因素的相关曲线 甲曲线分析：‎ ‎①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。‎ ‎②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。‎ 乙曲线分析：‎ 纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。‎ ‎(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线 ‎①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。‎ ‎②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。‎ ‎2．酶专一性的理论模型 ‎(1)图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。‎ ‎(2)酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。‎ 命题点一　酶的本质与特性的综合分析 ‎1．(2017·全国Ⅱ，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)‎ A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶 B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性 C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法 D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃‎ 答案　C 解析　DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A项错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B项错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D项错误。‎ ‎2．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是(　　)‎ A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同 B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应 C．因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键 D．核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同 答案　D 解析　核酶只能降解特异的mRNA序列，其化学本质为RNA，脂肪酶的化学本质为蛋白质，二者共有的元素有C、H、O、N 4种；脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应，核酶不能发生该反应；核酶为单链RNA，但单链RNA折叠也可能形成氢键；温度过高或过低对核酶的影响不同，因此导致核酶降低活化能的效果不同。‎ 社会责任　酶在生活中的实例 ‎(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。‎ ‎(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。‎ ‎(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。‎ 命题点二　酶的相关曲线分析 ‎3．(2018·菏泽高三一模)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶 B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙 C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶 D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同 答案　C ‎4．用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．该酶的最适催化温度不确定 B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C．由图4实验结果可知酶具有高效性 D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂 答案　C 解析　图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误。‎ 科学思维　解答坐标曲线题的“三步曲”‎ 考点三　探究影响酶活性的因素 ‎1．实验原理 ‎(1)探究温度对酶活性的影响 ‎①反应原理 ‎②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。‎ ‎(2)探究pH对酶活性的影响 ‎①反应原理(用反应式表示)：2H2O22H2O＋O2。‎ ‎②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。‎ ‎2．实验步骤和结果 ‎(1)探究温度对酶活性的影响 序号 实验操作内容 试管1‎ 试管2‎ 试管3‎ ‎1‎ 加入等量的可溶性淀粉溶液 ‎2 mL ‎2 mL ‎2 mL ‎2‎ 控制不同的温度条件 ‎60 ℃热水(5分钟)‎ 沸水(5分钟)‎ 冰块(5分钟)‎ ‎3‎ 加入等量的新鲜淀粉酶溶液 ‎1 mL(5分钟)‎ ‎1 mL(5分钟)‎ ‎1 mL(5分钟)‎ ‎4‎ 加入等量的碘液 ‎1滴 ‎1滴 ‎1滴 ‎5‎ 观察实验现象 不出现蓝色 ‎(呈现碘液颜色)‎ 蓝色 蓝色 ‎ ‎ ‎(2)探究pH对酶活性的影响 序号 实验操作内容 试管1‎ 试管2‎ 试管3‎ ‎1‎ 注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液 ‎2 mL ‎2 mL ‎2 mL ‎2‎ 注入等量的不同pH的溶液 ‎1 mL蒸馏水 ‎1 mL 5%的HCl ‎1 mL 5%的NaOH ‎3‎ 注入等量的过氧化氢酶溶液 ‎2滴 ‎2滴 ‎2滴 ‎4‎ 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 ‎5‎ 将带火星的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 ‎1．实验材料选择时的注意事项 ‎(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。‎ ‎(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。‎ ‎2．实验步骤和结果检测的注意事项 ‎(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，‎ 底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。 ‎ ‎(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。‎ ‎(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。‎ 命题点一　影响酶活性的因素的基础实验分析 ‎1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是(　　)‎ ‎①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液　②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min　‎ ‎③向各试管中滴一滴碘液　④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中　⑤观察实验现象 A．①②④③⑤ B．①③②④⑤‎ C．①③④②⑤ D．①④②③⑤‎ 答案　D 解析　探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合，保温一段时间→检测→观察实验现象。‎ ‎2．(2018·太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是(　　)‎ A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 C．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响 D．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响 答案　B 解析　温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A项错误；利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响，B项正确；斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C项错误；酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。‎ 命题点二　实验的拓展和应用 ‎3．下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中，然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。‎ 通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表：‎ 装置 A B C D E F 水浴温度/℃‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ 凝乳时间/min 不凝固 ‎7.0‎ ‎4.0‎ ‎1.5‎ ‎4.0‎ 不凝固 据此实验，请判断下列叙述中正确的是(　　)‎ A．凝乳时间越长，凝乳酶的活性越高 B．如果将A组的水温逐渐提高，乳汁可以凝固 C．低温破坏了酶的分子结构，所以10 ℃温度下乳汁不凝固 D．凝乳酶的最适温度一定为40 ℃‎ 答案　B 解析　A组不凝固的原因是温度太低，酶的活性受到抑制，当温度逐渐升高时，会提高酶的活性，使乳汁凝固。‎ ‎4．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。下列分析不正确的是(　　)‎ A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使其活性降低 C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用 D．该水解酶的用量是实验的无关变量 答案　A 解析　从图中可以看出，Mn2＋只是提高了该水解酶的活性，并不能降低反应过程所必需的活化能，A项错误；Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低，B项正确；从图中可以看出，有的离子可以提高酶的活性，有的离子可以降低酶的活性，C项正确；不同金属离子是实验的自变量，该水解酶的活性是实验的因变量，该水解酶的用量是实验的无关变量，D项正确。‎ 矫正易错　强记长句 ‎1．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。‎ ‎2．ATP与ADP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，因此不是可逆反应。‎ ‎3．细胞中ATP含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。‎ ‎4．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。‎ ‎5．酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。‎ 如图为不同条件下，某酶促反应生成物的浓度随时间的变化曲线，请分析：‎ ‎1．若表示的是不同催化剂条件下的反应，③是不加催化剂，②是加无机催化剂，①是加酶，这体现了酶的高效性，酶具有该特性的原理是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。‎ ‎2．若表示不同温度条件下的反应，能否确定三种温度的高低，为什么？不能，因为在最适温度下，酶的活性最高，但是温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。‎ ‎3．生物体内酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有高效性、专一性、酶的作用条件较温和。‎ ‎4．过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因：酶的空间结构遭到破坏。‎ 重温高考　演练模拟 ‎1.(2017·天津，3)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。下列叙述错误的是(　　)‎ A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能 B．该体系中酶促反应速率先快后慢 C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的 D．适当降低反应温度，T2值增大 答案　C 解析　T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B项正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。‎ ‎2．(2016·全国Ⅰ，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，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 解析　测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。‎ ‎3．(2016·海南，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)‎ A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一 B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加 C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成 D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成 答案　D 解析　ATP中含有核糖，ATP除去两个磷酸基团后是RNA的基本单位，A项错误；呼吸抑制剂抑制细胞呼吸，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误；光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。‎ ‎‎ ‎4．(2015·海南，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 答案　D 解析　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项正确；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消耗的能量直接由ATP提供，B项正确；ATP的高能磷酸键中储存着大量的能量，ATP水解时高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C项正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D项错误。‎ ‎5．(2016·全国Ⅱ，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________，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，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。‎ 一、选择题 ‎1．某种物质的结构简写为A－Pα～Pβ～Pγ，下列有关该物质的叙述正确的是(　　)‎ A．该物质含有三个高能磷酸键，其水解都能为生命活动提供能量 B．该物质的β、γ位磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的基本单位之一 C．该物质完全水解后的产物中不含糖类 D．该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的光解 答案　B 解析　该物质为ATP，含有3个磷酸键，其中2个是高能磷酸键，远离A的高能磷酸键容易断裂和重新形成，为生命活动提供能量，A错误；A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，ATP完全水解后的产物中有核糖，C错误；该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于暗反应中C3的还原，而叶绿体中水的光解利用的是光能，D错误。‎ ‎2．如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同 B．丙是RNA的基本组成单位之一 C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成 D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加 答案　D ‎3．下列有关ATP的叙述，不正确的是(　　)‎ A．细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B．ATP中的能量可以来源于光能，也可以转化为光能 C．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一物质 D．代谢旺盛的细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡 答案　D 解析　细胞质和细胞核均需要消耗ATP，A项正确；光能可通过光反应过程转化为ATP中的能量，ATP中的能量又可以转化为光能，如生物的发光现象，B项正确；ATP中的“A”代表腺苷，RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤，C项正确；代谢旺盛的细胞中，ATP与ADP的转化加快以满足代谢对能量的需求，此过程中两者含量保持动态平衡，D项错误。‎ ‎4．2016年3月19日，世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创造黄种人历史。下列四项中，‎ 哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间)(　　)‎ 答案　B 解析　比赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。‎ ‎5．下图中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(　　)‎ A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变 B．B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现曲线c所示变化 C．酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示 D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 答案　D 解析　题干中指出曲线b表示在最适温度和pH条件下，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A项错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，因此B点后，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率下降，B项错误；曲线b在B点时反应速率不再增加，这是受酶的数量的限制，因此如果酶量增加，图示反应速率可用曲线c表示，C项错误；从图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，D项正确。‎ ‎6．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是(　　)‎ A．用于分解酒精的酶可能是脂质 B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物 C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用 D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏 答案　C 解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，B错误；有了这身“‎ 防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内蛋白酶分解，C正确；酶在最适温度下活性最高，在较低温度下酶的活性虽受到抑制，但酶的空间结构稳定，因此酶应放在低温条件下储藏，D错误。‎ ‎7．(2018·成都高三一模)苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸。反应过程如下图所示。以下推测合理的是(　　)‎ A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量 B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度 C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常 D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应 答案　C ‎8．(2018·沈阳一中高三冲刺演练)将等量的α淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分别按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是(　　)‎ 组别 步骤 甲 乙 丙 步骤一 ‎25 ℃下处理 ‎70 ℃水浴处理15 min后取出 ‎100 ℃下处理15 min后取出 步骤二 在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液 步骤三 一段时间后，分别测量三组淀粉剩余量 淀粉剩余量 a b c A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同 B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α淀粉酶有活性 C．a与b的差值可体现出α淀粉酶的活性 D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性 答案　D 解析　上述两种酶存在差异的根本原因是决定酶的基因不同，A错误；由于α淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α淀粉酶与β淀粉酶均无活性，B错误；由于25 ℃下处理甲组，两种酶都具有活性，70 ℃水浴处理15 min后β淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β淀粉酶的活性，C错误；70 ℃水浴处理15 min后β－淀粉酶失活，而100 ℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－‎ c的大小可体现出α淀粉酶在25 ℃下的活性，结合选项C的分析可知，a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性，D正确。‎ ‎9．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析错误的是(　　)‎ A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成 B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系 C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关 D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成 答案　B 解析　ATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉1个磷酸基团，形成1分子ADP，同时脱掉的磷酸基团转移到AMP上，又形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解时会伴随着2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成。‎ ‎10．(2019·长春高三模拟)下列关于酶的实验设计，正确的是(　　)‎ A．用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响 B．用淀粉、蔗糖溶液和淀粉酶，反应后滴加碘液验证酶的专一性 C．用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解 D．设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响 答案　C 解析　过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢溶液和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，碘液不能检测蔗糖是否被水解，应该选用斐林试剂，B错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C正确；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成2、7、12，D错误。‎ 二、非选择题 ‎11．ATP酶复合体是原核细胞与真核细胞内普遍具有的一类功能蛋白，该分子由若干亚基组成，主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧时推动其部分亚基运转，从而催化形成ATP，请回答下列问题：‎ ‎(1)该生物大分子的单体是________________，合成场所是______________。‎ ‎(2)该分子在与能量转换有关的细胞器中大量存在：叶绿体中该分子分布的场所是________________________________________________________________________；‎ 线粒体中该分子分布于内膜上，故有氧呼吸的第_____________________________________‎ 阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故该分子很可能位于细胞的________(结构)上。‎ ‎(3)一个ATP分子中有________个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的____________物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为____________________过程的原料。‎ 答案　(1)氨基酸　核糖体　(2)类囊体薄膜　三　细胞膜　(3)两(或二)　直接能源　转录或RNA自我复制 解析　(1)由题意可知，ATP酶复合体是一类功能蛋白，蛋白质的基本单位是氨基酸，合成场所是核糖体。(2)叶绿体中形成ATP的场所是类囊体薄膜；线粒体中ATP酶复合体分布在线粒体内膜上，故有氧呼吸的第三阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜上。(3)一个ATP分子中有两个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的直接能源物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为转录或RNA自我复制过程的原料。‎ ‎12．(2018·福建永春一中等四校高三第二次联考)图甲表示酶和催化剂改变化学反应速率的原理，图乙表示加入抑制剂对起始反应速率的影响。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂与酶活性部位以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性。请分析作答：‎ ‎(1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用__________，因而催化效率更高。‎ ‎(2)活细胞产生酶的场所是____________，需要的原料是__________________。蛙的红细胞合成酶所需要的ATP主要由____________(过程)产生。‎ ‎(3)信号肽假说认为，编码分泌蛋白的mRNA结合到附着在内质网的__________上，‎ 翻译时首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽引导肽链经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，据此我们可以推断：_____________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________。‎ ‎(4)图乙中对照组是__________曲线的结果，其中曲线B为加入__________抑制剂的曲线。判断理由是_______________________________________________________________________。‎ 答案　(1)更显著　‎ ‎(2)细胞核或核糖体　核糖核苷酸或氨基酸　有氧呼吸 ‎(3)核糖体　内质网中可能存在蛋白酶(或内质网中可能存在切去信号肽的酶)‎ ‎(4)A　竞争性　随着底物浓度的增大，与抑制剂结合的酶的比例减小，抑制作用逐渐减小，起始反应速率逐渐接近正常 解析　(1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。‎ ‎(2)酶的化学本质是RNA或蛋白质，产生RNA的场所是细胞核，需要的原料是核糖核苷酸；产生蛋白质的场所是核糖体，需要的原料是氨基酸。蛙的红细胞含有线粒体等细胞器，ATP主要由有氧呼吸产生。‎ ‎(3)翻译时，编码分泌蛋白的mRNA要结合到附着在内质网的核糖体上；根据题意可知，信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，说明内质网中可能存在蛋白酶(切去信号肽的酶)，把信号肽切去了。‎ ‎(4)图乙中A曲线催化效率最高，表示活性不被抑制的酶，属于对照组；由曲线B的走势可知，曲线B为加入竞争性抑制剂的曲线，判断的依据：随底物浓度的增大，底物与酶活性位点结合的机会增大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会减小，因此随着底物浓度增大，竞争性抑制剂的抑制效力会变得越来越小，起始反应速率逐渐接近正常。‎ ‎13．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题：‎ ‎(1)测定脂肪酶活性时，应选择____________作为该酶作用的物质，反应液中应加入____________溶液以维持其酸碱度稳定。‎ ‎(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。‎ ‎________________________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)脂肪　缓冲 ‎(2)蛋白质 ‎(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。‎ 若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值 解析　(1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪的量作为指标，因酶需要适宜的pH，故反应液中应加入缓冲溶液。(2)该酶遇双缩脲试剂呈紫色，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。‎