2021高三生物人教版一轮学案：第8讲　酶与ATP Word版含解析

2021高三生物人教版一轮学案：第8讲　酶与ATP Word版含解析

www.ks5u.com ‎　　　　　　　　　　　第8讲　酶与ATP 最新考纲 高频考点 核心素养 ‎1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)‎ ‎2．实验：探究影响酶活性的因素 ‎3．ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)‎ ‎1.酶的本质与作用 ‎2．酶的特性及影响其活性的因素 ‎3．ATP结构及功能 ‎1.科学思维——归纳与演绎：根据实验总结酶的化学本质与特性 ‎2．科学探究——实验设计与实验结果分析：探究温度、酸碱度对酶促反应速率的影响 ‎3．生命观念——物质与能量观：ATP为生命活动直接提供能量 考点1　酶的本质、作用 ‎1．酶的作用和本质 ‎2．比较过氧化氢在不同条件下的分解 ‎(1)实验过程 ‎(2)变量分析 ‎3．酶的作用机理 ‎(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。‎ ‎(2)作用机理：降低化学反应的活化能。‎ ‎4．酶的作用原理分析 ‎(1)无催化剂催化的反应曲线是②。‎ ‎(2)有酶催化的反应曲线是①。‎ ‎(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。‎ ‎(4)AB段的含义是酶降低的活化能。‎ ‎(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供能量。‎ 注：如果终态的能量低于初态说明该反应为放能反应，往往伴随着ATP的合成，反之，则为吸能反应。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(　×　)‎ ‎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．酶不一定都在核糖体上合成，构成核糖体的化学物质和构成酶的化学物质本质上相同。(　√　)‎ 提示：核糖体由蛋白质和RNA两种物质构成。‎ ‎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。(　√　)‎ ‎ (必修1P78“问题探讨”改编)1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了，下列叙述错误的是(　D　)‎ A．该实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化 B．该实验的推论是胃内的化学物质将肉块分解了 C．欲证明相关推论可收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解 D．胃内的化学物质只能在胃内发挥“分解肉块”的作用，若该物质提取出来，则不能将肉块分解 解析：胃内的化学物质中含胃蛋白酶，即使在胃外，也能将肉块分解。‎ ‎ (必修1P80图5－2改编)如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。判断下列相关叙述正确与否。‎ ‎(1)(a＋b)段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能。(　√　)‎ ‎(2)若将酶改为无机催化剂催化该反应，则a的高度将升高。(　√　)‎ ‎(3)若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，a的高度将降低。(　×　)‎ ‎(4)图中b表示酶降低的活化能。(　√　)‎ 提示：若曲线Ⅱ为“最适”酶促条件下的曲线，则改变酶促条件，将会使酶变得“不适”，其催化能力将减弱，此时a的高度将升高。‎ ‎●考向突破1　酶的概念和本质 ‎1．(2020·安徽宿州高三模拟)在生命活动中，酶、激素、神经递质、抗体、tRNA等都有一定的专一性，下列叙述正确的是(　A　)‎ A．RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂 B．性激素的合成需要mRNA和核糖体的参与 C．淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，均在第二道防线中发挥作用 D．神经递质通过载体进入突触后神经元时发生了“化学信号→电信号”的转变 解析：RNA聚合酶能催化转录过程，也能使DNA中的氢键断裂，A正确；性激素的化学本质是固醇，在内质网中合成，B错误；淋巴因子、溶菌酶都是免疫活性物质，溶菌酶在第一、二道防线中发挥作用，淋巴因子在第三道防线中发挥作用，C错误；神经递质通过与突触后膜的特异性受体结合，使突触后神经元发生“化学信号→电信号”的转变，D错误。‎ ‎2．(2020·江西上高八校高三联考)猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示，在‎35 ℃‎水浴中保温一段时间后，甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试剂，下列对实验现象的预测正确的是(　C　)‎ A．甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失 B．甲中溶液呈紫色，乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块消失，丁中蛋白块不消失 C．甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失 D．甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失 解析：本实验属于验证性实验，分泌液中含有蛋白酶，蛋白酶和蛋白液的化学本质都是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂，呈紫色反应。实验①中的甲和乙试管始终显示紫色，不能形成对照；而实验②改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失)，形成鲜明的对照，说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。‎ 技巧点拨 比较酶与激素 产生 化学本质 作用机制 生物功能 激素 内分泌 细胞 蛋白质、多肽、固醇、氨基酸的衍生物等 作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用后被灭活 调节作用，作用后被灭活 酶 活细胞 绝大多数为蛋白质，少数为RNA 作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前后，其质量与化学性质均不发生改变 催化作用，作用后保持不变 共性 ‎①均具有微量、高效性 ‎②均具一定的特异性 ‎③‎ ‎●考向突破2　酶的作用及作用原理 ‎3．(2020·河南郑州嵩阳中学高三段检)下列关于酶的叙述，正确的是(　C　)‎ A．DNA连接酶是将单个脱氧核苷酸连接在DNA片段上 B．RNA聚合酶能在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 C．DNA分子的解旋不一定都需要DNA解旋酶 D．过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量比Fe3＋催化时要多 解析：DNA连接酶是连接DNA片段之间的磷酸二酯键，A错误；RNA聚合酶能在核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，B错误；DNA分子的解旋不一定都需要DNA解旋酶，如转录过程，C正确；过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量与Fe3＋催化时一样多，只是速度不同，D错误。‎ ‎4．(2020·安徽合肥九中高三调研)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　)‎ A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低 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 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＋可能导致酶结构的改变使某水解酶活性降低，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。‎ 整合提升 典型酶的种类和作用 酶的名称 酶的作用 淀粉酶 催化淀粉水解为麦芽糖 麦芽糖酶 催化麦芽糖分解为葡萄糖 蛋白酶 催化蛋白质水解为多肽 脂肪酶 催化脂肪水解为脂肪酸和甘油 DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸 DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代DNA RNA聚合酶 催化DNA转录产生RNA 纤维素酶 分解纤维素 果胶酶 分解果胶 逆转录酶 催化RNA形成DNA单链 DNA连接酶 将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来 限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂 酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素 解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂 考点2　酶的作用特性及影响因素 ‎1．酶的特性 ‎(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。‎ ‎①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。‎ ‎②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。‎ ‎③酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。‎ ‎(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。‎ ‎①图形 a．图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。‎ b．酶和被催化的物质都有特定的空间结构。‎ ‎②曲线 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。‎ ‎(3)作用条件较温和：高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温时，酶的活性减弱，但不会失活。‎ ‎2．酶促反应的影响因素 ‎(1)温度和pH 图甲和图乙显示：①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱；②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；③过酸、过碱、高温都会使酶失活。‎ 从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或pH。‎ ‎(2)底物浓度和酶浓度 图甲中OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．同一个体不同细胞中，酶的种类和数量相同。(　×　)‎ ‎2．不同酶的最适温度可能相同。(　√　)‎ ‎3．随着温度降低，酶促反应的活化能下降。(　×　)‎ ‎4．酶活性最高时的温度不适合酶的保存。(　√　)‎ ‎5．pH和温度超过最适值后，活性都下降，只要达不到使酶变性的范围，改变pH和温度为最适值后，酶的活性就可以恢复。(　×　)‎ ‎ 用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，据图分析下列问题：‎ ‎(1)图1中结果显示‎30℃‎比较适宜，该酶的最适催化温度不能(填“能”或“不能”)确定。‎ ‎(2)图2显示该酶的最适pH为7，偏酸偏碱的情况下酶的活性均会降低。‎ ‎(3)图3实验结果显示Cl－是该酶的激活剂，而Cu2＋是该酶的抑制剂。‎ ‎(4)图4实验结果显示酶具有专一性，由图2和图4能(填“能”或“不能”)说明该酶一定不是胃蛋白酶。‎ ‎●考向突破1　酶的特性 ‎1．(2020·合肥六校联考)如图为酶与底物结合示意图，下列有关叙述不正确的是(　C　)‎ A．酶的形状在催化过程中会发生改变 B．底物与酶特定部位的结合具有专一性 C．此图可表示1分子蔗糖经酶催化后产生2分子葡萄糖的过程 D．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性 解析：酶在催化过程中会发生结构的改变但是反应完成后可以恢复，A正确；酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，B正确；蔗糖经酶催化后产生1分子葡萄糖和1分子果糖，C错误；图示过程体现了酶的专一性，能够保证酶保持较高的催化活性，D正确。‎ ‎2．(2020·河北唐山一中高三模拟)为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是(　B　)‎ 组别 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反应物 蛋白质 淀粉 蛋白质 淀粉 麦芽糖 A.①和③对比，用双缩脲试剂检测 B．②和④对比，用碘液检测 C．④和⑤对比，用斐林试剂检测 D．③和④对比，用斐林试剂检测 解析：由于蛋白酶本身是蛋白质，遇双缩脲试剂呈现紫色，因此，用双缩脲试剂不能断定蛋白质是否被分解，A错误；淀粉酶能催化淀粉的水解，蛋白酶不能催化淀粉的水解，用碘液检测，颜色反应不同，B正确；淀粉是非还原糖，在淀粉酶的作用下分解生成还原糖，麦芽糖是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否分解，C错误；斐林试剂不能判断蛋白质是否分解，D错误。‎ ‎3．(2020·上海静安模拟)如图是酶催化特性的“酶—底物复合反应”模型，图中数字表示反应过程，字母表示相关物质。则下列各选项对此图意的解释正确的是(　C　)‎ A．X是酶，过程①表示缩合反应 B．Y可表示酶，过程②体现酶的多样性 C．复合物Z是酶发挥高效性的关键 D．①②可以表示葡萄糖水解过程 解析：图中X在化学反应前后不变，说明X是酶，Y在酶的作用下生成F和G，说明该反应是分解反应，过程①表示酶与底物特异性结合，A项错误；Y为底物，过程②体现了酶的催化作用，B项错误；复合物Z是酶与反应物的结合体，是酶发挥高效性的关键，C项正确；葡萄糖是单糖，是不能水解的糖，D项错误。‎ ‎4．(2020·安徽省安庆一中模拟)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是(　B　)‎ 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 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。‎ 整合提升 具有专一性或特异性的五类物质 ‎(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。‎ ‎(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。‎ ‎(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。‎ ‎(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。‎ ‎(5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。‎ ‎●考向突破2　酶的相关曲线分析 ‎5．(2020·天津和平摸底测试)通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是(　C　)‎ A．c酶的最适温度为‎36 ℃‎左右 B．当温度为任一固定值时，酶的用量都会影响实验结果 C．该实验中有两个自变量，因变量只有一个 D．若溶液的pH升高，则曲线b的顶点上移 解析：图中c酶随着温度的升高活性增加，c酶活性未出现最高点，A错误；当温度过高时，酶变性失活，酶的用量不再继续影响实验结果，B错误；该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酶的活性，C正确；此题不能得知溶液的pH升高对酶活性变化的影响，D错误。‎ ‎6．(2020·江西省金溪一中质检)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(　C　)‎ 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 解析：由图看，甲、乙、丙三种微生物的酶催化效率最高时对应的温度分别为‎25 ℃‎、‎30 ℃‎、‎42 ℃‎，A项错误；在‎30 ℃‎条件下竞争能力最强的微生物应该是乙，B项错误；对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C项正确；低温时酶的活性被抑制，强酸、强碱与高温时酶的活性丧失，若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果不完全相同，D项错误。‎ ‎7．(2020·安徽芜湖高三模拟)在过氧化氢酶催化下，H2O2分解释放的O2与愈创木酶反应生成茶褐色产物；氧气产生越多，溶液颜色越深。为探究pH对过氧化氢酶活性的影响，某研究小组运用比色法，测定了5 min内茶褐色产物相对值的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是(　B　)‎ A．实验结果说明过氧化氢酶的最适pH是6‎ B．依据0～1 min的曲线斜率，能比较不同pH条件下的酶活性 C．pH为5～8的缓冲液处理组，反应完全结束时的产物相对值不同 D．在pH为3的缓冲液中过氧化氢酶因肽键结构被破坏而失活 解析：实验结果不能说明过氧化氢酶的最适pH是6，只能说明pH为6时，更接近最适pH，A错误；曲线斜率可以真实反映酶促反应速率的快慢，所以依据0～1 min的曲线斜率，可比较不同pH条件下的酶活性，B正确；因加入的反应物H2O2的量为无关变量，在酶促反应中H2O2的量是一定的，所以pH为5～8的缓冲液处理组，反应结束时的产物相对值是相同的，C错误；过酸或过碱都会使酶的空间结构遭到破坏而失活，分析曲线图可知：在pH为3的缓冲液中过氧化氢酶因空间结构被破坏而失活，D错误。‎ 技巧点拨 ‎ “四看法”分析酶促反应曲线 一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。‎ 二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应速率的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。‎ 三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等，理解特殊点的意义。‎ 四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。‎ 微专题　“三法”突破酶的实验设计 ‎1．“试剂检测法”鉴定酶的本质 ‎(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，而RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案即可。‎ ‎(2)设计方案 ‎2．“对比法”验证酶的高效性和专一性 ‎(1)验证酶的高效性 ‎①设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。‎ ‎②设计方案 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)‎ 等量的无机催化剂 现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长 结论 酶具有高效性 ‎(2)验证酶的专一性 ‎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 ‎3.“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH ‎(1)设计思路 ‎ ‎ ‎(2)设计方案 ‎●考向突破　关于酶的实验探究 ‎1．(2020·成都七中模拟)下列关于酶的实验的叙述，正确的是(　C　)‎ A．验证酶的高效性时，自变量是酶的种类 B．“探究温度对酶活性的影响”实验中，可选用过氧化氢酶作为研究对象 C．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，可用碘液进行鉴定 D．在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量 解析：酶的高效性是与无机催化剂相比较而言的，验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，A错误；由于过氧化氢的分解本身受温度影响，故探究温度对酶活性的影响实验不能选用过氧化氢酶作为研究对象，B错误；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，可用碘液检测反应物是否被分解，C正确；在探究影响淀粉酶活性的因素时，实验的次数是无关变量，D错误。‎ ‎2．(2020·广州名校联考)‎ 淀粉酶有多种类型，如α淀粉酶可使淀粉内部随机水解，β淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。如图所示为对两种淀粉酶的研究实验结果，下列有关叙述错误的是(　C　)‎ A．α淀粉酶水解淀粉的终产物中有葡萄糖，β淀粉酶水解淀粉的主要产物为麦芽糖 B．β淀粉酶在‎50 ℃‎条件下处理60 min后，酶的空间结构遭到破坏 C．β淀粉酶的最适pH低于α淀粉酶的，在人的胃内α淀粉酶活性低于β淀粉酶 D．Ca2＋、淀粉与β淀粉酶共存时，更有利于较长时间维持β淀粉酶的热稳定性 解析：淀粉的单体是葡萄糖，淀粉酶可将淀粉水解，根据“α淀粉酶可使淀粉内部随机水解”可知，α淀粉酶水解淀粉的终产物中有葡萄糖，根据“β淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解”可知，β淀粉酶水解淀粉的主要产物为麦芽糖，A正确；由图2可知，β淀粉酶在‎50 ℃‎条件下处理60 min后，酶的相对活性降为0，说明酶的空间结构遭到破坏，B正确；由图1可知，α淀粉酶和β淀粉酶的最适pH分别约为6、4.5，人体胃液的pH为0.9～1.5，在pH＝3时，两种酶的相对活性均为0，因此在人的胃内α淀粉酶和β淀粉酶均变性失活，C错误；由图2可知，与其他组相比Ca2＋、淀粉与β淀粉酶共存时，酶的相对活性较高且相对稳定，因此Ca2＋、淀粉与β淀粉酶共存时，更有利于较长时间维持β淀粉酶的热稳定性，D正确。‎ ‎3．(2020·广州模拟)‎ 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(　C　)‎ A．PPO能催化多酚类物质的氧化反应 B．温度及其他条件相同时，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为‎80 ℃‎、pH为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：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氧化反应。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，温度为‎80 ℃‎、pH为8.4时PPO的活性较高，啤酒品质会降低。高于‎90 ℃‎，若PPO发生热变性，则在一定温度范围内，随着温度的升高PPO变性越来越快。‎ ‎4．普通淀粉酶的最适温度在40～‎60 ℃‎之间，而极端耐热淀粉酶在‎100 ℃‎仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答有关问题：‎ ‎(1)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蛋白质。‎ ‎(2)测定淀粉酶活性时，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。‎ ‎(3)设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。‎ ‎①此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑淀粉溶液的浓度和含量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序(指出两点即可)等因素。‎ ‎②结合题目信息，简要写出探究该酶催化作用最适温度的实验思路：在40_℃和100_℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。‎ 解析：(1)大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，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蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，根据酶的专一性，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(3)①此实验中除自变量和因变量外，无关变量需要保持相同且适宜，因此还需要考虑淀粉溶液的浓度和含量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等因素。②探究该酶催化作用最适温度的实验思路：在‎40 ℃‎和‎100 ℃‎之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。‎ 考点3　ATP的结构和功能 ‎1．ATP的名称与简式：‎ ‎(1)中文名称：三磷酸腺苷。‎ ‎(2)结构简式：A—P～P～P。‎ ‎(3)符号含义 ‎2．ATP中的高能磷酸键：‎ ‎(1)数量：2个。‎ ‎(2)释放的能量：30.54 kJ/mol。‎ ‎3．功能：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，为细胞生命活动直接供能。‎ ‎4．ATP和ADP可以相互转化 ‎(1)过程：‎ ‎①释放能量：ATPADP＋Pi＋能量。‎ ‎②储存能量：ADP＋Pi＋能量ATP。‎ ‎(2)能量的来源及去路：‎ ‎(3)原因及特点：‎ ‎①原因：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解。‎ ‎②特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。‎ ‎(4)ATP的利用 ‎①列举利用ATP的实例：‎ 细胞的主动运输、生物发电、发光、肌细胞收缩、大脑思考、细胞内各种吸能反应。‎ ‎②ATP是细胞内流通的能量“通货”：‎ a．化学反应中的能量变化与ATP的关系。‎ b．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．ATP去掉两个磷酸基团后剩余的物质，可参与细胞内某些酶的合成。(　√　)‎ 提示：ATP去掉两个磷酸基团后剩余物质是一个腺嘌呤核糖核苷酸，可参与某些RNA酶的合成。‎ ‎2．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。(　√　)‎ ‎3．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应，而细胞内放能反应释放的所有能量都可以用于合成ATP。(　×　)‎ 提示：例如C6H12O6彻底分解产生的能量，只有约40%用于合成ATP。‎ ‎4．ATP是所有生物体共同的唯一直接能源物质。(　×　)‎ 提示：ATP是主要的直接能源物质，除它之外还有CTP、GTP等。‎ ‎ (必修1P90“思考与讨论”改编)如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP则相当于现金，这种比喻有(填“有”或“无”)道理，原因是糖类和脂肪分子中能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用；这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。‎ ‎ 下列几种常见化合物的化学组成中，请写出“○”中所对应的含义。‎ 提示：①一磷酸腺苷AMP，也表示腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷，⑦DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，⑧转运RNA中的腺嘌呤。‎ ‎●考向突破1　ATP的结构与功能 ‎1．(2020·河北石家庄二中联考)下列关于ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述，正确的是(　D　)‎ A．三者的元素组成不同，但都含有C、H、O、N、P B．三者既能同时参与转录过程，又能同时参与翻译过程 C．ATP含有两个高能磷酸键，腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键，mRNA无高能磷酸键 D．腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一，ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸 解析：ATP、mRNA和腺嘌呤核糖核苷酸都只含有C、H、O、N、P，A错误；腺嘌呤核糖核苷酸不参与翻译过程，B错误；ATP中有两个高能磷酸键，腺嘌呤核糖核苷酸和mRNA无高能磷酸键，C错误；腺嘌呤核糖核苷酸是mRNA的单体之一，ATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。‎ ‎2．下列有关ATP的叙述错误的是(　D　)‎ 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，后者能量可用于除暗反应之外的各项生命活动 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 解析：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。‎ ‎3．(2020·镇江模拟)如图为ATP的分子结构图，a、b、c表示相应的结构，①、②表示化学键。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．a表示腺嘌呤，b表示腺苷 B．化学键①与化学键②断开时所释放的能量不同 C．化学键②的形成所需的能量都来自化学能 D．化学键②中能量的释放往往与吸能反应相关联 解析：a表示腺苷(腺嘌呤核苷)，b表示腺嘌呤核糖核苷酸；化学键①和化学键②都为高能磷酸键，断开时所释放的能量相同；化学键②的形成是ATP的合成过程，所需的能量来自光合作用中的光能或者呼吸作用中的化学能；化学键②中能量的释放过程是ATP水解的过程，往往与吸能反应相关联。‎ 技巧点拨 ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析 ‎(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。‎ ‎(2)DNA结构中的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。‎ ‎(3)RNA结构中的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。‎ ‎(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。‎ 可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。‎ ‎●考向突破2　ATP与ADP的相互转化 ‎4．(2020·四川成都七中段考)下列生理过程伴随着形状改变，其中不一定需要ATP供能的是(　C　)‎ A．在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变 B．在篮球比赛等运动过程中骨骼肌发生收缩 C．载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变 D．植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原 解析：胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐，需要ATP供能，A项不符合题意；在篮球比赛等运动过程中，骨骼肌的收缩需要消耗ATP，B项不符合题意；载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP，如葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞；但也可能需要ATP，如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞，C项符合题意；植物细胞在KNO3‎ 溶液中，会通过主动运输吸收K＋，细胞液浓度增大后，会吸水而自动复原，主动运输需要消耗ATP，D项不符合题意。‎ ‎5．(2020·河南郑州一中月考)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不同，下列叙述错误的是(　C　)‎ 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 解析：细胞内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；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不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质——磷酸、核糖和碱基，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，是组成RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。‎ ‎6．(2020·福建福州一中月考)下列关于生物体内ATP的叙述，正确的是(　A　)‎ A．在活细胞中，ATP与ADP的相互转化是永无休止的 B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态 C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应 D．ATP与ADP的相互转化过程不受温度影响 解析：活细胞中不停地进行代谢，所以ATP和ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，A正确；ATP与ADP是两种不同的物质，并且ATP在生物体内含量较低，之所以能满足生命活动的需要是因为ATP和ADP不断地相互转化，B、C错误；温度会影响酶的活性，进而影响ATP与ADP的相互转化，D错误。‎ 归纳总结 细胞内产生与消耗ATP的生理过程 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 ‎1．酶的来源及本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。‎ ‎2．酶的特性：酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。‎ ‎3．影响酶活性的因素 ‎(1)低温抑制酶的活性，但不破坏酶的分子结构。‎ ‎(2)高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。‎ ‎4．酶的作用原理：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。‎ ‎5．ATP ‎(1)ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。‎ ‎(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。‎ ‎ 温度对酶活性的影响的注意事项 ‎(1)探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合，并且按一定的温度梯度多设几个实验组。‎ ‎(2)若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。‎ ‎(3)探究温度对酶活性的影响时，不适宜用H2O2作底物，因为H2O2遇热会分解。‎ ‎ pH对酶活性的影响的注意事项 ‎(1)探究pH对酶活性的影响实验时，必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。‎ ‎(2)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。‎ ‎(3)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。‎ ‎ 混淆“ATP、DNA、RNA、核糖核苷酸和脱氧核苷酸”结构中的“A”‎ 如图所示，“○”中的“A”各代表的意义为：‎ ‎(1)ATP结构中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。‎ ‎(2)DNA结构中的“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。‎ ‎(3)RNA结构中的“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。‎ ‎(4)核糖核苷酸和脱氧核苷酸中的“A”为腺嘌呤。‎ ‎ 规避ATP认识的4个误区 ‎(1)ATP与ADP相互转化不可逆：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。‎ ‎(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。‎ ‎(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。‎ ‎(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。‎ ‎ 酶在代谢中作用的5个易误点 ‎(1)酶并不改变反应的平衡点，不能提供能量，只降低反应的活化能，从而缩短反应达到平衡的时间。‎ ‎(2)酶在反应后并不失活，反应前后酶的化学性质和数量均保持不变。‎ ‎(3)产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。‎ ‎(4)酶是化合物，亦可以作为底物被其他酶催化分解。‎ ‎(5)酶促反应速率不等同于酶活性 ‎①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。‎ ‎②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。‎ ‎1．(2019·天津卷)下列过程需ATP水解提供能量的是(　B　)‎ A．唾液淀粉酶水解淀粉 B．生长素的极性运输 C．光反应阶段中水在光下分解 D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段 解析：唾液淀粉酶水解淀粉，形成麦芽糖，不消耗能量，A错误；生长素的极性运输方式是主动运输，在幼嫩组织中从形态学上端运到形态学下端，需要ATP提供能量，B正确；光反应阶段中水在光下分解，需要光能，不需要ATP供能，C错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸变成乳酸，不需要ATP供能，D错误。因此，本题答案选B。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　C　)‎ 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 ℃‎ 解析：在细胞核外，叶绿体和线粒体中都含有参与DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外适宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生改变，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是‎37 ℃‎，但保存时应在低温条件下，D错误。‎ ‎3．(2017·天津卷)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。叙述错误的是(　C　)‎ 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 解析：加入酶C后，A浓度下降，B浓度上升，这是由于酶C降低了A生成B这一反应的活化能，使A转化为B，A正确；B物质浓度变化曲线的斜率可代表酶促反应速率，据图可知，酶促反应速率先快后慢，B正确；T2后，B增加缓慢是底物A不足导致的，C错误；图示为最适温度下A、B浓度的变化曲线，适当降低反应温度后，酶活性降低，反应速率变慢，达到原T2对应的反应程度所需时间延长，D正确。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅰ)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(　C　)‎ 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 解析：‎ 测定酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH，所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入，反应时间的测定则应在底物与酶混合之后开始，C正确。‎ ‎5．(2016·海南卷)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　D　)‎ 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 解析：ATP去掉两个高能磷酸键后为腺嘌呤核糖核苷酸，其是构成RNA的基本组成单位之一，A错误；呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸，使ATP生成减少，B错误；无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP，第二阶段不产生ATP，C错误；光下叶肉细胞既可以进行光合作用也可进行有氧呼吸，细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，D正确。‎ ‎6．(2016·全国卷Ⅱ)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B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加快。‎ ‎(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组产物总量不变，原因是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)生物体内酶的化学本质是蛋白质或RNA，其特性有高效性和专一性(答出两点即可)。‎ 解析：本题考查温度对酶活性影响实验的相关知识。‎ ‎(1)由图可见，在O～t1范围内，B组产物浓度最高，且曲线的切线斜率最大，可知B组酶活性最高。‎ ‎(2)由图可知，在时间t1之前，温度从‎20 ℃‎提高到‎40 ℃‎，酶促反应速度加快，所以A组提高‎10 ℃‎后，酶催化反应的速度加快。‎ ‎(3)据图可知，C组在t2时，产物浓度远低于A、B两组，说明反应物并没完全反应，而且t2前后产物浓度不变，说明酶已完全失活，因此，t2时增加底物量，产物不再增加。‎ ‎(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有：高效性、专一性、作用条件较温和等。‎