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所属成套资源：2021高考生物苏教版一轮复习学案
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2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第3单元细胞的能量供应和利用第1讲ATP和酶
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第1讲 ATP和酶
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)
3.实验：探究影响酶活性的因素
1.ATP是生命活动的直接能源物质（生命观念）
2.根据实验总结酶的化学本质与特性（科学思维）
3.探究温度、pH对酶促反应的影响（科学探究）
4.酶在生产和生活中的应用（社会责任）
ATP的结构和功能
1．ATP的结构
(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。
(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。
(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。
2．ATP和ADP的相互转化
(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。
(2)转化关系及过程比较：
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋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
储存于形成的高能磷酸键中
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)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
(3)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。
1．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×)
[提示] 1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。
2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)
[提示] 淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
[提示] 细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(×)
[提示] 无氧呼吸也能产生ATP。
6．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。 (×)
[提示] 内质网膜上不能产生ATP。
7．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。(√)
1．ATP的再生和利用图解
2．细胞内常见产生与消耗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
消耗ATP：一些吸能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
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，蛋白质合成等
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．据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
(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？
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？
[提示] (1)图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)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中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一。
2．细胞内ATP和ADP的转化是不是可逆反应？为什么？
[提示] 细胞内ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面不尽相同， 因此细胞内ATP和ADP的转化不是可逆反应，但物质可以重复利用。
3．人的心肌细胞比口腔上皮细胞新陈代谢旺盛，那么心肌细胞比口腔上皮细胞含有的ATP多吗？
[提示] ATP在细胞中的含量很少，心肌细胞含有的ATP并不比口腔上皮细胞多，只是ATP与ADP的相互转化更迅速。
4．实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。
[提示] 将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管；观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。
考查ATP的结构及其合成和利用
1．(2019·广州一模)如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )
A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
B [分析图形可知，ATP分子水解时，图中所示的化学键④最易断裂，提供能量，A错误；图中酶1和酶2的化学本质相同都是蛋白质，但是二者的种类不同，B正确；细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应一般与ATP的分解反应相联系，C错误；ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内，D错误。]
2．(2019·潍坊期中)细胞内的化学反应伴随着能量的变化。以下相关叙述错误的是( )
A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B．光合作用暗反应过程中有机物的合成需要ATP水解提供能量
C．有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，因此属于吸能反应
D．ATP水解释放的能量也可以用于维持人体体温的相对稳定
C [放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，属于放能反应。]
考查ATP的拓展考查
3．(2019·河南九校联考)核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核苷三磷酸(dNTP，d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是( )
A．dNTP和NTP的区别体现在五碳糖的种类不同
B．dNTP含有2个高能磷酸键，可为DNA复制提供能量
C．DNA复制时需dATP、dTTP越多，则DNA结构越稳定
D．真核细胞分裂时，胞内dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制
B [dNTP和NTP的区别在于五碳糖种类不同和碱基种类不同，A错误；DNA复制时，dNTP需要断裂2个高
能磷酸键，可为DNA复制提供能量，B正确；DNA复制时需dCTP、dGTP越多，则DNA结构越稳定，C错误；真核细胞进行分裂时，除核DNA进行复制外，细胞质DNA也有复制，胞内dNTP不可能全部进入细胞核中，D错误。因此，本题答案选B。]
正确区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义
ATP结构中的A为腺苷，DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，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。
酶与酶促反应
1．酶的本质和作用
(1)酶的本质和作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸_
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核(真核细胞)
来源
一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
(2)酶促反应：由酶催化的化学反应。
酶活性：在酶促反应中，酶的催化效率。
(3)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。
③如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。
Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。
Ⅲ.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。
2．酶的特性
(1)高效性：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
(人教版教材必修1 P78“实验”)
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
1．酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)
[提示] 酶的作用是降低活化能。
2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)
3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)
[提示] 低温不破坏酶的结构。
4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×)
[提示] 酶适合保存在低温条件下。
5．酶在催化反应完成后立即被分解。(×)
[提示] 酶是催化剂，反应前后不发生改变。
6．酶只能在细胞内发挥作用。(×)
[提示] 酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。
1．结合图示理解酶的特性
(1)高效性
①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。
②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。
(2)专一性
①图形分析：
Ⅰ.图中所示的化学反应：BE＋F。
Ⅱ.图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和
①酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
②曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。
Ⅰ.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。
Ⅱ.甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。
Ⅲ.乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。
③结论：在适宜的温度、pH条件下，酶的活性最高。
2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
甲 乙
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但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：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
1．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，请思考：
(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
(2)乙酶活性改变的机制是什么？
[提示] (1)观察题曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。
(2)乙酶被降解的过程中其分子空间结构会发生改变，从而使其活性丧失。
2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同？
[提示] 温度和pH影响酶促反应速率的原因是影响了酶的活性；底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合，酶的活性并没有改变。
3．酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。
研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论。
[提示] (1)实验思路：在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化。
(2)预期实验结果及结论：若酶促反应速率能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B。
考查酶本质、作用和特性
1．(2019·日照期中)下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．细胞中所有酶的合成都受基因控制
C．同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同
D．活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
B [酶是生物催化剂，酶促反应前后酶的数量不变，A项错误；细胞中的酶是蛋白质或RNA，它们的合成都受基因控制，B项正确；同一生物体内的各种酶的催化反应条件可能不同，C项错误；活细胞都能产生酶，酶在细胞内和细胞外都能起催化作用，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
D [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。]
与酶相关的常见误区明示
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
在生物体内合成
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
考查影响酶促反应的坐标曲线分析
3．(2019·汕头模拟)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是( )
A．两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下的反应速率
B．两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同
C．两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D．保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
D [甲、乙两图中，在B点对应的温度和pH下，酶促反应速率最大，酶的活性最高，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确。甲图中A点对应的温度较低，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定；乙图中A点对应的pH过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。因此，甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同，B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，C正确。低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，保存酶制品最好在低温条件下保存，即甲图中的A点，D错误。故选D。]
4．(2019·长郡中学测试)长郡中学高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响，设置a、b、c三组实验，各组pH条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量，结果如图所示。下列相关分析不正确的是( )
A．a组的pH可能高于b组的pH
B．a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多
C．在c组pH条件下比较适宜保存酶
D．实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差
C [酶的活性在最适pH条件下最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，在过酸或过碱的条件下，酶会变性失活。据此依题意并分析图示可知：a组酶的活性高于b组酶的活性，因此a组的pH可能高于b组的pH，A正确；与b、c组相比，a组酶的活性最高，说明a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多，B正确；c组产
物的最大生成量明显低于a、b组，说明在c组pH条件下，酶已经变性失活，不适宜保存酶，C错误；实验中的“其他条件”为无关变量，实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差，D正确。]
“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
探究影响酶活性的因素(实验)
1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。
(2)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。
(3)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：2H2O22H2O＋O2(反应式)。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，记录滤纸片从进入各烧杯液面到浮出液面这一过程所用的时间(t)，再转化为1/t作为酶促反应速率。
2．实验流程与结论
(1)探究温度对酶活性的影响
实验操作
试管编号
变量分析
1
2
3
加入α 淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
无关变量
控制温度
60 ℃水浴
沸水浴
冰水浴
自变量
加入淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
无关变量
一段时间后
混合
混合
混合
无关变量
滴加碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
不变蓝
变蓝
变蓝
因变量
实验结论
高温、低温都影响酶的活性
(2)探究pH对酶活性的影响
实验
烧杯1
烧杯2
烧杯3
烧杯4
附有过氧化氢酶的滤纸片
一片
一片
一片
一片
烧杯中过氧化氢酶溶液的pH
5
7
9
11
计量滤纸片从各烧杯液面到再浮出液面的时间(t)
1/t转化
1．探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
2．探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸强碱能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
3．若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，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。
4．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。
5．探究pH对酶促反应速率影响实验中应注意：
(1)滤纸片大小要相同(1 cm2)，浸入酵母菌溶液后要晾干至相同程度。
(2)过氧化氢溶液的pH不同，但温度要保持相同且适宜。
(3)计时是从滤纸片接触液面后开始，因为此时反应已经进行。
1．(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
B [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；在酸性条件下，能促进淀粉水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。]
2．(2019·山西联考)为探究影响酶活性的因素，某班同学设计了如下实验，其中合理的是( )
编号
探究课题
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂
C
pH对酶活性的影响
过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液
D
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
C [探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，依据酶的专一性，应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，用碘液检测淀粉的剩余量，但不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖，因为用斐林试剂检测需水浴(50～65 ℃)加热，对实验产生干扰，A、B错误；探究pH对酶活性的影响，自变量是pH的不同，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶催化过氧化氢水解产生水和氧气，因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知过氧化氢酶的活性，C正确；因淀粉及其水解产物都能与碘液发生反应，且淀粉在酸性条件下加热，也会发生自然水解，所以探究pH对酶活性的影响，不能使用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液，D错误。]
3．(2019·深圳模拟)由青霉菌中提取的淀粉酶在不同温度条件下分别催化淀粉反应1 h和2 h，其产物麦芽糖的相对含量如图所示。相关分析正确的是( )
A．第1 h内，酶的最适温度在45～50 ℃之间
B．第1 h到第2 h，45 ℃条件下淀粉酶活性提高
C．第1 h到第2 h，50 ℃条件下酶的催化作用明显
D．若只生产1 h，45 ℃左右时麦芽糖产量相对较高
D [由图分析可知，第1 h内，酶的最适温度在40～50 ℃之间，A错误；第1 h到第2 h，45 ℃条件下淀粉酶活性并未提高，只是因为1 h的时间并未将所有淀粉分解成麦芽糖，因此，麦芽糖会在1 h的基础上有所增加，B错误；第1 h到第2 h，50 ℃条件下，产物的量不变，说明酶的催化作用已经丧失，C错误；由图可知，若只生产1 h，45 ℃左右时麦芽糖产量相对较高，D正确。综上所述，选D项。]
4. 图表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)。请回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2
加质量分数为5%的盐酸溶液
1 mL
/
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
/
1 mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察相同时间内试管中产生的气泡数量
(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①__________________________，②________________________。
(2)在完成改进方案后，若实验结果为_______________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________________。
(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？______，原因是______________________________。
[解析] (1)本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱这三组，并且应该是自变量处理在前。(2)在完成改进方案后，若甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响；若甲、乙、丙3支试管中产生的气泡的情况基本一样，则说明过氧化氢酶的活性不受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。(4)过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰，故不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。
[答案] (1)①操作步骤1、4互换 ②增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
(2)甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡
(3)低(或“弱”)
(4)不合适 过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰
1.四个角度区别酶和激素
2．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
3．细胞中ATP的含量很少，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的含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
1.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。
2．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。
3．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
4．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
5．高温、过酸、过碱都会导致酶分子空间结构破坏而永久失去活性。
6．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
7．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
8．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。
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(2019·天津高考)下列过程需ATP水解提供能量的是( )
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
B [唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项正确；光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项错误。]
2．(2018·浙江高考)ATP是细胞中的能量“通货”，下列叙述正确的是( )
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
C [光反应和细胞呼吸可以产生ATP。ATP在细胞内含量少，易再生，ATP－ADP循环不会使细胞储存大量的ATP。ATP水解形成ADP和磷酸基团，同时释放能量。ATP中有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解，另一个高能磷酸键不易水解。]
3．(2017·全国卷Ⅱ)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都是37 ℃
C [本题考查酶的种类、分布、特性与保存。在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与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。]
4．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂均已预保温，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
C [在测定酶活力的实验中，酶与底物混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定pH之前酶就发挥了作用，实验结果不准确，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]
5．(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________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)。
[解析] (1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A组和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
[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 高效性和专一性
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)
3.实验：探究影响酶活性的因素
1.ATP是生命活动的直接能源物质（生命观念）
2.根据实验总结酶的化学本质与特性（科学思维）
3.探究温度、pH对酶促反应的影响（科学探究）
4.酶在生产和生活中的应用（社会责任）
ATP的结构和功能
1．ATP的结构
(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。
(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。
(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。
2．ATP和ADP的相互转化
(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。
(2)转化关系及过程比较：
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋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
储存于形成的高能磷酸键中
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)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
(3)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。
1．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×)
[提示] 1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。
2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(×)
[提示] 淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
[提示] 细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(×)
[提示] 无氧呼吸也能产生ATP。
6．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。 (×)
[提示] 内质网膜上不能产生ATP。
7．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。(√)
1．ATP的再生和利用图解
2．细胞内常见产生与消耗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
消耗ATP：一些吸能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
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，蛋白质合成等
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．据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
(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？
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？
[提示] (1)图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)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中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一。
2．细胞内ATP和ADP的转化是不是可逆反应？为什么？
[提示] 细胞内ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面不尽相同， 因此细胞内ATP和ADP的转化不是可逆反应，但物质可以重复利用。
3．人的心肌细胞比口腔上皮细胞新陈代谢旺盛，那么心肌细胞比口腔上皮细胞含有的ATP多吗？
[提示] ATP在细胞中的含量很少，心肌细胞含有的ATP并不比口腔上皮细胞多，只是ATP与ADP的相互转化更迅速。
4．实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。
[提示] 将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管；观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。
考查ATP的结构及其合成和利用
1．(2019·广州一模)如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )
A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
B [分析图形可知，ATP分子水解时，图中所示的化学键④最易断裂，提供能量，A错误；图中酶1和酶2的化学本质相同都是蛋白质，但是二者的种类不同，B正确；细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应一般与ATP的分解反应相联系，C错误；ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内，D错误。]
2．(2019·潍坊期中)细胞内的化学反应伴随着能量的变化。以下相关叙述错误的是( )
A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B．光合作用暗反应过程中有机物的合成需要ATP水解提供能量
C．有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，因此属于吸能反应
D．ATP水解释放的能量也可以用于维持人体体温的相对稳定
C [放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，有机物氧化分解释放能量并储存在ATP中，属于放能反应。]
考查ATP的拓展考查
3．(2019·河南九校联考)核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核苷三磷酸(dNTP，d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是( )
A．dNTP和NTP的区别体现在五碳糖的种类不同
B．dNTP含有2个高能磷酸键，可为DNA复制提供能量
C．DNA复制时需dATP、dTTP越多，则DNA结构越稳定
D．真核细胞分裂时，胞内dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制
B [dNTP和NTP的区别在于五碳糖种类不同和碱基种类不同，A错误；DNA复制时，dNTP需要断裂2个高
能磷酸键，可为DNA复制提供能量，B正确；DNA复制时需dCTP、dGTP越多，则DNA结构越稳定，C错误；真核细胞进行分裂时，除核DNA进行复制外，细胞质DNA也有复制，胞内dNTP不可能全部进入细胞核中，D错误。因此，本题答案选B。]
正确区分ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义
ATP结构中的A为腺苷，DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，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。
酶与酶促反应
1．酶的本质和作用
(1)酶的本质和作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸_
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核(真核细胞)
来源
一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
(2)酶促反应：由酶催化的化学反应。
酶活性：在酶促反应中，酶的催化效率。
(3)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。
③如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。
Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。
Ⅲ.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。
2．酶的特性
(1)高效性：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
(人教版教材必修1 P78“实验”)
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
1．酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)
[提示] 酶的作用是降低活化能。
2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)
3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)
[提示] 低温不破坏酶的结构。
4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×)
[提示] 酶适合保存在低温条件下。
5．酶在催化反应完成后立即被分解。(×)
[提示] 酶是催化剂，反应前后不发生改变。
6．酶只能在细胞内发挥作用。(×)
[提示] 酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。
1．结合图示理解酶的特性
(1)高效性
①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。
②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。
(2)专一性
①图形分析：
Ⅰ.图中所示的化学反应：BE＋F。
Ⅱ.图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和
①酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
②曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。
Ⅰ.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。
Ⅱ.甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。
Ⅲ.乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。
③结论：在适宜的温度、pH条件下，酶的活性最高。
2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
甲 乙
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但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：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
1．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，请思考：
(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
(2)乙酶活性改变的机制是什么？
[提示] (1)观察题曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。
(2)乙酶被降解的过程中其分子空间结构会发生改变，从而使其活性丧失。
2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同？
[提示] 温度和pH影响酶促反应速率的原因是影响了酶的活性；底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合，酶的活性并没有改变。
3．酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。
研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论。
[提示] (1)实验思路：在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化。
(2)预期实验结果及结论：若酶促反应速率能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B。
考查酶本质、作用和特性
1．(2019·日照期中)下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．细胞中所有酶的合成都受基因控制
C．同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同
D．活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
B [酶是生物催化剂，酶促反应前后酶的数量不变，A项错误；细胞中的酶是蛋白质或RNA，它们的合成都受基因控制，B项正确；同一生物体内的各种酶的催化反应条件可能不同，C项错误；活细胞都能产生酶，酶在细胞内和细胞外都能起催化作用，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
D [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。]
与酶相关的常见误区明示
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
在生物体内合成
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
考查影响酶促反应的坐标曲线分析
3．(2019·汕头模拟)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是( )
A．两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下的反应速率
B．两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同
C．两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D．保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
D [甲、乙两图中，在B点对应的温度和pH下，酶促反应速率最大，酶的活性最高，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确。甲图中A点对应的温度较低，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定；乙图中A点对应的pH过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。因此，甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同，B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，C正确。低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，保存酶制品最好在低温条件下保存，即甲图中的A点，D错误。故选D。]
4．(2019·长郡中学测试)长郡中学高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响，设置a、b、c三组实验，各组pH条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量，结果如图所示。下列相关分析不正确的是( )
A．a组的pH可能高于b组的pH
B．a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多
C．在c组pH条件下比较适宜保存酶
D．实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差
C [酶的活性在最适pH条件下最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，在过酸或过碱的条件下，酶会变性失活。据此依题意并分析图示可知：a组酶的活性高于b组酶的活性，因此a组的pH可能高于b组的pH，A正确；与b、c组相比，a组酶的活性最高，说明a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多，B正确；c组产
物的最大生成量明显低于a、b组，说明在c组pH条件下，酶已经变性失活，不适宜保存酶，C错误；实验中的“其他条件”为无关变量，实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差，D正确。]
“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
探究影响酶活性的因素(实验)
1．实验原理
(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。
(2)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。
(3)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：2H2O22H2O＋O2(反应式)。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，记录滤纸片从进入各烧杯液面到浮出液面这一过程所用的时间(t)，再转化为1/t作为酶促反应速率。
2．实验流程与结论
(1)探究温度对酶活性的影响
实验操作
试管编号
变量分析
1
2
3
加入α 淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
无关变量
控制温度
60 ℃水浴
沸水浴
冰水浴
自变量
加入淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
无关变量
一段时间后
混合
混合
混合
无关变量
滴加碘液
1滴
1滴
1滴
实验现象
不变蓝
变蓝
变蓝
因变量
实验结论
高温、低温都影响酶的活性
(2)探究pH对酶活性的影响
实验
烧杯1
烧杯2
烧杯3
烧杯4
附有过氧化氢酶的滤纸片
一片
一片
一片
一片
烧杯中过氧化氢酶溶液的pH
5
7
9
11
计量滤纸片从各烧杯液面到再浮出液面的时间(t)
1/t转化
1．探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
2．探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸强碱能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
3．若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，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。
4．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。
5．探究pH对酶促反应速率影响实验中应注意：
(1)滤纸片大小要相同(1 cm2)，浸入酵母菌溶液后要晾干至相同程度。
(2)过氧化氢溶液的pH不同，但温度要保持相同且适宜。
(3)计时是从滤纸片接触液面后开始，因为此时反应已经进行。
1．(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
B [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；在酸性条件下，能促进淀粉水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。]
2．(2019·山西联考)为探究影响酶活性的因素，某班同学设计了如下实验，其中合理的是( )
编号
探究课题
选用材料与试剂
A
温度对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
B
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂
C
pH对酶活性的影响
过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液
D
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
C [探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，依据酶的专一性，应选择新制的淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液，用碘液检测淀粉的剩余量，但不能用斐林试剂检测淀粉的水解产物还原糖，因为用斐林试剂检测需水浴(50～65 ℃)加热，对实验产生干扰，A、B错误；探究pH对酶活性的影响，自变量是pH的不同，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶催化过氧化氢水解产生水和氧气，因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知过氧化氢酶的活性，C正确；因淀粉及其水解产物都能与碘液发生反应，且淀粉在酸性条件下加热，也会发生自然水解，所以探究pH对酶活性的影响，不能使用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液，D错误。]
3．(2019·深圳模拟)由青霉菌中提取的淀粉酶在不同温度条件下分别催化淀粉反应1 h和2 h，其产物麦芽糖的相对含量如图所示。相关分析正确的是( )
A．第1 h内，酶的最适温度在45～50 ℃之间
B．第1 h到第2 h，45 ℃条件下淀粉酶活性提高
C．第1 h到第2 h，50 ℃条件下酶的催化作用明显
D．若只生产1 h，45 ℃左右时麦芽糖产量相对较高
D [由图分析可知，第1 h内，酶的最适温度在40～50 ℃之间，A错误；第1 h到第2 h，45 ℃条件下淀粉酶活性并未提高，只是因为1 h的时间并未将所有淀粉分解成麦芽糖，因此，麦芽糖会在1 h的基础上有所增加，B错误；第1 h到第2 h，50 ℃条件下，产物的量不变，说明酶的催化作用已经丧失，C错误；由图可知，若只生产1 h，45 ℃左右时麦芽糖产量相对较高，D正确。综上所述，选D项。]
4. 图表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)。请回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2
加质量分数为5%的盐酸溶液
1 mL
/
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
/
1 mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察相同时间内试管中产生的气泡数量
(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①__________________________，②________________________。
(2)在完成改进方案后，若实验结果为_______________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________________。
(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？______，原因是______________________________。
[解析] (1)本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱这三组，并且应该是自变量处理在前。(2)在完成改进方案后，若甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响；若甲、乙、丙3支试管中产生的气泡的情况基本一样，则说明过氧化氢酶的活性不受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。(4)过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰，故不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。
[答案] (1)①操作步骤1、4互换 ②增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
(2)甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡
(3)低(或“弱”)
(4)不合适 过氧化氢会随温度升高分解加快，从而对实验结果造成干扰
1.四个角度区别酶和激素
2．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
3．细胞中ATP的含量很少，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的含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
1.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。
2．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。
3．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
4．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
5．高温、过酸、过碱都会导致酶分子空间结构破坏而永久失去活性。
6．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
7．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
8．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。
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(2019·天津高考)下列过程需ATP水解提供能量的是( )
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
B [唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项正确；光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项错误。]
2．(2018·浙江高考)ATP是细胞中的能量“通货”，下列叙述正确的是( )
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
C [光反应和细胞呼吸可以产生ATP。ATP在细胞内含量少，易再生，ATP－ADP循环不会使细胞储存大量的ATP。ATP水解形成ADP和磷酸基团，同时释放能量。ATP中有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解，另一个高能磷酸键不易水解。]
3．(2017·全国卷Ⅱ)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都是37 ℃
C [本题考查酶的种类、分布、特性与保存。在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与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。]
4．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂均已预保温，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
C [在测定酶活力的实验中，酶与底物混合后再用缓冲液调pH，这样在达到设定pH之前酶就发挥了作用，实验结果不准确，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。]
5．(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________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)。
[解析] (1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A组和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。
[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 高效性和专一性
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