高考生物大一轮复习第讲酶与atp优选学案

第10讲　酶与ATP考纲要求考情分析命题趋势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2017·全国卷Ⅱ，3T2016，全国卷Ⅰ，3T,4T2016，全国卷Ⅱ，29T2015，海南卷，4T,15T近几年高考对酶相关实验的考查力度有加大的趋势，命题多通过对食品或药物的检测等实验描述，结合图表信息考查学生对实验的设计能力或分析评价能力，综合性强，考生易丢分，应高度重视关于酶的本质、功能及特性的考查常以选择题的形式进行，题目难度不大与酶有关的曲线包括酶的特性曲线和影响酶活性的曲线。影响酶促反应的因素经常结合坐标图进行考查有关ATP的考查多以选择题的形式出题，近年来出现的频率较低，并且多数都是融合到其他相关知识中进行考查分值：2～10分考点一　酶在代谢中的作用(见学生用书P50)一、酶的化学本质和作用1．酶的化学本质和作用机理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(真核生物)来源一般来说，__活细胞__都能产生酶作用场所可在细胞内、外及体外发挥催化作用作用机理降低化学反应的__活化能__2.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。26 (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：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。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(　×　)(2)酶都能被蛋白酶水解而失去活性。(　×　)(3)酶在催化反应前后，其分子结构不变。(　√　)(4)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(　×　)(5)在测定唾液淀粉酶活性时，将溶液pH由3提升到6的过程中，该酶的活性将不断上升。(　×　)(6)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温。(　×　)(7)酶活性的变化与酶所处环境的改变无关。(　×　)(8)用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好。(　×　)(9)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(　×　)(10)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。(　√　)2．下列关于酶的叙述，正确的是(　B　)A．酶提供了反应过程所必需的活化能从而提高了化学反应速率B．活细胞能通过转录、翻译产生酶，或通过转录产生酶C．人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用D．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段解析　酶降低了化学反应的活化能从而提高化学反应速率，A项错误；酶的本质是蛋白质或RNA，活细胞可以通过转录和翻译生成蛋白质，通过转录生成RNA，B项正确；酶可以在细胞外起作用，如消化酶，C项错误；分泌到细胞外的酶才要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段，胞内酶则不需要，D项错误。3．如图所示，曲线b表示在最适温度、最适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(　B　)A．酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素B．酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示26 C．升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示D．减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变解析　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，A项错误；题干中提出“曲线b表示在最适温度、最适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，D项错误；曲线b是在最适温度条件下进行的，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率不可用曲线c表示，C项错误。一　酶与动物激素的比较项目酶动物激素来源及作用场所活细胞产生；细胞内或细胞外专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用化学本质多数是蛋白质，少数是RNA固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等生理功能催化作用调节作用共性在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少[例1](2015·海南卷)关于人体内酶和激素的叙述，错误的是(　A　)A．激素的化学本质都是蛋白质B．酶可以降低化学反应的活化能C．高效性是酶的重要特性之一D．激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢解析　激素的化学本质并非都是蛋白质，如性激素为固醇类，A项错误；酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，B项正确；酶具有高效性、专一性等重要特性，C项正确；激素具有调节作用，激素与靶细胞结合后，可以调节靶细胞的代谢，D项正确。二　酶的作用特性曲线分析1．表示酶高效性的曲线(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。26 2．表示酶专一性的曲线加入酶B的反应速率与无酶A或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．影响酶活性的曲线(1)图甲、乙表明：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、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构未被破坏，温度升高可恢复活性。(2)从图丙可以看出：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(1)图甲，在其他条件适宜，酶量一定的条件下，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，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)图乙，在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。[例2]用某种酶进行有关实验的结果如图所示。请回答以下问题：26 (1)由图1可知，加入某种酶后，蔗糖不分解，而麦芽糖被分解。该实验结果说明酶具有__专一性__。(2)由图2可知该酶最适pH为__7__，则说明该酶__一定__(填“一定”或“不一定”)不是胃蛋白酶。(3)图3说明该酶的最适温度__不确定__(填“确定”或“不确定”)。20℃、30℃和40℃三种温度条件中，__30_℃__温度条件下该反应速率最快。(4)由图4实验结果可知，__Cl－__是该酶的激活剂。该实验的自变量为__不同种类的离子__。[例3]下图1曲线a表示在最适温度和pH条件下，反应时间与生成物量的关系，图2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(　B　)A．图1曲线a中，M点后，限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足B．图2曲线，酶减少后，图示反应速率可用曲线f表示C．分别在图2中取N、P点的速率值，对应图1中的曲线c和dD．减小pH，重复该实验，图2曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e解析　图1曲线a中，M点后，限制生成物量不再增加的因素为反应物的浓度；图2曲线中当反应物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低；图2N、P点的速率值是一个定值，无法用曲线c和d表示；图2曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，因此无论pH增大还是减小，曲线b都应变成曲线f。[例1](福建卷)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类，研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。回答下列问题。(1)查询资料得知，18℃26 时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是______________。(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是__________，可用__________试剂鉴定。②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在__________。③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于__________中以保持恒温。单位时间内______________可以表示蛋白酶催化效率的高低。④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？__________。理由是：____________________。(3)研究还发现大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________________的比例，以减少对海洋的污染。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)未理解酶活性最高即是催化效率最高－2(2)①干酪素虽然陌生，但作为蛋白酶的底物，说明化学本质是蛋白质，考生理解题意不准－2③第2空考生语言表述不准确致失分－2④考生在回答理由时语言表述不清－2[解析](1)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性值最大，所以其催化效率最高。(2)26 ①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。②要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验中温度为自变量，pH等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应为相对应蛋白酶的最适值。由图1可知，胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶最适pH为8。③为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱或水浴锅中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。④由图2可以看出，当温度在15～18℃范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃之间这一结论。(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，影响对淀粉和脂肪的消化，所以在人工投放饲料时要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。[规范答题](每空2分)(1)幽门盲囊蛋白酶(2)①蛋白质　双缩脲　②2和8　③恒温箱(或水浴锅)　底物消耗量(或产物生成量)　④不能　据图可知，随着温度提高，酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现(3)淀粉、脂肪1．(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(其他合理答案亦可)__(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更短，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℃条件下该酶的活性大于20℃条件下的，因此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、B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，说明C组由于温度过高导致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。26 用梯度法确定酶的最适温度和pH设计思路：常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即为最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。考点二　探究影响酶活性的因素(见学生用书P53)1．探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理：__蓝色__淀粉麦芽糖__不出现蓝色__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。(2)实验步骤步骤实验操作内容试管1试管2试管31加等量__可溶性淀粉溶液__2mL2mL2mL2控制不同温度条件37℃温水(5min)沸水(5min)冰块(5min)3加等量新鲜__淀粉酶__溶液1mL1mL1mL4加等量__碘液__1滴1滴1滴5观察实验现象不出现蓝色或呈现碘液的颜色　蓝色蓝色(3)实验结论：__温度影响酶的活性__。2．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理26 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__，可用__带火星__的卫生香燃烧的情况来检验产生O2的多少。(2)实验步骤步骤实验操作内容试管1试管2试管31注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL盐酸1mLNaOH3注入等量的H2O2溶液2mL2mL2mL4观察现象卫生香复燃卫生香不复燃卫生香不复燃1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)用过氧化氢酶催化过氧化氢分解的反应作为探究温度对酶活性的影响是适宜的。(　×　)(2)探究pH对酶活性的影响时，可用淀粉酶催化淀粉分解的酶促反应。(　×　)(3)在探究温度对酶活性的影响实验中，可用斐林试剂检测实验产物。(　×　)(4)验证酶具有专一性的实验中，自变量可以是酶的种类，也可是底物的种类。(　√　)(5)探究温度对酶活性影响的实验中，可先将酶与底物混合，再保温。(　×　)2．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　26 本实验属于验证性实验，因为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。根据题意分析可知，丁中蛋白块加水，因没有蛋白酶催化分解而不消失。3．下表是其他条件均为最适情况下探究乳糖酶催化乳糖水解的相关实验结果，以下分析正确的是(　D　)实验一(乳糖浓度为10%)实验二(酶浓度为2%)酶浓度相对反应速率乳糖浓度相对反应速率00001%255%252%5010%504%10020%655%20030%65A.实验一若继续增加酶浓度，相对反应速率不再增大B．实验二若继续增加乳糖浓度，相对反应速率会增大C．实验二若将反应温度提高5℃，相对反应速率将增大D．实验一的自变量是酶浓度，实验二的自变量是乳糖浓度解析　实验一中，酶浓度在0～5%范围内，随着酶浓度的升高，相对反应速率逐渐增大，若继续增加酶浓度，相对反应速率会继续增大；实验二中相对反应速率已达最大值，若继续增加乳糖浓度，相对反应速率不再增大；本实验是在最适条件下进行的，实验二若将反应温度提高5℃，则酶活性降低，相对反应速率降低。一　探究温度、pH对酶活性的影响1．设计思路：采取对比的手段，将待探究的环境因素施加到实验组上，将其与对照组比较，观察酶促反应速率的变化，就可确定该环境因素对酶活性的影响。2．设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物和等量的同种酶试剂待测的自变量蒸馏水或其他无关变量现象反应速率快或慢正常的反应速率26 结论反应速率快→对酶活性有促进作用；反应速率慢→对酶活性有抑制作用；反应速率没有变化→无影响3.设置实验步骤时，应注意(1)根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组。(2)根据实验材料，结合实验原理，确定实验现象的观测手段。(3)除单一变量外，确保其他实验条件相同且适宜。(4)合理确定操作程序，确保程序合理、表达准确。[例1]下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是(　B　)实验编号探究课题选用材料与试剂①温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液②温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液③pH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液④pH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A.实验①　B．实验②　C．实验③　D．实验④解析　过氧化氢在高温下易分解，因此不能用过氧化氢作为底物来探究温度对酶活性的影响，A项错误；根据酶的专一性，蔗糖酶不能使淀粉水解，C项错误；淀粉在酸性条件下易分解，因此不能用淀粉作为底物探究pH对酶活性的影响，D项错误。二　与酶有关的实验设计1．试剂检测探究酶的本质(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是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，对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂进行鉴定即可。(2)设计方案项目实验组对照组材料待测酶溶液已知蛋白液(等量)26 试剂分别加入等量的双缩脲试剂现象是否呈现紫色呈现紫色结论呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质；否则该酶的化学本质不是蛋白质2.对比法探究酶的高效性(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等量的无机催化剂现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性3.对比法探究酶的专一性(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酶具有专一性26 结论[例2]如图是探究过氧化氢酶量对酶促反应速率影响的实验装置图。请回答下列问题。(1)本实验中对自变量的控制可通过__改变滤纸片的大小和数目__来实现。除了自变量和因变量外，本实验中哪些是无关变量？__过氧化氢溶液的量、溶液的pH、反应时间等__(答出主要两点)。(2)若要验证酶的专一性，在此实验装置的基础上，应如何改进？__增加对照组，将肝脏研磨液换成淀粉酶等其他种类的酶__(请写出具体的措施)。(3)能否用本实验装置来验证温度对酶活性的影响？__不能__，原因是__高温条件下过氧化氢不稳定易分解__。(4)在相同浓度相同体积的过氧化氢溶液的不同实验组中加入相同大小不同数目的浸润过肝脏研磨液的滤纸片，则几个实验组最终生成的气体量是否相同？__相同__。原因是__酶只改变化学反应的速率不影响反应平衡__。解析　(1)该实验中，自变量是过氧化氢酶的量，因此可以通过改变浸过肝脏研磨液的滤纸片的大小和数目来实现对自变量的控制。本实验中的无关变量有过氧化氢溶液的量、溶液的pH、反应时间等。(2)酶的专一性可以用不同的酶催化同一种底物的实验加以对照分析，在题干实验装置的基础上，可以增加对照组，将肝脏研磨液换成淀粉酶等其他种类的酶。(3)由于H2O2在加热的条件下分解较快，故不能用于验证温度对酶活性的影响。(4)由于酶只改变化学反应的速率，不影响反应平衡，并且各组底物量相等，因此几个实验组最终生成的气体量相同。[例1]某校生物研究性学习小组通过使用三种生物的淀粉酶提取液(提取液中酶浓度相同)进行实验，比较这三种生物所产生的淀粉酶的活性大小。实验步骤如下：步骤试管1试管2试管3试管4加蒸馏水2mL2mL2mL①加pH＝8的缓冲液0.5mL0.5mL0.5mL0.5mL26 加淀粉溶液2mL2mL2mL2mL加酶提取液甲生物淀粉酶提取液1mL乙生物淀粉酶提取液1mL丙生物淀粉酶提取液1mL37℃水浴保温30min30min30min30min滴加碘液5滴5滴5滴5滴实验结果：编号试管1试管2试管3试管4颜色深浅程度＋＋－＋②(注：“＋”显色，“＋＋”显深色，“－”不显色。)请根据实验步骤和实验结果回答下列问题：(1)表中①处应为__________；②处颜色深浅程度应表示为__________(用“＋”或“－”表示)。(2)该实验的自变量是__________，无关变量有__________(至少写出2种)。(3)除用碘液检验淀粉的剩余量来判断实验结果外，还可以用________________来检验生成物的量。若用该试剂检验，颜色变化最深的试管是__________________。(4)根据上述结果得出的结论是：不同生物的淀粉酶在酶浓度相同的条件下，活性不同。造成实验中三种酶活性不同的根本原因是__________。(5)该小组同学还做了反应速率与底物浓度关系的实验。右图所示的坐标中已根据实验结果画出了试管3中酶活性的曲线，请在坐标中画出试管2中酶活性的曲线。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分26 (1)忽略了试管4不加酶提取液，为保证试管中液体体积相等，应加入3mL蒸馏水－1(2)考生对实验变量理解和掌握不准确，导致混淆自变量与无关变量－3(3)不清楚淀粉的水解产物为葡萄糖，或不清楚还原糖可用斐林试剂检测－2(4)没有认真审题，没注意“根本原因”这一设问中的关键词－2(5)考生缺乏曲线作答题类的训练－1[解析](1)根据生物实验的单一变量原则和等量原则，要确保四支试管中溶液的总体积相等，则①处应为3mL。由于试管4为空白对照组，没有淀粉酶的存在，所以淀粉的剩余量最多，滴加碘液后颜色最深，因此“＋”的个数应大于2个。(2)对比三个实验组和空白对照组可知，不同生物的淀粉酶提取液为自变量。除自变量外，对实验结果造成影响的其他变量为无关变量，必须保证无关变量相同且适宜。(3)测定酶促反应速率时，既可以底物的减少量或剩余量为检测指标，也可以产物的生成量为检测指标。由于试管2中淀粉已全部转化为麦芽糖，所以用斐林试剂检测时，试管2的砖红色最深。(4)淀粉酶的化学本质是蛋白质，由相应基因指导合成，所以造成实验中三种酶活性不同的根本原因为决定酶的基因不同。(5)根据实验结果可知，试管2中的反应速率大于试管3，可画出试管2中相应的酶活性曲线。[规范答题](除注明外，每空1分)(1)3mL　＋＋＋(或多于＋＋＋)(2)不同生物的淀粉酶提取液　加入提取液的体积、温度、pH、淀粉的体积和浓度、保温时间(2分)(3)斐林试剂　试管2(4)决定这3种酶的DNA(或基因)不同(2分)(5)如图所示1．小麦种子萌发需要在一系列酶的催化作用下才能进行，其中胚乳细胞合成的α淀粉酶必不可缺。研究表明启动α淀粉酶合成的化学信使是胚产生的赤霉素。为证实这一结论，某同学做了如下实验：26 第一步：取饱满健壮的小麦种子若干，用刀片将每粒种子横切成半粒，随机均分为四组，分别置于四支带有等量缓冲液的试管中，其中三组作去胚处理。第二步：向四支试管中加入浓度不等的赤霉素溶液，常温下保温24h。第三步：向各试管中滴加等量的质量分数为0.1%的淀粉溶液，保温10min。第四步：向各试管中滴加等量的碘液，观察颜色变化。结果如表所示。编号赤霉素溶液(单位：mM)种子结果(“＋”越多，颜色越深)10带胚＋＋20去胚＋＋＋＋30.2去胚＋＋40.4去胚＋回答下列问题：(1)第三步后试管2溶液中的淀粉量比试管1中的__多__，产生这种现象的原因是__带胚的种子能产生赤霉素促进α淀粉酶的合成，进而使淀粉水解，含量减小__。(2)综合比较试管1、3和4的实验结果，说明胚在种子萌发过程中的作用是__产生赤霉素诱导胚乳细胞合成α淀粉酶__。(3)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明__在一定浓度范围内，赤霉素浓度越高，对α淀粉酶的诱导效果越好__。解析　(1)由于带胚的种子能产生赤霉素促进α淀粉酶的合成，进而使淀粉水解，因此第三步后试管2溶液中的淀粉量比试管1中的多，这也反映在实验结果上，即加入碘液后，试管2溶液的颜色比试管1的深。(2)试管1、3结果相同，表明胚起到了和赤霉素相同的作用，从而证明胚能产生赤霉素；试管4颜色更浅，进一步表明对去胚种子添加赤霉素确实能促进α淀粉酶的合成。(3)试管2、3和4中赤霉素浓度逐渐升高，而实验结果显示试管溶液颜色越来越浅，说明在一定浓度范围内，赤霉素浓度越高，对α淀粉酶的诱导效果越好。考点三　ATP在能量代谢中的作用(见学生用书P56)1．ATP的结构26 答案A－P～P～P　远离A的高能磷酸键2．ATP的转化和利用答案光合作用、细胞呼吸　细胞质基质、线粒体、叶绿体3．__吸能反应__一般与ATP的__水解__反应相联系，由ATP水解提供能量。__放能__反应一般与ATP的__合成__相联系。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)人体的一切生命活动都需要ATP。(　×　)(2)机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP。(　×　)(3)活细胞内ATP与ADP的转化，只能单向进行。(　×　)(4)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生。(　√　)(5)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(　×　)(6)白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗ATP。(　√　)(7)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　√　)(8)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生ATP的合成与分解。(　×　)(9)“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”。(　×　)(10)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(　×　)2．小麦植株中能使ADP含量增加的是(　A　)①产生O2的过程　②叶绿体中[H]被消耗的过程③线粒体中[H]被消耗的过程　④无氧呼吸产生酒精的过程⑤神经递质释放的过程　⑥核糖体中水的生成过程⑦叶绿体中DNA的复制过程A．②⑤⑥⑦　　　　　　B．②③⑤⑥⑦C．②③④⑤⑦D．①②③⑤⑥解析　26 ①是光合作用的光反应阶段，产生ATP，ADP被消耗，①错误；②叶绿体中[H]被消耗的过程是光合作用的暗反应，这个过程消耗了ATP，产生了ADP，因此ADP含量增加，②正确；③线粒体中[H]被消耗的过程是在第三阶段，与氧气结合生成水，同时释放大量能量，ADP转化为ATP，ADP减少，③错误；④无氧呼吸产生酒精的同时释放少量能量转移到ATP中，ADP减少，④错误；⑤神经递质的释放是胞吐过程，消耗能量，ADP含量会增加，⑤正确；⑥核糖体中水的生成过程是氨基酸的脱水缩合反应，需要消耗能量，ADP含量会增加，⑥正确；⑦叶绿体中DNA的复制过程是合成生物大分子的过程，会消耗能量，因此ADP含量增加，⑦正确。3．下列对ADP＋Pi＋能量酶,ATP反应式中“能量”相关的叙述，正确的是(　B　)A．向右反应需要的能量可来自细胞内蛋白质水解B．向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解C．向左反应产生的能量可用于叶绿体中水的分解D．向左反应产生的能量可用于细胞对水的吸收解析　蛋白质水解不释放能量，不能为ATP合成提供能量；有机物氧化分解释放的能量可用于ATP的合成；光反应中引起水分解的能量来自光能；细胞吸水是自由扩散，不消耗能量。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：细胞呼吸第一阶段消耗ATP：细胞内的生命活动，如物质运输叶绿体产生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、转录及蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等一　ATP的结构与功能相适应1．ATP的结构26 (1)ATP―→ADP(2)ADP―→ATP[例1]ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的叙述，正确的是(　A　)A．与DNA、RNA相同，组成ATP的化学元素有C、H、O、N、PB．ATP的结构简式为A—P～P～P，其中A由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成C．动物细胞中产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体D．细胞内的化学反应有些是需要能量的，有些是释放能量的，吸能反应一般与ATP的合成相联系解析　ATP的结构简式为A—P～P～P，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，B项错误；动物细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体，动物细胞中无叶绿体，C项错误；细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系，D项错误。二　ATP与ADP的相互转化[注]酶1、酶2不同：酶1——ATP合成酶，酶2——ATP水解酶。转化式：ADP＋Pi＋能量ATP1．ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP与ADP的含量总是处于一种动态平衡中。2．ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同，但是物质是可循环利用的。3．ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。[例2]下列有关ATP的叙述错误的是(　D　)26 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．植物细胞产生的ATP均可用于一切生命活动解析　植物细胞光反应产生的ATP只用于暗反应，细胞呼吸产生的ATP可用于各种生命活动。关于ATP的答题要点(1)ATP是生命活动的直接能源，结构简式为A—P～P～P。(2)ATP在细胞内含量不多，时刻与ADP迅速转化。(3)ATP的来源有光合作用和呼吸作用。光合作用产生的ATP仅用于暗反应，呼吸作用产生的ATP用于暗反应之外的生命活动，如机械运动、肌肉收缩、神经传导、生物电、吸收分泌、细胞分裂等。[例1](2016·全国卷Ⅰ节选)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的__________(填“α”“β”或“γ”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的__________(填“α”“β”或“γ”)位上。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)考生的信息解读能力不足，不能完整摄取解题信息－326 (2)考生在新情景下的知识迁移能力不足，不能灵活运用有关知识－3[解析](1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键，即β位和γ位之间的高能磷酸键，所以γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。[规范答题](每空3分)(1)γ(2)α1．研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，如下图所示。下列相关说法正确的是(　C　)A．该细胞产生ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质B．ATP是直接能源物质，在细胞中含量很多C．典型神经递质和ATP都能引起受体细胞的膜电位变化D．作为信息分子的ATP不能为细胞提供能量解析　图示细胞为动物细胞，无叶绿体；ATP在细胞中含量很低；从图中可看出，作为信息分子的ATP能为细胞提供能量。故A、B、D项错误。1．(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的最适温度和保存温度是37℃解析　线粒体和叶绿体中也有合成DNA的酶，A项错误；只要给予适宜的温度和pH，活细胞产生的酶在生物体外仍然有催化活性，B项错误；向蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质从溶液中析出，C项正确；酶在低温环境中保存，D项错误。2．(2016·全国卷Ⅱ)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　)26 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3．(2015·海南卷)关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(　D　)A．酶的化学本质是蛋白质或RNAB．脲酶能够将尿素分解成氨和CO2C．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　细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，纤维素酶不能将其水解。4．(2015·海南卷)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(　D　)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　ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。课时达标　第10讲(见课时达标P19)1．ATP是细胞的能量通货，是生命活动的直接能源物质，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　A　)A．图1中的a代表腺苷，b、c为高能磷酸键B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量C．ATP与ADP的快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性D．酶1和酶2催化作用的机理是降低化学反应的活化能解析　图1中A表示腺嘌呤，a表示腺嘌呤核糖核苷酸，b、c是高能磷酸键。2．下列关于细胞代谢与酶、ATP的关系的描述正确的是(　A　)A．酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性B．酶、ATP都与细胞代谢密切相关，但两者的合成并无直接关系C．洋葱鳞片叶肉细胞中产生ATP的场所有叶绿体、线粒体等D．与激素及载体蛋白等一样，酶起到调节作用后并不失活解析　26 不同物种细胞代谢不同，所需要的酶也不同，ATP是一切生物的直接能源物质，因此不同物种中ATP无差异，A项正确；酶的合成过程需要ATP提供能量，ATP的合成和水解需要酶的催化，B项错误；洋葱鳞片叶内表皮细胞无叶绿体，不能进行光合作用，因此产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，C项错误；载体蛋白和酶起作用后不失活，激素一旦发挥作用就会被分解失活，另外酶只有催化作用，D项错误。3．下列哪些生理活动会导致细胞内ADP的含量增加(　B　)①小肠绒毛上皮细胞吸收K＋和Na＋②肾小管对葡萄糖的重吸收③血液中的葡萄糖进入红细胞④甘油进入小肠绒毛上皮细胞A．①②③④B．①②C．③④D．①②③解析　葡萄糖进入红细胞为协助扩散，甘油进入小肠绒毛上皮细胞为自由扩散。4．以下所列举的反应式对应的生理过程中，所涉及到酶的种类最少的是(　C　)A．C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量B．CO2＋H2O(CH2O)＋O2C．ATPADP＋Pi＋能量D．C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量5．如图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是(　D　)A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素解析　由于该图是在最适温度下绘制，因此提高反应温度会使酶活性降低，反应速率变慢，A项错误；B点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快，说明反应物浓度不是限制因素，可能受到酶浓度的限制，因此若在B点提高酶的浓度，反应速率加快，提高反应物浓度，反应速率不会变化，B、C项错误；从曲线图可知，AB段随着反应物浓度的增加，反应速率加快，说明此时的限制因素是反应物浓度，D项正确。6．某同学欲通过如图所示的装置进行探究影响酶促反应速率的因素的实验，26 下列分析错误的是(　B　)A．滤纸上需附有过氧化氢酶B．酶促反应速率可用滤纸片从烧杯底部到浮出液面的时间(即t3－t2)来表示C．可通过设置不同pH的过氧化氢溶液来探究pH对酶活性的影响D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放多个滤纸片解析　酶促反应速率可用滤纸片进入液面到浮出液面的时间(即t3－t1)来表示。7．下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图模型，①②③④曲线的条件分别是(　D　)A．H2O2酶催化、FeCl3催化、加热、自然条件B．加热、自然条件、H2O2酶催化、FeCl3催化C．加热、FeCl3催化、自然条件、H2O2酶催化D．自然条件、加热、FeCl3催化、H2O2酶催化解析　由图中曲线①②③④可以看出④的反应速率快于①②③，活化能比较低，①的反应速率最慢，故④是加入了H2O2酶催化，①表示在自然条件下的反应过程；②和③比较，③的活化能比②低，故③为加入了无机催化剂，②为较高温度下的反应过程。8．酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是一切生命活动的直接能源物质。下图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图。下列说法不正确的是(　B　)A．绿色植物叶肉细胞内，叶绿体合成的ATP比线粒体内合成的用途单一B．酶a～c催化的反应(底物的量相同)，产生⑤最多的是过程ⅢC．若要探究酶b的最适pH，实验的自变量范围应偏酸性D．酶a～c催化的反应体现了酶的专一性解析　26 绿色植物叶肉细胞内，叶绿体合成的ATP只用于暗反应，而线粒体内合成的ATP用于各项生命活动，A项正确；图中①是ADP、②是AMP、③是腺苷、④为磷酸、⑤为能量，过程Ⅰ和Ⅱ断裂的都是高能磷酸键，过程Ⅲ断裂的是普通化学键，过程Ⅲ产生的能量最少。9．用一定的低温处理果实，可以延迟果实在常温保鲜过程中的后熟，这种低温效应称为“冷激效应”。香蕉在保鲜过程中，主要因淀粉酶活性上升导致香蕉后熟加快，香蕉硬度下降。为研究不同冷激处理对香蕉后熟的影响，研究者进行了相关实验，其结果如表：0℃冰水处理不同时间(小时)0℃冷空气处理不同时间(小时)0h0.5h1h2h0h1.5h2.5h3.5h后熟软化天数121823712192416有无冻伤状斑点－＋＋＋＋＋＋＋－－－－(注：“－”表示无，“＋”表示有，数量越多表示斑点越多。)(1)淀粉酶和盐酸都能催化淀粉水解，但酶的催化效率更高，原因是__酶相比无机催化剂降低活化能的作用更显著__，这说明酶具有__高效性__。(2)该实验的自变量是__冷激处理方式和时间__，根据实验结果，应选取__0_℃冷空气处理2.5_h__的冷激处理条件，对延缓香蕉后熟效果最理想。(3)在实验过程中，可用__斐林试剂__对淀粉分解产物中的可溶性糖进行检测，现象是水浴后生成__砖红色__沉淀。研究发现，香蕉产生的__乙烯__能提高淀粉酶活性而促进其成熟，导致香蕉的硬度下降。解析　(1)淀粉酶和盐酸都能催化淀粉水解，但酶的催化效率更高，原因是酶相比无机催化剂降低活化能的作用更显著，这说明酶具有高效性。(2)根据表格分析，该实验的自变量是冷激处理方式和时间。根据实验结果，选取0℃冷空气处理2.5h的冷激处理条件，对香蕉后熟软化的抑制效果最显著，且不会使香蕉产生冻伤，对延缓香蕉后熟效果最理想。(3)淀粉的分解产物中的还原糖，可用斐林试剂进行检测，现象是水浴后生成砖红色沉淀。研究发现，香蕉产生的乙烯能提高淀粉酶活性而促进其成熟，导致香蕉的硬度下降。10．鲫鱼是我国南方地区常见的一种杂食性淡水鱼。若鲫鱼生活的水体被金属离子严重污染，会严重危害其生长和繁殖。科研人员从鲫鱼内脏中分离纯化得到一种叫酸性磷酸酶(简称ACP)的化学物质，它是生物体内调控磷代谢的重要酶类。为了研究不同金属离子对该酶活性的影响，科研人员开展了下列探究实验，所有处理均设置3次重复，实验持续6个月，期间测定ACP的活力，请回答下列问题：(1)实验步骤如下：26 ①选取健康且大小、生长发育状况等一致的鲫鱼，从其内脏中分离、纯化得到ACP，并将其置于适宜pH的缓冲溶液中保存备用。②取相同试管若干，并分组编号，向每一支试管中均加入等量pH＝4.8的缓冲液，其目的是__保证各试管pH相同__、__酶处于最适pH__。③分别向不同试管中加入不同浓度的Pb2＋、Cd2＋、Mg2＋、Ca2＋以及等量的ACP，另取一支试管应该加入__等量的缓冲液及ACP__作为对照。(2)在最适温度下保温一段时间后测定该酶的活力，得到如下图1、图2曲线：①从图1、图2曲线中可以得出的结论分别是__随着Ca2＋、Mg2＋浓度的增高，酶活性逐渐升高__、__随着Pb2＋、Cd2＋浓度的增高，酶活性逐渐下降__。②从酶的本质属性分析，铅(Pb2＋)、镉(Cd2＋)处理后酶的活性降低是重金属盐影响了酶的__空间结构__所致。解析　(1)②ACP为酸性磷酸酶，故应置于酸性缓冲溶液保存以维持酶的活性，同时排除pH这个无关变量对实验结果的影响。③自变量为不同浓度的金属离子，实验组要加入不同浓度的Pb2＋、Cd2＋、Mg2＋、Ca2＋以及等量的ACP，对照组要加入等量的缓冲液及ACP。(2)①据图分析，图1曲线表明：随着Ca2＋、Mg2＋浓度的增高，酶活性逐渐升高；图2曲线表明：随着Pb2＋、Cd2＋浓度的增高，酶活性逐渐下降；②Pb2＋、Cd2＋都是重金属，会破坏酶的空间结构，降低酶活性。26