（江蘇專用）2020版高考生物新導學大一輪復習 第三單元 光合作用和細胞呼吸 第8講 ATP和酶講義（含解析）蘇教版.docx

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第8講　ATP和酶 [考綱要求]　1.ATP在能量代謝中的作用(B)。2.酶在代謝中的作用(B)。3.實驗：探究影響酶活性的因素(c)。 考點一　ATP的結構與功能 1．ATP的結構 一分子ATP含有3個磷酸基團，2個高能磷酸鍵，其中遠離腺嘌呤核苷的那個高能磷酸鍵易水解，釋放能量。 2．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 項目 ATP的合成 ATP的水解 反應式 ADP＋Pi＋能量ATP＋H2O ATP＋H2OADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量來源 光能(光合作用)、化學能(細胞呼吸) 儲存在高能磷酸鍵中的能量 能量去路 儲存于高能磷酸鍵中 用于各項生命活動 反應場所 細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位 3.ATP的功能與動、植物細胞代謝 (1)植物細胞可以通過光合作用和細胞呼吸形成ATP，而動物細胞只能通過細胞呼吸形成ATP。 (2)植物光合作用光反應階段產(chǎn)生的ATP專用于暗反應，不用于其他生命活動；植物或動物細胞呼吸產(chǎn)生的ATP才能用于多種生命活動。 (3)ATP水解釋放的能量可用于主動運輸、發(fā)光發(fā)電、肌肉收縮、物質(zhì)合成、大腦思考等。 (1)人長時間劇烈運動時，骨骼肌細胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時相等(　　) (2)線粒體內(nèi)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和葉綠體中進行光反應的膜結構中都能合成ATP(　　) (3)ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)，但它在細胞中的含量很少，ATP與ADP時刻不停地進行相互轉(zhuǎn)化(　√　) (4)ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應(　√　) (5)無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產(chǎn)生ATP的唯一來源(　　) (6)在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會同時發(fā)生ATP的合成與水解(　　) (7)“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”(　　) (8)活細胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進行(　　) 據(jù)圖分析ATP的結構和特點 (1)圖示a處應為“—H”還是“—OH”？ 提示　圖示a處應為“—OH”，因為該五碳糖為核糖。 (2)圖示b、c、d所示化學鍵是否相同？其中最易斷裂和重建的是哪一個？ 提示　圖示b為普通磷酸鍵，c、d則為高能磷酸鍵，其中d處的化學鍵最易斷裂和重建。 (3)圖示框e中結構的名稱是什么？它與DNA、RNA有何關系？ 提示　圖示框e中結構為腺嘌呤核糖核苷酸，它是構成RNA的基本單位之一，當發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄時，它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對。  命題點一　ATP的結構和特點分析 1．(2018廣西北海高三一模)ATP是細胞直接的能源物質(zhì)。dATP(d表示脫氧)是三磷酸脫氧腺苷的英文名稱縮寫，其結構式可簡寫成dA—P～P～P。下列有關分析錯誤的是(　　) A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺嘌呤組成 B．細胞內(nèi)生成dATP時有能量的儲存，常與放能反應相聯(lián)系 C．在DNA合成過程中，dATP是構成DNA的基本單位之一 D．dATP具有高能磷酸鍵，可能為細胞的某些反應提供能量 答案　C 解析　根據(jù)題意，dATP與ATP結構類似，從其結構簡式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺嘌呤組成，A正確；細胞內(nèi)生成dATP時要形成高能磷酸鍵，有能量的儲存，常與放能反應相聯(lián)系，B正確；DNA的基本組成單位是四種脫氧核苷酸，而dATP是三磷酸脫氧腺苷，在DNA合成過程中，dATP不是構成DNA的基本單位，C錯誤；dATP含有2個高能磷酸鍵，可能為細胞的某些反應提供能量，D正確。 2．(2018江蘇金陵中學期中)ATP是生物體內(nèi)最直接的能量來源，下圖是ATP的分子結構簡式，相關敘述正確的是(　　) A．ATP水解供能時，①②③之間的高能磷酸鍵都將斷裂 B．水解①和②之間的高能磷酸鍵后的產(chǎn)物之一可作為RNA分子的合成原料 C．②和③之間的高能磷酸鍵斷裂后所釋放的能量主要以熱能形式散失 D．ATP在細胞中能與ADP相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)儲能和放能，從而實現(xiàn)能量的循環(huán)利用 答案　B 解析　一般情況下，ATP水解供能時遠離A的高能磷酸鍵(②③之間)斷裂，A錯誤；①和②之間的高能磷酸鍵水解后的產(chǎn)物是1分子腺嘌呤核糖核苷酸和2分子磷酸，腺嘌呤核糖核苷酸是RNA分子的合成原料，B正確；②和③之間的高能磷酸鍵斷裂后所釋放的能量可以用于生物體的各項生命活動，C錯誤；細胞中通過ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)儲能和放能，能量不可以循環(huán)，D錯誤。 命題點二　ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化和ATP的利用 3．(2018江蘇高三診斷)科學家從線粒體中分離出一種可溶性蛋白質(zhì)，并且發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)(簡稱F)不僅在能量儲存過程中起著重要作用，而且還是形成ATP過程中不可缺少的一種酶的復合體。生化實驗還證實，當某些物質(zhì)存在時，F(xiàn)還可以把ATP緩慢水解為ADP和磷酸。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．物質(zhì)F水解ATP的過程可能需要其他物質(zhì)共同參與 B．物質(zhì)F同時具有類似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性 C．線粒體中若缺少物質(zhì)F，ADP可能無法與磷酸結合形成ATP D．線粒體中形成ATP所需要的能量直接來源于葡萄糖的分解 答案　D 解析　某些物質(zhì)存在時，F(xiàn)可以把ATP緩慢水解為ADP和磷酸，A正確；F是形成ATP過程中不可缺少的一種酶的復合體，當某些物質(zhì)存在時，F(xiàn)可以把ATP緩慢水解為ADP和磷酸，故F同時具有類似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性，B正確；F是形成ATP過程中不可缺少的一種酶的復合體，線粒體中若缺少它，ADP可能無法與磷酸結合形成ATP，C正確；線粒體中形成ATP所需要的能量來自丙酮酸的分解、[H]和氧氣結合，D錯誤。 4．下列有關ATP的敘述錯誤的是(　　) A．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機體對能量的需求 B．圖中兩次ATP的水解，后者能量可用于各項生命活動 C．圖中兩次合成ATP，前者能量來源于光能且在人體細胞中不會發(fā)生 D．ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤組成 答案　D 解析　細胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，保證了機體對能量的需求，A項正確；圖中兩次ATP的水解，前者能量儲存在有機物中，后者能量可用于各項生命活動，B項正確；圖中兩次合成ATP，前者ATP的合成是通過光合作用，所需能量來源于光能，在人體細胞中不會發(fā)生，C項正確；一分子ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤核苷(由腺嘌呤和核糖結合而成)組成，D項錯誤。 生命觀念　細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見生理過程 轉(zhuǎn)化場所 常見的生理過程 細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐 細胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細胞呼吸第一階段 葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應 消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等 線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP：自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等 核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成 細胞核 消耗ATP：DNA復制、轉(zhuǎn)錄等 考點二　酶的本質(zhì)、作用及特性 1．酶的本質(zhì)與作用 (1)酶的本質(zhì)和功能 (2)酶的作用原理 ①表示無酶催化時反應進行需要的活化能的是AC段。 ②表示有酶催化時反應進行所需要的活化能的是BC段。 ③酶降低的活化能是AB段。 ④若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則B在縱軸上向上移動。 2．酶的特性(連線) 歸納總結　關于酶的8個易錯點 項目 正確說法 錯誤說法 產(chǎn)生場所 活細胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等) 具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生 化學本質(zhì) 有機物(大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA) 蛋白質(zhì) 作用場所 可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用 只在細胞內(nèi)起催化作用 溫度影響 低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活 低溫和高溫均使酶變性失活 作用 酶只起催化作用 酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能 來源 生物體內(nèi)合成 有的可來源于食物等 合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸 合成場所 核糖體、細胞核等 只有核糖體 (1)酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物(　√　) (2)酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸(　　) (3)酶提供了反應過程所必需的活化能(　　) (4)隨著溫度降低，酶促反應的活化能下降(　　) (5)酶是由活細胞產(chǎn)生的，因此酶只能在細胞內(nèi)發(fā)揮作用(　　) (6)酶活性的發(fā)揮離不開其特定的結構(　√　) (7)蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類(　√　) (8)纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁(　　) (9)同一個體各種體細胞酶的種類相同、數(shù)量不同，代謝不同(　　) 如圖表示A、B兩種酶用同一種蛋白酶處理后酶活性與處理時間的關系，據(jù)圖分析： (1)A、B兩種酶的化學本質(zhì)是否相同？ 提示　不相同。A酶能抵抗該種蛋白酶的降解，化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)而是RNA；B酶能被蛋白酶破壞，活性降低，化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)。 (2)B酶活性改變的原因是什么？ 提示　B酶被降解的過程中其分子結構會發(fā)生改變，從而使其活性喪失。 (3)欲讓A、B兩種酶的變化趨勢換位，應用哪種酶處理？ 提示　應選用RNA水解酶處理。 1．與酶有關的曲線分析 (1)酶高效性的曲線 ①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 ②酶和無機催化劑一樣，只能縮短達到化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。 (2)酶專一性的曲線 ①加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用。 ②加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶A對此反應有催化作用。 (3)影響酶活性因素的相關曲線 甲圖曲線分析： ①在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。 ②過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。 乙圖曲線分析： 縱坐標為反應物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應速率越慢；圖示pH＝7時，反應物剩余量最少，應為最適pH；反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。 (4)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響曲線 ①甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率先隨底物濃度增加而加快，當?shù)孜镞_到一定濃度后，受酶數(shù)量的限制，酶促反應速率不再增加。 ②乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。 2．酶專一性的理論模型 (1)圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)，C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。 (2)酶和被催化的反應物分子都有特定的結構。 命題點一　酶的本質(zhì)與特性的綜合分析 1．(2017全國Ⅱ，3)下列關于生物體中酶的敘述，正確的是(　　) A．在細胞中，核外沒有參與DNA合成的酶 B．由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性 C．從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法 D．唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃ 答案　C 解析　DNA的合成主要發(fā)生在細胞核中，此外在線粒體和葉綠體中也能合成，因此細胞核、線粒體和葉綠體中都有參與DNA合成的酶，A項錯誤；只要給予適宜的溫度、pH等條件，由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外也具有生物催化活性，B項錯誤；鹽析可使蛋白質(zhì)在水溶液中的溶解度降低，但不影響蛋白質(zhì)的活性，胃蛋白酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因此從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法，C項正確；唾液淀粉酶催化反應的最適溫度是37℃，但是37℃不是保存該酶的最適溫度，酶應該在低溫條件下保存，D項錯誤。 2．核酶是一類具有催化功能的單鏈RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列關于核酶的敘述，錯誤的是(多選)(　　) A．核酶能將所有RNA單鏈降解，與脂肪酶有3種元素相同 B．核酶和脂肪酶都能與雙縮脲試劑在常溫下發(fā)生紫色反應 C．因核酶為單鏈RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氫鍵 D．核酶在溫度過高或過低條件下降低活化能的效果可能不同 答案　ABC 解析　核酶只能降解特異的mRNA序列，其化學本質(zhì)為RNA，脂肪酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，二者共有的元素有C、H、O、N4種；脂肪酶能夠與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，核酶不能發(fā)生該反應；核酶為單鏈RNA，但單鏈RNA折疊也可能形成氫鍵；溫度過高或過低對核酶的影響不同，因此導致核酶降低活化能的效果不同。 社會責任　酶在生活中的實例 (1)人發(fā)燒時不想吃東西，原因是體溫升高導致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢。 (2)唾液淀粉酶隨食物進入胃內(nèi)就會失活，原因是唾液淀粉酶的最適pH為6.8，而胃液的pH為0.9～1.5。 (3)胰島素等蛋白質(zhì)類或多肽類激素只能注射，不能口服，原因是口服會導致該類激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇類激素(如性激素)和氨基酸衍生物類激素(如甲狀腺激素)不會被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。 命題點二　酶的相關曲線分析 3．(2018無錫高三一模)某生物興趣小組研究甲、乙、丙三種微生物體內(nèi)同一種酶的活性與溫度的關系時，根據(jù)實驗結果繪制如下曲線圖。下列相關敘述正確的是(　　) A．降低化學反應活化能效率最高的是微生物甲中的酶 B．在30℃條件下競爭能力最強的一定是微生物丙 C．對溫度適應范圍最廣的最可能是微生物乙中的酶 D．若將溫度改為pH，則所得實驗結果曲線與圖示結果相同 答案　C 4．(2019徐州模擬)用某種酶進行有關實驗的結果如下圖所示，下列有關說法錯誤的是(　　) A．該酶的最適催化溫度不確定 B．圖2和圖4能說明該酶一定不是胃蛋白酶 C．由圖4實驗結果可知酶具有高效性 D．由圖3實驗結果可知Cl－是該酶的激活劑 答案　C 解析　圖1顯示溫度對酶活性的影響，圖中結果只能顯示30℃比較適宜，但溫度梯度太大，不能確定該酶的最適催化溫度，A項正確；圖2顯示該酶的最適pH為7，而胃蛋白酶的最適pH為1.5左右，由圖4可知該酶為麥芽糖酶，B項正確；圖3能說明Cl－是該酶的激活劑，Cu2＋是該酶的抑制劑，D項正確；圖4可說明酶具有專一性，C項錯誤。 科學思維　解答坐標曲線題的“三步曲” 考點三　探究影響酶活性的因素 1．實驗原理 (1)探究溫度對酶活性的影響 ①反應原理 ②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。 (2)探究pH對酶活性的影響 ①反應原理(用反應式表示)：2H2O2過氧化氫酶,2H2O＋O2。 ②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，記錄濾紙片從進入各燒杯液面到浮出液面這一過程所用的時間(t)，再轉(zhuǎn)化為1/t作為酶促反應速率。 2．實驗步驟 (1)探究溫度對酶活性的影響 序號 實驗操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 1 加入等量的可 溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL 2 控制不同的溫度條件 60℃熱水(5分鐘) 沸水(5分鐘) 冰塊(5分鐘) 3 加入等量的新鮮淀粉酶溶液 1mL (5分鐘) 1mL (5分鐘) 1mL (5分鐘) 4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴 5 觀察實驗現(xiàn)象 不出現(xiàn)藍色 (呈現(xiàn)碘液顏色) 藍色 藍色 (2)pH對酶活性的影響 實驗 燒杯1 燒杯2 燒杯3 燒杯4 附有過氧化氫酶的濾紙片 一片 一片 一片 一片 燒杯中過氧化氫酶溶液的pH 5 7 9 11 計量濾紙片從各燒杯液面到再浮出液面的時間(t) 1/t轉(zhuǎn)化 特別提醒　(1)探究溫度對酶促反應速率影響實驗中應注意： ①不宜選用過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作為實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫、常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果。 ②檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不宜選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中應嚴格控制溫度。 ③底物和酶溶液應先分別在預設的溫度中保溫一段時間后再混合，保證反應從一開始就是預設的溫度。 (2)探究pH對酶促反應速率影響實驗中應注意： ①濾紙片大小要相同(1cm2)，浸入酵母菌溶液后要晾干至相同程度。 ②過氧化氫溶液的pH不同，但溫度要保持相同且適宜。 ③計時是從濾紙片接觸液面后開始，因為此時反應已經(jīng)進行。 命題點一　影響酶活性的因素的基礎實驗分析 1．探究溫度對酶活性影響最合理的實驗步驟是(　　) ①取3支試管，編號，各注入2mL淀粉溶液；另取3支試管，編號，各自注入1mL新鮮的淀粉酶溶液　②將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液試管中，維持各自的溫度5min　 ③向各試管中滴一滴碘液?、軐?支試管分成三組，每組各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分別放在60℃的熱水、沸水和冰水中　⑤觀察實驗現(xiàn)象 A．①②④③⑤ B．①③②④⑤ C．①③④②⑤ D．①④②③⑤ 答案　D 解析　探究溫度對酶活性影響的實驗步驟為：分組→酶與底物在各自溫度下處理一段時間→酶與底物混合，保溫一段時間→檢測→觀察實驗現(xiàn)象。 2．(2018太原中學聯(lián)考)下列關于探究酶活性實驗的設計思路，最適宜的是(　　) A．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響 B．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響 C．利用淀粉、淀粉酶和斐林試劑探究溫度對酶活性的影響 D．利用淀粉、淀粉酶和斐林試劑探究pH對酶活性的影響 答案　B 解析　溫度影響過氧化氫的分解，從而對過氧化氫酶活性測定造成干擾，A項錯誤；利用過氧化氫和過氧化氫酶可探究pH對酶活性的影響，B項正確；斐林試劑使用時需要水浴加熱，溫度會對實驗結果造成干擾，C項錯誤；在酸性條件下，能促進淀粉水解，會對實驗結果造成干擾，D項錯誤。 命題點二　實驗的拓展和應用 3．下圖的實驗裝置用于研究溫度對凝乳酶催化乳汁凝固的影響。先將酶和乳汁分別放在2支試管中，然后將2支試管放入同一溫度的水中進行水浴15min，再將酶和乳汁倒入同一試管中混合，保溫并記錄凝乳所需要的時間。 通過多次實驗并記錄不同溫度下凝乳所需要的時間，結果如下表： 裝置 A B C D E F 水浴溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 凝乳時間/min 不凝固 7.0 4.0 1.5 4.0 不凝固 據(jù)此實驗，請判斷下列敘述中正確的是(　　) A．凝乳時間越長，凝乳酶的活性越高 B．如果將A組的水溫逐漸提高，乳汁可以凝固 C．低溫破壞了酶的分子結構，所以10℃溫度下乳汁不凝固 D．凝乳酶的最適溫度一定為40℃ 答案　B 解析　A組不凝固的原因是溫度太低，酶的活性受到抑制，當溫度逐漸升高時，會提高酶的活性，使乳汁凝固。 4．某研究小組在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時，得到下圖結果。下列分析不正確的是(　　) A．Mn2＋降低了相應化學反應過程所必需的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能導致酶結構改變使其活性降低 C．不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D．該水解酶的用量是實驗的無關變量 答案　A 解析　從圖中可以看出，Mn2＋只是提高了該水解酶的活性，并不能降低反應過程所必需的活化能，A項錯誤；Co2＋或Mg2＋可能導致酶結構改變使該水解酶活性降低，B項正確；從圖中可以看出，有的離子可以提高酶的活性，有的離子可以降低酶的活性，C項正確；不同金屬離子是實驗的自變量，該水解酶的活性是實驗的因變量，該水解酶的用量是實驗的無關變量，D項正確。 矯正易錯　強記長句 1．ATP是與能量有關的一種物質(zhì)，不可等同于能量。 2．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的，因此不是可逆反應。 3．細胞中ATP含量很少，但是ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化非常迅速，能為生命活動提供大量能量。無論是飽食還是饑餓，ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡，不會劇烈變化。 4．吸能反應一般與ATP水解的反應相聯(lián)系，需要ATP水解酶的催化，同時也消耗水；放能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系。 5．酶促反應速率與酶活性不同。溫度和pH通過影響酶活性，進而影響酶促反應速率。底物濃度和酶濃度也能影響酶促反應速率，但并未改變酶活性。 如圖為不同條件下，某酶促反應生成物的濃度隨時間的變化曲線，請分析： 1．若表示的是不同催化劑條件下的反應，③是不加催化劑，②是加無機催化劑，①是加酶，這體現(xiàn)了酶的高效性，酶具有該特性的原理是同無機催化劑相比，酶能顯著降低化學反應的活化能。 2．若表示不同溫度條件下的反應，能否確定三種溫度的高低，為什么？不能，因為在最適溫度下，酶的活性最高，但是溫度偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。 3．生物體內(nèi)酶的化學本質(zhì)：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶的特性有高效性、專一性、酶的作用條件較溫和。 4．過酸、過堿或溫度過高使酶永久失活的原因：酶的空間結構遭到破壞。 重溫高考　演練模擬 1．(2016江蘇，8)過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸顯橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設計實驗如下表。下列相關敘述正確的是(　　) 管號 1%焦性沒食子酸/mL 2%H2O2/mL 緩沖液/mL 過氧化物酶溶液/mL 白菜梗提取液/mL 煮沸冷卻后的白菜梗提取液/mL 1 2 2 2 － － － 2 2 2 － 2 － － 3 2 2 － － 2 － 4 2 2 － － － 2 A.1號管為對照組，其余不都是實驗組 B．2號管為對照組，其余都為實驗組 C．若3號管顯橙紅色，無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶 D．若4號管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶 答案　A 解析　由實驗分析可知，1號管、2號管是對照組，3號管、4號管是實驗組，A項正確、B項錯誤；實驗設置必須遵循對照原則，3號管與1、2號管對照，3號管、2號管顯橙紅色，1號管不變色，證明白菜梗中存在過氧化物酶，C項錯誤；3號管和4號管的自變量是溫度，若4號管不顯橙紅色，與3號管對照，說明高溫使過氧化物酶變性失活，D項錯誤。 2．(2016全國Ⅰ，3)若除酶外所有試劑已預保溫，則在測定酶活力的實驗中，下列操作順序合理的是(　　) A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量 答案　C 解析　測定酶活力的影響因素時，在改變被探究因素之前，務必防止酶與底物混合，故只有C選項所述操作順序正確。 3．(2016海南，11)下列有關植物細胞能量代謝的敘述，正確的是(　　) A．含有兩個高能磷酸鍵的ATP是DNA的基本組成單位之一 B．加入呼吸抑制劑可使細胞中ADP生成減少，ATP生成增加 C．無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^程中伴隨有ATP的合成 D．光下葉肉細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中都有ATP合成 答案　D 解析　ATP中含有核糖，ATP除去兩個磷酸基團后是RNA的基本單位，A項錯誤；呼吸抑制劑抑制細胞呼吸，會使ADP生成增加，ATP生成減少，B項錯誤；無氧呼吸的第二階段不產(chǎn)生ATP，C項錯誤；光下葉肉細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體可以進行有氧呼吸，葉綠體進行光合作用，均可產(chǎn)生ATP，D項正確。 4．(2015海南，3)ATP是直接為細胞生命活動提供能量的有機物。關于ATP的敘述，錯誤的是(　　) A．酒精發(fā)酵過程中有ATP生成 B．ATP可為物質(zhì)跨膜運輸提供能量 C．ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量 D．ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成 答案　D 解析　酒精發(fā)酵是微生物的無氧呼吸，無氧呼吸在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP，A項正確；ATP可以用于細胞的主動運輸，如Ca2＋、Mg2＋通過主動運輸進入番茄細胞時消耗的能量直接由ATP提供，B項正確；ATP的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量，ATP水解時高能磷酸鍵斷裂，大量的能量會釋放出來，C項正確；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，D項錯誤。 5．(2016全國Ⅱ，29)為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃)，測定各組在不同反應時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結果如圖。回答下列問題： (1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是________組。 (2)在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會________。 (3)如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量________，原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)生物體內(nèi)酶的化學本質(zhì)是_________________________________________， 其特性有__________________________________________________(答出兩點即可)。 答案　(1)B　(2)加快　(3)不變　60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應產(chǎn)物總量也不會增加　(4)蛋白質(zhì)或RNA　高效性、專一性 解析　(1)曲線圖顯示：在反應開始的一段時間內(nèi)，40℃時產(chǎn)物濃度增加最快，說明酶的活性最高，而B組控制的溫度是40℃。(2)A組控制的溫度是20℃。在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，因酶的活性增強，A組酶催化反應速度會加快。(3)對比分析圖示中的3條曲線可推知，在時間t2時，C組的酶在60℃條件下已經(jīng)失活，所以如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，在t3時，C組產(chǎn)物的總量不變。(4)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶具有高效性、專一性，酶的作用條件較溫和。 一、單項選擇題 1．(2019鹽城月考)某種物質(zhì)的結構簡寫為A－Pα～Pβ～Pγ，下列有關該物質(zhì)的敘述正確的是(　　) A．該物質(zhì)含有三個高能磷酸鍵，其水解都能為生命活動提供能量 B．該物質(zhì)的β、γ位磷酸基團被水解后，剩余部分是組成RNA的基本單位之一 C．該物質(zhì)完全水解后的產(chǎn)物中不含糖類 D．該物質(zhì)的γ位磷酸基團脫離，釋放的能量可用于葉綠體中水的光解 答案　B 解析　該物質(zhì)為ATP，含有3個磷酸鍵，其中2個是高能磷酸鍵，遠離A的高能磷酸鍵容易斷裂和重新形成，為生命活動提供能量，A錯誤；A是腺嘌呤核苷，由腺嘌呤和核糖組成，ATP完全水解后的產(chǎn)物中有核糖，C錯誤；該物質(zhì)的γ位磷酸基團脫離，釋放的能量可用于暗反應中C3的還原，而葉綠體中水的光解利用的是光能，D錯誤。 2．(2019泰州模擬)如圖是人體細胞代謝部分簡圖。圖中甲表示ATP，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．甲→乙→丙→丁過程中，起催化作用的酶空間結構不同 B．丙是RNA的基本組成單位之一 C．丁由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成 D．在紅細胞吸收葡萄糖時，細胞中乙的含量會顯著增加 答案　D 3．下列有關ATP的敘述，不正確的是(　　) A．細胞質(zhì)和細胞核中都有ATP的分布 B．ATP中的能量可以來源于光能，也可以轉(zhuǎn)化為光能 C．ATP中的“A”與構成RNA中的堿基“A”不是同一物質(zhì) D．代謝旺盛的細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡 答案　D 解析　細胞質(zhì)和細胞核均需要消耗ATP，因此都有ATP分布，A項正確；光能可通過光反應過程轉(zhuǎn)化為ATP中的能量，ATP中的能量又可以轉(zhuǎn)化為光能，如生物的發(fā)光現(xiàn)象，B項正確；ATP中的“A”代表腺嘌呤核苷，RNA中的堿基“A”代表腺嘌呤核苷，C項正確；代謝旺盛的細胞中，ATP與ADP的轉(zhuǎn)化加快以滿足代謝對能量的需求，此過程中兩者含量保持動態(tài)平衡，D項錯誤。 4．2016年3月19日，世界室內(nèi)田徑錦標賽男子60米短跑項目在美國波特蘭舉行，作為中國選手蘇炳添的優(yōu)勢項目，男子60米使他再次創(chuàng)造黃種人歷史。下列四項中，哪項能正確表示比賽時其肌細胞中ATP的變化(縱軸表示細胞中的ATP含量，橫軸表示時間)(　　) 答案　B 解析　比賽時首先要消耗ATP，但體內(nèi)ATP含量很少，其能量供應有限，所以有減少趨勢，利用后可由ADP迅速轉(zhuǎn)化，隨著ATP的再生，其含量又會進一步增加，故變化趨勢為先降低，后升高，B正確。 5．下圖中曲線b表示在最適溫度和pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。據(jù)圖分析正確的是(　　) A．增大pH，重復該實驗，A、B點位置都不變 B．B點后，升高溫度，酶活性增加，曲線將呈現(xiàn)曲線c所示變化 C．酶量增加后，圖示反應速率可用曲線a表示 D．反應物濃度是限制曲線AB段反應速率的主要因素 答案　D 解析　題干中指出曲線b表示在最適溫度和pH條件下，因此如果增大pH，酶的活性會下降，A、B點位置都會下移，A項錯誤；曲線b是在最適溫度條件下測得的，因此B點后，如果升高溫度，酶活性將會下降，反應速率下降，B項錯誤；曲線b在B點時反應速率不再增加，這是受酶的數(shù)量的限制，因此如果酶量增加，圖示反應速率可用曲線c表示，C項錯誤；從圖中可以看出，在曲線AB段反應速率與反應物濃度呈正相關，因此反應物濃度是限制曲線AB段反應速率的主要因素，D項正確。 6．(2018江蘇泰州中學第一次聯(lián)考)如圖表示不同pH及溫度對某反應產(chǎn)物生成量的影響，下列相關敘述正確的是(　　) A．隨著pH的升高，酶的活性先降低后增大 B．該酶的最適溫度是35℃ C．酶的最適pH相對穩(wěn)定，一般不隨溫度變化 D．隨著溫度的升高，酶的活性逐漸降低 答案　C 解析　據(jù)圖分析可知，在一定范圍內(nèi)，隨著pH的升高，酶的活性先增大后降低，A錯誤；該圖只反映出在30℃、33℃、35℃、37℃條件下的情況，所以不能得出“該酶的最適溫度是35℃”的結論，B錯誤；由圖可知溫度不影響酶的最適pH，所以隨著溫度的升高，酶的最適pH(pH＝8)保持不變，C正確；在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性先增大后降低，D錯誤。 7．(2019成都高三一模)蘇氨酸在蘇氨酸脫氨酶等酶的作用下，通過5步反應合成異亮氨酸。當細胞中異亮氨酸濃度足夠高時，其與蘇氨酸脫氨酶結合，抑制酶活性；當異亮氨酸的濃度下降到一定程度時，異亮氨酸脫離蘇氨酸脫氨酶，使蘇氨酸脫氨酶重新表現(xiàn)出活性，從而重新合成異亮氨酸。反應過程如下圖所示。以下推測合理的是(　　) A．異亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量 B．細胞通過正反饋調(diào)節(jié)機制控制異亮氨酸的濃度 C．蘇氨酸脫氨酶空間結構發(fā)生改變后可恢復正常 D．異亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反應 答案　C 8．(2018沈陽一中高三沖刺演練)將等量的α淀粉酶(70℃下活性不受影響，100℃高溫下失活)與β淀粉酶(70℃處理15min即失活)加適量蒸餾水混合，分為甲、乙、丙三組后，分別按下表所示步驟進行實驗。下列說法正確的是(　　) 　組別 步驟　　　 甲 乙 丙 步驟一 25℃下處理 70℃水浴處理 15min后取出 100℃下處理 15min后取出 步驟二 在25℃條件下加入等量且足量的淀粉溶液 步驟三 一段時間后，分別測量三組淀粉剩余量 淀粉剩余量 a b c A.上述兩種酶存在差異的根本原因是氨基酸與肽鏈的空間結構不同 B．丙組按步驟一處理后冷卻至70℃，其中α淀粉酶有活性 C．a(chǎn)與b的差值可體現(xiàn)出α淀粉酶的活性 D．a(chǎn)－b與b－c的大小可用于比較兩種酶在25℃下的活性 答案　D 解析　上述兩種酶存在差異的根本原因是決定酶的基因不同，A錯誤；由于α淀粉酶在100℃高溫下失活，而β淀粉酶70℃處理15min即失活，因此丙組按步驟一處理后冷卻至70℃，α淀粉酶與β淀粉酶均無活性，B錯誤；由于25℃下處理甲組，兩種酶都具有活性，70℃水浴處理15min后β淀粉酶失活，因此a與b的差值可體現(xiàn)出β淀粉酶的活性，C錯誤；70℃水浴處理15min后β淀粉酶失活，而100℃下處理15min后兩種酶均失活，因此b－c的大小可體現(xiàn)出α淀粉酶在25℃下的活性，結合選項C的分析可知，a－b與b－c的大小可用于比較兩種酶在25℃下的活性，D正確。 二、多項選擇題 9．在線粒體的內(nèi)外膜間隙中存在著一類標志酶——腺苷酸激酶，它能將ATP分子末端的磷酸基團轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有關分析錯誤的是(　　) A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴隨著1分子ADP的生成 B．腺苷酸激酶催化該反應一般與放能反應相聯(lián)系 C．腺苷酸激酶與細胞內(nèi)ATP與ADP的平衡維持有關 D．腺苷酸激酶發(fā)揮作用時伴隨著高能磷酸鍵的斷裂與形成 答案　AB 解析　ATP分子含3個磷酸基團，ADP含2個磷酸基團，AMP含1個磷酸基團，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脫掉1個磷酸基團，形成1分子ADP，同時脫掉的磷酸基團轉(zhuǎn)移到AMP上，又形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解時會伴隨著2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化該反應會釋放能量，一般與吸能反應相聯(lián)系；腺苷酸激酶能促進ATP的水解，故腺苷酸激酶與細胞內(nèi)ATP與ADP的平衡維持有關；腺苷酸激酶能將ATP分子末端的磷酸基團轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶發(fā)揮作用時伴隨著高能磷酸鍵的斷裂與形成。 10．(2018蘇州一模)研究人員從木耳菜中提取過氧化物酶(POD)，分別測定其催化四種不同酚類物質(zhì)及H2O2反應中的酶活性，實驗結果如下圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．圖1所示實驗的主要目的是探究酚類物質(zhì)的濃度對POD活性的影響 B．由圖1可知，底物濃度相同時，POD催化酚類2的反應速率大于酚類3 C．由圖2可知，在不同的H2O2濃度下，POD活性可能相同 D．POD既能催化酚類物質(zhì)的反應又能催化H2O2的反應，說明酶具有高效性 答案　ABD 解析　圖1所示實驗的自變量為酚類物質(zhì)的種類和濃度，因變量是POD活性，主要目的是探究4種不同酚類物質(zhì)的濃度對POD活性的影響，A錯誤；底物(酚類物質(zhì))濃度在0～0.04molL－1時，POD催化酚類3的反應速率大于酚類2，B錯誤；由圖2可知，在不同的H2O2濃度下，POD活性可能相同，如H2O2濃度為0.6%和0.8%時，POD活性相同，C正確；POD與無機催化劑對比，降低化學反應活化能更明顯，才可以說明酶具有高效性，D錯誤。 三、非選擇題 11．ATP酶復合體是原核細胞與真核細胞內(nèi)普遍具有的一類功能蛋白，該分子由若干亞基組成，主要功能是將生物膜一側(cè)的H＋搬運到另一側(cè)時推動其部分亞基運轉(zhuǎn)，從而催化形成ATP，請回答下列問題： (1)該生物大分子的單體是________________，合成場所是______________。 (2)該分子在與能量轉(zhuǎn)換有關的細胞器中大量存在：葉綠體中該分子分布的場所是________________________________________________________________________； 線粒體中該分子分布于內(nèi)膜上，故有氧呼吸的第____________________________ 階段產(chǎn)生大量的ATP。原核細胞中沒有具膜結構的細胞器，故該分子很可能位于細胞的________(結構)上。 (3)一個ATP分子中有________個高能磷酸鍵，ATP除了作為細胞生命活動的____________物質(zhì)外，高能磷酸鍵斷裂后產(chǎn)生的AMP還可作為____________________過程的原料。 答案　(1)氨基酸　核糖體　(2)類囊體薄膜　三　細胞膜　(3)兩(或二)　直接能源　轉(zhuǎn)錄或RNA自我復制 解析　(1)由題意可知，ATP酶復合體是一類功能蛋白，蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，合成場所是核糖體。(2)葉綠體中形成ATP的場所是類囊體薄膜；線粒體中ATP酶復合體分布在線粒體內(nèi)膜上，故有氧呼吸的第三階段產(chǎn)生大量的ATP。原核細胞中沒有具膜結構的細胞器，故ATP酶復合體很可能位于細胞的細胞膜上。(3)一個ATP分子中有兩個高能磷酸鍵，ATP除了作為細胞生命活動的直接能源物質(zhì)外，高能磷酸鍵斷裂后產(chǎn)生的AMP還可作為轉(zhuǎn)錄或RNA自我復制過程的原料。 12．(2018福建永春一中等四校高三第二次聯(lián)考)圖甲表示酶和催化劑改變化學反應速率的原理，圖乙表示加入抑制劑對起始反應速率的影響。酶的抑制劑是與酶結合并降低酶活性的分子。競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性部位，非競爭性抑制劑與酶活性部位以外的其他位點結合，從而抑制酶的活性。請分析作答： (1)從甲圖可知，與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用__________，因而催化效率更高。 (2)活細胞產(chǎn)生酶的場所是____________，需要的原料是__________________。蛙的紅細胞合成酶所需要的ATP主要由____________(過程)產(chǎn)生。 (3)信號肽假說認為，編碼分泌蛋白的mRNA結合到附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的__________上，翻譯時首先合成的是N末端帶有疏水氨基酸殘基的信號肽，它被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體識別并與之相結合。信號肽引導肽鏈經(jīng)由膜中蛋白質(zhì)形成的孔道到達內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔，但蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)到高爾基體加工時卻沒有了信號肽序列，據(jù)此我們可以推斷：________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)圖乙中對照組是__________曲線的結果，其中曲線B為加入__________抑制劑的曲線。判斷理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)更顯著　 (2)細胞核或核糖體　核糖核苷酸或氨基酸　有氧呼吸 (3)核糖體　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能存在蛋白酶(或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能存在切去信號肽的酶) (4)A　競爭性　隨著底物濃度的增大，與抑制劑結合的酶的比例減小，抑制作用逐漸減小，起始反應速率逐漸接近正常 解析　(1)從甲圖可知，與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。 (2)酶的化學本質(zhì)是RNA或蛋白質(zhì)，產(chǎn)生RNA的場所是細胞核，需要的原料是核糖核苷酸；產(chǎn)生蛋白質(zhì)的場所是核糖體，需要的原料是氨基酸。蛙的紅細胞含有線粒體等細胞器，ATP主要由有氧呼吸產(chǎn)生。 (3)翻譯時，編碼分泌蛋白的mRNA要結合到附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體上；根據(jù)題意可知，信號肽經(jīng)由膜中蛋白質(zhì)形成的孔道到達內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔，但蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)到高爾基體加工時卻沒有了信號肽序列，說明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能存在蛋白酶(切去信號肽的酶)，把信號肽切去了。 (4)圖乙中A曲線催化效率最高，表示活性不被抑制的酶，屬于對照組；由曲線B的走勢可知，曲線B為加入競爭性抑制劑的曲線，判斷的依據(jù)：隨底物濃度的增大，底物與酶活性位點結合的機會增大，競爭性抑制劑與酶活性位點結合機會減小，因此隨著底物濃度增大，競爭性抑制劑的抑制效力會變得越來越小，起始反應速率逐漸接近正常。