2019年高考生物二輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)保分專題三 酶與ATP學(xué)案.doc

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基礎(chǔ)保分專題三 酶與ATP NO.1　學(xué)前自主測評(píng) [選擇題—練明高頻考點(diǎn)] 考點(diǎn)一 ATP在細(xì)胞代謝中的作用 1．ATP是直接為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量的有機(jī)物。關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)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(yùn)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 解析：選D　ATP是由腺嘌呤、核糖和磷酸組成的。 2．(2018洛陽模擬)如圖為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式，下列敘述正確的是(　　) A．ATP經(jīng)DNA酶水解后的產(chǎn)物是合成RNA的原料之一 B．細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)過程伴隨著ATP的水解 C．酶1和酶2的功能不同的根本原因是組成二者基本單位的種類、數(shù)量和排列順序不同 D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制發(fā)生在所有生物體內(nèi)，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性 解析：選B　DNA酶可將DNA分子水解為脫氧核苷酸，但不能水解ATP。細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)過程中需要ATP提供能量。酶1和酶2的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，二者功能不同的根本原因是控制這兩種酶合成的基因不同。病毒是專營寄生性生物，沒有獨(dú)立的能量代謝體系，其體內(nèi)不能發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。 3．(2019屆高三濟(jì)寧摸底)ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)四種高能磷酸化合物，它們的結(jié)構(gòu)只是堿基的不同，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．ATP的合成常伴隨著細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng) B．1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì) C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脫氧核糖構(gòu)成的 D．UTP斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵后可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料 解析：選C　細(xì)胞的吸能反應(yīng)常伴隨著ATP的水解，放能反應(yīng)總是與ATP的合成相關(guān)聯(lián)；根據(jù)題干可知，1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì)，即磷酸、核糖和堿基；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的；UTP斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一，可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料。 4．(2018三門峽二模)磷酸肌酸主要儲(chǔ)存于動(dòng)物和人的肌細(xì)胞中，是一種高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，圖示如下： 磷酸肌酸(C～P)＋ADPATP＋肌酸(C) 下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．磷酸肌酸是能量的一種儲(chǔ)存形式，是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì) B．磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián) C．肌肉收縮時(shí)，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定 D．可推測生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等 解析：選A　ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)；由題圖可知，磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián)；肌肉收縮時(shí)，磷酸肌酸可轉(zhuǎn)化為ATP，故可使ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定；生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等。 5．(2018長沙二模)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些蚜蟲能合成類胡蘿卜素，其體內(nèi)的類胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)的組織細(xì)胞，而且還決定蚜蟲的體色。陽光下蚜蟲的ATP生成量將會(huì)增加，黑暗時(shí)蚜蟲的ATP含量會(huì)下降。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．正常情況下蚜蟲在黑暗中合成ATP時(shí)會(huì)伴隨著O2的消耗 B．蚜蟲合成ATP時(shí)所需能量僅僅來自呼吸作用 C．蚜蟲做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，陽光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣 D．蚜蟲ATP含量在陽光下比黑暗時(shí)多，說明其體內(nèi)的ATP含量不穩(wěn)定 解析：選A　在黑暗中，蚜蟲合成ATP時(shí)所需的能量來源于呼吸作用，因此正常情況下會(huì)伴隨著O2的消耗；根據(jù)題意可知，蚜蟲合成ATP時(shí)所需能量不僅來自呼吸作用，還可來自類胡蘿卜素吸收的光能；蚜蟲做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論在陽光下還是在黑暗中，ATP的消耗量是一樣的；雖然蚜蟲ATP含量在陽光下比黑暗時(shí)多，但是兩種環(huán)境中都會(huì)發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化并且處于動(dòng)態(tài)平衡中，故其體內(nèi)的ATP含量相對(duì)穩(wěn)定。 考點(diǎn)二 酶在細(xì)胞代謝中的作用 6．(2018贛州一模)下列關(guān)于酶的敘述，正確的是(　　) A．酶的合成一定需要核糖體，但不一定需要高爾基體 B．pH較低時(shí)一定會(huì)降低酶的活性，但溫度較低時(shí)則不一定會(huì)降低酶的活性 C．在任何條件下，酶降低活化能的效果一定比無機(jī)催化劑顯著 D．所有活細(xì)胞都具有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶，但不一定都分布在線粒體中 解析：選D　對(duì)于化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)類的酶需要在核糖體上合成，而化學(xué)本質(zhì)為RNA的酶則不需要核糖體，有些酶是分泌蛋白，有些酶是胞內(nèi)蛋白，其中胞內(nèi)蛋白不需要高爾基體的加工；不同酶的最適pH不同，因此pH較低時(shí)不一定會(huì)降低酶的活性，反而可能升高酶的活性，如胃蛋白酶；酶降低化學(xué)反應(yīng)的活化能較無機(jī)催化劑顯著，體現(xiàn)出酶的高效性，但酶的催化作用需要適宜的條件，因此并不是在任何條件下酶降低活化能的效果一定比無機(jī)催化劑顯著；細(xì)胞呼吸是生命的特征之一，所有活細(xì)胞都具有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶，但這些酶不一定都分布在線粒體中，如原核細(xì)胞沒有線粒體。 7．(2019屆高三廣東五校協(xié)作體聯(lián)考)核酶是具有催化功能的RNA分子，在特異地結(jié)合并切斷特定的mRNA后，核酶可從雜交鏈上解脫下來，重新結(jié)合和切割其他的mRNA分子。下列關(guān)于核酶的敘述，正確的是(　　) A．向核酶中滴加雙縮脲試劑，水浴加熱可發(fā)生紫色反應(yīng) B．與不加核酶組相比，加核酶組mRNA降解較快，由此可反映核酶的高效性 C．核酸具有熱穩(wěn)定性，故核酶的活性不受溫度的影響 D．核酶與催化底物特異性結(jié)合時(shí)，有氫鍵形成，也有磷酸二酯鍵的斷裂 解析：選D　根據(jù)題意可知，核酶是具有催化功能的RNA分子，因此不會(huì)和雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)；與不加核酶組相比，加核酶組mRNA降解較快，由此可反映核酶具有催化作用，但不能反映其高效性；核酸具有熱穩(wěn)定性，但是在高溫條件下結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變，因此核酶的活性受溫度的影響；核酶與催化底物特異性結(jié)合時(shí)，核酶和mRNA之間有氫鍵形成，而切割mRNA分子時(shí)也有磷酸二酯鍵的斷裂。 8．(2018合肥一模)為研究溫度對(duì)酶活性的影響，在40 ℃(a組)和20 ℃(b組)條件下測定不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度，結(jié)果如圖，以下敘述正確的是(　　) A．b組t2后由于酶達(dá)到飽和點(diǎn)，反應(yīng)速率達(dá)最大值 B．a(chǎn)組O～t1時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率始終保持不變 C．a(chǎn)組和b組的pH、酶濃度、反應(yīng)物總量都應(yīng)相同 D．30 ℃條件下達(dá)到反應(yīng)平衡點(diǎn)的時(shí)間介于t1和t2之間 解析：選C　b組t2后產(chǎn)物濃度不再升高，其酶促反應(yīng)的速率為零；a組O～t1時(shí)間內(nèi)隨反應(yīng)時(shí)間的延長其產(chǎn)物濃度的增加速率減慢，說明其反應(yīng)速率逐漸降低；題圖是為研究溫度對(duì)酶活性的影響，在40 ℃(a組)和20 ℃(b組)條件下測定不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度隨時(shí)間變化的曲線圖，該實(shí)驗(yàn)中的pH、酶濃度、反應(yīng)物總量均屬于無關(guān)變量，無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜；該酶在40 ℃時(shí)的活性較20 ℃時(shí)的活性高，但無法判斷該酶催化反應(yīng)的最適溫度，因此無法確定30 ℃條件下達(dá)到反應(yīng)平衡點(diǎn)的時(shí)間是否介于t1和t2之間。 考點(diǎn)三 與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析 9．(2018贛州模擬)在三支試管中加入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的過氧化氫溶液，再分別加入適量的二氧化錳、新鮮豬肝研磨液、唾液，一段時(shí)間后測得底物含量變化如圖所示。則下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．曲線乙表示二氧化錳的催化作用，曲線甲與曲線乙對(duì)照反映了無機(jī)催化劑具有專一性 B．曲線丙表示豬肝中過氧化氫酶的催化作用，曲線甲與曲線丙對(duì)照反映酶具有專一性 C．曲線丙與曲線乙對(duì)照可以說明酶具有高效性 D．曲線甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶與該底物不能形成酶—底物復(fù)合物 解析：選A　酶的高效性是指同無機(jī)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，由圖分析，催化效率丙>乙>甲，則甲、乙、丙三條曲線分別對(duì)應(yīng)唾液、二氧化錳、新鮮豬肝研磨液作用曲線。專一性是指每一種酶只能催化一種或者一類化學(xué)反應(yīng)，曲線甲、乙對(duì)照不能得出無機(jī)催化劑具有專一性。曲線甲表示唾液淀粉酶不能催化過氧化氫的分解，曲線丙表示過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解，二者對(duì)照能說明酶具有專一性。與乙相比，丙催化的時(shí)間短，效率高，因此可以說明酶具有高效性。曲線甲不下降的原因是酶具有專一性，唾液淀粉酶不能催化過氧化氫的分解。 10．(2019屆高三石家莊評(píng)估)如圖是某課外活動(dòng)小組在探究酶活性的影響因素時(shí)繪制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)的自變量是H2O2的分解速率，因變量是溫度 B．100 ℃時(shí)H2O2剩余量最少，說明高溫條件下酶沒有失活 C．0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒有分解，說明此溫度下酶的活性受到抑制 D．75 ℃時(shí)H2O2酶的活性高于50 ℃時(shí)H2O2酶的活性 解析：選C　本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是H2O2的分解速率；H2O2在受熱條件下，分解速率加快，100 ℃時(shí)H2O2剩余量最少，是因?yàn)楦邷卮偈笻2O2分解速率加快，不能說明高溫條件下酶沒有失活；0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒有分解，說明此溫度下酶的活性受到抑制；75 ℃時(shí)H2O2的剩余量低于50 ℃時(shí)H2O2的剩余量，是因?yàn)闇囟容^高時(shí)，H2O2自身分解速率較快，而不是酶活性較強(qiáng)。 [非選擇題—練通綜合交匯] 11．圖1和圖2是某生物興趣小組通過實(shí)驗(yàn)探究H2O2分解的條件而繪制的曲線圖。請(qǐng)回答下列問題： (1)圖1和圖2所代表的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的自變量依次為____________________、__________。 (2)由圖1可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是過氧化氫酶具有__________。 (3)圖2中限制AB段和BC段O2產(chǎn)生速率的主要因素分別是________________、__________________。 (4)該興趣小組還根據(jù)圖3做了關(guān)于溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)，探究經(jīng)過t4溫度處理的酶，當(dāng)溫度降低到t3時(shí)，其活性是否可以恢復(fù)到較高水平。關(guān)于變量的設(shè)置：取3支試管，編號(hào)為甲、乙、丙，各加入適宜濃度的該酶溶液1 mL；甲和乙作為對(duì)照組應(yīng)分別在溫度為_____和_____水浴裝置中保溫適宜時(shí)間，丙作為實(shí)驗(yàn)組的處理為____________________________________________________________。 解析：(1)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是探究H2O2在不同條件下的分解情況，所以對(duì)應(yīng)的變化條件即為自變量。(2)分析圖1可得出過氧化氫酶具有高效性的特點(diǎn)。(3)圖2中AB段，隨著H2O2濃度的增大，O2產(chǎn)生速率也不斷增大，說明H2O2濃度是限制AB段O2產(chǎn)生速率的主要因素；BC段，O2產(chǎn)生速率不再隨H2O2濃度的增大而增大，此時(shí)的主要限制因素為過氧化氫酶數(shù)量(濃度)。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)需分為三組，一組溫度設(shè)定在t3，一組溫度設(shè)定在t4，一組溫度應(yīng)從t4降到t3。 答案：(1)催化劑種類　H2O2濃度　(2)高效性 (3)H2O2濃度　過氧化氫酶數(shù)量(濃度)　(4)t3　t4　先在溫度為t4水浴裝置中保溫適宜時(shí)間，后在溫度為t3水浴裝置中保溫適宜時(shí)間 12．(2018南昌模擬)酶是具有生物催化功能的高分子物質(zhì)。在酶的催化反應(yīng)體系中，反應(yīng)物分子被稱為底物，底物通過酶的催化轉(zhuǎn)化為其他分子。幾乎所有的細(xì)胞活動(dòng)進(jìn)程都需要酶的參與，以提高效率。請(qǐng)回答下列問題： (1)酚氧化酶與酚類底物在細(xì)胞中能實(shí)現(xiàn)分類存放，是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)具有________系統(tǒng)，組成該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有的功能特性是________________。茶葉細(xì)胞中也存在眾多種類的酚類物質(zhì)與酚氧化酶。綠茶制取過程中必須先進(jìn)行熱鍋高溫炒制，這一過程的目的是________________________________________________________。 (2)茶樹的Rubicon酶在CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，Rubicon酶的存在場所為____________；該酶具有“兩面性”，在O2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中會(huì)產(chǎn)生CO2，其“兩面性”與酶的________(特性)相矛盾。 (3)如圖中曲線表示將酶在不同溫度下保溫足夠長時(shí)間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性，由圖可得出：__________________________________________。 為了驗(yàn)證這一結(jié)論，請(qǐng)以耐高溫的纖維素分解酶為實(shí)驗(yàn)材料，比較在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存對(duì)酶活性的影響，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路： _________________________________________。 解析：(1)酚氧化酶與酚類底物在細(xì)胞中能實(shí)現(xiàn)分類存放，是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)具有生物膜系統(tǒng)，生物膜結(jié)構(gòu)的功能特性是選擇透過性。綠茶制取過程中必須先進(jìn)行熱鍋高溫炒制，這一過程的目的是高溫使酚氧化酶失活。(2)茶樹的Rubicon酶在CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，該反應(yīng)屬于暗反應(yīng)中的物質(zhì)變化，因此Rubicon酶的存在場所為葉綠體基質(zhì)；該酶具有“兩面性”，其“兩面性”與酶的專一性相矛盾。(3)由圖可得出酶在較低溫度下儲(chǔ)存活性受影響小，在較高溫度下儲(chǔ)存活性受影響大。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，可以將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存足夠長時(shí)間后，再在最適溫度下測量其活性。 答案：(1)生物膜　選擇透過性　高溫使酚氧化酶失活　(2)葉綠體基質(zhì)　專一性　(3)酶在較低溫度下儲(chǔ)存活性受影響小，在較高溫度下儲(chǔ)存活性受影響大　將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲(chǔ)存足夠長時(shí)間后，再在最適溫度下測量其活性 13．為了探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響，某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料：直徑4 cm、厚度0.5 cm的馬鈴薯塊莖圓片若干，隨機(jī)平均分為三組。實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象(表中“—”表示不做處理)如表： 步驟 第1組 第2組 第3組 1 mol/L的鹽酸溶液 浸泡5 min — — 1 mol/L的NaOH溶液 — ① — 蒸餾水 — — 浸泡5 min 將馬鈴薯塊莖圓片取出后，用吸水紙吸去其表面多余的液體 體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液 5滴 5滴 5滴 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 無氣泡產(chǎn)生 ② 請(qǐng)分析回答下列問題： (1)表格中的①是______________，②是____________。 (2)該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有_______________________________(至少寫出兩種)。 (3)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上均無氣泡產(chǎn)生，原因是________________________________________________________________________。 (4)放置幾分鐘后，該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)第3組馬鈴薯塊莖圓片上基本無氣泡產(chǎn)生，第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上竟然有少量氣泡產(chǎn)生。請(qǐng)分析：第3組基本無氣泡產(chǎn)生的原因是_________________；第1、2組有少量氣泡產(chǎn)生的原因可能是_____________(寫出一點(diǎn)即可)。 解析：(1)對(duì)第1、2、3組馬鈴薯塊莖圓片的處理分別是用鹽酸溶液、NaOH溶液、蒸餾水浸泡，且浸泡時(shí)間均為5 min。第1、2組結(jié)果說明強(qiáng)酸和強(qiáng)堿影響了過氧化氫酶的活性，第3組沒有用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿處理，過氧化氫酶的活性較強(qiáng)，會(huì)催化過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣。(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量是pH，無關(guān)變量有多種，如馬鈴薯塊莖圓片的大小、浸泡時(shí)間、過氧化氫溶液的濃度和用量、觀察時(shí)間等。(3)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿會(huì)使過氧化氫酶變性失活，因此，在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上無氣泡產(chǎn)生。(4)第3組馬鈴薯塊莖圓片上起初有大量氣泡產(chǎn)生是過氧化氫酶催化過氧化氫分解的結(jié)果，當(dāng)過氧化氫全部被分解后，不再產(chǎn)生氣泡。一段時(shí)間后，第1、2組馬鈴薯塊莖圓片上有少量氣泡產(chǎn)生，可能是過氧化氫自然分解，產(chǎn)生的氧氣積累，也可能是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿浸泡時(shí)間短，只使馬鈴薯塊莖圓片中部分酶失活，使過氧化氫分解速度減慢，放置幾分鐘后氣體逐漸積累并形成氣泡。 答案：(1)浸泡5 min　有大量氣泡產(chǎn)生　(2)馬鈴薯塊莖圓片的大小、浸泡時(shí)間、過氧化氫溶液的濃度和用量、觀察時(shí)間等　(3)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿使馬鈴薯塊莖圓片中的過氧化氫酶失活　(4)過氧化氫分解完畢　過氧化氫自然分解產(chǎn)生的氣體得到積累，形成少量氣泡(合理即可) NO.2　練后循圖憶知 [查清易錯(cuò)小點(diǎn)](判斷正誤) 1．ATP能在神經(jīng)元線粒體的內(nèi)膜上產(chǎn)生， 神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)消耗ATP (√) (2016全國卷Ⅰ，T1AD) 2．DNA與ATP中所含元素的種類相同(√) (2015全國卷Ⅰ，T1A) 3．ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)(√) (2014全國卷Ⅱ，T1C) 4．在生物體的活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行 (2014四川卷，T1D)() 5．ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸，其合成所需的能量由磷酸提供() 6．ATP、DNA、RNA中的“A”表示的含義相同() 7．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性(√) 8．淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成() (2017海南卷，T3A) [理清知識(shí)主干] 1．記牢ATP的結(jié)構(gòu)和組成 (1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基團(tuán)。 (2)ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵容易水解與合成。 2．理清ATP的合成、利用與細(xì)胞代謝的關(guān)系(填圖) 3．明確ATP產(chǎn)生與O2間的關(guān)系 (1)A點(diǎn)時(shí)ATP產(chǎn)自無氧呼吸。 (2)B點(diǎn)后ATP產(chǎn)生量不再隨供氧量增加而增加，其限制因子可能為、ADP、磷酸等。 [練通高考能力] 1．下列關(guān)于肌細(xì)胞中ATP的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．ATP與ATP酶中含有C、H、O元素 B．ATP與RNA分子中都含有核糖殘基 C．CO2分子的產(chǎn)生過程會(huì)合成少量ATP D．ATP可為O2的吸收和利用過程提供能量 解析：選D　ATP 由C、H、O、N、P五種元素組成，ATP酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，含有C、H、O、N等元素；ATP分子中含有腺苷和磷酸基團(tuán)，腺苷由核糖和腺嘌呤組成，RNA分子含有磷酸、核糖和堿基；肌細(xì)胞合成CO2分子的過程為有氧呼吸第二階段，該過程產(chǎn)生少量的ATP；O2的吸收屬于自由擴(kuò)散，不消耗能量。 2．在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．已知某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端，若要使已有DNA末端被32P標(biāo)記上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的“γ”位上 B．若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的“γ”位上 C．ATP中兩個(gè)磷酸基團(tuán)被水解掉后所得的物質(zhì)是合成RNA分子的單體之一 D．dATP中的兩個(gè)高能磷酸鍵儲(chǔ)存的能量基本相同，但穩(wěn)定性不同 解析：選B　若用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的γ位上；dA—Pα～Pβ～Pγ脫去Pβ和Pγ這兩個(gè)磷酸基團(tuán)后，余下的結(jié)構(gòu)為腺嘌呤脫氧核苷酸，是DNA的基本組成單位之一，若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的α位上；ATP中兩個(gè)磷酸基團(tuán)被水解后所得的物質(zhì)是腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA分子的單體之一；dATP中的兩個(gè)高能磷酸鍵儲(chǔ)存的能量基本相同，但穩(wěn)定性不同，遠(yuǎn)離“dA”的高能磷酸鍵更易水解。 3．在細(xì)胞內(nèi)普遍存在以下化學(xué)反應(yīng)：蛋白質(zhì)E＋ATP→蛋白質(zhì)EATP復(fù)合物→蛋白質(zhì)E＋ADP＋Pi＋能量。下列分析錯(cuò)誤的是(　　) A．一般來說，細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)吸能反應(yīng)由該反應(yīng)提供能量 B．該反應(yīng)主要發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上[H]和氧氣結(jié)合的階段 C．用32P標(biāo)記ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)，則釋放的Pi含32P D．控制蛋白質(zhì)E合成的基因在細(xì)胞分化過程中不存在選擇性表達(dá) 解析：選B　題干中的反應(yīng)過程為ATP的水解，蛋白質(zhì)E為ATP水解酶，一般來說，大多數(shù)吸能反應(yīng)與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系。ATP的水解常常發(fā)生在細(xì)胞的耗能部位，而線粒體內(nèi)膜上[H]和氧氣結(jié)合的階段所產(chǎn)生的能量用于ATP的合成。ATP水解會(huì)斷裂遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵，因此釋放的Pi含32P。控制蛋白質(zhì)E合成的基因?yàn)楣芗一?，任何?xì)胞中都需要表達(dá)，不存在選擇性表達(dá)。 [知識(shí)深化拓展] 1．熟知酶的“一來源、一作用、二本質(zhì)和三特性”(填圖) 2．把握與酶有關(guān)的三類曲線(據(jù)圖填空) (1)酶的作用原理曲線： ①由圖可知，酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能 ②若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能 (2)酶的特性曲線： ①圖1中加酶的曲線和加無機(jī)催化劑的曲線比較，表明酶具有高效性 ②圖2中兩曲線比較，表明酶具有專一性 (3)影響酶促反應(yīng)速率的因素曲線： ①分析圖1和圖2：溫度和pH通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)速率 ②分析圖3：OP段的限制因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度 [?？碱}點(diǎn)練通] 直接考查酶的本質(zhì)、作用及特性 1．(2017全國卷Ⅱ)下列關(guān)于生物體中酶的敘述，正確的是(　　) A．在細(xì)胞中，核外沒有參與DNA合成的酶 B．由活細(xì)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(yīng)最適溫度和保存溫度是37 ℃ 解析：選C　鹽析法主要用于蛋白質(zhì)的分離、純化，胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因而可用鹽析法進(jìn)行沉淀；真核細(xì)胞中DNA主要分布于細(xì)胞核中，細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布，所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中；酶作為生物催化劑可以在生物體內(nèi)發(fā)揮作用，也可以在生物體外發(fā)揮作用；唾液淀粉酶催化反應(yīng)的最適溫度為37 ℃左右，而該酶通常在低溫下保存。 2．(2018煙臺(tái)檢測)下列對(duì)動(dòng)物體內(nèi)酶、激素和ATP這三類有機(jī)物的相關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．這三類有機(jī)物一定都含有C、H、O B．成年男性體內(nèi)，精原細(xì)胞形成精子的過程中有酶、激素和ATP的參與 C．能合成酶的細(xì)胞一定都能合成ATP D．酶和ATP均可以在細(xì)胞內(nèi)外發(fā)揮作用，而激素只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用 解析：選D　酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì)或RNA，激素為固醇類或含氮類物質(zhì)，它們和ATP都含有C、H、O；精原細(xì)胞形成精子的過程中需酶的催化，需要性激素的調(diào)節(jié)，需要消耗ATP；活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外)均能合成酶和ATP，能合成酶的細(xì)胞一定都能合成ATP；激素大多數(shù)由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌進(jìn)入細(xì)胞外液中發(fā)揮作用。 [歸納拓展]　辨析酶、激素、抗體、神經(jīng)遞質(zhì) 比較項(xiàng)目 酶 激素 抗體 神經(jīng)遞質(zhì) 化學(xué)本質(zhì) 多為蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA 蛋白質(zhì)、多肽、固醇、氨基酸衍生物等 球蛋白 乙酰膽堿、多巴胺、氨基酸類、NO等 產(chǎn)生細(xì)胞 活細(xì)胞 內(nèi)分泌腺細(xì)胞或下丘腦細(xì)胞 漿細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞 作用部位 細(xì)胞內(nèi)外 靶細(xì)胞或靶器官 內(nèi)環(huán)境 突觸后膜作用后 變化 不發(fā)生改變 被滅活 被降解 被降解或移走 以曲線為載體，考查酶的特性及影響因素 3．為了研究外界因素對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：①組(20 ℃)、②組(40 ℃)和③組(60 ℃)，測定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是②組 B．在t1之前，如果①組溫度提高 10 ℃，則反應(yīng)速率會(huì)加快 C．在t2時(shí)，向③組增加2倍量的底物，則t3時(shí)產(chǎn)物總量增加 D．該實(shí)驗(yàn)說明溫度可以影響酶的催化效率 解析：選C　分析曲線圖可知：在②組(40 ℃)，反應(yīng)到達(dá)化學(xué)平衡所需的時(shí)間最短，故三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是②組；從曲線圖來看，三個(gè)溫度條件較適宜的是40 ℃，而①組是20 ℃條件下溫度對(duì)某種酶活性的影響曲線，故在t1反應(yīng)尚未達(dá)到化學(xué)平衡之前，如果①組溫度提高10 ℃，那么①組酶促反應(yīng)的速率會(huì)加快；③組為60 ℃條件下溫度對(duì)某種酶活性的影響曲線，由圖可知，在t2時(shí)，產(chǎn)物濃度不再改變，說明高溫使酶變性失活，此時(shí)向反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，產(chǎn)物總量不變；該實(shí)驗(yàn)說明溫度可以影響酶的催化效率。 4．(2018南京模擬)研究人員從胡蘿卜中提取過氧化物酶(POD)所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，有關(guān)分析正確的是(　　) A．處理時(shí)間從15 min增加到80 min,40 ℃下POD活性減小最顯著 B．處理時(shí)間60 min內(nèi)，在所有的溫度下POD活性都顯著下降 C．該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性，自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度 D．H2O2濃度過高會(huì)抑制POD的活性，與溫度對(duì)POD活性的影響完全相同 解析：選C　據(jù)圖甲分析，處理時(shí)間從15 min增加到80 min，45 ℃下POD活性減小最顯著；處理時(shí)間60 min內(nèi)，25 ℃下POD活性下降不顯著；據(jù)圖分析可知，該實(shí)驗(yàn)的因變量是POD活性，自變量有溫度、時(shí)間和底物濃度；從圖乙看出，H2O2濃度過高會(huì)抑制POD的活性，與溫度對(duì)POD活性的影響不完全相同。 [技法點(diǎn)撥]　“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線 [知識(shí)深化拓展] 1．掌握有關(guān)酶的兩類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 (1)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路： 實(shí)驗(yàn)名稱 對(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組 衡量標(biāo)準(zhǔn) 驗(yàn)證某種酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA 已知蛋白液＋雙縮脲試劑 待測酶液＋雙縮脲試劑 是否出現(xiàn)紫色 已知RNA＋吡羅紅試劑 待測酶液＋吡羅紅試劑 是否出現(xiàn)紅色 驗(yàn)證酶具有催化作用 底物＋適量蒸餾水 底物＋等量的相應(yīng)酶溶液 底物分解速率 驗(yàn)證酶具有專一性 底物＋相應(yīng)酶液 不同底物＋相同酶液 底物是否分解 驗(yàn)證酶具有高效性 底物＋無機(jī)催化劑 底物＋等量的相應(yīng)酶溶液 底物分解速率 (2)探究類——探究酶的最適溫度或最適pH： ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路： ②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序： 2．有關(guān)酶的驗(yàn)證、探究或評(píng)價(jià)性實(shí)驗(yàn)題解題策略 第一步 ? 分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模_定自變量與因變量(檢測指標(biāo)) 第二步 ? 明確實(shí)驗(yàn)原理(新情景題的題干中會(huì)有提示，要注意提煉) 第三步 ? 準(zhǔn)確書寫實(shí)驗(yàn)步驟，注意遵循實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則、單一變量原則及科學(xué)性原則。酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)常常是用表格形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟 第四步 如果是選擇題，要依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原則，利用所學(xué)的生物知識(shí)進(jìn)行綜合分析，然后作出判斷；如果是非選擇題則應(yīng)注意聯(lián)系教材知識(shí)綜合分析，以確定所填答案 [?？碱}點(diǎn)練通] 考查實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)試劑的選取 1．(2018淄博模擬)為了探究溫度、pH 對(duì)酶活性的影響，下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最合理的是(　　) 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 探究課題 選用材料與試劑 ① 溫度對(duì)酶活性的影響 過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液 ② 溫度對(duì)酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH對(duì)酶活性的影響 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH對(duì)酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑 A．實(shí)驗(yàn)①　　　　　　　　　 B．實(shí)驗(yàn)② C．實(shí)驗(yàn)③ D．實(shí)驗(yàn)④ 解析：選B　過氧化氫受熱易分解，不宜用過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)①不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故實(shí)驗(yàn)③不合理；斐林試劑呈堿性，能與酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，不適合用于探究pH對(duì)酶活性的影響，故實(shí)驗(yàn)④不合理。 2．為了證明酶的作用具有專一性，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下5組實(shí)驗(yàn)，分別選擇一定的試劑進(jìn)行檢測，下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案和檢測結(jié)果的敘述，正確的是(　　) 組別 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 淀粉酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反應(yīng)物 蔗糖 淀粉 蛋白質(zhì) 淀粉 麥芽糖 A．②和③對(duì)比，用雙縮脲試劑檢測；②中不變紫色，③中呈現(xiàn)紫色 B．③和④對(duì)比，用斐林試劑檢測；水浴加熱下③中不出現(xiàn)磚紅色沉淀，④中出現(xiàn)磚紅色沉淀 C．①和④對(duì)比，用斐林試劑檢測；水浴加熱下①中不出現(xiàn)磚紅色沉淀，④中出現(xiàn)磚紅色沉淀 D．④和⑤對(duì)比，用斐林試劑檢測；水浴加熱下④和⑤中均出現(xiàn)磚紅色沉淀 解析：選C　蛋白酶和淀粉酶都是蛋白質(zhì)，都能與雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色；斐林試劑可以用來判斷淀粉是否水解，但不能用來判斷蛋白質(zhì)是否水解；淀粉和蔗糖都是非還原糖，它們的水解產(chǎn)物都是還原糖，淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解，用斐林試劑可以判斷淀粉和蔗糖是否水解；麥芽糖是還原糖，麥芽糖的水解產(chǎn)物也是還原糖，用斐林試劑不能判斷麥芽糖是否水解。 [歸納拓展]　 酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)試劑的選取原則 反應(yīng)物和酶的選擇 ①研究酶的適宜溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)，不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫的分解，因?yàn)檫^氧化氫在加熱的條件下分解會(huì)加快 ②研究酶的適宜pH實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于酸對(duì)淀粉有分解作用，并且碘液可與堿反應(yīng)，所以一般不選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料，常選用過氧化氫和過氧化氫酶 檢測時(shí)試劑的選擇 ①研究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢測淀粉是否分解用碘液，一般不選用斐林試劑，因?yàn)橛渺沉衷噭z測需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度 ②若物質(zhì)反應(yīng)前后均能與試劑發(fā)生反應(yīng)，例如麥芽糖和水解后形成的葡萄糖均能與斐林試劑反應(yīng)，再如蛋白質(zhì)和水解后形成的多肽均能與雙縮脲試劑反應(yīng)，此類試劑不能選用 ③若物質(zhì)反應(yīng)前后均不能與試劑反應(yīng)，例如蔗糖和水解后的單糖均不能與碘液反應(yīng)，此類試劑也不能選用 考查實(shí)驗(yàn)的變量控制與步驟設(shè)計(jì)及分析 3．在甲、乙、丙三支試管中加入下列物質(zhì)并保溫一段時(shí)間后，有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　) 編號(hào) 甲 乙 丙 步驟1 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 步驟2 1 mL淀粉酶溶液 1 mL麥芽糖酶制劑 0.5 mL淀粉酶溶液 0.5 mL麥芽糖酶制劑 步驟3 適宜溫度下保溫至反應(yīng)完成 A．溫度、pH在本實(shí)驗(yàn)中均屬于無關(guān)變量 B．加入碘液后，溶液變藍(lán)的只有乙試管 C．加入斐林試劑后水浴加熱，溶液呈現(xiàn)磚紅色的有甲試管和丙試管 D．加入雙縮脲試劑后，三支試管中的溶液均變藍(lán)色 解析：選D　本實(shí)驗(yàn)的自變量是酶的種類，可驗(yàn)證酶的專一性，溫度、pH在本實(shí)驗(yàn)中均屬于無關(guān)變量；甲試管中淀粉在淀粉酶的作用下水解產(chǎn)生還原糖，加入斐林試劑后水浴加熱，會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀，乙試管加入的麥芽糖酶不能水解淀粉，不能產(chǎn)生磚紅色沉淀，丙試管中淀粉酶先催化淀粉水解成麥芽糖，麥芽糖再在麥芽糖酶的作用下水解成葡萄糖，加入斐林試劑后水浴加熱，產(chǎn)生磚紅色沉淀；三支試管中都加入了酶，因此加入雙縮脲試劑后，三支試管中的溶液均出現(xiàn)紫色現(xiàn)象。 4．請(qǐng)回答下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)探究問題： (1)為證明過氧化氫酶的活性受pH的影響，同學(xué)甲做了如下實(shí)驗(yàn)： 試管編號(hào) A B 實(shí)驗(yàn)步驟 1 加入2 mL 5% H2O2溶液 加入2 mL 5% H2O2溶液 2 5滴2%過氧化氫酶溶液 5滴2%過氧化氫酶溶液 3 0.5 mL 5% NaOH溶液 0.5 mL 5% HCl溶液 4 觀察氣泡的產(chǎn)生速率 觀察氣泡的產(chǎn)生速率 上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有兩處不妥，請(qǐng)指出： ①________________________________________________________________________； ②____________________________________________________________________。 (2)一般情況下，不能用過氧化氫酶為材料探究溫度對(duì)酶活性的影響，若要設(shè)置實(shí)驗(yàn)來證明溫度能影響過氧化氫酶的活性，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣設(shè)置？_____________________________ ________________________________________________________________________ (寫出設(shè)計(jì)思路即可)。查閱資料發(fā)現(xiàn)：H2O2在受熱和日光照射時(shí)分解速率加快，在溫度為30 ℃以下時(shí)比較穩(wěn)定，在70 ℃以上時(shí)，分解速率加快。你認(rèn)為設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)特別注意的事項(xiàng)是_____________________________________________________________。 解析：(1)①驗(yàn)證酶的活性受pH影響時(shí)，除了設(shè)置酸性條件、堿性條件的實(shí)驗(yàn)組外，還需要設(shè)置pH＝7的對(duì)照組。②探究pH、溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，應(yīng)先將酶和底物置于相應(yīng)的條件(pH、溫度)下處理一段時(shí)間，然后再將酶與底物混合。(2)若要設(shè)置實(shí)驗(yàn)來證明溫度能影響過氧化氫酶的活性，可采取每一溫度下設(shè)置兩支試管，一支試管中加入過氧化氫酶，另一支不加，比較同一溫度下這兩支試管中氣泡的產(chǎn)生速率。但是要注意溫度不宜太高，因?yàn)樵谳^高溫度下保溫時(shí)，H2O2分解速率較快，可能會(huì)出現(xiàn)未加酶而H2O2已全部分解的情況。 答案：(1)①缺少pH＝7的對(duì)照組?、诩尤隢aOH溶液和HCl溶液的時(shí)間順序不合理，應(yīng)在加入過氧化氫酶前將其加入，用于改變?nèi)芤旱膒H　(2)將盛有過氧化氫酶的試管保溫于一系列不同溫度下一段時(shí)間，然后與同溫度的H2O2溶液混合，觀察同溫度下加過氧化氫酶和不加過氧化氫酶的兩組試管中氣泡的產(chǎn)生速率　將溫度控制在70 ℃以下 嚴(yán)格控制變量是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵 實(shí)驗(yàn)變量包括自變量、因變量和無關(guān)變量。 (1)自變量和因變量的判斷：自變量是指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件，通常所說的“單一變量原則”中的“單一變量”就是指自變量。因變量是指實(shí)驗(yàn)中由自變量引起的變化和結(jié)果。通常自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕驅(qū)嶒?yàn)步驟對(duì)這兩個(gè)變量進(jìn)行判斷，實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹谐Ｃ枋鰹椤疤骄?驗(yàn)證)自變量對(duì)因變量的影響”或者“因變量與自變量之間關(guān)系的研究”。實(shí)驗(yàn)步驟中進(jìn)行不同處理的條件即自變量，最終結(jié)果的差異為因變量。如探究pH對(duì)過氧化氫酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，自變量為不同的pH，因變量為過氧化氫的分解速率。 (2)無關(guān)變量：也稱控制變量，指實(shí)驗(yàn)中除自變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件，但并非是我們在實(shí)驗(yàn)中所要研究的問題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)無關(guān)變量進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組保持一致且適宜，從而排除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如探究pH對(duì)過氧化氫酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，溫度相同且適宜?！　? 一、形成生命觀念 1．下列關(guān)于酶和ATP的敘述正確的是(　　) A．酶使細(xì)胞代謝高效而有序的進(jìn)行，對(duì)生命活動(dòng)具有重要的調(diào)節(jié)作用 B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液可以驗(yàn)證酶的專一性 C．酶和ATP均具有高效性和專一性 D．將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸上產(chǎn)物是ADP 解析：選D　酶在細(xì)胞代謝中起催化作用，不起調(diào)節(jié)作用；蔗糖及其分解產(chǎn)物都不能與碘液發(fā)生反應(yīng)，不能用碘液作為檢測試劑；腺嘌呤核糖核苷酸由一分子磷酸基團(tuán)、一分子腺嘌呤和一分子核糖組成，ADP由兩分子磷酸基團(tuán)、一分子腺嘌呤和一分子核糖組成，因此將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸上可產(chǎn)生ADP。 2．酶和ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)中兩種重要的化合物，絕大多數(shù)生命活動(dòng)都與它們密切相關(guān)，但也有“例外”。下列人體生命活動(dòng)中，屬于這種“例外”的是(　　) A．肝臟細(xì)胞吸收組織液中的氧氣 B．線粒體中的[H]與O2結(jié)合 C．吞噬細(xì)胞吞噬并水解衰老的細(xì)胞 D．體液免疫中漿細(xì)胞合成并分泌抗體 解析：選A　氧氣進(jìn)入細(xì)胞是通過自由擴(kuò)散，不需要酶和ATP參與。 二、運(yùn)用科學(xué)思維 3．H＋ATP合成酶是線粒體內(nèi)重要的酶，若使用H＋ATP合成酶抑制劑可選擇性誘發(fā)癌細(xì)胞的凋亡。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．H＋ATP合成酶在葉綠體內(nèi)也有，在細(xì)菌體內(nèi)沒有 B．H＋ATP合成酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要H＋ATP合成酶的催化 C．ATP可以口服，也可以注射 D．H＋ATP合成酶抑制劑可能是一種較好的抗腫瘤藥 解析：選A　根據(jù)題意，H＋ATP合成酶參與合成ATP，存在于線粒體、葉綠體、細(xì)菌內(nèi)。酶的合成需要ATP供能，線粒體H＋ATP合成酶的功能主要是合成ATP和轉(zhuǎn)運(yùn)H＋，因此ATP的合成需要H＋ATP合成酶的催化。ATP溶于水，既可注射也可口服。H＋ATP合成酶抑制劑可選擇性誘發(fā)癌細(xì)胞的凋亡，因此其可能是一種較好的抗腫瘤藥。 4．(2018南通模擬)如圖是研究淀粉酶濃度與其催化效率關(guān)系的曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．本研究的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間 B．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持各組反應(yīng)在相同且適宜溫度下進(jìn)行 C．曲線c對(duì)應(yīng)酶濃度比曲線a對(duì)應(yīng)酶濃度低 D．引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的淀粉總量不同 解析：選D　依題意和圖示分析可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量是淀粉酶濃度和反應(yīng)時(shí)間；反應(yīng)溫度為無關(guān)變量，應(yīng)控制相同且適宜；生成物的量在達(dá)到最大值之前，在相同時(shí)間內(nèi)，曲線c對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)速率比曲線a對(duì)應(yīng)的酶促反應(yīng)速率慢，說明曲線c對(duì)應(yīng)酶濃度比曲線a對(duì)應(yīng)酶濃度低；引起曲線上M、P點(diǎn)差異的主要原因是各組反應(yīng)中加入的酶的總量不同，但加入的淀粉總量相同。 三、注重科學(xué)探究 5．過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) 管號(hào) 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(hào)管為對(duì)照組，其余不都是實(shí)驗(yàn)組 B．2號(hào)管為對(duì)照組，其余都為實(shí)驗(yàn)組 C．若3號(hào)管顯橙紅色，無需對(duì)照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶 D．若4號(hào)管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶 解析：選A　根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹疤骄堪撞斯Ｖ惺欠翊嬖谶^氧化物酶”，可確定加入白菜梗提取液的3號(hào)管為實(shí)驗(yàn)組，1號(hào)、2號(hào)和4號(hào)管都為對(duì)照組；若3號(hào)管顯橙紅色，還需要與2號(hào)、4號(hào)管對(duì)照才能證明白菜梗中存在過氧化物酶；若4號(hào)管不顯橙紅色，可能是因?yàn)楦邷厥惯^氧化物酶失活，而不能證明白菜梗中不存在過氧化物酶。 6．絲狀溫度敏感蛋白(FtsZ)是細(xì)菌中一種含量豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，幾乎存在于包括結(jié)核桿菌的所有病原細(xì)菌中。FtsZ也是一種 GTP 酶，有一個(gè)GTP(三磷酸鳥苷)的結(jié)合位點(diǎn)，在GTP存在的條件下，可以在分裂細(xì)菌中間部位聚集成Z環(huán)，Z環(huán)不斷收縮，引導(dǎo)細(xì)菌的細(xì)胞分裂。尋找靶向FtsZ的抑制劑，可有效抑制細(xì)菌的細(xì)胞分裂。為建立靶向FtsZ的新型抗菌藥篩選模型，科研人員對(duì)大腸桿菌表達(dá)的FtsZ蛋白進(jìn)行了相關(guān)研究。 (1)人類病原微生物耐藥性的提高，嚴(yán)重影響傳染性疾病治療的成功概率。FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性，原因是FtsZ蛋白______________________。 (2)圖1表示利用熒光散射法測定FtsZ蛋白在體外的聚集程度。當(dāng)加入__________時(shí)，F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集，由此可見，F(xiàn)tsZ在體外依然具備____________功能。實(shí)驗(yàn)選取BSA作為對(duì)照，原因是_________________________。 (3)下面兩組實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)FtsZ酶活性的影響。 實(shí)驗(yàn)一：將FtsZ蛋白分別置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃條件下，同時(shí)加入等量GTP混勻反應(yīng)30 min，測定酶的活性，結(jié)果見圖2。 實(shí)驗(yàn)二：將FtsZ蛋白分別置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃條件下保溫2 h，然后加入等量GTP混勻，置于37 ℃反應(yīng)30 min，測定酶的活性，結(jié)果見圖3。 　 ①37 ℃不一定是FtsZ酶的最適溫度，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定其最適溫度，實(shí)驗(yàn)思路是__________________________________________________________________________。 ②實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是__________________________________________。 ③實(shí)驗(yàn)二的目的是_______________________________。 ④當(dāng)溫度高于45 ℃時(shí)，酶的活性迅速喪失，原因是________________________。 解析：(1)據(jù)題意可知， FtsZ結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此FtsZ抑制劑與以往的抗菌藥相比不易形成耐藥性。(2)據(jù)圖1可知，在4 min后加入了GTP，F(xiàn)tsZ蛋白迅速聚集，說明FtsZ在體外依然具備催化功能。加入GTP后，BSA聚集程度與加入前相比，都是50左右，說明BSA不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)，因此選取BSA作為對(duì)照。(3)①據(jù)圖2可知，37 ℃時(shí)FtsZ酶活性最高，但此溫度不一定是FtsZ酶的最適溫度，其最適溫度在37 ℃左右，因此設(shè)計(jì)FtsZ酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路是在30～45 ℃溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度；重復(fù)實(shí)驗(yàn)一；酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度。②據(jù)題干可知，實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是實(shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二是先在不同溫度下保溫再加GTP在同一溫度下反應(yīng)。③實(shí)驗(yàn)二的目的是測定酶具有催化活性的溫度范圍。④酶的活性受到溫度的影響，高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致酶失去活性，因此當(dāng)溫度高于45 ℃時(shí)，酶的活性迅速喪失。 答案：(1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定　(2)GTP　催化　不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)　(3)①在30～45 ℃溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度；重復(fù)實(shí)驗(yàn)一；酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度?、趯?shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二是先在不同溫度下保溫再加GTP在同一溫度下反應(yīng)?、蹨y定酶具有催化活性的溫度范圍?、軠囟冗^高使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致酶失活