(新高考)高考生物一轮复习课件第三单元第1课ATP和酶(含解析)

这是一份(新高考)高考生物一轮复习课件第三单元第1课ATP和酶(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，HONP，A-P～P～P，化学能，叶绿体，光合作用和细胞呼吸，细胞呼吸，物质合成，酶的本质和功能，酶的催化特性等内容，欢迎下载使用。

【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础一、细胞的能量“通货”ATP1.ATP是一种高能磷酸化合物:(1)ATP的结构:
(2)ATP分子由______________元素组成。(3)ATP分子的结构简式为:__________。2.ATP和ADP的相互转化:
ADP+Pi+能量 ATP
3.ATP的功能与动、植物细胞代谢:
(1)植物细胞可以通过___________________形成ATP,而动物细胞只能通过_________形成ATP。(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光、发电、肌肉收缩、_________、大脑思考等。
二、降低化学反应活化能的酶1.酶本质的探索历程(连线):
3.酶的作用机理分析:
【概念辨析】全面清障碍1.判断下列有关ATP叙述的正误:(1)ATP在细胞中的含量很少,ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。( )(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。( )分析:吸能反应一般与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中。(3)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。( )
(4)植物根细胞吸收离子所需的ATP来源于光合作用或细胞呼吸。( )分析:植物根细胞吸收离子所需的ATP来源于细胞呼吸,不会来自光合作用。(5)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。( )分析:在无氧条件下,叶肉细胞可以进行无氧呼吸产生ATP。(6)人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等。( )分析:人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞中葡萄糖进行无氧呼吸和有氧呼吸,而安静状态下进行有氧呼吸,所以剧烈运动时,每摩尔葡萄糖生成ATP的量比安静时要少。
(7)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。( )分析:线粒体内膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP,而内质网膜中不能合成ATP。
2.判断下列有关酶叙述的正误:(1)酶活性的发挥离不开其特定的结构。( )(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )分析:酶在反应前后本身的化学性质不变。(3)低温和高温条件下酶都会变性失活。( )分析:低温条件下酶不会变性失活,只是活性降低。(4)酶的活性越高,酶促反应速率越快。( )分析:当底物浓度充足时,酶活性越高,酶促反应速率越快。
(5)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中,可先控制酶的温度或pH,再将酶与底物混合,也可以先将酶与底物混合,再控制酶的温度或pH。( )分析:在探究温度或pH对酶活性影响的实验中,如果先将酶与底物混合,再控制酶的温度或pH,酶已经发挥作用,就会影响实验结果。(6)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。( )分析:唾液淀粉酶作用的pH是6.2～7.4,在pH为3的时候已经失活,再提升pH也不会恢复活性。
(7)酶提供了反应过程所必需的活化能。( )分析:酶降低了反应过程所必需的活化能,而不是提供了活化能。(8)酶是由活细胞产生的,因此酶只能在细胞内发挥作用。( )分析:酶是由活细胞产生的,酶可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外和体外发挥作用。(9)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁。( ) 分析:酶具有专一性,纤维素酶能够降解植物细胞壁,但是细菌细胞壁的成分是肽聚糖,纤维素酶不能降解肽聚糖。
(10)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同。( ) 分析:同一个体各种体细胞存在基因的选择性表达,因此酶的种类不相同、数量不同,代谢也不同。
【概念活用】教材命题源1.教材原文:必修1P89“萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下,_____________________________________________并且发出荧光。”思考:萤火虫发光需要的ATP主要在细胞中的___________(填具体的生物膜结构)产生,其发挥作用的机理是_______________________________________________________。
素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素
远离由腺嘌呤和核糖构成的腺苷的高能磷酸键水
2.教材必修1P90拓展题改编:植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“通货”的。这种现象从进化的角度说明:___________________。
3.教材必修1P85“与社会的联系”改编:(1)溶菌酶为什么具有抗菌消炎作用?细菌性溶菌酶能否用于真菌感染?提示:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌细胞壁的成分不同和酶具有专一性等原因,细菌性溶菌酶不能用于真菌感染。
(2)利用加酶洗衣粉洗涤衣服时:①丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤,因为_________________________________________________________;②加酶洗衣粉使用的水温一般在50 ℃以下,切记不能用沸水,否则______________。
酶,可以损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质
考点一　ATP的结构、功能及利用【典例精研引领】物质甲、乙通过①②相互转化的反应如图所示,α、β、γ所示位置的磷酸基团分别记为Pα、Pβ、Pγ,下列说法正确的是(　　)
A.①常与放能反应相联系,②常与吸能反应相联系B.②可以发生在线粒体内膜、叶绿体内膜上C.DNA复制过程中,甲物质可为反应提供能量D.用32P标记Pα的甲作为RNA合成的原料,可使RNA分子被标记
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。①为ATP的水解,一般与吸能反应相联系,②为ATP的合成,一般与放能反应相联系,A错误;②为ATP的合成,在有氧呼吸的第三阶段可以在线粒体内膜上合成,而叶绿体内膜不合成ATP,B错误;DNA复制过程中,需要的能量不是ATP提供的,而是dNTP提供的,C错误;RNA的基本组成单位为核糖核苷酸,α位的磷酸基团参与构成核糖核苷酸,用32P标记Pα的甲作为RNA合成的原料,可使RNA分子被标记,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)若抑制过程①,则Ca2+主动跨膜运输的速率是否会发生变化?为什么?(科学思维:分析与综合)提示:会发生变化。因为抑制过程①,ATP水解受阻,而Ca2+主动跨膜运输需要消耗ATP水解释放的能量,故Ca2+主动跨膜运输速率降低。
(2)人体的骨骼肌细胞与叶片的保卫细胞内进行过程②的结构是否完全相同?为什么?(科学思维:比较与分类)提示:不完全相同,人体细胞进行②过程的场所是线粒体和细胞质基质;叶片的保卫细胞内进行②过程的场所是线粒体、细胞质基质和叶绿体(光合作用的光反应阶段)。
【备考典例】 下列关于ATP的叙述,正确的是(　　) A.ATP是细胞中的一种生物大分子物质 B.为满足对能量的需求,肌肉细胞中贮存着大量的ATP C.所有生物的细胞合成ATP所需的能量都来自呼吸作用 D.细胞内ATP与ADP互相转化的能量供应机制是生物界的共性
【解析】选D。ATP由1分子核糖、1分子含氮碱基和3分子磷酸组成,不是生物大分子,A错误;细胞中的ATP含量很少,但是转化很快,B错误;植物细胞中ATP合成需要的能量不仅可以来自呼吸作用,还可以来自光合作用,C错误;细胞内都存在ATP与ADP互相转化的能量供应机制,这是生物界的共性,D正确。
【知能素养提升】1.ATP与核苷酸的关系:(科学思维:比较与归纳)
2.比较以下四种结构中“A”的含义:(科学思维:比较与归纳)
【热点考向演练】考向一　结合ATP的结构和功能,考查生命观念的结构与功能观1.在人体肌肉细胞中会发生如图所示的反应,当磷酸肌酸含量高、ATP含量低时,反应向右进行,当ATP含量高、磷酸肌酸含量低时,反应向左进行。通常肌肉细胞中磷酸肌酸的含量约为ATP含量的三至四倍,下列叙述错误的是 (　　)
A.磷酸肌酸和ATP都是高能磷酸化合物B.磷酸肌酸不能为肌肉收缩直接提供能量C.磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,维持机体正常的能量代谢D.人体肌肉细胞中ADP和ATP相互转化的反应均不是可逆反应
【解析】选D。磷酸肌酸和ATP都是动物和人细胞中的高能磷酸化合物,A正确;根据题意可知,磷酸肌酸中的能量转移到了ATP中,并不能为肌肉收缩直接提供能量,B正确;磷酸肌酸可为细胞提供能量储备,以保证细胞中ATP含量的稳定,从而维持机体正常的能量供应,C正确;人体肌肉细胞中ADP和ATP相互转化的反应在物质上可以看成可逆反应,而从能量的角度不能看成可逆反应,因此不能简单地定性为不可逆反应,D错误。
【拓展延伸】磷酸肌酸和ATP的关系(1)磷酸肌酸和ATP都是供能物质。(2)磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的一种高能磷酸化合物,是高能磷酸基的暂时储存形式。磷酸肌酸水解时,每摩尔化合物释放的能量比ATP释放的能量多些。(3)磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下,将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩时,就会产生ADP。这时,通过肌酸激酶的作用,磷酸肌酸很快供给ADP以磷酸基,从而恢复正常的ATP高水平。
(4)由于肌肉细胞的磷酸肌酸含量是其ATP含量的3～4倍,前者可贮存供短期活动用的、足够的磷酸基。在活动后的恢复期中,积累的肌酸又可被ATP磷酸化,重新生成磷酸肌酸,这是同一酶催化的可逆反应。
2.(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。 
【解析】(1)由题干信息可知,ATP中远离A的磷酸基团是Pγ,当ATP水解后形成的Pγ参与DNA的合成,则32P标记的磷酸基团位于ATP的γ位上。(2)dATP去掉2个磷酸基团后是合成DNA的原材料,若用32P标记的dATP合成DNA,则标记的磷酸基团应位于靠近A的位置上,即α位上。答案:(1)γ　(2)α
考向二　围绕ATP与ADP的相互转化,考查科学思维与科学探究能力3.如图为ATP与ADP相互转化示意图,有关叙述正确的是(　　)A.过程①②都可发生在线粒体和叶绿体中B.过程①所需能量均来自有机物的氧化分解C.过程②释放的能量可直接用于人体红细胞吸收葡萄糖D.吸能反应一般与过程①相联系,放能反应一般与过程②相联系
【解析】选A。过程①表示ADP与Pi合成ATP;过程②表示ATP水解产生ADP与Pi,同时释放能量的过程。在线粒体和叶绿体中都有ATP的合成与水解,A正确;若ATP的合成发生在叶绿体中,过程①所需能量来自光能,若ATP的合成发生在线粒体中,过程①所需能量来自有机物的氧化分解,B错误;人体红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散,不需要消耗能量,没有ATP水解,C错误;ATP的合成即过程①一般与放能反应相联系,ATP的水解即过程②一般与吸能反应相联系,D错误。
4.ATP是细胞内生命活动的直接能源物质,回答下列问题:(1)ATP的合成一般与　　　　反应相关联,生物体对ATP的需求较大,细胞内ATP的含量　　　　(填“较多”或“较少”),能满足生物体对ATP的需求的主要原因是________________________________。 (2)植物叶肉细胞内合成ATP的场所有________________________________。 (3)利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场中的腊肉含细菌多少进行检测,步骤如下:第一步:将腊肉研磨后离心处理,取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内,加入适量的荧光素和荧光素酶,在适宜条件下进行反应;
第二步:记录发光强度并计算ATP含量;第三步:测算出细菌数量。①荧光素接受　　　　提供的能量后就被激活,在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。 ②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量,原因是发光强度与ATP含量成　　　　(填“正比”或“反比”)。 ③根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量_____________________________。 
【解析】(1)ATP的合成一般与放能反应相关联,生物体对ATP的需求较大,细胞内ATP的含量较少,能满足生物体对ATP的需求的主要原因是ATP与ADP的转化速率较快。(2)植物叶肉细胞既能进行光合作用,又能进行呼吸作用,所以叶肉细胞内合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光,ATP是生命活动能量的直接来源,发光强度与ATP的含量成正比,所以根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量,每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定,故可根据ATP含量进而测算出细菌数量。
答案:(1)放能　较少　ATP与ADP的转化速率较快(2)细胞质基质、线粒体和叶绿体(3)①ATP　②正比　③大致相同且相对稳定
考点二　酶的作用、特性及影响因素【典例精研引领】(2020·浙江7月选考)为探究物质a对淀粉酶活性的影响,研究者向A、B两支试管中分别加入了等量的淀粉和淀粉酶溶液,当反应进行到t1时,A组实验加入物质a,两组实验继续在最适条件下进行反应直到终止,结果如图所示,下列分析错误的是(　　)
A.适当改变反应温度或pH,t2将右移B.t1时刻适当增加底物后B组反应速率将加快C.物质a可能与淀粉酶结合改变了酶的空间结构D.物质a对酶活性的影响一定可以通过提高底物浓度来缓解
【解析】选D。题图曲线B是“在最适条件下”的酶促反应过程中反应底物的剩余浓度变化,适当改变反应温度或pH后,酶的活性降低,酶促反应速率减慢,t2将右移,A项正确;t1时底物浓度下降,反应速率减慢,此时适当增加底物后,B组反应速率将会加快,B项正确;t1时A组实验加入物质a后反应停止,说明酶的活性完全被抑制,原因可能是物质a与淀粉酶结合改变了酶的空间结构而导致活性丧失,此时提高底物浓度不会使酶恢复活性,C项正确、D项错误。
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)在上述酶促反应中,底物浓度达到饱和后,再增加底物浓度则酶促反应速率会如何变化?(科学思维:分析与综合)提示:不变。(2)若将题干中的淀粉酶换成蔗糖酶,还会不会出现如题干中的结果图?为什么?(科学思维:分析与综合)提示:不会,酶具有专一性,酶具有一定的空间结构,与底物分子能够匹配结合后才能发挥催化作用。
【备选典例】 如图是酶催化二肽合成的过程示意图,有关分析错误的是(　　)
A.酶在与底物结合时结构要发生改变,但不失活B.酶分子的形状只适合与一种分子结合,所以一种酶只能催化一种底物,这就是酶的专一性C.探究酶的专一性时,若底物是蔗糖,检测试剂不能选用碘液作为指示剂D.酶与双缩脲试剂不一定发生紫色反应
【解析】选B。由模型可知,酶在与底物结合时结构要发生改变,反应结束后,酶的形状复原,酶在反应过程中不会失活,A正确;酶分子的形状只适合与一种或一类分子结合,所以一种酶只能催化一种或一类底物,这就是酶的专一性,B错误;碘液适用于底物是淀粉的实验的检测,C正确;大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶是RNA,因此酶与双缩脲试剂不一定发生紫色反应,D正确。
【知能素养提升】构建影响酶促反应的模型:(科学思维:模型构建)(1)酶的高效性:
①曲线a、b对比说明酶具有_____性;②曲线a、c对比只能说明_______________;③酶只能缩短达到化学平衡所需要的时间,不能改变化学反应的平衡点。
(2)酶的专一性:①在底物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明_______________;②在底物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明_____________。
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响:
①在最适温度(pH)条件下,酶的活性_____,温度(pH)偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。②过酸、过碱、高温都会使酶_________,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构_________________,温度升高可恢复活性。③从丙图可以看出:反应溶液pH的变化_______(填“影响”或“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速率的影响:
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_____,但当底物达到一定浓度后,受_______________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_______。
【热点考向演练】考向一　结合酶的本质和作用，考查归纳与概括能力1.(2021年湖北适应性测试)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)A.过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质B.DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成C.胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关D.淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
【解析】选D。本题主要考查酶的相关知识。绝大多数酶是蛋白质，过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成，B正确；胰蛋白酶属于分泌蛋白，由核糖体合成后，需要经过内质网、高尔基体的加工，然后分泌到细胞外，C正确，酶的作用是降低化学反应的活化能，盐酸不能降低化学反应的活化能，D错误。
考向二　分析影响酶促反应的因素,考查科学思维能力2.(2021·滁州模拟)图中三条曲线分别表示酶促反应速率与温度、pH、反应物浓度的关系。其他条件适宜时,下列相关分析正确的是(　　)
A.在A点适当提高温度或在B点适当增加酶的浓度,反应速率都将增大B.图中E点代表该酶的最适pH,H点代表该酶的最适温度C.短期保存该酶,适宜条件对应图中的D、H两点D.研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应,均可得到题图曲线
【解析】选C。析曲线:甲曲线AB段,随着反应物浓度的增加,反应速率加快,因此该段影响酶促反应速率的因素是反应物浓度;B点时,酶促反应速率达到最大值;曲线BC段随着反应物浓度的增加,反应速率不变,说明此时限制反应速率的因素最有可能是酶的数量和酶的活性。低温条件下酶的活性受到抑制,但并不失活,pH过低时酶失活,据此判断,乙曲线代表温度对酶促反应速率的影响,丙曲线代表pH对酶促反应速率的影响。甲曲线是在最适温度下测定的,故在A点提高温度,酶的活性降低,反应速率将降低,B点限制反应速率的是底物浓度,不是酶浓度,故B点适当增加酶的浓度,反应速率不一定增大,A错误;图中E点代表酶的最适温度,H点代表酶的最适pH,B错误;酶的保存应该在最适pH、低温保
存,D是低温、H点是最适pH,C正确;过氧化氢受热易分解,故当用过氧化氢酶研究温度对酶促反应速率的影响时,高温时反应速率不会为零,D错误。
【方法规律】“三步法”分析酶促反应曲线第一步　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。第二步　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。第三步　析线:“析线厘关系”。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.已知施加药物A能使蔗糖酶的活性丧失;施加药物B后蔗糖酶活性不变,但蔗糖和蔗糖酶结合的机会减少。如图为蔗糖酶在不同处理条件下(温度、pH均适宜)产物浓度与时间的关系,其中乙组使用少量药物B处理。据图分析,下列叙述合理的是(　　)
A.甲组先使用药物B处理,在t1时可能适当提高了温度B.丙组先使用药物B处理,在t1时可能使用药物A处理C.在t1时间之后甲组蔗糖酶的活性高于乙组和丙组D.在t1时间之后丙组中蔗糖酶和蔗糖结合机会不变
【解析】选B。甲、乙、丙可能开始均用B处理,甲组原本就是最适温度,若提高温度,酶活性会下降,达到平衡点的时间会延长而不是缩短,A错误;丙组开始用药物B处理,t1后产物浓度不变,可能是药物A处理导致酶失活,B正确;t1后,丙组酶失活,甲、乙组酶活性不变,故甲、乙组酶活性高于丙组,C错误;t1后,蔗糖酶失活,酶与底物不能结合,D错误。
【易错警示】“酶活性”与“酶促反应速率”的辨析(1)酶促反应速率表示酶所催化反应的快慢,可用单位时间内产物的生成量或反应物的消耗量来表示(反应物的消耗量不易测得)。(2)酶活性也称酶活力,指酶催化特定化学反应的能力。酶活性的大小可用一定条件下,酶催化某一化学反应的速率即酶促反应速率来表示,酶促反应速率越大,酶活性越高,反之酶活性越低。(3)酶促反应速率可受酶活性的影响,但也受酶浓度、底物浓度等的影响。
【加固训练·拔高】 (2021·临沂模拟)温度会影响酶促反应速率,其作用机理可用如图坐标曲线表示。其中a表示底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结构的影响,c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是(　　)
A.随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加B.处于曲线c中1、2点酶分子活性是相同的C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果D.酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低
【解析】选C。随着温度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A错误;曲线c中1、2点酶促反应的速率是一样的,但温度升高,酶的空间结构发生改变,因此酶的活性不同,B错误;图示中a、b曲线共同作用,表示酶促反应速率是底物分子的能量和酶的空间结构共同决定的,C正确;酶适于低温保存的原因是酶分子在低温条件下其结构相对稳定,D错误。
考点三　酶的催化特性及实验探究【典例精研引领】(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】本题主要考查酶的本质与特性、温度与底物对酶活性的影响。(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,故40 ℃条件下(B组)酶活性最高。(2)A组为20 ℃,低温抑制酶的活性,适当升高温度,酶的活性会增强,表现为催化反应的速度加快。(3)分析C组曲线可知,t2之前产物的浓度不再增加,说明反应已经停止,酶失去了催化作用,此时再增加底物的量,因为酶已失活,产物的总量也不再增加。
(4)酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,其化学本质主要是蛋白质,还有少量的RNA。酶具有高效性、专一性和反应条件的温和性等特性。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
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)在时间t1之前,如果B组温度提高10 ℃,那么B组酶催化反应的速度会怎样变化?原因是什么?(科学思维:归纳与演绎)提示:B组温度提高10 ℃后,如果没有达到最适温度,酶催化反应的速率会增大;如果超过最适温度,酶催化反应的速率会降低。
(2)如果已经确定该酶可以催化淀粉分解,其化学本质是蛋白质。请设计一个实验,探究该种酶的最适温度,请写出实验的基本思路。(科学探究:制订实验方案) 提示:先确定系列等温度梯度,加入碘液后,再选择其中蓝色最浅的两支试管所对应的温度之间设置更小的等温度梯度。
【备选典例】(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(　　)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】选C。本题主要考查酶活力的检测方法。在检测酶活力的实验中,除酶本身外其余条件应保持适宜,即无关变量不能影响酶活力;在该实验中pH为无关变量,为了排除pH的干扰,应在酶和底物混合之前加入缓冲液,为酶促反应提供稳定的pH环境,故C项正确。
【知能素养提升】1.构建探究酶催化活性实验方案的模型:(科学思维、科学探究)(1)验证酶的高效性。①方案建模
(2)验证酶的专一性。①方案建模
(3)探究温度、pH对酶活性的影响。①方案建模
②实验举例:pH对酶活性的影响实验设计
③实验举例:温度对酶活性的影响实验设计
2.酶活性探究实验中实验材料、试剂的选取及变量控制:(科学思维、科学探究)(1)正确选取试剂:在探究温度对酶活性的影响实验中,选用淀粉和淀粉酶时,宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,原因是使用斐林试剂需水浴加热,该实验需严格控制温度。(2)合理选取材料:①在探究温度对酶活性的影响实验中,不宜选用过氧化氢和过氧化氢酶,原因是过氧化氢在常温常压时就能分解,在加热条件下分解会加快。
②在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶,原因是淀粉在酸性条件下分解会加快。(3)科学控制变量:在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度的干扰),且将酶溶液调至实验要求的pH后,再让反应物与酶接触。
【热点考向演练】考向一　结合实验方案的分析评价，考查实验探究能力1.(2021年湖北适应性测试)甲同学从某哺乳动物的胃液中分离到了一种酶。为探讨该酶的最适pH，设计了如下实验方案，其中最合理的是(　　)
【解析】选C。本题主要考查酶的相关实验原理。哺乳动物体内的温度大多在37 ℃左右，温度不是变量，应选择温度为37 ℃，A、B错误；胃液呈酸性，故pH范围选择1～6比较适合，C正确，D错误。
2.已知大麦在萌发过程中可以产生α-淀粉酶,用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论,某同学做了如下实验:
注:实验结果中“+”越多表示颜色越深,表中液体量的单位均为mL。回答下列问题:(1)α-淀粉酶催化_______________水解可生成二糖,该二糖是_________________。 (2)综合分析试管1和2的实验结果,可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_______________,这两支试管中淀粉量不同的原因是________________________________。 
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果,说明在该实验中GA的作用是_____________________________________________________________。 (4)综合分析试管2、3和4的实验结果,说明_________________________________________________________________________________________。
【解析】(1)α-淀粉酶能催化淀粉水解,淀粉水解产物是麦芽糖,麦芽糖水解后生成两个葡萄糖,为二糖。(2)试管1和试管2进行对比,自变量为是否有胚(或有无α-淀粉酶存在),因变量是试管中淀粉的含量。在此实验中淀粉的含量由生成的α-淀粉酶的量决定,α-淀粉酶含量越高,则淀粉被水解越多;α-淀粉酶含量越低,则淀粉被水解越少;无α-淀粉酶,则淀粉不被水解。检测时,加入碘液后,颜色较深的含淀粉多,颜色较浅的含淀粉少。
(3)以试管5作为空白对照,对比试管2和试管3,仅有试管3中的淀粉被分解,说明试管3有α-淀粉酶产生,而试管2没有α-淀粉酶产生。由此可以推断GA溶液在无胚的情况下可诱导种子生成α-淀粉酶,继而促进了淀粉的水解。(4)观察试管2、3和4,三者加入的GA溶液浓度呈梯度分布,且当GA含量越多时,试管中的淀粉越少。由此可推测,GA浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好。答案:(1)淀粉　麦芽糖(2)少　带胚的种子保温后能够产生α-淀粉酶,使淀粉水解(3)诱导种子生成α-淀粉酶(4)GA浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好
考向二　结合实验结果的分析推理,考查实验探究能力3.某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,得到如图所示的实验结果。请回答相关问题:
(1)酶活性是指__________________,该实验的自变量是__________________,以__________________作为检测因变量的指标。  (2)题图所示的实验结果与预期不符,于是活动小组又进行____________(填“对照”“对比”或“重复”)实验,得到与题图无显著差异的结果。查阅资料后发现,盐酸能催化淀粉水解。因此推测,该实验中淀粉可能是在____________和__________________的作用下分解的。pH为3条件下的酶活性___________(填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性,原因是_____________________________。  
(3)在常温、常压下,与盐酸相比,淀粉酶降低反应活化能的作用更显著,判断依据是________________________________________________________。  
【解析】(1)酶活性是指酶对化学反应的催化效率,据图示可知,横坐标为不同的pH,纵坐标为1 h后淀粉剩余量,故该实验的自变量是pH的不同,因变量是1 h后淀粉剩余量。(2)当实验结果与预期不符时,需进行重复实验,观察结果。由于盐酸能催化淀粉水解,因此推测,该实验中淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解的。据图示可知pH为3和pH为9条件下1 h后淀粉剩余量基本相等,但pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性,原因是pH为3的条件下,有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果。
(3)比较pH为1和pH为7的实验结果可知,pH为7的条件下1 h后淀粉的剩余量小于pH为1条件下1 h后淀粉的剩余量,说明与盐酸相比,淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。答案:(1)酶对化学反应的催化效率 　pH　 1 h后淀粉剩余量(2)重复 　淀粉酶　 盐酸　 小于 　pH为3的条件下,有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果(3)1 h后,pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量
【加固训练·拔高】(2021·重庆模拟)乳糖酶可催化乳糖水解。有两项与此相关的实验,实验中无关变量相同且适宜,实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.实验一若继续增加酶的质量分数,相对反应速率不再增大 B.实验一若继续增加乳糖的质量分数,相对反应速率将降低 C.实验二若继续增加乳糖的质量分数,相对反应速率不再增大 D.实验二若将反应温度提高5 ℃,相对反应速率将增大
【解析】选C。实验一在乳糖的质量分数为10%时,酶的质量分数在0%～4%范围内,随着酶的质量分数增大,相对反应速率也逐渐增大,所以如果实验一继续增加酶的质量分数,相对反应速率可能继续增大,A错误;分析实验一,底物的质量分数不变,随着酶的质量分数增大,相对反应速率逐渐增大,则当酶的质量分数小于4%时,底物应充足,当酶的质量分数等于或大于4%时,底物是否充足未知,因此如果实验一继续增加乳糖的质量分数,在同一酶浓度条件下,相对反应速率可能不变,也可能增大,B错误;在乳糖酶的质量分数为2%、乳糖的质量分数为15%与20%的条件下,相对反应速率相等,所以如果实验二继续增大乳糖的质量分数,相对反应速率将不再增大,C正确;由题意可知,实验条件均设置为最适
条件,所以提高温度,酶的活性下降,因此实验二若将反应温度提高5 ℃,相对反应速率将减小,D错误。
【命题新情境】阅读下文,回答问题。腺苷三磷酸是一种高能磷酸化合物,由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成。细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下,3个磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是 ① 。人体细胞中的ATP主要来自 ② 生理过程,其分子结构简式是 ③ 。研究发现,正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mml/L,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是 ④ 。 
运动中机体供能的方式可分两类。一类是无氧供能,主要靠ATP、磷酸肌酸分解供能和糖原无氧酵解供能。这类运动只能持续很短的时间(约1～3分钟)。另一类为有氧供能,即运动时能量主要来自糖原(脂肪、蛋白质)的有氧氧化。由于运动中供氧充分,糖原可以完全分解,释放大量能量,因而能持续较长的时间。由此,我们可以得到一个简单的启示:即大强度的运动不可能持续很长时间,总的能量消耗较少,因而不是理想的减肥运动方式;而强度较低的运动由于供氧充分,持续时间长,总的能量消耗多,更有利于减肥。
【命题新角度】1.根据所学知识,在①～④中填入对应的内容。①____________;②____________;③____________; ④___________________________________________。 
2.对文中ATP的理解正确的是(　　)A.ATP是细胞中唯一储存能量的有机物B.ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATPC.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D.ATP分子中的2个特殊的化学键不易断裂水解
3.下列生命活动中不需要ATP提供能量的是(　　)A.吞噬细胞吞噬病原体B.肌细胞收缩产生运动C.胰岛B细胞分泌胰岛素D.线粒体内膜上O2和[H]结合
4.为什么有氧运动更有利于减肥?列举出两种有氧运动的方式。___________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】1.本题考查ATP的基础知识,结合上下语境进行填写即可。2.选C。细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能,ATP是直接给细胞的生命活动提供能量的有机物,故A项错误。由文中“细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mml/L”,可知细胞中的ATP和ADP的含量极少,且处于动态平衡之中,故B项错误。ATP水解形成ADP时,远离腺苷的那个磷酸基团脱离下来,释放大量能量,故C项正确。ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解,故D项错误。
3.选D。吞噬细胞吞噬病原体的过程是胞吞,胰岛B细胞分泌胰岛素的过程是胞吐,以及肌细胞收缩产生运动,这些生命活动均需要ATP提供的能量,而线粒体内膜上O2和[H]结合释放出大量的能量,不需要ATP提供能量,故选择D项。4.解答本题需要认真阅读题中短文内容,从文中寻找答案,解释“为什么有氧运动更有利于减肥”,而“列举出两种有氧运动的方式”则需要在理解文中含义的基础上,联系生活常识进行回答,考查理论联系实际的能力。
答案:1.①腺苷　②呼吸作用　③A-P～P～P　④ATP与ADP相互迅速转化2.C　3.D4.有氧运动强度较低,供氧充分,持续时间长,总的能量消耗多,因此更有利于减肥;有氧运动的方式如5 000米以上的跑步,1 500米以上的游泳、慢跑、散步、自行车、打太极拳等
【拓展视野】单纯蛋白质酶和结合蛋白质酶按照酶的化学组成可以将酶分为以下两类:1.单纯蛋白质酶:有些酶只是肽链,除了氨基酸外不含任何其他化学物质,也就是说有些酶是单纯的蛋白质,如胰腺的核糖核酸酶、淀粉酶等。
2.结合蛋白质酶:有些酶除了蛋白质外,还含有一些非蛋白质类小分子物质或金属离子,即由蛋白质部分和非蛋白质部分组成。(1)结合蛋白质酶的蛋白质部分称为脱辅酶,非蛋白质部分称为辅因子。脱辅酶与辅因子结合后所形成的复合物称为“全酶”,即全酶=脱辅酶+辅因子。(2)在酶催化时,一定要有脱辅酶和辅因子同时存在才起作用,二者各自单独存