2024届人教版高中生物一轮复习酶与ATP学案（多项版）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习酶与ATP学案（多项版），共26页。


第1课　酶与ATP
[复习目标]　1.基于酶和ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观。(生命观念)　2.通过模型构建，解读酶的特性及温度、pH等对酶活性的影响。(科学思维)　3.探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。(科学探究)
考点一　ATP的结构、功能和利用

1．ATP是一种高能磷酸化合物
(1)名称与简式
(2)结构特点
①具有较高的转移势能
由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势。
②水解放能的去向
当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
③放能情况
1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。
[教材深挖]
(必修1 P86相关信息中ATP结构和P42思考与讨论中磷脂分子结构)假如将二者彻底水解其产物分别是1个ATP分子彻底水解形成1个核糖分子、1个腺嘌呤和3个磷酸基团；1个磷脂分子彻底水解形成2个脂肪酸分子，一个甘油分子，一个磷酸基团和一个含氮化合物。
2．ATP和ADP的相互转化

[教材深挖]
　(必修1 P89拓展应用)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。
3．ATP的利用
(1)ATP利用的实例

(2)ATP为主动运输供能的过程

(3)分子的磷酸化及意义
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
(4)ATP是细胞内流通的能量“货币”
①化学反应中的能量变化与ATP的关系：

②能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
[教材深挖]
(必修1 P89文字信息，改编)萤火虫发光的能量转换过程是荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
[易错辨析]
1．ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(×)
2．ATP含有3个特殊的化学键，但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(×)
3．人在剧烈运动时，骨骼肌中ATP的合成远多于ATP的水解；饥饿时，ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
4．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中不常见。(×)
5．细胞质与细胞核中都有ATP的分布。(√)
6．光合作用的过程是一个放能反应的过程。(×)

1．ATP的结构类推

2．辨析五种结构中“A”的含义


3．构建ATP产生量与O2供给量曲线模型



命题点1　围绕ATP的结构和功能考查生命观念
1．(2022·浙江1月选考)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　)
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
解析：选D。ATP中的五碳糖是核糖，A错误；腺苷和磷酸基团之间的化学键是普通的磷酸键，磷酸基团之间的化学键是高能磷酸键，B错误；ATP合成时不需要水解酶，C错误；ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带，D正确。
2．如图是ATP中化学键逐级水解的过程图。据下图判断，有关叙述正确的是(　　)

A．甲为ADP，大肠杆菌体内ATP→甲过程发生在线粒体中
B．胰岛素的分泌过程会使细胞中ADP的含量增加
C．由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等原因，使得该特殊化学键不稳定
D．催化甲→ATP过程的酶与酶1相同
解析：选B。大肠杆菌是原核生物，细胞中不含线粒体，A错误；胰岛素分泌是胞吐出细胞，需要耗能，这一过程会使ATP水解增多，产生ADP增多，B正确；ATP中两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等原因，使得该特殊化学键不稳定，C错误；酶具有专一性，催化甲→ATP过程的酶与ATP→甲的酶不同，D错误。
命题点2　围绕ATP的结构和功能考查科学思维及科学探究
3．(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
解析：选B。根据题意可知：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。”说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
4．(2022·沈阳市一模)ATP为Ca2＋跨膜运输供能的过程如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)

A．图中物质A既具有物质运输功能，又具有催化功能
B．载体蛋白磷酸化伴随着能量的转移，载体蛋白活性也被改变
C．Ca2＋与物质A结合后，最终导致物质A的空间结构发生变化，使结合位点转向膜的另一侧
D．加入蛋白质变性剂会提高Ca2＋的跨膜运输速率
解析：选D。图中物质A是Ca2＋载体蛋白，具有结合并转运Ca2＋的功能，同时还具有催化ATP水解的功能，A正确；在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，载体蛋白的构象发生改变，活性也被改变，B正确；Ca2＋与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，使结合位点转向膜的另一侧，有利于将Ca2＋从膜的一侧转运到另一侧，实现Ca2＋的跨膜运输，C正确；物质A是Ca2＋载体蛋白，加入蛋白质变性剂会导致载体蛋白变性，降低Ca2＋的跨膜运输速率，D错误。
考点二　酶的作用、本质、特性及影响因素

1．酶在细胞代谢中的作用
(1)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

(2)酶的作用
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酶具有催化作用的机理：降低化学反应的活化能。
③曲线解读：

a．表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。
b．表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。
c．表示酶降低的活化能是AB段。
[教材深挖]
(必修1 P77 探究·实践，拓展)若将FeCl3溶液和肝脏研磨液事先经90 ℃水浴加热处理之后，再按原剂量分别加入3号、4号试管中进行实验，你推测最可能的实验结果是什么？说明推断依据。
实验结果：3号试管与原先基本相同；4号试管与原先相比明显减弱，和1号试管基本相同。
推断依据：90_℃高温会使酶失活，对FeCl3没有影响。
2．酶的本质
(1)酶本质的探索历程[连线]

(2)归纳酶的本质

3．酶的特性及影响酶促反应速率的因素
(1)高效性：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高。

(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①物理模型——“锁和钥匙学说”

图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
②曲线分析

酶A只能催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性。
(3)酶的作用条件较温和

①在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
②过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
[教材深挖]
(1)(必修1 P84相关信息，改编)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH约为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
提示：不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
(2)(必修1 P84与社会的联系)20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的。
[易错辨析]
1．与无机催化剂相比，酶能为反应物提供能量。(×)
2．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。(×)
3．过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应，说明了酶具有高效性。(×)
4．能够促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。(×)
5．过酸、过碱或温度过高、过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(×)

1．用模型建构法分析影响酶促反应的因素

(1)反应物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)
①图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度的增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
(2)温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)
①图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触面积来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
②图3：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。
(3)反应时间与酶促反应的关系(图4、5、6)
①图4、5、6的时间t0、t1和t2是一致的。
②随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。
③t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
2．鉴定酶本质的实验原理和方法
(1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。

(2)酶解鉴定法


命题点1　围绕酶的本质、作用和特性考查生命观念
1．(2022·大连模拟)氨基酸本身的化学性质十分稳定，无催化活性。但当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能。中科院院士、清华大学教授赵玉芬已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸，并将其称为“微型酶”，为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域。下列有关叙述正确的是(　　)
A．“微型酶”只含有C、H、O、N四种元素
B．“微型酶”的合成场所为核糖体
C．“微型酶”可与双缩脲试剂反应呈紫色
D．“微型酶”能降低化学反应的活化能
解析：选D。根据题干信息可知，氨基酸与磷酸作用合成磷酰氨基酸时就变得极其活泼，具有了催化剂的功能，所以“微型酶”还含有P元素，A错误；“微型酶”的组成是氨基酸和磷酸，是在细胞外人工合成的，不是在细胞内进行的，B错误；“微型酶”的本质是氨基酸的衍生物，不含有肽键，所以不会与双缩脲试剂反应，C错误；“微型酶”可以催化化学反应，所以可以降低化学反应的活化能，D正确。
2．(2022·天津模拟)纤维素分子水解成葡萄糖需三类酶协同催化。下表信息体现出酶的催化特性是(　　)
种类
作用部位
作用化学键
葡聚糖内切酶
纤维素分子内部
β-1，4糖苷键
葡聚糖外切酶
纤维素分子非还原端
β-1，4糖苷键
β-葡萄糖苷酶
纤维素二糖
β-1，4糖苷键
A.专一性　　　　　　　 B．高效性
C．多样性 D．作用条件温和
解析：选A。根据题干信息和表格信息分析，纤维素分子水解成葡萄糖需三类酶协同催化，三种酶(葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶、β-葡萄糖苷酶)都作用于β-1，4糖苷键，但是作用的部位不同，即三种酶作用于不同部位的β-1，4糖苷键，说明酶的催化作用具有专一性。
命题点2　围绕酶的成分、作用、特性考查科学探究
3．(2022·全国乙卷)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组
①
②
③
④
⑤
底物
＋
＋
＋
＋
＋
RNA组分
＋
＋
－
＋
－
蛋白质组分
＋
－
＋
－
＋
低浓度Mg2＋
＋
＋
＋
－
－
高浓度Mg2＋
－
－
－
＋
＋
产物
＋
－
－
＋
－
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
解析：选C。实验组①给予的条件为低浓度Mg2＋，有产物生成，表明该条件下酶P具有催化活性，A不符合题意；实验组③和实验组⑤只有酶P的蛋白质组分，自变量为Mg2＋的浓度，两组实验都无产物生成，说明不管在低浓度Mg2＋条件下，还是在高浓度Mg2＋条件下，蛋白质组分都不具有催化活性，B、D不符合题意；实验组②和实验组④只有酶P的RNA组分，自变量为Mg2＋的浓度，低浓度Mg2＋组无产物生成，说明在低浓度Mg2＋条件下RNA组分不具有催化活性，高浓度Mg2＋组有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C符合题意。
4．某些蛋白酶在生产和使用前需要测定酶活性。如图表示科研人员选用酪蛋白对多种蛋白酶的活性进行测定的实验结果(注：实验在30 ℃、pH＝9.0的条件下进行)，下列分析错误的是(　　)

A．在上述实验条件下，蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高
B．在实验过程中，部分菠萝蛋白酶和胰蛋白酶可能失活
C．这几种蛋白酶均能分解酪蛋白，说明这些酶不具有专一性
D．可用盐析的方法从各种蛋白酶的提取液中沉淀出蛋白酶
解析：选C。由题图可知，在上述实验条件下，蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高，A正确；该实验是在pH＝9.0的条件下进行的，pH较高，木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和胰蛋白酶的活性较低，部分酶可能失活，B正确；酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，酪蛋白的化学本质是蛋白质，因此不同蛋白酶都能分解酪蛋白，这能体现酶的专一性，C错误；题中几种酶的化学本质都是蛋白质，可用盐析的方法把这几种酶从各自的提取液中沉淀出来，D正确。
命题点3　围绕酶的影响因素考查科学思维及科学探究
5．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是(　　)

A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素不相同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
解析：选C。分析题图可知，甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度，B正确；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复，C错误；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点，A、D正确。
6．(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取____________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量______________________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液
分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：_______________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：______________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：___________________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：____________________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
解析：对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理的就是对照组。(1)分析题意可知，实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)据题意可知，甲物质和乙物质对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有甲物质和乙物质的作用，透析后无甲物质和乙物质的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
答案：(1)2　甲物质溶液、乙物质溶液　(2)①透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高　②透析前后，两组的酶活性均不变　③加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变　④加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高
考点三　(实验)探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素

1．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖，还原糖能与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
(2)实验设计
序号
操作步骤
1号试管
2号试管
1
注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
2 mL
－
2
注入质量分数为3%的蔗糖溶液
－
2 mL
3
注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
4
轻轻振荡，保温5 min
60 ℃
60 ℃
5
加斐林试剂，轻轻振荡
2 mL
2 mL
6
水浴加热
煮沸并保持1 min
煮沸并保持1 min
7
观察溶液颜色
砖红色沉淀
蓝色
(3)实验结论：酶具有专一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
2．探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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)实验步骤和结果
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
试管编号
1
1′
2
2′
3
3′
实验步骤
一
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
二
在冰水中水浴5 min
在60 ℃温水中水浴5 min
在沸水中水浴5 min
三
1与1′试管内液体混合，摇匀
2与2′试管内液体混合，摇匀
3与3′试管内液体混合，摇匀
四
在冰水中水浴数分钟
在60 ℃温水中水浴数分钟
在沸水中水浴数分钟
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验
现象
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
结论
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性
3.探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理(用反应式表示)
2H2O22H2O＋O2
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验步骤和结果
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
2
注入等量的不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL 5%的HCl
1 mL 5%的NaOH
3
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无明显气泡产生
无明显气泡产生
5
将带火星的卫生香插入试管内(液面的上方)
燃烧剧烈
燃烧较弱
燃烧较弱
提醒：(1)“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。
(2)探究影响酶活性的条件实验中的“宜”与“不宜”
①探究温度对酶活性的影响时，要先对反应物和酶在各自所需的温度下分别保温一段时间，再进行混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
②若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需要水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
④在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
⑤探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。
⑥探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。

1．“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
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
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
(2)验证酶的专一性
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
结论
酶具有专一性
2.“梯度法”探究酶的最适温度或pH
(1)探究酶的最适温度
①设计思路

②设计方案

(2)探究酶的最适pH
①设计思路

②设计方案


命题点1　教材基础实验
1．(2022·渝中区模拟)下列有关酶的实验中，选材及检测指标能达到实验目的的是(　　)




选项
实验目的
选材
检测指标
A
探究酶具有高效性
蛋白质、蛋白酶
双缩脲试剂检测观察颜色变化
B
探究酶的最适pH
淀粉、新鲜的唾液
加入碘液观察颜色变化
C
探究酶的最适温度
过氧化氢、过氧化氢酶
气泡产生速率
D
探究酶具有专一性
蔗糖、淀粉、淀粉酶
斐林试剂检测观察砖红色沉淀产生情况
解析：选D。蛋白酶的本质为蛋白质，无论是否将蛋白质分解完，加入双缩脲试剂都会变为紫色，故不能用蛋白质和蛋白酶探究酶具有高效性，A不符合题意；酸性条件下淀粉会分解，影响实验结果，所以不能用淀粉、新鲜的唾液探究酶的最适pH，B不符合题意；不同温度下过氧化氢的分解速率不同，过氧化氢受热易分解，所以不能用过氧化氢、过氧化氢酶探究酶的最适温度，C不符合题意；淀粉酶可分解淀粉，不能分解蔗糖，且蔗糖属于非还原糖，与斐林试剂不能反应，而淀粉被分解形成还原糖，与斐林试剂反应出现砖红色沉淀，故可用蔗糖、淀粉、淀粉酶探究酶具有专一性，D符合题意。
命题点2　高考拓展延伸
2．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　　)
组别
pH
CaCl2
温度(℃)
降解率(%)
①
9
＋
90
38
②
9
＋
70
88
③
9
－
70
0
④
7
＋
70
58
⑤
5
＋
40
30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析：选C。分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70 ℃，③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①、②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①、②组的自变量为温度，B正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
3．(2022·浙江6月选考)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是(　　)
A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
解析：选B。低温不会使酶失活，只是抑制酶的活性，A错误；稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性，B正确；酶的活性在最适pH下最大，不是随pH升高而不断升高，C错误；在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，蛋白酶会催化淀粉酶水解，使酶失活，D错误。
4．(2022·浙江1月选考)用果胶酶处理草莓，可以得到比较澄清的草莓汁；而利用稀盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱。果胶酶和盐酸催化果胶水解的不同点在于(　　)
A．两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同
B．两者催化果胶水解得到的单糖不同
C．两者催化果胶主链水解断裂的化学键不同
D．酶催化需要最适温度，盐酸水解果胶不需要最适温度
解析：选A。果胶酶处理草莓使果胶变为单体，使果汁澄清，盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱，说明没有使果胶变为单体，故两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同，A符合题意。

[真题演练]
1．(2020·北京卷)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了(　　)

A．悬液中酶的浓度
B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度
D．反应体系的pH
解析：选B。分析题图可知，改变某因素后，第2组比第1组生成O2总量的相对值高，即产物多。若提高悬液中酶的浓度，可使反应达到平衡的时间缩短，但不会改变生成的O2总量，A不符合题意；根据生成的O2总量增加可以确定反应体系中的反应物增加，即H2O2溶液的浓度提高，B符合题意；提高反应体系的温度、pH均会导致酶的活性改变，使反应达到平衡所需的时间不同，且生成的O2总量不会改变，C、D不符合题意。
2．(2021·北京卷)ATP是细胞的能量“通货”，下列关于ATP的叙述错误的是(　　)
A．含有C、H、O、N、P
B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化
D．可直接为细胞提供能量
解析：选B。ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。
3．(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：选B。通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
[长句特训]
　(2022·甘肃武威模拟)超氧化物歧化酶(SOD)能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，具有抗衰老的特殊效果，其含有的金属离子对增强酶的热稳定性有重要影响。资料报道，当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大。如图是通过光催化反应装置分别在四种条件下检测紫外光对DNA损伤的相关曲线(TiO2表示二氧化钛，是一种光催化剂；UV表示紫外光)。Ⅰ组：黑暗处理曲线a(TiO2/DNA体系)；Ⅱ组：紫外光处理曲线b(UV/DNA体系)；Ⅲ组：光催化曲线c(UV/TiO2/DNA体系)；Ⅳ组：光催化引入SOD曲线d(UV/TiO2/SOD/DNA体系)。据图回答下列问题：

设问形式1　依据、目的、说明类命题
(1)根据SOD的化学性质，我们可以利用______________________的方法来除去一部分其他杂质蛋白。实验中设计黑暗处理作为对照组的目的是________________________________________。
曲线b说明________________________________________________。
设问形式2　推理类命题
(2)分析曲线c、d可以得出的实验结论是_____________________________
_________________________________________________________________。
设问形式3　开放思维类命题
(3)DNA损伤过程中会伴有H2O2产生，若要验证(2)中的实验结果，可通过检测H2O2的有无及产生量来判断，写出你的实验思路并预测实验结果(注：H2O2的检测方法不做要求)。
实验思路：_________________________。
预测实验结果：________________________________________________。
解析：(1)当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大，而部分其他杂质蛋白在该条件下已经失活，故可利用这个特性来除去其他杂质蛋白。黑暗处理组为TiO2/DNA体系，设计黑暗处理对照组的目的是证明TiO2不会损伤DNA。紫外光处理曲线b(UV/DNA体系)说明没有TiO2(催化剂)的条件下，紫外光对DNA的损伤很小。(2)光催化曲线c(UV/TiO2/DNA体系)说明紫外光对DNA的损伤非常严重，300 min时，DNA几乎全部损伤，而光催化引入SOD曲线d(UV/TiO2/SOD/DNA体系)，由于有SOD存在，DNA损伤很缓慢，说明SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤。(3)要通过H2O2的有无及产生量来验证(2)中的实验结论，很显然要设置实验检测H2O2的产生量，H2O2的产生量越多，DNA损伤越严重，故本实验思路是按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量；预测的实验结果是Ⅰ组、Ⅱ组没有H2O2产生，Ⅲ组和Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2产生量较Ⅳ组多，时间较早。
答案：(1)高温变性(或88 ℃环境下处理15～30 min)　证明TiO2不会损伤DNA　无TiO2(催化剂)的条件下，紫外光对DNA损伤很小　(2)SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤　(3)按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量　Ⅰ组、Ⅱ组没有H2O2产生，Ⅲ组和Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2产生量较Ⅳ组多，时间较早