高考生物二轮复习基础保分专题03《酶与ATP》学案（含详解）

这是一份高考生物二轮复习基础保分专题03《酶与ATP》学案（含详解），共20页。

基础保分专题三 酶与ATP
NO.1　学前自主测评
[选择题—练明高频考点]
考点一 ATP在细胞代谢中的作用
1．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(　　)
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：选D　ATP是由腺嘌呤、核糖和磷酸组成的。
2．(洛阳模拟)如图为ATP与ADP相互转化的关系式，下列叙述正确的是(　　)

A．ATP经DNA酶水解后的产物是合成RNA的原料之一
B．细胞内基因的选择性表达过程伴随着ATP的水解
C．酶1和酶2的功能不同的根本原因是组成二者基本单位的种类、数量和排列顺序不同
D．ATP与ADP相互转化的能量供应机制发生在所有生物体内，体现了生物界的统一性
解析：选B　DNA酶可将DNA分子水解为脱氧核苷酸，但不能水解ATP。细胞内基因的选择性表达过程中需要ATP提供能量。酶1和酶2的本质是蛋白质，二者功能不同的根本原因是控制这两种酶合成的基因不同。病毒是专营寄生性生物，没有独立的能量代谢体系，其体内不能发生ATP与ADP的相互转化。
3．(届高三·济宁摸底)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是(　　)
A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
解析：选C　细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联；根据题干可知，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，即磷酸、核糖和碱基；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料。
4．(三门峡二模)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化，图示如下：
磷酸肌酸(C～P)＋ADPATP＋肌酸(C)
下列相关叙述错误的是(　　)
A．磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质
B．磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联
C．肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定
D．可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等
解析：选A　ATP是细胞内的直接能源物质；由题图可知，磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联；肌肉收缩时，磷酸肌酸可转化为ATP，故可使ATP的含量保持相对稳定；生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等。
5．(长沙二模)科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是(　　)
A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗
B．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自呼吸作用
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定
解析：选A　在黑暗中，蚜虫合成ATP时所需的能量来源于呼吸作用，因此正常情况下会伴随着O2的消耗；根据题意可知，蚜虫合成ATP时所需能量不仅来自呼吸作用，还可来自类胡萝卜素吸收的光能；蚜虫做同一强度的运动时，无论在阳光下还是在黑暗中，ATP的消耗量是一样的；虽然蚜虫ATP含量在阳光下比黑暗时多，但是两种环境中都会发生ATP与ADP的相互转化并且处于动态平衡中，故其体内的ATP含量相对稳定。
考点二 酶在细胞代谢中的作用
6．(赣州一模)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体
B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性
C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著
D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中
解析：选D　对于化学本质是蛋白质类的酶需要在核糖体上合成，而化学本质为RNA的酶则不需要核糖体，有些酶是分泌蛋白，有些酶是胞内蛋白，其中胞内蛋白不需要高尔基体的加工；不同酶的最适pH不同，因此pH较低时不一定会降低酶的活性，反而可能升高酶的活性，如胃蛋白酶；酶降低化学反应的活化能较无机催化剂显著，体现出酶的高效性，但酶的催化作用需要适宜的条件，因此并不是在任何条件下酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著；细胞呼吸是生命的特征之一，所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但这些酶不一定都分布在线粒体中，如原核细胞没有线粒体。
7．(届高三·广东五校协作体联考)核酶是具有催化功能的RNA分子，在特异地结合并切断特定的mRNA后，核酶可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于核酶的叙述，正确的是(　　)
A．向核酶中滴加双缩脲试剂，水浴加热可发生紫色反应
B．与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶的高效性
C．核酸具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响
D．核酶与催化底物特异性结合时，有氢键形成，也有磷酸二酯键的断裂
解析：选D　根据题意可知，核酶是具有催化功能的RNA分子，因此不会和双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应；与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可反映核酶具有催化作用，但不能反映其高效性；核酸具有热稳定性，但是在高温条件下结构也会发生改变，因此核酶的活性受温度的影响；核酶与催化底物特异性结合时，核酶和mRNA之间有氢键形成，而切割mRNA分子时也有磷酸二酯键的断裂。
8．(合肥一模)为研究温度对酶活性的影响，在40 ℃(a组)和20 ℃(b组)条件下测定不同反应时间内的产物浓度，结果如图，以下叙述正确的是(　　)
A．b组t2后由于酶达到饱和点，反应速率达最大值
B．a组O～t1时间内反应速率始终保持不变
C．a组和b组的pH、酶浓度、反应物总量都应相同
D．30 ℃条件下达到反应平衡点的时间介于t1和t2之间
解析：选C　b组t2后产物浓度不再升高，其酶促反应的速率为零；a组O～t1时间内随反应时间的延长其产物浓度的增加速率减慢，说明其反应速率逐渐降低；题图是为研究温度对酶活性的影响，在40 ℃(a组)和20 ℃(b组)条件下测定不同反应时间内的产物浓度随时间变化的曲线图，该实验中的pH、酶浓度、反应物总量均属于无关变量，无关变量应保持相同且适宜；该酶在40 ℃时的活性较20 ℃时的活性高，但无法判断该酶催化反应的最适温度，因此无法确定30 ℃条件下达到反应平衡点的时间是否介于t1和t2之间。
考点三 与酶有关的实验设计与分析
9．(赣州模拟)在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述错误的是(　　)
A．曲线乙表示二氧化锰的催化作用，曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性
B．曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，曲线甲与曲线丙对照反映酶具有专一性
C．曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性
D．曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物
解析：选A　酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高，由图分析，催化效率丙>乙>甲，则甲、乙、丙三条曲线分别对应唾液、二氧化锰、新鲜猪肝研磨液作用曲线。专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，曲线甲、乙对照不能得出无机催化剂具有专一性。曲线甲表示唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解，曲线丙表示过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，二者对照能说明酶具有专一性。与乙相比，丙催化的时间短，效率高，因此可以说明酶具有高效性。曲线甲不下降的原因是酶具有专一性，唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解。
10．(届高三·石家庄评估)如图是某课外活动小组在探究酶活性的影响因素时绘制的实验结果。下列有关叙述正确的是(　　)

A．实验的自变量是H2O2的分解速率，因变量是温度
B．100 ℃时H2O2剩余量最少，说明高温条件下酶没有失活
C．0 ℃时H2O2几乎没有分解，说明此温度下酶的活性受到抑制
D．75 ℃时H2O2酶的活性高于50 ℃时H2O2酶的活性
解析：选C　本实验的自变量是温度，因变量是H2O2的分解速率；H2O2在受热条件下，分解速率加快，100 ℃时H2O2剩余量最少，是因为高温促使H2O2分解速率加快，不能说明高温条件下酶没有失活；0 ℃时H2O2几乎没有分解，说明此温度下酶的活性受到抑制；75 ℃时H2O2的剩余量低于50 ℃时H2O2的剩余量，是因为温度较高时，H2O2自身分解速率较快，而不是酶活性较强。
[非选择题—练通综合交汇]
11．图1和图2是某生物兴趣小组通过实验探究H2O2分解的条件而绘制的曲线图。请回答下列问题：

(1)图1和图2所代表的实验中，实验的自变量依次为____________________、__________。
(2)由图1可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有__________。
(3)图2中限制AB段和BC段O2产生速率的主要因素分别是________________、__________________。
(4)该兴趣小组还根据图3做了关于温度影响酶活性的实验，探究经过t4温度处理的酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平。关于变量的设置：取3支试管，编号为甲、乙、丙，各加入适宜浓度的该酶溶液1 mL；甲和乙作为对照组应分别在温度为_____和_____水浴装置中保温适宜时间，丙作为实验组的处理为____________________________________________________________。
解析：(1)这两个实验是探究H2O2在不同条件下的分解情况，所以对应的变化条件即为自变量。(2)分析图1可得出过氧化氢酶具有高效性的特点。(3)图2中AB段，随着H2O2浓度的增大，O2产生速率也不断增大，说明H2O2浓度是限制AB段O2产生速率的主要因素；BC段，O2产生速率不再随H2O2浓度的增大而增大，此时的主要限制因素为过氧化氢酶数量(浓度)。(4)根据实验目的，实验需分为三组，一组温度设定在t3，一组温度设定在t4，一组温度应从t4降到t3。
答案：(1)催化剂种类　H2O2浓度　(2)高效性
(3)H2O2浓度　过氧化氢酶数量(浓度)　(4)t3　t4　先在温度为t4水浴装置中保温适宜时间，后在温度为t3水浴装置中保温适宜时间
12．(南昌模拟)酶是具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为其他分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。请回答下列问题：
(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有________系统，组成该系统的结构具有的功能特性是________________。茶叶细胞中也存在众多种类的酚类物质与酚氧化酶。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是________________________________________________________。
(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，Rubicon酶的存在场所为____________；该酶具有“两面性”，在O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，产物经一系列变化后转移到线粒体中会产生CO2，其“两面性”与酶的________(特性)相矛盾。
(3)如图中曲线表示将酶在不同温度下保温足够长时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由图可得出：__________________________________________。

为了验证这一结论，请以耐高温的纤维素分解酶为实验材料，比较在低温和最适温度下储存对酶活性的影响，写出实验设计思路： _________________________________________。
解析：(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有生物膜系统，生物膜结构的功能特性是选择透过性。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是高温使酚氧化酶失活。(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，该反应属于暗反应中的物质变化，因此Rubicon酶的存在场所为叶绿体基质；该酶具有“两面性”，其“两面性”与酶的专一性相矛盾。(3)由图可得出酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大。为了验证这一结论，可以将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性。
答案：(1)生物膜　选择透过性　高温使酚氧化酶失活　(2)叶绿体基质　专一性　(3)酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大　将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性
13．为了探究pH对过氧化氢酶活性的影响，某小组同学进行了如下实验。实验材料：直径4 cm、厚度0.5 cm的马铃薯块茎圆片若干，随机平均分为三组。实验步骤和现象(表中“—”表示不做处理)如表：
步骤
第1组
第2组
第3组
1 mol/L的盐酸溶液
浸泡5 min
—
—
1 mol/L的NaOH溶液
—
①
—
蒸馏水
—
—
浸泡5 min
将马铃薯块茎圆片取出后，用吸水纸吸去其表面多余的液体
体积分数为3%的过氧化氢溶液
5滴
5滴
5滴
实验现象
无气泡产生
②

请分析回答下列问题：
(1)表格中的①是______________，②是____________。
(2)该实验的无关变量有_______________________________(至少写出两种)。
(3)观察实验现象时，第1、2组马铃薯块茎圆片上均无气泡产生，原因是________________________________________________________________________。
(4)放置几分钟后，该组同学发现第3组马铃薯块茎圆片上基本无气泡产生，第1、2组马铃薯块茎圆片上竟然有少量气泡产生。请分析：第3组基本无气泡产生的原因是_________________；第1、2组有少量气泡产生的原因可能是_____________(写出一点即可)。
解析：(1)对第1、2、3组马铃薯块茎圆片的处理分别是用盐酸溶液、NaOH溶液、蒸馏水浸泡，且浸泡时间均为5 min。第1、2组结果说明强酸和强碱影响了过氧化氢酶的活性，第3组没有用强酸和强碱处理，过氧化氢酶的活性较强，会催化过氧化氢分解产生氧气。(2)该实验的自变量是pH，无关变量有多种，如马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间、过氧化氢溶液的浓度和用量、观察时间等。(3)强酸和强碱会使过氧化氢酶变性失活，因此，在观察实验现象时第1、2组马铃薯块茎圆片上无气泡产生。(4)第3组马铃薯块茎圆片上起初有大量气泡产生是过氧化氢酶催化过氧化氢分解的结果，当过氧化氢全部被分解后，不再产生气泡。一段时间后，第1、2组马铃薯块茎圆片上有少量气泡产生，可能是过氧化氢自然分解，产生的氧气积累，也可能是强酸、强碱浸泡时间短，只使马铃薯块茎圆片中部分酶失活，使过氧化氢分解速度减慢，放置几分钟后气体逐渐积累并形成气泡。
答案：(1)浸泡5 min　有大量气泡产生　(2)马铃薯块茎圆片的大小、浸泡时间、过氧化氢溶液的浓度和用量、观察时间等　(3)强酸、强碱使马铃薯块茎圆片中的过氧化氢酶失活　(4)过氧化氢分解完毕　过氧化氢自然分解产生的气体得到积累，形成少量气泡(合理即可)

NO.2　练后循图忆知





[查清易错小点](判断正误)
1．ATP能在神经元线粒体的内膜上产生， 神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP (√)
(全国卷Ⅰ，T1AD)
2．DNA与ATP中所含元素的种类相同(√)
(全国卷Ⅰ，T1A)
3．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应(√)
(2014·全国卷Ⅱ，T1C)
4．在生物体的活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行 (2014·四川卷，T1D)(×)
5．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，其合成所需的能量由磷酸提供(×)
6．ATP、DNA、RNA中的“A”表示的含义相同(×)
7．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性(√)
8．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成(×)
(海南卷，T3A)
[理清知识主干]
1．记牢ATP的结构和组成
(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。

(2)ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解与合成。
2．理清ATP的合成、利用与细胞代谢的关系(填图)

3．明确ATP产生与O2间的关系

(1)A点时ATP产自无氧呼吸。
(2)B点后ATP产生量不再随供氧量增加而增加，其限制因子可能为、ADP、磷酸等。
[练通高考能力]
1．下列关于肌细胞中ATP的叙述，错误的是(　　)
A．ATP与ATP酶中含有C、H、O元素
B．ATP与RNA分子中都含有核糖残基
C．CO2分子的产生过程会合成少量ATP
D．ATP可为O2的吸收和利用过程提供能量
解析：选D　ATP 由C、H、O、N、P五种元素组成，ATP酶的本质是蛋白质，含有C、H、O、N等元素；ATP分子中含有腺苷和磷酸基团，腺苷由核糖和腺嘌呤组成，RNA分子含有磷酸、核糖和碱基；肌细胞合成CO2分子的过程为有氧呼吸第二阶段，该过程产生少量的ATP；O2的吸收属于自由扩散，不消耗能量。
2．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)。下列叙述错误的是(　　)
A．已知某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端，若要使已有DNA末端被32P标记上，则带有32P的磷酸基团应在ATP的“γ”位上
B．若用带有32P标记的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“γ”位上
C．ATP中两个磷酸基团被水解掉后所得的物质是合成RNA分子的单体之一
D．dATP中的两个高能磷酸键储存的能量基本相同，但稳定性不同
解析：选B　若用该酶把32P标记到DNA末端上，则带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上；dA—Pα～Pβ～Pγ脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一，若用带有32P标记的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α位上；ATP中两个磷酸基团被水解后所得的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA分子的单体之一；dATP中的两个高能磷酸键储存的能量基本相同，但稳定性不同，远离“dA”的高能磷酸键更易水解。
3．在细胞内普遍存在以下化学反应：蛋白质E＋ATP→蛋白质E­ATP复合物→蛋白质E＋ADP＋Pi＋能量。下列分析错误的是(　　)
A．一般来说，细胞内大多数吸能反应由该反应提供能量
B．该反应主要发生在线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段
C．用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团，则释放的Pi含32P
D．控制蛋白质E合成的基因在细胞分化过程中不存在选择性表达
解析：选B　题干中的反应过程为ATP的水解，蛋白质E为ATP水解酶，一般来说，大多数吸能反应与ATP的水解反应相联系。ATP的水解常常发生在细胞的耗能部位，而线粒体内膜上[H]和氧气结合的阶段所产生的能量用于ATP的合成。ATP水解会断裂远离A的高能磷酸键，因此释放的Pi含32P。控制蛋白质E合成的基因为管家基因，任何细胞中都需要表达，不存在选择性表达。

[知识深化拓展]
1．熟知酶的“一来源、一作用、二本质和三特性”(填图)

2．把握与酶有关的三类曲线(据图填空)
(1)酶的作用原理曲线：

①由图可知，酶的作用原理是降低反应的活化能
②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能

(2)酶的特性曲线：

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性
②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性

(3)影响酶促反应速率的因素曲线：

①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率
②分析图3：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度

[常考题点练通]
直接考查酶的本质、作用及特性
1．(全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
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最适温度和保存温度是37 ℃
解析：选C　盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因而可用盐析法进行沉淀；真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中；酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用；唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ℃左右，而该酶通常在低温下保存。

2．(烟台检测)下列对动物体内酶、激素和ATP这三类有机物的相关叙述，错误的是(　　)
A．这三类有机物一定都含有C、H、O
B．成年男性体内，精原细胞形成精子的过程中有酶、激素和ATP的参与
C．能合成酶的细胞一定都能合成ATP
D．酶和ATP均可以在细胞内外发挥作用，而激素只能在细胞内发挥作用
解析：选D　酶的本质为蛋白质或RNA，激素为固醇类或含氮类物质，它们和ATP都含有C、H、O；精原细胞形成精子的过程中需酶的催化，需要性激素的调节，需要消耗ATP；活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)均能合成酶和ATP，能合成酶的细胞一定都能合成ATP；激素大多数由内分泌细胞分泌进入细胞外液中发挥作用。
[归纳拓展]　辨析酶、激素、抗体、神经递质
比较项目
酶
激素
抗体
神经递质
化学本质
多为蛋白质，少数是RNA
蛋白质、多肽、固醇、氨基酸衍生物等
球蛋白
乙酰胆碱、多巴胺、氨基酸类、NO等
产生细胞
活细胞
内分泌腺细胞或下丘脑细胞
浆细胞
神经细胞
作用部位
细胞内外
靶细胞或靶器官
内环境
突触后膜作用后
变化
不发生改变
被灭活
被降解
被降解或移走

以曲线为载体，考查酶的特性及影响因素
3．为了研究外界因素对某种酶活性的影响，设置三个实验组：①组(20 ℃)、②组(40 ℃)和③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。下列叙述错误的是(　　)

A．三个温度条件下，该酶活性最高的是②组
B．在t1之前，如果①组温度提高 10 ℃，则反应速率会加快
C．在t2时，向③组增加2倍量的底物，则t3时产物总量增加
D．该实验说明温度可以影响酶的催化效率
解析：选C　分析曲线图可知：在②组(40 ℃)，反应到达化学平衡所需的时间最短，故三个温度条件下，该酶活性最高的是②组；从曲线图来看，三个温度条件较适宜的是40 ℃，而①组是20 ℃条件下温度对某种酶活性的影响曲线，故在t1反应尚未达到化学平衡之前，如果①组温度提高10 ℃，那么①组酶促反应的速率会加快；③组为60 ℃条件下温度对某种酶活性的影响曲线，由图可知，在t2时，产物浓度不再改变，说明高温使酶变性失活，此时向反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，产物总量不变；该实验说明温度可以影响酶的催化效率。
4．(南京模拟)研究人员从胡萝卜中提取过氧化物酶(POD)所做的实验结果如图所示，有关分析正确的是(　　)

A．处理时间从15 min增加到80 min,40 ℃下POD活性减小最显著
B．处理时间60 min内，在所有的温度下POD活性都显著下降
C．该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度
D．H2O2浓度过高会抑制POD的活性，与温度对POD活性的影响完全相同
解析：选C　据图甲分析，处理时间从15 min增加到80 min，45 ℃下POD活性减小最显著；处理时间60 min内，25 ℃下POD活性下降不显著；据图分析可知，该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度；从图乙看出，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，与温度对POD活性的影响不完全相同。
[技法点拨]　“四看法”分析酶促反应曲线



[知识深化拓展]
1．掌握有关酶的两类实验设计思路
(1)验证类实验设计思路：

实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质是蛋白质或RNA
已知蛋白液＋双缩脲试剂
待测酶液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
已知RNA＋吡罗红试剂
待测酶液＋吡罗红试剂
是否出现红色
验证酶具有催化作用
底物＋适量蒸馏水
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率
验证酶具有专一性
底物＋相应酶液
不同底物＋相同酶液
底物是否分解
验证酶具有高效性
底物＋无机催化剂
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率

(2)探究类——探究酶的最适温度或最适pH：
①实验设计思路：

②实验设计程序：

2．有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略
第一步
⇩
分析实验目的，确定自变量与因变量(检测指标)
第二步
⇩
明确实验原理(新情景题的题干中会有提示，要注意提炼)
第三步
⇩
准确书写实验步骤，注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。酶相关实验常常是用表格形式呈现实验步骤
第四步
如果是选择题，要依据实验原理、实验原则，利用所学的生物知识进行综合分析，然后作出判断；如果是非选择题则应注意联系教材知识综合分析，以确定所填答案


[常考题点练通]
考查实验材料和实验试剂的选取
1．(淄博模拟)为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是(　　)
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
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH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：选B　过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，实验①不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验③不合理；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，故实验④不合理。
2．为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，下列有关实验方案和检测结果的叙述，正确的是(　　)
组别
①
②
③
④
⑤
酶
淀粉酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反应物
蔗糖
淀粉
蛋白质
淀粉
麦芽糖
A．②和③对比，用双缩脲试剂检测；②中不变紫色，③中呈现紫色
B．③和④对比，用斐林试剂检测；水浴加热下③中不出现砖红色沉淀，④中出现砖红色沉淀
C．①和④对比，用斐林试剂检测；水浴加热下①中不出现砖红色沉淀，④中出现砖红色沉淀
D．④和⑤对比，用斐林试剂检测；水浴加热下④和⑤中均出现砖红色沉淀
解析：选C　蛋白酶和淀粉酶都是蛋白质，都能与双缩脲试剂反应呈现紫色；斐林试剂可以用来判断淀粉是否水解，但不能用来判断蛋白质是否水解；淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们的水解产物都是还原糖，淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解，用斐林试剂可以判断淀粉和蔗糖是否水解；麦芽糖是还原糖，麦芽糖的水解产物也是还原糖，用斐林试剂不能判断麦芽糖是否水解。
[归纳拓展]　
酶促反应实验中实验材料和实验试剂的选取原则
反应物和酶的选择
①研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢的分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快
②研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘液可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用过氧化氢和过氧化氢酶
检测时试剂的选择
①研究温度对酶活性影响的实验时，检测淀粉是否分解用碘液，一般不选用斐林试剂，因为用斐林试剂检测需水浴加热，而该实验中需严格控制温度
②若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，此类试剂不能选用
③若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用

考查实验的变量控制与步骤设计及分析
3．在甲、乙、丙三支试管中加入下列物质并保温一段时间后，有关分析错误的是(　　)
编号
甲
乙
丙
步骤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
步骤2
1 mL淀粉酶溶液
1 mL麦芽糖酶制剂
0.5 mL淀粉酶溶液
0.5 mL麦芽糖酶制剂
步骤3
适宜温度下保温至反应完成

A．温度、pH在本实验中均属于无关变量
B．加入碘液后，溶液变蓝的只有乙试管
C．加入斐林试剂后水浴加热，溶液呈现砖红色的有甲试管和丙试管
D．加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均变蓝色
解析：选D　本实验的自变量是酶的种类，可验证酶的专一性，温度、pH在本实验中均属于无关变量；甲试管中淀粉在淀粉酶的作用下水解产生还原糖，加入斐林试剂后水浴加热，会出现砖红色沉淀，乙试管加入的麦芽糖酶不能水解淀粉，不能产生砖红色沉淀，丙试管中淀粉酶先催化淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖再在麦芽糖酶的作用下水解成葡萄糖，加入斐林试剂后水浴加热，产生砖红色沉淀；三支试管中都加入了酶，因此加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均出现紫色现象。
4．请回答下列有关酶的实验探究问题：
(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：

试管编号
A
B
实验步骤
1
加入2 mL 5% H2O2溶液
加入2 mL 5% H2O2溶液
2
5滴2%过氧化氢酶溶液
5滴2%过氧化氢酶溶液
3
0.5 mL 5% NaOH溶液
0.5 mL 5% HCl溶液
4
观察气泡的产生速率
观察气泡的产生速率

上述实验设计中有两处不妥，请指出：
①________________________________________________________________________；
②____________________________________________________________________。
(2)一般情况下，不能用过氧化氢酶为材料探究温度对酶活性的影响，若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，你认为应该怎样设置？_____________________________
________________________________________________________________________
(写出设计思路即可)。查阅资料发现：H2O2在受热和日光照射时分解速率加快，在温度为30 ℃以下时比较稳定，在70 ℃以上时，分解速率加快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是_____________________________________________________________。
解析：(1)①验证酶的活性受pH影响时，除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外，还需要设置pH＝7的对照组。②探究pH、温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物置于相应的条件(pH、温度)下处理一段时间，然后再将酶与底物混合。(2)若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，可采取每一温度下设置两支试管，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2分解速率较快，可能会出现未加酶而H2O2已全部分解的情况。
答案：(1)①缺少pH＝7的对照组　②加入NaOH溶液和HCl溶液的时间顺序不合理，应在加入过氧化氢酶前将其加入，用于改变溶液的pH　(2)将盛有过氧化氢酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，观察同温度下加过氧化氢酶和不加过氧化氢酶的两组试管中气泡的产生速率　将温度控制在70 ℃以下

严格控制变量是实验成功的关键
实验变量包括自变量、因变量和无关变量。
(1)自变量和因变量的判断：自变量是指实验中由实验者所操纵的因素或条件，通常所说的“单一变量原则”中的“单一变量”就是指自变量。因变量是指实验中由自变量引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。可根据实验目的或实验步骤对这两个变量进行判断，实验目的中常描述为“探究(验证)自变量对因变量的影响”或者“因变量与自变量之间关系的研究”。实验步骤中进行不同处理的条件即自变量，最终结果的差异为因变量。如探究pH对过氧化氢酶活性影响的实验中，自变量为不同的pH，因变量为过氧化氢的分解速率。
(2)无关变量：也称控制变量，指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件，但并非是我们在实验中所要研究的问题。实验设计时应对无关变量进行严格控制，使其在实验组和对照组保持一致且适宜，从而排除无关变量对实验结果的影响。如探究pH对过氧化氢酶活性影响的实验中，温度相同且适宜。　　


一、形成生命观念
1．下列关于酶和ATP的叙述正确的是(　　)
A．酶使细胞代谢高效而有序的进行，对生命活动具有重要的调节作用
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液可以验证酶的专一性
C．酶和ATP均具有高效性和专一性
D．将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸上产物是ADP
解析：选D　酶在细胞代谢中起催化作用，不起调节作用；蔗糖及其分解产物都不能与碘液发生反应，不能用碘液作为检测试剂；腺嘌呤核糖核苷酸由一分子磷酸基团、一分子腺嘌呤和一分子核糖组成，ADP由两分子磷酸基团、一分子腺嘌呤和一分子核糖组成，因此将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸上可产生ADP。
2．酶和ATP是细胞生命活动中两种重要的化合物，绝大多数生命活动都与它们密切相关，但也有“例外”。下列人体生命活动中，属于这种“例外”的是(　　)
A．肝脏细胞吸收组织液中的氧气
B．线粒体中的[H]与O2结合
C．吞噬细胞吞噬并水解衰老的细胞
D．体液免疫中浆细胞合成并分泌抗体
解析：选A　氧气进入细胞是通过自由扩散，不需要酶和ATP参与。
二、运用科学思维
3．H＋­ATP合成酶是线粒体内重要的酶，若使用H＋­ATP合成酶抑制剂可选择性诱发癌细胞的凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A．H＋­ATP合成酶在叶绿体内也有，在细菌体内没有
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合成酶抑制剂可能是一种较好的抗肿瘤药
解析：选A　根据题意，H＋­ATP合成酶参与合成ATP，存在于线粒体、叶绿体、细菌内。酶的合成需要ATP供能，线粒体H＋­ATP合成酶的功能主要是合成ATP和转运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合成酶抑制剂可选择性诱发癌细胞的凋亡，因此其可能是一种较好的抗肿瘤药。
4．(南通模拟)如图是研究淀粉酶浓度与其催化效率关系的曲线。下列叙述错误的是(　　)
A．本研究的自变量是淀粉酶浓度和反应时间
B．实验中应注意保持各组反应在相同且适宜温度下进行
C．曲线c对应酶浓度比曲线a对应酶浓度低
D．引起曲线上M、P点差异的主要原因是各组反应中加入的淀粉总量不同
解析：选D　依题意和图示分析可知，本实验的自变量是淀粉酶浓度和反应时间；反应温度为无关变量，应控制相同且适宜；生成物的量在达到最大值之前，在相同时间内，曲线c对应的酶促反应速率比曲线a对应的酶促反应速率慢，说明曲线c对应酶浓度比曲线a对应酶浓度低；引起曲线上M、P点差异的主要原因是各组反应中加入的酶的总量不同，但加入的淀粉总量相同。
三、注重科学探究
5．过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)
管号
1%焦性没食子酸(mL)
2%H2O2
(mL)
缓冲液(mL)
过氧化物酶溶液(mL)
白菜梗提取液(mL)
煮沸冷却后的白菜梗提取液
(mL)
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2

A．1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
解析：选A　根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。
6．丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质，几乎存在于包括结核杆菌的所有病原细菌中。FtsZ也是一种 GTP 酶，有一个GTP(三磷酸鸟苷)的结合位点，在GTP存在的条件下，可以在分裂细菌中间部位聚集成Z环，Z环不断收缩，引导细菌的细胞分裂。寻找靶向FtsZ的抑制剂，可有效抑制细菌的细胞分裂。为建立靶向FtsZ的新型抗菌药筛选模型，科研人员对大肠杆菌表达的FtsZ蛋白进行了相关研究。
(1)人类病原微生物耐药性的提高，严重影响传染性疾病治疗的成功概率。FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性，原因是FtsZ蛋白______________________。
(2)图1表示利用荧光散射法测定FtsZ蛋白在体外的聚集程度。当加入__________时，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可见，FtsZ在体外依然具备____________功能。实验选取BSA作为对照，原因是_________________________。

(3)下面两组实验研究温度对FtsZ酶活性的影响。
实验一：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下，同时加入等量GTP混匀反应30 min，测定酶的活性，结果见图2。
实验二：将FtsZ蛋白分别置于25 ℃、30 ℃、37 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃条件下保温2 h，然后加入等量GTP混匀，置于37 ℃反应30 min，测定酶的活性，结果见图3。
　
①37 ℃不一定是FtsZ酶的最适温度，请你设计实验确定其最适温度，实验思路是__________________________________________________________________________。
②实验一、实验二处理的区别是__________________________________________。
③实验二的目的是_______________________________。
④当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失，原因是________________________。
解析：(1)据题意可知， FtsZ结构稳定，因此FtsZ抑制剂与以往的抗菌药相比不易形成耐药性。(2)据图1可知，在4 min后加入了GTP，FtsZ蛋白迅速聚集，说明FtsZ在体外依然具备催化功能。加入GTP后，BSA聚集程度与加入前相比，都是50左右，说明BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应，因此选取BSA作为对照。(3)①据图2可知，37 ℃时FtsZ酶活性最高，但此温度不一定是FtsZ酶的最适温度，其最适温度在37 ℃左右，因此设计FtsZ酶的最适温度的实验思路是在30～45 ℃温度范围内设置温度梯度；重复实验一；酶活性最高时对应的温度是最适温度。②据题干可知，实验一、实验二处理的区别是实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先在不同温度下保温再加GTP在同一温度下反应。③实验二的目的是测定酶具有催化活性的温度范围。④酶的活性受到温度的影响，高温会破坏酶的空间结构导致酶失去活性，因此当温度高于45 ℃时，酶的活性迅速丧失。
答案：(1)结构稳定　(2)GTP　催化　不会在GTP的诱导下发生聚合反应　(3)①在30～45 ℃温度范围内设置温度梯度；重复实验一；酶活性最高时对应的温度是最适温度　②实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先在不同温度下保温再加GTP在同一温度下反应　③测定酶具有催化活性的温度范围　④温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶失活