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2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP课件
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这是一份2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP课件，共60页。PPT课件主要包含了考情研读·备考定位，2酶的本质与作用，蛋白质，RNA，氨基酸，核糖核苷酸，核糖体，催化作用，降低化学反应的活化能，酶降低的活化能等内容，欢迎下载使用。
考点一 酶的本质、作用和特性
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．酶的作用和本质(1)酶的本质的探索历程
答案：①—e ②—a ③—c ④—d ⑤—b
(3)作用机理①活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的______状态所需要的能量。②作用机理：_______________________。
③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是_________。Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是_____________________________________________________。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将_____移动。
无酶催化条件下反应所需要的活化能、
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程
3．酶的特性(1)酶具有高效性含义：与无机催化剂相比，酶具有_________。意义：使细胞代谢______进行。(2)酶具有专一性含义：每一种酶只能催化_______________化学反应。意义：使细胞代谢能够____________地进行。
(3)酶的作用条件较温和酶所催化的化学反应一般是在__________的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的__________遭到破坏，使酶永久_____。低温只是使酶的活性______，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)酶提供了反应过程所必需的活化能。( )(2)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( )(3)酶只能在细胞内发挥作用。( )(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
延|伸|探|究图1表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，图2表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
1．图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？提示：不相同。A酶活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则化学本质为蛋白质。2．图1中B酶活性改变的原因是什么？提示：B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。
3．图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？提示：应选用RNA水解酶处理。4．图2中适当降低反应温度，分析T2值如何变化？提示：该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
剖析难点 · 考点突破
重|难|精|讲1．高中教材中常见的酶(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。(2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。
(3)基因工程的工具酶(4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。
(5)核酸水解酶(6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。(7)细胞工程的工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)；胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。
2．与酶有关的曲线分析酶的特性(1)图1中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。(2)图2中两曲线比较说明酶具有(催化作用和)专一性。
3．影响酶促反应的因素(1)温度和pH①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。 ②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 ③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)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加快，但当底物达到一定浓度后，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成正比。
4．对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
5.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。
考向一 围绕酶的本质，考查生命观念 (2024·山西太原调研)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．淀粉酶和盐酸通过升高化学反应的活化能催化淀粉水解解析：淀粉酶是生物催化剂，盐酸是无机催化剂，都可以降低化学反应的活化能来催化淀粉水解，D错误。
〔变式训练1〕 (2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是( )A．升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用机理相同B．高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活C．唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物D．唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色
解析：升高温度的原理是提供能量，加酶的原理是降低化学反应所需的活化能，作用机理不同，A错误；高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活，唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，B正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物，C正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色，D正确。
考向二 影响酶活性的因素 (2024·重庆市抽测)某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系，绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是( )A．图1中AB段与BC段酶促反应速率的限制因素相同B．图2中D点与F点酶的空间结构都被部分破坏且不能恢复C．图3中把G点时对应的相关因素调至最适，酶促反应速率不能同步升高D．图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、pH、温度
解析： 分析题图可知，图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、温度、pH，D错误；图1中限制AB段酶促反应速率的因素是底物浓度，限制BC段酶促反应速率的因素是酶的量等其他因素，A错误；图2中D点时酶活性受抑制，但其空间结构未被破坏，B错误。
“三看法”分析酶促反应曲线
〔变式训练2〕 (2024·广州模拟)酶既具有与底物(或与底物结构类似的抑制剂)结合的活性部位，也具有与抑制剂结合的变构部位。当底物与酶活性位点形成互补结合时，可催化底物发生化学反应。当非竞争性抑制剂与酶结合后，酶的空间结构改变，酶活性丧失。酶与底物及其抑制剂的作用原理如图①②③所示，在不同条件下底物浓度与反应速率的关系如图④所示。图①～③与图④曲线对应正确的是( )
A．①—Ⅰ、②—Ⅱ、③—ⅢB．①—Ⅱ、②—Ⅰ、③—ⅢC．①—Ⅲ、②—Ⅱ、③—ⅠD．①—Ⅰ、②—Ⅲ、③—Ⅱ解析：图①无抑制剂，酶正常催化化学反应，①对应图④中的Ⅰ；图②有竞争性抑制剂，底物与抑制剂竞争酶的活性位点，化学反应速率变慢，可以通过提高底物浓度来解除抑制，②对应图④中的Ⅱ；图③有非竞争性抑制剂，抑制剂与酶变构部位结合后，酶与底物不能结合，不能通过增加底物浓度来解除抑制，③对应图④中的Ⅲ，B、C、D三项错误，A项正确。
考点二 探究影响酶活性的条件
知|识|巩|固1．探究温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响_______________，滴加碘液，根据____________________________来判断酶的活性。
是否出现蓝色及蓝色的深浅
(2)实验步骤、现象及结论取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。
提醒：①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，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。
2．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理：__________________________。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，也可用_____________________的情况来检验O2的生成速率。
(3)结论：酶的催化作用需要___________，________________都会影响酶的活性。提醒：①探究pH对酶活性的影响时，必须先调pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。另外，本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应开始便达到预设pH。②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。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃。( )(2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。( )
延|伸|探|究1．在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？提示：先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
2．在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的_________(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。3．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，不能选用斐林试剂的原因是什么？提示：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。
精|准|命|题考向一 围绕教材基础实验，考查实验探究与分析能力 (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：低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误； 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确； 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误； 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。
〔变式训练〕1．在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中，有学习小组对实验进行了改进，改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是( )A．装置中①为H2O2溶液，②为过氧化氢酶，两者也可以对调B．待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后，再注入H2O2溶液C．探究过氧化氢酶的最适pH，可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9D．在水浴条件下，还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响
解析：“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液，调节酶所处的pH为预设pH，然后再加入底物，因此①和②不能对调，A错误，B正确；探究过氧化氢酶的最适pH，应设置一系列等浓度梯度的磷酸缓冲液pH，C错误；“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”实验中，不可选择过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，D错误。
试总结酶实验中的“宜”与“不宜”(1)若选择淀粉酶探究酶的最适温度，检验试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需加热，而该实验中需严格控制温度。(2)探究pH对酶活性的影响实验“不宜”选用淀粉酶，因为加HCl调节pH时，盐酸中的H＋能够催化淀粉的水解。
考向二 以酶的特性和影响因素为素材，考查实验设计与评价能力 (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，结果见下表。下列分析错误的是( )
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CaCl2B．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70 ℃，最适pH为9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物解析： 分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
“五看法”评价实验设计的方案
〔变式训练2〕 已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是_____________________________。(2)表中①处的操作为_____________________________________________，图中滴加的②是______。(3)当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在_______ (填“20 ℃”或“60 ℃”)条件下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是___________________________。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是_________________________________________。
淀粉酶降低了化学反应的活化能
将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始
每个温度下做多组平行实验
强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶
(4)在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是____________________________________，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。
会改变自变量温度，从而影响实验结果
解析：(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。(2)为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。(3)酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。
(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应恰好可以规避这个问题。
考点三 细胞的能量“货币”ATP
知|识|巩|固1．ATP的结构和功能
2．ATP和ADP的相互转化过程比较
提醒：细胞中ATP含量很少，ATP与ADP之间的转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3．ATP的利用提醒：这些生命活动所涉及的化学反应都是吸能反应，需ATP水解提供能量才能顺利进行。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。( )(2)ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。( )(3)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。( )(4)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。( )(5)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。( )
延|伸|探|究1．ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊化学键容易水解的原因。提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。
2．人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因。提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。3．萤火虫尾部发光的原理是什么？提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
重|难|精|讲1．归纳概括ATP与核苷酸的关系
2．ATP产生量与O2供给量的关系
考向一 运用结构与功能观，考查ATP的结构和功能将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
解析：①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的；A错误；④和⑤之间特殊的化学键的形成过程总需要获取能量，因此总是与放能反应相关联，B正确；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
〔变式训练1〕 (2024·天津十二校联考一模)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法不正确的是( )A．蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATPB．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化C．蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质空间结构的变化来实现D．蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系解析：蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP，A错误。
考向二 ATP与ADP相互转化如图是ATP中磷酸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．催化丙→乙→甲过程的酶与酶3、酶2相同C．酶1、酶2和酶3催化的反应均伴有能量释放，且乙→丙释放的能量最少D．物质丙是构成RNA的基本组成物质之一
解析： 图中甲为ADP，大肠杆菌是原核生物，细胞中没有线粒体，A错误；酶具有专一性，酶2和酶3分别是催化甲→乙和乙→丙的酶，催化丙→乙→甲过程的酶是另两种酶，它们不相同，B错误；物质丙为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，物质乙为腺嘌呤核糖核苷酸，物质乙是构成RNA的基本组成物质之一，D错误。
〔变式训练2〕 (2024·广东佛山市质检)ATP合酶是合成ATP所需要的酶，分子结构由突出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合酶的分析，错误的是( )A．ATP合酶在线粒体、叶绿体内都有分布B．ATP合酶既具有催化作用，同时也具有运输作用C．ATP和ADP的相互转化过程都需要ATP合酶的催化D．ATP合酶催化ADP和Pi形成ATP时，伴随着能量的储存
解析： 在线粒体基质和线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上都能合成ATP，因此在线粒体和叶绿体中均有ATP合酶，A正确；结合题干信息“当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP”，可推测ATP合酶既具有催化作用又具有运输作用，B正确；ATP合酶能催化ADP与Pi形成ATP，不能催化ATP水解，ATP转化为ADP的过程中，需要能够水解ATP的酶的参与，C错误；ATP合酶催化ADP与Pi形成ATP时，能量储存在远离A的特殊化学键中，D正确。
细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所
素养提升 · 强化思维
|情境试题 规范作答|阅读下列材料，回答下列问题：酶的“锁钥”学说与“诱导契合”学说“锁钥”学说认为，酶具有与底物相结合的互补结构。“诱导契合”学说认为，酶在与底物结合之前，空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应①。
为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(S酶)进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU水解②，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲线，如图所示。注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。
(1)“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时，_______________会发生相应改变。(2)为更直观地呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式(P表示反应产物)，则实验①可以表示为S酶＋CTH→SCTH＋P③。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式：_____________________________________________________________。
(S酶＋CU→SCU＋P)
SCU＋CTH→SCU＋P(或SCU＋CTH→SCTH＋P)
(3)根据上述学说内容，对比①和②两组实验结果，出现该结果的原因可能是________________________________________________________________________，该结果支持“____________”学说。(4)为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一个补充实验，写出实验思路。_______________________________________________________。
S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变，适应
用SCTH和CTH进行反应(加入CTH)，检测反应产物的生成量
真|题|再|现1．(2023·浙江卷)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是( )A．H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析：H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。故选C。
2．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。故选C。
3．(2023·浙江卷)某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是( )A．温度 B．底物C．反应时间 D．酶量
解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12 min，所以研究的因素不是反应时间，C错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。故选B。
4．(2023·天津卷)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )A．葡萄糖 B．糖原C．淀粉 D．ATP解析：细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，A、B、C错误。故选D。
5．(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)。
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： 第①组中，酶P在低浓度Mg2＋条件下，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误；第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2＋浓度，无论是高浓度Mg2＋条件下还是低浓度Mg2＋条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B、D错误；第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2＋浓度，第④组在高浓度Mg2＋条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2＋条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C正确。
6．(2022·北京卷)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内( )A．消耗的ATP不变B．无氧呼吸增强C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
解析：滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，B正确；分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。
7．(2022·湖南卷)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是( )A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C．添加酶稳定剂可提高碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
考点一 酶的本质、作用和特性
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．酶的作用和本质(1)酶的本质的探索历程
答案：①—e ②—a ③—c ④—d ⑤—b
(3)作用机理①活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的______状态所需要的能量。②作用机理：_______________________。
③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。
Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是_________。Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是_____________________________________________________。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将_____移动。
无酶催化条件下反应所需要的活化能、
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程
3．酶的特性(1)酶具有高效性含义：与无机催化剂相比，酶具有_________。意义：使细胞代谢______进行。(2)酶具有专一性含义：每一种酶只能催化_______________化学反应。意义：使细胞代谢能够____________地进行。
(3)酶的作用条件较温和酶所催化的化学反应一般是在__________的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的__________遭到破坏，使酶永久_____。低温只是使酶的活性______，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)酶提供了反应过程所必需的活化能。( )(2)酶活性最高时的温度适合酶的保存。( )(3)酶只能在细胞内发挥作用。( )(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
延|伸|探|究图1表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，图2表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。
1．图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？提示：不相同。A酶活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则化学本质为蛋白质。2．图1中B酶活性改变的原因是什么？提示：B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。
3．图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？提示：应选用RNA水解酶处理。4．图2中适当降低反应温度，分析T2值如何变化？提示：该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。
剖析难点 · 考点突破
重|难|精|讲1．高中教材中常见的酶(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。(2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。
(3)基因工程的工具酶(4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。
(5)核酸水解酶(6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。(7)细胞工程的工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)；胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。
2．与酶有关的曲线分析酶的特性(1)图1中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。(2)图2中两曲线比较说明酶具有(催化作用和)专一性。
3．影响酶促反应的因素(1)温度和pH①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。 ②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 ③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)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加快，但当底物达到一定浓度后，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成正比。
4．对比分析酶与动物激素的“一同三不同”
5.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。
考向一 围绕酶的本质，考查生命观念 (2024·山西太原调研)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．淀粉酶和盐酸通过升高化学反应的活化能催化淀粉水解解析：淀粉酶是生物催化剂，盐酸是无机催化剂，都可以降低化学反应的活化能来催化淀粉水解，D错误。
〔变式训练1〕 (2024·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是( )A．升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用机理相同B．高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活C．唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物D．唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂反应显紫色
解析：升高温度的原理是提供能量，加酶的原理是降低化学反应所需的活化能，作用机理不同，A错误；高温、强酸、强碱都会导致蛋白质的空间结构改变而使其失活，唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，B正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物，C正确；唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，蛋白质能够与双缩脲试剂反应显紫色，D正确。
考向二 影响酶活性的因素 (2024·重庆市抽测)某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系，绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是( )A．图1中AB段与BC段酶促反应速率的限制因素相同B．图2中D点与F点酶的空间结构都被部分破坏且不能恢复C．图3中把G点时对应的相关因素调至最适，酶促反应速率不能同步升高D．图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、pH、温度
解析： 分析题图可知，图1、图2、图3中相关因素分别是底物浓度、温度、pH，D错误；图1中限制AB段酶促反应速率的因素是底物浓度，限制BC段酶促反应速率的因素是酶的量等其他因素，A错误；图2中D点时酶活性受抑制，但其空间结构未被破坏，B错误。
“三看法”分析酶促反应曲线
〔变式训练2〕 (2024·广州模拟)酶既具有与底物(或与底物结构类似的抑制剂)结合的活性部位，也具有与抑制剂结合的变构部位。当底物与酶活性位点形成互补结合时，可催化底物发生化学反应。当非竞争性抑制剂与酶结合后，酶的空间结构改变，酶活性丧失。酶与底物及其抑制剂的作用原理如图①②③所示，在不同条件下底物浓度与反应速率的关系如图④所示。图①～③与图④曲线对应正确的是( )
A．①—Ⅰ、②—Ⅱ、③—ⅢB．①—Ⅱ、②—Ⅰ、③—ⅢC．①—Ⅲ、②—Ⅱ、③—ⅠD．①—Ⅰ、②—Ⅲ、③—Ⅱ解析：图①无抑制剂，酶正常催化化学反应，①对应图④中的Ⅰ；图②有竞争性抑制剂，底物与抑制剂竞争酶的活性位点，化学反应速率变慢，可以通过提高底物浓度来解除抑制，②对应图④中的Ⅱ；图③有非竞争性抑制剂，抑制剂与酶变构部位结合后，酶与底物不能结合，不能通过增加底物浓度来解除抑制，③对应图④中的Ⅲ，B、C、D三项错误，A项正确。
考点二 探究影响酶活性的条件
知|识|巩|固1．探究温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响_______________，滴加碘液，根据____________________________来判断酶的活性。
是否出现蓝色及蓝色的深浅
(2)实验步骤、现象及结论取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。
提醒：①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，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。
2．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理：__________________________。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，也可用_____________________的情况来检验O2的生成速率。
(3)结论：酶的催化作用需要___________，________________都会影响酶的活性。提醒：①探究pH对酶活性的影响时，必须先调pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。另外，本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应开始便达到预设pH。②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。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃。( )(2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。( )
延|伸|探|究1．在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？提示：先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
2．在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的_________(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。3．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，不能选用斐林试剂的原因是什么？提示：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。
精|准|命|题考向一 围绕教材基础实验，考查实验探究与分析能力 (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：低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误； 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确； 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误； 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。
〔变式训练〕1．在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中，有学习小组对实验进行了改进，改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是( )A．装置中①为H2O2溶液，②为过氧化氢酶，两者也可以对调B．待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后，再注入H2O2溶液C．探究过氧化氢酶的最适pH，可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9D．在水浴条件下，还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响
解析：“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液，调节酶所处的pH为预设pH，然后再加入底物，因此①和②不能对调，A错误，B正确；探究过氧化氢酶的最适pH，应设置一系列等浓度梯度的磷酸缓冲液pH，C错误；“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”实验中，不可选择过氧化氢作为实验材料，因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响，D错误。
试总结酶实验中的“宜”与“不宜”(1)若选择淀粉酶探究酶的最适温度，检验试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需加热，而该实验中需严格控制温度。(2)探究pH对酶活性的影响实验“不宜”选用淀粉酶，因为加HCl调节pH时，盐酸中的H＋能够催化淀粉的水解。
考向二 以酶的特性和影响因素为素材，考查实验设计与评价能力 (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，结果见下表。下列分析错误的是( )
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CaCl2B．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70 ℃，最适pH为9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物解析： 分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
“五看法”评价实验设计的方案
〔变式训练2〕 已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是_____________________________。(2)表中①处的操作为_____________________________________________，图中滴加的②是______。(3)当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在_______ (填“20 ℃”或“60 ℃”)条件下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是___________________________。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是_________________________________________。
淀粉酶降低了化学反应的活化能
将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始
每个温度下做多组平行实验
强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶
(4)在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是____________________________________，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。
会改变自变量温度，从而影响实验结果
解析：(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。(2)为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。(3)酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。
(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应恰好可以规避这个问题。
考点三 细胞的能量“货币”ATP
知|识|巩|固1．ATP的结构和功能
2．ATP和ADP的相互转化过程比较
提醒：细胞中ATP含量很少，ATP与ADP之间的转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3．ATP的利用提醒：这些生命活动所涉及的化学反应都是吸能反应，需ATP水解提供能量才能顺利进行。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。( )(2)ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。( )(3)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。( )(4)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。( )(5)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。( )
延|伸|探|究1．ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊化学键容易水解的原因。提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。
2．人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因。提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。3．萤火虫尾部发光的原理是什么？提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
重|难|精|讲1．归纳概括ATP与核苷酸的关系
2．ATP产生量与O2供给量的关系
考向一 运用结构与功能观，考查ATP的结构和功能将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
解析：①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的；A错误；④和⑤之间特殊的化学键的形成过程总需要获取能量，因此总是与放能反应相关联，B正确；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
〔变式训练1〕 (2024·天津十二校联考一模)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法不正确的是( )A．蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATPB．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化C．蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质空间结构的变化来实现D．蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系解析：蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP，A错误。
考向二 ATP与ADP相互转化如图是ATP中磷酸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．催化丙→乙→甲过程的酶与酶3、酶2相同C．酶1、酶2和酶3催化的反应均伴有能量释放，且乙→丙释放的能量最少D．物质丙是构成RNA的基本组成物质之一
解析： 图中甲为ADP，大肠杆菌是原核生物，细胞中没有线粒体，A错误；酶具有专一性，酶2和酶3分别是催化甲→乙和乙→丙的酶，催化丙→乙→甲过程的酶是另两种酶，它们不相同，B错误；物质丙为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，物质乙为腺嘌呤核糖核苷酸，物质乙是构成RNA的基本组成物质之一，D错误。
〔变式训练2〕 (2024·广东佛山市质检)ATP合酶是合成ATP所需要的酶，分子结构由突出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合酶的分析，错误的是( )A．ATP合酶在线粒体、叶绿体内都有分布B．ATP合酶既具有催化作用，同时也具有运输作用C．ATP和ADP的相互转化过程都需要ATP合酶的催化D．ATP合酶催化ADP和Pi形成ATP时，伴随着能量的储存
解析： 在线粒体基质和线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上都能合成ATP，因此在线粒体和叶绿体中均有ATP合酶，A正确；结合题干信息“当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP”，可推测ATP合酶既具有催化作用又具有运输作用，B正确；ATP合酶能催化ADP与Pi形成ATP，不能催化ATP水解，ATP转化为ADP的过程中，需要能够水解ATP的酶的参与，C错误；ATP合酶催化ADP与Pi形成ATP时，能量储存在远离A的特殊化学键中，D正确。
细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所
素养提升 · 强化思维
|情境试题 规范作答|阅读下列材料，回答下列问题：酶的“锁钥”学说与“诱导契合”学说“锁钥”学说认为，酶具有与底物相结合的互补结构。“诱导契合”学说认为，酶在与底物结合之前，空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应①。
为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(S酶)进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU水解②，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲线，如图所示。注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。
(1)“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时，_______________会发生相应改变。(2)为更直观地呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式(P表示反应产物)，则实验①可以表示为S酶＋CTH→SCTH＋P③。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式：_____________________________________________________________。
(S酶＋CU→SCU＋P)
SCU＋CTH→SCU＋P(或SCU＋CTH→SCTH＋P)
(3)根据上述学说内容，对比①和②两组实验结果，出现该结果的原因可能是________________________________________________________________________，该结果支持“____________”学说。(4)为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一个补充实验，写出实验思路。_______________________________________________________。
S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变，适应
用SCTH和CTH进行反应(加入CTH)，检测反应产物的生成量
真|题|再|现1．(2023·浙江卷)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是( )A．H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析：H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。故选C。
2．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。故选C。
3．(2023·浙江卷)某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是( )A．温度 B．底物C．反应时间 D．酶量
解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12 min，所以研究的因素不是反应时间，C错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。故选B。
4．(2023·天津卷)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )A．葡萄糖 B．糖原C．淀粉 D．ATP解析：细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，A、B、C错误。故选D。
5．(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)。
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： 第①组中，酶P在低浓度Mg2＋条件下，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误；第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2＋浓度，无论是高浓度Mg2＋条件下还是低浓度Mg2＋条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B、D错误；第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2＋浓度，第④组在高浓度Mg2＋条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2＋条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C正确。
6．(2022·北京卷)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内( )A．消耗的ATP不变B．无氧呼吸增强C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
解析：滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，B正确；分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。
7．(2022·湖南卷)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是( )A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C．添加酶稳定剂可提高碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
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