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2020版高考生物大一轮人教讲义：第三单元 第7讲 ATP和酶
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这是一份2020版高考生物大一轮人教讲义：第三单元 第7讲 ATP和酶，共23页。
[考纲要求] 1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。3.实验：探究影响酶活性的因素。
考点一 ATP的结构与功能
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A腺嘌呤，①腺苷，②一磷酸腺苷，③ADP，④ATP，⑤普通化学键，⑥高能磷酸键。
(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
(3)结构特点
①ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。
②高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/ml，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
2．ATP与ADP的相互转化
3.ATP的功能与动、植物细胞代谢
(1)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。
(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
(1)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( × )
(2)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( × )
(3)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化( √ )
(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( √ )
(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( × )
(6)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生ATP的合成与水解( × )
(7) “能量”就是指ATP，ATP就是“能量”( × )
据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
提示 图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？
提示 图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？
提示 图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。
命题点一 ATP的结构和特点分析
1．(2018·广西北海高三一模)ATP是细胞直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P。下列有关分析错误的是( )
A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
C．在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一
D．dATP具有高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量
答案 C
解析 根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，而dATP是三磷酸脱氧腺苷，在DNA合成过程中，dATP不是构成DNA的基本单位，C错误；dATP含有2个高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。
2．(2019·成都七中高三诊断)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
答案 C
解析 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，A正确；1分子GTP彻底水解可得到磷酸、核糖和碱基3种小分子物质，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。
命题点二 ATP与ADP的相互转化和ATP的利用
3．科学家从线粒体中分离出一种可溶性蛋白质，并且发现该物质(简称F)不仅在能量储存过程中起着重要作用，而且还是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体。生化实验还证实，当某些物质存在时，F还可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸。下列相关叙述错误的是( )
A．物质F水解ATP的过程可能需要其他物质共同参与
B．物质F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性
C．线粒体中若缺少物质F，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP
D．线粒体中形成ATP所需要的能量直接来源于葡萄糖的分解
答案 D
解析 某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，A正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，当某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，故F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性，B正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，线粒体中若缺少它，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP，C正确；线粒体中形成ATP所需要的能量来自丙酮酸的分解、[H]和氧气结合，D错误。
4．下列有关ATP的叙述错误的是( )
A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动
C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
答案 D
解析 细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A项正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B项正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C项正确；一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D项错误。
生命观念 细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
考点二 酶的本质、作用及特性
1．酶的本质与作用
(1)酶本质的探索历程(连线)
(2)酶的本质和功能
(3)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。
③酶降低的活化能是AB段。
④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。
2．酶的特性(连线)
归纳总结 关于酶的8个易错点
(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × )
(3)酶提供了反应过程所必需的活化能( × )
(4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降( × )
(5)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用( × )
(6)酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类( √ )
(8)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( × )
(9)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同( × )
如图表示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，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？
提示 不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，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，化学本质为蛋白质。
(2)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会发生改变，从而使其活性丧失。
(3)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。
1．与酶有关的曲线分析
(1)酶高效性的曲线
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶和无机催化剂一样，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)酶专一性的曲线
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
(3)影响酶活性因素的相关曲线
甲曲线分析：
①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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
乙曲线分析：
纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化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的影响曲线
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
2．酶专一性的理论模型
(1)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)酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。
命题点一 酶的本质与特性的综合分析
1．(2017·全国Ⅱ，3)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 ℃
答案 C
解析 DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A项错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B项错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D项错误。
2．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是( )
A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同
B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
C．因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键
D．核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同
答案 D
解析 核酶只能降解特异的mRNA序列，其化学本质为RNA，脂肪酶的化学本质为蛋白质，二者共有的元素有C、H、O、N 4种；脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应，核酶不能发生该反应；核酶为单链RNA，但单链RNA折叠也可能形成氢键；温度过高或过低对核酶的影响不同，因此导致核酶降低活化能的效果不同。
社会责任 酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。
命题点二 酶的相关曲线分析
3．(2018·菏泽高三一模)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
答案 C
4．用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是( )
A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误。
科学思维 解答坐标曲线题的“三步曲”
考点三 探究影响酶活性的因素
1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
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)探究pH对酶活性的影响
①反应原理(用反应式表示)：2H2O2eq \(――――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，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
(1)探究温度对酶活性的影响
(2)探究pH对酶活性的影响
1．实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(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作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。
2．实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应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。
(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，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
命题点一 影响酶活性的因素的基础实验分析
1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min
③向各试管中滴一滴碘液 ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A．①②④③⑤ B．①③②④⑤
C．①③④②⑤ D．①④②③⑤
答案 D
解析 探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合，保温一段时间→检测→观察实验现象。
2．(2018·太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是( )
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
C．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响
D．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响
答案 B
解析 温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A项错误；利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响，B项正确；斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C项错误；酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。
命题点二 实验的拓展和应用
3．下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中，然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表：
据此实验，请判断下列叙述中正确的是( )
A．凝乳时间越长，凝乳酶的活性越高
B．如果将A组的水温逐渐提高，乳汁可以凝固
C．低温破坏了酶的分子结构，所以10 ℃温度下乳汁不凝固
D．凝乳酶的最适温度一定为40 ℃
答案 B
解析 A组不凝固的原因是温度太低，酶的活性受到抑制，当温度逐渐升高时，会提高酶的活性，使乳汁凝固。
4．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。下列分析不正确的是( )
A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能
B．C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
答案 A
解析 从图中可以看出，Mn2＋只是提高了该水解酶的活性，并不能降低反应过程所必需的活化能，A项错误；C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低，B项正确；从图中可以看出，有的离子可以提高酶的活性，有的离子可以降低酶的活性，C项正确；不同金属离子是实验的自变量，该水解酶的活性是实验的因变量，该水解酶的用量是实验的无关变量，D项正确。
矫正易错 强记长句
1．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
2．ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，因此不是可逆反应。
3．细胞中ATP含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
4．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。
5．酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。
如图为不同条件下，某酶促反应生成物的浓度随时间的变化曲线，请分析：
1．若表示的是不同催化剂条件下的反应，③是不加催化剂，②是加无机催化剂，①是加酶，这体现了酶的高效性，酶具有该特性的原理是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
2．若表示不同温度条件下的反应，能否确定三种温度的高低，为什么？不能，因为在最适温度下，酶的活性最高，但是温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
3．生物体内酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有高效性、专一性、酶的作用条件较温和。
4．过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因：酶的空间结构遭到破坏。
重温高考 演练模拟
1.(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是( )
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
答案 C
解析 T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B项正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。
2．(2016·全国Ⅰ，3)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
答案 C
解析 测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。
3．(2016·海南，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是( )
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案 D
解析 ATP中含有核糖，ATP除去两个磷酸基团后是RNA的基本单位，A项错误；呼吸抑制剂抑制细胞呼吸，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误；光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。
4．(2015·海南，3)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
答案 D
解析 酒精发酵是微生物的无氧呼吸，无氧呼吸在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，A项正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如Ca2＋、Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时消耗的能量直接由ATP提供，B项正确；ATP的高能磷酸键中储存着大量的能量，ATP水解时高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C项正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D项错误。
5．(2016·全国Ⅱ，29)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)。
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、专一性
解析 (1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间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，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。
一、选择题
1．某种物质的结构简写为A－Pα～Pβ～Pγ，下列有关该物质的叙述正确的是( )
A．该物质含有三个高能磷酸键，其水解都能为生命活动提供能量
B．该物质的β、γ位磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的基本单位之一
C．该物质完全水解后的产物中不含糖类
D．该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的光解
答案 B
解析 该物质为ATP，含有3个磷酸键，其中2个是高能磷酸键，远离A的高能磷酸键容易断裂和重新形成，为生命活动提供能量，A错误；A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，ATP完全水解后的产物中有核糖，C错误；该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于暗反应中C3的还原，而叶绿体中水的光解利用的是光能，D错误。
2．如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是( )
A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
B．丙是RNA的基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加
答案 D
3．下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A．细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B．ATP中的能量可以来源于光能，也可以转化为光能
C．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一物质
D．代谢旺盛的细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
答案 D
解析 细胞质和细胞核均需要消耗ATP，A项正确；光能可通过光反应过程转化为ATP中的能量，ATP中的能量又可以转化为光能，如生物的发光现象，B项正确；ATP中的“A”代表腺苷，RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤，C项正确；代谢旺盛的细胞中，ATP与ADP的转化加快以满足代谢对能量的需求，此过程中两者含量保持动态平衡，D项错误。
4．2016年3月19日，世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创造黄种人历史。下列四项中，哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间)( )
答案 B
解析 比赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。
5．下图中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是( )
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现曲线c所示变化
C．酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
答案 D
解析 题干中指出曲线b表示在最适温度和pH条件下，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A项错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，因此B点后，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率下降，B项错误；曲线b在B点时反应速率不再增加，这是受酶的数量的限制，因此如果酶量增加，图示反应速率可用曲线c表示，C项错误；从图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，D项正确。
6．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
答案 C
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，B错误；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内蛋白酶分解，C正确；酶在最适温度下活性最高，在较低温度下酶的活性虽受到抑制，但酶的空间结构稳定，因此酶应放在低温条件下储藏，D错误。
7．(2018·成都高三一模)苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸。反应过程如下图所示。以下推测合理的是( )
A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量
B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度
C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常
D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应
答案 C
8．(2018·沈阳一中高三冲刺演练)将等量的α淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分别按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是( )
A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同
B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α淀粉酶有活性
C．a与b的差值可体现出α淀粉酶的活性
D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性
答案 D
解析 上述两种酶存在差异的根本原因是决定酶的基因不同，A错误；由于α淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α淀粉酶与β淀粉酶均无活性，B错误；由于25 ℃下处理甲组，两种酶都具有活性，70 ℃水浴处理15 min后β淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β淀粉酶的活性，C错误；70 ℃水浴处理15 min后β－淀粉酶失活，而100 ℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－c的大小可体现出α淀粉酶在25 ℃下的活性，结合选项C的分析可知，a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性，D正确。
9．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析错误的是( )
A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成
B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
答案 B
解析 ATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉1个磷酸基团，形成1分子ADP，同时脱掉的磷酸基团转移到AMP上，又形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解时会伴随着2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成。
10．(2019·长春高三模拟)下列关于酶的实验设计，正确的是( )
A．用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响
B．用淀粉、蔗糖溶液和淀粉酶，反应后滴加碘液验证酶的专一性
C．用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解
D．设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响
答案 C
解析 过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢溶液和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，碘液不能检测蔗糖是否被水解，应该选用斐林试剂，B错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C正确；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成2、7、12，D错误。
二、非选择题
11．ATP酶复合体是原核细胞与真核细胞内普遍具有的一类功能蛋白，该分子由若干亚基组成，主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧时推动其部分亚基运转，从而催化形成ATP，请回答下列问题：
(1)该生物大分子的单体是________________，合成场所是______________。
(2)该分子在与能量转换有关的细胞器中大量存在：叶绿体中该分子分布的场所是________________________________________________________________________；
线粒体中该分子分布于内膜上，故有氧呼吸的第_____________________________________
阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故该分子很可能位于细胞的________(结构)上。
(3)一个ATP分子中有________个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的____________物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为____________________过程的原料。
答案 (1)氨基酸 核糖体 (2)类囊体薄膜 三 细胞膜 (3)两(或二) 直接能源 转录或RNA自我复制
解析 (1)由题意可知，ATP酶复合体是一类功能蛋白，蛋白质的基本单位是氨基酸，合成场所是核糖体。(2)叶绿体中形成ATP的场所是类囊体薄膜；线粒体中ATP酶复合体分布在线粒体内膜上，故有氧呼吸的第三阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜上。(3)一个ATP分子中有两个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的直接能源物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为转录或RNA自我复制过程的原料。
12．(2018·福建永春一中等四校高三第二次联考)图甲表示酶和催化剂改变化学反应速率的原理，图乙表示加入抑制剂对起始反应速率的影响。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂与酶活性部位以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性。请分析作答：
(1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用__________，因而催化效率更高。
(2)活细胞产生酶的场所是____________，需要的原料是__________________。蛙的红细胞合成酶所需要的ATP主要由____________(过程)产生。
(3)信号肽假说认为，编码分泌蛋白的mRNA结合到附着在内质网的__________上，翻译时首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽引导肽链经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，据此我们可以推断：_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)图乙中对照组是__________曲线的结果，其中曲线B为加入__________抑制剂的曲线。判断理由是_______________________________________________________________________。
答案 (1)更显著
(2)细胞核或核糖体 核糖核苷酸或氨基酸 有氧呼吸
(3)核糖体 内质网中可能存在蛋白酶(或内质网中可能存在切去信号肽的酶)
(4)A 竞争性 随着底物浓度的增大，与抑制剂结合的酶的比例减小，抑制作用逐渐减小，起始反应速率逐渐接近正常
解析 (1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
(2)酶的化学本质是RNA或蛋白质，产生RNA的场所是细胞核，需要的原料是核糖核苷酸；产生蛋白质的场所是核糖体，需要的原料是氨基酸。蛙的红细胞含有线粒体等细胞器，ATP主要由有氧呼吸产生。
(3)翻译时，编码分泌蛋白的mRNA要结合到附着在内质网的核糖体上；根据题意可知，信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，说明内质网中可能存在蛋白酶(切去信号肽的酶)，把信号肽切去了。
(4)图乙中A曲线催化效率最高，表示活性不被抑制的酶，属于对照组；由曲线B的走势可知，曲线B为加入竞争性抑制剂的曲线，判断的依据：随底物浓度的增大，底物与酶活性位点结合的机会增大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会减小，因此随着底物浓度增大，竞争性抑制剂的抑制效力会变得越来越小，起始反应速率逐渐接近正常。
13．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题：
(1)测定脂肪酶活性时，应选择____________作为该酶作用的物质，反应液中应加入____________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________________________________________________________________________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)脂肪 缓冲
(2)蛋白质
(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值
解析 (1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪的量作为指标，因酶需要适宜的pH，故反应液中应加入缓冲溶液。(2)该酶遇双缩脲试剂呈紫色，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP＋H2O
ATP＋H2Oeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
项目
正确说法
错误说法
产生场所
活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)
具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质
有机物(绝大多数为蛋白质，少数为RNA)
蛋白质
作用场所
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活
低温和高温均使酶变性失活
作用
酶只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
生物体内合成
有的可来源于食物等
合成原料
氨基酸、核糖核苷酸
只有氨基酸
合成场所
核糖体、细胞核等
只有核糖体
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
加入等量的可溶性淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2
控制不同的温度条件
60 ℃热水(5分钟)
沸水(5分钟)
冰块(5分钟)
3
加入等量的新鲜淀粉酶溶液
1 mL(5分钟)
1 mL(5分钟)
1 mL(5分钟)
4
加入等量的碘液
1滴
1滴
1滴
5
观察实验现象
不出现蓝色
(呈现碘液颜色)
蓝色
蓝色
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
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
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
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
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度/℃
10
20
30
40
50
60
凝乳时间/min
不凝固
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
组别
步骤
甲
乙
丙
步骤一
25 ℃下处理
70 ℃水浴处理15 min后取出
100 ℃下处理15 min后取出
步骤二
在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液
步骤三
一段时间后，分别测量三组淀粉剩余量
淀粉剩余量
a
b
c
[考纲要求] 1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。3.实验：探究影响酶活性的因素。
考点一 ATP的结构与功能
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A腺嘌呤，①腺苷，②一磷酸腺苷，③ADP，④ATP，⑤普通化学键，⑥高能磷酸键。
(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
(3)结构特点
①ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。
②高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/ml，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
2．ATP与ADP的相互转化
3.ATP的功能与动、植物细胞代谢
(1)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。
(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。
(1)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( × )
(2)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( × )
(3)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化( √ )
(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( √ )
(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源( × )
(6)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生ATP的合成与水解( × )
(7) “能量”就是指ATP，ATP就是“能量”( × )
据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
提示 图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？
提示 图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？
提示 图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。
命题点一 ATP的结构和特点分析
1．(2018·广西北海高三一模)ATP是细胞直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P。下列有关分析错误的是( )
A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
C．在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一
D．dATP具有高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量
答案 C
解析 根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，而dATP是三磷酸脱氧腺苷，在DNA合成过程中，dATP不是构成DNA的基本单位，C错误；dATP含有2个高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。
2．(2019·成都七中高三诊断)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
答案 C
解析 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，A正确；1分子GTP彻底水解可得到磷酸、核糖和碱基3种小分子物质，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。
命题点二 ATP与ADP的相互转化和ATP的利用
3．科学家从线粒体中分离出一种可溶性蛋白质，并且发现该物质(简称F)不仅在能量储存过程中起着重要作用，而且还是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体。生化实验还证实，当某些物质存在时，F还可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸。下列相关叙述错误的是( )
A．物质F水解ATP的过程可能需要其他物质共同参与
B．物质F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性
C．线粒体中若缺少物质F，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP
D．线粒体中形成ATP所需要的能量直接来源于葡萄糖的分解
答案 D
解析 某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，A正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，当某些物质存在时，F可以把ATP缓慢水解为ADP和磷酸，故F同时具有类似于ATP水解酶及ATP合成酶的活性，B正确；F是形成ATP过程中不可缺少的一种酶的复合体，线粒体中若缺少它，ADP可能无法与磷酸结合形成ATP，C正确；线粒体中形成ATP所需要的能量来自丙酮酸的分解、[H]和氧气结合，D错误。
4．下列有关ATP的叙述错误的是( )
A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动
C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
答案 D
解析 细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A项正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B项正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C项正确；一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D项错误。
生命观念 细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
考点二 酶的本质、作用及特性
1．酶的本质与作用
(1)酶本质的探索历程(连线)
(2)酶的本质和功能
(3)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是AC段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。
③酶降低的活化能是AB段。
④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。
2．酶的特性(连线)
归纳总结 关于酶的8个易错点
(1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × )
(3)酶提供了反应过程所必需的活化能( × )
(4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降( × )
(5)酶是由活细胞产生的，因此酶只能在细胞内发挥作用( × )
(6)酶活性的发挥离不开其特定的结构( √ )
(7)蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类( √ )
(8)纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁( × )
(9)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同( × )
如图表示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，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？
提示 不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，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，化学本质为蛋白质。
(2)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会发生改变，从而使其活性丧失。
(3)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。
1．与酶有关的曲线分析
(1)酶高效性的曲线
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶和无机催化剂一样，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)酶专一性的曲线
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
(3)影响酶活性因素的相关曲线
甲曲线分析：
①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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
乙曲线分析：
纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化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的影响曲线
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
2．酶专一性的理论模型
(1)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)酶和被催化的反应物分子都有特定的、相契合的结构。
命题点一 酶的本质与特性的综合分析
1．(2017·全国Ⅱ，3)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 ℃
答案 C
解析 DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A项错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B项错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D项错误。
2．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是( )
A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同
B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
C．因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键
D．核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同
答案 D
解析 核酶只能降解特异的mRNA序列，其化学本质为RNA，脂肪酶的化学本质为蛋白质，二者共有的元素有C、H、O、N 4种；脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应，核酶不能发生该反应；核酶为单链RNA，但单链RNA折叠也可能形成氢键；温度过高或过低对核酶的影响不同，因此导致核酶降低活化能的效果不同。
社会责任 酶在生活中的实例
(1)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。
(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。
命题点二 酶的相关曲线分析
3．(2018·菏泽高三一模)某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
答案 C
4．用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是( )
A．该酶的最适催化温度不确定
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定该酶的最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误。
科学思维 解答坐标曲线题的“三步曲”
考点三 探究影响酶活性的因素
1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
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)探究pH对酶活性的影响
①反应原理(用反应式表示)：2H2O2eq \(――――→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，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
(1)探究温度对酶活性的影响
(2)探究pH对酶活性的影响
1．实验材料选择时的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(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作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。
2．实验步骤和结果检测的注意事项
(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应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。
(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，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
命题点一 影响酶活性的因素的基础实验分析
1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉溶液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液试管中，维持各自的温度5 min
③向各试管中滴一滴碘液 ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉溶液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A．①②④③⑤ B．①③②④⑤
C．①③④②⑤ D．①④②③⑤
答案 D
解析 探究温度对酶活性影响的实验步骤为：分组→酶与底物在各自温度下处理一段时间→酶与底物混合，保温一段时间→检测→观察实验现象。
2．(2018·太原中学联考)下列关于探究酶活性实验的设计思路，最适宜的是( )
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
C．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对酶活性的影响
D．利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究pH对酶活性的影响
答案 B
解析 温度影响过氧化氢的分解，从而对过氧化氢酶活性测定造成干扰，A项错误；利用过氧化氢和过氧化氢酶可探究pH对酶活性的影响，B项正确；斐林试剂使用时需要水浴加热，温度会对实验结果造成干扰，C项错误；酸性条件下淀粉会水解，会对实验结果造成干扰，D项错误。
命题点二 实验的拓展和应用
3．下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中，然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表：
据此实验，请判断下列叙述中正确的是( )
A．凝乳时间越长，凝乳酶的活性越高
B．如果将A组的水温逐渐提高，乳汁可以凝固
C．低温破坏了酶的分子结构，所以10 ℃温度下乳汁不凝固
D．凝乳酶的最适温度一定为40 ℃
答案 B
解析 A组不凝固的原因是温度太低，酶的活性受到抑制，当温度逐渐升高时，会提高酶的活性，使乳汁凝固。
4．某研究小组在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到下图结果。下列分析不正确的是( )
A．Mn2＋降低了相应化学反应过程所必需的活化能
B．C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
答案 A
解析 从图中可以看出，Mn2＋只是提高了该水解酶的活性，并不能降低反应过程所必需的活化能，A项错误；C2＋或Mg2＋可能导致酶结构改变使该水解酶活性降低，B项正确；从图中可以看出，有的离子可以提高酶的活性，有的离子可以降低酶的活性，C项正确；不同金属离子是实验的自变量，该水解酶的活性是实验的因变量，该水解酶的用量是实验的无关变量，D项正确。
矫正易错 强记长句
1．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
2．ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，因此不是可逆反应。
3．细胞中ATP含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
4．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。
5．酶促反应速率与酶活性不同。温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。
如图为不同条件下，某酶促反应生成物的浓度随时间的变化曲线，请分析：
1．若表示的是不同催化剂条件下的反应，③是不加催化剂，②是加无机催化剂，①是加酶，这体现了酶的高效性，酶具有该特性的原理是同无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。
2．若表示不同温度条件下的反应，能否确定三种温度的高低，为什么？不能，因为在最适温度下，酶的活性最高，但是温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
3．生物体内酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有高效性、专一性、酶的作用条件较温和。
4．过酸、过碱或温度过高使酶永久失活的原因：酶的空间结构遭到破坏。
重温高考 演练模拟
1.(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是( )
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
答案 C
解析 T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B项正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。
2．(2016·全国Ⅰ，3)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
答案 C
解析 测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。
3．(2016·海南，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是( )
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案 D
解析 ATP中含有核糖，ATP除去两个磷酸基团后是RNA的基本单位，A项错误；呼吸抑制剂抑制细胞呼吸，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误；光下叶肉细胞的细胞质基质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。
4．(2015·海南，3)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
答案 D
解析 酒精发酵是微生物的无氧呼吸，无氧呼吸在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，A项正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如Ca2＋、Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时消耗的能量直接由ATP提供，B项正确；ATP的高能磷酸键中储存着大量的能量，ATP水解时高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C项正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D项错误。
5．(2016·全国Ⅱ，29)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)。
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、专一性
解析 (1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间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，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。
一、选择题
1．某种物质的结构简写为A－Pα～Pβ～Pγ，下列有关该物质的叙述正确的是( )
A．该物质含有三个高能磷酸键，其水解都能为生命活动提供能量
B．该物质的β、γ位磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的基本单位之一
C．该物质完全水解后的产物中不含糖类
D．该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的光解
答案 B
解析 该物质为ATP，含有3个磷酸键，其中2个是高能磷酸键，远离A的高能磷酸键容易断裂和重新形成，为生命活动提供能量，A错误；A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，ATP完全水解后的产物中有核糖，C错误；该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于暗反应中C3的还原，而叶绿体中水的光解利用的是光能，D错误。
2．如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是( )
A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
B．丙是RNA的基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加
答案 D
3．下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A．细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B．ATP中的能量可以来源于光能，也可以转化为光能
C．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一物质
D．代谢旺盛的细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
答案 D
解析 细胞质和细胞核均需要消耗ATP，A项正确；光能可通过光反应过程转化为ATP中的能量，ATP中的能量又可以转化为光能，如生物的发光现象，B项正确；ATP中的“A”代表腺苷，RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤，C项正确；代谢旺盛的细胞中，ATP与ADP的转化加快以满足代谢对能量的需求，此过程中两者含量保持动态平衡，D项错误。
4．2016年3月19日，世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创造黄种人历史。下列四项中，哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间)( )
答案 B
解析 比赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。
5．下图中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是( )
A．增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B．B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现曲线c所示变化
C．酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
答案 D
解析 题干中指出曲线b表示在最适温度和pH条件下，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A项错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，因此B点后，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率下降，B项错误；曲线b在B点时反应速率不再增加，这是受酶的数量的限制，因此如果酶量增加，图示反应速率可用曲线c表示，C项错误；从图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，D项正确。
6．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可“安心”分解酒精分子。下列推测合理的是( )
A．用于分解酒精的酶可能是脂质
B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏
答案 C
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精，B错误；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内蛋白酶分解，C正确；酶在最适温度下活性最高，在较低温度下酶的活性虽受到抑制，但酶的空间结构稳定，因此酶应放在低温条件下储藏，D错误。
7．(2018·成都高三一模)苏氨酸在苏氨酸脱氨酶等酶的作用下，通过5步反应合成异亮氨酸。当细胞中异亮氨酸浓度足够高时，其与苏氨酸脱氨酶结合，抑制酶活性；当异亮氨酸的浓度下降到一定程度时，异亮氨酸脱离苏氨酸脱氨酶，使苏氨酸脱氨酶重新表现出活性，从而重新合成异亮氨酸。反应过程如下图所示。以下推测合理的是( )
A．异亮氨酸的合成一定不需要ATP提供能量
B．细胞通过正反馈调节机制控制异亮氨酸的浓度
C．苏氨酸脱氨酶空间结构发生改变后可恢复正常
D．异亮氨酸的合成不需要其他酶催化其反应
答案 C
8．(2018·沈阳一中高三冲刺演练)将等量的α淀粉酶(70 ℃下活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组后，分别按下表所示步骤进行实验。下列说法正确的是( )
A.上述两种酶存在差异的根本原因是氨基酸与肽链的空间结构不同
B．丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，其中α淀粉酶有活性
C．a与b的差值可体现出α淀粉酶的活性
D．a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性
答案 D
解析 上述两种酶存在差异的根本原因是决定酶的基因不同，A错误；由于α淀粉酶在100 ℃高温下失活，而β淀粉酶70 ℃处理15 min即失活，因此丙组按步骤一处理后冷却至70 ℃，α淀粉酶与β淀粉酶均无活性，B错误；由于25 ℃下处理甲组，两种酶都具有活性，70 ℃水浴处理15 min后β淀粉酶失活，因此a与b的差值可体现出β淀粉酶的活性，C错误；70 ℃水浴处理15 min后β－淀粉酶失活，而100 ℃下处理15 min后两种酶均失活，因此b－c的大小可体现出α淀粉酶在25 ℃下的活性，结合选项C的分析可知，a－b与b－c的大小可用于比较两种酶在25 ℃下的活性，D正确。
9．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析错误的是( )
A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成
B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
答案 B
解析 ATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉1个磷酸基团，形成1分子ADP，同时脱掉的磷酸基团转移到AMP上，又形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解时会伴随着2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成。
10．(2019·长春高三模拟)下列关于酶的实验设计，正确的是( )
A．用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响
B．用淀粉、蔗糖溶液和淀粉酶，反应后滴加碘液验证酶的专一性
C．用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解
D．设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响
答案 C
解析 过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢溶液和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，碘液不能检测蔗糖是否被水解，应该选用斐林试剂，B错误；用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，C正确；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成2、7、12，D错误。
二、非选择题
11．ATP酶复合体是原核细胞与真核细胞内普遍具有的一类功能蛋白，该分子由若干亚基组成，主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧时推动其部分亚基运转，从而催化形成ATP，请回答下列问题：
(1)该生物大分子的单体是________________，合成场所是______________。
(2)该分子在与能量转换有关的细胞器中大量存在：叶绿体中该分子分布的场所是________________________________________________________________________；
线粒体中该分子分布于内膜上，故有氧呼吸的第_____________________________________
阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故该分子很可能位于细胞的________(结构)上。
(3)一个ATP分子中有________个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的____________物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为____________________过程的原料。
答案 (1)氨基酸 核糖体 (2)类囊体薄膜 三 细胞膜 (3)两(或二) 直接能源 转录或RNA自我复制
解析 (1)由题意可知，ATP酶复合体是一类功能蛋白，蛋白质的基本单位是氨基酸，合成场所是核糖体。(2)叶绿体中形成ATP的场所是类囊体薄膜；线粒体中ATP酶复合体分布在线粒体内膜上，故有氧呼吸的第三阶段产生大量的ATP。原核细胞中没有具膜结构的细胞器，故ATP酶复合体很可能位于细胞的细胞膜上。(3)一个ATP分子中有两个高能磷酸键，ATP除了作为细胞生命活动的直接能源物质外，高能磷酸键断裂后产生的AMP还可作为转录或RNA自我复制过程的原料。
12．(2018·福建永春一中等四校高三第二次联考)图甲表示酶和催化剂改变化学反应速率的原理，图乙表示加入抑制剂对起始反应速率的影响。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂与酶活性部位以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性。请分析作答：
(1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用__________，因而催化效率更高。
(2)活细胞产生酶的场所是____________，需要的原料是__________________。蛙的红细胞合成酶所需要的ATP主要由____________(过程)产生。
(3)信号肽假说认为，编码分泌蛋白的mRNA结合到附着在内质网的__________上，翻译时首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。信号肽引导肽链经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，据此我们可以推断：_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)图乙中对照组是__________曲线的结果，其中曲线B为加入__________抑制剂的曲线。判断理由是_______________________________________________________________________。
答案 (1)更显著
(2)细胞核或核糖体 核糖核苷酸或氨基酸 有氧呼吸
(3)核糖体 内质网中可能存在蛋白酶(或内质网中可能存在切去信号肽的酶)
(4)A 竞争性 随着底物浓度的增大，与抑制剂结合的酶的比例减小，抑制作用逐渐减小，起始反应速率逐渐接近正常
解析 (1)从甲图可知，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
(2)酶的化学本质是RNA或蛋白质，产生RNA的场所是细胞核，需要的原料是核糖核苷酸；产生蛋白质的场所是核糖体，需要的原料是氨基酸。蛙的红细胞含有线粒体等细胞器，ATP主要由有氧呼吸产生。
(3)翻译时，编码分泌蛋白的mRNA要结合到附着在内质网的核糖体上；根据题意可知，信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，但蛋白质转到高尔基体加工时却没有了信号肽序列，说明内质网中可能存在蛋白酶(切去信号肽的酶)，把信号肽切去了。
(4)图乙中A曲线催化效率最高，表示活性不被抑制的酶，属于对照组；由曲线B的走势可知，曲线B为加入竞争性抑制剂的曲线，判断的依据：随底物浓度的增大，底物与酶活性位点结合的机会增大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会减小，因此随着底物浓度增大，竞争性抑制剂的抑制效力会变得越来越小，起始反应速率逐渐接近正常。
13．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题：
(1)测定脂肪酶活性时，应选择____________作为该酶作用的物质，反应液中应加入____________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________________________________________________________________________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)脂肪 缓冲
(2)蛋白质
(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值
解析 (1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪的量作为指标，因酶需要适宜的pH，故反应液中应加入缓冲溶液。(2)该酶遇双缩脲试剂呈紫色，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP＋H2O
ATP＋H2Oeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
项目
正确说法
错误说法
产生场所
活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)
具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质
有机物(绝大多数为蛋白质，少数为RNA)
蛋白质
作用场所
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活
低温和高温均使酶变性失活
作用
酶只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
生物体内合成
有的可来源于食物等
合成原料
氨基酸、核糖核苷酸
只有氨基酸
合成场所
核糖体、细胞核等
只有核糖体
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
加入等量的可溶性淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2
控制不同的温度条件
60 ℃热水(5分钟)
沸水(5分钟)
冰块(5分钟)
3
加入等量的新鲜淀粉酶溶液
1 mL(5分钟)
1 mL(5分钟)
1 mL(5分钟)
4
加入等量的碘液
1滴
1滴
1滴
5
观察实验现象
不出现蓝色
(呈现碘液颜色)
蓝色
蓝色
序号
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
1
注入等量的体积分数为3%的H2O2溶液
2 mL
2 mL
2 mL
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
注入等量的过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
4
观察实验现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
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
装置
A
B
C
D
E
F
水浴温度/℃
10
20
30
40
50
60
凝乳时间/min
不凝固
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
组别
步骤
甲
乙
丙
步骤一
25 ℃下处理
70 ℃水浴处理15 min后取出
100 ℃下处理15 min后取出
步骤二
在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液
步骤三
一段时间后，分别测量三组淀粉剩余量
淀粉剩余量
a
b
c
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