【创新设计】2022届高考生物一轮复习 3-1 降低化学反应活化能的酶 细胞的能量“通货” ATP课时训练 新人教版必修1

【创新设计】2022届高考生物一轮复习3-1降低化学反应活化能的酶细胞的能量“通货”ATP课时训练新人教版必修1酶在代谢中的作用(Ⅱ)　ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)　实验：探究影响酶活性的因素知识点一　酶的作用和本质1．酶的作用(1)细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为①________。细胞代谢是细胞②________的基础(2)活化能：分子从③________转变为容易发生化学反应的④________所需要的能量。催化剂(酶及无机催化剂)的作用机理是⑤________(3)实验：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，证明酶具有⑥________能力，而且酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著，具有⑦________(4)作用意义：细胞代谢能在⑧________条件下快速进行，是由于酶的催化作用2．酶本质的探索过程(1)1857年，法国微生物学家巴斯德认为：没有⑨________的参与，糖类是不可能变成酒精的(2)德国化学家李比希认为：引起发酵的物质是________并裂解后释放出来的(3)毕希纳把从酵母细胞中提取出的引起发酵的物质叫⑪________(4)1926年，美国的萨姆纳第一个提取出⑫________，并证明了脲酶是⑬________，其作用是分解⑭________(5)20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数⑮________也具有生物催化功能3．酶的本质(归纳)酶是⑯________产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是⑰________，少数酶为RNA知识点二　酶的特性(1)⑱________：酶催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍(2)⑲________：每一种酶只能催化一种或一类化学反应(3)酶的作用条件⑳________：酶在________的温度和pH条件下，其活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都________　　议一议：加酶洗衣粉为何用温水浸泡？这种洗衣粉能否用于毛料、丝织品的洗涤？24\n知识点三　ATP的结构、功能、利用和转化1．ATP的结构、功能和利用(1)结构：ATP的结构简式是____________，一个ATP分子中含有一个腺苷、两个________、三个________(2)功能：是一种高能磷酸化合物，直接给细胞的生命活动________(3)利用：ATP可用于________、生物发电和发光、________、大脑思考及各种吸能反应2．ATP与ADP的相互转化(1)ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中__________的高能磷酸键很容易水解，并释放出大量的能量(2)ATP形成：在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与________结合，重新形成ATP(3)ATP形成的能量来源①对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自________，对于绿色植物来说，则来自于________②细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的______　看一看：ATP中末端的高能磷酸键有何特点？诱导契合模型酶与反应物的契合关系在某种程度上像锁与钥匙的关系，酶改变形状，使反应物与酶的活性部位相契合(称为诱导契合)，这种结合使反应更快地进行。24\n实验变量分析与对照实验设置1．自变量：是指人为改变的变量，如氯化铁和肝脏研磨液。2．因变量：是指随着自变量的变化而变化的变量，如H2O2的分解速率或酶活性。3．无关变量：是指除自变量外，其他对实验结果能造成影响的可变因素，如H2O2浓度、肝脏研磨液新鲜程度等。4．对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。它一般要设置对照组和实验组。巧记：能源物质的三个“一”与一个“二”——根本能源：太阳光能。　|——主要能源物质：糖类。　|——直接能源物质：ATP。　|自我校对：①细胞代谢　②生命活动　③常态　④活跃状态　⑤降低化学反应的活化能　⑥催化　⑦高效性　⑧温和　⑨酵母活细胞　⑩酵母细胞死亡　⑪酿酶　⑫脲酶　⑬蛋白质　⑭尿素　⑮RNA　⑯活细胞　⑰蛋白质　⑱高效性　⑲专一性　⑳较温和　最适宜　明显降低A—P～P～P　高能磷酸键　磷酸基团　提供能量　细胞的主动运输　肌肉收缩　远离腺苷　一个游离的磷酸(Pi)细胞呼吸　细胞呼吸和光合作用　共性议一议：温水为酶发挥洗涤作用提供最适温度(冷水抑制酶活性，热水则使酶丧失活性)。不能。24\n看一看：ATP中末端的高能磷酸键易断裂和再生成，断裂时释放出大量的自由能，是一般化学键放出能量的2倍以上。例如：每摩尔的高能磷酸键放出的能量约是30.54kJ，而一般的P－O键只放出能量8.37～20.92kJ。酶的本质、生理功能及其实验验证1．酶的本质及生理功能来源及化学本质活细胞产生的具有生物催化作用的有机物绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成场所核糖体细胞核(真核生物)生理功能催化作用(生物催化剂)作用原理降低化学反应的活化能与无机催化剂对比2.酶是蛋白质的验证实验(利用双缩脲试剂)实验结果分析：通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。3.酶具有催化作用的实验设计思路及结果分析实验结果分析：根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。4．酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程中的理论分析：24\n(2)酶具有高效性的机理是其能够显著降低反应活化能，缩短反应达到平衡点的时间，并使细胞代谢在温和条件下快速进行。★★　本考点高考命题多以选择题形式出现，命题时往往联系不同章节涉及的具体酶促反应，或者给以文字、图表曲线信息考查学生分析问题和解决问题的能力。【典例1】下列有关酶的叙述，正确的是(　　)。①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的从体内转化而来　③凡是活细胞都能产生酶　④绝大多数酶是蛋白质　⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用　⑩酶在体内不能更新　⑪酶制剂通常在低温下保存　　　　　　　　　　　　　　　　　A．①②⑤⑪B．③⑦⑨⑩C．③④⑧⑪D．④⑤⑥⑩解析　酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物；酶大多数是蛋白质，少数为RNA；酶只有催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。答案　C酶知识的正误辨析正确说法错误说法来源生物体内合成有的来源于食物产生场所凡是活细胞都能产生(不考虑人的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生化学本质有机物(或多数是蛋白质，少数为RNA)蛋白质作用场所既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用作用条件酶的作用条件较温和，当酶处于高温、低温、过酸、过碱环境时，酶的催化效率可能会低于无机催化剂作用酶只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能【训练1】(2022·黄冈联考)下列有关酶的叙述，正确的是(　　)。A．酶提供使反应开始所必需的活化能24\nB．在叶绿体类囊体薄膜上存在ATP合成酶C．低温下酶的活性降低是因为酶的空间结构被破坏D．酶的催化效率总是高于无机催化剂解析　酶能够降低反应的活化能，而不是提供活化能；在叶绿体内ATP的合成是在光反应阶段发生的，叶绿体的类囊体薄膜上存在有ATP合成酶；低温只是暂时抑制酶的活性，其空间结构并没有被破坏；酶的作用条件较温和，当酶处于高温、低温、过酸、过碱环境时，酶的催化效率可能会低于无机催化剂。答案　B与酶相关的曲线解读1．表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。2．表示酶专一性的曲线加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。3．影响酶活性的曲线(1)甲、乙曲线表明：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。24\n(2)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。4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)在其他条件适宜，酶量一定的条件下，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)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。★　以曲线图表形式综合考查考生对酶的特性的理解能力及探究影响酶活性的因素(温度、pH等)是命题专家最常用的命题手段，应重视。【典例2】如图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的示意图，图乙表示在最适温度下，pH＝b时，H2O2分解产生O2的量随时间的变化情况。若该酶促反应过程中某一个条件发生变化，下列说法正确的是(　　)。A．pH＝a时，E点下移，D点左移B．pH＝c时，E点为0C．温度降低时，E点不变，D点右移D．H2O2的量增加时，E点下移，D点左移破题关键解析　O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。与pH＝b时相比，pH＝a时酶的活性下降，E点不变，D点右移，A错误；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解，B错误；温度降低时酶的活性降低，E点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，D点右移，C正确；增加H2O2量，E点上移，D点右移，D错误。答案　C24\n酶促反应只改变反应速率，缩短达到平衡的时间，不改变平衡点。本题中O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。【训练2】请针对下列酶的有关曲线回答问题。(1)图一表示人体内某种酶在适宜的温度和pH条件下，作用于一定量的底物时，生成物量与反应时间的关系。在140min后，曲线变成水平，这是因为________。若其他条件不变，将该酶的浓度增加一倍，请在原图上画出生成物的量变化曲线。(2)图二表示该酶促反应速率与底物浓度的关系。若酶量增加一倍，曲线应如何变化？请在图中画出。(3)图三可以表示人体________在37℃条件下酶促反应速率与pH的关系。　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．唾液淀粉酶B．胃蛋白酶C．胰脂肪酶D．呼吸氧化酶解析　本题考查底物浓度、pH对酶活性的影响，正确分析坐标曲线的变化原因、自变量与因变量是解题的关键。(1)在温度和pH适宜的条件下，140min后，生成物量不再增加可能是因为底物已消耗完毕。若在其他条件不变的情况下，将酶的量增加一倍，则反应会加快，达到平衡的时间会提前，但生成物量与未增加前的最大值一致。(2)在其他条件保持适宜时，酶量增加一倍，反应速率会加快，达到最大反应速率时的底物浓度高于增加酶量前。(3)由曲线可知：该种酶达到最大反应速率时pH约为2，故该种酶为胃蛋白酶。答案　(1)底物量一定，底物已经被消耗尽　如图一所示(2)如图二所示　(3)B图析ATP的结构与作用1．ATP的结构简析24\n(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)简称：三磷酸腺苷。(3)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。(4)结构简式：A—P～P～P(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。2.ATP的形成途径3．ATP与ADP的相互转化注意　酶1、酶2不同：酶1——合成酶，酶2——水解酶。转化式：ADP＋Pi＋能量ATP。(1)ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。(3)ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。本考点近年命题频率较低，已有命题多与其他相关知识点融合起来考查。复习时注意ATP与其他知识的综合。【典例3】ATP是细胞的能量“通货”，是生命活动的直接能源物质，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　　)。A．图1中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键B．图2中进行①过程时，图1中的c键断裂并释放能量C．ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性24\nD．夜间有O2存在时，图2中过程②主要发生在线粒体破题关键解析　A项中A代表的是腺嘌呤，A错误。ATP水解一般是远离A的高能磷酸键断裂，也就是c键，所以B项正确；ATP水解产生的能量来自ATP的高能磷酸键的水解，合成ATP的能量来自细胞呼吸和光合作用；酶的催化作用具有高效性。夜间有O2存在时，ATP合成的主要场所是线粒体。答案　A【训练3】请分析下列关于ATP的有关数据和实验，并回答下面的问题。(1)经测定一个成年人静止状态下24h将有40kg的ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP等仅有2～10mg。为满足能量的需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________。(2)用32P标记的磷酸加入细胞培养液，短时间内快速分离出细胞内的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团却已带上了放射性标记。这一事实证明________________________________________________________________________，你得出结论的依据是________________________________________________________________________。解析　ATP在活细胞内的含量较少，但与ADP之间的转化速度却很快，维持在一定水平，处于动态平衡状态。答案　(1)ADP与ATP之间可以快速相互转变　(2)ATP在细胞内的含量处于动态平衡状态　细胞内ATP浓度变化不大，部分ATP末端磷酸基团带上了放射性标记，说明这是重新合成的，同时也说明原有ATP部分被分解了探究影响酶活性的条件及酶的专一性一、温度对酶活性的影响1．原理解读24\n②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．实验设计思路3．实验设计程序本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。归纳　不同温度对酶的活性和结构的影响二、pH对酶活性的影响1．原理解读(1)2H2O22H2O＋O2(2)pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。2．实验设计思路O2的产生速率归纳　不同酸碱度对酶的活性和结构的影响过酸酸性增强最适酸碱度―→碱性增强―→过碱　|　　　　|　　　　　　|　　　　　|　　　　|无活性活性降低活性最高―→活性降低―→无活性　|　　　　|　　　　　　|　　　　　|　　　　|变性渐变性未变性―→渐变性―→变性24\n三、酶的专一性　该实验探究中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。(1)方案一：用同一种酶催化两种不同物质解读　用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。(2)方案二：用两种不同酶催化同一种物质①②再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。★★　近几年高考对酶相关实验的考查力度有加大的趋势，尤其全国卷。命题多通过实验描述及给出的图表信息考查学生对实验的分析评价能力或探究能力，综合性强，考生易丢分，应高度重视。【典例】(2022·福建理综，26)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。(1)查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是________。(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。24\n②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。理由是：________________________________________________________________________。(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________的比例，以减少对海洋的污染。解析　(1)分析图可知，在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶活性最高，故其催化效率最高。(2)酶具有专一性，蛋白酶的作用底物只能是蛋白质。由图1可知胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶最适pH为8。实验中为了控制温度常用水浴保持恒温。酶催化效率的高低常用单位时间内底物消耗量或产物生成量来表示。图2显示随着温度的提高，酶的活性逐渐升高，酶活性峰值并未出现，故学习小组作出的“大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃间”的假设不成立。(3)大菱鲆消化道中淀粉酶和脂肪酶含量少，活性低，故应减少饲料中淀粉和脂肪的比例。答案　(1)幽门盲囊蛋白酶　(2)①蛋白质　双缩脲　②2和8　③水浴　底物消耗量(或产物生成量)　④不能　据图可知随着温度提高酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现(3)淀粉、脂肪【训练】(2022·襄阳调研)某同学将马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。Ⅰ.在30℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题：(1)该实验的课题是________________________________________________________________________。(2)该实验中的自变量是________________________________________________________________________。(3)各实验组均在30℃下进行的原因是：①__________________________；②________________________________________________________________________。24\nⅡ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。(4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。(5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是________________________________________________________________________。解析　Ⅰ.根据题干可知，该实验的自变量是pH，因变量是酶的活性，故该实验的研究课题是探究不同pH对酶活性的影响。除了pH外，其他影响酶活性的因素是该实验的无关变量(如温度)，在实验过程中，各实验组的无关变量应保持一致且适宜，故均在30℃下进行。Ⅱ.马铃薯提取液的量减半，导致过氧化氢酶的量减半，酶促反应速率减慢，则在相同pH下，剩余的过氧化氢量较多，故曲线a是实验Ⅱ的结果。两实验中，过氧化氢酶的最适pH是一样的。答案　(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响(2)pH　(3)30℃是过氧化氢酶的适宜温度　排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响　(4)Ⅱ　(5)同一种酶的最适pH是一定的酶的本质及作用1.(2022·海南单科，4)下列操作中，不可能导致淀粉酶活性发生变化的是(　　)。A．淀粉酶溶液中加入强酸B．淀粉酶溶液中加入蛋白酶C．淀粉酶溶液中加入淀粉溶液D．淀粉酶经高温烘干制成粉剂解析　本题考查了酶及其特性的相关知识。酶是有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，遇高温、强酸、强碱、重金属会发生变性，故A、D可能发生。淀粉酶是蛋白质，淀粉酶溶液中加入蛋白酶会使淀粉酶水解失活，故B能发生。淀粉酶能把淀粉水解成麦芽糖，且反应前后酶活性不变，C选项符合题意。答案　C2．(2022·天津理综，7)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质－DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。24\n据图回答下列问题。(1)过程①酶作用的部位是________键，此过程只发生在非结合区DNA。过程②酶作用的部位是________键。(2)①、②两过程利用了酶的________特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要将过程③的测序结果与________酶的识别序列进行比对，以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合的DNA序列区为基因的________________________________________________________________________。(5)以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有________(多选)。A．分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNAB．用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素C．通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位D．将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟解析　本题主要考查酶的专一性及相关物质间特异性结合的知识。(1)分析题图，过程①所利用的酶是DNA酶，其作用部位是磷酸二酯键；过程②所利用的酶是蛋白酶，其作用部位是肽键。(2)①②两过程利用了酶的专一性。(3)因不同的限制酶识别的核苷酸序列不同，故需对DNA分子的特殊片段进行测序，以确定选用的限制酶种类。(4)RNA聚合酶识别的DNA位点是转录起始区。即启动子部位。(5)蛋白酶可与蛋白质分子特异性结合，催化蛋白质水解，故A符合题意；选项B利用的是物质的相似相溶原理，故B不符合题意；C、D选项均利用了碱基分子间的互补配对原则，故C、D符合题意。答案　(1)磷酸二酯　肽　(2)专一性　(3)限制性核酸内切　(4)启动子(转录起始区)　(5)ACD影响酶活性的因素与探究3.(2022·海南单科，5)某一不可逆化学反应(S―→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　24\nA．甲B．乙C．丙D．丁解析　酶能降低化学反应活化能，增大反应速率，故加入酶后，反应物浓度迅速下降，直至反应结束。答案　D4．(2022·全国大纲卷，33)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。③将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。(1)________________________________________________________________________。(2)________________________________________________________________________。解析　(1)唾液淀粉酶的最适温度为37℃，70℃环境中该酶将失活。(2)斐林试剂与还原糖在50～65℃水浴加热条件下，才产生砖红色沉淀。答案　(1)③中70℃应改为37℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃　(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在50～65℃水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色ATP相关知识的考查5.(2022·北京理综，1)细胞中不能合成ATP的部位是(　　)。A．线粒体的内膜B．叶绿体中进行光反应的膜结构C．内质网的膜D．蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜结构24\n解析　本题主要考查细胞代谢过程中ATP合成的相关知识。细胞代谢产生ATP的生理过程主要是细胞呼吸和光合作用的光反应，所以A、B、D三个选项中所涉及的部位均可合成ATP；而内质网的膜上不能产生ATP，故C项符合题意。答案　C(时间：45分钟)A级　基础演练1．(2022·豫南四校调研)如图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是(　　)。解析　酶可以有效降低化学反应活化能，使细胞代谢在温和条件下快速进行。答案　B2．(2022·苏锡常镇四市一调)地沟油是废弃的动植物油脂，利用生物酶技术可以将地沟油转化为生物柴油，最适用于该过程的酶是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　A．蛋白酶B．淀粉酶C．脂肪酶D．解旋酶解析　地沟油的主要成分是动植物油脂，故最适用于题中所述过程的酶是脂肪酶。答案　C3．(原创题)北京师范大学贾宗超教授、郑积敏博士，在研究中发现了在同一蛋白的同一活性中心上行使相反功能的新机制，其研究成果首先公布在顶级专业期刊《Nature》上。下列有关说法错误的是(　　)。A．“活性中心”指的是酶的识别位点B．“同一蛋白”指的是酶C．每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，所以活性中心与反应物是一一对应关系D．要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下解析　本题主要考查考生获取信息的能力。由题干信息可知，新的科技发现证明同一种酶也可以起相反的两种作用，所以C项是错误的；低温有利于酶的保存。答案　C4．(2022·辽宁沈阳、大连第二次联考，1)下列有关酶的叙述正确的是(　　)。24\nA．都能被蛋白酶水解而失去其活性B．都只能催化一种物质的化学反应C．高温和低温对酶空间结构的影响相同D．都能降低反应的活化能且具有高效性解析　大多数酶是蛋白质类酶，少数是RNA酶，A错误；酶能催化一种或一类物质的化学反应，B错误；高温能破坏酶的空间结构，使酶永久失活，低温仅仅抑制酶的活性，不破坏酶的空间结构，C错误；酶通过降低反应的活化能来提高化学反应速率，D正确。答案　D5．(2022·衡阳六校联考)ATP是细胞内流通的能量“通货”。下列关于ATP的说法中，错误的是(　　)。①参与ATP形成的元素包括C、H、O、N、P　②在叶绿体中，ATP的移动方向是由叶绿体的囊状结构到叶绿体基质　③洋葱表皮细胞中能形成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体　④ATP是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是细胞内唯一的直接能源物质A．①③B．③④C．②③D．②④解析　ATP是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是细胞内主要的直接能源物质，而不是细胞内唯一的直接能源物质；洋葱表皮细胞不能进行光合作用，产生ATP的细胞器只有线粒体。答案　B6．(2022·安徽名校第三次联考，6)下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果(　　)。试管①②③纤维素悬液/mL222纤维素酶液/mL111反应温度/℃304050斐林试剂/mL222砖红色深浅＋＋＋＋＋＋注：“＋”的多少，代表颜色深浅。根据以上实验设计及结果，以下说法不正确的是(　　)。A．该实验的自变量为温度B．该实验检测的因变量是还原糖的生成量C．纤维素被水解成了还原糖D．该纤维素酶的最适温度为40℃解析　由表格数据可看出，温度设置只有3个不同温度，无法判断该纤维素酶的最适温度。要想判断该纤维素酶的最适温度，还需增加温度梯度来进行实验。24\n答案　D7．(2022·南通一调)生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如图所示。以下说法错误的是(　　)。A．a过程和b过程都有[H]的生成和消耗B．①过程和②过程的酶和场所不相同C．c表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者数值相等、形式相同D．ATP在活细胞中的含量很少，但转化速度很快解析　由图示可知，a过程表示动物和人及绿色植物的呼吸作用，b过程表示绿色植物的光合作用，这两个过程都有[H]的生成和消耗；①过程表示ATP的合成，②过程表示ATP的分解，细胞进行这两个过程需要的酶和场所不相同；c表示合成ATP的能量来源，d表示ATP水解释放的能量，两者数值和形式不一定相同；ATP是细胞中普遍使用的能量载体，含量不多，但在细胞中易于再生，转化速度很快。答案　C8．(2022·济南一模，7)下列生理过程中，不消耗ATP的一组是(　　)。A．蛋白质的合成和加工B．染色体的复制和运动C．CO2还原和胰岛素分泌D．质壁分离和复原解析　氨基酸合成蛋白质、染色体运动、胰岛素的分泌需要消耗能量，CO2的还原需要消耗光反应产生的ATP，质壁分离与复原是水分通过渗透作用进出液泡而导致的，该过程不消耗ATP。答案　D9．(经典题)请你解读与酶有关的图示、曲线。(1)图1和图2是与酶的特性相关的图示，请回答下列问题。图1和图2分别表示了酶具有________________。洗衣粉中加入的A之所以能够耐酸碱、忍受表面活性剂和较高温度，是因为它是通过________精心设计改造生产出来的；控制其合成的直接模板主要分布在细胞的________中。24\n(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线，请分析回答有关问题。当pH从5上升到7，酶活性的变化过程是________________；从图示曲线我们还可以得出的结论是________________________________________________________________________。(3)图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线，请分析回答问题。图4中A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是________________。从图5可以得出的结论是：在底物足量条件下，________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　洗衣粉中的A指酶，是蛋白质工程的产物。除了pH以外，温度等其他因素也能影响酶的活性。答案　(1)高效性和专一性(特异性)　蛋白质工程　细胞质　(2)先上升后下降　随着pH的变化酶的最适温度不变(温度影响酶活性)　(3)酶的浓度(数量)和活性　酶促反应速率与酶浓度呈正相关B级　智能提升10．将1mL体积分数为5%的胃液稀释液倒入装有10mL蛋白质胶体的试管内，置于25℃的温水中水浴，研究其对蛋白质的消化情况。下列各方法中能提高酶活性的是(　　)。A．把实验温度提高到37℃B．在试管内再加入1mL体积分数为5%的胃液稀释液C．将pH由2调为7D．在试管内加入1mL唾液解析　温度为37℃比25℃时更适于胃蛋白酶催化作用的发挥。B项虽然能够提高反应速率，但没有改变酶的活性。胃蛋白酶的最适pH为1.5～2.2，故C项中将pH由2调为7时，酶可能变性失活。D项加入1mL唾液，因唾液中无蛋白酶，故唾液作为溶剂，反而会使溶液的pH变大，酶活性下降。答案　A24\n11．(2022·合肥质检)如图曲线1为最适温度下反应物浓度对酶促反应速率的影响，如果将反应温度略微升高或向反应混合物中再加入少量同样的酶，变化后的曲线最可能分别是(　　)。A．4　2B．3　2C．2　4D．3　4解析　最适温度下酶的活性最高，温度略微偏离最适温度，酶的活性就会下降，致使达到的最大反应速率，要比最适温度下的最大反应速率小，曲线4符合；向反应混合物中加入少量同样的酶，最大反应速率提高，曲线2符合。答案　A12．(创新题)如图ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是(　　)。A．在主动运输过程中，乙的含量会显著增加B．甲→乙和丙→乙过程，起催化作用的酶空间结构相同C．丙中不含磷酸键，是RNA的基本组成单位之一D．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成解析　本题考查ATP的逐级水解过程，意在考查考生对ATP结构与功能及酶的特性的理解。生物体内ATP与ADP的含量比较少，且处于动态平衡，A项错误；甲→乙过程是水解酶起作用，而丙→乙过程是合成酶起作用，酶的种类不同，空间结构不相同，B项错误；丙中含有一个普通磷酸键，C项错误；ATP合成时要消耗磷酸(戊)，D项正确。答案　D13．(提升题)竹纤维是一种新型的织物纤维，具有抗菌等功能。在竹纤维织物工艺流程中需要除去淀粉浆料。下表表示在60℃、pH＝7等适宜的情况下，枯草杆菌淀粉酶浓度对退浆效果(失重率)的影响。下列有关说法不正确的是(　　)。淀粉酶浓度对退浆效果的影响(60min)123456处理前试试样重/g1.6621.6591.6721.6771.6691.66624\n处理后试样重/g1.5941.5541.5501.5501.5401.536失重率/%4.106.337.307.577.737.80A.枯草杆菌淀粉酶耐热性强，其化学本质不是蛋白质B．在生产上淀粉酶质量浓度为3g/L时可以达到较好的退浆效果C．延长淀粉酶质量浓度为1g/L一组的退浆时间，可进一步提高失重率D．淀粉酶质量浓度超过3g/L时，底物已与酶充分结合，所以退浆效果增加不明显解析　本题考查酶活性的影响因素，意在考查考生的分析能力及运用所学知识解释实验结果的能力。枯草杆菌淀粉酶的化学本质是蛋白质，虽然可适应一定的高温条件，但温度过高，也会变性失活。答案　A14．(2022·武汉5月，29)下面是某同学所做的有关过氧化氢在不同条件下分解的验证性实验。一、实验材料和用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、新鲜的马铃薯泥、蒸馏水、酒精灯、温度计等。二、实验步骤步骤试管编号abcde加入试剂3%H2O22mL3%H2O22mL3%H2O22mL3%H2O22mL2mLH2O设置反应条件常温常温常温0℃常温蒸馏水FeCl3溶液肝脏研磨液煮熟的肝脏研磨液肝脏研磨液剂量2滴2滴2滴2滴2滴观察气泡产生请根据该实验回答下列问题。(1)在上述实验中，产生气泡最多的试管是________号，原因是：________________________________________________________________________。(2)如果仅将上述实验条件由常温改为90℃水浴，重复实验，气泡产生最多的试管是________号。24\n(3)假如b、c两试管的实验现象均不明显，从所给的实验材料分析，原因可能是：________________。该同学设计e组的实验目的是：________________________________________________________________________。(4)假若a～d号的实验都是为了验证酶的某项特性而设置的对照，那么，实验组设置的不科学的是________号，主要违背了________原则，应如何改进？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)假若要证明马铃薯中也含有过氧化氢酶，你的实验设计思路是________________________________________________________________________。解析　(1)由于酶在适宜条件下具有高效性，因此滴加新鲜肝脏研磨液的c试管产生气泡最多。(2)90℃时酶活性丧失，加FeCl3溶液的b试管在高温下产生气泡最多。(3)b、c两试管加了催化剂而实验现象却均不明显，从实验材料分析，可能是H2O2溶液放置时间过长而分解所致。(4)d试管的设计存在两个变量，即温度和酶的活性。将0℃改成常温即可。(5)要证明马铃薯中也含有过氧化氢酶，需再增设两组实验，处理方法参考c试管。如果f试管(含马铃薯泥)产生大量气泡而经高温处理过的马铃薯泥产生的气泡很少，说明马铃薯中也含有过氧化氢酶。答案　(1)c　酶在适宜条件下具有高效性　(2)b(3)H2O2溶液放置时间过长而分解　排除肝脏研磨液中其他物质对实验结果的影响(合理即可)　(4)d　单一变量　将0℃改为常温　(5)再增设两组实验，分别编号为f、g，实验处理方法同c组，只是将滴加肝脏研磨液分别改为马铃薯泥和高温处理过的马铃薯泥(对g组设置可不作要求)15．(2022·福建普高毕业班质检，26)某研究性学习小组利用荧光素－荧光素酶生物发光法，测定人参愈伤组织中ATP的含量，以研究人参细胞能量代谢的特点。实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下，进行反应发出荧光；用分光光度计可测定发光强度；当荧光素和荧光素酶都足量时，在一定范围时，ATP的含量与发光强度成正比。实验步骤：1．ATP的提取：称取一定量的人参愈伤组织，研磨后沸水浴10min，冷却至室温，离心，取上清液。2．ATP的测定：吸取一定量的上清液，放入分光光度计反应室内，并注入适量的所需物质，在有氧等适宜条件下进行反应，记录发光强度并计算ATP含量。请回答下面的问题。(1)步骤一中的沸水浴处理，使酶的________被破坏而失活。(2)步骤二注入的物质中，属于反应物的是________；分光光度计反应室内能量的转换形式是________________________________________________________________________。(3)荧光素酶价格昂贵，为能准确测定出ATP的含量，又能节省酶的用量，学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”，实验结果如图。24\n①学习小组配制了1×10－8mol/LATP标准液、70mg/L荧光素溶液(过量)和________________________________________________________________________溶液进行实验。②结果表明：图中________点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。E、F、G点所对应的荧光素酶浓度不同，但发光强度相同，这是因为________________________________________________________________________。(4)ATP测定对食品卫生监控有重要意义。食品卫生检验人员利用上述生物发光法测定某熟食品样品中细菌的ATP总含量，测算出了细菌的数量，从而判断食品污染程度。做出上述判断的理由是：每个细菌细胞中ATP的含量________________________________________________________________________。解析　(1)沸水浴处理时，高温能够使酶分子空间结构被破坏，使酶的活性永久丧失。(2)根据实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下，进行反应发出荧光。所以，步骤二注入的物质中，属于反应物的是荧光素，分光光度计反应室内能量形式的转换是化学能转换为光能和热能。(3)由图解的横坐标可知实验中荧光素酶溶液浓度分别为0、10、20、30、40、50、60mg/L，结果表明：图中E、F、G点所对应的荧光素酶浓度不同，但发光强度相同，表明达到E点所对应的荧光素酶浓度时，ATP已经全部水解，即使继续增加酶浓度，由于受ATP数量限制，发光强度也不再增加，因此E点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。(4)每个细菌细胞中ATP的含量大致相同且相对稳定，可以根据样品中细菌的ATP总含量，测算出细菌的数量。答案　(1)空间结构(2)荧光素　化学能转换为光能(和热能)(3)①浓度分别为0、10、20、30、40、50、60mg/L荧光素酶②E　ATP全部水解(或ATP数量限制)(4)大致相同(且相对稳定)24