資源簡介

生物學高考總復習教案
第7講　酶和ATP
課標內容　(1)說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素(如pH和溫度等)的影響。(2)解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。(3)實驗：探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素。
考點一　酶的本質、作用及特性
1.酶的作用及本質
(1)酶本質的探索歷程(連線)
(2)酶的本質和功能
(3)酶的作用機理分析 降低化學反應的活化能
①加熱不能降低化學反應的活化能，但是可以為反應提供能量。
②酶可以重復多次利用，不會立即被降解。
③檢驗蛋白酶對蛋白質的水解時應選用蛋白塊，通過觀察其消失情況得出結論，因蛋白酶本身也是蛋白質，不能用雙縮脲試劑鑒定。
④酶既可以作為催化劑，又可以作為另一個化學反應的底物。　　　
2.酶的特性
(1)高效性
酶與無機催化劑的相同點：①都能降低化學反應的活化能；②可加快化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但不改變平衡點；③化學反應前后酶的數量和性質不變。　　　
(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
(3)作用條件較溫和
在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；高溫、過酸、過堿等條件會使酶的空間結構遭到破壞而永久失活；低溫條件下酶的活性很低，但空間結構穩定?！　　?br/>【考點速覽·診斷】
(1)麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低。(2021·湖北卷，2D)(×)
提示　一般來說，動物體內酶的最適溫度比植物低。
(2)酶、抗體、激素都是由氨基酸通過肽鍵連接而成的。(2021·全國甲卷，1A)(×)
提示　大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA；只有部分激素是蛋白質類。
(3)胰蛋白酶和胰島素發揮作用后都立即被滅活。(2020·海南卷，8C)(×)
提示　酶可以重復多次利用，不會立即被降解。
(4)細胞中生物大分子的合成需要酶來催化。(2020·江蘇卷，T2D)(√)
(5)饑餓時，胰高血糖素水平升高，促進糖原分解，說明激素具有酶的催化活性。(2018·全國卷Ⅱ，T3B)(×)
提示　激素具有調節作用。
(6)由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性。(2017·全國卷Ⅱ，T3B)(×)
提示　酶在生物體內、體外均可發揮催化作用。
(7)從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法。(2017·全國卷Ⅱ，3C)(√)
【情境推理·探究】
1.唾液淀粉酶隨食物進入胃內就會失活，原因是____________________________
___________________________________________________________________。
提示　唾液的pH為6.2～7.4而胃液的pH為0.9～1.5，唾液淀粉酶沒有了適宜的pH條件，酶活性大大下降甚至失活，不再發揮作用
2.高溫、過酸、過堿等條件下，酶失活后即使給予適宜的條件，活性仍不能夠恢復正常，原因是____________________________________________________
__________________________________________________________________；
人發燒時不想吃東西，原因是____________________________________________
____________________________________________________________________。
提示　高溫、過酸、過堿等條件都會導致酶空間結構被破壞，使酶永久失活體溫升高導致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢
3.利用加酶洗衣粉洗滌衣服時：
①絲綢和毛皮類衣物不能用加酶洗衣粉來洗滌，因為____________________________________________________________________；
②加酶洗衣粉使用的水溫一般在50 ℃以下，切記不能用沸水，否則___________________________________________________________________。
提示　①加酶洗衣粉中含有蛋白酶，可能會損壞絲綢和毛皮類衣物的蛋白質　
②酶會失去活性
4.巴斯德認為釀酒中的發酵是由酵母菌細胞的存在所致，沒有活細胞就不能產生酒精；李比希卻認為引起發酵的只是酵母菌細胞中的某些物質，不一定需要活的細胞。請你利用酵母菌細胞、研磨和過濾裝置、葡萄糖溶液等材料設計一個實驗來結束這一爭論。
提示　將酵母菌細胞研磨粉碎、加水攪拌后過濾，將提取液加入葡萄糖溶液中，也能產生酒精，說明引起發酵的是一種化學物質(模擬畢希納的實驗)。
【重點難點·透析】
1.酶促反應速率的影響曲線分析
(1)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響
(2)酶促反應產物濃度與反應時間的關系曲線
(3)溫度和pH對酶促反應速率的影響
2.教材中具有“專一性”或“特異性”的物質歸納
考向1　結合酶的本質及作用，考查科學思維
1.(2023·山西太原調研)在生物體內，酶是具有催化作用的有機物。下列關于酶的敘述，錯誤的是(　　)
A.過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學本質都是蛋白質
B.DNA聚合酶和DNA連接酶都能催化磷酸二酯鍵的形成
C.胰蛋白酶的合成及分泌與核糖體、內質網和高爾基體有關
D.淀粉酶和鹽酸通過升高化學反應的活化能催化淀粉水解
答案　D
解析　淀粉酶是生物催化劑，鹽酸是無機催化劑，都可以降低化學反應的活化能來催化淀粉水解，D錯誤。
2.(2023·廣東深圳調研)嚼饅頭時會感覺有甜味，那是因為唾液淀粉酶將淀粉分解成了麥芽糖。下列有關酶的說法，錯誤的是(　　)
A.升高溫度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用機理相同
B.高溫、強酸、強堿都會導致唾液淀粉酶的空間結構改變而使其失活
C.唾液淀粉酶既可作為淀粉水解的催化劑，又可作為蛋白酶催化的反應底物
D.唾液淀粉酶能夠與雙縮脲試劑反應顯紫色
答案　A
解析　升高溫度的原理是提供能量，加酶的原理是降低化學反應所需的活化能，作用機理不同，A錯誤；高溫、強酸、強堿都會導致蛋白質的空間結構改變而使其失活，唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質，B正確；唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質，唾液淀粉酶既可作為淀粉水解的催化劑，又可作為蛋白酶催化的反應底物，C正確；唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質，蛋白質能夠與雙縮脲試劑反應顯紫色，D正確。
3.(2022·全國乙卷，4)某種酶P由RNA和蛋白質組成，可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件，某同學進行了下列5組實驗(表中“＋”表示有，“－”表示無)。
實驗組 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA組分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白質組分 ＋ － ＋ － ＋
低濃度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高濃度Mg2＋ － － － ＋ ＋
產物 ＋ － － ＋ －
根據實驗結果可以得出的結論是(　　)
A.酶P必須在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性
B.蛋白質組分的催化活性隨Mg2＋濃度升高而升高
C.在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性
D.在高濃度Mg2＋條件下蛋白質組分具有催化活性
答案　C
解析　由①組可知酶P在低濃度Mg2＋條件下也有產物的生成，說明并非一定要在高濃度Mg2＋條件下酶P才具有催化活性，A錯誤；由第③組和第⑤組對比可知，只有蛋白質組分存在時，在低濃度Mg2＋和高濃度Mg2＋的條件下，均無產物的生成，說明在兩種條件下蛋白質組分都沒有催化活性，B錯誤；由第④組和第⑤組對比可知，在高濃度Mg2＋條件下，第④組有產物的生成，第⑤組沒有產物的生成，說明RNA組分在高濃度Mg2＋條件下具有催化活性，蛋白質組分沒有催化活性，C正確，D錯誤。
考向2　結合酶促反應速率的影響因素，考查科學思維
4.(2023·重慶市抽測)某同學探究溫度、pH、底物濃度與酶促反應速率的關系，繪制出如下曲線圖。有關敘述正確的是(　　)
A.圖1中AB段與BC段酶促反應速率的限制因素相同
B.圖2中D點與F點酶的空間結構都被部分破壞且不能恢復
C.圖3中把G點時對應的相關因素調至最適，酶促反應速率不能同步升高
D.圖1、圖2、圖3中相關因素分別是底物濃度、pH、溫度
答案　C
解析　分析題圖可知，圖1、圖2、圖3中相關因素分別是底物濃度、溫度、pH，D錯誤；圖1中限制AB段酶促反應速率的因素是底物濃度，限制BC段酶促反應速率的因素是酶的量等其他因素，A錯誤；圖2中D點時酶活性受抑制，但其空間結構未被破壞，B錯誤。
考點二　探究酶的專一性、高效性及影響酶活性的因素
1.比較過氧化氫在不同條件下的分解
(1)實驗原理
2H2O22H2O＋O2↑，可用點燃但無火焰的衛生香燃燒的情況來檢驗O2的生成速率。
(2)實驗設計與現象分析
(3)實驗變量與對照分析
(4)實驗結論
①②對照，說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率；
①④對照，說明酶具有催化作用，同無機催化劑一樣可加快化學反應速率；
③④對照，說明酶具有高效性，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
2.探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
試管編號 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鮮的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保溫5 min
新配制的斐林試劑 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
實驗現象 有磚紅色沉淀 沒有磚紅色沉淀
(1)該實驗的自變量是底物的種類；因變量是底物是否被淀粉酶水解。本實驗設計思路是探究同一種酶是否能催化不同底物水解。
(2)上述實驗中不能用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑，因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，而蔗糖分子無論是否被水解都不會遇碘液變色。　　　
3.探究溫度對酶活性的影響
(2)實驗步驟、現象及結論
取6支試管，分別編號為1與1′、2與2′、3與3′，并分別進行以下操作。
試管編號 1 1′ 2 2′ 3 3′
實驗步驟 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃溫水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1與1′試管內液體混合，搖勻 2與2′試管內液體混合，搖勻 3與3′試管內液體混合，搖勻
四 在冰水中水浴數分鐘 在60 ℃溫水中水浴相同時間 在沸水中水浴相同時間
五 取出試管，分別滴加2滴碘液，搖勻，觀察現象
實驗現象 呈藍色 無藍色出現 呈藍色
結論 酶發揮催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過高和過低都將影響酶的活性
①探究溫度對酶活性的影響時，一定要讓反應物和酶在各自所需的溫度下保溫一段時間，再進行混合。
②選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度時，檢測試劑不可用斐林試劑代替碘液。因為斐林試劑需在水浴加熱條件下才會發生特定的顏色反應，而該實驗中需嚴格控制溫度。
③探究溫度對酶活性的影響時，不宜用H2O2作反應物，因為H2O2易分解，加熱條件下其分解會加快，氧氣的產生速率增加，并不能準確反映酶活性的變化?！　　?br/>4.探究pH對酶活性的影響
(2)步驟及現象
實驗步驟 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3
一 注入等量過氧化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL鹽酸 1 mL NaOH溶液
三 注入等量的過氧化氫溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 觀察現象 有大量氣泡產生 基本無氣泡產生 基本無氣泡產生
(3)結論
酶的催化作用需要適宜的pH，pH偏低或偏高都會影響酶的活性。
①探究pH對酶活性的影響時，不能用斐林試劑作指示劑，因為鹽酸會和斐林試劑發生反應，使斐林試劑失去作用。
②探究pH對酶活性的影響時，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反應，因為用作鑒定試劑的碘液會和NaOH發生化學反應，使碘與淀粉生成藍色絡合物的機會大大減少，而且在酸性條件下淀粉也會被水解，從而影響實驗的觀察效果。　　　
考向　探究酶的特性及影響因素
1.(2022·浙江6月選考，10)下列關于研究淀粉酶的催化作用及特性實驗的敘述，正確的是(　　)
A.低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成，導致酶變性失活
B.稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因為酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范圍內起作用，酶活性隨pH升高而不斷升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，會加快淀粉的水解速率
答案　B
解析　低溫不會改變淀粉酶的氨基酸組成，也不會導致酶變性失活，A錯誤；稀釋100萬倍的淀粉酶仍有催化能力，是因為酶的作用具高效性，B正確；pH過高會導致酶變性失活，C錯誤；淀粉酶的化學本質為蛋白質，會被蛋白酶水解而無法催化淀粉水解，D錯誤。
2.(2023·廣東湛江模擬)已知淀粉在酸性條件下能被水解，如圖表示pH對淀粉酶活性的影響結果。下列有關敘述正確的是(　　)
A.分析實驗結果可知，該淀粉酶的最適pH為7
B.若在強酸條件下淀粉的剩余量較少，則淀粉酶具有活性
C.當pH＝3時，淀粉酶的活性比pH＝9時的活性高
D.分離在pH＝13時的淀粉酶，其能與雙縮脲試劑產生紫色反應
答案　D
解析　分析柱形圖可知，1 h后，這幾組實驗中pH為7的條件下淀粉的剩余量最少，淀粉酶的最適pH在7左右，但最適pH并不一定是7，A錯誤；在強酸條件下，酶的空間結構發生改變，淀粉酶失活無法發揮作用，且因淀粉在酸性條件下能被水解，因此在強酸條件下淀粉的剩余量較少，并不是淀粉酶催化(淀粉酶沒有活性)的結果，B錯誤；分析柱形圖可知，pH為3的條件下和pH為9的條件下淀粉剩余量基本相等，由于淀粉在酸性條件下能被水解，因此pH為3的條件下的酶活性低于pH為9的條件的酶活性，C錯誤；淀粉酶的化學本質為蛋白質，pH為13條件下，淀粉酶的空間結構會發生改變，但肽鍵沒有斷裂，故仍然能與雙縮脲試劑產生紫色反應，D正確。
3.(2023·華師附中調研)已知淀粉在酸性條件下自身會發生水解，唾液淀粉酶的最適pH為6.6。欲探究在pH＝5的條件下唾液淀粉酶的催化效率，某同學設置了如下四組實驗：
①在pH＝5的溶液中加入一定量的可溶性淀粉和唾液淀粉酶溶液，一定時間后檢測淀粉剩余量
②在pH＝6.6的溶液中加入一定量的可溶性淀粉和唾液淀粉酶溶液，一定時間后檢測淀粉剩余量
③在pH＝5的溶液中加入一定量的可溶性淀粉，一定時間后檢測淀粉剩余量
④在pH＝6.6的溶液中加入一定量的可溶性淀粉，一定時間后檢測淀粉剩余量
可用來進行對照得出實驗結論的兩組是(　　)
A.①和② B.①和③
C.②和④ D.①和④
答案　B
解析　本實驗的目的是探究唾液淀粉酶在pH＝5的條件下的催化效率，由于在酸性條件下淀粉會水解，因此該實驗的自變量是唾液淀粉酶的有無，實驗條件為pH＝5，因此選擇①和③兩組進行對照，B項符合題意。
考點三　ATP的結構與功能
(1)ATP的供能原理
(2)ATP是一種高能磷酸化合物
ATP水解的過程就是釋放能量的過程，1 mol ATP水解釋放的能量高達30.54 kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。
2.ATP和ADP的相互轉化
3.ATP的利用
(1)ATP為主動運輸供能的過程(以Ca2＋釋放為例)
(2)ATP——細胞內流通的能量“貨幣”
①吸能反應：一般與ATP的水解反應相聯系，由ATP水解提供能量。如蛋白質的合成。
②放能反應：一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。如細胞內有機物的氧化分解反應。
4.ATP產生量與O2供給量的關系分析
【考點速覽·診斷】
(1)ATP必須在有氧條件下合成。(2021·北京卷，1B)(×)
提示　無氧呼吸也可產生ATP。
(2)線粒體、葉綠體和高爾基體都是合成ATP的場所。(2019·全國卷Ⅲ，1C)(×)
提示　高爾基體不能合成ATP。
(3)唾液淀粉酶水解淀粉的過程需ATP水解提供能量。(2019·天津卷，2A)(×)
提示　淀粉水解不需要消耗ATP。
(4)葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶(2018·全國卷Ⅰ，1A)(√)
(5)水在葉綠體中分解產生氧氣需要ATP提供能量。(2017·海南卷，10D)(×)
提示　水在葉綠體中分解產生氧氣依靠光能提供能量。
(6)ATP能在神經元線粒體的內膜上產生；神經細胞興奮后恢復為靜息狀態消耗ATP。(2016·全國卷Ⅰ，4A，D)(√)
【情境推理·探究】
1.“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽?？椗??！痹娭忻枋龅奈灮鹣x發光的原理是______________________________________。
提示　螢火蟲尾部的發光細胞中的熒光素接受ATP提供的能量后被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發生化學反應，形成氧化熒光素而發光
2.科學家發現，一種化學結構與ATP相似的物質GTP(鳥苷三磷酸)也能為細胞的生命活動提供能量，請從化學結構的角度解釋GTP也可以供能的原因：_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　含有兩個特殊化學鍵，遠離鳥苷的特殊化學鍵容易水解斷裂，釋放能量。
3.在某細胞培養液中加入32P標記的磷酸分子，短時間后分離出細胞中的ATP，發現其含量變化不大，但部分ATP的末端P已帶上放射性標記，分析該現象得到的結論是：
_________________________________________________________________。
提示?、貯TP中遠離A的磷酸基團容易脫離；②該過程中ATP既有合成又有水解；③部分32P標記的ATP是重新合成的
【重點難點·透析】
1.不同化合物中“A”的辨析
化合物 結構簡式 “A”的含義 共同點
ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖組成) 所有“A”的共同點是都含有腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脫氧核苷酸
RNA 腺嘌呤核糖核苷酸
核苷酸 腺嘌呤
ATP脫去兩個磷酸基團后的產物為AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，為RNA的基本單位之一。　　　
2.ATP與細胞的代謝
考向1　圍繞ATP的結構和特點，考查生命觀念
1.(2023·福建泉州調研)ATP被稱為細胞中的能量貨幣，其合成和水解與多種生理過程有關。下列關于ATP的敘述，正確的是(　　)
A.ATP水解掉兩個特殊化學鍵后可用于RNA的合成
B.ATP中的“A”與DNA和RNA中的“A”為同一種物質
C.淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATPADP＋Pi的轉化
D.奧運健兒比賽時，因過多消耗ATP而導致ADP大量積累
答案　A
解析　ATP水解掉兩個特殊化學鍵后變成腺嘌呤核糖核苷酸，A正確；ATP分子中的“A”代表由腺嘌呤和核糖組成的腺苷，而DNA、RNA中的“A”代表腺嘌呤，B錯誤；淀粉在酶的作用下水解成葡萄糖，不消耗能量，C錯誤；細胞中ATP含量極少，但ATP與ADP相互轉化的速度很快，且處于動態平衡之中，不會導致ADP大量積累，D錯誤。
2.(2023·山東菏澤調研)將標記的32P注入活細胞內，隨后迅速分離細胞內的ATP，測定其放射性，下圖代表ATP的結構。下列敘述錯誤的是(　　)
A.①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸
B.④和⑤之間化學鍵的形成過程總是與放能反應相關聯
C.ATP中磷酸基團⑤很快就會被32P標記，但是ATP的含量基本不變
D.細胞癌變后ATP末端磷酸基團被取代的速率加快
答案　A
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結合而成的，A錯誤；ATP中遠離腺苷的化學鍵容易斷裂和生成，但是ATP的含量基本不變，故磷酸基團⑤很快就會被32P標記，C正確；細胞癌變后細胞代謝增強，ATP和ADP的轉化加快，D正確。
考向2　圍繞ATP與ADP的相互轉化和ATP的利用，考查科學思維
3.(2023·廣東中山調研)ATP是細胞內一種不穩定的高能磷酸化合物，也是生物體內直接的能源物質。下列有關ATP的敘述錯誤的是(　　)
A.一個ATP分子中含有三個磷酸，兩個特殊化學鍵
B.無氧條件下，酵母菌的細胞質基質也能合成ATP
C.藍細菌細胞中的ATP全部來自有氧呼吸
D.ATP和ADP的生成都需要相關酶的催化
答案　C
解析　一分子ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸組成，共形成兩個特殊化學鍵，A正確；酵母菌是兼性厭氧型菌，在無氧條件下其細胞質基質中能進行無氧呼吸的第一階段，該階段有ATP形成，B正確；藍細菌還可以進行光合作用產生ATP，C錯誤；ATP的合成需要ATP合成酶的催化，ADP的生成需要ATP水解酶的催化，D正確。
4.(2023·湘豫名校聯考)如圖所示為ATP合成酶結構及其作用機制。H＋沿著線粒體內膜上ATP合成酶內部的通道流回線粒體基質，推動ATP的合成。某些減肥藥物能夠增加線粒體內膜對H＋的通透性，降低H＋膜內外濃度差。下列相關敘述正確的是(　　)
A.ATP合成酶還存在于葉綠體內膜和葉綠體類囊體薄膜
B.圖中合成ATP的能量來自H＋濃度差產生的勢能
C.圖中產生的ATP可用于一切生命活動
D.減肥藥物會加快ATP的產生，有利于健康
答案　B
解析　線粒體內膜和葉綠體類囊體薄膜上都存在ATP合成酶，但葉綠體內膜上不存在ATP合成酶，A錯誤；由圖可知，合成ATP的能量來自H＋濃度差產生的勢能，B正確；光合作用暗反應階段需要的ATP來自于光反應階段(葉綠體類囊體薄膜產生的)而非來自于線粒體，C錯誤；減肥藥物能夠增加線粒體內膜對H＋的通透性，降低H＋膜內外的濃度差，減慢ATP的產生，不利于健康，D錯誤。
重溫真題　經典再現
1.(2021·北京卷，1)ATP是細胞的能量“通貨”，關于ATP的敘述錯誤的是(　　)
A.含有C、H、O、N、P B.必須在有氧條件下合成
C.胞內合成需要酶的催化 D.可直接為細胞提供能量
答案　B
解析　ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸過程釋放的能量也能用于合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質，可直接為細胞提供能量，D正確。
2.(2022·廣東卷，13)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見下表。下列分析錯誤的是(　　)
組別 pH CaCl2 溫度/℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分別表示有/無添加，反應物為Ⅰ型膠原蛋白。
A.該酶的催化活性依賴于CaCl2
B.結合①②組的相關變量分析，自變量為溫度
C.該酶催化反應的最適溫度為70 ℃，最適pH為9
D.尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物
答案　C
解析　分析②③組可知，沒有添加CaCl2，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①②組變量可知，pH均為9，都添加了CaCl2，溫度分別為90 ℃、70 ℃，故自變量為溫度，B正確；②組酶的活性最高，此時pH為9，溫度為70 ℃，但由于分組較少且設置梯度較大，不能說明其最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯誤；該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，要確定該酶能否水解其他反應物還需補充實驗，D正確。
3.(2021·湖南卷，5)某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點
B.這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞
C.作為能量“通貨”的ATP能參與細胞信號傳遞
D.蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
答案　B
解析　根據題干可知，某些蛋白質在相關酶的作用下會發生磷酸化和去磷酸化，而發生了磷酸化和去磷酸化的蛋白質結構發生改變，功能有所不同，能夠體現蛋白質結構與功能相適應的特點，A正確；這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，會導致這些蛋白質不能發生磷酸化和去磷酸化，不能參與細胞信號傳遞，B錯誤；由題圖可知，在蛋白質磷酸化過程中，ATP為蛋白質提供磷酸基團，參與了細胞信號傳遞，C正確；蛋白質磷酸化和去磷酸化反應均屬于酶促反應，受溫度的影響，D正確。
4.(2020·北京卷，4)用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，兩組實驗結果如圖。第1組曲線是在pH＝7.0、20 ℃條件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了(　　)
A.懸液中酶的濃度 B.H2O2溶液的濃度
C.反應體系的溫度 D.反應體系的pH
答案　B
解析　提高酶的濃度能夠提高反應速率，但不能提高生成氧氣的總量，A錯誤；提高H2O2溶液的濃度，就是提高底物濃度，產物的量增加，B正確；適度的提高溫度可以加快反應速率，但不能提高產物的量，C錯誤；改變反應體系的pH，可以改變反應速率，但不能提高產物的量，D錯誤。
5.(2021·海南卷，14)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是(　　)
A.該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATP
B.32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性
C.32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等
D.ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內
答案　B
解析　根據題意可知，該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；腺苷由腺嘌呤和核糖構成，不含磷元素，無放射性，B正確；根據題意可知，放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；該實驗不能說明轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。
限時強化練　
(時間：30分鐘)
【對點強化】
考點一　酶的本質、作用及特性
1.(2023·四川成都七中診斷)20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發現某核酶是具有催化功能的RNA分子，可降解特異的RNA序列。下列關于核酶的敘述正確的是(　　)
A.DNA分子和核酶的元素組成相同
B.與無機催化劑不同的是核酶能夠降低所催化反應的活化能
C.溫度和底物濃度對核酶催化反應速率的影響原理相同
D.核酶可以與雙縮脲試劑發生紫色反應
答案　A
解析　核酶的化學本質是RNA，它與DNA均由C、H、O、N、P五種元素組成，A正確；無機催化劑和核酶都能降低化學反應的活化能，B錯誤；溫度通過影響酶活性來影響反應速率，而底物濃度不會影響酶活性，C錯誤；核酶不是蛋白質，不能用雙縮脲試劑檢測，D錯誤。
2.(2023·西安高新一中調研)下列有關酶的敘述，正確的是(　　)
A.酶的催化效率比無機催化劑更高是因為酶能降低反應的活化能
B.酶都是在核糖體上合成的，但不一定需要內質網和高爾基體的加工
C.在最適溫度和最適pH的條件下，酶對細胞代謝的調節作用最強
D.酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應
答案　D
解析　酶和無機催化劑都能降低反應的活化能，酶在降低反應的活化能方面比無機催化劑更顯著，因而催化效率更高，A錯誤；大多數酶是蛋白質，少數是RNA，因此酶不都是在核糖體上合成的，B錯誤；酶只有催化功能，不具有調節作用，C錯誤；酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應，D正確。
3.(2023·江西金太陽聯考)下列關于酶的敘述正確的是(　　)
①酶具有催化作用，并都能與雙縮脲試劑反應呈紫色
②酶通過提供反應所需的活化能提高反應速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白質水解，因此酶不具有專一性　④細胞代謝能夠有條不紊地進行，主要由酶的高效性決定?、菝甘怯删哂蟹置诠δ艿募毎a生的　
⑥酶既可作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物
A.③⑤⑥ B.②③⑥
C.③⑥ D.⑥
答案　D
解析　酶大部分是蛋白質，少量是RNA，蛋白質類的酶能與雙縮脲試劑反應呈紫色，RNA類的酶不能，①錯誤；酶的作用原理是降低化學反應的活化能，②錯誤；酶的專一性是指一種酶能催化一種或一類化學反應，③錯誤；細胞代謝能夠有條不紊地進行與酶的專一性有關，④錯誤；幾乎所有活細胞均能產生酶，⑤錯誤；酶催化相應的化學反應時屬于催化劑，酶被分解時作為反應的底物，⑥正確。
考點二　探究酶的特性及影響酶活性的因素
4.(2023·河南九師聯盟)相較于無機催化劑，酶具有很多特性。下列關于酶的特性的實驗設計方案，合理的是(　　)
A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液，驗證酶的專一性
B.利用過氧化氫、過氧化氫酶和蒸餾水，驗證酶的高效性
C.利用淀粉、淀粉酶、斐林試劑，探究溫度對酶活性的影響
D.利用過氧化氫、過氧化氫酶，探究pH對酶活性的影響
答案　D
解析　淀粉遇碘液變藍，碘液能夠檢測淀粉是否被分解，但不能檢測蔗糖是否被分解，A錯誤；酶的高效性一般是通過對比酶和無機催化劑催化化學反應速率的快慢進行驗證的，B錯誤；在斐林試劑鑒定還原糖的實驗中需要水浴加熱，而實驗探究的是溫度對酶活性的影響，水浴加熱會改變實驗中的溫度條件，影響實驗結果，可利用淀粉、淀粉酶、碘液，探究溫度對酶活性的影響，C錯誤；可以利用過氧化氫、過氧化氫酶，測定不同pH條件下的氧氣產生速率，來探究pH對酶活性的影響，D正確。
5.(2023·華師一附中調研)研究發現：酸可以催化蛋白質、脂肪以及淀粉的水解。研究人員以蛋清為實驗材料進行了如下實驗。下列相關說法錯誤的是(　　)
A.酶和加熱都能加快反應速率，但相關的原理不同
B.蛋白塊a中的蛋白質分子比蛋清中的蛋白質分子更容易被蛋白酶水解
C.處理相同時間，蛋白塊b明顯小于蛋白塊c，可以證明酶具有高效性
D.將鹽酸與蛋白酶溶液和蛋白塊混合，可以準確地測定pH對蛋白酶活性的影響
答案　D
解析　酶降低反應的活化能，加熱使反應物分子的能量增加，兩者原理不同，A正確；蛋白質加熱后變性，空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，B正確；無機催化劑和酶處理蛋白塊相同時間，蛋白塊b明顯小于蛋白塊c，可以證明酶具有高效性，C正確；強酸可導致蛋白酶變性失活，同時鹽酸和蛋白酶都可以使蛋白質水解，故不能準確地測定pH對蛋白酶活性的影響，D錯誤。
6.(2023·沈陽市質檢)某研究小組在最適條件下進行酶促反應實驗，得到自變量(x)和因變量(y)的關系如圖中曲線甲所示。下列關于對實驗條件改變后曲線變化的推測，正確的是(　　)
選項 自變量(x) 因變量(y) 條件變化 曲線變化
A 底物濃度 反應速率 A點適當升溫 如曲線乙所示
B 酶的量 反應速率 A點增加底物濃度 如曲線乙所示
C 時間 產物的量 適當降溫 如曲線丙所示
D 時間 產物的量 增加酶的量 如曲線丁所示
答案　B
解析　圖中曲線甲是在最適溫度下得到的，若在A點適當升高溫度，則酶活性降低，反應速率降低，A錯誤；產物的最終生成量取決于加入底物的量，適當降溫(或增加酶的量)只能降低(或升高)反應速率，反應物被消耗完所用的時間延長(或縮短)，最終生成的產物量不變，C、D錯誤。
考點三　ATP的結構與功能
7.(2023·重慶一中質檢)ATP為Ca2＋跨膜運輸供能的過程如圖所示，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.圖中物質A既具有物質運輸功能，又具有催化功能
B.載體蛋白磷酸化伴隨著能量的轉移，載體蛋白活性也被改變
C.Ca2＋與物質A結合后，最終導致物質A的空間結構發生變化，使結合位點轉向膜的另一側
D.加入蛋白質變性劑會提高Ca2＋的跨膜運輸速率
答案　D
解析　由圖可知，Ca2＋的跨膜運輸過程需要載體和能量，載體的化學本質是蛋白質。若加入蛋白質變性劑，則載體蛋白的結構和功能會發生改變，Ca2＋的跨膜運輸速率將降低，D錯誤。
8.(2023·安徽安慶一中調研)ATP是細胞的能量“貨幣”。下列有關敘述正確的是(　　)
A.細胞中并不是需要能量的生命活動都由ATP直接提供能量
B.ATP中特殊化學鍵全部水解后的產物能作為合成DNA分子的原料
C.線粒體中O2和[H]結合直接產生水和ATP
D.ATP的合成常伴隨放能反應，吸能反應也一定伴隨ATP的水解
答案　A
解析　GTP等直接能源物質也可以為某些需要能量的生命活動直接提供能量，A正確；ATP中特殊化學鍵全部水解后的產物是腺嘌呤核糖核苷酸，其能作為合成RNA分子的原料，B錯誤；線粒體中O2和[H]結合產生水，并且釋放大量能量，釋放的能量可用于合成ATP，C錯誤；吸能反應也可能伴隨GTP的水解，D錯誤。
9.(2023·北京西城區期末)細胞內的馬達蛋白與囊泡結合，沿細胞骨架定向移動，其機理如圖所示。以下敘述錯誤的是(　　)
A.馬達蛋白和ATP相同的組成元素有C、H、O、N
B.合成馬達蛋白的場所是核糖體
C.ATP水解可引起馬達蛋白空間結構改變
D.漿細胞中馬達蛋白功能異常不影響抗體分泌
答案　D
解析　馬達蛋白的組成元素主要是C、H、O、N，ATP的組成元素是C、H、O、N、P，A正確；細胞內蛋白質的合成場所均為核糖體，B正確；細胞內的馬達蛋白與囊泡結合，沿細胞骨架定向移動，在該過程中需要水解ATP供能，結合圖中馬達蛋白的改變可推測，ATP水解可引起馬達蛋白空間結構改變，C正確；抗體屬于分泌蛋白，是由漿細胞合成并分泌的，其分泌過程中需要囊泡的運輸，據此可推測，若漿細胞中馬達蛋白功能異常，可能會影響抗體分泌，D錯誤。
【綜合提升】
10.(2023·中原名校聯盟)某生物興趣小組為了探究pH對某種酶活性的影響，做了如下實驗。請結合實驗回答問題：
實驗步驟：
一、取3支潔凈的試管，編號為A、B、C，分別加入等量的酶溶液；
二、在每支試管中加入等量的底物溶液；
三、在A、B、C試管中加入等量的緩沖液，使pH分別穩定在5.0、7.0、9.0；
四、將3支試管置于不同的溫度下，定時檢測產物濃度。
(1)上述實驗步驟中存在兩處明顯錯誤，請更正：_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)在實驗操作正確的情況下，實驗結果如圖。
①該實驗中酶促反應速率用__________________________________________
表示。實驗開始1 min后A組產物濃度不再增加的原因是____________________________________________________________________。
②為進一步探究該酶作用的最適pH，應在pH為________范圍開展實驗。請寫出實驗設計思路：____________________________________________________。
答案　(1)應將步驟二、三順序調換；步驟四更正為：將3支試管置于最適溫度(或相同且適宜溫度)下，定時檢測產物濃度
(2)①單位時間內產物的生成量(或單位時間內產物濃度的變化量)　底物的量有限(或底物濃度是一定的)?、?～7.0(或大于0小于7)　在pH 0～7.0之間每隔一定pH設置一個實驗組，其他實驗條件適宜且保持一致。反應一定時間后檢測產物濃度，確定最適pH
11.(2023·襄陽四中質檢)ATP合酶是一種功能復雜的蛋白質，與生物膜結合后能催化ATP的合成，其作用機理如圖所示。請據圖回答：
(1)生物膜結構的基本支架是__________________________________________，
在真核細胞中，ATP合酶主要分布于________________(填生物膜名稱)。
(2)分析此圖可知H＋跨越該膜的運輸方式是______________________________，
判斷依據是___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)ATP在細胞內的作用是______________________________________________；
推測好氧型細菌細胞的________上存在該酶，理由是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)科學家發現，一種化學結構與ATP相似的物質——GTP(鳥苷三磷酸)也能為細胞的生命活動提供能量，請從化學結構的角度解釋GTP也可以供能的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)磷脂雙分子層　線粒體內膜、類囊體薄膜　(2)協助擴散　順濃度梯度，需載體蛋白協助且不消耗能量　(3)生命活動的直接能源物質　細胞膜　該酶與生物膜結合后能催化ATP的合成，而好氧型細菌的膜結構只有細胞膜　(4)含有兩個特殊化學鍵，遠離鳥苷的特殊化學鍵容易水解斷裂，釋放能量

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