資源簡介

第3單元　細胞的能量供應和利用
第1課　酶與ATP
[復習目標]　1.基于酶和ATP在細胞代謝中的作用，形成物質與能量觀。(生命觀念)　2.通過模型構建，解讀酶的特性及溫度、pH等對酶活性的影響。(科學思維)　3.探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素。(科學探究)
考點一　ATP的結構、功能和利用
1．ATP是一種高能磷酸化合物
(1)名稱與簡式
(2)結構特點
①具有較高的轉移勢能
由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因，使得這種化學鍵不穩定，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結合的趨勢。
②水解放能的去向
當ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化。
③放能情況
1 mol ATP水解釋放的能量高達30.54 kJ。
[教材深挖]
(必修1 P86相關信息中ATP結構和P42思考與討論中磷脂分子結構)假如將二者徹底水解其產物分別是1個ATP分子徹底水解形成1個核糖分子、1個腺嘌呤和3個磷酸基團；1個磷脂分子徹底水解形成2個脂肪酸分子，一個甘油分子，一個磷酸基團和一個含氮化合物。
2．ATP和ADP的相互轉化
[教材深挖]
　(必修1 P89拓展應用)在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源。
3．ATP的利用
(1)ATP利用的實例
(2)ATP為主動運輸供能的過程
(3)分子的磷酸化及意義
ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。
(4)ATP是細胞內流通的能量“貨幣”
①化學反應中的能量變化與ATP的關系：
②能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。
[教材深挖]
(必修1 P89文字信息，改編)螢火蟲發光的能量轉換過程是熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下，熒光素與氧發生化學反應，形成氧化熒光素并且發出熒光。
[易錯辨析]
1．ATP是驅動細胞生命活動的唯一的直接能源物質。(×)
2．ATP含有3個特殊的化學鍵，但是只有一個特殊的化學鍵會發生斷裂。(×)
3．人在劇烈運動時，骨骼肌中ATP的合成遠多于ATP的水解；饑餓時，ATP與ADP的含量難以達到動態平衡。(×)
4．ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這在細胞中不常見。(×)
5．細胞質與細胞核中都有ATP的分布。(√)
6．光合作用的過程是一個放能反應的過程。(×)
1．ATP的結構類推
2．辨析五種結構中“A”的含義
3．構建ATP產生量與O2供給量曲線模型
命題點1　圍繞ATP的結構和功能考查生命觀念
1．(2022·浙江1月選考)下列關于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是(　　)
A．由1個脫氧核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成
B．分子中與磷酸基團相連接的化學鍵稱為高能磷酸鍵
C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解
D．是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶
解析：選D。ATP中的五碳糖是核糖，A錯誤；腺苷和磷酸基團之間的化學鍵是普通的磷酸鍵，磷酸基團之間的化學鍵是高能磷酸鍵，B錯誤；ATP合成時不需要水解酶，C錯誤；ATP是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶，D正確。
2．如圖是ATP中化學鍵逐級水解的過程圖。據下圖判斷，有關敘述正確的是(　　)
A．甲為ADP，大腸桿菌體內ATP→甲過程發生在線粒體中
B．胰島素的分泌過程會使細胞中ADP的含量增加
C．由于兩個相鄰的磷酸基團都帶有正電荷而相互排斥等原因，使得該特殊化學鍵不穩定
D．催化甲→ATP過程的酶與酶1相同
解析：選B。大腸桿菌是原核生物，細胞中不含線粒體，A錯誤；胰島素分泌是胞吐出細胞，需要耗能，這一過程會使ATP水解增多，產生ADP增多，B正確；ATP中兩個相鄰的磷酸基團都帶有負電荷而相互排斥等原因，使得該特殊化學鍵不穩定，C錯誤；酶具有專一性，催化甲→ATP過程的酶與ATP→甲的酶不同，D錯誤。
命題點2　圍繞ATP的結構和功能考查科學思維及科學探究
3．(2021·海南卷)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
解析：選B。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；根據題意“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。”說明32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性，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。
4．(2022·沈陽市一模)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
解析：選D。圖中物質A是Ca2＋載體蛋白，具有結合并轉運Ca2＋的功能，同時還具有催化ATP水解的功能，A正確；在運輸Ca2＋的載體蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移，載體蛋白的構象發生改變，活性也被改變，B正確；Ca2＋與載體蛋白結合后，載體蛋白的空間結構發生變化，使結合位點轉向膜的另一側，有利于將Ca2＋從膜的一側轉運到另一側，實現Ca2＋的跨膜運輸，C正確；物質A是Ca2＋載體蛋白，加入蛋白質變性劑會導致載體蛋白變性，降低Ca2＋的跨膜運輸速率，D錯誤。
考點二　酶的作用、本質、特性及影響因素
1．酶在細胞代謝中的作用
(1)比較過氧化氫在不同條件下的分解
①實驗過程
②變量分析
(2)酶的作用
①活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
②酶具有催化作用的機理：降低化學反應的活化能。
③曲線解讀：
a．表示無酶催化時反應進行所需要的活化能是AC段。
b．表示有酶催化時反應進行所需要的活化能是BC段。
c．表示酶降低的活化能是AB段。
[教材深挖]
(必修1 P77 探究·實踐，拓展)若將FeCl3溶液和肝臟研磨液事先經90 ℃水浴加熱處理之后，再按原劑量分別加入3號、4號試管中進行實驗，你推測最可能的實驗結果是什么？說明推斷依據。
實驗結果：3號試管與原先基本相同；4號試管與原先相比明顯減弱，和1號試管基本相同。
推斷依據：90_℃高溫會使酶失活，對FeCl3沒有影響。
2．酶的本質
(1)酶本質的探索歷程[連線]
(2)歸納酶的本質
3．酶的特性及影響酶促反應速率的因素
(1)高效性：與無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用更顯著，催化效率更高。
(2)專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
①物理模型——“鎖和鑰匙學說”
圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質。
②曲線分析
酶A只能催化底物A參與的反應，說明酶具有專一性。
(3)酶的作用條件較溫和
①在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高，溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。
②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。
[教材深挖]
(1)(必修1 P84相關信息，改編)已知胃蛋白酶的最適pH為1.5，小腸液的pH約為7.6，胃蛋白酶隨食糜進入小腸后還能發揮作用嗎？為什么？
提示：不能。因為沒有了適宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再發揮作用。
(2)(必修1 P84與社會的聯系)20世紀60年代以前，醫院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法來生產的。
[易錯辨析]
1．與無機催化劑相比，酶能為反應物提供能量。(×)
2．1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”。“酒母”就是現在所說的酒精。(×)
3．過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解，不能催化其他化學反應，說明了酶具有高效性。(×)
4．能夠促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。(×)
5．過酸、過堿或溫度過高、過低，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。(×)
1．用模型建構法分析影響酶促反應的因素
(1)反應物濃度、酶濃度與酶促反應速率的關系(圖1、2)
①圖1：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨反應物濃度的增加而加快，但當反應物達到一定濃度后，受酶數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。
②圖2：在反應物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關。
(2)溫度和pH與酶促反應速率的關系(圖3)
①圖3：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應速率的；反應物濃度和酶濃度是通過影響反應物與酶的接觸面積來影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。
②圖3：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度；反應溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH。
(3)反應時間與酶促反應的關系(圖4、5、6)
①圖4、5、6的時間t0、t1和t2是一致的。
②隨著反應的進行，反應物因被消耗而減少，生成物因積累而增多。
③t0～t1段，因反應物較充足，所以反應速率較高，反應物消耗較快，生成物生成速率較快。t1～t2段，因反應物含量較少，所以反應速率降低，反應物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時，反應物被消耗完，生成物也不再增加，此時反應速率為0。
2．鑒定酶本質的實驗原理和方法
(1)試劑鑒定法：利用雙縮脲試劑與蛋白質作用產生紫色反應的原理設計實驗方案。
(2)酶解鑒定法
命題點1　圍繞酶的本質、作用和特性考查生命觀念
1．(2022·大連模擬)氨基酸本身的化學性質十分穩定，無催化活性。但當它與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能。中科院院士、清華大學教授趙玉芬已經合成了幾十種具有催化功能的磷酰氨基酸，并將其稱為“微型酶”，為模擬酶的研究和合成開辟了一個嶄新的途徑和領域。下列有關敘述正確的是(　　)
A．“微型酶”只含有C、H、O、N四種元素
B．“微型酶”的合成場所為核糖體
C．“微型酶”可與雙縮脲試劑反應呈紫色
D．“微型酶”能降低化學反應的活化能
解析：選D。根據題干信息可知，氨基酸與磷酸作用合成磷酰氨基酸時就變得極其活潑，具有了催化劑的功能，所以“微型酶”還含有P元素，A錯誤；“微型酶”的組成是氨基酸和磷酸，是在細胞外人工合成的，不是在細胞內進行的，B錯誤；“微型酶”的本質是氨基酸的衍生物，不含有肽鍵，所以不會與雙縮脲試劑反應，C錯誤；“微型酶”可以催化化學反應，所以可以降低化學反應的活化能，D正確。
2．(2022·天津模擬)纖維素分子水解成葡萄糖需三類酶協同催化。下表信息體現出酶的催化特性是(　　)
種類 作用部位 作用化學鍵
葡聚糖內切酶 纖維素分子內部 β-1，4糖苷鍵
葡聚糖外切酶 纖維素分子非還原端 β-1，4糖苷鍵
β-葡萄糖苷酶 纖維素二糖 β-1，4糖苷鍵
A.專一性　　　　　　　 B．高效性
C．多樣性 D．作用條件溫和
解析：選A。根據題干信息和表格信息分析，纖維素分子水解成葡萄糖需三類酶協同催化，三種酶(葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶、β-葡萄糖苷酶)都作用于β-1，4糖苷鍵，但是作用的部位不同，即三種酶作用于不同部位的β-1，4糖苷鍵，說明酶的催化作用具有專一性。
命題點2　圍繞酶的成分、作用、特性考查科學探究
3．(2022·全國乙卷)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
解析：選C。實驗組①給予的條件為低濃度Mg2＋，有產物生成，表明該條件下酶P具有催化活性，A不符合題意；實驗組③和實驗組⑤只有酶P的蛋白質組分，自變量為Mg2＋的濃度，兩組實驗都無產物生成，說明不管在低濃度Mg2＋條件下，還是在高濃度Mg2＋條件下，蛋白質組分都不具有催化活性，B、D不符合題意；實驗組②和實驗組④只有酶P的RNA組分，自變量為Mg2＋的濃度，低濃度Mg2＋組無產物生成，說明在低濃度Mg2＋條件下RNA組分不具有催化活性，高濃度Mg2＋組有產物生成，說明在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性，C符合題意。
4．某些蛋白酶在生產和使用前需要測定酶活性。如圖表示科研人員選用酪蛋白對多種蛋白酶的活性進行測定的實驗結果(注：實驗在30 ℃、pH＝9.0的條件下進行)，下列分析錯誤的是(　　)
A．在上述實驗條件下，蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高
B．在實驗過程中，部分菠蘿蛋白酶和胰蛋白酶可能失活
C．這幾種蛋白酶均能分解酪蛋白，說明這些酶不具有專一性
D．可用鹽析的方法從各種蛋白酶的提取液中沉淀出蛋白酶
解析：選C。由題圖可知，在上述實驗條件下，蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶的活性最高，A正確；該實驗是在pH＝9.0的條件下進行的，pH較高，木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和胰蛋白酶的活性較低，部分酶可能失活，B正確；酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學反應，酪蛋白的化學本質是蛋白質，因此不同蛋白酶都能分解酪蛋白，這能體現酶的專一性，C錯誤；題中幾種酶的化學本質都是蛋白質，可用鹽析的方法把這幾種酶從各自的提取液中沉淀出來，D正確。
命題點3　圍繞酶的影響因素考查科學思維及科學探究
5．如圖所示為影響酶促反應的溫度、pH和底物濃度與反應速率關系的曲線圖，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．影響乙曲線的因素是溫度，影響丙曲線的因素是pH
B．甲曲線中，a點與b點限制酶促反應速率的因素不相同
C．乙曲線中，d點與f點酶的空間結構都被破壞且不能恢復
D．丙曲線中，g點時對應因素升高，酶的活性不能到達h點
解析：選C。分析題圖可知，甲曲線表示底物濃度與反應速率的關系，a點的限制因素是底物濃度，b點時底物達到飽和狀態，限制酶促反應速率的因素不再是底物濃度，B正確；乙曲線是溫度對酶活性的影響曲線，d點是低溫條件，酶的活性很低，但是酶的空間結構沒有被破壞，溫度恢復，酶的活性可恢復，f點是高溫條件，高溫使酶的空間結構發生改變，即使溫度降低，酶的空間結構也不能恢復，C錯誤；丙曲線是pH對酶活性的影響曲線，g點時pH過低，酶的空間結構發生改變，pH升高，酶的活性不能恢復，故不能到達h點，A、D正確。
6．(2021·湖北卷)使酶的活性下降或喪失的物質稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑(與酶可逆結合，酶的活性能恢復)；另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結合，酶的活性不能恢復)。已知甲、乙兩種物質(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。
實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質溶液，乙物質溶液，透析袋(人工合成半透膜)，試管，燒杯等。
為了探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設計思路。請完善該實驗設計思路，并寫出實驗預期結果。
(1)實驗設計思路
取____________支試管(每支試管代表一個組)，各加入等量的酶A溶液，再分別加入等量______________________________，一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液
分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。
(2)實驗預期結果與結論
若出現結果①：_______________________________________。
結論①：甲、乙均為可逆抑制劑。
若出現結果②：______________________________________。
結論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。
若出現結果③：___________________________________________。
結論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。
若出現結果④：____________________________________________。
結論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。
解析：對照實驗：在探究某種條件對研究對象的影響時，對研究對象進行的除了該條件不同以外，其他條件都相同的實驗。根據變量設置一組對照實驗，使實驗結果具有說服力。一般來說，對實驗變量進行處理的，就是實驗組。沒有處理的就是對照組。(1)分析題意可知，實驗目的是探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，則實驗的自變量為甲、乙物質的有無，因變量為酶A的活性，實驗設計應遵循對照與單一變量原則，故可設計實驗：取2支試管各加入等量的酶A溶液，再分別加等量甲物質溶液、乙物質溶液(單一變量和無關變量一致原則)；一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。(2)據題意可知，甲物質和乙物質對酶A的活性有抑制，但作用機理未知，且透析前有甲物質和乙物質的作用，透析后無甲物質和乙物質的作用，前后對照可推測兩種物質的作用機理，可能的情況有：①若甲、乙均為可逆抑制劑，則酶的活性能恢復，故透析后，兩組的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均為不可逆抑制劑，則兩組中酶的活性均不能恢復，故透析前后，兩組的酶活性均不變。③若甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑，則甲組中活性可以恢復，而乙組不能恢復，故加甲物質溶液組，透析后酶活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶活性不變。④若甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑，則甲組中活性不能恢復，而乙組能恢復，故加甲物質溶液組，透析前后酶活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶活性比透析前高。
答案：(1)2　甲物質溶液、乙物質溶液　(2)①透析后，兩組的酶活性均比透析前酶的活性高　②透析前后，兩組的酶活性均不變　③加甲物質溶液組，透析后酶活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶活性不變　④加甲物質溶液組，透析前后酶活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶活性比透析前高
考點三　(實驗)探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素
1．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
(1)實驗原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖，還原糖能與斐林試劑反應，生成磚紅色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。
(2)實驗設計
序號 操作步驟 1號試管 2號試管
1 注入質量分數為3%的可溶性淀粉溶液 2 mL －
2 注入質量分數為3%的蔗糖溶液 － 2 mL
3 注入質量分數為2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
4 輕輕振蕩，保溫5 min 60 ℃ 60 ℃
5 加斐林試劑，輕輕振蕩 2 mL 2 mL
6 水浴加熱 煮沸并保持1 min 煮沸并保持1 min
7 觀察溶液顏色 磚紅色沉淀 藍色
(3)實驗結論：酶具有專一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
2．探究溫度對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理
②鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
(2)實驗步驟和結果
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 ℃溫水中水浴數分鐘 在沸水中水浴數分鐘
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，溫度過高或過低都會影響酶活性
3.探究pH對酶活性的影響
(1)實驗原理
①反應原理(用反應式表示)
2H2O22H2O＋O2
②鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響O2的生成速率，可用帶火星的衛生香燃燒的情況來檢驗O2的生成速率。
(2)實驗步驟和結果
序號 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3
1 注入等量的過氧化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH
3 注入等量的體積分數為3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 觀察實驗現象 有大量氣泡產生 無明顯氣泡產生 無明顯氣泡產生
5 將帶火星的衛生香插入試管內(液面的上方) 燃燒劇烈 燃燒較弱 燃燒較弱
提醒：(1)“酶活性”與“酶促反應速率”的辨析
①酶促反應速率表示酶所催化反應的快慢，可用單位時間內產物的生成量或反應物的消耗量來表示(反應物的消耗量不易測得)。
②酶活性也稱酶活力，指酶催化特定化學反應的能力。酶活性的大小可用一定條件下，酶催化某一化學反應的速率即酶促反應速率來表示，酶促反應速率越大，酶活性越高，反之酶活性越低。
③酶促反應速率可受酶活性的影響，但也受酶濃度、底物濃度等的影響。
(2)探究影響酶活性的條件實驗中的“宜”與“不宜”
①探究溫度對酶活性的影響時，要先對反應物和酶在各自所需的溫度下分別保溫一段時間，再進行混合，保證反應從一開始就是預設的溫度。
②若選擇淀粉和淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不能選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需要水浴加熱，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。
④在探究pH對酶活性的影響實驗中，宜先保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與酶接觸，不宜在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。
⑤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。
⑥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。
1．“對照實驗法”驗證酶的高效性和專一性
(1)驗證酶的高效性
項目 實驗組 對照組
材料 等量的同一種底物
試劑 與底物相對應的酶溶液 等量的無機催化劑
現象 反應速率很快，或反應用時短 反應速率緩慢，或反應用時長
結論 酶具有高效性
(2)驗證酶的專一性
項目 方案一 方案二
實驗組 對照組 實驗組 對照組
材料 同種底物(等量) 與酶相對應的底物 另外一種底物
試劑 與底物相對應的酶 另外一種酶 同一種酶(等量)
現象 發生反應 不發生反應 發生反應 不發生反應
結論 酶具有專一性
2.“梯度法”探究酶的最適溫度或pH
(1)探究酶的最適溫度
①設計思路
②設計方案
(2)探究酶的最適pH
①設計思路
②設計方案
命題點1　教材基礎實驗
1．(2022·渝中區模擬)下列有關酶的實驗中，選材及檢測指標能達到實驗目的的是(　　)
選項 實驗目的 選材 檢測指標
A 探究酶具有高效性 蛋白質、蛋白酶 雙縮脲試劑檢測觀察顏色變化
B 探究酶的最適pH 淀粉、新鮮的唾液 加入碘液觀察顏色變化
C 探究酶的最適溫度 過氧化氫、過氧化氫酶 氣泡產生速率
D 探究酶具有專一性 蔗糖、淀粉、淀粉酶 斐林試劑檢測觀察磚紅色沉淀產生情況
解析：選D。蛋白酶的本質為蛋白質，無論是否將蛋白質分解完，加入雙縮脲試劑都會變為紫色，故不能用蛋白質和蛋白酶探究酶具有高效性，A不符合題意；酸性條件下淀粉會分解，影響實驗結果，所以不能用淀粉、新鮮的唾液探究酶的最適pH，B不符合題意；不同溫度下過氧化氫的分解速率不同，過氧化氫受熱易分解，所以不能用過氧化氫、過氧化氫酶探究酶的最適溫度，C不符合題意；淀粉酶可分解淀粉，不能分解蔗糖，且蔗糖屬于非還原糖，與斐林試劑不能反應，而淀粉被分解形成還原糖，與斐林試劑反應出現磚紅色沉淀，故可用蔗糖、淀粉、淀粉酶探究酶具有專一性，D符合題意。
命題點2　高考拓展延伸
2．(2022·廣東卷)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見表。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①、②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
解析：選C。分析表格可知，降解率越大說明該酶的活性越高，②組酶活性最高，此時pH為9，添加CaCl2，溫度為70 ℃，③組沒有添加CaCl2，pH為9，溫度為70 ℃，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①、②組可知，除了溫度以外，pH相同且都添加CaCl2，說明①、②組的自變量為溫度，B正確；②組酶活性最高，此時pH為9，溫度為70 ℃，由于溫度梯度和pH梯度都較大，不能說明該酶催化反應的最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯誤；該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，若要確定該酶能否水解其他反應物，還需補充實驗，D正確。
3．(2022·浙江6月選考)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
解析：選B。低溫不會使酶失活，只是抑制酶的活性，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；酶的活性在最適pH下最大，不是隨pH升高而不斷升高，C錯誤；在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，蛋白酶會催化淀粉酶水解，使酶失活，D錯誤。
4．(2022·浙江1月選考)用果膠酶處理草莓，可以得到比較澄清的草莓汁；而利用稀鹽酸處理草莓可以制得糊狀的草莓醬。果膠酶和鹽酸催化果膠水解的不同點在于(　　)
A．兩者催化果膠水解得到的產物片段長度不同
B．兩者催化果膠水解得到的單糖不同
C．兩者催化果膠主鏈水解斷裂的化學鍵不同
D．酶催化需要最適溫度，鹽酸水解果膠不需要最適溫度
解析：選A。果膠酶處理草莓使果膠變為單體，使果汁澄清，鹽酸處理草莓可以制得糊狀的草莓醬，說明沒有使果膠變為單體，故兩者催化果膠水解得到的產物片段長度不同，A符合題意。
[真題演練]
1．(2020·北京卷)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
解析：選B。分析題圖可知，改變某因素后，第2組比第1組生成O2總量的相對值高，即產物多。若提高懸液中酶的濃度，可使反應達到平衡的時間縮短，但不會改變生成的O2總量，A不符合題意；根據生成的O2總量增加可以確定反應體系中的反應物增加，即H2O2溶液的濃度提高，B符合題意；提高反應體系的溫度、pH均會導致酶的活性改變，使反應達到平衡所需的時間不同，且生成的O2總量不會改變，C、D不符合題意。
2．(2021·北京卷)ATP是細胞的能量“通貨”，下列關于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
解析：選B。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，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質，可直接為細胞提供能量，D正確。
3．(2021·湖南卷)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
解析：選B。通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的空間結構，進而來實現細胞信號的傳遞，體現出蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細胞信號的傳遞，B錯誤；根據題干信息，進行細胞信息傳遞的蛋白質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與細胞信號傳遞，C正確；溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D正確。
[長句特訓]
　(2022·甘肅武威模擬)超氧化物歧化酶(SOD)能消除生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質，具有抗衰老的特殊效果，其含有的金屬離子對增強酶的熱穩定性有重要影響。資料報道，當反應溫度為88 ℃，時間為15～30 min時對SOD的活性影響不大。如圖是通過光催化反應裝置分別在四種條件下檢測紫外光對DNA損傷的相關曲線(TiO2表示二氧化鈦，是一種光催化劑；UV表示紫外光)。Ⅰ組：黑暗處理曲線a(TiO2/DNA體系)；Ⅱ組：紫外光處理曲線b(UV/DNA體系)；Ⅲ組：光催化曲線c(UV/TiO2/DNA體系)；Ⅳ組：光催化引入SOD曲線d(UV/TiO2/SOD/DNA體系)。據圖回答下列問題：
設問形式1　依據、目的、說明類命題
(1)根據SOD的化學性質，我們可以利用______________________的方法來除去一部分其他雜質蛋白。實驗中設計黑暗處理作為對照組的目的是________________________________________。
曲線b說明________________________________________________。
設問形式2　推理類命題
(2)分析曲線c、d可以得出的實驗結論是_____________________________
_________________________________________________________________。
設問形式3　開放思維類命題
(3)DNA損傷過程中會伴有H2O2產生，若要驗證(2)中的實驗結果，可通過檢測H2O2的有無及產生量來判斷，寫出你的實驗思路并預測實驗結果(注：H2O2的檢測方法不做要求)。
實驗思路：_________________________。
預測實驗結果：________________________________________________。
解析：(1)當反應溫度為88 ℃，時間為15～30 min時對SOD的活性影響不大，而部分其他雜質蛋白在該條件下已經失活，故可利用這個特性來除去其他雜質蛋白。黑暗處理組為TiO2/DNA體系，設計黑暗處理對照組的目的是證明TiO2不會損傷DNA。紫外光處理曲線b(UV/DNA體系)說明沒有TiO2(催化劑)的條件下，紫外光對DNA的損傷很小。(2)光催化曲線c(UV/TiO2/DNA體系)說明紫外光對DNA的損傷非常嚴重，300 min時，DNA幾乎全部損傷，而光催化引入SOD曲線d(UV/TiO2/SOD/DNA體系)，由于有SOD存在，DNA損傷很緩慢，說明SOD能夠明顯延緩或抑制DNA的損傷。(3)要通過H2O2的有無及產生量來驗證(2)中的實驗結論，很顯然要設置實驗檢測H2O2的產生量，H2O2的產生量越多，DNA損傷越嚴重，故本實驗思路是按照題干條件，設置同樣的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組實驗，測定不同體系DNA損傷過程中H2O2的產生量；預測的實驗結果是Ⅰ組、Ⅱ組沒有H2O2產生，Ⅲ組和Ⅳ組均有H2O2產生，且Ⅲ組H2O2產生量較Ⅳ組多，時間較早。
答案：(1)高溫變性(或88 ℃環境下處理15～30 min)　證明TiO2不會損傷DNA　無TiO2(催化劑)的條件下，紫外光對DNA損傷很小　(2)SOD能夠明顯延緩或抑制DNA的損傷　(3)按照題干條件，設置同樣的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組實驗，測定不同體系DNA損傷過程中H2O2的產生量　Ⅰ組、Ⅱ組沒有H2O2產生，Ⅲ組和Ⅳ組均有H2O2產生，且Ⅲ組H2O2產生量較Ⅳ組多，時間較早
第1課　酶與ATP
[基礎練透]
1．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的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
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
解析：選D。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效果更顯著，因而催化效率更高，A錯誤；絕大多數酶是蛋白質、少數酶是RNA，在核糖體上合成的酶是蛋白質，B錯誤；酶不起調節作用，而是起催化作用，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。
2．(2022·泰安一模)酶是由活細胞產生的具有催化作用的有機物，廣泛應用于紡織、石油、造紙、食品加工以及污染治理等領域。下列說法正確的是(　　)
A．酶都含有二硫鍵
B．酶具有高效性
C．低溫會使酶變性
D．酶離開細胞即失去活性
解析：選B。大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA，蛋白質中可能含有二硫鍵，A錯誤；酶與無機催化劑的催化效率相比，說明酶具有高效性，B正確；低溫能降低酶的活性，但不能使酶變性，C錯誤；酶在生物體內、體外都可以發揮催化作用，在細胞內、外也都可以發揮作用，比如加酶洗衣粉，D錯誤。
3．(2022·梅州市一模)如圖是某課外活動小組探究pH對唾液淀粉酶活性影響時繪制的實驗結果圖(實驗中用鹽酸創設酸性條件，鹽酸能催化淀粉水解)。下列有關敘述正確的是(　　)
A．將淀粉與淀粉酶溶液混合后再調節各組混合液的pH
B．pH為3和9的兩支試管中的淀粉酶的活性相同
C．pH為13的試管調到pH為7后繼續反應，淀粉含量將明顯下降
D．根據上述實驗結果無法推測出淀粉酶的最適pH為7
解析：選D。實驗中需要將淀粉與淀粉酶溶液分別調節pH，然后再將pH相等的淀粉和淀粉酶混合后再進行相應的因變量的檢測，這樣獲得的數據更有說服力，A錯誤；分析柱形圖可知，pH為3條件下和pH為9條件下淀粉剩余量基本相等，而由于淀粉在酸性條件下易分解，因此pH為3條件下的酶活性小于pH為9條件下，B錯誤；pH為13的試管調到pH為7后繼續反應，由于酶已經失活，則淀粉含量將不會明顯下降，C錯誤；分析柱形圖可知，淀粉酶的最適pH在7左右，并不是最適pH為7，D正確。
4．(2022·肥城市模擬)酶B是一種存在于玉米籽粒萌發過程中的淀粉酶。實驗目的一：探究酶B的化學本質。實驗目的二：探究玉米籽粒萌發過程中酶B是細胞新合成的還是本來就存在的。科研人員對萌發的玉米籽粒進行了實驗檢測，結果如圖所示(已知氯霉素為蛋白質合成抑制劑)。下列相關說法錯誤的是(　　)
A．可用RNA酶探究酶B的化學本質
B．根據曲線Ⅱ可以判斷酶B是新合成的，細胞中本來不存在
C．圖中曲線Ⅰ是對照組的結果，曲線Ⅱ是實驗組的結果
D．圖中酶B的活性除了可以用麥芽糖的生成速率表示，還可以用淀粉的消耗速率表示
解析：選B。可用RNA酶探究酶B的化學本質，A正確；比較Ⅰ、Ⅱ組實驗結果，玉米籽粒萌發過程中淀粉酶的來源可能既有新合成的，也有先前存在的，B錯誤；蒸餾水處理組是對照組，即曲線Ⅰ是對照組的結果，曲線Ⅱ是實驗組的結果，C正確；圖中酶B的活性除了可以用麥芽糖的生成速率表示，還可以用淀粉的消耗速率表示，D正確。
5．ATP不僅是細胞中放能反應和吸能反應的紐帶，更是細胞中的能量“貨幣”。下列敘述正確的是(　　)
A．ATP的“A”是由核糖和腺苷組成的
B．一分子ATP中有一個磷酸基團連接在脫氧核糖分子上
C．ATP水解所產生的能量用于吸能反應
D．在常溫下細胞呼吸所釋放的能量大部分轉變成ATP中的化學能
解析：選C。ATP中的“A”指腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，A錯誤；ATP中沒有脫氧核糖，含有的是核糖，B錯誤；ATP水解所產生的能量用于吸能反應，C正確；在常溫下細胞呼吸所釋放的能量大部分轉變成熱能，少部分轉變成ATP中的化學能，D錯誤。
6．磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團轉移到ADP分子中來合成ATP(A—P～P～P)。研究者對蛙的肌肉組織進行短暫電刺激，檢測對照組和實驗組(肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理)肌肉收縮前后ATP和ADP的含量，結果如表所示，根據實驗結果，下列有關分析正確的是(　　)
磷酸腺苷 對照組(10－6mol·g－1) 實驗組(10－6mol·g－1)
收縮前 收縮后 收縮前 收縮后
ATP 1.30 1.30 1.30 0.75
ADP 0.60 0.60 0.60 0.95
A.對照組中的肌肉組織細胞中無ATP和ADP的相互轉化
B．實驗組中的肌肉組織細胞中有ATP分解但無ATP合成
C．對照組中的磷酸肌酸可以維持ATP含量的相對穩定
D．實驗組數據表明部分生命活動利用了靠近A的特殊化學鍵
解析：選C。肌肉收縮需要ATP提供能量，對照組肌肉收縮前后ATP和ADP的含量沒有變化，說明存在ATP和ADP的相互轉化，A錯誤；實驗組肌肉收縮后ATP含量下降，說明有ATP分解，根據數據只能看出ATP含量降低，原因可能是無ATP合成，也可能是ATP合成速率過低，B錯誤；磷酸肌酸能將自身的磷酸基團轉移到ADP分子中來合成ATP，故對照組中的磷酸肌酸可以維持ATP含量的相對穩定，C正確；實驗組數據中沒有AMP的含量變化，故不能表明部分生命活動利用了靠近A的特殊化學鍵，D錯誤。
7．(多選)酶的活性中心是指直接將底物轉化為產物的部位，它通常包括兩個部分：與底物結合的部分稱為結合中心；促進底物發生化學變化的部分稱為催化中心。下列有關酶的活性中心的敘述，錯誤的是(　　)
A．酶的結合中心決定酶的專一性
B．酶的高效性與酶的催化中心有關
C．低溫條件下，酶的催化中心結構不變，而結合中心結構發生了改變
D．pH過高或過低不可能會破壞酶的結合中心和催化中心的結構
解析：選CD。結合中心是與底物結合的部分，決定了底物結合的類型，因此與酶的專一性有關，A正確；催化中心是促進底物發生化學變化的部分，決定了反應速率，因此與酶的高效性有關，B正確；低溫條件下，酶的活性被抑制，但并未失活，此時反應還在進行，只是速率較慢，由此可以推斷酶的結合中心結構應該不變，而催化中心結構發生了改變，C錯誤；pH過高或過低使酶失活，不能催化化學反應，可能破壞了酶的整個活性中心的結構，使酶無法結合底物并催化化學反應，D錯誤。
8．(2022·海南模擬)脲酶能夠將尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成銨根離子)。某研究人員利用一定濃度的尿溶液進行了銅離子對脲酶活性的影響實驗，得到如圖所示結果。請回答下列問題：
(1)1917年，美國科學家薩姆納從刀豆種子中提取到脲酶的結晶，并用多種方法證明了脲酶的化學本質是____________。
(2)圖示實驗的自變量為______________；實驗結果表明，隨著銅離子濃度的升高，脲酶的活性______________。圖中顯示，脲酶作用的最適溫度范圍是__________ ℃。為了進一步探究脲酶作用的最適溫度，請寫出實驗設計的基本思路：____________________________________________________。
(3)幽門螺桿菌是導致胃炎的罪魁禍首，該微生物也可以產生脲酶，并分泌到細胞外發揮作用，該微生物合成脲酶的過程中參與的細胞器是______________。13C呼氣試驗檢測系統是國際上公認的幽門螺桿菌檢查的“金標準”，被測者先口服用13C標記的尿素，然后向專用的呼氣卡中吹氣留取樣本，即可以準確地檢測出被測者是否被幽門螺桿菌感染。請簡要說明呼氣試驗檢測的原理：_____________________________________。
解析：(1)薩姆納從刀豆種子中提取到脲酶結晶，并用多種方法證明脲酶是蛋白質。(2)圖中溫度和銅離子濃度是實驗中人為改變的量，是自變量，實驗結果表明，隨著銅離子濃度的升高，產生的銨根離子減少，說明脲酶的活性降低。圖中顯示，脲酶在50 ℃時活性最高，所以作用的最適溫度范圍是40～60 ℃。為了進一步探究脲酶作用的最適溫度，在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下，在溫度為40～60 ℃范圍內設置更小的溫度梯度進行實驗，測定尿素分解速率，尿素分解速率最高時的溫度為脲酶作用的最適溫度。(3)脲酶是蛋白質，其合成場所是核糖體。被測者口服用13C標記的尿素，尿素中的碳原子是13C，分子式為13CO(NH2)2，如果胃部存在幽門螺桿菌，幽門螺桿菌會產生脲酶，則尿素會被水解成NH3和13CO2，若檢測患者呼出的氣體中含有13CO2，則代表胃部存在幽門螺桿菌。
答案：(1)蛋白質　(2)溫度和銅離子濃度　降低　40～60　在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下，在溫度為40～60 ℃范圍內設置更小的溫度梯度進行實驗，測定尿素分解速率　(3)核糖體　幽門螺桿菌會產生脲酶，脲酶能將尿素分解成NH3和13CO2，如果檢測到被測者呼出的氣體中含有13CO2，則說明被測者被幽門螺桿菌感染
[能力提升]
9．(2022·棗莊市二模)酶的“誘導契合學說”認為，酶活性中心的結構原來并不和底物的結構完全吻合，當底物與酶相遇時，可誘導酶活性中心的構象發生變化，有關的各個基團達到正確的排列和定向使底物和酶契合形成絡合物。產物從酶上脫落后，酶活性中心又恢復到原構象。下列相關說法正確的是(　　)
A．酶與底物形成絡合物時，提供了底物轉化成產物所需的活化能
B．這一模型可以解釋淀粉酶可以催化二糖水解成2分子單糖的過程
C．ATP水解釋放的磷酸基團使某些酶磷酸化導致其空間結構改變
D．酶活性中心的構象發生變化的過程伴隨著肽鍵的斷裂
解析：選C。酶催化化學反應的機理是降低化學反應所需的活化能，而非提供活化能，A錯誤；酶具有專一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，淀粉屬于多糖而非二糖，B錯誤；ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團與酶結合，使酶磷酸化，從而使其結構發生變化，C正確；據圖可知，酶活性中心構象發生變化后在一定條件下還可復原，說明該過程肽鍵并未斷裂，否則變形過程無法恢復，D錯誤。
10．(2022·聯考二模)漆酶在降解染料、造紙、食品等方面有重要作用。研究人員在溫度梯度都為10 ℃，其他條件適宜的情況下，對漆酶的最適溫度和溫度穩定性(將純化后的酶液在不同溫度下保溫1 h后，在最適溫度條件下測酶活性)進行了測定，測定結果如圖所示。據圖分析，錯誤的是(　　)
A．漆酶不宜在低溫下保存
B．在最適溫度條件下，漆酶的結構會被破壞
C．在一定范圍內，漆酶的溫度穩定性隨溫度的升高而逐漸降低
D．酶的最適溫度和溫度穩定性的測定條件不同
解析：選A。據題圖可知，0～20 ℃條件下，漆酶的溫度穩定性較高，故漆酶宜在低溫下保存，A錯誤；據題圖可知，漆酶的最適溫度為60 ℃，而在60 ℃時，漆酶的溫度穩定性為0，說明此時漆酶的結構會被破壞，B正確；據題圖可知，在一定范圍內(20～60 ℃)，漆酶的溫度穩定性隨溫度的升高而逐漸降低，C正確；據題干信息可知，研究人員在溫度梯度都為10 ℃，其他條件適宜的情況下，測定漆酶的最適溫度，將純化后的酶液在不同溫度下保溫1 h后，在最適溫度條件下測酶活性(溫度穩定性)，二者測定條件不同，D正確。
11．(多選)(2022·赫山區模擬)一般認為生物膜上存在一些能攜帶離子通過膜的載體分子，載體分子對一定的離子有專一的結合部位，能選擇性的攜帶某種離子通過膜，載體的活化需要ATP，其轉運離子的情況如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．據圖分析可知載體分子與酶都具有專一性
B．溫度通過影響呼吸酶的活性來影響植物根系對礦質元素的吸收
C．磷酸激酶與ATP水解有關，磷酸酯酶與ATP合成有關
D．未活化的載體在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化，而再度活化
解析：選ABD。題干信息“載體分子對一定的離子有專一的結合部位”，說明載體分子有專一性，一種酶只能催化一種或者一類化學反應，也有專一性，A正確。土壤溫度可以通過影響呼吸酶的活性影響呼吸作用從而影響植物對礦質元素的吸收，B正確。據圖分析，磷酸激酶的作用是在ATP和底物之間起催化作用，將一個磷酸基團轉移到載體上；磷酸酯酶是通過催化磷酸酯鍵水解使載體去磷酸化的酶，C錯誤。圖示未活化的載體，在磷酸激酶的催化下，可獲得ATP轉移的磷酸基團，而再度活化，D正確。
12．植物內的過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究甘藍梗中是否存在過氧化物酶，設計實驗如表。請回答下列問題：
試管編號 1 2 3
1%焦性沒食子酸/mL 2 2 2
2%H2O2/mL 2 2 2
緩沖液/mL 2 － －
甘藍梗提取液/mL － 2 －
煮沸冷卻后的甘藍梗提取液/mL － － 2
(1)1、2號試管中，______________試管是對照組，該實驗的自變量是______________。
(2)若2號試管顯橙紅色，并不能證明甘藍梗中存在過氧化物酶，你的改進措施是________________________________。
(3)若3號試管不顯橙紅色，推測其原因是________________________。
(4)已知白菜梗內也含過氧化物酶，如何通過實驗檢測過氧化物酶的化學本質，并比較甘藍梗和白菜梗內過氧化物酶的含量多少(假設兩種植物提取液中只含過氧化物酶)。請簡述設計思路： ___________________________。
(5)經測定，相同條件下，兩種植物提取液中過氧化物酶的活性不同，從其分子結構分析，原因可能是_________________。
解析：(1)該實驗的目的是探究甘藍梗中是否存在過氧化物酶，所以1、2號試管中，1號試管是對照組，該實驗的自變量是甘藍梗提取液的有無。(2)若2號試管顯橙紅色，并不能證明甘藍梗中存在過氧化物酶，需要再增加一組實驗，把緩沖液換成2 mL過氧化物酶，其他條件與1號試管相同。(3)若3號試管加入的是煮沸冷卻后的甘藍梗提取液，因為高溫可使甘藍梗提取液中的過氧化物酶變性失活，所以試管中不顯橙紅色。(4)大多數酶的化學本質是蛋白質，可通過實驗檢測過氧化物酶的化學本質，并能比較甘藍梗和白菜梗內過氧化物酶的含量多少。實驗設計思路為：將等量的白菜梗和甘藍梗提取液分別放入兩個試管中，再分別加等量且適量的雙縮脲試劑進行實驗。若產生紫色反應，說明過氧化物酶的化學本質是蛋白質；顯色反應強的一組，過氧化物酶含量高。(5)已知白菜梗內也含過氧化物酶，經測定，相同條件下，兩種植物提取液中過氧化物酶的活性不同，酶的化學本質是蛋白質，所以從其分子結構分析，原因可能是兩種植物過氧化物酶的氨基酸序列不同或空間結構不同。
答案：(1)1號　甘藍梗提取液的有無　(2)再增加一組實驗，把緩沖液換成2 mL過氧化物酶，其他條件與1號試管相同　(3)高溫使甘藍梗提取液中的過氧化物酶變性失活　(4)將等量的白菜梗和甘藍梗提取液分別放入兩個試管中，再分別加等量且適量的雙縮脲試劑進行實驗，若產生紫色反應，說明過氧化物酶的化學本質是蛋白質；顯色反應強(紫色深)的一組，過氧化物酶含量高　(5)兩種植物過氧化物酶的氨基酸序列不同(或空間結構不同，其他答案正確也可得分)

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