高考专题复习：第7讲 酶和ATP（必修1 分子与细胞）(共67张PPT)

(共67张PPT)
第7讲　酶和ATP
2.2.1　说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因
素(如pH和温度等)的影响
2．2.2　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
一、降低化学反应活化能的酶
(一)酶的作用和本质
1．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程
(2)变量分析
2．酶本质的探索历程(连线)
3．酶的本质和作用
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 ________ ____________
合成场所 ________ 主要是细胞核(真核细胞)
来源 一般来说，_______都能产生酶 作用 _____作用 作用机理 降低___________________ 作用场所 细胞内、外或生物体外均可 氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
活细胞
催化
化学反应的活化能
(二)酶的特性
1．酶具有高效性
(1)与无机催化剂相比，酶的催化效率_____。
(2)酶只能________________________，不改变化学反应的平衡点。
2．酶具有专一性
(1)含义：每一种酶只能催化____________化学反应。
(2)意义：保证了细胞代谢能够有序进行。
更高
缩短达到化学平衡的时间
一种或一类
(3)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验原理 ①淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖； ②斐林试剂能与还原糖产生特定的颜色反应 试管编号 1号试管 2号试管
实验 步骤 一 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液
二 分别加入淀粉酶溶液2 mL，振荡，试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min 三 加入2 mL斐林试剂→振荡→水浴加热1 min 实验现象 蓝色→____________ _______
结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，说明酶具有专一性 砖红色沉淀
无变化
3.酶的作用条件较温和
(1)探究温度对酶活性的影响
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉溶液 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉溶液 1 mL淀粉 酶溶液 2 mL淀粉
溶液
二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min 三 将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min 四 取出试管各加入两滴碘液，振荡 实验现象 _______ _____________ ______ 实验 结论 淀粉酶在60 ℃时催化淀粉水解，在100 ℃和0 ℃时都不能发挥催化作用。说明酶的催化作用需要___________，温度过高或过低都会影响酶的活性 蓝色
无明显现象
蓝色
适宜的温度
(2)探究pH对酶活性的影响
试管编号 试管1 试管2 试管3
实验 步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液 二 1 mL蒸馏水 1 mL 0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL 0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液 实验现象 有大量气泡产生 ____________ _____________
实验结论 pH会影响酶的活性，酶的活性有__________范围 无气泡产生
无气泡产生
适宜的pH
(3)温度和pH对酶促反应速率影响的曲线分析
①在最适温度(pH)条件下，酶的活性最高，温度(pH)偏高或偏低，酶的活性都会明显______。
②_________________都会使酶变性失活；而_____只是抑制了酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。
③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的_________。
降低
过酸、过碱、高温
低温
最适温度
二、细胞的能量“货币”ATP
1．ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的结构
(2)ATP的特点
ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷相互排斥，使末端磷酸基团具有较高的________。1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种________
化合物。
转移势能
高能磷酸
2．ATP和ADP可以相互转化
3．ATP与分子磷酸化
含义 ATP水解释放的_________使蛋白质等分子磷酸化
意义 蛋白质分子被磷酸化后，_________发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应
实例 如Ca2＋经主动运输转运到细胞外的过程，ATP水解使____________磷酸化，导致其空间结构发生变化，使 Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外
磷酸基团
空间结构
Ca2＋载体蛋白
一、判断正误——从微点上澄清概念
1．某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响。 (2021·湖南卷)( )
2．为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液。 (2020·浙江卷)( )
提示：应将反应小室稍立起，使有滤纸片的一侧在上面，然后依次小心加入pH缓冲液和H2O2溶液，此时混合液不能与滤纸片接触。
3．唾液淀粉酶水解淀粉需ATP水解提供能量。 (2019·天津卷)( )
提示：唾液淀粉酶水解淀粉，形成麦芽糖，不消耗能量。
√
×
×
4．将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能。 (2019·浙江卷)( )
5．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。 (2018·全国卷Ⅲ)( )
6．光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中需要ATP提供能量。 (2018·北京卷)( )
提示：光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，有光时，产生O2、NADPH和ATP。
7．葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程不需要能量的输入。
(2016·北京卷)( )
提示：由ADP转化为ATP需要吸收能量。
√
√
×
×
二、分析作答——从关联思维上理解概念
1．(必修1 P80“拓展应用”T3延伸思考)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？其原因是什么？
提示：不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学
本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，其化学本质为蛋白质。
(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。
2．(必修1 P84图5-2延伸思考)酶制剂为什么适宜在低温下保存？
提示：因为低温下酶的活性低但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。
3．(必修1 P85“概念检测”T3拓展)将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理2 min，可较好的保持甜味。其原因是什么？
提示：破坏了将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性。
4．(必修1 P89正文挖掘)为什么把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”？
提示：因为能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
微课题(一)　酶的特性及相关实验分析
[科学探究·启迪思维]
人们感到自己消化不好没有食欲时，常常自行去药店购买多酶片服用，这是OTC(非处方)类的药品。下面是一份多酶片说明书(局部)内容。
[问题探讨]
1．多酶片为什么能用于消化不良和食欲缺乏等症状？
提示：多酶片含有胃蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶等多种消化酶，可以催化食物中的蛋白质、脂肪、淀粉等水解。
2．“本品为肠溶衣与糖衣双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶”。请根据说明书的这段内容推测双层包衣溶解和酶在消化道内的释放顺序。
提示：在胃部糖衣溶解释放胃蛋白酶，在小肠肠溶衣溶解释放胰酶。
3．生活中吃一些酸味水果，如山楂、柑橘等可以促进食欲，医生却建议服用多酶片时不要多吃酸味的食物。你能说明其中的原因吗？
提示：酶的活性易受pH影响，多吃酸味食物容易降低多酶片中酶特别是胰酶的活性。
4．在多酶片说明书注意事项中写明“服用切勿嚼碎”，这是为什么？
提示： 胰酶在胃部的酸性环境中失活且会被胃蛋白酶水解(胰酶粉剂残留在口腔中可刺激口腔黏膜，引起严重的口腔溃疡)。
5．淀粉在消化道水解消耗ATP吗？请说出淀粉水解的机制。
提示：不消耗。淀粉酶可以降低淀粉水解反应的活化能。
[深化知能·思维建模]
(一)科学探究实验中的变量分析
实验过程中可以变化的因素称为变量。在生物实验设计中对“变量”的确立、操控成为实验设计成功与否的关键。
1．变量类型
自变量 又称实验变量，是研究者主动操纵即实验所探究的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量，坐标中横轴标识一般为自变量
因变量 又称反应变量，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，应具有可测性和客观性，坐标中纵轴标识一般为因变量
无关 变量 无关变量又称干扰变量、控制变量，是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量——实验时一般需控制无关变量适宜且相同
2．单一变量控制原则
无论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中复杂关系的准则之一。
单因子变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，同时便于分析实验结果的成因。
3．无关变量要一致(等量原则)
在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，并且不同的实验组中无关变量应完全相同，目的是排除无关变量对实验的干扰，排除实验偶然性，提高实验的准确率。
(二)探究酶的高效性和专一性实验设计分析
1．酶的高效性
[实验方案]
[操作示例]
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快，或反应用时短 反应速率缓慢，或反应用时长
结论 酶具有高效性 2．酶的专一性
[实验方案]

项目 方案一 方案二 实验组 对照组 实验组 对照组
材料 底物相同(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量) 现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 [操作示例]
(三)探究酶的最适温度或pH实验设计分析
[实验方案]
组别编号 1 2 … n
实验材料 等量的同种底物 温度(pH) T1(a1) T2(a2) … Tn(an)
衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少 实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH) [操作示例]
1．探究酶的最适温度
2．探究酶的最适pH
(四)探究酶特性的实验操作注意事项
1．若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
2．若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否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。
3．在探究pH对酶活性的影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶溶液接触。
4．在探究酶的最适温度的实验中，宜选用淀粉和淀粉酶，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，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。
[特别提醒]
探究温度(pH)对酶活性影响的实验的设计思路与探究酶的最适温度(pH)基本相同，只是无需设置一系列温度(pH)梯度，设置几组温度(pH)作自变量即可，其他操作过程基本相同。　　
[迁移应用·逐点练清]
题点(一)　酶的作用及本质
1．下列有关酶的叙述，正确的是 (　 )
A．每一种酶只能催化一种化学反应
B．酶的专一性与其空间结构有直接关系
C．酶和无机催化剂的催化机理不同
D．温度升高，酶的活性也随之升高
解析：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，A错误；酶的专一性与酶的空间结构有直接关系，空间结构发生改变，酶会失活，B正确；酶和无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能，C错误；超过最适温度，酶活性会随着温度升高而下降，温度过高，会使酶永久失活，D错误。
答案：B　
2.如图表示木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用，根据图示实验结果，不能得出的结论是 (　 )
A．蛋白酶能使抗体失活，说明抗体的化学本质是蛋白质
B．木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质均是蛋白质
C．木瓜蛋白酶和胃蛋白酶只能在特定部位打开肽键使抗体降解
D．胃蛋白酶使抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶
解析：蛋白酶能水解蛋白质，若蛋白酶能使抗体失活，则说明抗体的化学本质是蛋白质，A不符合题意；根据题图不能判断木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质，B符合题意；据图分析可知，木瓜蛋白酶和胃蛋白酶只能在特定部位打开肽键使抗体降解，C不符合题意；据图可知，胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶，D不符合题意。
答案：B　
[归纳拓展]　正确理解有关酶的作用及原理
(1)酶的作用原理是降低化学反应的活化能。
(2)加热不能降低化学反应的活化能，但可以增加活化分子达到活化能。
(3)酶和无机催化剂一样，在反应前后性质和数量保持不变，但酶并非能终生发挥作用，酶和其他物质一样也需要更新。　　
题点(二)　酶的特性
3．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内，调整pH至2.0，保存于37 ℃的水浴锅内，一段时间后，容器内剩余的物质是 (　 )
A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、乳清蛋白、水
C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
解析：唾液淀粉酶的本质是蛋白质，胃蛋白酶的最适pH为1.5，当调整pH至2.0时，乳清蛋白和唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽，唾液淀粉酶会失去活性，故淀粉不水解，因此容器内剩余的物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水。
答案：A　
4．某同学探究了温度对甲、乙、丙三种蛋白酶活性的影响，下图是依据实验结果所得数据绘制的曲线图。下列相关叙述正确的是 (　 )
A．该实验为对照实验，最适温度组为对照组，其他组为实验组
B．该实验所用底物(反应物)可以是蛋白质或淀粉等物质
C．43 ℃时酶丙的活性低，原因是酶结构遭到了破坏而失活
D．适当改变pH时，3条曲线的最低处所对应的温度不变
解析：该实验为相互对照实验(对比实验)，各组均为实验组，A错误；该实验的目的是探究温度对蛋白酶活性的影响，因此所有底物应该都是蛋白质，B错误；43 ℃时酶丙催化的底物剩余量最少，则酶丙的活性最高，酶的空间结构没有被破坏，C错误；改变pH条件，酶的最适温度不变，D正确。
答案：D　
[易错提醒]　与酶有关说法的正误辨析
项目 正确说法 错误说法
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 酶的本质是蛋白质
产生部位 一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞) 具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸
合成场所 核糖体或细胞核 核糖体
生理功能 生物催化剂，只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 在生物体内合成 有的来源于食物
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
温度影响 低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活 低温会引起酶变性失活
作用前后 催化反应前后的数量和性质没有变化 发生催化作用后被分解
微课题(二)　与酶相关的曲线分析与判断
　[系统深化知能]
1．酶的三大特性曲线图示及分析
图1 酶参与的反应对应曲线A，无机催化剂参与的反应对应曲线B，未加催化剂的反应对应曲线C，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性
图2 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，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性
图3 ①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。
②温度在a点时，酶的活性较低，但不会失活；温度≥c点，酶会失活。pH≤d点、pH≥f点，酶都会失活。
③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高
2.“四看法”分析酶促反应曲线
[情境迁移用活]
20世纪60年代以前，医院用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程需要在245 kPa的高压和140～150 ℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产。(教材必修1 P84“与社会的联系”)
[问题设计]
(1)用淀粉生产葡萄糖，20世纪60年代前后所用的催化剂有什么不同？它们作用机理和显著差别分别是什么？
提示：20世纪60年代以前使用无机催化剂盐酸，60年代后使用有机催化剂酶。它们的催化机理都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著。
(2)用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性？
提示：不需要高温高压。
(3)有人说利用原有的生产设备，采用高温高压再加入酶，充分发挥二者的优势，生产效率会更高。请对这种生产措施给出自己的评价。
提示：在高温高压的条件下，酶会失活，无法发挥催化作用。
(4)农作物秸秆储存了大量能量，直接燃烧既污染环境又浪费能源。请借鉴酶法生产的思路，利用秸秆开发清洁能源。
提示：用纤维素酶等将秸秆纤维素水解成葡萄糖等物质，然后利用酵母菌发酵生产工业酒精。
[解题思维建模]
[典例]　农科所通过实验研究了温度对其饲养的某种经济动物肠道内各种消化酶活力的影响，得到下图实验结果。下列对实验过程及结果的分析，正确的是 (　 )
A．该实验的自变量只有温度，但pH、消化酶量等均可影响实验结果
B．实验前应在相同温度下保存提取到的消化酶，其中50 ℃为最适宜温度
C．该动物的最佳饲养条件为温度控制在40 ℃～55 ℃、多饲喂淀粉类饲料
D．实验中应先将各种消化酶液和底物混合，再置于对应组温度环境中放置一段时间
[解析]　本实验的目的是研究温度对动物肠道内各种消化酶活力的影响，所以自变量有温度和酶的种类，A错误；由题图可知，蛋白酶和淀粉酶的最适温度在50 ℃左右，但酶应该在低温下保存，B错误；图中温度控制在40 ℃～55 ℃时，各种酶的活性达到最大，且淀粉酶的活性最强，说明该动物对淀粉的分解能力最强，所以应该多饲喂淀粉类饲料，C正确；实验中应先将各种消化酶液和底物分别在设定的温度下保温一段时间，再将其混合，若先将各种消化酶液和底物混合，反应已经开始，会影响实验结果，D错误。
[答案]　C
内化思维模型
影响酶促反应的曲线模型
对酶活性(酶促反应速率)的影响因素除温度、pH外，还有酶浓度、底物浓度等。根据它们对酶促反应速率影响的规律，构建曲线模型如下：
1．反应物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、图2)
(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
2．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)
(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
(2)图3：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化不改变酶作用的最适pH。
3．反应时间与酶促反应的关系(图4、图5、图6)
(1)图4、图5、图6的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而含量减少，生成物因积累而含量增多。
(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗完，生成物不再增加，此时反应速率为0。
[题点考法全训]
1．通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是 (　 )
A．据图可知c酶的最适温度为36 ℃左右
B．若溶液的pH升高，则曲线b的顶点会上移
C．三种酶中a酶的最适温度最高
D．该实验中有两个自变量，一个因变量
解析：图中c酶曲线无最大值，据图无法判断c酶的最适温度，A错误；根据曲线图无法判断pH升高后曲线b的顶点是否会上移，若该实验是在最适pH下进行的，则pH升高后曲线b的顶点会下移，B错误；三种酶中c酶的最适温度最高，C错误；该实验有两个自变量(温度和酶的种类)，一个因变量(酶的活性)，D正确。
答案：D　
2.某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。曲线Ⅰ为在底物中加入淀粉酶，曲线Ⅱ为在底物中加入淀粉酶和化合物X。下列分析错误的是 (　 )
A．曲线Ⅰ作为实验对照
B．化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度
C．淀粉酶的含量对曲线Ⅰ、Ⅱ的顶点位置无影响
D．化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活
解析：该实验中，没有加化合物X的一组，即曲线Ⅰ作为实验对照，A正确；由图可知，两组实验的最适温度相同，所以化合物X不会改变酶的最适温度，B正确；淀粉酶的含量对曲线Ⅰ、Ⅱ的顶点位置有影响，酶含量增加，反应速率加快，C错误；加入化合物X后，酶促反应速率降低，说明化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活，D正确。
答案：C　
3．某同学在其他条件适宜时探究了温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系，绘制出如下曲线图。下列有关叙述正确的是 (　 )
A．在b点适当增加酶的浓度，反应速率将增大
B． h点对应的温度是该酶催化作用的最适温度
C．向容器中加入试剂增大d点pH，酶促反应加快
D．g、e两点对应的环境条件有利于酶的保存
解析：分析题图可知，甲曲线表示底物浓度与酶促反应速率的关系，则b点限制酶促反应速率的因素是酶的浓度，所以在b点适当增加酶浓度，反应速率将增大，A正确；丙曲线表示pH与酶促反应速率的关系，h点对应的pH是该酶催化作用的最适pH，B错误；d点在乙曲线上，乙曲线表示温度与酶促反应速率的关系，C错误；高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构，使酶失活，保存酶应该取低温和最适pH，对应d、h点，D错误。
答案：A　
微课题(三)　ATP的合成、利用与能量代谢
[系统深化知能]
1．ATP与ADP相互转化的能量供应机制
2．细胞内常见产生与消耗ATP的生理过程
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
消耗ATP：一些吸能反应
叶绿体 产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
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，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
3.不同化合物中“A”的辨析
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成) 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 核苷酸 腺嘌呤 [情境迁移用活]
电鳐一次放电电压可达300～500 V，足以把附近的鱼电死。据计算，1万条电鳐的电能聚集在一起，足够使1列电力机车运行几分钟。电鳐有海中“活电站”之称，每秒钟能放电50次，但连续放电后，电流逐渐减弱，10～15秒后完全消失，休息一会后又能重新恢复放电能力。(教材必修1 P88“相关信息”改编)
[问题设计]
(1)电鳐释放的电能是由哪种能量形式转变来的？
提示：ATP中活跃的化学能转换成电能。
(2)电鳐生命活动过程中ATP分解与合成的速率相同吗？请说出判断的依据。
提示：一般生命活动中ATP分解与合成的速率基本相同，这是生物界供能的共有机制；但是电鳐在放电的情况下ATP的分解速率大于合成速率，因为连续放电后，电流逐渐减弱乃至消失，休息后才能重新恢复放电能力。
(3)从生物进化的角度看，电鳐消耗能量放电有什么意义？
提示：电鳐放电可有效防御敌害和捕食，有利于自身生存。
[解题思维建模]
[典例]　提倡有氧运动的原因之一是避免肌肉细胞无氧呼吸产生大量乳酸。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识，分析下列说法正确的是 (　 )
A．ab段只进行有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无
氧呼吸共存，cd段只进行无氧呼吸
B．运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量将
大于氧气消耗量
C．无氧呼吸只产生少量ATP，是因为有机物中的能量大部分以热能散失
D．在缺氧条件下，细胞可加快无氧呼吸速率来分解有机物产生ATP
[解析]　cd段氧气的消耗速率维持较高水平的相对稳定状态，同时血液中乳酸水平较高，细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，A错误；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，CO2只能来自有氧呼吸，因此肌肉细胞CO2的产生量等于氧气的消耗量，B错误；无氧呼吸过程是有机物不彻底的氧化分解过程，大部分能量储存在酒精或者乳酸中未被释放出来，所以只能产生少量ATP，C错误；在缺氧条件下，细胞可利用无氧呼吸快速分解有机物产生少量ATP，保证生命活动的需要，D正确。
[答案]　D
内化思维模型
O2供给量与ATP产生量曲线分析
除了能进行光合、化能合成等作用的细胞外，细胞中用于合成ATP的能量主要来自细胞呼吸。细胞呼吸的类型包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，所以构建O2供给量和ATP产生量的曲线模型如下：
[题点考法全训]
1.如图表示氧浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响。下列叙述错误的是 (　 )
A．与a点相比，b点时有氧呼吸相关酶的活性较低
B．与b点相比，限制c点有氧呼吸速率的因素有氧
浓度和温度
C．氧浓度为0时，细胞中合成ATP的场所有细胞
质基质和线粒体
D．氧浓度不变，a点时适当提高温度，细胞有氧呼吸速率可能增大
解析：由图分析可知a和b点氧浓度相同，因为温度不同，有氧呼吸速率不同，说明b点有氧呼吸酶的活性较a点低，A正确。与b点相比，限制c点有氧呼吸的因素是氧浓度和温度，B正确。氧浓度为0时，细胞进行无氧呼吸，合成ATP的场所是细胞质基质，C错误。氧浓度不变，a点温度适当提高，细胞有氧呼吸速率有可能会增大，但也有可能会减少，D正确。
答案：C　
2．下图中曲线A、B、C分别表示运动员剧烈运动时，肌肉收缩过程中能量的三种来源；其中B和C是产生新的ATP的两种途径。下列相关分析错误的是 (　 )
A．肌肉收缩最初的能量来自细胞的存量ATP
B．肌肉收缩5秒后细胞中的ATP总量几乎为零
C．运动员进行高原训练，主要是提高C途径的能力
D．B途径中还会产生乳酸，导致剧烈运动后肌肉酸痛
解析：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，肌肉收缩最初的能量来自细胞中的存量ATP直接水解提供的能量，A正确；肌肉收缩5秒后细胞中的存量ATP不为零，且细胞内的B和C两种途径还会产生ATP，B错误；B途径是在短时间内可以提供能量但无法持续供能的过程，而C途径是可以持续为人体提供稳定能量供应的呼吸方式，所以运动员进行高原训练，主要是提高C途径的能力，C正确；B途径是在短时间内可以提供能量但无法持续供能的过程，应是人体内辅助能量补充的无氧呼吸，所以B途径中还会产生乳酸，导致剧烈运动后肌肉酸痛，D正确。
答案：B　
3.科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠，一段时间后，培养并测量小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，分别获得细胞内的ATP浓度数据和产热量曲线如图。下列分析错误的是 (　 )
A.该实验的测量指标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度
B．高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组
C．NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用
D．该实验采用了空白对照和相互对照
组别 NaF浓度/(10－6 g/mL) ATP浓度/(10－4 g/mL)
A组 0 2.97
B组 50 2.73
C组 150 1.40
解析：综合分析表格与曲线可知，该实验测定了用含不同浓度NaF的水溶液喂养的小白鼠，其细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，A正确；该实验的对照组是A组，高浓度的NaF组即C组，其产热量峰值高于A组，而ATP浓度低于A组，B错误；表格中的数据显示，随着NaF浓度增加，细胞代谢产生ATP逐渐减少，说明NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用，C正确；实验中A组未做处理，作为空白对照，B组与C组处理的浓度分别是50×10－6 g/mL和150×10－6 g/mL的NaF浓度，二者互为对照，D正确。
答案：B　
材料一：酶与生活
《荔枝图序》描述荔枝采摘后情况：“一日而色变，二
日而香变，三日而味变”，研究发现色变的原因是果皮
中多酚氧化酶所起的作用。某研究小组为探究荔枝保鲜
的条件，将新采摘的荔枝分别放在5 ℃、15 ℃、20 ℃、
25 ℃、30 ℃的恒温箱中4天后，测量每颗荔枝果皮褐变面积的百分率(各组平均值，如图)。
材料二：酶与健康
人体细胞内的两种蛋白酶(CatB/L和TMPRSS2)具有辅助新冠病毒侵染的功能。研究者利用甲磺酸盐抑制TMPRSS2的活性，发现使用后可以抑制部分新冠病毒侵入细胞，同时使用一种CatB/L蛋白酶抑制剂E 64d之后，新冠病毒入侵细胞的过程被完全抑制。
材料三：酶与探究实验
蜂蜜中淀粉酶活性是衡量蜂蜜品质的重要指标。科学家以新鲜椴树蜂蜜为实验材料，经过不同加工条件处理后，在相同条件下检测蜂蜜中的淀粉酶活性(以淀粉酶值表示)，结果见下表。
加工温度 淀粉酶值 加工时间 30 40 50 60 70
1 h 10.9 10.9 10.9 8.3 8.3
2 h 10.9 10.9 10.9 8.3 6.5
3 h 10.9 8.3 6.5 5.0 5.0
材料四：酶与科研
诱导契合模型是为说明酶具有专一性而建立的假说，该模型的内容是酶通过其活性中心与特定底物结合，该位点具有柔性，能够在结合底物后发生形变，令催化反应顺利地进行。有一种名为L19RNA的核酶，其活性部位是富含嘌呤的一段核苷酸链，其作用底物是富含嘧啶的核苷酸链。
[专题训练]
1．材料一中，每颗荔枝果皮褐变面积的百分率出现图示这种变化规律的原因是什么？
提示：在5～30 ℃范围内，果皮内多酚氧化酶活性随温度的升高而增强。
2．甲磺酸盐及E -64d两种抑制剂作用的机理可能是什么？
提示：改变了蛋白酶的空间结构(或分别与两种蛋白酶分子活性中心上的某些基团结合)，使蛋白酶活性下降甚至丧失。
3．据材料二，给出一种新冠肺炎的治疗思路。
提示：利用甲磺酸盐及E 64d制成药物，给新冠肺炎患者服用。
4．材料三实验探究的目的是什么？
提示：加工温度和加工时间对蜂蜜中淀粉酶活性的影响。
5．国家标准规定合格的蜂蜜产品淀粉酶值应在8以上。根据题表实验结果，提出加工蜂蜜的一条具体建议。
提示：30 ℃、40 ℃条件下加工不超过3小时(或50 ℃、60 ℃条件下加工不超过2小时或70 ℃条件下加工不超过1小时)。
6．根据材料四推测，该酶的专一性是怎样实现的？
提示：核酶与底物间通过碱基互补配对形成氢键。
1．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
2．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
3．酶的催化作用具有专一性、高效性，并对温度、pH等条件有严格的要求。
4．ATP是一种高能磷酸化合物，在细胞中它与ADP相互转化实现储能和放能，从而保证细胞各项生命活动的能量供应。
5．生成ATP的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶绿体的细胞，通过光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是所有活细胞通过细胞呼吸生成ATP。