专题二 生命系统的代谢
第1讲 细胞内的酶和ATP
聚焦新课标：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。
基础自查·明晰考位
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．加热能促进过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。(必修1 P78正文)( )
2．与无机催化剂相比，酶能为反应物提供能量。(必修1 P78正文)( )
3．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。(必修1 P79“思考·讨论”)( )
4．能够促进唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。(必修1 P82“探究·实践”)( )
5．过酸、过碱或温度过高、过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(必修1 P84正文)( )
6．ATP的末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势。(必修1 P86正文)( )
7．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中不常见。(必修1 P88正文)( )
8．细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量。(必修1 P88正文)( )
9．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(必修1 P89正文)( )
考点梳理·整合突破
整合考点4 “周而复始”的酶和ATP
微点1 酶在细胞代谢中的作用
任务驱动
任务1 辨清酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
(2)四不同
任务2 把握与酶有关的三类曲线
(1)酶的作用机理曲线：
①由图可知，酶的作用机理是_________________________________________________。
②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向________移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
(2)酶特性的相关曲线
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有________。
②图2中两曲线比较，表明酶具有________。
(3)影响酶促反应速率因素的相关曲线
①分析图1和图2：温度或pH通过影响____________来影响酶促反应的速率。
②分析图3：OP段的限制因素是________，P点以后的限制因素则是________。
任务3 关注酶的特性及相关探究实验
【特别提醒】
检测试剂的选择
(1)若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，则此类试剂不能选用。
(2)若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后形成的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·浙江1月]某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是( )
A．温度 B．底物
C．反应时间 D．酶量
2．[2023·广东卷]中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
3．[2023·浙江6月]为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
A．H2O2分解生成O2导致压强改变
B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
4.(必修1 P82“探究·实践”)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
________________________________________________________________________
5．(原因分析类)测定蛋白酶活性时不能用双缩脲试剂检验蛋白质是否被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
6.[2023·全国乙卷]某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶1催化，第2步由酶2催化，其中酶1的合成由A基因控制，酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。
实验一：探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的
①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。
②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。
③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。
实验二：确定甲和乙植株的基因型
将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。
回答下列问题。
(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是____________________________________________(答出3点即可)；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的________________________________________________________________________。
(2)实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是________，乙的基因型是________；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是________。
微点2 能量的“货币”—ATP
任务驱动
任务1 记牢ATP的结构与能量转化
任务2 理清能量转换过程和ATP的来源与去路
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·天津卷]衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )
A．葡萄糖 B．糖原
C．淀粉 D．ATP
2．[2022·浙江卷]下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是( )
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
3.利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测：
①将待测样品研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
②记录发光强度并计算ATP含量；
③测算出细菌数量。
请分析该实验依据的原理。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
4.[2021·福建卷，节选]大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。
回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)ATP水解酶的主要功能是____________。ATP水解酶活性可通过测定________________________________________________________________________
________________________________________________________________________表示。
模拟预测·题组集训
题组预测一 酶与ATP的基础知识综合考查
1．[2023·辽宁省铁岭市高三二次考试]下列有关细胞中酶和ATP的叙述，错误的是( )
A.动物小肠中蛋白质的消化需要酶和ATP的参与
B．酶和ATP的合成均能在线粒体和叶绿体中进行
C．所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的
D．ATP中所有“特殊的化学键”断裂可得到核糖核苷酸
2．[2023·山东潍坊统考一模]牛奶中富含蛋白质胶体，新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些盐离子相互作用，形成网状的凝胶体，导致牛奶凝固。下列说法错误的是( )
A．生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
B．凝乳酶属于外分泌蛋白，只能在细胞外发挥作用
C.牛奶的温度过高或过低，与姜末混合后均不易凝固
D．可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
题组预测二 基于核心素养的科学探究和科学思维的考查
3．[2023·广东汕头统考二模]研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能
B．ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流
C．靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据
D．细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
题组预测三 基于学科核心素养的长句应答类专训
4．[2023·河南濮阳高三质量检测]枸杞为药食同源的植物，生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变，影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题：
(1)为了防止枸杞果汁发生褐变，应________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性，酶活性是指_________________________________________________________。
(2)将枸杞鲜果快速研磨，离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液，必须在低温下处理和保存的原因是__________________________________________________________________。
(3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验，结果如下图所示。据图可知，两种食品添加剂均可________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，并选用________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
(4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变，但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路，探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题拓展·素养落地4 常见的酶和能源物质总结
知识拓展
一、常见的酶种类和作用
分类(依据功能) 主要的酶
与DNA复制有关的酶 解旋酶、DNA聚合酶
与DNA转录有关的酶 RNA聚合酶
与蛋白质翻译有关的酶 蛋白质合成酶
与逆转录有关的酶 逆转录酶、DNA聚合酶
与基因工程有关的酶 限制性内切核酸酶、DNA连接酶
与植物细胞工程有关的酶 纤维素酶、果胶酶
与动物细胞工程有关的酶 胰蛋白酶
物质代谢酶 消化酶(存在于消化道内)：淀粉酶(唾液、胰液)、麦芽糖酶(胰液、小肠液)、脂肪酶(胰液)、蛋白酶(胃液、胰液)、肽酶(肠液)
水解酶类：脂肪酶、蛋白酶、肽酶
呼吸酶(有氧及无氧呼吸酶)
光合作用酶
ATP合成酶及ATP水解酶
微生物代谢酶类 组成酶类，只受遗传物质控制
诱导酶类：受遗传物质控制的同时，还受环境的影响
二、常见能源物质
生物体内的各种有机物都可作为能源物质。按作用不同可分为能源物质、直接能源物质、主要能源物质、储能物质、高能化合物等。
在动物体内供能的先后顺序是糖类→脂肪→蛋白质。
直接能源——ATP：ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动。而其他形式的能源物质中所储存的能量都必须转移到ATP中才能用于各项生命活动。
主要能源糖物质——糖类：生命活动所利用的能量约70%是由糖类提供的。
长期储存能量物质——脂肪：脂肪储存能源的效率最高，1 g脂肪所储存的能量是蛋白质和糖类的2倍多，所以在进化过程中，生物体选择脂肪作为长期储存能量的物质。
辅助能源——磷酸肌酸：在生物体内的高能磷酸化合物中除了ATP外，还有磷酸肌酸。但是磷酸肌酸中储存的能量并不能直接用于各项生命活动，必须转移到ATP中后才能被生命活动利用(ADP＋磷酸肌酸→ATP＋肌酸)，这个反应进行的速度很快，但不能满足长时间供能。
专项提升
1.[2023·山东聊城统考一模]蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体
B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
C．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色变化
D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化
2．[2023·山东日照统考一模] ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化，进而参与细胞内各种化学反应，机理如图。下列分析正确的是( )
A．酶1为蛋白质磷酸化过程提供化学反应的活化能
B．磷酸化的蛋白质会通过改变自身的空间构象做功
C．ATP的水解和磷酸化的蛋白质做功均为吸能反应
D．主动运输过程中载体蛋白中的能量先减少后增加
专题二 生命系统的代谢
第1讲 细胞内的酶和ATP
纵引横连——建网络
①活细胞 ②蛋白质或RNA ③氨基酸或核糖核苷酸 ④核糖体或细胞核 ⑤催化作用 ⑥降低化学反应的活化能 ⑦专一性 ⑧验证专一性 ⑨C、H、O、N、P ⑩A—P～P～P 发生耗能反应的部位 各项生命活动的直接能源物质 细胞呼吸 光合作用 叶绿体
边角扫描——全面清
1．√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.× 9.√
整合考点4
微点1
任务驱动
任务1 (2)①蛋白质 蛋白质 ②活细胞 浆细胞 ③催化 调节 突触后膜 ④灭活 回收
任务2 (1)①降低化学反应的活化能 ②上 (2)①高效性 ②专一性 (3)①酶的活性 ②底物浓度 酶浓度
任务3 唾液淀粉酶 不同温度条件下
过程评价
1．解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12min，所以研究的因素不是反应时间，C错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。
答案：B
2．解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
答案：C
3．解析：H2O2的分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。
答案：C
4．答案：不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
5．答案：蛋白酶也是蛋白质，可以与双缩脲试剂发生显色反应
6．解析：(1)与无机催化剂相比，酶所具有的特性是高效性、专一性、作用条件较温和。高温破坏了酶的空间结构，导致酶失活而失去催化作用。(2)根据题干可知白花纯合子的基因型可能是AAbb、aaBB或aabb，而甲、乙两者细胞研磨液混合后变成了红色，推测两者基因型不同，一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素。(3)实验二中，将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色，可知甲并不是提供酶2的一方，而是提供酶1催化产生的中间产物，因此基因型为AAbb，而乙则是提供酶2的一方，基因型为aaBB。若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，由于乙中的酶2失活，无法催化红色色素的形成，因此混合液呈现的颜色是白色。
答案：(1)高效性、专一性、作用条件较温和 空间结构
(2)一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素
(3)AAbb aaBB 白色
微点2
任务驱动
任务1 ①C、H、O、N、P ②A—P～P～P ③电能 ④稳定的化学能 ⑤化学能
过程评价
1．解析：细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，A、B、C错误。
答案：D
2．解析：1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
答案：D
3．答案：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，发光强度与ATP含量成正比，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，根据ATP含量进而测算出细菌数量(每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定)
4．解析：(1)结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。
答案：(1)不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
(2)催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量
模拟预测·题组集训
1．解析：动物小肠中蛋白质的消化需要酶，但不需要ATP的参与，A错误；线粒体和叶绿体中都能合成蛋白质， 酶大多数为蛋白质，少数是RNA，线粒体和叶绿体中也可以合成酶，B正确；酶大多数为蛋白质，少数是RNA，所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的，RNA类的酶主要在细胞核内合成，C正确；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，当所有“特殊的化学键”断裂，得到的是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
答案：A
2．解析：凝乳酶是蛋白质，合成部位是核糖体，A正确；新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，说明凝乳酶是胞内酶，在细胞内和细胞外都能发挥作用，B错误；牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性，使反应减慢，不易凝固，C正确；根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH，凝固时间短，说明反应快，对应的pH更适宜，D正确。
答案：B
3．解析：据图可知，神经细胞释放ATP的方式为胞吐，胞吐过程需要消耗能量，需要相关蛋白质参与，A正确；ATP作为信号分子与P2X和P2Y受体特异性结合，调节细胞的生命活动，可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流，B正确；信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程，故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据，C正确；细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，D错误。
答案：D
4．解析：(1)多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质，为了防止枸杞果汁发生褐变，应降低枸杞果实细胞中PPO的活性。(2)PPO的作用条件温和，过高温度能使酶空间结构发生改变导致失活，这种改变一般是不可逆的，低温下酶的空间结构稳定，且在适宜温度下酶的活性可恢复，因此离心后得到PPO粗提取液，必须在低温下处理和保存。(3)据题意可知，本实验自变量为L-半胱氨酸浓度和柠檬酸浓度，因变量为多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，据表可知添加两种食品添加剂后都比不添加时酶的活性下降，因此两种食品添加剂均可降低多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性；且L-半胱氨酸浓度处理时酶活性下降更多，更不易发生酶促褐变，因此选用L-半胱氨酸浓度作添加剂处理鲜枸杞效果更好。(4)探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度，本实验自变量为温度，因变量为PPO相对酶活性和某些营养成分的含量，因此该实验思路为设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量。
答案：(1)降低 酶对化学反应的催化效率
(2)低温下酶的空间结构稳定，酶活性低，且在适宜温度下酶的活性可恢复
(3)降低 L-半胱氨酸
(4)设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量
专题拓展·素养落地④
专项提升
1．解析：伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，不会有积累，B错误；蛋白质去磷酸化后空间结构发生改变，但肽键并没有断裂，与双缩脲试剂仍然能发生颜色变化，C错误；Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白质变成有活性载体蛋白质，空间结构发生变化，D正确。
答案：D
2．解析：据图可知，酶能降低化学反应的活化能，但不能提供能量，酶1不能为蛋白质磷酸化过程提供化学反应的活化能，A错误；图中ATP为蛋白质磷酸化提供能量，磷酸化的蛋白质会通过改变自身的空间构象做功，B正确；ATP的水解是放能反应，磷酸化的蛋白质做功，分子势能下降，也属于放能反应，C错误；主动运输是消耗能量的过程，因此载体蛋白中的能量先增加后减少，D错误。
答案：B(共50张PPT)
第1讲 细胞内的酶和ATP
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
活细胞
蛋白质或RNA
氨基酸或核糖核苷酸
核糖体或细胞核
催化作用
降低化学反应的活化能
专一性
验证专一性
C、H、O、N、P
A—P～P～P
发生耗能反应的部位
各项生命活动的直接能源物质
细胞呼吸
光合作用
叶绿体
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．加热能促进过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。(必修1 P78正文)( )
2．与无机催化剂相比，酶能为反应物提供能量。(必修1 P78正文)( )
3．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。(必修1 P79“思考·讨论”)( )
4．能够促进唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶。(必修1 P82“探究·实践”)( )
√
×
×
×
5．过酸、过碱或温度过高、过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(必修1 P84正文)( )
6．ATP的末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势。(必修1 P86正文)( )
7．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中不常见。(必修1 P88正文)( )
8．细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量。(必修1 P88正文)( )
9．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(必修1 P89正文)( )
×
√
×
×
√
整合考点4 “周而复始”的酶和ATP
微点1 酶在细胞代谢中的作用
任务驱动
任务1 辨清酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
(2)四不同
蛋白质
蛋白质
活细胞
浆细胞
催化
调节
突触后膜
灭活
回收
任务2 把握与酶有关的三类曲线
(1)酶的作用机理曲线：
①由图可知，酶的作用机理是__________________。
②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向________移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
降低化学反应的活化能
上
(2)酶特性的相关曲线
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有________。
②图2中两曲线比较，表明酶具有________。
高效性
专一性
(3)影响酶促反应速率因素的相关曲线
①分析图1和图2：温度或pH通过影响__________来影响酶促反应的速率。
②分析图3：OP段的限制因素是________，P点以后的限制因素则是________。
酶的活性
底物浓度
酶浓度
任务3 关注酶的特性及相关探究实验
唾液淀粉酶
不同温度条件下
【特别提醒】
检测试剂的选择
(1)若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，则此类试剂不能选用。
(2)若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后形成的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·浙江1月]某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是( )
A．温度 B．底物
C．反应时间 D．酶量
答案：B
解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12min，所以研究的因素不是反应时间，C错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D错误。
2．[2023·广东卷]中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
答案：C
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
3．[2023·浙江6月]为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是( )
A．H2O2分解生成O2导致压强改变
B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
答案：C
解析：H2O2的分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A正确；据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
4.(必修1 P82“探究·实践”)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？
___________________________________________________________
5．(原因分析类)测定蛋白酶活性时不能用双缩脲试剂检验蛋白质是否被蛋白酶水解，原因是______________________________________。
不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。
蛋白酶也是蛋白质，可以与双缩脲试剂发生显色反应
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
6.[2023·全国乙卷]某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶1催化，第2步由酶2催化，其中酶1的合成由A基因控制，酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。
实验一：探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的
①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。
②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。
③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。
实验二：确定甲和乙植株的基因型
将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。
回答下列问题。
(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是___________________________ (答出3点即可)；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的_________。
(2)实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原
因是________________________________________________________。
(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是________，乙的基因型是________；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是________。
高效性、专一性、作用条件较温和
空间结构
一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素
AAbb
aaBB
白色
解析：(1)与无机催化剂相比，酶所具有的特性是高效性、专一性、作用条件较温和。高温破坏了酶的空间结构，导致酶失活而失去催化作用。(2)根据题干可知白花纯合子的基因型可能是AAbb、aaBB或aabb，而甲、乙两者细胞研磨液混合后变成了红色，推测两者基因型不同，一种细胞研磨液中含有酶1及其催化产生的中间产物，另一种细胞研磨液中含有酶2，两者混合后形成红色色素。(3)实验二中，将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色，可知甲并不是提供酶2的一方，而是提供酶1催化产生的中间产物，因此基因型为AAbb，而乙则是提供酶2的一方，基因型为aaBB。若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，由于乙中的酶2失活，无法催化红色色素的形成，因此混合液呈现的颜色是白色。
微点2 能量的“货币”—ATP
任务驱动
任务1 记牢ATP的结构与能量转化
C、H、O、N、P
A—P～P～P
电能
稳定的化学能
化学能
任务2 理清能量转换过程和ATP的来源与去路
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·天津卷]衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )
A．葡萄糖 B．糖原
C．淀粉 D．ATP
答案：D
解析：细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，A、B、C错误。
2．[2022·浙江卷]下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是( )
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案：D
解析：1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
3.利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测：
①将待测样品研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
②记录发光强度并计算ATP含量；
③测算出细菌数量。
请分析该实验依据的原理。
答案：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，发光强度与ATP含量成正比，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，根据ATP含量进而测算出细菌数量(每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定)。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
4.[2021·福建卷，节选]大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。
回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下，_____________________________________________________。
(2)ATP水解酶的主要功能是____________。ATP水解酶活性可通过测定________________________________________________________表示。
不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
催化ATP水解
单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量
解析：(1)结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。
题组预测一 酶与ATP的基础知识综合考查
1．[2023·辽宁省铁岭市高三二次考试]下列有关细胞中酶和ATP的叙述，错误的是( )
A.动物小肠中蛋白质的消化需要酶和ATP的参与
B．酶和ATP的合成均能在线粒体和叶绿体中进行
C．所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的
D．ATP中所有“特殊的化学键”断裂可得到核糖核苷酸
答案：A
解析：动物小肠中蛋白质的消化需要酶，但不需要ATP的参与，A错误；线粒体和叶绿体中都能合成蛋白质， 酶大多数为蛋白质，少数是RNA，线粒体和叶绿体中也可以合成酶，B正确；酶大多数为蛋白质，少数是RNA，所有的酶并不都是在细胞内的核糖体上合成的，RNA类的酶主要在细胞核内合成，C正确；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，当所有“特殊的化学键”断裂，得到的是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
2．[2023·山东潍坊统考一模] 牛奶中富含蛋白质胶体，新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些盐离子相互作用，形成网状的凝胶体，导致牛奶凝固。下列说法错误的是( )
A．生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
B．凝乳酶属于外分泌蛋白，只能在细胞外发挥作用
C.牛奶的温度过高或过低，与姜末混合后均不易凝固
D．可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
答案：D
解析：凝乳酶是蛋白质，合成部位是核糖体，A正确；新鲜生姜根茎榨碎后，其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质，说明凝乳酶是胞内酶，在细胞内和细胞外都能发挥作用，B错误；牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性，使反应减慢，不易凝固，C正确；根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH，凝固时间短，说明反应快，对应的pH更适宜，D正确。
题组预测二 基于核心素养的科学探究和科学思维的考查
3．[2023·广东汕头统考二模]研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。
下列说法错误的是( )
A．图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能
B．ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流
C．靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据
D．细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
答案：D
解析：据图可知，神经细胞释放ATP的方式为胞吐，胞吐过程需要消耗能量，需要相关蛋白质参与，A正确；ATP作为信号分子与P2X和P2Y受体特异性结合，调节细胞的生命活动，可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流，B正确；信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程，故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据，C正确；细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，D错误。
题组预测三 基于学科核心素养的长句应答类专训
4．[2023·河南濮阳高三质量检测]枸杞为药食同源的植物，生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变，影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题：
(1)为了防止枸杞果汁发生褐变，应________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性，酶活性是指____________________。
(2)将枸杞鲜果快速研磨，离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液，必须在低温下处理和保存的原因是______________________________ __________________________。
降低
酶对化学反应的催化效率
低温下酶的空间结构稳定，酶活性低，
且在适宜温度下酶的活性可恢复
解析：(1)多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质，为了防止枸杞果汁发生褐变，应降低枸杞果实细胞中PPO的活性。(2)PPO的作用条件温和，过高温度能使酶空间结构发生改变导致失活，这种改变一般是不可逆的，低温下酶的空间结构稳定，且在适宜温度下酶的活性可恢复，因此离心后得到PPO粗提取液，必须在低温下处理和保存。
(3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验，结果如下图所示。据图可知，两种食品添加剂均可________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，并选用___________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
降低
L-半胱氨酸
解析：据题意可知，本实验自变量为L-半胱氨酸浓度和柠檬酸浓度，因变量为多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，据表可知添加两种食品添加剂后都比不添加时酶的活性下降，因此两种食品添加剂均可降低多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性；且L-半胱氨酸浓度处理时酶活性下降更多，更不易发生酶促褐变，因此选用L-半胱氨酸浓度作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
(4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变，但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路，探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度_________________________________________ _________________________________。
设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测
定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量
解析：探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度，本实验自变量为温度，因变量为PPO相对酶活性和某些营养成分的含量，因此该实验思路为设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量。
知识拓展
一、常见的酶种类和作用
分类(依据功能) 主要的酶
与DNA复制有关的酶 解旋酶、DNA聚合酶
与DNA转录有关的酶 RNA聚合酶
与蛋白质翻译有关的酶 蛋白质合成酶
与逆转录有关的酶 逆转录酶、DNA聚合酶
与基因工程有关的酶 限制性内切核酸酶、DNA连接酶
与植物细胞工程有关的酶 纤维素酶、果胶酶
与动物细胞工程有关的酶 胰蛋白酶
物质代谢酶 消化酶(存在于消化道内)：淀粉酶(唾液、胰液)、麦芽糖酶(胰液、小肠液)、脂肪酶(胰液)、蛋白酶(胃液、胰液)、肽酶(肠液)
水解酶类：脂肪酶、蛋白酶、肽酶
呼吸酶(有氧及无氧呼吸酶)
光合作用酶
ATP合成酶及ATP水解酶
微生物代谢酶类 组成酶类，只受遗传物质控制
诱导酶类：受遗传物质控制的同时，还受环境的影响
二、常见能源物质
生物体内的各种有机物都可作为能源物质。按作用不同可分为能源物质、直接能源物质、主要能源物质、储能物质、高能化合物等。
在动物体内供能的先后顺序是糖类→脂肪→蛋白质。
直接能源——ATP：ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动。而其他形式的能源物质中所储存的能量都必须转移到ATP中才能用于各项生命活动。
主要能源糖物质——糖类：生命活动所利用的能量约70%是由糖类提供的。
长期储存能量物质——脂肪：脂肪储存能源的效率最高，1 g脂肪所储存的能量是蛋白质和糖类的2倍多，所以在进化过程中，生物体选择脂肪作为长期储存能量的物质。
辅助能源——磷酸肌酸：在生物体内的高能磷酸化合物中除了ATP外，还有磷酸肌酸。但是磷酸肌酸中储存的能量并不能直接用于各项生命活动，必须转移到ATP中后才能被生命活动利用(ADP＋磷酸肌酸→ATP＋肌酸)，这个反应进行的速度很快，但不能满足长时间供能。
专项提升
1.[2023·山东聊城统考一模]蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体
B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
C．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色变化
D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化
答案：D
解析：伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，不会有积累，B错误；蛋白质去磷酸化后空间结构发生改变，但肽键并没有断裂，与双缩脲试剂仍然能发生颜色变化，C错误；Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白质变成有活性载体蛋白质，空间结构发生变化，D正确。
2．[2023·山东日照统考一模] ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化，进而参与细胞内各种化学反应，机理如图。下列分析正确的是( )
A．酶1为蛋白质磷酸化过程提供化学反应的活化能
B．磷酸化的蛋白质会通过改变自身的空间构象做功
C．ATP的水解和磷酸化的蛋白质做功均为吸能反应
D．主动运输过程中载体蛋白中的能量先减少后增加
答案：B
解析：据图可知，酶能降低化学反应的活化能，但不能提供能量，酶1不能为蛋白质磷酸化过程提供化学反应的活化能，A错误；图中ATP为蛋白质磷酸化提供能量，磷酸化的蛋白质会通过改变自身的空间构象做功，B正确；ATP的水解是放能反应，磷酸化的蛋白质做功，分子势能下降，也属于放能反应，C错误；主动运输是消耗能量的过程，因此载体蛋白中的能量先增加后减少，D错误。整合训练（三）
1．解析：RNAse能水解RNA，不参与转录，催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶，A错误；根据题意可知，核糖核酸酶重新折叠具备活性，折叠破坏则失去活性，因此RNAse的活性和肽链的折叠有关，B正确；核糖核酸酶（RNAse）是一条肽链折叠形成的蛋白质，氨基酸排列顺序影响蛋白质分子的结构，进而影响蛋白质的活性，即RNAse的活性和其氨基酸的排序有关，C错误；RNAse和DNA酶分别水解RNA和DNA，作用于核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。
答案：B
2．解析：酶能起催化作用，主要是通过酶与底物结合起作用的，有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用，提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性，A、B正确；药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响，由于酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，为避免对正常生理活动造成干扰，理想的药物是只针对某一类酶活性起阻断作用的，C错误，D正确。
答案：C
3．解析：质子泵将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，改变了细胞的pH，所以有利于调节变形菌细胞的pH，A正确；光驱动蛋白属于载体蛋白，在运输物质过程中发生构象的变化，所以H＋从细胞内侧泵到细胞膜外过程中，光驱动蛋白的构象发生了变化，B错误；H＋从细胞内侧泵到细胞膜外需要光能驱动，为主动运输，C错误；α 变形菌的鞭毛运动消耗的能量是ATP中的化学能，不能利用光能作为直接能源，D错误。
答案：A
4．解析：由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶（ACP）的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，B错误；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变失去活性，影响机理是相同的，C错误；由图示曲线可知，鮰鱼在pH6.0、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性最高，导致鱼肉鲜味下降最快，D正确。
答案：D
5．解析：抗氰呼吸也是彻底的氧化分解，抗氰呼吸比正常呼吸产生的热量更多，则合成的ATP就更少，A错误；细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，能催化O2与NADH结合生成水，B正确；抗氰呼吸与交替氧化酶（AOX）密切相关，说明存在氰化物时在AOX的作用下仍能进行呼吸作用，所以交替氧化酶对氰化物的敏感性较低，C正确；生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的交替氧化酶，可通过抗氰呼吸产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉，D正确。
答案：A
6．解析：分析题图，横坐标为无机盐浓度，即无机盐浓度为自变量，图中共有三条曲线，故无机盐的种类也为本实验的自变量，A正确；实验需要严格控制变量，遵循对照和单一变量原则，其他条件相同且适宜，本实验中温度和pH为无关变量，需要保持一致，B正确；分析图中NaCl随浓度变化对脂肪酶活性影响曲线可知：随NaCl浓度增大，酶活性先下降后上升，在大于50×10－9mol/L后，其活性高于对照组，说明此时NaCl增强脂肪酶活性，因此并非所有浓度的NaCl均可以降低脂肪酶的活性，C错误；KCl对脂肪酶活性的影响曲线趋势较为平稳，基本与对照组酶活性水平持平，对脂肪酶活性影响较小，结合题干“但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质”，可知KCl并不能延长麦胚贮藏期，D正确。
答案：C
7．解析：（1）分析表格可知，加酶洗衣粉A去除血渍效果好，加酶洗衣粉B去除油渍效果好，加酶洗衣粉C去除血渍和油渍效果都好，说明加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶；加酶洗衣粉B中添加的酶是脂肪酶；加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。（2）由于洗衣粉中的蛋白酶可能会分解蚕丝织物中的蛋白质而损伤衣物，因此不宜用加酶洗衣粉A和C洗涤蚕丝织物。（3）因为酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质，使污渍易从衣物上脱落，所以相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好。（4）固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。固定化酶在生产实践中应用的优点是固定化酶能够被反复利用，从而能降低生产成本。
答案：（1）蛋白酶 脂肪酶 蛋白酶和脂肪酶 （2）加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C 蚕丝织物的主要成分是蛋白质，会被蛋白酶催化水解 （3）酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而将污渍与洗涤物分开 （4）固定在载体上的酶可以被反复利用，可降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）
8．解析：（1）图1中自变量包括横坐标对应的不同pH以及植酸酶的种类；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能，植酸酶能够降低底物分子从常态转变为活跃状态。（2）植酸酶是蛋白质，pH较低时，植酸酶的空间结构被改变而变性失活，导致相对活性较低。（3）酶的活性即是酶的催化效率，可用在一定条件下单位时间内植酸的分解速率表示，即植酸酶所催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率。（4）根据图2分析，植酸酶A与胰蛋白酶共同孵育一段时间后活性高于植酸酶B，即在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时，残留的植酸酶A相对活性较高，故植酸酶A更适合添加在雏鸡的饲料中。
答案：（1）pH和植酸酶的种类 常态 （容易发生化学反应的）活跃状态
（2）过酸会使植酸酶的空间结构遭到破坏，使酶活性降低，甚至失活
（3）植酸酶所催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率（合理即可）
（4）A 在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时，残留的植酸酶A相对活性较高（合理即可）
9．解析：由题意可知，磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，可见对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料，A正确；磺胺类药的作用机理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，当对氨基苯甲酸的浓度较高时，磺胺类药竞争结合酶的活性中心的量减少，反之亦然，因此对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果，B正确；磺胺类药的作用原理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，使得底物对氨基苯甲酸不能合成二氢叶酸，因此磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，C错误，D正确。
答案：C
10．解析：根据实验结果，物质甲处理后的淀粉酶活性较强，因此其可作为激活剂增强α 淀粉酶的活性，A正确；碘液只能检测淀粉的剩余量，B错误；t1时，虽然两组实验的酶促反应速率相同，但是实验组完成酶促反应的速度较快，说明该组中α 淀粉酶活性较强，C正确；上述实验在最适温度下进行，若将反应温度升高10 ℃，通常情况下酶促反应速率减慢，t2和t3均右移，D正确。
答案：B
11．解析：1分子ATP初步水解可得到一分子ADP和一分子磷酸，ATP彻底水解后得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸，A错误；磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能，直接能源物质是ATP，B正确；剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C正确；由题意可知，细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用，D正确。
答案：A
12．解析：题干信息“载体分子对一定的离子有专一的结合部位”，说明载体分子有专一性，一种酶只能催化一种或者一类化学反应，也有专一性，A正确；土壤温度可以通过影响有氧呼吸酶的活性来影响呼吸作用从而影响植物根系对矿质元素的吸收，B正确；据图分析，磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用，将一个磷酸基团转移到载体上；磷酸酯酶是使载体去磷酸化的酶，C错误；图中未活化的载体，在磷酸激酶的催化下，可获得ATP转移的磷酸基团，而再度活化，D正确。
答案：C
13．解析：加入Ca2＋通道，Ca2＋将顺浓度从小泡中以协助扩散方式运出，A正确；Ca2＋通过主动运输积累在小泡内，B正确；小泡对Ca2＋的吸收利用的是H＋建立的动力势，因此降低细胞内O2浓度，不会直接抑制小泡对Ca2＋的吸收，C错误；添加Ca2＋通道后，在＋ATP条件下，小泡中的Ca2＋含量急剧下降，而在＋ATP和＋FCCP条件下，小泡中的Ca2＋含量不变，说明FCCP可能是消除质子梯度的化合物，D正确。
答案：C
14．解析：（1）由图可知单一变量为是否将洗衣粉煮沸加热，如果含有酶的话，酶在高温下会变性，经过煮沸的洗衣粉洗涤效果较差，如果洗涤效果相同说明该洗衣粉不含有酶，故目的是检验该洗衣粉是否含有蛋白酶。（2）①由图乙曲线可知，该酶在45 ℃下催化效率最高，故该温度是最适温度。②低温能够使酶的活性降低，温度回升后活性可以恢复，温度过高，酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活（或酶的活性已丧失），所以在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再升到45 ℃，后者由于酶空间结构已遭到破坏，故催化作用已不能恢复。③洗衣粉中含有碱性蛋白酶，可以水解胶片上的蛋白质，该学生在实验过程中可通过观察胶片上蛋白膜存在的时间长短来判断酶的催化效率。（3）酶本身无毒，含量少，同时可以被微生物分解，加酶洗衣粉的N和P都较普通洗衣粉更少，避免了水体富营养化，故推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护。
答案：（1）检查该洗衣粉是否含蛋白酶 （2）①45 ℃
②在75 ℃时，酶的空间结构已发生不可逆改变（酶已变性），无法恢复 ③胶片上的蛋白膜消失所用时间的长短
（3）酶本身无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起富营养化，可减少对环境的污染整合训练(三) 细胞内的酶和ATP
全员必做题
1.[2023·河北省保定市高三二考]核糖核酸酶(RNAse)是一条肽链折叠形成的蛋白质，遇尿素会变性，去除尿素后，又会重新折叠具备活性。下列叙述正确的是( )
A．RNAse能参与转录，催化mRNA的合成
B．肽链的折叠能影响RNAse的活性
C．RNAse的活性和其氨基酸的排序无关
D．RNAse和DNA酶都只促进碱基对的断裂
2．[2023·广东深圳统考二模]许多药物是通过阻断酶活性而起作用的。制药公司研发药物时首先筛选出能够阻断酶活性的化合物，然后对该化合物进行修饰，使之更为有效。下列叙述错误的是( )
A．有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用
B．提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性
C．理想的药物是能对绝大多数酶的活性起到阻断作用
D．药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响
3．[2023·山东聊城统考二模]α 变形菌的细胞膜镶嵌有光驱动蛋白，其作为“质子泵”可将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，形成的H＋浓度梯度(化学势能)可用于ATP合成、物质的跨膜运输或驱动细菌鞭毛运动。如图为α 变形菌能量转化的部分示意图。下列叙述正确的是( )
A．质子泵将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，有利于调节变形菌细胞的pH
B．H＋从细胞内侧泵到细胞膜外过程中，光驱动蛋白的构象不会发生变化
C．H＋从细胞内侧泵到细胞膜外没有消耗ATP，为被动运输
D．α 变形菌的鞭毛运动可利用光能作为直接能源
4．[2023·湖南岳阳统考二模]鱼被宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。在探究鱼类鲜味下降外因的系列实验中，实验结果如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性
B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于不同鱼体内的ACP结构不同
C.pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼肌肉酸性磷酸酶(ACP)活性影响的机理不同
D．由图可知，放置相同的时间，鮰鱼在pH 6.0、温度40 ℃条件下，鱼肉鲜味下降最快
5．[2023·山东菏泽统考二模]抗氰呼吸是指当植物体内存在影响细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ)活性的氰化物时，仍能继续进行的呼吸，该过程产生的ATP较少，抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的交替氧化酶。下列相关叙述错误的是( )
A．抗氰呼吸是一种不彻底的氧化分解，因此该过程生成的ATP较少
B．细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH结合生成水
C．与细胞色素氧化酶相比，交替氧化酶对氰化物的敏感性较低
D．臭菘花序可能产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉
6．[2023·山东泰安统考二模]麦胚富含营养，但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质。为了延长麦胚贮藏期，科研人员研究了不同无机盐对脂肪酶活性的影响。下列说法错误的是( )
A．实验的自变量是无机盐的种类和浓度
B．对照组和实验组必须设置相同的温度和pH
C.不同浓度的NaCl均可以降低脂肪酶的活性
D.虽然KCl对脂肪酶活性的影响最小，但并不是延长麦胚贮藏期的最佳选择
7．[2023·福建省三明市宁化一中高三考试]加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果(“＋”越多表示去渍效果越好)，实验结果见下表。
加酶洗衣粉A 加酶洗衣粉B 加酶洗衣粉C 无酶洗衣粉(对照)
血渍 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
油渍 ＋ ＋＋＋ ＋＋＋ ＋
根据实验结果回答下列问题：
(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是__________；加酶洗衣粉B中添加的酶是__________；加酶洗衣粉C中添加的酶是__________。
(2)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有____________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好的原因是____________________________________________________________。
(4)关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，固定化酶在生产实践中应用的优点是______________________________(答出1点即可)。
8．[2023·黑龙江齐齐哈尔二模]六磷酸肌醇(植酸)广泛存在于谷物、豆类和油料作物中，禽类、猪等单胃动物不能分解植酸，饲料中植酸中的磷因不能被利用而随粪便排出，导致磷浪费。微生物分泌的植酸酶是一种畜禽饲料添加剂，能将植酸分解为肌醇和无机磷，提高了饲料中磷的利用率，但pH和蛋白酶等许多因素会对植酸酶的活性产生影响。科研人员对某种霉菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下相对活性的差异进行了比较研究，结果如下图1。回答下列问题：
(1)据图1分析，该实验的自变量是________。植酸酶能够降低底物分子从________转变为________(均填某种状态)所需要的能量。
(2)图1中pH为1时，这两种酶的相对活性都较低，甚至失活，原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)植酸酶的提取工艺流程如下：配制培养基→霉菌接种→液体发酵→除去菌体和杂质→纯化获得粗酶制剂→酶活性测定。检测植酸酶的活性可用在一定条件下________________________________________________________________________
________________________________________________________________________表示。
(4)已知雏鸡小肠中的pH约为6.0，小肠内含有胰蛋白酶，科研人员为了研究胰蛋白酶对植酸酶A与B活性的影响，将两种植酸酶在含有等量胰蛋白酶的适宜pH缓冲液(pH＝6.0)中保温一段时间，检测残留的植酸酶活性，结果如图2，根据实验结果推测两种植酸酶中植酸酶________更适合添加在雏鸡饲料中，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
重点选做题
9.[2023·陕西省榆林市高三第一次月考]磺胺类药是一类常见的抑菌药，它与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，抑制细菌繁殖。其作用机理如图所示，下列有关说法错误的是( )
A.对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料
B．对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果
C.磺胺类药的作用原理是破坏二氢叶酸的结构
D．磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂
10．[2023·山西运城二模]为研究物质甲对α 淀粉酶活性的影响，某同学用物质甲溶液处理α 淀粉酶，在最适条件下测定酶促反应速率随时间的变化，结果如图所示。下列相关分析错误的是( )
A．物质甲可作为激活剂增强α 淀粉酶的活性
B.该实验可滴加碘液来分析还原糖的产生量
C.t1时，两组实验中的α 淀粉酶的活性不同
D．若将反应温度升高10℃，通常情况下t2和t3均右移
11．[2023·陕西省榆林市高三统考]磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，可以在短时间内维持细胞中ATP的含量相对稳定。下列叙述错误的是( )
A．1分子ATP水解后可得1分子腺苷、1分子核糖和3分子磷酸
B．磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能
C．剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量比值会有所下降
D．细胞中的磷酸肌酸对于维持ATP含量的相对稳定具有重要作用
12．一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子，载体分子对一定的离子有专一的结合部位，能选择性地携带某种离子通过膜，载体的活化需要ATP，其转运离子的情况如图。下列相关叙述不正确的是( )
A．据图分析可知载体分子与酶都具有专一性
B.温度可通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收
C．磷酸激酶与ATP水解有关，磷酸酯酶与ATP合成有关
D．失活的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化，而再度活化
13．具膜小泡的H＋－ATPase的活性将建立起一个内部的pmf(质子动力势)，这个质子动力势将会驱动放射性底物的吸收(如图甲中45Ca2＋的吸收)，图乙表示小泡中Ca2＋浓度的影响因素。据图分析下列叙述不正确的是( )
A．加入Ca2＋通道，Ca2＋将顺浓度从小泡中漏出
B．Ca2＋只积累在小泡内，而不是结合在小泡膜上
C．降低细胞内O2浓度，会直接抑制小泡对Ca2＋的吸收
D．FCCP可能是消除质子梯度的化合物
14．[2023·福建省三明市高三月考]某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时，使用温水效果最佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如上装置进行实验如图所示。该实验的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述(1)的实验材料及方法进行了如下实验，并把结果用曲线图A、B表示。
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为____________。
②在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45 ℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察____________________来判断酶的催化效率。
(3)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少答两点)。
