【课堂新坐标】2016新课标高考总复习高三生物一轮复习：必修1教师用书，3-4单元
文档属性
| 名称 | 【课堂新坐标】2016新课标高考总复习高三生物一轮复习：必修1教师用书，3-4单元 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2015-08-06 21:20:29 | ||
图片预览
文档简介
必修1?第三单元 细胞的能量供应和利用(这是边文，请据需要手工删加)
高三一轮总复习?生物(这是边文，请据需要手工删加)
第三单元 细胞的能量供应和利用
第1讲 降低化学反应活化能的酶
[考纲定位] 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ) 2.探究影响酶活性的因素(实验)
(对应学生用书第46页)
一、酶在代谢中的作用
1．细胞代谢
2．酶的作用机理
(1)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。
(2)酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。
(3)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。
二、酶的本质和特性
1．酶的基本单位、合成场所
本质 基本单位 合成场所
绝大多数是蛋白质 氨基酸 核糖体
少数是RNA 核糖核苷酸 细胞核(真核)
2.酶的特性(连线)
特性 原理
①高效性 a．一种酶只能催化一种或一类化学反应
②专一性 b．高温、过酸、过碱使酶变性失活
③作用条件温和 c．酶降低活化能的作用更显著
【提示】 ①—c ②—a ③—b
一、思考判断
1．(2013·新课标全国卷Ⅱ)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率。(√)
2．(2013·安徽高考)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同、代谢不同。(×)
【提示】 同一个体各种体细胞酶的种类不同。
3．(2011·天津高考)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×)
【提示】 酶的基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。
4．(2011·天津高考)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(×)
【提示】 酶的作用是降低活化能，不能为反应物供能。
5．(2013·新课标全国卷Ⅱ)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。(×)
【提示】 低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
6．(2013·海南高考)高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果。(√)
7．(2012·海南高考)淀粉酶经高温烘干制成粉剂、或在淀粉酶溶液中加入强酸或蛋白酶，均不可能导致淀粉酶活性发生变化。(×)
【提示】 高温、过酸能破坏酶的结构，蛋白酶能水解蛋白质。
8．(2014·山东高考)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温(×)
【提示】 探究温度对酶活性的影响时，应将酶与底物溶液分别在设定温度梯度下保温后再混合。
二、图示识读
下图表示酶降低反应活化能的图解，据图回答：
(1)没有酶催化的反应曲线是②。
(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)AC段的含义是在无催化剂催化条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动。
(对应学生用书第46页)
考点1 酶的本质、作用及与激素的比较
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所 细胞内、外或生物体外均可
生理功能 催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶与激素的比较
项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等
生理功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
与酶相关的常见误区明示
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 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
角度1 考查对酶的作用、本质的理解
1．(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是( )
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
【思路分析】
思路考查酶的作用、本质及影响酶活性的因素低温和高温对酶活性的影响酶的作用机理一种酶可被另一种酶催化分解
[解析] 无论细胞分化到什么程度，某些基本的物质和代谢过程是细胞所共有的，如细胞呼吸、转录、翻译等，这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶，故A项正确。酶的催化作用需要一个适宜的温度，如果低于这个温度，会使分子运动减弱，反应速度降低，表现为酶活性降低，但并没有改变酶的空间结构，温度升高可恢复活性，故B项错误。酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能，提高了反应速度，故C项正确。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶在一些化学反应中可作为催化剂，而在另一些化学反应中，则可能作为底物被相关蛋白酶分解，故D项正确。
[答案] B
角度2 考查酶与其他生物活性物质的相同和不同点
2．(2014·山东省实验中学高三模拟)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是( )
A．在细胞内发挥作用
B．与特定分子结合后起作用
C．由活细胞产生的蛋白质
D．在发挥作用后还能保持活性
[解析] 酶可以在细胞外发挥作用，激素和神经递质都可以与细胞膜表面的受体相结合，从而起作用。激素中的性激素是固醇类物质；大部分酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA；部分神经递质是单胺类物质。激素和神经递质与细胞膜上的受体识别并结合起作用，而酶的作用也具有专一性。激素和神经递质起作用后会在相应酶的作用下被处理而失去活性，即激素和神经递质起作用后会发生代谢性失活。
[答案] B
具有专一性的物质归纳
(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
考点2 酶的特性及曲线分析
1．表示酶高效性的曲线
(1)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的时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．表示酶专一性的图像和曲线
(1)图像
①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(2)曲线
①在底物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A的反应。
②在底物A中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物A的反应。
3．酶促反应与反应时间的关系曲线
(1)甲、乙、丙三图的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。
(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，生成物生成速度快。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，生成物生成速度较慢。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
4．影响酶促反应的因素
(1)温度和pH
①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。
②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。
③过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，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。
④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。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，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乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
1．酶促反应速率不同于酶活性
(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
②底物浓度与酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
2．唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左右，而胃液的pH在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。
3．胃蛋白酶进入小肠腔内，也不能继续发挥作用。因为小肠液的pH为7.6，进入肠腔中的胃蛋白酶会被胰蛋白酶催化分解。
角度1 考查对与酶有关曲线的理解
3．(2015·上海吴淞区模拟)下图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。相关叙述错误的是( )
A．图一可以得出酶具有高效性
B．图一bc段产生的原因可能是底物数量(浓度)有限
C．图二bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量(浓度)有限
D．图三可以得出pH越小或越大酶活性越高
【思路点拨】 解答本题注意以下几点：
①看清三条曲线的横纵坐标表示的意思。
②弄清曲线变化的原因。
[解析] 图一表示过氧化氢酶比Fe3＋催化H2O2分解的效率高，图一bc段产生的原因是H2O2全部分解，随时间增加，O2产生量不再增加。图二bc段O2产生速率不再增加，是因为反应液中酶的数量有限。图三中纵坐标表示的是溶液中的H2O2量，H2O2量越多，表示酶的活性越低。
[答案] D
4．(2014·安徽望江中学月考)下图是在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。有关叙述正确的是( )
A．如果温度上升5 ℃，b点向下方移动
B．a点时，麦芽糖酶全部参与催化
C．可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况
D．因受酶活性的限制，bc段催化速率不再增加
[解析] 最适温度时酶的活性最高，升高或降低温度，酶活性都会降低；b点时麦芽糖酶全部参与催化；麦芽糖及其水解产物葡萄糖都具有还原性，因此不能用斐林试剂进行鉴定；受酶的数量的限制，bc段催化速率不再增加。
[答案] A
角度2 考查对与酶有关曲线的分析
5．(2014·潍坊一中月考)下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝B时H2O2分解产生的O2量随时间的变化，若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是( )
A．pH＝A时，E点下降，D点左移
B．pH＝C时，E点为0
C．温度降低时，E点不移动，D点右移
D．H2O2量增加时，E点不移动，D点左移
[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；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；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；增加H2O2量，E点上移，D点右移。
[答案] C
“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
实验6 探究影响酶活性的因素
1．温度对酶活性的影响
(1)实验原因
①反应原理
淀粉麦芽糖
蓝色 不出现蓝色
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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
淀粉 淀粉酶
↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
(1)实验室使用的α－淀粉酶最适温度为60 ℃。
(2)本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度下的分解速度不同。
(3)在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65 ℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。
(4)设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。
2．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理：H2O22H2O＋O2(反应式)
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
(2)实验流程
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH
3 注入等量的3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
5 将点燃的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱
(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
(2)本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设的pH。
(3)本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
1．探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min ③向各试管中滴一滴碘液 ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A．①②④③⑤ B．①③②④⑤
C．①③④②⑤ D．①④②③⑤
[解析] 实验设计要排除无关变量，酶和底物保持在相同温度下发生催化反应，才能严格控制温度。
[答案] D
2．(2013·江苏高考改编)下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是( )
试验编号 探究课题 选用材料与试剂
① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液
② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂
A.实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
[解析] 过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
[答案] B
3．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：
(1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
[解析] (1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标，因酶需要适宜的pH，故应加入缓冲溶液。(2)该酶与双缩脲试剂呈紫色反应，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。
[答案] (1)脂肪 缓冲
(2)蛋白质
(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。(其他合理答案也可以)
绘制知识体系 强化核心要点
1.细胞代谢是细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应，是细胞生命活动的基础。2.同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。3.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。
4.酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。5.低温抑制酶活性，但不破坏酶的分子结构。6.高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
(对应学生用书第50页)
破解有关酶实验题的三种方法
一、试剂检测法——鉴定酶的本质
1．设计思路
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。
2．设计方案
项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 已知蛋白液(等量)
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂
现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 呈现紫色说明该酶化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质
二、对比法——验证酶的高效性和专一性
1．验证酶的高效性
(1)设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。
(2)设计方案：
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.验证酶的专一性
(1)设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案：
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 酶具有专一性
三、梯度法——探究酶的最适温度和最适pH
1．设计思路
常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。
2．设计方案
组别编号 1 2 … n
实验材料 等量的同种底物
pH a1 a2 … an
温度 T1 T2 … Tn
衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少
实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
, 下列有关酶特性的实验设计最科学、严谨的是( )
选项 实验目的 主要实验步骤
A 验证酶具有高效性 实验组：2 mL 3%H2O2溶液＋1 mL过氧化氢酶溶液，保温5 min；对照组：2mL 3%H2O2溶液＋1 mL蒸馏水，保温5 min
B 验证pH可影响酶的催化活性 ①向A、B、C三支试管中分别加入2 mL 3%可溶性淀粉溶液；②向A、B、C三支试管中依次加入1 mL不同pH的缓冲液；③向A、B、C三支试管中分别加入1 mL新鲜唾液；④将A、B、C三支试管置于适宜温度下保持5 min，再用斐林试剂检验
C 探究酶作用的适宜温度 2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃，观察溶液颜色变化
D 验证酶具有专一性 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，用碘液检验；对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，用碘液检验
【思路分析】 实验设计应遵循单一变量原则，同时还要设置对照实验。实验设计的一般思路：分析课题→把握原理→确认变量→设置对照→进行实验；关键点：实验变量如何操作、无关变量如何控制、反应变量如何检测。
[解析] A错误，酶具有高效性是指酶与无机催化剂相比，用酶与蒸馏水的作用进行对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶具有高效性；C错误，应取多支试管，分别设置不同的温度进行比较；D错误，蔗糖不与碘液反应，不应该用碘液检测，应用斐林试剂检验是否有还原糖生成。
[答案] B——————————————————————————————————————————————
1．(2014·石景山区期末)下列有关酶的实验设计思路正确的是( )
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢和H2O2酶探究温度对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、鲜肝匀浆和FeCl3研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
[解析] 碘液不能检测蔗糖，A项错误；温度会影响H2O2的分解，不宜用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响，B项错误；胃蛋白酶的适宜pH为1.8，pH设置不合理，D项错误。
[答案] C
2．(2014·山师附中模拟)某同学为验证pH值对酶活性的影响，设计了如下表中的方法步骤。下列不合理的评价有：
序号 项目 试管1 试管2
1 新鲜淀粉酶溶液 1 mL 1 mL
2 可溶性淀粉液 2 mL 2 mL
3 37 ℃水浴 5 min 5 min
4 1 mol/L盐酸 1 mL /
5 1 mol/L NaOH / 1 mL
6 碘液 2滴 2滴
7 结果预期 均不变蓝
A.缺少正常pH的对照组
B．实验结果预期不正确
C．检验实验结果的试剂选择不恰当
D．实验操作步骤的安排不合理
[解析] 实验只设置了加HCl和加NaOH的实验组，还应设置加蒸馏水的正常pH的对照组；在加酸和加碱的情况下，酶失去活性，淀粉不被分解遇碘液变蓝；实验结果可以用碘液检验；实验步骤的安排应在第2、3步加盐酸和NaOH。
[答案] C
3．(2015·常州模拟)从猪唾液、胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶E1、E2、E3，将它们与三种物质混合后情况如下表一，且S3与E3混合后产生较多气泡，产生的气体能使带火星的卫生香复燃。表二为有关的颜色反应实验。据表回答(表中“＋”表示有反应，“－”表示无反应)：
表一
酶物质 E1 E2 E3
S1 ＋ － －
S2 － ＋ －
S3 － － ＋
表二
试管 物质 碘液 斐林试剂 双缩脲试剂
1 S1 ＋ － －
2 S2 － － ＋
3 S3 － － －
4 S1＋E1 － ＋ ＋
5 S2＋E2 － － ＋
6 S3＋E3 － － ＋
(1)依据表中的信息，可以说明酶具有的特性是________，E2是________ 酶。
(2)在酶E1、E2、E3中，不能用于探究温度对酶活性影响的是________，理由是________________________
________________________________________。
(3)表二试管4、5、6中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是_____________________________。
[解析] (1)首先从表二试管1、2中的现象可以看出，S1、S2的化学本质分别是淀粉、蛋白质，再结合表一中的实验现象，可知酶E1是淀粉酶、酶E2是蛋白酶(或胰蛋白酶)，又因为S3与酶E3混合后产生较多气泡，且产生的气体能使带火星的卫生香复燃，所以酶E3是过氧化氢酶。(2)由于温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的，所以酶E3不能用
于探究温度对酶活性的影响。(3)由于酶E1、E2、E3均为蛋白质，且酶在反应前后质和量不变，所以表二试管4、5、6中的液体均能与双缩脲试剂产生紫色反应。
[答案] (1)专一性(特异性) 蛋白(或胰蛋白)
(2)酶E3 温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的(或温度也会影响过氧化氢的分解，对实验结果产生干扰)
(3)酶E1、E2、E3均为蛋白质
关于酶特性的实验题的解题方法
(1)认真审题，准确找出变量，围绕变量设置对照。如：
①探究酶作用的专一性时，应围绕底物或酶制剂设置变量。②探究酶作用的高效性时，应围绕无机催化剂和酶制剂这一单一变量设置对照。③探究温度(pH)对酶活性的影响时，应设置不同温度(pH)处理进行对照，并确保变量控制的有效性，即应在底物与酶混合之前，先进行同温处理(或先用pH缓冲液调节酶和底物的pH)，后混合酶和底物。
(2)设置实验步骤时，应注意：①根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组；②根据实验材料，结合实验原理，确定实验现象的观测手段；③除单一变量外，确保其他实验条件相同且适宜；④合理确定操作程序，确保程序合理、表达准确。
(对应学生用书第52页)
[A 基础训练]
1．(2014·江苏海门测试)下列有关生物体内酶的说法，不正确的是( )
A．改变酶的空间结构会引起酶活性的改变或丧失
B．酶为化学反应的顺利进行提供活化能
C．酶的活性与温度和pH都有关系
D．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
[解析] 酶的作用是降低化学反应的活化能。
[答案] B
2．(2014·临沂一模)下图为酶催化作用的模型。下列叙述正确的是( )
A．该模型能很好地解释酶的专一性
B．该模型反映了酶可降低反应的活化能
C．该模型中生理过程表示脱水缩合
D．人成熟的红细胞内不能合成酶，也无上述模型表示的生理过程
[解析] 本题综合考查酶的特性及学生的图文转换能力。酶的空间结构与反应物相匹配，体现了酶具有专一性。红细胞内也要发生酶促反应。
[答案] A
3．(2014·包头模拟)下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述中正确的是( )
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
[解析] 由曲线图可知，当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性升高，当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性升高。低温更适合酶的保存，因此与t2时相比，t1时更适合酶的保存。低温不会破坏酶的空间结构，只能降低酶的活性。
[答案] B
4．(2014·吉林大学附中检测)下图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是( )
A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快
B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快
C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
[解析] 因为图表示的是最适温度和pH条件下，酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系，因此，在A点提高反应温度，反应速率会减慢。BC段限制反应速率的因素是酶浓度，在B点增加酶浓度反应速率会加快。C点增加反应物浓度，反应速率会加快。限制曲线AB段反应速率的因素是反应物浓度。
[答案] D
[B 真题体验]
1．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
[解析] 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA和蛋白质构成，其功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链。当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，余下的物质主要是RNA，且到目前为止，人们发现在生物体内具有催化作用的大多数是蛋白质，少数是RNA。
[答案] C
2．(2014·重庆高考)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是( )
A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
[解析] 酶具有专一性，在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤，需要不同的酶催化，A错误。当底物浓度较低时，酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快，当达到一定值后，由于酶量有限，反应速率不再随着底物浓度增加而加快，B错误。乙醇氧化分解过程中，产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量，C正确。人是恒温动物，环境温度不影响体内温度，不会影响分解乙醇的速率，D错误。
[答案] C
3．(2012·福建高考)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的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 ℃之间。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。
②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)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。
(2)①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。②验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应为相对应蛋白酶的最适值，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。③为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。④由图2可以看出，当温度在15 ℃～18 ℃范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃～18 ℃之间这一结论。
(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，影响对淀粉和脂肪的消化，所以在人工投放饲料时要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。
[答案] (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)①蛋白质 双缩脲
②2和8 ③恒温箱 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
课后限时自测(八) 降低化学反应活化能的酶
(对应学生用书第255页)
(时间：60分 满分：100分)
一、选择题(每题5分，共60分)
1．(2014·昆明一中摸底测试)下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．组成酶的单体是氨基酸或脱氧核苷酸
B．冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而降低
C．底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶的浓度成正比
D．酶通过提供能量或降低活化能来提高反应速率
[解析] 组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸；冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而不会降低，因为人是恒温动物；酶通过降低活化能来提高反应速率。
[答案] C
2．(2015·北京西城区模拟)下列有关酶的叙述不正确的是( )
A．酶通过提供反应所需的活化能来提高反应速度
B．酶活性最高时的温度并不适合该酶的长期保存
C．酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响
D．一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应
[解析] 酶的作用机理是通过降低化学反应所需的活化能来提高反应速度，不能提供能量；酶在低温下活性较低，适于保存；PH过高过低，都可使酶失活，故酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响；一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应，所以B、C、D正确。
[答案] A
3．下列关于酶的论述，正确的是( )
①对底物有严格的选择性 ②酶在体内不能更新 ③温度越高酶的活性越大 ④酶制剂通常在低温下保存
⑤酶能降低化学反应的活化能⑥酶只能在细胞内发挥催化作用 ⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
A．①④⑤⑦ B．②④⑤⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
[解析] 绝大多数酶是蛋白质，在体内不能贮存，所以要不断更新。温度过高会使酶失活。酶可以在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用。只要是活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)就可以合成酶，酶的合成场所主要是核糖体，有的是在细胞核中，所需原料为氨基酸或核糖核苷酸。酶的催化作用具有专一性，故对底物有严格的选择性。酶的作用的本质是降低了化学反应的活化能。低温和高温均可使酶活性降低，但机理不同，低温只是抑制酶的活性，不会使酶变性失活，而一定的高温会使酶活性降低，温度过高会使酶变性失活。
[答案] A
4．(2014·执信中学期中)下图示“比较过氧化氢在不同条件下分解的实验”。有关分析合理的是( )
A．本实验的因变量是不同的催化剂
B．本实验的无关量有温度和酶的用量等
C．1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验
D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
[解析] 本实验的因变量是过氧化氢的分解速率，A项不合理；温度不是无关变量而是自变量，B项不合理；分析1号、2号试管的实验结果可得出加热能为过氧化氢提供能量，D项不合理。
[答案] C
5．(2014·武汉调研)下图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．物质A能提高该化学反应的活化能
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
[解析] 由图分析可知物质A能提高该种酶的催化活性，A项错误；物质B能抑制酶的活性，B项错误；减小底物浓度能降低反应速率，不能消除物质A对该种酶的影响，C项错误；增大底物浓度能加快反应速率，消除物质B对该种酶的影响。
[答案] D
6．(2015·惠州模拟)下面两图分别表示在最适温度和pH条件下，过氧化氢的酶促反应随H2O2浓度和时间变化产生的O2量变化曲线，有关的说法正确的是( )
A．ab段产生的原因是过氧化氢酶的活性增强
B．bc段产生的原因是过氧化氢酶数量(浓度)有限
C．温度降低时，e点不移，d点左移
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
[解析] ab段产生的原因是H2O2浓度增大；bc段产生的原因是H2O2酶浓度有限；温度降低时，e点不移，d点右移；H2O2量增加时，e点上移，d点右移。
[答案] B
7．(2014·温州八校期中联考)图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图②表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不正确的是( )
A．①图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变
B．①图中甲酶可能是具有催化功能的RNA
C．②图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶
D．②图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活
[解析] ①图中乙酶经蛋白酶处理，分子结构改变，活性下降，A正确；①图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变，说明甲酶本质不是蛋白质而是RNA，B正确；②图的酶活性不随外界温度变化而变化，其可以是恒温动物体内的酶，C正确，D错误。
[答案] D
8．(2013·安徽高考)细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是( )
A．激素都是通过影响靶细胞内的酶活性来调节细胞代谢
B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率
C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同
D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化
[解析] 解答本题要将激素和酶的区别、酶活性的调节、酶在不同细胞中的种类和数量等相关知识结合起来进行分析。其中C项和D项要与基因的选择性表达结合起来进行思考。激素不全是通过影响靶细胞内的酶活性来调节细胞代谢的，有的激素可以直接调节某一代谢过程，故A项错误。代谢的终产物可以反馈性地调节相关酶的活性，从而使代谢速率发生改变，故B项正确。由于基因的选择性表达，同一个体的不同体细胞中酶的种类不完全相同，酶的数量也不相同，故C项错误。对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量会发生改变，故D项错误。
[答案] B
9．(2014·苏北四市期末)生产啤酒时，麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用会降低啤酒品质，故生产过程中需降低其活性。下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线，有关叙述错误的是( )
A．PPO能催化多酚类物质的生化反应
B．pH为8.4时，温度高于90 ℃，PPO的活性将进一步降低
C．在啤酒生产过程中，应将温度控制为80 ℃、pH控制为8.4
D．温度相同，pH为7.8比8.4时该酶的酶促反应产物要少
[解析] 由图可知，pH与酶活性的关系可以表示为抛物线状，温度与酶活性的关系也可以表示为抛物线状。多酚氧化酶的作用是催化多酚类物质的氧化。pH为8.4时，温度等于90 ℃，PPO的活性已经下降，温度进一步升高，PPO的活性将进一步降低。PPO的活性高时，啤酒品质反而降低；在温度为80 ℃、pH为8.4时，PPO的活性较高，啤酒品质会降低。相同温度时，pH为7.8时该酶的活性较低，酶促反应产物较少。
[答案] C
10．(2015·绵阳市一诊)20世纪60年代后，医院开始用淀粉酶代替酸分解淀粉，如图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉分解作用的实验结果。据图分析下列说法不正确的是( )
A．应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合
B．pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同
C．pH为13的试管调到pH为7后淀粉含量基本不变
D．淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著
[解析] 由于酸能分解淀粉，所以pH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性不相同。
[答案] B
11．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 ① ② ③
纤维素悬液(mL) 2 2 2
纤维素酶液(mL) 1 1 1
反应温度(℃) 30 40 50
斐林试剂(mL) 2 2 2
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，只设置了3个不同的温度，无法判断该纤维素酶的最适温度。
[答案] D
12．(2015·大连模拟)下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是( )
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ** *** * # # #
注：“＋”表示添加，“－”表示不加，“*”的多少代表颜色的深浅，#表示无颜色变化。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比在60 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[解析] ①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色沉淀，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B正确、C错误；④～⑥号试管均未出现砖红色沉淀，说明淀粉酶不能催化蔗糖水解，A、D错误。
[答案] B
二、非选择题(40分)
13．(12分)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 图2
图1和图2分别表示了酶具有________________________________________________________________________。
图3
(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线，请分析回答：
当pH从5上升到7，酶活性的变化过程是______________；从图示中的虚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：
图4 图5(底物足量条件下)
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] (1)图1表示酶具有高效性，图2表示酶具有专一性。
(2)底物剩余越少，表示酶的活性越高，图中的虚线表示的是酶活性最高时的温度。
(3)图4中A点反应速率不再增加是受酶量及酶活性的限制。
[答案] (1)高效性和专一性(特异性) (2)先上升后下降 随着pH的变化，酶的最适温度不变 (3)酶的浓度(数量)和活性 酶促反应速率与酶浓度呈正相关
14．(14分)植物蛋白酶在食品应用方面较为广泛，生物兴趣小组对三种不同植物蛋白酶进行探究，请回答有关问题：
温度(℃) 25 26 27 28
A酶相对活性(%) 45 57 67 80
B酶相对活性(%) 48 59 70 81
C酶相对活性(%) 50 60 71 80
乙
(1)图甲为某小组研究的pH对三种植物蛋白酶活力的影响，分析可知________更适宜作为食品添加剂，理由是________________________________________________________________________。
(2)另一小组查阅的资料表明三种植物在25～28 ℃生长比较旺盛，因此他们设置了25 ℃、26 ℃、27 ℃、28 ℃的实验温度，来探究三种植物蛋白酶的最适温度。
①该小组做出的假设是________________________________________________________________________。
②实验的因变量可以通过测定________来表示。
③实验中考虑的无关变量有________(答两项即可)。
④实验数据如表格乙所示，据此能否确认假设成立？
____________。理由是________________________________________________________________________。
[解析] 本题考查温度和pH对酶活性的影响，考查获取信息的能力和实验探究能力。
(1)不同的食品酸碱度可能不同，而A蛋白酶在pH为3～8范围内酶的活性较高，比较稳定。
(2)①该小组查阅的资料是表明三种植物在25～28 ℃生长比较旺盛，所以做出的假设是A、B、C蛋白酶的最适温度是25～28 ℃。
②自变量是温度，温度影响了酶的活性，而酶的活性可以用单位时间底物的消耗量或产物的生成量来表示。
③除自变量以外，其他的都是无关变量，无关变量要保持一致，如底物的浓度、pH和实验操作顺序等。
④表格中显示的是酶的活性随温度的升高而升高，酶的峰值没有体现出来。
[答案] (1)A蛋白酶 在pH为3～8范围内，A蛋白酶的活力高、稳定(或不随pH的变化而变化)
(2)①A、B、C蛋白酶的最适温度在25～28 ℃之间
②单位时间内底物的消耗量(或产物生成量)
③底物的浓度、pH和实验操作顺序等(答两项无关变量即可)④不能 根据表格数据可知，随着温度升高酶活性逐步升高(酶活性峰值未出现)
15．(14分)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了下列实验，步骤和结果见表。请回答：
试管编号实验步骤 1 2 3 4
1% NaCl溶液(mL) 1
1% CuSO4溶液(mL) 1
1% Na2SO4溶液(mL) 1
蒸馏水(mL) 1
pH6.8缓冲液(mL) 1 1 1 1
1%淀粉溶液(mL) 1 1 1 1
唾液淀粉酶溶液(mL) 1 1 1 1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管，加入1%碘溶液0.1 mL
观察结果 无色 深蓝色 浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是________________________________________________________________________。
(2)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是____________，其中对酶活性有抑制作用的离子是________，对酶活性有促进作用的离子是________________。
(3)该实验中设置的4号试管起____________作用；设置3号试管的目的________________________________________________________________________。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，加入斐林试剂后水浴加热，1号试管中的颜色变化是__________________。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是________________________________________________________________________
____________________。
[解析] 本题考查影响酶活性的实验设计，考查获取信息的能力和实验能力。本实验研究的是NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，pH为无关变量，维持反应液中pH的稳定才能排除无关变量。对本实验的分析首先确定对照组和实验组，观察比较对照组和实验组的结果得出结论。4号试管为对照组，3号试管的结果与4号试管相同，说明Na2SO4溶液中的Na＋和SO2－4对实验中酶的活性没有影响，1号试管为无色，说明唾液淀粉酶的活性更强，2号试管为深蓝色，说明酶的活性受到抑制。用斐林试剂检测实验的因变量时，加入斐林试剂后水浴加热，1号试管中产生砖红色沉淀。用斐林试剂是NaOH和CuSO4的混合液，Cu2＋可抑制唾液淀粉酶的活性，影响实验结果。
[答案] (1)维持反应液中pH的稳定
(2)Cl－和Cu2＋ Cu2＋ Cl－
(3)对照 确定Na＋和SO2－4对唾液淀粉酶催化活性是否有影响
(4)由蓝色(或无色)变为砖红色 斐林试剂中有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性
第2讲 ATP与细胞呼吸
[考纲定位] 1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ) 2.细胞呼吸(Ⅱ) 3.探究酵母菌的呼吸方式(实验)
(对应学生用书第53页)
一、细胞的能量“通货”——ATP
(1)写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。
①结构简式：A—P～P～P。
②A：腺苷；P：磷酸基团。
(2)图中①是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。
(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
(4)写出ATP与ADP相互转化的反应式：
ATPADP＋Pi＋能量。
(5)ATP的来源：
①动物和人：呼吸作用。
②绿色植物：呼吸作用和光合作用。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．酵母菌细胞呼吸方式
酵母菌为兼性厌氧型微生物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
2．产物的检测
试剂 现象(颜色变化)
CO2 澄清的石灰水 变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液 蓝色→绿色→黄色
酒精 在酸性条件下，使用橙色的重铬酸钾溶液 橙色?灰绿色
三、细胞呼吸
1．细胞呼吸
(1)概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸
2．有氧呼吸
(1)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
(2)过程：[填图]
3．无氧呼吸
一、思考判断
1．(2014·大纲全国卷)在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP。(√)
2．(2014·江苏高考)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP供能。(√)
3．(2013·海南高考)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生。(√)
4．(2012·北京高考)细胞中内质网膜不能合成ATP。(√)
5．(2010·天津高考)主动运输过程中需要载体蛋白协助，和ATP提供能量。(√)
6．(2013·新课标全国卷Ⅱ)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸。(√)
7．(2013·海南高考)呼吸作用产生的能量均以热能释放。(×)
【提示】 呼吸作用产生的能量一部分转移到ATP中，另一部分以热能散失。
8．(2012·上海高考)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧呼吸时。(×)
【提示】 有氧呼吸和无氧呼吸都发生该过程。
9．(2012·江苏高考)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
【提示】 有氧呼吸第二阶段产生少量的ATP。
10．(2011·海南高考)乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生[H]，第二阶段消耗[H]。(√)
11．(2010·新课标全国卷T2B)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
【提示】 [H]与氧结合生成水在线粒体内膜。
12．(2013·海南高考)消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡的原因是细胞呼吸的产物对其产生毒害作用。(√)
13．(2013·新课标全国卷ⅡT3C)破伤风杆菌适合生活在有氧环境中。(×)
【提示】 破伤风杆菌是厌氧菌，只能生活在无氧环境中。
14．(2012·福建高考)及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。(√)
15．(2011·海南高考)种子风干脱水后呼吸强度增强。(×)
【提示】 种子风干脱水后呼吸强度减弱。
16．(2009·浙江高考)无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。(×)
【提示】 水果贮存的环境应为低氧和零上低温。
二、图示识读
下图为有氧呼吸过程图解，据图回答：
(1)葡萄糖中碳原子和氧原子的转移途径如何？
【提示】 碳原子：葡萄糖→丙酮酸→CO2；氧原子→丙酮酸→CO2。
(2)产物H2O中的氢原子和氧原子来源如何？
【提示】 H2O中的氢原子来自葡萄糖和H2O；H2O的氧原子来自O2。
(对应学生用书第54页)
考点1 ATP的结构和转化
1．ATP的结构及组成部分的含义
2．ATP的再生和利用
3．细胞内产生与消耗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
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
4.ATP产生速率与O2供给量之间的关系
(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。
2．误认为细胞中含有大量ATP
生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生命活动的需要。
3．ATP转化为ADP也需要消耗水
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。
4．ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
角度1 从ATP的结构及与ADP相互转化的角度考查
1．图1为ADP的结构，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法错误的是( )
A．图1的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性
D．酶1和酶2的作用机理都是降低反应的活化能
【思路分析】
[解析] 图1中A表示腺嘌呤，b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶催化作用具有高效性，酶催化作用的机理是降低反应的活化能。
[答案] A
角度2 从ATP与代谢关系的角度考查
2．(2014·大纲全国卷)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
[解析] 细胞核无法进行细胞呼吸，细胞核需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；ATP是生命活动直接的能源物质，机体无时无刻不在消耗ATP，睡眠时生命活动并没停止，也需要消耗能量，故B项错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都在细胞质基质中有ATP形成，C项正确；根细胞吸收矿质元素离子主要通过主动运输的形式，其消耗的能量主要是由细胞呼吸所提供的ATP，故D项正确。
[答案] B
考点2 有氧呼吸和无氧呼吸
1．有氧呼吸过程中各元素来源和去路
(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。
(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。
(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水在第二阶段参与反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由[H]和O2结合生成的。
2．不同生物无氧呼吸的产物不同
生物 无氧呼吸产物
植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2
马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 乳酸
动物 骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 乳酸
微生物 乳酸菌等 乳酸
酵母菌等 酒精和CO2
3.有氧呼吸和无氧呼吸过程分析与比较
项目比较 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需O2、酶和适宜的温度 不需O2，需要酶和适宜的温度
场所 第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜 第一阶段：细胞质基质第二阶段：细胞质基质
物质变化 第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]第三阶段：[H]＋O2―→H2O 第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸在不同酶催化作用下，分解成酒精和CO2或转化成乳酸
不同点 能量变化
释放能量 较多，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成38摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了 较少，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成2摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了
相同点 过程 第一阶段都是在细胞质基质中进行，都是一分子葡萄糖分解产生两分子丙酮酸
实质 分解有机物，释放能量
意义 为生命活动提供能量，为物质转化提供原料
联系 无氧呼吸有氧呼吸
1．有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的不一定是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳酸发酵。
2．有氧呼吸的场所并非只是线粒体
(1)真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
(2)原核细胞无线粒体，在细胞质中和细胞膜上进行有氧呼吸。
3．脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量
脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此有氧呼吸消耗O2量大于产生CO2量。
4．水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
5．无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
角度1 考查有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程
3．为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。
试管编号加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌
A B C D E F
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4－二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明DNP使分布在________上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。
【思路点拨】 解答本题注意以下两点：
[解析] (1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母茵进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热能的形式散失；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。
[答案] (1)C、E B、F B、D、F (2)线粒体内膜 能
角度2 考查有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
4．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )
A．氧浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C．氧浓度为c时，适于贮藏该植物器官
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
【思路分析】
[解析] 由题图可以看出，当氧浓度为a时，只有CO2释放量，说明此时只进行无氧呼吸，A正确；氧浓度为b时，CO2释放量＝8，O2吸收量＝3，所以无氧呼吸释放CO2＝8－3＝5，消耗葡萄糖＝2.5，有氧呼吸释放的CO2＝3，消耗葡萄糖＝0.5，B正确；氧浓度为c时，呼吸作用最弱，适于贮藏该植物器官，C正确；当氧浓度为d时，CO2释放量＝O2吸收量，说明只进行有氧呼吸，D错误。
[答案] D
5．(2014·海南高考)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________，其产物_____________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是____________
______________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
[解析] (1)据图可知，在12～24 h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。
(2)第12 h到胚根长出期间不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。
[答案] (1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳
(2)减少 种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降 (3)有氧
考点3 影响细胞呼吸的外界因素及应用
1．温度
(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。
2．氧气
(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
3．水分
4．CO2
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
1．影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。
2．储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。
角度1 考查细胞呼吸原理的应用
6．(2014·北京东城区联考)细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是( )
A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
[解析] 选用透气性好的“创可贴”，是为了抑制厌氧菌的生存和繁殖，人体细胞有氧呼吸需要的氧气来自组织液，A项错误；为板结的土壤松土透气，可促进根细胞的有氧呼吸，B项正确；皮肤破损较深的患者，注射破伤风抗毒血清是为了消除进行无氧呼吸的破伤风杆菌，C项正确；慢跑能保证机体细胞的氧气需要，促进人体细胞的有氧呼吸，D项正确。
[答案] A
角度2 氧浓度对细胞呼吸的影响
7．长期浸水，会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂时细胞呼吸速率的变化曲线如图。下列叙述不正确的是( )
A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
B．Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
C．Ⅲ阶段曲线下降的原因与Ⅰ完全相同
D．a点的有氧呼吸强度大于b点
【思路点拨】 解答本题注意以下几点：
①理解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段细胞呼吸速度变化的原因。
②理解a点和b点细胞呼吸的情况。
[解析] 此题考查对细胞的有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解和识图读图的能力。Ⅰ阶段由于氧气逐渐减少，根细胞的有氧呼吸速率下降，到a点时，有氧呼吸降低到最低，a点后，无氧呼吸逐渐增强，Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升，到b点时，根细胞只进行无氧呼吸。Ⅲ阶段曲线下降的原因是细胞逐渐死亡，Ⅰ阶段曲线下降的原因是氧气减少。
[答案] C
8．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请据图回答以下问题：
(1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是________。
(2)在O2浓度为b%以下时(不包括0点)，该器官的呼吸类型是__________________，因为__________________。
(3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为________，因为________________。
(4)由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取约a/2氧气浓度值，理由是__________。
(5)图中阴影部分的面积代表_________________。
[解析] CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞进行无氧呼吸和有氧呼吸。CO2的释放量等于O2的吸收量，细胞只进行有氧呼吸。只释放CO2，不吸收O2，细胞只进行无氧呼吸。由曲线分析可知，CO2的释放量为总呼吸强度，a/2氧气浓度值时呼吸强度最低，消耗有机物最少。
[答案] (1)无氧呼吸 (2)无氧呼吸和有氧呼吸 CO2的释放量大于O2的吸收量 (3)有氧呼吸 CO2的释放量等于O2的吸收量 (4)细胞呼吸最弱，有机物消耗少 (5)无氧呼吸中CO2的释放量
细胞呼吸原理应用题的解题思路
(1)明确题目研究的是哪种因素对细胞呼吸的影响。
(2)分析题目给定的生产生活实际情境，判断是需要促进细胞呼吸还是需要抑制细胞呼吸。例如，中耕松土，促进细胞呼吸；储存种子，抑制细胞呼吸。
(3)结论：“为促进细胞呼吸，应采取……的措施”或“为抑制细胞呼吸，应采取……的措施”。
实验7 探究酵母菌的呼吸方式
1．实验原理
(1)酵母菌是单细胞真核生物，是一种异养兼性厌氧型微生物。酵母菌在有氧条件下，将糖类等物质分解成二氧化碳和水，释放大量能量；在无氧条件下，将糖类等物质分解成二氧化碳和酒精，释放少量能量。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
(3)在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
2．实验变量：实验自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌的呼吸产物。
3．实验装置：甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。
在探究酵母菌无氧呼吸时，要将酵母菌培养液封口后放置一段时间，待酵母菌将瓶内氧气消耗完后，再用导管连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水中。
4．实验现象
条件 澄清石灰水的变化/出现变化的时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧) 变混浊/快 无变化
乙组(无氧) 变混浊/慢 出现灰绿色
5.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生的CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精，还产生少量CO2。
某生物兴趣小组对酵母菌细胞的呼吸方式进行了如下的探究实验。请据图分析回答问题。
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号：________；无氧条件下的装置序号：________。
(2)装置中c瓶的作用是_______________________。
(3)d瓶应封口放置一段时间后，再连通b瓶，其原因是
_____________________________________________
___________________________________________。
(4)如果要进一步检测酵母菌细胞呼吸产物中有无酒精，常用试剂是________。若颜色变为________，说明有酒精产生。此方法在实践中的应用是_______________ (举一例)。
[解析] 解答本题的关键：一是弄清各装置的作用，a瓶用于通气条件下的酵母菌培养，b瓶可检验是否有CO2产生，c瓶用于去除空气中的CO2，d瓶用于不通气条件下的酵母菌培养；二是掌握酵母菌细胞呼吸的类型及异同，有氧呼吸在有氧条件下进行，产生CO2和H2O，无氧呼吸在无氧条件下进行，产生酒精和CO2。若探究有氧呼吸，装置连接的顺序为c→a→b或c→b→a→b；若探究无氧呼吸，装置连接的顺序为d→b。d瓶应封口放置一段时间后，再连通b瓶，主要目的是使装置内本身存在的O2被彻底消耗，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌通过无氧呼吸产生的。
[答案] (1)c→a→b(或c→b→a→b) d→b (2)吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰(其他合理答案也可)
(3)d瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，再连通b瓶，就可以确保通入澄清石灰水的CO2是由酵母菌通过无氧呼吸产生的(其他合理答案也可)
(4)酸性重铬酸钾溶液 灰绿色 交通警察对司机进行酒后驾驶检测
绘制知识体系 强化核心要点
1.ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。2．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。3．ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。4．CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。5．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。6．线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但原核生物无线粒体也能进行有氧呼吸。7．有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。8．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。9．有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。10．不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。
(对应学生用书第59页)
细胞呼吸的相关实验
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
装置甲 装置乙
(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。
2．细胞呼吸类型的探究
(1)实验装置
装置甲 装置乙
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。
(2)实验分析
现象 结论
甲装置 乙装置
液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸
液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸
液滴左移 液滴右移 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
3.探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)：常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。
4．注意事项
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。
(2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
(3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2015·吉林大学附中月考)下图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置1、2中分别放入等量的发芽种子，装置3中为等量的煮熟种子。若装置1左移10 cm，装置2右移12 cm，装置3右移2 cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为( )
A．6∶5 B．5∶6
C．2∶5 D．5∶2
[解析] 装置3为对照实验，装置3着色液滴右移2 cm，说明环境因素造成气体膨胀2 cm。装置1气体减少表示O2的消耗，装置1左移10 cm，O2减少实际为12 cm。装置2右移12 cm，气体增加实际为10 cm，装置2气体增加量为CO2产生量与O2消耗量的差值。CO2产生量为10＋12＝22 cm，有氧呼吸产生CO2的量为12 cm，无氧呼吸产生CO2的量为10 cm。有氧呼吸消耗的葡萄糖为2个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖为5个单位。
[答案] C——————————————————————————————————————————————
1．(2014·海淀区模拟)为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a～f所示装置，下列判断不合理的是( )
A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→d→c→d，并从e侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D．连接f→d，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
[解析] a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
[答案] B
2．以提取的鼠肝脏细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是( )
A．丙酮酸彻底分解和氧气的消耗都是在线粒体内进行的
B．在线粒体内不能完成葡萄糖的分解，但能完成丙酮酸的分解
C．葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的
D．有氧呼吸中，水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的
[解析] 此题考查细胞有氧呼吸的过程和实验分析能力。向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大，说明丙酮酸是在线粒体中分解利用的。当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零，说明线粒体内不能完成葡萄糖的分解。同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明在细胞质基质中葡萄糖被分解产生了丙酮酸。有氧呼吸中，水的参与和生成都是在线粒体中进行的，不是在细胞质基质中进行的。
[答案] D
(对应学生用书第60页)
[A 基础训练]
1．(2014·石景山区期末)下列有关ATP的说法正确的是( )
A．ADP转化为ATP需要Pi、酶、腺苷、能量
B．人体细胞内储存有大量的ATP
C．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
D．光合作用和细胞呼吸都能产生ATP
[解析] ADP转化为ATP不需要腺苷，A项错误；人体细胞内ATP含量很少，但ATP不断合成和分解，B项错误；蓝藻为原核细胞无线粒体，C项错误；光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，D项正确。
[答案] D
2．(2014·青岛一模)酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按下图安装好。以下关于该实验说法错误的是( )
A．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．两个装置均需要黑暗条件下进行实验
C．甲、乙两组中澄清的石灰水都变浑浊，甲组浑浊程度更大
D．乙组B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
[解析] 光对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响，该实验在光下和黑暗处都能进行。
[答案] B
3．细胞内糖分解代谢过程如下图，下列叙述错误的是( )
A．植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B．真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
[解析] 本题考查细胞内的糖代谢过程中物质和能量的变化。由图示可知，①为在细胞质中葡萄糖分解为丙酮酸，②为在线粒体中丙酮酸在水和氧气的参与下，彻底氧化分解为CO2和H2O，③为无氧条件下，在细胞质基质内发生的丙酮酸转化为乳酸，④为无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2。在植物细胞中能进行过程①和③、过程①和④或过程①和②；在真核细胞中，②过程只能在线粒体中完成；动物细胞内②丙酮酸彻底氧化分解比过程①释放的能量多得多；乳酸菌的无氧呼吸过程中，①产生[H]，过程③消耗[H]。
[答案] B
4．(2014·唐山一模)下列关于“葡萄糖丙酮酸CO2”的过程，叙述错误的是( )
A．①过程可在植物细胞中进行，也可在动物细胞中进行
B．②过程可产生ATP，也可不产生ATP
C．②过程可产生[H]，也可消耗[H]
D．①过程可在线粒体中进行，也可以细胞质基质中进行
[解析] ①为呼吸作用的第一个阶段，可在植物和动物细胞的细胞质基质中进行；②可以是有氧呼吸的第二个阶段，有ATP和[H]产生，也可以是植物细胞无氧呼吸的第二个阶段，无ATP和[H]产生。
[答案] D
[B 真题体验]
1．(2014·江苏高考)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是( )
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
[解析] 主动运输、胞吞、蛋白质的合成都需要消耗ATP提供的能量，淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量。
[答案] C
2．(2013·新课标全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是( )
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
[解析] 本题主要考查微生物有氧呼吸、无氧呼吸的相关知识。肺炎双球菌为原核生物，其细胞内没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，能进行有氧呼吸；细菌细胞中的拟核中包含原核生物主要的遗传信息，编码与细菌呼吸有关的酶的基因也在拟核中；破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中；酵母菌为兼性厌氧菌，在有氧条件下，进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，在无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。
[答案] C
3．(2013·安徽高考)下图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是( )
A．种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛
B．种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降
C．种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降
D．种子呼吸速率下降有利于干物质合成
[解析] 本题主要考查呼吸原理的应用。由图示信息可知，随水稻开花天数的延长，种子逐渐成熟，呼吸速率先增后减，干物质量逐渐增加基本稳定。对比两曲线，干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛；种子熟后期，自由水减小，脱落酸含量较高，呼吸速率下降；种子呼吸速率下降，分解有机物质减少，有利于干物质的积累。
[答案] D
4．(2013·福建高考)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。
请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明____________________。
[解析] 依据有氧呼吸的相关过程，通过读图分析A、B、C三点有氧呼吸速率的高低解答(1)题；通过不同浓度KNO3溶液条件下的相关曲线相互对照解答(2)题；根据光合作用的过程和有氧呼吸、无氧呼吸的产物比较解答(3)题。
(1)有氧呼吸三个阶段发生的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，CO2在第二阶段产生。由图可知，A点时有氧呼吸速率最高，所以A点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)由图可知，在一定浓度范围内，KNO3溶液浓度越大，有氧呼吸速率下降的幅度越小，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用。(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP。叶绿素含量减少，光反应减弱，故光反应为暗反应提供的[H]和ATP减少；植物根细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时均产生CO2，故CO2无法作为检测有氧呼吸速率的指标。
[答案] (1)线粒体基质 A (2)减缓 30
(3)ATP 不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2
课后限时自测(九) ATP与细胞呼吸
(对应学生用书第257页)
(时间：60分 满分：100分)
一、选择题(每题5分，共60分)
1．(2014·山东省实验中学高三测试)下列有关细胞的能量“通货”—ATP的叙述错误的是( )
A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B．人的成熟红细胞虽然没有线粒体但依然能合成ATP
C．ATP中的能量可以来源于光能或有机物中的化学能
D．人体在剧烈运动中，细胞ATP的合成速率大于其分解速率
[解析] 一般来说，如果人体内环境稳定的情况下，ATP的产生速率应该是与ATP的合成速率相等。
[答案] D
2．下列关于细胞内合成ATP的叙述中，错误的是( )
A．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成ATP
B．在线粒体中形成ATP时，一定伴随着氧气的消耗
C．在叶绿体中形成ATP需要光能
D．在一定条件下，ADP与ATP可以相互转化
[解析] 在线粒体中，丙酮酸分解产生CO2的过程中形成ATP，不消耗氧气。
[答案] B
3．(2015·苏北四市期末)下列关于探究酵母菌呼吸方式的实验叙述，正确的是( )
A．整个实验需要在黑暗条件下进行
B．实验前先将葡萄糖溶液煮沸的目的是除去CO2
C．两种呼吸方式的产物中都有酒精
D．通过检查是否有CO2产生不能判断其呼吸方式
[解析] 在探究酵母菌呼吸方式的实验中，光不是影响呼吸作用的因素，因而不必在黑暗条件下进行。在实验前先将葡萄糖溶液煮沸的目的主要是杀死溶液中的杂菌，防止对实验结果的干扰。酵母菌在进行有氧呼吸时，产物只有CO2和水，没有酒精，无氧呼吸时产生酒精和CO2。由于两种呼吸方式都有CO2产生，所以无法通过这一点来判断酵母菌的呼吸方式。
[答案] D
4．(2013·海南高考)在温度、光照等适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是( )
A．缺乏胚芽生长所必需的营养物质
B．不能通过光合作用合成有机物
C．呼吸作用产生的能量均以热能释放
D．呼吸作用的产物对其产生毒害作用
[解析] 小麦种子消毒后虽有生活力，但一直浸没在无菌水中，由于无菌水中无氧气，小麦种子长期进行无氧呼吸产生大量的酒精对细胞有毒害作用。
[答案] D
5．(2014·湖北十校联考)将酵母菌处理获得细胞质基质和线粒体。用超声波将线粒体破碎，线粒体内膜可自然反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四支试管在适宜温度下不会产生CO2的有( )
A．葡萄糖＋细胞质基质
B．丙酮酸＋细胞质基质
C．葡萄糖＋小膜泡
D．丙酮酸＋线粒体基质
[解析] 线粒体利用的底物是丙酮酸，不能直接利用葡萄糖，葡萄糖＋线粒体内膜翻转的小膜泡不能产生CO2。
[答案] C
6．(2015·佛山质检)下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是( )
A．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行
B．图中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C．图中(三)阶段产生的水中的氢都来自葡萄糖
D．图中①、②两物质依次是H2O和O2
[解析] 该过程表示的有氧呼吸过程，在有光无光下都能进行，A项错误；(一)阶段产生[H]的场所为细胞质基质，B项错误；(三)阶段产生的水中的氢来自葡萄糖和水；C项错误；①为H2O，②为O2，D项正确。
[答案] D
7．(2014·青岛一摸)下列关于细胞呼吸作用的叙述，不正确的是( )
A．是否产生CO2是区分有氧呼吸和无氧呼吸的标志
B．有氧呼吸和无氧呼吸都能产生还原氢[H]
C．细胞呼吸释放的能量只有部分用于合成ATP
D．丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共同的中间代谢产物
[解析] 植物细胞的无氧呼吸也能产生CO2。
[答案] A
8．(2013·江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是( )
A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
[解析] 将果酒发酵装置改装成用于探究酵母菌呼吸方式的装置，改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通，以检测酵母菌产生的气体成分；经管口3取样只能检测酒精的产生情况；实验开始前，需对改装后装置的气密性进行检查；探究有氧条件下酵母菌的呼吸方式时，需打开阀a，为酵母菌提供充足的氧气。
[答案] B
9．(2015·苏北四市期末)关于人体细胞呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．细胞呼吸分解有机物释放的能量只有部分用于合成ATP
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要氧的参与，该过程与有氧呼吸完全不同
D．细胞供氧不足时，无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸或酒精
[解析] 细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于合成ATP。在有氧呼吸的第一和第二两个阶段产生的[H]在线粒体内膜中与氧结合生成水，同时释放大量能量。无氧呼吸不需要氧气的参与，但它的第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。细胞供氧不足时，人体细胞进行无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸，没有酒精产生。
[答案] A
10．(2014·北京海淀区模拟)某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。此时的花序细胞( )
A．主要通过无氧呼吸生成ATP
B．产生的热量远多于其他细胞
C．线粒体基质不参与有氧呼吸
D．没有进行有氧呼吸的第三个阶段
[解析] 花序细胞的耗氧速率高，说明其主要通过有氧呼吸生成ATP，A项错误。有氧呼吸第二个阶段的场所是线粒体基质，C项错误。呼吸作用产生的能量，一部分以热能的形式释放，另一部分以化学能的形式贮存在ATP中，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，可以推测大部分的能量都转化为热量，B项正确，D项错误。
[答案] B
11．(2014·浙江杭州月考)如图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是( )
A．当氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼
高三一轮总复习?生物(这是边文，请据需要手工删加)
第三单元 细胞的能量供应和利用
第1讲 降低化学反应活化能的酶
[考纲定位] 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ) 2.探究影响酶活性的因素(实验)
(对应学生用书第46页)
一、酶在代谢中的作用
1．细胞代谢
2．酶的作用机理
(1)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。
(2)酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。
(3)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。
二、酶的本质和特性
1．酶的基本单位、合成场所
本质 基本单位 合成场所
绝大多数是蛋白质 氨基酸 核糖体
少数是RNA 核糖核苷酸 细胞核(真核)
2.酶的特性(连线)
特性 原理
①高效性 a．一种酶只能催化一种或一类化学反应
②专一性 b．高温、过酸、过碱使酶变性失活
③作用条件温和 c．酶降低活化能的作用更显著
【提示】 ①—c ②—a ③—b
一、思考判断
1．(2013·新课标全国卷Ⅱ)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率。(√)
2．(2013·安徽高考)同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同、代谢不同。(×)
【提示】 同一个体各种体细胞酶的种类不同。
3．(2011·天津高考)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×)
【提示】 酶的基本组成单位是氨基酸和核糖核苷酸。
4．(2011·天津高考)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(×)
【提示】 酶的作用是降低活化能，不能为反应物供能。
5．(2013·新课标全国卷Ⅱ)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。(×)
【提示】 低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
6．(2013·海南高考)高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果。(√)
7．(2012·海南高考)淀粉酶经高温烘干制成粉剂、或在淀粉酶溶液中加入强酸或蛋白酶，均不可能导致淀粉酶活性发生变化。(×)
【提示】 高温、过酸能破坏酶的结构，蛋白酶能水解蛋白质。
8．(2014·山东高考)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温(×)
【提示】 探究温度对酶活性的影响时，应将酶与底物溶液分别在设定温度梯度下保温后再混合。
二、图示识读
下图表示酶降低反应活化能的图解，据图回答：
(1)没有酶催化的反应曲线是②。
(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)AC段的含义是在无催化剂催化条件下，反应所需要的活化能。
(4)BC段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动。
(对应学生用书第46页)
考点1 酶的本质、作用及与激素的比较
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所 细胞内、外或生物体外均可
生理功能 催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶与激素的比较
项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外发挥作用 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等
生理功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
与酶相关的常见误区明示
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 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
角度1 考查对酶的作用、本质的理解
1．(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是( )
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
【思路分析】
思路考查酶的作用、本质及影响酶活性的因素低温和高温对酶活性的影响酶的作用机理一种酶可被另一种酶催化分解
[解析] 无论细胞分化到什么程度，某些基本的物质和代谢过程是细胞所共有的，如细胞呼吸、转录、翻译等，这些反应中涉及的酶就是分化程度不同的细胞中所共有的酶，故A项正确。酶的催化作用需要一个适宜的温度，如果低于这个温度，会使分子运动减弱，反应速度降低，表现为酶活性降低，但并没有改变酶的空间结构，温度升高可恢复活性，故B项错误。酶在生化反应中起着催化剂的作用，其作用机理是降低化学反应的活化能，提高了反应速度，故C项正确。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶在一些化学反应中可作为催化剂，而在另一些化学反应中，则可能作为底物被相关蛋白酶分解，故D项正确。
[答案] B
角度2 考查酶与其他生物活性物质的相同和不同点
2．(2014·山东省实验中学高三模拟)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是( )
A．在细胞内发挥作用
B．与特定分子结合后起作用
C．由活细胞产生的蛋白质
D．在发挥作用后还能保持活性
[解析] 酶可以在细胞外发挥作用，激素和神经递质都可以与细胞膜表面的受体相结合，从而起作用。激素中的性激素是固醇类物质；大部分酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA；部分神经递质是单胺类物质。激素和神经递质与细胞膜上的受体识别并结合起作用，而酶的作用也具有专一性。激素和神经递质起作用后会在相应酶的作用下被处理而失去活性，即激素和神经递质起作用后会发生代谢性失活。
[答案] B
具有专一性的物质归纳
(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(4)tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
考点2 酶的特性及曲线分析
1．表示酶高效性的曲线
(1)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的时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．表示酶专一性的图像和曲线
(1)图像
①图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(2)曲线
①在底物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A的反应。
②在底物A中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物A的反应。
3．酶促反应与反应时间的关系曲线
(1)甲、乙、丙三图的时间t0、t1和t2是一致的。
(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。
(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，生成物生成速度快。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，生成物生成速度较慢。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。
4．影响酶促反应的因素
(1)温度和pH
①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱。
②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。
③过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，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。
④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。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，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乙图：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
1．酶促反应速率不同于酶活性
(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
②底物浓度与酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
2．唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左右，而胃液的pH在2左右，在胃中唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。
3．胃蛋白酶进入小肠腔内，也不能继续发挥作用。因为小肠液的pH为7.6，进入肠腔中的胃蛋白酶会被胰蛋白酶催化分解。
角度1 考查对与酶有关曲线的理解
3．(2015·上海吴淞区模拟)下图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。相关叙述错误的是( )
A．图一可以得出酶具有高效性
B．图一bc段产生的原因可能是底物数量(浓度)有限
C．图二bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量(浓度)有限
D．图三可以得出pH越小或越大酶活性越高
【思路点拨】 解答本题注意以下几点：
①看清三条曲线的横纵坐标表示的意思。
②弄清曲线变化的原因。
[解析] 图一表示过氧化氢酶比Fe3＋催化H2O2分解的效率高，图一bc段产生的原因是H2O2全部分解，随时间增加，O2产生量不再增加。图二bc段O2产生速率不再增加，是因为反应液中酶的数量有限。图三中纵坐标表示的是溶液中的H2O2量，H2O2量越多，表示酶的活性越低。
[答案] D
4．(2014·安徽望江中学月考)下图是在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。有关叙述正确的是( )
A．如果温度上升5 ℃，b点向下方移动
B．a点时，麦芽糖酶全部参与催化
C．可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况
D．因受酶活性的限制，bc段催化速率不再增加
[解析] 最适温度时酶的活性最高，升高或降低温度，酶活性都会降低；b点时麦芽糖酶全部参与催化；麦芽糖及其水解产物葡萄糖都具有还原性，因此不能用斐林试剂进行鉴定；受酶的数量的限制，bc段催化速率不再增加。
[答案] A
角度2 考查对与酶有关曲线的分析
5．(2014·潍坊一中月考)下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝B时H2O2分解产生的O2量随时间的变化，若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是( )
A．pH＝A时，E点下降，D点左移
B．pH＝C时，E点为0
C．温度降低时，E点不移动，D点右移
D．H2O2量增加时，E点不移动，D点左移
[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；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解；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；增加H2O2量，E点上移，D点右移。
[答案] C
“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
实验6 探究影响酶活性的因素
1．温度对酶活性的影响
(1)实验原因
①反应原理
淀粉麦芽糖
蓝色 不出现蓝色
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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
淀粉 淀粉酶
↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
(1)实验室使用的α－淀粉酶最适温度为60 ℃。
(2)本实验不宜选用H2O2酶，因为H2O2本身在不同的温度下的分解速度不同。
(3)在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65 ℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。
(4)设计实验程序时，不能将底物和淀粉酶液先混合再控制温度，否则在温度未达到所预设温度时酶已发生作用。
2．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①反应原理：H2O22H2O＋O2(反应式)
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
(2)实验流程
序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH
3 注入等量的3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
5 将点燃的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱
(1)实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
(2)本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设的pH。
(3)本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
1．探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是( )
①取3支试管，编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管，编号，各自注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液 ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min ③向各试管中滴一滴碘液 ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中 ⑤观察实验现象
A．①②④③⑤ B．①③②④⑤
C．①③④②⑤ D．①④②③⑤
[解析] 实验设计要排除无关变量，酶和底物保持在相同温度下发生催化反应，才能严格控制温度。
[答案] D
2．(2013·江苏高考改编)下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是( )
试验编号 探究课题 选用材料与试剂
① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液 新鲜的肝脏研磨液
② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液 可溶性淀粉溶液 碘液
④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 斐林试剂
A.实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
[解析] 过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
[答案] B
3．某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题：
(1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
[解析] (1)脂肪酶的活性以其单位时间内分解脂肪量为指标，因酶需要适宜的pH，故应加入缓冲溶液。(2)该酶与双缩脲试剂呈紫色反应，说明该酶的化学本质是蛋白质。(3)要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。
[答案] (1)脂肪 缓冲
(2)蛋白质
(3)在一定温度范围(包括55～65 ℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。(其他合理答案也可以)
绘制知识体系 强化核心要点
1.细胞代谢是细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应，是细胞生命活动的基础。2.同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。3.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。
4.酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。5.低温抑制酶活性，但不破坏酶的分子结构。6.高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构破坏而永久失去活性。
(对应学生用书第50页)
破解有关酶实验题的三种方法
一、试剂检测法——鉴定酶的本质
1．设计思路
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。
2．设计方案
项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 已知蛋白液(等量)
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂
现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 呈现紫色说明该酶化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质
二、对比法——验证酶的高效性和专一性
1．验证酶的高效性
(1)设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。
(2)设计方案：
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.验证酶的专一性
(1)设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案：
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 酶具有专一性
三、梯度法——探究酶的最适温度和最适pH
1．设计思路
常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。
2．设计方案
组别编号 1 2 … n
实验材料 等量的同种底物
pH a1 a2 … an
温度 T1 T2 … Tn
衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少
实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
, 下列有关酶特性的实验设计最科学、严谨的是( )
选项 实验目的 主要实验步骤
A 验证酶具有高效性 实验组：2 mL 3%H2O2溶液＋1 mL过氧化氢酶溶液，保温5 min；对照组：2mL 3%H2O2溶液＋1 mL蒸馏水，保温5 min
B 验证pH可影响酶的催化活性 ①向A、B、C三支试管中分别加入2 mL 3%可溶性淀粉溶液；②向A、B、C三支试管中依次加入1 mL不同pH的缓冲液；③向A、B、C三支试管中分别加入1 mL新鲜唾液；④将A、B、C三支试管置于适宜温度下保持5 min，再用斐林试剂检验
C 探究酶作用的适宜温度 2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃，观察溶液颜色变化
D 验证酶具有专一性 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，用碘液检验；对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，用碘液检验
【思路分析】 实验设计应遵循单一变量原则，同时还要设置对照实验。实验设计的一般思路：分析课题→把握原理→确认变量→设置对照→进行实验；关键点：实验变量如何操作、无关变量如何控制、反应变量如何检测。
[解析] A错误，酶具有高效性是指酶与无机催化剂相比，用酶与蒸馏水的作用进行对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶具有高效性；C错误，应取多支试管，分别设置不同的温度进行比较；D错误，蔗糖不与碘液反应，不应该用碘液检测，应用斐林试剂检验是否有还原糖生成。
[答案] B——————————————————————————————————————————————
1．(2014·石景山区期末)下列有关酶的实验设计思路正确的是( )
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢和H2O2酶探究温度对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、鲜肝匀浆和FeCl3研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
[解析] 碘液不能检测蔗糖，A项错误；温度会影响H2O2的分解，不宜用H2O2和H2O2酶探究温度对酶活性的影响，B项错误；胃蛋白酶的适宜pH为1.8，pH设置不合理，D项错误。
[答案] C
2．(2014·山师附中模拟)某同学为验证pH值对酶活性的影响，设计了如下表中的方法步骤。下列不合理的评价有：
序号 项目 试管1 试管2
1 新鲜淀粉酶溶液 1 mL 1 mL
2 可溶性淀粉液 2 mL 2 mL
3 37 ℃水浴 5 min 5 min
4 1 mol/L盐酸 1 mL /
5 1 mol/L NaOH / 1 mL
6 碘液 2滴 2滴
7 结果预期 均不变蓝
A.缺少正常pH的对照组
B．实验结果预期不正确
C．检验实验结果的试剂选择不恰当
D．实验操作步骤的安排不合理
[解析] 实验只设置了加HCl和加NaOH的实验组，还应设置加蒸馏水的正常pH的对照组；在加酸和加碱的情况下，酶失去活性，淀粉不被分解遇碘液变蓝；实验结果可以用碘液检验；实验步骤的安排应在第2、3步加盐酸和NaOH。
[答案] C
3．(2015·常州模拟)从猪唾液、胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶E1、E2、E3，将它们与三种物质混合后情况如下表一，且S3与E3混合后产生较多气泡，产生的气体能使带火星的卫生香复燃。表二为有关的颜色反应实验。据表回答(表中“＋”表示有反应，“－”表示无反应)：
表一
酶物质 E1 E2 E3
S1 ＋ － －
S2 － ＋ －
S3 － － ＋
表二
试管 物质 碘液 斐林试剂 双缩脲试剂
1 S1 ＋ － －
2 S2 － － ＋
3 S3 － － －
4 S1＋E1 － ＋ ＋
5 S2＋E2 － － ＋
6 S3＋E3 － － ＋
(1)依据表中的信息，可以说明酶具有的特性是________，E2是________ 酶。
(2)在酶E1、E2、E3中，不能用于探究温度对酶活性影响的是________，理由是________________________
________________________________________。
(3)表二试管4、5、6中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是_____________________________。
[解析] (1)首先从表二试管1、2中的现象可以看出，S1、S2的化学本质分别是淀粉、蛋白质，再结合表一中的实验现象，可知酶E1是淀粉酶、酶E2是蛋白酶(或胰蛋白酶)，又因为S3与酶E3混合后产生较多气泡，且产生的气体能使带火星的卫生香复燃，所以酶E3是过氧化氢酶。(2)由于温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的，所以酶E3不能用
于探究温度对酶活性的影响。(3)由于酶E1、E2、E3均为蛋白质，且酶在反应前后质和量不变，所以表二试管4、5、6中的液体均能与双缩脲试剂产生紫色反应。
[答案] (1)专一性(特异性) 蛋白(或胰蛋白)
(2)酶E3 温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的(或温度也会影响过氧化氢的分解，对实验结果产生干扰)
(3)酶E1、E2、E3均为蛋白质
关于酶特性的实验题的解题方法
(1)认真审题，准确找出变量，围绕变量设置对照。如：
①探究酶作用的专一性时，应围绕底物或酶制剂设置变量。②探究酶作用的高效性时，应围绕无机催化剂和酶制剂这一单一变量设置对照。③探究温度(pH)对酶活性的影响时，应设置不同温度(pH)处理进行对照，并确保变量控制的有效性，即应在底物与酶混合之前，先进行同温处理(或先用pH缓冲液调节酶和底物的pH)，后混合酶和底物。
(2)设置实验步骤时，应注意：①根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组；②根据实验材料，结合实验原理，确定实验现象的观测手段；③除单一变量外，确保其他实验条件相同且适宜；④合理确定操作程序，确保程序合理、表达准确。
(对应学生用书第52页)
[A 基础训练]
1．(2014·江苏海门测试)下列有关生物体内酶的说法，不正确的是( )
A．改变酶的空间结构会引起酶活性的改变或丧失
B．酶为化学反应的顺利进行提供活化能
C．酶的活性与温度和pH都有关系
D．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
[解析] 酶的作用是降低化学反应的活化能。
[答案] B
2．(2014·临沂一模)下图为酶催化作用的模型。下列叙述正确的是( )
A．该模型能很好地解释酶的专一性
B．该模型反映了酶可降低反应的活化能
C．该模型中生理过程表示脱水缩合
D．人成熟的红细胞内不能合成酶，也无上述模型表示的生理过程
[解析] 本题综合考查酶的特性及学生的图文转换能力。酶的空间结构与反应物相匹配，体现了酶具有专一性。红细胞内也要发生酶促反应。
[答案] A
3．(2014·包头模拟)下图表示酶活性与温度的关系。下列叙述中正确的是( )
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
[解析] 由曲线图可知，当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性升高，当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性升高。低温更适合酶的保存，因此与t2时相比，t1时更适合酶的保存。低温不会破坏酶的空间结构，只能降低酶的活性。
[答案] B
4．(2014·吉林大学附中检测)下图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是( )
A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快
B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快
C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
[解析] 因为图表示的是最适温度和pH条件下，酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系，因此，在A点提高反应温度，反应速率会减慢。BC段限制反应速率的因素是酶浓度，在B点增加酶浓度反应速率会加快。C点增加反应物浓度，反应速率会加快。限制曲线AB段反应速率的因素是反应物浓度。
[答案] D
[B 真题体验]
1．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
[解析] 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA和蛋白质构成，其功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链。当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，余下的物质主要是RNA，且到目前为止，人们发现在生物体内具有催化作用的大多数是蛋白质，少数是RNA。
[答案] C
2．(2014·重庆高考)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是( )
A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D．正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
[解析] 酶具有专一性，在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤，需要不同的酶催化，A错误。当底物浓度较低时，酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快，当达到一定值后，由于酶量有限，反应速率不再随着底物浓度增加而加快，B错误。乙醇氧化分解过程中，产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量，C正确。人是恒温动物，环境温度不影响体内温度，不会影响分解乙醇的速率，D错误。
[答案] C
3．(2012·福建高考)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的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 ℃之间。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。
②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)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。
(2)①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。②验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应为相对应蛋白酶的最适值，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。③为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。④由图2可以看出，当温度在15 ℃～18 ℃范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃～18 ℃之间这一结论。
(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，影响对淀粉和脂肪的消化，所以在人工投放饲料时要注意降低淀粉和脂肪的比例，以减少对海洋的污染。
[答案] (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)①蛋白质 双缩脲
②2和8 ③恒温箱 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
课后限时自测(八) 降低化学反应活化能的酶
(对应学生用书第255页)
(时间：60分 满分：100分)
一、选择题(每题5分，共60分)
1．(2014·昆明一中摸底测试)下列有关酶的叙述，正确的是( )
A．组成酶的单体是氨基酸或脱氧核苷酸
B．冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而降低
C．底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶的浓度成正比
D．酶通过提供能量或降低活化能来提高反应速率
[解析] 组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸；冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而不会降低，因为人是恒温动物；酶通过降低活化能来提高反应速率。
[答案] C
2．(2015·北京西城区模拟)下列有关酶的叙述不正确的是( )
A．酶通过提供反应所需的活化能来提高反应速度
B．酶活性最高时的温度并不适合该酶的长期保存
C．酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响
D．一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应
[解析] 酶的作用机理是通过降低化学反应所需的活化能来提高反应速度，不能提供能量；酶在低温下活性较低，适于保存；PH过高过低，都可使酶失活，故酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响；一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应，所以B、C、D正确。
[答案] A
3．下列关于酶的论述，正确的是( )
①对底物有严格的选择性 ②酶在体内不能更新 ③温度越高酶的活性越大 ④酶制剂通常在低温下保存
⑤酶能降低化学反应的活化能⑥酶只能在细胞内发挥催化作用 ⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
A．①④⑤⑦ B．②④⑤⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
[解析] 绝大多数酶是蛋白质，在体内不能贮存，所以要不断更新。温度过高会使酶失活。酶可以在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用。只要是活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)就可以合成酶，酶的合成场所主要是核糖体，有的是在细胞核中，所需原料为氨基酸或核糖核苷酸。酶的催化作用具有专一性，故对底物有严格的选择性。酶的作用的本质是降低了化学反应的活化能。低温和高温均可使酶活性降低，但机理不同，低温只是抑制酶的活性，不会使酶变性失活，而一定的高温会使酶活性降低，温度过高会使酶变性失活。
[答案] A
4．(2014·执信中学期中)下图示“比较过氧化氢在不同条件下分解的实验”。有关分析合理的是( )
A．本实验的因变量是不同的催化剂
B．本实验的无关量有温度和酶的用量等
C．1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验
D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
[解析] 本实验的因变量是过氧化氢的分解速率，A项不合理；温度不是无关变量而是自变量，B项不合理；分析1号、2号试管的实验结果可得出加热能为过氧化氢提供能量，D项不合理。
[答案] C
5．(2014·武汉调研)下图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．物质A能提高该化学反应的活化能
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
[解析] 由图分析可知物质A能提高该种酶的催化活性，A项错误；物质B能抑制酶的活性，B项错误；减小底物浓度能降低反应速率，不能消除物质A对该种酶的影响，C项错误；增大底物浓度能加快反应速率，消除物质B对该种酶的影响。
[答案] D
6．(2015·惠州模拟)下面两图分别表示在最适温度和pH条件下，过氧化氢的酶促反应随H2O2浓度和时间变化产生的O2量变化曲线，有关的说法正确的是( )
A．ab段产生的原因是过氧化氢酶的活性增强
B．bc段产生的原因是过氧化氢酶数量(浓度)有限
C．温度降低时，e点不移，d点左移
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
[解析] ab段产生的原因是H2O2浓度增大；bc段产生的原因是H2O2酶浓度有限；温度降低时，e点不移，d点右移；H2O2量增加时，e点上移，d点右移。
[答案] B
7．(2014·温州八校期中联考)图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图②表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不正确的是( )
A．①图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变
B．①图中甲酶可能是具有催化功能的RNA
C．②图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶
D．②图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活
[解析] ①图中乙酶经蛋白酶处理，分子结构改变，活性下降，A正确；①图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变，说明甲酶本质不是蛋白质而是RNA，B正确；②图的酶活性不随外界温度变化而变化，其可以是恒温动物体内的酶，C正确，D错误。
[答案] D
8．(2013·安徽高考)细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是( )
A．激素都是通过影响靶细胞内的酶活性来调节细胞代谢
B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率
C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同
D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化
[解析] 解答本题要将激素和酶的区别、酶活性的调节、酶在不同细胞中的种类和数量等相关知识结合起来进行分析。其中C项和D项要与基因的选择性表达结合起来进行思考。激素不全是通过影响靶细胞内的酶活性来调节细胞代谢的，有的激素可以直接调节某一代谢过程，故A项错误。代谢的终产物可以反馈性地调节相关酶的活性，从而使代谢速率发生改变，故B项正确。由于基因的选择性表达，同一个体的不同体细胞中酶的种类不完全相同，酶的数量也不相同，故C项错误。对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量会发生改变，故D项错误。
[答案] B
9．(2014·苏北四市期末)生产啤酒时，麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用会降低啤酒品质，故生产过程中需降低其活性。下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线，有关叙述错误的是( )
A．PPO能催化多酚类物质的生化反应
B．pH为8.4时，温度高于90 ℃，PPO的活性将进一步降低
C．在啤酒生产过程中，应将温度控制为80 ℃、pH控制为8.4
D．温度相同，pH为7.8比8.4时该酶的酶促反应产物要少
[解析] 由图可知，pH与酶活性的关系可以表示为抛物线状，温度与酶活性的关系也可以表示为抛物线状。多酚氧化酶的作用是催化多酚类物质的氧化。pH为8.4时，温度等于90 ℃，PPO的活性已经下降，温度进一步升高，PPO的活性将进一步降低。PPO的活性高时，啤酒品质反而降低；在温度为80 ℃、pH为8.4时，PPO的活性较高，啤酒品质会降低。相同温度时，pH为7.8时该酶的活性较低，酶促反应产物较少。
[答案] C
10．(2015·绵阳市一诊)20世纪60年代后，医院开始用淀粉酶代替酸分解淀粉，如图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉分解作用的实验结果。据图分析下列说法不正确的是( )
A．应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合
B．pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同
C．pH为13的试管调到pH为7后淀粉含量基本不变
D．淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著
[解析] 由于酸能分解淀粉，所以pH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性不相同。
[答案] B
11．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 ① ② ③
纤维素悬液(mL) 2 2 2
纤维素酶液(mL) 1 1 1
反应温度(℃) 30 40 50
斐林试剂(mL) 2 2 2
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，只设置了3个不同的温度，无法判断该纤维素酶的最适温度。
[答案] D
12．(2015·大连模拟)下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是( )
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ** *** * # # #
注：“＋”表示添加，“－”表示不加，“*”的多少代表颜色的深浅，#表示无颜色变化。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比在60 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[解析] ①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色沉淀，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B正确、C错误；④～⑥号试管均未出现砖红色沉淀，说明淀粉酶不能催化蔗糖水解，A、D错误。
[答案] B
二、非选择题(40分)
13．(12分)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 图2
图1和图2分别表示了酶具有________________________________________________________________________。
图3
(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线，请分析回答：
当pH从5上升到7，酶活性的变化过程是______________；从图示中的虚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：
图4 图5(底物足量条件下)
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] (1)图1表示酶具有高效性，图2表示酶具有专一性。
(2)底物剩余越少，表示酶的活性越高，图中的虚线表示的是酶活性最高时的温度。
(3)图4中A点反应速率不再增加是受酶量及酶活性的限制。
[答案] (1)高效性和专一性(特异性) (2)先上升后下降 随着pH的变化，酶的最适温度不变 (3)酶的浓度(数量)和活性 酶促反应速率与酶浓度呈正相关
14．(14分)植物蛋白酶在食品应用方面较为广泛，生物兴趣小组对三种不同植物蛋白酶进行探究，请回答有关问题：
温度(℃) 25 26 27 28
A酶相对活性(%) 45 57 67 80
B酶相对活性(%) 48 59 70 81
C酶相对活性(%) 50 60 71 80
乙
(1)图甲为某小组研究的pH对三种植物蛋白酶活力的影响，分析可知________更适宜作为食品添加剂，理由是________________________________________________________________________。
(2)另一小组查阅的资料表明三种植物在25～28 ℃生长比较旺盛，因此他们设置了25 ℃、26 ℃、27 ℃、28 ℃的实验温度，来探究三种植物蛋白酶的最适温度。
①该小组做出的假设是________________________________________________________________________。
②实验的因变量可以通过测定________来表示。
③实验中考虑的无关变量有________(答两项即可)。
④实验数据如表格乙所示，据此能否确认假设成立？
____________。理由是________________________________________________________________________。
[解析] 本题考查温度和pH对酶活性的影响，考查获取信息的能力和实验探究能力。
(1)不同的食品酸碱度可能不同，而A蛋白酶在pH为3～8范围内酶的活性较高，比较稳定。
(2)①该小组查阅的资料是表明三种植物在25～28 ℃生长比较旺盛，所以做出的假设是A、B、C蛋白酶的最适温度是25～28 ℃。
②自变量是温度，温度影响了酶的活性，而酶的活性可以用单位时间底物的消耗量或产物的生成量来表示。
③除自变量以外，其他的都是无关变量，无关变量要保持一致，如底物的浓度、pH和实验操作顺序等。
④表格中显示的是酶的活性随温度的升高而升高，酶的峰值没有体现出来。
[答案] (1)A蛋白酶 在pH为3～8范围内，A蛋白酶的活力高、稳定(或不随pH的变化而变化)
(2)①A、B、C蛋白酶的最适温度在25～28 ℃之间
②单位时间内底物的消耗量(或产物生成量)
③底物的浓度、pH和实验操作顺序等(答两项无关变量即可)④不能 根据表格数据可知，随着温度升高酶活性逐步升高(酶活性峰值未出现)
15．(14分)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了下列实验，步骤和结果见表。请回答：
试管编号实验步骤 1 2 3 4
1% NaCl溶液(mL) 1
1% CuSO4溶液(mL) 1
1% Na2SO4溶液(mL) 1
蒸馏水(mL) 1
pH6.8缓冲液(mL) 1 1 1 1
1%淀粉溶液(mL) 1 1 1 1
唾液淀粉酶溶液(mL) 1 1 1 1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管，加入1%碘溶液0.1 mL
观察结果 无色 深蓝色 浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是________________________________________________________________________。
(2)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是____________，其中对酶活性有抑制作用的离子是________，对酶活性有促进作用的离子是________________。
(3)该实验中设置的4号试管起____________作用；设置3号试管的目的________________________________________________________________________。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，加入斐林试剂后水浴加热，1号试管中的颜色变化是__________________。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是________________________________________________________________________
____________________。
[解析] 本题考查影响酶活性的实验设计，考查获取信息的能力和实验能力。本实验研究的是NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，pH为无关变量，维持反应液中pH的稳定才能排除无关变量。对本实验的分析首先确定对照组和实验组，观察比较对照组和实验组的结果得出结论。4号试管为对照组，3号试管的结果与4号试管相同，说明Na2SO4溶液中的Na＋和SO2－4对实验中酶的活性没有影响，1号试管为无色，说明唾液淀粉酶的活性更强，2号试管为深蓝色，说明酶的活性受到抑制。用斐林试剂检测实验的因变量时，加入斐林试剂后水浴加热，1号试管中产生砖红色沉淀。用斐林试剂是NaOH和CuSO4的混合液，Cu2＋可抑制唾液淀粉酶的活性，影响实验结果。
[答案] (1)维持反应液中pH的稳定
(2)Cl－和Cu2＋ Cu2＋ Cl－
(3)对照 确定Na＋和SO2－4对唾液淀粉酶催化活性是否有影响
(4)由蓝色(或无色)变为砖红色 斐林试剂中有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性
第2讲 ATP与细胞呼吸
[考纲定位] 1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ) 2.细胞呼吸(Ⅱ) 3.探究酵母菌的呼吸方式(实验)
(对应学生用书第53页)
一、细胞的能量“通货”——ATP
(1)写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。
①结构简式：A—P～P～P。
②A：腺苷；P：磷酸基团。
(2)图中①是高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易形成和断裂。
(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
(4)写出ATP与ADP相互转化的反应式：
ATPADP＋Pi＋能量。
(5)ATP的来源：
①动物和人：呼吸作用。
②绿色植物：呼吸作用和光合作用。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．酵母菌细胞呼吸方式
酵母菌为兼性厌氧型微生物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
2．产物的检测
试剂 现象(颜色变化)
CO2 澄清的石灰水 变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液 蓝色→绿色→黄色
酒精 在酸性条件下，使用橙色的重铬酸钾溶液 橙色?灰绿色
三、细胞呼吸
1．细胞呼吸
(1)概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸
2．有氧呼吸
(1)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
(2)过程：[填图]
3．无氧呼吸
一、思考判断
1．(2014·大纲全国卷)在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP。(√)
2．(2014·江苏高考)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP供能。(√)
3．(2013·海南高考)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生。(√)
4．(2012·北京高考)细胞中内质网膜不能合成ATP。(√)
5．(2010·天津高考)主动运输过程中需要载体蛋白协助，和ATP提供能量。(√)
6．(2013·新课标全国卷Ⅱ)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸。(√)
7．(2013·海南高考)呼吸作用产生的能量均以热能释放。(×)
【提示】 呼吸作用产生的能量一部分转移到ATP中，另一部分以热能散失。
8．(2012·上海高考)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧呼吸时。(×)
【提示】 有氧呼吸和无氧呼吸都发生该过程。
9．(2012·江苏高考)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
【提示】 有氧呼吸第二阶段产生少量的ATP。
10．(2011·海南高考)乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生[H]，第二阶段消耗[H]。(√)
11．(2010·新课标全国卷T2B)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
【提示】 [H]与氧结合生成水在线粒体内膜。
12．(2013·海南高考)消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡的原因是细胞呼吸的产物对其产生毒害作用。(√)
13．(2013·新课标全国卷ⅡT3C)破伤风杆菌适合生活在有氧环境中。(×)
【提示】 破伤风杆菌是厌氧菌，只能生活在无氧环境中。
14．(2012·福建高考)及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。(√)
15．(2011·海南高考)种子风干脱水后呼吸强度增强。(×)
【提示】 种子风干脱水后呼吸强度减弱。
16．(2009·浙江高考)无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。(×)
【提示】 水果贮存的环境应为低氧和零上低温。
二、图示识读
下图为有氧呼吸过程图解，据图回答：
(1)葡萄糖中碳原子和氧原子的转移途径如何？
【提示】 碳原子：葡萄糖→丙酮酸→CO2；氧原子→丙酮酸→CO2。
(2)产物H2O中的氢原子和氧原子来源如何？
【提示】 H2O中的氢原子来自葡萄糖和H2O；H2O的氧原子来自O2。
(对应学生用书第54页)
考点1 ATP的结构和转化
1．ATP的结构及组成部分的含义
2．ATP的再生和利用
3．细胞内产生与消耗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
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
4.ATP产生速率与O2供给量之间的关系
(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
由表可以看出，ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。
2．误认为细胞中含有大量ATP
生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生命活动的需要。
3．ATP转化为ADP也需要消耗水
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。
4．ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。
角度1 从ATP的结构及与ADP相互转化的角度考查
1．图1为ADP的结构，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法错误的是( )
A．图1的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性
D．酶1和酶2的作用机理都是降低反应的活化能
【思路分析】
[解析] 图1中A表示腺嘌呤，b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶催化作用具有高效性，酶催化作用的机理是降低反应的活化能。
[答案] A
角度2 从ATP与代谢关系的角度考查
2．(2014·大纲全国卷)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
[解析] 细胞核无法进行细胞呼吸，细胞核需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；ATP是生命活动直接的能源物质，机体无时无刻不在消耗ATP，睡眠时生命活动并没停止，也需要消耗能量，故B项错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都在细胞质基质中有ATP形成，C项正确；根细胞吸收矿质元素离子主要通过主动运输的形式，其消耗的能量主要是由细胞呼吸所提供的ATP，故D项正确。
[答案] B
考点2 有氧呼吸和无氧呼吸
1．有氧呼吸过程中各元素来源和去路
(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。
(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。
(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水在第二阶段参与反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由[H]和O2结合生成的。
2．不同生物无氧呼吸的产物不同
生物 无氧呼吸产物
植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2
马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 乳酸
动物 骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 乳酸
微生物 乳酸菌等 乳酸
酵母菌等 酒精和CO2
3.有氧呼吸和无氧呼吸过程分析与比较
项目比较 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需O2、酶和适宜的温度 不需O2，需要酶和适宜的温度
场所 第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜 第一阶段：细胞质基质第二阶段：细胞质基质
物质变化 第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]第三阶段：[H]＋O2―→H2O 第一阶段：C6H12O6―→丙酮酸＋[H]第二阶段：丙酮酸在不同酶催化作用下，分解成酒精和CO2或转化成乳酸
不同点 能量变化
释放能量 较多，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成38摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了 较少，1摩尔葡萄糖释放的能量可生成2摩尔ATP，其余的能量则以热能的形式散失掉了
相同点 过程 第一阶段都是在细胞质基质中进行，都是一分子葡萄糖分解产生两分子丙酮酸
实质 分解有机物，释放能量
意义 为生命活动提供能量，为物质转化提供原料
联系 无氧呼吸有氧呼吸
1．有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的不一定是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳酸发酵。
2．有氧呼吸的场所并非只是线粒体
(1)真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
(2)原核细胞无线粒体，在细胞质中和细胞膜上进行有氧呼吸。
3．脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量
脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此有氧呼吸消耗O2量大于产生CO2量。
4．水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
5．无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
角度1 考查有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程
3．为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。
试管编号加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌
A B C D E F
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4－二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明DNP使分布在________上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。
【思路点拨】 解答本题注意以下两点：
[解析] (1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母茵进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热能的形式散失；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。
[答案] (1)C、E B、F B、D、F (2)线粒体内膜 能
角度2 考查有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
4．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )
A．氧浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C．氧浓度为c时，适于贮藏该植物器官
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
【思路分析】
[解析] 由题图可以看出，当氧浓度为a时，只有CO2释放量，说明此时只进行无氧呼吸，A正确；氧浓度为b时，CO2释放量＝8，O2吸收量＝3，所以无氧呼吸释放CO2＝8－3＝5，消耗葡萄糖＝2.5，有氧呼吸释放的CO2＝3，消耗葡萄糖＝0.5，B正确；氧浓度为c时，呼吸作用最弱，适于贮藏该植物器官，C正确；当氧浓度为d时，CO2释放量＝O2吸收量，说明只进行有氧呼吸，D错误。
[答案] D
5．(2014·海南高考)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________，其产物_____________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是____________
______________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
[解析] (1)据图可知，在12～24 h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。
(2)第12 h到胚根长出期间不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。
[答案] (1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳
(2)减少 种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降 (3)有氧
考点3 影响细胞呼吸的外界因素及应用
1．温度
(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。
2．氧气
(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
3．水分
4．CO2
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
1．影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。
2．储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。
角度1 考查细胞呼吸原理的应用
6．(2014·北京东城区联考)细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是( )
A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
[解析] 选用透气性好的“创可贴”，是为了抑制厌氧菌的生存和繁殖，人体细胞有氧呼吸需要的氧气来自组织液，A项错误；为板结的土壤松土透气，可促进根细胞的有氧呼吸，B项正确；皮肤破损较深的患者，注射破伤风抗毒血清是为了消除进行无氧呼吸的破伤风杆菌，C项正确；慢跑能保证机体细胞的氧气需要，促进人体细胞的有氧呼吸，D项正确。
[答案] A
角度2 氧浓度对细胞呼吸的影响
7．长期浸水，会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂时细胞呼吸速率的变化曲线如图。下列叙述不正确的是( )
A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
B．Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
C．Ⅲ阶段曲线下降的原因与Ⅰ完全相同
D．a点的有氧呼吸强度大于b点
【思路点拨】 解答本题注意以下几点：
①理解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段细胞呼吸速度变化的原因。
②理解a点和b点细胞呼吸的情况。
[解析] 此题考查对细胞的有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解和识图读图的能力。Ⅰ阶段由于氧气逐渐减少，根细胞的有氧呼吸速率下降，到a点时，有氧呼吸降低到最低，a点后，无氧呼吸逐渐增强，Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升，到b点时，根细胞只进行无氧呼吸。Ⅲ阶段曲线下降的原因是细胞逐渐死亡，Ⅰ阶段曲线下降的原因是氧气减少。
[答案] C
8．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请据图回答以下问题：
(1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是________。
(2)在O2浓度为b%以下时(不包括0点)，该器官的呼吸类型是__________________，因为__________________。
(3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为________，因为________________。
(4)由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取约a/2氧气浓度值，理由是__________。
(5)图中阴影部分的面积代表_________________。
[解析] CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞进行无氧呼吸和有氧呼吸。CO2的释放量等于O2的吸收量，细胞只进行有氧呼吸。只释放CO2，不吸收O2，细胞只进行无氧呼吸。由曲线分析可知，CO2的释放量为总呼吸强度，a/2氧气浓度值时呼吸强度最低，消耗有机物最少。
[答案] (1)无氧呼吸 (2)无氧呼吸和有氧呼吸 CO2的释放量大于O2的吸收量 (3)有氧呼吸 CO2的释放量等于O2的吸收量 (4)细胞呼吸最弱，有机物消耗少 (5)无氧呼吸中CO2的释放量
细胞呼吸原理应用题的解题思路
(1)明确题目研究的是哪种因素对细胞呼吸的影响。
(2)分析题目给定的生产生活实际情境，判断是需要促进细胞呼吸还是需要抑制细胞呼吸。例如，中耕松土，促进细胞呼吸；储存种子，抑制细胞呼吸。
(3)结论：“为促进细胞呼吸，应采取……的措施”或“为抑制细胞呼吸，应采取……的措施”。
实验7 探究酵母菌的呼吸方式
1．实验原理
(1)酵母菌是单细胞真核生物，是一种异养兼性厌氧型微生物。酵母菌在有氧条件下，将糖类等物质分解成二氧化碳和水，释放大量能量；在无氧条件下，将糖类等物质分解成二氧化碳和酒精，释放少量能量。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
(3)在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
2．实验变量：实验自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌的呼吸产物。
3．实验装置：甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。
在探究酵母菌无氧呼吸时，要将酵母菌培养液封口后放置一段时间，待酵母菌将瓶内氧气消耗完后，再用导管连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水中。
4．实验现象
条件 澄清石灰水的变化/出现变化的时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧) 变混浊/快 无变化
乙组(无氧) 变混浊/慢 出现灰绿色
5.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生的CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精，还产生少量CO2。
某生物兴趣小组对酵母菌细胞的呼吸方式进行了如下的探究实验。请据图分析回答问题。
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号：________；无氧条件下的装置序号：________。
(2)装置中c瓶的作用是_______________________。
(3)d瓶应封口放置一段时间后，再连通b瓶，其原因是
_____________________________________________
___________________________________________。
(4)如果要进一步检测酵母菌细胞呼吸产物中有无酒精，常用试剂是________。若颜色变为________，说明有酒精产生。此方法在实践中的应用是_______________ (举一例)。
[解析] 解答本题的关键：一是弄清各装置的作用，a瓶用于通气条件下的酵母菌培养，b瓶可检验是否有CO2产生，c瓶用于去除空气中的CO2，d瓶用于不通气条件下的酵母菌培养；二是掌握酵母菌细胞呼吸的类型及异同，有氧呼吸在有氧条件下进行，产生CO2和H2O，无氧呼吸在无氧条件下进行，产生酒精和CO2。若探究有氧呼吸，装置连接的顺序为c→a→b或c→b→a→b；若探究无氧呼吸，装置连接的顺序为d→b。d瓶应封口放置一段时间后，再连通b瓶，主要目的是使装置内本身存在的O2被彻底消耗，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌通过无氧呼吸产生的。
[答案] (1)c→a→b(或c→b→a→b) d→b (2)吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰(其他合理答案也可)
(3)d瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，再连通b瓶，就可以确保通入澄清石灰水的CO2是由酵母菌通过无氧呼吸产生的(其他合理答案也可)
(4)酸性重铬酸钾溶液 灰绿色 交通警察对司机进行酒后驾驶检测
绘制知识体系 强化核心要点
1.ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。2．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。3．ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。4．CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。5．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。6．线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但原核生物无线粒体也能进行有氧呼吸。7．有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。8．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。9．有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。10．不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。
(对应学生用书第59页)
细胞呼吸的相关实验
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
装置甲 装置乙
(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。
2．细胞呼吸类型的探究
(1)实验装置
装置甲 装置乙
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。
(2)实验分析
现象 结论
甲装置 乙装置
液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸
液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸
液滴左移 液滴右移 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
3.探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)：常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。
4．注意事项
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。
(2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
(3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2015·吉林大学附中月考)下图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置1、2中分别放入等量的发芽种子，装置3中为等量的煮熟种子。若装置1左移10 cm，装置2右移12 cm，装置3右移2 cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为( )
A．6∶5 B．5∶6
C．2∶5 D．5∶2
[解析] 装置3为对照实验，装置3着色液滴右移2 cm，说明环境因素造成气体膨胀2 cm。装置1气体减少表示O2的消耗，装置1左移10 cm，O2减少实际为12 cm。装置2右移12 cm，气体增加实际为10 cm，装置2气体增加量为CO2产生量与O2消耗量的差值。CO2产生量为10＋12＝22 cm，有氧呼吸产生CO2的量为12 cm，无氧呼吸产生CO2的量为10 cm。有氧呼吸消耗的葡萄糖为2个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖为5个单位。
[答案] C——————————————————————————————————————————————
1．(2014·海淀区模拟)为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a～f所示装置，下列判断不合理的是( )
A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→d→c→d，并从e侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D．连接f→d，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
[解析] a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
[答案] B
2．以提取的鼠肝脏细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是( )
A．丙酮酸彻底分解和氧气的消耗都是在线粒体内进行的
B．在线粒体内不能完成葡萄糖的分解，但能完成丙酮酸的分解
C．葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的
D．有氧呼吸中，水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的
[解析] 此题考查细胞有氧呼吸的过程和实验分析能力。向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大，说明丙酮酸是在线粒体中分解利用的。当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零，说明线粒体内不能完成葡萄糖的分解。同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明在细胞质基质中葡萄糖被分解产生了丙酮酸。有氧呼吸中，水的参与和生成都是在线粒体中进行的，不是在细胞质基质中进行的。
[答案] D
(对应学生用书第60页)
[A 基础训练]
1．(2014·石景山区期末)下列有关ATP的说法正确的是( )
A．ADP转化为ATP需要Pi、酶、腺苷、能量
B．人体细胞内储存有大量的ATP
C．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
D．光合作用和细胞呼吸都能产生ATP
[解析] ADP转化为ATP不需要腺苷，A项错误；人体细胞内ATP含量很少，但ATP不断合成和分解，B项错误；蓝藻为原核细胞无线粒体，C项错误；光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，D项正确。
[答案] D
2．(2014·青岛一模)酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按下图安装好。以下关于该实验说法错误的是( )
A．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．两个装置均需要黑暗条件下进行实验
C．甲、乙两组中澄清的石灰水都变浑浊，甲组浑浊程度更大
D．乙组B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
[解析] 光对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响，该实验在光下和黑暗处都能进行。
[答案] B
3．细胞内糖分解代谢过程如下图，下列叙述错误的是( )
A．植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B．真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
[解析] 本题考查细胞内的糖代谢过程中物质和能量的变化。由图示可知，①为在细胞质中葡萄糖分解为丙酮酸，②为在线粒体中丙酮酸在水和氧气的参与下，彻底氧化分解为CO2和H2O，③为无氧条件下，在细胞质基质内发生的丙酮酸转化为乳酸，④为无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2。在植物细胞中能进行过程①和③、过程①和④或过程①和②；在真核细胞中，②过程只能在线粒体中完成；动物细胞内②丙酮酸彻底氧化分解比过程①释放的能量多得多；乳酸菌的无氧呼吸过程中，①产生[H]，过程③消耗[H]。
[答案] B
4．(2014·唐山一模)下列关于“葡萄糖丙酮酸CO2”的过程，叙述错误的是( )
A．①过程可在植物细胞中进行，也可在动物细胞中进行
B．②过程可产生ATP，也可不产生ATP
C．②过程可产生[H]，也可消耗[H]
D．①过程可在线粒体中进行，也可以细胞质基质中进行
[解析] ①为呼吸作用的第一个阶段，可在植物和动物细胞的细胞质基质中进行；②可以是有氧呼吸的第二个阶段，有ATP和[H]产生，也可以是植物细胞无氧呼吸的第二个阶段，无ATP和[H]产生。
[答案] D
[B 真题体验]
1．(2014·江苏高考)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是( )
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
[解析] 主动运输、胞吞、蛋白质的合成都需要消耗ATP提供的能量，淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量。
[答案] C
2．(2013·新课标全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是( )
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
[解析] 本题主要考查微生物有氧呼吸、无氧呼吸的相关知识。肺炎双球菌为原核生物，其细胞内没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，能进行有氧呼吸；细菌细胞中的拟核中包含原核生物主要的遗传信息，编码与细菌呼吸有关的酶的基因也在拟核中；破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中；酵母菌为兼性厌氧菌，在有氧条件下，进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，在无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。
[答案] C
3．(2013·安徽高考)下图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是( )
A．种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛
B．种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降
C．种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降
D．种子呼吸速率下降有利于干物质合成
[解析] 本题主要考查呼吸原理的应用。由图示信息可知，随水稻开花天数的延长，种子逐渐成熟，呼吸速率先增后减，干物质量逐渐增加基本稳定。对比两曲线，干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛；种子熟后期，自由水减小，脱落酸含量较高，呼吸速率下降；种子呼吸速率下降，分解有机物质减少，有利于干物质的积累。
[答案] D
4．(2013·福建高考)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。
请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明____________________。
[解析] 依据有氧呼吸的相关过程，通过读图分析A、B、C三点有氧呼吸速率的高低解答(1)题；通过不同浓度KNO3溶液条件下的相关曲线相互对照解答(2)题；根据光合作用的过程和有氧呼吸、无氧呼吸的产物比较解答(3)题。
(1)有氧呼吸三个阶段发生的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，CO2在第二阶段产生。由图可知，A点时有氧呼吸速率最高，所以A点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)由图可知，在一定浓度范围内，KNO3溶液浓度越大，有氧呼吸速率下降的幅度越小，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用。(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP。叶绿素含量减少，光反应减弱，故光反应为暗反应提供的[H]和ATP减少；植物根细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时均产生CO2，故CO2无法作为检测有氧呼吸速率的指标。
[答案] (1)线粒体基质 A (2)减缓 30
(3)ATP 不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2
课后限时自测(九) ATP与细胞呼吸
(对应学生用书第257页)
(时间：60分 满分：100分)
一、选择题(每题5分，共60分)
1．(2014·山东省实验中学高三测试)下列有关细胞的能量“通货”—ATP的叙述错误的是( )
A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B．人的成熟红细胞虽然没有线粒体但依然能合成ATP
C．ATP中的能量可以来源于光能或有机物中的化学能
D．人体在剧烈运动中，细胞ATP的合成速率大于其分解速率
[解析] 一般来说，如果人体内环境稳定的情况下，ATP的产生速率应该是与ATP的合成速率相等。
[答案] D
2．下列关于细胞内合成ATP的叙述中，错误的是( )
A．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成ATP
B．在线粒体中形成ATP时，一定伴随着氧气的消耗
C．在叶绿体中形成ATP需要光能
D．在一定条件下，ADP与ATP可以相互转化
[解析] 在线粒体中，丙酮酸分解产生CO2的过程中形成ATP，不消耗氧气。
[答案] B
3．(2015·苏北四市期末)下列关于探究酵母菌呼吸方式的实验叙述，正确的是( )
A．整个实验需要在黑暗条件下进行
B．实验前先将葡萄糖溶液煮沸的目的是除去CO2
C．两种呼吸方式的产物中都有酒精
D．通过检查是否有CO2产生不能判断其呼吸方式
[解析] 在探究酵母菌呼吸方式的实验中，光不是影响呼吸作用的因素，因而不必在黑暗条件下进行。在实验前先将葡萄糖溶液煮沸的目的主要是杀死溶液中的杂菌，防止对实验结果的干扰。酵母菌在进行有氧呼吸时，产物只有CO2和水，没有酒精，无氧呼吸时产生酒精和CO2。由于两种呼吸方式都有CO2产生，所以无法通过这一点来判断酵母菌的呼吸方式。
[答案] D
4．(2013·海南高考)在温度、光照等适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是( )
A．缺乏胚芽生长所必需的营养物质
B．不能通过光合作用合成有机物
C．呼吸作用产生的能量均以热能释放
D．呼吸作用的产物对其产生毒害作用
[解析] 小麦种子消毒后虽有生活力，但一直浸没在无菌水中，由于无菌水中无氧气，小麦种子长期进行无氧呼吸产生大量的酒精对细胞有毒害作用。
[答案] D
5．(2014·湖北十校联考)将酵母菌处理获得细胞质基质和线粒体。用超声波将线粒体破碎，线粒体内膜可自然反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四支试管在适宜温度下不会产生CO2的有( )
A．葡萄糖＋细胞质基质
B．丙酮酸＋细胞质基质
C．葡萄糖＋小膜泡
D．丙酮酸＋线粒体基质
[解析] 线粒体利用的底物是丙酮酸，不能直接利用葡萄糖，葡萄糖＋线粒体内膜翻转的小膜泡不能产生CO2。
[答案] C
6．(2015·佛山质检)下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是( )
A．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行
B．图中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C．图中(三)阶段产生的水中的氢都来自葡萄糖
D．图中①、②两物质依次是H2O和O2
[解析] 该过程表示的有氧呼吸过程，在有光无光下都能进行，A项错误；(一)阶段产生[H]的场所为细胞质基质，B项错误；(三)阶段产生的水中的氢来自葡萄糖和水；C项错误；①为H2O，②为O2，D项正确。
[答案] D
7．(2014·青岛一摸)下列关于细胞呼吸作用的叙述，不正确的是( )
A．是否产生CO2是区分有氧呼吸和无氧呼吸的标志
B．有氧呼吸和无氧呼吸都能产生还原氢[H]
C．细胞呼吸释放的能量只有部分用于合成ATP
D．丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共同的中间代谢产物
[解析] 植物细胞的无氧呼吸也能产生CO2。
[答案] A
8．(2013·江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是( )
A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
[解析] 将果酒发酵装置改装成用于探究酵母菌呼吸方式的装置，改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通，以检测酵母菌产生的气体成分；经管口3取样只能检测酒精的产生情况；实验开始前，需对改装后装置的气密性进行检查；探究有氧条件下酵母菌的呼吸方式时，需打开阀a，为酵母菌提供充足的氧气。
[答案] B
9．(2015·苏北四市期末)关于人体细胞呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．细胞呼吸分解有机物释放的能量只有部分用于合成ATP
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要氧的参与，该过程与有氧呼吸完全不同
D．细胞供氧不足时，无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸或酒精
[解析] 细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于合成ATP。在有氧呼吸的第一和第二两个阶段产生的[H]在线粒体内膜中与氧结合生成水，同时释放大量能量。无氧呼吸不需要氧气的参与，但它的第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。细胞供氧不足时，人体细胞进行无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸，没有酒精产生。
[答案] A
10．(2014·北京海淀区模拟)某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。此时的花序细胞( )
A．主要通过无氧呼吸生成ATP
B．产生的热量远多于其他细胞
C．线粒体基质不参与有氧呼吸
D．没有进行有氧呼吸的第三个阶段
[解析] 花序细胞的耗氧速率高，说明其主要通过有氧呼吸生成ATP，A项错误。有氧呼吸第二个阶段的场所是线粒体基质，C项错误。呼吸作用产生的能量，一部分以热能的形式释放，另一部分以化学能的形式贮存在ATP中，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，可以推测大部分的能量都转化为热量，B项正确，D项错误。
[答案] B
11．(2014·浙江杭州月考)如图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是( )
A．当氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼
同课章节目录