第8讲 酶和ATP
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．活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
3．解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点1 酶的作用、本质和特性
一、酶的作用和本质
1．酶的催化作用的实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解。
(1)方法步骤
(2)实验过程的变量及对照分析
(3)实验结论
2．酶的催化作用机理
(1)活化能：分子从常态转变为____________________的活跃状态所需要的能量。
(2)酶催化作用的原理：______________的活化能。
(3)意义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在________条件下快速有序地进行。
(4)酶作用原理曲线分析
①无酶催化的反应曲线是__________，有酶催化的反应曲线是__________。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是____________________。
③该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将____________移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会____________。
3．酶本质的探究历程(连线)
4．酶的作用和本质
二、酶的特性
1．酶具有高效性
(1)原因：与____________相比，酶降低活化能的作用____________，催化效率更高。
(2)意义：使细胞代谢____________进行。
(3)数学模型：
①曲线__________与__________对比说明酶具有高效性。
②曲线__________与__________对比说明酶具有催化作用。
2．酶具有专一性
(1)定义：每一种酶只能催化____________化学反应。
(2)意义：使细胞代谢____________进行。
(3)物理模型：
说明：图中A表示__________，B表示被A催化的底物(或反应物)，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示__________________。
3．酶的作用条件较温和
(1)酶所催化的化学反应一般是在比较__________的条件下进行的。在______________条件下，酶的活性最高。
(2)______________等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。在__________左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。
1．(人教版必修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？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2．(人教版必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的__________，具有抗菌消炎的作用。在临床上与__________混合使用，能增强该物质的疗效。
[深化拓展]
底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
(1)图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)图乙：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正比。
(3)图丙：在其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上方移(对应b点位置)。
(4)温度、pH是通过影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率的；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物分子与酶分子接触的概率，进而影响酶促反应速率的。
1．酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 ( )
2．酶在催化反应完成后立即被分解。 ( )
3．酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。 ( )
4．胃蛋白酶发挥作用时伴随着ADP的生成。 ( )
5．酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同。 ( )
6．酶制剂适宜在最适温度和最适pH条件下保存。 ( )
1．如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？理由是
。
(2)B酶活性改变的原因是
。
2．酶抑制剂有两类，其中竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应，如模型A所示；非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性，如模型B所示。
(1)结合图示信息判断：高温、过酸、过碱对酶活性的影响与 的作用相同，通过增加底物浓度的方法可以降低或解除 对酶的抑制作用。
(2)研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究该氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B。
①实验思路：
。
②预期实验结果及结论：
。
酶的作用、本质和特性
1．(链接人教版必修1 P81－84正文、图示)下列有关酶的现象及其特性的对应关系，错误的是( )
A．8 000多种酶分别催化不同的化学反应，体现酶具有多样性
B．脲酶催化效率是无机催化剂的107～1013倍，体现酶具有高效性
C．脲酶除了催化尿素分解，对其他反应不起作用，体现酶的专一性
D．脲酶最适pH为8.0，体现酶的作用条件较温和
2．(链接人教版必修1 P79－80思考·讨论)10 23酶可以和靶标RNA结合并对其进行切割，10 23酶包含一个由15个核苷酸构成的催化结构域，该结构域的两侧为底物结合臂(如图所示)。下列说法正确的是( )
A．该酶被水解后可生成4种核糖核苷酸
B．该酶降低了RNA中氢键断裂所需的活化能
C．图示模型体现了酶催化的高效性
D．若改变结合臂的碱基序列，则该类酶可结合不同的底物
影响酶活性的因素
3．(链接人教版必修1 P84图5 3)已知某些水果中含有蛋白酶，水果提取物可作为嫩肉粉的主要成分，下图为水果提取物的嫩化效果(与蒸馏水相比)与pH的关系图。下列说法错误的是( )
A．水果提取物的相对有效性为1时表明其嫩化效果与水一样
B．炒肉过程中添加适量嫩肉粉效果最佳
C．蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使肉制品口感鲜嫩
D．由图可知，pH为8时菠萝提取物的嫩化效果最好
4．(链接人教版必修1 P82－83探究·实践)科研人员从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度，进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60 ℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析不正确的是( )
A．由图甲可知，该种微生物适合在较高温度的环境中生存
B．增加图甲各温度的实验组数，可使得到的最适温度范围更精准
C．图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高
D．图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
考点2 (探究·实践)探究酶的专一性和影响酶活性的条件
一、酶促反应和酶活性
1．酶促反应：酶所催化的化学反应一般是在____________的条件下进行的。
2．酶活性
(1)定义：酶催化特定____________的能力。
(2)表示方法：可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的____________表示。
二、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1．实验原理
(1)淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成____________。
(2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用____________鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
2．实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － ________ mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL ________ mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的___________试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
3．实验结论及分析
(1)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明_____________________________，2号试管不出现砖红色沉淀，说明____________________。结论：______________
____________________________________________________________________。
(2)该实验的自变量是____________；因变量是________________________。本实验设计思路是____________________________________。
三、探究温度对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理
(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____________及____________来判断酶的活性。
2．实验步骤与现象
试管 编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液
二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约5 min
三 将试管1与1′内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将试管2与2′内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将试管3与3′内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四 取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验 现象 ________ __________ ________
3．实验结论：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
四、探究pH对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理：2H2O22H2O＋O2。
(2)鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响单位时间内O2的生成量，可用____________________________来检验O2产生量的多少。
2．实验步骤与现象
试管 编号 试管1 试管2 试管3
实验步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液
二 1 mL蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验 现象 _______ _______ ______________________________________ ________________________________________________
3．实验结论：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
酶相关实验探究的“宜”和“不宜”
1．(链接人教版必修1 P81探究·实践)某小组进行下列探究活动，实验方案如下表所示。
组别 甲 乙 丙 丁
1%淀粉溶液3 mL ＋ － ＋ －
2%蔗糖溶液3 mL － ＋ － ＋
唾液淀粉酶溶液1 mL － － ＋ ＋
蒸馏水1 mL ＋ ＋ － －
37 ℃水浴10 min，分别加入检测试剂2 mL，摇匀，热水浴2 min，观 察并记录颜色变化
注：①“＋”表示加入，“－”表示不加入；②检测试剂为斐林试剂。
下列关于该实验的分析，正确的是( )
A．37 ℃水浴10 min，目的是让酶促反应充分进行
B．甲、乙两组是对照组，可证明酶的催化具有高效性
C．本实验无须调节pH，因为pH不是本实验的无关变量
D．本实验可选用碘液作为检测试剂，则无须热水浴2 min这一操作
2．(链接人教版必修1 P82探究·实践)实验材料的选择与实验目的相匹配是实验成功的关键。下列关于酶实验的选材与实验目的不相匹配的是( )
A．利用淀粉酶、蔗糖酶、淀粉和斐林试剂验证酶的专一性
B．利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性
D．利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响
考点3 细胞的能量“货币”ATP
一、ATP的结构和功能
1．元素组成：________________________。ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。
2．化学组成：1分子____________、1分子__________、3分子磷酸基团。其结构简式为____________。
3．结构
4．结构特点：ATP是一种________________，含有2个特殊的化学键；ATP的化学性质__________，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的____________。
5．含量特点：在细胞中含量少，ATP与ADP之间的转化快。
6．功能：驱动细胞生命活动的________________。
7．利用：物质合成、肌肉收缩、主动运输、电鳐发电、大脑思考等。
1．(人教版必修1 P86相关信息)写出图中的“A”的含义。
①________；②__________；③____________________；④____________________。
2．(人教版必修1 P89拓展应用T3)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明_____________________________________
_____________________________________________________________________。
二、ATP和ADP的相互转化过程比较
无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3．(人教版必修1 P87图5 4)ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？__________，原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________。
三、ATP供能的原理
1．ATP为主动运输供能示意图
2．ATP水解释放的____________使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，____________发生变化，__________也被改变，因而可以参与特定的化学反应。
四、ATP是细胞内流通的能量“货币”
1．化学反应中的能量变化与ATP的关系
(1)吸能反应：一般与ATP的____________相联系，如蛋白质的合成等。
(2)放能反应：一般与ATP的____________相联系，如葡萄糖的氧化分解。
2．能量通过____________在吸能反应和放能反应之间流通。
[深化拓展]
ATP产生量与O2供给量的关系分析
1．AMP可为人体细胞RNA的合成提供原料。 ( )
2．人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。 ( )
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 ( )
4．细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。 ( )
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 ( )
6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。
( )
蛋白质磷酸化和去磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最重要的机制。某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，调控蛋白质的活性和功能，如图所示。
(1)某种信号到达和信号减弱时发挥作用的酶分别是 ，体现了酶的 (填特性)。
(2)蛋白激酶催化的反应属于 (填“吸能”或“放能”)反应。
(3)蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会造成的结果是
ATP的结构及其合成和利用
1．(链接人教版必修1 P86相关信息)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是( )
A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中
2．(链接人教版必修1 P87图5 4)如图是ATP与ADP的循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是( )
A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢，②过程加快
D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞进行呼吸作用释放的能量
细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所
ATP结构和功能的拓展
3．(链接人教版必修1 P86相关信息)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。细胞内有多种高能磷酸化合物，如NTP和dNTP，每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。下图1为ATP的结构式、下图2为NTP和dNTP的结构式。下列叙述正确的是( )
A．①和②再加一个磷酸基团形成的整体，是构成DNA的基本单位
B．④中含有两个特殊的化学键，两个特殊的化学键都断裂会生成ADP和Pi
C．若图2中2′连接的X表示H，则该结构代表物质NTP
D．dATP的末端磷酸基团转移，可为某些吸能反应供能
4．(链接人教版必修1 P86正文、P88正文)睡眠是动物界普遍存在的现象，腺苷是一种重要的促眠物质。如图1为腺苷合成及转运示意图，图2是记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平变化的一种腺苷传感器。下列说法正确的是( )
A．AMP是合成DNA的基本单位
B．储存在囊泡中的ATP通过主动运输转运至胞外
C．ATP可被膜上的水解酶水解，脱去2个磷酸基团产生腺苷
D．腺苷与其受体结合可改变受体空间结构，使绿色荧光蛋白构象改变进而发出荧光
1．(2024·河北卷)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5 Ay3 Bi CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5 Ay3 Bi CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3 Bi CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
3．(2023·天津卷)衣原体是一类原核寄生生物，缺乏细胞呼吸相关酶，不能产生自身生命活动所需能量，因此需从寄主吸收( )
A．葡萄糖 B．糖原
C．淀粉 D．ATP
[夯实必备知识]自主诊断
考点1
一、1．(1)对照 促进过氧化氢 复燃不明显 过氧化氢酶 复燃明显 (2)实验对象 温度和催化剂 H2O2分解速率 气泡产生的多少 实验结果 (3)加热 催化作用 高效性
2．(1)容易发生化学反应 (2)降低化学反应 (3)温和 (4)乙 甲 酶降低的活化能 向上 提供能量
3．提示：①—f ②—a ③—c ④—d、e ⑤—b
4．蛋白质 RNA 核糖核苷酸 核糖体 活细胞 催化
二、1．(1)无机催化剂 更显著 (2)快速 (3)ab a c
2．(1)一种或一类 (2)有条不紊地(3)酶 不能被A催化的物质 3．(1)温和 最适温度和pH (2)高温、过酸、过碱 0 ℃
[落实实验基础]自主诊断
考点2
一、1．比较温和 2．(1)化学反应 (2)速率
二、1．(1)还原糖 (2)斐林试剂 2.2 2 斐林
3．(1)产生了还原糖，淀粉被水解 蔗糖没有被水解 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性 (2)底物的种类 底物是否被淀粉酶水解 探究同一种酶是否能催化不同底物水解
三、1．(2)是否出现蓝色 蓝色的深浅 2．变蓝 不变蓝 变蓝 3．高温、低温都影响酶的活性
四、1．(2)点燃的卫生香燃烧情况
2．卫生香燃烧猛烈 卫生香燃烧不猛烈 卫生香燃烧不猛烈
3．过酸、过碱都影响酶的活性
[夯实必备知识]自主诊断
考点3
一、1．C、H、O、N、P 2．腺嘌呤 核糖 A—P～P～P 3．特殊的化学键 磷酸基团 腺苷 4．高能磷酸化合物 不稳定 转移势能 6．直接能源物质
二、细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体 光能 暗反应
三、1．酶活性 末端磷酸基团 能量的转移 空间结构 2．磷酸基团 空间结构 活性
四、1．(1)水解 (2)合成 2．ATP分子
第8讲 酶和ATP
考点1
教材隐性知识
1．提示：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
2．提示：细胞壁 抗生素
澄清概念
1．×提示：酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
2．×提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。
3．√
4．×提示：胃蛋白酶可以分解蛋白质，蛋白质的水解不消耗ATP，不会伴随着ADP的生成。
5．×提示：低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存在两个温度对应的酶的活性相同。
6．×提示：酶制剂应在低温和最适pH条件下保存。
达成学科素养
1．提示：(1)不相同。A酶的酶活性不受蛋白酶影响，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质
(2)B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失
2．提示：(1)非竞争性抑制剂(模型B) 竞争性抑制剂(模型A)
(2)①在酶G量一定且底物浓度合适的反应体系中加入某氨基酸， 同时不断提高底物浓度，测定酶促反应速率变化 ②若酶促反应速率在一定范围内随底物浓度升高而加快，则说明该氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不发生变化，则说明该氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B
评价迁移应用
1．A [8 000多种酶分别催化不同的化学反应，体现酶具有专一性，A错误；脲酶催化效率是无机催化剂的107～1013倍，体现酶具有高效性，B正确；脲酶只能催化尿素分解而不能催化其他反应，这体现了酶的专一性，C正确；与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，脲酶最适pH为8.0，体现酶的作用条件较温和，D正确。]
2．D [据图可知，该酶的碱基中含有T，故该酶应是DNA酶，水解后产生4种脱氧核苷酸，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，但该酶的作用位点是C与G、G与U所在核苷酸间的磷酸二酯键，B错误；酶的高效性是与无机催化剂相比，图示过程没有无机催化剂，故不能体现酶的高效性，C错误；结合臂的碱基序列决定了酶与底物的特异性结合，故若改变结合臂的碱基序列，则该类酶可结合不同的底物，D正确。]
3．B [如果水果提取物的相对有效性(与蒸馏水相比)为1时，表明其嫩化效果与水一样，A正确；嫩化作用需要蛋白酶将肉中的蛋白质水解成小分子的多肽或氨基酸，炒肉过程中添加嫩肉粉，高温可能会破坏蛋白酶的结构使蛋白酶失活，从而不能起到水解肉中蛋白质的作用，B错误；蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使蛋白质分解为多肽或氨基酸，有利于人体吸收，使肉制品口感鲜嫩，C正确；由图可知，当pH为8时菠萝提取物的相对有效性最高，此时菠萝提取物的嫩化效果最好，D正确。]
4．B [由图甲可知，温度较高时，底物的剩余量减少，故酶活性较高，说明该种微生物适合在较高温度的环境中生存，A正确；图甲各温度的实验组数，随温度升高，酶的活性一直在增强，没有出现下降的趋势，故不能得到酶活性的最适温度范围，需要再增加温度范围，减小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；由于不能确定该酶的最适温度，故图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高，C正确；酶活性受温度和pH的影响，与底物的量无关，故图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D正确。]
考点2
评价迁移应用
1．A [底物和酶混合后，37 ℃水浴10 min，目的是让酶促反应充分进行，A正确；甲、乙两组是对照组，可证明酶的催化具有专一性，B错误；pH是本实验的无关变量，实验时无关变量要相同且适宜，本实验需调节pH，使其处于最适状态，C错误；淀粉遇碘变蓝，而无论蔗糖是否水解，均不能与碘液发生颜色变化，因此本实验不能选用碘液作为检测试剂，D错误。]
2．D [用同一种酶催化不同底物，或者用不同种类的酶催化同种底物，都能验证酶的专一性，A不符合题意；利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响，自变量是重金属离子的有无(浓度)，B不符合题意；利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液(过氧化氢酶)和氯化铁溶液(无机催化剂)验证酶的高效性，C不符合题意；酸也能催化淀粉水解，探究pH对酶活性的影响不适宜用淀粉当底物，D符合题意。]
考点3
教材隐性知识
1．提示：腺苷 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸
2．提示：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源
3．提示：不是 虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
澄清概念
1．√
2．×提示：ATP的合成和水解处于动态平衡之中，无论安静状态，还是剧烈运动中ATP的合成和水解的量基本相等。
3．×提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
4．×提示：放能反应是指能源物质氧化分解释放能量的反应。
5．×提示：无氧呼吸也能产生ATP。
6．×提示：内质网膜上不能产生ATP。
达成学科素养
提示：(1)蛋白激酶、蛋白磷酸酶 专一性 (2)吸能 (3)影响细胞信号传递，影响蛋白质功能发挥
评价迁移应用
1．C [ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子的主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊的化学键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。]
2．C [植物在黑暗条件下，能进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP，①过程也能发生，A正确；细胞中需要能量的生命活动绝大多数是由ATP直接提供的，故细胞中的吸能反应一般与②过程相联系，B正确；与处于平静状态时相比，剧烈运动时需要能量较多，所以①②过程都会加快，C错误；在动物细胞内，①过程发生的场所是细胞质基质和线粒体，所需的能量均来自细胞进行呼吸作用释放的能量，D正确。]
3．D [图1中②代表的是核糖，则①和②再加一个磷酸基团形成的整体，是构成RNA的基本单位，A错误；④中含有两个特殊的化学键，断裂③会生成ADP和Pi，两个特殊的化学键都断裂会形成AMP和两个Pi，B错误；若图2中2′连接的X表示H，则为脱氧核糖，该结构代表物质dNTP，C错误；dATP的末端磷酸基团转移，可释放能量，可以为某些吸能反应供能，D正确。]
4．D [分析题意，AMP是由ATP脱去两个磷酸基团后形成的，AMP是合成RNA的基本单位，A错误；分析图1可知，储存在囊泡中的ATP是通过胞吐方式转运至胞外的，B错误；ATP转运至胞外后，可被酶分解，脱去3个磷酸基团产生腺苷，C错误；分析图2可知，腺苷传感器的工作原理是腺苷与受体结合改变受体的空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并发出荧光，D正确。]
体验真题
1．D [一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温条件下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体这一结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。]
2．B [由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物降解的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物降解的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3 Bi CB与Ce5 Ay3 Bi CB相比，当缺少Ce5后，就无催化纤维素类底物降解的活性，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物降解的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2降解，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3 Bi CB与Ce5 Ay3 Bi CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物降解的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物降解的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5 Ay3 Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物降解的催化活性是否与CB相关，D正确。]
3．D [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。]
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第8讲 酶和ATP
必修1 分子与细胞
第二单元 细胞代谢
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．活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 3．解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
一、酶的作用和本质
1．酶的催化作用的实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解。
(1)方法步骤
考点1 酶的作用、本质和特性
对照
促进过氧化
氢
复燃不明显
过氧
化氢酶
复燃明显
(2)实验过程的变量及对照分析
实验对象
温度和催化剂
H2O2分解速率
气泡产生的多少
实验结果
(3)实验结论
加热
催化作用
高效性
2．酶的催化作用机理
(1)活化能：分子从常态转变为________________的活跃状态所需要的能量。
(2)酶催化作用的原理：____________的活化能。
(3)意义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在____条件下快速有序地进行。
容易发生化学反应
降低化学反应
温和
(4)酶作用原理曲线分析
①无酶催化的反应曲线是__，有酶催化的反应曲线是__。
②ca段的含义是在无催化剂的条件下，
反应所需要的活化能；ba段的含义
是______________。
③该反应中，若将酶催化改为无机催
化剂催化，则b点在纵轴上将____移动。
用加热的方法不能降低反应所需活化能，
但会________。
甲
乙
酶降低的活化能
向上
提供能量
3．酶本质的探究历程(连线)
4．酶的作用和本质
RNA
核糖氨基酸
核糖体
活细胞
催化
蛋白质
二、酶的特性
1．酶具有高效性
(1)原因：与__________相比，酶降低活化能的作用______，催化效率更高。
(2)意义：使细胞代谢____进行。
无机催化剂
更显著
快速
(3)数学模型：
①曲线_与_对比说明酶具有高效性。
②曲线_与_对比说明酶具有催化作用。
b
a
c
a
2．酶具有专一性
(1)定义：每一种酶只能催化__________化学反应。
(2)意义：使细胞代谢__________进行。
(3)物理模型：
说明：图中A表示__，B表示被A催化的底物(或反应物)，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示_________________。
一种或一类
有条不紊地
酶
不能被A催化的物质
3．酶的作用条件较温和
(1)酶所催化的化学反应一般是在比较____的条件下进行的。在______________条件下，酶的活性最高。
(2)__________________等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。在_____左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。
温和
最适温度和pH
高温、过酸、过碱
0 ℃
1．(人教版必修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？
______________________________________________________________________________________________________________________。
提示：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
2．(人教版必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的__________，具有抗菌消炎的作用。在临床上与__________混合使用，能增强该物质的疗效。
提示：细胞壁 抗生素
底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
[深化拓展]
(1)图甲：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)图乙：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正比。
(3)图丙：在其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上方移(对应b点位置)。
(4)温度、pH是通过影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率的；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物分子与酶分子接触的概率，进而影响酶促反应速率的。
1．酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 ( )
提示：酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
2．酶在催化反应完成后立即被分解。 ( )
提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。
3．酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。 ( )
×
√
×
4．胃蛋白酶发挥作用时伴随着ADP的生成。 ( )
提示：胃蛋白酶可以分解蛋白质，蛋白质的水解不消耗ATP，不会伴随着ADP的生成。
5．酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同。 ( )
提示：低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存在两个温度对应的酶的活性相同。
6．酶制剂适宜在最适温度和最适pH条件下保存。 ( )
×
提示：酶制剂应在低温和最适pH条件下保存。
×
×
1．如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)B酶活性改变的原因__________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：(1)不相同。A酶的酶活性不受蛋白酶影响，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质
(2)B酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失
2．酶抑制剂有两类，其中竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应，如模型A所示；非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性，如模型B所示。
(1)结合图示信息判断：高温、过酸、过碱对酶活性的影响与__________________的作用相同，通过增加底物浓度的方法可以降低或解除____________________对酶的抑制作用。
(2)研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究该氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B。
①实验思路：_______________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
②预期实验结果及结论：________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：(1)非竞争性抑制剂(模型B) 竞争性抑制剂(模型A)
(2)①在酶G量一定且底物浓度合适的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，测定酶促反应速率变化 ②若酶促反应速率在一定范围内随底物浓度升高而加快，则说明该氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不发生变化，则说明该氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B
考向1 酶的作用、本质和特性
1．(链接人教版必修1 P81－84正文、图示)下列有关酶的现象及其特性的对应关系，错误的是( )
A．8 000多种酶分别催化不同的化学反应，体现酶具有多样性
B．脲酶催化效率是无机催化剂的107～1013倍，体现酶具有高效性
C．脲酶除了催化尿素分解，对其他反应不起作用，体现酶的专一性
D．脲酶最适pH为8.0，体现酶的作用条件较温和
√
A [8 000多种酶分别催化不同的化学反应，体现酶具有专一性，A错误；脲酶催化效率是无机催化剂的107～1013倍，体现酶具有高效性，B正确；脲酶只能催化尿素分解而不能催化其他反应，这体现了酶的专一性，C正确；与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，脲酶最适pH为8.0，体现酶的作用条件较温和，D正确。]
2．(链接人教版必修1 P79－80思考·讨论)10-23酶可以和靶标RNA结合并对其进行切割，10-23酶包含一个由15个核苷酸构成的催化结构域，该结构域的两侧为底物结合臂(如图所示)。下列说法正确的是( )
A．该酶被水解后可生成4种
核糖核苷酸
B．该酶降低了RNA中氢键断裂
所需的活化能
C．图示模型体现了酶催化的高效性
D．若改变结合臂的碱基序列，则该类酶可结合不同的底物
√
D [据图可知，该酶的碱基中含有T，故该酶应是DNA酶，水解后产生4种脱氧核苷酸，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，但该酶的作用位点是C与G、G与U所在核苷酸间的磷酸二酯键，B错误；酶的高效性是与无机催化剂相比，图示过程没有无机催化剂，故不能体现酶的高效性，C错误；结合臂的碱基序列决定了酶与底物的特异性结合，故若改变结合臂的碱基序列，则该类酶可结合不同的底物，D正确。]
考向2 影响酶活性的因素
3．(链接人教版必修1 P84图5-3)已知某些水果中含有蛋白酶，水果提取物可作为嫩肉粉的主要成分，下图为水果提取物的嫩化效果(与蒸馏水相比)与pH的关系图。下列说法错误的是( )
A．水果提取物的相对有效性为1时
表明其嫩化效果与水一样
B．炒肉过程中添加适量嫩肉粉效果最佳
C．蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使肉制
品口感鲜嫩
D．由图可知，pH为8时菠萝提取物的嫩化效果最好
√
B [如果水果提取物的相对有效性(与蒸馏水相比)为1时，表明其嫩化效果与水一样，A正确；嫩化作用需要蛋白酶将肉中的蛋白质水解成小分子的多肽或氨基酸，炒肉过程中添加嫩肉粉，高温可能会破坏蛋白酶的结构使蛋白酶失活，从而不能起到水解肉中蛋白质的作用，B错误；蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使蛋白质分解为多肽或氨基酸，有利于人体吸收，使肉制品口感鲜嫩，C正确；由图可知，当pH为8时菠萝提取物的相对有效性最高，此时菠萝提取物的嫩化效果最好，D正确。]
4．(链接人教版必修1 P82－83探究·实践)科研人员从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度，进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60 ℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析不正确的是( )
A．由图甲可知，该种微生物适合在较高温度的环境中生存
B．增加图甲各温度的实验组数，可使得到的最适温度范围更精准
C．图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高
D．图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
√
B [由图甲可知，温度较高时，底物的剩余量减少，故酶活性较高，说明该种微生物适合在较高温度的环境中生存，A正确；图甲各温度的实验组数，随温度升高，酶的活性一直在增强，没有出现下降的趋势，故不能得到酶活性的最适温度范围，需要再增加温度范围，减小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；由于不能确定该酶的最适温度，故图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高，C正确；酶活性受温度和pH的影响，与底物的量无关，故图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D正确。]
一、酶促反应和酶活性
1．酶促反应：酶所催化的化学反应一般是在________的条件下进行的。
2．酶活性
(1)定义：酶催化特定________的能力。
(2)表示方法：可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的____表示。
考点2 (探究·实践)探究酶的专一性和影响酶活性的条件
比较温和
化学反应
速率
二、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1．实验原理
(1)淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成______。
(2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用________鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
还原糖
斐林试剂
2．实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － _ mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL _ mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的____试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
2
2
斐林
3．实验结论及分析
(1)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明_________________________，2号试管不出现砖红色沉淀，说明______________。结论：______________________________________________________________。
(2)该实验的自变量是__________；因变量是____________________。本实验设计思路是__________________________________。
产生了还原糖，淀
粉被水解
蔗糖没有被水解
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有
专一性
底物的种类
底物是否被淀粉酶水解
探究同一种酶是否能催化不同底物水解
三、探究温度对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理
(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____________及__________来判断酶的活性。
是否出现蓝色
蓝色的深浅
2．实验步骤与现象
试管编号 试管1 试管1′ 试管2 试管2′ 试管3 试管3′
实验步骤 一 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀
粉溶液
二 放入0 ℃冰水中约5 min 放入60 ℃热水中约5 min 放入100 ℃热水中约 5 min
三 将试管1与1′内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min 将试管2与2′内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min 将试管3与3′内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四 取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验 现象 ____ ______ ____
变蓝
不变蓝
变蓝
3．实验结论：________________________。
四、探究pH对酶活性的影响
1．实验原理
(1)反应原理：2H2O22H2O＋O2。
(2)鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响单位时间内O2的生成量，可用____________________来检验O2产生量的多少。
高温、低温都影响酶的活性
点燃的卫生香燃烧情况
2．实验步骤与现象
试管编号 试管1 试管2 试管3
实验 步骤 一 2滴过氧化氢酶溶液
二 1 mL 蒸馏水 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液 1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验现象 ________ ______ ________________ ________________
3．实验结论：________________________。
卫生香燃
烧猛烈
卫生香燃烧不猛烈
卫生香燃烧不猛烈
过酸、过碱都影响酶的活性
酶相关实验探究的“宜”和“不宜”
1．(链接人教版必修1 P81探究·实践)某小组进行下列探究活动，实验方案如下表所示。
组别 甲 乙 丙 丁
1%淀粉溶液3 mL ＋ － ＋ －
2%蔗糖溶液3 mL － ＋ － ＋
唾液淀粉酶溶液1 mL － － ＋ ＋
蒸馏水1 mL ＋ ＋ － －
37 ℃水浴10 min，分别加入检测试剂2 mL，摇匀，热水浴2 min，观察并记录颜色变化
注：①“＋”表示加入，“－”表示不加入；②检测试剂为斐林试剂。
下列关于该实验的分析，正确的是( )
A．37 ℃水浴10 min，目的是让酶促反应充分进行
B．甲、乙两组是对照组，可证明酶的催化具有高效性
C．本实验无须调节pH，因为pH不是本实验的无关变量
D．本实验可选用碘液作为检测试剂，则无须热水浴2 min这一操作
√
A [底物和酶混合后，37 ℃水浴10 min，目的是让酶促反应充分进行，A正确；甲、乙两组是对照组，可证明酶的催化具有专一性，B错误；pH是本实验的无关变量，实验时无关变量要相同且适宜，本实验需调节pH，使其处于最适状态，C错误；淀粉遇碘变蓝，而无论蔗糖是否水解，均不能与碘液发生颜色变化，因此本实验不能选用碘液作为检测试剂，D错误。]
2．(链接人教版必修1 P82探究·实践)实验材料的选择与实验目的相匹配是实验成功的关键。下列关于酶实验的选材与实验目的不相匹配的是( )
A．利用淀粉酶、蔗糖酶、淀粉和斐林试剂验证酶的专一性
B．利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性
D．利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响
√
D [用同一种酶催化不同底物，或者用不同种类的酶催化同种底物，都能验证酶的专一性，A不符合题意；利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响，自变量是重金属离子的有无(浓度)，B不符合题意；利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液(过氧化氢酶)和氯化铁溶液(无机催化剂)验证酶的高效性，C不符合题意；酸也能催化淀粉水解，探究pH对酶活性的影响不适宜用淀粉当底物，D符合题意。]
一、ATP的结构和功能
1．元素组成：________________。ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。
2．化学组成：1分子______、1分子____、3分子磷酸基团。其结构简式为___________。
考点3 细胞的能量“货币”ATP
C、H、O、N、P
腺嘌呤
核糖
A—P～P～P
3．结构
腺苷
特殊的化学键
磷酸基团
4．结构特点：ATP是一种_______________，含有2个特殊的化学键；ATP的化学性质______，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的________。
5．含量特点：在细胞中含量少，ATP与ADP之间的转化快。
6．功能：驱动细胞生命活动的____________。
7．利用：物质合成、肌肉收缩、主动运输、电鳐发电、大脑思考等。
高能磷酸化合物
不稳定
转移势能
直接能源物质
1．(人教版必修1 P86相关信息)写出图中的“A”的含义。
提示：腺苷 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸
①_______；②__________；③____________________；④____________________。
2．(人教版必修1 P89拓展应用T3)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明____________________________________________________________________________。
提示：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源
二、ATP和ADP的相互转化过程比较
细胞质基质、线粒体、
叶绿体
细胞质基质、线粒体
光能
暗物质
提醒：无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3．(人教版必修1 P87图5-4)ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：不是 虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
三、ATP供能的原理
1．ATP为主动运输供能示意图
酶活性
末端磷酸基团
能量的转移
空间结构
2．ATP水解释放的________使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，________发生变化，____也被改变，因而可以参与特定的化学反应。
磷酸基团
空间结构
活性
四、ATP是细胞内流通的能量“货币”
1．化学反应中的能量变化与ATP的关系
(1)吸能反应：一般与ATP的____相联系，如蛋白质的合成等。
(2)放能反应：一般与ATP的____相联系，如葡萄糖的氧化分解。
2．能量通过________在吸能反应和放能反应之间流通。
水解
合成
ATP分子
ATP产生量与O2供给量的关系分析
[深化拓展]
1．AMP可为人体细胞RNA的合成提供原料。 ( )
2．人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。 ( )
提示：ATP的合成和水解处于动态平衡之中，无论安静状态，还是剧烈运动中ATP的合成和水解的量基本相等。
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 ( )
提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
×
√
×
4．细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。 ( )
提示：放能反应是指能源物质氧化分解释放能量的反应。
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 ( )
提示：无氧呼吸也能产生ATP。
×
6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。 ( )
提示：内质网膜上不能产生ATP。
×
×
蛋白质磷酸化和去磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最重要的机制。某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，调控蛋白质的活性和功能，如图所示。
(1)某种信号到达和信号减弱时发挥作用的酶分别是________________________，体现了酶的__________(填特性)。
(2)蛋白激酶催化的反应属于________(填“吸能”或“放能”)反应。
(3)蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会造成的结果是____________________________________________。
提示：(1)蛋白激酶、蛋白磷酸酶 专一性 (2)吸能 (3)影响细胞信号传递，影响蛋白质功能发挥
考向1 ATP的结构及其合成和利用
1．(链接人教版必修1 P86相关信息)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是( )
A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B．用α位32 P标记的ATP可以合成带有32 P的RNA
C．β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中
√
C [ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子的主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32 P标记的ATP可以合成带有32 P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊的化学键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。]
2．(链接人教版必修1 P87图5-4)如图是ATP与ADP的循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是( )
A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢，②过程加快
D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞进行呼吸作用释放的能量
√
C [植物在黑暗条件下，能进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP，①过程也能发生，A正确；细胞中需要能量的生命活动绝大多数是由ATP直接提供的，故细胞中的吸能反应一般与②过程相联系，B正确；与处于平静状态时相比，剧烈运动时需要能量较多，所以①②过程都会加快，C错误；在动物细胞内，①过程发生的场所是细胞质基质和线粒体，所需的能量均来自细胞进行呼吸作用释放的能量，D正确。]
题后归纳 细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所
考向2 ATP结构和功能的拓展
3．(链接人教版必修1 P86相关信息)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。细胞内有多种高能磷酸化合物，如NTP和dNTP，每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。下图1为ATP的结构式、下图2为NTP和dNTP的结构式。下列叙述正确的是( )
A．①和②再加一个磷酸基团形成的整体，是构成DNA的基本单位
B．④中含有两个特殊的化学键，两个特殊的化学键都断裂会生成ADP和Pi
C．若图2中2′连接的X表示H，则该结构代表物质NTP
D．dATP的末端磷酸基团转移，可为某些吸能反应供能
√
D [图1中②代表的是核糖，则①和②再加一个磷酸基团形成的整体，是构成RNA的基本单位，A错误；④中含有两个特殊的化学键，断裂③会生成ADP和Pi，两个特殊的化学键都断裂会形成AMP和两个Pi，B错误；若图2中2′连接的X表示H，则为脱氧核糖，该结构代表物质dNTP，C错误；dATP的末端磷酸基团转移，可释放能量，可以为某些吸能反应供能，D正确。]
4．(链接人教版必修1 P86正文、P88正文)睡眠是动物界普遍存在的现象，腺苷是一种重要的促眠物质。如图1为腺苷合成及转运示意图，图2是记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平变化的一种腺苷传感器。下列说法正确的是( )
A．AMP是合成DNA的基本单位
B．储存在囊泡中的ATP通过主动运输转运至胞外
C．ATP可被膜上的水解酶水解，脱去2个磷酸基团产生腺苷
D．腺苷与其受体结合可改变受体空间结构，使绿色荧光蛋白构象改变进而发出荧光
√
D [分析题意，AMP是由ATP脱去两个磷酸基团后形成的，AMP是合成RNA的基本单位，A错误；分析图1可知，储存在囊泡中的ATP是通过胞吐方式转运至胞外的，B错误；ATP转运至胞外后，可被酶分解，脱去3个磷酸基团产生腺苷，C错误；分析图2可知，腺苷传感器的工作原理是腺苷与受体结合改变受体的空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并发出荧光，D正确。]
体验真题 感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·河北卷)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
D [一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温条件下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体这一结构，C错误；成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。]
2．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
√
B [由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物降解的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物降解的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就无催化纤维素类底物降解的活性，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物降解的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2降解，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物降解的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物降解的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物降解的催化活性是否与CB相关，D正确。]
3．(2023·天津卷)衣原体是一类原核寄生生物，缺乏细胞呼吸相关酶，不能产生自身生命活动所需能量，因此需从寄主吸收( )
A．葡萄糖 B．糖原
C．淀粉 D．ATP
√
D [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。]
1．(2024·广东名校联盟期中)苹果、土豆切开后会变色发黑，该现象被称为酶促褐变。褐变是植物细胞中的多酚氧化酶催化无色多酚类物质生成褐色醌类物质的过程。下列相关说法正确的是( )
课时数智作业(八) 酶和ATP
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A．多酚氧化酶能够使多酚类物质转变为容易发生化学反应的活跃状态
B．多酚氧化酶为化学反应提供所需的活化能
C．多酚氧化酶在细胞外不可发挥作用
D．土豆爆炒后仍可发生酶促褐变
√
题号
1
3
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4
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A [多酚氧化酶可以降低化学反应所需的活化能，能够使多酚类物质转变为容易发生化学反应的活跃状态，A正确；多酚氧化酶起催化作用，可以降低化学反应所需的活化能，但不能为化学反应提供所需的活化能，B错误；多酚氧化酶在细胞内外都可发挥作用，C错误；土豆爆炒后，经高温处理，所含多酚氧化酶被高温破坏而失活，无法发生酶促褐变，D错误。]
题号
1
3
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2．(2024·广东肇庆二模)普洱茶含有脂肪酶，可促进脂肪分解，达到减肥的效果，因此备受人们喜爱。普洱茶的制作工艺流程一般为采摘→萎凋→杀青→揉捻→解块、晾晒→发酵→干燥、筛分、存储。下列说法错误的是
( )
A．萎凋的目的是使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用
B．干燥过程中的高温使酶失活，冷却降温后酶的活性恢复正常
C．酶的活性受温度等因素的影响，因此在发酵过程中需控制好发酵温度
D．喝普洱茶可以减肥，说明酶可以在生物体外起作用
√
题号
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B [萎凋的目的是减少水分，使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用，A正确；高温使酶变性失活，活性不能恢复，B错误；温度等因素会影响酶的活性，因此在发酵过程中需控制好发酵温度，C正确；喝普洱茶可以减肥，说明脂肪酶在普洱茶以外发挥了作用，说明酶可以在生物体外起作用，D正确。]
题号
1
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3．(2024·江西师范大学附中模拟)细菌学家弗莱明将细菌接种到人的泪液中，发现细菌很快死亡。经研究发现在人的眼泪中找到一种可以催化细菌细胞壁水解的蛋白质——溶菌酶。下列有关叙述正确的是( )
A．溶菌酶在人体泪腺细胞中的溶酶体内由氨基酸脱水缩合而成
B．溶菌酶属于免疫活性物质，参与特异性免疫
C．溶菌酶经低温处理后活性降低，适当升温后酶活性可恢复
D．溶菌酶可催化多种细菌细胞壁的水解，说明其不具有专一性
√
题号
1
3
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12
C [氨基酸脱水缩合形成溶菌酶的场所是核糖体，不是溶酶体，A错误；溶菌酶属于免疫活性物质，参与非特异性免疫，B错误；溶菌酶作为一种酶，其化学本质是蛋白质，经低温处理后活性降低，但空间结构未改变，没有失活，适当升温后酶活性可恢复，C正确；酶具有专一性，可催化一种或一类化学反应，溶菌酶可催化多种细菌细胞壁的水解，说明其可催化一类化学反应，具有专一性，D错误。]
题号
1
3
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12
4．(2024·湖北武汉二模)多酶片常用于治疗消化不良。多酶片为双层结构，外层为糖衣，内层为肠溶衣。糖衣包裹的是胃蛋白酶，肠溶衣包裹胰蛋白酶、胰淀粉酶等胰酶，如图所示。药物先进入胃，再进入肠，定点崩解发挥疗效。下列相关分析错误的是( )
A．患者服用多酶片时应整片吞服，不宜
捣碎或嚼碎服用
B．食物中的蛋白质均在胃中被消化，淀
粉均在小肠中被消化
C．肠溶衣中的化学成分在酸性环境中不易被分解
D．胃蛋白酶和胰酶的最适pH差异较大，但两者的最适温度相似
√
题号
1
3
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11
12
B [患者服用多酶片时应整片吞服，不宜捣碎或嚼碎服用，避免嚼碎后的胰酶在胃中变性失活，A正确；淀粉的消化从口腔开始，蛋白质的消化是从胃开始的，且两者都最终会在小肠被消化，B错误；肠溶衣中的化学成分在酸性环境中不易被分解，可防止胰酶在胃中的酸性环境下变性失活，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1.5，胰酶的最适pH为7.0左右，两者最适pH差异较大，但两者的最适温度相似，均为37 ℃左右，D正确。]
题号
1
3
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12
5．(2024·广东湛江模拟)NTP家族由 ATP(腺苷三磷酸)、GTP(鸟苷三磷酸)、UTP(尿苷三磷酸)和CTP(胞苷三磷酸)构成。它们的结构只是碱基不同，如图是ATP的化学结构图，A、B表示物质，α、β、γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是( )
题号
1
3
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11
12
A．物质A和B分别是腺嘌呤和核糖，A和B组成腺苷
B．许多吸能反应与 ATP的水解反应相联系
C．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
D．CTP 中的胞苷(C)由胞嘧啶和脱氧核糖构成
√
题号
1
3
5
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12
D [ATP的结构式可简写成A—P～P～P，式中A代表腺苷，由腺嘌呤(A)和核糖(B)组成，A正确；ATP的水解反应是放能反应，与之相联系的是吸收能量的反应，B正确；1分子GTP彻底水解可得到鸟嘌呤(G)、核糖和磷酸，C正确；CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和核糖构成，D错误。]
题号
1
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11
12
6．(2024·广东实验中学检测)某生物学兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )
题号
1
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11
12
A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
√
题号
1
3
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2
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C [由图可知，不同的温度条件下降低化学反应活化能效率最高的微生物种类不同，三种微生物的酶在最适温度下，降低化学反应活化能的效率都高，A错误；在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物乙，B错误；由图可知，对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C正确；若将温度改为pH，则所得实验结果一般不相同，强酸和强碱下酶都会失活，D错误。]
题号
1
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7．(2024·深圳罗湖区期末)下图甲是过氧化氢酶活性受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。若改变该酶促反应的某一初始条件，以下分析或判断正确的是( )
题号
1
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12
A．若pH＝a，则e点向下移动，d点向左移动
B．若pH＝c，过氧化氢酶中的肽键将被破坏而失活
C．若H2O2量增加，则e点不移动，d点向左移动
D．若反应温度降低，则e点不移动，d点向右移动
√
题号
1
3
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12
D [pH＝a时，酶的活性下降，不改变化学反应平衡点，但到达平衡点的时间延长，图乙 e 点不变，d 点右移，A错误；若pH＝c，催化速率为零，pH过高，过氧化氢酶的本质是蛋白质，会变性失活，只是空间结构被破坏，肽键没有断裂，B错误；H2O2量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即e点上移，d点右移，C错误；图乙表示在最适温度下，温度降低时，酶的活性下降，不改变化学反应平衡点，但到达平衡点的时间延长，图乙 e 点不变，d 点右移，D正确。]
题号
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8．(2024·湖北武汉一模)研究发现，温度越高蛋白质分子热运动越快，分子内的氢键等弱键的断裂程度增加，立体结构被破坏程度增加。如图为β-葡萄糖苷酶在不同条件下分别处理20 min、60 min、120 min后的实验结果。下列叙述错误的是( )
题号
1
3
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2
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11
12
A．该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是酶相对活性
B．该酶活性随温度升高、处理时间延长而降低
C．图示结果说明处理时间会影响酶的最适温度
D．处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏
√
题号
1
3
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2
4
6
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7
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11
12
B [由图可知，该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是酶相对活性，A正确；由图可知，在37 ℃之前，该酶的活性随温度的升高而提高，处理60 min的酶活性比处理20 min的酶活性大，因此无法得出该酶活性随温度、处理时间延长而降低的结论，B错误；β-葡萄糖苷酶在处理20 min时，该酶活性的最适温度为42 ℃，β-葡萄糖苷酶在处理60 min时，该酶活性的最适温度为37 ℃，β-葡萄糖苷酶在处理120 min时，该酶活性的最适温度为37 ℃，C正确；温度越高蛋白质分子热运动越快，蛋白质分子内的氢键等弱键的断裂程度也增加，蛋白质立体结构被破坏程度增加，由此推测处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏，D正确。]
题号
1
3
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10
11
12
9．(2024·广东揭阳期中)两种常用农药久效磷、敌百虫都是通过抑制害虫体内某消化酶活性来杀灭害虫的。为确定两种农药抑制酶活性的机制，某学校生物兴趣小组进行了实验，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
题号
1
3
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2
4
6
8
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9
10
11
12
A．这两种农药对消化酶活性的抑制能通过增加底物浓度来缓解
B．该实验的测量指标可以是单位时间内底物的消耗量
C．久效磷可能与底物竞争酶的结合部位，抑制作用可逆
D．敌百虫可能导致酶的活性部位功能丧失，抑制作用不可逆
√
题号
1
3
5
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12
A [结合题图曲线，施加久效磷后，随着底物浓度增加，反应速率提高，所以久效磷可能与底物竞争酶的结合部位，抑制作用可逆，是可逆性抑制剂，而施加敌百虫后，随着底物浓度增加，酶促反应速率在较低的水平保持稳定，所以敌百虫是不可逆抑制剂，故这两种农药对消化酶活性的抑制并非均能通过增加底物浓度来缓解，A错误，C、D正确；测定酶促反应速率可以测定单位时间内底物的消耗量，B正确。]
题号
1
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10．(2024·山东临沂期末)从某微生物中提取出的淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖。取适量该淀粉酶分别在不同温度下水解等量淀粉，并在1 h末和2 h末测定产物麦芽糖的含量。下列说法错误的是( )
题号
1
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12
A．该实验的自变量是反应温度和反应时间
B．15 ℃条件下，6 h末麦芽糖含量有可能达到1.8 g/mL
C．35 ℃条件下，1～2 h麦芽糖生成量比0～1 h少最可能是因为淀粉酶变性了
D．若第2 h末将45 ℃实验组的温度降至25 ℃，3 h末麦芽糖含量还是0.1 g/mL
√
题号
1
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6
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12
C [取适量该淀粉酶分别在不同温度下水解等量淀粉，并在1 h末和2 h末测定产物麦芽糖的含量，所以该实验的自变量是反应温度和反应时间，A正确；据图可知，15 ℃条件下，该淀粉酶每小时使麦芽糖含量增加0.3 g/mL，而淀粉完全水解产生的麦芽糖总含量为1.8 mg/L，所以15 ℃下淀粉被全部水解共需要6 h，B正确；35 ℃第2 h只增加了0.3 g/mL，是因为在第1 h内生成了麦芽糖1.5 g/mL，留给第2 h反应的淀粉少，不是酶已变性，C错误；若第2 h末将45 ℃实验组的温度降至25 ℃，45 ℃时，酶已经变性，不能发挥作用，所以3 h 末麦芽糖含量还是0.1 g/mL，D正确。]
题号
1
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12
11．(2024·安徽安庆三模)细胞中少部分ATP会在酶的催化下形成cAMP，cAMP在调节细胞代谢方面发挥重要作用。下图甲是肾小管上皮细胞部分生理过程图解，图乙是该细胞膜局部亚显微结构模式图。以下说法错误的是( )
题号
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A．图甲中a→b→c表明cAMP可调节酶的活性从而影响基因表达以合成更多水通道蛋白
B．图甲中，cAMP在细胞中具有传递信息的作用，引起其含量变化的可能是抗利尿激素
C．图乙1～5过程可以说明细胞膜具有选择透过性，其中1和5过程均需要消耗ATP
D．在植物细胞中，催化ATP合成的酶主要位于线粒体内膜、叶绿体内膜和类囊体薄膜上
√
题号
1
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D [图甲中信号分子与受体结合，可促进细胞内的ATP形成cAMP，cAMP调节相关酶的活性可促进水通道蛋白基因的转录和翻译，形成水通道蛋白分布在细胞膜上，促进水分的吸收，A正确；因为抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水分的重吸收，而图甲中cAMP在细胞中被称为“第二信使”，则该过程中的“第一信使”指的是垂体释放的抗利尿激素，B正确；图乙的1～5过程中，逆浓度梯度运输的为1和5，为主动运输方式，需要消耗ATP，而2、3、4均为顺浓度梯度运输，不消耗ATP，被动运输和主动运输均体现了细胞膜的选择透过性，C正确；叶绿体内膜上无催化ATP合成的酶，D错误。]
题号
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12
12．(12分)(2024·吉林长春二模)腌制的泡菜往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上泡菜中的细菌含量进行检测。荧光素接受细菌细胞ATP中提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。分析并回答下列问题。
(1)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换的形式是_________________。ATP的水解一般与______________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。
化学能→光能(1分)
吸能反应(1分)
题号
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(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”的操作过程是：①将泡菜研磨后离心处理，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_____________________，在适宜条件下进行反应；②记录__________并计算ATP含量；③测算出细菌数量。
荧光素和荧光素酶
发光强度
题号
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(3)酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，实验结果如图1。不同的抑制剂抑制酶活性原理如图2所示。
题号
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①据图1分析，随着底物浓度升高，________ (填抑制剂类型)的抑制作用逐渐减小。据图2分析，两种抑制剂降低酶促反应速率的原因分别是_____________________________________________________________________________________________________________________________。
②结合图1和图2分析抑制剂Ⅰ属于_____性抑制剂。
抑制剂Ⅰ
抑制剂Ⅰ为竞争性抑制剂，通过与底物竞争结合位点，使酶
的活性降低；抑制剂Ⅱ为非竞争性抑制剂，通过改变酶的结构，使
酶的活性降低
题号
1
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竞争
[解析] ATP又叫腺苷三磷酸，简称为ATP，其结构式是：A—P～P～P；A表示腺苷、T表示三个、P表示磷酸基团；“～”表示特殊化学键；ATP是生命活动能量的直接来源，ATP来源于光合作用和呼吸作用；放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系。(1)根据荧光素接受细菌细胞 ATP 中提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光可知，“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是化学能转变为光能，最终发出荧光；放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系。
题号
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(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”的操作过程是：①将泡菜研磨后进行离心处理，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，加入等量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。(3)①依据图1可知，抑制剂Ⅰ所示曲线，随着底物浓度的升高，抑制剂的抑制作用逐渐减小，结合图2可知，该抑制剂发挥作用时，只是与底物竞争酶的活性中心，并没有改变酶的结构，属于竞争性抑制剂；而抑制剂Ⅱ所示曲线表示酶促反应速率降低，可知该抑制剂属于非竞争性抑制剂，改变了酶的结构，使酶的活性降低，酶促反应速率减慢。②结合图1和图2，可知，抑制剂Ⅰ不改变酶的结构，属于竞争性抑制剂。
题号
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谢 谢 ！课时数智作业(八) 酶和ATP
1．(2024·广东名校联盟期中)苹果、土豆切开后会变色发黑，该现象被称为酶促褐变。褐变是植物细胞中的多酚氧化酶催化无色多酚类物质生成褐色醌类物质的过程。下列相关说法正确的是( )
A．多酚氧化酶能够使多酚类物质转变为容易发生化学反应的活跃状态
B．多酚氧化酶为化学反应提供所需的活化能
C．多酚氧化酶在细胞外不可发挥作用
D．土豆爆炒后仍可发生酶促褐变
2．(2024·广东肇庆二模)普洱茶含有脂肪酶，可促进脂肪分解，达到减肥的效果，因此备受人们喜爱。普洱茶的制作工艺流程一般为采摘→萎凋→杀青→揉捻→解块、晾晒→发酵→干燥、筛分、存储。下列说法错误的是( )
A．萎凋的目的是使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用
B．干燥过程中的高温使酶失活，冷却降温后酶的活性恢复正常
C．酶的活性受温度等因素的影响，因此在发酵过程中需控制好发酵温度
D．喝普洱茶可以减肥，说明酶可以在生物体外起作用
3．(2024·江西师范大学附中模拟)细菌学家弗莱明将细菌接种到人的泪液中，发现细菌很快死亡。经研究发现在人的眼泪中找到一种可以催化细菌细胞壁水解的蛋白质——溶菌酶。下列有关叙述正确的是( )
A．溶菌酶在人体泪腺细胞中的溶酶体内由氨基酸脱水缩合而成
B．溶菌酶属于免疫活性物质，参与特异性免疫
C．溶菌酶经低温处理后活性降低，适当升温后酶活性可恢复
D．溶菌酶可催化多种细菌细胞壁的水解，说明其不具有专一性
4．(2024·湖北武汉二模)多酶片常用于治疗消化不良。多酶片为双层结构，外层为糖衣，内层为肠溶衣。糖衣包裹的是胃蛋白酶，肠溶衣包裹胰蛋白酶、胰淀粉酶等胰酶，如图所示。药物先进入胃，再进入肠，定点崩解发挥疗效。下列相关分析错误的是( )
A．患者服用多酶片时应整片吞服，不宜捣碎或嚼碎服用
B．食物中的蛋白质均在胃中被消化，淀粉均在小肠中被消化
C．肠溶衣中的化学成分在酸性环境中不易被分解
D．胃蛋白酶和胰酶的最适pH差异较大，但两者的最适温度相似
5．(2024·广东湛江模拟)NTP家族由 ATP(腺苷三磷酸)、GTP(鸟苷三磷酸)、UTP(尿苷三磷酸)和CTP(胞苷三磷酸)构成。它们的结构只是碱基不同，如图是ATP的化学结构图，A、B表示物质，α、β、γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是( )
A．物质A和B分别是腺嘌呤和核糖，A和B组成腺苷
B．许多吸能反应与 ATP的水解反应相联系
C．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
D．CTP 中的胞苷(C)由胞嘧啶和脱氧核糖构成
6．(2024·广东实验中学检测)某生物学兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同
7．(2024·深圳罗湖区期末)下图甲是过氧化氢酶活性受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。若改变该酶促反应的某一初始条件，以下分析或判断正确的是( )
A．若pH＝a，则e点向下移动，d点向左移动
B．若pH＝c，过氧化氢酶中的肽键将被破坏而失活
C．若H2O2量增加，则e点不移动，d点向左移动
D．若反应温度降低，则e点不移动，d点向右移动
8．(2024·湖北武汉一模)研究发现，温度越高蛋白质分子热运动越快，分子内的氢键等弱键的断裂程度增加，立体结构被破坏程度增加。如图为β-葡萄糖苷酶在不同条件下分别处理20 min、60 min、120 min后的实验结果。下列叙述错误的是( )
A．该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是酶相对活性
B．该酶活性随温度升高、处理时间延长而降低
C．图示结果说明处理时间会影响酶的最适温度
D．处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏
9．(2024·广东揭阳期中)两种常用农药久效磷、敌百虫都是通过抑制害虫体内某消化酶活性来杀灭害虫的。为确定两种农药抑制酶活性的机制，某学校生物兴趣小组进行了实验，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A．这两种农药对消化酶活性的抑制能通过增加底物浓度来缓解
B．该实验的测量指标可以是单位时间内底物的消耗量
C．久效磷可能与底物竞争酶的结合部位，抑制作用可逆
D．敌百虫可能导致酶的活性部位功能丧失，抑制作用不可逆
10．(2024·山东临沂期末)从某微生物中提取出的淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖。取适量该淀粉酶分别在不同温度下水解等量淀粉，并在1 h末和2 h末测定产物麦芽糖的含量。下列说法错误的是( )
A．该实验的自变量是反应温度和反应时间
B．15 ℃条件下，6 h末麦芽糖含量有可能达到1.8 g/mL
C．35 ℃条件下，1～2 h麦芽糖生成量比0～1 h少最可能是因为淀粉酶变性了
D．若第2 h末将45 ℃实验组的温度降至25 ℃，3 h末麦芽糖含量还是0.1 g/mL
11．(2024·安徽安庆三模)细胞中少部分ATP会在酶的催化下形成cAMP，cAMP在调节细胞代谢方面发挥重要作用。下图甲是肾小管上皮细胞部分生理过程图解，图乙是该细胞膜局部亚显微结构模式图。以下说法错误的是( )
A．图甲中a→b→c表明cAMP可调节酶的活性从而影响基因表达以合成更多水通道蛋白
B．图甲中，cAMP在细胞中具有传递信息的作用，引起其含量变化的可能是抗利尿激素
C．图乙1～5过程可以说明细胞膜具有选择透过性，其中1和5过程均需要消耗ATP
D．在植物细胞中，催化ATP合成的酶主要位于线粒体内膜、叶绿体内膜和类囊体薄膜上
12．(12分)(2024·吉林长春二模)腌制的泡菜往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上泡菜中的细菌含量进行检测。荧光素接受细菌细胞ATP中提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。分析并回答下列问题。
(1)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换的形式是___________________。ATP的水解一般与_________________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。
(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”的操作过程是：①将泡菜研磨后离心处理，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_____________________，在适宜条件下进行反应；②记录_________________并计算ATP含量；③测算出细菌数量。
(3)酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，实验结果如图1。不同的抑制剂抑制酶活性原理如图2所示。
①据图1分析，随着底物浓度升高，____________(填抑制剂类型)的抑制作用逐渐减小。据图2分析，两种抑制剂降低酶促反应速率的原因分别是____________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②结合图1和图2分析抑制剂Ⅰ属于__________性抑制剂。
课时数智作业(八)
1．A [多酚氧化酶可以降低化学反应所需的活化能，能够使多酚类物质转变为容易发生化学反应的活跃状态，A正确；多酚氧化酶起催化作用，可以降低化学反应所需的活化能，但不能为化学反应提供所需的活化能，B错误；多酚氧化酶在细胞内外都可发挥作用，C错误；土豆爆炒后，经高温处理，所含多酚氧化酶被高温破坏而失活，无法发生酶促褐变，D错误。]
2．B [萎凋的目的是减少水分，使脂肪酶活化，发挥其降低化学反应活化能的作用，A正确；高温使酶变性失活，活性不能恢复，B错误；温度等因素会影响酶的活性，因此在发酵过程中需控制好发酵温度，C正确；喝普洱茶可以减肥，说明脂肪酶在普洱茶以外发挥了作用，说明酶可以在生物体外起作用，D正确。]
3．C [氨基酸脱水缩合形成溶菌酶的场所是核糖体，不是溶酶体，A错误；溶菌酶属于免疫活性物质，参与非特异性免疫，B错误；溶菌酶作为一种酶，其化学本质是蛋白质，经低温处理后活性降低，但空间结构未改变，没有失活，适当升温后酶活性可恢复，C正确；酶具有专一性，可催化一种或一类化学反应，溶菌酶可催化多种细菌细胞壁的水解，说明其可催化一类化学反应，具有专一性，D错误。]
4．B [患者服用多酶片时应整片吞服，不宜捣碎或嚼碎服用，避免嚼碎后的胰酶在胃中变性失活，A正确；淀粉的消化从口腔开始，蛋白质的消化是从胃开始的，且两者都最终会在小肠被消化，B错误；肠溶衣中的化学成分在酸性环境中不易被分解，可防止胰酶在胃中的酸性环境下变性失活，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1.5，胰酶的最适pH为7.0左右，两者最适pH差异较大，但两者的最适温度相似，均为37 ℃左右，D正确。]
5．D [ATP的结构式可简写成A—P～P～P，式中A代表腺苷，由腺嘌呤(A)和核糖(B)组成，A正确；ATP的水解反应是放能反应，与之相联系的是吸收能量的反应，B正确；1分子GTP彻底水解可得到鸟嘌呤(G)、核糖和磷酸，C正确；CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和核糖构成，D错误。]
6．C [由图可知，不同的温度条件下降低化学反应活化能效率最高的微生物种类不同，三种微生物的酶在最适温度下，降低化学反应活化能的效率都高，A错误；在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物乙，B错误；由图可知，对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C正确；若将温度改为pH，则所得实验结果一般不相同，强酸和强碱下酶都会失活，D错误。]
7．D [pH＝a时，酶的活性下降，不改变化学反应平衡点，但到达平衡点的时间延长，图乙 e 点不变，d 点右移，A错误；若pH＝c，催化速率为零，pH过高，过氧化氢酶的本质是蛋白质，会变性失活，只是空间结构被破坏，肽键没有断裂，B错误；H2O2量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即e点上移，d点右移，C错误；图乙表示在最适温度下，温度降低时，酶的活性下降，不改变化学反应平衡点，但到达平衡点的时间延长，图乙 e 点不变，d 点右移，D正确。]
8．B [由图可知，该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是酶相对活性，A正确；由图可知，在37 ℃之前，该酶的活性随温度的升高而提高，处理60 min的酶活性比处理20 min的酶活性大，因此无法得出该酶活性随温度、处理时间延长而降低的结论，B错误；β葡萄糖苷酶在处理20 min时，该酶活性的最适温度为42 ℃，β葡萄糖苷酶在处理60 min时，该酶活性的最适温度为37 ℃，β葡萄糖苷酶在处理120 min时，该酶活性的最适温度为37 ℃，C正确；温度越高蛋白质分子热运动越快，蛋白质分子内的氢键等弱键的断裂程度也增加，蛋白质立体结构被破坏程度增加，由此推测处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏，D正确。]
9．A [结合题图曲线，施加久效磷后，随着底物浓度增加，反应速率提高，所以久效磷可能与底物竞争酶的结合部位，抑制作用可逆，是可逆性抑制剂，而施加敌百虫后，随着底物浓度增加，酶促反应速率在较低的水平保持稳定，所以敌百虫是不可逆抑制剂，故这两种农药对消化酶活性的抑制并非均能通过增加底物浓度来缓解，A错误，C、D正确；测定酶促反应速率可以测定单位时间内底物的消耗量，B正确。]
10．C [取适量该淀粉酶分别在不同温度下水解等量淀粉，并在1 h末和2 h末测定产物麦芽糖的含量，所以该实验的自变量是反应温度和反应时间，A正确；据图可知，15 ℃条件下，该淀粉酶每小时使麦芽糖含量增加0.3 g/mL，而淀粉完全水解产生的麦芽糖总含量为1.8 mg/L，所以15 ℃下淀粉被全部水解共需要6 h，B正确；35 ℃第2 h只增加了0.3 g/mL，是因为在第1 h内生成了麦芽糖1.5 g/mL，留给第2 h反应的淀粉少，不是酶已变性，C错误；若第2 h末将45 ℃实验组的温度降至25 ℃，45 ℃时，酶已经变性，不能发挥作用，所以3 h 末麦芽糖含量还是0.1 g/mL，D正确。]
11．D [图甲中信号分子与受体结合，可促进细胞内的ATP形成cAMP，cAMP调节相关酶的活性可促进水通道蛋白基因的转录和翻译，形成水通道蛋白分布在细胞膜上，促进水分的吸收，A正确；因为抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水分的重吸收，而图甲中cAMP在细胞中被称为“第二信使”，则该过程中的“第一信使”指的是垂体释放的抗利尿激素，B正确；图乙的1～5过程中，逆浓度梯度运输的为1和5，为主动运输方式，需要消耗ATP，而2、3、4均为顺浓度梯度运输，不消耗ATP，被动运输和主动运输均体现了细胞膜的选择透过性，C正确；叶绿体内膜上无催化ATP合成的酶，D错误。]
12．(除标注外，每空2分，共12分)(1)化学能→光能(1分) 吸能反应(1分) (2)荧光素和荧光素酶 发光强度 (3)抑制剂Ⅰ 抑制剂Ⅰ为竞争性抑制剂，通过与底物竞争结合位点，使酶的活性降低；抑制剂Ⅱ为非竞争性抑制剂，通过改变酶的结构，使酶的活性降低 竞争
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