【高考突破方案】必修一 专题3 第1讲 酶和ATP -讲义（教师版） 高考生物一轮复习

第1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.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 3.探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素 生命观念 运用物质与能量观，分析ATP的合成、利用
科学思维 运用演绎与推理的方法探究酶的本质
科学探究 通过对酶相关实验的设计与分析，掌握实验设计的原则
社会责任 关注酶为生活添姿彩，解决生产生活实际问题
一、降低化学反应活化能的酶
1.酶的作用和本质
(1)酶的本质
(2)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是　AC　段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是　BC　段。
③表示酶降低的活化能是　AB　段。
④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向　上　移动。
(3)对酶本质的探索历程
2.酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率是　无机催化剂　的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化　一种或一类　化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；　高温、过酸、过碱　等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；　低温　条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。
【易错易混自纠】
(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)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( √ )
(3)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。( × )
(4)酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。( √ )
(5)酶活性受温度、pH、底物浓度及酶量的影响。( × )
提示：底物浓度、酶量不影响酶的活性。
(6)高温和低温均能破坏酶的空间结构使其失去活性。( × )
提示：高温能破坏酶的空间结构；低温不会破坏酶的空间结构，只是抑制酶的活性。
(7)探究温度对酶活性的影响，将酶与底物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，将酶与底物分别在相同温度下保温后再混合。
二、细胞的能量“货币”ATP
1.ATP的结构
(1)组成元素：　C、H、O、N、P　。
(2)结构式：　A—P～P～P　（简写）。
(3)组成图解（填出各部分名称）
2.ATP与ADP的相互转化
(1)转化基础：ATP的化学性质不稳定，末端磷酸基团具有较高的　转移势能　。ATP在　酶　的作用下水解时，脱离下来的　末端磷酸基团　挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
(2)ATP和ADP的相互转化过程比较
过程 ATP水解 ATP合成
反应式 ATPADP＋Pi＋能量 　能量＋Pi＋ADPATP　
酶 　ATP水解酶　 ATP合成酶
场所 活细胞内多种场所 　细胞质基质　、线粒体、　叶绿体　
能量 来源 　ATP的水解释放的能量　 呼吸作用（化学能）、　光合作用（光能）　
能量 去向 用于各项生命活动 储存于ATP中
　3.ATP的利用
【易错易混自纠】
(1)AMP（腺苷一磷酸）可为人体细胞RNA的自我复制提供原料。( × )
提示：AMP是RNA合成的原料，正常的人体细胞内不能进行RNA的自我复制。
(2)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体。( × )
提示：细胞质中消耗的ATP可来源于线粒体，也可来源于细胞质基质。
(3)有氧条件下，植物根尖细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP。( × )
提示：植物根尖细胞没有叶绿体。
(4)ATP是生命活动的唯一直接能源物质。( × )
提示：UTP、GTP、CTP等也能作为直接能源物质。
(5)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( × )
提示：人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量处于动态平衡，保证能量供应。
(6)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ )
(7)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP。( × )
提示：人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，但细胞质基质可以合成ATP。
1.（必修1 P80拓展应用）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？为什么？
　不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质为蛋白质　。
(2)B酶活性改变的原因是什么？
　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　。
(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？
　应用RNA酶处理　。
2.（必修1 P79 思考·讨论）设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，实验思路是　向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质　。
3.（必修1 P84正文）举例说明细胞中的各类化学反应有序进行，与酶在细胞中的分布有关：　在植物叶肉细胞中，与光合作用有关的
酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用可以在细胞内不同的区室同时进行，互不干扰　。
教材拾遗
1.（必修1 P81）　无机催化剂　催化的化学反应范围比较广。例如，　酸　既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪和淀粉水解。
2.（必修1 P83）建议用　淀粉酶　探究温度对酶活性的影响，用　过氧化氢酶　探究pH对酶活性的影响，原因是温度（高温）本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。
3.（必修1 P85科学·技术·社会）　溶菌酶　能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。　加酶洗衣粉　中的酶不是直接来自生物体的，而是经过　酶工程　改造的产品，比一般的酶稳定性强。
4.（必修1 P86相关信息）ATP的组成元素有　C、H、O、N、P　。
5.（必修1 P88）细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由　ATP　直接提供能量的（只是绝大多数，不是所有）。
6.（必修1 P89）萤火虫发光是因为萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和　荧光素酶　。
7.（必修1 P88）主动运输，肌细胞收缩，生物发光、发电，大脑思考，蔗糖等物质的合成都需要消耗ATP，都属于　吸能反应　。
考点1　有关酶的曲线解读
1.酶与激素的比较
名称 酶 激素
产生部位 活细胞 内分泌器官或细胞
作用部位 细胞内外 靶器官、靶细胞
化学本质 蛋白质（少数为RNA） 多肽、蛋白质、氨基酸类衍生物、固醇类等
生物功能 催化作用 调节作用（传递信息）
作用后 性质和数量均不改变 被相关酶水解灭活
共性 ①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；②都具有特异性，作用于特定的物质、结构或细胞，且与相应物质结合后才能发挥效应
2.酶的特性
(1)高效性
①与无机催化剂对比，说明酶具有高效性。
②与未加催化剂对比，说明酶具有催化作用。
③酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①物理模型——“锁和钥匙学说”
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曲线分析
a.在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化该反应。
b.在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。
(3)酶的作用条件“较温和”
3.影响酶促反应速率的因素
(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
(2)温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，不同pH条件下，酶的最适温度不变；不同温度条件下，酶的最适pH也不变，即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
(3)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
①底物浓度对酶促反应速率的影响
②酶浓度对酶促反应速率的影响
4.“四看法”分析酶促反应曲线
结合酶的本质、作用与特性的综合分析，考查生命观念
1.（2024·山东模拟）外植体及愈伤组织褐变是指在获取外植体时，由于部分组织细胞结构被破坏而出现的植物组织褐色化现象。研究发现，褐变过程主要原理是细胞质基质内的多酚氧化酶(PPO)会催化无色的单酚氧化成醌，醌与氨基酸、脂肪等物质结合形成稳定的有色物质，进而形成褐变。下列相关叙述错误的是(　　)
A.醌类化合物的产生与聚集会进一步加剧植物组织褐变
B.单酚物质和PPO分布场所不同可避免植物组织褐变
C.连续转移培养可减轻醌类化合物对外植体的毒害作用
D.将苹果用沸水处理后，高温会破坏膜系统加速褐变
【解析】D　将苹果用沸水处理后，高温除了会破坏膜系统还会使多酚氧化酶(PPO)失活，不会产生褐变，D错误。
2.（2023·山东高三模拟）细胞代谢中某种酶（本质为蛋白质）与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述错误的是(　　)
A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞生产过多的产物a
【解析】C　从图中可知，酶1只催化两种底物合成产物a的反应，具有专一性，C错误。
结合酶活化能图像分析，考查科学思维
3.如图表示酶的作用机理，相关叙述错误的是(　　)
A.E1表示酶所降低的化学反应的活化能
B.E2表示酶促反应过程中所需的活化能
C.若将酶换为无机催化剂，则E2数值将增大
D.利用加热的方法能使E数值减小
【解析】D　E表示无酶条件下反应需要的活化能，E2表示有酶条件下反应需要的活化能，E1表示酶降低的化学反应的活化能，A正确；酶可以降低化学反应所需要的活化能，因此E2表示酶促反应过程中所需的活化能，B正确；相对于无机催化剂，酶催化反应具有高效性，若将酶换为无机催化剂，则E2数值将增大，C正确；加热可为化学反应提供能量，不能降低化学反应的活化能，因此利用加热的方法不能使E数值减小，D错误。
结合酶的特性以及酶促反应相关曲线，考查科学思维
4.（2024·雅礼中学月考）图1、图2、图3是某生物学习小组通过具体酶促反应实验总结出的酶部分特性的曲线图，下列分析正确的是(　　)
　　　　　图1　　　　　　 　图2　　　　　　　　图3
A.探究图1所示实验时若用淀粉作底物，自变量为淀粉酶和蔗糖酶，检测试剂可用碘液
B.探究图2所示实验时若用淀粉作底物，自变量为温度，检测试剂可用斐林试剂
C.探究图3所示实验时若用H2O2作底物，自变量只有pH，不需要检测试剂
D.探究温度对酶活性影响实验时，需先将H2O2溶液在相应温度下放置5 min再与H2O2酶混合
【解析】A　图1曲线表示酶的专一性曲线，用淀粉作底物，自变量为淀粉酶和蔗糖酶，检测试剂用碘液或斐林试剂均可得出图1曲线，A正确；图2曲线表示酶作用需要适宜的温度（作用条件较温和），用淀粉作底物，自变量为温度，检测试剂不能用斐林试剂，只能用碘液，因为使用斐林试剂时需要加热，而加热过程中低温组的酶会恢复活性，使实验结果产生较大的误差，难以得出图2曲线，B错误；图3曲线对应的实验自变量为pH和温度，不能用H2O2作底物，因为H2O2在不同的温度下分解速率不同，对实验结果造成影响，C错误；探究温度对酶活性影响实验不宜用H2O2作底物，因其高温时易分解，同时底物和酶要分开装在试管中同时放在设置的温度下5 min，D错误。
5.（2024·安徽适应性联考）某研究小组为探究影响H2O2分解的因素，设计并进行了两个实验，实验过程中无关变量均保持相同且适宜，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.实验1、2的自变量分别为催化剂的种类和时间、pH
B.实验1中H2O2酶和FeCl3发挥作用的原理不同
C.实验2表明H2O2酶适宜在pH为c的条件下保存
D.当pH小于b或大于d时，H2O2酶会永久失活
【解析】B　实验1中H2O2酶和FeCl3的作用原理相同，都是降低化学反应的活化能，B错误。
考点2　酶的本质和特性的实验探究
1.酶的本质探究
(1)“试剂检测法”鉴定酶的化学本质
(2)“酶解法”鉴定酶的化学本质
2.酶的高效性实验探究
对照组：反应物＋无机催化剂反应物分解速率。
实验组：反应物＋等量酶溶液反应物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物的分解速率。
3.酶的专一性实验探究
(1)设计思路一：自变量为底物种类。
①实验组：反应物＋相应酶溶液反应物被分解。
②对照组：另一反应物＋等量相同酶溶液反应物不被分解。
(2)设计思路二：自变量为酶。
①实验组：反应物＋相应酶溶液反应物被分解。
②对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液反应物不被分解。
(3)①在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验中，为什么要将试管的下半部浸到60 ℃ 左右的热水中保温5 min
提示：α-淀粉酶的最适温度为60 ℃左右，在此温度下酶的活性最高。
②本实验能否用碘液检测？原因是什么？
提示：不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
③换个思路，上述实验采用的是底物不同、酶相同的方法，如果采用底物相同、酶不同的方法，如何设计？
提示：思路一：等量的淀粉分别加入等量的淀粉酶和蔗糖酶，试剂可用碘液或者斐林试剂。
思路二：等量的蔗糖分别加入等量的淀粉酶和蔗糖酶，试剂只能用斐林试剂。
4.“梯度变量法”探究酶的最适温度或最适pH
(1)设计思路
(2)设计方案
(3)特殊情况分析
①探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
②若选择淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③在探究温度影响酶活性的实验中，应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，立即发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成的，自变量控制不严格。
④探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
⑤在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在达到预设pH前，让反应物与酶接触。
围绕酶的教材实验，考查科学探究
1.下列实验中，温度属于无关变量的是(　　)
①证明酶具有专一性的实验中，将实验温度设置为酶的最适温度
②比较过氧化氢在不同条件下分解的实验，其中一支试管的温度设置为90 ℃
③探究温度对唾液淀粉酶活性影响的实验，设置0 ℃、37 ℃、100 ℃三种温度
④用过氧化氢作为底物验证酶具有催化作用时，两组实验均在室温下进行
A.①②　　　　　 B.①②③
C.①④ D.①③④
【答案】C
2.（2024·雅礼中学月考）（不定项）肌苷酸又名次黄嘌呤核苷酸，简称IMP，在酶的作用下，IMP会分解产生次黄嘌呤，研究证实IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤无鲜味，如何解决人类在汲取丰富营养物质的同时， 又能实现增强口感和食欲的问题， 一直是畜牧业、渔业生产肩负的历史重任。鱼宰杀后鱼肉中的ATP分步(ATP→ADP→AMP→IMP)降解成IMP，IMP在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解为次黄嘌呤。研究者在探究鱼肉鲜味下降原因时的某些实验结果如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A. 图中3种鱼宰杀后的肉放置在室温(25 ℃)条件下，鲜味均不会下降
B.在pH＝6.0、温度为40 ℃条件下放置，鱼比草鱼、鳝鱼更有利于保持鲜味
C.若要鱼味道好，还需探究鱼宰杀后生成IMP最多时的时间及外界环境条件等
D.由图可知，要使鳝鱼肉保持鲜味，放置时对温度和pH的要求更高
【解析】ABD　在室温(25 ℃)条件下放置，酸性磷酸酶(ACP)可能仍有活性，且室温条件下微生物易生长繁殖，导致鲜味下降，A错误；在pH＝6.0、温度为40 ℃条件下放置，鱼的ACP活性均最高，鲜味物质IMP更易被分解，故此条件下鱼比草鱼、鳝鱼更不利于保持鲜味，B错误；ATP→ADP→AMP→IMP是系列酶促反应，在考虑IMP不被分解的同时，还需考虑鱼宰杀后生成IMP最多的时间及外界环境条件等，C正确；由图可知，草鱼和鱼在不同温度和pH条件下，酸性磷酸酶(ACP)的活性波动较大，而鳝鱼的ACP活性变化不大，因此放置时草鱼和鱼对温度和pH的要求更高，D错误。
结合酶相关的拓展实验，考查科学探究
3.某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多
B.需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏液和FeCl3溶液同时注入试管中
C.肝脏液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该反应的活化能
D.左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低
【解析】D　由于过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3溶液，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，由于过氧化氢的量相等，产生的氧气一样多，最终两侧移液管中的液面等高，D错误。
4.在其他条件相同且适宜的情况下，某酶的3个实验组：第1组(20 ℃)、第2组(40 ℃)和第3组(60 ℃)在不同反应时间内的产物浓度如图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A.3个温度中，该酶活性最高时对应的温度是40 ℃
B.t2时，第3组中反应物未全部发生反应
C.若将第2组温度提高5 ℃，其催化速率会下降
D.t3时，给第1组增加2倍量的底物，其产物浓度会升高
【解析】C　3个温度下，第2组的产物浓度单位时间内上升最快，所以3组实验中，40 ℃时该酶活性最高，A正确；由于其他条件相同且适宜，底物的量应该一样，所以3组实验完全反应产物浓度应该一样，第3组的产物浓度明显比其他两组的低，说明第3组的反应物未全部发生反应，B正确；3个温度中，40 ℃时该酶活性最高，但是该酶的最适温度可能低于或高于40 ℃，将第2组温度提高5 ℃，其催化速率不一定下降，C错误；t3时，第1组产物浓度不再增加，说明底物已经完全反应了，但是酶还在，再增加底物，其产物浓度会升高，D正确。
考点3　ATP的结构与功能
1.能源与能源物质
2.ATP不等于能量，它是携带能量的化合物，需要通过水解才能释放能量
(1)细胞中ATP含量很少，ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(2)吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，需要ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中。
3.细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所
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
核糖体 消耗ATP：蛋白质合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
叶绿体 产生ATP：光反应 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译
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、翻译
结合ATP的结构和功能，考查生命观念
1.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位含32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β位和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位和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中
【解析】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位含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的合成提供能量，故β位和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；光合作用的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，D正确。
2.（2024·雅礼中学月考）高能磷酸化合物是指水解自由能在20.92 kJ/mol以上的磷酸化合物，生物体内最常见、最重要的高能磷酸化合物是ATP。下列相关叙述不正确的是(　　)
A.ATP水解为ADP时，既可为生命活动供能，也可使蛋白质等分子磷酸化
B.若将32P标记的磷酸注入活细胞，放射性最先出现在ATP中远离腺苷的磷酸基团中
C.体育运动员经常需要大量能量供应，因此细胞中的ATP含量非常高
D.与ATP相比，dATP所含的五碳糖为脱氧核糖
【解析】C　细胞中ATP含量非常少，C错误。
围绕ATP与ADP的相互转化，考查科学思维
3.（2024·安徽期中）细胞可以通过底物水平磷酸化途径生成ATP，如：葡萄糖在细胞质基质形成丙酮酸的过程中，甘油醛-3-磷酸脱氢并磷酸化生成甘油酸-1，3-二磷酸，在甘油酸-1，3二磷酸中形成一个高能磷酸基团，在磷酸甘油酸激酶的催化下，甘油酸-1，3-二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸-3-磷酸与ATP。下列相关叙述正确的是(　　)
A.甘油酸-1，3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸是吸能反应
B.酶、能量等决定着ATP的合成和水解不是可逆反应
C.酶促反应中因存在ATP供能机制而使酶具有高效性
D.真核细胞中合成的ATP均可用于各种吸能反应过程
【解析】B　甘油酸-1，3-二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸-3-磷酸与ATP，该过程是放能反应，A错误；ATP合成和水解中所需的酶不同，能量的来源和去路也不同，因此不是可逆反应，B正确；酶具有高效性是因为与无机催化剂相比，酶降低化学反应的活化能的作用更为显著，C错误；叶绿体中光反应阶段合成的ATP只能用于暗反应阶段，D错误。
结合ATP与物质运输，考查科学思维
4.具膜小泡的H＋-ATPase的活性将建立起一个内部的pmf（质子动力势），这个质子动力势将会驱动放射性底物的吸收（如图甲45Ca2+的吸收），图乙表示具膜小泡中45Ca2+含量的影响因素。据图分析下列叙述错误的是(　　)
注：“－ATP”表示缺乏ATP；“＋ATP”表示含有ATP。
A.加入Ca2+通道，Ca2+将顺浓度从小泡中漏出
B.降低细胞内O2浓度，会直接抑制具膜小泡对45Ca2+的吸收
C.具膜小泡上运输H＋的蛋白质结构不相同
D.FCCP可能是消除质子梯度的化合物
【解析】B　小泡对Ca2+的吸收利用的是H＋建立的势能，因此降低细胞内O2浓度，不会直接抑制小泡对Ca2+的吸收， B 错误。
5.（2024·雅礼中学月考）下图为小肠上皮细胞吸收、输出葡萄糖及维持细胞内外钠、钾平衡的示意图，下列相关叙述错误的是(　　)
A.主动运输物质时可能不直接利用ATP水解所释放的能量
B.Na＋-K＋ 泵能主动转运Na＋、K＋ 与其具有催化功能密切相关
C.小肠上皮细胞对葡萄糖分子既可以主动运输也可以协助扩散方式转运
D.Na＋、葡萄糖同向转运蛋白、Na＋-K＋泵在转运Na＋的同时还可转运其他物质，该事实说明蛋白质分子不具有特异性
【解析】D　Na＋、葡萄糖同向转运蛋白将低浓度的葡萄糖转运至细胞内是直接利用了Na＋的浓度差产生的势能而非ATP水解所释放的能量，A正确；Na＋-K＋ 泵主动转运Na＋、K＋ 时要消耗能量，依靠自身催化ATP水解获得能量，B正确；小肠上皮细胞从肠腔吸收葡萄糖是主动运输，将葡萄糖排出是协助扩散，C正确；Na＋、葡萄糖同向转运蛋白、Na＋-K＋泵在转运Na＋的同时还可转运其他物质，该事实不能说明蛋白质分子不具有特异性，因为该同向转运蛋白依靠Na＋的势能只能同向转运葡萄糖而不能转运其他物质，恰好说明该转运蛋白有特异性，Na＋-K＋泵也是同一个道理，D错误。
1.（2024·浙江卷1月）红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O。2支试管置于30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mLH2O。测定2支试管中的产物量
下列叙述错误的是(　　)
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
【解析】B　温度过高，酶失活，因此本实验采用低温提取，以避免PAL失活，A正确；因为试管2在②中加入了HCl，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B错误；④加H2O，补齐了②试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，保证无关变量相同，C正确；pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。
2.（2024·安徽卷）在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的。某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
【解析】D　由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误；酶联受体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。
3.（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
【解析】B　由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，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，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，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与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的催化活性是否与CB相关，D正确。
4.（2021·湖北卷）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取　　　支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量　　　　　　　　　　　　　　　　，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
【答案】(1)2　甲物质溶液、乙物质溶液　(2)①透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高　②透析前后，两组的酶活性均不变
③加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高；加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变　④加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变；加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高
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。
(1)图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过　　　　　方式转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去　　　　个磷酸产生腺苷。
(2)为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化，研究者设计了一种腺苷传感器（如图2），并使之表达在BF区细胞膜上。
①传感器的工作原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②满足实验要求的传感器应具备的条件包括　　　　　（填字母）。
A.对腺苷有高荧光响应，对ATP等腺苷衍生物无反应
B.传感器数量随着睡眠—觉醒周期而变化
C.对正常睡眠—觉醒周期无明显影响
D.腺苷与传感器的结合是不可逆的
(3)用适宜刺激分别激活BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元，检测结果表明：在睡眠调节中，小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷但是仍与胆碱能神经元释放有关。为进一步验证该结论，研究者实验组处理分别是去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元。支持此结论的实验结果应是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可　　　　　（填“促进”或“抑制”）K＋通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。
【答案】(1)胞吐　3　(2)①腺苷与受体结合改变受体空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并（在被激发后）发出荧光，因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度　②AC　(3)两实验组的腺苷浓度（或荧光强度）均低于对照组，去除谷氨酸能神经元组浓度更低　(4)促进
【解析】(1)由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐方式转运至胞外，ATP的结构简式为A—P～P～P，A为腺苷，所以ATP需要被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷。(2)①由图2可知，腺苷与受体结合改变受体空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并（在被激发后）发出荧光，因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度。②为了准确反映腺苷的含量，要求传感器对腺苷有高荧光响应，对ATP等腺苷衍生物无反应，A正确；传感器的作用是高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化，所以传感器的数量不能随着睡眠—觉醒周期而变化，B错误；传感器应对正常睡眠—觉醒周期无明显影响，以准确反映正常睡眠—觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化，C正确；腺苷与传感器的结合是可逆的，可随着腺苷数量的增加荧光强度增强，D错误。(3)腺苷是一种神经递质，若在睡眠调节中，小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷，则去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元的两组实验的腺苷浓度（荧光强度）均低于对照组，且去除谷氨酸能神经元组浓度更低。(4)由于腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，会抑制觉醒神经元的兴奋，说明其能促进K＋通道开放，增大其静息电位差值，从而使觉醒神经元的兴奋被抑制。