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第2节 细胞的能量“通货”——ATP
知识点一、ATP分子中具有高能磷酸键
1．ATP的中文名称
ATP是英文名称缩写(简称)，其全称为三磷酸腺苷。其中A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基团。
2．ATP的结构简式
A—P～P～P，其中“～”表示高能磷酸键。
【活学巧记】 一磷酸腺苷(AMP)的腺苷是腺嘌呤和核糖结合而成的，故一磷酸腺苷就是腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA的组成单位之一。
ATP是一种有机物，其分子式为C10H16O13N5P3。ATP能够通过细胞膜跨膜运输，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。
3．ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
(1)高能磷酸化合物指水解时释放的能量在20.92 kJ/mol以上的磷酸化合物。
(2)ATP水解时释放的能量高达30.54 kJ/mol，远远高于高能磷酸化合物水解时释放的能量，故ATP是各种细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。
(3)ATP水解实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解。
【注意】 在动物细胞内除了ATP为高能磷酸化合物之外，还含有一种高能磷酸化合物是磷酸肌酸。
知识点二、ATP与ADP可以相互转化
1．ATP的水解释放能量
(1)反应式：ATPADP＋Pi＋能量
(2)能量的来源和去路
(3)ATP的水解一般是远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂，生成的ADP中含有两个磷酸基，叫做二磷酸腺苷，D代表二个。
2．ATP的合成储存能量
(1)反应式：ADP＋Pi＋能量ATP
(2)能量的来源和去路
【活学巧记】 形成ATP的场所绿色植物为：叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体。人和动物为细胞质基质和线粒体。
3．ATP与ADP的相互转化
(1)反应式：ATPADP＋Pi＋能量
(2)细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
【提醒】 ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP的含量总处在动态平衡之中。
4．ATP与ADP的相互转化关系不是可逆反应
ADP＋Pi＋能量,ADP＋Pi＋能量→ADP＋Pi＋能量,ADP＋Pi＋能量→ATP
类型,水解反应,合成反应
条件,水解酶,合成酶
场所,细胞膜、叶绿体
基质、细胞核等,细胞质基质、
线粒体、叶绿体
能量转化,放能,储能
能量去向,各种生命活动消耗,储存于ATP中综上所述，对反应式“ATPADP＋Pi＋能量”在生物体内的过程可判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。
【拓展提升】 磷酸肌酸与ATP的关系
磷酸肌酸也是高等动物细胞内的高能化合物，在动物和人体的肌细胞内存在且储存量比ATP多，但不能作为生命活动的直接能源，只是能量的一种储存形式。
(1)当细胞内的有机物被氧化分解释放出能量，合成ATP数量过多时，部分ATP把能量转移到磷酸肌酸中，转化图示如下：ATP＋肌酸ADP＋磷酸肌酸
(2)细胞中的ATP大量减少时，磷酸肌酸与ADP反应生成ATP，维持细胞中的ATP数量的相对稳定。转化图示如下：ADP＋磷酸肌酸ATP＋肌酸
知识点三、ATP的利用
1．细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接提供的。
2．ATP——细胞的能量“通货”
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把ATP比
喻成细胞内流通的能量“通货”。
【例1】 对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的一项是( )
A．反应向左进行和向右进行时所需的酶都是一样的
B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量
C．整个反应是一个动态平衡的过程
D．植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样
易错点提示 ATP与ADP的转化式实际上表示细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应，这是因为两者反应条件不同、能量的来源不同、进行的场所不完全相同。必须明确生物体细胞内ATP含量的平衡，是许多个“ATPADP＋Pi＋能量”和“ADP＋Pi＋能量ATP”反应在不同场所进行的结果。
解析 这是一道综合分析ATP和ADP相互转化关系的题目，有一定的难度，解析时应从以下两方面入手：(1)生物体进行的“ATPADP＋Pi＋能量”的过程和“ADP＋Pi＋能量ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的位置、所需的酶是不同的。也正是因为两个过程是在不同的场所、不同的酶作用下完成的，所以就不存在动态平衡问题，故A项、C项不对。(2)植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以D项不对。
答案 B
ATP与ADP相互转化是不可逆的
(1)就反应条件而言：ATP的分解属水解反应，催化该反应的酶属水解酶。而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。
(2)从反应场所上看：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同。
(3)从能量来源上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要有化学能和太阳光能，即二者的能量来源不同。
【例2】 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两只小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃管中发出淡黄色荧光，约过 15 min 荧光消失，如图所示。这时，再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中，发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的管中不发荧光。
分析并回答下列问题：
(1)向A、B两管中加水后，两管均发荧光，这能说明水对生物正常的生命活动有何重要意义？________________________________________________________________________。
这也说明了发光器研磨成的粉末中含有____________________________________。
(2)上述对照实验说明：
①萤火虫发光是将 能转变成 能的过程；
②这一过程所需的能量由 提供；
③ 不是生命活动的直接能源。
(3)若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，你认为会发荧光吗？为什么？
________________________________________________________________________。
易错点提示 葡萄糖等有机物中的能量不能被生物体直接利用，必须转移到ATP中，ATP是细胞内流通的能量“通货”，ATP中的能量可以直接转化成其它各种形式的能量，用于各项生命活动。这些形式主要有机械能、电能、渗透能、化学能、光能、热能等。
解析 发光器粉末溶于水后发出荧光，说明粉末中含有少量的ATP。这是因为粉末中的ATP发生了水解反应：ATPADP+Pi+能量(用于发出荧光)，这也说明生物体内的化学反应都是在水中进行的。上述对照实验说明：萤火虫的发光是将ATP中的化学能转变成光能的过程，这一过程由ATP提供能量，ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是直接能源物质。刚刚切下的萤火虫的发光器细胞仍然具有生物活性，吸收葡萄糖后将葡萄糖氧化分解，释放能量合成ATP供发光使用，但随着细胞死亡将不能发光。
答案 (1)生物体内许多重要的生物化学反应均要在水中才能进行 少量的ATP
③的过程叫做 。
化学 光 ②ATP ③葡萄糖
(3)会发荧光。因为葡萄糖进入刚切下的发光器的细胞中后仍可以被氧化分解，使细胞生成ATP供发光使用
生物体内的能源物质总结
(1)细胞中重要的能源物质——葡萄糖；
(2)植物细胞中储存能量的物质——淀粉；
(3)动物细胞中储存能量的物质——糖原；
(4)生物体内储存能量的物质——脂肪；
(5)生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类；
(6)生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP；
(7)生物体进行各项生命活动的最终能源——阳光。
1．ATP中的A、T、P分别代表( )
A．胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基团
B．腺嘌呤、胸腺嘧啶、磷酸基团
C．腺苷、三个、磷酸基团
D．腺瞟呤、三个、磷酸基团
答案 C
解析 本题主要考查ATP分子的结构简式，其中A代表腺苷、T代表三个、P代表磷酸基团。
2．一分子ATP中含有的高能磷酸键和磷酸基团的数目分别为( )
A．3和3 B．3和2 C．2和3 D．2和2
答案 C
解析 根据ATP的分子结构简式A—P～P～P可知，ATP中含有高能磷酸键2个，是第二和第三个磷酸键，含有的磷酸基团是3个。
3．为生命活动直接提供能量的是( )
A．糖类等有机物的分解
B．ATP的水解
C．ADP转变成ATP的过程
D．脂肪分解产生大量能量
答案 B
解析 在生物的新陈代谢中，糖类、脂质、蛋白质分解都能提供能量，但这些能量产生时，有一部分以热能形式散失，有一部分能量转移给ADP形成ATP，储存在ATP的高能磷酸键内。而各种生命活动由ATP直接提供能量，ATP提供能量的过程亦称ATP的水解。
4．高等植物体内产生ATP的生理过程有( )
A．光合作用，主动运输 B．细胞呼吸，蒸腾作用
C．细胞呼吸，渗透作用 D．光合作用，细胞呼吸
答案 D
解析 高等动物体内产生ATP的过程仅有细胞呼吸，而高等植物产生ATP的过程有光合作用和细胞呼吸。
5．ADP转化为ATP需要( )
A．Pi、酶、腺苷和能量
B．Pi、能量
C．能量、腺苷和酶
D．Pi、能量和酶
答案 D
解析 本题考查的知识点是ATP与ADP的相互转化，反应式为：ADP＋Pi＋能量ATP。
一、ATP分子中具有高能磷酸键
1．ATP名称：三磷酸腺苷
2．ATP的结构简式：A—P～P～P，其中“～”表示高能磷酸键。
3．ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
(1)ATP水解时释放的能量高达30.54 kJ/mol。
(2)ATP水解实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解。
二、ATP与ADP可以相互转化
1．ATP与ADP相互转化的反应式：
ATPADP＋Pi＋能量
2．能量的来源和去路
3．ATP与ADP的相互转化关系不是可逆反应
物质是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的。
三、ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接提供的。
1．下列关于ATP的叙述中，正确的是( )
A．ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物
B．三磷酸腺苷可简写为A～P～P—P
C．ATP中大量的能量储存在腺苷和磷酸基团中
D．ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
答案 D
解析 细胞中的高能化合物有多种，但ATP中远离A的高能磷酸键在酶的作用下易断裂和重新形成，ATP在细胞内不停地与ADP相互转化，与生物体内能量的流通关系密切。ATP在植物体内的来源有细胞呼吸和光合作用，动物体内ATP的来源只有细胞呼吸。叶绿体虽然进行光合作用可以产生ATP，但只储存在最终生成的有机物中，不能用于其他生命活动。几乎所有的生物都以ATP为直接能源物质，ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
酶
2．关于“ATP=ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A．物质和能量都是可逆的
B．物质和能量都是不可逆的
C．物质可逆，能量不可逆
D．物质不可逆，能量可逆
答案 C
解析 ATP与ADP相互转变的反应并不是可逆的。但是我们不能单纯地利用化学上的观点来判断该反应是否可逆，因为ATP与ADP在活细胞中永无休止地循环进行，该反应能够明确地表示二者在一定条件下的循环过程，所以该循环使ATP不会因能量的不断消耗而用尽，从而保证了生命活动的顺利进行。
3．如图是三磷酸腺苷的分子结构，请回答下列问题：
(1)ATP的结构简式为 ，图中虚线部分的名称是 。
(2)一分子ATP可以看作是由 个磷酸分子、 个核糖分子和 个腺嘌呤缩合而成的。
(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的 水解，水解时释放的能量是生物体进行 、 和 等生命活动所需能量的直接来源。
答案 (1)A-P～P～P 腺苷
(2)3 1 1
(3)高能磷酸键 肌肉收缩 大脑思考 离子的主动运输
4．下列选项中ADP含量增加的过程是( )
A．K＋进入肾小管壁的上皮细胞
B．苯进入生物细胞
C．线粒体中的氢与氧结合
D．甘油被吸收进入小肠上皮细胞
答案 A
解析 ADP含量增加说明是耗能反应过程。K＋进入肾小管壁的上皮细胞是主动运输方式，需要消耗能量，因而ADP增加；甘油被吸收进入小肠上皮细胞、苯进入生物细胞是自由扩散，不消耗能量；线粒体中的氢与氧结合是放能过程，消耗ADP形成ATP，ADP数量
减少。
一、选择题
1．下面有关ATP和ADP的描述中，正确的一项是 ( )
A．ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量能量
B．ATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量
C．ATP和ADP的相互转化都需要酶的参与
D．ATP转化为ADP不需要酶参与
答案 C
解析 ATP分子的简式为A－P～P～P，不可以再加一个Pi；在酶的作用下，可以脱下一个磷酸基变为ADP，断裂一个高能磷酸键，故A、B项错误。ATP与ADP的相互转化需要不同的酶催化，因此D项也不正确。
2．下列有关ATP的叙述，正确的是( )
①ATP是生物体内储存能量的主要物质 ②ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基之间的化学键中 ③ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解 ④ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快 ⑤ATP只能在线粒体中生成 ⑥ATP是可流通的“能量货币”
A．①②④ B．③④⑥
C．③⑤⑥ D．③④⑤
答案 B
解析 生物体内主要的储能物质是脂肪而不是ATP，ATP分子的能量储存在磷酸基与磷酸基之间的高能磷酸键中。在生命活动需要消耗能量时，ATP分子水解断开远离腺苷的高能磷酸键，释放能量用于生命活动。但由于ATP在细胞内的含量很少，需要随时消耗随时产生，因此它在细胞内的转化速率很快，而且能在生命活动过程中随用随取，就像细胞内的一种“能量货币”。细胞内产生ATP的场所除线粒体外，还有细胞质基质和叶绿体等。
3．ATP中大量化学能储存在( )
A．腺苷内
B．磷酸基内
C．腺苷和磷酸基连接键内
D．高能磷酸键内
答案 D
解析 ATP是高能化合物，它的分子简式是：A—P～P～P，其中腺苷与磷酸之间的结合键(—)不是高能磷酸键，另有两个高能磷酸键(～)；高能磷酸键内含有较高的能量，ATP分子中的大量化学能就储存在高能磷酸键内，并且远离腺苷的那个高能磷酸键内含有更多的能量。
4．ATP转化为ADP可表示如下：
式中X代表( )
A．H2O B．[H] C．P D．Pi
答案 D
解析 本题考查了ADP和ATP的相互转化。ADP＋Pi＋能量ATP，在这个转化过程中，物质是可逆的，能量是不可逆的。
5．下列哪项能量的转变，不可能在生物体内发生( )
A．光能到化学能 B．热能到化学能
C．化学能到光能 D．化学能到热能
答案 B
解析 在绿色植物体内，可通过光合作用完成从光能到化学能的转化，因此，选项A中的叙述是正确的；在生物体内可完成从化学能到光能的转化，如一些能发光的生物(某些浮游生物、萤火虫等)；在生物体内可完成从化学能到热能的转化，如生物通过呼吸作用产生ATP(自由能)的过程中，葡萄糖中的化学能约有60%的能量转化为热能；在生物体内还可完成从化学能到电能的转化，如一些能产生高压电场的生物(电鳗、电鳐等)因此选项C、D中的叙述是正确的；在生物体内是不能完成从热能到化学能的转换。
6．高等动物能量代谢中有关能量的利用，不正确的是( )
A．用于肌肉收缩 B．用于甘油的吸收
C．用于唾液分泌 D．用于神经传导
答案 B
解析 细胞吸收甘油为自由扩散。
7．人的红细胞吸收K＋是需要消耗能量的，其ATP的合成场所是( )
A．细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．细胞质基质、线粒体
C．只有细胞质基质
D．只有线粒体
答案 C
解析 ATP合成场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，但是，人的成熟的红细胞没有细胞核和线粒体等细胞器，更没有叶绿体，它产生ATP的场所只有细胞质基质。
8．生物体内由于有各种酶作生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在，因此ATP中的能量可以( )
A．直接转换成其他各种形式的能量
B．间接转换成其他各种形式的能量
C．通过糖类、脂肪转换成其他各种形式的能量
D．通过糖类、脂肪和蛋白质转换成其他各种形式的能量
答案 A
解析 C项和D项供选答案物质转变成能量是不可能的，关于能量的形式只能以一种能量转变成另一种能量形式，ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，如机械能、电能和渗透能等。
9．在剧烈运动中，人体骨骼肌所需要的能量，直接来源于( )
A．肌糖原 B．磷酸肌酸
C．葡萄糖 D．ATP
答案 D
解析 生物体进行生命活动所需要的能量都直接来源于ATP(三磷酸腺苷)，除此之外，不可能从其他途径获得能量。题中的“直接”二字是关键。肌肉收缩所需要的能量是直接由ATP水解成ADP时释放出来的，肌肉细胞无论是进行有氧呼吸，还是进行无氧呼吸，它们释放的能量都必须转移给ATP，然后才能被肌细胞利用。假如要问肌肉细胞活动所需要的主要能源物质，则应是糖类。
10．光能转化成骨骼肌细胞内ATP中的能量，需经过的主要生理过程依次是( )
①光合作用 ②细胞呼吸 ③消化吸收 ④主动运输
A．①③④② B．①②③④
C．⑦①④③ D．④①③②
答案 A
解析 太阳光能首先被绿色植物通过光合作用固定在有机物中，有机物被动物食用后进入消化道内分解成小分子的有机物，才能被小肠上皮细胞经主动运输进入内环境，再进入细胞内进行氧化分解，把能量释放出来储存到ATP中。
二、非选择题
11．下面为ATP与ADP之间相互转变的反应式：ATPADP＋Pi＋能量
(1)反应向右进行时，能量用于________，能量来自于____________________________。
(2)反应向左进行时，对动物和人而言，能量来自于____________；对植物而言，能量来自于________、________，它的生物学意义是________________________________________________________________________。
(3)当我们搬动一重物时，肌肉细胞内的ATP—ADP反应向________方向进行。
(4)对植物叶肉细胞而言，形成ATP场所有________________________________________________________________________。
答案 (1)生物的生命活动 ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键的断裂
(2)呼吸作用 呼吸作用 光合作用 及时使ADP形成ATP，以保证细胞内能量的持续供应
(3)右 (4)叶绿体、细胞质基质、线粒体
12．在活细胞中，右图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：
(1)ATP作为生物体生命活动的________________物质，其分子结构简式为__________________，在②过程中，是由于____________________键的断裂而释放出能量。
(2)在绿色植物细胞内，与①相应的生理活动主要是在细胞内的________、________、________中进行。
(3)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？__________________________________________________________________________________________。
(4)①中能量El的来源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)直接能源 A—P～P～P 远离腺苷的高能磷酸
(2)细胞质基质 线粒体 叶绿体
(3)A2起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A1起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同
(4)植物细胞中能量E1来自于光合作用过程中利用的光能和呼吸作用中糖类等有机物分解释放的能量，动物细胞中的能量E1来自于呼吸作用中糖类等有机物分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。②中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等
解析 ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷的那个高能磷酸键断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。绿色植物细胞产生ATP的部位主要是细胞质基质、线粒体、叶绿体。在光合作用和呼吸作用的过程中，ADP可转化为ATP，所需的能量分别来自光能和糖类等有机物分解释放的能量；ATP水解后，能量转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。
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第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质
知识点一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢的概念
细胞中每时每刻都进行着有序的化学反应，统称为细胞代谢。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(如图所示)
(1) 实验设计及现象分析
(2)实验过程的理论分析
自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组
2号：90℃水浴加热，3号：加3.5%的FeCl3溶液2滴，4号：加20%的肝脏研磨液2滴 H2O2分解速率，用产生气泡的数目多少表示 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 1号试管 2、3、4号试管
【注意】 对照实验中的自变量应具有单一性，即遵循单一变量原则，只有这样才能保证实验结果的正确性，增强实验结论的说服力。
(3)实验结论
酶具催化作用 酶具有高效性
同无机催化剂一样都具有加快化学反应速率的作用 同无机催化剂相比，酶的催化效率更高
3.实验中应注意的问题
(1)实验时要选用新鲜的肝脏。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，过氧化氢就不能被分解成水和氧气。
(2)肝脏要制成研磨液。因为研磨碎的肝脏能与试管中的过氧化氢充分接触，使其中的酶能正常发挥其催化特性，从而加速过氧化氢的分解。
(3)滴入肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不能共用一个吸管，否则滴入的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液而影响实验结果的准确性。
(4)检测试管内产生的气体。将点燃的卫生香(无火焰)插入试管时，不要碰触到气泡或插入液面以下，以免卫生香烟潮湿而熄灭。
(5)H2O2有腐蚀性，使用时要小心，不要触及皮肤。
知识点二、酶降低化学反应的活化能
1．活化能
在一个化学反应体系中，反应物S处于“常态”，在反应的瞬间，反应物都有一部分分子具有比常态更高的能量即处于“活化态”，这时就能形成新的物质即产物P。处于活化态的分子越多，反应速率就越快。
2．催化机理
包括酶在内的催化剂，能降低化学反应的活化能，如上图所示。由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”，和非催化反应相比，处于“活化态”的分子数量大大增加，从而加快了反应速率，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
3．酶与一般催化剂的共同点
(1)改变化学反应速率，本身不被消耗。
(2)只能催化已存在的化学反应。
(3)加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡。
(4)降低活化能，使反应速率加快。
知识点三、酶的本质
1．酶本质的探索
2．酶的概念
(1)酶概念的三要素
(2)酶的作用场所：酶除在细胞内发挥作用外，适宜条件下在细胞外(如消化道中)也能发挥作用。
3．证明酶的本质是蛋白质的依据
(1)酶水解后最终产物是氨基酸，酶被蛋白酶水解而失活。蛋白酶的合成：在核糖体上由不同的氨基酸脱水缩合。
(2)酶是具有生物活性的大分子，凡是能使蛋白质变性的因素(如高温、强酸、强碱等)都可使酶变性失活。
(3)酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应(与双缩脲试剂反应呈紫色)。
(4)元素组成：C、H、O、N。
4. 核酶(RNA)
如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。核酶遇吡罗红染液呈红色，证明是RNA。
【例1】 下列有关酶的叙述，正确的是( )
①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能产生酶 ④酶都是蛋白质 ⑤有的酶是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能
⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用，其催化作用的实质是降低反应的活化能
A．①②⑤ B．①⑤⑧ C．③⑤⑧ D．①③⑤
易错点提示 在解答本题时应注意理解：①酶的产生部位及生理过程；②酶的化学本质；③酶的生理作用，再结合各选项予以解答。
解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。从产生途径来看，酶是由活细胞产生的，一般来说，凡是活细胞都可以产生酶；从作用来看，酶只在化学反应中起催化作用，其催化作用的机理是降低反应物的活化能；从化学本质来看，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；具有分泌功能的细胞除能产生酶外，还能产生激素类物质，激素在新陈代谢和生殖发育中起调控作用。
答案 C
1．活细胞内产生酶的主要场所是核糖体。
2．酶合成时所需的最基本的原料是氨基酸或核苷酸。
【例2】 如图，在适宜温度、pH条件下，实线表示没有酶时反应的进程。在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是( )
A．曲线A B．曲线B
C．曲线C D．曲线D
易错点提示 不能正确理解酶作用的机理。
解析 酶的作用是降低反应的活化能，因而催化效率更高，但它并不改变反应平衡。从图中可以看出，曲线A、B、D均改变了此反应的平衡，都是错误的。曲线C表示反应酶使反应达到平衡的时间缩短(即反应速度提高)，而不改变反应的平衡。
答案 C
1．下列关于酶的化学成分的叙述，不正确的一项是( )
A．一般地说，酶的化学成分是蛋白质
B．酶是由蛋白质和核酸组成的
C．绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA
D．淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质
答案 B
解析 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的一类有机物。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。
2．酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明( )
A．酶是由活细胞产生的
B．酶是生物催化剂
C．绝大多数酶的化学本质是蛋白质
D．酶的基本组成单位是多肽
答案 C
解析 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，酶水解后最终得到氨基酸，可见绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
3．生物体内酶的作用及特点是( )
A．能使不能发生的化学反应发生
B．能降低化学反应的活化能
C．为生物体内的化学反应提供能量
D．催化效率与无机催化剂相同
答案 B
解析 酶作为生物催化剂只能改变化学反应的速度不能使本来不能发生的化学反应顺利进行。
4．选用新鲜的肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中( )
A．含Fe3＋多 B．含酶的种类多
C．温度高 D．过氧化氢酶多且活性高
答案 D
解析 不新鲜的肝脏，过氧化氢酶的数量和活性都会有所下降。
5．在实验中需要控制各种变量，其中人为改变的变量是( )
A．因变量 B．自变量
C．无关变量 D．控制变量
答案 B
解析 在实验中，需要控制相应的一些变量，以免影响实验结果。其中，因变量是指随着自变量的变化而变化的变量；除自变量外，对实验结果造成影响的一些可变因素称为无关变量；而人为改变的变量称为自变量。
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：细胞中每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
2．实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
H2O2H2O＋O2；H2O2H2O＋O2
(2)实验过程：
(3)自变量、因变量和无关变量与对照实验
(4)实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多
(5)注意事项：①选用新鲜的肝脏；②肝脏要制成研磨液；
③不能共用一个吸管； ④点燃的卫生香(无火焰)插入试管时，不要碰触到气泡或插入液面以下。
二、酶降低化学反应的活化能
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．催化机理：酶降低了活化能从而使处于“活化态”的分子数量大大增加，从而加快了反应速率，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
3．酶与一般催化剂的共同点
(1)改变化学反应速率，本身不被消耗。
(2)只能催化已存在的化学反应。
(3)加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡。
(4)降低活化能，使反应速率加快。
三、酶的本质
1．酶本质的探索
2．酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是
RNA。
1．在比较过氧化氢酶和Fe3＋催化H2O2分解的实验中，对实验结果分析正确的是( )
A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢的分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%的FeCl3溶液
B．3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥
C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高
D．如果将四支试管都放在90℃水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍最快
答案 C
解析 A项20%的肝脏研磨液，其中含酶的数量并不大，含酶的分子数是3.5%的FeCl3溶液中溶质分子数的25万分之一；B项催化剂浓度大不会影响活性的正常发挥；C项酶降低化学反应所需活化能的作用要比无机催化剂效果更显著，催化效率更高；D项过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90℃水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3＋却仍可以起催化作用。
2．下列各图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是( )
答案 C
解析 活化能是指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。酶可以降低活化能，使反应更容易进行。
3．下列关于酶的叙述中，不正确的是( )
A．酶是具有催化能力的蛋白质或RNA
B．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
C．食物的消化过程需要酶催化，而细胞内的其他化学反应不需要酶催化
D．绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
答案 C
解析 酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。这些有机物中，绝大多数是蛋白质，少数是RNA；生物的新陈代谢由一系列的化学反应组成，其中的每一个化学反应都是由酶来催化的，所以说新陈代谢离不开酶。
4．下列有关酶的叙述中，正确的结论有( )
①产生酶的细胞都有分泌功能 ②酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸 ③酶是生物催化剂 ④生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞 ⑤能降低化学反应的活化能
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
答案 C
一、选择题
1．下列有关酶的叙述中，错误的是( )
A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素
B．酶不一定只在细胞内起催化作用
C．植物细胞的最外层结构可以被蛋白酶分解掉
D．凡是活细胞都能产生酶
答案 C
解析 植物细胞的最外层是细胞壁，主要成分是纤维素，可以被纤维素酶分解掉。
2．下列试管中各注入10 mL 2%的过氧化氢溶液，实验中产生气泡最多的是( )
答案 A
3．下列关于过氧化氢的叙述中，正确的是( )
A．在无催化剂时，不会分解成水和氧气
B．过氧化氢和水一样，无色无味，对皮肤无害
C．Fe3＋和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应
D．催化剂存在时，过氧化氢分解反应的平衡点会向分解一侧移动
答案 C
4．关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是( )
A．任何生物学实验中都需要设置变量
B．对照实验中应遵循单一变量原则
C．对照实验中一定存在自变量
D．无关变量并不是与实验结果没有关系
答案 A
解析 如观察细胞中的叶绿体。
5．向过氧化氢溶液中投入哪种猪肝研磨液，能产生大量的气泡( )
A．煮沸过的猪肝研磨液
B．醋泡过的猪肝研磨液
C．冰冻过的猪肝研磨液
D．刚离体的猪肝研磨液
答案 D
6．下列有关酶的研究，按时间先后顺序，正确的是( )
①斯帕兰札尼证明鸟胃里有化学变化 ②施旺从胃液中提取出胃蛋白酶 ③人们认为鸟胃里无化学变化 ④科学家指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 ⑤科学家认为，酶是活细胞里产生的具有催化作用的有机物，少数酶是RNA
A．①②③④⑤ B．③①②④⑤
C．①②④③⑤ D．③①②⑤④
答案 B
7．取经过编号的5支试管分别加入2 mL 0.5 mol/L的过氧化氢溶液，进行如下实验，根据实验内容，下列说法正确的是( )
试管编号 1 2 3 4 5
加入物质 适量唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块 生土豆块、稀盐酸
实验结果 几乎无气泡 少量气泡 大量气泡 几乎无气泡 几乎无气泡
A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管
B．1号和3号对照不能说明酶有专一性
C．3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响
D．实验中不能体现酶的活性与温度之间的关系
答案 C
解析 通过分析，2号和3号试管能说明酶具有高效性；1号和3号试管进行对照，过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，而唾液淀粉酶不能催化该反应，说明了酶具有专一性；3号和4号试管对照说明了酶的活性与温度有关。
8．下列最能说明酶具有高效性的实验是( )
A．将FeCl3溶液和过氧化氢酶分别加入盛有等量的H2O2的甲、乙两支试管中，乙试管中释放氧气的速度远远大于甲试管
B．将10%的淀粉酶溶液和稀释10倍的淀粉酶溶液分别加入盛有等量的1%淀粉溶液的甲、乙两支试管中，淀粉分解的速度基本相等
C．将相同数量的人的唾液淀粉酶和萌发的小麦种子中的淀粉酶加入盛有等量的1%淀粉溶液的甲、乙两支试管中，发现甲试管中分解淀粉的速度比乙试管中的快
D．将淀粉酶液等量加入盛有等量1%淀粉溶液的甲、乙两支试管中，甲、乙分别保温在10℃和30℃条件下，结果乙试管中淀粉分解速度快于甲
答案 A
解析 A、B项均可说明酶具有高效性，但是酶的高效性在与无机催化剂相比较时，体现得更明显。
9．某学生为了验证唾液的功能，做了一组实验：取甲、乙两试管，分别加入2 mL淀粉糊，甲试管内又加入了2 mL唾液，两试管同时在37℃的温水中保温10 min后取出，各加入0.5 mL 碘液，发现只有乙试管内呈蓝色反应。该实验步骤中有一个错误，应是( )
A．乙试管应置于低温或室温中
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加与唾液等量的清水
D．应再加一个试管，内加2 mL淀粉糊、2 mL唾液，并放到冰水中
答案 C
解析 实验设计中应遵循的一个重要原则就是等量对照原则，这样才能确定实验结果是由实验变量引起的，所以乙试管应加与甲试管唾液等量的清水。
10．酶具有同无机催化剂相同的特点，在反应前后不改变数量和性质。但是又说酶很容易变性，不易重复使用。对上述观点应如何理解( )
A．理论上讲酶在反应前后数量和性质不变，实际上，酶在反应前后数量和性质都发生变化
B．不是反应本身影响了酶的活性，而是其他的酸碱等条件影响了酶的活性
C．前一句话正确，后一句话错误
D．前一句话错误，后一句话正确
答案 B
二、非选择题
11．在编号为1～4号的4支试管内各注入10 mL 3%的过氧化氢溶液，1号试管作为对照，2号试管内迅速放入新鲜猪肝1～2小块，3号试管内放入一枚锈铁钉，4号试管内放入煮熟的猪肝1～2小块，根据实验现象回答下列问题：
(1)立即出现大量气泡的试管为______号，这种气体是________，产生大量气泡的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)4号试管内有什么变化？________。理由是_______________________________
________________________________________________________________________。
3号和3号试管内都能产生气体，但产生气体的速度和数量不同，原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)2 氧气 新鲜猪肝内的过氧化氢酶迅速催化过氧化氢，将其分解产生大量氧气
(2)无变化 煮熟的猪肝细胞内的过氧化氢酶被破坏，失去了活性
(3)酶(或过氧化氢酶)的作用具有高效性
解析 此题将课本中的实验进行延伸。1号试管作为对照；在2号试管中，猪肝中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解形成水和氧气；3号试管内放入锈铁钉是为了提供Fe3＋，Fe3＋作为催化剂将过氧化氢分解成水和氧气；4号试管内煮熟的猪肝中的过氧化氢酶受高温的影响，酶的结构被破坏从而失去活性，过氧化氢不能被分解，没有任何现象发生。2号试管与3号试管相比，过氧化氢迅速分解产生大量的氧气，而3号试管内的Fe3＋是一般无机催化剂，虽然能分解过氧化氢，但反应速度很慢，所以2号和3号试管相比，说明酶的催化具有高效性。
12．为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管并编号为A、B，各注入2 mL体积分数为3%的H2O2溶液；再向A管滴入2滴3.5%的FeCl3溶液，向B管滴入2滴质量分数为20%的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无火焰的卫生香检验；观察并记录结果。
(1)本实验的主要目的是探索________________________________________________________________________。
(2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料分析，原因可能是________________________________________________________________________。
(3)过氧化物酶能催化H2O2的分解，产生的[O]能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验：
参照上图所给信息，回答下列问题。
①3号试管内加入的物质是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
②设计2号试管作为对照的具体目的是____________________________________
________________________________________________________________________。
③如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是第________号试管。
答案 (1)酶的高效性(过氧化氢酶和Fe3＋催化效率的高低)
(2)H2O2溶液放置时间过长而分解
(3)①2 mL焦性没食子酸溶液，2滴H2O2溶液，2 mL马铃薯块茎提取液 ②排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响 ③3
解析 (1)本实验探索酶的催化效率具有高效性。(2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。(3)根据等量原则，3号试管中应加入2 mL焦性没食子酸溶液、2滴过氧化氢溶液、2 mL马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块茎提取液中的其他物质也可能使无色焦性没食子酸溶液氧化成橙红色沉淀，影响结果，因此应设立2号试管作对照。1号试管没有过氧化氢酶，所以过氧化氢不分解，无现象；2号试管没有过氧化氢，也无现象；4号试管马铃薯提取液中过氧化氢酶的活性因煮沸而失去，也没有现象，只有3号试管出现橙红色沉淀。
第2课时 酶的特性
知识点一、酶的催化特性的实验验证
特性 原理 对照实验 实验结果(结论)
高效性 过氧化氢酶H2O2―→水＋氧 H2O2 水＋氧 燃烧检验酶催化——强Fe3＋催化——弱
专一性 淀粉麦芽糖 蔗糖无 淀粉砖红色沉淀蔗糖―→无
作用条件较温和 酶在最适温度和pH范围内活性最高，超过此范围其活性会降低甚至失活 低温、高温下酶的催化情况，过酸、过碱环境下酶的催化情况 酶的催化需适宜的温度和适当的pH(一般中性)
【活学巧记】
知识点二、影响酶活性的条件的探究实验
1．温度对酶活性的影响
步骤 试管
加入可溶性淀粉溶液 1 2 3
2 mL 2 mL 2 mL
提供环境温度 60℃的水 沸水 冰块
时间 5 min 5 min 5 min
注入新鲜的淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
时间 5 min 5 min 5 min
滴入碘液 1滴 1滴 1滴
现象 无明显变化 蓝色 蓝色
实验结论：温度会影响酶活性，酶活性有一定的最适温度。
【注意】 市场上出售的淀粉酶最适温度是60℃，人的唾液淀粉酶的最适温度是37℃左右。
2．pH对酶活性的影响
步骤 试管编号
A B C D E
3%可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
温度条件 37℃ 37℃ 37℃ 37℃ 37℃
新鲜唾液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
1%的碘液 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴
pH条件 6.8 2 5 8 10
结果 深蓝→棕色 深蓝 深蓝→浅蓝→棕色 深蓝→浅蓝→棕色 深蓝
实验结论：pH影响酶活性，酶活性有一定的最适pH范围。
3．实验变量分析及原则
(1)变量控制
①自变量：温度、pH；
②因变量：酶的活性；
③无关变量：酶浓度、淀粉溶液浓度等。
(2)对照实验：本实验的对照组是1号试管，2、3号试管均为实验组。
(3)遵循原则：实验遵循了单一变量(温度或pH)原则和等量(无关变量都相同)原则，实验结果具有说服力。
【拓展提升】 运用本实验的原理，设置一系列的温度或pH梯度，还可以测定该酶的最适温度或pH。另外，影响酶活性的因素除了温度、酸碱度以外还有底物浓度，也可以用本实验的方法步骤进行探究。
知识点三、表示酶特性的曲线
1．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，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，但不改变化学反应的平衡点。
2．表示酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速度和未加酶的相同，说明酶B不催化底物A参加反应。
知识点四、影响酶促反应速率的曲线
酶的催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物减少量或产物生成量来表示，即酶促反应速率。
(1)pH、温度
①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，酶催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶失活，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。
(2)酶浓度
在有足够底物而其他因素适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比，如图所示。
(3)底物浓度
当酶浓度、温度和pH恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度几乎成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶全部与底物结合(酶具有饱和性)，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率也不再增加，如图所示。
【例1】 下列A、B、C三图依次表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请据图回答下列问题：
(1)图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是_________________。
(2)图B中，a点所对应的温度称___________________________________。
(3)图B中，a点到b点的曲线急剧下降，其原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将酶与反应物混合后，装入甲、乙两试管并分别放入12℃和75℃水浴锅中，20 min后取出转入37℃的水浴锅中保温，两试管内的反应分别为：甲 ，乙 。
(5)图C表示了 催化反应的速率变化曲线。
A．唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶
C．胰蛋白酶 D．植物淀粉酶
易错点提示 本题主要考查反应物浓度、温度、pH对酶活性的影响。注意图中所示曲线的起点、拐点和终点的分析。
解析 (1)图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速率上升。当反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，这是因为虽然酶具有高效性，但它的催化能力也是有一定限度的，当所有的酶都发挥了最高催化效能后，反应物浓度增加，反应速率也不会再增加，这是受酶浓度的限制。
(2)图B中，a点对应的酶的催化效率最高，说明它对应的温度就是酶促反应的最适温度。
(3)从a点到b点，由于温度逐渐升高，酶的分子结构逐渐被破坏，从而使酶活性降低，反应速率下降。
(4)由于甲试管的温度较低，所以酶的活性较低，反应速率很慢，当转入37℃的水浴锅中保温后，其反应速率会迅速增加。乙试管在75℃的高温下，酶的结构被破坏，酶丧失活性，即使再转入37℃的水浴锅中保温，酶的活性也不能恢复，不再催化反应。
(5)图C中，酶的最适pH为弱碱性，唾液淀粉酶和植物淀粉酶的最适pH近于中性，胃蛋白酶的最适pH为强酸性，只有胰蛋白酶的最适pH为弱碱性。
答案 (1)受反应液中的酶浓度限制
(2)酶促反应的最适温度
(3)温度升高，使酶活性下降
(4)催化速度加快 无催化反应
(5)C
(1)影响酶活性的因素一定会影响酶促反应速率，例如pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
(2)影响酶促反应速率的因素并不一定影响酶的活性，例如酶浓度、底物浓度等不会影响酶活性，但可以影响酶促反应速率。
【例2】 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%的淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%的蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
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：“＋”表示有；“－”表示无。*：此行“＋”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果，以下结论正确的是(多选)( )
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60℃比40℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
易错点提示 实验步骤要有一定的顺序，实验步骤的前后顺序一般不能随意颠倒，否则，实验自变量的控制就会产生误差，从而影响实验结果的准确性。尤其是在研究温度或pH对酶活性的影响这类实验中，一定要注意在酶发挥作用时必须达到实验要求的温度或pH。
解析 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，故A、D两项错误；有淀粉溶液的三支试管都出现了砖红色沉淀，这说明淀粉酶将淀粉水解成了还原糖，故B项正确；同时还可以看出在60℃的条件下砖红色沉淀量比40℃条件下多，说明60℃条件下的试管中还原糖含量比40℃多，这证明淀粉酶的活性在60℃时比40℃时高，故C项正确。
答案 BC
酶的专一性与酶是蛋白质有关。每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶蛋白分子首先与底物分子结合。但酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应，或经底物诱导后能否与底物分子结合，如图所示，酶与底物分子结合时，底物能诱导酶分子的构象发生变化，使酶分子能与底物分子很好地结合形成酶——底物的复合物，从而发生催化作用。
1．人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因是( )
A．消化道内的食物尚未消化
B．发烧使胃肠蠕动减弱
C．体内的食物残渣排出受阻
D．高烧使酶的活性减弱
答案 D
解析 根据题意，我们知道人体中的酶大部分最适温度为37℃，发高烧时，人的体温上升，所以酶的活性下降，食欲下降。
2．在植物上摘下鲜嫩的玉米，浸入沸水中数分钟，鲜玉米久存而甜味不减的原因是( )
A．在酶的作用下二糖转化成淀粉
B．高温抑制了淀粉的水解
C．高温使酶失活，抑制了淀粉的合成
D．高温促进了淀粉的合成
答案 C
解析 本题考查了酶作用条件温和的特性以及种子中的重要储能物质——淀粉。我们吃玉米时的甜味来自于麦芽糖，玉米成熟的时候，麦芽糖转化成淀粉，所以甜味变小，高温煮沸后，由于酶高温失活，所以麦芽糖不能转化成淀粉，所以甜味可以保持较长时间。
3．人的血液中碳酸酐酶的一个分子每分钟可催化分解1 900万个碳酸分子，这说明酶具有的特性是( )
A．多样性
B．专一性
C．催化活性受温度、酸碱度的影响
D．高效性
答案 D
解析 本题考查酶的特性，每分钟分解1 900万个碳酸分子。说明酶具有高效性。
4．研究表明，一分子过氧化氢酶能在1 min内使5×105个过氧化氢分子分解成氧和水，相当于Fe3＋催化速率的109倍，但是对糖的水解却不起作用。这个事实说明酶具有( )
A．多样性、稳定性 B．高效性、多样性
C．高效性、专一性 D．高效性、稳定性
答案 C
解析 一分子过氧化氢酶催化效率是Fe3＋的109倍，说明酶具有高效性；但是能水解过氧化氢，不能水解糖，说明酶具有专一性。
5．催化脂肪酶水解的酶是( )
A．肽酶 B．蛋白酶
C．脂肪酶 D．淀粉酶
答案 B
解析 脂肪酶的化学本质是蛋白质，所以催化脂肪酶水解的酶是蛋白酶。本题重在考查酶的组成及专一性。
一、酶的催化特性
二、酶的催化特性的实验验证
1．高效性
实验原理：H2O2水＋氧
对照实验：H2O2水＋氧
实验结论：酶的催化效率比无机催化剂Fe3＋高。
2．专一性
实验原理：淀粉麦芽糖
对照实验：蔗糖无
实验结论：酶具有专一性
三、影响酶活性的条件的探究实验
1．温度对酶活性的影响
2．pH对酶活性的影响
3．影响酶促反应速率(酶活性)的曲线
(1)pH、温度
(2)酶浓度
3．底物浓度
1．在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将( )
A．不断上升 B．没有变化
C．先升后降 D．先降后升
答案 B
解析 溶液pH为10时，胃蛋白酶的分子结构被破坏，失去活性。
2．将一支加入了一定量糨糊、唾液的试管，浸入37℃的温水中保温5分钟后取出，再加入一滴碘液，糨糊不变蓝。根据这一现象得出的结论是( )
葡萄糖
B．蛋白质分解为麦芽糖 B．淀粉水解为葡萄糖
C．淀粉已经不存在了 D．淀粉没有发生变化
答案 C
解析 遇碘变蓝是淀粉的特性，利用碘液检验糨糊不变蓝，说明淀粉已不存在，被唾液中淀粉酶完全水解。本实验并不能得出淀粉一定是被分解为麦芽糖还是葡萄糖的结论。
3．下图曲线表示的是温度和酶的关系，此曲线不能说明的是( )
A．在B之前，酶的活性和温度成正比；之后，成反比
B．当温度到达B′时，酶的活性最高
C．A点时，酶的催化活性很低，但随着温度升高，酶的活性可以上升
D．C点时酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢复
答案 D
解析 从图中可以看出，随着温度的不断升高，酶的催化作用也在上升，等达到B′点时，酶的催化作用达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的催化活性迅速下降。但是A点和C相比，虽然酶的催化活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其催化活性也会不断上升；而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶发生不可逆的变化。
4．如图所示，甲图表示植物的淀粉酶与人的淀粉酶活性受pH影响的情况，乙图表示3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。下面的说法中正确的是( )
①pH=5时，植物淀粉酶的活性最高
②若细胞质由中性变为酸性，人的淀粉酶的活性渐渐升高
③乙中，适宜温度范围最广的是B酶
④乙中，无法确认C酶活性的最适温度
A．①② B．①③
C．①④ D．②③
答案 C
一、选择题
1．关于酶的性质，下列叙述中错误的一项是( )
A．化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变
B．一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
C．酶是活细胞产生的一类特殊有机物，其中大多数酶为蛋白质，少数为RNA
D．酶的催化效率很高，但受温度、酸碱度影响
答案 B
2．下图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是( )
A．酶反应的最适温度范围
B．酶因受热而失活
C．酶反应生成物量与时间的关系
D．酶反应速率和酶量的关系
答案 D
解析 酶是生物体内的催化剂，其催化作用受温度、pH的影响。从图中曲线可以看出：70℃时是一条直线，说明酶因受热而失去活性；50℃时，随着时间的增加，其曲线斜率在减小，最后为零，这说明酶逐渐变性失活；40℃时，其曲线斜率不变，生成物的量一直在等比例增加，故该酶反应的最适温度范围是40℃～50℃。图中不能体现酶反应速率和酶量的关系。
3．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH到2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是( )
葡萄糖
B．蛋白质、胃蛋白酶、多肽、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、水
D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
答案 A
解析 乳清蛋白、胃蛋白酶和唾液淀粉酶的化学本质都是蛋白质，在pH为2.0的环境中，只有胃蛋白酶的活性最强，而淀粉酶则失去活性，由于其本质是蛋白质，可以被胃蛋白酶水解为多肽，故溶液中不可能有唾液淀粉酶的存在。故选A项。
4．下表是为了研究酶作用的特性，以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结果，通过分析实验结果，不能得出的结论是( )
步骤 方法 观察结果
1 常温下自然分解 氧气泡少而小
2 常温下加Fe3＋ 氧气泡稍多而小
3 常温下加入鲜肝提取液 氧气泡极多而大
4 加热煮沸后冷却的鲜肝提取液 同自然分解一样
A.酶的催化效率有高效性
B．酶的催化条件有温和性
C．酶的催化对象有专一性
D．高温会使酶失去活性
答案 C
解析 本题是以实验现象来分析酶的特征，在考试中比较常见。实验1是其它实验的对照，实验3与实验1比较可得出酶具有高效性的特点，与实验4比较可得出酶发挥作用需要一定的条件，即必须是在常温下有效。实验3与实验2比较说明酶的催化效率比普通的化学催化剂要强。但整个实验不能得出酶有专一性的特点。
5．当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。由此可以说明( )
A．RNA是核酸的一种
B．RNA也可起生物催化剂的作用
C．RNA主要存在于细胞质中
D．RNA是该种生物的遗传物质
答案 B
解析 根据题意分析，可知 RNA 能催化化学反应，是一种生物催化剂。
6．在生命活动中，酶是不可缺少的生物催化剂，以下各酶的作用对象正确的是( )
A．解旋酶—肽键、肽酶—碱基间氢键、ATP水解酶—磷酸基团
B．肽酶—肽键、解旋酶—碱基间氢键、ATP水解酶—高能磷酸键
C．ATP水解酶—NADPH、肽酶—碱基间氢键、纤维素酶—原生质体
D．肽酶—R基、解旋酶—脱氧核苷酸、ATP水解酶—ATP
答案 B
解析 解旋酶的作用对象是碱基间氢键，肽酶的作用对象是肽键；ATP水解酶的作用对象是ATP中的高能磷酸键；纤维素酶的作用对象是纤维素。
7．在唾液中加入了双缩脲试剂，其结果是( )
A．产生气泡 B．溶液呈蓝色
C．溶液呈紫色 D．产生砖红色沉淀
答案 C
8．下图的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中，然后将2支试管放入同一温度的水中进行水浴15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。
通过多次实验并记录不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表：
装置
装置 A B C D E F
水浴温度(℃) 10 20 30 40 50 60
凝乳时间/min 不凝固 7．0 4．0 1．5 4．0 不凝固
据此实验，请判断下列叙述中正确的是( )
A．凝乳时间越长，凝乳酶的活性越高
B．如果将A组的水温逐渐提高，乳汁可以凝固
C．低温破坏了酶的分子结构，所以10℃温度下乳汁不凝固
D．可以肯定，凝乳酶的最适温度为40℃
答案 B
解析 A组不凝固的原因是温度太低，酶的活性受到抑制，当温度逐渐升高，会提高酶的活性，使乳汁凝固。
9．右图是温度对酶催化活性影响的曲线。图中A、B两点的催化效率是相等的，在下列的有关叙述中，不正确的是( )
A．酶处于t1温度时的寿命比处于t2温度时长
B．酶处于t1温度时的寿命比处于t2温度时短
C．酶处于t2温度时有可能开始发生热变性
D．处于t1温度时的酶分子结构较t2时稳定
答案 B
10．如图表示某有机物加入催化剂后，置于0℃到80℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。根据该图判断，如果把这些物质置于80℃至0℃的环境中处理，其关系图应为( )
答案 B
解析 酶是蛋白质，由图可知，80℃时已经变性失活，在降低至适宜温度时，酶的活性也不再恢复。
二、非选择题
11．将某种玉米籽粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如下图所示。然后在每支试管中加入少许等量的玉米籽粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验(提取液中还原物质忽略不计)：
(1)若向A、C、E三支试管中分别加入适量的斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是 ；砖红色较深的试管是 ，颜色较深的原因是 ；不变色的试管是 ，不变色的原因是 。
(2)若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色都是蓝色，产生该颜色的原因是_________________________________________。
(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米籽粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)A和C C 淀粉酶在40℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多 E 100℃条件下酶失活 (2)剩余的淀粉遇碘变蓝
(3)在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一实验组，其他实验条件保持一致，以反应液和上述试剂(或答碘液或答斐林试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度
解析 本题主要考查温度对酶活性的影响。发芽的玉米籽粒提取液中含有淀粉酶，可催化淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖与斐林试剂在加热的条件下生成砖红色沉淀，根据颜色深浅可判断酶活性的高低。在20℃、40℃和100℃三个温度条件下，40℃是酶的较适宜温度。若要探究使淀粉酶水解的最适温度，需在20℃和100℃之间多设置温度梯度重复上述实验操作。
12．为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：
(1)在1～5号试管中加入0.5%的唾液1 mL。
(2)加入唾液后，再向各试管中加入相应的缓冲液3 mL，使各试管中反应液的pH依次在5.0、6.2、6.8、7.4、8.0。
(3)分别向1～5号试管中加入0.5%的淀粉液1 mL，然后进行37℃恒温水浴。
(4)反应过程中，每隔1 min从第3号试管取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。
(5)结果如下：
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.0 6.2 6.8 7.4 8.0
结果(颜色) ＋＋ ＋ 橙黄色 ＋ ＋＋
注：“＋”表示颜色程度
请回答：
(1)实验过程中为何要选择37℃恒温？
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________________________________________________________________________。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明________________________________________________________________________
________________________。
(3)如果反应速度过快，应当对唾液做如何调整？________________________________________________________________________
________________。
(4)该实验得出的结论是什么？________________________________________________________________________
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答案 (1)在该实验中，只有在恒温条件下，才能排除温度因素对结果的干扰，37℃是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度
(2)3号试管中的淀粉已完全水解
(3)提高唾液的稀释倍数
(4)唾液淀粉酶的最适pH是6.8，高于或低于此pH时，酶活性都逐渐降低
解析 本题要求对“验证pH对唾液淀粉酶活性的影响”的实验现象、原理、结论等作出分析，考查酶的作用、酶的特性和影响酶催化作用的因素等实验原理和方法。学生需要知道遇碘变蓝是淀粉的特性，淀粉只有在淀粉酶的催化下才能被分解，唾液中含有唾液淀粉酶，但唾液淀粉酶的催化作用受到温度和酸碱度的影响。在温度37℃左右，pH＝6.8的环境中，唾液淀粉酶的活性最强，催化效率最高，温度过高或过低，都会使酶的催化能力降低，同样唾液淀粉酶在酸性或碱性的环境中，也不能发挥出较高的催化能力。酶的催化能力，除了酶具有的高效性外，还与酶的数量有关系，酶的量大，催化能力就大；量小，催化能力就小。另外，酶还有专一性，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解为麦芽糖，不能催化麦芽糖水解变成葡萄糖。
知识点一、酶在细胞代谢中的作用
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