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專題二 代謝 第1講 酶和ATP 第Ⅰ課時(shí)　基礎(chǔ)自查——學(xué)生為主體抓牢主干，以不變應(yīng)萬變 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)(一)　酶在代謝中的作用 [一過基礎(chǔ)] 1．酶的來源、作用、本質(zhì)與特性 2．讀懂關(guān)于酶的3類曲線 (1)酶的作用原理曲線 曲線 解讀 ①由圖可知，酶的作用原理是降低反應(yīng)的活化能； ②若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)； ③用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能 (2)酶的特性曲線 曲 線 解 讀 ①圖1中加酶的曲線和加無機(jī)催化劑的曲線比較，表明酶具有高效性； ②圖2中兩曲線比較，表明酶具有專一性 (3)影響酶促反應(yīng)速率的因素曲線 曲 線 解 讀 ①分析圖1和圖2：溫度和pH通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)速率； ②分析圖3：OP段的限制因素是底物濃度，P點(diǎn)以后的限制因素則是酶濃度 3．歸納幾種重要的酶及其作用 DNA 聚合酶 催化脫氧核苷酸間縮聚形成磷酸二酯鍵，用于DNA復(fù)制及逆轉(zhuǎn)錄 RNA 聚合酶 催化核糖核苷酸間縮聚形成磷酸二酯鍵，用于RNA合成(轉(zhuǎn)錄)及RNA復(fù)制 基因工程 工具酶 ①限制酶：特異性識別和切割DNA分子(斷開磷酸二酯鍵)； ②DNA連接酶：連接任意兩個(gè)互補(bǔ)的DNA片段； ③Taq DNA聚合酶：用于PCR中擴(kuò)增目的基因 DNA 解旋酶 用于DNA復(fù)制時(shí)打開雙鏈間氫鍵 核酸 水解酶 包括DNA酶(破壞DNA)、RNA酶(破壞RNA)，可用于遺傳物質(zhì)化學(xué)本質(zhì)探究 各種 消化酶 可對應(yīng)催化相關(guān)大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 細(xì)胞工程 工具酶 纖維素酶、果膠酶(除去細(xì)胞壁)；胰蛋白酶或膠原蛋白酶(用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)) [二過易錯(cuò)] (1)饑餓時(shí)，胰高血糖素水平升高，促進(jìn)糖原分解，說明激素具有酶的催化活性(2018全國卷Ⅱ，T3B)() (2)由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性(2017全國卷Ⅱ，T3B)() (3)在細(xì)胞中，核外沒有參與DNA合成的酶(2017全國卷Ⅱ，T3A)() (4)發(fā)燒時(shí)，食欲減退是因?yàn)橥僖旱矸勖甘チ嘶钚?2015江蘇卷，T7A)() (5)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發(fā)揮作用(2015江蘇卷，T7B)(√) (6)蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類(2015海南卷，T4C)(√) (7)探究溫度對酶活性的影響時(shí)，將酶與底物溶液在室溫下混合后于不同溫度下保溫(2014山東卷，T4D)() (8)滴加肝臟研磨液促使過氧化氫的分解及滴加FeCl3溶液提高過氧化氫的分解速率均涉及降低化學(xué)反應(yīng)活化能原理(2013四川卷，T4改編)(√) (9)過酸、過堿或溫度過高、過低，都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活() (10)同一個(gè)體各種體細(xì)胞中酶的種類相同、數(shù)量不同，代謝不同() (11)ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸，而其合成所需的能量由磷酸提供() (12)人在寒冷時(shí)，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加(√) [三過小題] 1．(2018濱州一模)如圖表示酶的催化反應(yīng)過程，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．該酶促反應(yīng)過程可表示為a＋b→c＋d B．適當(dāng)增大a的濃度會(huì)提高酶促反應(yīng)的速率 C．c或d的生成速率可以表示酶促反應(yīng)的速率 D．若探究底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響，b的數(shù)量就是實(shí)驗(yàn)的自變量 解析：選A　由圖可知，a表示酶，b表示底物(反應(yīng)物)，c、d表示產(chǎn)物(生成物)。該酶促反應(yīng)過程可表示為b酶,c＋d，A錯(cuò)誤；在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增大a的濃度會(huì)提高酶促反應(yīng)的速率，B正確；b的分解速率及c或d的生成速率可以表示酶促反應(yīng)的速率，C正確；若探究底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響，b的數(shù)量就是實(shí)驗(yàn)的自變量，D正確。 2．(2019屆高三天津質(zhì)檢)如圖為pH對作用于同一底物的兩種水解酶活性的影響，相關(guān)敘述正確的是(　　) A．在任何溫度條件下，pH＝5時(shí)，酶1的活性高于酶2 B．將酶2由pH＝9轉(zhuǎn)移到pH＝4的環(huán)境中，活性上升 C．在兩種不同的pH條件下，酶1活性可能相同 D．酶1和酶2能夠水解同一種底物是酶專一性的體現(xiàn) 解析：選C　高溫使酶變性失活，在高溫條件下，pH＝5時(shí)，酶1的活性等于酶2，A錯(cuò)誤；過酸、過堿使酶變性失活，pH＝9的環(huán)境下，酶2的空間結(jié)構(gòu)被破壞，即使轉(zhuǎn)移到pH＝4的環(huán)境中酶的活性也不能恢復(fù)，B錯(cuò)誤； 由圖可知，在最適pH的兩側(cè)，存在酶活性相同的兩種不同的pH，C正確；酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類底物的特性，D錯(cuò)誤。 3．(2019屆高三石家莊摸底)某同學(xué)為了驗(yàn)證淀粉酶的專一性，設(shè)計(jì)以下三種方案，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) 各組試管的添加物質(zhì) 鑒定試劑 方案一 一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加淀粉酶和蔗糖 碘液 方案二 一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加淀粉酶和蔗糖 斐林試劑 方案三 一組試管內(nèi)加淀粉酶和淀粉，另一組試管內(nèi)加蔗糖酶和淀粉 碘液 A.方案一兩組試管中加入的各種物質(zhì)的量應(yīng)該相等 B．方案一不可行的原因是碘液不能檢測蔗糖是否被分解 C．方案三中將碘液換成斐林試劑可以證明淀粉酶具有專一性 D．方案二可行的原因是斐林試劑既可以證明淀粉是否被分解，也能證明蔗糖是否被分解 解析：選C　方案一中自變量為反應(yīng)物的種類，兩組試管中加入的各種物質(zhì)的量為無關(guān)變量，應(yīng)該相等，A正確；碘液不能檢測蔗糖是否被分解，因此方案一不可行，B正確；方案三中自變量為酶的種類，將碘液換成斐林試劑只說明了淀粉酶能催化淀粉的水解，沒有說明不能催化其他底物，因此不能證明淀粉酶具有專一性，C錯(cuò)誤；方案二可行的原因是斐林試劑既可以證明淀粉是否被分解，也能證明蔗糖是否被分解，D正確。 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)(二)　ATP在能量代謝中的作用 [一過基礎(chǔ)] 1．能量轉(zhuǎn)換過程和ATP的產(chǎn)生與消耗 (1)能量轉(zhuǎn)換過程 (2)ATP的產(chǎn)生與消耗 轉(zhuǎn)化場所 常見的生理過程 細(xì)胞膜 消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段 葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應(yīng) 消耗ATP：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成等 線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等 核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成 細(xì)胞核 消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等 2．明辨四種化合物中的“A” ①ATP中的“A”為腺苷(由腺嘌呤和核糖組成) ②DNA中的“A”為腺嘌呤脫氧核苷酸 ③RNA中的“A”為腺嘌呤核苷酸 ④核苷酸中的“A”為腺嘌呤 [二過易錯(cuò)] (1)葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶(2018全國卷Ⅰ，T1A)(√) (2)植物光合作用和呼吸作用過程中都可以合成ATP(2018全國卷Ⅲ，T5D)(√) (3)淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成(2017海南卷，T3A)() (4)水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量(2017海南卷，T10D)() (5)DNA與ATP中所含元素的種類相同(2015全國卷Ⅰ，T1A)(√) (6)ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)(2014全國卷Ⅱ，T1C)(√) (7)在生物體的活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行(2014四川卷，T1D)() (8)人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡() (9)ATP含有核糖，酶一定不含核糖() [三過小題] 1．下列關(guān)于生物體內(nèi)ATP的敘述，正確的是(　　) A．酵母菌進(jìn)行無氧呼吸的各反應(yīng)階段均生成少量ATP B．運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉細(xì)胞中ATP的消耗速率遠(yuǎn)高于其合成速率 C．線粒體和葉綠體中消耗[H]的過程伴隨著ATP含量增加 D．突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過程中常伴隨著ATP的水解 解析：選D　酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，僅在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP, A錯(cuò)誤。運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉細(xì)胞中ATP的消耗速率與其合成速率處于動(dòng)態(tài)平衡，B錯(cuò)誤。在暗反應(yīng)階段，C3接受ATP水解釋放的能量并且被[H]還原，即葉綠體中消耗[H]的過程伴隨著ATP含量減少；在線粒體內(nèi)膜上[H]與氧結(jié)合生成H2O，同時(shí)釋放大量能量，產(chǎn)生大量ATP，C錯(cuò)誤。突觸前膜以胞吐的方式釋放神經(jīng)遞質(zhì)，該過程需要ATP水解供能，D正確。 2．(2016全國卷Ⅰ)下列與神經(jīng)細(xì)胞有關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．ATP能在神經(jīng)元線粒體的內(nèi)膜上產(chǎn)生 B．神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙中的移動(dòng)消耗ATP C．突觸后膜上受體蛋白的合成需要消耗ATP D．神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)消耗ATP 解析：選B　神經(jīng)元線粒體的內(nèi)膜上進(jìn)行有氧呼吸的第三階段，有氧呼吸的第三階段[H]和氧氣結(jié)合生成水，同時(shí)生成大量的ATP。神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙中的移動(dòng)屬于擴(kuò)散，不消耗ATP。蛋白質(zhì)的合成都需要消耗ATP。神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)時(shí)，將Na＋排出細(xì)胞，是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程，需要消耗ATP。 3．(2019屆高三福州兩校聯(lián)考)如圖是生物界中能量通貨——ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．組成圖中M和N的元素與動(dòng)植物體內(nèi)重要儲能物質(zhì)的組成元素相同 B．圖中①過程消耗的能量1可來自光能，②過程釋放的能量2可轉(zhuǎn)化成光能 C．圖中能量2可以為葡萄糖進(jìn)入人成熟的紅細(xì)胞直接提供能量 D．代謝旺盛的細(xì)胞內(nèi)ATP含量較多，代謝緩慢的細(xì)胞內(nèi)ADP含量較多 解析：選B　圖中M表示腺嘌呤，腺嘌呤含有氮元素；N表示核糖，動(dòng)物體內(nèi)重要的儲能物質(zhì)是脂肪，植物體內(nèi)重要的儲能物質(zhì)是淀粉，都不含氮元素，A錯(cuò)誤。光合作用的光反應(yīng)過程中，合成ATP所需的能量來自光能；螢火蟲夜間發(fā)光消耗的能量可由ATP直接提供，B正確。葡萄糖進(jìn)入人成熟紅細(xì)胞的運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散，需要載體，不消耗能量，C錯(cuò)誤；ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量不多，代謝旺盛的細(xì)胞內(nèi)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化更為迅速，D錯(cuò)誤。 一、選擇題 1．下列關(guān)于細(xì)胞內(nèi)酶的分布及其作用的敘述，正確的是(　　) A．催化ATP水解的酶在活細(xì)胞中都有分布 B．人體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為CO2的酶 C．人體肌細(xì)胞內(nèi)的RNA聚合酶只分布在細(xì)胞核中 D．酶通過為化學(xué)反應(yīng)供能來提高化學(xué)反應(yīng)速率 解析：選A　活細(xì)胞中均需消耗能量，催化ATP水解的酶在活細(xì)胞中都有分布，A正確；人體細(xì)胞的線粒體中含有催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為CO2的酶，B錯(cuò)誤；人體肌細(xì)胞內(nèi)的RNA聚合酶主要分布在細(xì)胞核中，少數(shù)分布在線粒體中，C錯(cuò)誤；酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率，D錯(cuò)誤。 2．下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是(　　) A．ATP的合成不一定都需要消耗有機(jī)物和氧氣 B．人的造血干細(xì)胞和肌細(xì)胞中不存在相同的酶 C．酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能所需的能量由ATP供應(yīng) D．主動(dòng)運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP的含量明顯增加 解析：選A　光合作用光反應(yīng)合成ATP時(shí)，既不消耗有機(jī)物，也不消耗氧氣，A正確；人的造血干細(xì)胞和肌細(xì)胞中都存在和細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶，B錯(cuò)誤；酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能不需要消耗能量，C錯(cuò)誤；主動(dòng)運(yùn)輸消耗ATP，另外，ATP在細(xì)胞中含量很少，不會(huì)出現(xiàn)明顯增多的現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。 3．在最適溫度和pH條件下將一定量的淀粉與淀粉酶進(jìn)行混合，圖中曲線①為麥芽糖生成量情況，曲線②或③為在P點(diǎn)時(shí)改變某一條件后所得。下列敘述正確的是(　　) A．曲線①所示麥芽糖生成速率不斷減小說明淀粉酶活性不斷降低 B．在P點(diǎn)時(shí)若降低溫度會(huì)得到曲線③，若提高溫度會(huì)得到曲線② C．在P點(diǎn)時(shí)若適當(dāng)降低pH、將酶換成無機(jī)催化劑均會(huì)得到曲線③ D．在P點(diǎn)時(shí)若增加一定量的淀粉會(huì)得到曲線② 解析：選C　曲線①是在最適pH條件下得到的，故在P點(diǎn)時(shí)適當(dāng)提高或降低pH均會(huì)得到曲線③；酶的催化效率高于無機(jī)催化劑，故將酶換成無機(jī)催化劑也會(huì)得到曲線③，C正確。曲線①所示麥芽糖生成速率不斷減小是淀粉不斷被消耗，含量減少所致，淀粉酶活性不改變，A錯(cuò)誤。曲線①是在最適溫度條件下得到的，故在P點(diǎn)時(shí)提高溫度或降低溫度均會(huì)得到曲線③，B錯(cuò)誤。在P點(diǎn)時(shí)若增加淀粉量會(huì)使最終生成的麥芽糖總量增加，而圖中麥芽糖的最終生成量是恒定的，所以曲線②不是增加淀粉量造成的，D錯(cuò)誤。 4．(2018中原名校質(zhì)量考評)某同學(xué)在進(jìn)行某一酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次實(shí)驗(yàn)測得生成物的量隨時(shí)間變化情況如圖中曲線a所示，第二次實(shí)驗(yàn)僅對第一次實(shí)驗(yàn)中的條件進(jìn)行了一處調(diào)整，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如曲線b所示。該同學(xué)改變的條件可能是(　　) A．酶的種類　　　　　　 　B．酶的用量 C．底物濃度 D．反應(yīng)溫度 解析：選C　從兩條曲線可以看出，兩次實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率均逐漸減慢，一段時(shí)間后反應(yīng)終止，生成物不再增加，但兩次實(shí)驗(yàn)中生成物的總量不同。如果改變酶的種類或反應(yīng)溫度，要么反應(yīng)無法進(jìn)行，要么反應(yīng)總時(shí)間發(fā)生改變，但反應(yīng)終止后生成物總量不會(huì)改變；如果改變酶的用量，反應(yīng)總時(shí)間可能發(fā)生改變，但反應(yīng)終止后生成物總量不會(huì)改變；如果改變底物的濃度，將會(huì)影響反應(yīng)的速率和生成物總量，反應(yīng)終止后生成物總量必然改變。 5．如圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．圖中①也是構(gòu)成DNA和RNA的五碳糖 B．圖中②指高能磷酸鍵，在ATP分子中共有3個(gè) C．圖中③是mRNA與質(zhì)粒共有堿基之一 D．圖中④是構(gòu)成DNA的基本組成單位之一 解析：選C　由圖可知，①～④依次表示核糖、高能磷酸鍵、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸。DNA分子中不含核糖，A錯(cuò)誤；ATP分子中有3個(gè)磷酸鍵，高能磷酸鍵只有2個(gè)，B錯(cuò)誤；質(zhì)粒為環(huán)狀DNA分子，DNA與RNA共有的堿基有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶，C正確；腺嘌呤核糖核苷酸是構(gòu)成RNA的基本組成單位之一，D錯(cuò)誤。 6．細(xì)胞所處的能量狀態(tài)用ATP、ADP和AMP之間的關(guān)系式來表示，稱為能荷，公式如下： 能荷＝，其中AMP為一磷酸腺苷。能荷對代謝起著重要的調(diào)節(jié)作用，高能荷時(shí)，ATP生成過程被抑制，而ATP的利用過程被激發(fā)；低能荷時(shí)，其效應(yīng)相反。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．根據(jù)能荷的公式組成，推測一般情況下細(xì)胞能荷數(shù)值小于1 B．細(xì)胞中ATP、ADP和AMP之間可以相互轉(zhuǎn)化 C．細(xì)胞在吸收Mg2＋時(shí)，能荷較低 D．能荷及其調(diào)節(jié)是生物界的共性 解析：選C　細(xì)胞吸收Mg2＋依靠主動(dòng)運(yùn)輸，需消耗ATP，故ATP的利用過程被激發(fā)，此時(shí)應(yīng)處于高能荷狀態(tài)。 7．(2019屆高三豐臺區(qū)檢測)如圖是比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)的4個(gè)組別，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．溫度是3號與4號的自變量 B．1號為對照組，其余為實(shí)驗(yàn)組 C．1號與4號對照，說明酶具有高效性 D．3號和4號實(shí)驗(yàn)可置于90 ℃水浴中進(jìn)行 解析：選B　3號與4號的自變量是催化劑的種類(無機(jī)催化劑和酶)，溫度是3號與4號的無關(guān)變量，A錯(cuò)誤。1號未施加某一自變量，為對照組；2號、3號、4號均施加了某一自變量(分別是高溫、無機(jī)催化劑、酶)，B正確。3號(加入無機(jī)催化劑)與4號(加入酶)對照，說明酶具有高效性，C錯(cuò)誤。90 ℃水浴會(huì)使酶變性失活，所以3號和4號實(shí)驗(yàn)不可置于90 ℃水浴中進(jìn)行，D錯(cuò)誤。 8．(2019屆高三遼寧大連期末)下列試管中加入碘液后變成藍(lán)色的是(　　) 試管 試管中的內(nèi)容物 條件 1 2 mL淀粉溶液＋2 mL清水 37 ℃，5 min 2 2 mL淀粉溶液＋2 mL唾液 37 ℃，5 min 3 2 mL淀粉溶液＋2 mL唾液 95 ℃，5 min 4 2 mL淀粉溶液＋2 mL稀釋的唾液 37 ℃，5 min 5 2 mL淀粉溶液＋2 mL唾液＋3滴鹽酸 37 ℃，5 min A.1、3、5 B．2、3、4 C．2、4、5 D．1、4、5 解析：選A　 1號試管中缺少唾液淀粉酶，淀粉不發(fā)生水解；3號試管中唾液淀粉酶在高溫下變性失活，不能發(fā)揮催化作用；5號試管中唾液淀粉酶在鹽酸作用后變性失活，不能發(fā)揮催化作用。因此，1、3、5號試管中加入碘液后變成藍(lán)色。2號試管中淀粉被唾液淀粉酶催化水解，4號試管中稀釋的唾液也具有催化作用，因此，2、4號試管中均不含淀粉，加入碘液后不變藍(lán)。 9．如圖是研究物質(zhì)甲和物質(zhì)乙對某種酶活性影響的變化曲線，下列敘述正確的是(　　) A．物質(zhì)甲能提高該化學(xué)反應(yīng)的活化能 B．物質(zhì)乙能提高該種酶的催化活性 C．減小底物濃度可以消除物質(zhì)甲對該種酶的影響 D．增大底物濃度可以消除物質(zhì)乙對該種酶的影響 解析：選D　在底物濃度較低且同一底物濃度下，加入酶和物質(zhì)甲后反應(yīng)速率比只加酶的反應(yīng)速率大，說明物質(zhì)甲提高了酶的催化活性，即降低了該化學(xué)反應(yīng)的活化能，且減小底物濃度不能消除物質(zhì)甲對該種酶的影響；在底物濃度較低且同一底物濃度下，加入酶和物質(zhì)乙后反應(yīng)速率比只加酶的反應(yīng)速率小，說明物質(zhì)乙降低了酶的催化活性；從圖中可以看出，當(dāng)?shù)孜餄舛容^大時(shí)，加入物質(zhì)乙和酶時(shí)與只加酶的反應(yīng)速率一樣，說明增大底物濃度可消除物質(zhì)乙對該種酶的影響。 10．為使反應(yīng)物A→產(chǎn)物P，采取了有酶催化(最適溫度和pH)和有無機(jī)催化劑催化兩種催化方法，其能量變化過程用圖甲中兩條曲線表示；圖乙表示某酶促反應(yīng)過程的示意圖。下列有關(guān)分析不合理的是(　　) A．距離b可反映無機(jī)催化劑催化效率比有酶催化時(shí)效率低的原因 B．適當(dāng)升高溫度，有酶催化時(shí)的曲線Ⅱ?qū)?yīng)的距離a將下降 C．圖乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表果糖和葡萄糖 D．圖乙所示過程可以說明酶具有專一性 解析：選B　 圖甲所示為最適溫度和pH下的酶促反應(yīng)，則適當(dāng)升高溫度時(shí)，酶降低活化能的程度減弱，即a將上升。 11．(2018江西師大附中檢測)圖甲表示植物和人的淀粉酶在不同pH條件下的活性，圖乙表示a、b、c三種脫氫酶的活性受溫度影響的情況。下列說法正確的是(　　) ①植物和人的淀粉酶活性相同時(shí)，pH也可以相同 ②若環(huán)境由中性變成酸性，人淀粉酶的活性逐漸升高 ③a、b酶活性相同時(shí)，溫度對酶的影響相同 ④c酶的最適溫度應(yīng)等于或大于40 ℃ A．①② B．①④ C．②③ D．②④ 解析：選B　圖甲中兩條曲線的交點(diǎn)表示在pH＝6的條件下，植物和人的淀粉酶活性相同，①正確； 若環(huán)境由中性變成酸性，人淀粉酶的活性逐漸降低，②錯(cuò)誤；圖乙中兩條實(shí)線的兩個(gè)交點(diǎn)說明 a、b酶活性相同，其中右側(cè)交點(diǎn)對應(yīng)的溫度對a酶是促進(jìn)作用，對b酶是抑制作用，③錯(cuò)誤； 根據(jù)圖乙中虛線分析，c酶的最適溫度應(yīng)等于或大于40 ℃，④正確。 12．研究人員以HCl溶液和淀粉酶為實(shí)驗(yàn)材料，探究它們對蛋白質(zhì)和淀粉的催化水解作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　) A．兩圖中，物質(zhì)甲、乙分別為蛋白質(zhì)和淀粉 B．圖1、圖2實(shí)驗(yàn)所用催化劑分別是HCl溶液和淀粉酶 C．該實(shí)驗(yàn)可證明酶具有專一性和高效性 D．該實(shí)驗(yàn)可證明淀粉酶具有降低活化能的作用 解析：選D　酸能催化多糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)水解，故能同時(shí)催化蛋白質(zhì)和淀粉水解的是HCl溶液(圖1)；酶(淀粉酶)具有專一性，只能催化一種物質(zhì)(淀粉)水解(圖2)，所以乙是淀粉，甲為蛋白質(zhì)。對比兩圖中乙的分解速度可以看出，無機(jī)催化劑的催化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酶；本實(shí)驗(yàn)沒有反映出酶具有降低活化能的作用。 二、非選擇題 13．過氧化氫酶在食品工業(yè)中被用于除去制造奶酪的牛奶中的過氧化氫，也被用于食品包裝，防止食物被氧化。據(jù)此回答下列問題： (1)過氧化氫酶能夠促進(jìn)牛奶中過氧化氫的分解，其作用機(jī)理是________________________________________________________________________。 (2)某同學(xué)為證明過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，而不是RNA，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)材料和試劑：試管、量筒、滴管、試管架、試管夾、新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、過氧化氫酶溶液、用蛋白酶處理過的過氧化氫酶溶液、用RNA酶處理過的過氧化氫酶溶液。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①取三支試管，分別編號為甲、乙、丙，分別加入_____________________________ ________________________________________________________________________； ②向甲試管中滴加兩滴過氧化氫酶溶液，乙、丙試管的處理分別是________________________________________________________________________； ③觀察三支試管中氣泡產(chǎn)生的速率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲、乙兩試管中氣泡產(chǎn)生的速率基本相同，丙試管中幾乎沒有氣泡產(chǎn)生。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：____________________________________________________________。 (3)若某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)探究過氧化氫酶的最適溫度，則實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)降低過氧化氫分解反應(yīng)的活化能　(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①等量的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液　 ②乙試管中加等量的用RNA酶處理過的過氧化氫酶溶液、丙試管中加等量的用蛋白酶處理過的過氧化氫酶溶液　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，而不是RNA　(3)設(shè)置一定的溫度梯度，每個(gè)溫度條件下都設(shè)置一個(gè)加酶和一個(gè)不加酶的兩組實(shí)驗(yàn) 14．ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種重要的物質(zhì)，它為細(xì)胞的許多生命活動(dòng)直接提供能量。回答下列問題： (1)ATP能在動(dòng)物細(xì)胞的________________中產(chǎn)生，ATP發(fā)揮作用的機(jī)理是遠(yuǎn)離由________________構(gòu)成的腺苷的高能磷酸鍵水解，釋放能量。 (2)在葉綠體中的________上能形成ATP。如果對正常進(jìn)行光合作用的植物突然遮光，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體內(nèi)ATP/ADP的比值變化情況是________。 (3)在細(xì)胞內(nèi)ATP的含量并不高，但可以滿足細(xì)胞生命活動(dòng)對ATP的大量需要，這是因?yàn)開_______________________________。 (4)ATP分子可以轉(zhuǎn)化為ADP，ADP可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為AMP，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。AMP的名稱為________，AMP的結(jié)構(gòu)簡式可以表示為________。若用32P標(biāo)記AMP，以該物質(zhì)作為有關(guān)生理過程的原料，則在DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物中能檢測到32P的是________(填“DNA復(fù)制”“轉(zhuǎn)錄”或“都不能”)。 解析：(1)ATP在動(dòng)物細(xì)胞有氧呼吸過程中產(chǎn)生，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。ATP水解的實(shí)質(zhì)是遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵斷裂釋放其中的能量，用于生命活動(dòng)，腺苷由腺嘌呤和核糖構(gòu)成。(2)葉綠體基粒的類囊體薄膜上進(jìn)行光反應(yīng)，此部位能產(chǎn)生ATP。對植物突然遮光，則光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP減少，暗反應(yīng)中C3的還原消耗ATP，ADP暫時(shí)積累，導(dǎo)致葉綠體內(nèi)ATP/ADP降低。(3)細(xì)胞中ADP與ATP相互轉(zhuǎn)化的速度快，可以滿足細(xì)胞生命活動(dòng)對ATP的大量需要。(4)AMP的名稱為腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料之一。AMP的結(jié)構(gòu)中不含高能磷酸鍵。 答案：(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體　腺嘌呤和核糖　(2)類囊體薄膜　下降　(3)細(xì)胞內(nèi)ATP 與ADP相互轉(zhuǎn)化的速率快　(4)一磷酸腺苷(或腺嘌呤核糖核苷酸) A—P　轉(zhuǎn)錄 第Ⅱ課時(shí)　高考研究——教師為主導(dǎo)鎖定高考范圍，備考更高效 高考地位 本專題在全國卷高考中一般會(huì)涉及1～2道考題，分值一般為6～10分 高考題型 選擇題、非選擇題均可能出現(xiàn) 高考熱點(diǎn) 1 對酶的考查側(cè)重于酶的本質(zhì)、特性、影響酶活性的因素及相關(guān)曲線模型分析，尤其注重相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，以及對實(shí)驗(yàn)操作步驟、單一變量的設(shè)置，自變量與因變量的分析也經(jīng)常涉及 2 對ATP的考查，多結(jié)合代謝過程、耗能的具體生理過程來考查ATP的來源、功能，也可從ATP的組成成分與其他有機(jī)分子的關(guān)系上進(jìn)行命題 考點(diǎn)(一)　酶及其相關(guān)曲線分析 [師說考點(diǎn)] 1．走出有關(guān)酶的六個(gè)誤區(qū) (1)誤認(rèn)為“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”，實(shí)際上絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，合成原料是氨基酸或核糖核苷酸，合成場所是核糖體或細(xì)胞核。 (2)誤認(rèn)為“具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶”，實(shí)際上，凡是活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外)都能產(chǎn)生酶。 (3)誤認(rèn)為“酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能”，實(shí)際上酶是生物催化劑，只起催化作用。 (4)誤認(rèn)為“酶只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用”，實(shí)際上酶既可在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也可在細(xì)胞外發(fā)揮作用。 (5)誤認(rèn)為“低溫引起酶變性失活”，實(shí)際上低溫影響酶的活性，不破壞酶的結(jié)構(gòu)，且低溫處理后再回到最適溫度時(shí)，仍具有高效催化性。 (6)誤認(rèn)為“過氧化氫酶和加熱促使過氧化氫分解的機(jī)理相同”，實(shí)際上過氧化氫酶是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能，而加熱是使過氧化氫分子獲得能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S態(tài)。 2．用“四看法”巧解酶促反應(yīng)曲線類試題 明確坐標(biāo)曲線中橫、縱坐標(biāo)表達(dá)的含義，通過聯(lián)想再現(xiàn)教材中涉及的與圖像曲線相關(guān)的知識點(diǎn)，找出橫、縱坐標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系是解答此類曲線題的關(guān)鍵，具體可用“四看法”分析： [精研題點(diǎn)] 題點(diǎn)(一)　考查酶的本質(zhì)和特性的理解 1．(2018會(huì)寧期中)下列關(guān)于酶的敘述，正確的是(　　) A．人體中的酶只能在人體的內(nèi)環(huán)境中起作用 B．酶的形成都要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段 C．基因控制生物的性狀有些是通過控制酶的合成來控制相應(yīng)代謝過程實(shí)現(xiàn)的 D．酶均是由內(nèi)分泌腺或外分泌腺的細(xì)胞合成的，具有高效性、專一性 解析：選C　 人體中的酶可以在內(nèi)環(huán)境中起作用，也可以在消化道中起作用，A錯(cuò)誤。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，有的酶是在細(xì)胞內(nèi)起作用的，只需要在核糖體上合成，不需要經(jīng)過加工，B錯(cuò)誤。基因控制生物的性狀有兩種途徑，通過控制酶的合成來控制代謝過程是其中之一，C正確。酶是由活細(xì)胞合成的，D錯(cuò)誤。 2．(2019屆高三安徽百所高中模擬)在各小型圓底燒瓶內(nèi)盛等量的H2O2，并向各瓶中迅速加入等量的如圖示中相應(yīng)的物質(zhì)，燒瓶口緊包著一個(gè)小氣球，使燒瓶沉于燒杯底部的同一位置(瓶內(nèi)有氣體產(chǎn)生，燒瓶即可浮起)。下列相關(guān)分析正確的是(　　) A．圖1中的燒瓶最先浮起 B．肝臟研磨液中的H2O2酶和Fe3＋的作用機(jī)理不同 C．圖4中，沉入底部的燒瓶不能浮起 D．圖2與圖3對比，可說明酶具有高效性 解析：選D　由圖分析可知，圖3中含有新鮮H2O2酶，溫度適宜，H2O2分解速率最快，故圖3中的燒瓶最先浮起，A錯(cuò)誤。肝臟研磨液中的H2O2酶和Fe3＋均為催化劑，均是通過降低H2O2分解反應(yīng)所需要的活化能起催化作用的，B錯(cuò)誤。圖4中，久置肝臟研磨液中的酶的活性較低或已失活，但是H2O2在37 ℃下也可以分解，沉入底部的燒瓶能夠浮起，C錯(cuò)誤。圖2與圖3對比，自變量是催化劑的種類，能說明酶具有高效性，D正確。 [易錯(cuò)點(diǎn)撥] 與酶有關(guān)的四個(gè)提醒 (1)只有在特殊背景或信息下才可認(rèn)定酶的化學(xué)本質(zhì)為RNA，否則一般認(rèn)定為蛋白質(zhì)。 (2)酶只能由活細(xì)胞產(chǎn)生，不能來自食物，且?guī)缀跛谢罴?xì)胞均可產(chǎn)生酶。 (3)催化化學(xué)反應(yīng)是酶唯一的功能，它不具調(diào)節(jié)功能，也不作為能源物質(zhì)。 (4)辨析酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體 ①四者均具特異性(專一性)、高效性等特征。 ②激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體由細(xì)胞分泌到內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮作用，發(fā)揮作用后即被滅活，而酶既可在細(xì)胞內(nèi)，也可在細(xì)胞外發(fā)揮作用，且可以多次發(fā)揮作用。 ③活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶(哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞除外)，但只有少數(shù)特異性細(xì)胞能合成并分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗體。　　　　 題點(diǎn)(二)　與酶的影響因素相關(guān)的曲線辨析 3．如圖曲線1表示胃蛋白酶在最適條件下的酶促反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系，下列敘述正確的是(　　) A．曲線1表明隨反應(yīng)物濃度增大，胃蛋白酶的活性先增大后保持穩(wěn)定 B．曲線1中反應(yīng)速率穩(wěn)定后若增加胃蛋白酶的濃度可提高反應(yīng)速率 C．若稍微提高反應(yīng)體系溫度，則變化后的反應(yīng)速率可能如曲線2所示 D．若將胃蛋白酶換成無機(jī)催化劑，則變化后的反應(yīng)速率如曲線3所示 解析：選B　曲線1表明隨反應(yīng)物濃度增大，胃蛋白酶的酶促反應(yīng)速率先增大后保持穩(wěn)定，在題設(shè)條件下胃蛋白酶的活性基本保持不變，A錯(cuò)誤。曲線1中反應(yīng)速率穩(wěn)定后，胃蛋白酶的濃度為限制酶促反應(yīng)速率的主要因素，此時(shí)若增加胃蛋白酶的濃度可繼續(xù)提高反應(yīng)速率，B正確。在最適條件的基礎(chǔ)上，若稍微提高反應(yīng)體系溫度，則胃蛋白酶活性降低，變化后的反應(yīng)速率應(yīng)如曲線4所示，C錯(cuò)誤。酶的催化效率高于無機(jī)催化劑，若將胃蛋白酶換成無機(jī)催化劑，則變化后的反應(yīng)速率應(yīng)如曲線4所示，D錯(cuò)誤。 4．(2019屆高三桂林、賀州模擬)如圖表示有關(guān)因素(甲、乙、丙分別為底物濃度、溫度和pH)對酶促反應(yīng)速率的影響。下列與酶有關(guān)的敘述正確的是(　　) A．圖中三條曲線所代表的因素均能影響酶的活性 B．酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用后均立即被分解或被滅活 C．E點(diǎn)、H點(diǎn)酶促反應(yīng)速率最大的原因是酶能提供的活化能最大 D．在一定條件下，酶的催化效率才能高于無機(jī)催化劑 解析：選D　溫度和pH能影響酶的活性，底物濃度影響反應(yīng)速率，但不影響酶的活性，A錯(cuò)誤；激素和神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用后立即被分解或被滅活，酶可以多次起催化作用，B錯(cuò)誤；E點(diǎn)、H點(diǎn)酶促反應(yīng)速率最大的原因是酶降低的反應(yīng)活化能最大，C錯(cuò)誤；只有在一定條件下，酶的催化效率才能高于無機(jī)催化劑，過酸、過堿、高溫均會(huì)使酶失活，D正確。 [鎖定熱點(diǎn)] 1．豬籠草是一種食蟲植物，為了驗(yàn)證豬籠草分泌液中有蛋白酶，某學(xué)生設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)，如圖所示。在適宜溫度水浴中保溫一段時(shí)間后，甲、乙試管中加入適量的雙縮脲試劑，丙、丁試管中不加任何試劑。下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測最可能的是(　　) A．甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白塊都消失 B．甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 C．甲和乙中溶液都呈紫色；丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 D．甲中溶液不呈紫色、乙中溶液呈紫色；丙中蛋白塊消失、丁中蛋白塊不消失 解析：選C　甲試管中含蛋白液，加入豬籠草分泌液(蛋白酶)后，蛋白質(zhì)被蛋白酶分解，但蛋白酶本身是蛋白質(zhì)，加入適量的雙縮脲試劑后，溶液顯紫色；乙試管中含蛋白液，加入適量的雙縮脲試劑后，溶液呈紫色；丙試管中含蛋白塊，加入豬籠草分泌液(蛋白酶)后，蛋白質(zhì)會(huì)被蛋白酶分解，蛋白塊消失；丁試管中含蛋白塊，加水后蛋白塊不分解，蛋白塊不消失。 2．實(shí)驗(yàn)人員從熱泉地帶的細(xì)菌M中分離出一種耐高溫的蛋白質(zhì)酶M，并在不同溫度下測定了酶M的活性，結(jié)果如圖所示。曲線①為酶M在各溫度下酶活性相對最高酶活性的百分比；曲線②為酶M在不同溫度下保溫足夠長的時(shí)間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性而得到的數(shù)據(jù)。以下推測合理的是(　　) A．30 ℃和100 ℃時(shí)酶M空間結(jié)構(gòu)改變不具催化作用 B．80 ℃時(shí)影響酶活性的因素主要是pH和底物濃度 C．酶M催化反應(yīng)的最適溫度和保存溫度都是80 ℃ D．酶M催化反應(yīng)時(shí)將溫度控制在60～70 ℃效果最佳 解析：選D　30 ℃時(shí)，酶M空間結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定；底物濃度不影響酶的活性；酶M催化反應(yīng)的最適溫度是80 ℃，酶M的保存溫度最好是30 ℃；在60～70 ℃，酶M不僅活性較高，殘余活性也較強(qiáng)，是該酶發(fā)揮作用的最佳溫度范圍。 3．將新鮮黃瓜切成厚薄大小均相同的若干片，在25 ℃、pH＝7的適宜條件下，將3片黃瓜薄片置入一定體積和濃度的H2O2溶液中，H2O2分解產(chǎn)生的O2量隨時(shí)間的變化如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．若適當(dāng)增加黃瓜薄片的數(shù)量，b值將增大 B．圖中的反應(yīng)體系中酶促反應(yīng)速率先快后慢 C．圖中O2量不再增加的原因是受到H2O2的量的限制 D．肝臟研磨液代替黃瓜薄片，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件但不改變a值 解析：選A　若適當(dāng)增加黃瓜薄片的數(shù)量，H2O2酶量增加，反應(yīng)時(shí)間會(huì)縮短，b值將減小，A錯(cuò)誤；圖中曲線H2O2濃度在不斷減少，所以酶促反應(yīng)速率先快后慢，B正確；圖中O2量不再增加的原因是受到底物H2O2的量的限制，C正確；肝臟研磨液代替黃瓜薄片，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件但不能改變a值，D正確。 考點(diǎn)(二)　與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究 [師說考點(diǎn)] 1．掌握有關(guān)酶的兩類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 (1)驗(yàn)證類 實(shí)驗(yàn)名稱 對照組 實(shí)驗(yàn)組 衡量標(biāo)準(zhǔn) 驗(yàn)證某種酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA 已知蛋白液＋雙縮脲試劑 待測酶液＋雙縮脲試劑 是否出現(xiàn)紫色 已知RNA＋吡羅紅試劑 待測酶液＋吡羅紅試劑 是否出現(xiàn)紅色 驗(yàn)證酶具有催化作用 底物＋適量蒸餾水 底物＋等量的相應(yīng)酶液 底物分解速率 驗(yàn)證酶具有專一性 底物＋相應(yīng)酶液 同一底物＋不同酶液或不同底物＋相同酶液 底物是否分解 驗(yàn)證酶具有高效性 底物＋無機(jī)催化劑 底物＋等量的相應(yīng)酶液 底物分解速率 (2)探究類——探究酶的最適溫度或最適pH ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 ②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序 2．有關(guān)酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 反應(yīng)物和酶的選擇 ①研究酶的適宜溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)，不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫的分解，因?yàn)檫^氧化氫在加熱的條件下分解會(huì)加快； ②研究酶的適宜pH實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于酸對淀粉有分解作用，并且碘液可與堿反應(yīng)，所以一般不選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料，常選用過氧化氫和過氧化氫酶 檢測時(shí)試劑的選擇 ①研究溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢測淀粉是否分解用碘液，一般不選用斐林試劑，因?yàn)橛渺沉衷噭z測需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度； ②若物質(zhì)反應(yīng)前后均能與試劑發(fā)生反應(yīng)，如麥芽糖和水解后形成的葡萄糖均能與斐林試劑反應(yīng)，再如蛋白質(zhì)和水解后形成的多肽均能與雙縮脲試劑反應(yīng)，此類試劑不能選用； ③若物質(zhì)反應(yīng)前后均不能與試劑反應(yīng)，如蔗糖和水解后的單糖均不能與碘液反應(yīng)，此類試劑也不能選用 [精研題點(diǎn)] 題點(diǎn)(一)　考查有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路 1．(2019屆高三煙臺模擬)下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路正確的是(　　) A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗(yàn)證酶的專一性 B．利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性 C．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響 D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗(yàn)證pH對酶活性的影響 解析：選B　 淀粉酶能催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性時(shí)，不能用碘液檢測，應(yīng)用斐林試劑，A錯(cuò)誤；酶的高效性是相對無機(jī)催化劑而言的，所以研究酶的高效性時(shí)，應(yīng)將酶和無機(jī)催化劑進(jìn)行對比，B正確；過氧化氫的分解受溫度影響，因此不能利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響，C錯(cuò)誤；胃蛋白酶的適宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清來驗(yàn)證pH對酶活性的影響時(shí)，pH不能設(shè)置成3、7、11三個(gè)濃度，D錯(cuò)誤。 2．(2016全國卷Ⅰ)若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，下列操作順序合理的是(　　) A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量 B．加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量 C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量 D．加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測產(chǎn)物的量 解析：選C　在測定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，需要保證pH和溫度均相同且適宜，故緩沖液應(yīng)在加入底物和酶之前加入，只有C項(xiàng)符合要求。 題點(diǎn)(二)　考查酶特性的實(shí)驗(yàn)探究 3．(2018廣州二測)研究者用磷酸化酶(混合酶)、單糖、淀粉和不同pH緩沖液組成不同反應(yīng)體系，并測定了各反應(yīng)體系中淀粉含量的變化(實(shí)驗(yàn)中pH對淀粉含量沒有直接影響)，結(jié)果見下表。隨后，測定了水稻開花后至成熟期間，水稻籽粒中淀粉含量和磷酸化酶相對活性的變化，結(jié)果如圖所示，回答下列問題： 不同反應(yīng)體系中淀粉含量的變化 pH 5.7 6.0 6.6 6.9 7.4 淀粉量 (mg/mL) 作用前 0.846 0.846 0.846 0.846 0.846 作用后 0.612 0.801 1.157 1.121 0.918 (1)分析表格中淀粉量的變化情況，推測磷酸化酶的具體功能包括________________________________________________________________________。 (2)結(jié)合圖表分析，開花后10～20天內(nèi)，水稻籽粒細(xì)胞中pH可能在______(填“5.7”“6.0”或“6.6”)附近，此時(shí)間段內(nèi)，水稻籽粒中磷酸化酶相對活性與淀粉含量變化的關(guān)系是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)另有研究發(fā)現(xiàn)，水稻籽粒細(xì)胞中pH基本穩(wěn)定，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)請綜合分析，水稻開花后至成熟期間，磷酸化酶相對活性發(fā)生變化的原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)從表中數(shù)據(jù)比較分析可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量是pH，因變量是淀粉含量的變化，當(dāng)pH為5.7和6.0時(shí)，反應(yīng)體系中淀粉的含量減少，說明反應(yīng)體系中部分淀粉在磷酸化酶的作用下分解了；當(dāng)pH為6.6、6.9和7.4時(shí)，反應(yīng)體系中淀粉的含量增加，說明反應(yīng)體系中在磷酸化酶作用下有淀粉合成。即磷酸化酶(混合酶)在這個(gè)反應(yīng)體系中在不同pH條件下，可以催化淀粉分解，也可以催化單糖合成淀粉。(2)結(jié)合圖表分析，開花后10～20天內(nèi)磷酸化酶的相對活性較高，淀粉積累的速度最快，所以水稻籽粒細(xì)胞中的pH可能是6.6；從圖中曲線分析可知，在10～20天內(nèi)，前段磷酸化酶相對活性增高，淀粉含量積累加快，后段磷酸化酶相對活性下降，淀粉含量積累減緩。(3)水稻籽粒細(xì)胞中可能存在酸堿緩沖物質(zhì)，能減少H＋、OH－的濃度波動(dòng)，維持pH 基本穩(wěn)定。(4)綜合分析，水稻開花后至成熟期間，磷酸化酶相對活性發(fā)生變化的原因可能是細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)情況發(fā)生了變化、激素含量的變化影響了細(xì)胞代謝、水稻籽粒細(xì)胞中代謝產(chǎn)物積累改變了酶的活性等。 答案：(1)催化淀粉的分解與合成　(2)6.6　前段磷酸化酶相對活性增高，淀粉含量積累加快；后段磷酸化酶相對活性下降，淀粉含量積累減緩(合理即可)　(3)水稻籽粒細(xì)胞中存在酸堿緩沖物質(zhì)，能減少H＋、OH－的濃度波動(dòng)，維持pH 基本穩(wěn)定(合理即可)　(4)細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)情況發(fā)生了變化、激素含量的變化影響了細(xì)胞代謝、水稻籽粒細(xì)胞中代謝產(chǎn)物積累改變了酶的活性等(合理即可) [方法指導(dǎo)] 酶的驗(yàn)證、探究或評價(jià)性實(shí)驗(yàn)題解題模板 　　　　 [鎖定熱點(diǎn)] 1．如表所示為酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究流程(每組所用的可溶性淀粉溶液和酶溶液均在對應(yīng)溫度下保溫一段時(shí)間再混合)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) 項(xiàng)目 A組 B組 C組 步驟一 向各組試管內(nèi)加入2 mL可溶性淀粉溶液 步驟二 步驟三 分別用斐林試劑檢驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 A．A組和B組對照，說明酶具有專一性 B．A組和C組對照，說明酶的活性受溫度的影響 C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果是B、C組試管內(nèi)均出現(xiàn)磚紅色沉淀 D．A、B組實(shí)驗(yàn)中，酶的種類為自變量 解析：選C　A組和B組對照，自變量是酶的種類，說明酶具有專一性；A組和C組對照，自變量是溫度，說明酶的活性受溫度的影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)果是A組試管內(nèi)出現(xiàn)磚紅色沉淀。 2．如圖是某課外活動(dòng)小組在探究酶活性的影響因素時(shí)繪制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)的自變量是H2O2的分解速率，因變量是溫度 B．100 ℃時(shí)H2O2剩余量最少，說明高溫條件下酶沒有失活 C．0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒有分解，說明此溫度下酶的活性受到抑制 D．75 ℃時(shí)H2O2酶的活性高于50 ℃時(shí)H2O2酶的活性 解析：選C　本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是H2O2的分解速率，A錯(cuò)誤；H2O2在100 ℃時(shí)剩余量最少，是因?yàn)楦邷卮偈笻2O2分解速率加快，不能說明高溫條件下酶沒有失活，B錯(cuò)誤；0 ℃時(shí)H2O2幾乎沒有分解，說明此溫度下酶的活性受到抑制，C正確；75 ℃時(shí)H2O2的剩余量低于50 ℃時(shí)H2O2的剩余量，是因?yàn)闇囟容^高時(shí)，H2O2自身分解速率較快，而不是酶活性較強(qiáng)，D錯(cuò)誤。 3．(2019屆高三南通模擬)不良環(huán)境能使植物體內(nèi)酶活力下降，酶活力降低的程度可作為衡量植株耐受性的重要指標(biāo)。為探究不同植物葉片對汽車尾氣的耐受能力，研究人員將兩年生的香樟和杜鵑分別置于密閉氣室中，用相同濃度的汽車尾氣處理16 h后，取葉片研磨獲得葉片研磨液，并用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)測定4次，每次向錐形瓶中加入2 mL葉片研磨液后測定5 min內(nèi)的氣體收集量，結(jié)果如表所示(單位：mL)。請回答下列問題： 次數(shù) 第1次 第2次 第3次 第4次 平均 植 物 香 樟 對照組 2.1 2.0 2.2 2.1 2.1 實(shí)驗(yàn)組 1.6 1.45 1.5 1.35 1.48 杜 鵑 對照組 3.0 2.8 2.9 2.9 2.9 實(shí)驗(yàn)組 1.8 1.9 2.0 1.9 1.9 (1)本實(shí)驗(yàn)用氣體產(chǎn)生量衡量酶活力的原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。 對照組的處理方式是_____________________________________________________。 (2)制備香樟和杜鵑的葉片研磨液時(shí)，加入緩沖液的目的是________________________。恒溫水浴設(shè)定為32 ℃的原因是________________________。 (3)每次實(shí)驗(yàn)均統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間內(nèi)氣體收集量，目的是________________________。每種實(shí)驗(yàn)材料均進(jìn)行4次實(shí)驗(yàn)的目的是________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)表明：對汽車尾氣污染耐受能力較強(qiáng)的植物是________，判斷的理由是________________________。 解析：(1)本實(shí)驗(yàn)用氣體產(chǎn)生量衡量酶活力的原因是酶活力越高，過氧化氫分解的速率越快，氣體產(chǎn)生量越多，實(shí)驗(yàn)組的處理方式是將兩年生的香樟和杜鵑分別置于密閉氣室中，用相同濃度的汽車尾氣處理16 h，由此可知對照組的處理方式是將生理狀況相似的香樟或杜鵑在不含汽車尾氣的密閉氣室中放置16 h。(2)實(shí)驗(yàn)要遵循單一變量原則，制備香樟和杜鵑的葉片研磨液時(shí)，加入緩沖液的目的是避免研磨過程中pH變化對過氧化氫酶產(chǎn)生影響；32 ℃時(shí)，過氧化氫酶的活性較高，故恒溫水浴設(shè)定為32 ℃。(3)每次實(shí)驗(yàn)均統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間內(nèi)氣體收集量，目的是避免時(shí)間差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，每種實(shí)驗(yàn)材料均進(jìn)行4次實(shí)驗(yàn)的目的是重復(fù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。(4)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：相同濃度的汽車尾氣處理后，與對照組相比，香樟5 min內(nèi)的平均氣體收集量變化的幅度較小，說明香樟過氧化氫酶活力下降的幅度較小，故對汽車尾氣污染耐受能力較強(qiáng)的植物是香樟。 答案：(1)酶活力越高，催化過氧化氫分解速率加快，氣體產(chǎn)生量越多　將生理狀況相似的香樟或杜鵑在不含汽車尾氣的密閉氣室中放置16 h　(2)避免研磨過程中pH變化對過氧化氫酶產(chǎn)生影響　32 ℃時(shí)，過氧化氫酶的活性較高(合理即可)　(3)避免時(shí)間差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響　重復(fù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性　(4)香樟　相同濃度的汽車尾氣處理后，香樟過氧化氫酶活力下降的幅度較小 [課堂鞏固落實(shí)] 1．(2019屆高三南昌月考)圖示曲線反映溫度或pH對A、B、C三種酶活性的影響。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．酶A的最適溫度應(yīng)大于酶B的最適溫度 B．圖中a點(diǎn)和c點(diǎn)，酶A的活性相同，空間結(jié)構(gòu)也相同 C．圖中d點(diǎn)，酶B和酶C的空間結(jié)構(gòu)都有一定的破壞 D．酶B和酶C都可能存在人體的內(nèi)環(huán)境中 解析：選C　從圖中只能得出酶A的最適溫度，不能得出酶B的最適溫度，也不能比較酶A與酶B最適溫度的大小，A錯(cuò)誤。低溫時(shí)酶的活性降低，但空間結(jié)構(gòu)不變，高溫時(shí)酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，圖中a點(diǎn)和c點(diǎn)，酶A的空間結(jié)構(gòu)不相同，B錯(cuò)誤。高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，C正確。人體內(nèi)環(huán)境的pH范圍為7.35～7.45，酶B和酶C的最適pH偏離這個(gè)范圍，不能存在人體內(nèi)環(huán)境中，D錯(cuò)誤。 2．(2017天津高考)將A、B兩種物質(zhì)混合，T1時(shí)加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．酶C降低了A生成B這一反應(yīng)的活化能 B．該體系中酶促反應(yīng)速率先快后慢 C．T2后B增加緩慢是酶活性降低導(dǎo)致的 D．適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，T2值增大 解析：選C　加入酶C后A濃度降低，B濃度升高，說明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的實(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，底物A濃度由大變小，酶促反應(yīng)速率先快后慢；T2后B增加緩慢是由底物A不足導(dǎo)致的；圖示反應(yīng)在最適溫度下進(jìn)行，降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率將減慢，反應(yīng)時(shí)間將延長，T2值增大。 3．在最適溫度和最適pH條件下，用人體胃蛋白酶溶液與一定量的稀釋雞蛋清溶液混合，測得生成物量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖中a曲線所示。下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)曲線70 min后，生成物量不再增加的原因是酶的數(shù)量有限 B．探究胃蛋白酶的最適pH時(shí)應(yīng)設(shè)置過酸、過堿和中性三組實(shí)驗(yàn) C．將胃蛋白酶溶液的pH調(diào)至10進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與b曲線一致 D．形成b曲線的原因可能是將反應(yīng)溫度變?yōu)?5 ℃，其他條件不變 解析：選D　a曲線70 min后，生成物量不再增加的原因是底物(雞蛋清)已經(jīng)分解完了，A錯(cuò)誤；探究胃蛋白酶的最適pH時(shí)，應(yīng)設(shè)置若干適宜的pH梯度實(shí)驗(yàn)組，中性、過堿不是胃蛋白酶的最適pH，B錯(cuò)誤；胃蛋白酶的最適pH為1.5，在過堿條件下，胃蛋白酶已經(jīng)失活，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與b曲線不一致，C錯(cuò)誤；人體中胃蛋白酶的最適溫度約為37 ℃，形成b曲線的原因可能是溫度改變，其他條件不變，D正確。 4．為探究影響酶活性的因素、驗(yàn)證酶的專一性和高效性等