第三單元細胞的能量供應和利用第一講降低化學反應活化能的酶知識體系——定內容核心素養——定能力生命觀念通過比較酶與激素等物質的異同，類比具有專一性的物質，建立起辯證統一和普遍聯系的觀念理性思維通過分析與酶有關的曲線，培養學生利用數形結合分析生物學問題的思維習慣科學探究通過與酶有關的實驗設計與分析，培養對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理的能力，及對實驗方案的評價能力社會責任通過分析酶在生產、生活中的應用實例，讓學生關注科學、技術和社會發展[基礎知識·系統化]知識點一酶的作用和本質1．酶的本質和作用2．比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)實驗過程：(2)變量分析：知識點二酶的特性(將“”中的內容補充完整)[基本技能·問題化]1．下圖曲線表示在無催化劑和有酶催化條件下某化學反應的能量變化過程。據圖回答：(1)沒有催化劑參與的反應曲線是②。(2)有酶催化的反應曲線是①。(3)AC段的含義是在無催化劑的條件下，反應所需要的活化能。(4)BC段的含義是酶降低的活化能。(5)若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，則B點在縱軸上將向上移動，即反應需要的活化能要增大。2.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如右圖所示，請據圖回答：(1)甲、乙兩種酶的化學本質分別是什么？請說出判斷依據。提示：觀察曲線圖可知，甲酶的活性始終保持不變，表明甲酶能抵抗該種蛋白酶的降解，則甲酶的化學本質不是蛋白質而是RNA，乙酶能被蛋白酶破壞，活性降低，則乙酶為蛋白質。(2)乙酶活性改變的機制是什么？其活性能否恢復？提示：乙酶被降解的過程中其分子結構會發生改變，從而使其活性喪失，這種活性的改變不可逆轉，故無法恢復。(3)欲讓甲、乙兩種酶的變化趨勢換位，應加入何類酶？提示：RNA水解酶。3．酶的特性和原理(連線)考點一酶的本質、作用和特性1．巧記酶概念的1個“二”和3個“一”2．比較法助記酶與動物激素的“一同三不同”相同：都具有微量、高效的特點，也具有一定特異性不同產生部位幾乎所有活細胞都產生酶；而只有內分泌細胞才能產生激素化學本質酶絕大多數是蛋白質，少數為RNA；激素的化學本質則為蛋白質、脂質、氨基酸衍生物等作用機制酶是催化劑，在化學反應前后，質量和性質不變；激素作為信號分子在發揮完作用后被滅活3．聯想法記憶具有“專一性(特異性)”的五類物質(1)酶：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。(2)載體蛋白：某些物質通過細胞膜時需要載體蛋白協助，不同物質所需載體不同，載體蛋白的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎。(3)激素：激素特異性地作用于靶細胞、靶器官，其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異性結合的受體。(4)tRNA：tRNA有61種，每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。(5)抗體：抗體只能與相應的抗原發生特異性結合。[對點落實]1．從八個角度判斷有關酶說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)角度說法正誤判斷①產生場所一般來說，活細胞都能產生酶√②化學本質酶是具有催化作用的蛋白質×③合成原料酶的基本單位是氨基酸，因此氨基酸是酶的合成原料×④合成場所酶是在核糖體上合成的×⑤來源酶只能在生物體內合成，不能從食物中獲得√⑥作用酶具有催化、調節等多種功能×⑦作用場所酶只在細胞內發揮作用×⑧溫度影響低溫和高溫均能使酶變性失活×2．(2017·全國卷Ⅱ)下列關于生物體中酶的敘述，正確的是()A．在細胞中，核外沒有參與DNA合成的酶B．由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性C．從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D．唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度是37℃解析：選C鹽析法主要用于蛋白質的分離、純化，胃蛋白酶的化學本質是蛋白質，可用鹽析法進行沉淀；真核細胞中DNA主要分布于細胞核中，細胞質中的線粒體和葉綠體中也有少量DNA分布，所以參與DNA合成的酶也可分布于線粒體和葉綠體中；酶作為生物催化劑可以在生物體內發揮作用，也可以在生物體外發揮作用；唾液淀粉酶催化反應的最適溫度為37℃左右，而酶通常在低溫下保存。[典型圖示]用曲線模型表示酶的三大特性[問題設計](1)圖1中酶對應曲線A，無機催化劑對應曲線B，未加催化劑對應曲線C，由此說明，與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性。(2)圖2中加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用，而加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶的催化作用具有專一性。(3)①圖3中b點表示最適溫度，e點表示最適pH。②溫度在a點時，酶的活性較低，但不會失活；溫度大于或等于c點，酶會失活。pH≤d點、pH≥f點，酶會失活。③由圖3可知，酶的作用條件較溫和，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。[對點落實]3．為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置甲、乙、丙三組實驗，各組溫度條件均不同，其他條件相同且適宜。測定各組在不同反應時間內的產物濃度，結果如圖。以下分析正確的是()A．在t時刻之后，甲組曲線不再上升，是由于受到酶數量的限制B．在t時刻降低丙組溫度，將使丙組酶的活性提高，曲線上升C．若甲組溫度低于乙組溫度，則酶的最適溫度不可能高于乙組溫度D．若甲組溫度高于乙組溫度，則酶的最適溫度不可能高于甲組溫度解析：選C在t時刻之后，甲組曲線不再上升，即產物濃度不發生變化，是由于受到底物數量的限制；出現丙組曲線的原因可能是溫度過高，酶的活性喪失，如果在t時刻降低丙組的反應溫度，酶的活性不能恢復，曲線不發生變化；圖中甲組酶的活性大于乙組酶的活性，若甲組溫度低于乙組，說明乙組的實驗溫度超過了酶的最適溫度；若甲組溫度高于乙組溫度，則酶的最適溫度可能高于甲組溫度。4．如圖所示為影響酶促反應的溫度、pH和底物濃度與反應速率關系的曲線圖，下列相關敘述，錯誤的是()A．影響乙曲線的因素是溫度，影響丙曲線的因素是pHB．甲曲線中，A點與B點限制酶促反應速率的因素不同C．乙曲線中，D點與F點酶的空間結構都被破壞且不能恢復D．丙曲線中，G點時對應因素升高，酶的活性不能到達H點解析：選C低溫時酶的活性很低，但并不失活，高溫使酶的空間結構發生改變而失活，過酸、過堿都會使酶的空間結構發生改變而失活，分析題圖，影響乙曲線的因素是溫度，影響丙曲線的因素是pH；甲曲線表示底物濃度與反應速率的關系，A點與B點限制酶促反應速率的因素不同，A點的限制因素是底物濃度，B點時底物到達飽和狀態，限制酶促反應速率的因素不再是底物濃度；乙曲線是溫度對酶活性的影響曲線，D點是低溫條件，酶的活性很低，但是酶的空間結構不被破壞，溫度恢復，酶的活性即恢復，F點是高溫條件，高溫使酶的空間結構發生改變，即使溫度恢復酶的空間結構也不能恢復；丙曲線是pH對酶活性的影響曲線，G點時pH過低，酶的空間結構被破壞，pH升高，酶的活性不能恢復，故不能到達H點。酶在人們的日常生活和生產中都有廣泛的應用，以此為素材，設置新情境考查酶的應用也是常見的命題形式。[對點落實]5．把分解酒精的酶(化學本質不是RNA)裝進納米級小籠子做成的“防護服”中，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推測合理的是()A．用于分解酒精的酶可能是脂質B．該酶進入人體后能分解人體內無氧呼吸的產物C．“防護服”的主要功能是阻礙消化道內蛋白酶的作用D．該成果中用于分解酒精的酶應放在最適溫度下儲藏解析：選C酶的化學本質是蛋白質或RNA，依據題意，分解酒精的酶的化學本質不是RNA，那肯定是蛋白質；人體無氧呼吸的產物是乳酸，不是酒精；有了這身“防護服”，酶就不怕被消化液分解，可見該“防護服”的作用是防止酶被消化道內的蛋白酶分解；酶應放在低溫條件下儲藏。6．科學研究發現，某些免疫球蛋白具有催化功能，稱之為抗體酶。下圖表示某新型抗體酶的結構，據圖判斷下列敘述錯誤的是()A．抗體酶能與雙縮脲試劑發生紫色反應B．抗體酶能與各種抗原結合C．抗體酶與底物結合后，能降低反應的活化能D．利用抗體酶特異性識別抗原和催化無活性藥物前體的轉化反應，可靶向治療癌癥解析：選B由題干信息可知，抗體酶的化學成分是蛋白質，功能上既具有抗體特異性識別抗原的功能，又具有酶的催化功能。[歸納拓展]關注常考的五類酶及其作用(1)DNA聚合酶：催化單個脫氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脫氧核苷酸鏈，作用部位是磷酸二酯鍵。(2)RNA聚合酶：催化單個核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸鏈，作用部位是磷酸二酯鍵。(3)解旋酶：用于DNA復制時雙鏈間氫鍵打開。(5)各種消化酶：可對應催化相關大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解、蛋白酶催化蛋白質水解等。考點二影響酶活性的因素與相關實驗探究巧用三種方法破解酶實驗難題1．鑒定酶的本質——試劑檢測法2．驗證酶的高效性和專一性——對比法(1)驗證酶的高效性：[設計方案]項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應的酶溶液等量的無機催化劑現象反應速率很快；或反應用時短反應速率緩慢；或反應用時長結論酶具有高效性[操作示例](2)驗證酶的專一性：[設計方案]項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料底物相同(等量)與酶相對應的底物另外一種底物試劑與底物相對應的酶另外一種酶同一種酶(等量)現象發生反應不發生反應發生反應不發生反應結論酶具有專一性[操作示例]eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up7(淀粉),\s\do5(非還原糖))\o(→,\s\up7(淀粉酶))麥芽糖,\o(\s\up7(蔗糖),\s\do5(非還原糖))\o(→,\s\up7(淀粉酶))蔗糖))＋eq\a\vs4\al(斐林,試劑)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有磚紅色沉淀,,無磚紅色沉淀))3．探究酶的最適溫度或pH——梯度法[設計方案]組別編號12…n實驗材料等量的同種底物溫度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指標相同時間內，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余量的多少實驗結論生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)[操作示例](1)探究酶的最適溫度：(2)探究酶的最適pH：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(H2O2溶液＋pH1酶液,H2O2溶液＋pH2酶液,?,H2O2溶液＋pHn酶液))eq\o(→,\s\up7(檢測))O2的產生速率[對點落實]命題點(一)考查實驗材料和實驗試劑的選取1．(2018·淄博模擬)為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列實驗設計最合理的是()實驗編號探究課題選用材料與試劑A溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液B溫度對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH對酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH對酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑解析：選B過氧化氫受熱易分解，不宜用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響，實驗A不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故實驗C不合理；斐林試劑呈堿性，能與酸性物質發生反應，不適合用于探究pH對酶活性的影響，故實驗D不合理。[歸納拓展]酶活性實驗探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用斐林試劑，“不宜”選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。(2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物被分解的試劑“宜”選用碘液，“不宜”選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。(3)在探究酶的適宜溫度的實驗中，“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果。(4)在探究pH對酶活性影響時，“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，“不宜”在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。命題點(二)考查實驗操作過程及評價2．(2016·全國卷Ⅰ)若除酶外所有試劑已預保溫，則在測定酶活力的實驗中，下列操作順序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量解析：選C在測定酶活力的實驗中，需要保證pH和溫度均相同且適宜，故緩沖液應在加入底物和酶之前加入。3．(2012·大綱卷)某同學為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設計了如下實驗步驟：①在A、B、C、D、E5支試管中分別加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5mL，再分別加入質量分數為1%的淀粉液1mL。②各試管中分別加入適當濃度的唾液稀釋液1mL，搖勻。③將5支試管放入70℃恒溫水浴中，保溫時間相同且合適。④取出各試管，分別加入斐林試劑2mL，搖勻。⑤觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實驗重復次數)，以便實驗能得到正確的預期結果。(1)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：因為題中已經提示不考慮試劑的濃度、劑量等，因此就不用去分析這些數據是否錯誤，找主要的錯誤即可。(1)酶的活性受溫度的影響，本題探究的是pH對酶活性的影響，因此，溫度應為無關變量，必須適宜，而70℃恒溫水浴的溫度過高，會導致5支試管中的酶因高溫而失活，最終不同pH下的實驗結果一樣。(2)本題選擇的是斐林試劑，通過檢測產物的生成量來確定酶的活性高低，斐林試劑鑒定還原糖必須要加熱，如果不加熱，則任何一組都不會出現磚紅色沉淀。答案：(1)③中70℃應改為37℃。因為人唾液淀粉酶作用的最適溫度為37℃(2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應將各試管放在熱水浴中一段時間。因為在高溫條件下斐林試劑與還原糖反應顯色[類題通法]解答實驗方案評價試題的一般思路[典型圖示]用曲線模型表示影響酶促反應的因素[問題設計]1．底物濃度、酶濃度與酶促反應速率的關系(圖1、2)(1)圖1：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度后，受酶數量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。(2)圖2：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關。2．溫度和pH與酶促反應速率的關系(圖3)(1)圖3：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應速率的；底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸來影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。(2)圖3：反應溶液pH的變化不影響(填“影響”或“不影響”)酶作用的最適溫度；反應溶液溫度的變化也不改變(填“改變”或“不改變”)酶作用的最適pH。3．反應時間與酶促反應的關系(圖4、5、6)(1)圖4、5、6的時間t0、t1和t2是一致的。(2)隨著反應的進行，反應物因被消耗而減少，生成物因積累而增多。(3)t0～t1段，因反應物較充足，所以反應速率較高，反應物消耗較快，生成物生成速率較快。t1～t2段，因反應物含量較少，所以反應速率降低，反應物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時，反應物被消耗干凈，生成物也不再增加，此時反應速率為0。[對點落實]4．圖1中曲線a表示在最適溫度和pH條件下時間與生成物量的關系，圖2中曲線b表示在最適溫度和pH條件下，反應物濃度與酶促反應速率的關系。下列分析正確的是()A．圖1曲線a，甲點后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的數量B．圖2中，酶減少后，圖示酶促反應速率可用曲線f表示C．分別在圖2中取乙、丙點的速率值，對應圖1中的曲線c和dD．減小pH，重復該實驗，圖2曲線b應變為曲線f；增大pH，應變為曲線e解析：選B圖1曲線a中，甲點后，限制因素為反應物的濃度；圖2曲線中，當反應物濃度一定時，減少酶量，反應速率降低；圖2中乙、丙點的速率值是一個定值，不能用曲線c和d表示；圖2中曲線b是在最適pH下測定的反應物濃度與酶促反應速率的關系，無論pH增大還是減小，曲線b將變成曲線f，或酶變性失活。5.(2016·全國卷Ⅱ)為了研究溫度對某種酶活性的影響，設置三個實驗組：A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃)，測定各組在不同反應時間內的產物濃度(其他條件相同)，結果如圖。回答下列問題：(1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是________組。(2)在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應的速度會________。(3)如果在時間t2時，向C組反應體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產物總量________，原因是_____________________________________________。(4)生物體內酶的化學本質是_________________________________________，其特性有__________________________________________(答出兩點即可)。解析：(1)在60℃條件下，反應的最終產物濃度比20℃和40℃條件下小很多，說明酶在60℃條件下最終失活。20℃與40℃條件下相比，40℃時酶促反應到達反應平衡的時間短，說明40℃條件下酶活性較高。(2)在時間t1前，如果A組溫度提高10℃變成30℃，由該酶活性隨溫度的變化規律可知，30℃條件下的該酶活性大于20℃條件下的，因此A組酶催化反應的速度會加快。(3)t2時C組的產物濃度已不再增加，但由A和B組t2時的產物濃度可知，t2時C組底物并未全部被分解，C組產物濃度不再增加是由于C組溫度過高導致t2時酶已經變性失活。因此如果在時間t2時，向C組增加2倍量的底物，在其他條件不變的情況下，t3時產物的總量也不會再增加。(4)生物體內酶的化學本質絕大多數是蛋白質，極少數是RNA。酶具有高效性、專一性等特性，并且需要適宜的溫度和pH等。答案：(1)B(2)加快(3)不變60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應產物總量也不會增加(4)蛋白質或RNA高效性和專一性(其他合理答案也可)[類題通法]“四看法”分析酶促反應曲線[真題集訓——驗能力]1．(2017·天津高考)將A、B兩種物質混合，T1時加入酶C。如圖為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。敘述錯誤的是()A．酶C降低了A生成B這一反應的活化能B．該體系中酶促反應速率先快后慢C．T2后B增加緩慢是酶活性降低導致的D．適當降低反應溫度，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，酶催化作用的實質是降低化學反應的活化能；隨著反應的進行，底物A濃度由大變小，酶促反應速率先快后慢；T2后B增加緩慢是由底物A不足導致的；圖示反應在最適溫度下進行，降低反應溫度，反應速率將減慢，反應時間將延長，T2值增大。2．(2013·全國卷Ⅱ)關于酶的敘述，錯誤的是()A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中B．低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結構C．酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速度D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物解析：選B同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中，如催化有氧呼吸的酶。低溫未破壞酶的空間結構，低溫處理后再升高溫度，酶活性可恢復，高溫可破壞酶的空間結構。酶可以降低化學反應的活化能，從而提高化學反應速度。酶可以催化化學反應，也可以作為另一個反應的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的分解，又可以被胃蛋白酶水解。3．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推測核糖體中能催化該反應的物質是()A．蛋白酶 B．RNA聚合酶C．RNA D．逆轉錄酶解析：選C核糖體由rRNA和蛋白質組成，用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體為rRNA，而催化核糖體內氨基酸脫水縮合反應的物質是酶，由此可推測該酶的化學本質是RNA。4．(2013·安徽高考)細胞代謝受酶的調節和控制。下列敘述正確的是()A．激素都是通過影響靶細胞內酶活性來調節細胞代謝的B．代謝的終產物可反饋調節相關酶活性，進而調節代謝速率C．同一個體各種體細胞酶的種類相同、數量不同，代謝不同D．對于一個細胞來說，酶的種類和數量不會發生變化解析：選B激素主要通過影響靶細胞內基因的表達來調節細胞代謝；細胞代謝的終產物可通過提高或降低酶的活性來調節代謝速率；同一個體不同功能的細胞內酶的種類不同；一個細胞在不同時期，其功能可能會發生相應變化，因而酶的種類和數量也可能會隨之改變。5．(2016·江蘇高考)過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設計實驗如下表。下列相關敘述正確的是()管號1%焦性沒食子酸(mL)2%H2O2(mL)緩沖液(mL)過氧化物酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷卻后的白菜梗提取液(mL)1222－－－222－2－－322－－2－422－－－2A.1號管為對照組，其余不都是實驗組B．2號管為對照組，其余都為實驗組C．若3號管顯橙紅色，無須對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶D．若4號管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶解析：選A根據實驗目的“探究白菜梗中是否存在過氧化物酶”，可確定加入白菜梗提取液的3號管為實驗組，1號、2號和4號管都為對照組；若3號管顯橙紅色，還需要與2號管、4號管對照才能證明白菜梗中存在過氧化物酶；若4號管不顯橙紅色，可能是因為高溫使過氧化物酶失活，而不能證明白菜梗中不存在過氧化物酶。6．(2015·重慶高考)小麥的穗發芽影響其產量和品質。某地引種的紅粒小麥的穗發芽率明顯低于當地白粒小麥。為探究淀粉酶活性與穗發芽率的關系，進行了如下實驗。(1)取穗發芽時間相同、質量相等的紅、白粒小麥種子，分別加蒸餾水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在適宜條件下進行實驗。實驗分組、步驟及結果如下：分組步驟紅粒管白粒管對照管①加樣0.5mL提取液0.5mL提取液C②加緩沖液(mL)111③加淀粉溶液(mL)111④37℃保溫適當時間，終止酶促反應，冷卻至常溫，加適量碘液顯色顯色結果＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”數目越多表示藍色越深步驟①中加入的C是________，步驟②中加緩沖液的目的是________。顯色結果表明：淀粉酶活性較低的品種是______；據此推測：淀粉酶活性越低，穗發芽率越________。若步驟③中的淀粉溶液濃度適當減小，為保持顯色結果不變，則保溫時間應________。(2)小麥淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶，為進一步探究其活性在穗發芽率差異中的作用，設計了如下實驗方案：X處理的作用是使________。若Ⅰ中兩管顯色結果無明顯差異，且Ⅱ中的顯色結果為紅粒管顏色顯著________白粒管(填“深于”或“淺于”)，則表明α-淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發芽率差異的主要原因。解析：(1)本實驗的自變量是小麥種子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步驟①對照管中可加入等量(0.5mL)的蒸餾水作為空白對照。②中加緩沖液的目的是控制pH，以保證酶的活性。顯色結果表明，淀粉酶活性越高，則藍色越淺；反之，則藍色越深，即紅粒小麥的淀粉酶活性較低，其穗發芽率也較低。若③中淀粉溶液(反應底物)濃度適當減小，要使顯色結果不變，保溫時間應縮短，以縮短反應時間。(2)本實驗要證明兩種淀粉酶活性對穗發芽率的影響，則自變量為淀粉酶的種類，因變量仍為顯色結果。相對于實驗Ⅰ中使α-淀粉酶失活(保留β-淀粉酶活性)(作為對照)，實驗Ⅱ也應使β-淀粉酶失活(保留α-淀粉酶活性)。若實驗Ⅰ(α-淀粉酶失活)中兩管顯色結果無明顯差異，且實驗Ⅱ(β-淀粉酶失活)中顯色結果為紅粒管顏色顯著深于白粒管，則可以說明α-淀粉酶活性對顯色結果造成了影響，即α-淀粉酶活性是引起兩種小麥穗發芽率差異的主要原因。答案：(1)0.5mL蒸餾水控制pH紅粒小麥低縮短(2)β-淀粉酶失活深于[課下檢測——查缺漏]一、選擇題1．(2018·贛州一模)下列關于酶的說法正確的是()A．酶的合成一定需要核糖體，但不一定需要高爾基體B．pH較低時一定會降低酶的活性，但溫度較低時則不一定會降低酶的活性C．在任何條件下，酶降低活化能的效果一定比無機催化劑顯著D．所有活細胞都具有與細胞呼吸有關的酶，但不一定都分布在線粒體中解析：選D大多數酶是蛋白質，在核糖體上合成，少數酶是RNA，主要在細胞核中合成；溫度較低時會降低酶的活性，但不會使酶失去活性；酶的催化作用需要適宜的條件，故并非所有條件下，酶降低活化能的效果都比無機催化劑顯著；真核細胞的呼吸酶分布在細胞質基質和線粒體中，原核細胞的呼吸酶分布于細胞質和細胞膜上。2．下列關于酶特性實驗設計的敘述，正確的是()A．驗證酶的高效性時，自變量只是酶的種類B．探究溫度對酶活性影響實驗中，可選用過氧化氫酶為研究對象C．探究影響淀粉酶活性的因素時，溫度、pH都是自變量D．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時，可用碘液進行鑒定解析：選C驗證酶的高效性時，自變量是催化劑的種類；由于溫度升高，可加快過氧化氫的分解，因此探究溫度對酶活性的影響時，不宜選用過氧化氫酶為研究對象；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時，應該用斐林試劑進行鑒定。3．核酶是一類具有催化功能的單鏈RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列關于核酶的敘述，正確的是()A．核酶能將所有RNA單鏈降解，與脂肪酶有3種元素相同B．核酶和脂肪酶都能與雙縮脲試劑在常溫下發生紫色反應C．因核酶為單鏈RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氫鍵D．核酶在溫度過高或過低條件下降低活化能的效果可能不同解析：選D核酶只能降解特定的mRNA序列，其本質為RNA，脂肪酶的化學本質為蛋白質，二者共有的元素有C、H、O、N4種；脂肪酶能夠與雙縮脲試劑發生紫色反應，核酶不能發生該反應；核酶為單鏈RNA，但單鏈RNA折疊也可能形成氫鍵；溫度過高或過低對核酶的影響不同，因此導致核酶降低活化能的效果不同。4．下圖表示某反應進行時，有酶參與和無酶參與的能量變化，則下列敘述正確的是()A．此反應為放能反應B．曲線Ⅰ表示有酶參與C．E2為反應前后能量的變化D．酶參與反應時，所降低的活化能為E4解析：選D曲線Ⅱ是有酶催化條件下的能量變化，其降低的活化能為E4，反應前后能量的變化應為E3，反應產物的能量值比反應物的高，反應為吸能反應。5．(2018·山西名校聯考)現有三支試管甲、乙、丙，先向試管內加入2mL可溶性淀粉溶液，再按下圖中所示步驟操作，然后分別用斐林試劑檢驗。下列分析錯誤的是()A．甲試管和乙試管對照，說明酶具有專一性B．甲試管和丙試管對照，說明酶的活性受溫度的影響C．實驗結果是甲試管內出現磚紅色沉淀D．實驗結果是乙試管和丙試管內出現磚紅色沉淀解析：選D本題是驗證性實驗，應遵循對照原則、單一變量原則、等量原則。比較甲試管和乙試管，自變量是酶的種類，驗證酶具有專一性。甲試管和丙試管只有溫度不同，說明酶的活性受溫度的影響。甲試管中唾液淀粉酶能把淀粉水解為還原糖。乙試管、丙試管不能產生還原糖，以斐林試劑檢驗，結果無磚紅色沉淀。6．下圖是某種酶催化底物發生反應的過程示意圖，下列敘述錯誤的是()A．圖示反應過程還有水的產生B．該圖能體現酶催化作用的專一性C．底物與酶能否結合與酶的結構有關D．酶在催化過程中的形狀改變是不可逆的解析：選D圖示為酶催化的氨基酸的脫水縮合過程，產物是二肽和水；圖示可體現酶的催化作用具有專一性；底物與酶能否結合與酶的結構有關；酶在催化過程中的形狀改變是可逆的。7．(2017·南昌二模)某同學為了驗證酶的相關特性及其作用底物情況進行了三組實驗：實驗一，某大分子物質甲與酶1混合，可得到中間產物乙；實驗二，某大分子物質甲與酶1和酶2混合，可得到小分子物質a；實驗三，某大分子物質甲與酶2混合，不能得到中間產物乙及小分子物質a。下列相關推理，錯誤的是()A．小分子物質a可能是大分子物質甲的基本組成單位B．酶2的作用底物很可能是中間產物乙C．由實驗一和實驗三可得出酶1具有專一性D．由實驗一、實驗二和實驗三不能得出酶具有高效性和溫和性解析：選C由實驗一、二、三對比可分析得出酶1和酶2催化的反應可能為甲eq\o(→,\s\up7(酶1))乙eq\o(→,\s\up7(酶2))小分子物質a，酶2的作用底物可能是乙，小分子物質a可能是甲的基本組成單位；結合實驗一和實驗三進行分析可知，酶1的作用底物是大分子物質甲，但實驗未涉及酶1作用的第二種底物，故不能推測酶1具有專一性；由于缺乏和無機催化劑的對比，并且題干沒有設計對溫度和pH等條件的控制，因此由實驗一、實驗二和實驗三不能得出酶具有高效性和溫和性。8．下表是關于酶專一性的實驗設計，下列相關敘述正確的是()步驟12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某種酶溶液注入斐林試劑并水浴加熱觀察現象試管Ⅰ2mL－2mL2mLA試管Ⅱ－2mL2mL2mLBA．該實驗的自變量是酶的種類，無關變量是底物的用量、反應溫度等B．步驟3只能選用新鮮的淀粉酶C．若步驟3選用新鮮的淀粉酶，則現象A是產生磚紅色沉淀，現象B是無磚紅色沉淀D．該實驗還可以選用碘液作為檢測試劑解析：選C本實驗用同種酶催化兩種不同的底物來研究酶的專一性，自變量是底物種類；酶可以選擇新鮮的淀粉酶或蔗糖酶；若選用新鮮的淀粉酶，試管Ⅰ中的淀粉被水解成還原糖，而蔗糖不發生分解，所以現象A是產生磚紅色沉淀，現象B是無磚紅色沉淀；蔗糖及蔗糖水解產物都不能與碘液發生顏色反應，故用碘液無法判斷蔗糖是否被水解。9．如圖表示在不同條件下，酶催化反應速率(或生成物量)的變化。下列有關敘述錯誤的是()A．圖①虛線可表示酶量增加一倍時，底物濃度和反應速率的關系B．圖②虛線可表示增加酶濃度而其他條件不變時，生成物量與反應時間的關系C．圖③不能表示在反應開始后的一段時間內，反應速率與時間的關系D．若圖②中的實線表示Fe3＋的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率解析：選C酶量增加時，反應速率加快；底物量一定時，酶濃度增大，反應速率加快，達到最大生成物量所需反應時間變短；在底物濃度一定的情況下，隨反應時間延長，底物濃度降低，反應速率減慢，圖③可以表示反應開始后的一段時間內，反應速率與時間的關系；在底物量一定且條件適宜情況下，過氧化氫酶比Fe3＋的催化效率高。10．某科研小組將新鮮的蘿卜磨碎，過濾制得提取液，對提取液中過氧化氫酶的活性進行了相關研究，得到如圖所示的實驗結果。下列分析錯誤的是()A．圖甲中兩支試管內加入的H2O2的濃度和量都屬于無關變量B．若將圖甲中的蘿卜提取液換成等量新鮮肝臟研磨液，則O2產生總量明顯增多C．圖乙中引起A、B曲線出現差異的原因可能是溫度不同D．過氧化氫酶可保存在低溫、pH為7的環境中解析：選B圖甲中催化劑的種類是自變量，H2O2的濃度和量屬于無關變量；O2產生總量取決于底物H2O2的量，與酶無關；在pH相同時，溫度不同，酶的活性可能不同，從而可引起A、B曲線出現差異；過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，過氧化氫酶可保存在低溫和pH為7的環境中。11．(2018·湖南十三校聯考)某同學欲通過如圖所示的裝置進行探究影響酶促反應速率因素的實驗，下列分析正確的是()A．不同濾紙上分別附有等量過氧化氫酶、Fe3＋，可用于探究酶的專一性B．酶促反應速率可用濾紙片從燒杯底部到浮出液面的時間(即t3－t2)來表示C．可通過設置不同溫度的過氧化氫溶液來探究溫度對酶活性的影響D．為了提高實驗的準確性，每個燒杯中需放置多個濾紙片解析：選D不同濾紙上分別附有等量過氧化氫酶、Fe3＋，可用于探究酶的高效性；酶促反應速率可用濾紙片進入液面到浮出液面的時間(即t3－t1)來表示；溫度影響過氧化氫的分解，該實驗不能用來探究溫度對酶活性的影響。12．在三支試管中加入等量的質量分數為5%的過氧化氫溶液，再分別加入適量的二氧化錳、新鮮豬肝研磨液、唾液，一段時間后測得底物含量變化如圖所示。則下列敘述錯誤的是()A．曲線乙表示二氧化錳的催化作用，曲線甲與曲線乙對照反映了無機催化劑具有專一性B．曲線丙表示豬肝中過氧化氫酶的催化作用，曲線甲與曲線丙對照能反映酶具有專一性C．曲線丙與曲線乙對照可以說明酶具有高效性D．曲線甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶與該底物不能形成酶—底物復合物解析：選A酶的高效性是指同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高，由圖分析，催化效率丙>乙>甲，則三條曲線對應的條件是：甲為唾液，乙為二氧化錳，丙為新鮮豬肝研磨液。專一性是指每一種酶只能催化一種或者一類化學反應，曲線甲、乙對照不能得出無機催化劑具有專一性。曲線甲表示唾液淀粉酶不能催化過氧化氫的分解，曲線丙表示過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解，二者對照可以說明酶具有專一性。和乙相比，丙催化的時間短，效率高，因此可以說明酶具有高效性。曲線甲不下降的原因是酶具有專一性，唾液淀粉酶不能催化過氧化氫的分解。二、非選擇題13．(2018·葫蘆島一模)胰腺分為外分泌腺和內分泌腺兩部分。外分泌腺分泌胰液(含有胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多種酶，能夠消化分解蛋白質、脂肪和多糖)；內分泌腺(即胰島)與血糖調節有關。回答下列問題：(1)從結構上看，外分泌腺和內分泌腺的主要區別在于是否具有________；有人試圖從磨碎的狗的胰腺中直接提取胰島素，你認為他________(填“能”或“不能”)成功。(2)已知胰淀粉酶的抑制劑有競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑兩種，非競爭性抑制劑通常與酶活性部位以外的基團結合使酶活性下降，則增加底物濃度________(填“不能”或“能夠”)解除這種抑制。(3)在測定某種酶催化作用最適pH時，需在一定pH范圍內設置________，分別測定酶活性，若測得數據出現________，則其對應的pH即為其最適pH。解析：(1)從結構上看，外分泌腺由于其分泌物都要排向外界環境，所以都有直接與外界環境相通的導管，而內分泌腺的分泌物直接排向內環境，所以內分泌腺都沒有導管。從磨碎的狗的胰腺中不能直接提取胰島素，因為胰腺分泌的胰液中有胰蛋白酶，其可以將胰島素分解掉。(2)由于非競爭性抑制劑通常與酶本身(活性部位以外)的基團結合使酶活性下降，即便增加底物濃度，也不能使原有的酶活性增強，所以增加底物濃度不能解除這種抑制。(3)在測定某種酶催化作用最適pH時，需在一定pH范圍內設置一系列pH，分別測定酶活性，若測得數據出現峰值，則其對應的pH即為其最適pH。答案：(1)導管不能(2)不能(3)pH梯度(系列pH)峰值(最大值)14．圖1、2、3是某研究小組利用過氧化氫酶探究H2O2分解條件而獲得的實驗結果。請回答下列有關問題：(1)圖1、2、3所代表的實驗中，自變量依次為__________、_________、___________。(2)根據圖1可以得出的實驗結論是酶的催化作用具有________________。(3)圖2中曲線bc段產生的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________。(4)若圖2實驗過程中增加過氧化氫酶的數量，請在圖2中，利用虛線繪出曲線的變化情況。(5)能否以H2O2為材料探究溫度對過氧化氫酶活性的影響？________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)圖1是在等量的H2O2溶液中，分別加入過氧化氫酶、Fe3＋和無催化劑條件下O2產生量的變化曲線，所以自變量為催化劑的有無及種類；圖2和圖3的自變量為橫坐標，分別是H2O2濃度和pH。(2)由圖1中曲線可知，酶的催化效率比無機催化劑的高很多。(3)圖2中bc段表示H2O2濃度增高時，反應速率不再加快，說明此時反應速率不再受H2O2濃度的限制，因此可能的因素是酶的數量有限。(4)增加過氧化氫酶的數量以后，在相同的H2O2濃度下，O2產生速率要大于以前，最終反應速率也會增加。(5)溫度會影響H2O2分解的速率，影響實驗結果的觀測。答案：(1)催化劑的有無及種類H2O2濃度pH(2)高效性(3)過氧化氫酶的數量(濃度)有限(4)如圖所示(5)不能H2O2在加熱條件下會分解，影響實驗結果的觀測15．酶是具有生物催化功能的高分子物質。在酶的催化反應體系中，反應物分子被稱為底物，底物通過酶的催化轉化為其他分子。幾乎所有的細胞活動進程都需要酶的參與，以提高效率。請回答下列問題：(1)酚氧化酶與酚類底物在細胞中能實現分類存放，是因為細胞內具有__________系統，組成該系統的結構具有的功能特性是__________。茶葉細胞中也存在眾多種類的酚類物質與酚氧化酶。綠茶制取過程中必須先進行熱鍋高溫炒制，這一過程的目的是________________________。(2)茶樹的Rubicon酶在CO2濃度較高時催化C2與CO2反應，Rubicon酶的存在場所為________；該酶具有“兩面性”，在O2濃度較高時催化C2與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中會產生CO2，其“兩面性”與酶的______(特性)相矛盾。(3)如圖中曲線表示將酶在不同溫度下保溫足夠長時間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性，由圖可得出：_____________________________________________。為了驗證這一結論，請以耐高溫的纖維素分解酶為實驗材料，比較在低溫和最適溫度下儲存對酶活性的影響，寫出實驗設計思路：______________________________。解析：(1)酚氧化酶與酚類底物在細胞中能實現分類存放，是因為細胞內具有生物膜系統，生物膜的功能特性是選擇透過性。綠茶制取過程中必須先進行熱鍋高溫炒制，這一過程的目的是高溫使酚氧化酶失活。(2)茶樹的Rubicon酶在CO2濃度較高時催化C2與CO2反應，該反應屬于暗反應中的物質變化，因此Rubicon酶的存在場所為葉綠體基質；該酶具有“兩面性”，在O2濃度較高時，該酶催化C2與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中會產生CO2，其“兩面性”與酶的專一性相矛盾。(3)圖中曲線表示將酶在不同溫度下保溫足夠長時間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性，由圖可得出酶在較低溫度下儲存活性受影響小，在較高溫度下儲存活性受影響大。為了驗證這一結論，可以將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲存足夠長時間后，再在最適溫度下測量其活性。答案：(1)生物膜選擇透過性高溫使酚氧化酶失活(2)葉綠體基質專一性(3)酶在較低溫度下儲存活性受影響小，在較高溫度下儲存活性受影響大將耐高溫的纖維素分解酶分別在低溫和最適溫度下儲存足夠長時間后，再在最適溫度下測量其活性第二講ATP與細胞呼吸知識體系——定內容核心素養——定能力生命觀念通過對ATP的結構和功能，細胞呼吸類型和過程的學習，建立起生命的物質與能量觀和普遍聯系的觀點理性思維通過分析ATP的合成、利用過程及對細胞呼吸方式的判斷，培養對問題進行推理，并做出合理判斷的能力科學探究通過“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗，掌握對生物學問題進行初步探究的能力[基礎知識·系統化]知識點一細胞的能量“通貨”——ATP知識點二有氧呼吸1．過程圖解2．總反應式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量知識點三無氧呼吸(將“”中的內容補充完整)知識點四探究酵母菌細胞呼吸的方式(實驗)1．實驗原理2．實驗步驟(填圖)3．實驗現象條件澄清石灰水的變化/出現變化的時間重鉻酸鉀—濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁/快無變化乙組(無氧)變混濁/慢出現灰綠色4．實驗結論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。(2)在有氧條件下產生CO2多而快，在無氧條件下進行細胞呼吸產生酒精和CO2。[基本技能·問題化]1．請據ATP水解產生ADP的過程圖回答下列問題(1)圖中A表示腺苷，P表示磷酸基團。(2)圖中①表示高能磷酸鍵，其中蘊藏著大量化學能。(3)圖中②為高能磷酸鍵水解釋放能量的過程，其作用是為生命活動提供能量。(4)催化該過程的酶與催化ATP生成的酶不是(填“是”或“不是”)同一種酶；高等植物細胞內ATP在葉綠體類囊體薄膜、細胞質基質和線粒體等部位生成。2．生物體內葡萄糖分解代謝過程的圖解如下，據圖回答問題(1)圖中A是丙酮酸，其產生的部位是細胞質基質。(2)反應①②③④中，必須在有氧條件下進行的是②，可在人體細胞中進行的是①②④。(均填圖中序號)(3)蘋果貯藏久了，會有酒味產生，其原因是發生了圖中①③過程；而馬鈴薯塊莖貯藏久了卻沒有酒味產生，其原因是馬鈴薯塊莖在無氧條件下進行了圖中①④過程。(均填圖中序號)(4)糧食貯藏過程中有時會發生糧堆濕度增大現象，這是因為種子在有氧呼吸過程中產生了水。3．某興趣小組想探究酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產生CO2。現提供若干套(每套均有數個)實驗裝置，如下圖A～D所示(1)請根據實驗目的選擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序(裝置可重復使用)，有氧條件下的裝置序號：C→A→B(或C→B→A→B)；無氧條件下的裝置序號：D→B。(2)裝置中C瓶的作用是吸收空氣中的CO2，排除其對實驗結果的干擾；B瓶中澄清的石灰水還可用溴麝香草酚藍水溶液代替。(3)若要檢測無氧呼吸時是否有酒精生成，應用酸性重鉻酸鉀溶液，現象是溶液顏色變為灰綠色。考點一ATP的結構、功能和利用1．巧記ATP結構的“一、二、三”2．類比助記不同化合物中的“A”物質結構物質名稱A的含義ATP腺苷(腺嘌呤＋核糖)核苷酸腺嘌呤DNA腺嘌呤脫氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸共同點：所有“A”都含有腺嘌呤3．歸納記憶能源與能源物質[對點落實]1．(2018·濟寧一模)ATP、GTP、CTP和UTP是細胞內四種高能磷酸化合物，它們的結構只是堿基的不同，下列敘述錯誤的是()A．ATP的合成常伴隨著細胞內的放能反應B．1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脫氧核糖構成的D．UTP斷裂兩個高能磷酸鍵后可作為基因轉錄的原料解析：選C細胞的吸能反應常伴隨著ATP的水解，放能反應總是與ATP的合成相關聯；ATP、GTP、CTP和UTP是細胞內四種高能磷酸化合物，它們的結構只是堿基的不同，1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質，磷酸、核糖和堿基；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖構成的；UTP斷裂兩個高能磷酸鍵后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一，可作為基因轉錄的原料。2．(2016·全國卷Ⅰ)在有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列問題：(1)某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。(2)若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。解析：(1)根據題干信息可知，該酶能將ATP水解成ADP和磷酸基團(即Pγ)，同時將Pγ基團轉移到DNA末端上。因此需用32P標記到ATP的γ位上。(2)DNA復制所需的原料為脫氧核苷酸。將dATP兩個高能磷酸鍵都水解后產物為dA—Pα(腺嘌呤脫氧核苷酸)，為合成DNA的原料。因此需用32P標記到dATP的α位上。答案：(1)γ(2)α1．圖解ATP的合成、水解與光合作用、細胞呼吸的關系2．總結細胞內產生與消耗ATP的生理過程轉化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細胞質基質產生ATP：細胞呼吸第一階段消耗ATP：一些需能反應葉綠體產生ATP：光反應消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉錄，蛋白質合成等線粒體產生ATP：有氧呼吸第二、三階段消耗ATP：自身DNA復制、轉錄，蛋白質合成等核糖體消耗ATP：蛋白質的合成細胞核消耗ATP：DNA復制、轉錄等[對點落實]3．在線粒體的內外膜間隙中存在著一類標志酶——腺苷酸激酶，它能將ATP分子末端的磷酸基團轉移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有關分析錯誤的是()A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴隨著2分子ADP的生成B．腺苷酸激酶催化該反應一般與放能反應相聯系C．腺苷酸激酶與細胞內ATP與ADP的平衡維持有關D．腺苷酸激酶發揮作用時伴隨著高能磷酸鍵的斷裂與形成解析：選BATP分子含3個磷酸基團，ADP含2個磷酸基團，AMP含1個磷酸基團，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脫掉1個磷酸基團，形成1分子ADP，同時脫掉的磷酸基團轉移到AMP上，又形成分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解時會伴隨著2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化該反應會釋放能量，一般與吸能反應相聯系；腺苷酸激酶能促進ATP的水解，故腺苷酸激酶與細胞內ATP與ADP的平衡維持有關；腺苷酸激酶能將ATP分子末端的磷酸基團轉移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶發揮作用時伴隨著高能磷酸鍵的斷裂與形成。4．(2016·海南高考)下列有關植物細胞能量代謝的敘述，正確的是()A．含有兩個高能磷酸鍵的ATP是DNA的基本組成單位之一B．加入呼吸抑制劑可使細胞中ADP生成減少，ATP生成增加C．無氧條件下，丙酮酸轉變為酒精的過程中伴隨有ATP的合成D．光下葉肉細胞的細胞質基質、線粒體和葉綠體中都有ATP合成解析：選DATP中含有核糖，DNA中含有脫氧核糖；呼吸抑制劑抑制呼吸作用，會使ATP生成減少；無氧呼吸的第二階段不產生ATP；光下葉肉細胞的細胞質和線粒體可以進行有氧呼吸，葉綠體進行光合作用，均可產生ATP。[易錯提醒]規避對ATP認識上的四個誤區誤認為ATP與ADP的相互轉化是可逆反應指正ATP與ADP的相互轉化過程中，物質可重復利用，但能量不可循環利用，且所需的酶也不同誤認為ATP轉化為ADP不消耗水指正ATP轉化為ADP又稱“ATP的水解反應”，這一過程需要酶的催化，同時也需要消耗水誤認為ATP就是能量指正ATP是一種高能磷酸化合物，是與能量有關的一種物質，不能將兩者等同起來誤認為細胞中含有大量ATP指正生命活動需要消耗大量能量，但細胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復利用，只要提供能量(光能或化學能)，生物體就可不斷合成ATP，滿足生物體的需要考點二細胞呼吸的過程及影響因素1．據原子守恒巧記有氧呼吸中各元素的去向反應物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用。產物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成。2．分析法記憶細胞中反應物，生成物和場所的對應關系3．比較法助記細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路來源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O；無氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：與O2結合生成水；無氧呼吸：還原丙酮酸ATP有氧呼吸：三個階段都產生；無氧呼吸：只在第一階段產生用于各項生命活動[對點落實]1．下列是細胞呼吸的過程，有關敘述正確的是()A．上述生理過程可以發生在同一細胞內B．在人體內環境中可以發生①②③過程C．①②③④都產生ATP，為生命活動供能D．無線粒體的生物可能發生①②過程解析：選D過程③和④分別為產乳酸與產酒精的無氧呼吸過程，不可能發生在同一細胞內；圖中①②③過程都發生在細胞內，內環境是細胞的生存環境；呼吸作用第一階段(過程①)可產生少量能量，過程②可產生大量能量，過程③和④不產生能量；有些好氧菌無線粒體，但是可以進行有氧呼吸，發生①和②過程。2．葡萄糖是細胞進行有氧呼吸最常利用的物質。將一只實驗小鼠放入含有放射性18O2氣體的容器內，18O2進入細胞后，最先出現的具有放射性的化合物是()A．丙酮酸 B．乳酸C．二氧化碳 D．水解析：選D18O2進入小鼠細胞后首先參與的是有氧呼吸第三階段的反應，與[H]反應生成水。3．(2018·衡陽一模)下列關于在人體細胞呼吸過程中，[H]的來源與用途的敘述，最準確的是()選項呼吸類型[H]的來源[H]的用途A有氧呼吸只來源于葡萄糖用于生成水B有氧呼吸來源于葡萄糖和水用于生成水C無氧呼吸來源于葡萄糖和水用于生成乳酸D無氧呼吸來源于葡萄糖用于生成酒精解析：選B有氧呼吸產生的[H]來源于葡萄糖和水；無氧呼吸產生的[H]只來源于葡萄糖的分解，人體無氧呼吸只產生乳酸。[易錯提醒]需規避的四個易錯點(1)無氧呼吸第一階段產生能量，第二階段不產生能量。(2)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但對動物和人體而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因為動物及人體無氧呼吸產物為乳酸。(3)線粒體是進行有氧呼吸的主要場所。無線粒體的真核細胞(或生物)只能進行無氧呼吸，如哺乳動物成熟紅細胞、蛔蟲等，一些原核生物無線粒體，但可進行有氧呼吸。(4)葡萄糖分子不能直接進入線粒體被分解，必須在細胞質基質中被分解為丙酮酸后才能進入線粒體被分解。1．理解細胞呼吸反應式中各物質間量的比例關系(以酵母菌消耗C6H12O6為例)反應式有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量無氧呼吸：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6②無氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2③消耗等量的葡萄糖時需要的O2和產生的CO2摩爾數：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和無氧呼吸產生的CO2之和＝3∶4④產生等量的CO2時消耗的葡萄糖摩爾數：無氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶12．掌握判斷細胞呼吸方式的三大依據[對點落實]4．(2017·海南高考)下列有關植物細胞呼吸作用的敘述，正確的是()A．分生組織細胞的呼吸速率通常比成熟組織細胞的小B．若細胞既不吸收O2也不放出CO2，說明細胞已停止無氧呼吸C．適當降低氧濃度可降低果實的有氧呼吸進而減少有機物的消耗D．利用葡萄糖進行有氧呼吸時，吸收O2與釋放CO2的摩爾數不同解析：選C與成熟組織細胞相比，分生組織細胞代謝旺盛，呼吸速率快。某些植物組織細胞無氧呼吸產物為乳酸，產生乳酸的無氧呼吸過程，既不吸收O2也不放出CO2。降低氧氣濃度，有氧呼吸減弱，有機物消耗減慢。利用葡萄糖進行有氧呼吸時，吸收O2與釋放CO2的摩爾數相同。5．(2018·岳陽一模)下表是某種植物種子在甲、乙、丙三種不同的條件下萌發，測得的氣體量的變化結果。相關說法正確的是()甲乙丙CO2釋放量12810O2吸收量0610A．在甲條件下進行的是產生CO2和乳酸的無氧呼吸B．在乙條件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比無氧呼吸多C．在丙條件下有氧呼吸強度達到了最大值D．在乙條件下釋放的CO2來自細胞質基質和線粒體解析：選D甲條件下只釋放CO2，不吸收O2，進行的是產生CO2和酒精的無氧呼吸，不產生乳酸；乙條件下消耗O2的量為6，則有氧呼吸消耗葡萄糖的量為1，無氧呼吸產生CO2的量為8－6＝2，無氧呼吸消耗葡萄糖的量為1，消耗的葡萄糖中有氧呼吸和無氧呼吸相等；丙條件下只進行有氧呼吸，但不能判斷有氧呼吸強度是否達到了最大值；乙條件下釋放的CO2來自細胞質基質和線粒體。探究酵母菌細胞呼吸的方式[對點落實]6．(2018·南昌五校聯考)有關“探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗”的敘述，正確的是()A．培養液中葡萄糖的濃度過高會影響酵母菌的生長和繁殖B．重鉻酸鉀能在堿性條件下與酒精反應變成灰綠色C．適當降低溫度對培養液中氣泡的產生速率無影響D．該實驗中有氧組為實驗組，無氧組為空白對照組解析：選A培養液中葡萄糖濃度過高，會導致酵母菌細胞失水，從而影響酵母菌的生長和繁殖；重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精反應變成灰綠色；溫度改變，酶活性改變，會影響酵母菌細胞呼吸速率從而影響氣泡產生速率；該實驗為對比實驗，有氧組和無氧組均為實驗組。7．甲、乙兩個生物興趣小組分別利用圖1、圖2裝置對酵母菌細胞呼吸方式進行了實驗。下列相關敘述錯誤的是()A．圖1所示的實驗可以驗證酵母菌通過無氧呼吸釋放的能量大部分變成了熱能B．圖2所示的實驗可以探究酵母菌是否進行有氧呼吸C．應設置一組對照實驗與圖2形成對照，以排除外界環境因素的干擾D．如果將圖2中的NaOH溶液換成清水，則可探究酵母菌吸收O2和釋放CO2的體積差解析：選A圖1所示的實驗可以驗證酵母菌通過無氧呼吸釋放的能量有部分轉化為熱能；圖2所示的實驗可以根據著色液是否左移探究酵母菌是否進行有氧呼吸；應設置一組酵母菌死亡其他條件與圖2相同的對照實驗，以排除外界環境因素的干擾；如果將圖2中的NaOH溶液換成清水，酵母菌吸收O2和釋放CO2的體積差可以導致著色液移動。[易錯提醒]酵母菌呼吸方式探究實驗注意事項(1)通入甲A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。(2)乙B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清的石灰水中。[典型圖示]用曲線模型分析影響細胞呼吸的環境因素[問題設計]1．據圖1回答下列問題(1)圖中各點表示的生物學意義：Q點：不耗O2，產生CO2?只進行無氧呼吸；P點：耗O2量＝產生CO2量?只進行有氧呼吸；QP段(不包含Q、P點)：產生CO2量大于(填“大于”“小于”或“等于”)耗O2量?同時進行有氧呼吸和無氧呼吸；R點：產生CO2量最少?組織細胞呼吸作用最弱。(2)在保存蔬菜、水果時，應選擇R點對應的O2濃度。(3)AB段長度＝BC段長度，說明此時有氧呼吸與無氧呼吸釋放CO2量相等，則此時有氧呼吸消耗的葡萄糖量應為無氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。2．圖2中，溫度對細胞呼吸的影響是通過影響與細胞呼吸有關酶的活性實現的，因此在貯藏種子、水果、蔬菜時應選取零上低溫(填“高溫”“零上低溫”或“低溫”)。3．從圖3可看出，細胞呼吸速率與自由水含量有關，在儲存作物種子時應將種子風干，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗。[對點落實]8．如圖是外界條件對植物呼吸速率的影響曲線圖，以下分析錯誤的是()A．從甲圖可知細胞呼吸最旺盛時的溫度是B點對應的溫度B．乙圖中曲線Ⅰ表示有氧呼吸，曲線Ⅱ表示無氧呼吸C．乙圖中曲線Ⅰ表示的生理過程所利用的有機物主要是葡萄糖D．乙圖中曲線Ⅱ最終趨于平衡，可能是受到溫度或呼吸酶數量的限制解析：選B甲圖中B點溫度下植物呼吸作用相對速率最大，說明該溫度下細胞呼吸最旺盛；隨氧氣濃度增大有氧呼吸增強，無氧呼吸減弱，故乙圖中曲線Ⅰ表示無氧呼吸，曲線Ⅱ表示有氧呼吸；細胞呼吸利用的有機物主要是葡萄糖；有氧呼吸需要酶的參與，溫度會影響酶的活性，故有氧呼吸還受溫度或呼吸酶數量限制，使曲線Ⅱ最終趨于平衡。9．如圖表示光照、貯藏溫度對番茄果實呼吸強度變化的影響。下列有關敘述正確的是()A．番茄果實細胞產生CO2的場所是細胞質基質B．光照對番茄果實呼吸的抑制作用2℃時比15℃時更強C．低溫、黑暗條件下更有利于貯存番茄果實D．貯藏溫度下降時果實呼吸減弱，可能與細胞內酶的空間結構被破壞有關解析：選B番茄果實細胞有氧呼吸產生CO2的場所是線粒體基質，無氧呼吸產生CO2的場所是細胞質基質，故產生CO2的場所是線粒體基質和細胞質基質；由題圖可看出，2℃時，黑暗條件下與光照條件下呼吸強度差值比15℃時大，即2℃時光照對番茄果實呼吸的抑制作用更強；低溫條件下呼吸強度較低，但黑暗條件下比光照條件下呼吸強度高，所以低溫、光照條件下更利于番茄果實的儲存；低溫僅抑制酶的活性，不破壞酶的空間結構。微專題1eq\a\vs4\al(種子萌發時呼吸速率的測定及呼吸變化曲線分析)1．種子萌發時呼吸速率的測定(1)實驗裝置：(2)指標及原理：①指標：細胞呼吸速率常用單位時間內CO2釋放量或O2吸收量來表示。②原理：組織細胞呼吸作用吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，刻度管內的水滴左移。單位時間內水滴左移的體積即表示呼吸速率。(3)物理誤差的校正：①如果實驗材料是綠色植物，整個裝置應遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。②如果實驗材料是種子，為防止微生物的細胞呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置及所測種子進行消毒處理。③為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應設置對照實驗，將所測的生物材料滅活(如將種子煮熟)，其他條件均不變。(4)實驗拓展：呼吸底物與水滴移動的關系脂肪含氫量高，含氧量低，等質量的脂肪與葡萄糖相比，氧化分解時耗氧量高，而產生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸時，產生CO2量小于消耗O2量，水滴移動更明顯。2．種子萌發時細胞呼吸類型的實驗探究(1)實驗設計：欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發芽種子為例)(2)實驗結果預測和結論：實驗現象結論裝置一液滴裝置二液滴不動不動只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進行產生酒精的無氧呼吸左移右移進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸左移不動只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸3．種子萌發時吸水和呼吸方式變化曲線(1)在種子吸水的第Ⅰ階段，由于(吸脹)吸水，呼吸速率上升。(2)在種子吸水的第Ⅱ階段，呼吸作用CO2的產生量要比O2的消耗量大得多，說明此期間主要進行無氧呼吸。(3)在胚根長出后，由于胚根突破種皮，增加了O2的吸收量，種子以有氧呼吸為主，同時胚根大量吸水(滲透吸水)。(4)種子萌發后期，O2吸收量大于CO2釋放量，說明除了糖類參與氧化分解外，還有其他物質參與氧化分解，如脂肪。[題點突破]題點(一)細胞呼吸速率的測定和呼吸類型的判斷1．(2018·江淮十校聯考)如圖是探究小鼠在不同溫度下呼吸速率(用單位時間的耗氧量表示)的實驗裝置。打開夾子A，使水檢壓計左右平齊，關閉夾子A，用注射器向廣口瓶中注入5mLO2，水檢壓計左側液面升高，記錄左右液面重新平齊時所用的時間。下列說法錯誤的是()A．用注射器向廣口瓶中注入5mLO2后要立刻關閉夾子BB．測定小鼠的呼吸速率需要多次重復進行，最后取平均值C．小鼠在25℃時的呼吸速率高于10℃時的呼吸速率D．NaOH溶液的作用是排除呼吸產生的CO2對實驗結果的干擾解析：選C用注射器向廣口瓶中注入5mLO2后要立刻關閉夾子B，以確保廣口瓶中O2的量；測定小鼠的呼吸速率需要多次重復進行，最后取平均值，以減小誤差；小鼠是恒溫動物，25℃時的呼吸速率低于10℃時的呼吸速率；NaOH溶液可吸收呼吸作用產生的CO2，排除對實驗結果的干擾。2．如圖是某研究性學習小組為了探究酵母菌的細胞呼吸類型而設計的實驗裝置(酵母菌利用葡萄糖作為能源物質)，下列有關實驗裝置和結果的分析，錯誤的是()A．通過裝置1僅僅能探究出酵母菌是否進行有氧呼吸B．用水代替NaOH溶液設置裝置2，通過裝置2液滴的移動情況可以探究出酵母菌是否進行無氧呼吸C．用水代替NaOH溶液設置裝置2，如果裝置1中液滴左移，裝置2中液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸D．用水代替NaOH溶液設置裝置2，裝置2中液滴可能向左移解析：選D燒杯中的NaOH溶液能吸收細胞呼吸產生的CO2，所以液滴移動的距離代表細胞呼吸消耗O2的量，因此通過裝置1僅僅能探究出酵母菌是否進行有氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，由于水不吸收氣體也不釋放氣體，所以液滴移動的距離代表細胞呼吸釋放的CO2量與消耗O2量的差值，如果液滴移動說明酵母菌進行了無氧呼吸，如果液滴不移動，說明酵母菌不進行無氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，如果裝置1中液滴左移，說明有O2的消耗，可以推斷出酵母菌進行了有氧呼吸，裝置2中液滴右移，說明細胞呼吸釋放的CO2量多于O2的消耗量，推斷出酵母菌還進行了無氧呼吸；用水代替NaOH溶液設置裝置2，由于葡萄糖作底物不可能出現O2的消耗量大于CO2的釋放量的情況，所以裝置2中液滴不可能向左移。題點(二)種子萌發時細胞呼吸方式的變化3．(2014·海南高考)某豆科植物種子萌發過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如下圖所示。請據圖回答問題：(1)在12～24h期間，呼吸速率逐漸增強，在此期間呼吸作用的主要方式是________呼吸，該呼吸方式在細胞中發生的部位是______________，其產物是____________。(2)從第12h到胚根長出期間，萌發種子的干物質總量會________，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)胚根長出后，萌發種子的________呼吸速率明顯升高。解析：(1)據圖可知，在12～24h期間，氧氣吸收量很少，而二氧化碳釋放量很多，表明此時的呼吸作用主要是無氧呼吸；無氧呼吸的場所是細胞質基質，產物是酒精和二氧化碳。(2)第12h到胚根長出期間，種子不進行光合作用制造有機物，同時進行呼吸作用消耗有機物，使有機物的總量下降。(3)胚根長出后，氧氣的吸收量明顯增多，說明有氧呼吸速率明顯提高。答案：(1)無氧細胞質基質酒精和二氧化碳(2)減少種子不進行光合作用制造有機物，同時進行呼吸作用消耗有機物，使有機物的總量下降(3)有氧[真題集訓——驗能力]1．(2017·海南高考)某染料(氧化型為無色，還原型為紅色)可用于種子生活力的鑒定。某同學將吸脹的小麥種子平均分成甲、乙兩組，并進行染色實驗來了解種子的生活力，結果如表所示。分組甲組乙組處理種子與染料混合保溫種子煮沸后與染料混合保溫結果種子中的胚呈紅色種子中的胚未呈紅色下列敘述錯誤的是()A．甲組的胚發生了氧化還原反應B．呼吸作用產生的NADH使染料變成紅色C．乙組胚細胞膜上的載體蛋白能將染料運出細胞D．種子中胚細胞代謝活動的強弱會影響染色效果解析：選C由題目表格給予信息“甲組種子中的胚呈紅色”可推出甲組種子中的染料被還原(發生了氧化還原反應)，還原劑為NADH。乙組細胞已被殺死，細胞膜失去了選擇透過性。胚細胞呼吸作用的強弱會影響NADH的產生進而影響染色效果。2．(2014·大綱卷)ATP是細胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關ATP的敘述，錯誤的是()A．線粒體合成的ATP可在細胞核中發揮作用B．機體在運動時消耗ATP，睡眠時則不消耗ATPC．在有氧與缺氧的條件下細胞質基質中都能形成ATPD．植物根細胞吸收礦質元素離子所需的ATP來源于呼吸作用解析：選B呼吸作用產生的ATP可以用于各項生命活動；機體在睡眠時生命活動仍然進行，如細胞分裂、神經傳導等，仍需要消耗ATP；有氧呼吸和無氧呼吸第一階段均在細胞質基質中進行，均能合成ATP；植物根以主動運輸方式吸收礦質離子所需的ATP由呼吸作用產生。3．(2013·全國卷Ⅱ)下列與微生物呼吸有關的敘述，錯誤的是()A．肺炎雙球菌無線粒體，但能進行有氧呼吸B．與細菌呼吸有關的酶由擬核中的基因編碼C．破傷風芽孢桿菌適宜生活在有氧的環境中D．有氧和無氧時