第一講降低化學反應活化能的酶eq\a\vs4\al([感性認知])eq\a\vs4\al([理性歸納])(一)酶的本質和作用1.判斷下列有關酶本質和作用敘述的正誤(1)酶是活細胞產生的并具有催化作用的蛋白質(×)(2)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸(×)(3)酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸(×)(4)酶提供了反應過程所必需的活化能(×)(5)酶是由活細胞產生的，因此酶只能在細胞內發揮作用(×)(6)酶溶液中滴加雙縮脲試劑一定呈紫色(×)2.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。1.巧記酶的概念項目正確說法錯誤說法產生場所活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞等除外)具有分泌功能的細胞才能產生化學本質有機物(大多為蛋白質，少數為RNA)蛋白質作用場所可在細胞內、細胞外、體外發揮作用只在細胞內起催化作用溫度影響低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活低溫和高溫均使酶變性失活作用酶只起催化作用酶具有調節、催化等多種功能來源生物體內合成有的可來源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成場所核糖體、細胞核等只有核糖體(二)酶的特性高效性、專一性和溫和性3.回答下列與酶的特性有關的問題(1)連接酶的特性和原理：(2)判斷有關敘述的正誤：①淀粉酶溶液中加入蛋白酶不會導致淀粉酶活性發生變化(×)②不同酶的最適溫度可能相同(√)③高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性(×)④酶活性最高時的溫度不適合酶的保存(√)⑤人體在發熱感冒時，常出現厭食惡心現象，這與人體內酶的活性有關，說明酶活性的發揮離不開適宜的溫度等(√)⑥胃蛋白酶的最適pH在7左右(×)3.圖解酶的三大特性4.明辨酶在代謝中作用的四個易誤點(1)酶并不改變反應的平衡點，不能提供能量，只降低反應的活化能，從而縮短反應達到平衡的時間。(2)酶在反應后并不失活，反應前后酶的化學性質和數量均保持不變。(3)產生激素的細胞一定產生酶，但是產生酶的細胞不一定產生激素。(4)酶是化合物，亦可以作為底物被其他酶催化分解。------------------------------eq\a\vs4\al([高頻考點·講練悟通])------------------酶的本質和作用命題點1考查酶的概念和本質1．(2015·海南高考)關于生物體產生的酶的敘述，錯誤的是()A．酶的化學本質是蛋白質或RNAB．脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2C．蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類D．纖維素酶能夠降解植物細胞壁和細菌細胞壁解析：選D酶的化學本質是蛋白質或RNA；脲酶能夠將尿素分解成氨和CO2；蛋白酶和淀粉酶都屬于水解酶類；纖維素酶能夠降解植物細胞壁，細菌細胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解。2．(2017·鹽城三模)下列有關酶的敘述，錯誤的是()A．一種酶只能催化一種或一類底物的化學反應B．酶的催化作用需要在適宜的溫度和pH下發生C．對于一個細胞來說，酶的種類和數量不會發生變化D．酶催化化學反應的本質是降低反應的活化能解析：選C一種酶只能催化一種或一類底物的化學反應，體現了酶具有專一性，A正確；酶的催化作用需要在適宜的溫度和pH下發生，在高溫、pH過高或過低等條件下酶會變性失活，B正確；對于同一個細胞來說，若發生細胞分化，細胞中酶的種類和數量會發生變化，C錯誤；酶的作用機理是通過降低化學反應的活化能來實現的，D正確。拓展·歸納酶與動物激素的“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產生激素化學本質酶絕大部分是蛋白質，少部分為RNA；激素則為蛋白質類、脂質類、氨基酸衍生物類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命題點2考查酶的作用及原理3．如圖為反應物A生成產物P的化學反應在無酶和有酶催化條件下的能量變化過程，假設酶所處的環境條件最適，對于圖中曲線分析正確的是()A．ad段表示無酶催化時該反應的活化能B．bc段表示酶為底物提供的活化能C．若把酶改成無機催化劑，則圖中b點位置會下移D．若將有酶催化的反應溫度下降10℃，則ab段會縮短解析：選D分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量稱為活化能，所以，在沒有催化劑時ac段表示該反應的活化能；在有酶催化時bc段表示該反應的活化能，酶降低了化學反應的活化能；酶具有高效性，與無機催化劑相比，其降低化學反應的活化能更顯著，所以若將酶催化改為無機催化劑催化該反應，則b點將向上移動；題中實驗是在酶的最適溫度條件下進行的，若將有酶催化的反應溫度下降10℃，酶活性降低，bc段會增大，ab段會縮短。酶的三大特性[關鍵點撥]1．高效性原理曲線模型酶與無機催化劑相比，降低活化能的作用更顯著①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不能改變化學反應的平衡點2．專一性(1)原理模型——鎖鑰學說：①圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質②酶和被催化的反應物分子都有特定的結構(2)曲線模型：①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②而加入酶A的反應速率隨反應物濃度的增大明顯加快，說明酶具有專一性3．溫和性——酶的作用需要適宜的溫度和pH原理絕大多數酶是蛋白質，高溫、過酸或過堿都會導致蛋白質變性失活曲線模型在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高后可恢復活性[題點突破]命題點1借助模型，考查酶的特性1．如圖表示某種酶催化某二糖的水解過程。據圖分析下列說法正確的是()A．該過程可以表示麥芽糖的水解B．反應前后酶的化學性質沒有發生改變C．該酶也可以催化其他二糖的水解D．該反應過程中的酶只能利用一次解析：選B由圖可知，該二糖由兩種不同的單糖構成，可能是蔗糖或乳糖。反應前后酶的化學性質沒有發生改變，該酶可以重復利用。酶具有專一性，該酶不能催化其他二糖的水解。2．(2018·黃橋月考)如圖為某一酶促反應過程示意圖，下列反應中能用該圖表示的是()A．乙醇發酵 B．麥芽糖的水解C．ATP的水解 D．在光下將水分解成H＋和O2解析：選C由圖可知：R在反應前后結構和數量沒有變化，應該是酶，同時反應物中有水，所以是一種水解反應；生成物是兩種不同的化合物，所以C符合題意；1分子麥芽糖水解后可得2分子的葡萄糖，B不符合題意。命題點2結合實例，考查酶的專一性3．酶作為一種生命活動的催化劑，在生物的新陳代謝、物質合成、能量轉化以及降解等各種反應中都起著重要作用，以下4種酶的作用對象或物質分別是()①蛋白酶②RNA聚合酶③肽酶④解旋酶A．脂肪酶、磷酸二酯鍵、肽鍵、氫鍵B．淀粉酶、氫鍵、肽鍵、氫鍵C．蛋白質、磷酸二酯鍵、氫鍵、氫鍵D．蛋白質、磷酸二酯鍵、肽鍵、磷酸基團解析：選A蛋白酶能催化蛋白質分解。RNA聚合酶用于DNA轉錄生成RNA的過程中，形成磷酸二酯鍵。肽酶催化多肽中肽鍵的斷裂。解旋酶用于DNA分子復制過程中氫鍵的斷裂。拓展·歸納高考常考的酶及其作用歸納DNA聚合酶將單個的脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成鏈DNA連接酶將兩個DNA片斷連接起來RNA聚合酶將單個的核糖核苷酸連接成鏈，并能夠在轉錄時打開DNA堿基對間的氫鍵解旋酶在DNA分子復制過程中打開DNA堿基對之間的氫鍵ATP水解酶能打開遠離腺苷的高能磷酸鍵蛋白酶將蛋白質的部分肽鍵切斷，得到不同的肽鏈和氨基酸纖維素酶、果膠酶水解纖維素、果膠，破壞植物細胞壁巧用三種方法破解酶實驗難題[關鍵點撥]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(\o(→,\s\up7(斐林試劑),\s\do5(水浴加熱)))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(,?磚紅色沉淀,,,,?無磚紅色沉淀,))3．探究酶的最適溫度或pH值——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，或底物剩余的多少實驗結論生成物量最多的一組，或底物剩余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[題點突破]命題點1考查實驗材料和試劑的選取1．(2013·江蘇高考，多選)為了探究溫度、pH對酶活性的影響，下列實驗設計不合理的是()實驗編號探究課題選用材料與試劑①溫度對酶活性的影響過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液②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③pH對酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液④pH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A.實驗① B．實驗②C．實驗③ D．實驗④解析：選ACD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①不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故實驗③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④不合理。拓展·歸納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2考查實驗操作過程及評價2．(2018·六合段考)下表是其他條件均為最適宜的情況下探究乳糖酶催化乳糖水解的相關實驗結果。以下分析正確的是()實驗一(乳糖濃度為10%)實驗二(酶濃度為2%)酶濃度相對反應速率乳糖濃度相對反應速率00001%255%252%5010%504%10020%655%20030%65A．實驗一若繼續增加酶濃度，相對反應速率不再增大B．實驗二若繼續增加乳糖濃度，相對反應速率會增大C．實驗二若將反應溫度提高5℃，相對反應速率將增大D．實驗一的自變量是酶濃度，實驗二的自變量是乳糖濃度解析：選D實驗一，增加酶濃度，相對反應速率增大，若繼續增加酶濃度，相對反應速率可能增大，A錯誤；實驗二，酶的濃度一定，乳糖濃度達到30%后反應速率不再增加，B錯誤；反應是在最適溫度下進行的，若將反應溫度提高，相對反應速率下降，C錯誤；實驗一的自變量是酶濃度，實驗二的自變量是乳糖濃度，D正確。3．(2018·句容月考)豬籠草以瓶狀帶蓋的葉捕捉昆蟲，并分泌某種物質消化蟲體。為了驗證豬籠草分泌液中有蛋白酶，研究者設計了如表實驗，下列對實驗結果預測正確的是()試管編號實驗步驟12mL水＋蛋白液35℃水浴中保溫一段時間加適量雙縮脲試劑22mL新鮮分泌物＋蛋白液32mL水＋蛋白塊加等量蒸餾水42mL新鮮分泌物＋蛋白塊A．試管1和2中溶液呈紫色B．試管3和4中蛋白塊消失C．只有試管2中溶液呈紫色D．只有試管4中蛋白塊被分解解析：選A新鮮分泌物中含有蛋白酶，試管2中的蛋白液和試管4中的蛋白塊被分解；酶在反應前后性質和數量不變，其化學本質為蛋白質，蛋白質與雙縮脲試劑反應顯紫色。方法·規律解答實驗方案評價試題的一般思路------------------------------eq\a\vs4\al([專題微課·重點培優])------------------常考的生物圖示之(五)——影響酶促反應速率的曲線分析[圖示解讀][信息解讀](1)底物濃度、酶濃度與酶促反應速率的關系：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：①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反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度；反應溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH，如圖3。(3)反應時間與酶促反應的關系：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。③t0～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。[讀圖技法]“四看法”分析酶促反應曲線[演練沖關]1．(2018·南京9月調研)圖1表示溫度對酶促反應速率的影響示意圖，圖2的實線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關系圖。則當溫度增加一倍時生成物量與時間的關系是()A．曲線1 B．曲線2C．曲線3 D．曲線4解析：選B從圖1可以看出，當溫度由a變為2a時，酶的活性升高，酶促反應速率會加快，所以能在更短的時間內達到圖2中化學反應的平衡點，但是化學反應的平衡點不會改變，即對應于曲線2。(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)[高考真題集中研究——找規律]1．(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，無需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。2．(2015·江蘇高考)下列關于酶的敘述，正確的是()A．發燒時，食欲減退是因為唾液淀粉酶失去了活性B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小腸中發揮作用C．用果膠酶澄清果汁時，溫度越低澄清速度越快D．洗衣時，加少許白醋能增強加酶洗衣粉中酶的活性解析：選B發燒時，體溫升高，消化酶活性降低，患者表現為食欲減退；胰蛋白酶能在小腸中發揮作用，消化分解蛋白質；低溫時，果膠酶活性降低，細胞壁分解速度減慢，果汁澄清速度減慢；加酶洗衣粉中的酶大多是堿性蛋白酶，而白醋呈酸性，會使酶活性降低，甚至失活，所以洗衣時加少許白醋會導致加酶洗衣粉中酶活性降低。3．(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，因而可用鹽析法進行沉淀；真核細胞中DNA主要分布在細胞核中，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合成的酶也可分布在線粒體和葉綠體中；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，而該酶通常在低溫下保存。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。5．(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[調研試題重點研究——明趨勢]一、選擇題1．(2018·沛縣檢測)下列有關酶的敘述，正確的是()A．一種酶催化化學反應的種類與其空間結構有關B．酶分子是在基因的指導下在核糖體上合成的C．經高溫處理的酶，加入雙縮脲試劑后不會出現紫色D．酶與無機催化劑都通過提高化學反應的活化能來起催化作用解析：選A酶催化化學反應的種類與其空間結構有關，A正確；酶的本質是蛋白質或RNA，其中蛋白質在核糖體上合成，RNA的合成場所不是核糖體，B錯誤；酶經過高溫處理后，其空間結構被破壞，但肽鍵沒有斷裂，因此加入雙縮脲試劑后仍會出現紫色，C錯誤；酶和無機催化劑都通過降低化學反應的活化能起催化作用，D錯誤。2．(2017·南京一模)乳糖酶能催化乳糖水解，有兩項與此相關的實驗，除自變量外，其實驗條件均設置為最適條件，實驗結果如下。下列有關敘述正確的是()實驗一(乳糖濃度為10%)酶濃度01%2%4%5%相對反應速率02550100200實驗二(酶濃度為2%)乳糖濃度05%10%20%30%相對反應速率025506565A.實驗一如果繼續增加酶濃度，相對反應速率不再加大B．實驗一增加乳糖濃度，相對反應速率將降低C．實驗二若繼續增大乳糖濃度，相對反應速率不再加大D．實驗二若適當提高反應溫度，相對反應速率將增大解析：選C從實驗一無法看出酶濃度繼續增加后相對反應速率的變化；實驗一若增加乳糖濃度，相對反應速率將可能增大；實驗二中乳糖濃度由5%增大到20%時相對反應速率隨乳糖濃度增加而增大，隨乳糖濃度的繼續增加，相對反應速率不再增大；由于實驗中無關變量相同且適宜，所以提高反應溫度，酶的活性下降，相對反應速率將減小。3．(2017·鎮江一模)下列與酶有關的實驗，其中設計思路正確的是()A．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響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．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為7、9、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響解析：選B過氧化氫在高溫條件下會分解，故不宜用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響；研究酶的高效性最好用酶和無機催化劑進行對照；因為蔗糖無論水解與否，都不與碘液反應，從而無法判斷淀粉酶是否可以將蔗糖分解；胃蛋白酶的最適pH為1.5，故不能選用pH為7、9、11的緩沖液驗證pH對胃蛋白酶活性的影響。4．(2017·蘇州一模)下列有關酶的敘述，正確的是()A．酶的合成都要經過轉錄和翻譯兩個過程B．酶可提供化學反應所需的活化能C．ATP合成酶都存在于線粒體中D．比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率可證明酶具有高效性解析：選D有的酶為RNA，其合成無需翻譯過程；酶的作用是降低化學反應的活化能；光合作用和呼吸作用都可產生ATP，ATP合成酶存在于細胞質基質、線粒體、葉綠體。5．(2018·泰安檢測)細胞代謝中某種酶與其底物、產物的關系如圖所示，下列有關敘述錯誤的是()A．酶1與產物b結合后失活，說明酶的功能由其空間結構決定B．酶1的變構位點和活性位點的結構取決于特定的氨基酸序列C．酶1有兩種底物且能與產物b結合，因此酶1不具有專一性D．酶1與產物b的相互作用可以防止細胞生產過多的產物a解析：選C由題圖可知，兩種不同形態的底物在酶1的作用下形成產物a，產物a與第三種底物在酶2的催化下形成了產物b，當產物b濃度高時，可以與酶1在其變構位點上結合，導致酶1的空間結構發生改變，酶1失活，不能與前兩種底物結合，不再形成產物a。當產物b濃度低時，產物b從酶1變構位點上脫離，酶1恢復活性，這樣可以保持細胞內產物a含量的相對穩定。兩種底物和產物b之所以能夠與酶1特異性結合，是由酶1的空間結構決定的，體現了酶的專一性。6．(2017·常州一模)下列與酶有關的實驗探究中，設計思路最合理的是()A．利用H2O2溶液作為底物探究溫度對酶活性的影響B．利用肝臟研磨液催化H2O2的分解探究酶的高效性C．利用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖水解探究酶的專一性D．利用pH分別為5、7、9的緩沖液探究胃蛋白酶的最適pH解析：選C溫度影響H2O2的分解，H2O2和H2O2酶不宜作為實驗材料來探究溫度對酶活性的影響，A錯誤；利用肝臟研磨液和FeCl3溶液分別催化H2O2的分解可以探究酶的高效性，B錯誤；胃蛋白酶的適宜pH為2.0左右，D錯誤。7．(2017·鹽城二模)某興趣小組利用如下裝置探究H2O2在不同條件下的分解，實驗中所用各種溶液的量相同。下列有關敘述正確的是()A．裝置甲中H2O2分解所需要的活化能比裝置乙的少B．量筒Ⅰ、Ⅱ收集到的水的體積代表了O2的產生量C．可以用裝置乙來做“探究溫度對酶活性的影響”實驗D．將裝置甲中的FeCl3溶液換為酵母菌溶液可驗證酶具有專一性解析：選B由圖可知：實驗的自變量是催化劑的種類，與無機催化劑相比，酶具有高效性，酶能顯著降低化學反應的活化能，故裝置甲中H2O2分解所需要的活化能比裝置乙的多，A錯誤。因變量是氣體的產生量，實驗中收集到水的體積代表了產生O2的量，B正確。溫度影響H2O2分解，不適宜用H2O2研究溫度對酶活性的影響實驗，C錯誤。驗證酶具有專一性，可以用同種底物，不同酶；將裝置甲中的FeCl3溶液換為酵母菌溶液，甲、乙兩組的變量為酵母菌和H2O2酶，酵母菌產生的酶具有多種，不符合單一變量原則，D錯誤。8．(2018·淮安5月模擬)下列有關酶的實驗設計思路錯誤的是()A．利用過氧化氫、新鮮豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性C．利用凝乳蛋白酶和牛奶探究溫度對酶活性的影響D．利用胰蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響解析：選B新鮮豬肝研磨液含過氧化氫酶可催化過氧化氫的分解，氯化鐵作為無機催化劑也能催化過氧化氫的分解，但過氧化氫酶具有高效性，因此可以利用過氧化氫、新鮮豬肝研磨液和氯化鐵研究酶的高效性，A正確；淀粉酶催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶來驗證酶的專一性，加碘液都不會變藍色，無法驗證蔗糖是否被水解，B錯誤；凝乳蛋白酶能水解蛋白質，在不同溫度下，凝乳蛋白酶的活性不同，故可利用凝乳蛋白酶和牛奶探究溫度對酶活性的影響，C正確；胰蛋白酶的最適pH為7.0左右，因此可利用胰蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響，D正確。9．(2018·蘇州檢測)如圖是“比較H2O2在不同條件下的分解”實驗的4個組別，下列相關的敘述，錯誤的是()A．組別1號與2號對照，說明加熱能降低化學反應的活化能B．組別1號與4號對照，說明酶具有催化性C．組別3號和4號實驗不能置于90℃水浴中進行D．溫度是組別3號與4號的無關變量解析：選A加熱使H2O2分子從常態轉變成容易反應的活躍狀態，并不能降低反應的活化能，A錯誤；組別1號與4號對照，說明酶具有催化性，B正確；在90℃水浴中，H2O2會分解產生氧氣，故組別3號和4號實驗不能置于90℃水浴中進行，C正確；溫度是組別3號與4號的無關變量，D正確。10．某同學探究過氧化氫在不同條件下的分解情況，結果記錄如下表，與此相關的分析正確的是()處理eq\o(\s\up7(試管),\s\do5(編號))H2O23.5%FeCl320%肝臟研磨液溫度實驗現象12mL//室溫－22mL//90℃＋＋32mL2滴/室溫＋＋＋＋42mL/2滴室溫＋＋＋＋＋＋注：表中“＋”的數目表示氣泡產生的多少，“－”表示無氣泡產生。A．本實驗試圖研究酶的專一性、高效性和溫度對酶活性的影響B．試管2、3和4的處理都可降低H2O2分解反應的活化能C．設置的4號試管是本實驗的實驗組，其他三組是對照組D．若把4號試管迅速放在90℃環境中，實驗現象將與2號試管的相近11.(多選)右圖為pH對作用于同一底物的兩種水解酶活性的影響，相關敘述正確的是()A．在兩種不同的pH條件下，酶1活性可能相同B．將酶2由pH＝9轉移到pH＝6的環境中，活性上升C．與酶2相比較，酶1更耐受堿性環境D．在任何溫度條件下，pH＝5時，酶1的活性高于酶2解析：選AC由圖可知，pH不同，酶1的活性可能相同，酶1對堿性環境耐受性較強；當pH為9時，酶2失活，調節pH后酶活性不會恢復；酶充分發揮其活性除受pH影響外，還受溫度影響，當溫度較高時，酶1、酶2均失活。12．(2018·泗洪月考，多選)如圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率(或生成物)變化。下列有關敘述正確的是()A．圖①虛線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，其他條件不變時，生成物的量與反應時間的關系C．圖③可表示在反應開始的一段時間內，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ABD酶濃度增加，反應速率加快，但不能改變生成物的量，生成物的量由反應物的量決定，A、B正確。反應一段時間后，底物濃度降低，反應速率下降，C錯誤。酶的催化效率比無機催化劑效率高，D正確。二、非選擇題13．(2018·儀征中學月考)現有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組為探究不同溫度條件下這兩種淀粉酶的活性，設計實驗如下：實驗原理：溫度等條件可以影響酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下產生麥芽糖；用分光光度計測量溶液的吸光度時，物質含量越多，其吸光度越大，因此可測出物質的相對含量。實驗材料：一定濃度的淀粉溶液、相同濃度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、溫度計等。實驗過程：如下表所示。組別步驟12345678a、設置水浴缸溫度(℃)2030405020304050b、取8支試管各加入淀粉溶液(mL)，分別保溫5分鐘1010101010101010c、另取8支試管各加入等量淀粉酶溶液，分別保溫5分鐘酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶Bd、將同組兩個試管中的淀粉溶液與淀粉酶溶液混合搖勻，保溫5分鐘。實驗結果：用分光光度計對各組淀粉含量進行檢測，結果如圖所示。(1)該實驗的自變量是_________________，無關變量有_________________________________________(至少寫出2種)。(2)根據實驗結果分析，下列敘述正確的是()A．酶A在20℃條件時活性較高B．酶A的活性小于酶B的活性C．酶B在40℃條件時活性較高D．大于50℃條件時，酶A失活(3)此實驗用分光光度計檢測底物淀粉的剩余量表示酶的活性，________(填“能”或“不能”)用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要進一步探究酶B的最適溫度，實驗設計的主要思路應是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)自變量是在實驗過程中可以變化的量，根據表格可以看出本實驗有兩個自變量，即酶的種類和溫度。因變量是在實驗過程中隨自變量變化而變化的量。其他為無關變量。(2)用分光光度計測量溶液的吸光度時，物質含量越多，其吸光度越大。酶A在20℃條件時淀粉含量較多，酶活性相對其他溫度時較低，A錯誤。由圖可知，在20～50℃范圍內，酶A活性逐漸增強，酶B活性先增強后減弱，B錯誤。酶B在40℃條件時測量相對值最低，活性較高，C正確。在20～50℃范圍內，酶A活性在增強，不能判斷50℃以后的趨勢，D錯誤。(3)用斐林試劑檢測時需水浴加熱，對酶的活性產生影響，使實驗結果不可靠。(4)由圖可知：30～40℃，隨溫度的升高酶B活性升高；40～50℃，隨溫度的升高酶B活性降低，在預實驗的基礎上要進一步探究酶的最適溫度，可在30～50℃之間設置較小溫度梯度進行研究。答案：(1)溫度、酶的種類溶液的量、反應時間、pH等(至少2種)(2)C(3)不能斐林試劑檢測時需水浴加熱，導致反應體系溫度發生改變，影響實驗結果(4)在30～50℃設立較小溫度梯度進行分組實驗，按上述步驟進行實驗，分析結果，得出結論14．(2018·南京一檢)某課外活動小組用淀粉酶探究pH對酶活性的影響，得到如圖所示的實驗結果。請回答相關問題：(1)酶活性是指__________________________，該實驗的自變量是________，以______________作為檢測因變量的指標。(2)如圖所示的實驗結果與預期不符，于是活動小組又進行________(填“對照”“對比”或“重復”)實驗，得到與上圖無顯著差異的結果。查閱資料后發現，鹽酸能催化淀粉水解。因此推測，該實驗中淀粉可能是在________和______的作用下分解的。pH為3條件下的酶活性__________(填“小于”“等于”或“大于”)pH為9條件下的酶活性，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在常溫、常壓下，與鹽酸相比，淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著，判斷依據是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)實驗目的是探究酶活性與pH的關系，故自變量是pH。由題圖可知，因變量檢測指標是反應1h后淀粉的剩余量。(2)題圖所示的實驗結果與預期不符，需要進行重復實驗，以排除偶然因素對實驗結果的干擾。由于鹽酸可以催化淀粉的水解，因此在酸性條件下，淀粉可能是在淀粉酶和鹽酸的共同作用下水解的。pH為3條件下的反應速率與pH為9條件下的反應速率基本相同，但在pH為3的條件下，淀粉的分解是鹽酸和淀粉酶共同催化實現的，故此時的酶活性小于pH為9條件下的酶活性。(3)pH為1時，淀粉酶的活性受抑制，淀粉的分解是鹽酸催化的結果，pH為7時淀粉的分解是淀粉酶催化的結果，題圖中1h后，pH為7條件下的淀粉剩余量小于pH為1條件下的剩余量，故淀粉酶的催化效果更顯著。答案：(1)酶對化學反應的催化效率pH1h后淀粉剩余量(2)重復淀粉酶鹽酸小于兩種條件下反應速率基本相同，但pH為3的條件下，有鹽酸催化淀粉分解干擾實驗結果(3)1h后，pH為7的條件下淀粉的剩余量小于pH為1條件下淀粉的剩余量第二講ATP與細胞呼吸第1課時ATP與細胞呼吸的類型、過程eq\a\vs4\al([感性認知])eq\a\vs4\al([理性歸納])(一)細胞的能量通貨ATP1.如圖表示ATP水解產生ADP的過程。請回答下列問題(1)圖中A表示腺苷，P代表磷酸基團，ATP脫去兩個磷酸基團后可作為RNA(物質)基本結構單位的一種。(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表示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，在高等植物細胞內ATP在葉綠體、細胞質基質和線粒體等部位產生。1.ATP的五點必記(1)ATP的結構：(2)生成ATP的途徑：(3)ATP與ADP的相互轉化：ADP＋Pi＋能量eq\o(,\s\up7(酶1),\s\do5(酶2))ATP(4)ATP的功能：ATP是細胞生命活動的直接能源物質。(5)ATP的利用：主動運輸、發光發電、肌肉收縮、物質合成、大腦思考等。(二)探究酵母菌細胞呼吸的方式2.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。2.圖解實驗原理和操作過程(1)實驗原理：(2)實驗過程：(三)細胞呼吸的類型之一有氧呼吸3.據有氧呼吸的過程圖，回答下列問題(1)寫出三個階段的場所：細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜。(2)填寫下列物質變化所屬階段：①ATP的產生②CO2的產生③[H]的產生④H2O的利用⑤O2的利用⑥[H]的利用⑦H2O的產生第一階段：①③，第二階段：①②③④，第三階段：①⑤⑥⑦。(3)產生能量最多的是第三階段。(4)寫出有氧呼吸的反應式為：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量3.熟記有氧呼吸的反應物、生成物及場所的對應關系4.理清有氧呼吸過程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。(四)細胞呼吸的類型之二無氧呼吸4.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。5.圖解無氧呼吸的兩種類型6.熟記兩種類型無氧呼吸的反應式(1)酒精發酵：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量(2)乳酸發酵：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋能量7.明確不同生物無氧呼吸的產物不同------------------------------eq\a\vs4\al([高頻考點·講練悟通])------------------ATP的結構與功能命題點1考查ATP的結構與核酸的關系1．(2018·常州一檢)據圖判斷，有關敘述錯誤的是()A．甲物質含有的元素為C、H、O、N、PB．乙物質為腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本組成單位之一C．甲、乙、丙中都含有高能磷酸鍵D．丙物質為腺苷，丁可用于某些脂質的合成解析：選C由題圖可知，甲為ADP，乙為AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，丙為腺苷，丁為磷酸。腺苷由一分子核糖(組成元素為C、H、O)、一分子腺嘌呤(組成元素為C、H、O、N)構成；腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本組成單位之一；圖中ATP、甲中含高能磷酸鍵，乙、丙中不含高能磷酸鍵；丙是腺苷，丁是磷酸，磷酸可用于磷脂的合成。2．(2018·常州中學月考)ATP是細胞的能量通貨，是生命活動的直接能源物質，下圖為ATP的結構和ATP與ADP相互轉化關系式。下列說法正確的是()A．圖1中的A代表腺苷，b、c為高能磷酸鍵B．圖2中反應向右進行時，圖1中的c鍵斷裂并釋放能量C．生物體內的ATP含量很多，從而保證了生命活動所需能量的持續供應D．酶1和酶2所催化的化學反應是可逆反應解析：選B圖1中的A代表腺嘌呤，圖中A與核糖構成腺苷，A錯誤；圖2中反應向右進行時，圖1中的c鍵斷裂并釋放能量，B正確；生物體內的ATP含量很少，但是轉化非常迅速，從而保證了生命活動所需能量的持續供應，C錯誤；酶1和酶2是兩種不同的酶，且兩個過程中能量的來源不同，所以兩個過程不是可逆反應，D錯誤。拓展·歸納圖解不同化合物中的“A”ATP中的A為腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)所有“A”的共同點是都含有腺嘌呤DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸中的A為腺嘌呤命題點2考查ATP的合成、利用及與細胞代謝的關系3．(2018·海安中學月考)ATP是細胞的能量“通貨”，細胞內還有與ATP結構類似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物，但ATP用途較為廣泛。下列有關敘述錯誤的是()A．ATP分子能在細胞膜上某些蛋白質的催化下水解B．CTP中高能磷酸鍵全部水解后的產物能作為合成DNA分子的原料C．GTP的合成常伴隨放能反應，而吸能反應不一定伴隨GTP的水解D．UTP是三磷酸尿苷的英文名稱縮寫，其分子中含有2個高能磷酸鍵解析：選BATP在細胞膜上載體蛋白的催化下會水解，A正確；CTP與ATP的結構類似，CTP中高能磷酸鍵全部水解后得到胞嘧啶核糖核苷酸，該物質是合成RNA的原料，B錯誤；GTP的合成常伴隨放能反應，而吸能反應不一定伴隨GTP的水解，也可能是ATP、CTP等的水解，C正確；根據ATP的結構可知，UTP是三磷酸尿苷的英文名稱縮寫，其分子中含有2個高能磷酸鍵，D正確。4．(2018·揚州檢測)下列有關ATP的敘述錯誤的是()A．ATP和ADP的相互轉化保證了機體對能量的需求B．圖中兩次ATP的水解，后者能量可用于各項生命活動C．圖中兩次合成ATP，前者能量來源于光能且在人體細胞中不會發生D．ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤構成解析：選D細胞中ATP和ADP的相互轉化時刻不停地發生并且處于動態平衡之中，保證了機體對能量的需求；圖中兩次ATP的水解，前者能量儲存在有機物中，后者能量可用于各項生命活動；圖中兩次合成ATP，前者ATP的合成是通過光合作用，所需能量來源于光能，在人體細胞中不會發生；ATP由3個磷酸基團和1個腺苷(由腺嘌呤和核糖結合而成)構成。拓展·歸納多角度理解ATP的合成與水解細胞呼吸的類型和過程命題點1考查細胞呼吸的物質轉化1．下圖表示萌發的小麥種子中可能發生的相關生理過程，a～e表示物質，①～④表示過程。下列有關敘述正確的是()A．催化反應②和④的酶都存在于細胞質基質中B．圖中物質c為[H]，它只在有氧呼吸過程中產生C．圖中①②過程主要發生在小麥種子萌發的早期，其中e為ATPD．①④③過程為有氧呼吸的三個階段，其中物質a、d分別是丙酮酸和O2解析：選D題圖為細胞呼吸的全過程，①②過程為無氧呼吸，①④③過程為有氧呼吸，a、b、c、d、e分別表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；催化反應②和④的酶分別存在于細胞質基質和線粒體基質中；無氧呼吸的第一階段也產生[H]。2．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。拓展·歸納eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(細胞呼吸中反應物、生成物、場所),\s\do5(與呼吸類型的關系)))命題點2考查細胞呼吸中的能量代謝3．(2018·泰州中學月考)從內地到西藏很多人會出現乏力現象，原因是在缺氧的環境下細胞呼吸作用的方式發生了改變，下列相關敘述錯誤的是()A．無氧呼吸增強，導致內環境乳酸增多、pH略有下降B．無氧呼吸增強，導致細胞釋放的能量減少C．細胞質基質產生的能量增強，線粒體產生的能量減少D．由于氧氣缺乏，導致第一階段產生的丙酮酸減少，影響了第二、三階段的進行解析：選D由于氧氣缺乏，會影響第二、三階段的進行，使第一階段產生的丙酮酸增加。4．下圖表示生物體內進行的能量釋放、轉移和利用過程。下列有關敘述正確的是()A．a過程的完成一定伴隨H2O和CO2的生成B．在人體劇烈運動過程中，肌肉細胞產生的甲中不含有乳酸C．人體細胞中完成c過程的場所主要是線粒體D．在寒冷時，人體內過程a會加快解析：選Da過程可表示有氧呼吸與無氧呼吸過程，無氧呼吸過程不產生H2O，無氧呼吸中的乳酸途徑也不產生CO2；在人體劇烈運動過程中，肌肉細胞進行無氧呼吸產生乳酸；c過程表示ATP水解釋放能量，用于各項生命活動，而線粒體是細胞的“動力車間”，是主要的產能場所，不是主要的耗能場所；寒冷時，人體會加快新陳代謝，增加產熱，因此過程a要加快。拓展·歸納eq\o(\s\up7(細胞呼吸中[H]和ATP的來源和),\s\do5(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------------------------------eq\a\vs4\al([專題微課·重點培優])------------------難點專攻之(二)——細胞呼吸方式的判斷與實驗探究[要點指津]一、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)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∶6。2．無氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或C6H12O6∶乳酸＝1∶2。3．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∶4。4．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∶1二、細胞呼吸類型的判斷1．據反應物、產物及物質的量的關系判斷細胞呼吸方式(1)據反應物和產物判斷：(2)據物質的量的關系進行判斷：氣體變化特點判斷方法實例無CO2釋放細胞只進行產生乳酸的無氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積不發生變化馬鈴薯塊莖的無氧呼吸不消耗O2，但釋放CO2細胞只進行產生酒精和CO2的無氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積增大酵母菌的無氧呼吸CO2釋放量＝O2消耗量細胞只進行有氧呼吸或同時進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積不變化，但若將釋放的CO2吸收，可引起氣體體積減小人體的細胞呼吸CO2釋放量大于O2消耗量(反應物為葡萄糖)eq\f(VCO2,VO2)＝eq\f(4,3)有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等酵母菌在O2濃度較低時的細胞呼吸eq\f(VCO2,VO2)>eq\f(4,3)無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸1<eq\f(VCO2,VO2)<eq\f(4,3)有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于無氧呼吸2．據反應場所判斷三、設計實驗探究細胞呼吸的方式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[演練沖關]1．測定下列哪一項，可簡便而且準確地判斷貯存的小麥種子的細胞呼吸方式()A．有無酒精生成B．有無水生成C．有無有機物消耗D．O2消耗量與CO2生成量的比值解析：選DO2消耗量與CO2生成量可以簡便、準確測定，若二者比值等于1，則小麥種子進行的是有氧呼吸，若比值為0則小麥種子進行的是無氧呼吸，若比值在0～1之間，則小麥種子既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸。2．(2018·揚州中學月考)不同種類的生物在不同的條件下呼吸方式不同。下列對生物細胞呼吸方式的判斷，錯誤的是()A．若只釋放CO2，不消耗O2，則細胞只進行無氧呼吸B．若CO2的釋放量多于O2的吸收量，則細胞既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸C．若CO2的釋放量等于O2的吸收量，則細胞可能只進行有氧呼吸D．若既不吸收O2也不釋放CO2，則說明該細胞已經死亡解析：選D若既不吸收O2也不釋放CO2，則說明該細胞已經死亡或者正進行產生乳酸的無氧呼吸。3．(2018·徐州三模)下面三個裝置可用于研究萌發種子的呼吸作用方式及其產物，有關分析錯誤的是()A．甲裝置可用于探究呼吸作用是否產生熱量B．乙裝置有色液滴向左移動，說明種子萌發只進行有氧呼吸C．丙裝置可用于探究萌發種子的呼吸作用是否產生CO2D．三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都需要設置對照實驗解析：選B甲裝置中含有溫度計，可用于探究萌發種子的呼吸作用是否產生熱量，A正確；乙裝置中NaOH溶液可吸收呼吸作用產生的CO2，則有色液滴向左移動可代表呼吸作用消耗了氧氣，因此該裝置可用于探究萌發的種子是否進行有氧呼吸，但不能說明種子萌發只進行有氧呼吸，B錯誤；丙裝置中澄清石灰水可檢測CO2，因此該裝置可用于探究萌發種子的呼吸作用是否產生CO2，C正確；微生物也會進行呼吸作用，所以三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都需要設置對照實驗，D正確。4．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培養液，當通入不同濃度的氧氣時，在相同時間內其產生的C2H5OH和CO2的量(mol)如下表所示。通過對表中數據分析可得出的結論是()氧濃度(%)abcd產生CO2的量(mol)912.51530產生酒精的量(mol)96.560A.a濃度時酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖速率等于無氧呼吸消耗葡萄糖速率B．b濃度時酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于無氧呼吸消耗葡萄糖速率C．c濃度時有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發酵D．d濃度時酵母菌只進行有氧呼吸不進行無氧呼吸解析：選D由表可知，a濃度時，產生酒精的量等于產生CO2的量，酵母菌只進行無氧呼吸；b濃度時，有氧呼吸消耗(12.5－6.5)÷6＝1(mol)葡萄糖，無氧呼吸消耗6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖，無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大；c濃度時，無氧呼吸消耗6÷2＝3(mol)葡萄糖，有氧呼吸消耗(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖，有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精發酵；d濃度時，酵母菌沒有產生酒精，只進行有氧呼吸不進行無氧呼吸。5．(2018·許昌三校聯考)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氧氣的量，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。[高考真題集中研究——找規律]A．突變酵母乙醇代謝途徑未變B．突變酵母幾乎不能產生[H]C．氧氣充足時，野生型酵母種群增殖速率大于突變體D．通入氧氣后，突變酵母產生ATP的主要部位是線粒體解析：選BD據圖分析可知，與野生型酵母相比，突變酵母乙醇代謝途徑未變，只是線粒體中的呼吸鏈中斷；分析題圖可知，突變酵母可以進行無氧呼吸，在第一階段能夠產生[H]；氧氣充足時，野生型酵母可進行有氧呼吸，產生能量多，通過出芽生殖快速繁殖后代，而突變酵母不能進行有氧呼吸，產生的能量少，繁殖的速度慢；據圖可知，突變酵母的呼吸鏈中斷，通入氧氣后，突變酵母產生ATP的部位只有細胞質基質。2．(2016·北京高考)葡萄酒釀制期間，酵母細胞內由ADP轉化為ATP的過程()A．在無氧條件下不能進行 B．只能在線粒體中進行C．不需要能量的輸入 D．需要酶的催化解析：選D釀制葡萄酒時，酵母細胞進行無氧呼吸能發生ADP轉化為ATP的過程；酵母細胞進行無氧呼吸的場所是細胞質基質(胞質溶膠)，在此處能發生ADP轉化為ATP的過程；ADP需要有能量的輸入才能轉化為ATP；酵母細胞內由ADP轉化為ATP時需要ATP合成酶的催化。3．(2016·上海高考)人骨骼肌內的白肌細胞含少量線粒體，適合無氧呼吸、進行劇烈運動。白肌細胞內葡萄糖氧化分解的產物有()①酒精②乳酸③CO2④H2O⑤ATPA．①③⑤ B．②④⑤C．①③④⑤ D．②③④⑤解析：選D由題意可知，白肌細胞的呼吸方式有無氧呼吸和有氧呼吸兩種，因此白肌細胞內葡萄糖氧化分解的產物有CO2、H2O、ATP、乳酸。4．(2015·海南高考)ATP是直接為細胞生命活動提供能量的有機物。關于ATP的敘述，錯誤的是()A．酒精發酵過程中有ATP生成B．ATP可為物質跨膜運輸提供能量C．ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量D．ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成解析：選D酵母菌進行酒精發酵過程中有ATP生成；ATP可為主動運輸提供能量；ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵水解可釋放能量，為生命活動供能；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成。5．(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。6．(2012·安徽高考)為探究酵母菌的細胞呼吸，將酵母菌破碎并進行差速離心處理，得到細胞質基質和線粒體，與酵母菌分別裝入A～F試管中，加入不同的物質，進行了如下實驗(見下表)。試管編號加入的物質細胞質基質線粒體酵母菌ABCDEF葡萄糖－＋－＋＋＋丙酮酸＋－＋－－－氧氣＋－＋－＋－注：“＋”表示加入了適量的相關物質，“－”表示未加入相關物質。(1)會產生CO2和H2O的試管有____________，會產生酒精的試管有____________，根據試管__________的實驗結果可判斷出酵母菌進行無氧呼吸的場所(均填試管編號)。(2)有氧呼吸產生的[H]，經過一系列的化學反應，與氧結合形成水。2,4-二硝基苯酚(DNP)對該氧化過程沒有影響，但使該過程所釋放的能量都以熱的形式耗散，表明DNP使分布在______________的酶無法合成ATP。若將DNP加入試管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)繼續進行。解析：(1)酵母菌在有氧條件下(即E試管)能產生CO2和H2O；線粒體能利用丙酮酸，不能直接分解葡萄糖，故C試管也能產生CO2和H2O。據表分析可知，能夠產生酒精的試管有B和F。若要研究酵母菌進行無氧呼吸的場所，必須在無氧條件下進行對照實驗，因此通過B、D、F試管的實驗結果可以作出判斷。(2)[H]與O2結合形成水的過程發生在線粒體內膜上，故DNP使分布在線粒體內膜上的酶無法合成ATP。DNP不影響葡萄糖的氧化分解。答案：(1)C、EB、FB、D、F(2)線粒體內膜能[調研試題重點研究——明趨勢]一、選擇題1．(2017·蘇北四市一模)下列關于ATP的敘述，正確的是()A．大腸桿菌細胞產生ATP的主要場所是線粒體B．細胞連續分裂時，伴隨著ATP與ADP的相互轉化C．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的結構與核苷酸很相似D．ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成解析：選B大腸桿菌是原核細胞，只有一種細胞器，即核糖體；ATP中的T表示“三”個；ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組成。2．如圖為ATP的結構示意圖，下列相關敘述正確的是()A．圖中①也是構成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C．圖中③是mRNA與質粒共有堿基之一D．圖中④是構成DNA的基本組成單位之一解析：選C由圖中信息可知①～④分別是核糖、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錯誤；ATP分子中有3個磷酸鍵，但高能磷酸鍵只有2個，B錯誤；質粒為環狀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成RNA的基本組成單位之一，D錯誤。3．(2017·鎮江一模)如圖表示細胞呼吸的主要過程，下列說法正確的是()A．過程①②只能在有氧條件下進行B．破傷風桿菌和大腸桿菌能進行過程①②C．人體中進行過程②的場所是線粒體內膜D．過程①②③④都能在植物細胞中發生解析：選D反應①在有氧和無氧條件下都能進行，反應②是有氧呼吸的第二、三階段，必須在有氧條件下進行，發生場所分別為線粒體基質、線粒體內膜，A、C錯誤；破傷風桿菌是厭氧菌，不能進行有氧呼吸，B錯誤；過程④是乳酸發酵的第二階段，在馬鈴薯塊莖和甜菜的塊根中可以發生，D正確。4．(2018·栟茶中學月考)當向一瓶混有酵母菌的葡萄糖培養液中通入不同濃度的O2時，其產生的酒精和CO2的量如圖所示。下列說法合理的是()A．培養液中的酵母菌數量增長曲線是“J”型曲線B．酵母菌的呼吸方式與基因沒有關系C．O2濃度為b時，酵母菌有氧呼吸產生的CO2的量為12.5molD．隨著培養液中O2濃度的變化，酵母菌的呼吸方式也可能發生改變解析：選D培養液中的酵母菌數量增長曲線是“S”型曲線，A錯誤。與酵母菌呼吸方式有關的酶是在基因的控制下合成的，B錯誤。O2濃度為b時，酵母菌產生6.5mol酒精和12.5molCO2，酵母菌進行有氧呼吸和無氧呼吸；無氧呼吸產生6.5mol酒精的同時產生6.5molCO2，則有氧呼吸產生的CO2為12.5－6.5＝6mol，C錯誤。O2濃度為a時，酵母菌只進行無氧呼吸；O2濃度為d時，酵母菌只進行有氧呼吸，D正確。5．下列關于細胞呼吸的敘述錯誤的是()A．有氧呼吸和無氧呼吸共同的中間產物有丙酮酸B．葉肉細胞中細胞呼吸產生的ATP不能用于光合作用的暗反應C．無氧呼吸釋放少量能量，不徹底氧化產物中儲存有能量未釋放D．人體長時間的劇烈運動中肌肉細胞產生CO2的量多于O2的消耗量解析：選D有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，都能形成中間產物丙酮酸；葉肉細胞中光合作用暗反應需要的ATP來自光反應，不能由細胞呼吸提供；與有氧呼吸相比，無氧呼吸釋放的能量較少，未釋放出來的能量儲存在不徹底氧化產物中；人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，無CO2產生，人體細胞在有氧呼吸過程中，O2消耗量等于CO2的生成量，因此人體長時間的劇烈運動中肌肉細胞產生的CO2量等于O2的消耗量。6．(2018·泰興月考)為研究酵母菌的呼吸方式，某生物小組制作了如圖中a～f所示裝置，下列判斷不合理的是()A．若a裝置液滴不移動，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行無氧呼吸B．若a裝置液滴左移，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行有氧呼吸C．連接e→d→c→d，并從e左側通氣，可驗證酵母菌進行了有氧呼吸D．在f中的液面有石蠟油，并形成油膜，連接f→d，d中石灰水變渾濁，可驗證酵母菌進行了無氧呼吸解析：選B由圖分析可知：a中液滴移動的距離代表裝置中氧氣的消耗量，b中液滴移動的距離代表氧氣消耗量與二氧化碳釋放量的差值，若a裝置液滴不移動，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行無氧呼吸，A正確。若a裝置液滴左移，說明有氧氣的消耗；b裝置液滴右移，說明酵母菌呼吸釋放的二氧化碳多于消耗的氧氣，綜合分析可知，酵母菌同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，B錯誤。連接e→d→c→d，并從e左側通氣，可驗證酵母菌進行了有氧呼吸，C正確。在f中的液面有石蠟油，并形成油膜，可以隔絕空氣，讓酵母菌進行無氧呼吸，連接f→d，d中石灰水變渾濁，可驗證酵母菌進行了無氧呼吸，D正確。7．關于馬鈴薯塊莖細胞呼吸中[H]的來源和用途的敘述，最準確的是()①只來源于葡萄糖②只來源于丙酮酸③來源于葡萄糖、丙酮酸和水④用于生成水⑤用于生成酒精⑥用于生成乳酸A．無氧呼吸為①④ B．無氧呼吸為②⑥C．有氧呼吸為①⑤ D．有氧呼吸為③④解析：選D無氧呼吸過程中，馬鈴薯塊莖細胞呼吸中[H]只來源于葡萄糖，用于生成乳酸，即①⑥；有氧呼吸過程中，馬鈴薯塊莖細胞呼吸中[H]來源于葡萄糖、