1、1考点 4 聚焦细胞代谢的基础条件酶和 ATP1辨析酶的概念关系图2(1)本质绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所主要是核糖体或细胞核。(2)来源凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶，不能来自食物。(3)作用催化是其唯一功能，不具有调节作用，也不作为能源和组成物质。(4)场所酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。(5)活性低温只抑制酶的活性，不破坏酶的结构，但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。(6)过氧化氢分解机理的区别过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。(7)化学反应
2、的平衡点实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。(8)化学反应前后的性质和数量实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。(9)酶促反应速率和酶活性实际上二者不完全等同，因为温度和 pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。(10)催化作用和高效性的机理实际上前者是与没有催化剂对照，酶能够降低活化能；而后者是与无机催化剂对照，能够显著降低活化能。2辨析酶、激素、神经递质、抗体(1)四者均具特异性(专一性)、高效
3、性等特性。(2)激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活、分解或回收，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。(3)活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞除外)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。3读懂酶的 3类曲线(1)酶的作用原理酶能降低化学反应的活化能(如下图所示)。(2)酶的作用特性3图 1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。图 2中两曲线比较表明酶具有专一性。(3)酶的影响因素温度和 pH图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑
4、制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：反应溶液 pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。底物浓度和酶浓度图甲中 OP段的限制因素是底物浓度，而 P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。4辨清与酶相关实验设计的 5个易错点(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需
5、要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化 H2O2分解，因为底物 H2O2在加热4的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)在酶的最适 pH探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同 pH条件下，然后再将同一 pH条件下处理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。(5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。5明辨 ATP的结构(1)ATP与 ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的；从酶
6、、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看，二者的转化并不可逆。(2)ATP不等同于能量：ATP 是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为 APPP，高能磷酸键水解时能够释放出多达 30.54 kJ/mol的能量，所以 ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。(3)细胞内 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时，ATP 与 ADP的转化总处于动态平衡中。6能量转换过程和 ATP的产生与消耗转化场所 产生或消耗 ATP的生理过程细胞膜 消耗 ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质 产生 ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生 ATP：光反应消耗 ATP：暗反应和自身 DNA复制线粒体
7、产生 ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗 ATP：自身 DNA复制核糖体 消耗 ATP：蛋白质的合成细胞核 消耗 ATP：DNA 复制、转录等57ATP 产生速率与 O2供给量的关系分析(1)甲图表示 ATP产生速率与 O2供给量的关系A 点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量 ATP。AB 段表示随 O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP 的产生速率随之增加。BC 段表示 O2供给量超过一定范围后，ATP 的产生速率不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙图可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞 ATP产生速率与 O2供
8、给量关系，其 ATP来自无氧呼吸，与 O2无关。题组一 酶的本质及作用1.如图表示酶降低化学反应活化能的图解。表示没有酶催化，表示有酶催化。相关叙述正确的是( )A如果用无机催化剂在其他条件相同的情况下进行该实验，则其曲线在上方BE 2代表有酶催化时所降低的活化能C其他条件不变，E 1越大，则酶的催化效率越高D条件不变的情况下，E 2是不变的，所以增加反应体系中的酶量，反应速率也是不变的答案 C解析 如果用无机催化剂在其他条件相同的情况下进行该实验，则其曲线在的下方，曲线的上方，A 错误；E 1表示有酶参与的情况下降低的活化能，B 错误；其他条件不变，E 1越大，说明降低的化学反应的活化能越高
9、，则酶的催化效率越高，C 正确；温度、pH 等不变的情况下，化学反应的活化能(E 2)是不变的，增加反应体系中的酶量，反应速率加快，D错误。62图表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述正确的是(多选)( )A图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变B图中甲酶可能是具有催化功能的 RNAC图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶D图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活答案 ABC解析 大部分酶的化学本质是蛋白质，少数酶是 RNA，图中的乙酶用蛋白酶处理后，酶活性降低，说明乙酶的化学本质是蛋白质，被蛋白酶
10、处理后分解(分子结构改变)，图中的甲酶用蛋白酶处理后，活性不变，则说明甲酶的化学本质是具有催化作用的 RNA，如核酶等，A、B 正确；人体能维持体温的相对稳定，所以在一定范围内，人体内酶的活性不会随外界环境温度的升高而升高，所以图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶，C 正确；图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明该酶是恒温动物体内的酶，D 错误。归纳总结 强记 7类常见酶(1)DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键，用于 DNA复制。(2)RNA聚合酶用于转录时解旋及核糖核苷酸间的连接。(3)解旋酶用于 DNA复制时双链间氢键打开。(4)各种消化酶可对应催化相关大分子的水解，如淀粉
11、酶、蛋白酶、脂肪酶等。(5)细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁)、胰蛋白酶(动物细胞培养)。(6)(7)题组二 酶的影响因素辨析3下图 1中甲曲线表示在最适温度下，某种淀粉酶酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。其余两条曲线分别表示该酶促反应速率随 pH或温度的变化趋势。图 2表示该淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系。下列相关叙述正确的7是( )A图 1中 E点代表该酶的最适 pH，H 点代表该酶的最适温度B图 2所示实验条件可能是不同的底物浓度，并且浓度大小关系为 abcC若图 2所示实验条件为不同温度，则 b曲线对应的温度和图 1曲线乙中 E点所
12、对应的温度相同D若图 2所示实验条件为不同 pH，则 a曲线对应的 pH和图 1中曲线丙中 H点所对应的 pH不一定相同答案 D4为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：甲组(20 )、乙组(40 )和丙组 (60 )，测定各组在不同反应时间内的反应物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是_组。(2)在时间 t1之前，如果甲组温度升高 10 ，那么甲组酶催化反应的速度会_。(3)如果在时间 t2时，丙组温度降低 20 ，其他条件保持不变，那么在 t3时，该组反应物总量_，原因是_。答案 (1)乙 (2)升高(“变大” “增加”等同义表述亦可
13、)(3)不变 t2时丙组酶已经变性失活，降低温度酶活性无法恢复解析 (1)分析曲线图可知：乙组(40 )反应达到化学平衡所需要的时间最短，故三个温度条件下，该酶活性最高的是乙组。(2)从曲线图来看，三个温度条件较适合的是 40 ，而甲组是 20 条件下温度对某种酶活性的影响曲线，故在时间 t1之前，反应尚未达到化学平衡之前，如果甲组温度提高 10 ，那么甲组酶催化反应的速度会加快。(3)丙组为 60 条件下温度对某种酶活性的影响曲线，由图可知，在时间 t2时，产物浓度8不再改变，高温时酶已经失活。此时丙组温度降低 20 ，酶活性也不会恢复，其他条件保持不变，那么在 t3时，丙组产物总量不变。题
14、组三 酶的相关实验辨析与设计5取 3支试管分别加入等量唾液淀粉酶溶液，标注为 A、B、C 三组，并分别调整到 0 、37 、 100 ，然后在每支试管中加入温度分别为 0 、37 、100 的等量淀粉，保持各组温度 10分钟后，继续进行检测实验。下列关于该实验的说法，合理的是( )A若向三支试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀B该实验的对照组是 A组，实验组是 B、C 组C只要在 0 和 100 之间每隔 10 设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度D若向三支试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都可能出现蓝色答案 D解析 37 属于适宜温度条件，淀粉会有一定
15、程度的水解，因此 B试管会产生砖红色沉淀，而在高温条件下酶的活性丧失，0 时酶活性受到抑制，因此 A、C 试管不出现砖红色沉淀，A错误；实验的对照组应该是在适宜温度条件下的实验装置，B 组是对照组，A、C 组是实验组，B 错误；在 0 和 100 之间每隔 10 设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度范围，但不能确定最适温度，C 错误；三种温度条件下，10 分钟后，A、C 组淀粉不水解，B 组淀粉可能不完全水解，因此试管内液体颜色都可能出现蓝色，D 正确。6(2018江苏苏、锡、常、镇调研)天然漆酶在造纸业中常作为漂白助剂使用，但天然漆酶的稳定性较差，在应用环境条件下易失活，某研究小组采用
16、PA、SA、MA 三种化学试剂对天然漆酶进行修饰，研究酶热稳定性的变化情况。请分析回答下列问题：(1)漆酶可以催化木质素的降解，不能催化纤维素的降解，这表明酶具有_。(2)图 1表示不同温度下漆酶对纸浆中两种染料的漂白效果的差异，漂白效果最适的温度是_，60 时两条曲线重合的原因是_。9(3)采用 PA、SA、MA 三种化学试剂对天然漆酶进行修饰，实验如下：A B C D 分组步骤 天然漆酶 PA修饰酶 SA修饰酶 MA修饰酶1 加酶液 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL2 加缓冲液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL3 加底物 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL4
17、 条件控制分别置于 50 的水浴中，每隔 1 h取样，冰浴冷却至 0 后，测定酶活力(天然漆酶活力记为 100%)。步骤 2中加缓冲液的目的是_，步骤 4中冰浴的目的是_。实验结果如图 2所示，可以看出：50 条件下，三种化学修饰_(填“都能提高” “都不能提高”或“部分提高”)酶的稳定性。(4)根据上述实验分析，酶制剂_(填“能”或“不能”)在最适温度下长期保存，原因是_。答案 (1)专一性 (2)50 (左右) 过高的温度影响酶分子结构，酶活性下降 (3)控制pH 使反应停止，以准确测定酶的活力 都能提高 (4)不能 在最适温度下反应一段时间后，酶的活力会下降(在最适温度下酶的空间结构不一
18、定是最稳定的)解析 (1)根据题中表述的信息“漆酶可以催化木质素的降解，不能催化纤维素的降解”可直接判断这体现了酶催化作用的专一性特点。(2)分析图 1，可以看出 50 左右时漆酶对两种染料的脱色率最高，由此判断该温度为漆酶的最适温度。60 时两条曲线重合的原因是温度过高，部分酶的空间结构被破坏，使酶活性下降。(3)由于 pH在本实验中属于无关变量，因此步骤 2中加缓冲液的目的是调节反应液的 pH至最适。步骤 4中冰浴的目的是终止反应，以准确测定酶的活力。分析图 2可知，与天然漆酶组对照，其他三组酶活力均较高，说明三种化学修饰都能提高酶的热稳定性。(4)由图 2可知，随着保存时间的延长，酶的活
19、力下降，由此判断在最适温度下，酶制剂不能长期保存。7(经典高考题)已知 2H2O2=2H2OO 2，可以通过观察反应过程中 O2的生成速度(即气10泡从溶液中释放的速度)来判断 H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题：实验材料与用具：适宜浓度的 H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl 3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)实验步骤：_。(2)实验结果预测及结论：整个实验中不同处理的试管中 O2的释放速度从快到慢依次是_。由此可得出的结论是_。(3)如果仅将
20、实验中的恒温水浴改为 80 ，重做上述实验，O 2释放的速度最快的是_，原因是_。答案 (1)取 3支试管，各加入等量且适量的 H2O2溶液，放入 37 恒温水浴锅中保温适当时间；分别向上述 3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl 3溶液和过氧化氢酶溶液；观察各试管中释放气泡的快慢(2)加入过氧化氢酶的试管加入 3.5%FeCl3溶液的试管加入蒸馏水的试管 过氧化氢酶具有催化作用和高效性(3)加入 3.5%FeCl3溶液的试管 酶的活性受温度的影响，高温使过氧化氢酶失去活性，而无机催化剂对温度不敏感，对其催化作用的影响小解析 (1)由题意可知，实验分三组：空白对照组、无机催化剂的对照组、有
21、机催化剂的实验组，实验设计中应遵循对照原则和单一变量原则，注意无关变量应保持一致且适宜，利用题干中的实验材料与试剂设计实验步骤如下：取 3支试管，各加入等量且适量的 H2O2溶液，放入 37 恒温水浴锅中保温适当时间；分别向上述 3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl 3溶液和过氧化氢酶溶液；观察各试管中释放气泡的快慢。(2)实验结果预测及结论：由于过氧化氢酶具有高效性，因此加入过氧化氢酶的反应速率最快，3.5%FeCl 3溶液能催化过氧化氢分解，但不具有高效性，反应速率比加入过氧化氢酶的反应速率慢，比不加任何催化剂的反应速率快，因此整个实验中不同处理的试管中 O2的释放速度从快到慢依次是
22、加入过氧化氢酶的试管加入 3.5%FeCl3溶液的试管加入蒸馏水的试管。结论是：过氧化氢酶具有催化作用和高效性。11(3)酶的活性受温度的影响，高温使过氧化氢酶失去活性，而无机催化剂对温度不敏感，因此将实验中的恒温水浴改为 80 ，重做上述实验，O 2释放的速度最快的是加入 3.5%FeCl3溶液的试管。题组四 ATP 的结构与功能辨析8(2018扬州一模)ATP 合成酶是亚基 F1和 F0的复合体，其中 F1位于某些细胞器的膜外基质中，具有酶活性；F 0嵌在膜的磷脂双分子层中，为 H 通道，当膜外的高浓度的 H 冲入膜内时能为 ATP的合成提供能量。下列叙述错误的是( )AF 0为 ATP合
23、成酶的疏水部位，能催化 ATP的合成BATP 合成酶可存在于线粒体内膜和叶绿体类囊体的薄膜上CATP 合成酶的化学本质是蛋白质，在生物体能量代谢中起重要作用D高温使 F1和 F0分离后，F 1不能催化 ATP的合成答案 A解析 F 1能催化 ATP的合成，F 0不能催化 ATP合成，A 错误；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，光合作用的光反应产生 ATP的场所是类囊体薄膜，ATP 合成酶存在于线粒体内膜和叶绿体的类囊体薄膜上，B 正确；ATP 合成酶的化学本质是蛋白质，具有催化合成ATP的作用，在生物体能量代谢中起重要作用，C 正确；高温使 F1和 F0分离后，破坏了ATP合成酶的结构，AT
24、P 合成酶失活，D 正确。9科学家发现蚜虫体内的类胡萝卜素能吸收光能，并把它传送给负责能量生产的组织细胞。阳光下，蚜虫的 ATP生成将会增加，黑暗时，其 ATP含量便会下降。下列关于蚜虫产生ATP的说法正确的是( )AADP 合成 ATP时，需要的能量只能来自光能B黑暗中大量产生 ATP时一定伴随着 O2的消耗C类胡萝卜素吸收光能发生在类囊体薄膜上D相同情况下黄光照射比蓝紫光照射时 ATP含量上升快答案 B解析 ADP 合成 ATP所需要的能量既可以来自光能，也可以来自细胞呼吸释放的化学能，故 A错误；黑暗条件下，ATP 的产生主要来自有氧呼吸，伴随着 O2的消耗，故 B正确；蚜虫体内没有叶绿体，故 C错误；由于类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故黄光照射时产生的ATP较少，故 D错误。
