专题07 酶和ATP解析版文档格式.docx

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2．酶的特性

（1）高效性：

催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。

曲线分析如下：

酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。

因此，酶不能（“能”或“不能”）改变最终生成物的量。

（2）专一性：

每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

图像分析如下：

①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被酶催化的物质。

②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。

（3）作用条件较温和：

在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。

高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；

低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。

①分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。

温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。

②分析图A、B中曲线的起点和终点可知：

过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。

前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构。

二、探究影响酶活性的因素

1．实验原理

（1）探究温度对酶活性的影响

①反应原

理：

淀粉

麦芽糖

　　　碘↓液　　　碘↓液

　　　蓝色　　无蓝色出现

②鉴定原理：

温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。

（2）探究pH对酶活性的影响

①反应原理（用反应式表示）：

2H2O2

2H2O＋O2。

pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。

2．实验步骤

（1）温度对酶活性的影响

实验操作内容

试管1

试管2

试管3

底物控制

2mL3%的可溶性淀粉溶液

温度控制

60℃热水

沸水

冰块

酶控制

1mL相同温度的2%新鲜淀粉酶溶液

试剂控制

等量的碘液

观察指标

检测是否出现蓝色及蓝色的深浅

（2）pH对酶活性的影响

2mL3%的过氧化氢溶液

pH控制

1mL蒸馏水

1mL5%的HCl

1mL5%的NaOH

2滴过氧化氢酶溶液

气泡的产生量

三、ATP的结构和功能

1．ATP的结构

（1）元素组成：

C、H、O、N、P。

（2）化学组成：

1分子腺苷和3分子磷酸基团。

（3）结构式：

由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。

2．ATP在细胞代谢中的作用

（1）ATP与ADP的相互转化

ATP的合成

ATP的水解

反应式

ADP＋Pi＋能量→ATP

ATP→ADP＋Pi＋能量

所需酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量来源

光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）

储存于高能磷酸键中的能量

能量去路

储存于形成的高能磷酸键中

用于各项生命活动

反应场所

细胞质基质、线粒体、叶绿体

生物体的需能部位

（2）ATP的形成途径

（3）ATP产生量与O2供给量、呼吸强度的关

系

【要点解读】

1．正确理解有关酶的本质和作用

项目

错误说法

正确理解

产生场所

具有分泌功能的细胞才能产生

活细胞（不考虑哺乳动物成熟的红细胞等）

蛋白质

有机物（大多数为蛋白质，少数为RNA）

只在细胞内起催化作用

可在细胞内、细胞外、体外发挥作用

温度影响

低温和高温均使酶变性失活

低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；

高温使酶变性失活

作用

酶具有调节、催化等多种功能

酶只起催化作用

有的可来源于食物等

酶只在生物体内合成

2．对比法探究酶的高效性和专一性

（1）高效性

①设计思路：

通过将不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率进行比较，得出结论。

②设计方案

实验组

对照组

材料

等量的同一种底物

试剂

与底物相对应的酶溶液

等量的无机催化剂

现象

反应速度很快，或反应用时短

反应速度缓慢，或反应用时长

结论

酶具有高效性

（2）专一性

常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。

方案一

方案二

同种底物（等量）

与酶相对应的底物

另外一种底物

与底物相对应的酶

另外一种酶

同一种酶（等量）

发生反应

不发生反应

酶具有专一性

3．联想法记忆具有“专一性（特异性）”的五类物质

（1）酶：

如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

（2）载体蛋白：

某些物质通过细胞膜时需要载体蛋白协助，不同物质所需载体不同，载体蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。

（3）激素：

激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。

（4）tRNA：

tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

（5）抗体：

抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

4．ATP与ADP的相互转化

（1）ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。

凡是大分子有机物（如蛋白质、糖原、淀粉等）的水解都需要消耗水。

（2）ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，可直接用于各项生命活动（光反应阶段合成的ATP只用于暗反应）；

而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用中吸收的光能。

5．规避对ATP认识上的四个误区

（1）误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应：

ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，且所需的酶也不同。

（2）误认为ATP转化为ADP不消耗水：

ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。

（3）误认为ATP就是能量：

ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。

（4）误认为细胞中含有大量ATP：

生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。

由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量（光能或化学能），生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。

1.（2019天津卷·

3）植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭。

激活蛋白水解酶有两条途径：

①由钙离子进入细胞后启动；

②由位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的细胞色素c含量增加启动。

下列叙述正确的是（）

A．蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开

B．钙离子通过自由扩散进入植物细胞

C．细胞色素c与有氧呼吸第一阶段有关

D．细胞编程性死亡避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染

【答案】D

【解析】蛋白水解酶能使蛋白质的肽键断开，生成氨基酸，A错误；

钙离子通过主动运输进入植物细胞，B错误；

细胞色素c位于线粒体内膜上，参与有氧呼吸第三阶段，促进[H]和O2结合，生成水，C错误；

植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭，避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染，D正确。

因此，本题答案选D。

2.（2019浙江4月选考·

10）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：

据此分析，下列叙述错误的是（）

A．实验的可变因素是催化剂的种类

B．可用产生气泡的速率作检测指标

C．该实验能说明酶的作用具有高效性

D．不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验

【解析】实验中的可改变的自变量为催化剂的种类，A选项正确；

过氧化氢分解产生水和氧气，故可以通过产生气泡的速率作为判断反应速率的指标，B选项正确；

该实验通过比较酶的催化速率和二氧化锰的催化速率来验证酶的高效性，C选项正确；

鸡肝匀浆和马铃薯匀浆中均含有过氧化氢酶，均可用作过氧化氢酶的性质的探究实验，D选项错误。

故错误的选项选择D。

3.（2019天津卷·

2）下列过程需ATP水解提供能量的是（）

A．唾液淀粉酶水解淀粉

B．生长素的极性运输

C．光反应阶段中水在光下分解

D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段

【答案】B

【解析】唾液淀粉酶水解淀粉，形成麦芽糖，不消耗能量，A错误；

生长素的极性运输是以主动运输的方式，在幼嫩组织中从形态学上端运到形态学下端，需要ATP提供能量，B正确；

光反应阶段中水在光下分解，需要光能，不需要ATP功能，C错误；

乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸变成乳酸，不需要ATP供能，D错误。

因此，本题答案选B。

4.（2019浙江4月选考·

15）将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，测得有关数据如下表：

A．溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关

B．若不断提高温度，根细胞吸收H2PO4-的量会不断增加

C．若溶液缺氧，根细胞厌氧呼吸产生乳酸会抑制NO3-的吸收

D．细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能

【解析】分析表格数据可知，豌豆根部组织细胞内的Mg2+、H2PO4-和NO3-的浓度均高于外部溶液，故三种离子进入细胞的方式均为主动转运，主动转运消耗ATP，并且需要借助载体蛋白。

溶液通氧状况会影响根细胞的需氧呼吸，影响ATP的合成，进而影响吸收的Mg2+的量，A选项错误；

不断提高温度，根细胞中需氧呼吸的酶的活性可能会受到抑制，影响需氧呼吸合成ATP，进而影响根细胞吸收H2PO4-的量可能减少，B选项错误；

若溶液缺氧，豌豆根细胞厌氧呼吸为酒精发酵，会产生乙醇和二氧化碳，C选项错误；

细胞呼吸的电子传递链过程是[H]和氧气结合生成水，并产生大量ATP的过程，可为吸收离子功能，D选项正确。

5.（2018浙江卷，10）ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是（　　）

A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量

B．ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP

C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团

D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解

【答案】C

【解析】ATP的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此ATP中的能量来自光能和细胞呼吸释放的能量，A错误；

ATP-ADP循环，使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，B错误；

ATP水解远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量，C正确；

ATP分子中含有2个高能磷酸键，远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，D错误。

6.（2017·

全国Ⅱ，3）下列关于生物体中酶的叙述，正确的是（）

A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶

B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性

C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法

D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37℃

【解析】DNA主要在细胞核中合成，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A项错误；

只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B项错误；

盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C项正确；

唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37℃，但是37℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D项错误。

7.（2017·

天津，3）将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。

如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。

下列叙述错误的是（　　）

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能

B．该体系中酶促反应速率先快后慢

C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的

D．适当降低反应温度，T2值增大

【解析】T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。

由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；

由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢（减慢的原因是底物减少），B项正确；

T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；

图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。

8．（2019北京卷·

31）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。

（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________，在碳（暗）反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_________________________（写出两个）；

内部因素包括_____________（写出两个）。

（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。

高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。

（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。

研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。

转基因植株能够存活并生长。

检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。

①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？

请说明理由。

②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括____________。

a．蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质

b．蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定

c．蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成

d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同

【解析】

（1）地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。

在暗反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。

暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供[H]和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；

内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。

（2）高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因通过转录成mRNA，mRNA进入细胞质基质，与核糖体结合，合成为S蛋白；

因R酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。

（3）①据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。

因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。

故由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。

②根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA中，说明蓝藻和甲植株都以DNA为遗传物质；

蓝藻中R酶的活性高于高等植物，说明两者都以R酶催化CO2的固定；

由于蓝藻S、L基因均转入甲的叶绿体DNA中，且去除了甲的L基因，结果转基因植株合成了R酶，说明蓝藻R酶大亚基蛋白L在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。

在蓝藻中R酶组装是在细胞质基质，甲的叶肉细胞组装R酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。

因此，选abc。

【答案】

（1）光能温度、CO2浓度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中两个）

（2）细胞质基质

（3）①不能，转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因的表达产物的可能性。

②a、b、c

1．（湖南省怀化市2019届高三第三次模拟）核酶是具有催化功能的单链RNA分子，可降解特异的mRNA序列。

下列关于核酶的叙述正确的是（）

A．ATP和核酶的元素组成相同，ATP中的“A”不能作为核酶的基本组成单位

B．与无机催化剂不同的是核酶能够降低所催化反应的活化能

C．核酶降解特异的mRNA序列时，破坏的是相邻碱基之间的氢键

D．验证核酶的专一性时，可以用能够鉴定RNA的试剂来检测实验结果

【答案】A

【解析】ATP的全称是三磷酸腺苷，A代表腺苷，核酶成分是RNA，基本单位是核糖核苷酸，两者的元素组成相同，都是C、H、O、N、P，ATP中的“A”不能作为核酶的基本组成单位，A正确；

无机催化剂与酶都能降低活化能，与无机催化剂不同的是核酶能够降低催化反应的活化能的效果更显著，B错误；

核酸降解特异的mRNA序列时，破坏的是相邻碱基之间的磷酸二酯键，C错误；

验证核酶的专一性时，可以用RNA和其他底物作对照，核酶只降解特异的mRNA序列，不能降解其他底物来验证实验结果，D错误。

2．（山东省青岛市2019年高三模拟）科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶（牛细胞中的一种蛋白质），可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。

若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。

下列叙述不正确的是（）

A．胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关

B．这个实验说明环境因素能影响蛋白质的空间结构而影响其功能

C．用强酸强碱等处理胰核糖核酸酶也能导致其蛋白质结构的改变

D．巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性

【解析】胰核糖核酸酶是蛋白质，其空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关，A正确；

分析题意，该实验说明环境因素能影响蛋白质的空间结构而影响其功能，B正确；

由于胰核糖核酸酶的化学本质属于蛋白质，因此受到强酸强碱的处理会发生变性失活，空间结构发生改变，C正确；

根据题意，巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶的空间结构导致变性，D错误。

3．（江西省临川一中、南昌二中2019届高三联考）“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的结构会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，促使ATP转化成ADP，同时引起自身或与其结合的分子产生运动。

下列相关分析错误的是（）

A．“分子马达”具有酶的功能

B．主动运输可能与“分子马达”有关

C．吸能反应一般与ATP水解反应相联系

D．蛋白质结构改变意味着其失去活性

【解析】“分子马达”具有酶的功能，如RNA聚合酶，A正确；

主动运输可能与“分子马达”如载体蛋白有关，B正确；

吸能反应（需要消耗能量，ATP是直接的能源物质）一般与ATP水解反应相联系，C正确；

载体蛋白在运输物质时，结构会发生改变，但可以恢复，并未失去活性，D错误。

故选D。

4．（安徽省六安市第一中学2019届模拟）下列有关生物实验及结论分析合理的是（）

A．在温度影酶响活性的实验中，在其他条件均相同的条件下，若两支试管的反应速率相同，可判断这两支试管所处的环境温度也一定相同

B．在研究呼吸作用的实验中，有水生成时一定进行有氧呼吸，有酒精生成时一定有无氧呼吸，动物细胞进行无氧呼吸时一定不会产生酒精

C．在探究某油料作物种子萌发时呼吸作用方式的实验中，检测到产生的CO2与消耗的O2的体积相等，则该种子在测定条件下的呼吸作用方式是有氧呼吸

D．在光合作用的相关实验中，可以通过测定绿色植物在光照条件下CO2的吸收量、O2的释放量以及有机物的积累量来表示植物实际光合作用的强度

【解析】同一种酶在不同的温度下可能具有相同的催化效率，如最适温度两侧曲线上的点对应的温度下酶的催化效率可能相同，故“在做温度影响酶的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管的所处的环境温度不一定相同，A错误；

若呼吸产物中有水生成，则一定进行了有氧呼吸；

若呼吸产物中有酒精生成，则一定进行无氧呼吸；

动物在无氧呼吸时产生乳酸，一定不会产生酒精，B正确；

在探究某油料作物种子萌发时呼吸作用方式的实验中，由于脂肪含的氢多，供能时消耗的氧气多于产生的CO2，故检测到产生的CO2与消耗的O2的体积相等，无法判断该种子的呼吸作用方式是有氧呼吸还是两种方式共存，C错误；

CO2的吸收量、O2的释放量以及有机物的积累量，这三个指标都是把细胞看做一个整体，光合作用强度大于细胞呼吸，从而都是表观光合或叫做净光合速率，D错误。

5．（河南省许昌高级中学2019届高三模拟）下列有关实验及结论分析合理的是（）

A．在温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管的所处的环境温度也一定是相同的。

C．在探究某油料作物的种子萌发时的呼吸作用方式的实验中，检测到产生的CO2与消耗的O2的体积相等，则该萌发种子在测定条件下的呼吸作用方式是有氧呼吸

D．在光合作用的相关实验中，可以通过测定绿色植物在光照条件下CO2的吸收量、O2释放量以及有机物的积累量来体现植物实际光合作用的强度。

【解析】由于在最适温度的两侧存在酶活性相等的两个不同温度，所以在温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，不能判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同，A错误；

有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳或乳酸，所以有水生成时一定进行有氧呼吸，有酒精生成时一定有无氧呼吸，动物细胞的无氧呼吸产物是乳酸，故动物细胞进行无氧呼吸时一定不会产生酒精，B正确；

油料作物种子进行呼吸时消耗的底物不只是葡萄糖，还有脂肪，而脂肪氧化分解消耗的氧大于产生的二氧化碳，故在探究某油料作物的种子萌发时的呼吸作用方式的实验中，检测到产生的CO2与消耗的O2的体积相等，则该萌发种子在测定条件下的呼吸作用方式不一定是有氧呼吸，C错误；

实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，而绿色植物在光照条件下CO2的吸