第二单元细胞与能量、酶

第4讲细胞与能量、酶1.吸能反应与放能反应(1)吸能反应：产物分子中的势能比反应物分子中的势能

。(2)放能反应：产物分子中的势能比反应物分子中的势能

。(3)最重要的吸能反应是

，最重要的放能反应是

。(4)吸能反应和放能反应的纽带是

。高低光合作用知识梳理答案细胞呼吸ATPC、H、O、N、P1分子

和3分子

2.填写ATP的结构概念图磷酸基团腺苷—元素组成化学组成结构简式A－P～P～P答案(1)下列需要A过程提供能量的是

。①主动转运②生物发光、发电③肌肉收缩④淀粉合成⑤大脑思考⑥植物根细胞吸收水分①②③④⑤答案3.ATP和ADP的相互转化植物：

动物：

(2)进行B过程的生命活动和场所光合作用、细胞呼吸答案①生命活动②场所：

。(3)进行B过程的能量来源和去向①来源：

和细胞呼吸时有机物分解释放的能量。②去向：用于形成ATP中的

。细胞呼吸线粒体、细胞溶胶、叶绿体光能高能磷酸键3.ATP和ADP的相互转化1.下图为ATP的结构简图，请思考：答案(1)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？提示图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的键最易断裂和重建。(2)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？提示图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生转录或逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。2.细胞内产生与消耗ATP的具体场所分别有哪些？提示产生场所有：细胞溶胶、叶绿体、线粒体；消耗场所有：细胞膜、细胞溶胶、叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核等生物体的需能部位。3.请说出生物体内的主要能源物质、主要贮能物质、直接能源物质、最终能量来源。提示(1)主要能源物质：糖类；(2)主要贮能物质：油脂；(3)直接能源物质：ATP；(4)最终能量来源：太阳光能。答案返回题组一ATP结构与功能分析1.ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的说法中正确的是(

)A.ATP彻底水解可产生3种有机物B.人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，但也能合成ATPC.虽然所有细胞合成ATP的途径都相同，但它们消耗ATP的途径是不同的D.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系题组精练解析答案12342.ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是(

)A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC.在有氧与缺氧的条件下细胞溶胶中都能形成ATPD.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用解析答案1234题组二ATP与DNA、RNA在组成上的比较3.如图是人体细胞代谢部分简图。图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是(

)解析答案1234A.甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同B.丙是RNA的基本组成单位之一C.丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D.在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加图形解读1.ATP的结构及组成成分的含义知识梳理题组精练考点二细胞代谢与酶返回总目录1.酶的发现知识梳理实验(年代)推论或结论巴斯德实验酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果李比希实验酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关，最多只需要酵母菌中某种物质的参与而已毕希纳实验促使酒精发酵的是酵母菌中的酶，而不是其本身萨母纳尔实验证实绝大多数酶的本质是蛋白质20世纪80年代初发现极少数酶的本质是RNA2.酶是生物催化剂催化机理：酶与底物结合，形成

复合物，然后复合物会发生一定的形状变化使底物发生化学变化，并从复合物上脱落，同时酶分子又

。3.酶的特性(1)

：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。(2)

：每一种酶只能催化

的反应。(3)作用条件较温和：在

条件下，酶的活性最高。

会使酶的空间结构遭到破坏而失活；

条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。酶—底物恢复原状高效性答案专一性一种底物或一类相似底物最适宜的温度和pH高温、过酸、过碱低温2.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如下图所示，请思考：答案(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？提示观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。(2)乙酶活性改变的机制是什么？提示乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。3.如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。提示如图所示答案4.观察下图回答相关问题：答案(1)加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明

。(2)加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明

。酶B对此反应无催化作用酶具有专一性5.下列图示为影响酶促反应因素的四种曲线，据图思考：(1)甲、丙的曲线变化分别表明了什么？提示甲图表明在一定温度范围内，随着温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。丙图表明在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随着底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。答案(2)过酸、过碱、高温、低温对酶促反应速率的影响一样吗？提示不一样，过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。(3)甲、乙、丙、丁四图所示的因素均对酶活性造成影响吗？提示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酶促反应速率的，并不影响酶的活性。答案返回题组一酶的本质与作用分析1.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，它由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明(

)A.RNA具有生物催化作用B.酶是由RNA和蛋白质组成的C.酶的化学本质是蛋白质D.绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA题组精练解析答案12345678解析由题可知，除去RNaseP酶中的蛋白质，在提高Mg2＋的浓度的前提下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明起催化作用的不仅是这种蛋白质，其中的RNA也有催化作用。D项由于本题只说明了这种酶的催化成分是RNA，故不具有普遍性。答案A123456782.如图为木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用过程，根据图示不能得出的结论是(

)A.胃蛋白酶能使抗体失活B.抗体的化学本质是蛋白质C.木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质是蛋白质D.胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶解析答案123456783.关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(

)A.酶的化学本质是蛋白质或RNAB.酶活性的变化与酶所处的环境改变有关C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁解析答案12345678题组二通过图、表及曲线分析酶的特性与影响因素4.取经过编号的5支试管，分别加入2mL0.5mol/L的过氧化氢溶液进行如下实验。根据实验内容，判断下列说法正确的是(

)试管编号12345加入物质适量唾液锈铁钉生土豆块熟土豆块生土豆块和稀盐酸实验结果几乎无气泡少量气泡大量气泡几乎无气泡几乎无气泡12345678A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管B.1号和3号对照不能说明酶有专一性C.各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系D.3号和5号对照可以说明酶的活性受pH影响解析答案123456785.下图表示改变某一因素前后，淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果，请据此分析，改变下列哪种因素才能获得改变后的结果(

)解析答案A.温度 B.pHC.淀粉溶液量 D.唾液量12345678解析由图中信息可知，反应进行到12min后，还原糖的生成量不再增加，两组反应都不再进行，改变某一条件后生成物总量降低，反应物淀粉溶液量减少会导致此结果。而改变温度、pH和唾液量均会改变反应完成所需要的时间。答案C123456787.如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和pH的影响情况，下列解释不正确的是(

)解析答案A.在a点时，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大B.在b点时，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大C.在c点时，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大D.该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征12345678解析题图可以反映温度和pH对酶促反应速率的影响，但是影响酶促反应速率的因素不仅包括温度和pH，还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，可以提高反应速率，所以A、C项正确，B项错误。题图显示，该酶的最适pH为2左右，因此这种酶可能是胃蛋白酶，而不会是唾液淀粉酶，D项正确。答案

B123456788.如图所示，曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(

)A.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示C.升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示D.减小pH，重复该实验，A、B点位置都不变12345678解析答案解析AB段随着反应物浓度升高，反应速率加快，限制因素是反应物浓度，A项错误；酶量减少，在反应物浓度一定的条件下，反应速率下降，可用曲线a表示，B项正确；图中曲线b是在最适温度、最适pH下的曲线图，因此，升高温度，减小pH，酶活性下降，反应速率下降，应为曲线a，C、D项错误。答案B123456782.“四步法”分析酶促反应曲线(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。(4)判断：“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。返回实验解读题组精练考点三(活动)探究酶的专一性和pH对酶活性的影响返回总目录变量法分析酶的实验设计(1)变量的种类变量是实验设计中可以变化的因素或条件，依据变量间的相互关系，可分为以下两类：①自变量与因变量：自变量（实验变量）是实验中由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。②无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。(2)自变量的确定和控制根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。例如：“探究淀粉酶的最适温度”的实验。①变量的确定：自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度，即要“探究什么”，则“什么”就是自变量。②自变量的控制：在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25℃、26℃、27℃……控制变量的方法，常用的有“施加”“改变”“去除”等。(3)无关变量的确定与控制例如：请指出探究pH对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么？应如何控制？分析：在该实验中，自变量是“pH的大小”。无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反应时间、加入碘—碘化钾溶液的量及时间等，在做实验时，对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜。返回1.实验原理(1)探究酶的专一性淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖)。还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应，生成

。(2)探究pH对酶活性的影响①反应式：2H2O2

。②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用

来测量。红黄色沉淀2H2O＋O2↑实验解读倒置量筒中的气体量答案2.实验步骤(1)探究酶的专一性试管1234561%淀粉溶液3mL－3mL－3mL－2%蔗糖溶液－3mL－3mL－3mL新鲜唾液－－1mL1mL－－蔗糖酶溶液－－－－1mL1mL温度处理37℃恒温水浴保温15min本尼迪特试剂2mL2mL2mL2mL2mL2mL水浴加热沸水浴中煮2～3min实验结果

红黄色沉淀不出现红黄色沉淀

红黄色沉淀

红黄色沉淀

红黄色沉淀

红黄色沉淀答案不出现出现不出现不出现出现在

下重复实验并记录使

与H2O2溶液接触反应，收集气体(2)探究pH对酶活性的影响含酶滤纸片不同pH答案返回制备含过氧化氢酶的滤纸片将反应小室与气体收集装置相连(1)在探究酶的专一性实验中试管1、3、5相互对照，说明了什么？试管2、4、6相互对照说明了什么？综合在一起说明了什么？提示试管1、3、5相互对照，说明了淀粉酶能将淀粉催化水解，而蔗糖酶不能；试管2、4、6相互对照，说明了蔗糖酶能将蔗糖催化水解，而淀粉酶不能。综合说明：一种底物的反应只能被一种酶来催化。深度思考答案(2)在探究pH对酶活性影响实验中，在不同pH下，气体释放速度和量不一样，在pH为7时释放的气体最多，说明了什么？提示过氧化氢酶的最适pH范围在7左右。答案返回题组一设计实验方案验证酶具有专一性1.请选择下列所给的实验材料和用具，设计简单实验方案来验证酶具有专一性。实验材料与用具：适宜浓度唾液淀粉酶溶液，适宜浓度蔗糖酶溶液，质量分数为2%的蔗糖溶液，质量分数为1%的淀粉溶液，本尼迪特试剂，试管，37℃恒温水浴锅，沸水浴锅等。题组精练123456(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。

溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液唾液淀粉酶溶液蔗糖酶溶液本尼迪特试剂甲乙…

123456答案解析＋＋＋＋＋＋－－－－[以下只提供与(1)实例内容相符的实验步骤，其他答案与(1)内容相符均可。]解析要验证酶的专一性，有2种实验方案：①用两种不同酶催化同一种底物；②用同一种酶催化两种不同底物。在不同方案中实验变量不一样，实验步骤也不一样。123456(2)实验步骤：①分组编号：___________________________________________；②对照处理：____________________________________________________________________________________________________________；③观察现象并记录：_____________________________________________________________________________________________________。(3)你所设计的实验自变量是______________，观测指标是________________________。答案123456取两支试管编号为甲、乙，各加入2mL蔗糖溶液

在甲试管中加入1mL唾液淀粉酶溶液，在乙试管中加入

1mL蔗糖酶溶液，混合均匀，放在37℃恒温水浴锅中保温几分钟

取出试管，甲、乙各加入2mL的本尼迪特试剂，振荡均匀，放在沸水浴中加热2～3min，观察实验现象并记录结果是否出现红黄色沉淀酶的种类(4)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重新做上述实验，出现红黄色的试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是_______________________________________________________。答案12345620℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少2.某同学从温度为55～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题：(1)测定脂肪酶活性时，应选择______作为该酶作用的物质，反应液中应加入_______溶液以维持其酸碱度稳定。油脂解析脂肪酶的活性以其单位时间内分解油脂的量作为指标，因酶需要适宜的pH，故反应液中应加入缓冲溶液。解析答案缓冲(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为_______。蛋白质解析该酶遇双缩脲试剂呈紫色，说明该酶的化学本质是蛋白质。123456题组二

探究温度、pH对酶活性的影响(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析要测定该酶催化作用的最适温度，一般采用预实验，需在一定温度范围内设置温度梯度，对比不同温度下测得的酶活性，若不能测出峰值，则需扩大温度范围，继续实验。解析答案在一定温度范围(包括55～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值1234563.下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验结果。据此回答下列问题：探究温度对酶活性影响的实验(实验一)实验步骤分组甲组乙组丙组①淀粉酶溶液1mL1mL1mL②可溶性淀粉溶液5mL5mL5mL③控制温度0℃60℃90℃④将新鲜淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温⑤测定单位时间内淀粉的________123456123456探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验(实验二)组别A组B组C组D组E组pH56789H2O2完全分解所需时间(秒)30018090192284(1)在实验一中，pH属于______变量。解析答案解析实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量。无关123456(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是_________________________________________________________________。解析答案解析探究温度对酶活性的影响实验中，应该先设置好酶溶液和淀粉溶液的温度，然后再将相应温度的淀粉溶液和酶溶液混合进行反应，否则未达到预设温度时部分淀粉可能已被淀粉酶催化分解。因此，实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是先将新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别恒温后再混合。

将新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别恒温后再混合(其他合理答案也可)123456(3)实验一的第⑤步最好选用________________(试剂)测定单位时间内淀粉的________。解析答案解析淀粉遇碘—碘化钾溶液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘—碘化钾溶液测定单位时间内淀粉的剩余量，淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。碘—碘化钾溶液剩余量123456(4)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________，为什么？_____________________________。解析答案解析温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。不科学因为温度会直接影响H2O2的分解123456(5)分析实验二的结果，可得到的结论是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在该项实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为______之间设置梯度进行研究。解析答案解析由实验二的结果可知：在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶的活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶的活性降低；在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置更小的梯度进行研究。

该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶的活性均降低(或在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶的活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶的活性降低)

6～8123456题组三实验设计中变量的把握4.某学生为了验证唾液的功能，做了一组实验：取甲、乙两试管，分别加入2mL淀粉糊，甲试管内又加入了2mL唾液，两试管同时在37℃的温水中保温10min后取出，各加入0.5mL碘—碘化钾溶液，发现只有乙试管内呈蓝色反应。该实验步骤中有一个错误，应是(

)A.乙试管应置于低温或室温中B.乙试管应加胃液C.乙试管应加与唾液等量的蒸馏水D.应再加一个试管，内加2mL淀粉糊、2mL唾液，并放到冰水中解析答案123456解析实验