历年高考生物知识清单-专题03 酶与ATP（讲）（原卷+解析版）

1考情解读1．由近几年的考频可以看出本专题在全国卷高考中考查的重点是酶，特别是有关酶的实验。2．从命题形式上看，对ATP的考查主要以选择题的形式综合考查ATP的合成和利用；对酶的考查既有选择题也有非选择题，有关酶的实验设计和分析是难度大的试题。3．备考时ATP的内容要结合代谢过程进行综合复习；酶的内容要理解酶的作用和特点，更重要的是要突破有关酶实验的复习。重点知识梳理【知识网络】知识点一、酶的本质、特性以及酶促反应的因素1.核酸与蛋白质的关系1．有关酶的实验探究思路分析[重点](1)探究某种酶的本质(2)验证酶的专一性。①设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)②设计方案示例：结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。(3)验证酶的高效性。(4)探究酶作用的最适温度或最适pH。①实验设计思路：②操作步骤：pH1pH2.＋酶液pH1pH3.＋酶液速度或存在量⋮pHn2．影响酶促反应的因素3(1)温度和pH：①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。(2)底物浓度和酶浓度：①在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随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。如图甲。②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。如图乙。3．有关酶的疑难问题点拨(1)酶并非都是蛋白质，某些RNA也具有催化作用，因此酶的基成单位是氨基酸和核糖核苷酸。(2)酶促反应速率不等同于酶活性。①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。②底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。(3)在探究酶的最适温度(最适pH)时，底物和酶应达到相同温度(pH)后才混合，以使反应一开始便达到预设温度(pH)。知识点二、ATP的合成利用与能量代谢41．ATP的形成及与光合作用、细胞呼吸的关系(重难点)(2)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。注：浙科版把细胞基质称作细胞溶胶。(3)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。(4)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，而ATP是生命活动的直接能量来源。(5)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。(6)能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用以及逐级递减的特点。2．有关ATP的疑难问题点拨(1)化合物中“A”的辨析(2)ATP与ADP的转化并不是完全可逆的。ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。(3)误认为ATP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A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/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。(4)ATP转化为ADP也需要消耗水。ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。知识点三、验证酶的有关试验1．酶的本质和生理作用的实验验证(1)酶是蛋白质检测设计思路：对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲溶液――→出现紫色反应；检测检测实验组：待测酶溶液＋双缩脲溶液――→是否出现紫色。检测通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量是否出现紫色反应。同理，也可用吡罗红来鉴定某些酶是RNA的实验。(2)酶的催化作用检测设计思路：对照组：反应物＋清水――→反应物不被分解；检测检测实验组：反应物＋等量的相应酶溶液――→反应物被分解。检测实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。设计思路二：换酶不换反应物。检测实验组：反应物＋相应酶溶液――→反应物被分解；检测检测对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液――→反应物不被分解。检测此实验过程中要注意：①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应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要保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。(2)酶的高效性检测设计思路：对照组：反应物＋无机催化剂――→底物分解速度；检测检测实验组：反应物＋等量酶溶液――→底物分解速度。检测实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度。(3)酶的适宜条件的探究实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速度或存在量。①适宜的温度：设计思路：反应物＋t1＋酶溶液，反应物＋t2＋酶溶液，反应物＋t3＋酶溶液，检测反应物＋tn＋酶溶液――→反应物分解的速度或存在的量检测在实验步骤中要注意：a.在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。b.若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，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。②适宜的pH：设计思路：反应物＋pH1＋酶溶液，反应物＋pH2＋酶溶液，反应物＋pH3＋酶溶液，……,检测反应物＋pHn＋酶溶液――→反应物分解的速度或存在的量检测设计与酶有关的实验时，实验设计的一般步骤为：取材→分组编号→不同处理→平衡无关变量→现象观察→结果分析→得出结论。特别提示：影响酶作用的因素分析酶的催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点：(1)酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足，其他条件固定的情况下，反应系统中不含有影响酶活性的7物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶的浓度成正比。(2)底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎也不再改变。(3)pH对酶促反应的影响：一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就失去活性。在一定条件下，一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。(4)温度对酶促反应的影响：酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。(5)激活剂对酶促反应速度的影响：能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子、磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。这种酶称为酶原。(6)抑制剂对酶促反应速度的影响：能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。高频考点突攻高频考点一ATP和ADP的相互转化过程分析例1．图1为ATP的结构，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法正确的是()A．图1中的五碳糖为脱氧核糖B．图1中A代表腺苷，b、c为高能磷酸键C．图2中反应向右进行时，图1中c键断裂并释放能量D．图2中反应向左进行时，能量只能来自细胞呼吸【特别提醒】细胞内有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物，但ATP用途较为广泛。下列有关叙述中错误的是()A．UTP分子中含有2个高能磷酸键，彻底水解可得到3种有机物B．ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物中有某些酶的基本组成单位C．ATP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随ATP的水解D．唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程是一个需要消耗ATP的胞吐过程高频考点二考查ATP的作用例22019天津卷）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【举一反三】（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ATPC．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【变式探究】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()A．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【变式探究】细胞代谢与酶和ATP密切相关，丹麦生物学家斯科因研究ATP合成酶，而获得1997年诺贝尔化学奖。下列关于酶和ATP关系的叙述，错误的是()A．酶和ATP均是活细胞产生的有机物B．酶的合成需要ATP供应能量C．ATP和ADP的相互转化需要同种酶的催化D．ATP无物种特异性，酶具有物种特异性高频考点三酶在代谢中的作用例32019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【举一反三】（2018全国Ⅰ卷，1）生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是()A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶【变式探究】（2017年新课标Ⅱ卷，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℃【变式探究】模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。而物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型，就是物理模型。下图为某同学制作的酶催化作用的模型。下列叙述正确的是()A．该模型是物理模型，能很好地解释酶的专一性B．图中的A一定是蛋白质，因为A是酶C．若图中的B表示氨基酸，A表示酶，则该生理过程表示脱水缩合D．人成熟的红细胞内不能合成酶，也无上述模型表示的生理过程高频考点四酶的相关曲线分析例4.下图为酶促反应曲线，Km表示反应速率为Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是()A．Km值越大，酶与底物亲和力越高B．加入竞争性抑制剂，Km值增大C．加入非竞争性抑制剂，Vmax降低D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构【举一反三】如图是某实验小组利用A酶和B酶进行实验后绘制的曲线图。下列相关叙述正确的是A．该实验的自变量是温度，因变量是酶活性B．酶活性可用底物的消耗量或产物的生成量来表示C．若要探究pH对酶活性的影响，应将温度控制在50℃左右D．80℃时A酶的空间结构完整，B酶的空间结构被破坏【变式探究】为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(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A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会。(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量，原因是。(4)生物体内酶的化学本质是，其特性有(答出两点即可)。高频考点五有关酶的实验设计与分析例5、下表是关于酶专一性的实验设计，相关叙述正确的是()步骤编号12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某种酶溶液注入斐林试剂并水浴加热观察现象试管Ⅰ2mL—2mL2mLA试管Ⅱ—2mL2mL2mLBA.该实验的自变量是酶的种类，无关变量是底物的用量、反应温度等B．步骤3可以选用新鲜的淀粉酶或蔗糖酶C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是无砖红色沉淀，B是有砖红色沉淀D．该实验还可选用碘液作为检测试剂【变式探究】把混有反应物的液体，加到捣碎的土豆汁液中(酶液)，在37℃下观察到某些反应现象。在这种情况下，学生甲设计的对照实验是用蒸馏水代替反应物，加入酶液中，也可观察到该反应现象；学生乙设计的对照实验是用蒸馏水代替酶液，加入反应物中，则观察不到该反应现象。下面是对此问题的解释，其中可能性最大的一项是()A．酶催化的反应即使完全没有反应物，也可缓慢进行B．酶由于被蒸馏水溶解出来，因而能进行反应C．该酶液中混有与反应物相同的物质D．该酶液中混有催化同一反应的多种酶真题感悟12019全国卷II·3）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是A．H﹢-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供D．溶液中的H﹢不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞22019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32019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42019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：下列叙述正确的是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1.（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ATPC．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22018全国Ⅰ卷，1）生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是()A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶12017年新课标Ⅱ卷，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℃22017年江苏卷，17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是()A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力32017年天津卷，3）将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。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值增大考情解读1．由近几年的考频可以看出本专题在全国卷高考中考查的重点是酶，特别是有关酶的实验。2．从命题形式上看，对ATP的考查主要以选择题的形式综合考查ATP的合成和利用；对酶的考查既有选择题也有非选择题，有关酶的实验设计和分析是难度大的试题。3．备考时ATP的内容要结合代谢过程进行综合复习；酶的内容要理解酶的作用和特点，更重要的是要突破有关酶实验的复习。重点知识梳理【知识网络】知识点一、酶的本质、特性以及酶促反应的因素1.核酸与蛋白质的关系1．有关酶的实验探究思路分析[重点](1)探究某种酶的本质(2)验证酶的专一性。①设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)②设计方案示例：结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。(3)验证酶的高效性。(4)探究酶作用的最适温度或最适pH。①实验设计思路：②操作步骤：pH1pH2.＋酶液pH1pH3.＋酶液速度或存在量⋮pHn2．影响酶促反应的因素(1)温度和pH：①低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶失活。②温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。(2)底物浓度和酶浓度：①在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随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。如图甲。②在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。如图乙。3．有关酶的疑难问题点拨(1)酶并非都是蛋白质，某些RNA也具有催化作用，因此酶的基成单位是氨基酸和核糖核苷酸。(2)酶促反应速率不等同于酶活性。①温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。②底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。(3)在探究酶的最适温度(最适pH)时，底物和酶应达到相同温度(pH)后才混合，以使反应一开始便达到预设温度(pH)。知识点二、ATP的合成利用与能量代谢1．ATP的形成及与光合作用、细胞呼吸的关系(重难点)(2)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。注：浙科版把细胞基质称作细胞溶胶。(3)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。(4)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，而ATP是生命活动的直接能量来源。(5)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。(6)能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用以及逐级递减的特点。2．有关ATP的疑难问题点拨(1)化合物中“A”的辨析(2)ATP与ADP的转化并不是完全可逆的。ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。(3)误认为ATP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A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/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。(4)ATP转化为ADP也需要消耗水。ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。知识点三、验证酶的有关试验1．酶的本质和生理作用的实验验证(1)酶是蛋白质设计思路：对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲溶液出现紫色反应；实验组：待测酶溶液＋双缩脲溶液是否出现紫色。通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量是否出现紫色反应。同理，也可用吡罗红来鉴定某些酶是RNA的实验。(2)酶的催化作用设计思路：对照组：反应物＋清水反应物不被分解；实验组：反应物＋等量的相应酶溶液反应物被分解。实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。设计思路二：换酶不换反应物。实验组：反应物＋相应酶溶液反应物被分解；对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液反应物不被分解。此实验过程中要注意：①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应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要保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。(2)酶的高效性设计思路：对照组：反应物＋无机催化剂底物分解速度；实验组：反应物＋等量酶溶液底物分解速度。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度。(3)酶的适宜条件的探究实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速度或存在量。①适宜的温度：设计思路：反应物＋t1＋酶溶液，反应物＋t2＋酶溶液，反应物＋t3＋酶溶液，反应物＋tn＋酶溶液反应物分解的速度或存在的量在实验步骤中要注意：a.在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。b.若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，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。②适宜的pH：设计思路：反应物＋pH1＋酶溶液，反应物＋pH2＋酶溶液，反应物＋pH3＋酶溶液，……,反应物＋pHn＋酶溶液反应物分解的速度或存在的量设计与酶有关的实验时，实验设计的一般步骤为：取材→分组编号→不同处理→平衡无关变量→现象观察→结果分析→得出结论。特别提示：影响酶作用的因素分析酶的催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点：(1)酶浓度对酶促反应的影响：在底物充足，其他条件固定的情况下，反应系统中不含有影响酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶的浓度成正比。(2)底物浓度对酶促反应的影响：在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎也不再改变。(3)pH对酶促反应的影响：一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就失去活性。在一定条件下，一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。(4)温度对酶促反应的影响：酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快，反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。(5)激活剂对酶促反应速度的影响：能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子、磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。这种酶称为酶原。(6)抑制剂对酶促反应速度的影响：能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。高频者点突破高频考点一ATP和ADP的相互转化过程分析例1．图1为ATP的结构，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法正确的是()A．图1中的五碳糖为脱氧核糖B．图1中A代表腺苷，b、c为高能磷酸键C．图2中反应向右进行时，图1中c键断裂并释放能量D．图2中反应向左进行时，能量只能来自细胞呼吸【答案】C【解析】图1为ATP的结构简式，图中的A代表腺嘌呤，其中的五碳糖为核糖，A与核糖结合形成腺苷，b、c为高能磷酸键，A、B错误；图2中反应向右进行时，表示ATP水解成ADP和Pi，远离腺苷的高能磷酸键即图1中的c键断裂并释放能量，C正确；图2中ADP转化为ATP所需的能量可来自光合作用吸收的光能或细胞呼吸释放的有机物中的化学能，D错误。【特别提醒】细胞内有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物，但ATP用途较为广泛。下列有关叙述中错误的是()A．UTP分子中含有2个高能磷酸键，彻底水解可得到3种有机物B．ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物中有某些酶的基本组成单位C．ATP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随ATP的水解D．唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程是一个需要消耗ATP的胞吐过程【答案】A【解析】UTP(三磷酸尿苷)彻底水解的产物为尿嘧啶、核糖和磷酸，其中磷酸属于无机物，A错误；ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸，其中腺嘌呤核糖核苷酸是RNA类酶的基本组成单位，B正确；某些吸能反应可能伴随GTP、CTP或UTP的水解，C正确；唾液腺细胞分泌唾液淀粉高频考点二考查ATP的作用例22019天津卷）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。【举一反三】（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ATPC．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。【变式探究】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()A．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【答案】D【解析】甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解，每一次水解反应的酶都不同，故A正确。丙为A—P，A是腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤构成，加上1分子磷酸，构成1分子腺嘌呤核糖核苷酸，故B正确。丁表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，戊表示磷酸，是ATP的组成成分，故C正确。红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，不需要消耗ATP，故乙(ADP)的含量不会增加，故D错。【变式探究】细胞代谢与酶和ATP密切相关，丹麦生物学家斯科因研究ATP合成酶，而获得1997年诺贝尔化学奖。下列关于酶和ATP关系的叙述，错误的是()A．酶和ATP均是活细胞产生的有机物B．酶的合成需要ATP供应能量C．ATP和ADP的相互转化需要同种酶的催化D．ATP无物种特异性，酶具有物种特异性【答案】C【解析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，ATP是细胞内发生放能反应或有能量供应时生成的有机物，A正确；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，蛋白质和RNA的合成均需要消耗能量(ATP)，B正确；ADP转化成ATP是合成反应，ATP转化成ADP是水解反应，催化两种反应的酶不同，C错误；ATP是绝大多数生命活动的能量来源，是细胞内的能量通货，无物种特异性，酶的合成受遗传物质的控制，不同的生物体内含有的酶有差别，D正确。高频考点三酶在代谢中的作用例32019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【答案】D【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。【举一反三】（2018全国Ⅰ卷，1）生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是()A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶【答案】D【解析】叶绿体是进行光合作用的场所的，光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，其中光反应阶段能合成ATP，而光反应的场所是类囊体膜，因此叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶，A正确；溶酶体是细胞的“消化车间”，溶酶体含有多种水解酶，溶酶体膜破裂后，释放水解酶会造成细胞结构的破坏，B正确；细胞核的核膜具有双层膜，核膜上存在核孔，核孔的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，因此核孔是物质进出细胞的通道，C正确；线粒体DNA位于线粒体的基质中，D错误。【变式探究】（2017年新课标Ⅱ卷，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℃【答案】C【解析】线粒体和叶绿体中也能进行DNA复制，所以也有参与DNA合成的酶，A错误；酶是活细胞产生的，既能在生物体内发挥作用，也能在细胞外发挥作用，只要给予适宜的温度和pH，活细胞产生的酶在生物体外仍然有催化活性，B错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓（NH4）2SO4使蛋白质凝聚沉淀，C正确；酶在低温环境中保存，D错误。【变式探究】模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。而物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型，就是物理模型。下图为某同学制作的酶催化作用的模型。下列叙述正确的是()A．该模型是物理模型，能很好地解释酶的专一性B．图中的A一定是蛋白质，因为A是酶C．若图中的B表示氨基酸，A表示酶，则该生理过程表示脱水缩合D．人成熟的红细胞内不能合成酶，也无上述模型表示的生理过程【答案】A【解析】从题图可以看出，酶与底物的结合具有专一性，A项正确；A在反应前后的数量和性质不变，表示酶，而酶的化学本质是蛋白质或RNA，B项错误；图中的化学反应属于物质的分解，不可能是氨基酸的脱水缩合，C项错误；人成熟的红细胞没有细胞核和众多细胞器，故不能合成酶，但是可以发生图示物质的分解过程，D项错误。高频考点四酶的相关曲线分析例4.下图为酶促反应曲线，Km表示反应速率为Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是()A．Km值越大，酶与底物亲和力越高B．加入竞争性抑制剂，Km值增大C．加入非竞争性抑制剂，Vmax降低D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构【答案】A【解析】据图分析，Km值越小，达到Vmax需要的底物浓度越低，说明酶与底物亲和力越高，A错误；加入竞争性抑制剂，酶与底物结合的机会减少，则Km值增大，B正确；加入非竞争性抑制剂，使酶的活性部位功能丧失，导致Vmax降低，C正确；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而破坏了酶的空间结构，D正确。【举一反三】如图是某实验小组利用A酶和B酶进行实验后绘制的曲线图。下列相关叙述正确的是A．该实验的自变量是温度，因变量是酶活性B．酶活性可用底物的消耗量或产物的生成量来表示C．若要探究pH对酶活性的影响，应将温度控制在50℃左右D．80℃时A酶的空间结构完整，B酶的空间结构被破坏【答案】C【解析】该实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酶活性，A项错误；酶活性可用单位时间单位体积内底物的消耗量或产物的生成量来表示，B项错误；若要探究pH对酶活性的影响，那么pH值为自变量，应将温度控制在最适温度，即50℃左右，C项正确；在80℃高温条件下，A酶、B酶的空间结构均被破坏，D项错误。【变式探究】为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(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A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会。(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量，原因是。(4)生物体内酶的化学本质是，其特性有(答出两点即可)。【答案】(1)B(2)加快(3)不变60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性和专一性【解析】(1)在60℃条件下，反应的最终产物浓度比20℃和40℃条件下小很多，说明酶在60℃条件下最终失活。20℃与40℃条件下相比，40℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40℃条件下酶活性较高。(2)在时间t1前，如果A组温度提高10℃变成30℃,由该酶活性随温度的变化规律可知，30℃条件下的该酶活性大于20℃条件下的，那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加，但由A和B组t2时的产物浓度可知，t2时C组底物并未全部被分解，C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。高频考点五有关酶的实验设计与分析例5、下表是关于酶专一性的实验设计，相关叙述正确的是()步骤编号12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某种酶溶液注入斐林试剂并水浴加热观察现象试管Ⅰ2mL 2mL2mLA试管Ⅱ—2mL2mL2mLBA.该实验的自变量是酶的种类，无关变量是底物的用量、反应温度等B．步骤3可以选用新鲜的淀粉酶或蔗糖酶C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是无砖红色沉淀，B是有砖红色沉淀D．该实验还可选用碘液作为检测试剂【答案】B【解析】本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性，自变量是底物的种类，酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶，A错误、B正确；若选择新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的淀粉被水解生成还原糖，所以现象A是产生砖红色沉淀，试管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解，蔗糖是非还原糖，所以现象B是无砖红色沉淀，C错误；蔗糖及蔗糖水解产物都不能跟碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被催化水解，D错误。【变式探究】把混有反应物的液体，加到捣碎的土豆汁液中(酶液)，在37℃下观察到某些反应现象。在这种情况下，学生甲设计的对照实验是用蒸馏水代替反应物，加入酶液中，也可观察到该反应现象；学生乙设计的对照实验是用蒸馏水代替酶液，加入反应物中，则观察不到该反应现象。下面是对此问题的解释，其中可能性最大的一项是()A．酶催化的反应即使完全没有反应物，也可缓慢进行B．酶由于被蒸馏水溶解出来，因而能进行反应C．该酶液中混有与反应物相同的物质D．该酶液中混有催化同一反应的多种酶【答案】C【解析】学生甲用蒸馏水代替反应物，加入酶液中也可观察到反应现象，说明该酶液中混有与反应物相同的物质；学生乙设计的对照实验说明，蒸馏水不起催化作用。真题感悟12019全国卷II·3）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利 用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是A．H﹢-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供D．溶液中的H﹢不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞【答案】C【解析】载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH值明显下降，说明即H+含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内H+转运到细胞外，A正确；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H+转运到细胞外需要通过H+-ATPase，且原先细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，因此该H+为逆浓度梯度转运，B正确；由题意可知H+－ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+，C错误；由①中的实验可知，最初细胞内pH值高于细胞外，即细胞内H+浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞，D正确。22019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。32019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【答案】D【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。42019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：下列叙述正确的是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【答案】D【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