一轮复习 人教版酶与ATP学案

第三单元细胞的能量供应和利用

第8讲酶与ATP

考情研读•备考定位

（对应学生用书学案P43）

课标要求核心素养

1.理解酶的功能是由其独特的空间结构决定

1.概述酶的作用和本质。的，建立结构与功能观。

2.通过对有关酶实验的分析，学会控制变2.通过建立温度、pH对酶活性的影响等数

量和设计对照实验。学模型，理解影响的规律和实质，形成科学

3.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应思维。

的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温3.能够根据实验目的，设计比较过氧化氢

度等）的影响。在不同条件下的分解实验，分析结果得出结

4.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能论进行科学探究。

源物质。4.结合酶的探索历程，理解科学在探索中

发展。

◎-,

必备知识•夯实基础

（对应学生用书学案P43）

回圆回回

1.酶的作用和本质

（1）酶的本质的探索历程

科学家主要观点或成就

①巴斯德a.引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，

细胞死亡并裂解后才能发挥作用

②李比希b.发现少数RNA也具有生物催化功能

③毕希纳C.从酵母菌细胞中提取出能引起发酵的物质，

并将其称为酿酶

④萨姆纳d.从刀豆种子中提取出版酶（第一个），证明

JR酶的化学本质（蛋白质）和作用（分解尿素）

⑤切赫和奥特曼e.糖类变成酒精必须有酵母活细胞的参与

［答案］①一e②一a③一c④一d⑤一b

(2)酶的本质与作用

绝大多数是

化学本质少数是RNA

蛋白质

合成原料氨基酸核糖核昔酸

主要是细胞核

合成场所核糖体

(真核细胞)

来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶

作用场所细胞内、外或生物体外均可

生理功能催化作用

(3)作用机理

①活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

②作用机理：降低化学反应的活化能。

③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

I.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是Y、X。

II.ca段与ba段的含义分别是无酶催化条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。

III.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。

2.比较过氧化氢在不同条件下的分解

(1)实验过程

过

自然状态.

几乎不:;海，起对照作用

(对照)

在90t高温有少量气泡,表明加热能促进过氧化氢

不

同施提高aaa率

条加FeCl,溶邃

件产生较多小气泡，带火星的卫生香发亮

下

加肝脏研磨液

的产生大量较大气泡，带火星的年

分内含过气化笈够香卷叫9

解

(2)变量分析

自变量I-高温90七处理，无机催化剂和过氧化氢酶

|因变量卜底物但2。2)的分解蟀，可用塔型吐津示

|无关变量卜加入H。的量；实验室的温度

3.酶的特性

(1)酶具有高效性

含义：与无机催化剂相比，酶具有高效性。

意义：使细胞代谢快速进行。

(2)酶具有专一性

含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。

(3)酶的作用条件较温和

酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使

酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温只是使酶的活性降低，但酶的空间结构

稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。

4.影响酶促反应速率的因素

(1)下列是温度和pH对酶活性的影响示意图，请写出其中某点或某段表示的含义。

酸碱度3耳)

图中P点表示最适温度，O点表示最适pH,偏离P点或Q点，酶的活性降低。

(2)影响酶促反应速率的其他因素

物浓雪和遒液量都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的，但并不

影响酶活性。

5.探究实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

步2mL可溶性淀粉溶液+2mL淀粉酶2mL蔗糖溶液+

1

骤溶液2mL淀粉酶溶液

2轻轻振荡试管，并将试管下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min

取出试管，各加入2mL斐林试剂，将两支试管的下半部放进盛有热水的大

3

烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min

现象出现砖红色沉淀无颜色变化

结论酶具有专一性

6.探究影响酶活性的条件

(1)实验原理

①探究温度对酶活性的影响

a.反应原理

淀粉会也麦芽糖

碘］液碘卜夜

蓝色不出现蓝色

b.鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，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

武士后工用CTTC过氧化氢酶八।八

a.反应原理：2H2O2**2H2O+O2。

b.鉴定原理：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情况

来检验。2产生量的多少。

(2)实验方案设计与预期结果

比较项目探究温度对酶活性的影响探究pH对酶活性的影响

过氧化氢溶液、过氧化氢酶溶

实验材料淀粉溶液、淀粉酶溶液

液

反应物与酶的量、反应物与酶的量、

变无关

溶液pH等应适宜温度等应适宜且

量变量

且相同相同

控

自变先将反应物溶液与酶溶液在各地先将反应物溶液与酶溶液分别调至

制

量度温度下分别保温,然后混合各梯度pH,然后混合

滴加碘液，观

因变量检测观察气泡产生的快慢

察溶液颜色变化

预期

酶活性较低时，溶液变为蓝色酶活性较低时，气泡产生较慢

结果

的结构与功能

元素组城

C.H、0、N、P

化学组成1分子腺背和水解时，该化学键

|AT叶3分子磷酸基团首先断裂，释放出

结构简式.随，同成ADP

A;P〈P；P|用IH

|普通磷酸%|肃殊的化学键|

会一*直接给细胞生命活动提供能量

8.ATP与ADP的相互转化及利用

ATP®ADP+Pi+能量

②

⑴①②过程用到的酶分别为ATP水解酶、ATP合成酶。

（2）②过程的能量来源为

［动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用

［绿色植物：光合作用和呼吸作用

（3）①过程进行的场所是生物体的需能部位，②过程进行的场所是细胞质基质、线粒体、

叶绿体。

（4）①过程产生的能量用于各项生命活动，如细胞的主动运输、肌肉收缩、大脑思考等。

（5）吸能反应一般与巫（填“①”或“②"）过程相联系，放能反应一般与②（填“①”或

“②”）过程相联系。

9.细胞内常见产生与消耗ATP生理过程的归纳

转化场所常见的生理过程

细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐

产生ATP：细胞呼吸第一阶段

细胞质基质

一消耗ATP：一些吸能反应

产生ATP：光反应

叶绿体一消耗ATP：暗反应和自身DNA

复制、转录，蛋白质合成等

产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段

线粒体一消耗ATP：自身DNA复制、

转录，蛋白质合成等

核糖体消耗ATP：蛋白质的合成

细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等

周回回园

易错整合，判断正误。

1.酶提供了反应过程所必需的活化能（X）

2.酶活性最高时的温度适合酶的保存（X）

3.酶只能在细胞内发挥作用（X）

4.酶促反应速率与酶活性有关。温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。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（V）

5.1分子ATP中只含有1分子腺喋吟和3分子磷酸基团（X）

6.无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源（X）

7.代谢旺盛的细胞内ATP的含量很高（X）

8.“能量”就是指ATP,ATP就是“能量”（X）

国画圈园

1.图1表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，图2表示将A、

B两种物质混合，口时加入酶C,在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下

列问题。

L30

315

A酶

・

曾)

掘

B酶

烧

时间T,T2时间(min)

图1图2

（1）图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？

［提示］不相同。A酶活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则化学本质不是蛋白质而是RNA;B

酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则化学本质为蛋白质。

（2）图1中B酶活性改变的原因是什么？

［提示］B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。

（3）图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？

［提示］应选用RNA水解酶处理。

（4）图2中适当降低反应温度，分析T2值如何变化？

［提示］该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，72

值会增大。

2.人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP,以

供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因。

［提示］ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中。

3.植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，由此说明了什么？

［提示］生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。

关键能力•考点突破

（对应学生用书学案P45）

知识点一酶的本质、作用和特性

»■例1在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是（D）

A.过氧化氢酶、胭酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质

B.DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成

C.胰蛋白酶的合成及运输与核糖体、内质网和高尔基体有关

D.淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解

［解析］酶的化学本质绝大多数为蛋白质，少数为RNA,过氧化氢酶、月尿酶和麦芽糖酶的化

学本质均为蛋白质，A正确；DNA聚合酶催化核甘酸聚合形成DNA单链，DNA连接酶则

催化两个DNA片段连接，二者均能催化磷酸二酯键的形成，B正确；胰蛋白酶是一种分泌

蛋白，其合成及运输与核糖体、内质网和高尔基体有关，C正确；酶的作用机理为降低反应

所需的活化能，盐酸不是酶，不能降低反应所需的活化能，D错误。

II归纳提示A

与酶相关的常见误区

项目正确说法错误说法

化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA酶的本质是蛋白质

一般来说，凡是活细胞都能产生酶（不考

产生部位具有分泌功能的细胞才能产生酶

虑哺乳动物的成熟红细胞）

合成原料氨基酸或核糖核甘酸只有氨基酸

合成场所核糖体或细胞核只有核糖体

生理功能生物催化剂，只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能

来源生物体内合成有的来源于食物

既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥

作用场所只在细胞内起催化作用

作用

低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但

温度影响低温和高温都会引起酶变性失活

高温易使酶失活

作用前后催化反应前后数量和性质没有变化发生催化作用后被分解

〔变式训练〕

1.（不定项）在大肠杆菌中发现的RNaseP是一种由蛋白质和RNA组成的复合体（一种酶，可

催化tRNA加工过程），某实验小组提取其核心组件Mi（RNA或蛋白质，可单独催化tRNA

加工过程），发现经蛋白酶处理的Mi仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的Mi不再

具有催化功能。下列说法不正确的是（ABC）

A.可用双缩版试剂检测核心组件Mi

B.Mi能为tRNA的加工过程提供活化能

C.大肠杆菌中Mi功能丧失主要影响基因表达中的转录过程

D.核心组件Mi也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点

［解析］由酶的专一性可知，经蛋白酶处理的Mi仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理

的Mi不再具有催化功能，说明其化学本质为RNA,用双缩腺试剂检测不能确定核心组件

Mi的化学本质，A错误;Mi能降低tRNA加工过程中所需的活化能，而不是提供活化能，

B错误；大肠杆菌中Mi功能丧失主要影响基因表达中的翻译过程，C错误；核心组件Mi属

于酶，具有高效性、专一性和作用条件温和等特点，D正确。

知识点二影响酶促反应的坐标曲线分析

»■例2某科研小组将新鲜的萝卜磨碎，过滤制得提取液，对提取液中过氧化氢酶的活

性进行了相关研究，得到下图所示实验结果。下列分析错误的是（B）

6过

氧

产

化

氢

生

剩

量

余

叫

量

。

(%)

A.图甲中两支试管内加入的H2O2的浓度和量都属于无关变量

B.若将图甲中的萝卜提取液换成等量新鲜肝脏研磨液，则02产生总量明显增多

C.图乙中引起A、B曲线出现差异的原因可能是温度不同

D.过氧化氢酶可保存在低温、pH为7的环境中

［解析］图甲中催化剂的种类是自变量，也。2的浓度和量属于无关变量，A正确；02产生总

量取决于底物H2O2的量，与酶的浓度无关，B错误；在pH相同时，温度不同，酶的活性可

能不同，从而可引起A、B曲线出现差异，C正确；过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,

过氧化氢酶可保存在低温、pH为7的环境中，D正确。

II归纳提示A

“四看法”分析酶促反应曲线

利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握

变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,

一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标

所表示的因素，当达到饱和时，限制因素是除横坐标所表示

的因素之外的其他因素

I

两坐标轴i国曲线的＞昌特殊点不同曲线

看的含义Q已变化的变化

一二一......j…H一

扮清自变量与11即曲线的起点、终点、顶:理解曲线之间的内在

;因变量，了解两］:点、转折点、交叉点等五::联系，找出不同曲线

个变量的关系：点,理解特殊点的意义1:的异同及变化的原因

〔变式训练〕

2.荧光素酶可以催化荧光素氧化成氧化荧光素，在荧光素氧化的过程中会发出荧光。研究

人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如下图所示。下列叙述错误

的是（D）

A.高浓度NaCl溶液经稀释后酶的活性可以恢复

B.高温和Hg2+处理使酶活性降低的原因相同

C.用Mg2+处理荧光素酶可以减少其用量

D.Mg2+处理可使荧光素酶催化荧光素氧化时的活化能升高

［解析］高浓度NaCl溶液可使蛋白质盐析，溶液经稀释后酶的活性可以恢复，A正确；高

温和Hg2+处理使酶空间结构发生不可逆的改变，从而使酶活性降低，B正确；Mg2+处理荧

光素酶后，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，用Mg2+处理荧光素酶可以减少

其用量，C正确；Mg2+处理可使荧光素酶催化荧光素氧化时的活化能降低，D错误。

知识点三探究酶促反应的实验分析

»■例3甲同学从某哺乳动物的胃液中分离到了一种酶。为探讨该酶的最适pH,设计了

如下实验方案，其中最合理的是（D）

方案pH范围温度酶活性测定最适pH

A1〜625℃

以pH对酶活性作图，酶活

B1-1425℃每间隔一个pH梯度进行酶

性最高时对应的pH为最适

C1〜637℃活性测定

PH

D1-1437℃

［解析］探讨酶的最适pH,自变量为pH,其范围应涵盖酸性、中性和碱性，同时温度最好

控制在最适温度，即37℃,故选D。

II归纳提示A

认真审题，准确找出变量，围绕变量设置对照

（1）探究酶作用的专一性时，应围绕底物或酶制剂设置变量。

（2）探究酶作用的高效性时，应围绕无机催化剂和酶制剂这一单一变量设置对照。

⑶探究温度（或pH）对酶活性的影响时，应设置不同温度（或pH）处理进行对照，并确保变量

控制的有效性，即应在底物与酶混合之前，先进行同温度处理（或先用pH缓冲液调节酶和底

物的pH）,后混合酶和底物。

〔变式训练〕

3.植物体内的过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究甘蓝梗中是否

存在过氧化物酶，设计实验如下表。

2%

试管1%焦性缓冲甘蓝梗提煮沸冷却

HzCh/mL

编号没食子液/mL取液/mL后的甘蓝梗

酸/mL提取液/mL

1222一一

222一2一

322一一2

注：表中“一”表示没有添加。

请回答下列问题。

（1）1、2号试管中，—L号试管是对照组，该实验的自变量是甘蓝梗提取液的有无。

（2）若2号试管显橙红色，并不能证明甘蓝梗中存在过氧化物酶，你的改进措施是再增加一

组实验，把缓冲液换成2mL过氧化物酶，其他条件与1号试管相同。

（3）若3号试管不显橙红色,推测其原因是高温使甘蓝梗提取液中的过氧化物酶变性失活。

（4）已知白菜梗内也含过氧化物酶，经测定，相同条件下，两种植物提取液中过氧化物酶的活

性不同，从其分子结构分析，原因可能是两种植物过氧化物酶的空间结构（或氨基酸种类、

数目、排列顺序不同）。

（5）如何通过实验检测过氧化物酶的化学本质，并比较甘蓝梗和白菜梗内过氧化物酶的含量

多少（假设两种植物提取液中只含过氧化物酶一种蛋白质）？请简述设计思路。

将等量的白菜梗和甘蓝梗提取液分别放入两支试管中，再分别加等量且适量的双缩胭试剂

进行实验。若产生紫色反应，说明过氧化物酶的化学本质是蛋白质；显色反应深（紫色深）的

一组，过氧化物酶含量高。

［解析］（1）由表可知，在1、2号试管中，1号试管中只加入了缓冲液未进行其他处理，为对

照组；从两支试管中不同的处理可知，该实验的自变量是甘蓝梗提取液的有无。（2）若要证明

2号试管显橙红色，代表着甘蓝梗中存在过氧化物酶，则需设计以过氧化物酶为自变量，用

其实验结果进行对照，才能说明甘蓝梗提取液中存在过氧化物酶。因此，依据单一变量原则，

再增加一组实验，把缓冲液换成2mL过氧化物酶，其他条件与1号试管相同。（3）3号试管

的处理是煮沸冷却后的甘蓝梗提取液，与2号试管处理及结果进行对照，可知3号试管不显

橙红色的原因是高温处理使酶变性失活。（4）根据结构与功能相适应的原理，并结合过氧化物

酶的本质——蛋白质，可推测相同条件下，两种植物提取液中过氧化物酶的活性不同，从其

分子结构分析，原因可能是两种植物过氧化物酶的空间结构（氨基酸的种类、数目、排列顺

序）不同。（5）结合过氧化物酶的本质是蛋白质，可选择双缩版试剂来检测，并根据颜色的深

浅估测相应过氧化物酶的含量。具体实验设计思路是，将等量的白菜梗和甘蓝梗提取液分别

放入两支试管中，再分别加等量且适量的双缩腺试剂进行实验。若产生紫色反应，说明过氧

化物酶的化学本质是蛋白质；显色反应深（紫色深）的一组，过氧化物酶含量高。

知识点四ATP的结构与功能

»■例4将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性，下图

代表ATP的结构。下列叙述错误的是（A）

A.①代表ATP中的“A"，ATP脱去④⑤成为腺喋吟核糖核甘酸

B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联

C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变

D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快

［解析］①代表腺喋吟，而ATP中的“A”代表腺昔，腺昔是由腺喋吟和核糖结合而成的；④

和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联；ATP中远离腺昔的特殊化学键容易断

裂和生成，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，不过ATP的含量基本不变；细胞癌变后细胞

代谢增强，ATP和ADP的转化加快。

II归纳提示A

（DATP的普通磷酸键和特殊化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊化学键

中。

（2）ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。

〔变式训练〕

4.（不定项）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用a、p和丫表示ATP

或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pa〜Pp〜Py或dA-Pa〜Pp〜P»下列

说法正确的是（ABC）

A.ATP水解掉两个磷酸基团后所得的物质是合成RNA分子的单体之一

B.dATP中的两个特殊化学键储存的能量基本相同，但稳定性不同

C.已知某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端，若要使已有DNA末端被

32P标记上，则带有32P的磷酸基团应在ATP的丫位上

D.若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分

子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的Y位上

［解析］将ATP中的两个磷酸基团去掉，所得物质是腺喋吟核糖核昔酸，是合成RNA分子

的单体之一，A正确；dATP中的两个特殊化学键储存的能量基本相同，但稳定性不同，远

离A的特殊化学键容易断裂和重新生成，B正确；dATP分子中远离A的特殊化学键容易断

裂和重新生成，故某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP,

那么该酶作用的磷酸基团应在ATP的丫位上，C正确；合成DNA的原料是4种脱氧核普

酸，每个脱氧核甘酸都是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成，其中磷酸

和脱氧核糖之间的化学键是普通磷酸键，用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原

料，将32P标记到新合成的DNA分子上（合成过程中，dATP要脱掉两个特殊化学键），则带

有32P的磷酸基团应在dATP的a位上，D错误。

知识点五ATP与ADP的相互转化和ATP的利用

»■例5如图为ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述正确的是（A）

能量V/A"DP〜、能量

、ATP，

A.过程①②都可发生在线粒体和叶绿体中

B.过程①所需能量均来自有机物的氧化分解

C.过程②释放的能量可直接用于人体红细胞吸收葡萄糖

D.吸能反应一般与过程①相联系，放能反应一般与过程②相联系

［解析］过程①表示ADP与Pi合成ATP；过程②表示ATP水解产生ADP与Pi,同时释放

能量的过程。在线粒体和叶绿体中都有ATP的合成与水解，A正确；若ATP的合成发生在

叶绿体中，过程①所需能量来自光能，若ATP的合成发生在线粒体中，过程①所需能量来

自有机物的氧化分解，B错误；人体红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，不需要消耗能量，没

有ATP水解，C错误；ATP的合成即过程①与放能反应有关，ATP的水解即过程②与吸能

反应有关，D错误。

II归纳提示A

1.误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应

ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，

因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。

2.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,满足生命活动的需要。

〔变式训练〕

5.萤火虫尾部发光器能发光的机理如图所示。ATP快速荧光检测仪中含有荧光素、荧光素

酶等物质，用来快速检测食品表面的微生物，下列说法正确的是（C）

A.ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存大量ATP为生命活动供能

B.ATP快速荧光检测仪只能检测是否有微生物残留，不能检测数量

C.ATP快速荧光检测仪既可以检测残留的需氧型微生物，也可以检测厌氧型微生物

D.荧光素酶可以催化荧光素转化为荧光素酰腺昔酸

［解析］ATP是细胞中的能量货币，但细胞中储存的ATP较少，需要ATP与ADP不断转化

来为生命活动供能，A错误；微生物残留量越多，产生的ATP越多，所发荧光强度越强，

所以用荧光检测仪也能检测微生物的数量，B错误；ATP快速荧光检测仪能检测残留的所

有能产生ATP的微生物，包括需氧微生物和厌氧微生物，C正确；由图可知，荧光素酶可

以催化荧光素酰腺甘酸转化为氧合荧光素，D错误。

------

素养提升•强化思维

（对应学生用书学案P48）

回图画囹

高效性、

|蛋白质IIRNA|I降低活化能I

专一件

作用条"

1催化作用1

温和

本质作用特桂

国画圃画

1.（2021.湖南卷）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生

磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（B）

A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点

B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递

C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递

D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响

［解析］通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递,

体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸

缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息进行细

胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参

与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸

化和去磷酸化反应，D正确。

2.（2019.天津卷）下列过程需ATP水解提供能量的是（B）

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

［解析］淀粉在唾液淀粉酶作用下水解不消耗ATP,A项不符合题意；生长素的极性运输属

于主动运输，消耗ATP,B项符合题意；水的光解不消耗ATP,C项不符合题意；乳酸菌无

氧呼吸第二阶段既不合成也不消耗ATP,D项不符合题意。

3.（2017・全国卷甲）下列关于生物体中酶的叙述，正确的是（C）

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］线粒体和叶绿体含有少量DNA,也可进行DNA复制，有合成DNA的酶，A项错

误；只要给予适宜的温度和pH等条件，活细胞产生的酶（如淀粉酶）在生物体外仍然有催化

活性，B项错误；胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，利用盐析的方法可使胃蛋白酶在提取液中

沉淀析出，C项正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37℃,但该酶应在低温环境中保

存，D项错误。

4.（2016•全国卷II）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a组。

（2）在时间Z1之前，如果A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会加快。

（3）如果在时间打时，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组产物总量不变，原因是60℃条件下，友时酶已失活，即使增加底物，反应产物

总量也不会增加。

（4）生物体内酶的化学本质是蛋白质或RNA,其特性有高效性和专一性（答出两点即可）。

［解析］（1）题中曲线图显示，在反应开始的一段时间内，40℃时产物浓度增加最快，说明酶

的活性最高，而B组控制的温度是40℃。（2）A组控制的温度是20在时间力之前，如

果A组温度提高10℃,因酶的活性增强，则A组酶催化反应的速度会加快。（3）对比分析

图示中的3条曲线可推知，在时间玄时，C组的酶在60℃条件下已经失活，所以在时间

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，在打时，C组产物的总量不

变。（4）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温

和。

微专题实验设讨

（对应学生用书学案P49）

1.实验设计的原则

⑴对照性原则：

只有比较才能看出差异，只有通过对照才能验证我们的推论，因此，在实验设计中，一般都

要设置对照组。

设置对照的目的通常有两种情况：

一种是为了说明问题，验证推论；另一种是为了消除或减少实验误差。通过干预或控制研究

对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。

设置对照组常有3种方法：

①空白对照：即不给对照组做任何处理，或虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的

实验处理因素；如要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，让其自然生长,

而对照组饲喂甲状腺激素制剂或甲状腺抑制剂，以观察甲状腺激素的作用；

②自身对照：指实验组和对照组都在同一实验对象上进行。如观察植物细胞的质壁分离和复

原实验中，对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞是同一组细胞,

是典型的自身对照实验。

③相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。如“比较过氧化氢酶和Fe3+催

化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和Fe3+去催化过氧化氢分解，进行相互对照，以得出酶

的高效性结论等。

通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。但是要注意，不给对照组以任何

处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组也要做一定的处理，只是不加实验组的处理

因素而已。如探索光对种子萌发的影响中，实验组不给光照，对照组给予光照，其他的如空

气、水分、温度都要适宜且相同。

(2)随机性原则:

实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是由于：①可以

消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；②平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。

(3)平行重复原则：

平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影

响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。如果重复实验结果不一样,

则不能得出结论，只能是偶然的结果。

(4)单因子变量原则：

单因子变量原则指实验组和对照组的处理只能有一项条件不同，其他条件都应相同。即控制

其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处

理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。

例如：在验证酶是催化剂的实验中，A试管加入淀粉酶，在对照试管(B试管)中应加入等量

的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察pH对酶的影响

时，各试管只能是pH不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。

(5)科学性原则：

例如：以C02为指标，设计并测定植物呼吸速率的实验

①为什么要遮光？消除绿色植物光合作用吸收CO2对实验的干扰。

②Ca(0H)2溶液的应用：前者是检验空气中C02是否完全被NaOH吸收；后者是检验植物是

否进行了呼吸作用，并可对生成物作干燥处理后进行定量分析。

(6)可行性原则：

设计步骤简单方便，材料易获取，条件易控制，又能说明问题。例如，验证酶专一性的实验

中，用唾液淀粉酶(或商店售的淀粉酶)，而不用胰淀粉酶或肠淀粉酶(不易获得)

2.实验中三类变量的分析

又称实验变量，是研究者主动操纵

自变量即实验所探究的条件和因子，是作

T用于实验对象的刺激变量,坐标轴

横轴标识一般为自变量

又称反应变量，是随自变量变化而

产生反应或发生变化的变量，应具

|变量分析I—因变量

有可测性和客观性,坐标轴纵轴标

识一般为因变量

与研究目标无关,但却影响研究

无关变量

结果的变量——实验时一般需

控制无关变量适宜且相同

3.通过对照设置把握三种实验变量：

⑴自变量的控制原则——单一变量原则。

（2）无关变量控制原则——等量适宜原则。

⑶因变量的控制原则一可观测性原则。

国画图囱

1.在设计生物实验时，自变量、无关变量是实验中需要控制的主要变量。下列有关实验中,

关于自变量和无关变量的描述，正确的是（B）

选项实验自变量无关变量

底物和酶的用量、温度及

A探究a—淀粉酶的最适pH不同的pH

溶液变蓝程度等

探究光照强度对植物光合

B不同的光照强度温度、CO2浓度等

作用的影响

探究酵母菌细胞呼吸的方培养液的浓度和酵母菌菌

C有无C02释放

式种的数量等

探究甲状腺激素对蝌蚪生饲料中是否加甲状腺激素

D蝌蚪生长发育的情况

长发育的影响制剂

［解析］探究a—淀粉酶的最适pH,自变量是不同的pH,无关变量是底物和酶的用量，因

变量是淀粉的分解速率，A错误；探究光照强度对植物光合作用的影响，自变量是不同的光

照强度，无关变量是温度、CO2浓度等，因变量是植物的光合作用强度，B正确；探究酵母

菌细胞呼吸的方式，自变量是氧气的有无，无关变量是培养液的浓度和酵母菌菌种的数量等,

因变量是CO2的释放量，C错误；探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响，自变量是饲料中

是否加甲状腺激素制剂，无关变量是饲料的量，水温等培养条件，因变量是蝌蚪生长发育的

情况，D错误。

2.下列有关酶特性的实验中，叙述错误的是（D）

A.验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类

B.验证酶的专一性时，自变量是酶的种类或底物的种类

C.探究pH对酶活性的影响时，pH是自变量，温度是无关变量

D.探究酶作用的最适温度时，应设置高温、室温、低温三组实验

［解析］酶的高效性是与无机催化剂相比而言的，验证酶的高效性自变量是催化剂的种类，

A正确；验证酶的专一性，可以是底物相同，酶的种类不同，也可以是酶种类相同，底物不

同，B正确；探究pH对酶活性的影响时，自变量是pH梯度，温度为无关变量，因变量是

底物的消耗速率，C