2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版 第三单元　第11课时　降低化学反应活化能的酶含答案

2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版第三单元第11课时降低化学反应活化能的酶含答案第11课时降低化学反应活化能的酶课标要求说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。考情分析1.酶的作用、本质和特性2022·湖南·T32022·重庆·T72.影响酶促反应速率的因素2023·广东·T12021·海南·T112020·北京·T43.酶的相关探究实验2022·全国乙·T42022·广东·T132021·湖北·T21考点一酶的作用和本质1．酶的催化作用的实验验证：比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)过程及结果(2)分析结果与得出结论(3)实验过程的变量及对照分析2．酶的催化作用机理(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称为活化能。(2)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。3．酶本质的探究历程(连线)4．酶的本质和作用判断正误(1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(×)提示酶的作用机理是降低化学反应的活化能。(2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(×)提示酶不能为化学反应提供能量。(3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(×)提示酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是立即被降解。(4)酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用(√)(5)胃蛋白酶发挥作用时伴随着ADP的生成(×)提示胃蛋白酶可以分解蛋白质，蛋白质的水解不消耗ATP，不会伴随着ADP的生成。(6)酶是在核糖体上合成的生物大分子(×)提示绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不在核糖体上合成。考向一酶的作用和本质1．如图是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。下列有关分析不合理的是()A．本实验的因变量是过氧化氢的分解速率B．本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、催化剂的用量等C．①号与③号、①号与④号可分别构成对照实验D．分析②号、④号试管的实验结果可知，加热和酶都能降低反应的活化能答案D解析加热能提供能量而不能降低活化能，D错误。2．已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2。某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如表所示。下列相关叙述错误的是()项目第1组第2组第3组乙醛脱氢酶1mL1mL1mL加入试剂种类蛋白酶1mLRNA水解酶1mL？乙醛1mL1mL1mL保温适宜温度保温5min碳酸氢钠溶液2mL2mL2mLA.第3组为对照组，“？”可为加入蒸馏水1mLB．若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡C．若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNAD．本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用答案C解析若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第1组没有气泡产生，第2、3组能产生气泡，B正确；若第1、3组能产生气泡，第2组不能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA，C错误。考点二酶的特性1．酶具有高效性(1)原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(2)意义：使细胞代谢快速进行。(3)曲线分析酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。(填字母)2．酶具有专一性(1)定义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。(3)两种学说及相关曲线分析①两种学说a．锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。b．诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物的结合。②相关曲线及分析加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。3．酶的作用条件较温和(1)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。(2)高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。低温条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温条件下保存。判断正误(1)比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，可验证酶具有高效性(×)提示酶的高效性是与无机催化剂相比的，比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，验证的是酶具有催化作用。(2)用豆浆、淀粉酶、蛋白酶探究酶的专一性，可选用双缩脲试剂进行检验(×)提示淀粉酶和蛋白酶都是蛋白质，都能与双缩脲试剂反应呈紫色，不能用双缩脲试剂进行检测。(3)酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同(×)提示低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存在两个温度对应的酶的活性相同。(4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存(×)提示高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构使其失活，酶通常是在低温、适宜pH条件下进行保存。1．探究酶的专一性方案一：酶相同、底物不同①底物1＋酶溶液②等量底物2＋等量相同酶溶液实验步骤一取两支试管，编号1、2二1号试管中加入2mL淀粉溶液2号试管中加入2mL蔗糖溶液三加入淀粉酶溶液2滴，振荡，试管下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min四加入斐林试剂→振荡→沸水浴煮沸1min实验现象砖红色沉淀无变化结论淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解方案二：底物相同、酶不同①底物＋酶溶液1②等量相同底物＋等量酶溶液2思考：(1)方案一中使用斐林试剂可检测酶促反应是否发生，原因是淀粉和蔗糖都不是还原糖，但淀粉和蔗糖的水解产物都是还原糖。(2)不能(填“能”或“不能”)选用碘液进行检测，因为蔗糖和蔗糖的水解产物均不与碘液发生颜色反应，若选用碘液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被水解。2．探究温度和pH对酶活性的影响(1)探究温度对酶活性的影响实验步骤一六支试管分三组分别进行编号11′22′33′二可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL三淀粉酶溶液1mL1mL1mL四分别在不同条件下放置5min0℃保温60℃保温100℃保温五混合在各自的温度下反应约5min六加碘液分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象现象变蓝不变蓝变蓝结论温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶的活性思考：①实验时，步骤四、五能否颠倒？提示不能。应先控制好变量，再让底物和酶混合反应。②为何不选斐林试剂鉴定？提示实验要严格控制温度，斐林试剂需加热。③实验材料能否选过氧化氢和过氧化氢酶？提示不能。过氧化氢常温常压下即可分解，加热分解更快。④在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，可以选用蛋白块(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，酶活性的观测指标是相同时间内蛋白块体积的变化。(2)探究pH对酶活性的影响实验步骤一1号试管2号试管3号试管二各加入肝脏研磨液2滴三加蒸馏水1mL等量的5%HCl等量的5%NaOH四各加入3%的过氧化氢2mL五反应约5min，记录气泡产生情况实验现象较多气泡几乎无气泡几乎无气泡结论过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高思考：为什么实验材料选过氧化氢和肝脏研磨液，而不选淀粉和淀粉酶？提示酸性条件下淀粉会分解。考向二酶的特性3．细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示，下列有关叙述不正确的是()A．酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列C．酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性D．酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a答案C解析酶1与产物b结合后失活，酶1失活后与有活性时相比空间结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A正确；酶1的活性位点和变构位点分别是蛋白质的一部分，两者的结构取决于特定的氨基酸序列，B正确；酶1只能催化两种底物合成产物a的反应，具有专一性，C错误；酶1与产物b的结合使酶1无活性，合成产物a的反应会停止，这样可以防止细胞产生过多的产物a，D正确。4．(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是()A．该酶可耐受一定的高温B．在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同答案D解析相同温度下，不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线平缓)之后的反应速率相同，D错误。考点三影响酶促反应的因素分析酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析：注意：酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。1．温度和pH据图可知，不同pH条件下，酶的最适温度不变；不同温度条件下，酶的最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。2．酶浓度(1)在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。(2)ab段限制因素是酶浓度；bc段限制因素是底物浓度。3．底物浓度(酶浓度一定)(1)ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率增加(酶没有完全与底物结合)。(2)bc段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率达到最大值，不再增加(酶完全与底物结合)。(3)ab段限制因素是底物浓度；bc段限制因素是酶浓度。(4)思考：若该反应体系酶的量增多，曲线该如何改变(在图中表示出来)?提示如图所示请思考在不同条件下曲线①如何变化，并在图中绘制出相应的曲线。(1)在①的基础上，增加酶浓度，请绘制曲线②。提示如图所示(2)在①的基础上，增加反应物浓度，请绘制曲线③。提示如图所示考向三影响酶促反应的因素分析5．(2022·重庆，7)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37℃、不同pH下的相对活性，结果见下表。下列叙述最合理的是()pH相对活性酶357911M0.71.01.01.00.6L0.51.00.50.20.1A.在37℃时，两种酶的最适pH均为3B．在37℃长时间放置后，两种酶的活性不变C．从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性D．在37℃、pH为3～11时，M更适于制作肉类嫩化剂答案D解析根据表格数据可知，在37℃时，M的适宜pH为5～9，而L的适宜pH为5左右，A错误；酶适宜在低温条件下保存，在37℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B错误；酶发挥作用需要适宜的温度，高温会导致酶变性失活，因此从37℃上升至95℃，两种酶在pH为5时都已经失活，C错误。6．(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。实验组①②③④⑤底物＋＋＋＋＋RNA组分＋＋－＋－蛋白质组分＋－＋－＋低浓度Mg2＋＋＋＋－－高浓度Mg2＋－－－＋＋产物＋－－＋－根据实验结果可以得出的结论是()A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性答案C解析由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性，A不符合题意；由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分的酶存在时，在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下，均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B不符合题意；由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C符合题意，D不符合题意。1．(必修1P78)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．(必修1P78)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。3．(必修1P81)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。4．(必修1P82)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。5．(必修1P84)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。6．(必修1P84)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。7．生物体内各项生理活动的进行都需要酶的催化，酶作用的机理是降低化学反应所需的活化能。8．有同学认为在以淀粉为材料，探究温度对酶活性影响的实验中，不宜选用斐林试剂鉴定麦芽糖，原因是使用斐林试剂鉴定还原糖时需水浴加热，而该实验过程中需严格控制温度。9．不能以H2O2为材料来探究温度对过氧化氢酶活性的影响，原因是温度升高会促进过氧化氢分解，会影响实验结果。课时精练一、选择题1．(2024·连云港高三联考)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如表所示。下列叙述错误的是()组别甲中溶液(0.2mL)乙中溶液(2mL)不同时间测定的相对压强(kPa)0s50s100s150s200s250sⅠ肝脏提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸馏水H2O2溶液00000.10.1A.H2O2分解生成O2导致压强改变B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时C．250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性答案C解析三组中的H2O2溶液均为2mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250s时Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C错误。2．反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为蔗糖水解反应能量变化的示意图，已知H＋能催化蔗糖水解。下列分析错误的是()A．E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖B．H＋降低的化学反应活化能的值等于(E2－E1)C．蔗糖酶使(E2－E1)的值增大，反应结束后X增多D．升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率答案C解析蔗糖酶具有高效性，降低的活化能(E2－E1)的值更大，但由于底物的量有限，所以X产物的量最终不变，C错误。3．核酶是小分子RNA，能特异性地剪切RNA分子。乳糖酶能催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。下列叙述正确的是()A．组成核酶与乳糖酶的化学元素相同，基本单位却不相同B．常温下，核酶、乳糖酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应C．核酶与乳糖酶既改变反应平衡，也能降低反应的活化能D．低温条件下，核酶与乳糖酶的催化效率可能会有所降低答案D解析组成核酶与乳糖酶的化学元素和基本单位都不相同，A错误；核酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；酶能显著降低反应活化能，但是不会改变化学反应的平衡，C错误。4．(2024·济宁高三期末)下列与酶相关实验的叙述中，正确的是()A．探究酶的高效性时，自变量是酶的种类B．探究酶的专一性时，自变量只能是酶的种类C．探究pH对酶活性的影响时，自变量不止一种D．探究温度对酶活性的影响时，无关变量是酶浓度、pH等答案D解析探究酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，A错误；探究酶的专一性时，自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类，B错误；实验应该遵循单一变量原则，探究pH对酶活性的影响时，自变量是pH，C错误；探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，因变量可以是产物的生成速率或底物的消耗速率，无关变量是酶浓度、pH等，D正确。5.(2024·盐城高三模拟)某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述不正确的是()A．两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多B．需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏研磨液和FeCl3溶液同时注入试管中C．肝脏研磨液中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该反应的活化能D．左边移液管内红色液体上升的速度比右边慢，最终液面比右边低答案D解析和无机催化剂相比，酶具有高效性，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，由于两个装置中过氧化氢的量相等，产生的氧气一样多，最终两侧移液管中的液面一样高，D错误。6.在淀粉—琼脂块上的5个圆点位置(如图)分别用蘸有不同液体的棉签涂抹，然后将其放入37℃恒温箱中保温。2h后取出该淀粉—琼脂块，加入碘液处理1min，洗掉碘液后，观察圆点的颜色变化(如表)。下列叙述不正确的是()位置处理圆点的液体碘液处理后的颜色反应①清水蓝黑色②煮沸的新鲜唾液蓝黑色③与盐酸混合的新鲜唾液蓝黑色④新鲜唾液红棕色⑤质量分数为2%的蔗糖酶溶液？A.放在37℃恒温箱的原因是酶催化需要适宜的温度B．圆点①和④颜色不同，表明了唾液中淀粉酶的催化作用C．圆点②和③颜色相同，但引起酶失活的原因不同D．圆点④和⑤会出现相同颜色，说明酶的作用具有专一性答案D解析⑤是用质量分数为2%的蔗糖酶溶液处理，不能水解淀粉，因此⑤是蓝黑色，④和⑤出现不同颜色，说明酶的作用具有专一性，D错误。7．为探究不同温度下两种淀粉酶的活性，某同学设计了多组实验并对各组淀粉的剩余量进行检测，结果如图所示。下列叙述正确的是()A．该实验的自变量是酶的种类，因变量是淀粉剩余量B．据图分析可知，酶A的最适温度是50℃，高于酶B的最适温度C．若酶A不与双缩脲试剂发生反应，则其可被RNA水解酶催化水解D．酶的作用条件较温和，故保存酶B时，应选择40℃和最适pH来保存答案C解析本实验的自变量是温度和酶的种类，A错误；根据图中的结果无法确定酶A的最适温度，B错误；若酶A不与双缩脲试剂发生反应，说明酶A不是蛋白质，可能是RNA，则其可被RNA水解酶催化水解，C正确；酶应该在低温下保存，D错误。8.(2024·咸阳高三期中)如图曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析下列说法正确的是()A．增大pH后重复该实验，a、b点位置均会上升B．酶浓度降低后，图示反应速率可用曲线甲表示C．酶浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素D．若b点后升高温度，将呈现曲线丙所示变化答案B解析“曲线乙表示在最适温度、最适pH条件下”，因此如果增大pH，酶的活性会下降，a、b点位置都会下移，A错误；在曲线ab段酶促反应速率与反应物浓度呈正相关，因此反应物浓度是限制曲线ab段反应速率的主要因素，C错误；曲线乙是在最适温度条件下进行的，如果升高温度，酶的活性会下降，反应速率应在b点后下降，D错误。9．麦胚富含营养，但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质。为了延长麦胚贮藏期，科研人员研究了不同无机盐对脂肪酶活性的影响。下列分析错误的是()A．实验的自变量是无机盐的种类和浓度B．对照组和实验组必须设置相同的温度和pHC．图中不同浓度的CaCl2均可以提高脂肪酶的活性D．KCl对脂肪酶活性的影响最小，可用于延长麦胚贮藏期答案D解析根据题意可知，“麦胚由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质”，NaCl可作为脂肪酶抑制剂，添加到麦胚以延长麦胚贮藏期，D错误。10.针对某酶促反应，某同学在酶量和反应时间都相同的情况下进行了甲、乙、丙三组实验，并得到相应的三条曲线，如图所示。甲是反应速率随反应物浓度变化的曲线，乙是一定量的物质W1存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线，丙是一定量的物质W2存在时反应速率随反应物浓度变化的曲线。据图判断，关于该实验结果的叙述，错误的是()A．若仅提高甲组酶量重新实验，其最大反应速率会增大B．若在甲组中加入W1重新实验，其最大反应速率会降低C．可推测在与酶的结合过程中，W2与反应物无竞争关系D．若要减弱W2对反应速率的影响，可加大反应物的浓度答案C解析由丙曲线的趋势来看，W2最初抑制了酶促反应速率，但随着反应物浓度升高，这种抑制被解除，可推测W2为竞争性抑制剂，在与酶结合的过程中，W2与底物竞争酶，可加大反应物浓度减弱W2对反应速率的影响，C错误，D正确。11．如图是某课外活动小组探究pH对淀粉酶活性影响时绘制的实验结果图(实验中用盐酸创设酸性条件，盐酸能催化淀粉水解)。下列有关叙述正确的是()A．将淀粉与淀粉酶溶液混合后再调节各组混合液的pHB．pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同C．pH为13的试管调到pH为7后继续反应，淀粉含量将明显下降D．根据上述实验结果无法推测出淀粉酶的最适pH为7答案D解析实验中需要将淀粉与淀粉酶溶液分别调节pH，然后再将pH相等的淀粉和淀粉酶混合后再进行相应的因变量的检测，这样获得的数据更有说服力，A错误；分析柱形图可知，pH为3条件下和pH为9条件下淀粉剩余量基本相等，而由于淀粉在酸性条件下易分解，因此pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性，B错误；pH为13的试管调到pH为7后继续反应，由于酶已经失活，淀粉含量将不会明显下降，C错误。12．图中的曲线①表示某种淀粉酶在不同温度下的酶活性相对最高酶活性的百分比。将该淀粉酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②。下列叙述错误的是()A．高温影响蛋白质的空间结构，从而影响淀粉酶活性B．该淀粉酶长时间保存于80℃条件下，活性将会降低C．曲线②中各个数据点的获得是在80℃条件下测得的D．工业生产中该淀粉酶使用的最佳温度范围是70～80℃答案D解析据图可知，80℃条件下相对酶活性为100%，活性最高，但残余酶活性较低，说明长时间保存于80℃条件下，酶的活性将会降低，B正确；曲线②是在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，据曲线①可知，酶的最适温度为80℃，C正确；工业生产中该淀粉酶使用的最佳温度范围应是60～70℃，因为60～70℃时相对酶活性和残余酶活性均较高，D错误。13．(2024·贵州高三联考)酶的“诱导契合”学说认为，在酶与底物结合之前，其空间结构与底物不完全互补，在底物诱导下可出现与底物吻合的互补结构，继而完成酶促反应。为验证该学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(简称S酶，可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者的结合中心位置相同)进行研究，实验结果如图所示，其中SCTH、SCU分别表示催化CTH和CU反应后的S酶。下列叙述正确的是()A．S酶催化CTH和CU两种底物的结合中心位置相同，说明S酶没有专一性B．S酶与底物结合后，提供了底物转化为产物所需的活化能C．S酶结合中心的结构发生变化时，部分肽键会断裂D．进一步探究SCTH失活还是空间结构固化，可增加SCTH催化CTH反应组答案D解析酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，S酶催化CTH和CU两种底物的结合中心位置相同，并不能说明S酶没有专一性，A错误；酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，B错误；酶在化学反应前后性质不变，S酶结合中心的结构发生变化时，不会发生肽键的断裂，C错误；为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，可增加SCTH催化CTH反应组，检测反应产物的生成量。如果SCTH能催化CTH水解，说明SCTH出现空间结构的固化；如果SCTH不能催化CTH水解，说明SCTH失活，D正确。二、非选择题14．(2021·湖北，21)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量____________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)实验预期结果与结论若出现结果①：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。若出现结果④：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。答案(1)2甲物质溶液、乙物质溶液(2)①透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高②透析前后，两组的酶活性均不变③加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高；加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变④加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变；加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高第12课时细胞的能量“货币”ATP课标要求解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。考情分析1.ATP的结构简式及组成2021·北京·T12021·海南·T142.ATP与ADP的相互转化和ATP的利用2021·海南·T142021·湖南·T5考点一ATP是一种高能磷酸化合物判断正误(1)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中(√)(2)AMP(腺苷一磷酸)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料(×)提示AMP是RNA合成的原料，正常的人体细胞内不能进行RNA的自我复制。(3)一分子AMP中只有一个特殊的化学键(×)提示AMP中不含有特殊的化学键。考向一ATP的结构及其特点1．(2023·广州高三模拟)下列有关ATP的叙述，正确的是()A．图中的a是构成DNA的基本单位之一B．图中的A代表腺苷，b、c为特殊的化学键C．“ATP”中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质D．血浆中的葡萄糖进入红细胞、肾小管对葡萄糖的重吸收会消耗ATP答案C解析图中a为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，A错误；图中的A是腺嘌呤，b、c为特殊的化学键，B错误；“ATP”中的“A”代表腺苷，RNA中的“A”是腺嘌呤，二者不是同一种物质，C正确；血浆中的葡萄糖进入红细胞的方式属于协助扩散，不会消耗ATP，D错误。2.(2023·苏州高三模拟)cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示。下列分析错误的是()A．方框内物质的名称是腺嘌呤B．cAMP分子不含有不稳定的特殊化学键C．ATP在形成cAMP的过程中，初期会释放能量D．cAMP与磷脂分子所含的元素种类不完全相同答案D解析由题意可知，cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的，所以cAMP分子不含有不稳定的特殊化学键，B正确；ATP在形成cAMP的过程中，初期会断裂特殊化学键，释放能量，C正确；cAMP与磷脂分子所含的元素种类相同，二者都含有C、H、O、N、P，D错误。考点二ATP的合成和利用1．ATP的合成2．ATP的利用(1)ATP是细胞内的能量“货币”(2)ATP供能机制ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。特别注意(1)ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。分析原因：从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。(2)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，人体内ATP的总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。(3)ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析解读：(4)研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。(5)如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。判断正误(1)酶的水解需要ATP供能，ATP的水解需要酶的催化(×)(2)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成(√)(3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP(×)提示由于ATP在体内含量不高，且ATP与ADP的相互转化时刻处于动态平衡之中，所以人在剧烈运动时，骨骼肌细胞中ATP的含量也不会明显增多或降低。(4)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量(×)提示细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应，并非就是指ATP水解释放能量。考向二ATP的合成和利用3．(2023·广东实验中学高三期中)细胞中有序的生命活动需要能量的维持和推动。下列有关叙述不正确的是()A．ATP是细胞内唯一直接为生命活动供能的化合物B．人体小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖分子时，ATP的消耗量增加C．ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能D．细胞中的能量通过ATP在吸能和放能反应之间流通答案A解析细胞内绝大多数生命活动所需能量是由ATP直接提供的，但ATP、GTP、CTP等都是直接能源物质，A错误。4.(2021·湖南，5)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()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答案B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，进而实现细胞信号的传递，体现了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。1．(必修1P86)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。2．(必修1P87)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。3．(必修1P89)许多吸能反应与ATP水解的反应相联系；许多放能反应与ATP的合成相联系。4．写出图中标出的“A”的含义①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。5．(必修1P88)ATP供能机制：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。6．细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP水解直接提供能量的，但细胞内ATP的含量却能基本保持稳定，原因是ATP与ADP之间存在相互转化，且这种转化处于动态平衡之中。7．萤火虫发光需要ATP提供能量，其发光机制是尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。(1)将32P标记的磷酸注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，发现细胞内的ATP含量不变，但ATP中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡。(2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α位置被标记的ATP的细胞，在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料。课时精练1．(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“货币”，关于ATP的叙述错误的是()A．含有C、H、O、N、PB．必须在有氧条件下合成C．胞内合成需要酶的催化D．可直接为细胞提供能量答案B解析在无氧条件下，无氧呼吸过程中能合成少量ATP，B错误。2．下列关于ATP的叙述，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个特殊的化学键不易断裂水解答案C解析光合作用和细胞呼吸都可以产生ATP，A错误；ATP在细胞内含量少，易再生，ATP－ADP循环使得细胞不会储存大量的ATP，B错误；ATP分子中的2个特殊的化学键比较不稳定，易断裂水解，D错误。3．(2021·海南，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是()A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATPB．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内答案B解析该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明ATP与ADP的相互转化主要发生在细胞核内，D错误。4．(2019·天津，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是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A不符合题意；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B符合题意；光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C不符合题意；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D不符合题意。5．(2023·镇江高三质检)大多数离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述错误的是()A．ATP水解释放的磷酸基团使离子泵磷酸化B．物质通过该类离子泵跨膜运输的方式属于主动运输C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率答案D解析加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。6．GTP是细胞信号传导的重要物质，其结构和ATP类似，可以和ATP相互转化，研究发现细胞信号传导过程中GTP会在GTP酶的作用下水解为GDP。下列说法正确的是()A．该细胞信号传导过程属于细胞中的放能反应B．GTP中的“G”由鸟嘌呤和脱氧核糖组成C．GTP和ATP彻底水解的产物只有含氮碱基不同D．GTP脱去两个磷酸基团后可作为合成DNA的原料之一答案C解析GTP水解为GDP所释放的能量用于吸能反应，因此该细胞信号传导过程属于细胞中的吸能反应，A错误；GTP中的“G”表示鸟苷，由鸟嘌呤和核糖组成，B错误；GTP脱去两个磷酸基团后可以作为合成RNA的原料之一，D错误。7．磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化，细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，这样可以在短时间内维持细胞中ATP含量的相对稳定。下列叙述错误的是()A．肌肉收缩时，ATP的含量保持相对稳定B．磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能C．剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所升高D．细胞中的磷酸肌酸对于维持ATP含量的相对稳定具有重要作用答案C解析剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所下降，C错误。8.ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白(Ⅰ)和牛细胞中的ATP合成酶(Ⅱ)构建了ATP体外合成体系，如图所示。下列说法正确的是()A．物质a水解后的产物可作为合成DNA分子的原料之一B．体系Ⅰ模拟的跨膜运输方式为协助扩散C．体系Ⅱ中H＋的跨膜运输释放能量D．由图可知，囊泡内pH高于囊泡外答案C解析据题图分析可知，物质a为ATP，水解后的产物可作为合成RNA分子的原料之一，A错误；体系Ⅰ中H＋进入囊泡通过膜蛋白(Ⅰ)，且需要光，模拟的跨膜运输方式应为主动运输，B错误；H＋进入囊泡需要光能，H＋通过ATP合成酶(Ⅱ)出囊泡合成ATP，说明H＋进入囊泡为逆浓度梯度运输，故囊泡内pH低于囊泡外，D错误。9．蛋白质磷酸化反应是指ATP末端的磷酸转移到底物蛋白质的特定氨基上所进行的化学反应。磷酸化的蛋白质活性改变后做功，从而参与细胞代谢，如图所示。下列说法错误的是()A．ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移B．磷酸化的蛋白质活性改变但并未变性C．ATP推动的细胞做功过程属于吸能反应D．蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，水解产物参与RNA的合成答案D解析由题图可知，蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，形成的产物之一是ADP，ADP还需要再脱掉一个磷酸基团才能参与RNA的合成，D错误。10．ATP生物荧光检测仪广泛应用于物品