高考生物一轮教案必修一第三单元细胞的能量供应和利用

第三单元细胞的能量供应和利用第一讲降低化学反应活化能的酶知识体系——定内容核心素养——定能力生命观念通过比较酶与激素等物质的异同，类比具有专一性的物质，建立起辩证统一和普遍联系的观念理性思维通过分析与酶有关的曲线，培养学生利用数形结合分析生物学问题的思维习惯科学探究通过与酶有关的实验设计与分析，培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力，及对实验方案的评价能力社会责任通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展[基础知识·系统化]知识点一酶的作用和本质1．酶的本质和作用2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程：(2)变量分析：知识点二酶的特性(将“”中的内容补充完整)[基本技能·问题化]1．下图曲线表示在无催化剂和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。据图回答：(1)没有催化剂参与的反应曲线是②。(2)有酶催化的反应曲线是①。(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。(4)BC段的含义是酶降低的活化能。(5)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，即反应需要的活化能要增大。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右图所示，请据图回答：(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。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？其活性能否恢复？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，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复。(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？提示：RNA水解酶。3．酶的特性和原理(连线)考点一酶的本质、作用和特性1．巧记酶概念的1个“二”和3个“一”2．比较法助记酶与动物激素的“一同三不同”相同：都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性不同产生部位几乎所有活细胞都产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素化学本质酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质则为蛋白质、脂质、氨基酸衍生物等作用机制酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子在发挥完作用后被灭活3．联想法记忆具有“专一性(特异性)”的五类物质(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。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。[对点落实]1．从八个角度判断有关酶说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)角度说法正误判断①产生场所一般来说，活细胞都能产生酶√②化学本质酶是具有催化作用的蛋白质×③合成原料酶的基本单位是氨基酸，因此氨基酸是酶的合成原料×④合成场所酶是在核糖体上合成的×⑤来源酶只能在生物体内合成，不能从食物中获得√⑥作用酶具有催化、调节等多种功能×⑦作用场所酶只在细胞内发挥作用×⑧温度影响低温和高温均能使酶变性失活×2．(2017·全国卷Ⅱ)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：选C盐析法主要用于蛋白质的分离、纯化，胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，可用盐析法进行沉淀；真核细胞中DNA主要分布于细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布，所以参与DNA合成的酶也可分布于线粒体和叶绿体中；酶作为生物催化剂可以在生物体内发挥作用，也可以在生物体外发挥作用；唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37℃左右，而酶通常在低温下保存。[典型图示]用曲线模型表示酶的三大特性[问题设计](1)图1中酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。(2)图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用，而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。(3)①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。②温度在a点时，酶的活性较低，但不会失活；温度大于或等于c点，酶会失活。pH≤d点、pH≥f点，酶会失活。③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。[对点落实]3．为了研究温度对某种酶活性的影响，设置甲、乙、丙三组实验，各组温度条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物浓度，结果如图。以下分析正确的是()A．在t时刻之后，甲组曲线不再上升，是由于受到酶数量的限制B．在t时刻降低丙组温度，将使丙组酶的活性提高，曲线上升C．若甲组温度低于乙组温度，则酶的最适温度不可能高于乙组温度D．若甲组温度高于乙组温度，则酶的最适温度不可能高于甲组温度解析：选C在t时刻之后，甲组曲线不再上升，即产物浓度不发生变化，是由于受到底物数量的限制；出现丙组曲线的原因可能是温度过高，酶的活性丧失，如果在t时刻降低丙组的反应温度，酶的活性不能恢复，曲线不发生变化；图中甲组酶的活性大于乙组酶的活性，若甲组温度低于乙组，说明乙组的实验温度超过了酶的最适温度；若甲组温度高于乙组温度，则酶的最适温度可能高于甲组温度。4．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述，错误的是()A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pHB．甲曲线中，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同C．乙曲线中，D点与F点酶的空间结构都被破坏且不能恢复D．丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点解析：选C低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同，A点的限制因素是底物浓度，B点时底物到达饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，D点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，F点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度恢复酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，G点时pH过低，酶的空间结构被破坏，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达H点。酶在人们的日常生活和生产中都有广泛的应用，以此为素材，设置新情境考查酶的应用也是常见的命题形式。[对点落实]5．把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推测合理的是()A．用于分解酒精的酶可能是脂质B．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物C．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用D．该成果中用于分解酒精的酶应放在最适温度下储藏解析：选C酶的化学本质是蛋白质或RNA，依据题意，分解酒精的酶的化学本质不是RNA，那肯定是蛋白质；人体无氧呼吸的产物是乳酸，不是酒精；有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可见该“防护服”的作用是防止酶被消化道内的蛋白酶分解；酶应放在低温条件下储藏。6．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称之为抗体酶。下图表示某新型抗体酶的结构，据图判断下列叙述错误的是()A．抗体酶能与双缩脲试剂发生紫色反应B．抗体酶能与各种抗原结合C．抗体酶与底物结合后，能降低反应的活化能D．利用抗体酶特异性识别抗原和催化无活性药物前体的转化反应，可靶向治疗癌症解析：选B由题干信息可知，抗体酶的化学成分是蛋白质，功能上既具有抗体特异性识别抗原的功能，又具有酶的催化功能。[归纳拓展]关注常考的五类酶及其作用(1)DNA聚合酶：催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。(2)RNA聚合酶：催化单个核糖核苷酸聚合到RNA片段上形成核糖核苷酸链，作用部位是磷酸二酯键。(3)解旋酶：用于DNA复制时双链间氢键打开。(5)各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶催化淀粉水解、蛋白酶催化蛋白质水解等。考点二影响酶活性的因素与相关实验探究巧用三种方法破解酶实验难题1．鉴定酶的本质——试剂检测法2．验证酶的高效性和专一性——对比法(1)验证酶的高效性：[设计方案]项目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率很快；或反应用时短反应速率缓慢；或反应用时长结论酶具有高效性[操作示例](2)验证酶的专一性：[设计方案]项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料底物相同(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性[操作示例]eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up7(淀粉),\s\do5(非还原糖))\o(→,\s\up7(淀粉酶))麦芽糖,\o(\s\up7(蔗糖),\s\do5(非还原糖))\o(→,\s\up7(淀粉酶))蔗糖))＋eq\a\vs4\al(斐林,试剂)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有砖红色沉淀,,无砖红色沉淀))3．探究酶的最适温度或pH——梯度法[设计方案]组别编号12…n实验材料等量的同种底物温度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指标相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少实验结论生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)[操作示例](1)探究酶的最适温度：(2)探究酶的最适pH：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(H2O2溶液＋pH1酶液,H2O2溶液＋pH2酶液,⋮,H2O2溶液＋pHn酶液))eq\o(→,\s\up7(检测))O2的产生速率[对点落实]命题点(一)考查实验材料和实验试剂的选取1．(2018·淄博模拟)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是()实验编号探究课题选用材料与试剂A温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液B温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂解析：选B过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，实验A不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验C不合理；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，故实验D不合理。[归纳拓展]酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(3)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。命题点(二)考查实验操作过程及评价2．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量解析：选C在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入。3．(2012·大纲卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。③将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。(1)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：因为题中已经提示不考虑试剂的浓度、剂量等，因此就不用去分析这些数据是否错误，找主要的错误即可。(1)酶的活性受温度的影响，本题探究的是pH对酶活性的影响，因此，温度应为无关变量，必须适宜，而70℃恒温水浴的温度过高，会导致5支试管中的酶因高温而失活，最终不同pH下的实验结果一样。(2)本题选择的是斐林试剂，通过检测产物的生成量来确定酶的活性高低，斐林试剂鉴定还原糖必须要加热，如果不加热，则任何一组都不会出现砖红色沉淀。答案：(1)③中70℃应改为37℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在热水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色[类题通法]解答实验方案评价试题的一般思路[典型图示]用曲线模型表示影响酶促反应的因素[问题设计]1．底物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，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。(2)图2：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．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。(2)图3：反应溶液pH的变化不影响(填“影响”或“不影响”)酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变(填“改变”或“不改变”)酶作用的最适pH。3．反应时间与酶促反应的关系(图4、5、6)(1)图4、5、6的时间t0、t1和t2是一致的。(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因积累而增多。(3)t0～t1段，因反应物较充足，所以反应速率较高，反应物消耗较快，生成物生成速率较快。t1～t2段，因反应物含量较少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t2时，反应物被消耗干净，生成物也不再增加，此时反应速率为0。[对点落实]4．图1中曲线a表示在最适温度和pH条件下时间与生成物量的关系，图2中曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析正确的是()A．图1曲线a，甲点后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的数量B．图2中，酶减少后，图示酶促反应速率可用曲线f表示C．分别在图2中取乙、丙点的速率值，对应图1中的曲线c和dD．减小pH，重复该实验，图2曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e解析：选B图1曲线a中，甲点后，限制因素为反应物的浓度；图2曲线中，当反应物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低；图2中乙、丙点的速率值是一个定值，不能用曲线c和d表示；图2中曲线b是在最适pH下测定的反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论pH增大还是减小，曲线b将变成曲线f，或酶变性失活。5.(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________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)。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，因此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组温度过高导致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。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(其他合理答案也可)[类题通法]“四看法”分析酶促反应曲线[真题集训——验能力]1．(2017·天津高考)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。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：选C加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能；随着反应的进行，底物A浓度由大变小，酶促反应速率先快后慢；T2后B增加缓慢是由底物A不足导致的；图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大。2．(2013·全国卷Ⅱ)关于酶的叙述，错误的是()A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物解析：选B同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如催化有氧呼吸的酶。低温未破坏酶的空间结构，低温处理后再升高温度，酶活性可恢复，高温可破坏酶的空间结构。酶可以降低化学反应的活化能，从而提高化学反应速度。酶可以催化化学反应，也可以作为另一个反应的底物，如唾液淀粉酶可以催化淀粉的分解，又可以被胃蛋白酶水解。3．(2014·福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()A．蛋白酶 B．RNA聚合酶C．RNA D．逆转录酶解析：选C核糖体由rRNA和蛋白质组成，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体为rRNA，而催化核糖体内氨基酸脱水缩合反应的物质是酶，由此可推测该酶的化学本质是RNA。4．(2013·安徽高考)细胞代谢受酶的调节和控制。下列叙述正确的是()A．激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢的B．代谢的终产物可反馈调节相关酶活性，进而调节代谢速率C．同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化解析：选B激素主要通过影响靶细胞内基因的表达来调节细胞代谢；细胞代谢的终产物可通过提高或降低酶的活性来调节代谢速率；同一个体不同功能的细胞内酶的种类不同；一个细胞在不同时期，其功能可能会发生相应变化，因而酶的种类和数量也可能会随之改变。5．(2016·江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是()管号1%焦性没食子酸(mL)2%H2O2(mL)缓冲液(mL)过氧化物酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷却后的白菜梗提取液(mL)1222－－－222－2－－322－－2－422－－－2A.1号管为对照组，其余不都是实验组B．2号管为对照组，其余都为实验组C．若3号管显橙红色，无须对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶解析：选A根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。6．(2015·重庆高考)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：分组步骤红粒管白粒管对照管①加样0.5mL提取液0.5mL提取液C②加缓冲液(mL)111③加淀粉溶液(mL)111④37℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色显色结果＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”数目越多表示蓝色越深步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是______；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。(2)小麦淀粉酶包括α­淀粉酶和β­淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：X处理的作用是使________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α­淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。解析：(1)本实验的自变量是小麦种子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步骤①对照管中可加入等量(0.5mL)的蒸馏水作为空白对照。②中加缓冲液的目的是控制pH，以保证酶的活性。显色结果表明，淀粉酶活性越高，则蓝色越浅；反之，则蓝色越深，即红粒小麦的淀粉酶活性较低，其穗发芽率也较低。若③中淀粉溶液(反应底物)浓度适当减小，要使显色结果不变，保温时间应缩短，以缩短反应时间。(2)本实验要证明两种淀粉酶活性对穗发芽率的影响，则自变量为淀粉酶的种类，因变量仍为显色结果。相对于实验Ⅰ中使α­淀粉酶失活(保留β­淀粉酶活性)(作为对照)，实验Ⅱ也应使β­淀粉酶失活(保留α­淀粉酶活性)。若实验Ⅰ(α­淀粉酶失活)中两管显色结果无明显差异，且实验Ⅱ(β­淀粉酶失活)中显色结果为红粒管颜色显著深于白粒管，则可以说明α­淀粉酶活性对显色结果造成了影响，即α­淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。答案：(1)0.5mL蒸馏水控制pH红粒小麦低缩短(2)β­淀粉酶失活深于[课下检测——查缺漏]一、选择题1．(2018·赣州一模)下列关于酶的说法正确的是()A．酶的合成一定需要核糖体，但不一定需要高尔基体B．pH较低时一定会降低酶的活性，但温度较低时则不一定会降低酶的活性C．在任何条件下，酶降低活化能的效果一定比无机催化剂显著D．所有活细胞都具有与细胞呼吸有关的酶，但不一定都分布在线粒体中解析：选D大多数酶是蛋白质，在核糖体上合成，少数酶是RNA，主要在细胞核中合成；温度较低时会降低酶的活性，但不会使酶失去活性；酶的催化作用需要适宜的条件，故并非所有条件下，酶降低活化能的效果都比无机催化剂显著；真核细胞的呼吸酶分布在细胞质基质和线粒体中，原核细胞的呼吸酶分布于细胞质和细胞膜上。2．下列关于酶特性实验设计的叙述，正确的是()A．验证酶的高效性时，自变量只是酶的种类B．探究温度对酶活性影响实验中，可选用过氧化氢酶为研究对象C．探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、pH都是自变量D．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，可用碘液进行鉴定解析：选C验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类；由于温度升高，可加快过氧化氢的分解，因此探究温度对酶活性的影响时，不宜选用过氧化氢酶为研究对象；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的专一性时，应该用斐林试剂进行鉴定。3．核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是()A．核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同B．核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应C．因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键D．核酶在温度过高或过低条件下降低活化能的效果可能不同解析：选D核酶只能降解特定的mRNA序列，其本质为RNA，脂肪酶的化学本质为蛋白质，二者共有的元素有C、H、O、N4种；脂肪酶能够与双缩脲试剂发生紫色反应，核酶不能发生该反应；核酶为单链RNA，但单链RNA折叠也可能形成氢键；温度过高或过低对核酶的影响不同，因此导致核酶降低活化能的效果不同。4．下图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述正确的是()A．此反应为放能反应B．曲线Ⅰ表示有酶参与C．E2为反应前后能量的变化D．酶参与反应时，所降低的活化能为E4解析：选D曲线Ⅱ是有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，反应前后能量的变化应为E3，反应产物的能量值比反应物的高，反应为吸能反应。5．(2018·山西名校联考)现有三支试管甲、乙、丙，先向试管内加入2mL可溶性淀粉溶液，再按下图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列分析错误的是()A．甲试管和乙试管对照，说明酶具有专一性B．甲试管和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响C．实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀D．实验结果是乙试管和丙试管内出现砖红色沉淀解析：选D本题是验证性实验，应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则。比较甲试管和乙试管，自变量是酶的种类，验证酶具有专一性。甲试管和丙试管只有温度不同，说明酶的活性受温度的影响。甲试管中唾液淀粉酶能把淀粉水解为还原糖。乙试管、丙试管不能产生还原糖，以斐林试剂检验，结果无砖红色沉淀。6．下图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图，下列叙述错误的是()A．图示反应过程还有水的产生B．该图能体现酶催化作用的专一性C．底物与酶能否结合与酶的结构有关D．酶在催化过程中的形状改变是不可逆的解析：选D图示为酶催化的氨基酸的脱水缩合过程，产物是二肽和水；图示可体现酶的催化作用具有专一性；底物与酶能否结合与酶的结构有关；酶在催化过程中的形状改变是可逆的。7．(2017·南昌二模)某同学为了验证酶的相关特性及其作用底物情况进行了三组实验：实验一，某大分子物质甲与酶1混合，可得到中间产物乙；实验二，某大分子物质甲与酶1和酶2混合，可得到小分子物质a；实验三，某大分子物质甲与酶2混合，不能得到中间产物乙及小分子物质a。下列相关推理，错误的是()A．小分子物质a可能是大分子物质甲的基本组成单位B．酶2的作用底物很可能是中间产物乙C．由实验一和实验三可得出酶1具有专一性D．由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性解析：选C由实验一、二、三对比可分析得出酶1和酶2催化的反应可能为甲eq\o(→,\s\up7(酶1))乙eq\o(→,\s\up7(酶2))小分子物质a，酶2的作用底物可能是乙，小分子物质a可能是甲的基本组成单位；结合实验一和实验三进行分析可知，酶1的作用底物是大分子物质甲，但实验未涉及酶1作用的第二种底物，故不能推测酶1具有专一性；由于缺乏和无机催化剂的对比，并且题干没有设计对温度和pH等条件的控制，因此由实验一、实验二和实验三不能得出酶具有高效性和温和性。8．下表是关于酶专一性的实验设计，下列相关叙述正确的是()步骤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只能选用新鲜的淀粉酶C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀D．该实验还可以选用碘液作为检测试剂解析：选C本实验用同种酶催化两种不同的底物来研究酶的专一性，自变量是底物种类；酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶；若选用新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的淀粉被水解成还原糖，而蔗糖不发生分解，所以现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀；蔗糖及蔗糖水解产物都不能与碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被水解。9．如图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述错误的是()A．图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系B．图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系C．图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率解析：选C酶量增加时，反应速率加快；底物量一定时，酶浓度增大，反应速率加快，达到最大生成物量所需反应时间变短；在底物浓度一定的情况下，随反应时间延长，底物浓度降低，反应速率减慢，图③可以表示反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系；在底物量一定且条件适宜情况下，过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。10．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，得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是()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O2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：选B图甲中催化剂的种类是自变量，H2O2的浓度和量属于无关变量；O2产生总量取决于底物H2O2的量，与酶无关；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；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和pH为7的环境中。11．(2018·湖南十三校联考)某同学欲通过如图所示的装置进行探究影响酶促反应速率因素的实验，下列分析正确的是()A．不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，可用于探究酶的专一性B．酶促反应速率可用滤纸片从烧杯底部到浮出液面的时间(即t3－t2)来表示C．可通过设置不同温度的过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放置多个滤纸片解析：选D不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3＋，可用于探究酶的高效性；酶促反应速率可用滤纸片进入液面到浮出液面的时间(即t3－t1)来表示；温度影响过氧化氢的分解，该实验不能用来探究温度对酶活性的影响。12．在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述错误的是()A．曲线乙表示二氧化锰的催化作用，曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性B．曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，曲线甲与曲线丙对照能反映酶具有专一性C．曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性D．曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物解析：选A酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高，由图分析，催化效率丙>乙>甲，则三条曲线对应的条件是：甲为唾液，乙为二氧化锰，丙为新鲜猪肝研磨液。专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，曲线甲、乙对照不能得出无机催化剂具有专一性。曲线甲表示唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解，曲线丙表示过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，二者对照可以说明酶具有专一性。和乙相比，丙催化的时间短，效率高，因此可以说明酶具有高效性。曲线甲不下降的原因是酶具有专一性，唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解。二、非选择题13．(2018·葫芦岛一模)胰腺分为外分泌腺和内分泌腺两部分。外分泌腺分泌胰液(含有胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶，能够消化分解蛋白质、脂肪和多糖)；内分泌腺(即胰岛)与血糖调节有关。回答下列问题：(1)从结构上看，外分泌腺和内分泌腺的主要区别在于是否具有________；有人试图从磨碎的狗的胰腺中直接提取胰岛素，你认为他________(填“能”或“不能”)成功。(2)已知胰淀粉酶的抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种，非竞争性抑制剂通常与酶活性部位以外的基团结合使酶活性下降，则增加底物浓度________(填“不能”或“能够”)解除这种抑制。(3)在测定某种酶催化作用最适pH时，需在一定pH范围内设置________，分别测定酶活性，若测得数据出现________，则其对应的pH即为其最适pH。解析：(1)从结构上看，外分泌腺由于其分泌物都要排向外界环境，所以都有直接与外界环境相通的导管，而内分泌腺的分泌物直接排向内环境，所以内分泌腺都没有导管。从磨碎的狗的胰腺中不能直接提取胰岛素，因为胰腺分泌的胰液中有胰蛋白酶，其可以将胰岛素分解掉。(2)由于非竞争性抑制剂通常与酶本身(活性部位以外)的基团结合使酶活性下降，即便增加底物浓度，也不能使原有的酶活性增强，所以增加底物浓度不能解除这种抑制。(3)在测定某种酶催化作用最适pH时，需在一定pH范围内设置一系列pH，分别测定酶活性，若测得数据出现峰值，则其对应的pH即为其最适pH。答案：(1)导管不能(2)不能(3)pH梯度(系列pH)峰值(最大值)14．图1、2、3是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。请回答下列有关问题：(1)图1、2、3所代表的实验中，自变量依次为__________、_________、___________。(2)根据图1可以得出的实验结论是酶的催化作用具有________________。(3)图2中曲线bc段产生的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________。(4)若图2实验过程中增加过氧化氢酶的数量，请在图2中，利用虚线绘出曲线的变化情况。(5)能否以H2O2为材料探究温度对过氧化氢酶活性的影响？________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图1是在等量的H2O2溶液中，分别加入过氧化氢酶、Fe3＋和无催化剂条件下O2产生量的变化曲线，所以自变量为催化剂的有无及种类；图2和图3的自变量为横坐标，分别是H2O2浓度和pH。(2)由图1中曲线可知，酶的催化效率比无机催化剂的高很多。(3)图2中bc段表示H2O2浓度增高时，反应速率不再加快，说明此时反应速率不再受H2O2浓度的限制，因此可能的因素是酶的数量有限。(4)增加过氧化氢酶的数量以后，在相同的H2O2浓度下，O2产生速率要大于以前，最终反应速率也会增加。(5)温度会影响H2O2分解的速率，影响实验结果的观测。答案：(1)催化剂的有无及种类H2O2浓度pH(2)高效性(3)过氧化氢酶的数量(浓度)有限(4)如图所示(5)不能H2O2在加热条件下会分解，影响实验结果的观测15．酶是具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为其他分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。请回答下列问题：(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有__________系统，组成该系统的结构具有的功能特性是__________。茶叶细胞中也存在众多种类的酚类物质与酚氧化酶。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是________________________。(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时催化C2与CO2反应，Rubicon酶的存在场所为________；该酶具有“两面性”，在O2浓度较高时催化C2与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，其“两面性”与酶的______(特性)相矛盾。(3)如图中曲线表示将酶在不同温度下保温足够长时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由图可得出：_____________________________________________。为了验证这一结论，请以耐高温的纤维素分解酶为实验材料，比较在低温和最适温度下储存对酶活性的影响，写出实验设计思路：______________________________。解析：(1)酚氧化酶与酚类底物在细胞中能实现分类存放，是因为细胞内具有生物膜系统，生物膜的功能特性是选择透过性。绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制，这一过程的目的是高温使酚氧化酶失活。(2)茶树的Rubicon酶在CO2浓度较高时催化C2与CO2反应，该反应属于暗反应中的物质变化，因此Rubicon酶的存在场所为叶绿体基质；该酶具有“两面性”，在O2浓度较高时，该酶催化C2与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，其“两面性”与酶的专一性相矛盾。(3)图中曲线表示将酶在不同温度下保温足够长时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由图可得出酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大。为了验证这一结论，可以将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性。答案：(1)生物膜选择透过性高温使酚氧化酶失活(2)叶绿体基质专一性(3)酶在较低温度下储存活性受影响小，在较高温度下储存活性受影响大将耐高温的纤维素分解酶分别在低温和最适温度下储存足够长时间后，再在最适温度下测量其活性第二讲ATP与细胞呼吸知识体系——定内容核心素养——定能力生命观念通过对ATP的结构和功能，细胞呼吸类型和过程的学习，建立起生命的物质与能量观和普遍联系的观点理性思维通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断，培养对问题进行推理，并做出合理判断的能力科学探究通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，掌握对生物学问题进行初步探究的能力[基础知识·系统化]知识点一细胞的能量“通货”——ATP知识点二有氧呼吸1．过程图解2．总反应式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量知识点三无氧呼吸(将“”中的内容补充完整)知识点四探究酵母菌细胞呼吸的方式(实验)1．实验原理2．实验步骤(填图)3．实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊/快无变化乙组(无氧)变混浊/慢出现灰绿色4．实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。[基本技能·问题化]1．请据ATP水解产生ADP的过程图回答下列问题(1)图中A表示腺苷，P表示磷酸基团。(2)图中①表示高能磷酸键，其中蕴藏着大量化学能。(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为生命活动提供能量。(4)催化该过程的酶与催化ATP生成的酶不是(填“是”或“不是”)同一种酶；高等植物细胞内ATP在叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体等部位生成。2．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答问题(1)图中A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是②，可在人体细胞中进行的是①②④。(均填图中序号)(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中①③过程；而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中①④过程。(均填图中序号)(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为种子在有氧呼吸过程中产生了水。3．某兴趣小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置，如下图A～D所示(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)，有氧条件下的装置序号：C→A→B(或C→B→A→B)；无氧条件下的装置序号：D→B。(2)装置中C瓶的作用是吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰；B瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替。(3)若要检测无氧呼吸时是否有酒精生成，应用酸性重铬酸钾溶液，现象是溶液颜色变为灰绿色。考点一ATP的结构、功能和利用1．巧记ATP结构的“一、二、三”2．类比助记不同化合物中的“A”物质结构物质名称A的含义ATP腺苷(腺嘌呤＋核糖)核苷酸腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸共同点：所有“A”都含有腺嘌呤3．归纳记忆能源与能源物质[对点落实]1．(2018·济宁一模)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是()A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料解析：选C细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，磷酸、核糖和碱基；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料。2．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：(1)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。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。(2)若用带有32P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________(填“α”“β”或“γ”)位上。解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需用32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA复制所需的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需用32P标记到dATP的α位上。答案：(1)γ(2)α1．图解ATP的合成、水解与光合作用、细胞呼吸的关系2．总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段消耗ATP：一些需能反应叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗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[对点落实]3．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析错误的是()A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成解析：选BATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉1个磷酸基团，形成1分子ADP，同时脱掉的磷酸基团转移到AMP上，又形成分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP分解时会伴随着2分子ADP的生成；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成。4．(2016·海南高考)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是()A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成解析：选DATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖；呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ATP生成减少；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP；光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP。[易错提醒]规避对ATP认识上的四个误区误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应指正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，且所需的酶也不同误认为ATP转化为ADP不消耗水指正ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水误认为ATP就是能量指正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误认为细胞中含有大量ATP指正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，满足生物体的需要考点二细胞呼吸的过程及影响因素1．据原子守恒巧记有氧呼吸中各元素的去向反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。2．分析法记忆细胞中反应物，生成物和场所的对应关系3．比较法助记细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水；无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动[对点落实]1．下列是细胞呼吸的过程，有关叙述正确的是()A．上述生理过程可以发生在同一细胞内B．在人体内环境中可以发生①②③过程C．①②③④都产生ATP，为生命活动供能D．无线粒体的生物可能发生①②过程解析：选D过程③和④分别为产乳酸与产酒精的无氧呼吸过程，不可能发生在同一细胞内；图中①②③过程都发生在细胞内，内环境是细胞的生存环境；呼吸作用第一阶段(过程①)可产生少量能量，过程②可产生大量能量，过程③和④不产生能量；有些好氧菌无线粒体，但是可以进行有氧呼吸，发生①和②过程。2．葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的具有放射性的化合物是()A．丙酮酸 B．乳酸C．二氧化碳 D．水解析：选D18O2进入小鼠细胞后首先参与的是有氧呼吸第三阶段的反应，与[H]反应生成水。3．(2018·衡阳一模)下列关于在人体细胞呼吸过程中，[H]的来源与用途的叙述，最准确的是()选项呼吸类型[H]的来源[H]的用途A有氧呼吸只来源于葡萄糖用于生成水B有氧呼吸来源于葡萄糖和水用于生成水C无氧呼吸来源于葡萄糖和水用于生成乳酸D无氧呼吸来源于葡萄糖用于生成酒精解析：选B有氧呼吸产生的[H]来源于葡萄糖和水；无氧呼吸产生的[H]只来源于葡萄糖的分解，人体无氧呼吸只产生乳酸。[易错提醒]需规避的四个易错点(1)无氧呼吸第一阶段产生能量，第二阶段不产生能量。(2)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。(3)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。(4)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体被分解。1．理解细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系(以酵母菌消耗C6H12O6为例)反应式有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量无氧呼吸：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶12．掌握判断细胞呼吸方式的三大依据[对点落实]4．(2017·海南高考)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是()A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同解析：选C与成熟组织细胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快。某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2。降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢。利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同。5．(2018·岳阳一模)下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发，测得的气体量的变化结果。相关说法正确的是()甲乙丙CO2释放量12810O2吸收量0610A．在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸B．在乙条件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比无氧呼吸多C．在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值D．在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体解析：选D甲条件下只释放CO2，不吸收O2，进行的是产生CO2和酒精的无氧呼吸，不产生乳酸；乙条件下消耗O2的量为6，则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，无氧呼吸产生CO2的量为8－6＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，消耗的葡萄糖中有氧呼吸和无氧呼吸相等；丙条件下只进行有氧呼吸，但不能判断有氧呼吸强度是否达到了最大值；乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体。探究酵母菌细胞呼吸的方式[对点落实]6．(2018·南昌五校联考)有关“探究酵母菌细胞呼吸方式的实验”的叙述，正确的是()A．培养液中葡萄糖的浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖B．重铬酸钾能在碱性条件下与酒精反应变成灰绿色C．适当降低温度对培养液中气泡的产生速率无影响D．该实验中有氧组为实验组，无氧组为空白对照组解析：选A培养液中葡萄糖浓度过高，会导致酵母菌细胞失水，从而影响酵母菌的生长和繁殖；重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色；温度改变，酶活性改变，会影响酵母菌细胞呼吸速率从而影响气泡产生速率；该实验为对比实验，有氧组和无氧组均为实验组。7．甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图1、图2装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了实验。下列相关叙述错误的是()A．图1所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量大部分变成了热能B．图2所示的实验可以探究酵母菌是否进行有氧呼吸C．应设置一组对照实验与图2形成对照，以排除外界环境因素的干扰D．如果将图2中的NaOH溶液换成清水，则可探究酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差解析：选A图1所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量有部分转化为热能；图2所示的实验可以根据着色液是否左移探究酵母菌是否进行有氧呼吸；应设置一组酵母菌死亡其他条件与图2相同的对照实验，以排除外界环境因素的干扰；如果将图2中的NaOH溶液换成清水，酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差可以导致着色液移动。[易错提醒]酵母菌呼吸方式探究实验注意事项(1)通入甲A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。(2)乙B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。[典型图示]用曲线模型分析影响细胞呼吸的环境因素[问题设计]1．据图1回答下列问题(1)图中各点表示的生物学意义：Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸；P点：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸；QP段(不包含Q、P点)：产生CO2量大于(填“大于”“小于”或“等于”)耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用最弱。(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度。(3)AB段长度＝BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。2．图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响与细胞呼吸有关酶的活性实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“低温”)。3．从图3可看出，细胞呼吸速率与自由水含量有关，在储存作物种子时应将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。[对点落实]8．如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是()A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制解析：选B甲图中B点温度下植物呼吸作用相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛；随氧气浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制，使曲线Ⅱ最终趋于平衡。9．如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述正确的是()A．番茄果实细胞产生CO2的场所是细胞质基质B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用2℃时比15℃时更强C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶的空间结构被破坏有关解析：选B番茄果实细胞有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，故产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质；由题图可看出，2℃时，黑暗条件下与光照条件下呼吸强度差值比15℃时大，即2℃时光照对番茄果实呼吸的抑制作用更强；低温条件下呼吸强度较低，但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高，所以低温、光照条件下更利于番茄果实的储存；低温仅抑制酶的活性，不破坏酶的空间结构。微专题1eq\a\vs4\al(种子萌发时呼吸速率的测定及呼吸变化曲线分析)1．种子萌发时呼吸速率的测定(1)实验装置：(2)指标及原理：①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。(3)物理误差的校正：①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。②如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。(4)实验拓展：呼吸底物与水滴移动的关系脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，水滴移动更明显。2．种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究(1)实验设计：欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)(2)实验结果预测和结论：实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸3．种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线(1)在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用CO2的产生量要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。(4)种子萌发后期，O2吸收量大于CO2释放量，说明除了糖类参与氧化分解外，还有其他物质参与氧化分解，如脂肪。[题点突破]题点(一)细胞呼吸速率的测定和呼吸类型的判断1．(2018·江淮十校联考)如图是探究小鼠在不同温度下呼吸速率(用单位时间的耗氧量表示)的实验装置。打开夹子A，使水检压计左右平齐，关闭夹子A，用注射器向广口瓶中注入5mLO2，水检压计左侧液面升高，记录左右液面重新平齐时所用的时间。下列说法错误的是()A．用注射器向广口瓶中注入5mLO2后要立刻关闭夹子BB．测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值C．小鼠在25℃时的呼吸速率高于10℃时的呼吸速率D．NaOH溶液的作用是排除呼吸产生的CO2对实验结果的干扰解析：选C用注射器向广口瓶中注入5mLO2后要立刻关闭夹子B，以确保广口瓶中O2的量；测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值，以减小误差；小鼠是恒温动物，25℃时的呼吸速率低于10℃时的呼吸速率；NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的CO2，排除对实验结果的干扰。2．如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，错误的是()A．通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸B．用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸C．用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸D．用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移解析：选D烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量，因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于水不吸收气体也不释放气体，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值，如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸，如果液滴不移动，说明酵母菌不进行无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，说明有O2的消耗，可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸，装置2中液滴右移，说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量，推断出酵母菌还进行了无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况，所以装置2中液滴不可能向左移。题点(二)种子萌发时细胞呼吸方式的变化3．(2014·海南高考)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如下图所示。请据图回答问题：(1)在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是______________，其产物是____________。(2)从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。解析：(1)据图可知，在12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。答案：(1)无氧细胞质基质酒精和二氧化碳(2)减少种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降(3)有氧[真题集训——验能力]1．(2017·海南高考)某染料(氧化型为无色，还原型为红色)可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。分组甲组乙组处理种子与染料混合保温种子煮沸后与染料混合保温结果种子中的胚呈红色种子中的胚未呈红色下列叙述错误的是()A．甲组的胚发生了氧化还原反应B．呼吸作用产生的NADH使染料变成红色C．乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞D．种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果解析：选C由题目表格给予信息“甲组种子中的胚呈红色”可推出甲组种子中的染料被还原(发生了氧化还原反应)，还原剂为NADH。乙组细胞已被杀死，细胞膜失去了选择透过性。胚细胞呼吸作用的强弱会影响NADH的产生进而影响染色效果。2．(2014·大纲卷)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质基质中都能形成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：选B呼吸作用产生的ATP可以用于各项生命活动；机体在睡眠时生命活动仍然进行，如细胞分裂、神经传导等，仍需要消耗ATP；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行，均能合成ATP；植物根以主动运输方式吸收矿质离子所需的ATP由呼吸作用产生。3．(2013·全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是()A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D．有氧和无氧时