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【備考2023】高中生物新教材一輪復習學案
第7講　酶與ATP
[素養目標]
1．通過比較不同條件下過氧化氫的分解實驗，認識酶的作用。(科學思維、生命觀念)
2．結合影響酶活性的相關實驗和曲線圖，理解溫度、pH等對酶活性的影響規律。(科學探究)
3．結合ATP的結構特點及功能，理解ATP在細胞代謝中的重要作用。(生命觀念、科學思維)
　酶的本質、作用和特性
1．酶的本質和作用
(1)酶的本質及作用
[巧記]　巧記酶的“二、一、一、一”
(2)酶的作用機理分析(如圖)
2．酶的特性
3．關于酶本質的探索
4．酶的活性及影響因素
(1)酶活性
①概念：一定條件下酶催化特定化學反應的能力。
②主要影響因素：溫度、pH等。
(2)溫度和pH對酶活性的影響
溫度 pH
最高 最適 最適
失活 過高 過高或過低
對應曲線
[提醒]　混淆“酶促反應速率”與“酶活性”
(1)溫度、pH都能影響酶的空間結構，改變酶的活性，進而影響酶促反應速率。
(2)底物濃度和酶濃度是通過影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應速率的，并不影響酶活性。
5．比較過氧化氫在不同條件下的分解
(1)實驗原理
(2)實驗設計與現象分析
(3)實驗結論
①ab對照，說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。
②ad對照，說明酶具有催化作用，同無機催化劑一樣可加快化學反應速率。
③cd對照，說明酶具有高效性，同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
(4)實驗成功的3個關鍵點
①若肝臟不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物會在腐生細菌的作用下分解，使組織中酶分子的數量減少且活性降低，故宜用新鮮肝臟。
②實驗中使用肝臟的研磨液，可以加大肝細胞內過氧化氫酶與試管中過氧化氫的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。
③滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時不能共用一支滴管，因為酶的催化具有高效性，少量酶混入FeCl3溶液后就會影響實驗結果的準確性，使人作出錯誤的判斷。
1．(必修1 P78黑體)酶提供了反應過程中所必需的活化能。(×)
2．(必修1 P79“思考·討論”)薩姆納從刀豆種子中提取到了脲酶，并證明脲酶是蛋白質。(√)
3．(必修1 P81黑體)酶都是活細胞產生的，具有催化和調節生命活動的作用。(×)
4．(必修1 P84正文)高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性。(×)
5．(必修1 P84正文)細胞中的各類化學反應之所以能有序進行，還與酶在細胞中的分布有關。(√)
1．必修1 P76“問題探討”改編：1773年，意大利科學家斯帕蘭札尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了，該實驗的推論是什么？
提示：胃內的化學物質將肉塊分解了。
2．教材必修1 P85“科學·技術·社會”拓展：
(1)溶菌酶為什么具有抗菌消炎作用？細菌性溶菌酶能否防御真菌感染？
提示：溶菌酶能夠溶解細菌的細胞壁，起到抗菌消炎的作用。由于真菌和細菌細胞壁的成分不同和酶具有專一性等原因，細菌性溶菌酶不能防御真菌感染。
(2)利用加酶洗衣粉洗滌衣服時：
①絲綢和毛皮類衣物不能用加酶洗衣粉來洗滌，因為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②加酶洗衣粉使用的水溫一般在50 ℃以下，切記不能用沸水，否則__________________。
提示：①加酶洗衣粉中含有蛋白酶，可以損壞絲綢和毛皮類衣物的蛋白質　②酶會失去活性
1．酶專一性的理論模型[科學思維]
(1)圖中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后產生的物質，C、D表示不能被A催化的物質。
(2)酶和被催化的底物分子有特定的、相契合的結構。
2．與酶有關的曲線分析[科學思維]
(1)酶的高效性
①由曲線可知：酶比無機催化劑的催化效率高。
②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的方向和平衡點。因此，酶不能改變最終生成物的量。
(2)酶的專一性
①在底物A中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A能催化底物A的反應。
②在底物A中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不能催化底物A的反應。
(3)酶的化學本質的探究
①將A、B兩種酶分別用同一種蛋白酶處理，A酶活性不變，能抵抗該種蛋白酶的降解，則其化學本質不是蛋白質，而是RNA；B酶活性降低，能被蛋白酶降解，則其化學本質為蛋白質。
②B酶活性改變的原因是B酶在被降解的過程中分子結構發生改變。
(4)影響酶活性因素的相關曲線
①甲曲線分析：在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強，超過最適溫度(pH)，酶的催化作用逐漸減弱；過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子的結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。
②乙曲線分析：縱坐標為反應物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反應速率越慢；圖示pH＝7時，反應物剩余量最少，可能為最適pH；反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
(5)底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響曲線
①甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率先隨底物濃度的增加而加快，當底物達到一定濃度后，受酶數量的限制，酶促反應速率不再加快。
②乙圖：在底物足量、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
[探究意圖：以酶促反應的影響因素為情境考查科學思維中建構模型]
根據下列曲線圖，分析圖示回答下列問題：
(1)甲、乙兩圖橫坐標分別為溫度、pH，b點表示__________，e點表示__________。
(2)甲圖中，溫度由a變為b時，酶活性__________；由c變為b時，酶活性__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)乙圖中，pH由d變為e或由f變為e時，酶活性均不變，原因是_______________。
(4)結論：在最適溫度、pH條件下，酶的活性______________________________。
(5)人發燒時不想吃東西，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)唾液淀粉酶隨食物進入胃內就會失活，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)最適溫度　最適pH　(2)升高　不變　高溫使酶的空間結構被破壞，使酶永久失活　(3)過酸、過堿都會導致酶空間結構被破壞，使酶永久失活　(4)最高　(5)體溫升高導致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢　(6)唾液淀粉酶的最適pH為6.8，而胃液的pH為0.9～1.5
突破點1　圍繞酶的本質、作用和特性，考查生命觀念
1．下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．能夠促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶
B．在酶促反應中，酶對化學反應的催化效率稱為酶活性
C．高溫、低溫、過酸和過堿都會使酶的空間結構受到破壞而永久失活
D．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的專一性作用時，可用碘液代替斐林試劑進行鑒定
解析：由于唾液淀粉酶的本質是蛋白質，故能夠促使唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶，A錯誤；酶對化學反應的催化效率稱為酶活性，酶活性的大小通常用在一定條件下，酶催化某一化學反應的速率來表示，酶催化反應速率愈大，酶活性愈高，反之活性愈低，B正確；酶的活性受溫度、酸堿度的影響，高溫、過酸和過堿都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活，但低溫不會破壞酶的空間結構，所以低溫下酶不會失去活性，C錯誤；探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的專一性作用時，不能用碘液代替斐林試劑進行鑒定，因為碘液不能檢測蔗糖是否被分解，D錯誤。
答案：B
2．關于酶的敘述，錯誤的是(　　)
A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中
B．低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結構
C．酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率
D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個化學反應的底物
解析：導致酶空間結構被破壞而變性的因素有過酸、過堿、高溫等，低溫只是抑制酶的活性，不會破壞酶的空間結構，B錯誤。
答案：B
突破點2　結合酶特性相關的曲線等模型分析，考查科學思維能力
3．圖甲、乙、丙分別表示酶濃度一定時，反應速率和反應物濃度、溫度、pH的關系。圖丁表示在最適溫度下酶促反應生成氨基酸的量與時間的關系。下列有關表述錯誤的是(　　)
A．圖甲中，反應速率不再上升是因為受到酶濃度的限制
B．圖乙中，a點到b點的變化是由于酶的空間結構逐漸被破壞
C．圖丙可表示胃蛋白酶催化反應的反應速率變化曲線
D．如果適當降低溫度，則圖丁中的M值將保持不變
解析：圖甲表明，反應物濃度超過某一值后，反應速率不再隨反應物濃度的增大而增大，此時的限制因素是酶的濃度，A正確；圖乙中，a點到b點的變化是由于酶的空間結構逐漸被破壞使酶的活性降低，B正確；胃蛋白酶的最適pH約為1.5，與圖示中最適pH約為8.0不符，C錯誤；圖丁是在最適溫度下測得的，溫度降低后酶的活性降低，底物完全反應所需要的時間延長，但最終生成氨基酸的總量不變，即M值不變，D正確。
答案：C
4．某科研小組將新鮮的黃瓜磨碎、過濾制得提取液，以等體積等濃度的H2O2作為底物，對提取液中過氧化氫酶的活性進行了相關研究，分別做了兩個實驗，得到如圖所示的實驗結果。下列相關敘述正確的是(　　)
A．實驗一中，催化劑種類雖然不同，但其作用原理相同
B．實驗一中黃瓜提取液過氧化氫酶的濃度必須與Fe3＋的濃度相等
C．實驗二中A曲線對應的是Fe3＋溶液，B曲線對應的是過氧化氫酶溶液
D．將實驗二中pH為3的實驗組與pH為11的實驗組溶液混合，酶的活性將會恢復
解析：實驗一中，催化劑種類雖然不同，但其作用原理相同，都是降低化學反應的活化能，進而加快反應速率，A正確；因為酶具有高效性，故實驗一中黃瓜提取液過氧化氫酶的濃度未必需要與Fe3＋的濃度相等，B錯誤；實驗二中探究的是pH對酶活性的影響，故A曲線與B曲線的差異可能是酶量的影響，不是催化劑種類造成的，C錯誤；圖中過氧化氫酶的最適pH為7左右，pH為3的實驗組與pH為11的實驗組中酶的空間結構已經受到破壞，故即使二者混合，酶的活性也無法恢復，D錯誤。
答案：A
突破點3　圍繞外界因素對酶活性的影響，考查科學思維能力
5．為研究Cu2＋和Cl－對唾液淀粉酶活性的影響，某小組設計了如下操作順序的實驗方案：
甲組：CuSO4溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測
乙組：NaCl溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測
丙組：蒸餾水—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測
各組試劑量均適宜，下列對該實驗方案的評價，不合理的是(　　)
A．緩沖液的pH應控制為最適pH
B．保溫的溫度應控制在37 ℃左右
C．宜選用碘液來檢測淀粉的剩余量
D．設置的對照實驗能達成實驗目的
解析：甲、乙兩組實驗中除了有Cu2＋和Cl－外，還有SO和Na＋，需要排除二者對實驗的干擾，因此對照組還需要再設置一組排除SO和一組排除Na＋干擾的對照實驗，才能達成實驗目的，D錯誤。
答案：D
6．(多選)如圖為酶促反應曲線，Km表示反應速率為1/2vmax時的底物濃度。競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競爭性結合酶的活性部位；非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失。下列分析正確的是(　　)
A．Km越大，酶與底物親和力越高
B．加入競爭性抑制劑，Km增大
C．加入非競爭性抑制劑，vmax降低
D．非競爭性抑制劑破壞酶的空間結構
解析：根據題干信息可知，Km越大，代表酶促反應速率達到1/2 vmax時所需要的底物濃度越大，即酶促反應需要高濃度的底物才能正常進行，從而說明底物與酶的親和力越低；當反應環境中存在競爭性抑制劑時，需要增加底物濃度才能保證反應的正常進行，即Km會增大；由“非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位發生不可逆性結合，從而使酶的活性部位功能喪失”可知，若反應環境中增加了非競爭性抑制劑，則會導致部分酶的活性部位空間結構改變、功能丟失，進而導致vmax降低。
答案：BCD
“四看法”分析酶促反應曲線
1．如果溶酶體中的水解酶溢出，會破壞細胞自身結構，為避免這一情況發生，從影響酶活性的因素分析，溶酶體內、外液體的理化性質應具有怎樣的差異？
________________________________________________________________________。
提示：二者pH差別較大(細胞質基質的pH與溶酶體水解酶的最適pH差別較大)
2．探究溫度對酶活性影響的實驗時，鑒定淀粉是否分解一般使用碘液，不宜選用斐林試劑，這是因為_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：使用斐林試劑鑒定還原糖時需水浴加熱，而該實驗過程中需嚴格控制溫度
3．設計簡單的實驗驗證從刀豆種子中提取的脲酶是蛋白質，請說明實驗思路。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：向脲酶溶液和蛋白質溶液中分別加入雙縮脲試劑，若都出現紫色反應，則說明脲酶是蛋白質
　實驗：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用及影響酶活性的條件
一、淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
1．實驗原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖，還原糖能與斐林試劑反應，生成磚紅色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。
2．實驗設計
序號 操作步驟 1號試管 2號試管
1 注入質量分數為3%的可溶性淀粉溶液 2 mL －
2 注入質量分數為3%的蔗糖溶液 － 2 mL
3 注入質量分數為2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
4 輕輕振蕩，保溫5 min 60 ℃ 60 ℃
5 加斐林試劑，輕輕振蕩 2 mL 2 mL
6 水浴加熱 煮沸并保持1 min
7 觀察溶液顏色 磚紅色沉淀 藍色
3.實驗結論：酶具有專一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
4．實驗注意事項
為了實驗的嚴謹性，實驗前應先檢查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否含有還原性雜質，簡便可行的方法是實驗前用斐林試劑檢測待測溶液，若產生磚紅色沉淀，說明待測溶液中含有還原性雜質，不能用于此實驗。
二、影響酶活性的條件
1．探究溫度對酶活性的影響
(1)原理：溫度影響淀粉酶的活性，進而影響淀粉的水解速率。淀粉遇碘變藍，可以根據是否出現藍色及藍色的深淺判斷酶的活性。
(2)實驗步驟、現象及結論
取6支試管，分別編號為1與1′、2與2′、3與3′，并分別進行以下操作。
試管編號 1 1′ 2 2′ 3 3′
實 驗 步 驟 一 2 mL 淀粉酶 溶液 2 mL 可溶性 淀粉溶液 2 mL 淀粉酶 溶液 2 mL 可溶性 淀粉 溶液 2 mL 淀粉酶 溶液 2 mL 可溶性 淀粉 溶液
二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃溫水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1與1′試管內液體混合，搖勻 2與2′試管內液體混合，搖勻 3與3′試管內液體混合，搖勻
四 在冰水中水浴數分鐘 在60 ℃溫水中水浴相同時間 在沸水中水浴相同時間
五 取出試管，分別滴加2滴碘液，搖勻，觀察現象
實驗現象 呈藍色 無藍色出現 呈藍色
結論 酶發揮催化作用需要適宜的溫度條件，溫度過高和過低都將影響酶的活性
(3)實驗注意事項
①探究溫度對酶活性的影響時，一定要讓反應物和酶在各自所需的溫度下保溫一段時間，再進行混合。
②選擇淀粉和淀粉酶來探究酶的最適溫度時，檢測試劑不可用斐林試劑代替碘液。因為斐林試劑需要水浴加熱條件下才會發生特定的顏色反應，而該實驗中需嚴格控制溫度。
2．探究pH對酶活性的影響
(1)原理：。
(2)步驟
實驗步驟 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3
一 注入等量過氧 化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL鹽酸 1 mL NaOH溶液
三 注入等量的過氧化氫溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 觀察現象 有大量氣泡產生 基本無氣泡產生 基本無氣泡產生
(3)結論：酶的催化作用需要適宜的pH，pH偏低或偏高都會影響酶的活性。
(4)實驗注意事項
①探究pH對酶活性的影響時，不能用斐林試劑作指示劑，因為鹽酸會和斐林試劑發生反應，使斐林試劑失去作用。
②探究pH對酶活性的影響時，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反應，因為用作鑒定試劑的碘液會和NaOH發生化學反應，使碘與淀粉生成藍色絡合物的機會大大減少，而且在酸性條件下淀粉也會被水解，從而影響實驗的觀察效果。
1．探究影響酶活性實驗的“四步曲”
(1)分組編號：將實驗器具分組編號并裝入相應的等量試劑。
(2)控制變量：控制影響酶活性的條件(如溫度)，即首先將底物、酶液分別處理到預設的條件(如溫度)。
(3)進行反應：讓酶液與底物混合，在預設的條件(如溫度、pH等)下反應，無關變量保持相同。
(4)結果檢測：檢測實驗的因變量，觀察并記錄實驗結果，推出結論。
2．酶活性實驗探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用斐林試劑，“不宜”選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。
(2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物被分解的試劑“宜”選用碘液，“不宜”選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。
(3)在探究pH對酶活性影響時，“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，“不宜”在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。
(4)在探究酶的適宜溫度的實驗中，“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結果。
突破點1　
1．下列有關酶特性的實驗中，敘述錯誤的是(　　)
A．驗證酶的高效性時，自變量是催化劑的種類
B．驗證酶的專一性時，自變量是酶的種類或底物的種類
C．探究pH對酶活性的影響時，pH是自變量，溫度是無關變量
D．探究酶作用的最適溫度時，應設置高溫、室溫、低溫三組實驗
解析：探究溫度對酶活性的影響時，溫度是自變量，設置分組時應該圍繞最適溫度設計溫度梯度，D錯誤。
答案：D
2．下列有關酶特性的實驗設計中，最科學、最嚴謹的一項是(　　)
選項 實驗目的 主要實驗步驟
A 驗證酶催化具有高效性 實驗組：2 mL 3% H2O2溶液＋1 mL過氧化氫酶溶液，保溫5 min； 對照組：2 mL 3% H2O2溶液＋1 mL蒸餾水，保溫5 min
B 驗證酶催化具有專一性 實驗組：2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋1 mL新鮮唾液，保溫5 min，碘液檢驗； 對照組：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鮮唾液，保溫5 min，碘液檢驗
C 探究酶作用的適宜溫度 5 mL 3%可溶性淀粉溶液＋2 mL新鮮唾液＋碘液→每隔5 min將溶液溫度升高10 ℃，觀察溶液藍色變化
D 探究pH對酶活性的影響 向三支試管中依次加入2 mL 3%H2O2溶液、1 mL不同pH緩沖溶液和1 mL過氧化氫酶溶液，在適宜溫度下保持5 min，觀察氣體產生速率
解析：與無機催化劑相比，酶的催化具有高效性，以過氧化氫為底物，分別添加過氧化氫酶和無機催化劑(如Fe3＋)設置對照實驗，可驗證酶的高效性，而向底物中分別添加過氧化氫酶和蒸餾水的對照實驗，只可驗證酶具有催化作用，A項錯誤。蔗糖不能使碘液變藍，蔗糖的分解產物也不能使碘液變藍；淀粉與唾液中淀粉酶混合一段時間后加入碘液，若淀粉在淀粉酶的催化下完全分解，碘液也不會變藍，故不能選用碘液作為檢測試劑，驗證酶催化具有專一性，B項錯誤。探究酶作用的適宜溫度時，自變量為溫度，應分別將酶和底物在不同溫度下保溫一段時間，然后將相同溫度條件下的酶與底物混合，這樣混合過程不會導致溫度發生變化，C項錯誤。探究pH對酶活性的影響時，自變量為pH，應設置不同的pH環境，溫度為無關變量，應控制相同且適宜，D項正確。
答案：D
突破點2　
3．若除酶外所有試劑已預保溫，則在測定酶活力的實驗中，下列操作順序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量
B．加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量
C．加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量
D．加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量
解析：在測定酶活力的實驗中，需要保證pH和溫度均相同且適宜，故緩沖液應在加入底物和酶之前加入，只有C項符合要求。
答案：C
4．下面列出的為有關酶的驗證和探究實驗的材料，實驗用具充足。請回答有關問題。
供選：(以下未說明的百分濃度均為質量分數濃度，各溶液均新配制)
2%淀粉酶溶液、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、體積分數為3%的過氧化氫溶液、20%肝臟研磨液、5%HCl、5%NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑。
(1)探究淀粉酶的專一性，選用的反應物最好是_________________________________
__________，一般選擇上述材料中的__________來驗證實驗結果。
(2)要驗證pH對酶活性的影響，為避免酸堿對反應物本身水解的影響，選用的反應物最好是__________。
(3)要驗證溫度對酶活性的影響，建議選用______________為催化底物，驗證實驗結果不選用斐林試劑作為指示劑的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酶的催化作用具有專一性，由于淀粉酶可以水解淀粉而不能水解蔗糖，所以研究淀粉酶的專一性時選用的反應物最好是淀粉溶液和蔗糖溶液，對于實驗結果最好在加入斐林試劑、水浴加熱后觀察是否有磚紅色沉淀來檢測，該實驗結果的檢測一般不選擇碘液，因為蔗糖與碘液無顏色反應，使用碘液無法證明蔗糖是否被淀粉酶分解。
(2)由于酸性條件下淀粉易分解，因此淀粉不能作為探究pH對酶活性影響的實驗材料，因此要證明pH對酶活性的影響，選用的反應物最好是過氧化氫溶液。
(3)由于過氧化氫在高溫下易分解，因此要驗證溫度對酶活性的影響，選用的反應物最好是淀粉溶液，通過加入碘液觀察藍色褪去的程度判斷淀粉的分解量，由于斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴格控制溫度，所以該實驗不選用斐林試劑作為指示劑。
答案：(1)淀粉溶液和蔗糖溶液　斐林試劑　(2)過氧化氫溶液　(3)淀粉溶液　斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴格控制溫度
　細胞的能量“貨幣”ATP
1．ATP是一種高能磷酸化合物
(1)ATP的功能
ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
(2)ATP的結構
①ATP的元素組成：C、H、O、N、P。
②ATP的化學組成：一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基團。
③ATP的結構簡式：A—P～P～P。
(3)ATP的供能原理
(4)ATP是一種高能磷酸化合物，理由是ATP水解的過程就是釋放能量的過程，1 mol ATP水解釋放的能量高達30.54_kJ。
2．ATP和ADP可以相互轉化
(1)轉化基礎
①ADP比ATP穩定。
②ATP水解后脫離下來的磷酸基團如果未轉移給其他分子，就成為游離的磷酸(Pi)。在有關酶的作用下，ADP可以接受能量，同時與Pi結合，重新形成ATP。
(2)ATP與ADP相互轉化的過程及能量來源
項目 ATP的合成 ATP的水解
反應式 ADP＋Pi＋能量 ATP ATP ADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量來源 光能(光合作用)、有機物中的化學能(細胞呼吸) 儲存在特殊的化學鍵中的能量
能量去路 儲存在特殊的化學鍵中 用于各項生命活動
反應場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位
(3)轉化特點
①這種相互轉化時刻不停地發生，并且處于動態平衡之中。
②ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細胞內都是一樣的，這體現了生物界的統一性。
3．ATP的利用
(1)ATP利用的實例
(2)ATP——細胞內流通的能量“貨幣”
①吸能反應：一般與ATP的水解反應相聯系，由ATP水解提供能量。如蛋白質的合成。
②放能反應：一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。如細胞內有機物的氧化分解反應。
③能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。
1．(必修1 P86正文)ATP是驅動細胞生命活動的唯一的直接能源物質。(×)
2．(必修1 P86正文)ATP含有3個特殊化學鍵，但是只有一個特殊化學鍵會發生斷裂。(×)
3．(必修1 P87正文)人在劇烈運動時，骨骼肌細胞ATP的合成遠多于ATP的水解。(×)
4．(必修1 P87正文)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態平衡。(×)
5．(必修1 P87正文)植物細胞可以通過光合作用和細胞呼吸形成ATP，而動物細胞只能通過細胞呼吸形成ATP。(√)
1．必修1 P86問題探討拓展：螢火蟲尾部發光的原理是
________________________________________________________________________。
提示：螢火蟲尾部的發光細胞中含有熒光素和熒光素酶，在ATP提供能量的前提下，熒光素酶可催化熒光素轉化為能發出熒光的氧化熒光素
2．必修1 P87正文拓展：人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉化為ADP，以供運動之需，但人體內ATP總含量并沒有太大變化，其原因是________________________________________________________________________。
提示：ATP與ADP時刻不停地發生相互轉化
1．關于ATP的4個易錯點[科學思維]
(1)ATP≠能量，ATP是一種高能磷酸化合物，是一種可以儲存能量的物質。
(2)ATP與ADP的相互轉化，從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的，因此不是可逆反應。
(3)細胞中的ATP與ADP的轉化總是處于動態平衡中，由于ADP、Pi可重復利用，只要提供能量，生物體就可不斷合成ATP，滿足生物體的需要。
(4)理清DNA、RNA、ATP和核苷酸中的“A”
物質結構 物質名稱(簡稱或縮寫) “A” 的含義
A—P～P～P ATP 腺苷(腺嘌呤＋核糖)
ATP 腺嘌呤
核苷酸 腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脫氧核苷酸
RNA 腺嘌呤核糖核苷酸
說明：上述物質的共同點為所有“A”都含有腺嘌呤
2.ATP與細胞的代謝[科學思維]
3．細胞內產生與消耗ATP的常見生理過程[科學思維]
轉化場所 常見的生理過程
細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐
細胞質基質 產生ATP：細胞呼吸第一階段
葉綠體 產生ATP：光反應 消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉錄、翻譯等
線粒體 產生ATP：有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP：自身DNA復制、轉錄、翻譯等
核糖體 消耗ATP：蛋白質的合成
細胞核 消耗ATP：DNA復制、轉錄等
4.ATP產生量與O2供給量之間的關系模型分析[科學思維]
解讀：
[探究意圖：以ATP的示意圖為情境信息考查科學思維]
　據圖分析ATP的結構和特點。
(1)圖示a處為__________(填“—H”或“—OH”)，因為該五碳糖為__________。
(2)圖示b、c、d所示化學鍵中最易斷裂和重建的是________________________________________________________________________。
(3)圖示框e表示的結構的名稱是______________，它與RNA的關系是________________________________________________________________________。
提示：(1)—OH　核糖　(2)d　(3)腺嘌呤核糖核苷酸　它是構成RNA的基本單位之一
突破點1　圍繞ATP的結構及其合成與利用，形成物質與能量觀
1．下列有關細胞的能量“貨幣”ATP變化的敘述，錯誤的是(　　)
A．ATP與ADP相互轉化的能量供應機制是生物界的共性
B．人體在緊張或憤怒狀態下，細胞內產生ATP的速率大大超過產生ADP的速率
C．ATP中的能量可以來源于光能或化學能
D．人體在劇烈運動時，通過機體神經和體液的調節，細胞產生ATP的速率迅速增加
解析：人體在緊張或憤怒狀態下，細胞內產生ATP的速率與產生ADP的速率相當，兩者速率都增大，B錯誤。
答案：B
2．如圖表示ATP與ADP相互轉化的關系式，下列說法正確的是(　　)
A．ATP經DNA酶水解后的產物是合成RNA的原料之一
B．細胞內基因的選擇性表達過程伴隨著ATP的水解
C．酶1和酶2的功能不同的根本原因是組成二者基本單位的種類、數量和排列順序不同
D．ATP與ADP間相互轉化的能量供應機制發生在所有生物體內，體現生物界的統一性
解析：DNA酶可將DNA分子水解為脫氧核苷酸，不能水解ATP，A錯誤。細胞內基因的選擇性表達過程中需要ATP提供能量，B正確。酶1和酶2的本質是蛋白質，二者功能不同的直接原因是組成二者基本單位的種類、數量、排列順序和空間結構不同，而根本原因是控制這兩種酶合成的基因不同，C錯誤。病毒是寄生生物，沒有獨立的能量代謝體系，其體內不能發生ATP與ADP的相互轉化，D錯誤。
答案：B
突破點2　借助ATP結構與功能的拓展，考查科學思維與科學探究能力
3．科學家發現某些蚜蟲能合成類胡蘿卜素，其體內的類胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負責能量生產的組織細胞，而且還決定蚜蟲的體色。陽光下蚜蟲的ATP生成量將會增加，黑暗時蚜蟲的ATP生成量會下降。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．正常情況下蚜蟲在黑暗中合成ATP時會伴隨著O2的消耗
B．蚜蟲合成ATP時所需能量不僅僅來自細胞呼吸
C．蚜蟲做同一強度的運動時，陽光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣
D．蚜蟲的ATP生成量在陽光下比黑暗時多，消耗也增加，說明其體內的ATP含量穩定
解析：由題干信息可知，正常情況下，蚜蟲在黑暗中進行有氧呼吸，消耗O2合成ATP，A項正確；蚜蟲合成ATP所需能量還可來自類胡蘿卜素吸收的光能，B項正確；蚜蟲做同一強度的運動時消耗ATP的量是一樣的，C項錯誤；蚜蟲的ATP生成量在陽光下比黑暗時多，但消耗也增加，處于動態平衡中，故體內的ATP含量穩定，D項正確。
答案：C
4．(多選)人的骨骼肌細胞中，ATP含量僅夠劇烈運動時3 s以內的能量供給。運動員參加短跑比賽過程中，肌細胞中ATP的相對含量隨時間的變化如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．ab段ATP水解釋放的能量主要用于肌肉收縮
B．bc段ATP含量上升的能量來源主要來自無氧呼吸
C．跑步時可能會感覺肌肉酸痛，主要是無氧呼吸產生的乳酸引起的
D．bc段只有ATP的合成，沒有ATP的分解
解析：根據題意可知，運動員參加短跑比賽，ab段ATP水解的能量主要用于肌肉收縮，A正確。人體劇烈運動需要消耗大量能量，有氧呼吸產生的能量較多，bc段ATP含量上升的能量來源主要是有氧呼吸，B錯誤。人體劇烈運動時，無氧呼吸與有氧呼吸并存，無氧呼吸產生的乳酸會引起肌肉酸痛，C正確。ATP與ADP的相互轉化，是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的，故bc段既有ATP的合成又有ATP的分解，D錯誤。
答案：BD
[構建知識網絡]
[強化生命觀念]
1．細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應。
2．活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
3．酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。
4．酶活性：一定條件下酶催化特定化學反應的能力。
5．與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。
6．酶所催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的。
7．過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫下酶的空間結構穩定，因此，酶制劑適宜在低溫下保存。
8．ATP是細胞內的一種高能磷酸化合物。
9．ATP與ADP的相互轉化是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的。
真題再現　感悟考情
1．(2020·浙江卷)為研究酶作用的影響因素，進行了“探究pH對過氧化氫酶的影響”的活動。下列敘述錯誤的是(　　)
A．反應小室應保持在適宜水溫的托盤中
B．加入各組反應小室中含有酶的濾紙片的大小和數量應一致
C．將H2O2加到反應小室中的濾紙片上后需迅速加入pH緩沖液
D．比較各組量筒中收集的氣體量可判斷過氧化氫酶作用的適宜pH范圍
解析：該實驗中溫度是無關變量，應處于適宜狀態，A項正確。含有酶的濾紙片的大小和數量為無關變量，要保證各組加入的含有酶的濾紙片大小和數量相同，B項正確。該實驗中不直接將過氧化氫溶液加到含酶的濾紙片上，而是將濾紙片粘在反應小室一側的內壁上，緩沖液和過氧化氫溶液依次加到反應小室下側，C項錯誤。該實驗的檢測指標是單位時間內收集的氣體體積，D項正確。
答案：C
2．(2020·浙江1月選考)細菌內某種物質在酶的作用下轉變為另一種物質的過程如圖所示，其中甲～戊代表生長必需的不同物質，①～⑤代表不同的酶。野生型細菌只要在培養基中添加甲就能生長，而突變型細菌必須在培養基中添加甲、乙、丁才能生長。下列敘述正確的是(　　)
A．突變型細菌缺乏酶①②③
B．酶④與乙結合后不會改變酶④的形狀
C．酶②能催化乙轉變為丙，也能催化丙轉變為丁
D．若丙→戊的反應受阻，突變型細菌也能生長
解析：據題中信息可知，突變型細菌必須在培養基中添加甲、乙、丁才能生長，而野生型細菌只要在培養基中添加甲就能生長，說明突變型細菌不能合成乙、丁，缺少的應該是酶①③，A錯誤；酶和底物結合后酶的形狀會發生改變，B錯誤；由于酶具有專一性，所以酶②只能催化乙轉變為丙，不能催化丙轉變為丁，C錯誤；若丙→戊的反應受阻，由于乙還可以生成戊，所以突變型細菌也能生長，D正確。
答案：D
3．(2020·北京卷)用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進行分解H2O2的實驗，兩組實驗結果如圖。第1組曲線是在pH＝7.0、20 ℃條件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只做了一個改變。第2組實驗提高了(　　)
A．懸液中酶的濃度 B．H2O2溶液的濃度
C．反應體系的溫度 D．反應體系的pH
解析：提高酶的濃度能夠提高反應速率，不能提高產物的生成量，A錯誤；提高H2O2溶液的濃度，就是提高底物濃度，產物的量也增加，B正確；適度地提高溫度可以加快反應速率，不能提高產物的量，C錯誤；改變反應體系的pH，可以改變反應速率，不能提高產物的量，D錯誤。
答案：B
4．(2019·天津卷)下列過程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生長素的極性運輸
C．光反應階段中水在光下分解
D．乳酸菌無氧呼吸的第二階段
解析：唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A項錯誤；生長素的極性運輸是細胞的主動運輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B項正確；光反應階段中水在光下分解產生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C項錯誤；乳酸菌無氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉化成乳酸，此過程既不產生ATP，也不消耗ATP，D項錯誤。
答案：B

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