必修1 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

酶和ATP

知识点一 酶的本质作用和特性

1．填写酶的本质和作用[动漫演示更形象 见课件光盘]

化学本质 合成原料 合成场所 来源 生理功能 作用原理 绝大多数是蛋白质 氨基酸 核糖体 少数是RNA 核糖核苷酸 主要是细胞核(真核生物) 一般来说，活细胞都能产生酶 具有生物催化作用 降低化学反应的活化能 [巧学助记] 巧记酶的“二、一、一、一”

2．连线酶的特性和原理

知识点二 ATP的结构、功能和利用 1．填写ATP的结构概念图

2．据ATP与ADP相互转化反应式回答问题 ATP

①②

ADP＋Pi＋能量

(1)进行②过程的生理过程和场所：

??植物：光合作用、细胞呼吸

①生理过程?

?动物：细胞呼吸?

②场所：线粒体、细胞质基质、叶绿体 (2)进行②过程的能量来源和去向： ①来源：光能和有机物氧化释放的能量。 ②去向：用于形成ATP中的高能磷酸键。 (3)下列过程需要①过程提供能量的是①②③④⑤。

①主动运输 ②生物发光、发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考 ⑥根细胞吸收水分

一、理解运用能力

1．判断下列有关酶说法的正误。

(1)酶提供了反应过程所必需的活化能(2011·海南卷T14A)(×) (2)酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质(2009·重庆卷T1B)(×) (3)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性(2009·重庆卷T1A)(×) (4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(2011·海南卷T14D)(×)

(5)淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化(2012·海南卷TT4B)(×) (6)不同酶的最适温度可能相同(2013·海南卷T3A)(√)

(7)随着温度降低，酶促反应的活化能下降(2013·海南卷·T3B)(×) (8)酶活性最高时的温度不适合酶的保存(2013·海南卷·T3C)(√) 2．判断下列有关ATP叙述的正误。

(1)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团(2013·广州模拟T3A)(×) (2)线粒体内膜上不能合成ATP(2012·北京卷T1A)(×)

(3)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源(2008·广东卷T4A)(×) (4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(2008·天津卷T6④)(×) (5)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生ATP的合成与分解(2013·四川卷·T1C)(×)

二、读图析图能力

据ATP结构式回答下列问题： (1)图中①、②、③的结构分别是什么？ 答案：①腺嘌呤、②核糖、③磷酸基。 (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ 答案：腺苷由图中①＋②构成。

(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 答案：是腺嘌呤核糖核苷酸。

[理清脉络]

考点一|以实验为基础，考查酶的作用及特性

1．酶的作用原理

(1)原理：酶降低反应的活化能。 (2)图示解读：

①没有酶催化的反应曲线是②。 ②有酶催化的反应曲线是①。

③AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。 ④BC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．酶的高效性

(1)实验验证：[配有实验演示视频 见课件光盘]

(2)曲线模型：

①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。 3．酶的专一性 (1)实验验证：

??

?还原糖 酶

?蔗糖?非还原糖?――→葡萄糖＋果糖?

淀粉?非还原糖?――→麦芽糖

酶

＋

斐林试剂 ?加热 砖红色沉淀 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。

(2)曲线模型：

①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。

②而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性。 [典例1] (2013·大连模拟)下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是( )

试管编号 2 mL 3%淀粉溶液 2 mL 3%蔗糖溶液 1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 反应温度(℃) 2 mL斐林试剂 砖红色深浅

注：“＋”表示添加，“－”表示不加，“*”的多少代表颜色的深浅，#表示无颜色变化。 A．蔗糖被水解成非还原糖

B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖 C．淀粉酶活性在40℃时比在60℃时高 D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性 [思维流程]

① ＋ － ＋ 40 ＋ ** ② ＋ － ＋ 60 ＋ *** ③ ＋ － ＋ 80 ＋ * ④ － ＋ ＋ 40 ＋ # ⑤ － ＋ ＋ 60 ＋ # ⑥ － ＋ ＋ 80 ＋ # ＋

[解析] ①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B正确、C错误；④～⑥号试管均未出现砖红色，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，A、D错误。

[答案] B

1．有关酶的正确理解与错误说法 项目 产生场所 化学本质 作用场所 温度影响 作用 错误说法 具有分泌功能的细胞才能产生 蛋白质 只在细胞内起催化作用 低温和高温均使酶变性失活 酶具有调节、催化等多种功能 正确理解 活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等) 有机物(大多为蛋白质，少数为RNA) 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活 酶只起催化作用

来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成 2．易混淆实验试剂的选择

(1)在验证酶专一性实验中，若反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，则适宜选用斐林试剂检测反应物是否被分解，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。

(2)在探究温度对酶活性影响的实验中，若选取淀粉和淀粉酶，则不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂需加热，而温度是自变量。

[针对练习]

高考命题常从以下角度设置陷阱

(1)化学本质和分布方面：

以选择题形式考查酶的本质、基本组成单位，以及某种结构中是否有某种酶的存在。 (2)功能方面：

与激素相比较，考查酶在细胞代谢中的作用。 1．下列有关酶的叙述正确的是( )

①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞，一般都能产生酶 ④酶都是蛋白质 ⑤有的酶不是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用

A．①②⑤ C．③⑤⑧

B．①⑤⑧ D．①③⑤

解析：选C 酶是由活细胞产生的，具有生物催化作用的有机物。就酶的化学本质而言，主要是蛋白质，还有RNA，④错、⑤对；就酶作用的场所而言，有胞内酶和胞外酶，活细胞一般都能产生胞内酶，①错、③对；代谢是细胞内全部有序化学变化的总称，在这一过程中，需要酶的催化，⑥、⑦错，⑧对。

2．(2011·福建高考)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是( )

A．在细胞内发挥作用 B．由活细胞产生的蛋白质 C．与特定分子结合后起作用 D．在发挥作用后还能保持活性

解析：选C 酶可以在细胞外发挥作用，激素和神经递质都可以与细胞膜表面的受体相结合，从而起作用。激素中的性激素是固醇类物质；大部分酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA；部分神经递质是单胺类物质。激素和神经递质与细胞膜上的受体识别并结合起作用，而酶的作用也具有专一性。激素和神经递质起作用后会在相应酶的作用下被处理而失去活性，即激素和神经递质起作用后会发生代谢性失活。

具有专一性的物质归纳

(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：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体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：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

考点二|以能量代谢为依托，考查ATP的结构与功能

1．ATP的结构及组成部分的含义

2．ATP的再生和利用

3．细胞内产生与消耗ATP的生理过程

转化场所 细胞膜 细胞质基质 常见的生理过程 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 消耗ATP：一些需能反应 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 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 叶绿体 线粒体 核糖体 细胞核 消耗ATP：蛋白质的合成 消耗ATP：DNA复制、转录等 4.ATP产生速率与O2供给量之间的关系

(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。 (2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。

(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。

[典例2] (2014·云南师大附中模拟)下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。有关说法不正确的是( ) ．

A．图甲中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键

B．图乙中进行①过程时，图甲中的c键断裂并释放能量 C．ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性 D．夜间有O2存在时，图乙中过程②主要发生在线粒体 [思维流程]

[解析] A项中A代表的是腺嘌呤，ATP水解一般是远离A的高能磷酸键断裂，也就是c键；ATP水解产生的能量来自ATP的高能磷酸键的水解，合成ATP的能量来自细胞呼吸和光合作用；酶的催化作用具有高效性。夜间有O2存在时，ATP合成的主要场所是线粒体。

[答案] A

1．误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应 反应式 ATP的合成 ADP＋Pi＋能量――→ATP 酶ATP的水解 ATP――→ADP＋Pi＋能量 酶所需酶 能量来源 能量去路 反应场所 ATP合成酶 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存于形成的高能磷酸键中 细胞质基质、线粒体、叶绿体 ATP水解酶 储存在高能磷酸键中的能量 用于各项生命活动 生物体的需能部位 由表可以看出，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．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。

3．ATP≠能量

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。 4．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，满足生物体的需要。

[针对练习]

高考命题常从以下角度设置陷阱

(1)结构方面：

结合DNA、RNA、核苷酸等结构，考查ATP的组成与结构。 (2)功能方面：

结合细胞代谢，考查ATP与ADP的相互转化。

3．(2014·黄山模拟)在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )

A．①和② C．③和④

解析：选D 根据题意知“○”中所对应的含义分别为：①一磷酸腺苷AMP，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。

4．(2014·武汉市武昌区联考)下列有关ATP的叙述，不正确的是( ) ．

B．①和③ D．⑤和⑥

A．ATP中的能量可以来源于光能或化学能 B．ATP的合成不一定伴随有机物的氧化分解

C．人体在紧张或愤怒状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率 D．人体剧烈运动过程中，机体通过神经调节和体液调节，使细胞产生ATP的速率迅速增加

解析：选C 光合作用光反应阶段产生的ATP中的能量来源于光能，该过程无有机物的氧化分解；呼吸作用过程中有机物分解释放出来的一部分能量储存于ATP中；在任何状态下，机体ATP的合成和分解都处于动态平衡状态；剧烈运动时，机体通过神经调节和体液调节使有机物分解加快，ATP合成加快。

一、实验探究能力|探究温度和pH对酶活性的影响(考纲要求实验)

[典例] 某生物课外活动小组在探究酶的特性时，实验员为其提供了如下材料用具： 质量分数为3%的淀粉溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、质量分数为5%的盐酸、质量分数为2%的淀粉酶溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液、质量分数为1%的碘液、蒸馏水、90℃热水、冰水，试管、量筒、小烧杯、大烧杯、胶头滴管、试管夹、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、pH试纸、火柴、标签纸等。 结合所学知识回答下列问题： (1)探究温度对酶活性的影响。 考查温度对酶活性影响实验的材料选择 (1) ?2?温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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。

①本实验选用的反应物和酶制剂分别是 质量分数为 3% 的淀粉溶液、质量分数 为 2% 的淀粉酶溶液 。

②用带有标注文字的装置简图呈现分组情况。 考查实验设计程序 淀粉 淀粉酶 ↓ ↓ ↓ 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 ↓ ③本实验的观测指标是 淀粉溶液的颜色变化 ，酶活性最高的一组的现象是 溶液 不变蓝 (或蓝色最浅 ) 。

在各自所控制的温度下保温一段时间 ↓ 滴加碘液，观察颜色变化 (2)探究pH对酶活性的影响。 ①本实验选用的反应物和酶制剂分别是 体积分数为 3% 的 过氧化氢溶液、新鲜的质量分 数为 20% 的猪肝研磨液 ( 或质 量分数为 3% 的淀粉溶液、 质量 分数为 2% 的淀粉酶溶液 ) 。 ②在每组试管中加入药品或试剂的顺序是： 新鲜的质量分数为 20% 的猪肝研磨液 → 质量分数为 5% 的 NaOH或盐酸→ 溶液 ( )或蒸馏水 体积 分数为 3% 的过氧化氢溶液 [ 或质量分 数为→质量分数为 2% 的淀粉酶溶液 5% 的 NaOH 溶液 ( 或盐酸 ) 或蒸馏水 → 质量分数为前两步 3% 的淀粉溶液 ] ( 颠倒顺序也可 ) 。 (考查pH影响酶活性实验的材料选择 (1)H2O2?????H2O＋O2↑。 ?2?pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。

过氧化氢酶考查实验设计程序 检测?O →― 2的产生速率 ?―?H2O2溶液＋pHn酶液 ?H2O2溶液＋pH1酶液 ??H2O2溶液＋pH2酶液 ?. . .

pH对酶活性影响的实验： ③下表为某同学做的探究 试管A B 编号 加入2 mL体1 积分数为3%的H2O2溶液 实验步2 5滴猪肝研磨液 0.5 mL质量加入2 mL体积分数为3%的H2O2溶液 5滴猪肝研磨液 0.5 mL质量分数为5%的HCl溶液 观察气泡的考查实验的改进与评价 对改进修正性实验的解答主要从实验对照的设臵、实验步骤的设计、材料选择、实验条件、结果和结论五个方面进行分析。 骤 3 分数为5%的NaOH溶液 观察气泡的4 产生速率 产生速率 上述实验设计中有两处不妥之处，请指出： 缺少pH＝7的对照组 a． ； 加入NaOH和HCl的时间顺序不合理， b． OpH 应在加入 H 2 2 酶前改变溶液的 。

二、图表信息获取能力|影响酶促反应速率的曲线解读

[典型图表] 盘]

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图1 温度和pH对酶促反应速率的影响图 2 底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

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[信息解读]

(1)甲、乙图：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

(2)丙图：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。

丁图：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。 (3)温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速度的；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。

[解题技法]

(1)在分析温度和pH对酶活性影响的曲线时，要借助数学中分段函数的思想，分段描述，即以最适温度(pH)为界限进行表述。

(2)在解答此类问题时，要特别关注纵坐标表示的是酶促反应速率，还是生成物的量。 [强化训练]

1．(2014·宿州一模)为了比较甲、乙两种酶对温度和pH的耐受程度(即保持活性的范围)的差异，科研人员作了相关的研究，结果如下图。下列说法正确的是( )

A．甲酶对温度的耐受程度比乙酶大

B．在pH为6～7的环境下，几乎测不到甲酶活性 C．甲酶活性在任何环境中都比乙酶高 D．测定pH对酶活性影响时温度应设为20 ℃

解析：选B 从温度对酶活性影响的曲线分析，乙酶保持活性的温度范围大于甲酶，从曲线趋势看出乙酶比甲酶的温度耐受程度大。从pH对酶活性影响的曲线分析，在pH为6～7的环境下，几乎测不到甲酶的活性；20℃时甲、乙两种酶活性都较低，不宜用来测定pH对酶活性的影响。

2．(2014·广州模拟)下图1表示酶促反应，图2表示图1所示反应过程中有关物质的浓度随时间的变化。相关叙述不正确的是( ) ．

A．如果图1中物质a为麦芽糖，则物质c1、c2为同种单糖 B．图1中物质b能降低该化学反应的活化能

C．图2中曲线可表示图1中物质a在不同条件下的浓度的变化 D．图2中曲线①②③的差别可能是温度不同造成的

解析：选C 分析图1可知，a是底物，b是酶，c是酶解产物。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；酶作用的实质就是降低化学反应的活化能；分析图2可知，曲线①②③所示的物质浓度由0开始增加，说明三条曲线表示的是产物的物质浓度的变化，不可能是底物的物质浓度的变化；造成曲线①②③走势差异的因素有很多，如温度(即曲线①在最适温度条件下形成，曲线②③形成的环境温度可能低于或高于最适温度)、酶的浓度、pH等。

[课堂对点练]

题组一 ATP与细胞代谢

1．(2013·海南高考)关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是( ) A．DNA 复制需要消耗能量

B．光合作用的暗反应阶段需要消耗能量 C．物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP D．细胞代谢所需的ATP 可在细胞质基质中产生

解析：选C 小分子物质合成为大分子物质时需消耗能量，如DNA复制是把单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸长链的过程，需要消耗能量。暗反应是把CO2 合成有机物的过程，需消耗能量，且由光反应产生的ATP提供。细胞呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中并可产生ATP。协助扩散为被动运输，需要载体，不需要消耗ATP。

2．(原创题)下图1表示三磷酸核苷的结构，图2表示ATP在能量代谢中的作用。据图判断下列有关叙述错误的是( )

A．图1中N表示含氮碱基，若N为鸟嘌呤，则表示GTP

B．ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能 C．UTP、GTP分子中的高能磷酸键是直接由物质氧化获能产生的 D．人体成熟红细胞没有线粒体，但能产生ATP

解析：选C 图1中N表示含氮碱基，若N为A，则表示ATP，若N为G，则表示GTP，若N为U，则表示UTP。由图2可知，UTP和GTP分子中高能磷酸键不是由物质氧化获能产生的，而是由ATP将高能磷酸基转移给UDP或GDP，进而生成UTP或GTP。

题组二 酶的本质和作用

3．(原创题)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，据图判断下列叙述中不正确的是( ) ．

A．抗体酶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。

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。

题组三 影响酶活性的因素及实验设计与分析

5．(2013·江苏高考)(多选)为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是( ) 实验编号 ① ② 探究课题 温度对酶活性的影响 温度对酶活性的影响 选用材料与试剂 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液

③ ④ pH对酶活性的影响 pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 B．实验② D．实验④

A.实验① C．实验③

解析：选ACD 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①不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验③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④不合理。

6．下表是与酶有关的实验，请回答问题： 试管编号 1 2 体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 温度 25℃ 25℃ 加入试剂 不加任何试剂 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 2滴质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液 实验结果 ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ 3 2 mL 25℃ 注：“＋”的数量代表单位时间内产生气泡的多少。 (1)比较1号和3号试管，说明_______________________________________________ ________________________________。

(2)2号和3号试管出现不同结果的原因是_____________________________________ __________________，该组实验的自变量是___________________________________。 (3)一般情况下，不能用H2O2酶为材料探究温度对酶活性的影响，原因是________________________________________________________________________。

若用，你认为我们应该怎样设置实验来证明温度会影响H2O2酶的活性：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (简单写出设计思路，也可用示意图表示)。

查阅资料发现：H2O2受热和受日光照射时分解速率加快，在温度为30℃以下时比较稳定，在70℃以上时，分解速率更快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是________________________________________________________________________。

解析：(1)1号试管是对照组，3号试管加入的是过氧化氢酶，3号试管单位时间内产生的气泡数量明显多于1号试管，说明过氧化氢酶能降低过氧化氢分解反应的活化能。(2)2号试管与3号试管的自变量为催化剂的种类，酶与无机催化剂FeCl3相比具有高效性，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(3)一般情况下，不用H2O2酶为材料探究温度对酶活

性的影响，是由于在不同温度下，H2O2的分解速率不同，因此没法进行不同温度下的对比。若用H2O2酶进行实验，我们可以采取每一温度下设臵两支试管的方法，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2的分解速率较快，可能会出现不加酶而H2O2已全部分解的情况。

答案：(1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解反应的活化能

(2)同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高 催化剂的种类 (3)H2O2不稳定易分解，温度会影响H2O2的分解速率 将盛有H2O2酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，观察同温度下加H2O2酶与不加H2O2酶的两组试管中气泡的产生速率 将温度控制在70℃以下

[课下提能练]

一、选择题

1．下列关于酶和ATP的叙述不正确的是( ) ．A．ATP的合成与分解都需要酶的催化 B．ATP和有些酶的化学元素组成相同 C．酶和ATP在细胞代谢中都起重要作用 D．酶的催化作用都需要ATP提供能量

解析：选D ATP的合成需要ATP合成酶，分解需要ATP水解酶；ATP与化学本质为RNA的酶元素组成均为C、H、O、N、P；酶是催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质，两者在细胞代谢中均起着重要的作用；细胞内有些酶促反应是放能反应，不需要ATP提供能量。

2．(2014·黄山一模)在低等植物细胞中心体移向两极时，下列几种酶最活跃的是( ) A．RNA聚合酶和DNA聚合酶 B．解旋酶和淀粉合成酶 C．纤维素酶和果胶酶 D．ATP水解酶和ATP合成酶

解析：选D 低等植物细胞中心体移向两极，表明细胞处于有丝分裂前期，中心体的移动会消耗能量，此时ATP水解酶和ATP合成酶很活跃；分裂前期，DNA高度螺旋，不能解旋，因此不能进行DNA复制、转录，RNA聚合酶和DNA聚合酶、解旋酶的活性都不会很高；淀粉合成酶主要存在光合作用很旺盛的细胞中，而这些细胞一般不进行细胞分裂；纤维素酶和果胶酶主要用于细胞壁的分解

3．下图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )

A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂 B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同 C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系

D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内

解析：选B ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时，远离A的高能磷酸键④最易断裂；图中酶1为ATP水解酶，图2为ATP合成酶，二者种类不同，但二者的化学本质均为蛋白质；细胞中吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而释放能量的反应(放能反应)则与ATP的合成反应相联系；细胞内ATP与ADP间相互转化的能量供应机制是生物界的共性之一，也存在于原核细胞中。

4．下图为酶催化作用的模型。相关叙述正确的是( )

A．该模型能很好地解释酶的专一性 B．该模型反映了酶可降低反应的活化能 C．该模型中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

解析：选A 从题图可看出，在酶的作用下蛋白质被水解为两种氨基酸，且由酶的开关及蛋白质的形状可知，该种酶只能和图中形状的蛋白质结构形成复合物，所以该模型能说明酶的专一性；该模型不能反映酶与活化能之间的关系；模型中生理过程为蛋白质水解为氨基酸的过程；人成熟的红细胞内不能合成酶，但有酶的存在，能发生上述模型的生理过程。

5．ATP是细胞的能量“通货”，是细胞内的一种重要的高能磷酸化合物。ATP在一定条件下可以发生如下反应：ATP列有关说法不正确的是( ) ．

A．ATP分解形成ADP时会释放出供生命活动的进行所需的能量 B．AMP又称腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一 C．真核细胞内形成ATP的场所可能有细胞质基质、线粒体和叶绿体

D．ATP能为细胞中绝大多数需能的生命活动提供能量的原因是其在细胞中含量高 解析：选D 由题中ATP

酶 酶

ADP＋Pi＋能量、ADP

酶

AMP＋Pi＋能量。则下

ADP＋Pi＋能量、ADP

酶

AMP＋Pi＋能量，再结

合ATP的结构可推知，AMP是组成RNA的基本单位之一；真核细胞进行有氧呼吸时，在细胞质基质和线粒体中产生ATP，进行光合作用时在叶绿体的类囊体薄膜上产生ATP；ATP在细胞中的含量是很少的。

6．ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )

A．在主动运输过程中，乙的含量会显著增加

B．甲→乙和丙→乙过程，起催化作用的酶空间结构相同 C．丙中不含磷酸键，是RNA的基本组成单位之一 D．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成

解析：选D 生物体内ATP与ADP的含量比较少，但两者相互转化比较迅速，故生物体内ADP或ATP的量不会显著增加；甲→乙过程起催化作用的是水解酶，而丙→乙起催化作用的是合成酶，酶的种类不同，其空间结构不相同；丙中含有一个普通磷酸键；ATP合成时要消耗磷酸(戊)。

7．某同学在一支试管中加入了反应底物和相对应的酶后，对试管进行缓慢地加热，使温度缓慢地上升。根据此实验，该同学画出了下面四个曲线图，其中错误的是( )

解析：选C 在实验过程中随着温度的升高，酶的活性先升高再下降，最后失活；反应速率与酶活性的变化基本相同；生成物的积累量会逐渐增加，当酶失活时达到最大值，反应底物的剩余量与此相反。

8．肽酰转移酶是催化肽键形成的酶，对RNA酶敏感，对蛋白酶不敏感。下列叙述错误的是( )

A．肽酰转移酶催化氨基酸脱水缩合 B．肽酰转移酶存在于核糖体中 C．肽酰转移酶对高温和酸碱不敏感 D．肽酰转移酶是具有催化活性的RNA

解析：选C 氨基酸在核糖体上经过脱水缩合才能形成肽键，因此肽酰转移酶存在于核糖体中，并能够催化氨基酸脱水缩合。由于该酶对蛋白酶不敏感而对RNA酶敏感，因此该酶的本质不是蛋白质，而是RNA。

9．(2014·合肥一检)当你品尝各种美味佳肴时，你可能不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是( )

A．ATP与能量供应相关

B．作为信息分子的ATP不能提供能量 C．ATP也可作为信息传递分子

D．神经细胞膜外表面可能有ATP的受体

解析：选B ATP能把食物的味道信息传递给大脑，说明ATP也可作为信息传递分子，在神经细胞膜外表面可能有ATP的受体。但由题中信息不能确定作为信息分子的ATP是否能提供能量。

10．(2013·蚌埠二模)下图一曲线a表示在最适温度、最适pH条件下时间与生成物量的关系，图二曲线b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。据图分析正确的是( )

A．图一曲线a中，m点后，限制生成物量不再增加的因素是酶的数量不足 B．图二曲线，酶减少后，图示反应速率可用曲线f表示 C．分别在图二中取n、p点的速率值，对应图一中的曲线c和d

D．减小pH，重复该实验，图二曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e 解析：选B 图一曲线a中，m点后，限制因素为底物的浓度；图二曲线中当底物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低；图二n、p点的速率值是一个定值，无法用曲线c和d表示；图二曲线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都应变成曲线f。

11．在一定条件下，等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系如右图所示，其中①加入2滴过氧化氢酶溶液，②加入2滴FeCl3溶液，③加入2滴蒸馏水。下列分析正确的是( )

A．①与②的差异支持“酶具有催化作用”的观点 B．①与③的差异支持“酶具有高效性”的观点 C．①中生成物的量达到最大时，酶促反应的速率最大 D．适当提高温度，②、③两条曲线均会发生变化

解析：选D ①与②说明酶具有高效性；①与③说明酶具有催化性；①中生成物的量达到最大时不再增加，可能的原因是底物消耗完毕，酶促反应的速率为零；适当提高温度，②、③反应速率会加快，生成物的量达到最大时所需的时间会缩短，这两条曲线均会发生变化。

12．乳糖酶可催化乳糖水解。有两项与此相关的实验，其实验条件均设置为最适条件，实验结果如下：

实验一 (乳糖浓度为酶浓度 相对反应速率 0% 0 1% 25 2% 50 4% 100 5% 200

10%) 实验二 (酶浓度为2%) 下列分析正确的是( )

A．实验一若继续增加酶浓度，相对反应速率不再加大 B．实验一若增加乳糖浓度，相对反应速率将降低 C．实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再加大 D．实验二若将反应温度提高5℃，相对反应速率将增大

解析：选C 从表中可看出，实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率可能还要加大；实验一若增加乳糖浓度，相对反应速率不会降低；从表中可看出实验二中，乳糖浓度达到20%后相对反应速率为65，且相对反应速率不再随乳糖浓度的增大而增大；实验二若将反应温度提高5℃，则酶所处的温度不再是最适温度，相对反应速率将下降。

二、非选择题

13．某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素，做了三个实验。相应的实验结果如下图所示，请分析回答下列问题：

乳糖浓度 相对反应速率 0% 0 5% 25 10% 50 20% 65 30% 65

(1)实验1、2、3中的自变量分别为___________________________________________。 (2)实验1的目的是探究_________________________________________________。 (3)实验2探究了过氧化氢溶液的浓度对酶促反应速率的影响，该实验的结果显示________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是___________________________________ ________________________。

(4)实验3的结果显示，过氧化氢酶的最适pH为________________________________。 实验还证实，当pH小于d或大于f时，过氧化氢酶的活性将永久丧失，其原因是________________________________________________________________________。

解析：(1)从三个实验的结果图中可以看出，实验1、2、3的自变量分别是催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH。(2)实验1过氧化氢酶和无机催化剂FeCl3的作用结果进行对照，说明了过氧化氢酶具有高效性。(3)实验2的结果显示，在ab段对应的浓度范围内，O2产生

速率随着过氧化氢溶液浓度的增大而增大，而当过氧化氢溶液达到b对应的浓度以后，O2产生速率不再增加，bc段O2产生速率不再增加的原因最可能是过氧化氢酶的量有限。(4)在pH为e时，溶液中剩下的过氧化氢的量最少，说明在这一pH下过氧化氢酶的活性最高；过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏，使酶永久失活。

答案：(1)催化剂种类、过氧化氢溶液的浓度、pH (2)酶的高效性 (3)在过氧化氢酶量一定时，在一定浓度范围内，过氧化氢溶液的浓度越高，O2产生速率越快，而当过氧化氢溶液的浓度达到一定值后，O2产生速率不再随过氧化氢浓度的增大而增大 过氧化氢酶的量有限 (4)e 过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏

14．(2014·西安质检)请回答下列有关ATP的问题。

(1)人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于________；b→c过程中，ATP含量增加说明________加强，释放更多________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明______________________________________。

(2)纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此，你认为在人体消化道中________(填“存在”或“不存在”)ATP水解酶；ATP的药用效果是________________________________________________________________________、

__________；生物体内合成ATP的生理过程有________、________等。

(3)某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。

①实验中，必须待离体肌肉自身的________消耗之后，才能进行实验。

②在程序上，采取自身前后对照的方法：先滴加________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，观察________与否以后，再滴加________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。

③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？原因是_____________________。 解析：由题图知，0～3 s内ATP含量下降是由于短跑过程中肌肉收缩等生命活动过程消耗ATP，而b→c过程中，ATP含量增加是由于细胞呼吸产生的能量一部分形成ATP。生物体内ATP的含量很少，但能通过和ADP的相互转化维持含量的动态平衡，所以肌细胞中ATP的含量不会降为零。(2)由题干“ATP片剂可以口服”可知，消化道内没有使ATP水解的酶。由题干ATP可以治疗的相关疾病判断，ATP的药效是直接为生命活动提供能量。生物体内合成ATP的生理过程包括光合作用、呼吸作用。(3)在实验操作过程中为避免肌肉本

身的ATP对实验结果造成影响，在实验前应等肌肉本身的ATP消耗完毕再开始实验；应先滴加葡萄糖溶液，观察肌肉是否收缩后再滴加ATP溶液，如果滴加顺序颠倒，则在滴加葡萄糖后可能由于先加的ATP溶液未消耗完而出现肌肉收缩的现象。

答案：(1)肌肉收缩等生命活动 呼吸作用 能量 ATP的生成和分解是同时进行的 (2)不存在 直接为生命活动提供能量 光合作用 呼吸作用

(3)①ATP ②葡萄糖溶液 肌肉收缩 ATP溶液 ③结果不可靠，如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也能被肌肉直接利用的假象

15．(2014·石家庄模拟)某科研小组研究镉、铜对河蚌过氧化氢酶活性的影响，用一定浓度的镉、铜处理河蚌一段时间后，测得河蚌过氧化氢酶活性如下表所示。

镉、铜对河蚌过氧化氢酶活性的影响

毒物 质量浓度(μg·L1) －空白对照组 0 433 50 582 a 100 455 150 387 50 488 铜 100 426 150 380 酶活性(U·mg1) －请回答下列问题： (1)表中a应是________。

(2)请列举本实验需要控制的两个无关变量：___________________________。 (3)进行过氧化氢酶活性测定时，选过氧化氢为底物，用一定条件下单位时间的________来表示。

(4)若测定镉和铜对河蚌过氧化氢酶活性的综合影响作用，本实验应如何完善？________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (5)若比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率，需利用河蚌的新鲜的软体组织制成研磨液。

＋

研磨河蚌软体组织的目的是____________________________________________。能否用河蚌过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响？___________________________。

解析：(1)本实验测定的是镉、铜两种元素对河蚌过氧化氢酶活性的影响，所以表中a应表示镉。(2)无关变量是与研究目的无关的变量，在实验过程中应该严格控制，该实验中河蚌的数量、河蚌生理状况、培养时间等均可作为无关变量。(3)酶的活性可以用单位时间内产物的生成量或者是反应物的减少量来表示。(4)添加一组同时含有铜和镉的实验组，可以测定两者对因变量的综合影响作用。(5)研磨河蚌软体组织可将酶从生物组织内释放出来，增大酶与底物分子的接触面积，从而加快反应速率。因为高温会使过氧化氢自行分解，所以不能用河蚌过氧化氢酶来研究温度对酶活性的影响。

答案：(1)镉 (2)河蚌数量、河蚌生理状况、培养时间等其他合理答案，答两个即可 (3)氧气的生成量(过氧化氢的减少量) (4)增加一个实验组，同时添加铜和镉，设定不同质量浓度，分别测定过氧化氢酶的活性 (5)使酶从软体组织内释放出来，增大过氧化氢酶与试管

中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解 不能，温度变化会影响过氧化氢的分解

破解酶实验难题的三种方法

一、试剂检测法——鉴定酶的本质 1．设计思路

从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。

2．设计方案

二、对比法——验证酶的高效性和专一性 1．验证酶的高效性

(1)设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。

(2)设计方案： 项目 材料 试剂 现象 结论 2.验证酶的专一性 (1)设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。

(2)设计方案： 项目 方案一 方案二 实验组 等量的同一种底物 与底物相对应的酶溶液 反应速率很快；或反应用时短 等量的无机催化剂 反应速率缓慢；或反应用时长 对照组 酶具有高效性 实验组 材料 试剂 现象 结论 对照组 实验组 与酶相对应的底物 对照组 另外一种底物 底物相同(等量) 与底物相对应的酶 发生反应 另外一种酶 不发生反应 同一种酶(等量) 发生反应 不发生反应 酶具有专一性 酶具有专一性 三、梯度法——探究酶的最适温度和最适pH 1．设计思路

常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。

2．设计方案 组别编号 实验材料 pH 温度 衡量指标 实验结论

1．(2014·温州八校联考)下图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图②表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不正确的．是( )

a1 T1 a2 T2 1 2 ? 等量的同种底物 ? ? an Tn n 相同时间内 ，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少 生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)

A．①图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变 B．①图中甲酶可能是具有催化功能的RNA C．②图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶

D．②图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活

解析：选D ①图中乙酶经蛋白酶处理，分子结构改变，活性下降；①图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变，说明甲酶本质不是蛋白质，可能是RNA；②图的酶活性不随外界温度变化而变化的原因是其可以是恒温动物体内的酶。

2.(2013·马鞍山模考)下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是( ) 选项 A 实验目的 酶催化具有高效性 主要实验步骤 实验组：2 mL 3% H2O2＋1 mL过氧化氢酶 保温5 min 对照组：2 mL 3% H2O2＋1 mL蒸馏水 保温5 min 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉＋1 mL新鲜唾液 保温5 min斐林试剂B 酶催化具有专一性 检验 对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液 保温5 min斐林试剂检验 C 探究酶作用5 mL 3%可溶性淀粉＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度的适宜温度 升高10℃，观察溶液蓝色变化 pH影响酶向三支试管中依次各加入：2 mL 3%可溶性淀粉、1 mL不同pH缓冲D 的催化活性 溶液和1 mL新鲜唾液，在适宜温度下保温5 min，斐林试剂检验 解析：选B 酶催化作用的高效性是与无机催化剂相比较而言的，用酶与蒸馏水做对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶具有高效性；探究酶作用的适宜温度应设臵多支试管，分别设臵不同的温度条件进行比较；斐林试剂呈碱性，可与酸性物质中和，不能用于探究pH对酶活性影响的实验，否则会影响实验效果。

3．从猪唾液、胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶E1、E2、E3，将它们与三种物质混合后情况如下表一，且S3与E3混合后产生较多气泡，产生的气体能使带火星的卫生香复燃。表二为有关的颜色反应实验。据表回答(表中“＋”表示有反应，“－”表示无反应)：

表一 酶 物质 S1 S2 S3

E1 ＋ － － E2 － ＋ － E3 － － ＋ 试管 1 2 3 4 5 6

表二 碘液 ＋ － － － － － 斐林试剂 － － － ＋ － － 双缩脲试剂 － ＋ － ＋ ＋ ＋ 物质 S1 S2 S3 S1＋E1 S2＋E2 S3＋E3 (1)依据表中的信息，可以说明酶具有的特性是________，E2是________酶。

(2)在酶E1、E2、E3中，不能用于探究温度对酶活性影响的是________，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (3)表二试管4、5、6中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是_____________________。 解析：(1)首先从表二试管1、2中的现象可以看出，S1、S2的化学本质分别是淀粉、蛋白质，再结合表一中的实验现象，可知酶E1是淀粉酶、酶E2是蛋白酶(或胰蛋白酶)，又因为S3与酶E3混合后产生较多气泡，且产生的气体能使带火星的卫生香复燃，所以酶E3是过氧化氢酶。(2)由于温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的，所以酶E3不能用于探究温度对酶活性的影响。(3)由于酶E1、E2、E3均为蛋白质，且酶在反应前后质和量不变，所以表二试管4、5、6中的液体均能与双缩脲试剂产生紫色反应。

答案：(1)专一性(特异性) 蛋白(或胰蛋白)

(2)酶E3 温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的(或温度也会影响过氧化氢的分解，对实验结果产生干扰)

(3)酶E1、E2、E3均为蛋白质

4．有人做了下面的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于25℃室温下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：

酶溶液的pH 蛋白块消失的时间(min)

1 13 2 9 3 11 4 45 5 60

(1)请根据表中数据，在坐标图中画出pH与酶活性的关系曲线。

(2)提供两种使实验能在更短时间内完成的方法：____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补充怎样的对照实验？_________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)除了本实验外，请另外设计一种简便易行的方案来测定pH对酶活性的影响：________________________________________________________________________。

解析：蛋白块消失的时间越短，对应酶的活性越大。酶的活性除了受pH影响之外，还

受温度等因素的影响。设臵对照实验是为了排除酶之外的其他因素的作用，故对照组除不加入酶或先使酶失活之外，其余条件都应相同。

答案：(1)如右图

(2)适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度(或将蛋白块切小些，答出两点即可，其他答案合理亦可)

(3)将胃蛋白酶溶液加热，使酶失去活性后再加入试管(或将胃蛋白酶溶液改为“清水”或“蒸馏水”等)

(4)用过氧化氢酶催化H2O2分解，改变pH，短时间内检测氧气生成量的变化(其他答案符合题意即可)

5．某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究温度对酶活性的影响”后，想进一步探究在一个小区间内的两个温度t1、t2(t1

取4支试管，编号A、B、C、D，向A、B两试管中各加5 mL 5%的淀粉溶液，向C、D两试管中各加入2 mL淀粉酶溶液，将

试管A、C和试管B、D分别置于温度为t1、t2的恒温水浴中保温10 min，然后将C、D两试管中的溶液分别加到A、B两试管中，摇匀后继续在各自的恒温水浴中保温10 min。请分析回答：

(1)图示中Tm为酶的________。

(2)该实验的自变量是________，实验中需控制的无关变量主要有______________(写出两种即可)。

(3)利用提供的U形管(已知溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜)继续完成探究实验。

实验步骤：

①从试管A、B中取________的溶液，分别倒入U形管的A、B两侧并标记液面高度；

②一段时间后观察________的变化。 实验结果预测和结论：

①如果________________，则温度为t1时淀粉酶的活性强； ②如果________________，则温度为t2时淀粉酶的活性强；

③________________________________________________________________________。 解析：(1)分析题图曲线特点可知，温度为Tm时对应的酶活性最大，则Tm是该酶的最适温度。(2)题干信息交代本题是探究温度为t1、t2时酶的活性，则本实验的自变量是温度，除了温度之外其他影响实验结果的因素都是无关变量，如pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等。(3)本小题的因变量是淀粉分解的量，因溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管

底部的半透膜，淀粉分解得越多溶液的物质的量浓度越大，吸水能力就越强，液面就会随之升高。实验结果有3种情况：①A侧液面上升，B侧液面下降；②A侧液面下降，B侧液面上升；③A、B两侧液面高度相同。

答案：(1)最适温度 (2)温度 pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等 (3)实验步骤：①等量 ②(两侧)液面 实验结果预测和结论：①A侧液面上升，B侧液面下降 ②A侧液面下降，B侧液面上升 ③如果A、B两侧液面高度相同，则温度为t1、t2时淀粉酶的活性相同

第二讲

ATP的主要来源——细胞呼吸

知识点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式

2．填写产物检测的试剂和现象

CO2 酒精

知识点二 有氧呼吸[动漫演示更形象 见课件光盘] 1．写出有氧呼吸的反应式

C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量。 2．填写有氧呼吸的过程图解

酶

试剂 澄清的石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液 在酸性条件下，使用橙色的重铬酸钾 现象(颜色变化) 变浑浊 由蓝变绿再变黄 橙色→灰绿色

知识点三 无氧呼吸

1．写出两种类型无氧呼吸的反应式

(1)酒精发酵：C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋能量。 (2)乳酸发酵：C6H12O6――→2C3H6O3＋能量。 2．填写无氧呼吸的场所和过程 (1)场所：细胞质基质。 (2)过程：

①第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。

②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳或者转化为乳酸。 (3)产生能量：无论哪种无氧呼吸都只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，葡萄糖分子中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中。

一、理解运用能力

1．判断有关细胞呼吸说法的正误。

(1)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同(2013·课标卷ⅡT3D)(√) (2)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸(2013·课标卷ⅡT3A)(√)

(3)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在有氧时细胞的呼吸作用(2012·上海卷T25A改编)(×)

(4)种子风干脱水后呼吸强度增强(2011·海南卷T3A)(×) (5)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标卷T2A)(×)

(6)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标卷T2B)(×) (7)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标卷T2C)(×) 2．下列关于葡萄糖分解成丙酮酸的场所和条件的说法，错误的是( )

酶酶

A．既可以在真核细胞中进行，也可以在原核细胞中进行 B．既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行 C．既可以在有氧条件下进行，也可以在无氧条件下进行 D．既可以在有光条件下进行，也可以在无光条件下进行 答案：B

二、读图析图能力

据有氧呼吸过程图解回答问题： (1)请分析葡萄糖中氧的转移途径。 答案：C6H12O6→C3H4O3→CO2。

(2)用18O2供给动物有氧呼吸，在哪种呼吸产物中首先含有18O? 答案：H182O。

(3)产物H2O中的氢是否都来自于C6H12O6?

答案：不是，来自于C6H12O6和第二阶段的反应物H2O。

[理清脉络]

考点一|以过程图为依托，考查细胞呼吸的类型

1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解

2．过程分析

(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路：

(2)反应物和产物：

①CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。 ②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。

③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。

(3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路： [H] 来源 有氧呼吸：C6H12O6和H2O 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：三个阶段都产生 无氧呼吸：只在第一阶段产生 去路 有氧呼吸：与O2结合生成水 无氧呼吸：还原丙酮酸 用于各项生命活动 ATP (4)能量代谢：

①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。

②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。

[典例1] (2014·阜阳模拟)下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。下列有关叙述正确的是( )

A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中 B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生

C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATP D．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2 [思维流程]

[解析] 图为细胞呼吸的全过程，①②为无氧呼吸，①④③为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精，故C错误，D正确；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体中，故A错误；无氧呼吸的第一阶段也产生[H]，故B错误。

[答案] D

“三看法”判断细胞呼吸的类型

1．一看反应物和产物

(1)消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。 (2)产物中有酒精或乳酸，一定有无氧呼吸。 2．二看物质的量的关系

(1)无CO2产生?只进行无氧呼吸产生乳酸。

(2)不耗O2，但产生CO2?只进行产生酒精的无氧呼吸。 (3)消耗O2等于释放CO2?只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。

(4)CO2释放量大于O2吸收量?既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，其关系如下：

??4VCO

大于?无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸

3VO?4??有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸?小于3

22

4

等于?有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖速率相等

3

3．三看反应场所

?→无氧呼吸?只在细胞质基质进行―?(1)真核细胞 ?→存在有氧呼吸?有线粒体参与―

(2)原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断，若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸，若还有乳酸或酒精产生，则还存在无氧呼吸。

[针对练习]

1．(2014·潍坊联考)测定下列哪一项，可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式( )

A．有无酒精生成 B．有无水生成 C．有无有机物消耗

D．O2消耗量与CO2生成量的比值

解析：选D O2消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定，若二者比值等于1，则小麦种子进行的是有氧呼吸，若比值为0进行的是无氧呼吸，若比值在0～1之间，有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。

2．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：

氧浓度(%) 产生CO2的量 产生酒精的量 下列叙述错误的是( ) A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸 B．b值对应的氧浓度为零

C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 mol D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵

解析：选D 在氧浓度为d时，有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。

1．有氧呼吸的场所并非只是线粒体

a 30 mol 0 mol b 9 mol 9 mol c 12.5 mol 6.5 mol d 15 mol 6 mol (1)真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。 (2)原核细胞无线粒体，在细胞质中和细胞膜上进行有氧呼吸。 2．脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量

脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此有氧呼吸消耗O2量大于产生CO2量。

考点二|以实际应用为背景，考查影响细胞呼吸的因素

1．温度

(1)影响(如下图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃之间。

①低温储存食品??

(2)应用?②大棚栽培在夜间和阴天适当降温

??③温水和面发得快2．氧气

(1)影响(如下图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。

①中耕松土促进植物根部有氧呼吸??

(2)应用?②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境

??③低氧仓储粮食、水果和蔬菜3．水分

①水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应??②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行

(1)影响?③在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增

??加而加快，随含水量的减少而减慢

??①粮食在收仓前要进行晾晒处理

(2)应用?

?②干种子萌发前进行浸泡处理?

4．二氧化碳

(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如右图。 (2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。 [典例2] 下列叙述符合生物学原理的是( )

A．水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境

B．快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳的过程 C．蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间 D．淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的

[解析] 氧气从水稻中空的茎可到达根部细胞，水稻根部主要进行的是有氧呼吸，故A错；蔬菜储藏环境应该是低氧、零上低温和具有一定湿度，故C错；淀粉先水解成葡萄糖，再由酵母菌进行无氧呼吸，才能产生酒精，故D错；剧烈运动时，人体的能量供应主要是来自有氧呼吸将有机物分解成二氧化碳和水的过程，故B正确。

[答案] B

细胞呼吸速率的测定

(1)材料：一般是酵母菌、刚萌发的种子和绿色植物或组织等，仅探究呼吸作用多选择酵母菌和刚萌发的种子。若选用绿色植物，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

(2)植物细胞呼吸的指标：植物细胞呼吸吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移(实验装置如右图)。根据单位时间内液滴左移的体积即可计算呼吸速率。

(3)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。 (4)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。

[针对练习]

3．不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常用RQ(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼吸熵的两个装置图：

(1)装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_____________________________

________________________。

(2)若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则应将装置放置在何种条件下进行？________；原因是__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是________，理由是_______________

________________________________________________________________________； 若发现装置一与装置二中的着色液均匀向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是______________，理由是______________________________________________

________________________________________________________________________。 解析：(1)明确装臵的作用。装臵一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是吸收发芽种子呼吸产生的CO2，根据着色液滴移动的刻度测出细胞呼吸消耗的O2体积。装臵二的作用是比较种子发芽时进行细胞呼吸消耗的O2体积与释放CO2的体积的变化大小，作为对照。

(2)测定绿色植物呼吸速率的方法。若发芽的种子已长出幼苗，幼苗可进行光合作用，为避免光合作用的干扰，应将装臵放臵于黑暗条件下。

(3)呼吸底物与RQ的关系。据装臵二中着色液位臵不改变说明种子发芽时进行呼吸作用消耗的O2体积与释放CO2的体积相等，呼吸熵为1。只有当以葡萄糖(或糖类)为能源物质进行有氧呼吸时，消耗的O2体积与释放CO2的体积才相等。脂肪的元素组成中，碳、氢百分比含量较高，氧占的比例小，氧化分解时耗氧多，呼吸熵小于1。因此若发现装臵一与装臵二中的着色液均向左移动，说明种子进行有氧呼吸，且细胞呼吸消耗的O2体积大于释放CO2的体积，呼吸熵小于1，消耗的能源物质主要是脂肪(或脂质)。

答案：(1)吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳

(2)黑暗条件 避免幼苗进行光合作用，干扰细胞呼吸的气体量变化

(3)葡萄糖(或糖类) 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳 脂肪(或脂质) 脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳

一、实验探究能力|探究酵母菌细胞呼吸的方式(考纲要求实验)

[典例] 两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。请据图分析作答： (1)甲兴趣小组想探究的具体问题是：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，如图Ⅰ(A～D)所示： 考查实验的原理和操作步骤 (1)实验原理： 细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量相等，不会引起密闭容器内气体压强的改变；无氧呼吸包括酒精发酵和乳酸发酵。酒精发酵产生CO2，而乳酸发酵不产生任何气体，因此，前者可引起密闭容器中气体压强升高，后者则不改变密闭容器中的气体压强。 (2)实验过程： ①配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。 ②检测CO2的产生，装臵如图所示： 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 CO 2 ，排除其 验结对实果的干扰 (其他合 ③检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 理答案亦可)； 瓶中澄清的 B 石灰水还可用溴麝香草酚蓝水 溶液 代替。

考查探究细胞呼吸类型的实验设计与分析 (1)实验装臵：(如左栏图Ⅱ及对照实验装臵图) 装臵Ⅱ中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。装臵Ⅲ应把NaOH溶液改为清水，刻度管中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。 (2)实验分析： 现象 甲装臵

乙装臵

结论

(2)乙兴趣小组利用图Ⅱ所示装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)，探究酵母菌的细胞呼吸类型。 ①如果想得到实验结论，还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置(假设该装置编号为Ⅲ)如何设计？ ②请预测与结论相符合的现象，并填写下表： 序装置中红色液滴的移动现象 号 2 3

装置Ⅱ c不移动 向左移 e_______

装置Ⅲ b不移动 向右移 d_______f_______向右移

只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸

向左移 1 a________

结论

液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸 液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸 液滴左移 液滴右移

既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸

二、图表信息获取能力|O2浓度影响细胞呼吸的曲线

[典型图表] —

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[信息解读]

(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：产生CO2量>耗O2量?同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 R点：产生CO2最少?细胞呼吸最弱点

(2)在保存蔬菜、水果时，应保持低温、低氧条件。 [解题技法]

常见的几种曲线及其特点

(1)“钟”型曲线：典型的酶促反应曲线，影响曲线变化的因素是温度、pH。 (2)下降型曲线：呼吸反应速率逐渐减缓，一般受生成物含量的影响，随生成物的增多而减缓，如CO2浓度。

(3)上升型曲线：呼吸反应速率逐渐加快，一般受反应物含量的影响，随反应物的增多而增加，如含水量。

[强化训练]

以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( ) ．

A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点 B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点 C．甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的 D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生

解析：选B 甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c)；氧浓度为d时，CO2释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。

[课堂对点练]

题组一 细胞呼吸的过程

1．(2012·上海高考)下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是( )

C6H12O6――→2CH3COCOOH＋4H＋能量

?葡萄糖? ?丙酮酸?

A．只发生在细胞有氧时 C．只发生在线粒体内

B．只发生在细胞缺氧时 D．只发生在细胞质基质内

酶

解析：选D 题干反应式可表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，两者都发生在细胞质基质内。

2．下图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是( )

A．①和③都具有双层生物膜 B．①和②所含酶的种类相同 C．②和③都能产生大量ATP D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

解析：选D 图中①、②、③分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。

题组二 影响细胞呼吸的因素

3．(2013·海南高考)在温度、光照等适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是( )

A．缺乏胚芽生长所必需的营养物质

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/56d3.html