2020届高考生物复习：专题二第3讲 高频命题点1 酶在细胞代谢中的作用、曲线分析及实验探究

第3讲酶和ATP

★ [最新考纲]

1．酶在代谢中的作用(Ⅱ)；2.A TP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。

精读教材——记一记

1．Fe3＋和过氧化氢酶促使H2O2分解，但它们并未供给H2O2能量，而是降低了H2O2分解反应的活化能。(P80正文上部)

2．酸既能催化蛋白质水解，又能催化脂肪和淀粉水解。(P83右边学科交叉)

3．建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。原因：温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。(P84实验)

4．图5—3,5—4中，只有低温时曲线和横轴不相交，即酶的结构未改变，活性降低而已。(P85图)

5．酶为生活添姿彩

(1)溶菌酶能溶解细菌的细胞壁而抗菌消炎，常与抗生素复合使用。

(2)加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体，而是经过酶工程改造过的，稳定性更强。(P87科学·技术·社会)

6．(1)ATP的组成元素有C、H、O、N、P。(P88相关信息)

(2)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由A TP直接提供能量的(只是绝大多数，不是所有)。(P89正文)

7．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(P89正文下部)

8．1分子葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量是1分子ATP水解所释放能量的94倍。(P90思考与讨论)自我诊断——判一判

1．有关酶的正误判断

(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(×)

(2)水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基。(√)

(3)滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率不涉及“降低化学反应活化能”的原理。(×)

(4)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。(√)

(5)(2018·全国Ⅱ卷，T3B)饥饿时，胰高血糖素水平升高，促进糖原分解，说明激素具有酶的催化活性。(×)

解析：激素不具有酶的催化特性。

(6)由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。(×)

解析：酶在细胞内外均有催化活性。

(7)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温。(×)

(8)发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。(×)

2．有关ATP的正误判断

(1)1个ATP分子中含有一个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×)

(2)在生物体的活细胞内A TP与ADP的转化只能单向进行。(×)

(3)ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供。(×)

(4)细胞质中消耗的A TP均来源于线粒体和叶绿体。(×)

(5)人在饥饿时，细胞中A TP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)

(6)人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等。(×)

高频命题点1酶在细胞代谢中的作用、曲线分析及实验探究真题领航——目标方向导入高考

1．(2017·全国Ⅱ卷，3)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：C[线粒体和叶绿体中也有合成DNA的酶，A错误；只要给于适宜的温度和pH，活细胞产生的酶在生物体外仍然有催化活性，B错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出这种作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4使蛋白质凝聚沉淀，C正确；酶在低温环境中保存，D错误。]

2．(2019·江苏卷，30)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。

材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：

(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序号)。

①试管②滴管③量筒

④酒精灯⑤显微镜

(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加

________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是__________________________________________________________。

(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如下图所示)，40 ℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。请继续以下分析：

①设置试管1作为对照，其主要目的是________________________________。

②试管2中应加入的X是________的提取液。

③预测试管3中的颜色变化是________。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是________________________________。

解析：本题以玉米籽粒发芽过程中物质含量变化为信息载体，考查考生验证简单生物学事实，对实验现象进行分析、解释得出正确结论的能力；通过实验设计与实验结果分析，体现了对科学探究素养中的方案探讨及结果分析要素的考查。(1)双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，且蛋白质含量越高紫色越深。该检测过程需使用试管，因对样液和试剂有使用量的要求，故还需用到量筒和滴管。(2)碘液遇淀粉变蓝，随种子发芽时间的延长，胚乳蓝色块状物变小，说明玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少。(3)为验证发芽过程中胚乳蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，可依据淀粉酶能催化淀粉水解的特点，利用发芽前与发芽中的种子提取液分别催化淀粉溶液，同时设置空白对照组和淀粉酶组进行对照。试管1为本实验的对照组。其作用是排除淀粉液中含有还原性糖。试管2、3添加的分别为发芽前玉米与发芽玉米的种子提取液，发芽玉米的提取液中有淀粉酶，预期试管3中应发生蓝色(刚加入斐林试剂)到砖红色的变化。试管4中理论上也应出现砖红色，但未出现预期结果，说明试管4加入的淀粉酶已失活。

答案：(1)双缩脲①②③(2)碘液玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原性糖②发芽前玉米③蓝色→砖红色淀粉酶已失活知识拓展——培养学生文字表达能力及实验探究能力

1．酶具有专一性，某小组欲探究某种酶的专一性，请写出简要设计思路。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

答案：探究酶的专一性常见的方案有两种，一是在相同底物的实验组中加入不同种类的酶，然后检测各组底物是否被分解；二是在不同种类的底物中加入等量相同种类的酶，然后观察各组底物是否被分解，从而得出结论。

2．酶都有适宜的温度和pH，如何设计实验探究某种酶的最适pH，请写出简要设计思路。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

答案：设计实验时需设置一系列不同pH的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的pH最接近最适pH。

核心整合——掌握必备生物知识

化学本质绝大多数是蛋白质少数是①RNA

合成原料氨基酸核糖核苷酸

合成场所核糖体细胞核(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、细胞外或生物体外均可

生理功能具有②催化作用

作用原理降低化学反应的③活化能

与无机催化剂

相同的性质

a.提高反应速率，但不改变化学反应的方向和平衡点

b.反应前后，酶的性质和数量不变

(1)图1模型说明酶的化学本质是④蛋白质。

(2)图2模型中ac段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生需要的活化能；酶的作用原理是⑤降低化学反应所需的活化能。若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向⑥上移动。若改为加热的方法也会提高反应的速率，其原理是提供了化学反应所需的活化能。

3．酶的特性(填空)

(1)图1模型表示酶作用特点的⑦专一性。图中b表示⑧酶，c表示被催化的反应物。

(2)图2模型说明⑨酶A具有催化作用，而酶B不具有催化作用。体现了酶特性的专一性，即一种酶只能催化⑩一种或一类化学反应。

(3)图3中，与未加酶相比(c与a曲线对比)，酶具有?催化作用。与无机催化剂相比(c与b曲线对比)，酶的催化效率更高，即酶具有?高效性。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。

4．影响酶促反应速率的因素(填空)

(1)图1、图2模型说明：温度和pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。低于或高于最适温度(或pH)?酶活性降低，高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。

(2)低温时，只是使酶的活性降低。高温会使酶的?空间结构遭到破坏，而低温不会破坏酶的分子结构。

(3)若将上图1中的横坐标改为底物浓度或酶浓度，曲线如下图。

(1)同一个体不同细胞中，酶的种类和数量会不同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。

(2)酶促反应速率与酶活性不同。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。

考向立意——突显生命观念能力

[考向一]以酶的概念、作用、本质等必备知识为载体，考查学生对生命观念的理解

1．为使反应物A→产物P，采取了有酶催化(最适温度和pH)和有无机催化剂催化两种催化方法，其能量变化过程用图甲中两条曲线表示；图乙表示某酶促反应过程的示意图。下列有关分析中不合理的是()

A．距离b可反映无机催化剂催化效率比有酶催化时效率低的原因

B．适当升高温度，有酶催化时的曲线Ⅱ对应的距离a将下降

C．图乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表果糖和葡萄糖

D．图乙所示过程可以说明酶具有专一性

解析：B[该图所示为“最适”温度和pH下的酶促反应，则适当“升高”温度时，酶降低活化能的程度应减弱，即a将上升。]

2．核酶是具有催化功能的RNA分子，在特异性结合并切断特定的mRNA后，核酶可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子。下列关于核酶的叙述，正确的是() A．向核酶中滴加双缩脲试剂，水浴加热后可发生紫色反应

B．与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可证明核酶具有高效性

C．核酸具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响

D．核酶与反应底物特异性结合时，有氢键形成，也有磷酸二酯键的断裂

解析：D[核酶的化学本质为RNA，其不能与双缩脲试剂产生紫色反应，A错误；与无机催化剂相比，酶具有高效性，而与不加核酶组相比，加核酶组mRNA降解较快，只能说明核酶具有催化性，B错误；RNA分子的热稳定性是有一定限度的，在高温条件下其空间结构也会发生改变，故核酶的活性也会受温度的影响，C错误；核酶与反应底物特异性结合时，二者会形成杂交链，此时有氢键形成，核酶切割mRNA分子时也有磷酸二酯键的断裂，D正确。] 酶、激素、抗体、神经递质

比较项目酶激素抗体神经递质

化学本质多为蛋白质，少数是

RNA

蛋白质、多肽、固醇、

氨基酸衍生物等

球蛋白

乙酰胆碱、多巴胺、

氨基酸类、NO等

产生细胞活细胞内分泌腺细胞或下丘

脑细胞

浆细胞神经细胞

作用部位细胞内外靶细胞或靶器官内环境突触后膜作用后

变化

不发生改变被灭活被降解被降解或移走[考向二]以酶促反应曲线为载体，考查学生分析曲线的能力

3．(2019·高三天津质检)如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，相关叙述正确的是()

A．在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性高于酶2

B．将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性上升

C．在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同

D．酶1和酶2能够水解同一种底物是酶专一性的体现

解析：C[高温使酶变性失活，在高温条件下，pH＝5时，酶1的活性等于酶2，A错误；过酸、过碱使酶变性失活，pH＝9的环境下，酶2的空间结构被破坏，即使转移到pH＝4的环境中酶的活性也不能恢复，B错误；由图可知，在最适pH的两侧，存在酶活性相同的两种不同的pH，C正确；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类底物的特性，D错误。]

4．(2017·天津，3)如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。相关叙述错误的是()

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增加缓慢是酶活性逐渐降低导致的

D．适当降低反应温度，T2值增大

解析：C[将A、B两种物质混合，A、B物质含量不变，T1时加入酶C，A含量下降的同时，B含量升高，推测A转变为了B，酶C起催化作用，降低了A生成B这一反应的活化能，A正确；该体系中最初A含量较多，反应较快，后A含量减少，反应速率减慢，B正确；T2后B增加缓慢是A含量减少的缘故，C错误；适当降低反应温度，酶活性减慢，反应速率降低，反应时间延长，T2值增大，D正确。]

“四看”法分析酶促反应曲线

[考向三]以酶有关实验为载体，考查学生实验分析和实验探究的能力

5．某同学欲通过下图所示的装置进行探究影响酶促反应速率因素的实验，下列分析错误的是()

A．滤纸上需附有过氧化氢酶

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pH的过氧化氢溶液来探究pH对酶活性的影响

D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放多个滤纸片

解析：B[滤纸片上需要携带过氧化氢酶，过氧化氢酶能催化过氧化氢水解产生氧气促使滤纸片浮出水面，A正确；酶促反应在酶与底物接触时开始，酶促反应速率可用t3－t1来表示，B错误；当自变量为pH时，可通过滤纸浮出液面的时间探究pH对酶活性的影响，C正确；该图示中只有一片滤纸片，为了提高实验的准确性，应增加滤纸片的数量，测出时间后取其平均值，D正确。]

6．某兴趣小组探究H2O2在不同条件下分解情况的实验，首先向a、b、c、d 4支洁净的试管内分别加入等量等浓度的H2O2溶液，然后，a试管为室温处理，b试管为90 ℃水浴处理，c试管为常温处理并滴加2滴新鲜肝脏研磨液，d试管为常温处理并滴加2滴氯化铁溶液，最后统计4支试管内气泡产生的情况依次为极少、少量、大量、较多。下列相关叙述错误

．．的是() A．a试管与b试管H2O2的活化能相同，d试管与c试管的活化能相同

B．c、d试管分别与a试管比较，说明Fe3＋和过氧化氢酶均具有催化功能

C．综合分析a试管、c试管和d试管，说明与无机催化剂相比，过氧化氢酶降低活化能的效果更显著

D．与a试管相比较，b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供了能量

解析：A[本题考查了学科核心素养的科学思维，难度适中。a试管与b试管的温度不同，H2O2的活化能不同；d试管加入了生物催化剂酶，c试管加入无机催化剂，酶降低活化能更显著，d试管与c试管H2O2的活化能不同，A项错误；c、d试管分别与a试管比较，气泡产生多，说明Fe3＋和过氧化氢酶均可以使反应加快，均具有催化功能，B项正确；a试管、c试管和d试管相比较，d试管气泡最多，说明与无机催化剂相比，过氧化氢酶降低活化能的效果更显著，C项正确；与a试管相比较，b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供了所需的活化能，D项正确。]

7．(2019届高三·石家底摸底)某同学为了验证淀粉酶的专一性，设计以下三种方案，下列说法错误的是()

各组试管的添加物质鉴定试剂方案一一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖碘液

方案二一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加淀粉酶和蔗糖斐林试剂

方案三一组试管内加淀粉酶和淀粉，另一组试管内加蔗糖酶和淀粉碘液

A.方案一两组试管中加入的各种物质的量应该相等

B．方案一不可行的原因是碘液不能检测蔗糖是否被分解

C．方案三中将碘液换成斐林试剂可以证明淀粉酶具有专一性

D．方案二可行的原因是斐林试剂既可以证明淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解解析：C[方案一中自变量为反应物的种类，两组试管中加入的各种物质的量为无关变量，应该相等，A正确；碘液不能检测蔗糖是否被分解，因此方案一不可行，B正确；方案三中自变量为酶的种类，将碘液换成斐林试剂只说明了淀粉酶能催化淀粉的水解，没有说明不能催化其他底物，因此不能证明淀粉酶具有专一性，C错误；方案二可行的原因是斐林试剂既可以证明淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解，D正确。]

依据实验目的准确选取实验材料和检测指标

实验目的实验材料检测指标(试剂) 备注

高效性过氧化氢与过氧化氢

酶、Fe3＋

O2产生的快慢或多少与无机催化剂对比

专一性淀粉、蔗糖与淀粉酶斐林试剂不能用碘液温度对酶活性的影响淀粉和淀粉酶碘液不能用斐林试剂

pH对酶活性的影响过氧化氢与过氧化氢

酶

O2产生的快慢或多少不选用淀粉和淀粉酶

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