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第7讲　酶与ATP
[课标内容]　1.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。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
微考点大突破
考点一　酶的作用、特性及影响因素
　
1.酶本质的探究历程(连线)
2.酶的作用和本质
3.酶的作用机理分析
提醒　①酶可以重复多次利用,不会立即被降解。
②酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个化学反应的底物。
4.酶的特性
(1)高效性。
提醒　酶与无机催化剂的相同点:①都能降低化学反应的活化能。②可加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点。③化学反应前后酶的数量和性质不变。
(2)专一性。
①定义:每一种酶只能催化__________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。
a.两种学说。
ⅰ.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。
锁钥学说模式图
ⅱ.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,从而有利于与底物结合。
诱导契合学说模式图
b.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)作用条件较温和。
提醒　在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高;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,但空间结构稳定。
(1)脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳,萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶,并证明脲酶是蛋白质。(必修1 P79~80“思考·讨论”)()
(2)酶的活性越高,酶促反应速率一定越快。(必修1 P84“图5-2、图5-3”)()
(3)人发烧时不想吃东西,原因是体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。(必修1 P84“相关信息”)()
(4)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(必修1 P84“相关信息”)()
1.(必修1 P84“图5-2”)酶制剂适宜在低温下保存的原因:低温下酶的活性低但__________,在适宜的温度下酶的活性会升高。
2.酶活性受多种因素的影响,如图表示抑制酶活性的两个模型,模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点,从而降低酶对底物的催化效应;模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的构型,使酶不能与底物结合,从而使酶失活。
模型A　 模型B
研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B,简要写出实验思路、预期实验结果及结论。
答:______________________________________________________________________________________________________________。
1.酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析
提醒　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。
2.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)。
3.酶浓度
底物充足
　
底物有限
(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)Oa段限制因素是酶浓度;ab段限制因素是底物浓度。
4.底物浓度(酶浓度一定)(如图甲)
甲
(1)Oa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)ab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)Oa段限制因素是底物浓度;ab段限制因素是酶浓度。
(4)若该反应体系酶的量增多,曲线变化如图乙:
乙
能力一　酶的本质、作用和特性(考查生命观念)
1.(2022·湖南卷,T3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染
(1)酶的本质:大多数是__________,少数是__________。
(2)酶的活性:依赖于其______________。
(3)酶的失活:酶的______________被破坏,酶永久性失活。
(4)酶的特性:__________、专一性、作用条件较温和。
(5)酶的保存:__________条件可以最大限度保持酶的结构不变,酶的纯度越高越易于保存。
2.(2021·海南卷,T11)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
能力二　酶特性的相关实验(考查科学探究)
3.(2022·重庆卷,T7)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,结果见表。下列叙述最合理的是(　　)
pH
相对活性
酶 3 5 7 9 11
M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为3
B.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
(1)温度和pH:通过影响__________来影响酶促反应速率。
(2)强酸、强碱和高温:都会破坏酶的__________,使酶永久失活。
(3)低温:只抑制______________,不破坏酶的__________。温度适宜时,酶活性还会恢复。
(4)底物充足、其他条件适宜:酶浓度与酶促反应速率呈__________相关。
(5)酶浓度一定、其他条件适宜:随底物增加,酶促反应速率先__________后__________。
4.(2024·广东卷,T15)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5 Ay3 Bi CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是(　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5 Ay3 Bi CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3 Bi CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
[注]　“-”表示无活性,“+”表示有活性,“+”越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
考点二　探究酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件
　
1.酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理。
(2)实验方案。
(3)变量分析。
(4)实验结论。
a.①②对照,说明________________________________________。
b.①④对照,说明酶具有__________,同无机催化剂一样可加快化学反应速率。
c.③④对照,说明酶具有__________,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
2.酶的专一性——探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验原理:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。淀粉和蔗糖都是__________,它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖,斐林试剂能与还原糖反应产生__________沉淀。
(2)实验方案。
步骤 1 2 mL可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜的淀粉酶溶液 2 mL蔗糖溶液+2 mL新鲜的淀粉酶溶液
2 轻轻振荡试管,使试管内的液体混合均匀,并将试管下半部浸到60 ℃左右的热水中,保温5 min
3 取出试管,各加入2 mL斐林试剂,将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热,煮沸1 min
现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化
结论 淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有专一性
(3)上述实验中__________(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂,因为______________________________。
3.影响酶活性的条件——探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理。
①反应原理。
②鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响____________,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。
(2)实验步骤和结果。
取6支试管,分别编号为1与1'、2与2'、3与3',并分别进行以下操作。
试管编号 1 1' 2 2' 3 3'
实验步骤 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 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min
三 1与1'试管内液体混合,摇匀 2与2'试管内液体混合,摇匀 3与3'试管内液体混合,摇匀
四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象
实验现象 呈__________ __________ 呈__________
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高和过低都将影响酶的活性
提醒　①探究温度对酶活性的影响时,一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间,再进行混合。
②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时,检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应,而该实验中需严格控制温度。
③探究温度对酶活性的影响时,不宜用H2O2作反应物,因为H2O2易分解,加热条件下其分解会加快,氧气的产生速率增加,并不能准确反映酶活性的变化。
4.影响酶活性的条件——探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理。
①反应原理(用反应式表示)。
2H2O22H2O+O2。
②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可用________________________________________的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验步骤及现象。
实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 滴入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL NaOH溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量气 泡产生　 基本无气 泡产生　 基本无气 泡产生　
提醒　①探究pH对酶活性的影响时,须先调pH,然后再将反应物与酶混合,否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应,影响实验的准确性。
②探究pH对酶活性的影响时,不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应,因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应,使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少,而且在酸性条件下淀粉也会被水解,从而影响实验的观察效果。
(1)加热、Fe3+、H2O2酶,都降低了过氧化氢分解反应的活化能。(源自必修1 P78)()
(2)用淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性,检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液。(必修1 P81、82“探究·实践”)()
(3)除了温度和pH外,还有其他因素如酶的激活剂和抑制剂也影响酶的活性。(必修1 P82、83“探究·实践”)()
(4)酶的活性在高温下和低温下都有所下降是因为酶的空间结构被破坏。(源自必修1 P84)()
能力　与酶有关的实验探究(考查科学探究)
1.(2022·浙江6月选考,T10)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是(　　)
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
2.(2022·广东卷,T13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是(　　)
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
[注]　+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
考点三　ATP的结构和功能
　
1.ATP的结构与功能
(1)ATP的结构。
(2)ATP的供能原理。
两个相邻的磷酸基团都带有__________而相互排斥等→ATP中的__________不稳定,__________有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,即具有较高的_________→ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的______________挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化
(3)ATP是一种高能磷酸化合物,理由是ATP水解的过程是释放能量的过程,1 mol ATP水解释放的能量高达__________ kJ。
2.ATP和ADP的相互转化
提醒　细胞中ATP含量很少,ATP与ADP之间转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿,只要机体处于存活状态,ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3.ATP的利用
(1)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)()
(2)ATP含有3个特殊的化学键,但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(源自必修1 P86)()
(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(源自必修1 P89)()
在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记,分析该现象得到的结论是____________________________________________。
能力　ATP的结构和功能(考查结构与功能观)
1.(2025·山东模拟)高强度运动时,骨骼肌细胞中的ATP含量仅能够维持较短时间的能量供应。当ATP含量低时,磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,该过程称为ATP 磷酸肌酸供能系统。下列说法错误的是(　　)
A.磷酸肌酸水解属于放能反应
B.磷酸肌酸可为肌肉收缩直接提供能量
C.ATP 磷酸肌酸供能系统无需氧气参与
D.ATP 磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定
2.(2021·湖南卷,T5)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
微真题重体悟
　
1.(2021·海南卷,T13)研究发现,人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是(　　)
A.该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
B.该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
C.“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
D.“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
2.(2023·广东卷,T1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
3.(2024·浙江1月选考,T17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如表所示。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O,两支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O,测定两支试管中的产物量
下列叙述错误的是(　　)
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
4.(2024·全国甲卷,T2改编)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示一种特殊的化学键,下列叙述错误的是(　　)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键
5.(经典高考题)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2点即可)。
第7讲　酶与ATP
微考点·大突破
考点一
教材解读
1.①—e　②—a　③—c　④—d　⑤—b
2.蛋白质　RNA　氨基酸或核糖核苷酸　核糖体　细胞核
3.①ac　②bc　③ab　④向上　⑤提供能量
4.(1)高效性　催化　(2)①一种或一类
教材基础辨析
　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
教材素材拓展
1.提示　酶的空间结构稳定
2.提示　实验思路:在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸,同时不断提高底物浓度,检测酶促反应速率变化。
预期实验结果及结论:若酶促反应速率能恢复,则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A;若酶促反应速率不能恢复,则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B
能力提升
1.B　解析　由题干信息“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知,碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活,A项正确;由题图可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此一定程度的加热导致碱性蛋白酶的构象改变是可逆的,B项错误;添加酶稳定剂有利于保持酶结构的稳定,进而提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果,C项正确;加酶洗衣粉可以降低洗涤剂使用量,使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展,减少对环境的污染,D项正确。
回源教材　提示　(1)蛋白质　RNA　(2)空间结构　(3)空间结构　(4)高效性　(5)低温干燥
2.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项错误。
3.D　解析　根据题表数据可知,在37 ℃时,M的适宜pH为5~9,而L的适宜pH为5左右,A项错误;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项错误;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项错误。
回源教材　提示　(1)酶活性　(2)空间结构　(3)酶活性　空间结构
(4)正　(5)加快　稳定
4.B　解析　由题表可知,Ce5具有催化纤维素类底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与Ce5催化功能不同,Ay3 Bi CB与Ce5 Ay3 Bi CB相比,当缺少Ce5后,就不能催化纤维素类底物,当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响,A项正确;由题表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关,B项错误;由题表可知,Ay3 Bi CB与Ce5 Ay3 Bi CB相比,去除Ce5后,催化褐藻酸类底物的活性不变,说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关,C项正确;需要检测Ce5 Ay3 Bi肽链的活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关,D项正确。
考点二
实验基础
1.(1)2H2O22H2O+O2　气泡的产生速率　(2)①对照　②少量　促进　③复燃不明显　④过氧化氢酶　复燃明显　(3)无机催化剂(FeCl3)、过氧化氢酶和温度　单位时间内产生气泡数目多少(快慢)　温度　新鲜程度　(4)a.加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率　b.催化作用　c.高效性
2.(1)非还原糖　砖红色　(3)不能　碘液只能检测淀粉是否被水解,而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色
3.(1)②淀粉的水解　(2)蓝色　无蓝色出现　蓝色
4.(1)②气泡的产生速率(或点燃的卫生香的燃烧)
教材基础辨析
　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
能力提升
1.B　解析　低温不会改变淀粉酶的氨基酸组成,只是抑制酶的活性,A项错误;稀释100万倍的淀粉酶仍具有催化能力,是因为酶具有高效性,B项正确;酶的活性在最适pH下最大,不是随pH的升高而不断升高,C项错误;在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,蛋白酶可能会催化淀粉酶水解,使酶失活,D项错误。
2.C　解析　分析题表可知,降解率越大说明该酶的活性越高,②组酶活性最高,此时该酶催化反应的条件是pH为9、添加CaCl2、温度为70 ℃,③组除没有添加CaCl2外,其他反应条件与②组相同,但降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A项正确;①②组温度不同,pH相同且都添加了CaCl2,说明①②组的自变量为温度,B项正确;②组酶活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,但由于温度梯度和pH梯度都较大,不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9,C项错误;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,若要确定该酶能否水解其他反应物,还需补充更换其他底物的实验,D项正确。
考点三
教材解读
1.(2)负电荷　特殊化学键　末端磷酸基团　转移势能　末端磷酸基团
(3)30.54
2.细胞质基质、线粒体、叶绿体　光能　化学能　特殊化学键
3.蛋白质　水解　空间结构
教材基础辨析
　(1)√　(2)×　(3)×
教材素材拓展
　提示　①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;②该过程中ATP既有合成又有水解;③部分32P标记的ATP是重新合成的
能力提升
1.B　解析　磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,ADP生成ATP需要消耗磷酸肌酸水解提供的能量,因此磷酸肌酸水解属于放能反应,A项正确;据题干信息,高强度运动时,骨骼肌细胞中的ATP含量不足时,需要磷酸肌酸水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,再由ATP为肌肉收缩供能,说明磷酸肌酸不可为肌肉收缩直接提供能量,B项错误;题干信息可知,高强度运动时,氧气缺乏,说明ATP 磷酸肌酸供能系统无需氧气参与,C项正确;当ATP含量低时,磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,说明ATP 磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定,D项正确。
2.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项正确;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项错误;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项正确;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项正确。
微真题·重体悟
1.A　解析　根据题意可知,该酶的化学本质为蛋白质,蛋白质的空间结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关,A项错误;该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与,B项正确;“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生肽键断裂,C项正确;氨基酸是蛋白质的基本单位,因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用,D项正确。
2.C　解析　红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触,A项正确;发酵过程的实质就是酶促反应过程,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素,B项正确;酶的作用条件较温和,发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性,C项错误;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质,D项正确。
3.B　解析　温度过高,酶失活,因此本实验采用低温提取,以避免PAL失活,A项正确;因为试管2在②中加入了HCl,酶已经变性失活,故不会消耗底物苯丙氨酸,B项错误;④加H2O,补齐了②试管1没有加入的液体的体积,即补齐反应体系体积,使无关变量相同,C项正确;pH过低或过高酶均会失活,⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D项正确。
4.C　解析　ATP为直接能源物质,γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量,可为离子主动运输提供能量,A项正确;ATP分子水解两个特殊化学键后,得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B项正确;ATP可在细胞核中发挥作用,如为rRNA合成提供能量,故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂,C项错误;光合作用的光反应,可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中,故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键,D项正确。
5.答案　(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物的量,反应产物总量也不会增加　(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性
解析　(1)据题图可知:在反应时间内,40 ℃(B组)时反应到达反应平衡时间最短,说明酶的活性最高。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,因酶的活性增强,A组酶催化反应的速度会加快。(3)见答案。(4)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。(共85张PPT)
第7讲
第二单元　细胞的能量供应和利用
酶与ATP
课
标
内
容
1.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。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.实验：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
微考点 大突破
内容
索引
微真题 重体悟
考点一　酶的作用、特性及影响因素
考点二　探究酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件
考点三　ATP的结构和功能
考点一　酶的作用、特性及影响因素
微考点/大突破
第一部分
1.酶本质的探究历程(连线)
2.酶的作用和本质
蛋白质
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
核糖体
细胞核
ac
bc
ab
向上
提供能量
3.酶的作用机理分析
提醒　①酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
②酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
4.酶的特性
(1)高效性。
高效性
催化
提醒　酶与无机催化剂的相同点：①都能降低化学反应的活化能。②可加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。③化学反应前后酶的数量和性质不变。
(2)专一性。
①定义：每一种酶只能催化______________化学反应。
②意义：使细胞代谢有条不紊地进行。
一种或一类
③两种学说及相关曲线分析。
a.两种学说。
ⅰ.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。
ⅱ.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，从而有利于与底物结合。
b.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)作用条件较温和。
提醒　在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；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，但空间结构稳定。
教材基础辨析
(1)脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳，萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶，并证明脲酶是蛋白质。(必修1 P79~80“思考·讨论”)( )
(2)酶的活性越高，酶促反应速率一定越快。(必修1 P84“图5-2、图5-3”)( )
(3)人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。(必修1 P84“相关信息”)( )
(4)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(必修1 P84“相关信息”)( )
√
×
√
×
教材素材拓展
1.(必修1 P84“图5-2”)酶制剂适宜在低温下保存的原因：低温下酶的活性低但__________________，在适宜的温度下酶的活性会升高。
酶的空间结构稳定
2.酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。
研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出实验思路、预期实验结果及结论。
答：_______________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验思路：在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，检测酶促反应速率变化。
预期实验结果及结论：若酶促反应速率能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B
1.酶活性、酶促反应速率及其影响因素分析
提醒　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。
2.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)。
3.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)Oa段限制因素是酶浓度；ab段限制因素是底物浓度。
4.底物浓度(酶浓度一定)(如图甲)
(1)Oa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)ab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)Oa段限制因素是底物浓度；ab段限制因素是酶浓度。
(4)若该反应体系酶的量增多，曲线变化如图乙：
能力一　酶的本质、作用和特性(考查生命观念)
1.(2022·湖南卷，T3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
由题干信息“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活，
解析
A项正确；由题图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此一定程度的加热导致碱性蛋白酶的构象改变是可逆的，B项错误；添加酶稳定剂有利于保持酶结构的稳定，进而提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C项正确；加酶洗衣粉可以降低洗涤剂使用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染，D项正确。
解析
(1)酶的本质：大多数是________，少数是________。
(2)酶的活性：依赖于其____________。
(3)酶的失活：酶的____________被破坏，酶永久性失活。
(4)酶的特性：__________、专一性、作用条件较温和。
(5)酶的保存：___________条件可以最大限度保持酶的结构不变，酶的纯度越高越易于保存。
蛋白质
RNA
空间结构
空间结构
高效性
低温干燥
2.(2021·海南卷，T11)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
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项错误。
解析
能力二　酶特性的相关实验(考查科学探究)
3.(2022·重庆卷，T7)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，结果见表。下列叙述最合理的是(　　)
A.在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3
B.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
根据题表数据可知，在37 ℃时，M的适宜pH为5~9，而L的适宜pH为5左右，A项错误；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项错误；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项错误。
解析
(1)温度和pH：通过影响__________来影响酶促反应速率。
(2)强酸、强碱和高温：都会破坏酶的_________，使酶永久失活。
(3)低温：只抑制____________，不破坏酶的____________。温度适宜时，酶活性还会恢复。
(4)底物充足、其他条件适宜：酶浓度与酶促反应速率呈________相关。
(5)酶浓度一定、其他条件适宜：随底物增加，酶促反应速率先________后__________。
酶活性
空间结构
酶活性
空间结构
正
加快
稳定
4.(2024·广东卷，T15)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
[注]　“-”表示无活性，“+”表示有活性，“+”越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
由题表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A项正确；由题表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，
解析
B项错误；由题表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C项正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D项正确。
解析
考点二　探究酶的高效性、专一性
和影响酶活性的条件
微考点/大突破
第一部分
1.酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理。
2H2O2 2H2O+O2
一定条件下
==========
气泡的产生速率
(2)实验方案。
对照
少量
促进
复燃不明显
过氧化氢酶
复燃明显
(3)变量分析。
无机催化剂(FeCl3)、过氧化氢酶和温度
单位时间内产生气泡数目多少(快慢)
温度
新鲜程度
(4)实验结论。
a.①②对照，说明________________________________________。
b.①④对照，说明酶具有__________，同无机催化剂一样可加快化学反应速率。
c.③④对照，说明酶具有________，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
催化作用
高效性
2.酶的专一性——探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验原理：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。淀粉和蔗糖都是__________，它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖，斐林试剂能与还原糖反应产生________沉淀。
非还原糖
砖红色
(2)实验方案。
步骤 1 2 mL可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜的淀粉酶溶液 2 mL蔗糖溶液+2 mL新鲜的淀粉酶溶液
2 轻轻振荡试管，使试管内的液体混合均匀，并将试管下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min
3 取出试管，各加入2 mL斐林试剂，将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1 min
现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化
结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性
(3)上述实验中________(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为_______________________________________________
____________________。
不能
碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色
3.影响酶活性的条件——探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理。
①反应原理。
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响____________，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。
淀粉的水解
(2)实验步骤和结果。
取6支试管，分别编号为1与1'、2与2'、3与3'，并分别进行以下操作。
试管编号 1 1' 2 2' 3 3'
实验步骤 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 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴 5 min
实验步骤 三 1与1'试管内液体混合，摇匀 2与2'试管内液体混合，摇匀 3与3'试管内液体混合，摇匀
四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间
五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象 呈________ ____________ 呈________
结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性
蓝色
无蓝色出现
蓝色
提醒　①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。
②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。
4.影响酶活性的条件——探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理。
①反应原理(用反应式表示)。
2H2O2 2H2O+O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成速率，可用_______________________________________的情况来检验O2的生成速率。
气泡的产生速率(或点燃的卫生香的燃烧)
(2)实验步骤及现象。
实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 滴入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH溶液
三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL
四 观察现象 有大量气泡产生　 基本无气泡产生　 基本无气泡产生　
提醒　①探究pH对酶活性的影响时，须先调pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。
②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。
教材基础辨析
(1)加热、Fe3+、H2O2酶，都降低了过氧化氢分解反应的活化能。(源自必修1 P78)( )
(2)用淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液。(必修1 P81、82“探究·实践”)( )
(3)除了温度和pH外，还有其他因素如酶的激活剂和抑制剂也影响酶的活性。(必修1 P82、83“探究·实践”)( )
(4)酶的活性在高温下和低温下都有所下降是因为酶的空间结构被破坏。(源自必修1 P84)( )
×
×
√
×
能力　与酶有关的实验探究(考查科学探究)
1.(2022·浙江6月选考，T10)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是(　　)
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
低温不会改变淀粉酶的氨基酸组成，只是抑制酶的活性，A项错误；稀释100万倍的淀粉酶仍具有催化能力，是因为酶具有高效性，B项正确；酶的活性在最适pH下最大，不是随pH的升高而不断升高，C项错误；在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，蛋白酶可能会催化淀粉酶水解，使酶失活，D项错误。
解析
2.(2022·广东卷，T13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　　)
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
[注]　+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
分析题表可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时该酶催化反应的条件是pH为9、添加CaCl2、温度为70 ℃，③组除没有添加CaCl2外，其他反应条件与②组相同，但降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A项正确；①②组温度不同，pH相同且都添加了CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B项正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，
解析
但由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C项错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充更换其他底物的实验，D项正确。
解析
考点三　ATP的结构和功能
微考点/大突破
第一部分
1.ATP的结构与功能
(1)ATP的结构
(2)ATP的供能原理。
负电荷
特殊化学键
末端磷酸基团
转移势能
末端磷酸基团
(3)ATP是一种高能磷酸化合物，理由是ATP水解的过程是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达 kJ。
30.54
2.ATP和ADP的相互转化
细胞质基质、线粒体、
叶绿体
光能
化学能
特殊化学键
提醒　细胞中ATP含量很少，ATP与ADP之间转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
3.ATP的利用
蛋白质
水解
空间结构
教材基础辨析
(1)ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)( )
(2)ATP含有3个特殊的化学键，但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(源自必修1 P86)( )
(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(源自必修1 P89)
( )
√
×
×
教材素材拓展
在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间后分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，分析该现象得到的结论是_________________________________
____________________________________________________________________。
①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;
②该过程中ATP既有合成又有水解；③部分32P标记的ATP是重新合成的
能力　ATP的结构和功能(考查结构与功能观)
1.(2025·山东模拟)高强度运动时，骨骼肌细胞中的ATP含量仅能够维持较短时间的能量供应。当ATP含量低时，磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP，该过程称为ATP-磷酸肌酸供能系统。下列说法错误的是(　　)
A.磷酸肌酸水解属于放能反应
B.磷酸肌酸可为肌肉收缩直接提供能量
C.ATP-磷酸肌酸供能系统无需氧气参与
D.ATP-磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定
磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP，ADP生成ATP需要消耗磷酸肌酸水解提供的能量，因此磷酸肌酸水解属于放能反应，A项正确；据题干信息，高强度运动时，骨骼肌细胞中的ATP含量不足时，需要磷酸肌酸水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP，再由ATP为肌肉收缩供能，说明磷酸肌酸不可为肌肉收缩直接提供能量，B项错误；题干信息可
解析
知，高强度运动时，氧气缺乏，说明ATP-磷酸肌酸供能系统无需氧气参与，C项正确；当ATP含量低时，磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP，说明ATP-磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定，D项正确。
解析
2.(2021·湖南卷，T5)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
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项正确；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项错误；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项正确；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项正确。
解析
微真题/重体悟
第二部分
1.(2021·海南卷，T13)研究发现，人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是(　　)
A.该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
B.该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
C.“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
D.“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
根据题意可知，该酶的化学本质为蛋白质，蛋白质的空间结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，A项错误；该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与，B项正确；“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生肽键断裂，C项正确；氨基酸是蛋白质的基本单位，因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用，D项正确。
解析
2.(2023·广东卷，T1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A项正确；发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B项正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C项错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D项正确。
解析
3.(2024·浙江1月选考，T17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液，测定PAL的活性，测定过程如表所示。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O，两支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O，测定两支试管中的产物量
下列叙述错误的是(　　)
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
温度过高，酶失活，因此本实验采用低温提取，以避免PAL失活,
A项正确；因为试管2在②中加入了HCl，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B项错误；④加H2O，补齐了②试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，使无关变量相同，C项正确；pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D项正确。
解析
4.(2024·全国甲卷，T2改编)ATP可
为代谢提供能量，也参与RNA的合
成，ATP结构如图所示，图中~表示
一种特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键
ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A项正确；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B项正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C项错误；光合作用的光反应，可将光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D项正确。
解析
5.(经典高考题)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。
B
(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2点即可)。
加快
不变
60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物的量，反应产物总量也不会增加
蛋白质或RNA
高效性和专一性
(1)据题图可知：在反应时间内，40 ℃(B组)时反应到达反应平衡时间最短，说明酶的活性最高。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应的速度会加快。(3)见答案。(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。
解析课时微练(七)　酶与ATP
　
一、选择题:本题共10小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的
1.(2020·海南卷,T8)下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述,正确的是(　　)
A.都可通过体液运输到全身
B.都在细胞内发挥作用
C.发挥作用后都立即被灭活
D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
2.(2021·湖北卷,T2)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
3.(2025·襄阳质检)乳糖合成酶含有α、β两个亚基,亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成,但能催化半乳糖与蛋白质结合形成糖蛋白;当亚基α与β结合后,才能催化乳糖的形成。下列说法正确的是(　　)
A.乳糖合成酶催化乳糖合成时不会产生水
B.亚基α作为酶和乳糖合成酶均具有专一性
C.亚基α能为半乳糖与蛋白质的结合提供能量
D.亚基α与β结合不会改变其空间结构
4.研究发现温度越高蛋白质分子热运动越快,分子内的氢键等弱键的断裂程度增加,立体结构被破坏程度增加。如图为β 葡萄糖苷酶在不同条件下分别处理20 min、60 min、120 min后的实验结果。下列叙述错误的是(　　)
A.该实验的自变量有温度、处理时间,因变量是相对酶活性
B.该酶活性随温度升高、处理时间延长而降低
C.图示结果说明处理时间会影响酶的最适温度
D.处于高温环境越久,越多酶分子结构被破坏
5.(2025·湖北模拟)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是(　　)
A.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的,无机催化剂的原理和酶相似
B.与酶结合后反应物会更容易转变为过渡态反应物,从而加快反应速率
C.发生过程③所需的能量称为活化能,发生过程①不需要活化能
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
6.如图所示为ATP合酶结构及其作用机制。H+沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质,推动ATP的合成。某些减肥药物能够增加线粒体内膜对H+的通透性,降低H+膜内外浓度差。下列相关叙述正确的是(　　)
A.ATP合酶还存在于叶绿体内膜和叶绿体类囊体薄膜
B.图中合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能
C.图中产生的ATP可用于一切生命活动
D.减肥药物会加快ATP的产生,有利于健康
7.(2025·合肥模拟)酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合,从而抑制反应的进行,称为反馈抑制。图示为细胞内异亮氨酸的合成和调节过程示意图,下列叙述正确的是(　　)
[注]　①是酶与底物结合的位点。
A.异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成酶—底物复合物
B.异亮氨酸可通过正反馈调节苏氨酸脱氢酶的活性
C.增大细胞内苏氨酸的浓度可解除反馈抑制
D.对相关基因诱变处理使②结构改变可解除抑制
8.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浓度和种类,温度和pH属于无关变量
B.将实验温度保持在0 ℃对实验曲线有影响
C.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
9.泛素(Ub)是含有76个氨基酸残基的小分子蛋白质。研究发现,在真核细胞中存在一种由Ub介导的异常蛋白降解途径——泛素—蛋白酶体系统(UPS):Ub依次经E1、E2和E3转交给异常蛋白,完成对异常蛋白的泛素化修饰,最终由蛋白酶体降解(如图)。下列说法错误的是(　　)
A.蛋白质的泛素化过程需要消耗能量
B.蛋白质泛素化的特异性主要与E2有关
C.真核细胞中蛋白质的水解发生在UPS和溶酶体中
D.UPS中,蛋白酶体具有催化功能
10.某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液,以等体积等浓度H2O2为底物,对提取液中过氧化氢酶的活性进行相关研究,得到如图所示的实验结果。下列说法错误的是(　　)
A.从实验一可以看出,与加Fe3+相比,单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多,其原因是酶降低反应活化能的效果更显著
B.若将实验一中的萝卜提取液换成等量的新鲜肝脏研磨液,则O2产生总量明显增多
C.实验二是在最适温度下测定的相同时间内H2O2的剩余量,引起A、B曲线出现差异的原因最可能是酶的量不同
D.过氧化氢酶制剂的保存,一般应选择低温、pH为7的条件
二、非选择题
11.脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究人员利用一定浓度的尿素溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验,得到如图所示结果。请回答下列问题:
(1)1926年,美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶,并用多种方法证明了脲酶的化学本质是_______。
(2)图示实验的自变量为______________;实验结果表明,随着铜离子浓度的升高,脲酶的活性______________。图中显示,脲酶作用的最适温度范围是_______ ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度,请写出实验设计的基本思路:______________________________________________________________________________________________________。
(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的“罪魁祸首”,该微生物也可以产生脲酶,并分泌到细胞外发挥作用,该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是_______。C—13呼气试验检测系统是国际上公认的幽门螺杆菌检查的“金标准”,被测者先口服用13C标记的尿素,然后向专用的呼气卡中吹气留取样本,再将呼气卡放入专用的检测仪内,就可以准确地检测出被测者是否感染幽门螺杆菌。请简要说明C—13呼气试验检测的原理:____________________________________________________________________。
12.(科学探究)(2021·湖北卷,T21)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。
课时微练(七)　酶与ATP
1.D　解析　胰蛋白酶由胰腺分泌,并随胰液通过导管运输到消化道内发挥作用,不通过体液运输,胰岛素是激素,可通过体液运输到全身,A项错误;胰蛋白酶在消化道内发挥作用,胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合来调节靶细胞的代谢活动,二者均不在细胞内发挥作用,B项错误;一般认为,胰蛋白酶发挥作用前后活性不变,胰岛素发挥作用后会立即被灭活,C项错误;胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质,二者在常温下都能与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,D项正确。
方法技巧　分析酶与动物激素的“一同”“三不同”
项目 酶 动物激素
一同 具有微量、高效的特点,也具有一定特异性
三不同 产生 部位 几乎所有活细胞都产生酶 只有内分泌细胞才能产生激素
化学 本质 绝大多数是蛋白质,少数为RNA 化学本质为多肽和蛋白质、类固醇、氨基酸衍生物等
作用 机制 催化剂,在化学反应前后质量和性质不变 作为信号分子,在发挥完作用后失活
2.C　解析　淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖,小麦麦芽中含有淀粉酶和麦芽糖,A项错误;麦芽糖为二糖,由两分子葡萄糖脱水缩合而成,B项错误;55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长,C项正确;由题图可知麦芽中的淀粉酶的最适温度在55~60 ℃之间,而人的唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右,故麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高,D项错误。
3.B　解析　一分子乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水形成的,所以乳糖合成酶催化乳糖合成时会产生水,A项错误。酶具有专一性,亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成,但能催化半乳糖与蛋白质结合形成糖蛋白;当亚基α与β结合后,才能催化乳糖的形成,即亚基α作为酶和乳糖合成酶均具有专一性,B项正确。亚基α为乳糖合成酶的一个亚基,具有催化功能,不能为半乳糖与蛋白质的结合提供能量,C项错误。亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成,当亚基α与β结合后,才能催化乳糖的形成,说明亚基β与亚基α的结合可能改变了亚基α的空间结构,D项错误。
4.B　解析　由题图可知,该实验的自变量有温度、处理时间,因变量是相对酶活性,A项正确;由题图可知,在37 ℃之前,该酶的活性随温度的升高而提高,处理60 min的酶活性比处理20 min的酶活性大,因此无法得出该酶活性随温度、处理时间延长而降低的结论,B项错误;β 葡萄糖苷酶在处理20 min时,该酶活性的最适温度为42 ℃,β 葡萄糖苷酶在处理60 min时,该酶活性的最适温度为37 ℃,β 葡萄糖苷酶在处理120 min时,该酶活性的最适温度为37 ℃,C项正确;温度越高蛋白质分子热运动越快,蛋白质分子内的氢键等弱键的断裂程度也增加,蛋白质立体结构被破坏程度增加,由此推测处于高温环境越久,越多酶分子结构被破坏,D项正确。
5.C　解析　加热使该反应变快的作用机理是提供能量,加酶使该反应变快的作用机理是降低化学反应的活化能,无机催化剂的原理和酶相似,A项正确;酶具有催化作用,与酶结合后反应物更容易转变为过渡态反应物,B项正确;过程①和过程③都是反应物转变为过渡态反应物,所需的能量均称为活化能,C项错误;pH影响酶的活性,pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态,从而影响酶促反应的速率,D项正确。
6.B　解析　线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上都存在ATP合酶,但叶绿体内膜上不存在ATP合酶,A项错误;由题图可知,合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能,B项正确;光合作用暗反应阶段需要的ATP来自光反应阶段(叶绿体类囊体薄膜产生的)而非来自线粒体,C项错误;减肥药物能够增加线粒体内膜对H+的通透性,降低H+膜内外的浓度差,减慢ATP的产生,不利于健康,D项错误。
方法技巧　ATP的来源和去向小结
7.D　解析　据题图可知,①是酶与底物结合的位点,异亮氨酸是终产物,结合在苏氨酸脱氢酶的②部位,故异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成的不是酶—底物复合物,A项错误;依据题干信息,“酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合,从而抑制反应的进行”,依据题图所示信息,异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合,说明终产物异亮氨酸浓度过高,抑制了反应的进行,故异亮氨酸可通过负反馈调节苏氨酸脱氢酶的活性,B项错误;据题图可知,当异亮氨酸浓度过高时,会与苏氨酸脱氢酶结合,改变①的结构,从而使苏氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合,所以增加细胞内苏氨酸的浓度也不能解除异亮氨酸对苏氨酸脱氢酶的抑制(反馈抑制),C项错误;②是异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶的结合位点,结构决定功能,若对相关基因诱变处理使②结构改变,就会导致异亮氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合,从而解除抑制,D项正确。
8.D　解析　由题图可知,本实验的自变量为无机盐的浓度和种类,温度和pH属于无关变量,A项正确;实验过程中,需要保持各组温度和pH相同且适宜,将温度保持在0 ℃对实验曲线有影响,B项正确;由题图中曲线可知,随CaCl2浓度增大,酶活性一直在增强,且其活性均高于对照组,C项正确;KCl对脂肪酶活性的影响曲线趋势较为平稳,基本与对照组酶活性水平持平,对脂肪酶活性影响较小,结合题干“但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸,极易酸败变质”,可知KCl并不能延长麦胚贮藏期,D项错误。
9.B　解析　据题图可知,蛋白质的泛素化过程要消耗ATP,因此,蛋白质的泛素化过程需要消耗能量,A项正确;异常蛋白的泛素化修饰过程特异性主要体现在对不同异常蛋白的作用,而对异常蛋白起作用的是E3,因此,蛋白质泛素化的特异性主要与E3有关,B项错误;依题意,泛素—蛋白酶体系统(UPS)是真核细胞中一种异常蛋白降解途径,在真核细胞中,溶酶体也可以降解蛋白,因此,真核细胞中蛋白质的水解发生在UPS和溶酶体中,C项正确;据题图可知,异常蛋白经泛素化修饰后转移至蛋白酶体后被降解成多肽,由此可知,在UPS中,蛋白酶体具有催化功能,D项正确。
10.B　解析　实验一的两条曲线是比较萝卜提取液和Fe3+催化H2O2产生O2的量,主要目的是研究提取液中的过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,过氧化氢酶的催化效率高是因为酶降低化学反应活化能的效果更显著,A项正确;O2产生总量取决于底物过氧化氢的量,与酶无关,B项错误;实验二处于最适温度下,相同时间内过氧化氢的剩余量不同,最可能是酶的量不同,C项正确;低温和中性环境不会破坏过氧化氢酶分子的结构,有利于酶制剂的保存,D项正确。
11.答案　(1)蛋白质　(2)温度和铜离子浓度　逐渐降低　40~60　在不加入铜离子的情况下,在40~60 ℃温度范围内设置更小的温度梯度进行实验,测定铵根离子的质量浓度,实验条件除温度不同,其他条件应保持相同且适宜(合理即可)　(3)核糖体　幽门螺杆菌会产生脲酶,脲酶能将尿素分解成NH3和CO2,被测者口服13C标记的尿素后,如果检测到呼出的气体中含有13CO2,则说明被测者被幽门螺杆菌感染
解析　(1)脲酶的化学本质是蛋白质。(2)由题图可知,本实验的自变量是铜离子浓度和温度。观察题图中的曲线,在铜离子浓度为0 mol·L-1时,40 ℃和60 ℃条件下酶的活性相同,且都低于50 ℃时酶的活性,据此可知,最适温度在40~60 ℃,为了进一步探究脲酶作用的最适温度,应该在40 ℃和60 ℃之间设置较小的温度梯度,设置系列实验,实验条件除温度不同,其他条件应保持相同且适宜。(3)幽门螺杆菌属于细菌,为原核生物,原核细胞中只有一种细胞器——核糖体(蛋白质的合成场所);由题干可知,脲酶可以将尿素分解成二氧化碳和氨,当口服用13C标记的尿素后,如果胃中存在幽门螺杆菌,则其产生的脲酶可以将13C标记的尿素分解为13CO2,故可通过呼气进行检测,判断被测者胃部是否存在幽门螺杆菌。
12.答案　(1)两　甲物质溶液、乙物质溶液　(2)透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高　透析前后,两组的酶活性均不变　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　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
解析　欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,可设计以下实验:取两支试管,每支试管中加入等量的酶A溶液,向一支试管中加入一定量的甲物质溶液(记为M组),向另一支试管中加入等量的乙物质溶液(记为N组),一段时间后,测定M、N两组中酶A的活性。然后将M、N两组的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液,再测定酶A的活性。若透析后,M、N两组酶A的活性均比透析前的高,则甲、乙均为可逆抑制剂;若透析前后,M、N两组酶A的活性均不变,则甲、乙均为不可逆抑制剂;若透析后M组酶A的活性比透析前高,N组酶A的活性透析前后不变,则甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂;若M组酶A的活性透析前后不变,透析后N组酶A的活性比透析前高,则甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。(共37张PPT)
课时微练（七）
酶与ATP
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.(2020·海南卷，T8)下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是( )
A.都可通过体液运输到全身
B.都在细胞内发挥作用
C.发挥作用后都立即被灭活
D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
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胰蛋白酶由胰腺分泌，并随胰液通过导管运输到消化道内发挥作用，不通过体液运输，胰岛素是激素，可通过体液运输到全身，A项错误；胰蛋白酶在消化道内发挥作用，胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合来调节靶细胞的代谢活动，二者均不在细胞内发挥作用，B项错误；一般认为，胰蛋白酶发挥作用前后活性不变,胰岛素发挥作用后会立即被灭活，C项错误；胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质，二者在常温下都能与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，D项正确。
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分析酶与动物激素的“一同”“三不同”
方法技巧
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项目 酶 动物激素
一同 具有微量、高效的特点，也具有一定特异性
三不同 产生部位 几乎所有活细胞都产生酶 只有内分泌细胞才能产生激素
化学 本质 绝大多数是蛋白质，少数为RNA 化学本质为多肽和蛋白质、类固醇、氨基酸衍生物等
作用 机制 催化剂，在化学反应前后质量和性质不变 作为信号分子，在发挥完作用后失活
7
2.(2021·湖北卷，T2)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。


下列叙述正确的是( )
A.麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
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淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖，小麦麦芽中含有淀粉酶和麦芽糖，A项错误；麦芽糖为二糖，由两分子葡萄糖脱水缩合而成，B项错误；55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长，C项正确；由题图可知麦芽中的淀粉酶的最适温度在55~60 ℃之间，而人的唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，故麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，D项错误。
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3.(2025·襄阳质检)乳糖合成酶含有α、β两个亚基，亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成，但能催化半乳糖与蛋白质结合形成糖蛋白；当亚基α与β结合后，才能催化乳糖的形成。下列说法正确的是( )
A.乳糖合成酶催化乳糖合成时不会产生水
B.亚基α作为酶和乳糖合成酶均具有专一性
C.亚基α能为半乳糖与蛋白质的结合提供能量
D.亚基α与β结合不会改变其空间结构
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一分子乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水形成的，所以乳糖合成酶催化乳糖合成时会产生水，A项错误。酶具有专一性，亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成，但能催化半乳糖与蛋白质结合形成糖蛋白；当亚基α与β结合后，才能催化乳糖的形成，即亚基α作为酶和乳糖合成酶均具有专一性，B项正确。亚基α为乳糖合成酶的一个亚基，具有催化功能，不能为半乳糖与蛋白质的结合提供能量，C项错误。亚基α单独存在时不能催化乳糖的合成，当亚基α与β结合后，才能催化乳糖的形成，说明亚基β与亚基α的结合可能改变了亚基α的空间结构，D项错误。
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4.研究发现温度越高蛋白质分子热运动越快，分子内的氢键等弱键的断裂程度增加，立体结构被破坏程度增加。如图为β-葡萄糖苷酶在不同条件下分别处理20 min、60 min、120 min后的实验结果。下列叙述错误的是( )
A.该实验的自变量有温度、处理时间，因变
量是相对酶活性
B.该酶活性随温度升高、处理时间延长而降低
C.图示结果说明处理时间会影响酶的最适温度
D.处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏
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由题图可知，该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是相对酶活性，A项正确；由题图可知，在37 ℃之前，该酶的活性随温度的升高而提高，处理60 min的酶活性比处理20 min的酶活性大，因此无法得出该酶活性随温度、处理时间延长而降低的结论，B项错误；β-葡萄糖苷酶在处理20 min时，该酶活性的最适温度为42 ℃，β-葡萄糖苷酶在处理60 min时，该酶活性的最适温度为
37 ℃，β-葡萄糖苷酶在处理120 min时，该酶活性的最适温度为
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37 ℃，C项正确；温度越高蛋白质分子热运动越快，蛋白质分子内的氢键等弱键的断裂程度也增加，蛋白质立体结构被破坏程度增加，由此推测处于高温环境越久，越多酶分子结构被破坏，D项正确。
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5.(2025·湖北模拟)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为，酶催化反应的过程为酶+反应物 酶+过渡态反应物 酶+产物；无催化剂时，同一反应的过程为反应物 过渡态反应物 产物。下列叙述错误的是( )
A.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的，无机催化剂的原理和酶相似
B.与酶结合后反应物会更容易转变为过渡态反应物,从而加快反应速率
C.发生过程③所需的能量称为活化能，发生过程①不需要活化能
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
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加热使该反应变快的作用机理是提供能量，加酶使该反应变快的作用机理是降低化学反应的活化能,无机催化剂的原理和酶相似，A项正确；酶具有催化作用，与酶结合后反应物更容易转变为过渡态反应物，B项正确；过程①和过程③都是反应物转变为过渡态反应物，所需的能量均称为活化能，C项错误；pH影响酶的活性，pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态，从而影响酶促反应的速率，D项正确。
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6.如图所示为ATP合酶结构及其作用机制。H+沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成。某些减肥药物能够增加线粒体内膜对H+的通透性，降低H+膜内外浓度差。下列相关叙述正确的是( )
A.ATP合酶还存在于叶绿体内膜和叶绿体类
囊体薄膜
B.图中合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能
C.图中产生的ATP可用于一切生命活动
D.减肥药物会加快ATP的产生，有利于健康
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线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上都存在ATP合酶，但叶绿体内膜上不存在ATP合酶，A项错误；由题图可知，合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能，B项正确；光合作用暗反应阶段需要的ATP来自光反应阶段(叶绿体类囊体薄膜产生的)而非来自线粒体，C项错误；减肥药物能够增加线粒体内膜对H+的通透性，降低H+膜内外的浓度差，减慢ATP的产生，不利于健康，D项错误。
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ATP的来源和去向小结
方法技巧
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7.(2025·合肥模拟)酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合，从而抑制反应的进行，称为反馈抑制。图示为细胞内异亮氨酸的合成和调节过程示意图，下列叙述正确的是( )
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[注]　①是酶与底物结合的位点。
A.异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成酶—底物复合物
B.异亮氨酸可通过正反馈调节苏氨酸脱氢酶的活性
C.增大细胞内苏氨酸的浓度可解除反馈抑制
D.对相关基因诱变处理使②结构改变可解除抑制
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据题图可知，①是酶与底物结合的位点，异亮氨酸是终产物，结合在苏氨酸脱氢酶的②部位，故异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成的不是酶—底物复合物，A项错误；依据题干信息，“酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合，从而抑制反应的进行”，依据题图所示信息，异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合，说明终产物异亮氨酸浓度过高，抑制了反应的进行，故异亮氨酸可通过负反馈调节苏氨酸脱氢酶的活性，B项错误；据题图可知，当异亮氨酸浓度过高时，会与苏氨酸脱氢酶结合，改变①的结构，从而使苏氨酸
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不能与苏氨酸脱氢酶结合，所以增加细胞内苏氨酸的浓度也不能解除异亮氨酸对苏氨酸脱氢酶的抑制(反馈抑制)，C项错误；②是异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶的结合位点，结构决定功能，若对相关基因诱变处理使②结构改变，就会导致异亮氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合，从而解除抑制，D项正确。
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8.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浓度和种类，
温度和pH属于无关变量
B.将实验温度保持在0 ℃对实验曲线有
影响
C.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
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由题图可知，本实验的自变量为无机盐的浓度和种类，温度和pH属于无关变量，A项正确；实验过程中，需要保持各组温度和pH相同且适宜，将温度保持在0 ℃对实验曲线有影响，B项正确；由题图中曲线可知，随CaCl2浓度增大，酶活性一直在增强，且其活性均高于对照组，C项正确；KCl对脂肪酶活性的影响曲线趋势较为平稳，基本与对照组酶活性水平持平,对脂肪酶活性影响较小，结合题干“但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质”，可知KCl并不能延长麦胚贮藏期，D项错误。
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9.泛素(Ub)是含有76个氨基酸残基的小分子蛋白质。研究发现，在真核细胞中存在一种由Ub介导的异常蛋白降解途径——泛素—蛋白酶体系统(UPS)：Ub依次经E1、E2和E3转交给异常蛋白，完成对异常蛋白的泛素化修饰，最终由蛋白酶体降解(如图)。下列说法错误的是( )
A.蛋白质的泛素化过程需要消耗能量
B.蛋白质泛素化的特异性主要与E2
有关
C.真核细胞中蛋白质的水解发生在UPS和溶酶体中
D.UPS中，蛋白酶体具有催化功能
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据题图可知，蛋白质的泛素化过程要消耗ATP，因此，蛋白质的泛素化过程需要消耗能量，A项正确；异常蛋白的泛素化修饰过程特异性主要体现在对不同异常蛋白的作用，而对异常蛋白起作用的是E3，因此，蛋白质泛素化的特异性主要与E3有关，B项错误；依题意，泛素—蛋白酶体系统(UPS)是真核细胞中一种异常蛋白降解途径，在真核细胞中，溶酶体也可以降解蛋白，因此，真核细胞中蛋白质的水解发生在UPS和溶酶体中，C项正确；据题图可知，异常蛋白经泛素化修饰后转移至蛋白酶体后被降解成多肽，由此可知，在UPS中，蛋白酶体具有催化功能，D项正确。
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10.某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液，以等体积等浓度H2O2为底物，对提取液中过氧化氢酶的活性进行相关研究，得到如图所示的实验结果。下列说法错误的是( )
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A.从实验一可以看出，与加Fe3+相比，单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多，其原因是酶降低反应活化能的效果更显著
B.若将实验一中的萝卜提取液换成等量的新鲜肝脏研磨液，则O2产生总量明显增多
C.实验二是在最适温度下测定的相同时间内H2O2的剩余量，引起A、B曲线出现差异的原因最可能是酶的量不同
D.过氧化氢酶制剂的保存，一般应选择低温、pH为7的条件
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实验一的两条曲线是比较萝卜提取液和Fe3+催化H2O2产生O2的量,主要目的是研究提取液中的过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,过氧化氢酶的催化效率高是因为酶降低化学反应活化能的效果更显著，A项正确；O2产生总量取决于底物过氧化氢的量，与酶无关，B项错误；实验二处于最适温度下，相同时间内过氧化氢的剩余量不同，最可能是酶的量不同，C项正确；低温和中性环境不会破坏过氧化氢酶分子的结构，有利于酶制剂的保存，D项正确。
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二、非选择题
11.脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究人员利用一定浓度的尿素溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验，得到如图所示结果。请回答下列问题:
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(1)1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明了脲酶的化学本质是_____________。
(2)图示实验的自变量为____________________；实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，脲酶的活性_____________。图中显示，脲酶作用的最适温度范围是__________ ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，请写出实验设计的基本思路:________________________
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蛋白质
温度和铜离子浓度
逐渐降低
40~60
在不加入铜离子的情况下，在40~60 ℃温度范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定铵根离子的质量浓度，实验条件除温度不同，其他条件应保持相同且适宜 (合理即可)
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(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的“罪魁祸首”，该微生物也可以产生脲酶，并分泌到细胞外发挥作用，该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是___________。C—13呼气试验检测系统是国际上公认的幽门螺杆菌检查的“金标准”，被测者先口服用13C标记的尿素，然后向专用的呼气卡中吹气留取样本，再将呼气卡放入专用的检测仪内，就可以准确地检测出被测者是否感染幽门螺杆菌。请简要说明C—13呼气试验检测的原理:_____________________________________________________
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核糖体
幽门螺杆菌会产生脲酶，脲酶能将尿素分解成NH3和CO2，被测者口服13C标记的尿素后，如果检测到呼出的气体中含有13CO2，则说明被测者被幽门螺杆菌感染
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(1)脲酶的化学本质是蛋白质。(2)由题图可知，本实验的自变量是铜离子浓度和温度。观察题图中的曲线，在铜离子浓度为0 mol·L-1时，40 ℃和60 ℃条件下酶的活性相同，且都低于50 ℃时酶的活 性，据此可知，最适温度在40~60 ℃，为了进一步探究脲酶作用的最适温度，应该在40 ℃和60 ℃之间设置较小的温度梯度，设置系列实验，实验条件除温度不同，其他条件应保持相同且适宜。 (3)幽门螺杆菌属于细菌，为原核生物，原核细胞中只有一种细胞
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器——核糖体(蛋白质的合成场所)；由题干可知，脲酶可以将尿素分解成二氧化碳和氨，当口服用13C标记的尿素后，如果胃中存在幽门螺杆菌，则其产生的脲酶可以将13C标记的尿素分解为13CO2，故可通过呼气进行检测，判断被测者胃部是否存在幽门螺杆菌。
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12.(科学探究)(2021·湖北卷，T21)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。
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(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。
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两
甲物质溶液、乙物质溶液
透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高
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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:______________________________________________
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结论④:甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
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透析前后，两组的酶活性均不变
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
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
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欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，可设计以下实验：取两支试管，每支试管中加入等量的酶A溶液，向一支试管中加入一定量的甲物质溶液(记为M组)，向另一支试管中加入等量的乙物质溶液(记为N组)，一段时间后，测定M、N两组中酶A的活性。然后将M、N两组的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液，再测定酶A的活性。若透析后，M、N两组酶A的活性均比透析前的高，则甲、乙均为可逆抑制剂；若
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透析前后，M、N两组酶A的活性均不变，则甲、乙均为不可逆抑制剂；若透析后M组酶A的活性比透析前高，N组酶A的活性透析前后不变，则甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂；若M组酶A的活性透析前后不变，透析后N组酶A的活性比透析前高，则甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
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