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【备考2023】高中生物新教材一轮复习学案
第7讲　酶与ATP
[素养目标]
1．通过比较不同条件下过氧化氢的分解实验，认识酶的作用。(科学思维、生命观念)
2．结合影响酶活性的相关实验和曲线图，理解温度、pH等对酶活性的影响规律。(科学探究)
3．结合ATP的结构特点及功能，理解ATP在细胞代谢中的重要作用。(生命观念、科学思维)
　酶的本质、作用和特性
1．酶的本质和作用
(1)酶的本质及作用
[巧记]　巧记酶的“二、一、一、一”
(2)酶的作用机理分析(如图)
2．酶的特性
3．关于酶本质的探索
4．酶的活性及影响因素
(1)酶活性
①概念：一定条件下酶催化特定化学反应的能力。
②主要影响因素：温度、pH等。
(2)温度和pH对酶活性的影响
温度 pH
最高 最适 最适
失活 过高 过高或过低
对应曲线
[提醒]　混淆“酶促反应速率”与“酶活性”
(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶活性。
5．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
(2)实验设计与现象分析
(3)实验结论
①ab对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
②ad对照，说明酶具有催化作用，同无机催化剂一样可加快化学反应速率。
③cd对照，说明酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(4)实验成功的3个关键点
①若肝脏不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低，故宜用新鲜肝脏。
②实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
③滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化具有高效性，少量酶混入FeCl3溶液后就会影响实验结果的准确性，使人作出错误的判断。
1．(必修1 P78黑体)酶提供了反应过程中所必需的活化能。(×)
2．(必修1 P79“思考·讨论”)萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶，并证明脲酶是蛋白质。(√)
3．(必修1 P81黑体)酶都是活细胞产生的，具有催化和调节生命活动的作用。(×)
4．(必修1 P84正文)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)
5．(必修1 P84正文)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。(√)
1．必修1 P76“问题探讨”改编：1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了，该实验的推论是什么？
提示：胃内的化学物质将肉块分解了。
2．教材必修1 P85“科学·技术·社会”拓展：
(1)溶菌酶为什么具有抗菌消炎作用？细菌性溶菌酶能否防御真菌感染？
提示：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，起到抗菌消炎的作用。由于真菌和细菌细胞壁的成分不同和酶具有专一性等原因，细菌性溶菌酶不能防御真菌感染。
(2)利用加酶洗衣粉洗涤衣服时：
①丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤，因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②加酶洗衣粉使用的水温一般在50 ℃以下，切记不能用沸水，否则__________________。
提示：①加酶洗衣粉中含有蛋白酶，可以损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质　②酶会失去活性
1．酶专一性的理论模型[科学思维]
(1)图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
(2)酶和被催化的底物分子有特定的、相契合的结构。
2．与酶有关的曲线分析[科学思维]
(1)酶的高效性
①由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的方向和平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。
(2)酶的专一性
①在底物A中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物A的反应。
②在底物A中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物A的反应。
(3)酶的化学本质的探究
①将A、B两种酶分别用同一种蛋白酶处理，A酶活性不变，能抵抗该种蛋白酶的降解，则其化学本质不是蛋白质，而是RNA；B酶活性降低，能被蛋白酶降解，则其化学本质为蛋白质。
②B酶活性改变的原因是B酶在被降解的过程中分子结构发生改变。
(4)影响酶活性因素的相关曲线
①甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过最适温度(pH)，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，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
②乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH＝7时，反应物剩余量最少，可能为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(5)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度的增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再加快。
②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
[探究意图：以酶促反应的影响因素为情境考查科学思维中建构模型]
根据下列曲线图，分析图示回答下列问题：
(1)甲、乙两图横坐标分别为温度、pH，b点表示__________，e点表示__________。
(2)甲图中，温度由a变为b时，酶活性__________；由c变为b时，酶活性__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是_______________。
(4)结论：在最适温度、pH条件下，酶的活性______________________________。
(5)人发烧时不想吃东西，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)最适温度　最适pH　(2)升高　不变　高温使酶的空间结构被破坏，使酶永久失活　(3)过酸、过碱都会导致酶空间结构被破坏，使酶永久失活　(4)最高　(5)体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢　(6)唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5
突破点1　围绕酶的本质、作用和特性，考查生命观念
1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．能够促使唾液淀粉酶水解的酶是淀粉酶
B．在酶促反应中，酶对化学反应的催化效率称为酶活性
C．高温、低温、过酸和过碱都会使酶的空间结构受到破坏而永久失活
D．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时，可用碘液代替斐林试剂进行鉴定
解析：由于唾液淀粉酶的本质是蛋白质，故能够促使唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶，A错误；酶对化学反应的催化效率称为酶活性，酶活性的大小通常用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速率来表示，酶催化反应速率愈大，酶活性愈高，反之活性愈低，B正确；酶的活性受温度、酸碱度的影响，高温、过酸和过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，但低温不会破坏酶的空间结构，所以低温下酶不会失去活性，C错误；探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时，不能用碘液代替斐林试剂进行鉴定，因为碘液不能检测蔗糖是否被分解，D错误。
答案：B
2．关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个化学反应的底物
解析：导致酶空间结构被破坏而变性的因素有过酸、过碱、高温等，低温只是抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，B错误。
答案：B
突破点2　结合酶特性相关的曲线等模型分析，考查科学思维能力
3．图甲、乙、丙分别表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。图丁表示在最适温度下酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系。下列有关表述错误的是(　　)
A．图甲中，反应速率不再上升是因为受到酶浓度的限制
B．图乙中，a点到b点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏
C．图丙可表示胃蛋白酶催化反应的反应速率变化曲线
D．如果适当降低温度，则图丁中的M值将保持不变
解析：图甲表明，反应物浓度超过某一值后，反应速率不再随反应物浓度的增大而增大，此时的限制因素是酶的浓度，A正确；图乙中，a点到b点的变化是由于酶的空间结构逐渐被破坏使酶的活性降低，B正确；胃蛋白酶的最适pH约为1.5，与图示中最适pH约为8.0不符，C错误；图丁是在最适温度下测得的，温度降低后酶的活性降低，底物完全反应所需要的时间延长，但最终生成氨基酸的总量不变，即M值不变，D正确。
答案：C
4．某科研小组将新鲜的黄瓜磨碎、过滤制得提取液，以等体积等浓度的H2O2作为底物，对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究，分别做了两个实验，得到如图所示的实验结果。下列相关叙述正确的是(　　)
A．实验一中，催化剂种类虽然不同，但其作用原理相同
B．实验一中黄瓜提取液过氧化氢酶的浓度必须与Fe3＋的浓度相等
C．实验二中A曲线对应的是Fe3＋溶液，B曲线对应的是过氧化氢酶溶液
D．将实验二中pH为3的实验组与pH为11的实验组溶液混合，酶的活性将会恢复
解析：实验一中，催化剂种类虽然不同，但其作用原理相同，都是降低化学反应的活化能，进而加快反应速率，A正确；因为酶具有高效性，故实验一中黄瓜提取液过氧化氢酶的浓度未必需要与Fe3＋的浓度相等，B错误；实验二中探究的是pH对酶活性的影响，故A曲线与B曲线的差异可能是酶量的影响，不是催化剂种类造成的，C错误；图中过氧化氢酶的最适pH为7左右，pH为3的实验组与pH为11的实验组中酶的空间结构已经受到破坏，故即使二者混合，酶的活性也无法恢复，D错误。
答案：A
突破点3　围绕外界因素对酶活性的影响，考查科学思维能力
5．为研究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：
甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测
各组试剂量均适宜，下列对该实验方案的评价，不合理的是(　　)
A．缓冲液的pH应控制为最适pH
B．保温的温度应控制在37 ℃左右
C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量
D．设置的对照实验能达成实验目的
解析：甲、乙两组实验中除了有Cu2＋和Cl－外，还有SO和Na＋，需要排除二者对实验的干扰，因此对照组还需要再设置一组排除SO和一组排除Na＋干扰的对照实验，才能达成实验目的，D错误。
答案：D
6．(多选)如图为酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析正确的是(　　)
A．Km越大，酶与底物亲和力越高
B．加入竞争性抑制剂，Km增大
C．加入非竞争性抑制剂，vmax降低
D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构
解析：根据题干信息可知，Km越大，代表酶促反应速率达到1/2 vmax时所需要的底物浓度越大，即酶促反应需要高浓度的底物才能正常进行，从而说明底物与酶的亲和力越低；当反应环境中存在竞争性抑制剂时，需要增加底物浓度才能保证反应的正常进行，即Km会增大；由“非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失”可知，若反应环境中增加了非竞争性抑制剂，则会导致部分酶的活性部位空间结构改变、功能丢失，进而导致vmax降低。
答案：BCD
“四看法”分析酶促反应曲线
1．如果溶酶体中的水解酶溢出，会破坏细胞自身结构，为避免这一情况发生，从影响酶活性的因素分析，溶酶体内、外液体的理化性质应具有怎样的差异？
________________________________________________________________________。
提示：二者pH差别较大(细胞质基质的pH与溶酶体水解酶的最适pH差别较大)
2．探究温度对酶活性影响的实验时，鉴定淀粉是否分解一般使用碘液，不宜选用斐林试剂，这是因为_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：使用斐林试剂鉴定还原糖时需水浴加热，而该实验过程中需严格控制温度
3．设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质
　实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用及影响酶活性的条件
一、淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1．实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖，还原糖能与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
2．实验设计
序号 操作步骤 1号试管 2号试管
1 注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL －
2 注入质量分数为3%的蔗糖溶液 － 2 mL
3 注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
4 轻轻振荡，保温5 min 60 ℃ 60 ℃
5 加斐林试剂，轻轻振荡 2 mL 2 mL
6 水浴加热 煮沸并保持1 min
7 观察溶液颜色 砖红色沉淀 蓝色
3.实验结论：酶具有专一性，淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
4．实验注意事项
为了实验的严谨性，实验前应先检查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否含有还原性杂质，简便可行的方法是实验前用斐林试剂检测待测溶液，若产生砖红色沉淀，说明待测溶液中含有还原性杂质，不能用于此实验。
二、影响酶活性的条件
1．探究温度对酶活性的影响
(1)原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，可以根据是否出现蓝色及蓝色的深浅判断酶的活性。
(2)实验步骤、现象及结论
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 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色
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
(3)实验注意事项
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。因为斐林试剂需要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。
2．探究pH对酶活性的影响
(1)原理：。
(2)步骤
实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
一 注入等量过氧 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
(3)结论：酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。
(4)实验注意事项
①探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂发生反应，使斐林试剂失去作用。
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．探究影响酶活性实验的“四步曲”
(1)分组编号：将实验器具分组编号并装入相应的等量试剂。
(2)控制变量：控制影响酶活性的条件(如温度)，即首先将底物、酶液分别处理到预设的条件(如温度)。
(3)进行反应：让酶液与底物混合，在预设的条件(如温度、pH等)下反应，无关变量保持相同。
(4)结果检测：检测实验的因变量，观察并记录实验结果，推出结论。
2．酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。
(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
突破点1　
1．下列有关酶特性的实验中，叙述错误的是(　　)
A．验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类
B．验证酶的专一性时，自变量是酶的种类或底物的种类
C．探究pH对酶活性的影响时，pH是自变量，温度是无关变量
D．探究酶作用的最适温度时，应设置高温、室温、低温三组实验
解析：探究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，设置分组时应该围绕最适温度设计温度梯度，D错误。
答案：D
2．下列有关酶特性的实验设计中，最科学、最严谨的一项是(　　)
选项 实验目的 主要实验步骤
A 验证酶催化具有高效性 实验组：2 mL 3% H2O2溶液＋1 mL过氧化氢酶溶液，保温5 min； 对照组：2 mL 3% H2O2溶液＋1 mL蒸馏水，保温5 min
B 验证酶催化具有专一性 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min，碘液检验； 对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min，碘液检验
C 探究酶作用的适宜温度 5 mL 3%可溶性淀粉溶液＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃，观察溶液蓝色变化
D 探究pH对酶活性的影响 向三支试管中依次加入2 mL 3%H2O2溶液、1 mL不同pH缓冲溶液和1 mL过氧化氢酶溶液，在适宜温度下保持5 min，观察气体产生速率
解析：与无机催化剂相比，酶的催化具有高效性，以过氧化氢为底物，分别添加过氧化氢酶和无机催化剂(如Fe3＋)设置对照实验，可验证酶的高效性，而向底物中分别添加过氧化氢酶和蒸馏水的对照实验，只可验证酶具有催化作用，A项错误。蔗糖不能使碘液变蓝，蔗糖的分解产物也不能使碘液变蓝；淀粉与唾液中淀粉酶混合一段时间后加入碘液，若淀粉在淀粉酶的催化下完全分解，碘液也不会变蓝，故不能选用碘液作为检测试剂，验证酶催化具有专一性，B项错误。探究酶作用的适宜温度时，自变量为温度，应分别将酶和底物在不同温度下保温一段时间，然后将相同温度条件下的酶与底物混合，这样混合过程不会导致温度发生变化，C项错误。探究pH对酶活性的影响时，自变量为pH，应设置不同的pH环境，温度为无关变量，应控制相同且适宜，D项正确。
答案：D
突破点2　
3．若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
解析：在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有C项符合要求。
答案：C
4．下面列出的为有关酶的验证和探究实验的材料，实验用具充足。请回答有关问题。
供选：(以下未说明的百分浓度均为质量分数浓度，各溶液均新配制)
2%淀粉酶溶液、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、20%肝脏研磨液、5%HCl、5%NaOH、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂。
(1)探究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是_________________________________
__________，一般选择上述材料中的__________来验证实验结果。
(2)要验证pH对酶活性的影响，为避免酸碱对反应物本身水解的影响，选用的反应物最好是__________。
(3)要验证温度对酶活性的影响，建议选用______________为催化底物，验证实验结果不选用斐林试剂作为指示剂的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酶的催化作用具有专一性，由于淀粉酶可以水解淀粉而不能水解蔗糖，所以研究淀粉酶的专一性时选用的反应物最好是淀粉溶液和蔗糖溶液，对于实验结果最好在加入斐林试剂、水浴加热后观察是否有砖红色沉淀来检测，该实验结果的检测一般不选择碘液，因为蔗糖与碘液无颜色反应，使用碘液无法证明蔗糖是否被淀粉酶分解。
(2)由于酸性条件下淀粉易分解，因此淀粉不能作为探究pH对酶活性影响的实验材料，因此要证明pH对酶活性的影响，选用的反应物最好是过氧化氢溶液。
(3)由于过氧化氢在高温下易分解，因此要验证温度对酶活性的影响，选用的反应物最好是淀粉溶液，通过加入碘液观察蓝色褪去的程度判断淀粉的分解量，由于斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制温度，所以该实验不选用斐林试剂作为指示剂。
答案：(1)淀粉溶液和蔗糖溶液　斐林试剂　(2)过氧化氢溶液　(3)淀粉溶液　斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制温度
　细胞的能量“货币”ATP
1．ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的功能
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(2)ATP的结构
①ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
②ATP的化学组成：一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团。
③ATP的结构简式：A—P～P～P。
(3)ATP的供能原理
(4)ATP是一种高能磷酸化合物，理由是ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54_kJ。
2．ATP和ADP可以相互转化
(1)转化基础
①ADP比ATP稳定。
②ATP水解后脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸(Pi)。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。
(2)ATP与ADP相互转化的过程及能量来源
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP ATP ADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)、有机物中的化学能(细胞呼吸) 储存在特殊的化学键中的能量
能量去路 储存在特殊的化学键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
(3)转化特点
①这种相互转化时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中。
②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
3．ATP的利用
(1)ATP利用的实例
(2)ATP——细胞内流通的能量“货币”
①吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。
②放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。
③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
1．(必修1 P86正文)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(×)
2．(必修1 P86正文)ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。(×)
3．(必修1 P87正文)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞ATP的合成远多于ATP的水解。(×)
4．(必修1 P87正文)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
5．(必修1 P87正文)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(√)
1．必修1 P86问题探讨拓展：萤火虫尾部发光的原理是
________________________________________________________________________。
提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素
2．必修1 P87正文拓展：人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，其原因是________________________________________________________________________。
提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化
1．关于ATP的4个易错点[科学思维]
(1)ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是一种可以储存能量的物质。
(2)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，因此不是可逆反应。
(3)细胞中的ATP与ADP的转化总是处于动态平衡中，由于ADP、Pi可重复利用，只要提供能量，生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。
(4)理清DNA、RNA、ATP和核苷酸中的“A”
物质结构 物质名称(简称或缩写) “A” 的含义
A—P～P～P ATP 腺苷(腺嘌呤＋核糖)
ATP 腺嘌呤
核苷酸 腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸
RNA 腺嘌呤核糖核苷酸
说明：上述物质的共同点为所有“A”都含有腺嘌呤
2.ATP与细胞的代谢[科学思维]
3．细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程[科学思维]
转化场所 常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析[科学思维]
解读：
[探究意图：以ATP的示意图为情境信息考查科学思维]
　据图分析ATP的结构和特点。
(1)图示a处为__________(填“—H”或“—OH”)，因为该五碳糖为__________。
(2)图示b、c、d所示化学键中最易断裂和重建的是________________________________________________________________________。
(3)图示框e表示的结构的名称是______________，它与RNA的关系是________________________________________________________________________。
提示：(1)—OH　核糖　(2)d　(3)腺嘌呤核糖核苷酸　它是构成RNA的基本单位之一
突破点1　围绕ATP的结构及其合成与利用，形成物质与能量观
1．下列有关细胞的能量“货币”ATP变化的叙述，错误的是(　　)
A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B．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
C．ATP中的能量可以来源于光能或化学能
D．人体在剧烈运动时，通过机体神经和体液的调节，细胞产生ATP的速率迅速增加
解析：人体在紧张或愤怒状态下，细胞内产生ATP的速率与产生ADP的速率相当，两者速率都增大，B错误。
答案：B
2．如图表示ATP与ADP相互转化的关系式，下列说法正确的是(　　)
A．ATP经DNA酶水解后的产物是合成RNA的原料之一
B．细胞内基因的选择性表达过程伴随着ATP的水解
C．酶1和酶2的功能不同的根本原因是组成二者基本单位的种类、数量和排列顺序不同
D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在所有生物体内，体现生物界的统一性
解析：DNA酶可将DNA分子水解为脱氧核苷酸，不能水解ATP，A错误。细胞内基因的选择性表达过程中需要ATP提供能量，B正确。酶1和酶2的本质是蛋白质，二者功能不同的直接原因是组成二者基本单位的种类、数量、排列顺序和空间结构不同，而根本原因是控制这两种酶合成的基因不同，C错误。病毒是寄生生物，没有独立的能量代谢体系，其体内不能发生ATP与ADP的相互转化，D错误。
答案：B
突破点2　借助ATP结构与功能的拓展，考查科学思维与科学探究能力
3．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP生成量会下降。下列有关叙述错误的是(　　)
A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗
B．蚜虫合成ATP时所需能量不仅仅来自细胞呼吸
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫的ATP生成量在阳光下比黑暗时多，消耗也增加，说明其体内的ATP含量稳定
解析：由题干信息可知，正常情况下，蚜虫在黑暗中进行有氧呼吸，消耗O2合成ATP，A项正确；蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能，B项正确；蚜虫做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的，C项错误；蚜虫的ATP生成量在阳光下比黑暗时多，但消耗也增加，处于动态平衡中，故体内的ATP含量稳定，D项正确。
答案：C
4．(多选)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图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．ab段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩
B．bc段ATP含量上升的能量来源主要来自无氧呼吸
C．跑步时可能会感觉肌肉酸痛，主要是无氧呼吸产生的乳酸引起的
D．bc段只有ATP的合成，没有ATP的分解
解析：根据题意可知，运动员参加短跑比赛，ab段ATP水解的能量主要用于肌肉收缩，A正确。人体剧烈运动需要消耗大量能量，有氧呼吸产生的能量较多，bc段ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸，B错误。人体剧烈运动时，无氧呼吸与有氧呼吸并存，无氧呼吸产生的乳酸会引起肌肉酸痛，C正确。ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，故bc段既有ATP的合成又有ATP的分解，D错误。
答案：BD
[构建知识网络]
[强化生命观念]
1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。
2．活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
3．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
4．酶活性：一定条件下酶催化特定化学反应的能力。
5．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
6．酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
7．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。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。
8．ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
9．ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
真题再现　感悟考情
1．(2020·浙江卷)为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是(　　)
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
解析：该实验中温度是无关变量，应处于适宜状态，A项正确。含有酶的滤纸片的大小和数量为无关变量，要保证各组加入的含有酶的滤纸片大小和数量相同，B项正确。该实验中不直接将过氧化氢溶液加到含酶的滤纸片上，而是将滤纸片粘在反应小室一侧的内壁上，缓冲液和过氧化氢溶液依次加到反应小室下侧，C项错误。该实验的检测指标是单位时间内收集的气体体积，D项正确。
答案：C
2．(2020·浙江1月选考)细菌内某种物质在酶的作用下转变为另一种物质的过程如图所示，其中甲～戊代表生长必需的不同物质，①～⑤代表不同的酶。野生型细菌只要在培养基中添加甲就能生长，而突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长。下列叙述正确的是(　　)
A．突变型细菌缺乏酶①②③
B．酶④与乙结合后不会改变酶④的形状
C．酶②能催化乙转变为丙，也能催化丙转变为丁
D．若丙→戊的反应受阻，突变型细菌也能生长
解析：据题中信息可知，突变型细菌必须在培养基中添加甲、乙、丁才能生长，而野生型细菌只要在培养基中添加甲就能生长，说明突变型细菌不能合成乙、丁，缺少的应该是酶①③，A错误；酶和底物结合后酶的形状会发生改变，B错误；由于酶具有专一性，所以酶②只能催化乙转变为丙，不能催化丙转变为丁，C错误；若丙→戊的反应受阻，由于乙还可以生成戊，所以突变型细菌也能生长，D正确。
答案：D
3．(2020·北京卷)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了(　　)
A．悬液中酶的浓度 B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
解析：提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高产物的生成量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，就是提高底物浓度，产物的量也增加，B正确；适度地提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
答案：B
4．(2019·天津卷)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
解析：唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项正确；光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项错误。
答案：B

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