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第8讲　酶和ATP
课标要求 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.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。
考情分析 1.酶在代谢中的作用 2024·河北卷，2；2023·天津卷，6；2023·广东卷，1；2023·全国乙卷，32；022·湖南卷，3
2.酶的相关实验探究 2024·广东卷，15；2024·浙江1月选考，7；2023·浙江6月选考，7；2022·重庆卷，7；2022·北京卷，12；2022·全国乙卷，4；2022·广东卷，13；2021·湖北卷，21
3.ATP的结构和功能 2024·全国甲卷，2；2023·湖南卷，8；2023·北京卷，2；2021·北京卷，1；2021·海南卷，14
考点一　酶在代谢中的作用
INCLUDEPICTURE"核心要点再研.tif"
1.酶的本质和功能
本质 绝大多数是________，少数是________
合成原料 ________________________等
合成场所 ________、细胞核等
来源 一般来说，活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)都能产生酶
功能 催化作用是酶的唯一功能
2.酶本质的探究历程
科学家 主要观点或成就
①巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与
②李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质
③毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶
④萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解
⑤切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能
3.酶的作用机理INCLUDEPICTURE"JT5-.tif"降低化学反应的活化能
INCLUDEPICTURE"W132-.TIF"
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。
②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
④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
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INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
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，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。　　　
(2)专一性
每一种酶只能催化____________化学反应。
INCLUDEPICTURE"W134-.TIF"
INCLUDEPICTURE"W134A-.TIF"
(3)作用条件较温和
INCLUDEPICTURE"W135.TIF"
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
在最适温度和最适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；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。　　　
INCLUDEPICTURE"考点速览.tif"
(1)胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。(2024·河北卷，2B)(　　)
(2)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)(　　)
(3)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。(2023·浙江6月选考，10C)(　　)
(4)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)(　　)
(5)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)(　　)
(6)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)(　　)
INCLUDEPICTURE"典型例题深研.tif"
考向1　围绕酶的作用及特性，考查科学思维
1.(2024·河北卷，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2.(2025·黑龙江哈尔滨期末)胃黏膜主细胞能分泌胃蛋白酶原，胃蛋白酶原经胃酸刺激后形成胃蛋白酶，胃蛋白酶能催化食物中的蛋白质水解产生多肽片段。下列叙述正确的是(　　)
A.胃蛋白酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.胃蛋白酶原的分泌过程可能不需要消耗能量
C.胃酸可能使胃蛋白酶原的空间结构发生改变，从而形成有活性的胃蛋白酶
D.胃蛋白酶会提高蛋白质水解所需的活化能，产生更多的多肽片段
考向2　结合与酶相关的曲线分析，考查科学思维
3.(2025·八省联考四川卷，9)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜。多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"24GT231.tif"
注：吸光度大小与醌类物质含量成正相关。
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存
4.(2025·重庆南开中学调研)新鲜菠萝肉中的菠萝蛋白酶会损伤口腔黏膜，使人在食用过程中产生刺痛感。研究发现菠萝蛋白酶的活性与温度及NaCl溶液浓度的关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW161.tif"
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜，是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液均对菠萝蛋白酶的活性起抑制作用
考点二　酶的相关实验探究
INCLUDEPICTURE"核心要点再研.tif"
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解——验证酶的高效性
(1)实验原理
2H2O22H2O＋O2↑，可用____________________________的情况来检验O2的生成速率。
(2)实验设计与现象分析
INCLUDEPICTURE"SY243-.tif"
(3)实验变量与对照分析
INCLUDEPICTURE"W144-.TIF"
(4)实验结论
①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；
①④对照，说明酶具有____________；
③④对照，说明酶具有____________。
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性
(1)实验步骤：
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
(2)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，
2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：
________________________________________________________________。
(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.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
INCLUDEPICTURE"SW162-.tif"
(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
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
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.探究pH对酶活性的影响
(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________的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。
(3)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 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
(4)结论
酶的催化作用需要________，________________都会影响酶的活性。
INCLUDEPICTURE"名师解读.tif"
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。　　
　
INCLUDEPICTURE"典型例题深研.tif"
考向　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究
1.(2024·广东卷，15)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
2.(2024·浙江1月选考，17)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，测定过程如下表。
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 mLH2O，2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 mLH2O，2支试管置30 ℃水浴1小时
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
INCLUDEPICTURE"跳出题海.tif"
教材中具有专一性(或特异性)的五类物质
INCLUDEPICTURE"SY246A.tif"　　　
考点三　ATP的结构和功能
INCLUDEPICTURE"核心要点再研.tif"
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的组成结构
INCLUDEPICTURE"SW164-.tif"
(2)ATP和ADP的结构
INCLUDEPICTURE"SY261.tif"
直接供能物质还有UTP、GTP、CTP
(3)ATP的供能原理　及动物体内的磷酸肌酸
INCLUDEPICTURE"W149-.TIF"
[深度思考] (1)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：___________________________________________________________
____________________________________________________________。
(2)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的末端磷酸基团已带上放射性标记，分析该现象得到的结论是：_______________________________________________
_________________________________________________________________。
2.ATP和ADP的相互转化
INCLUDEPICTURE"W150A.TIF"
INCLUDEPICTURE"W150B-.TIF"
3.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例)
INCLUDEPICTURE"SW165-.tif"
(2)细胞内的吸能反应和放能反应
INCLUDEPICTURE"SW166-.tif"
4.ATP产生量与O2供给量的关系分析
INCLUDEPICTURE"W152.TIF"
INCLUDEPICTURE"考点速览.tif"
(1)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(2022·浙江1月选考，3A)(　　)
(2)ATP必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷，1B)(　　)
(3)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C)(　　)
(4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(2019·天津卷，2A)(　　)
INCLUDEPICTURE"典型例题深研.tif"
考向1　结合ATP的结构和功能，考查结构与功能观
1.(2024·全国甲卷，2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～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"24GT54.tif"
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位磷酸基团之间的特殊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的化学键
2.(2025·江苏苏州调研)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)属于非天然核苷酸，ddNTP与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。根据所学知识，判断下列选项错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW167.tif"
A.若X表示OH，该结构代表的物质dNTP脱去两个磷酸基团后可作为体内DNA分子复制的原料之一
B.若将ddNTP加到正在复制的DNA反应体系中，ddNTP结合到子链后，子链的延伸会立即终止
C.ddNTP、dNTP以及磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P
D.若X表示OH，碱基为A时，该物质可为细胞的生命活动直接提供能量
考向2　结合ATP的转化和利用，考查科学思维能力
3.(2025·湘豫名校联考)如图所示为ATP合成酶结构及其作用机制。H＋沿着线粒体内膜上ATP合成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(　　)
INCLUDEPICTURE"W158.TIF"
A.ATP合成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
4.(2025·湖南长郡中学联考)骨骼肌细胞中含有一种特殊的内质网——肌浆网，肌浆网膜上有一种转运蛋白——Ca2＋泵，Ca2＋泵是由4个不同功能的结构域组成的蛋白质，又称Ca2＋－ATP水解酶。如图表示骨骼肌细胞中的Ca2＋泵将Ca2＋泵入肌浆网的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW168.tif"
A.Ca2＋泵转运Ca2＋是一个放能反应，其能量变化和ATP的水解有关
B.Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生了磷酸化，所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团
C.Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，体现了生物膜的选择透过性
D.Ca2＋泵在转运Ca2＋时会发生空间结构的改变，这体现了结构与功能相适应的观点
INCLUDEPICTURE"跳出题海.tif"
磷酸化和去磷酸化
(1)在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的去磷酸化。
(2)磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和蛋白质分子的去磷酸化。蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供磷酸基团，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白质分子的去磷酸化，在蛋白磷酸酶的作用下完成。　　　
INCLUDEPICTURE"关键真题必刷.tif"1.(2023·广东卷，1)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
2.(2022·湖南卷，3)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(　　)
INCLUDEPICTURE"G30.TIF"
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
3.(2024·江苏卷，3)某同学进行下列实验时，相关操作合理的是(　　)
A.从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰以灭菌
B.观察黑藻的细胞质流动时，在高倍镜下先调粗准焦螺旋，再调细准焦螺旋
C.探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理
D.鉴定脂肪时，子叶临时切片先用体积分数为50%的乙醇浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色
4.(2021·海南卷，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
5.(2022·广东卷，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。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
第8讲　酶和AT
考点一
核心要点·再研
1.蛋白质　RNA　氨基酸或核糖核苷酸　核糖体
3.ac　bc　ab　向上
4.(1)高效性　催化　(2)一种或一类　专一性　专一性
考点速览
(1)×　提示　应在低温和最适pH条件下保存酶。
(2)√
(3)×　提示　pH过高会导致酶变性失活。
(4)×　提示　应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
(5)×　提示　一般来说，动物体内酶的最适温度比植物低。
(6)×　提示　大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；只有部分激素是蛋白质类。
典型例题·深研
1.D　[作为生物催化剂，酶作用的反应物可以是无机物，A错误；应在低温和最适pH条件下保存酶，B错误；醋酸杆菌为原核生物，无线粒体，C错误；牛、羊等草食类动物的肠道中含有能产生纤维素酶的微生物，能将纤维素分解成葡萄糖，供草食类动物吸收，因此，从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。]
2.C　[胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，A错误；根据题干“胃黏膜主细胞能分泌胃蛋白酶原”，则胃蛋白酶原为分泌蛋白，分泌蛋白通过胞吐分泌至细胞外，需要消耗能量，B错误；蛋白质的结构决定功能，结合题干“胃蛋白酶原经胃酸刺激后形成胃蛋白酶，胃蛋白酶能催化食物中的蛋白质水解产生多肽片段”可知，胃酸可能使胃蛋白酶原的空间结构发生改变，从而形成有活性的胃蛋白酶，C正确；酶起催化作用的机理是降低化学反应所需的活化能，D错误。]
3.B　[多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，因此低氧环境可抑制褐变发生，A错误；由图示可知，喷洒柠檬酸可以减弱PPO相对活性，从而减少醌类物质的形成，即抑制褐变发生，B正确；结合图示可知，pH为6时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明pH为6时褐变易发生，从而不利于保存和运输生菜，C错误；结合图示可知，温度为40 ℃时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明温度为40 ℃时褐变易发生，从而不利于生菜的保存，D错误。]
4.C　[据图可知，菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，此时酶活性最高，20 ℃处理该酶活性受到抑制，60 ℃处理该酶的空间结构发生改变，所以20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同，A正确；菠萝蛋白酶能分解黏膜细胞的蛋白质，从而损伤口腔黏膜，B正确；菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，此时酶活性最高，若食用前用此温度的水浸泡菠萝，则食用后对口腔黏膜的损伤更大，疼痛感更强，故不建议食用前用此温度的水浸泡菠萝，C错误；由NaCl溶液处理的曲线图分析可知，实验中不同浓度的NaCl溶液处理均会使菠萝蛋白酶的活性降低，且NaCl溶液浓度越高，菠萝蛋白酶的活性越低，D正确。]
考点二
核心要点·再研
1.(1)点燃但无火焰的卫生香复燃　(2)对照　少量　促进过氧化氢分解　较多　过氧化氢酶　复燃明显　降低活化能的作用更显著　更高　(3)无机催化剂　FeCl3　过氧化氢酶　产生的气泡数目的多少　温度　(4)催化作用　高效性
2.(2)淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶作用具有专一性　(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)淀粉的水解　(2)蓝色　无蓝色出现　蓝色
4.(2)O2　(4)适宜的pH　pH偏低或偏高
典型例题·深研
1.B　[Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，当缺少Ce5后，Ay3－Bi－CB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正确；不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化与专一性无关，B错误；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 正确。]
2.B　[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，保证无关变量相同，C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正确。]
考点三
核心要点·再研
1.(1)腺苷　特殊化学键　(3)负电荷　特殊化学键　末端磷酸基团
[深度思考]　(1)提示　含有两个特殊化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量。
(2)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
2.细胞质基质、线粒体、叶绿体　光能　化学能
3.(1)酶活性　末端磷酸基团　能量的转移　磷酸基团　空间结构　活性　(2)吸能　放能
考点速览
(1)×　提示　腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。
(2)×　提示　无氧呼吸也可产生ATP。
(3)×　提示　高尔基体不能合成ATP。
(4)×　提示　淀粉水解不需要消耗ATP。
典型例题·深研
1.C　[离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动所利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键，D正确。]
2.D　[dNTP脱去两个磷酸基团后，变成脱氧核苷酸，可作为体内DNA分子复制的原料之一，A正确；若将ddNTP加到正在复制的DNA反应体系中，ddNTP结合到子链后，因为没有3′端的羟基，不能同后续的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键，因此，DNA链不能继续延伸，子链的延伸会立即终止，B正确；若X和2′处均为OH，碱基为A时，该物质为ATP，可为细胞的生命活动直接提供能量，D错误。]
3.B　[线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上都存在ATP合成酶，但叶绿体内膜上不存在ATP合成酶，A错误；由图可知，合成ATP的能量来自H＋浓度差产生的势能，B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)，而非来自图中产生的ATP(线粒体)，C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错误。]
4.A　[Ca2＋泵具有水解ATP的功能，Ca2＋泵转运Ca2＋是一个吸能反应，其能量变化和ATP的水解有关，A错误；Ca2＋泵在转运Ca2＋时伴随ATP的水解，ATP水解产生的磷酸基团使Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生磷酸化，即Ca2＋泵发生磷酸化所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团，B正确；Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，属于主动运输，体现了生物膜的功能特性，即选择透过性，C正确；由图示可知，Ca2＋泵运输Ca2＋进入肌浆网的过程中，Ca2＋泵的空间结构发生改变，这体现了结构与功能相适应的观点，D正确。]
关键·真题必刷
1.C　[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正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性，C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正确。]
2.B　[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正确；由图可知，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正确；添加碱性蛋白酶可提高洗涤剂的去污能力，减少洗涤剂的用量，减少磷元素的排放，减少对环境的污染，D正确。]
3.A　[从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰，这样可以避免菌种被污染，A合理；在高倍镜下观察时，只能调节细准焦螺旋，不能调节粗准焦螺旋，B不合理；探究温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果，C不合理；鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色，然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色，D不合理。]
4.B　[根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。]
5.C　[分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少且设置梯度较大，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。](共82张PPT)
SHENG WU XUE
细胞的生存需要能量和营养物质
大概念二
体系构建
新增内容
必修1
1.第86页，新增ATP是高能磷酸化合物的剖析
ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
2.第88页，新增ATP为主动运输供能示意图
3.第91页，新增葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应
由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
4.第94页，新增细胞呼吸的意义
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。
5.第95页，新增细胞呼吸原理的应用
中耕松土、适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于作物的生长；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。
6.第102页，新增希尔和阿尔农的实验
1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
7.第103页，新增水光解的细节
叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。
8.第104页，新增光合产物的运输
光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
SHENG WU XUE
酶和ATP
第8讲
课标要求 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.活动：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 考情分析 1.酶在代谢中的作用 2024·河北卷，2；2023·天津卷，6；2023·广东卷，1；2023·全国乙卷，32；2022·湖南卷，3
2.酶的相关实验探究 2024·广东卷，15；2024·浙江1月选考，7；2023·浙江6月选考，7；2022·重庆卷，7；2022·北京卷，12；2022·全国乙卷，4；2022·广东卷，13；2021·湖北卷，21
3.ATP的结构和功能 2024·全国甲卷，2；2023·湖南卷，8；2023·北京卷，2；2021·北京卷，1；2021·海南卷，14
1
目 录
酶在代谢中的作用
2
4
酶的相关实验探究
关键 · 真题必刷
3
ATP的结构和功能
考点一
酶在代谢中的作用
核心要点·再研
典型例题·深研
1.酶的本质和功能
本质 绝大多数是________，少数是________
合成原料 ____________________等
合成场所 ________、细胞核等
来源 一般来说，活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)都能产生酶
功能 催化作用是酶的唯一功能
蛋白质
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
核糖体
2.酶本质的探究历程
科学家 主要观点或成就
①巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与
②李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质
③毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶
④萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解
⑤切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能
3.酶的作用机理 降低化学反应的活化能
ac
bc
ab
向上
①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。
②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。
③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
④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
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，缩短达到平衡点的时间，但不改变平衡点。　　　
高效性
催化
(2)专一性
每一种酶只能催化____________化学反应。
一种或一类
专一性
专一性
(3)作用条件较温和
在最适温度和最适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；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。　　　
(1)胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。(2024·河北卷，2B)( )
提示　应在低温和最适pH条件下保存酶。
(2)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)( )
(3)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。(2023·浙江6月选考，10C)( )
提示　pH过高会导致酶变性失活。
×
√
×
(4)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)( )
提示　应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
(5)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)( )
提示　一般来说，动物体内酶的最适温度比植物低。
(6)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)( )
提示　大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；只有部分激素是蛋白质类。
×
×
×
考向1　围绕酶的作用及特性，考查科学思维
1.(2024·河北卷，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
D
解析　作为生物催化剂，酶作用的反应物可以是无机物，A错误；
应在低温和最适pH条件下保存酶，B错误；
醋酸杆菌为原核生物，无线粒体，C错误；
牛、羊等草食类动物的肠道中含有能产生纤维素酶的微生物，能将纤维素分解成葡萄糖，供草食类动物吸收，因此，从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。
2.(2025·黑龙江哈尔滨期末)胃黏膜主细胞能分泌胃蛋白酶原，胃蛋白酶原经胃酸刺激后形成胃蛋白酶，胃蛋白酶能催化食物中的蛋白质水解产生多肽片段。下列叙述正确的是(　　)
A.胃蛋白酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.胃蛋白酶原的分泌过程可能不需要消耗能量
C.胃酸可能使胃蛋白酶原的空间结构发生改变，从而形成有活性的胃蛋白酶
D.胃蛋白酶会提高蛋白质水解所需的活化能，产生更多的多肽片段
C
解析　胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，A错误；
根据题干“胃黏膜主细胞能分泌胃蛋白酶原”，则胃蛋白酶原为分泌蛋白，分泌蛋白通过胞吐分泌至细胞外，需要消耗能量，B错误；
蛋白质的结构决定功能，结合题干“胃蛋白酶原经胃酸刺激后形成胃蛋白酶，胃蛋白酶能催化食物中的蛋白质水解产生多肽片段”可知，胃酸可能使胃蛋白酶原的空间结构发生改变，从而形成有活性的胃蛋白酶，C正确；
酶起催化作用的机理是降低化学反应所需的活化能，D错误。
考向2　结合与酶相关的曲线分析，考查科学思维
3.(2025·八省联考四川卷，9)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜。多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
B
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存
注：吸光度大小与醌类物质含量成正相关。
解析　多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，因此低氧环境可抑制褐变发生，A错误；
由图示可知，喷洒柠檬酸可以减弱PPO相对活性，从而减少醌类物质的形成，即抑制褐变发生，B正确；
结合图示可知，pH为6时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明pH为6时褐变易发生，从而不利于保存和运输生菜，C错误；
结合图示可知，温度为40 ℃时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明温度为40 ℃时褐变易发生，从而不利于生菜的保存，D错误。
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存
4.(2025·重庆南开中学调研)新鲜菠萝肉中的菠萝蛋白酶会损伤口腔黏膜，使人在食用过程中产生刺痛感。研究发现菠萝蛋白酶的活性与温度及NaCl溶液浓度的关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
C
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋
白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜，是
由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，
建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液均对菠萝蛋白酶的活性起抑制作用
解析　据图可知，菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，此时酶活性最高，20 ℃处理该酶活性受到抑制，60 ℃处理该酶的空间结构发生改变，所以20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同，A正确；
菠萝蛋白酶能分解黏膜细胞的蛋白质，从而损伤口腔黏膜，B正确；
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜，是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液均对菠萝蛋白酶的活性起抑制作用
菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，此时酶活性最高，若食用前用此温度的水浸泡菠萝，则食用后对口腔黏膜的损伤更大，疼痛感更强，故不建议食用前用此温度的水浸泡菠萝，C错误；
由NaCl溶液处理的曲线图分析可知，实验中不同浓度的NaCl溶液处理均会使菠萝蛋白酶的活性降低，且NaCl溶液浓度越高，菠萝蛋白酶的活性越低，D正确。
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜，是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃，建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液均对菠萝蛋白酶的活性起抑制作用
考点二　
酶的相关实验探究
核心要点·再研
典型例题·深研
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解——验证酶的高效性
(1)实验原理
可用__________________________的情况来检验O2的生成速率。
点燃但无火焰的卫生香复燃
(2)实验设计与现象分析
对照
少量
促进过氧化氢分解
较多
过氧化氢酶
复燃明显
降低
活化能的作用更显著
更高
(3)实验变量与对照分析
无机催化剂
FeCl3
过氧化氢酶
产生的气泡数目的多少
温度
(4)实验结论
①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；
①④对照，说明酶具有__________；
③④对照，说明酶具有________。
催化作用
高效性
2.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——验证酶的专一性
(1)实验步骤
试管编号 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
(2)实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：____________________________________________________________。
(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__________________________________________________________________。
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶作用具有专一性
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.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
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 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
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。　　　
(2)鉴定原理
pH影响酶的活性，从而影响______的生成量，可用气泡的产生量(或点燃但无火焰的卫生香复燃的情况)来检验其生成量的多少。
O2
(3)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 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
(4)结论
酶的催化作用需要____________，________________都会影响酶的活性。
适宜的pH
pH偏低或偏高
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。　　　
考向　结合与酶有关的实验探究，考查科学探究
1.(2024·广东卷，15)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(　　)
B
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
解析　Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，当缺少Ce5后，Ay3－Bi－CB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正确；
不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化与专一性无关，B错误；
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 正确。
2.(2024·浙江1月选考，17)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，测定过程如下表。
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 mLH2O，2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 mLH2O，2支试管置30 ℃水浴1小时 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
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，保证无关变量相同，C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正确。
B
教材中具有专一性(或特异性)的五类物质
考点三　
ATP的结构和功能
核心要点·再研
典型例题·深研
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的组成结构
腺苷
特殊化学键
(2)ATP和ADP的结构
(3)ATP的供能原理　
直接供能物质还有UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸
负
电荷
特殊化
学键
末端
磷酸基团
[深度思考] (1)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：______________________________________________________________。
(2)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的末端磷酸基团已带上放射性标记，分析该现象得到的结论是：_________________________________________________
__________________________________________________________________。
含有两个特殊化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量
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
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
3.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例)
酶活性
末端磷酸基团
能量的转移
磷酸基团
空间结构
活性
(2)细胞内的吸能反应和放能反应
吸能
放能
4.ATP产生量与O2供给量的关系分析
(1)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(2022·浙江1月选考，3A)( )
提示　腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。
(2)ATP必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷，1B)( )
提示　无氧呼吸也可产生ATP。
(3)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C)( )
提示　高尔基体不能合成ATP。
(4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(2019·天津卷，2A)( )
提示　淀粉水解不需要消耗ATP。
×
×
×
×
考向1　结合ATP的结构和功能，考查结构与功能观
1.(2024·全国甲卷，2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～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　)
C
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位磷酸基团之间的特殊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的化学键
解析　离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；
当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；
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位磷酸基团之间的特殊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的化学键
β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动所利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；
光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键，D正确。
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位磷酸基团之间的特殊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的化学键
2.(2025·江苏苏州调研)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)属于非天然核苷酸，ddNTP与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。根据所学知识，判断下列选项错误的是(　　)
D
A.若X表示OH，该结构代表的物质dNTP脱去两个
磷酸基团后可作为体内DNA分子复制的原料之一
B.若将ddNTP加到正在复制的DNA反应体系中，
ddNTP结合到子链后，子链的延伸会立即终止
C.ddNTP、dNTP以及磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P
D.若X表示OH，碱基为A时，该物质可为细胞的生命活动直接提供能量
解析　dNTP脱去两个磷酸基团后，变成脱氧核苷酸，可作为体内DNA分子复制的原料之一，A正确；
若将ddNTP加到正在复制的DNA反应体系中，ddNTP结合到子链后，因为没有3′端的羟基，不能同后续的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键，因此，DNA链不能继续延伸，子链的延伸会立即终止，B正确；
若X和2′处均为OH，碱基为A时，该物质为ATP，可为细胞的生命活动直接提供能量，D错误。
A.若X表示OH，该结构代表的物质dNTP脱去两个磷酸基团后可作为体内DNA分子复制的原料之一
B.若将ddNTP加到正在复制的DNA反应体系中，ddNTP结合到子链后，子链的延伸会立即终止
C.ddNTP、dNTP以及磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P
D.若X表示OH，碱基为A时，该物质可为细胞的生命活动直接提供能量
考向2　结合ATP的转化和利用，考查科学思维能力
3.(2025·湘豫名校联考)如图所示为ATP合成酶结构及其作用机制。H＋沿着线粒体内膜上ATP合成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(　　)
B
A.ATP合成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
解析　线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上都存在ATP合成酶，但叶绿体内膜上不存在ATP合成酶，A错误；
由图可知，合成ATP的能量来自H＋浓度差产生的势能，B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)，而非来自图中产生的ATP(线粒体)，C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错误。
A.ATP合成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
4.(2025·湖南长郡中学联考)骨骼肌细胞中含有一种特殊的内质网——肌浆网，肌浆网膜上有一种转运蛋白——Ca2＋泵，Ca2＋泵是由4个不同功能的结构域组成的蛋白质，又称Ca2＋－ATP水解酶。如图表示骨骼肌细胞中的Ca2＋泵将Ca2＋泵入肌浆网的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A
A.Ca2＋泵转运Ca2＋是一个放能反应，其能量变化和ATP的水解有关
B.Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生了磷酸化，所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团
C.Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，体现了生物膜的选择透过性
D.Ca2＋泵在转运Ca2＋时会发生空间结构的改变，这体现了结构与功能相适应的观点
解析　Ca2＋泵具有水解ATP的功能，Ca2＋泵转运Ca2＋是一个吸能反应，其能量变化和ATP的水解有关，A错误；
Ca2＋泵在转运Ca2＋时伴随ATP的水解，ATP水解产生的磷酸基团使Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生磷酸化，即Ca2＋泵发生磷酸化所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团，B正确；
Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，属于主动运输，体现了生物膜的功能特性，即选择透过性，C正确；
由图示可知，Ca2＋泵运输Ca2＋进入肌浆网的过程中，Ca2＋泵的空间结构发生改变，这体现了结构与功能相适应的观点，D正确。
A.Ca2＋泵转运Ca2＋是一个放能反应，其能量变化和ATP的水解有关
B.Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生了磷酸化，所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团
C.Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，体现了生物膜的选择透过性
D.Ca2＋泵在转运Ca2＋时会发生空间结构的改变，这体现了结构与功能相适应的观点
磷酸化和去磷酸化
(1)在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的去磷酸化。
(2)磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和蛋白质分子的去磷酸化。蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供磷酸基团，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白质分子的去磷酸化，在蛋白磷酸酶的作用下完成。　　　
关键 · 真题必刷
1.(2023·广东卷，1)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
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正确；
酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性，C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正确。
2.(2022·湖南卷，3)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(　　)
B
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
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正确；
由图可知，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正确；
添加碱性蛋白酶可提高洗涤剂的去污能力，减少洗涤剂的用量，减少磷元素的排放，减少对环境的污染，D正确。
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
3.(2024·江苏卷，3)某同学进行下列实验时，相关操作合理的是(　　)
A.从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰以灭菌
B.观察黑藻的细胞质流动时，在高倍镜下先调粗准焦螺旋，再调细准焦螺旋
C.探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理
D.鉴定脂肪时，子叶临时切片先用体积分数为50%的乙醇浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色
A
解析　从试管取菌种前，先在火焰旁拔棉塞，再将试管口迅速通过火焰，这样可以避免菌种被污染，A合理；
在高倍镜下观察时，只能调节细准焦螺旋，不能调节粗准焦螺旋，B不合理；
探究温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果，C不合理；
鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色，然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色，D不合理。
4.(2021·海南卷，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
B
解析　根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；
腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B正确；
根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；
该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
5.(2022·广东卷，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　)
C
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
解析　分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；
分析①②组变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；
②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少且设置梯度较大，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；
该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。限时练8　酶和ATP
(时间：25分钟　分值：35分)
选择题1～8小题，每小题2分，共16分。
【对点强化】
考点一　酶在代谢中的作用
1.(2024·九省联考江西卷，1)细胞代谢离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A.低温和高温抑制酶活性的原因不同，高温可能导致酶变性
B.一般情况下，酶在反应前后的化学性质和含量不变
C.酶在催化反应的过程中不改变化学反应的活化能
D.pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性
2.(2025·湖北荆州调研)核酶是小分子RNA，能特异性地剪切RNA分子。乳糖酶能催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。下列叙述正确的是(　　)
A.组成核酶与乳糖酶的化学元素相同，基本单位却不相同
B.常温下，核酶、乳糖酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应
C.核酶与乳糖酶既能改变反应平衡，也能降低反应的活化能
D.低温条件下，核酶与乳糖酶的催化效率可能会有所降低
3.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示，下列有关叙述错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW171.tif"
A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a
考点二　酶的相关实验探究
4.(2022·全国乙卷，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A.酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
5.(2023·浙江6月选考，7)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
INCLUDEPICTURE"13kts19.TIF"
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是(　　)
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
6.(2022·重庆卷，7)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，结果如表。下列叙述最合理的是(　　)
项目 pH
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
考点三　ATP的结构和功能
7.(2025·河南天一大联考)如图是ATP分子的结构式，相关叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW172.tif"
A.ATP水解的过程常伴随放能反应的发生
B.③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化
C.所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制
D.①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一
8.(2025·成都七中诊断)细胞膜上某载体蛋白分子的静态(IC)与活化态(AC)之间的关系如图所示，活化后的载体蛋白特异性地转运物质X，已知X是合成线粒体丙酮酸氧化酶的物质。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"SW174.tif"
A.物质X从细胞外进入线粒体基质穿过6层磷脂双分子层
B.磷酸酯酶促进该载体蛋白分子磷酸化
C.AC在去磷酸化的过程中空间结构没有发生改变
D.磷酸与IC结合的过程伴随着能量的转移
【综合提升】
9.(19分)(2024·广州二中模拟)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率，回收水解产物对苯二甲酸(PTA)，能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液，设置6个温度组别，在适宜条件下反应8 h，根据PTA的浓度来判断ICCG的活性大小，结果如图。回答下列问题。
INCLUDEPICTURE"SW177.tif"
(1)(2分)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解，这体现了酶具有________性。
(2)(6分)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度，科研工作者先在40～90 ℃进行________________，再选取60～80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是_______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)(4分)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性，原因是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)(7分)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响，完善以下实验步骤。实验试剂：一定浓度的ICCG溶液、三种不同浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。
步骤一：向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加________________，随后在________ ℃下处理30 min获得孵育液。
步骤二：各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液，再分别加入等量的上述三组孵育液，在适宜条件下反应8 h，检测并比较
_________________________________________________________________。
限时练8　酶和ATP
1.C　[低温和高温抑制酶活性的原因不同，低温抑制酶的活性，而高温使酶发生空间结构的改变，可能导致酶变性，A正确；酶是生物催化剂，不参与化学反应，只是起催化作用，在反应前后的化学性质和含量不变，B正确；酶作用的原理是降低化学反应的活化能，C错误；pH过高或过低都会改变酶的空间结构，进而影响酶的活性，D正确。]
2.D　[组成核酶与乳糖酶的化学元素不完全相同，基本单位不相同，A错误；核酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；酶能显著降低化学反应的活化能，但是不会改变化学反应的平衡，C错误。]
3.C　[由图分析可知，酶1与产物b结合后失活，酶1失活后与有活性时相比空间结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A正确；酶1的活性位点和变构位点分别是蛋白质的一部分，两者的结构取决于特定的氨基酸序列，B正确；酶1只能催化两种底物合成产物a的反应，具有专一性，C错误；酶1与产物b的结合使酶1无活性，合成产物a的反应会停止，这样可以防止细胞产生过多的产物a，D正确。]
4.C　[由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下酶P才具有催化活性，A错误；由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分存在时，在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下，均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B错误；由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C正确，D错误。]
5.C　[H2O2分解生成O2导致试管内压强增加，A正确；从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；250 s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200 s～250 s之间压强才没有变化，C错误；组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。]
6.D　[根据表格数据可知，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错误；在37 ℃、pH为3～11时，M比L的相对活性高，因此M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。]
7.B　[ATP水解的过程中，远离A的特殊化学键会断裂，并释放大量能量，供生命活动需要，故常伴随吸能反应的发生，A错误；在主动运输过程中，需要ATP水解提供能量，磷酸基团③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化，并引起载体蛋白空间结构的改变，B正确；ATP和ADP的相互转化，是植物、动物、细菌和真菌细胞共有的能量供应机制，病毒不存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制，C错误；磷酸基团②③脱离后，ATP剩下的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA分子的基本单位之一，D错误。]
8.D　[X是合成线粒体丙酮酸氧化酶的物质，物质X需从细胞外进入线粒体基质发挥作用，至少需要穿过3层生物膜(1层细胞膜＋2层线粒体膜)，所以至少需要穿过3层磷脂双分子层，A错误；分析题图可知，在磷酸酯酶的作用下，AC释放磷酸基团，使该载体蛋白分子去磷酸化，成为IC，其空间结构发生改变，B、C错误；磷酸激酶催化ATP水解为ADP时，ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC结合使之转化为AC，磷酸与IC结合的过程伴随着能量的转移，D正确。]
9.(1)专一　(2)预实验　维持反应体系中pH的相对稳定　(3)ICCG的化学本质是蛋白质，重金属可使蛋白质变性　(4)等量一定浓度的ICCG溶液　72　PTA的浓度(共19张PPT)
酶和ATP
限时练8　
(时间：25分钟　分值：35分)
考点一　酶在代谢中的作用
1.(2024·九省联考江西卷，1)细胞代谢离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A.低温和高温抑制酶活性的原因不同，高温可能导致酶变性
B.一般情况下，酶在反应前后的化学性质和含量不变
C.酶在催化反应的过程中不改变化学反应的活化能
D.pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性
C
解析　低温和高温抑制酶活性的原因不同，低温抑制酶的活性，而高温使酶发生空间结构的改变，可能导致酶变性，A正确；
酶是生物催化剂，不参与化学反应，只是起催化作用，在反应前后的化学性质和含量不变，B正确；
酶作用的原理是降低化学反应的活化能，C错误；
pH过高或过低都会改变酶的空间结构，进而影响酶的活性，D正确。
2.(2025·湖北荆州调研)核酶是小分子RNA，能特异性地剪切RNA分子。乳糖酶能催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。下列叙述正确的是(　　)
A.组成核酶与乳糖酶的化学元素相同，基本单位却不相同
B.常温下，核酶、乳糖酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应
C.核酶与乳糖酶既能改变反应平衡，也能降低反应的活化能
D.低温条件下，核酶与乳糖酶的催化效率可能会有所降低
解析　组成核酶与乳糖酶的化学元素不完全相同，基本单位不相同，A错误；
核酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；
酶能显著降低化学反应的活化能，但是不会改变化学反应的平衡，C错误。
D
3.细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示，下列有关叙述错误的是(　　)
C
A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a
解析　由图分析可知，酶1与产物b结合后失活，酶1失活后与有活性时相比空间结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A正确；
酶1的活性位点和变构位点分别是蛋白质的一部分，两者的结构取决于特定的氨基酸序列，B正确；
酶1只能催化两种底物合成产物a的反应，具有专一性，C错误；
酶1与产物b的结合使酶1无活性，合成产物a的反应会停止，这样可以防止细胞产生过多的产物a，D正确。
A.酶1与产物b结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C.酶1有两种底物且能与产物b结合，因此酶1不具有专一性
D.酶1与产物b的相互作用可以防止细胞产生过多的产物a
考点二　酶的相关实验探究
4.(2022·全国乙卷，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A.酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
解析　由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下酶P才具有催化活性，A错误；
由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分存在时，在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下，均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B错误；
由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C正确，D错误。
C
5.(2023·浙江6月选考，7)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa) 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是(　　)
A.H2O2分解生成O2导致压强改变
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析　H2O2分解生成O2导致试管内压强增加，A正确；
从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确；
250 s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200 s～250 s之间压强才没有变化，C错误；
组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。
C
6.(2022·重庆卷，7)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，结果如表。下列叙述最合理的是(　　)
D
项目 pH 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
解析　根据表格数据可知，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错误；
在37 ℃、pH为3～11时，M比L的相对活性高，因此M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。
考点三　ATP的结构和功能
7.(2025·河南天一大联考)如图是ATP分子的结构式，相关叙述正确的是(　　)
B
A.ATP水解的过程常伴随放能反应的发生
B.③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化
C.所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制
D.①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一
解析　ATP水解的过程中，远离A的特殊化学键会断裂，并释放大量能量，供生命活动需要，故常伴随吸能反应的发生，A错误；
在主动运输过程中，需要ATP水解提供能量，磷酸基团③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化，并引起载体蛋白空间结构的改变，B正确；
ATP和ADP的相互转化，是植物、动物、细菌和真菌细胞共有的能量供应机制，病毒不存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制，C错误；
磷酸基团②③脱离后，ATP剩下的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA分子的基本单位之一，D错误。
A.ATP水解的过程常伴随放能反应的发生
B.③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化
C.所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制
D.①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一
8.(2025·成都七中诊断)细胞膜上某载体蛋白分子的静态(IC)与活化态(AC)之间的关系如图所示，活化后的载体蛋白特异性地转运物质X，已知X是合成线粒体丙酮酸氧化酶的物质。下列说法正确的是(　　)
D
A.物质X从细胞外进入线粒体基质穿过6层
磷脂双分子层
B.磷酸酯酶促进该载体蛋白分子磷酸化
C.AC在去磷酸化的过程中空间结构没有发生改变
D.磷酸与IC结合的过程伴随着能量的转移
解析　X是合成线粒体丙酮酸氧化酶的物质，物质X需从细胞外进入线粒体基质发挥作用，至少需要穿过3层生物膜(1层细胞膜＋2层线粒体膜)，所以至少需要穿过3层磷脂双分子层，A错误；
分析题图可知，在磷酸酯酶的作用下，AC释放磷酸基团，使该载体蛋白分子去磷酸化，成为IC，其空间结构发生改变，B、C错误；
磷酸激酶催化ATP水解为ADP时，ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC结合使之转化为AC，磷酸与IC结合的过程伴随着能量的转移，D正确。
A.物质X从细胞外进入线粒体基质穿过6层磷脂双分子层
B.磷酸酯酶促进该载体蛋白分子磷酸化
C.AC在去磷酸化的过程中空间结构没有发生改变
D.磷酸与IC结合的过程伴随着能量的转移
9.(2024·广州二中模拟)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率，回收水解产物对苯二甲酸(PTA)，能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液，设置6个温度组别，在适宜条件下反应8 h，根据PTA的浓度来判断ICCG的活性大小，结果如图。回答下列问题。
(1)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解，这体现了酶具有________性。
(2)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度，科研工作者先在40～90 ℃进行________，再选取60～80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是_________________________________________。
(3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性，原因是_____________________________________________。
专一
预实验
维持反应体系中pH的相对稳定
ICCG的化学本质是蛋白质，重金属可使蛋白质变性
(4)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响，完善以下实验步骤。实验试剂：一定浓度的ICCG溶液、三种不同浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。
步骤一：向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加________________________，随后在________ ℃下处理30 min获得孵育液。
步骤二：各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液，再分别加入等量的上述三组孵育液，在适宜条件下反应8 h，检测并比较____________________________________。
等量一定浓度的ICCG溶液
72
PTA的浓度

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