第三單元|細胞的能量供應和利用先整合溫顧教材——全面夯實基礎(3講內(nèi)容)

再重點深化學習——綜合融會提能(3講內(nèi)容)

第1講酶和ATP第4講細胞呼吸與光合作用之間物質(zhì)和能量的關系第2講細胞呼吸的原理和應用第5講細胞呼吸和光合作用的影響因素第3講光合作用與能量轉(zhuǎn)化第6講細胞呼吸和光合作用的相關實驗設計與分析整合大概念1．細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。

()2．實驗過程中的變化因素稱為變量，其中人為控制的對實驗現(xiàn)象進行處理的因素叫作自變量。

(

)3．過氧化氫酶促進過氧化氫分解，因為它給過氧化氫提供能量。

()4．少數(shù)RNA也具有生物催化功能。

(

)5．每種酶只能催化一種化學反應。

(

)6．過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。(

)7．ATP水解釋放的磷酸基團(具有較高的轉(zhuǎn)移勢能)能使蛋白質(zhì)等分子發(fā)生磷酸化。

(

)√√×√×√√系統(tǒng)學習(一)

ATP的結(jié)構(gòu)與功能(固基點)

主干知識·記準理清1．ATP的結(jié)構(gòu)(1)結(jié)構(gòu)圖示圖中各部分名稱：A代表_______，P代表磷酸基團，①代表腺苷，②代表AMP，即__________________，③代表______，④代表ATP，⑤代表______________。腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸ADP特殊的化學鍵(2)特點①ATP不穩(wěn)定的原因：ATP中兩個相鄰的磷酸基團都___________________，使得特殊的化學鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團有較高的__________。②ATP的水解過程：就是__________的過程，1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ，所以說ATP是一種________________。③ATP在____的作用下水解：脫離下來的______________挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。帶負電荷而相互排斥轉(zhuǎn)移勢能釋放能量高能磷酸化合物酶末端磷酸基團2．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化3．ATP的利用4．ATP與O2之間的關系模型分析

————————■鏈教材資料·發(fā)展科學思維■——————————1．(必修1P86正文延伸思考)

磷酸基團帶有負電荷。請從電荷間的相互作用角度解釋ATP分子中遠離腺苷的那個特殊化學鍵容易水解的原因。提示：由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因，使得磷酸鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，因而遠離腺苷的那個特殊化學鍵容易水解。2．(必修1P87圖54拓展思考)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是一個可逆反應？為什么？提示：不是可逆反應。雖然從物質(zhì)方面來看是可逆的，但從酶、進行的場所、能量的來源等方面來看是不可逆的。

題點考法·練全練通考法(一)考查ATP的結(jié)構(gòu)及特點1.(2024·全國甲卷)ATP可為代謝提供能量,也參與RNA的合成,ATP結(jié)構(gòu)如圖所示,圖中

表示高能磷酸鍵(特殊化學鍵),下列敘述錯誤的是

(

)A.ATP轉(zhuǎn)化為ADP可為離子的主動運輸提供能量B.用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNAC.β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵不能在細胞核中斷裂D.光合作用可將光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵解析:

ATP轉(zhuǎn)化為ADP可為離子的主動運輸提供能量,A正確;ATP脫去β和γ位磷酸基團后成為RNA的基本組成單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,所以用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNA,B正確;在細胞核中進行的某些生理活動,如DNA的復制、轉(zhuǎn)錄等都需要消耗ATP中β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵斷裂所釋放的能量,C錯誤;光合作用的光反應可將光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵,D正確。答案：C

2．物質(zhì)甲、乙通過反應①②相互轉(zhuǎn)化的過程如圖所示，α、β、γ所示位置的磷酸基團分別記為Pα、Pβ、Pγ，下列說法正確的是

(

)A．反應①常與放能反應相聯(lián)系，反應②常與吸能反應相聯(lián)系B．反應②可以發(fā)生在線粒體內(nèi)膜、葉綠體內(nèi)膜上C．通過PCR反應擴增DNA時，甲物質(zhì)可為反應提供能量D．用32P標記Pα的甲作為RNA合成的原料，可使RNA分子被標記解析：反應①ATP水解常與吸能反應相聯(lián)系，反應②ATP合成常與放能反應相聯(lián)系，A錯誤；反應②ATP合成可以發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，但不能發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜上，B錯誤；通過PCR反應擴增DNA時，不需要甲ATP為反應提供能量，C錯誤。答案：D

[易錯點撥]明辨不同化合物中“A”的含義化合物結(jié)構(gòu)簡式“A”含義共同點ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)所有“A”的共同點是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脫氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤考法(二)考查ATP的產(chǎn)生和利用3．ATP使細胞能及時而持續(xù)地滿足各項生命活動對能量的需求。下圖中圖甲為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，圖乙為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關系式。據(jù)圖分析，下列說法正確的是

(

)A．圖甲中A代表腺苷，b、c為特殊的化學鍵B．圖乙中反應向左進行時，所需能量均來自細胞代謝C．圖乙中反應向右表示ATP水解，與細胞內(nèi)的放能反應相聯(lián)系D．圖甲中水解掉兩個磷酸基團所剩下的結(jié)構(gòu)，可參與構(gòu)成DNA解析：圖甲中A代表腺嘌呤，b、c為特殊的化學鍵，A錯誤；圖乙中反應向左進行時，綠色植物體內(nèi)的能量來自細胞的呼吸作用和光合作用，動物和人體內(nèi)的能量來自呼吸作用，光合作用和呼吸作用均為細胞代謝，B正確；圖乙中反應向右表示ATP水解，與細胞內(nèi)的吸能反應相聯(lián)系，C錯誤；圖甲中水解掉兩個磷酸基團后形成AMP，是構(gòu)成RNA的基本單位之一，D錯誤。答案：B

4．ATP的合成是生物有機體中主要的化學反應之一，而合成ATP需要ATP合成酶的參與，該酶的作用機理是參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質(zhì)子(H＋)動力勢能的推動下合成ATP，下列說法錯誤的是(

)A．該酶廣泛分布于線粒體、葉綠體的內(nèi)外膜和原核細胞的質(zhì)膜上B．ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于與膜結(jié)合部位的穩(wěn)定C．H＋跨膜驅(qū)動ATP合成的運輸方式是協(xié)助擴散，需要載體協(xié)助D．ATP的合成在細胞中時刻進行并與ATP的水解處于動態(tài)平衡解析：呼吸作用和光合作用都能利用ATP合成酶產(chǎn)生ATP，在真核細胞中，ATP合成酶廣泛分布于線粒體內(nèi)膜、葉綠體類囊體薄膜上，線粒體的外膜、葉綠體的內(nèi)外膜上并沒有該酶附著，A錯誤；磷脂雙分子層內(nèi)部為疏水性質(zhì)，ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于與膜結(jié)合部位的穩(wěn)定，B正確；H＋順濃度梯度穿過ATP合成酶，釋放出化學勢能用于ATP的合成，H＋以協(xié)助擴散的方式進行跨膜運輸，需要載體協(xié)助，C正確；ATP在細胞中含量很少，但可通過與ADP的快速轉(zhuǎn)化為細胞供能，ATP的合成與ATP的水解處于動態(tài)平衡，D正確。答案：A

[歸納拓展]

細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見生理過程轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP：光反應。消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段。消耗ATP：自身DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細胞核消耗ATP：DNA復制、轉(zhuǎn)錄等系統(tǒng)學習(二)酶的本質(zhì)、作用、特性及影響因素(釋疑點)

基礎知識·全面掌握1．酶在細胞代謝中的作用(1)細胞代謝細胞中每時每刻都進行著許多___________，統(tǒng)稱為細胞代謝。(2)比較過氧化氫在不同條件下的分解①實驗過程化學反應②變量分析2．酶本質(zhì)的探索歷程[連線]3．酶的本質(zhì)和功能4．酶的特性(1)高效性：與____________相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。(圖解如下)無機催化劑(2)專一性：每一種酶只能催化____________化學反應。①物理模型——“鎖鑰學說”圖中A表示___，B表示_______________，E、F表示_____________________，C、D表示不能被A催化的物質(zhì)。②曲線分析只有酶A可催化________參與的反應，說明酶具有專一性。一種或一類酶被A催化的底物B被分解后產(chǎn)生的物質(zhì)底物A(3)酶的作用條件較溫和①在_______________條件下，酶的活性最高，溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯______。②過酸、過堿或溫度過高，會使酶的_________遭到破壞，使酶永久失活。最適溫度和pH降低空間結(jié)構(gòu)

重難盲點·講練疏通———————微點釋解(一)酶的本質(zhì)和作用——————————1．明辨酶的八個易錯點項目正確說法錯誤說法產(chǎn)生場所活細胞(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等)

具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生化學本質(zhì)有機物(大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA)蛋白質(zhì)作用場所可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用只在細胞內(nèi)起催化作用溫度影響低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活低溫和高溫均使酶變性失活項目正確說法錯誤說法作用酶只起催化作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能來源生物體內(nèi)合成有的可來源于食物等合成原料氨基酸、核糖核苷酸只有氨基酸合成場所核糖體、細胞核等只有核糖體2.對比分析酶與動物激素的“一同三不同”相同都具有微量、高效的特點，也具有一定特異性不同產(chǎn)生部位幾乎所有活細胞都產(chǎn)生酶；而只有內(nèi)分泌細胞才能產(chǎn)生激素化學本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA；激素的化學本質(zhì)則為蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、氨基酸衍生物等作用機制酶是催化劑，在化學反應前后，質(zhì)量和性質(zhì)不變；激素作為信號分子在發(fā)揮完作用后被滅活[典例1]在生物體內(nèi)，酶是具有催化作用的有機物。下列關于酶的敘述，錯誤的是

(

)A．過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B．DNA聚合酶和DNA連接酶都能催化磷酸二酯鍵的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關D．淀粉酶和鹽酸通過降低反應物的活化能催化淀粉水解[解析]淀粉酶是生物催化劑，可以降低反應物的活化能來催化淀粉水解；而鹽酸不是催化劑，不能降低反應物的活化能，D錯誤。[答案]

D[歸納拓展]

酶在生活中的實例(1)人發(fā)燒時不想吃東西，原因是體溫升高導致消化酶活性降低，食物在消化道中消化緩慢。(2)唾液淀粉酶隨食物進入胃內(nèi)就會失活，原因是唾液淀粉酶的最適pH為6.8左右，而胃液的pH為0.9～1.5。(3)胰島素等蛋白質(zhì)類或多肽類激素只能注射，不能口服，原因是口服會導致該類激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇類激素(如性激素)和氨基酸衍生物類激素(如甲狀腺激素)不會被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。

[對點練習]1．大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的RNasep是一種由蛋白質(zhì)和RNA組成的復合體(一種酶)，某實驗小組提取核心組件M1(可在一定鹽離子環(huán)境下體外單獨催化RNA加工過程)，經(jīng)蛋白酶處理后的M1仍然具有催化功能，而經(jīng)RNA水解酶處理后的M1不再具備催化功能。下列說法正確的是

(

)A．可用雙縮脲試劑檢測核心組件成分M1B．M1能為tRNA的體外加工過程提供活化能C．M1的功能喪失后會中斷基因表達中的轉(zhuǎn)錄過程D．M1也具有高效性、專一性和作用條件溫和的特點解析：核心組件M1經(jīng)蛋白酶處理后仍然具有催化功能，而經(jīng)RNA水解酶處理后不再具備催化功能，說明核心組件M1的本質(zhì)是RNA，不能用雙縮脲試劑檢測，A錯誤；酶不能為底物提供能量，其作用機理是降低化學反應的活化能，B錯誤；由題干信息可知，核心組件M1可在一定鹽離子環(huán)境下體外單獨催化RNA加工過程，所以M1的功能喪失后，會影響RNA的加工，可能影響翻譯，但不影響轉(zhuǎn)錄，C錯誤；核心組件M1是一種酶，酶具有催化功能，也具有高效性、專一性和作用條件溫和的特點，D正確。答案：D

2．為使反應物A→產(chǎn)物P，采取了酶催化(最適溫度和pH)和無機催化劑催化兩種催化方法，其能量變化過程用圖甲中兩條曲線表示；圖乙表示某酶促反應過程的示意圖。下列有關分析不合理的是

(

)A．距離b可反映無機催化劑催化效率比酶催化效率低的原因B．適當升高溫度，酶催化的曲線Ⅱ?qū)木嚯xa將下降C．圖乙中②可代表蔗糖，那么③④可代表葡萄糖和果糖D．圖乙中若①代表胰蛋白酶，當pH稍低于最適值時，③④的生成速率下降解析：曲線Ⅰ可代表無機催化劑催化的反應，曲線Ⅱ可代表酶催化的反應，距離b表示酶催化時降低的活化能(與無機催化劑催化的反應相比)，故距離b可反映無機催化劑催化效率比酶催化效率低的原因，A正確；圖甲中該酶所處的環(huán)境條件為最適條件，故將酶催化的反應溫度升高，酶活性下降，導致其降低化學反應活化能的能力下降，a將上升，B錯誤；蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖組成，C正確；pH會影響酶活性，pH低于最適值時，酶活性降低，③④的生成速率也會下降，D正確。答案：B

————微點釋解(二)借助模型建構(gòu)法分析影響酶促反應的因素————1．反應物濃度、酶濃度與酶促反應速率的關系(圖1、圖2)(1)圖1：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨反應物濃度增加而加快，但當反應物達到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性的限制，酶促反應速率不再增加。(2)圖2：在反應物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度呈正相關。2．溫度和pH與酶促反應速率的關系(圖3)(1)圖3：溫度和pH是通過影響酶活性來影響酶促反應速率的；反應物濃度和酶濃度是通過影響反應物與酶的接觸來影響酶促反應速率的，并不影響酶的活性。(2)圖3：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度；反應溶液溫度的變化也不改變酶作用的最適pH。3．反應時間與酶促反應的關系(圖4、圖5、圖6)(1)圖4、圖5、圖6的時間t0、t1和t2是一致的。(2)隨著反應的進行，反應物的量因被消耗而減少，生成物的量因積累而增多。(3)t0～t1段，因反應物較充足，所以反應速率較高，反應物消耗較快，生成物生成速率較快。t1～t2段，因反應物含量較少，所以反應速率降低，反應物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時，反應物被消耗完，生成物不再增加，此時反應速率為0。[典例2]

反應體系中存在的失活劑(重金屬離子等)、酶的激活劑、酶的抑制劑等因素均可影響酶促反應的速率。上述不同條件下酶促反應速率(v)與酶濃度的關系如圖所示。下列敘述合理的是

(

)A．曲線①表示的反應體系中含有激活劑，激活劑降低了反應活化能B．曲線②表示正常反應的曲線，該酶促反應過程中酶活性逐漸增大C．曲線③表示的反應體系中含有抑制劑，抑制劑與底物特異性結(jié)合D．曲線④表示的反應體系中含有失活劑，失活劑使部分酶徹底失活[解析]

曲線①表示的反應體系中含有激活劑，激活劑增大了酶的活性，A不合理；曲線②表示正常反應的曲線，該酶促反應過程中酶活性不變，B不合理；曲線③表示的反應體系中含有抑制劑，抑制劑降低了酶的活性，C不合理。[答案]

D[規(guī)律方法]

“四看法”分析酶促反應曲線[對點練習]3．某學習小組通過實驗探究在不同pH和溫度下，一定濃度的底物X與相關酶的催化反應，在相同的時間內(nèi)得到如圖所示的曲線。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是

(

)A．T1溫度時，底物X與酶的pH從14降到8，底物的剩余量不變B．隨pH升高，該酶催化反應的最適溫度也逐漸升高C．當pH為8時，影響酶促反應速率的主要因素是底物濃度和酶濃度D．當pH為任何一固定值時，實驗結(jié)果都可以證明溫度對酶促反應速率的影響解析：當pH為14時，酶會因過堿導致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而失活，即使pH降到8，酶的活性也不會恢復，因此底物的剩余量不變，A正確；在一定范圍內(nèi)，隨pH升高，該酶催化反應的最適溫度不變，B錯誤；當pH為8時，影響酶促反應速率的主要因素是溫度，曲線中并未體現(xiàn)底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響，C錯誤；當過酸或過堿時，酶的空間結(jié)構(gòu)會改變，導致酶活性喪失，因此在不同溫度的過酸或過堿條件下，酶促反應速率都是相同的，并不能證明溫度對酶促反應速率的影響，D錯誤。答案：A

4．酶的活性會受到某些無機鹽離子的影響，某學習小組通過實驗探究Cl－和Cu2＋對人體胃蛋白酶活性的影響，結(jié)果如圖所示(其他條件適宜)。下列有關敘述正確的是

(

)A．保存胃蛋白酶的最佳條件是37.5℃、pH＝1.5B．底物濃度為B時，增加酶含量，曲線a、b、c均上移C．底物濃度為B時，提高反應溫度，曲線c將上移D．Cl－、Cu2＋等無機鹽離子都能增強酶降低化學反應活化能的效果解析：分析題圖可知，該實驗是探究無機鹽離子對酶活性的影響，不能看出胃蛋白酶的最適pH和溫度，且酶應低溫下保存，A錯誤；該實驗中其他條件適宜，底物濃度為B時，提高反應溫度，酶的活性將降低，曲線c下移，C錯誤；據(jù)圖可知，Cl－能增強酶降低化學反應活化能的效果，Cu2＋能減弱酶降低化學反應活化能的效果，D錯誤。答案：B

系統(tǒng)學習(三)探究酶的特性及影響酶活性的條件(實驗探究)(一)淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用1．實驗原理(1)淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成________。(2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入________，再用_____試劑鑒定溶液中___________，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。還原糖淀粉酶斐林有無還原糖2．實驗步驟(1)取兩支潔凈的試管，編號，然后按照下表中步驟1至步驟3的要求操作。(2)輕輕振蕩這兩支試管，使試管內(nèi)的液體__________，然后將試管的下半部浸到_____左右的熱水中，保溫5min。(3)取出試管，各加入2Ml__________

(邊加入試劑，邊輕輕振蕩這兩支試管，以便使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻)。(4)將兩支試管的下半部放進盛有______的大燒杯中，用酒精燈加熱，煮沸1min。(5)觀察兩支試管內(nèi)的_______________。項目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2mL—2注入蔗糖溶液—2mL3注入新鮮的淀粉酶溶液2mL2mL混合均勻60℃斐林試劑熱水溶液顏色變化(二)探究影響酶活性的條件1．探究溫度對酶活性的影響試管編號試管1試管1′試管2試管2′試管3試管3′實驗步驟一1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液1mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液二放入0℃冰水中約5min放入60℃熱水中約5min放入100℃熱水中約5min三將1與1′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在0℃冰水內(nèi)放置10min將2與2′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在60℃熱水內(nèi)放置10min將3與3′試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在100℃熱水內(nèi)放置10min四取出試管各加入兩滴碘液，振蕩實驗現(xiàn)象________________________結(jié)論實驗淀粉酶在60℃時催化淀粉水解，在100℃和0℃時都不能發(fā)揮催化作用。酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過高或過低都會影響酶的活性藍色無明顯現(xiàn)象藍色2.探究pH對酶活性的影響試管編號試管1試管2試管3實驗步驟一2滴過氧化氫酶溶液二1mL蒸餾水1mL0.01mol/L的鹽酸溶液1mL0.01mol/L的NaOH溶液三2mL體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液實驗現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生________________________實驗結(jié)論pH會影響酶的活性，酶的活性有適宜的pH范圍無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生[考法全訓]考法(一)驗證酶的高效性和專一性1．驗證酶的高效性[實驗方案]項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應的酶溶液等量的無機催化劑現(xiàn)象反應速率很快，或反應用時短反應速率緩慢，或反應用時長結(jié)論酶具有高效性[操作示例]2．驗證酶的專一性[實驗方案]項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料底物相同(等量)與酶相對應的底物另外一種底物試劑與底物相對應的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應不發(fā)生反應發(fā)生反應不發(fā)生反應結(jié)論酶具有專一性[操作示例][對點練習]1．在兩個反應系統(tǒng)中分別加入適量的過氧化氫酶和FeCl3溶液，底物、pH等其他反應條件相同且適宜，結(jié)果如圖所示。下列分析不恰當?shù)氖?/p>

(

)A．本實驗證明了酶具有專一性B．曲線①對應的系統(tǒng)中加入了過氧化氫酶C．FeCl3的催化效率可能會超過過氧化氫酶D．本實驗證明了酶具有高效性是有條件的解析：分析題干可知，本實驗探究的是與無機催化劑相比，酶具有高效性，而酶的活性與溫度有關，A錯誤；酶的活性受溫度影響，故曲線①對應的系統(tǒng)中加入了過氧化氫酶，B正確；溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶失活，F(xiàn)eCl3的催化效率可能會超過過氧化氫酶，C正確；本實驗證明了酶具有高效性是有條件的，酶的催化效率受溫度的影響，D正確。答案：A

2．研究小組為驗證酶的特性進行了相關實驗，部分實驗操作如表所示，下列敘述錯誤的是

(

)實驗步驟1號2號3號4號5號步驟13%可溶性淀粉溶液—2mL—2mL—3%蔗糖溶液2mL—2mL—2mL步驟2人新鮮唾液(含唾液淀粉酶)1mL1mL———蔗糖酶溶液——1mL1mL—蒸餾水————1mL步驟3……A．步驟3是向5支試管中加等量的緩沖液B．試管2和4無法驗證唾液淀粉酶具有專一性C．試管3和4可以證明蔗糖酶具有專一性D．該實驗無法驗證唾液淀粉酶具有高效性解析：本實驗以蔗糖、淀粉作底物，用蔗糖酶和唾液淀粉酶兩種酶來驗證酶的專一性。因此步驟3需要用斐林試劑來檢驗是否有可溶性還原糖的產(chǎn)生，A錯誤；向試管2和4中均加入淀粉，并分別加入了唾液(含唾液淀粉酶)和蔗糖酶，不能體現(xiàn)唾液淀粉酶的專一性，試管1和2進行對照能證明唾液淀粉酶具有專一性，試管3和4進行對照，能證明蔗糖酶具有專一性，B、C正確；該實驗沒有與無機催化劑作對比，無法證明唾液淀粉酶具有高效性，D正確。答案：A

考法(二)探究酶的最適溫度或pH[實驗方案]組別編號12…n實驗材料等量的同種底物溫度(pH)T1(a1)T2(a2)…Tn(an)衡量指標相同時間內(nèi)，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余量的多少實驗結(jié)論生成物量最多的一組，或底物剩余量最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)[操作示例]1．探究酶的最適溫度2．探究酶的最適pH說明：探究溫度(或pH)對酶活性影響的實驗設計思路與探究酶的最適溫度(或pH)基本相同，只是無須設置一系列溫度(或pH)梯度，設置幾組溫度(或pH)做自變量即可，其他操作過程基本相同。[典例]

(2022·廣東高考)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結(jié)果見表。下列分析錯誤的是

(

)組別pHCaCl2溫度/℃降解率/%①9＋9038②9＋7088③9－700④7＋7058⑤5＋4030注：＋/－分別表示有/無添加，反應物為

Ⅰ

型膠原蛋白A．該酶的催化活性依賴于CaCl2B．結(jié)合①②組的相關變量分析，自變量為溫度C．該酶催化反應的最適溫度為70℃，最適pH為9D．尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物[解析]對比②③組實驗結(jié)果可知，該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①②組可知，除了溫度以外，pH相同且都添加CaCl2，說明①②組的自變量為溫度，B正確；②組酶活性最高，此時pH為9，溫度為70℃，由于溫度梯度和pH梯度都較大，不能說明該酶催化反應的最適溫度為70℃，最適pH為9，C錯誤；該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，若要確定該酶能否水解其他反應物，還需補充實驗，D正確。[答案]

C[易錯點撥]

酶活性實驗探究中的“四宜”“四不宜”(1)若以淀粉和蔗糖為底物，用淀粉酶來驗證酶的專一性時，檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用斐林試劑，“不宜”選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。(2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測底物是否被分解的試劑“宜”選用碘液，“不宜”選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。(3)在探究pH對酶活性的影響時，“宜”保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至實驗要求的pH后再讓反應物與底物接觸，“不宜”在未達到預設pH前，讓反應物與酶接觸。(4)在探究酶的最適溫度的實驗中，“宜”選用淀粉和淀粉酶作實驗材料，“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱的條件下分解會加快，從而影響實驗結(jié)果。

[對點練習]3．取若干試管分為兩組，A組加入2mL質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液，B組加入2mL質(zhì)量分數(shù)為3%的蔗糖溶液，然后同時向兩組試管中加入等量的淀粉酶溶液。下列敘述正確的是

(

)A．可利用斐林試劑檢測兩組試管底物是否發(fā)生分解，從而驗證酶的專一性B．利用B組設置不同的溫度梯度，可探究淀粉酶作用的最適溫度C．利用A組設置不同的pH梯度，可探究淀粉酶作用的最適pHD．再取一組試管并只加入淀粉溶液，和A、B組比較以驗證酶的高效性解析：淀粉和蔗糖都是非還原糖，其水解產(chǎn)物都是還原糖，所以可利用斐林試劑判斷兩組試管的水解情況，從而驗證酶的專一性，A正確；淀粉酶無法使蔗糖水解，所以無法使用B組探究淀粉酶的最適溫度，B錯誤；淀粉自身的水解速率受pH影響，所以以淀粉作底物不能準確反映不同pH下酶的活性，C錯誤；與無機催化劑的催化效率比較，才能體現(xiàn)酶的高效性，D錯誤。答案：A

4.(2024·浙江1月選考)紅豆杉細胞內(nèi)的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,進而促進紫杉醇的合成。低溫條件下提取PAL酶液,測定PAL的活性,測定過程如表。步驟處理試管1試管2①苯丙氨酸1.0mL1.0mL②HCl溶液(6mol/L)—0.2mL③PAL酶液1.0mL1.0mL④試管1加0.2mLH2O,2支試管置于30℃水浴1小時⑤HCl溶液(6mol/L)0.2mL—⑥試管2加0.2mLH2O,測定2支試管中的產(chǎn)物量下列敘述錯誤的是 (

)A.低溫提取以避免PAL失活B.30℃水浴1小時使苯丙氨酸完全消耗C.④加H2O補齊反應體系體積D.⑤加入HCl溶液是為了終止酶促反應解析:溫度過高會使酶失活,因此本實驗應在低溫條件下對PAL進行提取,以避免PAL失活,A正確;因為試管2在步驟②中加入了HCl溶液,PAL已經(jīng)變性失活,故試管2中的底物苯丙氨酸不會被PAL催化消耗,B錯誤;④加0.2

mLH2O,補齊了步驟②試管1中沒有加入的液體(0.2

mL

HCl溶液)的體積,C正確;pH過低或過高酶均會失活,故步驟⑤加入HCl溶液是為了終止酶促反應,D正確。答案：B

系統(tǒng)學習(四)實驗變量的分析與實驗設計(實驗通法歸納)一、實驗變量分析實驗過程中可以變化的因素稱為變量。在生物實驗設計中對“變量”的確立、調(diào)控成為實驗設計成功與否的關鍵。1．變量類型自變量又稱實驗變量，是研究者主動操縱即實驗所探究的條件和因子，是作用于實驗對象的刺激變量，坐標中橫軸標識一般為自變量因變量又稱反應變量，是隨自變量變化而產(chǎn)生反應或發(fā)生變化的變量，應具有可測性和客觀性，坐標中縱軸標識一般為因變量無關變量無關變量又稱干擾變量、控制變量，是指與研究目標無關，但卻影響研究結(jié)果的變量——實驗時一般需控制無關變量適宜且相同2.單一變量控制原則無論一個實驗有幾個自變量，都應確定一個自變量對應觀測一個因變量，這就是單一變量原則，它是處理實驗中復雜關系的準則之一。單因子變量原則要求在實驗組和對照組的實驗中都只能有一個變量，這樣得出的實驗結(jié)果與單一變量之間就能形成一一對應關系，便于觀察實驗結(jié)果以及分析實驗結(jié)果的成因。3．無關變量要一致(等量原則)在實驗設計和操作中，要盡量減少無關變量，而且不同的實驗組中無關變量應完全相同，這樣就可排除無關變量對實驗的干擾，排除實驗偶然性，提高實驗的準確性。二、實驗設計策略1．程序2．步驟書寫3．實驗結(jié)果處理將實驗的結(jié)果用文字、曲線圖、柱形圖、表格等形式表達。[對點練習]1.(2024·廣東高考)現(xiàn)有一種天然多糖降解酶,其肽鏈由4段序列以Ce5?Ay3?Bi?CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構(gòu)建新肽鏈,并評價其催化活性,部分結(jié)果見表。關于各段序列的生物學功能