内容正文:
2027届高三一轮·生物学科·复习资料
第3单元 细胞的代谢
【体系构建】
【单元要点提示】
考点一 细胞的能量“货币”—— ATP
基础·满分练【课前回顾·自检自测】
关键点1 ATP的结构及ATP与ADP的相互转化
【必备知识】
一、ATP的结构(必修1 第86页相关信息)辨析 不同化合物中“A”的辨析
化合物
结构简式
“A”的含义
ATP
腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)
DNA
腺嘌呤脱氧核苷酸
RNA
腺嘌呤核糖核苷酸
核苷酸
腺嘌呤
(高考题组编)判断
(1)ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。( )
(2)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)(×)
(3)ATP分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键(2022·浙江1月选考,3A)(×)
(4)ATP中最靠近腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能(×)
·从结构式可知:ATP属于有机小分子。
二、细胞内ATP和ADP的相互转化——不是可逆反应
提醒:ATP与ADP转化非常迅速,相互转化始终处于动态平衡状态,这种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,体现了生物界的统一性。
这对你理解生物的进化有什么启示?
(必修1 第87页图5-4)ATP与ADP的相互转化 不是 (填“是”或“不是”)可逆反应。 原因是 从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。
(必修1 第87页图5-4)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,释放能量,以供运动之需,但人体内ATP总含量并没有太大变化,原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化,并且始终处于动态平衡之中 。
(高考题组编)判断
(1)ATP必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷,1B)( × )
(2)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器,所以不能合成ATP。( × )
(3)癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。( × )
(4)光合作用过程中既有ATP的合成,也有ATP的水解( 对 )
(5)人在剧烈运动时,骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。( × )
(6)ATP驱动肌肉运动,实现“化学能→机械能”转换( 对 )
(2024全国甲卷)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( 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
关键点2 ATP在代谢网络中的动态循环及应用
三、ATP的利用
1.ATP是细胞内的能量“货币”
提醒:ATP是细胞内流通的能量“货币”:
吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,
由ATP水解提供能量。放能反应一般与
ATP的合成相联系。
(高考题组编)判断
(1)(2024浙江卷)酒精发酵是吸能反应。( × )
(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ )
(3)细胞内利用葡萄糖合成淀粉时伴随有ATP的水解。( √ )
(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)( × )
(5)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成。( 对 )
教材实例:“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句。分析萤火虫发光的相关化学变化:
萤火虫发光属于吸能反应,与ATP的水解有关。
萤火虫发光的生物学意义是 求偶信号,有利于种群的繁衍 ,这属于生态系统信息传递过程的 物理 信息。
2.ATP的供能机制
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与特定的化学反应。
【磷酸化使蛋白质处于激活状态】
3.ATP为主动运输供能的实例
(必修1 第88页图5-7)Ca2+载体蛋白的作用是① 运输功能,运输Ca2+通过生物膜 ; ② 催化功能,作为ATP水解酶,水解ATP。
(必修1 第88页图5-7)ATP转化为ADP后,脱离下来的磷酸基团的去向有哪些?
(1)挟能量转移给其他分子,例如使蛋白质等分子磷酸化,改变其空间结构和活性。
(2)若未转移给其他分子,则形成游离的磷酸(以Pi表示)。
(高考题组编)判断
(1)ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解。( √ )
(2)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化,磷酸化后的蛋白质空间结构不会发生改变( × )
(2026安徽合肥模拟)蛋白质的磷酸化与去磷酸化作为一种“分子开关”,是生物体内普遍存在的转化过程。如图是Rb蛋白磷酸化和去磷酸化过程,下列叙述正确的是( C )
A.ATP水解导致的Rb蛋白磷酸化和构象改变一般不可恢复
B.Rb蛋白磷酸化过程中ATP中的特殊化学键全部断裂
C.ATP水解过程产生的磷酸基团还可用于ATP的再次合成
D.Rb蛋白磷酸化的过程伴随着细胞中吸能反应的进行
补充: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,调控蛋白质的活性和功能,如图所示。
(1)某种信号到达和信号减弱时发挥作用的酶分别是________________________。
(2)蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,会造成的结果是___________________
_________________________________________。
(1)蛋白激酶和蛋白磷酸酶 (2)会影响细胞信号传递,影响蛋白质功能发挥
4.ATP的功能
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
【ATP不是细胞内唯一的直接供能物质】
(2026·广东六校联考)NTP家族由ATP(三磷酸腺苷)、GTP(三磷酸鸟苷)、三磷酸尿苷(UTP)和CTP(三磷酸胞苷)构成。它们的结构只是碱基不同,如图是ATP的化学结构图,A、B表示物质,α~γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是( D )
A.物质A和B分别是腺嘌呤和核糖,A和B组成腺苷
B.许多吸能反应与ATP的水解反应相联系
C.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
D.CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和脱氧核糖构成
巩固练习——
命题角度一 ATP的结构功能与能量供应相适应
1.(2025山东聊城模拟)下图为ATP的结构示意图,b、c表示有关化学键。下列叙述错误的是( D )
A.动植物细胞中合成ATP的场所不完全相同 B.细胞内ATP的水解往往伴随着吸能反应
C.ATP的合成往往伴随着化学键c的形成 D.ATP中的“A”表示腺嘌呤核糖核苷酸
2.(2026江苏模拟)如图是ATP分子结构示意图,①③④表示组成ATP的物质或基团,②表示化学键。下列叙述正确的是( D )
A.①是腺苷,④是构成RNA的基本单位之一
B.两个相邻的③均带正电荷而相互排斥,导致②不稳定
C.ATP在细胞中通常含量极少,代谢旺盛时,含量明显增多
D.②断裂,③可与载体蛋白结合使载体蛋白磷酸化,导致其空间结构发生变化
3.(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。下列叙述错误的是( 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
命题角度二 ATP在代谢网络中的转化和利用
4.(2025·河北卷,1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是( D )
A.肌肉的收缩 B.光合作用的暗反应 C.Ca2+载体蛋白的磷酸化 D.水的光解
5.(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2min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( B )
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
6.(2026贵州模拟)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程,即“开”的过程;形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。下列有关分子开关的叙述正确的是( D )
A.蛋白质磷酸化过程是一个放能反应
B.ATP脱去两个磷酸基团后可作为T2噬菌体遗传物质的单体
C.“开”的过程所需的磷酸可来自ATP中靠近“A”的磷酸基团
D.在两种酶的作用下,细胞能对持续变化的信号做出迅速的反应
命题角度三 ATP在实际应用中的综合考查
7.(2026重庆模拟)Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子,Arf家族蛋白在与GDP结合的非活性状态和与GTP结合的活性状态之间循环(GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代)。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡,然后运输到特定的亚细胞位点。以下叙述不正确的是( D )
A.GTP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成
B.Arf由非活性状态转化为活性状态,其空间结构会发生改变
C.Arf由非活性状态转化为活性状态是一个吸能反应
D.GTP在细胞中的作用是仅参与供能
8.(2026·广东潮州市期末)ATP荧光检测法是利用荧光素对ATP进行含量测定的方法,常用来检测食品中的微生物含量。下列叙述错误的是( D )
A.检测的前提是生物细胞中含有一定量的ATP
B.荧光素发出荧光需要ATP水解提供能量
C.通过测定发光强度来测定样品中的ATP含量
D.ATP含量越高,说明待检测的食品越卫生
9.(2026河北秦皇岛模拟)技术人员研发出基于荧光素—荧光素酶体系的微生物数量快速测定方法,检测原理如图所示。下列说法错误的是( C )
A.将微生物裂解释放ATP后才能进行荧光强度的检测
B.AMP是ATP释放两个磷酸基团的产物,是RNA的单体之一
C.荧光素生成氧化荧光素发出荧光的过程,属于放能反应
D.ATP荧光检测仪不能用于检测样品中病毒的含量
10.(2025重庆卷)能量胶是马拉松运动员常用的胶状补给品,可快速供能。下表是某能量胶的营养成分表。据表分析,下列叙述正确的是( A )
A.核糖是ATP的组成成分,补充核糖有助于合成ATP
B.推测表中的碳水化合物主要是淀粉
C.比赛过程中大量出汗,少量补充能量胶即可维持水盐平衡
D.能量胶不含脂肪和蛋白质是因为它们不能为机体提供能量
命题角度四 ATP合成酶和ATP水解酶的双重功能体现
11.(2026·广东深圳高中质检)下图为生物体内“泵”的3种类型,相关叙述错误的是( A )
A.P型离子泵中的Ca2+泵磷酸化后运输Ca2+时构象不改变
B.神经细胞内高K+低Na+的环境依靠P型离子泵来维持
C.溶酶体膜上存在的V型质子泵将H+运入溶酶体
D.F型质子泵广泛分布于线粒体内膜和类囊体薄膜上
12.(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
补充:ATP合酶是一种功能复杂的蛋白质,与生物膜结合后能催化ATP的合成,其作用机理如图所示。
(1)在真核细胞中,ATP合酶主要分布于____________________(填生物膜名称)。
(2)分析此图可知H+跨越该膜的运输方式是________________,判断依据是
____________________________________________________________________。
(1)线粒体内膜、类囊体薄膜
(2)协助扩散 顺浓度梯度,需转运蛋白协助且不消耗能量
13.(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述正确的是( B )
A. 光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B. 供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C. 蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D. 供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化NADH产生大量ATP
考点二 酶的作用、本质、特性及影响酶活性的条件
基础·满分练【课前回顾·自检自测】
【必备知识】
1.细胞代谢
·定义——细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,称为细胞代谢;
·条件——离不开酶的催化
·主要场所——细胞质
·意义——细胞代谢是细胞生命活动的基础,是细胞中能量释放、储存和利用的途径
2.关于酶本质的探索过程(教材P79) 【连线】
3.酶的本质——酶是有机催化剂,是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。
判断:
(1)(2023广东卷)具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。( 对 )
(2)酶在反应完成后立即被降解。( 错 )
(3)酶在细胞内、内环境和体外都能发挥催化作用。( 对 )
(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。( 错 )
(5)酶是在核糖体上合成的生物大分子。( 错 )
(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述,正确的是( B )
A.基本单位是脱氧核苷酸
B.在细胞内或细胞外均可发挥作用
C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可发生催化反应
D.为维持较高活性,适宜在70~75 ℃下保存
(2025·山东菏泽期末)核酶是具有催化功能的小分子RNA,可通过催化靶位点RNA链中化学键的断裂,特异性地剪切底物RNA分子,从而阻断靶基因的表达。下列说法错误的是( B )
A.核酶含C、H、O、N、P五种大量元素,基本单位是核糖核苷酸
B.核酶的催化活性不受温度和酸碱度的影响
C.核酶通过特异性裂解靶RNA的磷酸二酯键起作用
D.核酶可用于治疗由DNA病毒引起的肝炎
(2025·河北卷,2)下列过程涉及酶催化作用的是( D )
A.Fe3+催化H2O2的分解 B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋 D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
4. 酶的作用及作用机理
(1)酶的作用——催化作用。
(2)酶的作用机理:
①酶催化作用的原理——降低化学反应的活化能。
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称为活化能。
③意义—— 酶的催化作用使细胞代谢可在温和条件(常温、常压)下高效地进行。
对比:
无机催化剂——降低化学反应所需的活化能,其降低活化能的效果没有酶显著;
加热——为分子提供能量,更快从常态变为活跃状态。
(加热不能降低化学反应的活化能,但可以为反应提供能量。)
判断: 酶能催化H2O2分解,是因为酶使H2O2得到了能量。( 错 )
5. 酶的特性
(1)酶具有高效性——与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。
(2)酶具有专一性
①定义——每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②意义——使细胞代谢有条不紊地进行。
③酶专一性的学说——锁钥学说认为,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。如下图所示。
A 表示 , 表示能被A催化的底物, 物质则不能被催化,酶和被催化的反应物分子均具有特定的结构。由此说明酶具有 。
酶 B C、D 专一性
(3)酶的作用条件较温和——酶的活性的高低会受到外界因素影响
①酶活性:酶催化特定化学反应的能力,可用催化某一化学反应的速率来表示。
②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(不可逆);低温条件下酶的活性会降低,但空间结构稳定(未被破坏)。
【酶适合在低温条件下储存】
③在不同生物,不同种类的酶,其最适温度和PH是不同的。
最适温度——动物体内的酶:35-40℃;植物体内的酶:40-50℃。
最适pH——动物体内的大多数酶:6.5-8.0;植物体内的酶:4.5-6.5。
判断
(1)(2024广西卷)纳米酶催化效率受pH、温度影响。( 对 )
(2)(2023浙江卷)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。( 错 )
(3)低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活。( 错 )
(4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存。( 错 )
(5)(2024新课标卷)胃液中的盐酸能为胃蛋白酶提供适宜的pH环境。( 对 )
(6)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)(×)
(2023全国乙卷)酶在细胞代谢中发挥重要作用,与无机催化剂相比,酶所具有的特性是
(答出3点即可);煮沸会使细胞研磨液
中的酶失去催化作用,其原因是高温破坏了酶的 。
高效性、专一性、作用条件温和 空间结构
(必修1 第84页相关信息)已知胃蛋白酶的最适pH约为1.5,小肠液的pH约为7.6,胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗?为什么?
不能。因为没有了适宜的pH,胃蛋白酶活性大大下降甚至失活,不再发挥作用。
(2023·广东卷)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( C )
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
6. 影响酶促反应速率的因素
在最适温度、pH下,反应物浓度对酶促化学反应速率的影响,如下图所示:
思考:
(1)若A点时温度升高10℃,曲线会发生什么变化?
(2)若B点时往反应物中加入少量同样的酶,曲线会发生什么变化?
影响酶促反应快慢(速率)的因素有:
①酶的活性(主要受温度和PH等外因影响)
②底物(反应物)的浓度
③酶的浓度
(底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积,进而影响酶促反应速率。)
(2025·浙江6月)血红素是血红蛋白的组成成分,其合成的简要过程如图所示,其中甲、乙和丙代表不同的物质,酶X能催化甲和乙转变为丙,“(-)”表示抑制作用。下列叙述正确的是( C )
A. 酶X为甲和乙的活化提供了能量
B. 与甲、乙结合后,酶X会发生不可逆的结构变化
C. 血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X 的活性
D. 随着甲和乙的浓度提高,酶X 催化反应的速率不断提高
(2025·北京卷)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息:本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶;洗涤前先浸泡15~20 min,特别脏的衣物可减少浸泡用水量;请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是( A )
A.该洗衣粉含多种酶,不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
7. 酶的抑制剂
(1)不可逆抑制剂
不可逆抑制剂与酶分子结合,过程不可逆,使酶永久失活,甚至使酶分子受到破坏,如有机磷农药抑制胆碱酯酶。
(2)可逆抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)
(2026·广东佛山一中质检)酶抑制剂能降低酶的活性,主要有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两大类。图1表示两种抑制剂的作用机理;图2为最适温度下酶促反应曲线,Km表示最大反应速率(Vmax)一半时的底物浓度。下列相关说法错误的是( A )
A.酶的合成场所是核糖体,形成过程中脱去水分子
B.竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增加底物浓度来解除
C.加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低,但Km值不变
D.Km值越小,酶与底物亲和力越高
考点三 酶的特性、影响酶活性的因素相关实验探究
1.验证酶的高效性——比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
(2)实验过程
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,说明酶具有催化作用,可加快化学反应速率;
③④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。
(3)实验变量分析
(4)实验结论:加热、FeCl3溶液、过氧化氢酶都能加快反应进行;与无机催化剂FeCl3溶液相比,过氧化氢酶的催化效率更高,即酶具有高效性。
(提醒:用酶和蒸馏水作对照只能证明酶具有催化功能,不能证明酶的高效性。)
2.探究酶的专一性——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。淀粉和蔗糖都是非还原糖,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砖红色沉淀。
(2)实验过程
(4)实验结论: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。
提醒:
①上述实验 不能 (填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定剂,原因是
碘液只能检测淀粉是否被水解,而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
②常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或者底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
③若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。
3.探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
提醒:
①探究温度对酶活性影响的实验,不宜用H2O2作反应物,因为H2O2在加热条件下会加快分解,并不能准确反映酶活性的变化。
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。
(2)实验过程
提醒: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。
(3)结论:温度对酶的活性有影响,温度偏低或偏高都会降低酶的活性。
4.探究pH对酶活性的影响
(1)反应原理: 2H2O22H2O+O2↑。
(2)鉴定原理:pH影响酶的活性从而影响O2生成量,可用气泡的产生量检验其生成量。
提醒: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,因为在酸性条件下淀粉也会被水解,从而影响实验的观察效果。
(3)实验过程:
提醒:探究pH对酶活性的影响时,必须先调节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。
(4)实验结论: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。
关键点1 教材基础实验原理和过程分析
判断
(1)比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率,可验证酶具有高效性。 ( ×)
(2)用豆浆、淀粉酶、蛋白酶探究酶的专一性,可选用双缩脲试剂进行检验。( × )
(3)探究温度对酶活性的影响时,室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混匀后,在设定温度下保温。( × )
(4)探究唾液淀粉酶活性的最适温度时,需要设置0℃、37℃和100℃三个温度进行实验。( × )
(2025江苏卷)为探究淀粉酶是否具有专一性,有同学设计了实验方案,主要步骤如表。下列相关叙述合理的是( C )
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
(2025浙江联考)为研究淀粉酶的特性,某同学设计了如下实验,下列叙述正确的是( C )
A组:1%淀粉溶液+蒸馏水
B组:1%淀粉溶液+稀释200倍的新鲜唾液
C组:2%蔗糖溶液+稀释200倍的新鲜唾液
A.该实验的目的是研究酶的高效性
B.可用碘液来检测底物是否完全分解
C.为了增加实验的严谨性,应增加一组:2%蔗糖溶液+蒸馏水
D.向淀粉溶液中加入0.3%氯化钠溶液以利于实验结果的出现,这属于对自变量的控制
(2021·高考山东卷)某兴趣小组在生物实验室中发现一酶试剂,由于标签受损,无法确定该酶的具体种类(该酶可能是淀粉酶也可能是蔗糖酶),为判断该酶的具体种类和作用条件,该小组成员给出了以下建议。下列选项中,均合理的一项是( B )
①取部分酶和少量淀粉溶液混合,一段时间后,滴加碘液检测
②取部分酶和少量蔗糖溶液混合,一段时间后,利用斐林试剂检测
③若已确定该酶是淀粉酶,可使用斐林试剂作为检测剂来探究温度对酶活性的影响
④若已确定该酶是蔗糖酶,可利用蔗糖来研究pH对酶活性的影响
A.①③ B.①②④ C.②③④ D.①②③④
关键点2 相关拓展实验探究分析
(2022·广东·高考真题)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 )
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②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70℃,最适pH9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
(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 )
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
(2023浙江卷)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。下列叙述错误的是( C )
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
1.实验设计遵循的三大基本原则 2.三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析
3.对照实验的类型及实验组、对照组的确认
4.实验设计步骤
①确定实验目的:探究/验证自变量对因变量的影响
②设计步骤
第一步:取材,等量分组、编号(注意不同实验材料“等量”的描述)
第二步:单一变量处理(自变量),其他条件相同且适宜(无关变量的控制)
第三步:观察记录结果(因变量)
③实验结果——写实验的现象
④实验结论——回归实验的目的
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