專題二　物質(zhì)跨膜運輸、酶、ATP
課前——明考向·串知識
課堂——析考點·提素能
易錯清零 1．下列有關(guān)物質(zhì)出入細胞方式的敘述，正確的有_____________①胞吞和胞吐是借助膜的融合完成的，與膜的流動性有關(guān)。②神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙時，需要載體蛋白的協(xié)助。③抑制神經(jīng)細胞膜上蛋白質(zhì)的活性，會影響興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。④當(dāng)細胞內(nèi)外存在濃度差時，細胞就會發(fā)生質(zhì)壁分離或復(fù)原。⑤RNA聚合酶和DNA聚合酶可經(jīng)核孔向細胞核內(nèi)運輸。
⑥抑制細胞膜上載體蛋白的作用不會阻礙性激素進入細胞。⑦葡萄糖進入人體細胞的方式有主動運輸和協(xié)助擴散。⑧細胞主動運輸物質(zhì)的結(jié)果是使該物質(zhì)在細胞膜內(nèi)外濃度趨于平衡。⑨植物細胞主動運輸?shù)V質(zhì)元素離子的過程只發(fā)生在活細胞中。
2．下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的有____________①光合作用中，催化ATP合成的酶分布在類囊體薄膜上。②呼吸作用中，催化ATP合成的酶分布在線粒體外膜上。③過氧化氫酶催化過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量比Fe3＋催化時要多。④消耗ATP的物質(zhì)進出細胞方式只有主動運輸。⑤細胞內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質(zhì)的參與。⑥同一個體各種體細胞中酶的種類相同、數(shù)量不同，代謝不同。⑦植物根尖細胞生成ATP的細胞器是線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)。⑧合成ATP所需能量可以是光能、化學(xué)能和熱能。⑨酶的合成需要ATP供應(yīng)能量。
1．細胞膜和其他生物膜都具有流動性和選擇透過性，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)分別是什么？提示：流動性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是組成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動的；選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要是膜上轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量。
2．設(shè)計簡單的實驗驗證從刀豆種子中提取的脲酶是蛋白質(zhì)，請說明實驗思路。提示：向脲酶溶液和蛋白質(zhì)溶液中分別加入雙縮脲試劑，若都出現(xiàn)紫色反應(yīng)，則說明脲酶是蛋白質(zhì)。3．請簡述酶制劑適于在低溫(0～4 ℃)下保存的原因。提示：在0～4 ℃時，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復(fù)，因此酶制劑適于在低溫(0～4 ℃)下保存。
4．溶菌酶為什么具有抗菌消炎作用？細菌性溶菌酶能否用于真菌感染？提示：溶菌酶能夠溶解細菌的細胞壁，起到抗菌消炎的作用。由于真菌和細菌細胞壁的成分不同以及酶具有專一性等原因，細菌性溶菌酶不能用于真菌感染。5．螢火蟲尾部的發(fā)光細胞能發(fā)出熒光的原理是什么？提示：螢火蟲尾部的發(fā)光細胞含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后被激活。在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并發(fā)出熒光。
考點一　物質(zhì)跨膜運輸(理解能力)
1．理解質(zhì)壁分離發(fā)生的條件(1)從細胞角度分析。①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物活細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。
(2)從溶液角度分析。①在一定濃度(溶質(zhì)不能透過膜)的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復(fù)原現(xiàn)象(用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原)。②在一定濃度(溶質(zhì)可透過膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原現(xiàn)象。③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。
2．物質(zhì)出入細胞方式的判斷方法
3．圖解影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?1)內(nèi)在因素物質(zhì)跨膜運輸與膜的流動性和選擇透過性有關(guān)，選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是膜上載體蛋白的種類和數(shù)量。(2)外在因素①物質(zhì)濃度(在一定濃度范圍內(nèi))
1．(2021·全國甲卷)植物的根細胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K＋?；卮鹣铝袉栴}：(1)細胞外的K＋可以跨膜進入植物的根細胞。細胞膜和核膜等共同構(gòu)成了細胞的生物膜系統(tǒng)，生物膜的結(jié)構(gòu)特點是________________ ______。
(2)細胞外的K＋能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通道是由__________復(fù)合物構(gòu)成的，其運輸?shù)奶攸c是__________________(答出1點即可)。(3)細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細胞對K＋的吸收速率降低，原因是_________________________________________________________________________________________________________。
細胞逆濃度梯度吸收K＋是主動運輸過程，需要能量，呼吸抑制劑會
影響細胞呼吸供能，故使細胞主動運輸速率降低
【解析】　(1)生物膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性。(2)離子通道是由蛋白質(zhì)復(fù)合物構(gòu)成的，一種通道只能先讓某種離子通過，而另一些離子則不容易通過，即離子通道具有選擇性。(3)細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞?？芍侵鲃舆\輸過程，主動運輸需要消耗能量，而細胞中的能量由細胞呼吸提供，因此呼吸抑制劑會影響細胞對K＋的吸收速率。
2．(2019·全國卷Ⅱ)某種H＋-ATPase是一種位于膜上的載體蛋白，具有ATP水解酶活性，能夠利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運H＋。①將某植物氣孔的保衛(wèi)細胞懸浮在一定pH的溶液中(假設(shè)細胞內(nèi)的pH高于細胞外)，置于暗中一段時間后，溶液的pH不變。②再將含有保衛(wèi)細胞的該溶液分成兩組，一組照射藍光后溶液的pH明顯降低；另一組先在溶液中加入H＋-ATPase的抑制劑(抑制ATP水解)，再用藍光照射，溶液的pH不變。根據(jù)上述實驗結(jié)果，下列推測不合理的是(　 　)
A．H＋-ATPase位于保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上，藍光能夠引起細胞內(nèi)的H＋轉(zhuǎn)運到細胞外B．藍光通過保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上的H＋-ATPase發(fā)揮作用導(dǎo)致H＋逆濃度梯度跨膜運輸C．H＋-ATPase逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運H＋所需的能量可由藍光直接提供D．溶液中的H＋不能通過自由擴散的方式透過細胞質(zhì)膜進入保衛(wèi)細胞【答案】C
【解析】　由題干可知，用藍光照射保衛(wèi)細胞的懸浮液，溶液的pH明顯降低，說明細胞內(nèi)的H＋被轉(zhuǎn)運到細胞外，A項正確。H＋運出保衛(wèi)細胞是逆濃度梯度的跨膜運輸，需要能量，因H＋-ATPase具有水解酶活性，故運輸所需能量由H＋－ATPase水解ATP提供，不由藍光直接提供，B項正確、C項錯誤。由題干可知，H＋的運輸需要載體蛋白和能量，說明H＋是通過主動運輸?shù)姆绞酵高^細胞質(zhì)膜進入保衛(wèi)細胞的，D項正確。
思維延伸：不同物質(zhì)進出細胞的方式(1)神經(jīng)元上產(chǎn)生靜息電位和動作電位時的K＋外流和Na＋內(nèi)流屬于協(xié)助擴散。(2)大多數(shù)神經(jīng)遞質(zhì)雖是小分子，但以胞吐方式通過突觸前膜。(3)同一物質(zhì)進出細胞的方式不一定相同，如：
1．(2021·浙江高三期中)將同一部位的紫色洋蔥外表皮細胞分別浸在甲、乙、丙3種溶液中，測得原生質(zhì)層的外界面與細胞壁間距離變化如圖所示，下列相關(guān)分析正確的是(　 　)
A．t0時，甲、乙溶液的濃度均小于洋蔥表皮細胞細胞液濃度B．與t0時相比，t1時乙溶液中洋蔥表皮細胞的吸水能力減弱C．丙溶液中距離未發(fā)生變化，說明丙溶液濃度過大，細胞失水死亡D．實驗結(jié)束時，甲溶液的濃度有所下降【答案】 D
【解析】　根據(jù)分析，實驗開始時，甲、乙溶液的濃度均大于洋蔥表皮細胞的細胞液濃度，導(dǎo)致細胞失水，A錯誤；t0－t1時細胞失水，細胞液濃度上升，則吸水能力增強，B錯誤；丙溶液中距離未發(fā)生變化，說明丙溶液是低滲溶液，細胞吸水或處于動態(tài)平衡，C錯誤；實驗結(jié)束時，由于洋蔥表皮細胞失水，所以甲溶液的濃度有所下降，D正確。
2．(2021·孟津縣第一高級中學(xué)高三)將黃化的豌豆莖用刀劈成對稱的兩半后，內(nèi)側(cè)為髓，外側(cè)為木質(zhì)部、形成層和韌皮部。浸沒在蒸餾水中，劈莖的兩臂向外彎曲，如圖甲所示。已知豌豆莖的橫切結(jié)構(gòu)如圖乙所示。髓由薄壁細胞構(gòu)成；形成層細胞是未成熟的細胞，無中央大液泡，在適宜條件下會分裂、分化，向內(nèi)產(chǎn)生木質(zhì)部，向外產(chǎn)生韌皮部，細胞分裂和生長所需要的營養(yǎng)從髓中獲得。下列敘述不正確的是(　 　)
A．薄壁細胞在清水中能夠發(fā)生滲透作用吸收水分B．木質(zhì)部細胞細胞壁的伸縮性比薄壁細胞細胞壁的伸縮性小C．形成層細胞在適宜濃度的蔗糖溶液中可觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象D．細胞分裂和生長所需要的營養(yǎng)從髓中獲得，導(dǎo)致髓細胞丟失營養(yǎng)物質(zhì)滲透壓下降【答案】 C
【解析】　細胞壁具有很薄的初生壁和大液泡，在清水中發(fā)生滲透作用吸水膨脹，A正確；因木質(zhì)部的細胞壁比薄壁細胞細胞壁厚，因此木質(zhì)部細胞細胞壁的伸縮性比薄壁細胞細胞壁的伸縮性小，B正確；形成層細胞是未成熟的細胞，無中央大液泡，不能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，C錯誤；因細胞分裂和生長所需要的營養(yǎng)從髓中獲得，髓細胞丟失營養(yǎng)物質(zhì)滲透壓下降，D正確。
3．(2020·山東高三模擬)如圖是細胞膜上普遍存在的鈉—鉀泵的結(jié)構(gòu)，判斷下列說法正確的是(　 　)A．該ATP酶的形狀變化為ATP的水解提供能量B．鈉—鉀泵可同時轉(zhuǎn)運Na＋和K＋，所以該載體蛋白不具有特異性C．神經(jīng)細胞Na＋排出的方式和K＋外流的方式不同D．低溫、低氧不會影響鈉—鉀泵運輸鈉、鉀離子
【解析】　ATP酶具有催化作用，可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，但是不能為ATP的水解提供能量，A錯誤；據(jù)圖分析，鈉—鉀泵在吸鉀排鈉的跨膜運輸過程，不同的部位結(jié)合了鈉離子和鉀離子，因此該載體蛋白的運輸是具有特異性的，B錯誤；神經(jīng)細胞Na＋排出的方式是主動運輸，而K＋外流的方式是協(xié)助擴散，C正確；低溫、低氧都會影響鈉—鉀泵運輸鈉、鉀離子，D錯誤。
4．(2021·河北二模)重金屬汞是一種對人體健康危害極大且污染環(huán)境持久的有毒物質(zhì)，已知Hg2＋能抑制ATP的水解。某科研小組探究了不同濃度的Hg2＋對洋蔥根尖成熟區(qū)細胞和分生區(qū)細胞吸收K＋的影響，實驗結(jié)果如表所示。下列敘述正確的是(　 　)
A．本實驗的自變量是不同濃度的Hg2＋，對照組是A1組B．僅對比A1組和B1組就可確定成熟區(qū)細胞比分生區(qū)細胞對K＋的吸收量大C．分析實驗數(shù)據(jù)可知，隨著Hg2＋濃度的升高，細胞吸收K＋的量減少D．B3組比B1組細胞內(nèi)K＋濃度減小的最可能原因是Hg2＋破壞了 K＋載體蛋白【答案】 C
【解析】　本實驗的自變量是不同濃度的Hg2＋和根尖的不同細胞，對照組是A1和B1，A錯誤；僅對比A1組和B1組，不能確定成熟區(qū)細胞與分生區(qū)細胞對K＋的吸收量大小，還需要測定細胞中起始K＋濃度，B錯誤；分析實驗數(shù)據(jù)可知，隨著Hg2＋濃度的升高，細胞吸收K＋的量減少，C正確；由題干信息可知，B3組比B1組細胞內(nèi)K＋濃度減小的最可能原因是Hg2＋抑制了ATP的水解，D錯誤。
考點二　酶(綜合運用能力)
1．表解影響酶促反應(yīng)速率因素的曲線
2．?？急赜浀?類酶(衡中學(xué)案P33)
3．圖解酶的特性及相關(guān)探究實驗
(2016·全國卷Ⅱ，29)為了研究溫度對某種酶活性的影響，設(shè)置三個實驗組：A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃)，測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖。回答下列問題：
(1)三個溫度條件下，該酶活性最高的是______組。(2)在時間t1之前，如果A組溫度提高10 ℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會________。(3)如果在時間t2時，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量________，原因是_____________ _____________________________________________________。(4)生物體內(nèi)酶的化學(xué)本質(zhì)是__________________，其特性有__________________________________。
下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會增
高效性、專一性(答出兩點即可)
【解析】　(1)在40 ℃條件下產(chǎn)物濃度達到最大值所需時間比20 ℃條件下短，且40 ℃條件下產(chǎn)物濃度最大值大于60 ℃條件下，故在三個溫度條件下，該酶活性最高的是B組。(2)在20～40 ℃范圍內(nèi)的酶活性均大于20 ℃時的酶活性，故在t1之前，如果A組溫度提高10 ℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會加快。(3)在t2時，60 ℃條件下的酶已失活，故此時增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量不會增加。(4)絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA；酶的特性包括高效性、專一性、作用條件較溫和。
(1)反應(yīng)物濃度、酶濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)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(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增加而加快，但當(dāng)反應(yīng)物達到一定濃度后，____________________限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。②圖2：在反應(yīng)物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度呈__________。
(2)溫度和pH與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系(圖3)①圖3：溫度和pH是通過影響__________來影響酶促反應(yīng)速率的；反應(yīng)物濃度和酶濃度是通過影響____________________來影響酶促反應(yīng)速率的，并不影響酶的活性。②圖3：反應(yīng)溶液pH的變化__________(填“影響”或“不影響”)酶作用的最適溫度；反應(yīng)溶液溫度的變化__________(填“改變”或“不改變”)酶作用的最適pH。
(3)反應(yīng)時間與酶促反應(yīng)的關(guān)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(yīng)的進行，__________因被消耗而減少，__________因積累而增多。③t0～t1段，因________________，所以反應(yīng)速率較高，反應(yīng)物消耗較快，生成物生成速率較快。t1～t2段，因__________________，所以反應(yīng)速率降低，反應(yīng)物消耗較慢，生成物生成速率較慢。t2時，反應(yīng)物被消耗完，生成物不再增加，此時反應(yīng)速率為0。
1．(2021·河北高三期末)如圖為溫度對酶促反應(yīng)速率影響機理的坐標(biāo)曲線，其中a表示底物分子具有的能量，b表示溫度對酶空間結(jié)構(gòu)的影響，c表示酶促反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系。下列說法正確的是(　 　)
A．酶適于低溫保存，原因是低溫時底物分子的活化能低B．酶促反應(yīng)速率是底物分子的能量與酶空間結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果C．曲線c中1、2位點的酶促反應(yīng)速率相同，酶分子活性也相同D．隨著溫度的升高，底物分子的活化能增加【答案】 B
【解析】　由圖可知，酶適于低溫保存，原因是低溫只是抑制酶活性，不會使酶變性失活，A錯誤；由圖可知，底物分子的能量與酶空間結(jié)構(gòu)都會影響酶促反應(yīng)速率，B正確；處于曲線c中1、2位點酶促反應(yīng)速率相等，但酶分子活性不一定相同，C錯誤；由圖可知，隨著溫度的升高，底物分子具有的能量增加，D錯誤。
2．(2021·黑龍江實驗中學(xué)高三二模)甲圖表示反應(yīng)物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響；乙圖表示將A、B兩種物質(zhì)混合，再在T1時加入某種酶后，A、B兩種物質(zhì)的濃度變化曲線。實驗均在最適溫度和最適pH條件下完成，下列敘述錯誤的是(　 　)
A．甲圖中反應(yīng)速率達到最大后，限制酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶的數(shù)量B．若乙圖中的物質(zhì)A是淀粉，則B可以是麥芽糖，該酶可以是唾液淀粉酶C．乙圖中T2時刻后限制酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶的活性D．甲、乙兩圖所示的實驗中，溫度和pH都屬于無關(guān)變量【答案】 C
3．(2021·重慶二模)下列關(guān)于酶實驗的敘述，正確的是(　 　)A．過氧化氫在高溫下和酶的催化下分解都加快，其原理都是降低了反應(yīng)所需要的活化能B．在探究溫度對酶活性影響時，選擇淀粉和淀粉酶作實驗材料，或者選擇過氧化氫和過氧化氫酶作實驗材料，檢測效果均可C．若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗證酶的專一性，則檢測試劑宜選用斐林試劑，不宜選用碘液D．若除酶外所有試劑均已預(yù)保溫，則在測定酶活力的實驗中，操作合理的順序應(yīng)為：加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產(chǎn)物的量
【解析】　酶促反應(yīng)的原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，但是高溫不會降低反應(yīng)所需要的活化能，A錯誤；溫度升高會使過氧化氫的分解速率升高，因此如果利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響時，改變溫度后，引起過氧化氫分解速率的因素是溫度和酶活性，有2個自變量，因此不能利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響，B錯誤；驗證酶的專一性實驗中，可以用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林試劑來進行，不可用碘液對實驗結(jié)果進行檢測，因為不管淀粉酶能否催化蔗糖分解，溶液都不變藍，C正確；在測定酶活力的實驗中，pH為
無關(guān)變量，為了排除無關(guān)變量的干擾，應(yīng)控制相同且適宜，而緩沖液能起到維持反應(yīng)液的pH恒定的作用，因此最先加入；酶具有高效性，所以在控制pH恒定的情況下，應(yīng)先加底物后加酶，讓酶促反應(yīng)在適宜的溫度下進行，一定時間后檢測產(chǎn)物的量來檢測酶的活性，故其順序應(yīng)為：加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫→計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量，D錯誤。
4．(2021·濮陽二模)研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的NaCl溶液會使酶的溶解度降低，發(fā)生鹽析現(xiàn)象，從而使酶促反應(yīng)速率降低。某實驗小組探究了不同濃度的NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率的影響，獲得的實驗結(jié)果如下表所示。請回答下列相關(guān)問題：
(1)酶催化化學(xué)反應(yīng)的效率高于無機催化劑，原因是______________ ____________________________________；該實驗中的酶促反應(yīng)速率可以用____________________________________________________表示。(2)分析表格可知，0.30 ml·L－1的NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率具有________(填“促進”或“抑制”)作用；若加水稀釋到0.15 ml·L－1，則淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率會上升，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
應(yīng)活化能的作用較無機催化劑更為顯著
單位時間內(nèi)淀粉的消耗量(或單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量)
較高濃度的NaCl溶液使酶促反應(yīng)速率降低是鹽析的結(jié)果，而鹽析并沒有使淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，故加水稀釋后鹽析作用消除，酶促反應(yīng)速率上升
(3)請在該實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計實驗進一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率的最適濃度，簡要寫出實驗思路。______________________________________________________________________________________________________________________
在NaCl溶液濃度為0.10～0.20 ml·L－1范圍內(nèi)，設(shè)置更小濃度梯度的NaCl溶液，測定不同濃度下淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率。
【解析】　(1)酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用較無機催化劑更為顯著，故酶催化化學(xué)反應(yīng)的效率高于無機催化劑；該實驗酶促反應(yīng)速率可以用單位時間內(nèi)淀粉的消耗量(或單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量)表示。(2)分析表格可知，0.30 ml·L－1的NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率是4.3，低于NaCl溶液濃度為0的對照組，故0.30 ml·L－1的NaCl溶液對淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率具有抑制作用；若加水稀釋到0.15 ml·L－1，則淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率會上升，原因是較高濃度的
NaCl溶液使酶促反應(yīng)速率降低是鹽析的結(jié)果，而鹽析并沒有使淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，故加水稀釋后鹽析作用消除，酶促反應(yīng)速率上升。(3)分析表格可知，NaCl溶液濃度在0.10 ml·L－1到0.20 ml·L－1之間，進一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率的最適濃度，在NaCl溶液濃度為0.10 ml·L－1～0.20 ml·L－1范圍內(nèi)，設(shè)置更小濃度梯度的NaCl溶液，測定不同濃度下淀粉酶催化淀粉水解的反應(yīng)速率。
考點三　ATP(理解能力)
1．圖解動植物細胞ATP的合成與水解
(3)特別說明：①植物細胞可以通過光合作用和細胞呼吸產(chǎn)生ATP，而動物細胞只能通過細胞呼吸產(chǎn)生ATP。②ATP水解釋放的能量可用于主動運輸、肌肉收縮、物質(zhì)合成、大腦思考等。③ATP與RNA的關(guān)系：ATP去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是組成RNA的基本單位之一。
2．表解細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP常見的幾個生理過程
(2020·全國卷Ⅲ)照表中內(nèi)容，圍繞真核細胞中ATP的合成來完成下表。
【解析】　(1)由反應(yīng)產(chǎn)物乙醇、CO2可知，該反應(yīng)為無氧呼吸，反應(yīng)場所為細胞質(zhì)基質(zhì)。(2)由反應(yīng)產(chǎn)物乙醇、CO2可知，該反應(yīng)為無氧呼吸。(3)由分析可知，光合作用的光反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能，儲存在ATP中。(4)由分析可知，光合作用的光反應(yīng)的產(chǎn)物為O2和NADPH。(5)由分析可知，線粒體內(nèi)進行有氧呼吸的第二階段產(chǎn)物為CO2，第三階段產(chǎn)物為H2O。
思維延伸：澄清與ATP相關(guān)的四個易錯點(1)ATP≠能量。ATP是一種高能磷酸化合物，是一種儲能物質(zhì)，不能將兩者等同起來。(2)生命活動需要消耗大量能量，但細胞中ATP含量很少。其供應(yīng)取決于ATP與ADP之間快速轉(zhuǎn)化。
(3)ATP合成往往與放能反應(yīng)(如呼吸作用)相聯(lián)系(合成ATP相當(dāng)于合成了一種高能化合物)，ATP水解往往與吸能反應(yīng)(如主動運輸、物質(zhì)合成、神經(jīng)傳導(dǎo)等)相聯(lián)系。(4)切不可認(rèn)為ATP分解大于合成或合成大于分解，事實上，ATP與ADP轉(zhuǎn)化總處于動態(tài)平衡中——耗能較多時ATP水解迅速，但其合成也迅速。
1．(2021·衡陽三模)下列關(guān)于ATP分子的敘述，正確的是(　 　)A．細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP合成的反應(yīng)相聯(lián)系B．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速率會隨細胞代謝強度變化而改變C．ATP分子是由一分子腺苷、一分子核糖和三分子磷酸連接而成D．若某物質(zhì)進出細胞時消耗ATP，則該物質(zhì)進出細胞的方式一定是主動運輸
【解析】　細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，A錯誤；細胞代謝強度增大，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速率會加快，反之亦然，B正確；一分子ATP由一分子腺苷和三分子磷酸基團連接而成，C錯誤；若某物質(zhì)進出細胞時消耗ATP，則該物質(zhì)進出細胞的方式不一定是主動運輸，如胞吐和胞吞，D錯誤。
2．(2021·盤錦模擬)下列關(guān)于蛋白質(zhì)與ATP的敘述，錯誤的是(　 　)A．膜蛋白也可以具有催化化學(xué)反應(yīng)的功能B．酶促反應(yīng)都伴隨著ATP的合成或水解C．蛋白質(zhì)的合成一定離不開ATP的水解D．細胞中合成ATP的細胞器也能水解ATP
【解析】　細胞器(如線粒體)膜上的膜蛋白，有的具有催化作用，也可以是酶，A正確；酶促反應(yīng)不一定伴隨著ATP的合成或水解，例如無氧呼吸第二階段有酶促反應(yīng)，卻無ATP的合成或水解，B錯誤；合成蛋白質(zhì)需要消耗能量，由ATP水解提供，C正確；細胞中合成ATP的細胞器有線粒體和葉綠體，都能消耗ATP，D正確。
3．(2021·西安二模)如圖為運動員在劇烈運動時骨骼肌細胞中ATP的相對含量隨時間變化的曲線。下列敘述中錯誤的是(　 　)
A．AB段的變化說明ATP快速水解，其釋放的能量可以轉(zhuǎn)換成肌肉收縮的機械能B．BC段骨骼肌細胞通過呼吸作用和磷酸肌酸的分解等過程使ATP相對含量升高C．ATP由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成D．劇烈運動時人體骨骼肌細胞可通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被釋放出來【答案】 D
【解析】　AB段的變化說明ATP快速水解，其釋放的能量可以轉(zhuǎn)換成肌肉收縮的機械能，用于肌肉收縮，A正確；劇烈運動時，ATP中的能量來自呼吸作用和磷酸肌酸的分解，進而引起ATP相對含量升高，B正確；ATP由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成，其中含有2個高能磷酸鍵，C正確；乳酸中還有大量的化學(xué)能沒有釋放出來，釋放出來的能量一少部分可以用于ATP的合成，D錯誤。
4．(2021·青島高三期中改編)某實驗小組為了探究黑藻細胞主動運輸所需ATP的來源，將等量黑藻分別置于四種實驗條件中培養(yǎng)(DNP能抑制線粒體的功能)，初始培養(yǎng)液中Cl－濃度相等，24 h后測得培養(yǎng)液中Cl－的變化量如表所示。下列分析不正確的是(　 　)
A．第1、2組說明黑藻吸收Cl－所需ATP不是來自葉綠體B．第1、2組說明黑藻細胞內(nèi)的葉綠體不能產(chǎn)生ATPC．第2、4組說明黑藻吸收Cl－所需ATP主要來自線粒體D．第3、4組細胞吸收少量Cl－所需ATP可能來自細胞質(zhì)基質(zhì)【答案】 B
【解析】　第1、2組中無論光照與否，培養(yǎng)液中Cl－變化量相同，說明黑藻吸收Cl－所需ATP不是來自葉綠體，但不能說明黑藻細胞內(nèi)的葉綠體不能產(chǎn)生ATP，A正確，B錯誤；DNP能抑制線粒體的功能，第2、4組說明黑藻吸收Cl－所需ATP主要來自線粒體，C正確；DNP能抑制線粒體的功能，第3、4組細胞吸收少量Cl－所需ATP可能來自細胞質(zhì)基質(zhì)，D正確。
1．(2021·羅平高三二模)薄荷油可以促進皮膚對藥物的吸收。為研究其作用機理，科研人員將HaCaT細胞的膜蛋白進行某種熒光標(biāo)記，用激光對膜的特定區(qū)域進行照射，使之淬滅(熒光消失)一段時間后測定相關(guān)指標(biāo)如下表所示。下列說法錯誤的是(　 　)
A．應(yīng)設(shè)置只加入DSMO的對照組B．薄荷油處理可以增加細胞膜的流動性C．細胞膜Ca2＋載體能夠?qū)a2＋由細胞外運輸?shù)郊毎麅?nèi)D．薄荷油可能通過影響物質(zhì)的跨膜運輸促進對藥物的吸收【答案】 C
【解析】　為了使實驗更有說服力，應(yīng)設(shè)置只加入DSMO的對照組，因為空白組與實驗組之間不能形成對照，A正確；根據(jù)薄荷油可以促進皮膚對藥物的吸收的作用，推測薄荷油處理可以增加細胞膜的流動性，進而促進了藥物吸收，B正確；經(jīng)過藥物處理之后，細胞膜Ca2＋載體活性下降，同時細胞內(nèi)Ca2＋濃度升高，說明Ca2＋向外轉(zhuǎn)運減少，因此可推知細胞膜Ca2＋載體能夠?qū)a2＋由細胞內(nèi)運輸?shù)郊毎猓珻錯誤；由分析可知，薄荷油可能通過影響物質(zhì)的跨膜運輸促進對藥物的吸收，D正確。
2．(2021·山東高三月考)鈣泵又稱Ca2＋—ATP水解酶，鈣泵主要存在于細胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，它將Ca2＋泵出細胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲存起來，以維持細胞質(zhì)基質(zhì)中低濃度的Ca2＋，當(dāng)細胞受到刺激時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的Ca2＋又會釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中以調(diào)節(jié)細胞的生命活動。下列相關(guān)敘述正確的是(　 　)A．鈣泵參與運輸Ca2＋的過程屬于放能反應(yīng)B．骨骼肌細胞中運輸Ca2＋的鈣泵只存在于細胞膜上C．細胞膜上的鈣泵失調(diào)可能會導(dǎo)致肌肉抽搐D．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的Ca2＋通過鈣泵釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中的過程屬于被動運輸
【解析】　鈣泵又稱Ca2＋—ATP水解酶，參與運輸Ca2＋的過程需要ATP水解供能，因此屬于吸能反應(yīng)，A錯誤；從題目中信息分析，骨骼肌細胞中運輸Ca2＋的鈣泵存在于細胞膜上和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，B錯誤；細胞膜上的鈣泵失調(diào)可能會導(dǎo)致血液中Ca2＋濃度過低，從而導(dǎo)致肌肉抽搐，C正確；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的Ca2＋濃度高于細胞質(zhì)基質(zhì)中的Ca2＋濃度，因此內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的Ca2＋釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中是經(jīng)過通道蛋白進入細胞質(zhì)基質(zhì)，不是鈣泵，不需要消耗ATP，屬于被動運輸，D錯誤。
3．(2021·重慶一中模擬)酶是細胞中重要的生物催化劑，但是酶的催化作用也可能受到一些化學(xué)物質(zhì)的抑制。例如非競爭性抑制劑能改變酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶不能與底物(反應(yīng)物)結(jié)合，從而使酶失去催化活性。下列敘述正確的是(　 　)A．非競爭性抑制劑使酶不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能B．非競爭性抑制劑對酶的抑制作用可以通過增加底物濃度的方式解除C．非競爭性抑制劑與高溫都能使酶的空間結(jié)構(gòu)改變而失去催化活性D．非競爭性抑制劑處理后的淀粉酶不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)
【解析】　酶本身不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能，而是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，A錯誤；由題干信息可知，非競爭性抑制劑能改變酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶不能與底物(反應(yīng)物)結(jié)合，從而使酶失去催化活性，故非競爭性抑制劑對酶的抑制作用不可以通過增加底物濃度的方式解除，B錯誤；非競爭性抑制劑與高溫都能使酶的空間結(jié)構(gòu)改變而失去催化活性，C正確；非競爭性抑制劑處理后的淀粉酶只是空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但是肽鍵未斷裂，故非競爭性抑制劑處理后的淀粉酶能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，D錯誤。
4．(2021·山東省實驗二模)螢火蟲尾部發(fā)光器能發(fā)光的機理如圖所示。ATP快速熒光檢測儀中含有熒光素、熒光素酶等物質(zhì)，用來快速檢測食品表面的微生物，下列說法正確的是(　 　)
A．ATP是細胞中的能量貨幣，細胞中儲存大量ATP為生命活動供能B．ATP快速熒光檢測儀只能檢測是否有微生物殘留，不能檢測數(shù)量C．ATP快速熒光檢測儀既可以檢測殘留的需氧型微生物，也可以檢測厭氧型微生物D．熒光素酶可以催化熒光素轉(zhuǎn)化為熒光素酰腺苷酸【答案】 C
【解析】　ATP是細胞中的能量貨幣，但細胞中儲存的ATP較少，需要ATP與ADP不斷轉(zhuǎn)化來為生命活動供能，A錯誤；微生物殘留量越多，產(chǎn)生的ATP越多，所發(fā)熒光強度越強，所以用熒光檢測儀也能檢測微生物的數(shù)量，B錯誤；ATP快速熒光檢測儀能檢測殘留的所有能產(chǎn)生ATP的微生物，包括需氧微生物和厭氧微生物，C正確；由圖可知，熒光素酶可以催化螢光素酰腺苷酸轉(zhuǎn)化為氧合熒光素，D錯誤。故選C。
5．(2020·江蘇高三)研究發(fā)現(xiàn)，利用不同種類蛋白酶水解大豆蛋白獲得的水解產(chǎn)物，能夠?qū)θ梭w內(nèi)的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)活性產(chǎn)生不同效果，為治療高血壓提供了新思路。下圖1表示不同蛋白酶對大豆蛋白水解度的影響，圖2表示不同蛋白酶水解產(chǎn)物對ACE活性抑制率的影響。請回答下列問題：
(1)蛋白酶能催化部分______鍵水解斷裂，產(chǎn)生__________________ ________等水解產(chǎn)物。(2)圖1說明應(yīng)選用____________酶水解大豆蛋白，而水解時間不應(yīng)超過10 h的原因是_______________________________。(3)在反應(yīng)的最初4 h內(nèi)，堿性蛋白酶和__________酶的水解產(chǎn)物對ACE活性的抑制率顯著高于其他三種酶。
10 h后大豆蛋白水解度不再升高
(4)不同蛋白酶的水解產(chǎn)物對ACE活性的抑制率存在差異，從酶的特性角度分析，主要是因為各種蛋白酶的________性導(dǎo)致產(chǎn)生的____________________不同。(5)為進一步研究大豆蛋白水解產(chǎn)物中抑制ACE活性的相關(guān)物質(zhì)，實驗設(shè)計的關(guān)鍵思路是____________________________________，單獨直接觀察它們對ACE酶活性的抑制效果。
將大豆蛋白水解的不同產(chǎn)物提取分離
【解析】　(1)蛋白質(zhì)是由氨基酸脫水縮合形成的，蛋白酶能催化部分肽鍵水解斷裂，產(chǎn)生多肽(或多肽和氨基酸)等水解產(chǎn)物。(2)由圖1可知堿性蛋白酶的水解度最高，應(yīng)選用堿性蛋白酶水解大豆蛋白，10 h后大豆蛋白水解度不再升高，因此水解時間不應(yīng)超過10 h。(3)從圖2可知，在反應(yīng)的最初4 h內(nèi)，堿性蛋白酶和胃蛋白酶的水解產(chǎn)物對ACE活性的抑制率顯著高于其他三種酶。(4)酶的專一性是指一種酶可以催化一種或少數(shù)幾種類似的底物，不同蛋白酶的水解產(chǎn)物對ACE活性的抑制率

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