2027届高三生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用学案

第三单元细胞的能量供应和利用第9讲酶【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.实验：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。【聚焦教材知识点】一、酶的本质、作用1.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验(1)实验过程试管编号试剂处理现象12mLH2O2溶液常温几乎无气泡产生22mLH2O2溶液90℃左右的水浴加热有较少气泡32mLH2O2溶液FeCl3溶液2滴有较多气泡42mLH2O2溶液新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡(2)实验结论(3)变量分析2.酶的作用机理(1)无酶催化的反应曲线是乙，有酶催化的反应曲线是甲。(2)ca段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能；ba段的含义是酶降低的活化能。(3)该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则b点在纵轴上将向上移动。(4)酶的作用原理是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶的作用更显著，催化效率更高。3.酶的作用和本质(1)关于酶本质的探索(2)酶的概念和本质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，少数酶是RNA。【高考命题关键点】比较过氧化氢在不同条件下的分解实验操作•变量控制：催化剂(FeCl3溶液、肝脏研磨液)、温度、pH。•现象观察：气泡(O2)产生速率。[典例1]某课外兴趣小组用图示实验装置比较过氧化氢在不同条件下的分解。下列有关叙述不正确的是()A.两个装置中的过氧化氢溶液要等量且不宜过多B.需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏研磨液和FeCl3溶液同时注入试管中C.FeCl3、肝脏研磨液中的过氧化氢酶都可以降低该反应的活化能D.左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，最终液面比右边高酶的作用机理曲线分析•能量图示特征：酶促反应曲线峰值低于非催化反应，但初态与终态能量差不变。•作用机制本质：通过形成酶—底物复合物稳定过渡态，改变反应路径降低能垒。[典例2]如图是蔗糖水解反应能量变化的示意图，已知H＋能催化蔗糖的水解。下列分析错误的是()A.E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖B.H＋降低的化学反应活化能的值等于(E2－E1)C.蔗糖酶使(E2－E1)的值增大，反应结束后X增多D.升高温度可通过改变酶的结构而影响酶促反应速率酶的本质•合成场所：所有酶均由活细胞产生，核糖体合成蛋白质类酶。•作用场所：既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用。[典例3](2024·河北卷)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二、酶的特性及影响酶促反应的因素1.酶的特性特性解读高效性含义与无机催化剂相比，酶的催化效率更高相关曲线作用实质酶和无机催化剂一样，只能缩短到达化学平衡所需要的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量专一性含义每一种酶只能催化一种或一类化学反应曲线及解读酶A可催化底物水解，酶B则与“无酶”相同，说明酶催化具有专一性模型及解读作用条件较温和曲线及解读在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；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；在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定酶的专一性•结构基础：活性中心空间构象决定专一性，类似锁钥匹配。•诱导契合：酶与底物接触后构象改变，动态契合催化反应。•竞争抑制：抑制剂结构与底物相似，通过抢占活性中心体现专一。[典例4]图示酶促反应过程，下列相关叙述正确的是()A.酶与底物结合时构象发生变化，产物与酶脱离后酶构象恢复B.酶是具有专一性的生物大分子，一种酶只能催化一种生化反应C.酶的活性中心与底物结合后，ATP通过磷酰基转移为反应提供活化能D.多酶片含有多种消化酶，咀嚼后服用有助于酶充分与底物结合温度与酶活性的关系•高温失活原理：破坏酶的空间结构，不可逆。•低温抑制酶的活性，但不会使其灭活，故可利用低温保存酶。[典例5]某兴趣小组探究温度对某种酶活性的影响，分别设置了甲、乙、丙3个实验组，测定不同反应时间内的产物浓度，结果如图。下列叙述错误的是()A.该酶的最适温度为40℃B.若在t1时增大丙组中反应物浓度，其反应速率将保持不变C.若在t2时增大甲组中反应物浓度，其产物浓度将增加D.若将甲组温度提高10℃，其对应曲线可能位于甲、乙之间2.影响酶促反应速率的曲线分析项目曲线分析酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线温度和pH对酶促反应速率的影响反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)底物浓度对酶促反应速率的影响酶浓度对酶促反应速率的影响三、探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素1.探究酶的专一性(1)实验步骤试管编号12注入可溶性淀粉溶液2mL—注入蔗糖溶液—2mL注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL60℃水浴保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL50～65℃水浴加热约2min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀(2)实验结果和结论：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：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。(3)上述实验中不能(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为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。2.探究酶的高效性(1)设计思路：通过比较不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率，得出结论。(2)设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长结论酶具有高效性3.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①反应原理②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断淀粉被分解的情况，进一步判断酶的活性。pH与酶活性的关系•酸碱变性机理：偏离最适pH时，酶分子的空间构象被破坏。•可逆性差异：适度偏离可恢复，极端pH导致不可逆失活。[典例6]某实验小组研究不同pH条件下新鲜的莴苣、菠菜和白菜叶片的酶提取液对过氧化氢分解速率的影响，实验结果如图所示，下列叙述错误的是()A.三种酶提取液的最适pH都在7～8B.该实验的自变量是pH和材料类型C.莴苣提取液中酶活性最强D.pH通过影响酶的活性，影响氧气生成速率探究酶的专一性实验•对照实验设计：设置同种酶＋不同底物或不同酶＋同种底物的双对照实验组。•检测指标选择：探究淀粉酶的专一性用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖。[典例7](原创＋实验探究融通)某小组为探究酶的专一性，设计了如下实验。表中“＋”表示添加，“－”表示不添加。下列叙述正确的是()试管编号122mL3％淀粉溶液＋—2mL3％蔗糖溶液—＋1mL2％淀粉酶溶液＋＋结果检测滴加斐林试剂并水浴加热实验结果砖红色无砖红色A.为增强实验说服力，应增设用蔗糖酶催化两种底物的对照组B.实验选用斐林试剂检测，说明淀粉酶能将淀粉直接水解成葡萄糖C.若将检测试剂换为碘液，则无法得出任何关于酶专一性的实验结论D.若1号试管也无砖红色沉淀，可能是淀粉溶液浓度过高导致酶失活探究温度对酶活性的影响实验•明确变量控制：自变量为温度梯度，因变量是酶活性(反应速率、产物量)，无关变量需保持一致(如pH、酶浓度等)。•温度梯度设计：应包含低温、最适温、高温(如0℃、37℃、80℃)。[典例8](原创＋实验探究融通)某研究小组以加热变性后的鸡蛋清溶液为底物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响。通过记录滤液变澄清的时间来反映反应速率，结果如下表。下列相关分析正确的是()组别12345温度/℃2737475767滤液变澄清时间/min16946＞50(未澄清)A.本实验的自变量是滤液变澄清的时间，因变量是温度B.组5反应未澄清，说明67℃条件下该蛋白酶已完全失活C.根据现有数据，可推测该蛋白酶的最适温度在47℃至57℃之间D.若在组3基础上增加酶浓度，则滤液变澄清的时间可能会缩短(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11'22'33'实验步骤一2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL可溶性淀粉溶液二在冰水中水浴5min在60℃温水中水浴5min在沸水中水浴5min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℃温水中水浴数分钟在沸水中水浴数分钟五取出试管，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，温度过高或过低都会影响酶活性4.探究pH对酶活性的影响(1)pH影响过氧化氢酶的活性，从而影响O2的生成量，可用气泡的产生量(或带火星的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。(2)方法步骤步骤项目试管1试管2试管31滴加(新鲜)肝脏研磨液2滴2滴2滴2加入蒸馏水1mL——3加入HCl溶液—1mL—4加入NaOH溶液——1mL5加入过氧化氢溶液2mL2mL2mL637℃水浴5min5min5min7(检验)放入带火星的木条能够复燃不能复燃不能复燃试管内气泡产生量较多较少较少探究pH对酶活性的影响实验•控制变量：各组pH不同，温度、酶量等需一致，且先调pH再混合酶与底物。•观测指标：如气泡产生速率或澄清度，需设置pH梯度组和空白对照。[典例9]新鲜的土豆片中含有过氧化氢酶，某兴趣小组利用土豆片上浮法探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响，将等量土豆片放入不同pH的3％H2O2溶液中，记录土豆片完全上浮到液面所需要的时间(如图)。下列说法错误的是()A.H2O2溶液的浓度属于本实验的无关变量，对实验结果没有影响B.应先用不同pH的缓冲液处理土豆片，再放入对应的H2O2溶液中C.根据实验结果可知，土豆片中过氧化氢酶的最适pH约为7D.pH为1和13时，土豆片一直没有上浮，可能与酶在该环境下已失活有关【高考命题关键点】[典例1]解析：选D。过氧化氢的量属于无关变量，无关变量要保持相同且适宜，故两个装置中的过氧化氢要等量且不宜过多，A正确。需同时挤捏两支滴管的胶头，让肝脏研磨液和FeCl3溶液同时注入过氧化氢溶液中，保证催化剂同时起作用，B正确。FeCl3、过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，降低该反应的活化能，C正确。过氧化氢酶催化效率比FeCl3高，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快；两侧过氧化氢的量相等，则产生的氧气总量一样，最终两侧液面等高，D错误。[典例2]解析：选C。蔗糖酶具有高效性，降低的活化能(E2－E1)的值更大，但由于底物的量固定，所以产物X的量不变，C错误；升高温度可能会改变酶的结构使其活性降低，从而影响酶促反应速率，D正确。[典例3]解析：选D。酶作为生物催化剂，其作用的反应物既可以是有机物，也可以是无机物，A错误；胃蛋白酶应在适宜pH、低温条件下保存，B错误；醋酸杆菌属于原核生物，无线粒体，C错误；成年牛、羊等草食类动物的肠道中含有能分解纤维素的微生物，因此从其肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。[典例4]解析：选A。据图可知，酶与底物结合时构象发生变化，酶促反应结束后，酶的结构恢复到原状，A正确；酶是具有专一性的生物大分子，一种酶只能催化一种或一类生化反应，B错误；酶的活性中心与底物结合后，不需要ATP为化学反应提供活化能，C错误；多酶片含有多种消化酶，消化酶的化学本质大多是蛋白质，咀嚼后服用，酶会被分解，所以不利于酶充分与底物结合，D错误。[典例5]解析：选A。由于温度梯度设置过少，由图无法得知该酶的最适温度为40℃，A错误；t1后丙组酶失活，即使增大丙组中反应物浓度，其反应速率也不变，B正确；t2时甲组曲线不再上升，是由于底物已经消耗完全，因此在t2时增大甲组中反应物浓度，其产物浓度将增加，C正确；据图可知，40℃酶活性高于20℃酶活性，若将甲组温度提高10℃，则其酶活性可能升高，对应的曲线可能位于甲、乙之间，D正确。[典例6]解析：选C。由图可知，三种酶提取液的pH在7～8时，过氧化氢分解速率相对较高，所以最适pH都在7～8，A正确；实验研究不同pH和不同材料(莴苣、菠菜、白菜)对过氧化氢分解速率的影响，自变量是pH和材料类型，B正确；在相同pH条件下，莴苣提取液使过氧化氢分解速率最高，但酶活性还受温度等影响，不能仅据此说莴苣提取液中酶活性最强，C错误；pH影响酶活性，进而影响过氧化氢分解(氧气生成)速率，D正确。[典例7]解析：选A。原实验只用了淀粉酶，证明了淀粉酶能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解，增设蔗糖酶的对照组(即用蔗糖酶分别催化淀粉和蔗糖)，可以形成更完整的对照，证明一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，从而更有力地证实酶的专一性，A正确；斐林试剂用于检测还原糖，淀粉被淀粉酶水解的终产物是葡萄糖(还原糖)，但水解过程会生成麦芽糖(也是还原糖)等中间产物，因此，出现砖红色沉淀只能说明有还原糖生成，不能说明淀粉被直接、完全水解成了葡萄糖，B错误；碘液用于检测淀粉，若换用碘液检测，1号试管(淀粉＋淀粉酶)不显蓝色(淀粉被水解)，2号试管(蔗糖＋淀粉酶)不显蓝色(本身无淀粉)，两者现象相同，只能说明淀粉可被淀粉酶水解，无法证明淀粉酶的专一性，C错误；底物浓度过高一般不会导致酶失活，反而可能因底物充足而使反应速率加快或使反应更彻底，1号试管无砖红色沉淀，可能的原因是酶已失活(如温度、pH不适宜)、反应时间不足或斐林试剂使用不当等，D错误。[典例8]解析：选D。本实验的目的是探究温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，而滤液变澄清的时间是反映酶活性高低的观测指标(时间越短，反应速率越快，酶活性越高)，A错误；组5在67℃条件下反应50分钟仍未澄清，说明酶活性极低，反应速率极慢，但这并不能证明酶已完全失活，也可能只是大部分失活或活性被严重抑制，仍存在极其微弱的催化能力，B错误；表中数据显示，在47℃时澄清时间最短(4min)，说明反应速率最快，57℃时澄清时间(6min)长于47℃，说明57℃时酶活性低于47℃，因此，最适温度应在37℃至57℃之间，且更接近47℃，C错误；在底物浓度充足的情况下，增加酶浓度通常会加快反应速率，从而缩短底物被完全分解(滤液变澄清)所需的时间，D正确。[典例9]解析：选A。H2O2溶液的浓度属于无关变量，无关变量会影响实验结果，要保持相同且适宜，A错误；实验应先控制自变量pH，即用不同pH的缓冲液处理土豆片，再放入对应的H2O2溶液中，B正确；从图中可知，pH约为7时，土豆片完全上浮时间最短，说明过氧化氢酶活性最高，C正确；pH为1和13时，溶液过酸或过碱，酶失活，H2O2不分解，无气体产生，土豆片一直不上浮，D正确。考点1酶的本质、作用和特性命题角度1依据某物质催化特性，推测其作为酶时的化学本质类型[典例1](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()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催化反应D.为维持较高活性，适宜在70℃～75℃下保存命题角度2依据温度对酶活性影响，说明酶作用的温和性特征[典例2](原创＋生产生活融通)红茶制作是重要的茶叶加工技术，其品质形成的关键在于多酚氧化酶(PPO)适时、适量的催化作用，主要工序包括萎凋、揉捻、发酵和高温干燥。下列有关叙述正确的是()A.揉捻工序通过外力破坏细胞结构，使PPO与液泡中的茶多酚接触，此为发酵奠定基础B.发酵车间通常保持25～30℃的适宜温度，主要是为了抑制杂菌生长，避免茶叶腐败变质C.发酵过程中，茶叶细胞呼吸产生的有机酸会导致环境pH下降，这有利于提升PPO活性D.高温干燥仅是为了快速去除茶叶中的自由水，防止霉变，与PPO酶的活性无关【高考关键能力】◎能力要语酶的本质和作用1.酶在化学反应前后保持不变，酶可以反复使用。2.一般来说，活细胞(哺乳动物成熟红细胞等除外)都能产生酶。3.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。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。◎答题思维链酶的特性1.多酚氧化酶需适宜温度、pH维持活性，高温、强酸、强碱导致失活。2.有机酸改变pH会降低酶活性(非竞争性抑制)。3.揉捻：机械破坏细胞结构释放酶与底物(液泡、溶酶体破裂)。4.发酵：控制条件促进酶促反应(最适温度、pH)。[典例1]解析：选B。耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨基酸，A错误；耐高温的DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用，B正确；缺少引物和缓冲液时反应无法启动，C错误；耐高温的DNA聚合酶虽然能在较高温度下发挥作用，但一般在低温下保存，而不是在70℃～75℃下保存，D错误。[典例2]解析：选A。在完整的植物细胞中，多酚氧化酶(PPO)和其底物茶多酚通常位于细胞的不同区域(如细胞质和液泡)，被生物膜分隔，揉捻工序通过物理外力破坏细胞膜和液泡膜等结构，消除了这种区域化分隔，使得酶与底物得以接触，从而启动氧化反应，A正确；发酵车间保持适宜温度(25～30℃)，其首要目的是维持PPO的高活性，以高效催化茶多酚转化为茶黄素、茶红素等物质，形成红茶特有的风味和色泽，B错误；酶活性受pH影响显著，PPO有其最适pH范围，发酵过程中细胞呼吸产生的有机酸会导致环境pH下降，这通常会抑制或降低PPO的活性，C错误；高温干燥工序能快速去除水分，利于保存，使PPO永久失活，精确终止发酵过程，将茶叶的色、香、味固定在理想状态，防止PPO继续作用导致茶叶过度氧化、品质下降，D错误。考点2影响酶活性的因素及曲线分析命题角度3解释酶活性曲线拐点(最适条件、失活阈值)的分子基础[典例3]为探究表面活性剂T-80对木瓜蛋白酶活性的影响，研究人员在最适温度下开展实验，结果如下图所示。据图分析相关叙述错误的是()A.本实验的自变量是T-80浓度、pH，温度是无关变量B.木瓜蛋白酶的活性随着T-80浓度的增加而下降C.适当提高反应体系的温度，图中曲线会向下移动D.T-80浓度为105mg/L、pH为9.5时，木瓜蛋白酶因肽键断裂而失活◎答题思维链1.明确实验变量：先区分自变量、因变量、无关变量，排除变量判断错误选项。2.析曲线逻辑：结合横坐标(自变量)与纵坐标(酶活性)，看数据趋势是否与选项描述一致，排查趋势解读偏差的选项。3.关联酶特性：依据酶活性受温度、pH影响的规律及失活机制，排除违背酶本质的选项。[典例3]解析：选D。从图中看出，实验自变量是T-80浓度、pH，温度属于无关变量，保持相同且适宜，A正确；从图中看出，随着T-80浓度增加，酶活性相对值不断降低，B正确；本实验是在最适温度下开展的，若提高反应体系的温度，酶活性降低，图中曲线会向下移动，C正确；T-80浓度为105mg/L、pH为9.5时，木瓜蛋白酶空间结构发生改变，即发生变性，但肽键没有断裂，D错误。考点3探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素命题角度4设计实验方案，探究某未知因素对酶活性的影响[典例4](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()步骤甲组乙组丙组①加入2mL淀粉溶液加入2mL淀粉溶液加入2mL蔗糖溶液②加入2mL淀粉酶溶液加入2mL蒸馏水？③60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热A.丙组步骤②应加入2mL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◎答题思维链1.定目的：明确验证酶特性(专一性、高效性)或探究条件(pH、温度)。2.控变量：区分自变量(酶、底物)、因变量(反应速率)、无关变量(浓度、时间)。3.设对照：空白对照(蒸馏水)、阳性对照(标准反应)、实验组。4.析结果：结合显色、沉淀现象，排除干扰，推导酶活性结论。[典例4]解析：选C。丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液，而非蔗糖酶溶液。验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性，A错误。第一次60℃水浴是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴是斐林试剂与还原糖反应的条件，B错误。乙组(淀粉＋蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉是否含还原糖，C正确。甲组(淀粉＋淀粉酶)水解产物为葡萄糖(还原糖)，与斐林试剂在水浴条件下呈砖红色；丙组(蔗糖＋淀粉酶)无水解产物，故丙组为蓝色，D错误。1.(原创＋跨模块融通)科学家发现四膜虫rRNA前体可作为核酶，能自我催化完成剪接，该过程无需蛋白质参与。核酶的发现对理解生命起源和设计靶向RNA的药物具有重要意义。下列有关核酶的叙述，正确的是()A.核酶的基本单位是核糖核苷酸，其合成场所与发挥作用场所相同B.核酶能降低化学反应的活化能，其催化活性受温度、pH的影响C.核酶能特异性切割底物RNA，其作用机理是断裂目的基因的氢键D.核酶与蛋白酶均能与双缩脲试剂发生紫色反应，以证明其化学本质解析：选B。核酶的本质是RNA，其基本单位是核糖核苷酸，在细胞核(或拟核)中通过转录过程合成，有些核酶(如四膜虫rRNA前体)发挥作用的场所就是其合成场所，即在原位进行催化，有些核酶(如RNaseP)是作用于其他RNA分子，不止在细胞核中发挥作用，A错误；核酶作为生物催化剂，与普通酶一样，通过降低化学反应的活化能来加速反应，同时，其空间结构(决定催化活性)也会受到温度、pH等环境因素的影响，存在最适条件，B正确；核酶催化的是磷酸二酯键的断裂和连接，从而实现RNA的切割与连接，C错误；双缩脲试剂用于检测蛋白质，核酶的化学本质是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。2.(跨模块融通)酶促反应的终产物浓度过高时会与酶结合，从而抑制反应的进行，称为反馈抑制。下图表示细胞内异亮氨酸的合成和调节过程，下列有关叙述正确的是()A.异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合形成酶—底物复合物B.②结构的改变不会影响苏氨酸脱氢酶的催化活性C.增大细胞内苏氨酸的浓度不能解除反馈抑制D.利用蛋白质工程改变结构①可解除反馈抑制解析：选C。异亮氨酸是终产物，它与苏氨酸脱氢酶结合不是形成酶—底物复合物，而是抑制酶的活性，酶—底物复合物是酶与底物苏氨酸结合形成的，A错误；②结构是异亮氨酸与苏氨酸脱氢酶结合的位点，当异亮氨酸与②结合后会改变酶的空间结构，进而影响苏氨酸脱氢酶的催化活性，B错误；反馈抑制是异亮氨酸(终产物)浓度过高与酶结合导致的，增大细胞内苏氨酸(底物)的浓度，并不能解除异亮氨酸对酶的抑制作用，即不能解除反馈抑制，C正确；结构①是酶与底物结合的位点，利用蛋白质工程改变结构①会影响酶与底物苏氨酸的结合，而不是解除反馈抑制，解除反馈抑制应改变结构②与终产物结合的部位，D错误。精练9酶(选择题每题5分)【基础过关练】考点1酶的本质、作用和特性1.氨基酸的化学性质稳定，某些氨基酸与磷酸作用生成的磷酰化氨基酸具有催化功能，被称为“微型酶”。“微型酶”与氨基酸作用时，会形成二肽并释放出磷酸。下列相关说法正确的是()A.“微型酶”只含有C、H、O、N四种元素B.“微型酶”在催化反应前后保持自身不变C.“微型酶”催化反应一定在较温和的条件下进行D.“微型酶”与腺苷作用，可能形成腺嘌呤核糖核苷酸并释放出氨基酸解析：选D。某些氨基酸与磷酸作用生成的磷酰化氨基酸具有催化功能，被称为“微型酶”，故“微型酶”至少还含有P元素，A错误；“微型酶”与氨基酸作用时，会形成二肽并释放出磷酸，故催化反应前后结构发生变化，B错误；“微型酶”催化反应不一定在较温和条件下进行，如胃蛋白酶的作用条件是酸性，耐高温的DNA聚合酶作用条件是高温，C错误；“微型酶”与氨基酸作用时，会形成二肽并释放出磷酸，“微型酶”与腺苷(腺嘌呤与核糖组成)作用，可能形成腺嘌呤核糖核苷酸并释放出氨基酸，D正确。2.(2025·陕西咸阳质量检测)纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。纳米材料本身化学惰性强，不具备生物效应，其表面通过修饰一些酶或其他催化基团，可获得催化功能。下列叙述错误的是()A.纳米酶催化活性不受pH、温度而受纳米材料尺寸、形状的影响B.纳米酶的催化功能表现为其可降低相关化学反应所需的活化能C.纳米酶催化活性来自其表面修饰的化学物质，而非纳米材料本身D.纳米酶具有催化效率高、稳定性强等特点与其结构特点有关解析：选A。常规酶的活性受pH、温度影响，而纳米酶表面修饰了酶或其他催化基因，因此仍会受到pH、温度影响，A错误；酶的作用机理是降低相关化学反应所需的活化能，B正确；纳米材料本身不具备生物效应，纳米酶的催化作用来自纳米材料表面的一些酶或其他催化基团，C正确；纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶，纳米材料本身化学惰性强，可推测纳米酶具有催化效率高、稳定性强等特点，D正确。考点2影响酶活性的因素及曲线分析3.人们常用淡盐水浸泡菠萝之后再食用，可有效减轻“扎嘴”现象。有研究小组认为淡盐水缓解“扎嘴”现象可能与菠萝蛋白酶有关，并设计了相关实验，实验结果如下(吸光值越大，则酶的活性越高)。有关说法正确的是()A.生活中用盐水浸泡菠萝，浓度越高，口感越佳B.本实验中温度为无关变量，温度的变化对实验结果无影响C.适当的盐水浸泡可降低菠萝蛋白酶的活性，加食醋也可能获得相似效果D.本实验可利用双缩脲试剂检测酶活性，盐水处理后酶与双缩脲试剂的反应减弱或消失解析：选C。与NaCl溶液为0时比较可知，在一定浓度范围内，随着NaCl浓度升高，菠萝蛋白酶的活性逐渐减弱，但无法推测浓度越高，酶活性越低，口感越佳，A错误；温度属于无关变量，但对实验结果有影响，B错误；适当的盐水浸泡可改变酶的空间结构，降低菠萝蛋白酶的活性，加食醋也可以改变酶的空间结构，也可能获得相似效果，C正确；酶活性减弱是由于空间结构发生改变，但肽键未变，只要有两个及以上的肽键就可以与双缩脲试剂发生紫色反应，因此本实验不可以利用双缩脲试剂检测酶活性，D错误。考点3探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素4.下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，最合理的是()A.“探究pH对胰蛋白酶活性影响”实验中，用双缩脲试剂检测蛋白质的水解情况B.“探究温度对酶活性的影响”实验中，分别调好H2O2和过氧化氢酶的温度再混匀C.“探究酶的专一性”的实验中选择淀粉酶、淀粉、蔗糖和碘液作为实验材料D.“证明酶具有高效性”的实验中选择过氧化氢酶、H2O2、FeCl3溶液等作为实验材料解析：选D。“探究pH对胰蛋白酶活性影响”实验中，不能用双缩脲试剂检测蛋白质的水解情况，因为胰蛋白酶本身的化学成分也是蛋白质，A错误；“探究温度对酶活性的影响”实验中，不能用H2O2和过氧化氢酶作为实验材料进行验证，因为过氧化氢的分解本身就会受到温度的影响，B错误；“探究酶的专一性”的实验中选择淀粉酶、淀粉、蔗糖为实验材料，但不能用碘液作为检测的试剂，因为碘液无法检测出蔗糖是否被水解，C错误；“证明酶具有高效性”的实验中选择过氧化氢酶、H2O2、FeCl3溶液等作为实验材料是合理的，因为酶的高效性是指酶与无机催化剂相比表现的特性，D正确。【能力提升练】5.(2025·安徽阜阳模拟)柚苷酶常用于柚子汁脱苦处理，其同时具有α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的活性位点，可将苦味物质柚皮苷逐步分解为无苦味的葡萄糖和柚皮素，原理如图。下列相关叙述正确的是()A.单位时间内柚皮苷的消耗量可表示β-D-葡萄糖苷酶的活性B.柚苷酶同时具有两种酶的活性位点，不具有专一性C.催化时酶的空间结构发生变化，不会导致酶失活D.加入柚苷酶可较快的去除苦味体现了酶具有高效性解析：选C。β-D-葡萄糖苷酶作用的底物是普鲁宁，单位时间内柚皮苷的消耗量可表示α-L-鼠李糖苷酶的活性，A错误；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，柚苷酶虽然同时具有两种酶的活性位点，但其仍具有专一性，B错误；与无机催化剂相比，酶具有高效性，此题并没有与无机催化剂对比，不能体现酶的高效性，D错误。6.温度是影响酶促反应速率的重要因素。图中直线a表示反应物分子具有的能量与温度的关系，曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系。将这两个作用叠加在一起，使得酶促反应速率与温度关系呈曲线c。下列相关叙述错误的是()A.在一定温度范围内，温度越高，反应物分子具有的能量越多B.低温条件下，酶的空间结构稳定性高，适合保存酶C.在t1、t2温度条件下，酶降低的活化能相同D.酶促反应速率是反应物分子能量和酶空间结构共同作用的结果解析：选C。直线a表示反应物分子具有的能量与温度的关系，两者呈正相关，在一定温度范围内，温度越高，反应物分子具有的能量越多，A正确；结合曲线b分析，低温条件下，酶的空间结构稳定性高，酶活性受到抑制，温度较高时，酶的空间结构稳定性低，故低温适合保存酶，B正确；在t1、t2温度条件下，酶促反应速率相同，但是底物分子具有的能量不同，故酶降低的活化能不同，C错误；曲线c是直线a(反应物分子具有的能量)和曲线b(酶的空间结构稳定性)叠加的结果，表明酶促反应速率受温度双重影响，即温度既通过提高反应物能量加速反应，又通过影响酶结构稳定性改变酶活性，因此酶促反应速率是反应物分子能量和酶空间结构共同作用的结果，D正确。第10讲细胞的能量“货币”ATP【课标要求】解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。【聚焦教材知识点】一、ATP是一种高能磷酸化合物1.ATP的中文名称：腺苷三磷酸。2.ATP的元素组成：C、H、O、N、P。3.ATP结构简式：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(这种化学键不稳定)。4.ATP和ADP的结构5.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用1.ATP和ADP的相互转化2.ATP的利用(1)ATP为主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等生命活动提供能量。(2)吸能反应(如生物大分子的合成)一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应(如能源物质的氧化分解)一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存于ATP中。(3)ATP水解供能往往会发生磷酸化，伴随着能量的转移，如载体蛋白磷酸化，同时被磷酸化的蛋白质空间结构和活性会发生改变。【高考命题关键点】ATP的结构•组成：腺苷(腺嘌呤＋核糖)＋三磷酸基团。•功能基础：水解末端磷酸键释放能量。[典例1]下图为ATP分子结构示意图，①③表示基团，②④表示化学键，相关叙述错误的是()A.①为腺嘌呤，即ATP中的“A”B.②为特殊的化学键，其断裂往往与细胞中的吸能反应相联系C.③为磷酸基团，其脱离后可使蛋白质等分子磷酸化D.④为特殊的化学键，其断裂后形成的化合物之一是组成RNA的基本单位ATP和ADP的相互转化•ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。•ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。[典例2](原创＋跨模块融通)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下图简要展示了细胞内ATP与ADP的相互转化及其与部分代谢过程的联系。下列相关叙述正确的是()A.过程①可表示光合作用中光反应阶段，该过程合成的ATP全部用于C3的还原B.过程②表示ATP的水解，一般与放能反应相联系C.剧烈运动时，肌细胞中ATP与ADP的转化速率显著加快，但ATP的含量保持动态平衡D.从原核细胞到真核细胞，ATP与ADP的相互转化机制完全不同，这体现了生物的多样性【高考命题关键点】[典例1]解析：选A。①为腺嘌呤，ATP中的“A”为腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖组成，A错误；②为特殊的化学键，其断裂会释放能量，往往与细胞中的吸能反应相联系，B正确；③为磷酸基团，其脱离后可使蛋白质等分子磷酸化，被磷酸化的蛋白质空间结构发生变化，活性也被改变，C正确；④为特殊的化学键，其断裂后形成的化合物之一AMP(AMP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸基团组成)又叫腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位，D正确。[典例2]解析：选C。过程①是合成ATP的过程，在光合作用中对应光反应阶段，该ATP主要用于C3还原，A错误；过程②是ATP水解供能的过程，通常与吸能反应相联系，B错误；剧烈运动时，细胞耗能急剧增加，ATP迅速水解为ADP和Pi，同时ADP和Pi也迅速利用呼吸作用释放的能量重新合成ATP，这个转化速率非常快，使得ATP的含量在一个较低的水平上维持动态平衡，从而保证能量的持续供应，C正确；从原核细胞到真核细胞，ATP与ADP相互转化的分子机制(ATP水解与合成)是高度保守和相同的，都涉及高能磷酸键的断裂与形成，D错误。考点ATP的结构和功能命题角度1结合ATP分子结构示意图，阐释其特殊化学键与供能的关联[典例1]如图表示ATP的结构，相关叙述正确的是()A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量B.α和β位磷酸基团之间的化学键不能断裂C.用γ位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNAD.细胞中ATP的合成速度快、含量高命题角度2依据ATP与ADP转化示意图，分析二者的相互转化[典例2]如图是生物界中能量“通货”——ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是()A.图中的M指的是腺苷，N指的是核糖B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐D.ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要【高考关键能力】◎答案术语ATP的四种描述◎破题路径ATP与ADP的相互转化[典例1]解析：选A。ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离，ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；α和β位磷酸基团之间的化学键断裂形成AMP，AMP是构成RNA的基本单位，所以α和β位磷酸基团之间的化学键可以断裂，B错误；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，C错误；ATP在细胞中的含量低，但合成速度快，D错误。[典例2]解析：选B。题图中M指的是腺嘌呤，A错误；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B正确；如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应及叶绿体自身消耗，不能用于胞吞和胞吐，C错误；ATP的合成和水解均需要酶的催化，D错误。1.(模块内融通)ATP和酶是细胞代谢不可缺少的物质，相关叙述正确的是()A.细胞中的需能反应都由ATP直接供能B.当酶变性失活时，其空间结构才会发生改变C.能合成ATP的细胞都能合成酶D.ATP脱去两个磷酸基团后形成的物质，可参与某些酶的合成解析：选D。细胞中的需能反应主要由ATP直接供能，但并非“全部”，如某些反应也可由其他高能磷酸化合物供能，A错误；酶变性失活时其空间结构会发生变化，在正常催化过程中也会发生空间结构的改变，B错误；哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体和核糖体等，且核糖体是蛋白质的合成场所，因此该细胞可通过无氧呼吸产生ATP，但不能合成酶，C错误；ATP脱去两个磷酸基团后形成腺嘌呤核糖核苷酸，它是RNA的基本组成单位之一，可参与某些起催化作用的RNA的合成，D正确。2.(模块内融通)蛋白质分子的磷酸化与去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列相关叙述正确的是()A.蛋白激酶使蛋白质发生去磷酸化而失去活性B.磷酸化的蛋白质的磷酸基团可能来自ATP的合成C.蛋白质磷酸化和去磷酸化过程都伴随着空间结构的改变D.Na＋－K＋泵运输Na＋和K＋过程中不会发生图示两个过程解析：选C。蛋白磷酸酶使蛋白质发生去磷酸化而失去活性，A错误；磷酸化的蛋白质的磷酸基团可能来自ATP的水解，B错误；蛋白质磷酸化和去磷酸化过程都导致空间结构发生改变，C正确；Na＋－K＋泵运输Na＋和K＋的方式为主动运输，需ATP水解供能，过程中会发生蛋白质磷酸化和去磷酸化两个过程，D错误。精练10细胞的能量“货币”ATP(选择题每题5分)【基础过关练】考点ATP的结构和功能1.ATP是细胞内流通的能量“货币”，其合成和水解与多种生理过程有关。下列关于ATP的叙述，正确的是()A.ATP是生命活动的直接能源物质，脱去1个磷酸基团后形成腺苷B.ATP的合成常与吸能反应相联系，所需能量由磷酸(Pi)提供C.代谢旺盛的细胞中含有大量ATP，且ATP与ADP能迅速相互转化D.ATP末端脱离的磷酸基团与载体蛋白结合，使载体蛋白空间结构改变解析：选D。ATP是细胞生命活动的直接能源物质，脱去3个磷酸基团后形成腺苷，A错误；合成ATP所需的能量来自光能或有机物氧化分解释放的化学能，B错误；ATP在细胞中含量较少，但是ATP与ADP能迅速相互转化并处于动态平衡，C错误；ATP水解释放的磷酸基团挟能量与载体蛋白结合，使蛋白质等分子的空间结构发生变化，从而导致活性也被改变，D正确。2.ATP可直接给细胞的生命活动提供能量，下列关于ATP的叙述，正确的是()A.生命活动旺盛的细胞中ATP的含量较多B.生物体内ADP转化成ATP所需要的能量都来自细胞呼吸C.ATP水解掉2个磷酸基团后为构成RNA的基本组成单位之一D.酵母菌只有在缺氧的条件下，其细胞质基质中才能形成ATP解析：选C。ATP在细胞内含量不高，生命活动旺盛的细胞中ATP与ADP转化速度较快，A错误；生物体内ADP转化成ATP所需要能量可来自细胞呼吸、光合作用及化能合成作用，B错误；ATP水解掉2个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本组成单位之一，C正确；细胞质基质是酵母菌有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段的场所，不管是否缺氧，其细胞质基质中都能形成ATP，D错误。3.在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧核糖)上三个磷酸基团所处位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。下列说法错误的是()A.主动运输所需能量来自ATP“γ”位和“β”位前的特殊化学键断裂释放的能量B.若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上C.将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，所得物质是RNA的单体之一D.ATP、dATP和磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P解析：选A。ATP中远离腺苷的那个特殊的化学键容易断裂释放能量，主动运输是个耗能的过程，该过程所需能量来自ATP“γ”位前的特殊化学键断裂释放的能量，A错误；若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，即将32P标记到新合成的DNA分子上，要把dATP中的“β”和“γ”磷酸基团水解，形成的dA－Pα才是合成DNA的原料之一，故带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上，B正确；将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，则留下的是一分子的腺嘌呤、一分子的核糖和一分子的磷酸，为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的单体之一，C正确；ATP、dATP和磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P，D正确。4.(2026·安徽淮北模拟)磷酸肌酸(C－P)是一种存在于肌细胞中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，这样可以在短时间内维持细胞中ATP含量的相对稳定。下列叙述错误的是()A.磷酸肌酸转移磷酸基团的过程是放能反应B.磷酸肌酸是能量的一种储存形式，但不能直接为肌肉细胞供能C.剧烈运动时，肌细胞中磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所升高D.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联解析：选C。磷酸肌酸能在肌酸激酶催化下，将其磷酸基团转移至ADP分子上，生成ATP，故磷酸肌酸转移磷酸基团是放能反应，A正确；磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能，直接能源物质是ATP，B正确；剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C错误；据题干可知，磷酸肌酸(C－P)＋ADP→ATP＋肌酸(C)，故磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联，D正确。5.cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示。下列分析错误的是()A.cAMP与脂肪分子所含的元素种类不相同B.虚线框中的成分和ATP中的“A”是同一物质C.未环化的AMP可作为RNA的基本组成单位D.ATP在形成cAMP的过程中，初期会释放能量解析：选B。cAMP所含的元素种类是C、H、O、N、P，脂肪只含有C、H、O三种元素，A正确；虚线框中的成分是腺嘌呤，ATP中的“A”是腺苷，B错误；未环化的AMP是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA的基本组成单位，C正确；ATP在形成cAMP的过程中，初期会断裂特殊化学键，释放能量，D正确。【能力提升练】6.活鱼宰杀后，鱼肉中的ATP会逐步降解并转化为肌苷酸(IMP)，IMP在酸性磷酸酶(ACP)等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，过程如图所示。IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味。下列叙述正确的是()A.ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸，都是RNA的基本单位B.ATP在细胞中含量丰富，能持续为IMP的生成提供能量C.腺苷脱氢酶、ACP、酶X都能为化学反应提供活化能D.在IMP降解前有效抑制ACP的活性是鱼肉保持鲜味的思路解析：选D。ATP水解脱去两个磷酸基团后成为AMP，AMP是RNA的基本单位，A错误；细胞内ATP与ADP之间的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，所以细胞内ATP含量少也能满足细胞对能量的需求，B错误；酶起催化作用时，降低化学反应所需活化能，不是为化学反应提供活化能，C错误；IMP在ACP等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味，故在IMP降解前有效抑制ACP的活性可使鱼肉保持鲜味，D正确。7.(2025·河南漯河模拟)ATP是细胞的能量“货币”，还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是()A.ATP通过途径①转运到细胞外的过程要与通道蛋白结合B.ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变C.ATP作为神经递质经途径③排出，既消耗能量也需要载体D.ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的特殊化学键中解析：选B。ATP经过途径①是不需要与通道蛋白结合的，属于协助扩散，不消耗能量，A错误；ATP通过途径②转运到细胞外时需要与载体蛋白结合，会发生载体蛋白构象的改变，B正确；若ATP作为神经递质，需要经过途径③(胞吐)的方式，该方式需要消耗能量但不需要载体，C错误；ATP的能量主要贮存在相邻的磷酸基团之间的特殊化学键中，D错误。第11讲细胞呼吸的方式【课标要求】说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。【聚焦教材知识点】一、有氧呼吸1.概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。2.场所及过程3.写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：。4.能量的释放及其特点(1)葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。(2)特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，彻底氧化分解。二、无氧呼吸1.概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。【点睛】三看法理解无氧呼吸的概念【高考命题关键点】有氧呼吸的场所及阶段•真核细胞在细胞质基质和线粒体完成(原核细胞在细胞膜和细胞质基质)。•CO2只在第二阶段产生，H2O只在第三阶段产生。•H2O的消耗只发生在第二阶段，O2的消耗仅发生在第三阶段。[典例1]细胞生命活动需要能量，如图为细胞内有机物分解并释放能量的过程图，①②③代表场所，甲、乙代表物质。下列叙述错误的是()A.甲、乙分别代表[H]、丙酮酸B.①和②所含酶的种类不同C.②为线粒体基质，其进行的反应需要水D.③中产生的ATP比①②中产生的ATP之和还要多无氧呼吸反应阶段与产物特异性•糖酵解阶段(细胞质基质)：与有氧呼吸完全相同。•乳酸发酵(动物、乳酸菌)：丙酮酸→乳酸(无CO2释放)。•酒精发酵(酵母菌、植物)：丙酮酸→酒精＋CO2。2.过程三、细胞呼吸1.概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较3.细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源与去路物质来源去路[H](NADH)有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：NADH与O2结合生成水，再生为NAD＋；无氧呼吸：还原丙酮酸，再生为NAD＋ATP有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动[典例2]在无氧条件下，乳酸积累过多会引起机体酸中毒。研究发现，金鱼体细胞中存在产乳酸和产酒精两种无氧呼吸途径。下列有关叙述错误的是()A.金鱼体细胞产生乳酸或酒精的场所都是细胞质基质B.推测金鱼体细胞中的产酒精途径有利于避免酸中毒C.金鱼体细胞有氧呼吸时既有水的参与也有水的生成D.检测到金鱼有CO2的呼出表明其细胞内有酒精的生成细胞呼吸过程阶段辨析•区分细胞呼吸各阶段发生的具体位置(细胞质基质与线粒体)及对应反应特征。•气体交换规律：通过O2吸收量与CO2释放量比值判断细胞呼吸类型及底物种类。[典例3](2025·山东卷)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是()A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADHD.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失细胞呼吸是细胞代谢的枢纽•丙酮酸是关键中间产物：有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段均产生丙酮酸。•中间产物联系代谢网络：丙酮酸可转化为氨基酸或脂肪。[典例4](原创＋跨模块融通)细胞呼吸不仅是能量代谢的核心，其产生的多种中间产物(如丙酮酸、乙酰辅酶A4.三依据判断细胞呼吸的方式5.意义(1)为生物体提供能量。细胞呼吸是ATP的主要来源。(2)生物体代谢的枢纽，细胞有氧呼吸过程中产生的中间产物(三羧酸循环能产生许多中间产物)可以转化为非糖物质，将蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来。等)更构成了细胞内糖类、脂质和蛋白质三大营养物质相互转化的代谢网络枢纽。下列相关叙述错误的是()A.糖类充足时，其分解产生的中间产物可转化为脂肪，该过程主要发生在肝脏和脂肪细胞B.脂肪一般不能大量转化为糖类，因为动物体内缺乏将乙酰辅酶A净转变为丙酮酸的酶C.蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨基后，其碳骨架可进入呼吸途径，而氨基可转变成尿素D.细胞呼吸产生的ATP和NADH，分别为基因的转录和翻译过程直接提供能量和原料【高考命题关键点】[典例1]解析：选A。分析题图可知，甲物质表示丙酮酸，乙物质表示[H]，其中丙酮酸在①(细胞质基质)中产生，在②(线粒体基质)中被消耗，[H]在③(线粒体内膜)上被消耗，A错误；①为细胞质基质，进行有氧呼吸第一阶段，②为线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段，①和②所含酶的种类不同，B正确；②为线粒体基质，在②中进行有氧呼吸第二阶段，该阶段的反应需要消耗水，C正确；③为线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段，能产生大量的ATP，比①②中产生的ATP之和还要多，D正确。[典例2]解析：选D。无氧呼吸的场所在细胞质基质，A正确；在无氧条件下，乳酸积累过多会引起机体酸中毒，细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，避免细胞酸中毒，B正确；有氧呼吸第二阶段有水参与，第三阶段有水生成，C正确；检测到金鱼有CO2的呼出，其细胞内可能进行产酒精的无氧呼吸，也有可能进行有氧呼吸，D错误。[典例3]解析：选B。有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与，第三阶段需要氧气作为原料，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生二氧化碳、[H]，释放少量能量，B正确；无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误；经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或酒精中，只释放出少量能量，D错误。[典例4]解析：选D。当糖类摄入超过能量消耗时，糖代谢产生的中间产物可以作为原料，在体内(特别是肝脏和脂肪细胞)合成脂肪储存起来，A正确；在糖代谢中，丙酮酸可以氧化脱羧生成乙酰辅酶A，但乙酰辅酶A不能逆向反应生成丙酮酸，脂肪分解产生的甘油可转化为糖，但脂肪酸β-氧化产生的大量乙酰辅酶A主要进入三羧酸循环氧化供能，无法净合成葡萄糖，因此，脂肪不能大量转变为糖类，B正确；蛋白质分解为氨基酸后，可通过脱氨基作用产生含氮部分(氨基)和不含氮部分(碳骨架)，碳骨架可进入细胞呼吸的不同阶段(如丙酮酸、乙酰辅酶A、三羧酸循环中间体)氧化供能或转化为糖、脂肪，而氨基在哺乳动物体内主要最终在肝脏合成尿素排出体外，C正确；ATP可以为基因的转录和翻译过程直接供能，NADH主要在线粒体中通过电子传递链氧化，产生ATP，它本身并不直接作为转录或翻译的原料，翻译的原料是氨基酸，转录的原料是核糖核苷酸，D错误。考点1有氧呼吸命题角度1结合线粒体的功能，推导有氧呼吸不同阶段的能量转化与反应过程[典例1](2025·北京卷)如图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是()选项部位1部位2部位3部位4A大量少量少量无B大量大量少量无C少量大量无少量D少量无大量大量[典例2](2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是()A.该细胞器既产生ATP也消耗ATPB.①②分布的蛋白质有所不同C.有氧呼吸第一阶段发生在③D.②③分别是消耗O2、产生CO2的场所命题角度2关联物质传递路径，分析电子传递链与氧化磷酸化的耦合关系及场所[典例3](2025·江苏镇江丹阳学情调研)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H＋势能差，驱动ATP合酶顺H＋浓度梯度运输，同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是()A.复合物Ⅳ可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上B.在嵴结构周围的线粒体基质中，H＋的浓度较高C.ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成D.若UCP运输的H＋增多，则细胞合成的ATP可能会减少【高考关键能力】◎能力要语嵴1.线粒体内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。2.嵴的周围充满了液态的基质。3.线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。◎答题思维链有氧呼吸的三个阶段1.有氧呼吸第一阶段→发生在细胞质基质中→释放少量能量。2.有氧呼吸第二阶段→发生在线粒体基质中→释放少量能量。3.有氧呼吸第三阶段→发生在线粒体内膜→释放大量能量。◎答案术语有氧呼吸的易误点1.勿将有氧呼吸第一阶段写成“在线粒体”。2.勿写“CO2在线粒体产生”(需明确基质)，强调葡萄糖不进入线粒体。3.[H]代表还原型辅酶(NADH)，不可写作“H”或“氢气”。箭头上标注“酶”(反应条件缺一不可)。◎答题思维链电子传递链1.定位关键结构：明确电子传递链位于线粒体内膜，由复合体Ⅰ～Ⅳ及辅酶Q、细胞色素C组成。2.分析电子流向：NADH、FADH2→复合体→O2，释放能量驱动H＋跨膜转运。3.理解偶联机制：化学渗透假说解释H＋梯度驱动ATP合酶合成ATP。4.判断抑制剂影响：如氰化物阻断细胞色素氧化酶，导致氧化磷酸化中断。[典例1]解析：选C。由题图可知，部位1是线粒体基质，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质进行，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH，并产生少量的ATP；部位2是线粒体内膜，在线粒体内膜进行有氧呼吸第三阶段，前两个阶段产生的NADH经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时产生大量的ATP；部位3是线粒体外膜，不产生ATP；部位4是细胞质基质，进行有氧呼吸第一个阶段，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的ATP。故选C。[典例2]解析：选C。线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜(①)和内膜(②)功能不同，因此分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，该场所发生的反应是[H]＋O2→H2O，③是线粒体基质，在该场所发生的反应是丙酮酸＋H2O→CO2，D正确。[典例3]解析：选B。依题意可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ在有氧呼吸第三阶段起电子传递作用，骨骼肌细胞的有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，所以在真核细胞中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，A正确；电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输至线粒体两层膜的腔隙，建立膜H＋势能差，结合图分析可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，线粒体基质中H＋的浓度较低，B错误；根据题图可知：ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成，C正确；依题意，UCP是一种特殊的H＋通道，由图可知，H＋通过UCP运输会产生大量热量，若UCP运输的H＋增多，则通过ATP合酶运输的H＋减少，ATP的合成速率会下降，D正确。考点2无氧呼吸命题角度3结合产物，分析不同生物无氧呼吸的过程[典例4](2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较，下列叙述正确的是()A.无氧呼吸中葡萄糖的能量大部分以热能形式散失B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与C.两种细胞呼吸作用都能产生[H]和ATPD.两种细胞无氧呼吸的产物都有CO2◎能力要语1.无氧呼吸第二阶段无ATP生成，丙酮酸转化为酒精或乳酸。2.产酒精的生物：大多数植物、酵母菌等。3.产乳酸的生物：高等动物、乳酸菌和少数植物器官(如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚)等。[典例4]解析：选C。葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，A错误；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段(与[H]结合生成水)，B错误；人体细胞和酵母菌有氧呼吸各阶段均能产生ATP，第一、第二阶段能产生[H]，第三阶段利用[H]，无氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP(后续被消耗)，因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2，酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。考点3细胞呼吸命题角度4结合物质分解程度、能量释放量，对比有氧呼吸与无氧呼吸的过程差异[典例5](2025·黑吉辽蒙卷·改编)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是()A.①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体基质B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成C.无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行D.无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中命题角度5结合不同条件下细胞呼吸产物，判断生物细胞的呼吸类型[典例6]如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述中，错误的是()A.氧浓度为a时，有氧呼吸最弱B.氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5倍C.氧浓度为c时，最适于贮藏该植物器官D.氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等◎能力要语有氧呼吸和无氧呼吸的相关比较1.真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸。2.原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌，其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。3.有水生成的不一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成的不一定是酒精发酵。4.有氧呼吸需O2作为最终电子受体，无氧呼吸在缺氧条件下进行。5.无氧呼吸并不是只有在绝对无氧的条件下才能进行，有氧但氧气浓度较低的条件下同样可以进行无氧呼吸。◎破题路径根据细胞产物判断呼吸类型[题后反思][典例5]解析：选B。①为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质；②为有氧呼吸第二阶段(丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH)，发生在线粒体基质；③为有氧呼吸第三阶段(NADH与氧气结合生成水)，发生在线粒体内膜，A错误。有氧呼吸第三阶段(③)中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水。NADH直接参与了水的形成，B正确。无氧时植物细胞转向无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，不进行②过程，C错误。无氧呼吸仅第一阶段(①)产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸(如生成酒精)，未转移到ATP中，D错误。[典例6]解析：选D。氧浓度为a时，氧气吸收量为0，说明植物只进行无氧呼吸，有氧呼吸为0，A正确；分析题图可知，氧气浓度为b时，CO2释放量为8，O2吸收量为3，所以无氧呼吸释放CO2的量为8－3＝5，消耗葡萄糖的量为2.5，有氧呼吸释放CO2的量为3，消耗葡萄糖的量为0.5，B正确；分析题图可知，氧气浓度为c时，CO2释放量最少，此时细胞总呼吸较低，较适于储藏该植物器官，C正确；氧浓度为d时，CO2释放量和氧气吸收量相等，说明此时植物只进行有氧呼吸，D错误。1.(跨模块融通)人类癌细胞和正常细胞一样会进行有氧呼吸，然而癌细胞需要更多能量，因而在有氧情况下，会使用大量葡萄糖进行发酵作用(无氧呼吸)，称之为有氧糖解。下列叙述错误的是()A.有大量癌细胞进行有氧糖解的组织区域内可侦测到高量乳酸B.消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞多C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D.葡萄糖进入癌细胞后，其中间代谢产物可以形成一些非必需氨基酸解析：选B。依据癌细胞在有氧情况下会使用大量葡萄糖进行发酵作用(无氧呼吸)，可知癌细胞细胞呼吸过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，生成乳酸，因此有大量癌细胞进行有氧糖解的组织区域内可侦测到高量乳酸，A、C正确。无氧呼吸仅在第一阶段产生NADH，且产生量少；有氧呼吸的第一、二阶段均可产生NADH，且第二阶段产生大量NADH，因此消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，B错误。葡萄糖进入癌细胞后，其中间代谢产物可以作为原料合成一些非必需氨基酸，D正确。2.(跨模块融通)糖酵解是指由葡萄糖或果糖转变为丙酮酸的一系列反应，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是该过程中的2个重要调节酶。使酶活性增加的分子称为正效应物，使酶活性降低的分子称为负效应物。相比无氧条件，有氧条件下ATP、柠檬酸的浓度较高。下图是糖酵解的调节过程，下列说法错误的是()A.糖酵解过程在有氧条件下的速度会快于无氧条件B.磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的正效应物不完全相同C.磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会合成ATPD.正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状解析：选A。由题干可知，有氧条件下ATP、柠檬酸浓度较高，而ATP、柠檬酸是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的负效应物，会使酶活性降低，所以糖酵解过程在有氧条件下的速度会慢于无氧条件，A错误；磷酸果糖激酶的正效应物是K＋、Mg2＋、Pi，丙酮酸激酶的正效应物是K＋、Mg2＋、ADP，不完全相同，B正确；根据糖酵解过程的知识以及图中的信息，磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会伴有ATP的合成，C正确；正效应物能增加磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，加快糖酵解过程，而在缺氧条件下细胞需要加快糖酵解来提供能量，所以正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状，D正确。精练11细胞呼吸的方式(选择题每题5分)【基础过关练】考点1有氧呼吸1.(2025·山东济南三模)有氧呼吸包括多步化学反应，磷酸果糖激酶催化其中一步化学反应，如图所示。细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制。下列说法正确的是()A.磷酸果糖激酶在核糖体合成，在细胞质基质发挥作用B.有氧呼吸三个阶段均有NADH和高能磷酸化合物产生C.葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸和二氧化碳D.磷酸果糖激酶活性的调节体现了正反馈调节机制解析：选A。磷酸果糖激酶本质为蛋白质，在核糖体合成，在细胞质基质中将果糖-6-磷酸转化为果糖-1，6-二磷酸，A正确；有氧呼吸第一、二阶段可产生NADH，第三阶段消耗NADH，三个阶段均有高能磷酸化合物(ATP)产生，B错误；葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸，丙酮酸继续分解才能产生二氧化碳，C错误；细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制，即磷酸果糖激酶活性的调节体现了负反馈调节机制，D错误。2.如图表示番茄细胞部分代谢过程，下列叙述错误的是()A.线粒体内进行的柠檬酸循环需要氧气直接参与B.物质X为丙酮酸，可参与有氧呼吸第二阶段C.催化物质X合成番茄红素的酶在细胞质基质中发挥作用D.糖类可转化为脂溶性物质储存在脂滴中解析：选A。线粒体内进行的柠檬酸循环属于有氧呼吸的第二阶段，该过程不需要氧气直接参与，A错误；物质X为丙酮酸，可参与有氧呼吸第二阶段，即丙酮酸会和水在相关酶的催化下进行反应，生成二氧化碳和大量的还原氢，B正确；物质X合成番茄红素的过程发生在细胞质基质中，因此相关的酶在细胞质基质中起作用，C正确；据图可知，在细胞质基质中，葡萄糖可以逐步转化为甘油三酯，并进一步储存在脂滴中，D正确。3.在氧气充足条件下，肿瘤细胞的能量供应仍主要依赖效率较低的糖酵解途径，并产生大量乳酸。甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)是糖酵解途径中的一个关键酶，下列关于肿瘤细胞糖酵解过程的叙述错误的是()A.有氧条件下该过程能产生ATP，无氧条件下不能B.该过程既可在有氧条件，也可在无氧条件下发生C.该过程在细胞质基质中进行，温度可影响其效率D.可通过抑制GAPDH的活性来抑制肿瘤细胞的增殖解析：选A。糖酵解过程在有氧和无氧条件下均可以发生，都能产生ATP，A错误，B正确；糖酵解过程在细胞质基质中进行，温度会影响酶的活性，从而影响其效率，C正确；GAPDH是糖酵解途径中的关键酶，抑制其活性会影响糖酵解过程，进而抑制肿瘤细胞的增殖，D正确。考点2无氧呼吸及其与有氧呼吸的区别4.(2025·江西景德镇模拟)细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，还是物质代谢的枢纽，如细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为脂肪、非必需氨基酸等非糖物质，而非糖物质又可以通过一系列反应转化为葡萄糖。下列相关说法正确的是()A.无氧呼吸时，底物中所含的能量大部分以热能的形式散失B.细胞呼吸过程中释放的能量都可直接用于各项生