第3单元 第7讲 酶和ATP（word教参）-【导学教程】2025年生物新编高考大一轮总复习（人教版 单选）

第7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。 考点一　酶的本质、作用和特性 1．酶的本质及作用 2．酶的作用机理 (1)表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。 (2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。 (3)表示酶降低的活化能是AB段。 对酶在细胞代谢中作用的理解 (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)酶通过降低活化能加快化学反应速率。 (3)酶只能提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置。 (4)在反应前后，酶的化学性质和数量均保持不变；酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 (5)酶在细胞内、外，生物体内、外都可以发挥作用。　 3．酶的特性 [提醒]　(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。 (2)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的，并不影响酶活性。 (1)酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×) (2)通常酶只能在细胞内发挥作用。(×) (3)绝大多数酶用双缩脲试剂检测时会产生紫色反应。(√) (4)酶促反应速率与温度和pH有关，但酶的活性与温度和pH无关。(×) (5)不同结构的乳酸脱氢酶能催化同一种反应，说明该类酶不具专一性。(×) 1．(必修1 P79“思考·讨论”)设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路。 提示　向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入等量的双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。 2．(必修1 P80“拓展应用”3题延伸思考)如图表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析： (1)A、B两种酶的化学本质是否相同，为什么？ 提示　不相同。A酶能抵抗该种蛋白酶的降解，说明其化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，化学本质是蛋白质。 (2)B酶活性改变的原因是什么？ 提示　B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。 (3)欲让A、B两种酶的变化趋势与原曲线相反，应如何操作？ 提示　应用RNA酶处理。 1．酶专一性的理论模型 (1)图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。 (2)酶和被催化的底物分子有特定的、相契合的结构。 2．与酶特性和本质有关的曲线分析 (1)酶的高效性：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高。 ①曲线a、b对比说明酶具有高效性。 ②曲线a、c对比说明酶具有催化作用。 ③酶只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。 (2)酶的专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ①在底物A中加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。 ②在底物A中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。 (3)酶的化学本质的探究 ①将A、B两种酶分别用同一种蛋白酶处理，A酶活性不变，能抵抗该种蛋白酶的降解，则其化学本质不是蛋白质，而是RNA；B酶活性降低，能被蛋白酶降解，则其化学本质为蛋白质。 ②B酶活性改变的原因是B酶在被降解的过程中分子结构发生改变。 3．影响酶活性因素的相关曲线分析 (1)温度和pH对酶促反应速率的影响 ①图甲和图乙显示：高温、过酸或过碱都会使酶失活，而低温不会使酶失活。低温可抑制酶的活性，酶分子空间结构未被破坏，温度适当升高后，酶可恢复活性。 ②从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或最适pH。 (2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线 底物浓度和酶浓度都是通过影响反应物与酶接触的面积来影响酶促反应速率的，但并不影响酶活性 ①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。 ②乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 ③丙图：其他条件适宜的情况下，酶量增加，酶促反应的底物饱和时对应的曲线上的a点应向右上移(对应b点位置)。 考向一　酶的本质、作用与特性的综合分析 1．(2024·潍坊模拟)下列关于酶的叙述正确的是(　　) ①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色　②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率　③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性　④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定　⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的　⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物 A．③⑤⑥　　　　　 B．②③⑥ C．③⑥ D．⑥ 解析：选D　酶大部分是蛋白质、少量是RNA，蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，RNA类的酶不能，①错误；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；酶的专一性是指：酶能催化一种或一类化学反应，③错误；细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关，④错误；几乎所有活细胞均能产生酶，⑤错误；酶催化相应的化学反应时属于催化剂，酶被分解时作为反应的底物，⑥正确。 2．(2023·湖北鄂东南期中)中间复合物学说认为，在酶促反应过程中，酶(E)与反应底物(S)首先形成酶—底物复合物(ES)，这个过程是可逆的，然后ES再生成产物P，这一过程是不可逆的。下列说法错误的是(　　) E＋SES―→P＋E A．ES→P＋E所需要的能量比S直接分解为P所需要的能量高 B．E上特异性的活性部位决定了E与S的结合具有专一性 C．在一定使用期限内，反应前后E的结构不变 D．当全部的E结合为ES时，酶促反应会出现底物饱和现象 解析：选A　酶的作用机理是降低化学反应所需要的活化能，因此ES→P＋E所需要的能量比S直接分解为P所需要的能量低，A错误；酶(E)具有专一性与其上特异性的活性部位有关，B正确；与反应前相比，酶在化学反应结束后，化学性质和含量均不发生改变，C正确；在酶促反应过程中，酶(E)与反应底物(S)首先形成酶—底物复合物(ES)，然后再生成产物(P)，因此当全部的E结合为ES时，酶促反应会出现底物饱和现象，D正确。 考向二　影响酶促反应速率的因素分析 3．(2023·天津宁河区期末)为验证影响酶活性的因素，实验小组取若干支试管，加入等量的过氧化氢溶液和过氧化氢酶溶液，在最适温度条件下测得O2释放量的变化如图中实线所示。重复实验时，在A、B、C、D四点，改变反应条件，测得O2释放量的变化如图中虚线所示。不考虑过氧化氢自身分解的情况。下列相关分析错误的是(　　) A．A点时，可能是加入了重金属 B．B点时，可能是加入了过氧化氢酶 C．C点时，可能是适当地降低了温度 D．D点时，可能是加入了过氧化氢酶 解析：选D　A点后，O2释放量不再增加，可能是酶失活导致的，重金属能引起蛋白质变性失活，A正确；B点后，O2的最大释放量不变，但是速率增大，可能是增加了酶量所致，B正确；题图是在最适温度条件下测得，C点后，反应速率降低，可能是降低了反应温度所致，导致酶的活性降低，C正确；D点后，O2的最大释放量变大，可能是加入了过氧化氢溶液(底物)所致，D错误。 4．(2023·湛江模拟)抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，如图为两种抑制剂的作用机理模型。下列相关叙述错误的是(　　) A．由模型A可知，酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础 B．由模型B可知，竞争性抑制剂通过竞争酶与底物的结合位点而影响酶活性 C．由模型C推测，可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制 D．非竞争性抑制剂与底物结合位点以外的位点结合，通过改变酶构象影响酶活性 解析：选C　由模型A可知，酶与底物的结构特异性契合，即一种酶与一种底物或一类底物结合，是酶具有专一性的结构基础；由模型B可知，竞争性抑制剂与底物竞争酶与底物的结合位点，进而影响酶活性；非竞争性抑制剂能改变酶的空间结构，使酶不能与底物结合，即使增加底物浓度也无法解除；由模型C可知，非竞争性抑制剂与底物结合位点以外的位点结合，通过改变酶构象影响酶活性。 考点二　活动：探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素 1．比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理 2H2O22H2O＋O2 (2)实验设计与现象分析 (3)实验结论 ⅰ.①②对照，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 ⅱ.①④对照，说明酶具有催化作用，可加快化学反应速率。 ⅲ.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。 2．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 (1)实验原理：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，还原糖能与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 (2)实验步骤 序号 操作步骤 1号试管 2号试管 1 注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL － 2 注入质量分数为3%的蔗糖溶液 － 2 mL 3 注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 4 轻轻振荡，保温5 min 60 ℃ 60 ℃ 5 加斐林试剂，轻轻振荡 2 mL 2 mL 6 水浴加热 煮沸并保持1 min 7 观察溶液颜色 砖红色沉淀 蓝色 (3)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。 (4)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，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。 (5)该实验的自变量是底物的种类；因变量是底物是否被淀粉酶水解。本实验设计思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解。 3．探究影响酶活性的条件 (1)探究温度对酶活性的影响 ①原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，可以根据是否出现蓝色及蓝色的深浅判断酶的活性。 蓝色淀粉麦芽糖无蓝色出现 ②实验步骤、现象及结论 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、1′试管内液体混合，摇匀 2、2′试管内液体混合，摇匀 3、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，温度过高和过低都将影响酶的活性 (2)探究pH对酶活性的影响 ①原理：2H2O22H2O＋O2 ②步骤 实验步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 滴入过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 加入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH溶液 三 加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 ③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。 (1)若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂氯化铁作为对照。(√) (2)若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测。(×) (3)探究蛋白酶的专一性，可用双缩脲试剂进行检测。(×) (4)淀粉酶与淀粉常温下混合后，快速置于预设温度环境中可减小实验误差。(×) (5)“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，设置不同的pH组以构成相互对照。(√) 1．(必修1 P82“探究·实践”)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是什么？ 提示　唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。 2．(必修1 P84“相关信息”)人发烧时不想吃东西，原因是什么？ 提示　体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。 酶相关实验探究的“宜”与“不宜” (1)探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶做实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。 (2)探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶做实验材料，因为酸能催化淀粉水解，从而影响实验结果。 (3)若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 (4)在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成，自变量控制不严格。 (5)在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且在酶溶液中加入调pH的溶液后再让反应物与底物接触，不宜在未加入调pH的溶液前，让反应物与酶接触。 考向一　酶的相关实验设计与分析 1．(2023·海淀区一模)鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。在探究鱼类鲜味下降外因的系列实验中，实验结果如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性 B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于不同鱼体内的ACP结构不同 C．pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼肌肉酸性磷酸酶(ACP)活性影响的机理不同 D．由图可知，放置相同的时间，鮰鱼在pH 6.0、温度40 ℃条件下，鱼肉鲜味下降最快 解析：选D　由题图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，B错误；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变失去活性，影响机理是相同的，C错误；由题图示曲线可知，鮰鱼在pH 6.0、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性最高，导致鱼肉鲜味下降最快，D正确。 2．(2024·湛江模拟)已知淀粉在酸性条件下能被水解，如图表示pH对淀粉酶活性的影响结果。下列有关叙述正确的是(　　) A．分析实验结果可知，该淀粉酶的最适pH为7 B．若在强酸条件下淀粉的剩余量较少，则淀粉酶具有活性 C．当pH＝3时，淀粉酶的活性比pH＝9时的活性高 D．分离在pH＝13时的淀粉酶，其能与双缩脲试剂产生紫色反应 解析：选D　分析柱形图可知，1 h后，这几组实验中pH为7的条件下淀粉的剩余量最少，淀粉酶的最适pH在7左右，但最适pH并不一定是7，A错误；在强酸条件下，酶的空间结构发生改变，淀粉酶失活无法发挥作用，且因淀粉在酸性条件下能被水解，因此在强酸条件下淀粉的剩余量较少，并不是淀粉酶催化(淀粉酶没有活性)的结果，B错误；分析柱形图可知，pH为3条件下和pH为9条件下淀粉剩余量基本相等，由于淀粉在酸性条件下能被水解，因此pH为3条件下的酶活性低于pH为9条件下酶的活性，C错误；淀粉酶的化学本质为蛋白质，pH为13条件下，淀粉酶的空间结构会发生改变，但肽键没有断裂，故仍然能与双缩脲试剂产生紫色反应，D正确。 考向二　酶相关实验的拓展与应用 3．(2022·全国乙卷)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：选C　实验组①给予的条件为低浓度Mg2＋，有产物生成，表明该条件下酶P具有催化活性，A项不符合题意；实验组③和实验组⑤只有酶P的蛋白质组分，自变量为Mg2＋的浓度，两组实验都无产物生成，说明蛋白质组分不具有催化活性，B项和D项不符合题意；实验组②和实验组④只有酶P的RNA组分，自变量为Mg2＋的浓度，低浓度Mg2＋组无产物生成，说明在低浓度Mg2＋条件下RNA组分不具有催化活性，高浓度Mg2＋组有产物生成，说明在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性，C项符合题意。 4．(2023·天津和平区期末)某小组为了解某种加酶洗衣粉对蛋白质的水解作用，将相同大小的蛋白块置于等量相同适宜浓度的洗衣粉溶液中，蛋白块消失所需的时间与温度的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃ B．B和C两点催化效率相同的原因是酶的空间结构相同 C．若改变洗衣粉溶液的pH，则A点会向左或向右移动 D．若减小洗衣粉的浓度，A、B、C点均向上移动 解析：选D　由题图可知，随着温度升高，蛋白块消失所需时间逐渐缩短，在45 ℃时蛋白块消失所需时间最短，而后随着温度升高，蛋白块消失所需时间逐渐延长，所以该酶是蛋白水解酶，最适温度为45 ℃，A错误；酶在C点温度下催化效率下降是由于高温破坏了酶的空间结构导致酶的失活，B、C两点的酶的空间结构不相同，B错误；若改变洗衣粉溶液的pH值，不会使酶的最适温度发生改变，只会改变酶的催化效率，故会使A点向上或向下移动，C错误；若减小洗衣粉的浓度，即降低酶的量，会延长蛋白块消失所需的时间，则A、B、C三点均向上移动，D正确。 考点三　ATP在能量代谢中的作用 1．ATP的结构 (1)图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸基团，①代表腺苷，②代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表特殊的化学键。 (2)结构特点 ①ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。 ②ATP的水解过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 (3)ATP的供能原理 2．ATP与ADP的相互转化 (1)ATP与ADP相互转化的过程及能量来源 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在特殊化学键中的能量 能量去路 储存在特殊化学键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 (2)转化特点 ①这种相互转化时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中。 ②ATP与ADP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，这体现了生物界的统一性。 3．ATP的利用 (1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例) (2)ATP——细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 ②放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。 (1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(×) (2)ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸组成。(×) (3)ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。(×) (4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×) (5)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞ATP的合成远多于ATP的水解。(×) (6)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(√) (7)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(×) 1．(必修1 P86“正文”)ATP含有三个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊化学键容易水解的原因。 提示　由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得两个相邻的磷酸基团间的特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。 2．(必修1 P87“正文”)人体中ATP的含量很少，剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总量并没有多大变化，请分析原因。 提示　ATP和ADP时刻不停地发生相互转化，并处于动态平衡之中。 3．(必修1 P89“正文”)萤火虫尾部发光的原理是_________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提示　萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可以催化荧光素转化为能够发光的氧化荧光素 考向一　ATP的结构和功能分析 1．(2023·威海高三期末)将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是(　　) A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变 D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快 解析：选A　①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。 2．(2023·襄阳模拟)细胞的能量获取和利用要经历复杂的物质变化，这些变化离不开酶和ATP。有关说法错误的是(　　) A．某些酶的组成元素与ATP的相同，ATP可参与某些酶的合成 B．酶在细胞内外都能发挥作用，而ATP只能在细胞内发挥作用 C．能合成酶的细胞都能合成ATP，能合成ATP的细胞不一定能合成酶 D．细胞内几乎所有化学反应都需要酶，大多数吸能反应需要消耗ATP 解析：选B　少数化学本质为RNA的酶的元素组成是C、H、O、N、P，与ATP的元素组成相同；ATP可作为直接能源物质参与某些酶的合成，A正确；酶和ATP在细胞内和细胞外都可以发挥作用，B错误；能合成酶的细胞一定能合成ATP，但是能合成ATP的细胞不一定能合成酶，如哺乳动物成熟的红细胞，能合成ATP但不能合成酶，C正确；细胞内几乎所有的化学反应都需要酶的催化，大多数吸能反应需要ATP水解提供能量，D正确。 考向二　ATP与ADP的相互转化和ATP的利用 3．(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 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 解析：选B　该实验只能说明被32P标记的磷酸中的磷可以进入ATP，不能说明细胞内全部ADP都转化成了ATP，A错误；据题干“结果发现……几乎一致”，可推出32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确，C错误；ATP与ADP之间的相互转化主要发生在细胞质中，D错误。 4．(2024·昆山一模)M蛋白参与蛋白质的囊泡运输，它们有两种状态，结合GTP的活跃状态和结合GDP的不活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似，仅碱基不同。下列叙述正确的是(　　) A．GTP需丢失1个Pi后可参与RNA的合成 B．M蛋白由活跃状态转化为不活跃状态需要消耗能量 C．运输蛋白质的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体 D．M蛋白空间结构发生变化后可能导致细胞内运输分泌蛋白的囊泡不能形成 解析：选D　GTP和ATP的结构和性质相似，仅碱基不同，故其结构式是：G—P～P～P，GTP需丢失2个Pi后可参与RNA的合成，A错误；M蛋白有两种状态，结合GTP的活跃状态和结合GDP的不活跃状态，M蛋白由不活跃状态转化为活跃状态需要消耗能量，但由活跃状态转化为不活跃状态不需要消耗能量，B错误；核糖体没有膜结构，运输蛋白质的囊泡不能来自核糖体，C错误；结构决定功能，M蛋白空间结构发生变化后，其功能也发生改变，可能导致细胞内运输分泌蛋白的囊泡不能形成，D正确。 1．经典重组　判断正误 (1)细胞中生物大分子的合成需要酶来催化(2020·江苏卷)(√) (2)饥饿时，胰高血糖素水平升高，促进糖原分解，说明激素具有酶的催化活性(2018·全国Ⅱ卷)(×) (3)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法(2017·全国Ⅱ卷)(√) (4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程中需ATP水解提供能量(2019·天津卷)(×) (5)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成(2017·海南卷)(×) 2．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。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：选C　分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70 ℃，③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①、②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①、②组的自变量为温度，B正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。 3．(2021·湖南卷)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，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递 C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递 D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 解析：选B　通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。 4．(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(　　) 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 解析：选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降低多酚氧化酶的活性，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。 5．(2020·全国Ⅲ卷)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。 反应部位 (1)______ 叶绿体的 类囊体膜 线粒体 反应物 葡萄糖 — 丙酮酸等 反应名称 (2)______ 光合作用 的光反应 有氧呼吸的 部分过程 合成ATP的 能量来源 化学能 (3)______ 化学能 终产物(除 ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______ 解析　(1)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。(2)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。(3)由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。(4)由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。(5)由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。 答案　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2 学科网（北京）股份有限公司 $$