第2单元 第2课时 酶和ATP-【金版教程】2025年高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，多选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 生物学(经典多选版) 第课时　酶和ATP [内容标准细化]　1.酶在代谢中的作用。2.ATP在能量代谢中的作用。3.实验：探究影响酶活性的因素。 课前5min检测 1．木瓜蛋白酶可用于促进蛋白质水解，菠萝蛋白酶除此功能外，还具有消炎作用。下列相关分析不正确的是(　　) A．两者都可以在细胞外发挥催化作用 B．两者都具有专一性和高效性 C．两者在结构上存在差异，导致功能不完全相同 D．加热变性后均不能与双缩脲试剂发生紫色反应 答案　D 解析　酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥催化作用，A正确；酶都具有专一性和高效性和作用条件较温和的特性，B正确；结构决定功能，两者在结构上存在差异，导致功能不完全相同，C正确；两者的化学本质是蛋白质，加热变性后空间结构发生改变，但肽键还在，均能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。 2．(2023·茂名二模)牛奶中富含蛋白质，新鲜生姜根茎中的凝乳酶能够水解牛奶中的亲水性蛋白质，使其他蛋白质暴露出来，与某些离子相互作用，形成凝胶体，待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品——姜汁撞奶。为探索制作姜汁撞奶的条件，某生物兴趣小组通过实验探究温度对凝乳酶活性的影响，结果如图所示。据此分析，下列说法正确的是(　　) A．凝乳酶能为蛋白质的水解提供活化能 B．85 ℃的牛奶与姜汁混合可能不会凝固 C．不同温度下凝乳酶的活性不同 D．保存凝乳酶的适宜温度约为60 ℃ 答案　B 解析　酶能降低化学反应的活化能，但不能提供活化能，A错误；85 ℃凝乳酶会失活，85 ℃的牛奶与姜汁混合，可能无法凝固，B正确；由图可知，最适温度左右不同温度下酶活性可能相同，C错误；低温时酶的空间结构比较稳定，所以保存凝乳酶应该在低温的条件下而不是在最适温度条件下，D错误。 3．下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　) A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B．ATP分子可以简写成A—P—P～P C．在水解酶的作用下不断地合成和水解 D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 答案　D 解析　1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的，A错误；ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，磷酸基团与核糖相连接的化学键为普通化学键，B错误；ATP的水解与合成由不同的酶催化，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，D正确。 知识自主梳理 一　细胞代谢 1．概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 2．主要场所：细胞质基质。 3．意义：是细胞生命活动的基础。 二　酶在细胞代谢中的作用 1．比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)原理：2H2O22H2O＋O2。 (2)实验设计及现象分析 试管编号 试剂 处理 结果 ① 2 mL H2O2 常温 几乎无气泡产生 ② 2 mL H2O2 90 ℃水浴加热 有较少气泡产生 ③ 2 mL H2O2 3.5% FeCl3 溶液2滴 有较多气泡产生；带火星的卫生香复燃 ④ 2 mL H2O2 新鲜20%肝脏研磨液2滴 有大量气泡产生；带火星的卫生香复燃 (3)实验过程的变量及对照分析 (4)实验结论 a．①④对照：酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。 b．③④对照：酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 c．①②对照：说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 2．酶的作用：催化。 3．酶的作用原理：降低化学反应活化能。 (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。 加热可以给化学反应提供能量，但不能降低化学反应的活化能。酶和无机催化剂都可以降低化学反应活化能。 三　酶的本质 1．酶本质的探索过程(连线) 答案　①—e　②—a　③—c　④—d　⑤—b 2．酶的化学本质 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核生物) 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 四　酶的高效性和专一性 1．高效性 (1)定义：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 (2)意义：使细胞代谢快速进行。 (3)曲线分析 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 2．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)图形及曲线分析 ①图形 a．图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的产物，C、D表示不能被该酶催化的物质。 b．酶和被催化的物质都有特定的、相契合的空间结构。 ②曲线 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。 五　影响酶促反应速率的因素曲线分析 1．产物浓度与反应时间的关系曲线 2．温度和pH对酶促反应速率的影响 (1)甲、乙曲线分析 ①在最适的温度(pH)条件下，酶的活性最高。在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱(见上图)。 ②过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性明显降低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶可以在低温下保存。 (2)丙曲线分析 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 (3)丁曲线分析：温度的变化不影响酶作用的最适pH。 3．底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 (1)底物浓度对酶促反应速率的影响 (2)酶浓度对酶促反应速率的影响 4．酶的抑制剂——竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 (1)竞争性抑制剂与底物具有类似的结构，能与底物竞争酶的活性部位，导致酶促反应被抑制。 (2)非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合，而与酶的其他位点结合，可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合，或者虽然可以与底物结合但是无法得到产物等，会导致酶活性丧失。 (3)两种抑制剂与底物浓度的关系 随底物浓度增加，竞争性抑制剂的抑制作用可消除，而非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除。 1．酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 2．温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 3．同一个体不同细胞中，酶的种类和数量不完全相同，对于同一个细胞而言，在不同的时期或生理状态下，细胞中酶的种类和数量也会发生改变。 六　探究酶的专一性、温度和pH对酶活性的影响实验 1．探究酶的专一性实验 探究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。还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色的沉淀。 (2)目的要求：探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 (3)实验步骤(以α－淀粉酶为例) 步骤 试管1 试管2 第一步 注入可溶性淀粉溶液 2 mL — 注入蔗糖溶液 — 2 mL 注入新鲜淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 第二步 60 ℃热水中保温5 min 第三步 加入斐林试剂，水浴煮沸1 min 第四步 观察溶液颜色变化 (4)实验结果 试管1 有砖红色沉淀 试管2 无砖红色沉淀 (5)实验结论：淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。 2．探究温度对酶活性的影响 (1)材料：宜选用淀粉与淀粉酶探究温度对酶活性的影响。 (2)进行实验(以α－淀粉酶的催化作用为例) 步骤 试管 1 试管 2 试管 3 试管 4 试管 5 试管 6 第一步 2 mL淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ 1 mL淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ 第二步 分别保温5 min 冰浴 60 ℃水浴 沸水浴 第三步 将酶与底物混合 将试管2中的溶液倒入试管1中混合 将试管4中的溶液倒入试管3中混合 将试管6中的溶液倒入试管5中混合 第四步 分别保温2 min 冰浴 60 ℃水浴 沸水浴 用自来水冲凉 第五步 加检测试剂 加入2滴碘液，观察颜色变化 (3)实验结果：沸水浴和冰浴两组的实验结果：呈现蓝色，60 ℃水浴组的实验结果：无明显颜色反应。 (4)实验结论：酶的作用需要适宜的温度，温度偏高或偏低都会影响酶的活性，使酶活性降低。 3．探究pH对酶活性的影响 (1)材料：宜选用过氧化氢和肝脏研磨液探究pH对酶活性的影响。 (2)进行实验 步骤 试管1 试管2 试管3 第一步 加入2滴肝脏研磨液 第二步 1 mL pH＝7的缓冲液 1 mL盐酸溶液 1 mL NaOH溶液 第三步 加入2 mL H2O2溶液 第四步 观察气泡生成速率(或插入带火星的卫生香，观察复燃情况) (3)实验结果：试管2和3：无明显气泡产生(或卫生香不复燃)，试管1：有大量气泡产生(或卫生香复燃)。 (4)实验结论：酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。 1．在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。 2．若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解情况的试剂宜选用碘液，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。 3．在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 4．在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在达到预设pH前，让反应物与酶接触。 5．在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作实验材料，因为调节pH值所营造的酸性环境会干扰斐林试剂(碱性)对还原糖的检测，且酸性环境下，淀粉还会水解，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应。 4．实验拓展 (1)验证酶的高效性 实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应速率。 (2)探究酶的专一性 ①设计思路一：相同酶不同底物 实验组：酶溶液＋反应物1反应物被分解。 对照组：酶溶液＋等量反应物2反应物不被分解。 ②设计思路二：相同底物不同酶 实验组：反应物＋酶1溶液反应物被分解。 对照组：反应物＋等量酶2溶液反应物不被分解。 (3)“梯度法”探究酶的最适温度或pH ①探究酶的最适温度 a．设计思路 (该实验下pH保持相同且适宜) b．设计方案 ②探究酶的最适pH a．设计思路 (该实验下温度保持相同且适宜) b．设计方案 七　细胞的能量“货币”——ATP 1．ATP的结构和功能 ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，“A”表示的含义不同 2．ATP与ADP的相互转化及意义 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 植物：光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 动物：化学能(细胞呼吸) 末端磷酸基团的转移势能 能量去路 储存于ATP中 光合作用过程中产生的ATP用于C3的还原，细胞呼吸过程中产生的ATP用于各项生命活动 反应场所 高等植物：细胞质基质、线粒体、叶绿体 动物：细胞质基质、线粒体 生物体内的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质等 意义 (1)对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。 (2)ATP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，体现了生物界的统一性 3.ATP的利用 4．生物体内常见的几种能源物质 (1)主要能源物质：糖类。 (2)主要储能物质：脂肪。 (3)植物储能物质：淀粉、脂肪。 (4)动物储能物质：糖原、脂肪。 (5)直接能源物质：ATP。 (6)最终能源：太阳能。 典例精研精练 考点1　酶的作用和本质 1.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是(　　) A．甲酶能够抵抗该种蛋白酶降解 B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA C．乙酶的化学本质是蛋白质 D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 答案　B 解析　酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是具有催化功能的RNA，酶的功能具有专一性，曲线图上可以看出，甲酶用蛋白酶处理后，活性无变化，所以甲酶能够抵抗该种蛋白酶降解，A正确；甲酶用蛋白酶处理后，活性无变化，其本质不可能是蛋白质，有可能是具有催化功能的RNA，B错误；乙酶用蛋白酶处理后，酶活性随时间而逐渐降低，所以其化学本质为蛋白质，C正确；蛋白酶能催化蛋白质水解，破坏其结构，D正确。 2．(多选)如图为反应物A生成产物P的化学反应在无酶和有酶催化条件下的能量变化过程，假设酶所处的环境条件最适，对于图中曲线分析正确的是(　　) A．ac段表示无酶催化时该反应的活化能 B．bc段表示酶为底物提供的活化能 C．若把酶改成无机催化剂，则图中b点位置会上移 D．若将有酶催化的反应温度下降10 ℃，则ab段会缩短 答案　ACD 解析　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，所以，在没有催化剂时ac段表示该反应所需要的活化能，A正确；在有酶催化时bc段表示该反应需要的活化能，酶降低了化学反应的活化能，B错误；酶具有高效性，与无机催化剂相比，其降低化学反应的活化能更显著，所以若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点将向上移动，C正确；由于该酶所处的环境条件为最适条件，故将有酶催化的反应温度下降10 ℃，酶活性下降，导致降低化学反应活化能的程度下降，b点上移，ab段会缩短，D正确。 考点2　酶的特性 题型一　酶的高效性和专一性 3．在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液，再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液，一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述错误的是(　　) A．曲线乙表示二氧化锰的催化作用，曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性 B．曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用，曲线甲与曲线丙对照能反映酶具有专一性 C．曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性 D．曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物 答案　A 解析　由图分析，三条曲线对应的催化剂是：甲为唾液，乙为二氧化锰，丙为新鲜猪肝研磨液。曲线甲不下降的原因是酶具有专一性，唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物，D正确；曲线甲、乙对照说明二氧化锰可以催化过氧化氢分解，唾液淀粉酶不可以催化过氧化氢分解，不能得出无机催化剂具有专一性，A错误；曲线甲表示唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解，曲线丙表示过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，二者对照说明酶具有专一性，B正确；和乙相比，丙反应的时间短，因此可以说明酶具有高效性，C正确。 4．细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述不正确的是(　　) A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能与其空间结构有关 B．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性 C．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的基因序列 D．酶1与产物B的相互作用可以防止细胞生产过多的产物A 答案　B 解析　酶1与产物B结合后失活，与有活性时相比结构发生了变化，说明酶的功能与其空间结构有关，A正确；酶1只催化两种底物合成产物A的反应，具有专一性，B错误；由图知酶1属于蛋白质，蛋白质的结构与功能由控制其合成的基因决定，C正确；酶1与产物B结合使酶1无活性，合成产物A的反应会中断，这样可以防止细胞产生更多的产物A，D正确。 5．(多选)(2023·江苏盐城三模)某课外兴趣小组用图示实验装置验证酶的高效性。下列有关叙述正确的是(　　) 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，让肝脏液和FeCl3溶液同时注入试管中 C．肝脏液中的过氧化氢酶、FeCl3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，最终液面等高 答案　ABCD 解析　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，让肝脏液和FeCl3溶液同时注入试管中的过氧化氢溶液中，来保证催化剂同时起作用，B正确；新鲜肝脏中的过氧化氢酶、FeCl3都可以降低该化学反应的活化能，C正确；由于过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3，所以左边移液管内红色液体上升的速度比右边快，由于过氧化氢的量相等，产生的氧气一样多，最终两侧移液管中的液面等高，D正确。 具有专一性或特异性的五类物质 (1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (2)转运蛋白：某些物质通过细胞膜时需要转运蛋白协助，不同物质所需转运蛋白不同，转运蛋白的专一性是细胞膜选择透过性的基础。 (3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于靶细胞膜上或胞内存在与该激素特异性结合的受体。 (4)tRNA：每种tRNA只能识别一种密码子并转运一种氨基酸。 (5)抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。 题型二　影响酶活性的条件及探究实验 6.某科研小组探究pH对胰蛋白酶活性的影响，结果如图，下列有关叙述正确的是(　　) A．pH过低和过高时胰蛋白酶活性降低原因不同 B．该曲线也可表示酶活性与温度的关系，并说明存在最适温度 C．由图可推测胰蛋白酶所在的小肠溶液pH可能接近7.1 D．由pH＝1升高到pH＝11时，酶的活性先升高后降低 答案　C 解析　pH过低和过高时胰蛋白酶活性降低，原因是都是酶空间结构被破坏，A错误；该曲线不能表示酶活性与温度的关系，因为在温度过低时，酶的空间结构没有被破坏，与图示不符，B错误；pH为1时，胰蛋白酶失去活性，由pH＝1升高到pH＝11时，酶的活性为0，不发生改变，D错误。 7．在日常生活中，削皮的土豆块一段时间后会发生褐变现象，这是土豆中的多酚氧化酶通过氧化多酚类物质引起的。某同学用土豆和儿茶酚探究了温度对酶活性的影响，实验步骤和结果如下表，下列相关叙述不正确的是(　　) 实验组别 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 实验步骤 1 试管各加入15 mL 1%儿茶酚溶液 2 将儿茶酚溶液和2 g土豆块分别放入相应温度的恒温水浴锅中5 min 0 ℃冰水浴 25 ℃ 50 ℃ 75 ℃ 100 ℃ 3 向儿茶酚溶液中加入土豆块，振荡后放回相应温度，10 min后观察 实验现象(褐变等级) 0 1 3 1.5 0 A.实验中儿茶酚的浓度、土豆块大小、温度属于无关变量 B．步骤2的目的是保证酶与底物结合时在实验预设温度下 C．实验结果显示50 ℃条件下多酚氧化酶的活性较高 D．刚削皮的土豆立即用热水快速处理可防止褐变现象发生 答案　A 解析　实验中温度属于自变量，儿茶酚的浓度、土豆块大小属于无关变量，A错误。 8．已知氯离子和铜离子可以改变唾液淀粉酶活性位点的空间结构，为探究氯离子和铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，某研究小组设计了如下实验： 加入试剂 淀粉 唾液淀粉酶 NaCl 蒸馏水 CuSO4 碘液 组别 1 ＋ ＋ － ＋ － ＋ 2 ＋ ＋ ＋ － － ＋ 3 ＋ ＋ － － ＋ ＋ 注：“＋”代表加入，“－”代表不加，各组同一步骤中加入物质的浓度和量都相同。 下列叙述错误的是(　　) A．为证明唾液淀粉酶能催化淀粉水解，设置的第4组需加入淀粉、蒸馏水、碘液 B．若第2组加碘液检测后颜色比第1组浅，说明氯离子能提高唾液淀粉酶的活性 C．仅凭第3组检测后颜色比第1组深，得出铜离子抑制唾液淀粉酶活性的结论是不可靠的 D．本实验还需要设置一组加入淀粉、唾液淀粉酶、Na2SO4、碘液的对照组 答案　B 解析　为证明唾液淀粉酶能催化淀粉水解，应设置不加唾液淀粉酶的对照组，因此第4组需加入淀粉、蒸馏水、碘液，用碘液检测淀粉是否水解，与第1组形成对照，A正确；若第2组加碘液检测后颜色比第1组浅，说明第2组淀粉的水解量多，唾液淀粉酶的活性高，但只能说明NaCl能提高唾液淀粉酶的活性，不能排除钠离子的影响，B错误；第3组检测后颜色比第1组深，能得出CuSO4抑制唾液淀粉酶活性的结论，但无法确定是铜离子的作用，C正确；本实验还需要设置一组加入淀粉、唾液淀粉酶、Na2SO4、碘液的对照组以排除Na＋、SO的作用，D正确。 9．(多选)(2023·湖北高三二模)大多数酶都能被某些化学试剂所抑制，酶活性的抑制分为可逆的和不可逆的。可逆性的酶抑制剂分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，其作用机理如图。某同学据图所做的分析，错误的是(　　) A．底物形态结构与酶活性部位的互补性可体现酶的专一性 B．非竞争性抑制剂的量一定时，增加酶浓度不影响酶促反应速率 C．可以通过增加底物的量来缓解非竞争性抑制剂的作用效果 D．随着底物浓度升高，抑制效果越来越小的是竞争性抑制剂 答案　BC 解析　非竞争性抑制剂的量一定时，增加酶浓度，酶促反应速率可能提高，B错误；非竞争性抑制剂能使酶失去催化活性，增加底物的量不能缓解非竞争性抑制剂的作用效果，C错误；非竞争性抑制剂的抑制作用与底物浓度无关，对于竞争性抑制剂，底物浓度越高，底物与酶活性位点结合的机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合的机会越小，竞争性抑制剂的抑制效果越来越小，D正确。 考点3　细胞的能量“货币”——ATP 题型一　ATP的结构和功能 10．ATP是细胞的能量“货币”，细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等物质。下列有关叙述不正确的是(　　) A．ATP的结构可以简写成A—P～P～P，A代表腺苷 B．CTP中含有3个磷酸基团，含有C、H、O、N、P五种元素 C．GTP中特殊化学键全部水解后的产物可作为合成DNA分子的原料 D．UTP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随UTP的水解 答案　C 11．(2023·山东菏泽调研)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 答案　A 解析　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，并且两个过程保持动态平衡，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变，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。 题型二　ATP和ADP的相互转化及ATP的利用 12．(2023·石景山一模)下图是生物体内ATP合成与水解示意图。下列叙述正确的是(　　) A．能量1均来自细胞呼吸释放的能量 B．能量2可用于蛋白质合成等放能反应 C．ATP与ADP相互转化使细胞储存大量ATP D．此转化机制在所有生物的细胞内都相同 答案　D 解析　能量1是合成ATP所需的能量，可来自于细胞呼吸和光合作用等，A错误；蛋白质合成属于吸能反应，B错误；ATP在细胞中的量较少，C错误；ATP与ADP的转化机制在所有生物的细胞内都相同，体现了生物界的统一性，D正确。 13．(多选)(2023·山东潍坊高三期中)纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。下列说法正确的是(　　) A．细胞中需要能量的生命活动都是由ATP水解直接供能的 B．活细胞中ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生速度相对平衡 C．ATP水解产生的磷酸基团可与多种功能蛋白结合，使其磷酸化而导致构象改变，活性也被改变 D．ATP片剂可以口服的原理是人体消化道内没有ATP的水解酶，而且ATP可以直接被吸收 答案　BCD 解析　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP水解直接提供，但也有少数由GTP、UTP等提供，A错误。 总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程 转化场所 常见的生理过程 细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生ATP：光反应 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录和蛋白质合成等 线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 课时作业 [酶] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2023·山西太原调研)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(　　) A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质 B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成 C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关 D．淀粉酶和盐酸通过升高化学反应的活化能催化淀粉水解 答案　D 解析　淀粉酶是生物催化剂，盐酸是无机催化剂，都可以降低化学反应的活化能来催化淀粉水解，D错误。 2．核酶是具有催化功能的RNA分子，在特异的结合并切割特定的mRNA后，核酶可以从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其他的mRNA分子，下列说法正确的是(　　) A．核酶具有热稳定性，故核酶的活性不受温度的影响 B．向含有核酶的溶液中滴加双缩脲试剂，可以发生紫色反应 C．核酶发挥作用时有氢键的形成，也有磷酸二酯键的断裂 D．与不加酶相比，加核酶组mRNA降解较快，由此可以反映酶的高效性 答案　C 解析　核酶的热稳定性较高，其活性也受温度的影响，如低温抑制其活性，A错误；核酶是具有催化功能的RNA分子，不属于蛋白质，所以向含有核酶的溶液中滴加双缩脲试剂，不会发生紫色反应，B错误；核酶与催化底物特异性结合时，核酶和mRNA之间有氢键形成，而切割mRNA分子时也有磷酸二酯键的断裂，C正确；酶的高效性是和无机催化剂进行比较而得出的，D错误。 3．酶的活性中心是指直接将底物转化为产物的部位，它通常包括两个部分：与底物结合的部分称为结合中心；促进底物发生化学变化的部分称为催化中心。下列有关酶的活性中心的叙述，错误的是(　　) A．酶的结合中心决定酶的专一性 B．酶的高效性与酶的催化中心有关 C．低温条件下，酶的催化中心结构不变，而结合中心结构发生了改变 D．pH过高或过低可能会破坏酶的结合中心和催化中心的结构 答案　C 4．(2024·湖北省高中名校联盟高三第一次联合测评)褐变往往导致果蔬的色泽加深、风味改变和营养物质流失，多酚氧化酶(PPO)是引起褐变的关键酶。科研人员以OD值为指标，研究了不同pH下，两种梨PPO活性变化的对比情况，实验结果如下图，下列说法正确的是(　　) A．本实验的自变量是pH，因变量是OD值 B．多酚氧化酶(PPO)为褐变反应提供活化能 C．实验结果说明，两种梨中PPO的酶活性、最适pH不同 D．实验过程中应将酶和底物混合后再用不同的pH处理 答案　C 解析　本实验的自变量为pH和梨的品种，因变量为OD值，A错误；酶能降低化学反应的活化能，但不能为酶促反应提供能量，B错误；如图所示，香水梨、皇冠梨中PPO的酶活性、最适pH不同，C正确；该实验应该将酶和底物先放在不同的pH条件下一段时间，再将相同pH下的酶和底物混合，因为酶具有高效性，若先将酶和底物混合，在达到对应pH前反应已经进行，D错误。 5.(2023·辽宁葫芦岛一模)生物兴趣小组为探究酶对苹果出汁率的影响，进行了四组实验，根据实验结果画出了如图曲线(曲线序号同实验组号)。下列分析不正确的是(　　) A．①组加入的酶量和果肉质量都一定大于②组的 B．若实验②④组研究的自变量是果肉的质量，则两组实验中加入的酶量要相同 C．②③两组对比研究的自变量可能是温度或者pH D．若④组和②③两组加入的果肉质量一致，则④组可能是没有加果胶酶 答案　A 解析　分析题图可知，①组反应速率最大，最终的果汁体积最大，可能是酶的量多或酶活性高以及底物最多；②③组最终的果汁体积相同，说明底物的量相同，但二者果汁体积达到最大值的时间不同，说明二者酶的活性不同或酶量不同；④的果汁体积最少，可能是底物最少或没有加果胶酶。①组中酶量不一定大于②组中的，也可能是①组中酶的活性更大，A错误；若实验②④组研究的自变量是果肉的质量，则酶的量为无关变量，两组实验中加入的酶量要相同，B正确。 6．(2022·浙江6月，10)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是(　　) A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活 B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性 C．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 D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率 答案　B 解析　低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误；酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确；酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低，C错误；淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。 7．为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 方案 催化剂 底物 pH 温度 ① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温 ② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜 ③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ④ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类 B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测 C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多 答案　B 解析　在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此强酸性条件下，过氧化氢酶失活，方案④不能用于验证酶的高效性，D错误。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 8．(2023·山东烟台期末)α－淀粉酶能够把淀粉水解为糊精，在工业生产中有着广泛应用。科研人员为研究甲、乙、丙三种离子对其活性影响，将三种离子的盐酸盐配制成1.0 mol/L的溶液，分别测定三种溶液对酶活性的影响，结果如表所示(相对酶活性＝加入盐酸盐后的酶活性/未加盐酸盐的酶活性)。则下列相关说法正确的是(　　) 盐酸盐 甲 乙 丙 相对酶活性 120% 95% 92% A.图中的实验结果可能是在不同的温度和pH条件下测定的 B．为保证实验结果的可靠性，每组实验需要设置一定的重复组 C．三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性 D．该实验的自变量和因变量分别为盐酸盐的种类、酶的活性 答案　BCD 解析　实验要遵循单一变量原则，该实验自变量是盐酸盐的种类不同，温度和pH都属于无关变量，要保持相同且适宜，A错误；实验要遵循平行重复原则，以避免结果的偶然性，保证实验结果的可靠，B正确；α－淀粉酶的化学本质是蛋白质，三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性，C正确。 9.如图，曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列分析错误的是(　　) A．升高温度后，图示反应速率可用曲线c表示 B．酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示 C．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素 D．减小pH，重复该实验，A、B点位置都不改变 答案　AD 解析　由于曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系，因此，升高温度后，酶促反应速率会下降，A错误；酶量减少，在反应物浓度一定的条件下，反应速率下降，可用曲线a表示，B正确；AB段随着反应物浓度的升高，反应速率加快，限制因素是反应物的浓度，C正确；由于曲线b是在最适pH条件下反应物浓度与酶促反应速率的关系，若减小pH，重复该实验，A、B点位置都会降低，D错误。 三、非选择题 10．(2024·广东省高三四校联考)泥鳅肉质细嫩，肉味鲜美，素有“水中人参”之称。某实验小组探究了温度对泥鳅肠道内各种消化酶的活力(酶催化化学反应的效率)的影响，以指导泥鳅的培养温度和投放的饲料类型，实验结果如图所示。请回答下列问题： (1)从酸碱度和温度角度考虑，实验过程中提取的消化酶可置于________条件下保存。 (2)分析上述实验结果可知，饲养泥鳅时提高其产量，可以多投放________(填“蛋白”“淀粉”或“脂肪”)类饲料；若要进一步探究泥鳅肠道淀粉酶的最适温度，需要在________范围内进一步缩小温度梯度。 (3)泥鳅生活的环境经常遭受重金属镉的污染，重金属镉会降低泥鳅体内各种消化酶的活性，从而影响泥鳅的生长繁殖。请你以淀粉酶为例，设计实验来验证Cd2＋会使淀粉酶的活性降低。实验材料：淀粉、泥鳅体内提取的淀粉酶溶液、含Cd2＋的溶液、碘液、蒸馏水。 实验步骤： ①取A、B两支试管分别加入等量的从泥鳅体内提取的淀粉酶溶液，然后____________________________________________； ②____________________________________________，一段时间后向两支试管中滴加等量的碘液。 实验结果：____________________________________________。 答案　(1)最适pH和低温 (2)淀粉　45～55 ℃ (3)①往A试管中加入一定量的含Cd2＋的溶液，B试管中加入等量的蒸馏水(作对照)，处理一段时间(可颠倒处理，需要与实验结果匹配)　②再往A、B试管中加入等量的淀粉溶液　A试管中的蓝色明显比B试管中的深(或A试管中显现蓝色，B试管中不显现蓝色) 11．(2023·华师附中月考)如表分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验和探究过氧化氢酶的最适pH的实验结果。据此回答下列问题： 实验一：探究温度对酶活性影响的实验 实验步骤 分组 甲组 乙组 丙组 加入淀粉酶溶液 0.1 mL 0.1 mL 0.1 mL 加入可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL 5 mL 控制温度 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 测定淀粉剩余量 (1)在实验一中，pH属于________变量。需要根据表格中最后一步测定的数据计算出________________来代表淀粉酶的活性。 (2)请指出实验设计中的错误并改正：__________________________________ __________________。 (3)如果将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换成新鲜肝脏研磨液和H2O2，你认为实验是否科学合理？请判断并解释原因：____________________ __________________。 实验二：探究过氧化氢酶的最适pH的实验 组别 A组 B组 C组 D组 E组 pH 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 H2O2完全分解所需时间(s) 300 180 90 192 284 (4)分析实验二的结果，可得到的结论是_______________________________ ________。如果实验二是预实验的实验结果，在正式实验时，应当在pH为____________之间设置梯度进行研究。 答案　(1)无关　单位时间内淀粉的消耗量(或单位时间内还原糖的产生量) (2)应当将淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别在预设温度下保温一段时间后再混合 (3)不科学，温度会直接影响H2O2的分解 (4)过氧化氢酶的最适pH在7.0左右　6.0和8.0 [ATP] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2021·北京等级考)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是(　　) A．含有C、H、O、N、P B．必须在有氧条件下合成 C．胞内合成需要酶的催化 D．可直接为细胞提供能量 答案　B 解析　ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。 2．(2023·长沙市一中质检三)如图展示了生物体内与ATP有关的部分反应，相关描述错误的是(　　) A．1个ATP含有1个腺苷和3个磷酸基团 B．过程②⑥为ATP的水解，通常与吸能反应相联系 C．叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重将增加 D．剧烈运动时，ATP—ADP循环的速度将加快 答案　C 解析　叶肉细胞内③的速率(光合速率)大于④的速率(呼吸速率)时，植物的干重不一定增加，因为植物体还有其他不能进行光合作用的非绿色部分，该部分细胞要通过呼吸作用消耗有机物，C错误。 3．(2019·天津高考)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　) A．唾液淀粉酶水解淀粉 B．生长素的极性运输 C．光反应阶段中水在光下分解 D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段 答案　B 解析　吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。淀粉等大分子物质的水解过程不消耗ATP，A不符合题意；水的光解属于光合作用的光反应阶段，有ATP的合成，没有ATP的消耗，C不符合题意；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段既没有ATP的合成，也没有ATP的消耗，D不符合题意；生长素的极性运输属于主动运输，需要消耗ATP，B符合题意。 4．ATP作为细胞的能量“货币”，是由其结构决定的。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的，这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为α、β、γ磷酸基团。下列有关说法正确的是(　　) A．γ磷酸基团具有较高的转移势能，因此ATP分子中只有磷酸基团之间的化学键能够水解 B．离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 C．人体在剧烈运动时ATP的合成速度大于分解速度 D．神经元兴奋时，Na＋内流和释放神经递质均需ATP水解供能 答案　B 解析　γ磷酸基团具有较高的转移势能，但ATP分子中不只有磷酸基团之间的化学键能够水解，腺嘌呤和核糖之间的化学键也可以发生水解，A错误；离子通过离子泵的跨膜运输需要消耗能量，属于主动运输，动物一氧化碳中毒会减少能量的供应，进而会降低离子泵跨膜运输离子的速率，B正确；人体在剧烈运动时ATP的合成速度和分解速度都加快，处于动态平衡，C错误；神经元兴奋，动作电位产生时Na＋的内流，是通过离子通道运输的被动运输过程，不需要ATP水解供能，释放神经递质的方式是胞吐，需ATP水解供能，D错误。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 5．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖 B．暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3 C．ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要 D．食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP 答案　AD 解析　根据题图分析可知，M指的是腺嘌呤、N为核糖，A正确；如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应中还原C3，固定CO2不需要消耗能量，B错误；ATP的合成和分解均需要酶的催化，C错误。 6．(2023·江苏盐城高三阶段练习)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述正确的是(　　) A．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP B．ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程 C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能 D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减小 答案　BCD 解析　ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质做功，失去的能量并不能用于再生成ATP，A错误；ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应和放能反应，B正确；主动运输过程中，ATP可将载体蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，这是吸能反应，然后做功，失去能量，载体蛋白恢复原状，这是放能反应，因此主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少，D正确。 35 学科网（北京）股份有限公司 $$