第3单元 第7讲 酶与ATP(教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

第三单元　细胞的能量供应和利用 第7讲　酶与ATP 课标内容 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.实验:探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素。 微考点大突破 考点一　酶的作用、特性及影响因素 1.酶本质的探索历程 2.酶的作用和本质 3.酶的作用机理分析 提醒　①酶可以重复多次利用,不会立即被降解。②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酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个化学反应的底物。 4.酶的特性 (1)高效性。 提醒　酶与无机催化剂的相同点:①都能降低化学反应的活化能。②可加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点。③化学反应前后酶的数量和性质不变。 (2)专一性。 ①含义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ②建模分析。 ⅰ.物理模型——“锁钥学说”。 ⅱ.数学模型——对比实验曲线。 (3)作用条件较温和。 提醒　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;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。 教考衔接 1.判断正误。 (1)脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳,萨姆纳从刀豆种子中提取到了脲酶,并证明脲酶是蛋白质。(必修1 P79~80“思考·讨论”)(√) (2)每一种酶只能催化一种化学反应。(必修1 P82“正文”)(×) (3)酶的活性越高,酶促反应速率一定越快。(必修1 P84“图5-2、图5-3”)(×) (4)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,还与酶在细胞中的分布有关。(必修1 P84“正文”)(√) (5)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020·海南卷,8C)(×) (6)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。(经典高考题)(×) 2.(必修1 P84“图5-2”)酶制剂适宜在低温下保存的原因是:低温下酶的活性低但____________________,在适宜的温度下酶的活性会升高。 提示　酶的空间结构稳定 3.酶活性受多种因素的影响,如图表示抑制酶活性的两个模型,模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点,从而降低酶对底物的催化效应;模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合,能改变酶的构型,使酶不能与底物结合,从而使酶失活。 研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B,简要写出实验思路、预期实验结果及结论。 答:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提示　实验思路:在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸,同时不断提高底物浓度,检测酶促反应速率变化。 预期实验结果及结论:若酶促反应速率能恢复,则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A;若酶促反应速率不能恢复,则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B 1.酶促反应速率的影响曲线分析 (1)底物的浓度和酶的浓度对酶促反应速率的影响。 ①底物的浓度对酶促反应速率的影响。 ②酶的浓度对酶促反应速率的影响。 (2)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线。 (3)温度和pH对酶促反应速率的影响。 2.教材中具有“专一性”或“特异性”的物质归纳 角度一　结合酶的化学本质及作用,考查归纳与概括能力 1.(2024·滨州统考)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。如图为“诱导契合学说”示意图,下列说法正确的是(　　) A.某种酶能催化可逆反应双向进行的事实,可用这一模型解释 B.酶与底物形成络合物时,为底物转化成产物提供了活化能 C.酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂 D.底物诱导酶空间结构改变与强酸强碱作用原理一致 解析　酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,因此酶可以和不同底物结合,发生不同的改变,催化不同的化学反应,进而催化可逆反应双向进行,A项正确;根据酶的作用机理,酶与底物形成络合物时,为底物转化成产物的化学反应降低了活化能,B项错误;据题图可知,酶活性中心构象发生变化后在一定条件下还可复原,说明该过程肽键并未断裂,否则变形过程无法恢复,C项错误;底物诱导酶空间结构改变是酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,并不会使酶失活,而强酸强碱作用原理是改变酶的空间结构,使酶失活,两者作用原理不一致,D项错误。 答案　A 2.(2024·吕梁模拟)青霉素酰化酶又称青霉素氨基水解酶,主要从大肠埃希菌胞内酶和巨大芽孢杆菌胞外酶中获得,该酶已大规模应用于工业生产β⁃内酰胺类抗生素的关键中间体和半合成β⁃内酰胺类抗生素。研究表明,青霉素酰化酶在28 ℃、pH为8.1的0.02 mol/L的磷酸盐缓冲液体系中活性最高。下列相关叙述正确的是(　　) A.青霉素酰化酶经内质网、高尔基体加工形成的结构与底物结合有关 B.该酶适宜在28 ℃、pH为8.1的0.02 mol/L磷酸盐缓冲液中长期保存 C.若将反应缓冲体系的pH由2上升到8,则在此过程中该酶活性逐渐增强 D.若反应体系温度由10 ℃上升到28 ℃,则该酶降低的反应活化能更显著 解析　合成该酶分子的细胞均为原核细胞,不存在内质网、高尔基体,成熟的酶有一定的结构能与特定的底物结合,A项错误;酶应在低温条件下保存,B项错误;青霉素酰化酶最适pH为8.1,pH为2时,酶已经变性失活,C项错误;温度由10 ℃上升到28 ℃的过程中,酶活性增强,降低的反应活化能更显著,D项正确。 答案　D 酶在生活中的应用 (1)人发烧时不想吃东西,原因是体温升高导致消化酶活性降低,食物在消化道中消化缓慢。 (2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活,原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8,而胃液的pH为0.9~1.5。 (3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射,不能口服,原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解,既可以注射,也可以口服。 角度二　借助影响酶促反应的因素,考查科学思维能力 3.(2023·广东卷,T1)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　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项正确;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项正确;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项错误;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项正确。 答案　C 4.如图甲曲线表示在最适温度下,某种酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。其余两条曲线分别表示该酶促反应速率与pH、温度之间的关系。下列相关分析不正确的是(　　) A.在A点适当提高温度,反应速率将减小,在B点适当增加酶的浓度,反应速率将增大 B.图中E点代表该酶的最适温度,H点代表该酶的最适pH C.短期保存该酶,适宜条件对应于图中的D、H两点 D.研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应,均可得到图中曲线 解析　题中甲曲线是在最适温度下测定的,故在A点提高温度,反应速率将减小,限制B点反应速率的是酶的浓度,故B点适当增加酶的浓度,反应速率将增大,A项正确。乙曲线左侧不与横轴相交,丙曲线两侧均与横轴相交,据此判断乙、丙分别代表该酶促反应速率与温度、pH之间的关系。题图中E点代表酶的最适温度,H点代表酶的最适pH,B项正确。酶的保存应该在最适pH(H点)、低温下(D点)保存,C项正确。过氧化氢受热易分解,淀粉在酸性条件下会分解,故研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应,不可得到题图曲线,D项错误。 答案　D 5.(不定项)酶与底物的结合部位被称为结合位点。酶的抑制剂有两类,一类为竞争性抑制剂,与底物竞争酶分子上的结合位点;另一类是非竞争性抑制剂,与结合位点以外的地方结合,使酶的构象发生变化,从而导致活性中心不能再与底物结合。已知类黄酮、Urease-IN-2是脲酶的两类抑制剂,某科研小组为探究它们分别归属于哪一类抑制剂,通过实验得到的结果如图。下列说法正确的是(　　) A.由①②可知,加大尿素溶液的浓度可缓解类黄酮带来的竞争性抑制作用 B.在③反应体系中加入双缩脲试剂依旧可以产生紫色 C.在曲线②③交点处,脲酶的空间结构相同 D.脲酶活性是指脲酶分解尿素的能力,可用单位时间内氨的生成量来衡量 解析　比较曲线①②,低浓度时,①高于②,达到一定浓度后,①②持平,说明②与底物竞争酶的活性位点,当底物够多时,有足够的底物与酶结合,所以加大尿素溶液的浓度可缓解类黄酮带来的竞争性抑制作用,A项正确;反应体系中有酶,酶即使变性,也可与双缩脲试剂反应呈紫色,B项正确;③是非竞争性的抑制剂,会改变酶的空间结构,因此空间结构不同,C项错误;酶活性指酶催化特定化学反应的能力,可用单位时间内产物生成量或反应物消耗量来衡量,而脲酶可催化尿素分解为二氧化碳和氨,因此可用单位时间内氨的生成量来衡量脲酶活性,D项正确。 答案　ABD “四看法”分析酶促反应曲线 考点二　探究酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件 1.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。 ①2H2O22H2O+O2。 ②比较H2O2在Fe3+、过氧化氢酶等不同条件下气泡的产生速率或使点燃但无火焰的卫生香复燃的程度,了解过氧化氢酶的作用。 (2)实验设计及现象分析。 (3)变量分析。 (4)实验结论。 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,同无机催化剂一样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。 2.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: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在温水浴条件下反应,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,再用斐林试剂在温水浴条件下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 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性 淀粉溶液 2 mL - 2 注入蔗糖溶液 - 2 mL 3 注入新鲜的 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 4 60 ℃水浴保温5 min 5 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 6 沸水浴煮沸1 min 7 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 说明产生了还原糖, (3)实验结论:酶具有专一性,淀粉酶只能催化淀粉水解,而不能催化蔗糖水解。 提醒　①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。②该实验中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遇碘液变色。 3.影响酶活性的条件——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酶的活性。 (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的活性 提醒　①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。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。③探究温度对酶活性的影响时,不宜用H2O2作反应物,因为H2O2易分解,加热条件下其分解会加快,氧气的产生速率增加,并不能准确反映酶活性的变化。 4.影响酶活性的条件——探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理。 ①反应原理(用反应式表示)。 2H2O22H2O+O2。 ②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可用气泡的产生速率(或带火星的卫生香燃烧)的情况来检验O2的生成速率。 (2)实验步骤及现象。 实验 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 滴入等量过氧 化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入不同pH 的溶液 1 mL 蒸馏水 1 mL 盐酸 1 mL NaOH溶液 三 注入等量的过 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 提醒　①探究pH对酶活性的影响时,必须先调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。另外,本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合,以保证反应开始便达到预设pH。②探究pH对酶活性的影响时,不能用斐林试剂作指示剂,因为盐酸会和斐林试剂发生反应,使斐林试剂失去作用。③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,因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应,使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少,而且在酸性条件下淀粉也会被水解,从而影响实验的观察效果。 角度一　通过对影响酶活性的因素的基础实验分析,考查实验探究能力 1.为研究Cu2+和Cl-对唾液淀粉酶活性的影响,某小组设计了如下实验方案: 甲组:CuSO4溶液→缓冲液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保温→检测 乙组:NaCl溶液→缓冲液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保温→检测 丙组:蒸馏水→缓冲液→淀粉酶溶液→淀粉溶液→保温→检测 下列对该实验方案的评价,不合理的是(　　) A.缓冲液的pH应控制为最适pH B.保温的温度应控制在37 ℃左右 C.宜选用斐林试剂来检测淀粉的剩余量 D.设置的对照实验不能达到实验目的 解析　缓冲液的pH和温度都是无关变量,无关变量应保持相同且适宜,以利于反应的进行,A、B两项正确;可用斐林试剂来检测产物(麦芽糖)的生成量,C项错误;设置的对照实验中应该加入硫酸钠以排除S、Na+对唾液淀粉酶活性的影响,D项正确。 答案　C 2.下列有关酶特性的实验设计中,最科学、最严谨的一项是(　　) 选项 实验目的 主要实验步骤 A 验证酶催化具有高效性 实验组:2 mL 3% H2O2溶液+1 mL过氧化氢酶溶液,保温5 min; 对照组:2 mL 3% H2O2溶液+1 mL蒸馏水,保温5 min B 验证酶催化具有专一性 实验组:2 mL 3%可溶性淀粉溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,碘液检验; 对照组:2 mL 3%蔗糖溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min,碘液检验 C 探究酶作用的适宜温度 5 mL 3%可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜唾液+碘液→每隔5 min将溶液温度升高10 ℃,观察溶液蓝色变化 D 探究pH对酶活性的影响 向三支试管中依次加入2 mL 3%H2O2溶液、1 mL不同pH缓冲溶液和1 mL过氧化氢酶溶液,在适宜温度下保温5 min,观察气体产生速率 解析　与无机催化剂相比,酶的催化具有高效性,以过氧化氢为底物,分别添加过氧化氢酶和无机催化剂(如Fe3+)设置对照实验,可验证酶的高效性,而向底物中分别添加过氧化氢酶和蒸馏水的对照实验,只可验证酶具有催化作用,A项错误。蔗糖不能使碘液变蓝,蔗糖的分解产物也不能使碘液变蓝;淀粉与唾液中淀粉酶混合一段时间后加入碘液,若淀粉在淀粉酶的催化下完全分解,碘液也不会变蓝,故不能选用碘液作为检测试剂,验证酶催化具有专一性,B项错误。探究酶作用的适宜温度时,自变量为温度,应分别将酶和底物在不同温度下保温一段时间,然后将相同温度条件下的酶与底物混合,这样混合过程不会导致温度发生变化,C项错误。探究pH对酶活性的影响时,自变量为pH,应设置不同的pH环境,温度为无关变量,应控制相同且适宜,D项正确。 答案　D 酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜” 角度二　以酶的特性和影响因素为素材,考查实验设计与评价能力 3.(不定项)小荚蛏是分布于我国东南沿海的小型贝类,其体内纤维素酶活性直接影响小荚蛏营养物质的消化利用程度,进而影响其生长发育速度,研究人员探究在不同温度和pH条件下该酶的活性,结果如图。下列相关叙述错误的是(　　) A.纤维素酶为小荚蛏的组织细胞催化纤维素分解成葡萄糖提供活化能 B.图甲说明在35~45 ℃范围内,纤维素酶的活性随温度的升高而降低 C.图乙说明小荚蛏体内纤维素酶更适应酸性环境 D.人工养殖小荚蛏时,需要考虑饲料的pH,不需考虑温度 解析　酶的作用机理是降低反应所需的活化能,A项错误;由题图甲可知,在35~45 ℃范围内,纤维素酶的活性随温度升高而增强,B项错误;由题图乙可知,纤维素酶的活性在pH为4.6左右时达到峰值,说明小荚蛏体内纤维素酶更适应酸性环境,C项正确;根据实验结果,温度和pH均影响酶活性,故人工养殖时,需要考虑饲料的pH和温度,D项错误。 答案　ABD 4.已知碘液呈黄色,淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色等步骤,从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程,本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题: 步骤 操作 试管组别 1和1' 2和2' 3和3' 4和4' 5和5' 1.分组 将淀粉、淀粉酶溶液分别分装到5组试管中 各2 mL 2.温度 处理等 将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3 min 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ ① 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 3.颜色 反应 0 min取反应液于多孔反应板 4滴 滴加盐酸终止反应 1滴 滴加② 1滴 4.重复 颜色 反应 每隔1 min重复步骤3,直到与碘液颜色相近时停止实验,并记录此时的时间t (1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是 。 (2)表中①处的操作为 。 滴加的②是_____________。 (3)当碘液颜色相近时,20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的,说明在_____________(填“20 ℃”或“60 ℃”)条件下酶的活性更高。为减小实验误差,本实验中可采取的措施是_______________________________。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是 。 (4)在常规实验中,高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物,因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后,再滴加碘液,但这样操作的弊端是_______________________________,而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。 解析　(1)酶的作用机理是降低化学反应的活化能,故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。(2)为了排除其他因素的干扰,题表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。滴加的②是碘液,用于判断淀粉的水解程度。(3)酶活性越高,反应速率越快,所需时间越短,当碘液颜色相近时,20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的,说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差,本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活,因此实验中滴加盐酸能终止反应。(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物,因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后,再滴加碘液。但这样操作会改变温度,从而影响实验结果。 答案　(1)淀粉酶降低了化学反应的活化能　(2)将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时　碘液　(3)20 ℃　每个温度下做多组平行实验　强酸会导致蛋白质变性,能使淀粉酶失去活性　(4)会改变自变量温度,从而影响实验结果 “五看法”评价实验设计的方案 考点三　ATP的结构和功能 1.ATP的结构与功能 (1)ATP的结构。 (2)ATP的供能原理。 两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等→ATP中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,即具有较高的转移势能→ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化 (3)ATP是一种高能磷酸化合物,理由是ATP水解的过程是释放能量的过程,1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。 2.ATP和ADP的相互转化 提醒　细胞中ATP含量很少,ATP与ADP之间转化非常迅速、及时。无论是饱食还是饥饿,只要机体处于存活状态,ATP与ADP含量都保持动态平衡。 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。 (3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 教考衔接 1.判断正误。 (1)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)(√) (2)ATP含有3个特殊的化学键,但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(必修1 P86“正文”)(×) (3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(必修1 P89“正文”)(×) (4)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(经典高考题)(×) (5)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(经典高考题)(×) (6)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生;神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP。(经典高考题)(√) 2.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记,分析该现象得到的结论是___________________________________________________________。 提示　①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;②该过程中ATP既有合成又有水解;③部分32P标记的ATP是重新合成的 角度　运用结构与功能观,考查ATP的结构和功能 1.dATP是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写,其结构式可简写成dA-P~P~P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列关于dATP和ATP的叙述,正确的是(　　) A.dATP与ATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同 B.dATP彻底水解后可形成3种有机物 C.ATP中的特殊化学键水解,可为某些吸能反应供能 D.动物细胞内生成ATP的场所主要是细胞质基质 解析　ATP与dATP分子结构的主要区别是五碳糖不同,前者含的是核糖,后者含的是脱氧核糖,A项错误;dATP彻底水解后可形成脱氧核糖和腺嘌呤共2种有机物(产物磷酸不是有机物),B项错误;ATP中的特殊化学键水解,能为某些吸能反应供能,C项正确;ATP合成发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质,所以,动物细胞内生成ATP的场所主要在线粒体、细胞质基质,D项错误。 答案　C 2.(2021·湖南卷,T5)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“货币”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　根据题干可知,某些蛋白质在相关酶的作用下会发生磷酸化和去磷酸化,而发生了磷酸化和去磷酸化的蛋白质结构发生改变,功能有所不同,能够体现蛋白质结构与功能相适应的观点,A项正确;这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化,不能参与细胞信号传递,B项错误;由题图可知,在蛋白质磷酸化过程中,ATP为蛋白质提供磷酸基团,参与了细胞信号传递,C项正确;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应,受温度的影响,D项正确。 答案　B 微真题重体悟 1.(2021·海南卷,T13)研究发现,人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是(　　) A.该酶的空间结构由氨基酸的种类决定 B.该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与 C.“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂 D.“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用 解析　根据题意可知,该酶的化学本质为蛋白质,蛋白质空间结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同,A项错误;该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与,B项正确;“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解,肽键断裂,C项正确;氨基酸是蛋白质的基本单位,因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用,D项正确。 答案　A 2.(2023·浙江1月选考,T11)胰高血糖素可激活肝细胞中的磷酸化酶,促进肝糖原分解成葡萄糖,提高血糖水平,机理如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A.胰高血糖素经主动运输进入肝细胞才能发挥作用 B.饥饿时,肝细胞中有更多磷酸化酶b被活化 C.磷酸化酶a能为肝糖原水解提供活化能 D.胰岛素可直接提高磷酸化酶a的活性 解析　胰高血糖素不进入细胞,而是与细胞膜上的受体结合,A项错误;饥饿时,胰高血糖素分泌增多,胰高血糖素与相应受体结合后可以促进磷酸化酶b活化,B项正确;酶不能为化学反应提供活化能,而是降低了化学反应的活化能,C项错误;胰岛素的作用是促进糖原的合成而不是水解,因此胰岛素不能提高磷酸化酶a的活性,D项错误。 答案　B 3.(2021·海南卷,T11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是(　　) A.该酶可耐受一定的高温 B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大 C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同 D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同 解析　据题图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,故该酶可以耐受一定的高温,A项正确;据题图可知,在t1时,酶催化反应速率随温度升高而增大,B项正确;由题图可知,在不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同,C项正确;相同温度下,不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同,如达到最大反应速率之后的反应速率相同,D项错误。 答案　D 4.(2022·全国乙卷,T4)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正确结论是(　　) 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　第①组中,酶P在低浓度Mg2+条件,有产物生成,说明酶P在该条件下具有催化活性,A项错误;第③组和第⑤组对照,无关变量是底物和蛋白质组分,自变量是Mg2+浓度,无论是高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下,两组均没有产物生成,说明蛋白质组分无催化活性,B、D两项错误;第②组和第④组对照,无关变量是底物和RNA组分,自变量是Mg2+浓度,第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成,第②组在低浓度Mg2+条件下没有产物生成,说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性,C项正确。 答案　C 5.(经典高考题)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题: (1)三个温度条件下,该酶活性最高的是_____________组。 (2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,那么A组酶催化反应的速度会_____________。 (3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量_____________,原因是______________________________________________________________。 (4)生物体内酶的化学本质是____________________,其特性有_____________________ (答出2点即可)。 解析　(1)据题图可知:在反应时间内,40 ℃(B组)时反应到达反应平衡时间最短,说明酶的活性最高。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,因酶的活性增强,A组酶催化反应的速度会加快。(4)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。 答案　(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加　(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性 学科网（北京）股份有限公司 $$