专题二 课时1 酶和ATP在细胞代谢中的作用-【优化探究】2026年高考生物二轮专题复习配套课件（多选版）

细胞代谢 专题二 课时1　酶和ATP在细胞代谢中的作用 重难突破2 重难突破1 内容索引 NEIRONGSUOYIN 酶在细胞代谢中的作用 ATP的结构与功能 酶在细胞代谢中的作用 重难突破1 核心整合 要点分析 1.酶和激素(动物激素)的四点不同 核心整合 要点分析 2.酶的作用机理、特性及影响因素的三类曲线解读 (1)酶的作用机理 酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。 ①表示无酶催化时反应进行需要的活化能是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酶降低的活化能是ab段。 核心整合 要点分析 (2)酶的特性曲线 ①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有高效性。 ②图2中两曲线比较,表明酶具有专一性。 核心整合 要点分析 (3)影响酶促反应速率的因素曲线 ①分析图1和图2:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。 ②分析图3:OP段限制酶促反应速率的因素是反应物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度。 核心整合 要点分析 提醒:酶促反应速率≠酶活性 温度和pH是通过影响酶的空间结构来改变酶的活性,进而影响酶促反应速率的;而反应物的浓度和酶的浓度是通过影响反应物与酶的接触面积而影响反应速率的。 核心整合 要点分析 3.拓展:酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)的辨析 核心整合 要点分析 4.探究酶的特性四类实验 核心整合 要点分析 提醒:检验酶的最适作用条件,如温度或最佳剂量,需设置温度梯度或浓度梯度。 真题历练 感悟考情 1.(2025·安徽卷,1)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述,正确的是(　　) A.高尔基体膜上分布有相应的酶,可对分泌蛋白进行修饰加工 B.核糖体中有相应的酶,可将氨基酸结合到特定tRNA的3'端 C.溶酶体内含有多种水解酶,仅能消化衰老、损伤的细胞组分 D.叶绿体中的ATP合成酶,可将光能直接转化为ATP中的化学能 A 解析:高尔基体是真核细胞内对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”。从内质网运来的蛋白质(如分泌蛋白)进入高尔基体后,会经过一系列的修饰和加工,故推测高尔基体膜上分布有相应的酶,可对分泌蛋白进行修饰加工,A正确。核糖体中有相应的酶,催化氨基酸脱水缩合成肽链,不参与tRNA的化学修饰,B错误。溶酶体主要分布在动物细胞中,是细胞的“消化车间”,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,C错误。在光合作用的光反应阶段,光能被叶绿体中的色素分子吸收后,首先转化为电能(高能电子),然后通过电子传递链转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。具体到ATP的合成,ATP合成酶是利用类囊体膜两侧的质子(H+)浓度梯度所形成的势能来合成ATP的,而不是直接利用光能。因此,光能向ATP中化学能的转化是间接的,不是直接的,D错误。 2.(2025·江苏卷,8)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2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 蔗糖溶液 ② 加入2 mL 淀粉酶溶液 加入2 mL 蒸馏水 ? ③ 60 ℃水浴加热,然后各加入2 mL斐林试剂,再60 ℃水浴加热 A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液 B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶的活性 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 答案:C 解析:根据单一变量原则,丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液,而非蔗糖酶溶液,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,若未显色说明淀粉溶液本身不含还原糖,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溶液中是否含有还原糖,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反应呈砖红色;丙组(蔗糖+淀粉酶)无水解产物,仍呈斐林试剂本身的蓝色,故丙组呈现蓝色,D错误。 【命题延伸　典题重组】 3.判正误 (1)(2025·河北卷)Fe3+催化H2O2的分解涉及酶催化作用。(　　) (2)(2025·黑吉辽蒙卷)为维持耐高温DNA聚合酶较高的活性,适宜在 70~75 ℃下保存。(　　) (3)(2022·浙江6月卷)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。(　　) (4)(2022·北京卷)“探究温度对酶活性的影响”实验中,室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后,在设定温度下保温。(　　) (5)(2022·浙江6月卷)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。(　　) × × √ × × 4.练表达 若某酶是唾液淀粉酶,　　　　(填“能”或“不能”)设置一系列浓度梯度的盐酸溶液,探究唾液淀粉酶在不同酸性条件下催化分解淀粉的反应速率变化情况,理由是_______________________________________________ 　  　 。  不能 唾液淀粉酶在酸性条件下活性下降,但是淀粉可在盐酸的催化下分解,从而影响实验结果 题组递进 素能提升 题组1　酶的作用及特性分析 1.(2025·北京卷,3)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息:本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶;洗涤前先浸泡15~20 min,特别脏的衣物可减少浸泡用水量;请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　) A.该洗衣粉含多种酶,不适合洗涤纯棉衣物 B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D.水温过高导致酶活性下降 A 解析:酶具有专一性,纯棉衣物的主要成分是纤维素,而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶,均无法分解纤维素,故不会损坏纯棉衣物,A错误;洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间,提高催化效率,B正确;一定范围内,减少用水量会提高酶的浓度,从而加快反应速率,C正确;酶活性的发挥需要适宜温度,高温会破坏其空间结构导致酶活性下降,D正确。 2.(2024·广东卷,15)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是(　　) 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++ Ce5 + ++ — — Ay3-Bi-CB — — ++ +++ Ay3 — — +++ ++ Bi — — — — CB — — — — 注:—表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。 A.Ay3与Ce5 催化功能不同,但可能存在相互影响 B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关 C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 答案:B 解析:由表可知,Ce5具有催化纤维素类底物的活性,Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性,Ay3与Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比缺少Ce5,不能催化纤维素类底物,当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强,所以Ay3与Ce5可能存在相互影响,A正确;由表可知,不论是否与Bi结合,Ay3均可以催化S1与S2,说明Bi与Ay3的催化专一性无关,B错误;由表可知,Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比,去除Ce5后,催化褐藻酸类底物的活性不变,说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关,C正确;需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性,才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关,D正确。 题组2　酶影响因素的曲线分析 3.(2025·四川卷,10)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如图。下列叙述正确的是(　　) A.升高反应温度可进一步提高D-果糖转化率 B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强 C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍 D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高 D 解析:题干中实验是在最适反应条件下进行的,升高温度会使酶的活性降低,从而降低D-果糖转化率,A错误;D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关,还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关,所以不能仅根据转化率变化判断酶Y的活性,B错误;Co2+可协助酶Y催化反应,但Co2+不是酶,将Co2+的浓度加倍,不一定会使酶促反应速率也加倍,酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响,C错误;转化率=产物量/底物量×100%,2 h时,500 g·L-1果糖组的底物量是最多的, 且转化率与其他两组相差不大,根据产物量=底物 量×转化率,可知其产物量最高,D正确。 4．(多选)(2025·河北秦皇岛二模)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。在探究鱼肉鲜味下降外因的系列实验中，实验结果如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．本实验的自变量是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)活性影响的机理相同 D．由图可知，放置相同的时间， 鱼在pH 5.8、温度40 ℃条件下，鱼肉鲜味程度最高 答案：ABD 解析：由图示曲线可知，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；ACP是一种酶，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；温度超过60 ℃或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正确；由图示曲线可知，放置相同的时间， 鱼在pH 5.8、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性最高，鱼肉鲜味下降最快，D错误。 ATP的结构与功能 重难突破2 核心整合 要点分析 1.ATP的结构与延伸 核心整合 要点分析 2.关注ATP的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生ATP的场所是细胞质基质和细胞膜。 核心整合 要点分析 (2)ATP≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。因此,线粒体不仅可分解有机物,也能合成有机物(ATP)。 (3)不可认为细胞中含有大量ATP。事实上,细胞中ATP含量很少,只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解。事实上,ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时,ATP水解迅速,但其合成也迅速。 核心整合 要点分析 3.ATP产生量与O2供给量间的关系 核心整合 要点分析 4.蛋白质的磷酸化和去磷酸化 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下,将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下,磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 核心整合 要点分析 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 图示 过程   意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态,必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用;而有些正好相反,这些蛋白质磷酸化时是失活的,必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 真题历练 感悟考情 1.(2025·河北卷,1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是(　　) A.肌肉的收缩 B.光合作用的暗反应 C.Ca2+载体蛋白的磷酸化 D.水的光解 D 解析:肌肉收缩通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用实现,需要ATP水解供能,A不符合题意;光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP(光反应产生),B不符合题意;Ca2+载体蛋白磷酸化需依靠ATP水解提供磷酸基团和能量,C不符合题意;水的光解发生在光反应阶段,由光能驱动,不消耗ATP,生成ATP,D符合题意。 【命题延伸　典题重组】 2.判正误 (1)(2024·全国甲卷)ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量。(　　) (2)(2022·浙江1月卷)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(　　) (3)(2022·浙江1月卷)腺苷三磷酸分子在水解酶的作用下不断地合成和水解。(　　) (4)(2022·浙江1月卷)腺苷三磷酸分子是细胞中吸能反应和放能反应的纽带。(　　) √ × × √ 3.练表达 (2022·海南卷)细胞膜上的H+-ATP酶是一种转运H+的载体蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的pH　　　;此过程中,H+-ATP酶作为载体蛋白在转运H+时发生的变化是　 　 。  降低 载体蛋白发生磷酸化,导致其空间结构改变 题组递进 素能提升 题组1　ATP结构与功能的判断 1.(2025·河南南阳二模)ATP的结构决定了其作为直接能源物质的功能。下列叙述正确的是(　　) A.1个腺苷和2个磷酸基团组成ATP B.细胞中所有生命活动都由ATP直接提供能量 C.磷酸基团带有负电荷导致它们之间的特殊化学键不稳定 D.通过ADP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应 C 解析:ATP由1个腺苷和3个磷酸基团组成,其中腺苷由腺嘌呤和核糖组成,A错误。细胞中绝大多数生命活动由ATP直接提供能量,但不是所有,如光合作用光反应阶段中,水的光解所需能量来自光能,不是由ATP提供,B错误。ATP中相邻的磷酸基团由于带有负电荷而相互排斥,导致它们之间的特殊化学键不稳定,使末端磷酸基团具有较高的转移势能,C正确。通过ATP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应,ATP水解生成ADP和磷酸并释放能量,吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中,D错误。 2.(2021·海南卷,14)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 B 解析:该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A错误;根据题干信息“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”可知,32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B正确;由题意可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团,32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不相等,C错误;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内,D错误。 题组2　蛋白质的磷酸化和去磷酸化的分析 3.(2021·湖南卷,5)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 B 解析:通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,来实现细胞信号的传递,体现了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,影响细胞信号的传递,B错误;根据题意分析可知,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．(多选)(2025·河北秦皇岛二模)肝细胞内的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)是脂肪酸合成代谢的关键酶，具有磷酸化和去磷酸化两种形式，其中，磷酸化形式是无活性的。磷酸化过程可由活化的蛋白激酶A(PKA)催化，消耗ATP，多种激素通过调节两种形式的转换，来维持细胞内物质代谢稳态。下列叙述正确的是(　　) A．ACC的磷酸化伴随ATP的水解，释放的能量均以热能散失 B．磷酸化改变了ACC的空间结构，使反应的活化能显著降低 C．胰高血糖素可能通过信号转导产生的胞内信号来激活PKA D．ACC去磷酸化不是其磷酸化过程的逆反应 CD 解析：分析题意可知，ACC的磷酸化过程需要消耗ATP，ATP水解释放的能量主要用于酶分子的磷酸化(化学能)，并非全部以热能散失，A错误；磷酸化能够改变ACC的空间结构，使其失活，但反应的活化能是由酶本身(去磷酸化的ACC)降低的，磷酸化后的ACC无活性，无法降低活化能，B错误；分析题意可知，磷酸化过程可由活化的蛋白激酶A(PKA)催化，消耗ATP，多种激素通过调节两种形式的转换，来维持细胞内物质代谢稳态，据此推测，胰高血糖素可能通过信号转导产生的胞内信号来激活PKA，C正确；由于物质和能量不同，且酶不同，故ACC去磷酸化不是其磷酸化过程的逆反应，D正确。 $