第08讲 酶和ATP（知识清单）（知识脑图+4考点+4进阶+5考向）2027年高考生物一轮复习讲练测

该高中生物学高考复习知识清单聚焦“酶和ATP”专题，涵盖酶的作用本质、特性、曲线分析及ATP的结构、合成与利用，通过知识脑图搭建框架，基础梳理19条核心背默题和重难突破四考点分层呈现知识体系。 清单突出科学思维与探究实践素养，设对照实验设计、酶抑制机理分析等专项，如用曲线对比竞争性与非竞争性抑制差异，结合19条课前背默题强化基础，高考真题按考向分类并附思路解析，助力学生自主构建知识网络，教师可依此精准突破重难点，提升备考效率。

第08讲 酶和ATP 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基（19条） ▶重难突破·考点深研 【考点一】 酶的作用和本质 【考点二】 酶的特性 【考点三】 与酶有关的曲线分析 【考点四】 ATP的结构与作用 03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点 【专项突破01】对照实验（科学思维） 【专项突破02】 有关酶的学说（开拓眼界） 【专项突破03】 酶活性的两种抑制机理（科学思维） 【专项突破04】 NTP家族和dNTP家族（热词聚焦） 04高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用 【考向一】 酶的作用和本质 【考向二】 酶的特性及探究实验 【考向三】 影响酶促反应的因素分析 【考向四】 ATP的结构及其特点 【考向五】 ATP的合成和利用 知识脑图·核心脉络搭 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默 1.细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，它是细胞生命活动的基础， 其进行的主要场所是细胞质。 2.实验过程中人为改变的变量是自变量， 因它改变而变化的变量是因变量， 与实验目的无关，但会影响实验结果的变量是无关变量。 3.加热能促进 H2O2 分解是因为提供了 能量 。Fe3＋ 、H2O2 酶能促进 H2O2 分解是因为 降低了化学反应的活化能 。 4.活化能： 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。 5.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 。绝大多数酶的化学本质是蛋白质， 少数是 RNA。 6.酶的合成场所主要在核糖体， 还有细胞核 、线粒体 、叶绿体 。酶的作用场所是 细胞内 、细胞外 、生物体外 。 7.酶的特性：①高效性：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专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。能催化淀粉水解的酶是淀粉酶，能催化植物细胞壁水解的酶是纤维素酶和果胶酶 。③作用条件较温和： 酶需要适宜的温度和 pH。 8.酶在反应过程中结构改变（改变/不变）， 反应前后结构不变（改变/不变）， 化学性质不变（改变/不变）， 不提供（提供/不提供） 能量， 自身不会（会/不会）被消耗。 9.酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。 10.过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶发生失活。在 0 ℃左右时，酶的活性很低，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，酶制剂适宜在低温下保存。 11.生物生命活动的能量最终来源是太阳能，生物体生命活动的重要能源物质是糖类，直接能源物质是 ATP。 12.ATP 的中文名称是腺苷三磷酸。ATP 的结构简式是 A—P～P～P，其中 A 代表腺苷， 由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成， P 代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。 13.对于动物 、人 、真菌和大多数细菌来说， 产生 ATP 的生理过程是呼吸作用； 对于绿色植物来说， 产生 ATP 的生理过程是呼吸作用和光合作用。 14. 以下细胞产生 ATP 的场所： ①夜晚 12 点的叶肉细胞： 细胞质基质 、线粒体 ②光照下的叶肉细胞： 细胞质基质 、线粒体 、叶绿体 ③蛔虫体细胞： 细胞质基质 15.ATP 在细胞中含量少， 转化迅速， 含量处于动态平衡。 16.细胞内的吸能反应一般与 ATP 的水解相联系， 由其提供能量； 放能反应一般与 ATP 的合成相联系， 释放的能量储存在 ATP 中。 17.ATP 的组成元素是 C 、H 、O、N 、P， 生物体中具有相同组成元素的物质还有 DNA 、RNA、磷脂等。 18.ATP 去掉 1 个磷酸基团后简称 ADP；ATP 去掉 2 个磷酸基团后简称 AMP， 其中文名称为腺苷一磷酸或腺嘌呤核糖核苷酸， 是组成 RNA 的基本单位之一。 19.ATP 与 ADP 的相互转化反应式不属于(属于/不属于)可逆反应， 其中物质可逆， 能量不可逆， 酶不同(相同/不同)， 场所不同(相同/不同)。 重难突破・考点深研——要点提炼 考点一 酶的作用和本质 1.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。 2.酶的基本概念 （1）酶本质的探索过程 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 （2）酶的本质：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。 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 （3）酶的作用机理：酶是一种生物催化剂，其作用机理是降低化学反应的活化能，使细胞代谢在温和的条件下快速有序地进行。 3．实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理：FeCl3溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解为H2O和O2，新鲜的肝脏中含有的过氧化氢酶具有相同的作用，但催化效率不同。(每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍) (2)实验过程示意图 (3)实验分析： 1与2对照：加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（为反应提供能量） 1与3对照：FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） 1与4对照：过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） 3与4对照：过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 (4)实验结论：酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。 教材拾遗：（人教版必修1 P78图拓展）酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？ 共同点：①只能催化自然条件下能发生的化学反应；②化学反应前后酶的数量和性质均不变；③加快化学反应的速率（降低化学反应的活化能），缩短达到化学平衡的时间，但不能改变化学反应的方向和化学平衡； 考点二 酶的特性 1．酶的特性 (1)酶具有高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍，说明酶的催化作用具有高效性。酶的高效性保证了生物体内的化学反应能快速、顺利地进行。 (2)酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性。酶的专一性能使细胞代谢高度有序地进行。 (3)酶的作用条件较温和：酶的催化作用需要适宜的温度和pH，每一种酶均有其最适温度和最适pH温度过低会抑制酶的活性，温度过高、过酸或过碱都可能会使酶因结构被破坏而失去活性。 2．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(验证酶的专一性) （1）实验步骤 试管编号 1 2 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 2mL 2mL 60℃水浴保温5min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 沸水浴煮沸1min 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）设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案，底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 3.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 4．用α-淀粉酶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。 （3）实验步骤 步骤 加入试剂或处理方法 试管 A/a B/b C/c 1 可溶性淀粉溶液(A、B、C) 2 mL 2 mL 2 mL 2 新鲜淀粉酶溶液(a、b、c) 1 mL 1 mL 1 mL 3 保温5 min 60 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 4 将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀 5 保温5 min 60 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 6 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴 7 观察现象并记录 不变蓝 变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，60 ℃时α-淀粉酶的活性较高 4．用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 ①实验原理：H2O2分解产生氧气和水。过氧化氢酶可加快H2O2的分解，在短时间内产生大量氧气。 ②实验步骤 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 5 将点燃的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 特别提醒 本实验不能用碘液代替斐林试剂，因为无论蔗糖是否发生水解，都不能与碘液发生颜色反应。 在探究温度对酶活性的影响的实验中： 1.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。 2.只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。 3.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。 探究pH对酶活性的影响实验中一般不用淀粉溶液和淀粉酶溶液，因为酸性条件会促进淀粉的水解。 考点三 与酶有关的曲线分析 1．表示酶高效性的曲线 (1)酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，在该曲线中只有a、b相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线对比只能说明酶具有催化作用。 (2)当底物量一定时，酶只能缩短达到反应平衡所需的时间，不改变产物的最大生成量。 2．表示酶专一性的图像和曲线 (1)在底物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物的反应。 (2)在底物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物的反应。 3．影响酶促反应速率的曲线分析 温度和pH对酶促反应速率的影响 （1）许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 （2）溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （3）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，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 （4）从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 4．酶、反应物和生成物三者的浓度与酶促反应速率的关系曲线 (1)图甲：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比 (2)图乙：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 (3)图丙：在其他条件适宜的情况下，生成物浓度较低时，酶促反应速率随反应的进行能长时间保持不变；在生成物浓度较高时，酶促反应速率明显下降。 ①无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如：酸能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 ②每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 易错辨析： 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。 考点四 ATP的结构与作用 1.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的结构简式：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（苏教版为磷酐键）（该键不稳定）。 （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。 识别A的含义： ATP与DNA、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 2．ATP与ADP的相互转化 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。例如：ATP水解释放的能量可以用于大脑思考、电鳐发电、物质的主要运输等。 （1）ATP如何为主动运输供能（上图） ①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加特定化学反应。 （2）吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 （3）ATP的其他利用 研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 （1）图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP；AB段表示随O2供给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 （2）图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸，与O2供给量无关。 易错辨析： 1.ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 2.ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 3.ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 易错辨析： 1.ATP水解时，其末端的磷酸基团（OP）脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子（Pi）。 2.ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 3.ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 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。 能力进阶·方法专项提炼 【专项突破01】对照实验（科学思维） 除了作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组。 一般来说，未经实验因素处理的一组作为对照组，经实验因素处理的人为改变条件的一组作为实验组。对照实验主要有空白对照、自身对照、条件对照和相互对照四种类型。 1.空白对照： 不给对照组作任何实验处理，通常加入等量的清水，蒸馏水或生理盐水来替代实验因素，进行对照。 2.自身对照： 自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。例如，研究植物细胞的吸水和失水时，首先用泪糖溶液处理，再用清水处理，观察洋葱细胞原生质层和液泡前后的变化（均在低倍镜下观察）。 3.条件对照： 条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。例如，在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，以蝌蚪为实验材料，实验组饲喂甲状腺激素，条件对照组饲喂甲状腺激素抑制剂，空白对照组不作任何处理。此时条件对照的目的是通过正反对比更加明确地得出要研究的实验因素的影响。 4.相互对照： 相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。例如，在“探究淀粉酶的最适温度”的实验中，设置不同温度的多个实验组，这多个实验组的结果都是事先未知的，通过相互对比得出淀粉酶的最适温度。 【专项突破02】有关酶的学说（开拓眼界） 1.中间产物学说 中间产物学说又被称为酶—底物复合物学说。该学说认为，在酶促反应中，底物(以S表示)首先与酶(以E表示)结合形成不稳定的中间产物SE,SE进一步分解，形成产物(以P表示),并释放出酶。可以表示为S+E→SE(中间产物)→E+P。 2.锁钥学说 锁钥学说是化学家费舍尔提出的。费舍尔认为酶是蛋白质，而蛋白质有一定的空间结构，酶在化学反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系一样，它们的空间结构必须相互结合形成复合体后才能发生反应(如图)。 3.诱导契合学说 诱导契合学说对锁钥学说的不足进行了修订。该学说认为，底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能(如图)。酶与底物的动态识别过程被称为诱导契合。这个理论已得到实验上的证实。 【专项突破03】酶活性的两种抑制机理（科学思维） 1.竞争性抑制剂 与被抑制的酶的正常底物通常有结构上的相似性，能与底物竞相争夺酶分子上的结合位点，从而产生酶活性的抑制作用。 竞争性抑制剂的作用是可逆的，只要底物的浓度高于抑制剂的浓度，那么活性部位就不易被抑制剂所占据，底物可照常发生反应。这种抑制作用可以通过增加底物浓度来解除。 2.非竞争性抑制剂 在化学结构和分子形状上与正常底物无相似之处，因此并不在活性部位与酶结合，而是在活性部位以外的地方与酶结合。然而一旦结合，酶的构象就发生变化，从而导致活性部位不能再结合底物。这种抑制作用无法通过增加底物浓度来解除。 3.两种抑制剂与底物浓度的关系 【专项突破04】NTP家族和dNTP家族（热词聚焦） 1.NTP家族 ATP的全称是腺苷三磷酸，由腺嘌呤(A)、核糖和磷酸基团组成，将ATP中的碱基A替换成G、U、C,就形成GTP、UTP、CTP,它们与ATP共同构成了NTP家族。NTP去掉两个磷酸基团，就是4种核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位。 2.dNTP家族 若将ATP中的核糖替换为脱氧核糖，则为dATP（脱氧腺苷三磷酸），dATP与dGTP、dTFP、dCTP共同构成了dNTP家族。dNTP去掉两个磷酸基团，就是4种脱氧核苷酸，是组成DNA的基本单位。 3.在DNA复制或转录过程中，核苷酸不能直接参与核酸的合成，而是先形成相应的核苷三磷酸(NTP或dNTP)后，才能参与DNA或RNA的合成，这样既能提供能量又能提供原料，一举两得。 例：在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα~Pβ~Pγ,或dA—Pα~Pβ~Pγ)。回答下列问题 若用带有32P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 (填“α”“β”或“Y”)位上。 解析：脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的α位上的磷酸基团，若用dATP作为DNA生物合成的原料，则dATP需脱去β位和γ位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸，所以带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。 答案：α 高考精练·专题实战通关 考向一　酶的作用和本质 1．(2025·黑吉辽蒙，1)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 【答案】　B 【解析】　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；缺少引物和缓冲液时反应无法启动，C错误；酶适宜在低温下保存，D错误。 2．(2025·河北，2)下列过程涉及酶催化作用的是(　　) A．Fe3＋催化H2O2的分解 B．O2通过自由扩散进入细胞 C．PCR过程中DNA双链的解旋 D．植物体细胞杂交前细胞壁的去除 【答案】　D 【解析】　Fe3＋催化H2O2的分解过程中，Fe3＋是无机催化剂，不是酶，A不符合题意；O2通过自由扩散进入细胞，不涉及酶的催化作用，B不符合题意；PCR过程中DNA双链的解旋是通过高温变性实现的，不需要酶来解旋(在生物体内DNA解旋需要解旋酶)，C不符合题意；植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，涉及酶的催化作用，D符合题意。 归纳提升　高中教材中常见的酶 (1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于DNA复制。 (2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，用于RNA合成(转录)及RNA复制。 (3)基因工程工具酶 (4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。 (5)核酸水解酶 (6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。 (7)细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁)；胰蛋白酶、胶原蛋白酶(动物细胞培养)。 考向二　酶的特性及探究实验 3．(2025·江苏，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】　丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液，因为验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶溶液则无法证明淀粉酶的作用特性，A不合理；第一次水浴加热是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴加热是斐林试剂与还原糖反应的条件，B不合理；乙组(淀粉溶液＋蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能是底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉溶液中是否含有还原糖，C合理；甲组(淀粉溶液＋淀粉酶溶液)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(蔗糖溶液＋淀粉酶溶液)无水解产物，故丙组出现蓝色，D不合理。 4．(2022·广东，13)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为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 【答案】　C 【解析】　②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，故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。 考向三　影响酶促反应的因素分析 5．(2025·四川，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 【答案】　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高就说明酶Y的活性强，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果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。 6．(2025·浙江1月选考，10)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度/℃ 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间/min 16 9 4 6 50 min未澄清 据表分析，下列叙述正确的是(　　) A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C．若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清时间为4～6 min D．若实验后再将组5放置在57 ℃，则滤液变澄清时间为6 min 【答案】　B 【解析】　滤液变澄清的时间越短，酶促反应速率越快，说明该蛋白酶活性越高，故滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，A错误，B正确；若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清的时间可能低于4 min，C错误；组5的酶已经高温失活，无法恢复活性，D错误。 考向四　ATP的结构及其特点 7．(2024·全国甲，2)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　) A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂 D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键 【答案】　C 【解析】 ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的基本组成单位之一——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，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用中的光反应可将光能转化为化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。 考向五　ATP的合成和利用 8．(2025·河北，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 【答案】　D 【解析】　肌肉收缩需要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(来自光反应产生的ATP)，B不符合题意；ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca2＋载体蛋白磷酸化需要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，反而生成ATP，D符合题意。 9．(2021·湖南，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 【答案】　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，进而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，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，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。 归纳总结　调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化 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 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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 酶和ATP 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基（19条） ▶重难突破·考点深研 【考点一】 酶的作用和本质 【考点二】 酶的特性 【考点三】 与酶有关的曲线分析 【考点四】 ATP的结构与作用 03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点 【专项突破01】对照实验（科学思维） 【专项突破02】 有关酶的学说（开拓眼界） 【专项突破03】 酶活性的两种抑制机理（科学思维） 【专项突破04】 NTP家族和dNTP家族（热词聚焦） 04高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用 【考向一】 酶的作用和本质 【考向二】 酶的特性及探究实验 【考向三】 影响酶促反应的因素分析 【考向四】 ATP的结构及其特点 【考向五】 ATP的合成和利用 知识脑图·核心脉络搭 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默 1.细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为 ，它是细胞生命活动的基础， 其进行的主要场所是 。 2.实验过程中人为改变的变量是 ， 因它改变而变化的变量是 ， 与实验目的无关，但会影响实验结果的变量是 。 3.加热能促进 H2O2 分解是因为提供了 。Fe3＋ 、H2O2 酶能促进H2O2分解是因为 。 4.活化能： 分子从 转变为 所需要的能量。 5.酶是 产生的具有 作用的有机物 。绝大多数酶的化学本质是 ， 少数是 。 6.酶的合成场所主要在 ， 还有细胞核 、线粒体 、叶绿体 。酶的作用场所是 、 、 。 7.酶的特性：① ：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 ：一种酶只能催化一种或一类化学反应。能催化淀粉水解的酶是 ，能催化植物细胞壁水解的酶是 和 。③作用条件较温和： 酶需要适宜的 和 。 8.酶在反应过程中结构 （改变/不变）， 反应前后结构 （改变/不变）， 化学性质 （改变/不变）， （提供/不提供） 能量， 自身 （会/不会）被消耗。 9. 称为酶活性。 10.过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶发生 。在 0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的 稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高 。因此，酶制剂适宜在 下保存。 11.生物生命活动的能量最终来源是 ，生物体生命活动的重要能源物质是 ，直接能源物质是 。 12.ATP 的中文名称是 。ATP 的结构简式是 ，其中 A 代表 ， 由一分子 和一分子 组成， P 代表 ，～代表一种特殊的化学键。 13.对于动物 、人 、真菌和大多数细菌来说， 产生 ATP 的生理过程是 ； 对于绿色植物来说， 产生 ATP 的生理过程是 。 14. 以下细胞产生 ATP 的场所： ①夜晚 12 点的叶肉细胞： ②光照下的叶肉细胞： ③蛔虫体细胞： . 15.ATP 在细胞中含量少， 转化迅速， 含量处于 。 16.细胞内的吸能反应一般与 ATP 的 相联系， 由其提供能量； 放能反应一般与 ATP 的 相联系， 释放的能量储存在 中。 17.ATP 的组成元素是 ， 生物体中具有相同组成元素的物质还有 等。 18.ATP 去掉 1 个磷酸基团后简称 ；ATP 去掉 2 个磷酸基团后简称 ， 其中文名称为 ， 是组成 的基本单位之一。 19.ATP 与 ADP 的相互转化反应式 (属于/不属于)可逆反应， 其中 可逆， 不可逆， 酶 (相同/不同)， 场所 (相同/不同)。 重难突破・考点深研——要点提炼 考点一 酶的作用和本质 1.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。 2.酶的基本概念 （1）酶本质的探索过程 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 （2）酶的本质：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。 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 （3）酶的作用机理：酶是一种生物催化剂，其作用机理是降低化学反应的活化能，使细胞代谢在温和的条件下快速有序地进行。 3．实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理：FeCl3溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解为H2O和O2，新鲜的肝脏中含有的过氧化氢酶具有相同的作用，但催化效率不同。(每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍) (2)实验过程示意图 (3)实验分析： 1与2对照：加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（为反应提供能量） 1与3对照：FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） 1与4对照：过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。（催化作用） 3与4对照：过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 (4)实验结论：酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。 教材拾遗：（人教版必修1 P78图拓展）酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，在发挥作用过程中有哪些共同特点？酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？ 共同点：①只能催化自然条件下能发生的化学反应；②化学反应前后酶的数量和性质均不变；③加快化学反应的速率（降低化学反应的活化能），缩短达到化学平衡的时间，但不能改变化学反应的方向和化学平衡； 考点二 酶的特性 1．酶的特性 (1)酶具有高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍，说明酶的催化作用具有高效性。酶的高效性保证了生物体内的化学反应能快速、顺利地进行。 (2)酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性。酶的专一性能使细胞代谢高度有序地进行。 (3)酶的作用条件较温和：酶的催化作用需要适宜的温度和pH，每一种酶均有其最适温度和最适pH温度过低会抑制酶的活性，温度过高、过酸或过碱都可能会使酶因结构被破坏而失去活性。 2．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(验证酶的专一性) （1）实验步骤 试管编号 1 2 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 2mL 2mL 60℃水浴保温5min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 沸水浴煮沸1min 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）设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案，底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 3.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 4．用α-淀粉酶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。 （3）实验步骤 步骤 加入试剂或处理方法 试管 A/a B/b C/c 1 可溶性淀粉溶液(A、B、C) 2 mL 2 mL 2 mL 2 新鲜淀粉酶溶液(a、b、c) 1 mL 1 mL 1 mL 3 保温5 min 60 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 4 将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀 5 保温5 min 60 ℃ 100 ℃ 0 ℃ 6 滴入碘液，摇匀 2滴 2滴 2滴 7 观察现象并记录 不变蓝 变蓝 变蓝 结论 温度对酶的活性有影响，60 ℃时α-淀粉酶的活性较高 4．用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 ①实验原理：H2O2分解产生氧气和水。过氧化氢酶可加快H2O2的分解，在短时间内产生大量氧气。 ②实验步骤 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 5 将点燃的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 特别提醒 本实验不能用碘液代替斐林试剂，因为无论蔗糖是否发生水解，都不能与碘液发生颜色反应。 在探究温度对酶活性的影响的实验中： 1.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。 2.只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。 3.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。 探究pH对酶活性的影响实验中一般不用淀粉溶液和淀粉酶溶液，因为酸性条件会促进淀粉的水解。 考点三 与酶有关的曲线分析 1．表示酶高效性的曲线 (1)酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，在该曲线中只有a、b相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线对比只能说明酶具有催化作用。 (2)当底物量一定时，酶只能缩短达到反应平衡所需的时间，不改变产物的最大生成量。 2．表示酶专一性的图像和曲线 (1)在底物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物的反应。 (2)在底物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物的反应。 3．影响酶促反应速率的曲线分析 温度和pH对酶促反应速率的影响 （1）许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 （2）溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 （3）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，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 （4）从丙图可以看出：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 4．酶、反应物和生成物三者的浓度与酶促反应速率的关系曲线 (1)图甲：在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比 (2)图乙：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。 (3)图丙：在其他条件适宜的情况下，生成物浓度较低时，酶促反应速率随反应的进行能长时间保持不变；在生成物浓度较高时，酶促反应速率明显下降。 ①无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如：酸能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 ②每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 易错辨析： 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。 考点四 ATP的结构与作用 1.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的结构简式：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（苏教版为磷酐键）（该键不稳定）。 （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。 识别A的含义： ATP与DNA、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 2．ATP与ADP的相互转化 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。例如：ATP水解释放的能量可以用于大脑思考、电鳐发电、物质的主要运输等。 （1）ATP如何为主动运输供能（上图） ①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加特定化学反应。 （2）吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 （3）ATP的其他利用 研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 （1）图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP；AB段表示随O2供给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 （2）图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸，与O2供给量无关。 易错辨析： 1.ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 2.ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 3.ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 易错辨析： 1.ATP水解时，其末端的磷酸基团（OP）脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子（Pi）。 2.ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 3.ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 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。 能力进阶·方法专项提炼 【专项突破01】对照实验（科学思维） 除了作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组。 一般来说，未经实验因素处理的一组作为对照组，经实验因素处理的人为改变条件的一组作为实验组。对照实验主要有空白对照、自身对照、条件对照和相互对照四种类型。 1.空白对照： 不给对照组作任何实验处理，通常加入等量的清水，蒸馏水或生理盐水来替代实验因素，进行对照。 2.自身对照： 自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。例如，研究植物细胞的吸水和失水时，首先用泪糖溶液处理，再用清水处理，观察洋葱细胞原生质层和液泡前后的变化（均在低倍镜下观察）。 3.条件对照： 条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。例如，在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，以蝌蚪为实验材料，实验组饲喂甲状腺激素，条件对照组饲喂甲状腺激素抑制剂，空白对照组不作任何处理。此时条件对照的目的是通过正反对比更加明确地得出要研究的实验因素的影响。 4.相互对照： 相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。例如，在“探究淀粉酶的最适温度”的实验中，设置不同温度的多个实验组，这多个实验组的结果都是事先未知的，通过相互对比得出淀粉酶的最适温度。 【专项突破02】有关酶的学说（开拓眼界） 1.中间产物学说 中间产物学说又被称为酶—底物复合物学说。该学说认为，在酶促反应中，底物(以S表示)首先与酶(以E表示)结合形成不稳定的中间产物SE,SE进一步分解，形成产物(以P表示),并释放出酶。可以表示为S+E→SE(中间产物)→E+P。 2.锁钥学说 锁钥学说是化学家费舍尔提出的。费舍尔认为酶是蛋白质，而蛋白质有一定的空间结构，酶在化学反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系一样，它们的空间结构必须相互结合形成复合体后才能发生反应(如图)。 3.诱导契合学说 诱导契合学说对锁钥学说的不足进行了修订。该学说认为，底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能(如图)。酶与底物的动态识别过程被称为诱导契合。这个理论已得到实验上的证实。 【专项突破03】酶活性的两种抑制机理（科学思维） 1.竞争性抑制剂 与被抑制的酶的正常底物通常有结构上的相似性，能与底物竞相争夺酶分子上的结合位点，从而产生酶活性的抑制作用。 竞争性抑制剂的作用是可逆的，只要底物的浓度高于抑制剂的浓度，那么活性部位就不易被抑制剂所占据，底物可照常发生反应。这种抑制作用可以通过增加底物浓度来解除。 2.非竞争性抑制剂 在化学结构和分子形状上与正常底物无相似之处，因此并不在活性部位与酶结合，而是在活性部位以外的地方与酶结合。然而一旦结合，酶的构象就发生变化，从而导致活性部位不能再结合底物。这种抑制作用无法通过增加底物浓度来解除。 3.两种抑制剂与底物浓度的关系 【专项突破04】NTP家族和dNTP家族（热词聚焦） 1.NTP家族 ATP的全称是腺苷三磷酸，由腺嘌呤(A)、核糖和磷酸基团组成，将ATP中的碱基A替换成G、U、C,就形成GTP、UTP、CTP,它们与ATP共同构成了NTP家族。NTP去掉两个磷酸基团，就是4种核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位。 2.dNTP家族 若将ATP中的核糖替换为脱氧核糖，则为dATP（脱氧腺苷三磷酸），dATP与dGTP、dTFP、dCTP共同构成了dNTP家族。dNTP去掉两个磷酸基团，就是4种脱氧核苷酸，是组成DNA的基本单位。 3.在DNA复制或转录过程中，核苷酸不能直接参与核酸的合成，而是先形成相应的核苷三磷酸(NTP或dNTP)后，才能参与DNA或RNA的合成，这样既能提供能量又能提供原料，一举两得。 例：在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα~Pβ~Pγ,或dA—Pα~Pβ~Pγ)。回答下列问题 若用带有32P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 (填“α”“β”或“Y”)位上。 高考精练·专题实战通关 考向一　酶的作用和本质 1．(2025·黑吉辽蒙，1)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 2．(2025·河北，2)下列过程涉及酶催化作用的是(　　) A．Fe3＋催化H2O2的分解 B．O2通过自由扩散进入细胞 C．PCR过程中DNA双链的解旋 D．植物体细胞杂交前细胞壁的去除 考向二　酶的特性及探究实验 3．(2025·江苏，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 4．(2022·广东，13)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为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 考向三　影响酶促反应的因素分析 5．(2025·四川，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 6．(2025·浙江1月选考，10)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度/℃ 27 37 47 57 67 滤液变澄清时间/min 16 9 4 6 50 min未澄清 据表分析，下列叙述正确的是(　　) A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C．若实验温度为52 ℃，则滤液变澄清时间为4～6 min D．若实验后再将组5放置在57 ℃，则滤液变澄清时间为6 min 考向四　ATP的结构及其特点 7．(2024·全国甲，2)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　) A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂 D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键 考向五　ATP的合成和利用 8．(2025·河北，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 9．(2021·湖南，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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $