2023届高考生物二轮复习酶与ATP学案

第二讲　酶与ATP

考纲导向·明目标

KAO GANG DAO XIANG MING MU BIAO

核心考点一　酶

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．酶的本质、作用及特性

2．酶的作用机理分析

3．辨析酶的特性及影响因素的三类曲线

(1)酶的特性曲线

(2)影响酶促反应速率的因素曲线

考题解密

1．(2022·浙江6月)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(　B　)

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

【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，酶活性降低甚至失活，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。

2．(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)。

根据实验结果可以得出的结论是(　C　)

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+条件下，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A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，BD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正确。

变式突破

变式一　考查酶的本质和作用

1．(2022·河南洛阳模拟)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(　D　)

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．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解

【解析】　绝大多数酶是蛋白质，过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成，B正确；胰蛋白酶属于分泌蛋白，由核糖体合成后，需要经过内质网、高尔基体的加工，然后分泌到细胞外，C正确，酶的作用是降低化学反应的活化能，盐酸不能降低化学反应的活化能，D错误。

变式二　利用图像考查影响酶促反应的因素

2．(2022·江西临川一中模拟)在适宜的条件下，某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶，酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列相关叙述错误的是(　D　)

A．AB时间段内，限制酶促反应速率的主要因素是酶浓度

B．BC时间段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低

C．若在D点时加入适量的淀粉酶，则曲线的走势不会发生改变

D．若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，则B点会向右上方移动

【解析】　AB时间段内，限制酶促反应速率的主要因素是酶浓度，A正确；BC时间段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低，B正确；D点限制反应速率的因素是底物浓度，若在D点时加入适量的淀粉酶，则曲线的走势不会发生改变，C正确；若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，反应速率在起始阶段会增大，反应速率加快，B点会向左上方移动，D错误。

变式三　考查酶的相关实验设计与分析

3．(2022·太原联考)下表所示某同学进行酶相关特性探究实验的记录，下列分析不合理的是(　D　)

A．实验一的目的是探究酶有催化作用

B．实验二中检测试剂可用斐林试剂

C．实验三中底物选择不合理

D．实验四实验设计方案合理

【解析】　通过有无酶可以探究酶的催化作用，A正确；在验证酶的专一性实验中用淀粉酶分别处理淀粉和蔗糖时，可用斐林试剂检测结果，B正确；过氧化氢受热易分解，会干扰实验结果，C正确；实验四中不合理的原因为斐林试剂的碱性会干扰实验的pH，且酸性条件会催化淀粉分解，D错误。

核心考点二　ATP

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．ATP与核苷酸的关系

2．比较以下四种结构中“A”的含义：

3．ATP和ADP的相互转化

特别提醒：

①ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP与ADP的转化总是处于一种动态平衡中。

②ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用，它们不是可逆反应。

③ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也消耗水。④ATP不等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，是一种与能量有关的物质，不能将二者等同起来。

⑤生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要提供能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满足生物体的需要。

⑥吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，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。

考题解密

3．(2021·海南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(　B　)

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】　根据题意可知：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意“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。”说明：32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题意可知：放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。

变式突破

变式一　把握ATP的结构和功能

4．(2022·南宁模拟)dUTP(d表示脱氧)是脱氧尿苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dU-Pα～Pβ～Pγ。dUTPase(脱氧尿苷三磷酸酶)通过水解dUTP，可降低尿嘧啶在DNA中的错误掺入，调节dUTP/dTTP的正常比例，保证了DNA复制的准确性和顺利进行。下列有关分析正确的是(　B　)

A．dUTP分子与ATP分子的组成元素不同

B．dUTP与ATP分子结构的主要区别是含氮碱基和五碳糖不同

C．在细胞增殖过程中，dTTP可为转录提供能量和原料

D．据题中信息推测，口腔上皮细胞中dUTPase含量较高

【解析】　dUTP分子与ATP的组成元素相同，都是C、H、O、N、P，A错误；dUTP与ATP分子结构的主要区别是含氮碱基(分别为尿嘧啶和腺嘌呤)和五碳糖(分别为脱氧核糖和核糖)不同，B正确；在细胞增殖过程中，dTTP可为DNA复制提供能量和原料，C错误；据题中信息推测，dUTPase主要存在于DNA复制较旺盛的细胞中，口腔上皮细胞高度分化不能进行DNA复制，其dUTPase含量不高，D错误。

变式二　辨析ATP与能量代谢和信息传递

5．(2022·石嘴山市第三中学模拟)ATP被神经末梢释放后，可与血管、内脏平滑肌细胞及神经细胞上的P2X受体结合，激活Ca2+通道，引起Ca2+内流产生兴奋效应，ATP在感觉传递中发挥重要作用。下列叙述错误的是(　C　)

A．在感觉传递过程中，ATP是一种神经递质

B．推测ATP与P2X受体结合并发挥作用后可能被降解

C．神经末梢释放ATP的结构基础是细胞膜具有选择透过性

D．ATP既是供能物质又可传递信息，体现了生命是物质、能量、信息的统一体

【解析】　由题干“ATP被神经末梢释放后，可与血管及内脏平滑肌细胞膜上的P2X受体结合，从而激活Ca2+通道，引起Ca2+内流而产生兴奋效应”可知，在感觉传递过程中，ATP是一种神经递质，A正确；根据题干信息分析可知ATP是神经递质，神经递质作用完成以后就被灭活或被吸收，故推测ATP与P2X受体结合并发挥作用后可能被降解，B正确；神经末梢释放ATP，是通过突触前膜以胞吐的形式释放的，结构基础是细胞膜的流动性，C错误；ATP含有大量能量，既是供能物质，又可参与信息传递，体现了生命是物质、能量、信息的统一体，D正确。