2023届高考生物二轮复习酶和ATP学案

专题三　细胞中能量的供应和利用

第1讲  酶和ATP

　自主梳理·再夯基础　

 1. (2022·苏北四市期末)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)

A. 酶的基本组成单位是氨基酸

B. 酶催化化学反应时空间结构不会发生改变

C. 酶催化的实质是提供化学反应的活化能

D. 酶促反应速率与酶浓度、底物浓度、温度和pH等有关

 2. (2022·苏州期末)下列有关酶和ATP的叙述，正确的是(　　)

A. 当酶变性失活时，其空间结构才会发生改变

B. 细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接供能

C. 酶的水解需要ATP供能， ATP的水解需要酶的催化

D. 竞争性抑制剂含有与底物相似结构而影响酶促反应速率

 3. (2022·盐城阜宁中学月考)下列关于ATP和酶的叙述，不正确的是(　　)

①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP

②质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP

③ATP和RNA具有相同的五碳糖

④有氧呼吸和无氧呼吸的各阶段都能形成ATP

⑤利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性

⑥可利用过氧化氢和过氧化氢酶反应探究pH对酶活性的影响

⑦酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能

⑧ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能　　　　　　　　　　

A. ②③⑥⑦⑧          B. ①②④⑤

C. ①②⑤⑧            D. ①④⑤

 4. (2022·盐城时杨中学学情检测)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。下图是ATP逐级水解的过程图，其中③是腺苷，⑤是能量。下列有关叙述错误的是(　　)

A. 图中①含有一个磷酐键

B. 图中②是组成RNA的基本单位之一

C. 酶催化反应的实质是降低化学反应的活化能

D. 酶a～c催化的反应(底物的量相同)，Ⅲ过程释放⑤最多

 5. (2022·徐州七中调研)(多选)真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究，结果如下图。下列相关叙述正确的是(　　)

A. 植酸酶只能在活细胞中产生，可在细胞外发挥作用

B. 真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与，才能转运到细胞外

C. 植酸酶A的最适pH为2和6，植酸酶B的最适pH为6

D. 两种酶相比，植酸酶B更适合添加在家畜饲料中

　考向引领·核心突破　

核心考点1　考查酶的功能及特性

高考对该热点的考查形式主要为选择题，命题方向：

1. 结合酶的本质、特性及作用机理，考查归纳与概括能力。

2. 结合某一生理过程中相关的酶及影响酶促反应的因素，考查科学思维能力。

(2019·江苏卷·13)下列关于加酶洗涤剂的叙述，错误的是(　　)

A. 加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶

B. 用加酶洗涤剂能减少洗涤时间并节约用水

C. 含纤维素酶洗涤剂可以洗涤印花棉织物

D. 加酶洗衣粉中的蛋白酶是相对耐高温的

笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 1. 酶的化学本质及生理功能

 2. 辨析酶、激素、抗体、神经递质

 3. 解读酶的专一性模型

甲(物理模型)                    乙(数学模型)

(1) 甲模型中，A为酶，B为底物，C、D为产物，该反应的完成与酶的空间结构及底物的结构有关。

(2) 乙模型中，在反应物中加入酶a，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶a能催化该反应；在反应物中加入酶b，反应速率和未加酶时相同，说明酶b不能催化该反应。

 4. 解读酶的高效性模型

由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效果更好；酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能改变最终生成物的量。

 5. 解读影响酶促反应速率的因素曲线

图1

图2

图3

(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段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素是酶浓度。

 6. 常考必记的八类酶

(1) DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键，用于DNA复制。

(2) RNA聚合酶——用于转录时DNA解旋及核糖核苷酸间的连接。

(3)

(4) 逆转录酶——用于某些病毒RNA在宿主细胞内逆转录过程、基因工程中利用mRNA获取cDNA单链过程。

(5) DNA解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。

(6)

(7) 各种消化酶——对应催化相关有机分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。

(8) 细胞工程工具酶：纤维素酶和果胶酶(除去植物细胞壁)、胰蛋白酶或胶原蛋白酶(分散动物细胞)。

(2022·南通四模)杂色云芝菌(一种真菌)盛产漆酶(能分解纤维素等)。科研人员将杂色云芝菌的菌丝接种到液体培养基中，在适宜条件下培养不同的时间，提取酶并研究 pH 对酶活性的影响，结果如图所示。相关叙述错误的是(　　)

A. 漆酶在活细胞中产生，在细胞外发挥作用

B. 杂色云芝菌合成的漆酶需要经高尔基体才能转运到细胞外

C. 不同培养时间提取的漆酶最适 pH 都为3左右

D. 不同培养时间提取的漆酶空间结构可能不同

核心考点2　考查ATP的结构和功能

高考对该热点的考查形式主要为选择题，命题方向：

1. 结合ATP的结构和功能，考查结构与功能观。

2. 围绕ATP与生命活动的关系，考查科学思维能力。

(2014·江苏卷·14)下列生命活动中，不需要ATP 提供能量的是(　　)

A. 叶肉细胞合成的糖运输到果实

B. 吞噬细胞吞噬病原体的过程

C. 淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D. 细胞中氨基酸合成新的肽链

笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 1. 全面理解ATP分子的结构

 2. 细胞内产生与消耗ATP的生理过程

 1. (2022·泰州四模)下列关于ATP的叙述，正确的是(　　)

A. ATP是细胞内唯一的直接供能物质

B. ATP在细胞内不只是作为能量货币

C. 细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量

D. ATP作为能量通货是由于其能量和含量均较高

 2. (2022·扬州三模)ATP 合成酶参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用机理是在跨膜质子(H ＋)电化学梯度驱动下合成 ATP。下列说法错误的是(　　)

A. 该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的质膜上

B. ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定

C. H ＋跨膜驱动ATP 合成的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白协助

D. ATP 的合成在细胞中时刻进行并与ATP 的水解处于动态平衡

第1讲　酶和ATP

　自主梳理·再夯基础　

【网络构建】

①大多数是蛋白质　②少数是RNA　③高效性

④专一性　⑤化学反应的活化能　⑥C、H、O、N、P

⑦A—P～P～P　⑧细胞呼吸　⑨光合作用

⑩直接能源物质

【基础自评】

1. D　解析：多数酶是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，少数酶是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸，即酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶在催化化学反应时，酶本身的化学性质和数量不发生改变，但其空间结构会发生变化，B错误；酶催化的实质是降低化学反应的活化能，C错误；影响酶促反应速率的因素有酶浓度、底物浓度、温度和pH，但温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的，而酶浓度和底物浓度是直接影响酶促反应速率的，D正确。

2. D　解析：酶与底物结合，其空间结构也会改变，A错误；细胞中需要能量的生命活动主要是由ATP直接供能，但也有如光反应需要的能量来自光能，暗反应需要的能量来自ATP和NADPH，B错误；酶的水解不需要ATP供能，ATP水解是需要ATP水解酶的催化，C错误；竞争性抑制剂含有与底物相似结构，因此会与底物一起去竞争酶，从而影响酶促反应速率，D正确。

3. D　解析：哺乳动物成熟的红细胞进行无氧呼吸产生ATP，①错误；质壁分离和复原实验过程中，水通过原生质层进出细胞属于自由扩散，不消耗ATP，②正确； ATP和RNA的五碳糖均为核糖，③正确；无氧呼吸只在第一个阶段产生少量ATP，④错误；淀粉被淀粉酶分解成还原糖后加碘液不变蓝，而蔗糖不分解时加碘液也不变蓝色，所以不能用碘液鉴定，应选用斐林试剂，⑤错误；可利用过氧化氢和过氧化氢酶反应探究pH对酶活性的影响，⑥正确；酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，提高化学反应速率，⑦正确； ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能，⑧正确。

4. D　解析：分析图示可知：①为ATP水解得到的ADP，只含有一个磷酐键，A正确；②为ATP水解两次得到的腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)，是RNA的基本组成单位之一，B正确；酶和其他催化剂的作用一样，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的作用更显著，C正确；Ⅰ和Ⅱ过程断裂的都是含能量较高的磷酐键，释放能量多，Ⅲ过程断裂的是普通化学键，故释放能量最少的过程是Ⅲ， D错误。

5. AB　解析：植酸酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，发挥作用的场所可以在细胞内或细胞外，A正确；植酸酶为分泌蛋白，其合成需要经内质网、高尔基体的加工和转运，再分泌到细胞外发挥作用，B正确；由图可知：在pH为2时，植酸酶A的相对活性较高，但并没有达到最大的活性，不是其最适pH，而在pH为6时，植酸酶A和B的活性均最高，其最适pH均为6，C错误；胃液的pH较低，在此条件下植酸酶A的相对活性较高，更适合添加在家畜饲料中，D错误。

　考向引领·核心突破　

核心考点1

【真题解读】

A　命题意图：本题考查酶制剂种类及其作用特性，并联系实际，考查影响酶活性的因素。本题属于中等难度题。

名师点睛：加酶洗衣粉指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶；加酶洗衣粉含酶制剂，酶具有高效性；棉织物的主要成分是纤维素，纤维素酶可以使织物更蓬松，有利于洗去污渍；科学家通过基因工程生产出了耐酸、耐碱、耐受表面活性剂和较高温度的酶，制作加酶洗衣粉。

【命题猜想】

C　解析：酶是由活细胞产生的，因此漆酶在活细胞中产生；由题可知，漆酶能分解纤维素，因此漆酶在细胞外发挥作用，A正确；因为该酶在胞外发挥作用，即漆酶属于分泌蛋白，因此杂色云芝菌合成的漆酶需要经高尔基体才能转运到细胞外，B正确；根据此图无法确定不同培养时间提取的漆酶的最适pH，C错误；由图可知，在同一pH下，不同培养时间提取的漆酶的酶活性不同，故推测不同培养时间提取的漆酶空间结构可能不同，D正确。

核心考点2

【真题解读】

C　命题意图：本题通过生物体生理过程考查ATP的作用。本题属于中等难度题。

名师点睛：淀粉酶催化淀粉水解，不需要消耗ATP。

【命题猜想】

1. B　解析：ATP是细胞内主要的直接供能物质，GTP、CTP等也能直接供能，A错误； ATP在细胞内不只是作为能量货币，也可以作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，B正确；细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应，并非就是指ATP水解释放能量，C错误； ATP在细胞内含量不高，D错误。

2. A　解析：该酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上不会合成ATP，因此线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上都没有该酶，A错误；磷脂双分子层内部是疏水性的，ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，这样才能与脂双层牢固结合，B正确；跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，故H＋跨膜运输方向是从高浓度到低浓度，这样才可以产生动力势能，因此H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，该过程需要转运蛋白协助，C正确； ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP的水解处于动态平衡，实现能量的供应，D正确。