[高中生物一轮复习教学讲义 必修1]

第7讲  酶和ATP

考点一 酶在代谢中的作用

1．酶的本质和作用

知识拓展：(1)典型酶的种类和作用

(2)具有专一性的五类物质

①

酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

②载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。

③激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。

④tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

⑤抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

注意说明：比较酶与激素

考点二 酶特性的实验探究

1．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实验设计及现象

④实验结论：同无机催化剂相比，酶的催化效率要高得多。

(2)验证酶的专一性

①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。

②设计方案

③实验操作

2．探究影响酶活性的因素

(1)用α-淀粉酶探究温度对酶活性的影响

①实验原理：淀粉麦芽糖，淀粉+碘→蓝色。；温度影响淀粉酶的活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性的变化。

②实验步骤

(2)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

3．与酶有关的曲线和图形分析

(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，这说明酶具有高效性的特点。

酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的，故如图曲线中只有曲线a、b相比较才可说明酶催化的高效性，a、c曲线的对比只可说明酶具有催化作用。

(2)酶专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。

①图形

图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。酶和被催化的物质都有特定的空间结构。

②曲线

加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B不能催化该反应。而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A能催化该反应。

(3)作用条件较温和：绝大多数的酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能导致蛋白质分子空间结构被破坏，从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活；但低温只是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。

(4)影响酶促反应的因素曲线分析

①温度和pH对酶促反应的影响

在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

②底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响

甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速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。

乙图：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。

考点三 ATP的结构功能及其相互转化

1．ATP的结构：可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”。

2．ATP的形成途径

3．ATP与ADP的相互转化

由上表可看出：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，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。

1．下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是(　　)

A．所有的酶和激素都是在核糖体中合成的

B．某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的

C．两者都是细胞结构的组成成分，都不能提供能量

D．一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种靶细胞

[答案]B．[解析]酶的化学本质是蛋白质或RNA，有些激素的化学本质是蛋白质，化学本质是蛋白质的酶和化学本质是蛋白质的激素能在核糖体上合成，并不是所有的酶和激素都是在核糖体中合成的，A错误；激素不直接参与代谢，对代谢活动有调节作用，某些激素可以通过影响酶的活性来调节细胞代谢，B正确；激素不是细胞结构的组成成分，C错误；一种酶能催化一种或一类反应，某些激素可以作用于多种靶细胞，如甲状腺激素的靶细胞几乎是全身细胞，D错误。

2．在大肠杆菌中发现的RNase P是一种由蛋白质和RNA组成的复合体(一种酶，可催化tRNA加工过程)，某实验小组提取其核心组件M1(RNA或蛋白质，可单独催化tRNA加工过程)，发现经蛋白酶处理的M1仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的M1不再具有催化功能。下列说法正确的是(　　)

A．可用双缩脲试剂检测核心组件M1

B．M1能为tRNA的加工过程提供活化能

C．大肠杆菌中M1功能丧失主要影响基因表达中的转录过程

D．核心组件M1也具有高效性、专一性和作用条件温和的特点

[答案]D．间由酶的专一性可知：经蛋白酶处理的M1仍然具有催化功能，而经RNA水解酶处理的M1不再具有催化功能，说明其化学本质为RNA，用双缩脲试剂检测不能确定核心组件M1的化学本质，A错误；M1能降低tRNA加工过程中所需的活化能而不是提供活化能，B错误；大肠杆菌中M1功能丧失主要影响基因表达中的翻译过程，C错误；核心组件M1属于酶，具有高效性、专一性和作用条件温和等特点，D正确。

3．科学研究发现，某些免疫球蛋白具有催化功能，称为抗体酶。如图表示某抗体酶的结构，据图判

C．抗体酶与底物结合后，提供了反应过程的活化能，从而提高了化学反应速率

D．利用抗体酶能特异性识别抗原和催化无活性药物分子前体的转化，可靶向治疗特定疾病

[答案]C．[解析]抗体酶的化学本质是蛋白质，能与双缩脲试剂发生紫色反应，A项正确；抗体酶与抗原的结合具有特异性，一种抗体酶只能与一种抗原结合，B项正确；抗体酶可以降低反应的活化能，

从而提高化学反应速率，C项错误；利用抗体酶能特异性识别抗原和催化无活性药物分子前体的转化，可将药物运输到特定部位，靶向治疗特定疾病，D项正确。

4．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)

A．探究酶的高效性实验，实验组加酶液、对照组加等量蒸馏水

B．探究pH对酶活性的影响实验，一般不选择淀粉酶为实验对象

C．探究温度对酶活性的影响实验，底物与酶混合后再调节温度

D．呼吸作用相关酶基因是否表达，是判断细胞是否分化的依据之一

[答案]B．[解析]酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶的催化效率高，若探究酶的高效性，自变量是催化剂的种类，实验组加酶液、对照组加等量无机催化剂溶液，A错误；淀粉酶可催化淀粉水解，探究pH对酶活性的影响，自变量是pH，因淀粉在酸性条件下也会发生自然水解，所以一般不选择淀粉酶为实验对象，B正确；探究温度对酶活性的影响实验，自变量是温度，由于酶具有高效性，因此在进行实验时，应先使酶溶液和底物溶液分别达到实验温度后再混合，以免对实验结果产生干扰，C错误；呼吸作用相关酶基因通常在活细胞中均能表达，因此呼吸作用相关酶基因是否表达，不是判断细胞是否分化的依据之一，D错误。

5．最适温度下将一定量的蛋白质A与蛋白质B在a时刻混合，之后发现蛋白质A的浓度不断降低，在b时刻浓度降为0，而蛋白质B的浓度不变。下列叙述正确的是(　　)

A．蛋白质B可能是一种酶，其能为蛋白质A发生水解反应提供能量

B．实验开始时若适当提高该反应体系的温度，则蛋白质A浓度降为0所需的时间将延长

C．实验中蛋白质A水解的速率不断降低，表明酶的活性降低

D．向反应体系中加入双缩脲试剂可检测蛋白质A的浓度为0

[答案]B．[解析]根据题干信息分析可知，蛋白质B应该是能够催化蛋白质A水解的酶，酶的作用机理是降低化学反应的活化能，A错误。该反应是在最适温度下进行的，若再适当提高该反应体系的温度，酶的活性会降低，蛋白质A浓度降为0所需要的时间将延长，B正确。实验是在最适温度下进行的，蛋白质A水解的速率不断降低与反应物的浓度减少有关，不能表明酶的活性降低，C错误。蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质A与蛋白质B均为蛋白质，通过颜色变化不能检测蛋白质A的剩余量，此外，如果蛋白质A水解的产物中有多肽，多肽也会与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。

6．为探究物质a对淀粉酶活性的影响，研究者向A、B两支试管中分别加入了等量的淀粉和淀粉酶溶液，当反应进行到t1时，A组实验加入物质a，两组实验继续在最适条件下进行反应直到终止，结果如图所示，下列分析错误的是(　　)

[答案]D．[解析]之前为适宜条件，改变反应温度或pH酶活性降低，反应完全的时间将延长，t2将右移，A正确；增加底物浓度，酶促反应速率加快，B正确；当反应进行到t1时，A组实验加入物质a后，反应物浓度不再下降，说明反应停止，物质a可能与淀粉酶结合改变了酶的空间结构，C正确；由上述分析可知，若物质a改变了酶的空间结构，则不能通过提高底物浓度来缓解，D错误。

7．某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时，根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是(　　)

A．降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶

B．在30 ℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙

C．对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶

D．若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果相同

[答案]C．[解析]据图分析，在20 ℃时，降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶，在30 ℃时，降低化学反应活化能效率最高的是微生物乙中的酶，A错误；在30 ℃条件下竞争能力最强的微生物应该是乙，B错误；结合题图分析可知，对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶，C正确；若将温度改为pH，则所得实验结果曲线与图示结果一般不相同，强酸和强碱条件下酶都会失活，D错误。

8．将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(　　)

[答案]C．[解析]加入酶C后A浓度降低，B浓度升高，说明在酶C的催化下A能生成B，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，A项正确；由题图曲线可知，加入酶C后，曲线斜率开始很大，后变平缓，说明酶促反应速率先快后慢，B项正确；T2后B增加缓慢是底物A浓度过低导致的，C项错误；

图示反应在最适温度下进行，降低反应温度，反应速率将减慢，反应时间将延长，T2值增大，D项正确。

9．如图所示为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误

D．丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点时的

[答案]C．[解析]低温条件下酶的活性很低，但是酶并不失活，高温会使酶的空间结构发生改变，酶失活，过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变，酶失活，从图中来看，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH，A正确；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，A点与B点时限制酶促反应速率的因素不同，A点时限制酶促反应速率的因素是底物浓度，B点时限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度，B正确；结合题图分析可知，乙曲线表示温度对酶活性的影响，D点时温度较低，酶的活性很低，但是酶的空间结构并未被破坏，C错误；丙曲线表示pH对酶活性的影响，G点时pH过低，酶的空间结构被破坏，pH升高，酶的活性不能到达H点对应的酶活性，D正确。

10．下列有关ATP的叙述，错误的有(　　)

①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP

②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加

③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质

④质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP

⑤ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能

⑥人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加

A．3项          B．2项          C．1项          D．0项

[答案]D．[解析]所有活细胞中均能合成ATP，①正确；细胞内Na＋浓度偏高，细胞需要通过主动运输的方式将多余的Na＋运出细胞，以维持Na＋浓度的稳定，此时消耗的ATP量增加，②正确；ATP中的“A”表示腺苷，而DNA和RNA中的碱基“A”表示腺嘌呤，所以ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质，③正确；质壁分离和复原过程水分子都是以自由扩散的方式进出细胞，不需要消耗ATP，④正确；ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能等其他形式的能量，⑤正确；人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，提高细胞代谢速率，细胞产生ATP的量增加，⑥正确，故错误的有0项。

11．下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)

A．植物叶肉细胞产生ATP的过程中并不都伴随着[H]的生成

B．植物保卫细胞产生ATP的过程均在生物膜上进行

C．酵母菌中组成RNA的单体可来源于ATP的水解

D．细胞分裂时ATP水解速率和合成速率都加快

[答案]B．[解析]植物叶肉细胞可以进行有氧呼吸，在有氧呼吸第三阶段有ATP产生，但是该过程并没有[H]生成，A正确；植物保卫细胞可进行细胞呼吸，细胞呼吸的第一阶段(有ATP产生)在细胞质基质中进行，B错误；RNA的单体是核糖核苷酸，ATP水解断裂两个高能磷酸键的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，可以用于RNA的合成，C正确；细胞中ATP合成的速率与水解的速率处在动态平衡之中，细胞分裂时ATP水解速率和合成速率都加快，D正确。

12．(2016·新课标全国卷)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：

(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。

(2)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“γ”)位上。

(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是____________________________________________

________________________________________________________________________。

[答案](1)γ　(2)α　(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记

[解析]本题考查ATP的结构、ATP和ADP的转化、DNA复制的相关知识。(1)ATP的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团。ATP和ADP的转化过程中，首先是远离A的高能磷酸键水解，因此应该是γ位上带有32P的磷酸基团标记到DNA末端上。(2)在dATP分子中A代表腺嘌呤脱氧核苷，由腺嘌呤和脱氧核糖组成，因此A可以与dATPα位上的磷酸构成腺嘌呤脱氧核苷酸，作为DNA生物合成的原料。(3)由于DNA的复制属于半保留复制，而且某一噬菌体的DNA分子只有两条链，因此在形成n个子代噬菌体时，只有2个DNA分子含有32P。