2020年高考生物一轮复习（创新版）文档：必修1第3单元细胞的能量供应和利用第8讲 学案


第8讲　酶与ATP

[考纲明细]　1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)　2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)　3.实验：探究影响酶活性的因素
考点1　酶的本质、作用

1．酶在细胞代谢中的作用
(1)细胞代谢
细胞中各种化学反应的统称，是细胞生命活动的基础。
(2)过氧化氢在不同条件下的分解
①实验过程

a组与b组比较，说明加热能提高反应速率；c组与d组未经加热，也有气泡产生，说明Fe3＋和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解；c组与d组比较，说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。
②变量分析

(3)酶的作用机理
①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。
②作用机理：降低化学反应的活化能。
2．酶的作用原理分析

(1)无催化剂催化的反应曲线是②。
(2)有酶催化的反应曲线是①。
(3)AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能。
(4)AB段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向上移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供能量。
注：如果终态的能量低于初态说明该反应为放能反应，往往伴随着ATP的合成，反之，则为吸能反应。

深挖教材
(1)酶作为生物催化剂与无机催化剂相比，在发挥作用时有哪些共同点？
提示　①反应前后化学性质和数量不变；②能加快反应速率，缩短达到反应平衡的时间，但不能改变平衡点；③都能降低化学反应的活化能。
(2)酶除了具有催化功能外，可以调节生命活动吗？
提示　催化(降低化学反应的活化能)是酶唯一的功能，它不具有调节功能，也不作为能源(或组成)物质。

3.酶的作用与本质
(1)酶本质的探索历程

答案　①—f　②—a　③—c　④—d和e　⑤—b
(2)酶的本质和作用


[特别提醒]　(1)内涵：活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
外延：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，因此酶的合成受基因控制。
(2)分类：按存在部位分为胞内酶和胞外酶，按功能分为水解酶和合成酶。

题组　酶的概念和本质
1．关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(　　)
A．酶的化学本质是蛋白质或RNA
B．酶可以在细胞外发挥作用
C．蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
答案　D
解析　绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，A正确；在适宜条件下，酶可以在细胞外催化化学反应，B正确；蛋白酶催化蛋白质水解，淀粉酶催化淀粉水解，二者都属于水解酶类，C正确；酶的活性受温度影响，高温和低温的作用不同，高温能破坏酶的结构使其变性失活，而低温使酶的活性降低，但其结构并未发生改变，D错误。
2．(2017·全国卷Ⅱ)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案　C
解析　在细胞核外，叶绿体和线粒体中都含有参与DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外适宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生改变，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但保存时应在低温条件下，D错误。
题后归纳
(1)从酶的化学本质上讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶(如淀粉酶，蛋白酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)，若无特别说明，其本质都是蛋白质。
(2)若题目信息中告知某催化功能的物质经蛋白酶处理后“丧失活性”，则该酶为蛋白质，若仍具活性，则该酶为RNA。
题组　酶的作用及作用原理
3．下列有关生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶在细胞代谢的调节方面具有重要作用
B．与没有酶参与的反应相比，产物更多
C．一种酶可成为另一种酶作用的底物
D．酶在催化反应完成后立即被灭活
答案　C
解析　酶在代谢方面起催化作用，无调节作用，A错误；酶参与反应，是改变反应速率，产物不会更多，不改变反应的平衡点，B错误；酶的本质绝大多数为蛋白质，蛋白酶可以催化淀粉酶等本质为蛋白质的酶的水解，C正确；酶在反应前后本质不变，D错误。
4. (2017·天津高考)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(　　)

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
答案　C
解析　加入酶C后，A浓度下降，B浓度上升，这是由于酶C降低了A生成B这一反应的活化能，使A转化为B，A正确；B物质浓度变化曲线的斜率可代表酶促反应速率，据图可知，酶促反应速率先快后慢，B正确；T2后，B增加缓慢是底物A不足导致的，C错误；图示为最适温度下A、B浓度的变化曲线，适当降低反应温度后，酶活性降低，反应速率变慢，达到原T2对应的反应程度所需时间延长，D正确。

考点2　酶的作用特性及影响因素

1．酶的特性
(1)酶的高效性

①图中加入酶的曲线和加入无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较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。
③酶只能催化已存在的化学反应。
(2)酶的专一性
①含义：酶对底物具有严格的选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②图像

图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。
③曲线

a．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。
b．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)作用条件较温和
①酶促反应一般是在比较温和的条件下进行的。
②a.最适温度：一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40_℃之间；植物体内的酶最适温度在40～50_℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
b．最适pH：动物体内酶的最适pH大多在6.5～8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多在4.5～6.5之间。
③过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性明显降低，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，酶可以在低温下保存。
2．酶促反应的影响因素
(1)温度和pH

图甲和图乙显示：①在最适温度(pH)时，酶的催化作用最强，高于或低于最适温度(pH)，酶的催化作用都将减弱；②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；③过酸、过碱、高温都会使酶失活。
从图丙和图丁可以看出：pH或温度的变化不影响酶作用的最适温度或pH。
(2)底物浓度和酶浓度

图甲中OP段酶促反应速率的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素可能为酶浓度或酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。

深挖教材
(1)最适合酶保存的温度是最适温度吗？改成pH呢？
提示　最适合酶保存的温度不是最适温度，最适合酶保存的pH为最适pH。
(2)温度和pH与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响相同吗？
提示　不相同。温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的，而底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触概率来影响酶促反应速率的，其并不影响酶活性。


1．(必修1 P83学科交叉)无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
2．(必修1 P85知识链接)在人和动物体内，酶的活性与内环境的相对稳定有密切关系。
3．(必修1 P85与社会的联系)用酶水解淀粉生产葡萄糖与盐酸催化淀粉水解的方法相比的优点是高效性和在常温常压下就可以进行(或节能、环保等)。

　(必修1 P86拓展题T1改编)如图中曲线①表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。下列叙述不正确的是(　　)

A．A点时随着反应物浓度的增加，酶促反应速率加快
B．C点时酶促反应速率达到最大
C．如果B点时反应体系加入少量同种酶，曲线不变
D．如果A点时将反应体系温度升高5 ℃，酶促反应速率可能按曲线②方式变化
答案　C
解析　在OC段，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，所以A点时随着反应物浓度的增加，酶促反应速率加快，A正确；由图可知，C点时酶促反应速率达到最大，B正确；如果在B点时向反应体系加入少量同种酶，反应速率加快，曲线斜率会变大，C错误；如果在A点时将反应体系温度升高5 ℃，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，可能按曲线②方式变化，D正确。

题组　酶的特性
1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
B．细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关
C．酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存
D．可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响
答案　B
解析　大多数酶是蛋白质，蛋白质能与双缩脲试剂反应呈紫色，而少数酶是RNA，RNA不能与双缩脲试剂反应呈现紫色，A错误；每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，这是细胞代谢能够有条不紊地进行的重要原因，B正确；在最适温度和pH条件下，酶的活性最强，不适合酶的长期保存，C错误；过氧化氢高温易分解，所以一般不选择过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶活性的影响，D错误。
2．(2018·合肥六校联考)如图为酶与底物结合示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．酶的形状在催化过程中会发生改变
B．底物与酶特定部位的结合具有专一性
C．此图可表示1分子蔗糖经酶催化后产生2分子葡萄糖的过程
D．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性
答案　C
解析　1分子蔗糖经酶催化后产生1分子葡萄糖和1分子果糖，C错误。

技法提升
具有专一性或特异性的五类物质
(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只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。
(4)tRNA：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。
题组　酶的相关曲线分析
3. (2018·河南八市第一次测评)在研究温度对某种酶活性的影响实验中，不同温度下反应物浓度随反应时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．本实验中，温度属于自变量，酶的用量属于无关变量
B．在三组实验中，50 ℃条件下酶降低活化能的效率最高
C．若在t1之前将A组的温度提高10 ℃，其反应速度会加快
D．在t1～t3时间段，反应物浓度的降低限制了B组反应的速率
答案　B
解析　从图得知，本实验中，自变量是温度，因变量是反应物浓度，酶的用量属于无关变量，A正确；在相同时间内，B组曲线下降的最快，说明该组温度下酶促反应速度最快，即30 ℃的条件下酶降低活化能的效率最高，B错误；若在t1之前将A组的温度提高10 ℃，酶活性会升高，反应速度会加快，C正确；t1～t3时间段，B组的反应物较少，是限制其速率的主要原因，D正确。

技法提升
“四看法”分析酶促反应曲线

变式训练
[3－1]　(2018·北京西城期末)下图为酶促反应曲线，Km表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是(　　)

A．Km值越大，酶与底物亲和力越高
B．加入竞争性抑制剂，Km值增大
C．加入非竞争性抑制剂，Vmax降低
D．非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构
答案　A
解析　Km值表示反应速率为1/2Vmax时的底物浓度，Km值越大，说明底物越难与酶结合，酶与底物亲和力越低，A错误；竞争性抑制剂的作用机理为与底物竞争性结合酶的活性部位，加入竞争性抑制剂底物与酶结合受限，Km值增大，B正确；非竞争性抑制剂作用机理为与酶的非活性部位结合，使酶活性部位功能丧失，加入非竞争性抑制剂，有活性的酶数量降低，Vmax降低，C正确；非竞争性抑制剂通过破坏酶的空间结构抑制酶促反应，D正确。
[3－2]　(2018·安徽六安一中模拟)如图表示改变某一因素前后，淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果，请据此分析，改变下列哪种因素才能获得改变后的结果(　　)

A．温度 B．pH值
C．淀粉溶液量 D．唾液量
答案　C
解析　改变温度和pH会影响酶的活性，从而影响化学反应速率，但不改变化学反应的平衡点，即产物的最终产量不变，图中实验组的还原糖生成量明显减少，A、B错误；改变底物的量，产物的量则会改变。图中对照组的还原糖生成量一直多于实验组的还原糖生成量，故改变的是淀粉溶液量，即降低了淀粉溶液量，C正确；改变唾液量，即唾液淀粉酶的量，会影响化学反应速率，但不改变化学反应的平衡点，即产物的最终产量不变，图中实验组的还原糖生成量明显减少，D错误。

一、对比法——验证酶的高效性和专一性
1．验证酶的高效性
(1)设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。
(2)设计方案


2．验证酶的专一性
(1)设计思路：常见的方案有两种，即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



1．(2018·山西名校联考)现有甲、乙、丙三支试管，先向三支试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按下图所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列分析不正确的是(　　)

A．甲试管和乙试管对照，说明酶具有专一性
B．甲试管和丙试管对照，说明酶活性受高温影响
C．实验结果是甲试管内会出现砖红色沉淀
D．实验结果是乙试管和丙试管内出现砖红色沉淀
答案　D
解析　甲与乙对照，底物相同，酶不同，可证明酶的专一性，A正确；甲和丙对照，酶相同，温度不同，可以说明温度影响酶的活性，B正确；甲试管中淀粉在唾液淀粉酶的作用下水解生成还原糖，用斐林试剂检验在水浴加热条件下可以出现砖红色沉淀，C正确；乙试管中胃蛋白酶不能催化淀粉水解，丙试管中唾液淀粉酶失活，两试管中均不出现砖红色沉淀，D错误。
2．在甲、乙、丙三支试管中加入下列物质并保温一段时间后，有关分析不正确的是(　　)

A．加入碘液后，溶液变蓝的只有乙试管
B．加入斐林试剂后水浴加热，溶液呈现砖红色的有甲试管和丙试管
C．加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均变蓝色
D．温度、pH在本实验中均属于无关变量
答案　C
解析　甲试管中可进行反应，产物为麦芽糖，乙试管中不能进行反应，丙试管中的最终产物为葡萄糖，因此，加入碘液后溶液变蓝的为乙试管，加入斐林试剂后水浴加热，有砖红色沉淀的为甲试管和丙试管，A、B正确；反应完成后，淀粉酶、麦芽糖酶制剂仍留在试管中，故加入双缩脲试剂后，三支试管中的溶液均变紫色，而不是蓝色，C错误；本实验的自变量为酶的种类，因此温度、pH均属于无关变量，D正确。

题后归纳
(1)探究酶的高效性时，对照组应用无机催化剂对照。
(2)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。
二、梯度法——探究酶的最适温度或最适pH
1．设计思路

2．设计方案


3．如图中实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁分别加入2支试管，然后将两支试管放入同一水浴环境中持续15 min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。通过多次实验，记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如表：

(1)解释以下两种处理对实验结果的影响。
①将装置A中的混合物加温至40 ℃，乳汁凝固时间如何变化？________，原因是_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②将装置F中的混合物冷却至40 ℃，乳汁凝固情况________，原因是_____
_________________________________________________________________。
(2)若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，实验结果会不准确，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)根据表格简要写出探究该酶催化作用的最适温度的实验思路：____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)①明显缩短　40 ℃时凝乳酶活性较高，乳汁凝固时间较短
②不凝固　60 ℃时凝乳酶已失活，将温度降至40 ℃时不会恢复活性
(2)酶具有高效性，一旦酶与乳汁混合就可以发生凝乳反应
(3)在30～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度(合理即可)
解析　(1)①低温不破坏酶的空间结构，在一定范围内升高温度，酶的活性可以发挥出来，由表格可知，该酶的最适温度在40 ℃左右，因此如果将A组的水温逐渐提高至40 ℃，酶活性提高，乳汁凝固时间明显缩短，②高温破坏酶的空间结构，使酶永久失活，即使温度降低，酶的活性也不能恢复，因此装置F中的酶已经失活，将F组混合物冷却至40 ℃，乳汁凝固时间不变(不能凝固)。
(2)酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，会因为发生凝固反应而使实验结果不准确。
(3)分析表格数据可知，该酶催化作用的最适温度在30～50 ℃，若探究该酶催化作用的最适温度，在30～50 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短对应的温度接近最适温度。
4．请回答下列有关酶的实验探究的问题：
(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：


上述实验设计中有两处不妥之处，请指出：
①___________________________________________________________；
②___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)一般情况下，不能用H2O2酶为材料探究温度对酶活性的影响，原因是______________________________。而探究pH对酶活性的影响时，不宜选用“淀粉酶催化淀粉水解”，原因是___________________________________。探究温度对酶活性的影响时，若选用“淀粉酶催化淀粉水解”，则不宜选用________________作为鉴定试剂，而应选用________________作为鉴定试剂。
答案　(1)①缺少pH＝7的对照组　②加入NaOH和HCl的时间顺序不合理，应在加入H2O2酶前改变溶液的pH
(2)H2O2不稳定易分解，温度会影响H2O2的分解速率　在酸性环境下淀粉会分解，且碘液做鉴定试剂会和NaOH发生化学反应，影响结果　斐林试剂　碘液
解析　验证酶的活性受pH的影响时，除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外，还需要设置pH＝7的对照组。探究pH、温度对酶活性的影响时，在未达到预设条件前，避免将酶与底物混合。

题后归纳
1．温度对酶活性的影响的注意事项
(1)探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合，并且按一定的温度梯度多设几个实验组。
(2)若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
(3)探究温度对酶活性的影响时，不适宜用H2O2作底物，因为H2O2遇热会分解。
2．pH对酶活性的影响的注意事项
(1)探究pH对酶活性的影响实验时，必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。
(2)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
(3)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。

考点3　ATP的结构和功能

1．ATP的结构

2．ATP的结构及其与RNA的关系

(1)图中A表示腺嘌呤，①是腺苷，②是腺嘌呤核糖核苷酸，③是ADP，④是ATP，⑤是普通化学键，⑥是高能磷酸键。
(2)据图确定ATP与RNA的关系是ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。


深挖教材
(1)ATP是能量吗？
提示　ATP不等于能量，ATP是一种高能磷酸化合物，其高能磷酸键水解时能够释放能量，所以ATP是与能量有关的物质，不可将两者等同起来。
(2)ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，“A”表示的含义有什么不同？
提示　ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但表示的含义不同，如图所示：

ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
3．ATP与ADP的相互转化

(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。
(2)ATP的合成与水解



[特别提醒]　(1)ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。
(3)细胞中ATP含量很少，ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(4)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。
(3)吸能反应一般与ATP水解相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系。
4．ATP的功能
ATP是细胞内高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。
[特别提醒]　ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，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及动物体内的磷酸肌酸。
5．ATP产生量与O2供应量的关系

(1)A点表示无O2条件下，细胞进行无氧呼吸也能产生少量ATP。
(2)AB段表示在一定范围内，ATP产生量随O2供应量的增大而增多。
(3)BC段：当O2供应量达到一定值时，ATP产生量不再增加，这是由于细胞中ATP的产生还受其他条件限制，如酶、有机物、ADP、磷酸等。
(4)若横坐标为呼吸强度，ATP产生量曲线应从原点开始。

1．(必修1 P88问题探讨和P89小字合编)萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，其中荧光素是其特有的发光物质。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光，此过程发生的能量转换为化学能转变为光能。
2．(必修1 P90思考与讨论改编)如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理的原因是糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。

(必修1 P90拓展题改编)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“通货”的，说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。

题组　ATP的结构与成分分析
1．用α、β、γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，下列叙述正确的是(　　)
A．ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分可用于DNA的复制
B．ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分可用于基因的转录
C．ATP含有三个高能磷酸键，都能为生命活动提供能量
D．ATP的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体光反应中水的分解
答案　B
解析　ATP的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，因此可用于DNA的转录，不能用于DNA的复制，A错误，B正确；ATP含有两个高能磷酸键，C错误；ATP的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于各种生命活动，但光合作用光反应形成ATP，其γ位磷酸基团脱离释放的能量只能用于暗反应，叶绿体光反应中水的分解所需能量来自光能，D错误。
2．(2018·广东中山期末)下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)

A．图中的a是构成DNA的基本单位之一
B．图中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
C．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
D．血浆中的葡萄糖进入红细胞、肾小管对葡萄糖的重吸收会消耗ATP
答案　C
解析　图中a为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，A错误；图中的A是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键，B错误；ATP分子中的A是腺苷，RNA中的碱基“A”是腺嘌呤，二者不是同一种物质，C正确；血浆中的葡萄糖进入红细胞的方式属于协助扩散，不会消耗ATP，D错误。
题组　ATP与ADP的相互转化
3．(2018·长沙一模)下图表示ATP中磷酸键逐级水解的过程图，下列说法不正确的是(　　)

A．绿色植物叶肉细胞内，叶绿体和线粒体均能合成ATP，但两者合成ATP的用途不同
B．酶a～c催化的反应(底物的物质的量相同)，产生⑤最少的是Ⅲ过程
C．酶a发挥作用时细胞中一般伴随着放能反应的进行
D．②是组成HIV遗传物质的单体之一
答案　C
解析　在绿色植物叶肉细胞内，叶绿体通过光合作用形成ATP，但只能用于光合作用的暗反应，线粒体合成的ATP，可以用于其他的各项生命活动，A正确；酶a～c催化的反应(底物的物质的量相同)，产生⑤最少的是Ⅲ过程，因为前两个水解的都是高能磷酸键，而最后一个是普通磷酸键，B正确；酶a发挥作用时细胞中一般伴随着吸能反应的进行，C错误；②是腺嘌呤核糖核苷酸，HIV的遗传物质是RNA，所以②是组成HIV遗传物质的单体之一，D正确。
4．(2018·甘肃白银高三月考)ATP在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关ATP的叙述，不正确的有几项(　　)
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　④ATP是细胞中绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质　⑤质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP
⑥ATP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　⑦原核细胞合成ATP时能量只能来自细胞呼吸释放的化学能
A．0项 B．1项 C．2项 D．3项
答案　B
解析　人体成熟的红细胞可通过无氧呼吸产生ATP，蛙的红细胞、鸡的红细胞可通过有氧呼吸产生ATP，①正确；Na＋运出细胞的方式为主动运输，细胞消耗能量，故为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加，②正确；ATP中的“A”指腺苷，DNA和RNA中的碱基“A”指腺嘌呤，不是同一物质，③正确；ATP是细胞中绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质，④正确；质壁分离和复原实验过程为水的运输，属于自由扩散，不消耗ATP，⑤正确；光合作用过程合成ATP的能量来源于光能，呼吸作用过程合成ATP的能量来源于化学能，ATP水解释放的能量也可以转化成光能和化学能，⑥正确；⑦原核细胞合成ATP时能量可来自细胞呼吸释放的化学能，也可来自光合作用，例如蓝藻，⑦错误。

题后归纳
细胞内产生与消耗ATP的生理过程


命题新角度1　ATP与其他高能化合物
5．(2018·皖江名校联考)生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异，如表所示。下列相关叙述，最为准确的是(　　)

A．无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体
B．在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
C．UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D．葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中，可由ATP直接供能
答案　D
解析　叶绿体内能产生ATP，但必须要有光照，无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和细胞质基质，A错误；ATP是细胞内的能量“通货”，蛋白质、糖原、脂肪和磷脂合成过程中可由ATP直接供能，B错误；UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，得到的是尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；蔗糖的合成过程中可由ATP直接供能，D正确。
命题新角度2　ATP与dATP
6．有关ATP分子的研究中，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－αP～βP～γP或dA－αP～βP～γP)。下列说法错误的是(　　)
A．dATP彻底水解后产物中有三种小分子物质
B．光合作用过程中会发生连接γ位磷酸基团的高能磷酸键的断裂和形成
C．ATP分子中含有两个高能磷酸键，其水解后均可为兴奋在神经元间的传递供能
D．dATP脱去β、γ位磷酸基团后，所得物质是组成DNA分子的基本单位之一
答案　C
解析　dATP彻底水解后的产物有脱氧核糖、磷酸和腺嘌呤，共三种小分子物质，A正确；光合作用过程中发生ATP的合成和分解，所以会发生连接γ位磷酸基团的高能磷酸键的形成和断裂，B正确；ATP中有两个高能磷酸键，通常情况下，只有连接γ位磷酸基团的高能磷酸键的水解释放的能量才可用于兴奋在神经元间的传递，C错误；dATP中的两个高能磷酸键水解掉后，剩余的部分是腺嘌呤脱氧核苷酸，是组成DNA的基本单位之一，D正确。



高考热点突破
1．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
答案　C
解析　测定酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH，所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入，反应时间的测定则应在底物与酶混合之后开始，C正确。
2．(2016·海南高考)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案　D
解析　ATP去掉两个高能磷酸键后为腺嘌呤核糖核苷酸，其是构成RNA的基本组成单位之一，A错误；呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸，使ATP生成减少，B错误；无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP，第二阶段不产生ATP，C错误；光下叶肉细胞既可以进行光合作用也可进行有氧呼吸，细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，D正确。
3．(2016·江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)

A．1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
答案　A
解析　由题干信息可知，该实验的自变量为是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的3号管为实验组，其他都为对照组，A正确；由以上分析可知2号管是对照组，只有3号管是实验组，B错误；若3号管显橙红色，还需要与1、2、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；4号管不显橙红色是因为高温处理使过氧化物酶变性失活，D错误。
4．(2016·全国卷Ⅱ)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：

(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是_________________________
__________________________________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是________________，其特性有______________________(答出两点即可)。
答案　(1)B　(2)加快
(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性
解析　(1)由图可见，在O～t1范围内，B组产物浓度最高，且曲线的切线斜率最大，可知B组酶活性最高。
(2)由图可知，在时间t1之前，温度从20 ℃提高到40 ℃，酶促反应速度加快，所以，A组温度提高10 ℃后，酶催化反应的速度加快。
(3)据图可知，C组在t2时，产物浓度远低于A、B两组，说明反应物并没完全反应完毕，而且t2前后产物浓度不变，说明酶已完全失活，因此，t2时增加底物量，产物不再增加。
(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性有：高效性、专一性、作用条件较温和等。
5．(2016·全国卷Ⅰ)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。
答案　(1)γ　(2)α
解析　(1)由题意知，该酶可催化ATP水解产生ADP，此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键，从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离，此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。
(2)题干说“带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料”由此可以得知此物质为脱氧核苷酸，又由于dATP分子中A由腺嘌呤和脱氧核糖组成，因此A可以与dATP中α位的磷酸构成腺嘌呤脱氧核苷酸，作为DNA生物合成的原料。