2024届人教版高中生物一轮复习酶和ATP学案 (2)

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习酶和ATP学案 (2)，共32页。


第1讲　酶和ATP

1．酶在代谢中的作用(Ⅰ)
2．ATP在代谢中的作用(Ⅰ)
3．实验：探究影响酶活性的条件
1．ATP是生命活动的直接能源物质(生命观念)
2．根据实验总结酶的化学本质与特性(科学思维)
3．探究温度、pH对酶促反应的影响(科学探究)
4．酶在生产和生活中的应用(社会责任)

考点1　酶的本质、作用和特性

1．酶的本质和作用
(1)酶本质的探索历程(连线)


提示：①—f　②—a　③—c　④—d、e　⑤—b
(2)酶的本质和作用
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(真核细胞)
来源
一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
催化作用
(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。
③如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。

Ⅰ．无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②、①。
Ⅱ．ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。
Ⅲ．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。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验过程

(2)变量分析

3．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下，酶的活性很低，但空间结构稳定。

1．酶提供了反应过程所必需的活化能。 (×)
提示：酶的作用是降低化学反应的活化能。
2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。 (√)
3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。 (×)
提示：低温不破坏酶的结构。
4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。 (×)
提示：酶适合保存在低温条件下。
5．酶在催化反应完成后立即被分解。 (×)
提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。
6．酶只能在细胞内发挥作用。 (×)
提示：酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。

1．唾液淀粉酶随食物进入胃内会失活吗？为什么？(必修1　P85“文字信息”)
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：唾液淀粉酶随食物进入胃内会失活，因为唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH约为1.5
2．含酶牙膏中添加的是什么酶？该酶的作用是什么？(必修1　P87“科学·技术·社会”)
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：溶菌酶。溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用

1．低温与高温、过酸、过碱对酶活性影响的不同是__________
_____________________________________________________________________。
提示：低温抑制酶的活性但不破坏酶的结构，高温、过酸、过碱破坏酶的结构
2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质不同是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：温度和pH通过影响酶的活性影响酶促反应速率；底物浓度和酶浓度不影响酶的活性，通过影响酶分子与底物的结合影响酶促反应速率


1．结合图示理解酶的特性
(1)高效性

①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。
②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。
(2)专一性

①图形分析：
Ⅰ．图中所示的化学反应：BE＋F。
Ⅱ．图中C、D表示不能被该酶催化的物质。
②结论：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和
①酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
②曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。

甲　　　　　　　乙
Ⅰ．甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。
Ⅱ．甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。
Ⅲ．乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。
③结论：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

甲　　　　　　　　乙
(1)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的增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。
(2)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。


1．如图表示将A、B两种物质混合，t1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。

(1)适当降低反应温度，分析t2值如何变化。
(2)分析t2后B增加缓慢的原因。
(3)t1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？
提示：(1)题图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，t2值会增大。
(2)t2后B增加缓慢的原因是A(或底物)浓度降低导致反应速率下降。
(3)t1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。

2．小麦种子中含有α、β两种淀粉酶，某学习小组对这两种淀粉酶活性进行探究实验，步骤如下：
①将等量的α­淀粉酶(70 ℃活性不受影响，100 ℃高温下失活)与β­淀粉酶(70 ℃处理15 min即失活)加适量蒸馏水混合，分为甲、乙、丙三组；②甲组25 ℃下处理，乙组70 ℃水浴处理15 min后取出，丙组100 ℃下处理15 min后取出；③甲、乙、丙三组分别在25 ℃条件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段时间后，测得甲、乙、丙三组淀粉剩余量分别为a、b、c。请思考回答：
(1)三组淀粉剩余量最多的是哪一组？原因是什么？
(2)利用上述实验结果，如何大致比较25 ℃条件下α­淀粉酶和β­淀粉酶活性的大小？
提示：(1)丙组；两种淀粉酶在100 ℃条件下均失去活性，且降到25 ℃活性不能恢复。
(2)比较b－a(β­淀粉酶的活性)与c－b(α­淀粉酶的活性)数值的大小。

考查酶的本质、作用和特性
1．(2022·四川成都高三阶段练习)下列有关人体内酶的叙述，错误的是(　　)
A．细胞中的酶可以附着在生物膜上，也可以游离存在
B．酶的保存温度通常应低于酶促反应的最适温度
C．各种细胞中含有的酶的种类和数量不一定相同
D．在任何条件下，酶的催化效率均高于无机催化剂
D　[细胞中的酶可以附着在生物膜上，也可以游离存在，例如有氧呼吸第三阶段的酶附着在线粒体内膜上，有氧呼吸第一阶段的酶在细胞质基质中，A正确；酶在低温下结构比较稳定，故应该在低温下保存，保存温度通常应低于酶促反应的最适温度，B正确；酶的种类和数量与细胞代谢密切相关，酶的催化具有专一性，人体内各种体细胞发生的代谢不同，故酶的种类不同、数量不同，C正确；酶的作用条件较温和，高温、强酸、强碱会使酶失活，在这些条件下酶的催化效率比无机催化剂低，D错误。]
2．(2022·赣州联考)下图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确的是(　　)

A．ad段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要的活化能
B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生改变
D．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，b在纵轴上将向上移动
D　[ca段表示在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能，A错误；与酶相比，无机催化剂降低化学反应活化能的作用不显著，因此若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动，B错误；若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不变，C错误；若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b在纵轴上将向上移动，D正确。]
3．(2022·福建连城一中高三期末)20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现一类单链RNA分子也具有生物催化功能，可水解特定的RNA序列，并将它命名为ribozyme，其中文译名“核酶”。下列叙述正确的是(　　)
A．核酶含C、H、O、N、P、S六种大量元素，基本单位是核糖核苷酸
B．核酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应，其分子中一定不存在氢键
C．核酶只能在细胞内发挥作用，其催化活性可能受温度影响
D．核酶催化RNA水解时降低了反应的活化能，破坏的是相邻核糖核苷酸之间的磷酸二酯键
D　[核酶是RNA分子，故核酶的组成元素为C、H、O、N、P，不含S，基本单位是核糖核苷酸，A错误；核酶的化学本质为RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，有的单链RNA分子部分区域因折叠存在氢键，如tRNA，核酶分子中可能也存在氢键，B错误；酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其在细胞内产生，既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用，生物大分子如蛋白质、核酸一般都有空间结构，而空间结构易受温度等外界因素影响，再结合题干信息“核酶是一类单链RNA分子”，可知核酶的活性可能受温度的影响，C错误；酶起催化作用的机理是降低活化能，核酶降解特定的RNA序列时，破坏的是相邻核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D正确。]
　与酶相关的常见误区
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生部位
一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)
具有分泌功能的细胞才能产生酶
合成原料
氨基酸或核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体或细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂，只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
在生物体内合成
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活
低温会引起酶变性失活
作用前后
催化反应前后的数量和性质没有变化
发生催化作用后被分解
考查酶促反应的坐标曲线分析
4．(2022·江西丰城期末)下图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物的量)的变化。下列有关叙述中，不正确的是(　　)

①　　　　　　②　　　　　　③
A．图①虚线可表示酶量增加时，底物浓度和反应速率的关系
B．图②虚线表示增加底物浓度，其他条件不变时，生成物的量变化的曲线
C．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
D．图③表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与反应时间的关系
B　[酶能加快化学反应速率，所以酶量增加一倍时，酶促反应速率也加快，所以图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系，A正确；增加底物浓度，其他条件不变时，生成物的量应该增加，而不是与实线重合，B错误；过氧化氢酶的催化效率比Fe3＋的催化效率高，因此生成物量达到最大值所需时间更短，因此若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率，C正确；反应一段时间后，底物浓度降低，反应速率下降，故图③能表示在反应开始的一段时间内，反应速率与反应时间的关系，D正确。]
5．(2022·天津南开二模)从某种微生物细胞中分离得到了一种酶Q，为了探究该酶的最适温度，进行了相关实验，实验结果如图甲所示；图乙为酶Q在60 ℃下催化一定量的底物时，生成物的量随时间变化的曲线。下列分析不正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　乙
A．由图甲可知，该种微生物适合在较高的温度环境中生存
B．增加图甲各温度的实验组数，可使得到的最适温度范围更精准
C．图乙实验中若升高温度，酶Q的活性不一定升高
D．图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变
B　[由图甲可知，温度较高时，酶活性较高，说明该种微生物适合在较高的温度环境中生存，A正确；增加图甲各温度的实验组数，只能减小偶然因素带来的误差，增加温度范围，减小温度梯度，才可使得到的最适温度范围更精准，B错误；由于不能确定该酶的最适温度，故图乙实验中若升高温度，酶的活性不一定升高，C正确；酶活性受温度和pH的影响，与底物的量无关，故图乙中，在t2时增加底物的量，酶Q的活性不变，D正确。]
　“四看法”分析酶促反应曲线
一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量间的关系。
二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，曲线未达到平衡时，限制因素是横坐标所表示的因素，当曲线达到平衡状态后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等，理解特殊点的意义。
四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。

考点2　探究影响酶活性的条件(实验)

1．实验原理
(1)探究温度对酶活性的影响
①反应原理

②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)探究pH对酶活性的影响
①反应原理：2H2O22H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧情况来检验O2产生量的多少。
2．实验步骤与结论
(1)温度对酶活性的影响
①实验步骤与现象(如表)
试管编号
试管1
试管1′
试管2
试管2′
试管3
试管3′
实验步骤
一
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
1 mL淀
粉酶溶液
2 mL淀
粉溶液
二
放入0 ℃冰水中约5 min
放入60 ℃热水中约5 min
放入100 ℃热水中约5 min
三
将1与1′试管内的液体混合后继续在0 ℃冰水内放置10 min
将2与2′试管内的液体混合后继续在60 ℃热水内放置10 min
将3与3′试管内的液体混合后继续在100 ℃热水内放置10 min
四
取出试管各加入两滴碘液，振荡
实验现象
变蓝
不变蓝
变蓝
②实验结论：酶的作用条件较温和，高温、低温都影响酶的活性。
(2)pH对酶活性的影响
①实验步骤与现象(如表)
试管编号
试管1
试管2
试管3
实验
步骤
一
2滴过氧化氢酶溶液
二
1 mL蒸馏水
1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液
1 mL物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液
三
2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验现象
卫生香燃烧猛烈
卫生香燃烧不猛烈
卫生香燃烧不猛烈
②实验结论：酶的作用条件较温和，过酸、过碱都影响酶的活性。

1．实验变量控制的三个原则
实验变量
控制原则
实例
自变量
单一变量原则
探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量
无关变量
等量适宜原则
探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量，不但相同，还要适宜
因变量
可观测性原则
探究温度对酶活性的影响实验中，根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来，便于实验结果的观测
2．酶相关实验探究的“宜”与“不宜”
(1)探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶做实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(2)探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶做实验材料，因为强酸能催化淀粉水解，从而影响实验结果。
(3)若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
(4)在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成的，自变量控制不严格。
(5)在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。

1．(2022·成都七中检测)在探究温度对酶活性影响的实验设计中，下列操作及材料的选取，合理的是(　　)
A．选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液
B．选用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和斐林试剂
C．选用过氧化氢溶液和新鲜的肝脏研磨液
D．将酶和底物在室温下混合后置于不同温度下保温
A　[碘液可以使淀粉变蓝色，经淀粉酶处理过的淀粉溶液遇碘液后蓝色变浅，实验结果明显，因此可以用碘液进行检验，A合理。斐林试剂在检验还原糖时需要水浴加热，温度会影响淀粉酶的活性，B不合理。温度会影响过氧化氢的分解，影响实验结果，C不合理。探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在不同温度下分别保温后在相同温度下混合，D不合理。]
2．(2022·河南开封高三阶段练习)某实验小组为了探究不同pH下过氧化氢酶的活性，进行了如下实验：将在不同pH缓冲溶液中浸泡过相同时间的大小、厚度及数量相同的土豆片，放入5个相同规格的注射器内，吸取过氧化氢溶液并封闭反应体系，记录初始读数。反应一段时间后，记录数据并计算注射器内气体体积的变化量，数据如表所示。下列叙述正确的是(　　)
pH
3
5
7
9
11
反应2 min时注射器内气体体积的变化量(mL)
0.3
1
2.6
1.4
1
A．本实验的自变量为不同pH缓冲溶液以及相同土豆片的处理时间
B．用不同缓冲溶液处理土豆片可避免缓冲溶液对过氧化氢分解的影响
C．根据实验结果，强酸、强碱都会抑制过氧化氢酶的活性，最适pH为7
D．pH为5和11时，二者的气体变化量相同，说明过氧化氢酶未发生变性
B　[本实验的自变量为不同pH缓冲溶液，土豆片都是相同的，处理时间也相同，属于无关变量，A错误；用不同缓冲溶液处理土豆片可避免缓冲溶液对过氧化氢分解的影响，B正确；由实验结果可知，强酸、强碱都会抑制过氧化氢酶的活性，但最适pH不一定是7，还需进一步缩小pH梯度进行实验探究最适pH，C错误；pH为5和11时，二者的气体变化量相同，说明过氧化氢酶具有相同的作用效果，但不能说明过氧化氢酶未发生变性，D错误。]
3．(2022·重庆八中模拟)草本、木本植物体内含有大量的纤维素，耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解，为酵母菌进行酒精发酵提供大量廉价原料。某研究小组将纤维素分解菌通过诱变和高温处理获得新菌株(甲)，制作出菌株甲培养基的滤液，进行了下列实验：

试管A
试管B
步骤1
加入适量缓冲液
加入用 ① 配制的菌株甲滤液
步骤2
在80 ℃条件下水浴保温30 min
步骤3
加入适量的 ② ，80 ℃水浴保温10 min
步骤4
加入适量的 ③ ，60 ℃热水浴加热2 min，观察溶液颜色
实验预期
预期实验结果及结论： ④
回答下列问题：
(1)该实验小组的实验目的是_______________。
(2)该实验步骤1～4中，①、②、③处加入的物质分别是____________、____________、____________。
(3)预期实验结果及结论：若_______________，则表明该纤维素酶能耐受80 ℃高温；若______________，则表明该纤维素酶不能耐受80 ℃高温。
(4)食草动物不能分泌纤维素酶，却能吸收大量糖类，主要原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)分析题意可知，本实验操作步骤3是80 ℃水浴保温10 min，所以本实验的目的是探究菌株甲分泌的纤维素酶能否耐受80 ℃高温。(2)由于本实验的目的是探究菌株甲分泌的纤维素酶能否耐受80 ℃高温，所以实验步骤中，试管A中加入了适量的缓冲液，那么试管B中也应该加入等量的缓冲液，因此①应该是等量的缓冲液；②应该是两个试管内都加入适量的纤维素液；纤维素本身是非还原糖，但是会被纤维素酶分解为还原糖(葡萄糖)，所以③应该是加入检测还原糖的试剂，即斐林试剂。(3)斐林试剂本身是蓝色，试管一中未加入纤维素酶，所以没有还原糖生成，因此无论该纤维素酶能否耐受80 ℃高温，试管A溶液都呈蓝色，其中若该纤维素酶能耐受80 ℃高温，说明试管B中纤维素酶未被80 ℃高温破坏，因此能够将纤维素分解为还原糖(葡萄糖)，因此试管B溶液呈砖红色；若该纤维素酶不能耐受80 ℃高温，说明试管B中纤维素酶被80 ℃高温破坏，因此不能将纤维素分解为还原糖(葡萄糖)，因此试管B中溶液的颜色为斐林试剂本身的颜色，即蓝色。(4)食草动物不能分泌纤维素酶，却能吸收大量糖类，主要原因是在食草动物肠道内的微生物分泌纤维素酶，将食物中的纤维素分解成可被吸收的小分子糖类(葡萄糖)。
[答案]　(1)探究菌株甲分泌的纤维素酶能否耐受80 ℃高温　(2)等量的缓冲液　纤维素液　斐林试剂　(3)试管A溶液呈蓝色(不呈砖红色)，试管B溶液呈砖红色　试管A和B溶液均呈蓝色(不呈砖红色)　(4)在食草动物肠道内的微生物分泌纤维素酶，将食物中的纤维素分解成可被吸收的小分子糖类(葡萄糖)
考点3　ATP的结构和功能

1．ATP的结构

(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。
(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。
(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。
2．ATP和ADP的相互转化
(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。
(2)转化关系及过程比较：

项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量ATP
ATPADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
3．ATP的功能与动、植物细胞代谢

(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)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。
(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。

1．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。 (×)
提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。
2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 (√)
3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 (×)
提示：淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。
4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 (×)
提示：细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。 (×)
提示：无氧呼吸也能产生ATP。
6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。 (×)
提示：内质网膜上不能合成ATP。

1．人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP的总含量并没有太大变化，这一事实说明______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中
2．植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，由此说明_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源


1．ATP的再生和利用图解

2．细胞内常见产生与消耗ATP的生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
消耗ATP：一些吸能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
3．ATP产生量与O2供给量的关系分析




1．据图分析ATP的结构和特点。
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？
(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？
提示：(1)图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
(2)不相同，图示b为普通磷酸键，c、d为高能磷酸键，其中d处的化学键最易断裂和重建。
(3)图示框e中结构为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一。

2．实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。

设置对照并分组编号→控制自变量→检测因变量。

实验步骤：　

实验结果： 　

提示：将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管。　观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。

考查ATP的结构及其合成和利用
1．(2022·西安联考)物质甲、乙通过反应①、②相互转化的反应如下图所示，下列说法正确的是(　　)

A．物质乙进一步水解得到的产物是合成DNA和RNA的原料
B．根尖分生区细胞中反应②可以发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中
C．细胞中甲和乙的相互转化时刻不停地发生并处于动态平衡之中
D．放能反应一般与反应①相联系，吸能反应一般与反应②相联系
C　[物质乙是ADP，ADP进一步水解得到的产物是磷酸、腺嘌呤核糖核苷酸，而合成DNA需要腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；根尖分生区细胞中反应②可以发生在细胞质基质、线粒体中，根尖分生区细胞无叶绿体，B错误；细胞中甲和乙即ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并处于动态平衡之中，C正确；放能反应一般与ATP的合成即反应②相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系即反应①相联系，D错误。]
2．(2022·河南开封联考)ATP是细胞的能量“通货”。下列叙述正确的是(　　)
A．唾液淀粉酶催化淀粉水解需要消耗ATP
B．葡萄糖和果糖合成蔗糖需要消耗ATP
C．神经递质在突触间隙移动消耗ATP
D．ATP水解产生的ADP中不含高能磷酸键
B　[唾液淀粉酶催化淀粉水解的过程发生在消化道中，不需要ATP水解提供能量，A错误；葡萄糖和果糖合成蔗糖，属于吸能反应，需要消耗ATP，B正确；神经递质在突触间隙(相当于组织液)移动属于扩散，不需要消耗ATP，C错误；ATP水解产生的ADP，其结构式为A－P～P，含有1个高能磷酸键，D错误。]
3．(2022·黄冈质检)如图表示ATP与ADP的相互转化过程，相关叙述错误的是(　　)

A．图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖
B．食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解来自食物中的有机物产能
C．运动时肌肉细胞中ATP的“充电”速率远高于其“放能”速率
D．ATP的“充电”和“放能”所需要的酶不同
C　[根据图示判断：M指的是腺嘌呤，N指的是核糖，A正确；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B正确；ATP的合成和分解速率始终处于一种动态平衡状态，C错误；酶有专一性，故ATP的合成和分解所需要的酶不同，D正确。]
ATP的拓展考查
4．(2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习)cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示，下列分析正确的是(　　)

A．A所示物质的名称是腺苷
B．每个cAMP分子含有2个高能磷酸键
C．ATP在形成cAMP的过程中，初期会释放能量
D．cAMP与磷脂分子所含的元素种类不完全相同
C　[A所示物质的名称是腺嘌呤，A错误；cAMP分子不含高能磷酸键，B错误；ATP在形成cAMP的过程中，初期会断裂高能磷酸键，释放能量，C正确；cAMP与磷脂分子所含的元素种类完全相同，D错误。]
5．(2022·江西乐平中学高三阶段练习)细胞内有多种高能磷酸化合物，如NTP和dNTP。ATP是NTP家族中的一员，dATP是dNTP家族中的一员。每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核苷酸。下列相关叙述不合理的是(　　)
A．NTP和dNTP都能作为直接能源物质
B．dNTP彻底水解的产物中可能含尿嘧啶
C．ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADP
D．每个NTP分子中都含有3个磷酸基团
B　[NTP和dNTP都是高能磷酸化合物，都可以作为直接能源物质，A正确；dNTP彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和碱基，该碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶，但一定不是尿嘧啶，B错误；ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADP，C正确；每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，每个核糖核苷酸分子中含有1个磷酸基团，故每个NTP分子中都含有3个磷酸基团，D正确。]


1．四个角度区别酶和激素

2．ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
3．细胞中ATP的含量很少，但是ATP与ADP的相互转化非常迅速，能为生命活动提供大量能量。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP的含量都保持动态平衡，不会剧烈变化。
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．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，少数是RNA。
3．酶具有专一性和高效性，作用条件较温和。
4．低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
5．高温、过酸、过碱都会导致酶分子空间结构破坏而永久失去活性。
6．ATP是为细胞生命活动提供能量的直接能源物质。
7．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
8．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。


1．(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)。
实验组
①
②
③
④
⑤
底物
＋
＋
＋
＋
＋
RNA组分
＋
＋
－
＋
－
蛋白质组分
＋
－
＋
－
＋
低浓度Mg2＋
＋
＋
＋
－
－
高浓度Mg2＋
－
－
－
＋
＋
产物
＋
－
－
＋
－
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
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
C　[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，B、D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。]
2．(2022·浙江6月选考)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(　　)
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，是因为酶的作用具有高效性
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
B　[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。]
3．(2022·广东选择性考试)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。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
C　[分析②③组可知，没有添加CaCl2时，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组的相关变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；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，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。]
4．(2021·重庆选择性考试适应性测试)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．细胞衰老过程中所有酶的活性降低
B．胰蛋白酶能彻底水解蛋白质
C．赤霉素能诱导α­淀粉酶产生
D．过氧化氢酶能升高过氧化氢的活化能
C　[细胞衰老过程中，大部分酶的活性降低，但与细胞衰老有关的酶的活性可能上升，A错误；胰蛋白酶水解蛋白质为多肽，蛋白质彻底水解需要肽酶，B错误；赤霉素能诱导α­淀粉酶产生，使种子不需要萌发即可产生α­淀粉酶，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，D错误。]
5．(2020·北京等级考)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20 ℃条件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了(　　)

A．悬液中酶的浓度　　 B．H2O2溶液的浓度
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
B　[提高酶的浓度能够提高反应速率，不能提高产物的量，A错误；提高H2O2溶液的浓度，即提高底物浓度，产物的量增加，B正确；改变温度可以改变反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。]
6．(2020·全国卷Ⅲ)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
(1)______
叶绿体的类囊体薄膜
线粒体
反应物
葡萄糖
/
丙酮酸等
反应名称
(2)______
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源
化学能
(3)______
化学能
终产物(除ATP外)
乙醇、CO2
(4)______
(5)______
[解析]　(1)(2)无氧条件下，某些细胞可以将葡萄糖分解成乙醇和CO2，并释放少量能量，该过程为无氧呼吸，发生在细胞质基质中。(3)(4)在真核细胞中，光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收的光能，有两方面的用途：①将水分解成[H](NADPH)和O2，O2直接以分子的形式释放出去，[H](NADPH)被传递到叶绿体基质中，作为活泼的还原剂参与到暗反应阶段的化学反应中去；②在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(5)在线粒体中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H](NADH)，并释放出少量的能量；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H](NADH)经过一系列的化学反应，与O2结合形成水，同时释放出大量的能量。因此丙酮酸等在线粒体内氧化分解的终产物除了ATP外，还有CO2和H2O。
[答案]　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能 (4)O2、[H](NADPH)　(5)H2O、CO2