1、专题3细胞内的酶与ATP【高考这样考】1.(2015海南高考T42分)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RNAB.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁D2.(2014全国卷T26分)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是()A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC.在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质中都能形成ATPD.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用B【考纲考频】1.酶在代谢中的作用(5年21考)2.
2、ATP在能量代谢中的作用(5年19考)【考查特点】1.酶：主要考查酶的来源、本质、特性、基本单位、合成部位、作用原理、可发挥作用的部位、检测试剂、影响酶活性的因素、酶在生产、生活中的应用以及与酶促反应速率有关的实验设计。试题以选择题为主。2.ATP：主要考查ATP的元素组成、结构、功能、产生的生理过程、产生部位、作用部位、ATP与ADP的相互转化等，常联系与能量变化有关的代谢综合考查。试题以选择题为主。一、酶在代谢中的作用1.酶的来源：活细胞。2.化学本质：_。3.基本单位：_。4.合成部位：_。5.作用原理：_。6.酶的特性：(1)高效性；(2)专一性；(3)作用条件温和。7.影响酶促反应速
3、率的因素：温度、pH、酶浓度、底物浓度等。蛋白质或RNA 氨基酸或核糖核苷酸 核糖体或细胞核 降低化学反应的活化能 8.与酶有关的实验设计：(1)验证高效性。底物+酶溶液(或无机催化剂)检测单位时间内底物的减少量或产物的增加量。(2)验证专一性。相同底物+不同酶溶液检测底物是否被分解。不同底物+相同酶溶液检测底物是否被分解。(3)探究酶活性的最适温度或最适pH。自变量：_。因变量：酶活性或酶促反应速率。无关变量：底物浓度、酶浓度、反应时间等。实验方法：设置一系列梯度的温度或pH分别进行实验，无关变量都相同且适宜，检测酶活性或酶促反应速率。温度或pH二、ATP在能量代谢中的作用1.组成元素：_。
4、2.结构：AP P P。(1)1分子ATP=1分子腺苷+3分子磷酸基团。(2)腺苷=_+_。(3)含有2个_。(4)远离腺苷的高能磷酸键易水解。3.作用部位：发生耗能反应的部位。C、H、O、N、P 腺嘌呤 核糖 高能磷酸键4.合成部位：(1)真核细胞：_。(2)原核细胞：细胞质、细胞膜、蓝藻进行光合作用的膜结构。5.ATP与ADP的相互转化：细胞质基质、线粒体、叶绿体 6.辨析图中“A”的含义：中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)。中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸。中的A为腺嘌呤核糖核苷酸。中的A为腺嘌呤。考点一 酶在代谢中的作用【典例1】(2015海南高考T15)关于人体内激素和酶的叙述，错误的是()
5、A.激素的化学本质都是蛋白质B.酶可以降低化学反应的活化能C.高效性是酶的重要特性之一D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢A【解题技法】A.人体内某些激素的化学本质是蛋白质，如胰岛素；一些激素的化学本质不是蛋白质，如性激素的化学本质是固醇。B.酶通过_提高反应速率。C.酶的特性有_、_和_。D.激素是一种信息分子，通过与靶细胞的受体结合传递信息，影响靶细胞的代谢活动。降低化学反应的活化能 高效性 专一性 作用条件温和【知识方法误区】1.与酶相关实验的易误点分析：(1)验证酶专一性实验的检测试剂。底物为淀粉和蔗糖时，检测试剂应为斐林试剂，不能用碘液。因为碘液不能检测蔗糖是否水解。(2)探究酶活性
6、最适温度实验的底物和检测试剂。底物：不能为过氧化氢。因为温度影响过氧化氢分解。检测试剂：底物为淀粉时，检测试剂应为碘液，不能用斐林试剂。因为斐林试剂需要加热，会破坏自变量。2.影响酶促反应速率因素的5个常考点：(1)温度和pH：通过影响酶活性来影响酶促反应速率。(2)强酸、强碱和高温：都会破坏酶分子结构，使酶永久失活。(3)低温：只抑制酶活性，不破坏酶分子结构，温度适宜时，酶活性还会恢复。(4)底物充足、其他条件适宜：酶浓度与酶促反应速率呈正相关。(5)酶浓度一定、其他条件适宜：随底物增加，酶促反应速率先加快后稳定。【题组过关】1.(2014福建高考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后
7、的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()A.蛋白酶B.RNA聚合酶C.RNAD.逆转录酶【解题指导】(1)隐含信息：用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体只有RNA。(2)关键知识：核糖体由蛋白质和RNA组成，是合成蛋白质的场所。【解析】选C。本题主要考查核糖体的组成和功能。核糖体主要由RNA和蛋白质构成，其功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质；当用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，余下的物质主要是RNA，故C项正确。2.(2015黄山一模)甲图表示某植物淀粉酶与人的肠淀粉酶活性受pH影响的情况，乙图表示3种脱氢酶(A、B、C)的活性
8、受温度影响的情况。下面分析正确的是()两淀粉酶的活性相同时pH可以不同若pH由中性变为酸性，淀粉酶的活性渐渐升高A、B酶活性相同时，温度对酶的影响相同C酶活性的最适温度等于或大于40A.B.C.D.【解析】选D。由图甲可知，酶活性(纵坐标)相同时，两种酶的pH(横坐标)可以不同，正确；pH由中性变为酸性，人的肠淀粉酶活性渐渐降低，植物淀粉酶的活性因失活而不变，错误；由图乙可知，A、B酶活性相同时，温度对酶的影响在B酶的最适温度之前相同，在最适温度之后不同，错误；由于图中C酶的活性一直在上升，所以C酶活性的最适温度等于或大于40，正确。3.(2015石家庄二模)细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关
9、系如图所示。下列有关叙述不正确的是()A.酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定B.酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性C.酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列D.酶1与产物B的相互作用可以防止细胞生产过多的产物A【解题指导】解答本题的技巧：看准图中产物B的作用。(1)产物B浓度高时，与酶1结合酶1无活性。(2)产物B浓度低时，不与酶1结合酶1有活性。【解析】选B。根据图示分析可知：酶1与产物B结合后失活，与有活性时相比结构发生了变化，说明酶的功能由其空间结构决定，A项正确；酶1只催化两种底物合成产物A的反应，具有专一性，B项错误；同一种酶的氨基酸
10、种类和数目相同，所以酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列，C项正确；酶1与产物B结合使酶1无活性，合成产物A的反应会中断，这样可以防止细胞生产过多的产物A，D项正确。【加固训练】解读下列与酶有关的曲线，回答有关问题：(1)图1曲线表示物质A生成物质P的化学反应，在无催化条件和有酶催化条件下的能量变化过程。酶所降低的活化能可用图中线段来表示。如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将(填“上移”或“下移”)。(2)图2表示酶具有的特性。(3)图3表示影响酶活性因素的曲线，当pH从5上升到7，酶活性的变化是；从图示曲线还可以得出的结论是_。(4)图4中A点后酶促反应速率不
11、再增加，其限制因素主要是_；从图5可得出的结论是：在底物足量的条件下，_。【解析】(1)由图1可知，a和b分别为为无酶时和有酶时化学反应需要的活化能，所以ab段为酶所降低的活化能；无机催化剂降低化学反应活化能的作用比酶低，所以，若改为无机催化剂，反应需要的活化能比酶高，故b会上移。(2)由图2可知，加入酶比加入无机催化剂到达反应平衡点所需的时间更短，所以酶具有高效性。(3)由图3可知，该酶的活性除随温度(自变量)变化外，还受酸碱度的影响，pH=6时酶活性最高，pH=5时酶活性最低，所以pH从5升到7，酶的活性先上升后下降。图中3个pH条件下，曲线的最低点都在同一个温度条件下，说明pH不影响酶的
12、最适温度。(4)由图4可知，A点之前随底物浓度升高，反应速率逐渐加快，A点后随底物浓度升高，反应速率不再加快，所以A点后的限制因素是酶的浓度；由图5可知，底物充足时，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。答案：(1)ab 上移(2)高效性(3)先上升后下降 pH不影响酶的最适温度(4)酶浓度 酶促反应速率与酶浓度呈正相关【知识总结】酶特性在生活中的应用(1)人发烧时，不想吃东西：原因是体温升高导致消化酶活性降低。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃后会失活：原因是唾液淀粉酶在胃液的强酸条件下分子结构会改变。(3)碱性加酶洗衣粉，更易洗去衣物上的血渍、奶渍：原因是偏碱性环境条件下利于酶发挥作用。考点二 ATP在
13、能量代谢中的作用【典例2】(2015海南高考T3)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是()A.酒精发酵过程中有ATP生成B.ATP可为物质跨膜运输提供能量C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成D【解题技法】(1)ADPATP的过程：细胞呼吸、光合作用。A项正确。(2)ATP结构简式：【知识方法误区】1.常考的4种能源物质：(1)根本(最终)能源：太阳能。(2)直接能源：ATP。(3)主要储能物质：脂肪。(4)主要能源：糖类；葡萄糖被称为“生命的燃料”。2.ATP分子逐步水解得到的物质：(1)ATP脱去1分子磷酸ADP。(2)
14、ADP脱去1分子磷酸AMP。(3)AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)：RNA的基本单位之一。3.常见消耗ATP的生命活动：(1)物质运输：主动运输、胞吞、胞吐。(2)遗传信息的表达：DNA的复制和转录、蛋白质的合成。(3)细胞分裂：形成纺锤体、牵引染色体、形成细胞壁。(4)物质合成、加工、分泌。【题组过关】1.(2015枣庄二模)下列关于ATP的叙述正确的是()线粒体中大量产生ATP时，一定伴随着氧气的消耗叶绿体中大量产生ATP时，一定伴随着氧气的产生在生命活动旺盛的细胞中ATP的含量较多ATP与ADP的转化速率越快，细胞代谢耗能越多夜间，叶绿体中C3的还原所需的ATP可以来自线粒体白天，叶肉细胞基因
15、表达所需ATP来自叶绿体和线粒体A.B.C.D.【解析】选C。线粒体中产生大量的ATP是有氧呼吸的第三个阶段H与O2结合产生H2O，正确；叶绿体中产生大量的ATP是光反应，进行水的光解产生O2和形成ATP，正确；ATP的含量处在动态平衡中，错误；ATP与ADP的转化速率越快，说明细胞代谢耗能越多，正确；夜间由于光反应停止，所以暗反应也不能进行，错误；细胞生命活动所需的ATP由呼吸作用提供，叶绿体产生的ATP只用于暗反应，错误。2.(2015厦门三模)下列关于ATP的叙述正确的是()A.叶肉细胞在有光无光条件下均能合成ATPB.人体细胞吸收葡萄糖均需消耗ATPC.维持人体体温的能量主要来自ATP
16、的水解D.神经纤维上电信号的传导不需要消耗ATP【解析】选A。叶肉细胞无光时通过细胞呼吸合成ATP，有光时细胞呼吸和光合作用均能合成ATP，A项正确；葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不消耗ATP，B项错误；人体体温的维持主要靠细胞呼吸释放的热能，C项错误；神经纤维上电信号的传导过程中有离子进出细胞，需要消耗ATP，D项错误。【知识总结】ATP的利用(1)光合作用中光反应产生的ATP只用于暗反应，细胞呼吸产生的ATP用于其他各项生命活动。(2)常见不消耗ATP的过程：渗透作用、蒸腾作用、被动运输、光反应。3.(2014江苏高考)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
17、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.细胞中由氨基酸合成新的肽链【解题指导】(1)题干关键信息：“不需要ATP提供能量”。(2)关键知识：糖的运输属于主动运输；淀粉水解只需要酶的催化，不需要能量。【解析】选C。本题考查物质运输、物质的合成和分解对能量的利用特点。叶肉细胞合成的糖运输到果实是主动运输的过程；吞噬细胞吞噬病原体的过程属于胞吞。主动运输、胞吞、肽链的合成都需要ATP提供能量，淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP提供能量。4.(2015启东一模)研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析
18、回答问题：(1)神经细胞中的ATP主要来自(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为210 mmol/L，为满足能量需要。人体解决这一矛盾的合理途径是。(2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来。最后剩下的是。(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：用化学物质阻断神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现_，寻找到靶细胞膜上有_。【解析】(1)神经细胞中产生ATP的过程
19、只有细胞呼吸；ATP的含量虽然少，但是由于转化速率快，所以能满足人体的能量需求。(2)由题图可知，在酶的作用下，ATP一共脱下3个磷酸基团，因此最后剩下的结构是腺苷，即腺嘌呤+核糖。(3)由“不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化”可知，若“阻断神经递质在神经细胞间的信息传递”，细胞仍可由ATP传递信号，则靶细胞膜上应该有ATP的受体。答案：(1)细胞呼吸 ATP和ADP相互转化迅速(2)腺苷(3)受体细胞仍能接受部分神经信号(或受体细胞的膜电位仍会发生变化)ATP的受体【加固训练】细胞中不能合成ATP的部位是()A.线粒体的内膜B.叶绿体中进行光反应的膜结构C.内质网的膜D.蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜结构【解析】选C。真核细胞合成ATP的部位有：线粒体内膜、线粒体基质、细胞质基质以及叶绿体类囊体的薄膜；原核细胞合成ATP的部位有：进行细胞呼吸的部位、进行光反应的膜结构。