1、专题三 细胞内的酶与ATP 重温考纲要求 1.酶在代谢中的作用()。2.ATP 在能量代谢中的作用()。做高考真题探命题规律 1.(2017课标全国)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 线粒体和叶绿体中也有合成 DNA 的酶，A 项错误；只要给予适宜的温度和 pH，活细胞产生的酶在生物体外仍然有催化活性，B 项错误；向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出
2、，这种作用叫作盐析，可在胃蛋白酶的提取液中加浓(NH4)2SO4 使蛋白质凝聚沉淀，C 项正确；酶在低温环境中保存，D 项错误。2.(2013课标全国)下列关于酶的叙述，错误的是()A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物答案 B解析 有些酶是生命活动所必需的，比如与呼吸作用有关的酶在分化程度不同的细胞中都存在，A 项正确；导致酶空间结构发生破坏变形的因素有：过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活性，不会破坏其空间结构，B 项错误；酶的作用实质为降
3、低化学反应所需的活化能从而提高反应速度，C 项正确；酶是蛋白质或者 RNA，本身是催化剂，也可作为底物被蛋白酶或者 RNA酶降解，D 项正确。3.(2014大纲全国)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 来源于呼吸作用答案 B解析 A 项，细胞核中无法进行呼吸作用，它所需要的 ATP主要由细胞质中的线粒体提供。B 项，ATP 是生命活动的直接能源物质，机体时刻都
4、在消耗 ATP。C 项，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段均在细胞质基质中进行，均有 ATP 形成。D 项，根细胞吸收矿质元素离子主要是通过主动运输的方式进行的，其消耗的能量来源于呼吸作用产生的 ATP。课前排查练 1.有关酶的正误判断(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。()(2)水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质含有羧基。()(3)滴加 FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率不涉及“降低化学反应活化能”的原理。()(4)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。()(5)酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。()(6)酶催化作用的实
5、质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。()(7)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温。()(8)发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.有关ATP的正误判断(1)1个ATP分子中含有一个腺嘌呤和3个磷酸基团。()(2)在生物体的活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。()(3)ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供。()(4)细胞质中消耗的 ATP 均来源于线粒体和叶绿体。()(5)人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。()(6)人长时
6、间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP 的量与安静时相等。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)考点命题探研突破 考点一 酶的作用和特性 下列关于酶的说法，错误的是()A.用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后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 RNA(2014福建，1C)B.光合作用中，催化 ATP 合成的酶分布在类囊体膜上(2016海南，3C)C.高效性是酶的重要特性之一(2015海南，15C)D.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构(新课标经典题)【破题关键】(1)核糖体的主要成分是蛋白质和 RNA，该物质可以作为酶催
7、化化学反应。(2)叶绿体中合成 ATP 的场所是类囊体膜。(3)pH 过高、pH 过低、高温都能破坏酶的空间结构。【答案】D核心热点(1)酶的本质和特性：(2)酶的特性：图 1 中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较：酶具有高效性。图 2 中两曲线比较表明酶具有专一性。(3)影响酶促反应速率的因素：分析图 1 和图 2：温度或 pH 通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。分析图 3：OP 段的限制因素是底物浓度，P 点以后的限制因素则是酶浓度等。交汇热点()(1)酶与激素、神经递质、抗体的比较链接：四者均具特异性(专一性)、高效性等特性。激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作
8、用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。活细胞(哺乳动物的成熟红细胞除外)都能产生酶，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。(2)几种重要酶的作用链接：DNA 聚合酶：催化脱氧核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键，用于 DNA 复制及逆转录。RNA 聚合酶：催化核糖核苷酸间缩聚形成磷酸二酯键，用于 RNA 合成(转录)及 RNA 复制。DNA 解旋酶：用于 DNA 复制时双链间氢键打开。各种消化酶：可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁)，胰蛋白酶(动物细胞培养)。1.与酶作用及特性相关的 3
9、 个易错点(1)只有在特殊背景或信息下才可认定酶的化学本质为RNA，否则一般认定为蛋白质(如各种消化酶、DNA 聚合酶等)。(2)酶只能由活细胞产生，不能来自食物，且几乎所有活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)均可产生酶(一般场所为核糖体)。(3)催化(降低反应分子活化能)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，切不可额外夸大其功能。2.影响酶促反应速率因素的 5 点提醒(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
10、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。酶的本质、作用、特性及拓展考查1.下列对酶、ATP、激素、神经递质、载体、抗体等物质的叙述，正确的有()控制酶合成的直接模板是信使 RNA核酸内切酶与 DNA 酶作用的化学键相同激素具有微量、高效、可重复使用的特点 神经递质发挥作用时，突触后膜电位会逆转细胞膜上的载体与基因工程中的载体的本质相同抗体对侵入人体细胞的抗原可“追踪”消灭A.一项 B.两项C.三项D.四项答案 A解析 酶的本质是蛋白质或 RNA，而控制 RNA 合成的模板应为 DNA 单链，错误；核酸内切酶与 DNA 酶均作用于
11、磷酸二酯键，正确；激素发挥作用后将会被灭活，错误；神经递质有兴奋性递质和抑制性递质，其中只有兴奋性递质才能使突触后膜的电位逆转，错误；细胞膜上的载体的本质为蛋白质，而基因工程中的载体的本质为 DNA，错误；抗体只能对内环境中的抗原起作用，错误。综上所述，故选 A 项。结合坐标曲线考查影响酶促反应速率的因素2.(2017沈阳二模)如图为人体细胞合成的某种酶的酶促反应曲线，有关叙述正确的是()A.该酶在细胞外液中发挥作用B.该酶是高尔基体中合成的C.在a点所对应的温度保存该酶最适合D.在肝细胞可以检测到合成该酶的基因答案 D解析 由以上分析知，该酶可能为胃蛋白酶(在胃中发挥作用)，胃蛋白酶存在于胃
12、液中，胃液既不是细胞内液、也不是细胞外液，A项错误；胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，蛋白质是在核糖体中合成的，B项错误；在a点所对应的温度是该酶催化反应的最适温度，而保存该酶通常是在较低温度下保存，C项错误；合成胃蛋白酶的基因存在于人体一切体细胞中，所以在肝细胞中可以检测到合成该酶的基因，D项正确，故选D项。3.(2017天津)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，下图为最适温度下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 T1时加入酶 C，A 物质减
13、少，B 物质增加，可推测酶C 催化 A 物质生成 B 物质，酶通过降低化学反应的活化能加快反应速率，A 项正确；由曲线可知，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 含量过少所致，C 错误；曲线是在最适温度下绘制的，若降低反应温度，反应速率减慢，T2值增大，D 项正确。答题策略“四看法”达成酶促反应曲线类试题解题策略(1)一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。(2)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，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，
14、当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。(3)三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。(4)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。考点二 与酶相关的实验设计与分析(2016课标全国)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【破题关键】
15、依题意可知，该实验的 pH 为无关变量，为了排除 pH 的干扰，应在酶和底物混合之前加入缓冲液，为酶促反应提供稳定的pH 环境。【答案】C验证类实验名称对照组实验组衡量标准已知蛋白液双缩脲试剂待测酶液双缩脲试剂是否出现紫色验证某种酶的本质是蛋白质或 RNA已知 RNA吡罗红(派洛宁)试剂待测酶液吡罗红(派洛宁)试剂是否出现红色验证酶具有催化作用底物适量蒸馏水底物等量的相应酶溶液底物分解速率验证酶具有专一性底物相应酶液同一底物不同酶液或不同底物相同酶液底物是否分解验证酶具有高效性底物无机催化剂底物等量的相应酶溶液底物分解速率探究类探究酶的最适温度或最适 pH(1)实验设计思路：(2)实验设计程序
16、：与酶相关实验的 2 个易误点分析(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，会影响自变量。考查与酶相关的实验验证、设计及评价1.(2016上饶高三模拟)下列有关酶的实验设计思路正确的是()A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性B.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性C.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响D.利
17、用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 3、7、11 的缓冲液验证 pH对酶活性的影响答案 B解析 可以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林试剂验证酶的专一性，但不能用碘液，因为蔗糖是否水解无法判断，故 A 错误。过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液可以研究酶的高效性，故 B 正确。过氧化氢的分解本身就受温度的影响，所以不能用其探究温度对过氧化氢酶的影响，故 C 错误。利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 3、7、11 的缓冲液，从 3 开始胃蛋白酶可能已经失活，故 D 错误。2.(2016泰安高三模拟)将牛奶和姜汁混合，能使牛奶凝固。某同学用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固。将不同温度
18、的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁。观察结果如表：温度()20406080100结果15 min 后仍未凝固14 min 内完全凝固1 min 内完全凝固1 min 内完全凝固15 min 后仍未凝固根据以上结果，下列表述中错误的是()A.新鲜姜汁中含有能使可溶状态的牛奶凝固的酶B.进一步测定最适温度，可设置 60、65、75、80 四个温度梯度C.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确度D.该实验说明酶需要适宜的温度，100 时未凝固，是因为酶的活性已经丧失答案 B解析 据题意知，100 时牛奶不能凝固，说明酶变性，失去催化能力，新鲜姜汁含有酶，能催化牛奶凝固，A项
19、正确；根据表格分析知，最适温度位于60 80 之间，测定最适温度应在60 80 之间缩小温度梯度，进行多组实验，B项错误；将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能排除姜汁与牛奶混合时的温度变化，提高实验准确度，C项正确；根据题干知，煮沸的姜汁，降温后，仍然不能凝固牛奶，说明酶变性，D项正确。考查影响酶特性的实验探究3.(2016课标全国，改编)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
20、，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(其他合理答案也可)解析(1)图示信息显示：40 条件下产物浓度达到最大值所需时间比20 条件下短，且40 条件下产物浓度最大值大于60 条件下，故在三个温度条件下，该酶活性最高的
21、是B组。(2)由题图信息可知，在2040 范围内的酶活性均大于20 时的酶活性，故在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加快。(3)图示信息显示：在t2时，60 条件下的酶已失活，故此时增加底物，反应产物总量不会增加。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA；酶的特性包括：高效性、专一性、作用条件较温和。答题策略酶的验证、探究或评价性实验题解题策略第一步，分析实验目的，确定自变量与因变量(检测指标)。第二步，明确实验原理(新情景题的题干中会有提示，要注意提炼)。第三步，准确书写实验步骤，注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。酶相关实验常常是
22、用表格形式呈现实验步骤。第四步，如果是选择题，要依据实验原理、实验原则、所学的生物知识进行综合分析，然后作出判断；如果是非选择题则应注意联系教材知识综合分析，以确定所填答案。考点三 A TP 在能量代谢中的作用(2016课标全国，节选)在有关 DNA 分子的研究中，常用 32P 来标记 DNA 分子。用、和 表示 ATP 或 dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(AP P P 或 dAP P P)。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
23、_(填“”“”或“”)位上。(2)若用带有 32P 标记的 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“”“”或“”)_位上。【破题关键】(1)ATP 水解成 ADP 时，远离 A 的高能磷酸键断裂，在 位上的磷酸基团从 ATP 上脱离下来。(2)dATP 与 ATP 结构相似，不同之处是 dATP 中的五碳糖是脱氧核糖，而 ATP 中的五碳糖是核糖，合成 DNA 的原料是脱氧核苷酸，含有一个磷酸基团，而 dATP 含有三个磷酸基团。【答案】(1)(2)核心热点交汇热点()(1)与能源物质的链接：根本(最终
24、)能源：太阳能。直接能源：ATP。主要储能物质：脂肪。主要能源：糖类；葡萄糖被称为“生命的燃料”。(2)与 RNA 结构的链接：ATP 脱去 1 分子磷酸ADP。ADP 脱去 1 分子磷酸AMP。AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)：RNA 的基本单位之一。(3)与细胞结构的链接：产生 ATP 的场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体。(4)与消耗 ATP 生命活动的链接：物质运输：主动运输、胞吞、胞吐。遗传信息的表达：DNA 的复制和转录、蛋白质的合成。细胞分裂：形成纺锤体、牵引染色体、形成细胞壁。物质合成、加工、分泌。(5)ATP 与能量流动的链接：光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，而 ATP中
25、的化学能是生命活动的直接能量来源。光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。能量在生物群落中具有单向流动、逐级递减的特点。与 ATP 相关的 3 个易错点(1)ATP 转化为 ADP 需消耗水，ADP 转化为 ATP 可产生水。(2)不可误认为细胞中含有大量 ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。(3)不可认为 ATP 分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP 与 ADP 转化总处于动态平衡中耗能较多时 ATP 水解迅速，但其合成也迅速。考查 ATP 的结构、生理作用及与 ADP 的转化1.(2017三门峡一模)据图判断，关于
26、ATP 的叙述正确的是()A.甲、乙、丙三种物质都不含高能磷酸键B.植物体内能量 1 可用于 CO2的固定，能量 2 来自水的光解C.乙是腺嘌呤核糖核苷酸，ATP 可为转录过程提供能量D.人在饥饿时，细胞中的 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡答案 C解析 甲为 ADP，含有一个高能磷酸键，A 项错误；植物体内能量 1 可用于各种生命活动，但 CO2的固定不消耗 ATP，水光解的能量来自于光能，B 项错误；乙为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成 RNA 的基本组成单位之一，ATP 可为转录过程提供能量，C 项正确；ATP 消耗后可迅速合成，故人在饥饿时，细胞中的ATP 与 ADP 的含量也能达到
27、动态平衡，D 项错误，故选 C 项。2.(2016北京，改编)葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由 ADP 转化为 ATP 的过程()A.在无氧条件下不能进行 B.只能在线粒体中进行C.不需要能量的输入D.需要酶的催化答案 D解析 酵母菌无氧呼吸产生酒精，在无氧呼吸的第一阶段生成ATP，由此推知葡萄酒酿制期间，酵母菌细胞内由ADP转化为ATP的过程是在无氧条件下进行的，A项错误。无氧呼吸在酵母菌的细胞质基质中进行，B项错误。ADPPi能量 酶ATP，C项错误，D项正确。答题策略ATP 的结构与功能解答 ATP 的结构与功能试题时要注意两点：一是应注意其结构特点，即含有两个高能磷酸键，且远离腺苷的那个容
28、易断开。二是应注意动物和植物体内 ATP 的来源不同，前者主要通过细胞呼吸产生，场所是细胞质基质和线粒体；后者的形成途径包括细胞呼吸和光合作用的光反应阶段，场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，光反应阶段产生的 ATP 仅用于光合作用的暗反应，其他生命活动所需能量由细胞呼吸来提供。与细胞呼吸、光合作用结合起来进行考查3.(2016安徽六安三校联考)下列关于细胞内合成 ATP 的叙述，错误的是()A.在叶绿体中形成 ATP 需要光能B.在一定条件下 ADP 与 ATP 可以相互转化C.在线粒体中形成 ATP 的各个阶段，都需要氧气D.在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成 ATP答案 C解析 在
29、光合作用的光反应过程中利用光能形成 ATP；在线粒体中进行有氧呼吸的第二、三两个阶段，只有第三阶段消耗氧气；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中进行的，都能形成少量的 ATP。4.(2016兰州高三诊断)下列关于 ATP 的叙述，正确的是()A.叶绿体中合成的 ATP 可以用于各项生命活动B.ATP 合成酶通过为 ADP 提供能量来催化 ATP 合成C.细胞中的能量通过 ATP 在吸能和放能反应之间的循环实现流通D.剧烈运动时，骨骼肌细胞内 ATP 的水解速率显著大于合成速率答案 C解析 叶绿体中合成的 ATP 只能用于光合作用的暗反应；酶只能降低化学反应的活化能，从而加快化学反应的速率，而不是为反应提供能量；在吸能反应中 ATP 被水解，ATP 中的能量被释放出来供生命活动需要，在放能反应中生成 ATP，放能反应产生的部分能量储存在 ATP 中；剧烈运动时，骨骼肌细胞内 ATP的水解速率与合成速率相当，只是 ATP 与 ADP 之间的转化速率加快。请做：课时作业（三）