1、专题07 ATP和酶 讲考纲考情1、 最新考纲1.1ATP在能量代谢中的作用()1.2酶在代谢中的作用()1.3实验：探究影响酶活性的因素2、最近考情2019全国卷(2)、2018全国卷(1)、2018全国卷(5、30)、2017全国卷讲核心素养生命观念明确ATP的结构和功能；比较酶、激素等物质的异同，建立辩证统一和普遍联系的观念科学思维归纳总结ATP的合成、利用过程科学探究与酶有关的实验设计与分析社会责任分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展构思维导图核心突破例题精讲考点一 ATP的结构和功能【生命观念】例题：(2020广东深圳市调研)如图是细胞中某种小分子化合物的结
2、构模式图，代表化学键，和代表化学基团，已知该化合物可直接为肌肉收缩供能，下列有关说法正确的是()A.中储存有大量的化学能，水解时可为放能反应提供能量B.代表的化学基团是H，是一种含氮的碱基C.该化合物可以在人体内成熟的红细胞中提取到D.细胞中需要能量的生命活动都是由该物质直接提供能量的【答案】C【解析】图中为高能磷酸键，为普通磷酸键，是OH，是腺嘌呤，高能磷酸键容易断裂，为吸能反应提供能量，A、B错误；人体成熟红细胞中没有线粒体，但可在细胞质基质中通过无氧呼吸产生ATP，C正确；细胞中绝大多数需要能量的生命活动是由ATP直接提供能量的，直接能源物质还有GTP、CTP等，D错误。【知识总结】 A
3、TP的结构(1)图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸基团，代表腺苷，代表AMP，代表ADP，代表ATP，代表高能磷酸键。(2)特点ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解断裂，释放出大量的能量，ATP就转化为ADP。在有关酶的催化作用下，ADP也可以接受能量而重新形成ATP。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。变式训练：(2019广西南宁三中开学考)下列有关细胞内ATP的叙述中，正确的是()A在寒冷的环境中，人体细胞产生ATP的速率会下降BATP中的“A”在DNA分子中通过氢键与“T”相连C细胞中ATP中的能量可来自光能和化学
4、能，也可转化为光能和化学能D每个ATP分子中只含有一个高能磷酸键【答案】C【解析】在寒冷环境中，由于物氧化分解速度加快，以维持体温的相对稳定，细胞产生ATP的速率不会下降，A错误；ATP中的“A”是指腺嘌呤与核糖结合而成的腺苷，DNA分子中通过氢键与“T”相连的是腺嘌呤，二者不同，B错误；每个ATP分子中含有两个高能磷酸键，D错误。考点二 ATP与ADP的相互转化【科学思维】例题：(2020天津实验中学一模)如图是生物界中能量“通货”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是()A.图中的M指的是腺苷，N指的是核糖B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解食物中的有机物产能C.图中不同来源的AT
5、P均可用于胞吞和胞吐D.ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要【答案】B【解析】图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖，A错误；食物为ATP“充电”指的是通过呼吸作用分解有机物产生能量并储存在ATP中，B正确；光合作用产生的ATP用于暗反应，不能用于胞吞和胞吐，C错误；ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”同样需要酶的催化，D错误。【知识总结】ATP与ADP的相互转化项目ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量ATPATPADPPi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在高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细
6、胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位考点延伸：细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所变式训练：在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关分析中错误的是()A腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成B腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系C腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关D腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成【答案】B【解析】腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，一般与吸能反应相联系，B错误。考点三 酶的化学本质及作用【科学思维】例题：(2020广东惠州二调)下列
7、有关酶的叙述，正确的是()A.同一个体的皮肤细胞和肌肉细胞中存在某些相同的酶B.酶的化学本质为蛋白质C.温度不同，酶的活性就一定不同D.与硝化细菌呼吸有关的酶在核糖体上合成并需要高尔基体加工【答案】A【解析】同一个体的皮肤细胞和肌肉细胞中存在某些相同的酶，如呼吸酶，A正确；酶的化学本质为蛋白质或RNA，B错误；温度对酶活性的影响表现为抛物线形式，温度不同，酶的活性可能相同，C错误；硝化细菌为原核生物，没有高尔基体等膜结构细胞器，D错误。【知识总结】 酶的本质和作用(1)酶的本质(2)酶的作用原理表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是AC段。表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是BC段。酶降低的
8、活化能是AB段。若将酶变为无机催化剂，则B点在纵轴上应向上移动。2酶的特性(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013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；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。(2)酶本质的探索历程(P81关于酶本质的探索)巴斯德：酿酒中的发酵是由酵母细胞引起的。李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某种物质。毕希纳：将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。萨姆纳：提取到了第一种酶脲酶，并证明其是蛋白质。切赫和奥特曼：发现少数RNA也
9、具有生物催化功能。考点延伸酶在生活中的实例(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，食物在消化道中消化缓慢。(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.91.5。(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，原因是口服会导致该类激素被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸而失效。固醇类激素(如性激素)和氨基酸衍生物类激素(如甲状腺激素)不会被消化酶分解，既可以注射，也可以口服。变式训练：(2017全国卷，3)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
10、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】DNA的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性，B错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性。而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C正确；唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ，但是37 不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D错误。考点四 影响酶促反应的因素【科学思维】例
11、题：(2020重庆检测)某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。曲线为只在底物中加入淀粉酶，曲线为在底物中加入淀粉酶和化合物X。下列分析不正确的是()A.化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度B.曲线作为实验对照C.化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活D.若底物溶液的pH升高，则曲线的顶点上移【答案】D【解析】加入化合物X的组别为实验组，未加化合物X的组别为对照组，同一温度下，曲线在底物中加入淀粉酶和化合物X比曲线只在底物中加入淀粉酶的酶促反应速率低，表明化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用，但未使酶完全失活，B、C正确；两曲线酶促反应的最适温度一样，表明化合物X未影响淀粉
12、酶活性的最适温度，A正确；图示只给了酶促反应速率和温度的关系，未给出该反应所处的pH条件，因此若底物溶液的pH升高，则曲线的顶点可能上移，可能下移，也可能不变，D错误。【知识总结】 影响酶活性因素的相关曲线甲曲线分析：在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱；过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子的结构未被破坏，温度升高可恢复活性。乙曲线分析：纵坐标为反应物剩余量，剩余量越多，生成物越少，反应速率越慢；图示pH7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓
13、度和酶浓度对酶促反应的影响曲线甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率先随底物浓度的增加而加快，当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再加快。乙图：在底物足量、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。变式训练：(2020广东汕头一模)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是()A.甲、乙两图中B对应的温度和pH分别是酶的最适温度和最适pHB.甲、乙两图中A点对应的温度或pH对酶活性的影响不相同C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH【答案】D【解析】甲、乙两图中，在B点对
14、应的温度和pH条件下，酶促反应速率最大，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确；低温时酶的活性受抑制，高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶失活，B、C正确；低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，保存酶制品最好在低温条件下保存，D错误。考点五 探究影响酶活性的因素【科学探究】例题：(2020河北衡水中学质检)下列有关酶的实验设计思路，正确的是()A利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响B利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性C利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响D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【答案】D【解析
15、】过氧化氢的分解受温度影响，所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，A错误；蔗糖及其水解产物均不能与碘液发生显色反应，故不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液来验证酶的专一性，B错误；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成5、7、9，C错误；酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，所以研究酶的高效性时，应使用酶和无机催化剂进行对照实验，D正确。【知识总结】1.探究温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，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)实验材料质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液、体积分
16、数为3%的可溶性淀粉溶液、热水、蒸馏水、冰水、碘液(相关用具省略)。(3)实验步骤序号实验操作内容试管1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2控制不同的温度条件冰块(5分钟)37 温水(5分钟)沸水(5分钟)3加入等量的新鲜唾液淀粉酶溶液1 mL(5分钟)1 mL (5分钟)1 mL (5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5观察实验现象蓝色不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色(4)实验结论：温度过高、过低都会影响酶的活性，适宜温度下酶的活性最高。2.探究pH对酶活性的影响(1)实验原理：2H2O22H2OO2。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧
17、的情况来检验O2的生成速率。(2)实验材料质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、蒸馏水等(相关用具省略)。(3)实验步骤序号实验操作内容试管1试管2试管31加入等量的过氧化氢酶溶液2滴2滴2滴2加入等量的不同pH的溶液1 mL蒸馏水1 mL5%的HCl溶液1 mL5%的NaOH溶液3加入等量的体积分数为3%的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4观察实验现象有大量气泡产生无气泡产生无气泡产生5将带火星的卫生香插入试管内液面的上方燃烧剧烈燃烧较弱燃烧较弱(4)实验结论：过酸、过碱都会影响酶的活性，适宜pH下酶的活性最
18、高。知识延伸： 实验注意事项1.实验材料选择时的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。2.实验步骤和结果检测的注意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。(2)在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰)
19、，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(3)若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物是否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。变式训练：(2020四省名校第二次大联考)在最适温度和最适pH条件下，用人体胃蛋白酶溶液与一定量的稀释鸡蛋清溶液混合，测得生成物量与反应时间的关系如图中a曲线所示。下列说法正确的是()A.a曲线60 min后，生成物量不再增加的主要原因是酶的数量有限B.探究胃蛋白酶的最适pH时应设置过酸、过碱和中性三组实验C.将胃蛋白酶溶液的pH调至1
20、0进行实验，结果与b曲线一致D.形成b曲线的原因可能是将反应温度降低，其他条件不变【答案】D【解析】a曲线60 min后，生成物量不再增加的原因是蛋清中蛋白质被水解完，A错误；探究胃蛋白酶的最适pH时应设置等pH梯度的一系列实验组，越多越好，不能只有三组实验，并且胃蛋白酶的最适pH呈酸性，不宜设置过碱组实验，B错误；由于胃蛋白酶的适宜pH是1.52.0，如果将胃蛋白酶溶液的pH调至10进行实验，胃蛋白酶已经失去活性，不能催化蛋白质水解，此时生成物的量为0，结果与b曲线不同，C错误；a曲线比b曲线先达到平衡，说明a中反应速率比b中快，形成b曲线的原因可能是将反应温度降低，即反应不是在最适温度下进行，因而反应速率减慢，D正确。
