1、专题二 细胞代谢中的酶和ATP 构建知识体系串联主干知识核心要点清误酶1滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解及滴加 FeCl3 溶液提高过氧化氢的分解速率均涉及“降低化学反应活化能”原理。()2同无机催化剂相比，酶所提供的活化能更多，因而催化效率更高。()提示：酶具有催化作用的原理是降低化学反应的活化能，不是提供活化能。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。()4酶活性受温度、pH、底物浓度及酶量的影响。()提示：底物浓度、酶量不影响酶的活性。5同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同，代谢不同。()提示：同一个体各种体细胞中酶的种类不一定相同。6用淀粉和淀粉酶探究温
2、度对酶活性的影响时，既可用碘液也可用斐林试剂作为检测试剂。()提示：探究温度对酶活性的影响时选用斐林试剂作为检测试剂需要水浴加热，会改变实验温度。7探究胃蛋白酶的最适 pH 时，将其加入蛋清中再加入缓冲液。()提示：应先加缓冲液再加蛋清。8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。()提示：应将酶与底物分别在设定的温度下保温，然后混合。ATP1一个 ATP 中含有两个高能磷酸键，且都容易形成和水解。()提示：ATP 中远离腺苷的那个高能磷酸键更容易形成和水解。2酶催化的化学反应都需要 ATP。()提示：酶催化的化学反应不一定需要 ATP，如放能反应。3ATP 水解
3、释放的能量可用于细胞内的吸能反应。()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：人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量能够达到动态平衡。5细胞质中消耗的 ATP 均来源于线粒体和叶绿体。()提示：细胞质中消耗的 ATP 可来源于线粒体，也可来源于细胞质基质，叶绿体中产生的 ATP 只用于暗反应。6有氧条件下，植物根尖细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生 ATP。()提示：植物根尖细胞没有叶绿体。7生物体进行生命活动只能由 ATP 直接供能。()提示：直接能源物质除 ATP 外，还有 GTP、CTP、UTP 等。考 点 1 酶在细胞代谢中的作用 核心
4、整合知识内化 融会贯通1酶的本质与概念化学本质绝大多数是蛋白质少数是 RNA 合成原料_合成场所_细胞核(真核生物)氨基酸核糖核苷酸核糖体来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内外或生物体内外均可生理功能_作用原理_ 与无机催化剂相同的性质提高反应速率，但不改变化学反应的方向和平衡点反应前后，酶的性质和数量不变催化作用降低化学反应的活化能2.酶的作用机理、特性及影响因素(1)酶的作用原理由图可知，酶的作用原理是降低化学反应的活化能。若将酶变为无机催化剂，则 b 在纵轴上向 移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。上(2)酶的特性的曲线图 1 图 2图 1 中加酶的曲线和加无机催化
5、剂的曲线比较表明：酶具有 。图 2 中两曲线比较表明：酶具有 。高效性专一性(3)各因素对酶促反应速率的影响曲线图 1 图 2 图 3分析图 1 和图 2：温度或 pH 通过影响 来影响酶促反应速率。酶的活性图 1 和图 2 中使酶的空间结构遭到破坏的因素是 、和 。分析图 3：OP 段的限制因素是 ，P 点以后的限制因素则是 。高温过酸过碱底物浓度酶浓度3酶的实验设计(1)反应物和酶的选择研究温度对酶活性影响的实验时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2 的分解，因为过氧化氢在加热的条件下易分解。研究 pH 对酶活性影响的实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶
6、作为实验材料，常选用 H2O2 和过氧化氢酶。(2)检测时试剂的选择研究温度对酶活性影响的实验时，鉴定淀粉是否分解用碘液，一般不选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，此类试剂不能选用。若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用。素养提升规范表述 严谨准确1普通淀粉酶的最适温度在 4060 之间，而极端耐热淀粉酶在 100 仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。设计实验测定
7、极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。(1)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑哪些因素？(指出两点即可)(2)简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。提示：(1)底物淀粉溶液的浓度和用量、pH 及添加试剂的量、实验操作顺序等。(2)在 40 和 100 之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。2.酶 X 是一种蛋白质，研究者采用定量分析方法测定不同 pH 对酶 X 的酶促反应速率(v)的影响，得到如图所示曲线。当 pH 偏离 6.8 时，酶促反应速率都会下降，下降的原因可能有三种：pH 变化破坏了酶 B 的空间结构，
8、导致酶不可逆失活；pH 变化影响了底物与酶 B 的结合状态，这种影响是可逆的；前两种原因同时存在。现要探究当 pH5 时酶促反应速率下降的原因，请在上述实验基础上，简要写出实验思路(含预期结果及结论)。提示：先将酶 X 在 pH5 的条件下处理一段时间，升高 pH 至6.8，测定其酶促反应速率；若测定速率b，则为原因；若测定速率a,则为原因；若 b测定速率a，则为原因。真题再做思悟方法 体验感悟1(2017全国卷)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
9、应最适温度和保存温度是 37 C 在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与 DNA 合成的酶，A 项错误；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 项错误；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 项正确；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 项错误。2(2016全国卷)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
10、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C 在测定酶活力的实验中，需要保证 pH 和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入，只有 C 项符合要求。3(2016全国卷)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，
11、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)。解析：(1)在 60 条件下，反应的最终产物浓度比 20 和 40 条件下小很多并保持不变，说明酶在 60 条件下，最终失活。20 与 40 条件下相比，40 时酶促反应达到反应平衡的时间短，说明40 条件下酶活性较高。(2)在时间 t1 之前，如果 A 组温度提高 10 变成 30，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 条件下的该酶活性大于 20 条件下的，那么 A 组酶催化反应的速度会加快。(3)t2 时 C 组的产物浓度已不
12、再增加，但由 A 组和 B 组 t2 时的产物浓度可知，t2 时 C 组底物并未全部被分解，C 组产物浓度不再增加是由于 C 组温度条件下 t2 时酶已经变性失活。因此如果在时间 t2 时，向C 组增加 2 倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3 时产物的总量也不会再增加。(4)生物体内绝大多数酶的化学本质是蛋白质，极少数酶是 RNA。酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和 pH 等。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)考向专练题点研练 触类旁通 考查对酶的
13、作用、本质和特性的理解1(2019合肥期末)酶是细胞内生命活动不可缺少的物质，下列关于酶的叙述，正确的是()A胃蛋白酶适宜在碱性环境下发挥作用B酶都能与双缩脲试剂反应呈紫色C离开细胞后，只要条件适宜，酶仍具有生物活性D经强酸处理过的唾液淀粉酶在最适 pH 下会恢复活性C 胃蛋白酶适宜在酸性环境下发挥作用，A 错误；酶的化学本质为蛋白质或 RNA，化学本质为蛋白质的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，B 错误；只要条件适宜，酶可在细胞内或细胞外起作用，如消化酶离开细胞后仍具有生物活性，C 正确；唾液淀粉酶的最适 pH 偏中性，经强酸处理过的唾液淀粉酶，其结构已被破坏，再到最适 pH下无法恢复活性，D 错
14、误。2(2019云南曲靖一中模拟)下列有关生物体内酶和激素的叙述，正确的是()A酶和激素都是在特定细胞的核糖体中合成的B某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的C两者都是细胞的结构组成成分，都不能提供能量D一种酶只催化一种物质的反应，一种激素只作用于一种细胞B 部分酶和激素不是蛋白质，不是在核糖体上合成的，A 项错误；激素能够使靶细胞原有的生理活动发生变化，某些激素可通过影响酶的活性调节细胞的生理活动，B 项正确；酶和激素都不是细胞的结构组成成分，C 项错误；一种酶只催化一种或一类物质的反应，一种激素可作用于多种细胞，D 项错误。辨析酶、激素、神经递质、抗体(1)四者均具特异性(专一性)。(
15、2)激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后立即被灭活。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。(3)活细胞都能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞除外)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。考查酶的作用和特性的坐标曲线分析1.(2019长郡中学测试)某生物兴趣小组为了研究 pH 对某种酶活性的影响，设置 a、b、c 三组实验，各组 pH 条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量，结果如图所示。下列相关分析不正确的是()Aa 组的 pH 可能高于 b 组的 pHBa 组 pH 条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多
16、C在 c 组 pH 条件下比较适宜保存酶D实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差C a 组酶的活性高于 b 组酶的活性，因此 a 组的 pH 可能高于b 组的 pH，A 正确；与 b、c 组相比，a 组酶的活性最高，说明 a 组pH 条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多，B 正确；c 组产物的最大生成量明显低于 a、b 组，说明在 c 组 pH 条件下，酶已经变性失活，不适宜保存酶，C 错误；实验中的“其他条件”为无关变量，实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差，D 正确。2(2019五省创优联考)某实验小组在 Ta 和 Tb 两个温度条件下，测定了淀粉酶在不同的
17、pH 条件下催化淀粉完全水解所需的时间，结果如图所示(TaTb，且 Ta 和 Tb 均低于淀粉酶的最适温度)。下列叙述错误的是()A曲线表示在 Ta 温度下测定的结果B在这两个温度条件下，淀粉酶的最适 pH 相同CpH1 与 pH13 时，淀粉酶的空间结构是相同的D其他条件需要保持一致，以排除无关变量的干扰C 曲线表示在 Ta 温度下测定的结果，A 正确；在这两个温度条件下，淀粉酶的最适 pH 都是 7，B 正确；pH1 与 pH13 时，淀粉酶的空间结构已经被破坏导致变性失活，C 错误；实验过程中其他条件都要保持一致，以排除无关变量的干扰，D 正确。“四看法”分析酶促反应曲线 考查酶的相关实
18、验设计和分析1(2019名校考前仿真)为研究 Cu2和 Cl对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：甲组：CuSO4 溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测乙组：NaCl 溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测丙组：蒸馏水缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测各组试剂量均适宜，下列对该实验方案的评价，不合理的是()A缓冲液的 pH 应控制为最适 pHB保温的温度应控制在 37 左右C宜选用碘液来检测淀粉的剩余量D设置的对照实验能达到实验目的D 缓冲液的作用是调节 pH，维持 pH 稳定，本实验 pH 以及温度都是无关变量，为了避免温度和 pH 对实验的干扰，因此温度和pH 都应该设置
19、到最适，A、B 评价合理；本实验的因变量可以是淀粉的剩余量，根据淀粉遇碘变蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余，与对照组相比较说明 Cu2和 Cl对唾液淀粉酶活性的影响，C 评价合理；甲乙两组实验中除了有 Cu2和 Cl，还有硫酸根离子和钠离子，需要排除二者对实验的干扰，因此对照组还需要再设置一组排除硫酸根离子和钠离子干扰的对照实验，因此设置的对照实验只有一组不能达到实验目的，D 评价不合理。2(2019湖北八校联考)某校生物兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。请分析后回答下列问题：试管底物和试剂实验条件 甲1 cm3 的蛋白块4 mL 胃蛋白酶溶液37 水浴 乙1 cm3 的蛋白块
20、4 mL 胃蛋白酶溶液70 水浴丙1 cm3 的蛋白块4 mL 胃蛋白酶溶液0 水浴(1)该实验中，pH 属于_变量，所以三支试管的 pH 应_。(2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是_。(3)如将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和 H2O2 溶液，你认为是否 科 学？_(填“是”或“否”)，理 由 是_。(4)若某同学直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，你认为是否合理？_(填“是”或“否”)，理由是_。解析：(1)本实验是探究温度对胃蛋白酶的影响，温度是自变量，pH 是无关变量，无关变量应保持适宜且相同。(2)本实验观测的指标是相同时间内蛋白块的变化或蛋白块完全消失所用的时间。(3)H2O2在加热的情
21、况下分解加快，因此不宜用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。(4)胃蛋白酶和蛋白块都是蛋白质，不宜用双缩脲试剂检测实验结果。答案：(1)无关 适宜且相同(或维持在 pH1.5 左右)(2)相同的时间内蛋白块体积的变化(或蛋白块完全消失所用的时间)(3)否 H2O2 在加热的条件下会分解(4)否 胃蛋白酶本身是蛋白质，也会与双缩脲试剂反应出现紫色现象考 点 2 细胞能量代谢中的ATP核心整合知识内化 融会贯通1ATP 的结构与能量转换C、H、O、N、PA-PPPATP稳定的化学能化学能ADP+Pi2细胞内 ATP 的产生与消耗转化场所常见的生理过程 细胞膜消耗 ATP：、胞吞、细胞质基质 产生
22、ATP：细胞呼吸 阶段 叶绿体产生 ATP：消耗 ATP：暗反应和自身 DNA 复制、转录、蛋白质合成等主动运输胞吐第一光反应线粒体产生 ATP：有氧呼吸 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、转录等第二、三素养提升规范表述 严谨准确1在某细胞培养液中加入 32P 标记的磷酸分子，短时间后分离出细胞中的 ATP，发现其含量变化不大，但部分 ATP 的末端 P 已带上放射性标记，分析该现象得到哪些结论？提示：(1)ATP 中远离 A 的磷酸基团容易脱离；(2)该过程中 ATP既有合成又有水解；(3)部分 32P
23、 标记的 ATP 是重新合成的。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。提示：实验步骤(1)将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；(2)取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；(3)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。实验结果：观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光。真题再做思悟方法 体验感悟1(2016全国卷)下列与神经细胞有关的叙述，错误的是()AATP 能在神经元线粒体的内膜上产生B神经递质在突触间隙中的移动消耗 ATPC突触后膜
24、上受体蛋白的合成需要消耗 ATPD神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗 ATPB 神经元线粒体的内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，有氧呼吸的第三阶段是H和氧结合形成水，同时生成大量的 ATP，故 A 项正确；神经递质在突触间隙中的移动属于自由扩散，不消耗 ATP，故 B项错误；蛋白质的合成需要消耗 ATP，故 C 项正确；神经细胞兴奋后恢复为静息状态时，将 Na排出细胞，是主动运输的过程，需要消耗 ATP，故 D 项正确。2(2016全国卷节选)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
25、 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_(填“”“”或“”)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“”“”或“”)位上。解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将 ATP 水解成 ADP 和磷酸基团(即 P)，因此需用 32P 标记到 ATP 的 位上。(2)DNA 生物合成的原料为脱氧核苷酸。将 dA
26、TP 两个高能磷酸键都水解后的产物为dAP(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成 DNA 的原料。因此需用 32P 标记到 dATP 的 位上。答案：(1)(2)考向专练题点研练 触类旁通 考查 ATP 的结构、产生和利用1(2019皖南六校联考)下列有关 ATP 结构与功能的叙述，正确的是()AATP 的高能磷酸键全部断裂后生成磷酸和腺苷BATP 的两个磷酸基团容易脱离并释放大量能量CATP 中的能量可以来源于光源，也可转化为光能D生物体内所有反应消耗的能量都是由 ATP 水解提供的C ATP 的高能磷酸键全部断裂后，生成磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，A 项错误；ATP 中远离腺苷的高能磷酸键容易水解，B
27、项错误；光合作用过程中 ATP 中的能量来源于光源，萤火虫发光过程中 ATP中的能量转化为光能，C 项正确；细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由 ATP 直接提供能量，D 项错误。2(2019惠州二调)下列有关 ATP 的叙述，错误的是()AATP 由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成B光合作用产生 ATP 的过程不一定都在叶绿体中进行C酒精发酵的全过程都有 ATP 生成D洋葱根尖细胞中能产生 ATP 的细胞器是线粒体C ATP 的名称为三磷酸腺苷，由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成，A 项正确；蓝藻没有叶绿体，但可以通过光合作用产生 ATP，B项正确；酒精发酵的第二阶段没有 ATP 生成，C 项错误；洋
28、葱根尖细胞可以进行有氧呼吸，可以在线粒体上产生 ATP，D 项正确。ATP 的拓展考查1(2019昆明期末)在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶，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。以下有关推测不合理的是()A腺苷酸激酶的数量影响葡萄糖分子进入线粒体B腺苷酸激酶极有可能是一种 ATP 水解酶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A 葡萄糖分子不能进入线粒体，A 错误；据分析可知，腺苷酸激酶能促进 ATP 的水解，极有可能是一种 ATP 水解酶，B 正确；腺苷酸激酶能促进 ATP
29、 水解的同时形成 ADP，故腺苷酸激酶与细胞内 ATP 与 ADP 的平衡维持有关，C 正确；腺苷酸激酶能将 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，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成，D 正确。2(2019河南九校联考)核苷三磷酸(NTP)包括 ATP、GTP、UTP、CTP 等；脱氧核苷三磷酸(dNTP，d 表示脱氧)包括 dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现 dNTP 可作为 DNA 合成的原料。下列叙述正确的是()AdNTP 和 NTP 的区别体现在五碳糖的种类不同BdNTP 含有 2 个高能磷酸键，可为 DNA 复制提供
30、能量CDNA 复制时需 dATP、dTTP 含量越多，则 DNA 结构越稳定D真核细胞分裂时，胞内 dNTP 都进入细胞核内参与 DNA 的复制B dNTP 和 NTP 的区别在于五碳糖种类不同和碱基种类不同，A 错误；DNA 复制时，dNTP 需要脱去 2 个高能磷酸键，可为 DNA复制提供能量，B 正确；DNA 复制时需 dCTP、dGTP 含量越多，则DNA 结构越稳定，C 错误；真核细胞进行分裂时，除核 DNA 进行复制外，细胞质 DNA 也有复制，胞内 dNTP 不可能全部进入细胞核中，D 错误。几种高能磷酸化合物的关系专 题 限 时 集 训 点击右图进入 Thank you for watching!
