1、1专题 04 酶与 ATP讲考纲名师解读酶的本质及作用特性；探究影响酶活性的因素；ATP 的结构；ATP 在能量代谢中的作用。从近几年高考生物试题看，酶和 ATP 的知识点主要侧重于考查酶的特性及影响酶活性的因素的实验设计和曲线分析、ATP 的形成与利用等方面，且所占分值比重较大。命题的角度往往是联系生活实际综合考查影响酶活性的因素，且多以图表、曲线及实验信息题的形式呈现，着重考查学生的识图及分析、判断能力。命题的形式既有选择题，也有简答题，但往往以简答题为主。简答题常将三者联系在一起综合考查。ATP 是细胞内的直接能源物质，各种生命活动的供能均通过 ATP，因而 ATP 不仅是历年高考的重要
2、考点，而且可串联多个知识点，从多个角度切入命题。如与线粒体、叶绿体的结构相联系，与 ATP 与 ADP 相互转化相联系，与细胞内各种供应相联系等。呈现方式可以是纯文字题，生理图形题，组合式选择题等。易错点为：ATP 的结构中所含的糖是核糖，不是脱氧核糖；含有腺嘌呤核糖核苷酸，不是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。无氧呼吸第二阶段不产生 ATP；根细胞中虽然没有叶绿体，但可以进行细胞呼吸产生 ATP；只要是活细胞，都可以产生 ATP，同时也都可以利用 ATP。讲考点体系构建1酶的本质和作用（1）产生场所：活细胞（不考虑哺乳动物成熟红细胞等）都能产生酶。（2）化学本质：有机物（大多为蛋白质，少数为 RNA）。
3、（3）作用场所：可在细胞内、细胞外、体外发挥作用。（4）温度影响：低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活。（5）作用：酶只起催化作用。（6）来源：酶只在生物体内合成。2酶的作用原理酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：2（1）图中 ac 和 bc 段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。（2）若将酶变为无机催化剂，则 b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。【真题再现】（2017 天津卷，3）将 A、B 两种物质混合，T 1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
4、这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT 2后 B 增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T 2值增大【答案】C【解析】T 1时加入酶 C，A 物质减少，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 正确；由曲线可知，T 1T2间，酶促反应速率加快，超过 T2后，酶促反应速率减慢，B 正确；T 2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，则反应速率减慢，T 2值增大，D 正确。【举一反三】根据研究者对蛋白酶进行的一系列研究，回答下列问题：3（1）已知一定量的蛋白质，用三
5、种不同来源的蛋白酶来进行三组实验，各组实验条件均相同，每隔一段时间测定各组产物氨基酸的量，据此计算单位时间氨基酸的产生量并进行比较。这一实验的目的是_。请写出一项可以减少实验误差的措施：_。（2）将获得的某蛋白酶提取液，以蛋白质和淀粉为底物进行研究，得到下图 1、2、3。从图 1、2 中可以看出酶与酸在作用上的不同点是_；图 3 中与加酸相比，得到同样多的产物，加酶组所需的时间更短，其原因是酶降低_。（3）研究者将蛋白酶通过酶工程改造后加入洗衣粉中，发现比普通洗衣粉有更强的去污能力。某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法_（填“是”或“否”）合理，理由
6、是_。【答案】（1）探究不同来源蛋白酶的活性 每组实验重复几次；记录的数据取平均值等 （2）酶具有专一性，而无机催化剂没有 化学反应的活化能更显著，因而催化效率更高 （3）否 蛋白酶会降解脂肪酶 【解析】（1）根据题意，本实验的目的是探究不同来源蛋白酶的活性。自变量是三种不同来源的蛋白酶，因变量是各组产物氨基酸的量。为减少实验误差，每组实验必须重复几次，实验结果取记录的数据的平均值等。（2）据图 1 可知，加入蛋白酶使蛋白质底物剩余量减少，而淀粉底物剩余量没有发生变化，说明蛋白酶催化分解蛋白质而不分解淀粉。据图 2 可知，加入酸使蛋白质和淀粉底物剩余量都减少，说明酸催化分解蛋白质和淀粉。从图
7、1、2 中可以看出酶与酸在作用上的不同点是酶具有专一性，而无机催化剂没有；据图 3 可知，图 3 中与加酸相比，得到同样多的产物，加酶组所需的时间更短，其原因是酶降低化学反应的活化能更显著，因而催化效率更高。（3）某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法不合理，因为蛋白酶会降解脂肪酶。43酶与激素的比较（1）相同点：都具有微量、高效的特点，也都具有一定的特异性。（2）区别：产生 化学本质 作用机制激素内分泌细胞蛋白质、多肽、固醇、单胺等作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用后被灭活酶所有的活细胞绝大多数为蛋白质，少数为 RNA作为催化剂降低反应的活
8、化能，在化学反应的前后，其质量与化学性质均不发生改变4酶的特性（1）高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的 10710 13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：高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温时，酶的活性减弱，但不会失活。【真题再现】（2016 新课标卷，29）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，
9、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）。5【答案】（1）B（2）加快（3）不变 60条件下，t 2时酶已失活，即使增加底物，反应底物总量也不会增加（4）蛋白质或 RNA 高效性、专一性【解析】（1）曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而 B 组控制的温度是 40。（2）A 组控制的温度是 20。在时间 t1之前，如果 A 组温度提高 10，因酶的活性增强，则 A 组酶催化反应速度会
10、加快。（3）对比分析图示中的 3 条曲线可推知，在时间 t2时，C 组的酶在 60条件下已经失活，所以如果在时间 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，在 t3时，C 组产物的总量不变。（4）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。【举一反三】某实验小组探究了温度对唾液淀粉酶活性的影响，实验步骤及相关的实验现象如下表所示，据此下列说法中不正确的是（ ）A对唾液稀释的目的是消除个人的酶对酸碱度的适宜程度不同B该实验可证明低温和高温均抑制酶活性，但作用原理不相同C分析实验结果可知人体的唾液淀粉酶具有较高的热稳定性D加入 pH 为
11、 6.8 的缓冲液可控制无关变量，保证实验的快速进行【答案】B【解析】对唾液进行稀释，目的是缩小酶的个体差异，消除个人的酶对酸碱度的适宜程度不同及得到相对一致的酶浓度，A 正确；由题图可知，酶在低温和高温下处理后，恢复到室温条件后均具有酶活性，但不能证明在低温和高温条件下对酶的作用原理不相同，B 错误；据表格可知，90处理后淀粉酶仍有活性，可知人体的唾液淀粉酶具有较高的热稳定性，C 正确；本实验中 pH 是无关变量，控制无关变量可保证实验的准确进行，D 正确。3ATP 的结构与功能6（1）结构：ATP 的结构简式是 APPP，一个 ATP 分子中含有一个普通磷酸键，两个高能磷酸键，三个磷酸基团
12、。（2）功能：直接为细胞的生命活动提供能量。4ATP 与 ADP 的相互转化（1）ATP 水解：在有关酶的催化作用下，ATP 分子中远离 A 的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。（2）ATP 形成：在有关酶的催化作用下，ADP 可以接受能量，同时与一个游离的 Pi 结合，重新形成ATP。（3）ATP 形成的能量来源：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自于细胞呼吸；对于绿色植物来说，则来自于细胞呼吸和光合作用。细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。【真题再现】（2018 浙江卷，10）ATP 是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是（ ）AATP 中的能量均来自细
13、胞呼吸释放的能量BATP-ADP 循环使得细胞储存了大量的 ATPCATP 水解形成 ADP 时释放能量和磷酸基团DATP 分子中的 2 个高能磷酸键不易断裂水解【答案】C【解析】ATP 的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此 ATP 中的能量来自光能和细胞呼吸释放的能量，A 错误；ATP-ADP 循环，使得细胞中 ATP 和 ADP 的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，B 错误；ATP 水解远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成 ADP 和 Pi，同时释放能量，C 正确；ATP 分子中含有 2 个高能磷酸键，远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，D 错误。【举一反三】ATP 是生物体内重要的能源物
14、质，下列有关叙述不正确的是（ ）AAMP 可以作为合成 ATP 及 RNA 的原料B丁过程中合成 ATP 所需的能量可以是光能、化学能、热能7C甲过程中释放的能量可用于主动运输D催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶【答案】B【解析】AMP 是一磷酸腺苷，又叫腺嘌呤核糖核苷酸，是合成 RNA 的原料，AMP 可参与 AMP+Pi+能量ADP，ADP 可合成 ATP，A 正确；光能在光合作用的光反应中可转化为 ATP 中的能量，细胞呼吸中有机物分解释放出的能量，也可合成 ATP，但热能无法用于合成 ATP，B 错误；ATP 是生物体内的直接能源物质,其水解释放的能量可以用于各项生命活动，C 正确
15、；酶具有专一性,催化乙过程和丙过程的酶不是同一种酶，D 正确。讲方法技巧点拨1模型法理解酶的作用与特性（1）酶的模型 1该模型表示了酶的作用特点专一性。图中 b 表示酶，c 表示被催化的反应物。（2）酶的模型 2该模型表示酶具有催化作用和高效性。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，而不能改变化学反应的平衡点。2酶的曲线分析（1）影响酶活性的曲线 8在一定温度（pH）范围内，随着温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是抑制酶的活性，酶的分子结构并未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。（2）底物浓度和酶浓
16、度对酶促反应速率的影响甲图中：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，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。乙图中：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。甲、乙两图中底物浓度、酶浓度都是通过底物与酶的接触面积大小影响酶促反应速率的。3“四步法”分析酶促反应曲线（1）识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标（自变量）和纵坐标（因变量）的含义。（2）析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。9（3）明点（特殊点）
17、：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。（4）判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义（有的曲线直接标出），首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。4ATP 结构的“一、二、三”5ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析（1）ATP 结构中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。（2）DNA 结构中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。（3）RNA 结构中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌
18、呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。（4）核苷酸结构中的 A 为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。讲易错归纳总结1与酶有关实验的易混易误点分析10（1）探究温度对酶活性的影响：不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖，因为加入斐林试剂后需要加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错
19、觉，从而得出错误的结论。（2）用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖两种底物，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂，因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。2对 ATP 认识上的四个易误点（1）误认为 ATP 与 ADP 的相互转化是可逆反应。ATP 与 ADP 的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用。（2）误认为 ATP 转化为 ADP 不消耗水。ATP 转化为 ADP 又称“ATP 的水解反应”，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。（3）误认为 ATP 就是能量。ATP 是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起
20、来。（4）误认为细胞中含有大量 ATP。生命活动需要消耗大量能量，但细胞中 ATP 含量很少。由于 ADP、Pi 等可重复利用，只要提供能量（光能或化学能），生物体就可不断合成 ATP，满足生物体的需要。3有关“生物与能量”的知识归纳（1）“物质合成”：如细胞分裂间期蛋白质的合成和 DNA 的复制、葡萄糖合成糖原、甘油和脂肪酸合成脂肪等，需要消耗 ATP。但蛋白质在消化道内被消化为氨基酸不消耗 ATP。（2）“神经传导”：在神经纤维上表现为动作电位，需要消耗 ATP；在突触小体内，进行神经递质的合成与释放，需要消耗 ATP。（3）病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，其增殖或复制过程也要消耗 ATP，这些 ATP 是由宿主细胞代谢产生的。ATP 与 ADP 相互转化的供能机制是生物界的共性。（4）植物光合作用光反应阶段产生的 ATP 用于暗反应阶段 C3的还原，不用于其他生命过程；植物或动物细胞呼吸产生的 ATP 才能用于多种生命过程。（5）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流动。11（6）能量在生物群落中单向流动，不能重复利用。
