高考生物二轮复习专题酶和ATP导学案
酶和ATP
考纲要求
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
高考真题
1．[2017·全国卷Ⅱ] 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 ℃
2．[2016·全国卷Ⅰ] 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
3.[2016·全国卷Ⅱ] 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3-1所示。回答下列问题：
图3-1
(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，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)。
考点探究
■ 主干整合
1．区分酶的3个不同点、5个相同点
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)
2．酶的活性与酶促反应速率的关系
(1)温度和pH通过影响________来影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。
(2)影响酶促反应速率因素的曲线分析
3．关注“两类”实验设计
(1)验证酶的专一性实验中的注意事项
淀粉或蔗糖＋淀粉酶→ 应用________检测反应产物，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项
①实验室使用的α-淀粉酶最适温度为____________。
②不宜选择过氧化氢作底物，因为过氧化氢在________下能自发分解。
③不宜选用斐林试剂鉴定，因为________是干扰条件。
④实验步骤不能颠倒，否则会使实验出现较大误差。
4．从ATP结构简式理解其组成
图3-2
5．ATP与ADP之间的相互转化
【高分必知】
1．正确的划“√”，错误的划“×”。
(1)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用斐林试剂也可用碘液。( )
(2)酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。( )
(3)过酸、过碱或温度过高、过低，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 ( )
(4)同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同，代谢不同。 ( )
(5)酶的作用底物可能是一类物质，如二肽酶可催化各种氨基酸脱水缩合形成的二肽的分解。 ( )
(6)ATP含有核糖，酶一定不含核糖。( )
(7)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。( )
(8)一个ATP中含有两个高能磷酸键，且都容易形成和水解。( )
(9)物质出入细胞时，凡是需要载体协助的就需要消耗ATP，不需要载体协助的就不消耗ATP。( )
(10)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失。( )
2．理性思维，规范表达。
ATP和酶在成分上有联系吗？
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ■ 考法提炼
考法一考查酶的本质、作用
1．细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行，其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是( )
A．酶是所有活细胞都含有的具有催化作用的有机物
B．H2O2分解实验中，加热、Fe3＋和酶降低活化能的效果依次增强
C．有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输
D．人体的各种酶发挥作用所需的最适条件是不完全相同的
2．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．DNA连接酶是将单个脱氧核苷酸连接在DNA片段上
B．RNA聚合酶能在脱氧核苷酸之间催化形成磷酸二酯键
C．DNA分子的解旋不一定都需要DNA解旋酶
D．过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量比Fe3＋催化时要多
【易错警示】关注与酶作用及特性相关的3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)催化(降低反应所需活化能)是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源(或组成)物质，切不可额外夸大其功能。
(3)辨析酶、激素、神经递质、抗体
①四者均具特异性(专一性)。
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。
考法二利用图形、曲线考查影响酶活性的因素
3．如图3-3是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2的分解条件而获得的实验数据曲线，下列相关叙述正确的是( )
图3-3
A．由图(1)可得出的实验结论是酶具有催化作用和专一性
B．图(2)曲线出现AB段的原因最可能是过氧化氢酶的数量有限
C．图(3)所示实验的自变量为溶液中H2O2量，因变量是酶的活性
D．用H2O2为实验材料探究温度对酶活性的影响也可得到图(3)所示结果
4．图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性，图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度影响的情况。下列说法正确的是( )
图3-4
①植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同
②若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐升高
③a、b酶活性相同时，温度对酶的影响相同
④c酶的最适温度应等于或大于40℃
A．①② B．①④ C．②③ D．②④
考法三考查与酶相关的实验验证、探究或评价
5．下列关于酶的实验叙述，正确的是( )
A．利用唾液淀粉酶可以除去植物细胞壁
B．用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶
C．H2O2分解实验中，Fe3＋、加热与过氧化氢酶降低活化能的效果依次增强
D．利用pH分别为7、8、9和10的缓冲液探究pH对胃蛋白酶活性的影响
6．普通淀粉酶的最适温度在40～60 ℃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。请回答有关问题：
(1)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与____________混合，若反应液呈______色，
则该酶的化学本质为蛋白质。
(2)测定淀粉酶活性时，应选择________作为该酶作用的底物，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(3)设计实验测定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________________________________________________________________________ ____________________________(指出两点即可)等因素。
②结合题目信息，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
【思维拓展】探究某种酶的最适温度、pH的实验设计思路如下：
在科学研究中，需要探究最适值的实验很多，如探究某种酶的最适温度、最适pH，探究某植物生长调节剂促进植物生长的最适浓度等，这类实验都需要先在较大范围内设置梯度较大的系列温度(或pH、浓度等)，然后在作用效果较好且相近的两个温度(或pH、浓度等)值之间，再设置梯度较小的系列温度(或pH、浓度等)。
考法四考查ATP的结构及其与ADP间的相互转化
7．[2016·海南卷] 下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是( )
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
8．下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A．细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B．神经元释放神经递质需要ATP供能
C．细胞中的吸能反应一般与ATP水解相关联
D．病毒的生命活动既不产生ATP也不消耗ATP
9．磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化(如图3-5所示)。下列相关叙述错误的是( )
磷酸肌酸(C～P)＋ADP―→ATP＋肌酸(C)
图3-5
A．磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质
B．磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联
C．肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定
D．可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等
【易错警示】 1.ATP的结构与功能的“4”个易错点
(1)ATP中的“A”表示腺苷，并非“腺嘌呤”。ATP水解掉两个高能磷酸键后，就成为“腺嘌呤核糖核苷酸”，是RNA的组成单位之一。
(2)ATP≠能量。ATP是一种含有能量的物质，并不是能量。
(3)ATP并不都是能用于各项生命活动，例如光合作用中光反应产生的ATP只能用于暗反应。
(4)生物体进行生命活动主要由ATP直接提供能量，但ATP并非“唯一”的直接能源物质，直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。
2．关于ATP与ADP间相互转化的3个易错点
(1)ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP含量总是处于一种动态平衡中。
(2)ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。
(3)ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物)，ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、神经传导等)相联系。
酶和ATP
高考真题
1．C [解析] 真核细胞的叶绿体、线粒体中也能进行DNA的复制， A项错误。酶在生物体内外都有催化活性，B项错误。胃蛋白酶属于蛋白质，向蛋白质溶液中加入无机盐，可以通过降低溶解度使之析出，而不改变蛋白质的空间结构，因而沉淀胃蛋白酶可用盐析的方法，C项正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，酶适于在低温下保存，D项错误。
2．C [解析] 本题考查酶活力的测定实验，主要考查温度对酶活力的影响及考生的实验设计与分析能力。酶活力受pH的影响，所以在酶与底物混合前应先让底物与缓冲液混合，然后再加入酶并保温、计时，一段时间后检测产物的量，故C项正确。
3．(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
[解析] (1)酶可改变反应速度，图中A、B两组的产物浓度最终相同，C组最终产物浓度明显低于A、B两组，说明C组酶活性最低；B组产物浓度达到最大值所需的时间比A组短，说明B组酶的活性最高。(2)A组处理温度低于B组，酶活性比B组低，在时间t1之前，将A组温度提高10 ℃，A组酶催化反应的速度将加快。(3)时间t2后C组产物浓度不再增加，说明酶已经失活，故在t2时，即使向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件不变的情况下，t3时C组产物总量也不会增加。(4)生物体内大多数酶的化学本质是蛋白质，极少数是RNA。酶是有机催化剂，高效性、专一性和作用条件温和是其特性。
核心考点探究
【主干整合】
1．氨基酸核糖核苷酸核糖体催化作用降低化学反应的活化能
2．(1)酶的活性
(2)①空间结构遭到破坏②过酸、过碱③酶的数量④正比
3．(1)斐林试剂(2)①60 ℃②高温③温度
4．C、H、O、N、P 腺苷核糖高能磷酸键
5．①线粒体、叶绿体、细胞质基质②光能③化学能④ATP⑤用于各项生命活动高分必知
1．(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×
(9)×(10)×
[解析] (1)探究温度对酶活性的影响时若选斐林试剂作检测试剂需要水浴加热，会改变实验温度。
(2)酶的本质大多数是蛋白质，少数是RNA。
(3)温度过低只抑制酶的活性，不破坏酶的空间结构，不会使酶失活。
(4)同一个体各种体细胞中酶的种类也不一定相同。
(6)ATP的腺苷中含有核糖，有的酶的化学本质是RNA，也可含有核糖。
(7)植物根尖细胞没有叶绿体。
(8)ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键更容易形成和水解。
(9)协助扩散需要载体的协助，但不需要消耗ATP。胞吐和胞吞虽然不需要载体的协助，但需要消耗ATP。
(10)无氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中很多能量储存在乳酸或酒精等有机物中而没有释放出来。
2．ATP水解掉两个磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一，某些RNA也具有催化作用，即少数酶是RNA。
【考法提炼】
1．B [解析] 活细胞的代谢离不开酶的催化作用，A项正确；H2O2分解实验中，加热使H2O2分子达到反应所需的活化能，而不是降低活化能，B项错误；大部分酶的化学本质为蛋白质，需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输，C项正确；人体的各种酶发挥作用所需的最适条件不完全相同，D项正确。
2．C [解析] DNA连接酶是催化连接DNA片段之间的磷酸二酯键，A错误；RNA聚合酶能在核糖核苷酸之间催化形成磷酸二酯键，B错误；DNA分子的解旋不一定都需要DNA解旋酶，如转录过程，C正确；过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量与Fe3＋催化时一样多，只是速度不同，D错误。
3．B [解析] 图(1)中通过过氧化氢酶与无机催化剂Fe3＋的催化效率对比说明酶具有高效性，A错误；图(2)曲线AB段表示随着H2O2浓度的升高，酶促反应速率不再加快，原因最可能是过氧化氢酶的数量有限，B正确；图(3)所示实验的自变量是pH，因变量是酶的活性，用溶液中H2O2的量表示，C错误；H2O2在加热条件下会分解，所以当以H2O2为实验材料来探究温度对酶活性的影响时，溶液中H2O2量不会像图(3)中上升段那样一直上升，D错误。
4．B [解析] ①由甲图可知，植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同，如两条曲线的交点，①正确；②若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐降低，②错误；③a、b酶活性相同时，温度对酶的影响不一定相同，如乙图中a和b曲线有两个交点，其中右侧交点对应的温度对两种酶的影响不同，对a酶而言，促进作用强，对b酶而言，温度过高，已经有抑制作用，③错误；④乙图中，温度在0～40 ℃范围内，随着温度的升高，c酶活性
逐渐升高，所以从乙图中无法知道c酶的最适温度，c酶的最适温度应等于或大于40 ℃，④正确。故选B项。
5．B [解析] 植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，根据酶的专一性，唾液淀粉酶不能除去植物细胞壁，A错误；用丙酮能从刀豆种子中提取到纯度较高的脲酶，B正确；H2O2分解实验中，加热不能降低活化能，而是提供化学反应所需的活化能，C错误；胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，用pH为8、9和10的缓冲液处理时胃蛋白酶均失活，D错误。
6．(1)双缩脲试剂紫
(2)淀粉(酸碱)缓冲
(3)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
[解析] (1)酶大多数是蛋白质，少数是RNA，要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，根据酶的专一性，应选择淀粉作为该酶作用的底物，反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(3)①此实验中除自变量和因变量外，无关变量需要保持相同且适宜，因此还需要考虑底物淀粉溶液的浓度和用量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等因素。②测定该酶催化作用最适温度的实验思路：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。
7．D [解析] 本题考查ATP的合成与利用等知识。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，而ATP是三磷酸腺苷，A项错误。细胞呼吸过程中发生ATP的合成反应，加入呼吸抑制剂会抑制该反应的进行，导致ATP合成减少，ADP含量增多，B项错误。无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中不合成ATP，C项错误。光下叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸，光合作用过程中在叶绿体的类囊体膜上合成ATP，细胞呼吸过程中在细胞质基质和线粒体中合成ATP，故D项正确。
8．D [解析] 细胞质和细胞核中的生命活动都需要ATP直接提供能量，A正确；神经元释放神经递质的方式是胞吐，需要ATP供能，B正确；细胞中的吸能反应一般与ATP水解相关联，放能反应一般与ATP的合成相关联，C正确；病毒的生命活动离不开ATP，其需要的ATP由宿主细胞提供，D错误。
9．A [解析] ATP是细胞内的直接能源物质，A错误；据题干可知，磷酸肌酸(C～P)＋ADP→ATP＋肌酸(C)，故磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联，B 正确；肌肉收缩时，磷酸肌酸可转化为ATP，故可使ATP的含量保持相对稳定，C正确；生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等，D正确。