2020高考生物-第4讲-ATP与酶课件

第4讲ATP与酶知识内容展示核心素养对接（1）细胞内的吸能反应和放能反应（2）ATP的化学组成和特点（3）ATP在能量代谢中的作用（4）酶的发现过程（5）酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用（6）影响酶作用的因素（7）活动：探究酶的专一性（8）活动：探究pH对过氧化氢酶的影响生命观念通过酶和ATP的学习，建立起结构与功能的观念理性思维通过分析与酶有关的曲线，ATP的生理作用，培养分析与综合、归纳与总结的能力科学探究通过与酶有关的实验设计与分析，培养处理实验变量的能力，分析和解释实验现象和结果、及对实验方案的评价能力社会责任通过分析酶在生产、生活中的应用实例，让学生关注科学、技术和社会发展考点一细胞与能量1.（2018·浙江4月选考）ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是（） A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量 B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团 D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解

解析光合作用的光反应阶段和细胞呼吸均可以产生ATP，A错误；ATP在细胞中易于再生，ATP—ADP循环不会使得细胞储存大量的ATP，B错误；ATP水解形成ADP和磷酸基团，同时释放能量，C正确；ATP中的2个高能磷酸键比较不稳定，易断裂水解，D错误。

答案

C2.（2017·浙江4月选考）下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述，错误的是（） A.糖的氧化反应是放能反应 B.光合作用的碳反应是吸能反应 C.ATP是吸能反应和放能反应的纽带 D.氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应

解析

氨基酸合成蛋白质的过程是小分子变为大分子，所以是吸能反应，故选D。

答案

D

本题组对应必修一P48～51细胞和能量，主要考查吸能反应和放能反应的实例、ATP的结构和功能。1.吸能反应和放能反应高光合作用太阳光（3）吸能反应和放能反应的纽带是

。低氧化ATP2.ATP的结构与水解C、H、O、N、P腺苷磷酸基团A—P~P~P3.ATP是能量通货细胞溶胶线粒体叶绿体细胞溶胶线粒体光能放能碳反应ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，在不同物质中表示的含义差别较大，结合下图作简要分析：（1）ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。（2）DNA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中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。（4）核苷酸中的A为腺嘌呤。角度1结合吸能反应与放能反应考查物质和能量观1.（2018·温州市六校协作体联考）下列关于吸能反应和放能反应的叙述，正确的是（） A.吸能反应所需的能量都来自放能反应 B.细胞内的吸能反应一般和ATP的合成有关 C.放能反应释放的能量少部分转移到储能物质ATP中 D.在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应解析光合作用过程吸收光能，属于吸能反应，该反应需要的能量不是来自放能反应，而是来自光能，A错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量，B错误；

放能反应不一定合成ATP，如肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应.然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应，这个放能反应中没有ATP的产生，C错误。答案

D2.（2018·名校高考联盟联考）下列关于吸能反应和放能反应的叙述，正确的是（） A.所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化 B.吸能反应所需要的能量全部来自于放能反应 C.在肌肉收缩过程中，肌肉做功，失去能量，恢复原状，是吸能反应 D.因为ATP所含能量较多，所以能作为细胞中普遍使用的能量载体

解析最重要的放能反应是细胞呼吸，糖的氧化分解，A正确；吸能反应所需要的能量一般来自放能反应，B错误；肌肉收缩过程中需消耗能量，属于吸能反应，肌肉做功，失去能量，恢复原状，属于放能反应，C错误；ATP在细胞中易于再生，ATP所含能量较少，D错误。

答案

A角度2

ATP的结构、功能及与ADP的相互转化3.（2016·全国卷Ⅰ，29）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。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“α”“β”或“γ”）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“α”、“β”或“γ”）位上。解析（1）ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。（2）dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。答案（1）γ（2）α4.（2018·浙江杭州质量检测）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是（）A.物质①表示鸟嘌呤B.化学键②断裂的化学反应属于吸能反应C.在ATP—ADP循环中③可重复利用D.若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP解析分析ATP的结构示意图，其中①为腺嘌呤，②为远离腺苷的高能磷酸键，③为磷酸基团，④也为高能磷酸键。根据前面的分析可知，①为腺嘌呤，A错误；②为高能磷酸键，其水解断裂会释放能量，属于放能反应，B错误；在ATP与ADP的循环中，物质都是可逆的，只是能量不可逆且酶不同，所以③是可以重复利用的，C正确；若④高能磷酸键断裂，ATP水解后只剩下腺嘌呤、核糖和1分子磷酸基团组成，该化合物称为腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），D错误。

答案

C5.如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。有关说法错误的是（）

A.图甲中的A代表腺苷，c为高能磷酸键 B.图乙中进行①过程时，图甲中的c键断裂 C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性 D.绿色植物夜间有O2存在时，图乙中过程②主要发生在线粒体解析图甲为ATP的结构简式，其中A代表腺嘌呤，A与核糖组成腺苷，A错误；图乙中反应向右进行时为ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂并释放能量，B正确；ATP与ADP的快速转化依赖于酶催化作用的高效性，C正确；绿色植物夜间有O2存在时，进行需氧呼吸，故在有氧的条件下，形成ATP主要发生在线粒体中，D正确。答案A规

避ATP认识的4个误区（1）ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。（2）ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。（3）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ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。（4）误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。

考点二酶的本质、作用和特性1.（2017·浙江11月选考）为验证酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示。单位：mL试管号123456本尼迪特试剂2222221%淀粉溶液3

3

3

2%蔗糖溶液

3

3

3稀释的人新鲜唾液

11

蔗糖酶溶液

11据此分析，下列叙述正确的是（）A.试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖B.试管3～6需在沸水浴中保温2～3min以利于酶的催化作用C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性D.若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉解析试管1和2作为对照组，其作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有能与本尼迪特试剂反应的还原糖，A正确；沸水浴时酶已失活不利于酶的催化作用，B错误；试管3和4对比或试管5和6对比说明酶具有专一性，C错误；试管5中出现阳性反应还需与对照组1进行对照，若1也出现阳性反应，可能是实验误差导致，D错误。答案

A2.（2016·浙江10月选考）某同学进行有关酶的实验：

组1：1%淀粉溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→红黄色沉淀

组2：2%蔗糖溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→无红黄色沉淀

组3：2%蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋本尼迪特试剂→

下列叙述错误的是（） A.自变量是底物和酶 B.组3的结果是红黄色沉淀 C.指示剂可用碘—碘化钾溶液替代 D.实验结果证明酶有专一性解析三组实验中，不同之处是酶的底物或酶的种类，所以该实验的自变量是底物种类和酶种类，A正确；由于蔗糖酶可以将蔗糖水解成还原糖，所以第三组的结果是产生红黄色沉淀，B正确；碘—碘化钾溶液无法检测蔗糖是否分解，所以本实验不能用碘—碘化钾溶液替代本尼迪特试剂，C错误；本实验组1、组2和组2、组3对照可以说明酶具有专一性，D正确。答案

C

本题组对应必修一P60－65酶的本质，以及酶的特性，主要考查“探究酶的专一性”实验。1.活动：探究酶的专一性实验（1）实验原理（2）实验成功关键点：若选择淀粉、蔗糖、淀粉酶做酶的专一性实验，最好选用

检测底物是否被分解，一般不选用

溶液，因为碘—碘化钾溶液无法检测蔗糖是否被分解。（3）“变量分析”①自变量：

；②因变量：

或有无产物生成；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等。本尼迪特试剂碘—碘化钾不同底物底物是否被分解（4）酶的专一性的实验设计思路①设计思路：②结果分析：根据底物性质选用相应试剂检测，若实验组底物被分解，对照组底物不被分解，则证明酶具专一性。2.活动：酶的高效性实验（1）酶与无机催化剂相比，说明酶具有

。（2）本实验用

的肝脏或生马铃薯块匀浆，因为所含的酶

。（3）实验材料制成匀浆的目的是

。高效性新鲜活性高增加酶与底物的接触面积1.酶的作用与本质活细胞催化蛋白质RNA氨基酸核糖体2.酶是生物催化剂（1）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。（2）酶的催化机理

①酶之所以能在常温下催化底物分子发生反应，是因为酶分子有一定的形状，恰好能和底物分子结合。

②酶与底物结合，形成酶—底物复合物，然后这个复合物发生一定的形状变化，使底物变成产物，并从复合物上脱落，同时酶又恢复原状。角度1结合酶的本质考查科学思维的能力1.（2018·浙江11月选考）酶是生物催化剂，其作用受pH等因素的影响。下列叙述错误的是（） A.酶分子有一定的形状，其形状与底物的结合无关 B.绝大多数酶是蛋白质，其作用的强弱可用酶活性表示 C.麦芽糖酶能催化麦芽糖的水解，不能催化蔗糖的水解 D.将胃蛋白酶加入到pH10的溶液中，其空间结构会改变解析酶之所以能在室温下催化底物分子发生反应，是因为酶分子具有一定的形状，恰好能和底物分子结合，A错误；绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，其作用的强弱可用酶活性表示，B正确；酶具有专一性，因此麦芽糖酶能催化麦芽糖水解，却不能催化蔗糖水解，C正确；过酸过碱会导致酶分子因空间结构的改变而失活，D正确。答案

A2.（2017·全国卷Ⅱ，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℃

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。

答案

C角度2结合酶的高效性、专一性实验考查科学探究能力3.（2016·浙江4月选考）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程及结果如下表所示。步骤基本过程试管A试管B1加入淀粉溶液3mL－2加入蔗糖溶液－3mL3加入新鲜唾液1mL1mL437℃保温15min，加本尼迪特试剂2mL2mL5沸水浴2～3min，观察红黄色沉淀无红黄色沉淀据此分析，下列叙述错误的是（）A.实验的自变量是底物B.检测指标是颜色的变化C.酶的作用具有高效性D.37℃是该酶作用的最适温度解析实验结果说明唾液淀粉酶可以催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解，所以可以得出酶具有专一性的结论。而要证明酶具有高效性，应该与无机催化剂做对照，C错误。答案C4.（2018·嘉兴3月选考）为了验证酶的高效性及发挥作用需要温和的条件，某实验小组设计了如下的实验方案，其中FeCl3溶液能催化H2O2分解而释放O2。下列叙述错误的是（）试管编号加入材料气泡15mL3%H2O20.5mL蒸馏水

25mL3%H2O20.5mL新鲜猪肝匀浆

35mL3%H2O20.5mL3.5%FeCl3溶液

45mL3%H2O20.5mL100℃处理过的猪肝匀浆

A.新鲜猪肝匀浆含有过氧化氢酶是实验原理之一B.2号与4号试管在相同的温度条件下进行实验C.2号试管在初期产生气泡最多则实验目的达成D.1、2和3号试管间的比较也可验证酶的专一性答案

D5.如图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图，下列叙述错误的是（）

A.图示反应过程还有水的产生 B.该图能体现酶催化作用的专一性 C.底物与酶能否结合与酶的结构有关 D.酶在催化过程中的形状改变是不可逆的靖宸解析氨基酸需要脱水缩合形成二肽，因此该过程中会产生水，A正确；图中酶和底物特异性结合，能体现酶催化作用的专一性，B正确；图中底物与酶能否结合与酶的结构有关，C正确；图中看出，酶在催化过程中的形状改变是可逆的，D错误。答案D1.探究酶作用特性实验中自变量的处理（1）在探究酶作用的最适温度实验中，酶溶液和反应物混合之前，要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜选用碘—碘化钾溶液，不应该选用本尼迪特试剂。因选用本尼迪特试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。（2）在探究酶作用的最适pH时，实验操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠，以防止反应物在酶的作用下先发生水解。2.酶的实验探究中的“变量分析”项目实验变量分析酶的专一性①自变量：不同底物或不同酶液；②因变量：底物是否被分解或有无产物生成；③无关变量：试剂量、反应温度、pH等酶的温和性温度①自变量：一系列温度梯度（至少三组）；②因变量：底物的分解速度或剩余量（产物的生成速度或产生量）；③无关变量：底物浓度、试剂量、酶浓度、pH等pH①自变量：一系列pH梯度（至少三组）；②因变量：底物的分解速度或剩余量（产物的生成速度或产生量）；③无关变量：底物浓度、试剂量、酶浓度、温度等（2015·浙江10月选考）温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示。下列叙述正确的是（）A.甲酶保持活性的温度范围大于乙酶B.甲酶的活性始终高于乙酶C.乙酶在55℃后完全失去活性D.乙酶的最适温度高于甲酶考点三影响酶作用的因素及相关曲线分析解析甲酶保持活性的温度范围小于乙酶；低于45℃时甲酶活性高，高于45℃时乙酶活性高；55～70℃时，乙酶并没有完全丧失活性；甲酶的最适温度约为40℃，乙酶的最适温度约为55℃。答案D

本题对应教材必修一P65～68酶的作用受许多因素的影响，图文结合是解决本题的关键。酶促反应都有一个最适温度，在此温度以上或以下酶活性均要

（如下图）。（1）酶所催化的反应都是化学反应，化学反应的特点是温度升高，反应速度

；（2）酶分子本身会随温度的

而发生热变性，温度升得越高，酶变性的速率也

，升到一定温度，酶将完全

。这两个作用叠加在一起，便使得酶所催化的反应表现出

。大约在0～40℃的范围内，一般酶的活性随温度的升高而升高。下降加快升高越快失去活性最适温度1.活动：探究pH对过氧化氢酶的影响（1）实验原理②pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用倒置量筒中的气体量来测量。（2）实验装置（3）实验成功关键点①进行本实验时，应将底物溶液调节pH后再与酶溶液混合，不可将酶溶液和底物混合后再调节pH，以免调节pH前酶已发挥作用。②实验中所设置的溶液pH应有一定的酸碱梯度，以便从实验结果中发现pH对酶活性的影响规律。③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶作用的底物淀粉在酸性环境条件下也会发生水解反应。2.影响酶促反应速率的因素分析成正比加快最大不发生会会角度1结合影响酶活性的曲线分析考查模型与建模的能力1.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，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）。[慧眼识图]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、专一性“四看法”分析酶促反应曲线2.（2018·绍兴市3月选考适应）下图是在适宜温度下pH对某种过氧化氢酶活性影响的曲线，下列叙述错误的是（）

A.该酶的最适pH范围比较宽 B.过酸或过碱条件下该酶都可能失去活性 C.该酶的活性可达到100%，可以说明酶具有高效性 D.若升高温度，该酶的最高活性会降低解析分析题图，从6到11都是该酶的最适pH，A正确；pH小于4或大于13，该酶的活性丧失，B正确；酶的高效性是酶与无机催化剂比较得出的，C错误；因题目条件为最适温度，若升高温度，该酶的最高活性会降低，D正确。答案

C3.右图是在最适的温度和pH条件下，人体内某种酶的酶促反应速率随底物浓度变化的示意图。下列有关叙述错误的是（） A.底物浓度为a时，再增加底物浓度，反应速率加快 B.底物浓度为b时，再增加酶的浓度，反应速率加快 C.底物浓度为a时，适当提高温度，反应速率会加快 D.底物浓度为b时，适当提高pH，反应速率会减慢解析据图分析，a点时，增加底物浓度，反应速率加快，A正确；b点时，