2024-2025学年高考生物一轮复习专题07ATP和酶知识点讲解含解析

专题07ATP和酶讲考纲考情讲考纲考情最新考纲1.1ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)1.2酶在代谢中的作用(Ⅱ)1.3试验：探究影响酶活性的因素2、最近考情2024·全国卷Ⅱ(2)、2024·全国卷Ⅰ(1)、2024·全国卷Ⅲ(5、30)、2024·全国卷Ⅱ讲核心素养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 与酶有关的试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构思维导图核心突破例题精讲核心突破例题精讲考点一ATP的结构和功能【生命观念】例题：(2024·广东深圳市调研)如图是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团，已知该化合物可干脆为肌肉收缩供能，下列有关说法正确的是()A.①②中储存有大量的化学能，①水解时可为放能反应供应能量B.④代表的化学基团是—H，⑤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.细胞中须要能量的生命活动都是由该物质干脆供应能量的【答案】C【解析】图中①②为高能磷酸键，③为一般磷酸键，④是—OH，⑤是腺嘌呤，高能磷酸键①简单断裂，为吸能反应供应能量，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；细胞中绝大多数须要能量的生命活动是由ATP干脆供应能量的，干脆能源物质还有GTP、CTP等，D错误。【学问总结】ATP的结构(1)图中各部分名称：A代表腺嘌呤，P代表磷酸基团，①代表腺苷，②代表AMP，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表高能磷酸键。(2)特点①ATP分子中远离A的那个高能磷酸键简单水解断裂，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。②高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。变式训练：(2024·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B．ATP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：(2024·天津试验中学一模)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ATP均可用于胞吞和胞吐D.ATP的“充电”须要酶的催化，而“放能”不须要【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”须要酶的催化，而“放能”同样须要酶的催化，D错误。【学问总结】ATP与ADP的相互转化项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋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胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位考点延长：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记酶——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：(2024·广东惠州二调)下列有关酶的叙述，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，酶的活性就肯定不同D.与硝化细菌呼吸有关的酶在核糖体上合成并须要高尔基体加工【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。【学问总结】酶的本质和作用(1)酶的本质(2)酶的作用原理①表示无酶催化时反应进行所须要的活化能是AC段。②表示有酶催化时反应进行所须要的活化能是BC段。③酶降低的活化能是AB段。④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107～1013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温柔：在最相宜的温度和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)酶本质的探究历程(P81关于酶本质的探究)①巴斯德：酿酒中的发酵是由酵母细胞引起的。②李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某种物质。③毕希纳：将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。④萨姆纳：提取到了第一种酶——脲酶，并证明其是蛋白质。⑤切赫和奥特曼：发觉少数RNA也具有生物催化功能。考点延长酶在生活中的实例(1)人发烧时不想吃东西，缘由是体温上升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，缘由是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为0.9～1.5。(3)胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射，不能口服，缘由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：(2024·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，核外没有参加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℃【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加DNA合成的酶，A错误；只要赐予相宜的温度、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，酶应当在低温条件下保存，D错误。考点四影响酶促反应的因素【科学思维】例题：(2024·重庆检测)某人通过试验探讨化合物X对淀粉酶活性的影响，结果如图。曲线Ⅰ为只在底物中加入淀粉酶，曲线Ⅱ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Ⅰ作为试验比照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上升，则曲线Ⅱ的顶点上移【答案】D【解析】加入化合物X的组别为试验组，未加化合物X的组别为比照组，同一温度下，曲线Ⅱ在底物中加入淀粉酶和化合物X比曲线Ⅰ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上升，则曲线Ⅱ的顶点可能上移，可能下移，也可能不变，D错误。【学问总结】影响酶活性因素的相关曲线①甲曲线分析：在肯定温度(pH)范围内，随温度(pH)的上升，酶的催化作用增加，超过最适温度(pH)，酶的催化作用渐渐减弱；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，温度上升可复原活性。②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pH＝7时，反应物剩余量最少，应为最适pH；反应溶液pH的改变不影响酶作用的最适温度。(4)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线①甲图：在其他条件相宜、酶量肯定的状况下，酶促反应速领先随底物浓度的增加而加快，当底物达到肯定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再加快。②乙图：在底物足量、其他条件相宜的状况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。变式训练：(2024·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：(2024·河北衡水中学质检)下列有关酶的试验设计思路，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、簇新的猪肝研磨液和氯化铁溶液探讨酶的高效性【答案】D【解析】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；胃蛋白酶的相宜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，所以探讨酶的高效性时，应运用酶和无机催化剂进行比照试验，D正确。【学问总结】1.探究温度对酶活性的影响(1)试验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，依据是否出现蓝色及蓝色的深浅来推断酶的活性。(2)试验材料质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液、体积分数为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)试验步骤序号试验操作内容试管1试管2试管31加入等量的可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2限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加入等量的簇新唾液淀粉酶溶液1mL(5分钟)1mL(5分钟)1mL(5分钟)4加入等量的碘液1滴1滴1滴5视察试验现象蓝色不出现蓝色(呈现碘液颜色)蓝色(4)试验结论：温度过高、过低都会影响酶的活性，相宜温度下酶的活性最高。2.探究pH对酶活性的影响(1)试验原理：2H2O2eq\o(→,\s\up12(过氧化氢酶))2H2O＋O2。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的状况来检验O2的生成速率。(2)试验材料质量分数为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)试验步骤序号试验操作内容试管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1mL蒸馏水1mL5%的HCl溶液1mL5%的NaOH溶液3加入等量的体积分数为3%的H2O2溶液2mL2mL2mL4视察试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猛烈燃烧较弱燃烧较弱(4)试验结论：过酸、过碱都会影响酶的活性，相宜pH下酶的活性最高。学问延长：试验留意事项1.试验材料选择时的留意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的试验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为试验材料，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，从而影响试验结果。(2)在探究pH对酶活性的影响试验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作为试验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响试验结果。2.试验步骤和结果检测的留意事项(1)在探究温度对酶活性的影响的试验中，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，保证反应从一起先就是预设的温度。(2)在探究pH对酶活性的影响试验中，宜先保证酶的最适温度(解除